チタン酸バリウム粉末の製造方法及びチタン酸バリウム粉末
【課題】本発明はチタン酸バリウム粉末の製造方法及びそれによるチタン酸バリウム粉末に関する 。
【解決手段】本発明によるチタン酸バリウム粉末の製造方法は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を準備する段階と、二酸化チタン粉末、上記炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるように混合する段階と、重量減少率が９０％以上である温度で減圧して１次熱処理する段階と、８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階と、を含む。
【解決手段】本発明によるチタン酸バリウム粉末の製造方法は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を準備する段階と、二酸化チタン粉末、上記炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるように混合する段階と、重量減少率が９０％以上である温度で減圧して１次熱処理する段階と、８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末に関し、より詳しくは、微粒の原材料を適用して混合／粉砕などの工程によって均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の誘電体材料として、ペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）構造を有する酸化物（例えば、ＢａＴｉＯ３などの材料）が使われている。
【０００３】
誘電体材料としてペロブスカイト構造を有する酸化物を使用する電子部品の一例としては、積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ；Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）がある。
【０００４】
最近、電子部品の高性能化及び高集積化が進行するにつれて、積層セラミックコンデンサのような電子部品の誘電体層の内部電極の薄層化及び高層化が要求されている。
【０００５】
誘電体層が薄層化される場合、主成分であるチタン酸バリウムの粒径が大きいと誘電体グリーンシートが緻密化されず、表面粗度が高くてショート（Ｓｈｏｒｔ）率が高くなり、絶縁抵抗などの信頼性が低下する。
【０００６】
従って、主成分であるチタン酸バリウムの高結晶微粒子化が要求される。
【０００７】
積層セラミックコンデンサ用チタン酸バリウム粉末の製造方法としては、シュウ酸塩法、水熱合成法、及び固相合成法がある。
【０００８】
シュウ酸塩法の場合、原料であるシュウ酸塩バリウムチタニル（Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎｙｌ Ｏｘａｌａｔｅ）の熱分解を経てチタン酸バリウムを合成する方法であり、結晶性が高いチタン酸バリウムの合成のために高温で熱処理する必要がある。そのため、結晶性が高く、且つ粒度分布が均一な微粒のチタン酸バリウムの製造には限界がある。
【０００９】
水熱合成法の場合、液相から粒子を析出させる方法であり、粒子結晶内の水酸基の欠陥が含まれて最終焼結体の密度が低く、高価な設備が必要となり、製造単価が高くなる。
【００１０】
一方、固相合成法の場合、炭酸バリウムと二酸化チタンを混合し、高温熱処理を通じて反応させてチタン酸バリウムを製造する方法であり、低コストでの大量生産が可能であるが、この場合、チタン酸バリウム粉末の製造において粉末の粒度制御が難しいという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、固相合成法を適用してチタン酸バリウム粉末の低コスト化、大量生産を可能にすると共に、微粒の原材料を適用して混合／粉砕などの工程を経て従来技術より低温で均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粒子を製造することができるチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末を提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２９０９４４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２２５２２号公報
【００１３】
〔課題を解決するための手段〕
本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を準備する段階と、上記二酸化チタン粉末、炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を混合して混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるようにする段階と、上記混合粉末の重量減少率が９０％以上になる温度で減圧して１次熱処理する段階と、８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階と、を含む。
【００１４】
上記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下であることができる。
上記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．０以上であることができる。
【００１５】
上記チタン酸バリウム粉末の粒径は７５ｎｍから１００ｎｍであることができる。
【００１６】
上記チタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．００８以上であることができる。
【００１７】
