[发明专利]具有纳米大小的BaTiO3粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用费用低廉、工序容易的固相反应法来形成具有纳米大小的BaTiO₃的技术。

背景技术

钛酸钡(BaTiO₃)因其优异的介电性能而成了产业上应用最广泛的陶瓷材料之一。目前，钛酸钡(BaTiO₃)在电容器市场中占80～90％。随着电子元件的小型化，大部分陶瓷电介质制作成被称作多层陶瓷电容器(Multi-Layer Ceramic Capacitor，以下称作MLCC)的层压结构，一直以来，都是通过1947年由Howatt等开发出的作为厚膜制备技术的流延成型(Tape casting)方法制备成这种结构的。一般来讲，为人们所熟知的最常用MLCC的电子仪器有，手机使用250个，笔记本电脑使用400多个，还有汽车领域使用1000个以上。MLCC具有电介质和内部电极以并联连接的结构。

图1至图3是表示现有技术的多层陶瓷电容器的剖视图以及简图。

图1表示多层陶瓷电容器的截面，介电层10被交替层压成与两个电极40分别交替连接，在它们之间的区域形成绝缘电介质层20。并且，电介质层20的外表被壳体30和电极40包裹。

图2是如实地描写多层陶瓷电容器的外观以及内部结构的图，由图能够看到介电层10和电介质层20、以及壳体30和电极40有机结合的形态。

图3是表示目前正在使用的多层陶瓷电容器的各种种类的照片，示出了实际应用于普通家电产品的0603(1.6mm×0.8mm)、应用于移动通信的0402(1.0mm×0.5mm)以及0201(0.4mm×0.2mm)。

直到1955年为止，大部分都使用高价Pd或Pd-Ag之类的内部电极制作如上所述的MLCC。但是最近因Pd的价格严重变动，而对部件制作造成了困难。

图4是表示Pd电极和其它贵金属的价格趋势的图表。

参照图4，1990年Pd的价格大幅上升。由此，加速了使用Ni或Cu等廉价电极(Base-Metal Electrode，以下称作BME)的研究。

与使用贵金属相比，将Ni用作内部电极的情况下，能够将MLCC的价格降至50～80％。然而使用BME的情况下，由于内部电极在空气氛围下被完全氧化而无法发挥电极作用，因而存在需要在还原氛围下烧结MLCC的问题，在这种情况下，又存在因电介质被还原而无法满足MLCC规格的双重问题。为了解决这些问题，一直以来不断进行了与能够保证耐还原性的各种添加剂相关的研究，其中的一个例子如下。

MLCC的静电容量由以下(数学式1)表示。

(数学式1)

C=ϵoϵrNAd]]>

在这里，ε_o表示真空中的介电常数，ε_r表示介电材料的相对介电常数，N表示层数，A表示电极的面积，d表示电介质厚度。为了增加每单位体积静电容量值，集中研究了提高电介质的介电常数的方法和减小电介质各层的厚度的方法。在各种有望材料中，与大部分材料相比，具有高介电常数的钛酸钡(BaTiO₃)是具有数千介电常数，且每体积介电常数效率最大的材料。由此，目前大部分MLCC生产都以BaTiO₃原料作为基础，并添加少量用于控制电特性、热特性、机械特性的添加剂。以下(表1)示出了满足EIA规格的各种MLCC产品的特性，并记载了包含在各产品中的BaTiO₃的量和介电常数以及温度特性。

(表1)满足EIA规格的各种MLCC产品的特性

目前，每体积介电效率最大的MLCC产品的电介质层的厚度为1μm且由数百层构成，预期将来厚度会更加减小，以替代Ta系列的电容器或电解电容器。按照EIA规格，应用最广泛的MLCC大小在普通家电产品情况下为0603(1.6mm×0.8mm)，用于移动通信时使用0402(1.0mm×0.5mm)和0201(0.4mm×0.2mm)大小的MLCC。