[发明专利]电介质粉末的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及以钛酸钡粉末为代表的电介质粉末的制造方法。

背景技术

在陶瓷电容器的电介质中，广泛使用BaTiO₃、(Ba，Sr)TiO₃、(Ba， Ca)TiO₃、(Ba，Sr)(Ti，Zr)O₃、(Ba，Ca)(Ti，Zr)O₃等陶瓷。 电介质层可以通过由包含电介质粉末的糊料制成生片，对其进行烧结而 获得。这样用途中使用的电介质粉末通常采用固相合成法制造。例如， 钛酸钡(BaTiO₃)通过如下获得：将碳酸钡(BaCO₃)粉末与二氧化钛 (TiO₂)粉末湿式混合，在干燥后，在900～1200℃左右的温度下对混 合粉末进行热处理(煅烧)，使碳酸钡颗粒与二氧化钛颗粒以固相进行 化学反应，获得钛酸钡粉末。在合成(Ba，Sr)TiO₃、(Ba，Ca)TiO₃、 (Ba，Sr)(Ti，Zr)O₃、(Ba，Ca)(Ti，Zr)O₃等的情况下，可以 在上述固相反应时，添加成为Sr源、Ca源、Zr源的化合物，或在合成 钛酸钡后，再添加成为Sr源、Ca源、Zr源的化合物，进行热处理(烧 结)。

作为用于获得该层叠陶瓷电容器中的电介质的陶瓷原料粉末而使 用的钛酸钡粉末伴随着内部电极间陶瓷层的薄层化，要求是更微小的颗 粒，且具有高的正方晶性(高四方性)。

在固相反应中，作为二氧化钛，为了不使所得电介质陶瓷的特性劣 化，因此典型地使用将四氯化钛热分解而得到的高纯度二氧化钛。在该 情况下，所得二氧化钛的结晶型根据热分解条件有所不同，在采用通常 热处理条件的情况下，金红石化率较高，通常，金红石型是支配性的。

然而，金红石型二氧化钛粉末反应性较差，此外，所得钛酸钡的正 方晶性较低。此外，如果钛酸钡的正方晶性较低，则用作例如层叠陶瓷 电容器中所具备的电介质的原料粉末时，在烧结工序中，向原料粉末中 添加的添加成分容易在钛酸钡中固溶，因此，在烧结后，很难获得核- 壳结构的烧结体，因而会导致所得层叠陶瓷电容器的静电容量温度特性 恶化这样的问题。

此外，即使钛酸钡的正方晶性高，但如果原料粉末的1次粒径大， 电介质陶瓷层薄层化，则层叠陶瓷电容器的可靠性也会降低。此外，在 薄层化中，不仅原料粉末1次粒径的大小，而且其分布也都是重要的要 素，结晶性较高，且钛酸钡的粒径分布良好是必须的。

另外，为了提高钛酸钡的正方晶性，在固相反应法中，将如碳酸钡 那样的钡化合物与二氧化钛混合，进行热处理，提高合成钛酸钡时的热 处理温度是有效的，但如果提高该热处理温度，则存在产生颗粒的生长 和颗粒之间的凝聚，难以使得所得钛酸钡粉末微粒化这样的问题。此外， 在通过粉碎结晶性高的钛酸钡而微粒化，例如通过湿式粉碎获得微细颗 粒的情况下，除了粉碎前的粒度分布以外，还需要增加粉碎时分散的要 素，因此，很难回避粒径的分布良好，且由于粉碎不良导致电介质特性 劣化。

为了消除该问题，作为使用金红石化率低(锐钛矿化率高)、反应 性高的二氧化钛粉末的钛酸钡的制法，公开了将通过热分解生成氧化钡 的钡化合物与通过X射线衍射法求出的金红石化率为30％以下，且通 过BET法求出的比表面积为5m²/g以上的二氧化钛混合，进行热处理(煅 烧)的方法(专利文献1)。

根据该方法，由于使用反应性高、微粒的锐钛矿型二氧化钛，因此 能获得正方晶性高、粒径小的钛酸钡粉末。

然而，近年来，电子机器的小型化越来越快，在层叠陶瓷电容器中， 也要求能使电介质层进一步薄层化。因此，要求作为电介质粉末原料的 二氧化钛粉末进一步微粒化。即，要求在维持作为原料的二氧化钛粉末 的粒径及其分布的状态下，对钛酸钡进行热处理，且所得钛酸钡的结晶 性高，粒径均匀。

二氧化钛的制造方法大致分为将四氯化钛或硫酸钛水解的液相法 和使四氯化钛与氧气或水蒸气等氧化性气体反应的气相法。由液相法获 得的二氧化钛主相是锐钛矿，但其不可避免地形成溶胶或淤浆状态。在 该状态下使用的情况下，用途受到限制。