上記混合段階では、上記混合粉末の比表面積が７０ｍ２／ｇ以上になるように混合できる。
【００１８】
上記混合段階は、０．１ｍｍ以下のビーズ（ｂｅａｄ）を使用してビーズミル（ｂｅａｄ ｍｉｌｌ）方式で混合されることができる。
【００１９】
上記分散剤は、アンモニウムポリカルボキシレート（Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）系分散剤及びアンモニウムポリアクリレート（Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）系分散剤からなる群から選択された一つ以上であることができる。
【００２０】
上記１次熱処理の温度は６５０℃から８００℃であることができる。
【００２１】
上記１次熱処理段階では１００Ｐａ以下の圧力に減圧して熱処理することができる。
【００２２】
上記２次熱処理温度は７５０℃から８５０℃であることができる。
【００２３】
上記１次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の比表面積は３０ｍ２／ｇ以上であることができる。
【００２４】
本発明の他の実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末は、固相合成法により製造され、粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下であり、Ｃ／Ａ軸比は１．０以上であることができる。
【００２５】
粉末の平均粒径は７５ｎｍから１００ｎｍであることができる。
【００２６】
粒度分布はＤ９９／Ｄ５０＜２の条件を満たすことができる。
【００２７】
上記チタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．００８以上であることができる。
〔発明の効果〕
【００２８】
本発明の一実施形態によると、固相合成法を適用してチタン酸バリウム粉末の低コスト化、大量生産を可能にすると共に、微粒の原材料を適用して混合／粉砕などの工程によって従来技術より低温で均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粒子を製造することができるチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法を示す工程フローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態による二酸化チタンと炭酸バリウム混合粉末の温度による重量減少率を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態による１次熱処理段階後、粉末のＸＲＤ（Ｘ-ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）回折パターン状を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末を示すＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するにあたり、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にする場合にはその詳細な説明を省略する。
【００３１】
また、類似する機能及び作用をする部分については図面全体にわたって同一符号を使用する。
【００３２】
さらに、明細書全体において、ある構成要素を‘含む’ということは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことがあるということを意味する。
【００３３】
以下、図１から図４を参照して本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれによるチタン酸バリウム粉末について説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法を示す工程フローチャートであり、図２は、本発明の一実施形態による二酸化チタンと炭酸バリウム混合粉末の温度による重量減少率を示すグラフであり、図３は、本発明の一実施形態による１次熱処理段階後、粉末のＸＲＤ回折パターン状を示すグラフであり、図４は、本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末を示すＳＥＭ写真である。
【００３５】
本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法を示す工程フローチャートを示す図１を参照すると、本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウムを準備する段階（Ｓ１００）と、上記二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末を比表面積が５０ｍ２／ｇになるように混合し、好ましくは７０ｍ２／ｇになるように混合する段階（Ｓ１１０）と、上記二酸化チタン粉末と上記炭酸バリウム粉末の混合粉末の重量減少率が９０％以上である温度で減圧して１次熱処理する段階（Ｓ１２０）と、８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階（Ｓ１３０）と、を含む。
【００３６】
チタン酸バリウム粉末を製造するために固相合成法を用い、上記固相合成法によって、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）を準備する（Ｓ１００）。二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上であってもよく、上記炭酸バリウム粉末（ＢａＣＯ３）は比表面積が４０ｍ２／ｇ以上であってもよい。
【００３７】
