[发明专利]粉体的合成方法以及电子部件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造金属氧化物粉体的粉体合成以及电子部件的制造技术领域，特别地，涉及用于制造钛酸钡微粒的粉体合成方法以及电子部件的制造方法，所述钛酸钡微粒为用于制造电容器、PTC元件等电子部件中所使用的电介质材料、压电材料、半导体等电子材料。

背景技术

一直以来，已知正方晶相钛酸钡(BaTiO₃)由于具有非常高的介电常数，因此，通过将其适用于多层陶瓷电容器，从而可以将电介质层的厚度控制在几μm左右，使得电容器可以小型化、大容量化。并且，随着电容器的小型化，电介质层的厚度也逐渐呈现薄层化的倾向，因此，提出了将在电介质层中使用的形成电介质材料的钛酸钡粉末微粒化到nm级来作为纳米粒子的各种方法。

作为这样的钛酸钡微粒的制造方法，提出了固相反应法、草酸法、溶胶凝胶法等各种方法。另外，温度和压力是化学反应的重要参数，还有将反应温度加热到液体介质的沸点以上，使体系的压力上升到高于大气压后，使液相发生反应的液相反应。作为这样的液相反应，有水热合成法、溶剂热(solvothermal)(反应)法、超临界水热法等。另外，在将反应温度加热到液体介质的沸点以上，使体系的压力上升到高于大气压，使液相发生反应的液相反应中，如果使用了水，则称作“水热反应”，如果将其他的有机溶剂作为反应介质，则称作“溶剂热反应”。另外，溶剂热法虽然可以制作几纳米左右的纳米粒子，但经常可见纳米粒子的制作需要几小时甚至几天的情况。因此，难以高效地制作几十纳米左右的微粒。

相对于此，如果采用超过了液体的临界温度和临界压力的超临界水热法，其具有离子反应速度快、易于制作纳米粒子、可以适用于面向大量生产的流通式制造工艺的优点。超临界水热法是将钛化合物水溶液和钡盐水溶液混合，加入碱性水溶液后，使其在处于亚临界或者超临界状态的水中发生水热反应来制造30nm以下的立方晶相或50nm以下的正方晶相钛酸钡的纳米粒子(例如，参照专利文献1、2)。

现有技术文献：

专利文献

专利文献1：日本特开2003-261329号公报

专利文献2：日本特开2005-289737号公报

发明内容

发明要解决的问题

采用专利文献1、2等所公开的现有的超临界水热法时，虽然可以在比热分解法更低的温度条件下进行处理，但依然需要超过水的临界温度(374℃)的400℃以上这样的高温条件。并且，为了获得亚临界水或者超临界水状态，作为压力，需要超过水的临界压力(22MPa)的30MPa以上这样的高压条件。

结果，存在反应容器、管路等的腐蚀、或由于腐蚀导致目的产物中杂质的混入的问题。即，可以在超临界水的临界温度和临界压力以上的条件下使用的材质较少，作为可以使用的材质，有SUS、耐腐蚀性的hastelloy材质(一种耐蚀镍基合金，商品名)等，但在高温和高压条件下有发生腐蚀，由Fe、Cr、Ni等杂质混入钛酸钡等目的产物中导致品质劣化的可能。另外，耐腐蚀性优异的Ti在350℃以上的高温下强度变弱，因此，不能将其作为在专利文献1、2等中所公开的现有的超临界水热法的反应容器、管路等材质使用。

另外，仅使用水的超临界水热法虽然可以合成几nm至几十nm的大小、比表面积非常高、为几十M²/g左右的纳米粒子，但由于其整体的吉布斯自由能下降，仍然存在容易发生粒子间聚集的问题。如果纳米粒子发生聚集，则作为粉体的品质降低。

另外，由于完全不使用水的溶剂热法即使在溶剂的临界温度和临界压力以上，对有机物的分解能力仍不及水高，因此，为了合成微粒，相对于超临界水热法，其需要极长的反应时间。

另外，采用专利文献1、2等所公开的现有的流通式超临界水热法合成粉体时，为了将处于室温的原料浆料急剧加热到超临界状态，需要大量的高温水。例如，将室温的浆料和大约500℃的高温水混合时，为了超过水的临界温度374℃，需要原料浆料流量约4倍以上的超临界水。因此，反应物的浓度降低，合成效率会降低。另一方面，如果在混合之前将浆料加热，则存在加热时发生水热合成、不能实现超临界反应的问题。