粒度分布が均一な高結晶性チタン酸バリウム系化合物を製造するために比表面積が大きい物質を原材料として使用することができる。比表面積が大きい物質であるほど、粒度は小さいため、チタン酸バリウム合成工程における反応温度を下げることができる。
【００３８】
二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を用いてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末を製造するために、Ｂａ／Ｔｉモル比が０．９９から１．０１になるように二酸化チタン粉末とチタン酸バリウム粉末を混合することができる。
【００３９】
用意した二酸化チタン粉末、炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を混合して混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇになるように混合することができ、好ましくは、７０ｍ２／ｇになるように混合することができる（Ｓ１１０）。
【００４０】
比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム粉末に溶媒及び分散剤を添加して混合する。
【００４１】
分散剤は、微粒の原材料粉末を溶媒内部に均等に分散させるためのものであり、これに制限されるものではない。上記分散剤は、アンモニウムポリカルボキシレート系分散剤及びアンモニウムポリアクリレート系分散剤からなる群から選択された一つ以上が使われることができる。本発明の場合、分散剤によって原材料粉末が溶媒内部に均等に分散された状態で合成が行われるため、未反応物無しで反応させることができる。
【００４２】
二酸化チタン粉末、炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤はこれに制限されることではないが、ビーズミル(bead ｍｉｌｌ)方式によって混合されることができる。
【００４３】
上記混合粉末の比表面積を大きくするにあたり、十分な分散及び粉砕を行うために０．１ｍｍ以下のビーズ(bead)を使用してミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ ）しながら混合が行われることができる。そして、周速６ｍ／ｓ以上の速度で分散させ、混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるよう、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上になるように混合されることができる。
【００４４】
混合粉末は、比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になり、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上となるため、それに応じて反応温度が下がることがある。
【００４５】
図２は、本発明の一実施形態による二酸化チタン粉末と炭酸バリウムの混合粉末の重量減少率を示すグラフであり、重量減少率は、二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末がチタン酸バリウム粉末で合成された程度を示す。
【００４６】
即ち、重量減少率が１００％であれば、全ての酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末が反応し、チタン酸バリウム粉末として合成されたことを示す。
【００４７】
チタン酸バリウム粉末を合成するために、続いて、混合粉末を重量減少率が９０％以上である温度で減圧して１次熱処理工程を進行する（Ｓ１２０）。１次熱処理工程によって二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相を形成してチタン酸バリウムシード（ｓｅｅｄ）粒子を生成させることができる。
【００４８】
１次熱処理工程の後、１次熱処理工程より高い温度で２次熱処理してチタン酸バリウムシード粒子を所望の大きさまで成長させることができる。
【００４９】
重量減少率は、混合粉末の比表面積に応じて異なる値を有することができる。粉末の比表面積が大きいほど、混合粉末の反応性は良くなるため、１００％重量減少が行われる温度が下がることがある。
【００５０】
図２を参照すると、本発明の一実施形態によると、比表面積が５０ｍ２／ｇ以上、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上である混合粉末を合成するため、１００％重量減少が行われる温度は８００℃、９０％重量減少が行われる温度は６５０℃であることができる。
【００５１】
１次熱処理工程でチタン酸バリウムを合成するにあたり、重量減少率が９０％未満である温度で１次熱処理工程が行われると、未反応物が多く残留するようになるため、重量減少率が９０％以上となる温度で１次熱処理工程が行われることができる。
【００５２】
そして、本発明の一実施形態によると、混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上となり、反応性に優れているため重量減少率が９０％以上になる温度は略６５０℃から７５０℃程度になることができる。
【００５３】
これによって、９０％以上の温度で１次熱処理工程が進行されるために６５０℃から７５０℃の温度で１次熱処理工程が進行されることができる。
【００５４】
重量減少率が９０％未満である温度で１次熱処理が行われる場合、未反応物が多く残留した状態で２次熱処理を経てチタン酸バリウム粒子が成長するようになる。これにより、チタン酸バリウム粒子の成長が均一に行われず、結晶性の高いチタン酸バリウム粉末を合成することが難しくなるため、均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粒子を繰り返し合成するのが難しくなる。
【００５５】
従って、重量減少率が９０％以上である６５０℃から７５０℃の温度で１次熱処理工程が行われることが好ましい。
【００５６】
本発明の一実施形態によると、１次熱処理工程により製造されたチタン酸バリウムシード粒子の比表面積は、３０ｍ２／ｇ以上であり、チタン酸バリウムシード粒子の粒径は２０ｎｍから３０ｎｍであることができる。
【００５７】
１次熱処理工程は、重量減少率が９０％以上である温度で減圧して進行されるため、二酸化チタン粒子と炭酸バリウム粒子は完全に反応することができる。そのため、２次熱処理工程に加わる反応物からは未反応二酸化チタンと炭酸バリウム相が検出されなくなる。
【００５８】
図３を参照すると、１次熱処理工程後の反応物のＸＲＤ回折パターン状を確認することができる。θは、格子面に入射される角度を示す値であり、２θ値によるピーク（ｐｅａｋ）値を確認し、どのような物質があるのかを確認することができる。
【００５９】
１次熱処理工程後、反応物の場合、２θが２５゜から３０゜の範囲でピークが現れる場合、炭酸バリウム粒子が残存することを意味し、２θが３０から３５゜の範囲でピークが現れる場合、チタン酸バリウム粒子が含まれていることを意味する。
【００６０】
本発明の一実施形態によると、チタン酸バリウムシード粒子の生成を制御するために１００Ｐａ以下の圧力で１次熱処理工程が行われることができる。減圧下で工程が進行されることにより、二酸化チタン表面にチタン酸バリウム相が生成される温度が大気圧の温度より約５０℃から１００℃低下されることがある。これにより、二酸化チタン粒子の粒子成長の抑制が容易になる。
【００６１】
図３を参照すると、１次熱処理工程後、反応物には２θが２５゜から３０゜の範囲でピークが現れないため、最初に添加された炭酸バリウム粉末が存在せず、２θが３０゜から３５゜の範囲でピークが現れるため、チタン酸バリウム粉末が合成されることが分かる。
【００６２】
即ち、１次熱処理を経て反応に加わった二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末は、全てチタン酸バリウムに合成されることが分かる。
【００６３】
１次熱処理工程を終えた後、８５０℃以下の温度で２次熱処理が行われることができる（Ｓ１３０）。２次熱処理工程によって、１次熱処理工程で製造されたチタン酸バリウムシード粒子を成長させることができる。
【００６４】
２次熱処理工程において熱処理温度が８５０℃を越える場合、チタン酸バリウム粒子が不均一に粒子成長するため、１００ｎｍ以下の微粒の均一な粉末を再現するように合成することができない。
【００６５】
従って、本発明の一実施形態によると、８５０℃以下の温度で２次熱処理を進行して微粒の均一なチタン酸バリウム粉末を製造することができる。
【００６６】
２次熱処理工程により製造されたチタン酸バリウム粉末をビーズミル工程によって未粉砕することができる。
【００６７】
図４は、本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末を示すＳＥＭ写真である。
【００６８】
本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末は、８５０℃以下の温度で熱処理されるため、チタン酸バリウム粒子は均一に成長することができ、１００ｎｍ以下の粒径を有するチタン酸バリウム粒子を製造することができる。
【００６９】
従来の固相合成法の場合、粒径の制御が難しいため、微粒の均一な大きさを有する粒子の合成が難しかった。
【００７０】
しかし、本発明の一実施形態によると、比表面積が大きい二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末を使用し、その後、混合工程によって５０ｍ２／ｇ以上、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上の比表面積を有する混合粉末を使用するため、粒子の反応性を高めることができる。
【００７１】
特に、１次熱処理工程において粒子の重量減少率が９０％以上になる温度が６５０℃から７５０℃であるため、６５０℃から７５０℃の低温でも二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末が全て反応し、チタン酸バリウムシード粒子として合成されるようにすることができる。
【００７２】
１次熱処理工程によって未反応物無しでチタン酸バリウムシード粒子を合成することができるため、２次熱処理工程によってチタン酸バリウム粉末粒子を成長させるにあたり、８５０℃以下の温度でも粒子の成長が可能になる。それによって、７５ｎｍから１００ｎｍの粒径を有するチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００７３】
また、本発明の一実施形態によると、８５０℃以下の温度で粒子が成長されるため、平均粒径が均一なチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００７４】
製造されたチタン酸バリウム粉末のＢＥＴ法により比表面積を測定が可能であり、ＸＲＤにより構造を解析してＣ／Ａ軸比を算出することができ、ＳＥＭ写真を通じて粒度分布を確認することができる。代表的に、ＳＥＭ写真分析によりＤ９９／Ｄ５０の割合で粒度分布を分析することができ、Ｘ線によるリートベルト（ｒｉｅｔｖｅｌｄ）構造分析によりチタン酸分末のＣ軸とＡ軸の比であるＣ／Ａ値分析が可能である。
【００７５】
Ｄ５０直径及びＤ９９直径は、各々、累積粒度分布の微粒側から累積５０％及び累積９９％の粒径を意味する。本発明の一実施形態によると、粒度分布は、累積９９％粒径／累積５０％粒径の値で示すことができ、Ｄ９９／Ｄ５０＜２の条件を満たすことができる。これにより、粒度分布が均一かつ均等なチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００７６】
本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末の場合、Ｃ軸とＡ軸の比であるＣ／Ａ値が１．０以上であることができる。Ｃ／Ａ値は、製造されたチタン酸バリウム粉末の正方性を示す指標として粒子の結晶性を示す。
【００７７】
本発明の一実施形態によると、重量減少率が９０％以上である温度で１次熱処理が進行されて未反応物無しで２０ｎｍから３０ｎｍサイズを有するチタン酸バリウムシード粒子を製造し、８５０℃以下の温度で２次熱処理が進行されて低温で粒子の成長が行われることができるため、粒子の結晶性が良くなる。
【００７８】
これにより、本発明では、Ｃ／Ａ値が１．０以上であるチタン酸バリウム粉末を製造することができ、より好ましくは、１．００８以上のＣ／Ａ値を有するチタン酸バリウム粉末を製造することができる。
【００７９】
本発明の一実施形態によると、微粒の原料を適用して従来技術より低温でチタン酸バリウム粉末を合成することができる。これにより、Ｄ９９／Ｄ５０＜２の均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粉末を合成することができ、Ｃ／Ａ軸比が１．０以上、好ましくは１．００８以上である結晶性に優れたチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００８０】
そして、本発明の一実施形態によると、重量減少率が９０％以上である温度で１次熱処理工程が進行されるため、未反応物が残存しなくなり、８５０℃以下の温度で２次熱処理が進行されるため、結晶性に優れた粒子の再現性のある製造が可能になる。
【００８１】
また、本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末の粒径は、１００ｎｍ以下の粒径を有することができ、結晶性に優れるため、積層電子部品に適用すると、誘電体層の表面粗度が小さくなって均一な表面を有する誘電体層を製造することができる。これにより、ショートや絶縁抵抗不良を防止することができる。
【００８２】
このようなチタン酸バリウム粉末を使用して製造された誘電体層の場合、組織が緻密で、焼成後の粒径が安定して製品の信頼性を向上させることができ、かつ有効な焼成温度範囲が広くなる。
[実施例]
【００８３】
本発明の一実施例によってチタン酸バリウム粉末を製造するために、まず、比表面積が９０ｍ２／ｇである二酸化チタンと、比表面積が４０ｍ２／ｇである炭酸バリウムを用意した。Ｂａ／Ｔｉモル比が１．００２になるように称量し、称量された混合粉末１００重量部に対して２００重量部の溶媒と４重量部の分散剤を添加して混合した。
【００８４】
この時、混合された粉末を０．０５ｍｍのビーズを使用してビーズミル工程によって分散させてスプレードライヤー（Ｓｐａｒｙ Ｄｒｙｅｒ）で乾燥させた。
【００８５】
この時、乾燥された混合粉末をＢＥＴ方式で測定した比表面積は７７ｍ２／ｇであった。そして、上記混合粉末のＴＧ-ＤＴＡ（示差熱-熱重量同時測定）分析結果、チタン酸バリウム粉末と二酸化チタン粉末が１００％反応し、チタン酸バリウム粉末に混合される温度は８２０℃であった。
【００８６】
上記混合７００℃で１時間の間１００Ｐａ下で１次熱処理工程を進行させたところ、この際に生成されたチタン酸バリウムシード粒子の比表面積は３６ｍ２／ｇであった。そして、８１０℃で３時間の間２次熱処理し、比表面積８．９ｍ２／ｇのチタン酸バリウム粉末を合成した。
【００８７】
２段階熱処理工程によるチタン酸バリウム粉末の比表面積をＢＥＴ法により測定し、ＸＲＤ分析によりＸ線によるリートベルト（Ｒｉｅｔｖｅｌｄ）構造を分析して、Ｃ／Ａ軸比を算出し、ＳＥＭ写真を通じて粒度分布を確認した。
【００８８】
本発明の実施例によって合成されたチタン酸バリウム粉末のＤ５０直径は、１００ｎｍであり、Ｄ９９直径は１９５ｎｍであった。Ｄ９９／Ｄ５０が２未満の粒度が均一なチタン酸バリウム粉末を製造することができた。
【００８９】
そして、Ｃ／Ａ軸比は１．００８６であり、優れた結晶性を有するチタン酸バリウム粉末が合成された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末に関し、より詳しくは、微粒の原材料を適用して混合／粉砕などの工程によって均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の誘電体材料として、ペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）構造を有する酸化物（例えば、ＢａＴｉＯ３などの材料）が使われている。
【０００３】
誘電体材料としてペロブスカイト構造を有する酸化物を使用する電子部品の一例としては、積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ；Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）がある。
【０００４】
最近、電子部品の高性能化及び高集積化が進行するにつれて、積層セラミックコンデンサのような電子部品の誘電体層の内部電極の薄層化及び高層化が要求されている。
【０００５】
誘電体層が薄層化される場合、主成分であるチタン酸バリウムの粒径が大きいと誘電体グリーンシートが緻密化されず、表面粗度が高くてショート（Ｓｈｏｒｔ）率が高くなり、絶縁抵抗などの信頼性が低下する。
【０００６】
従って、主成分であるチタン酸バリウムの高結晶微粒子化が要求される。
【０００７】
積層セラミックコンデンサ用チタン酸バリウム粉末の製造方法としては、シュウ酸塩法、水熱合成法、及び固相合成法がある。
【０００８】
シュウ酸塩法の場合、原料であるシュウ酸塩バリウムチタニル（Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎｙｌ Ｏｘａｌａｔｅ）の熱分解を経てチタン酸バリウムを合成する方法であり、結晶性が高いチタン酸バリウムの合成のために高温で熱処理する必要がある。そのため、結晶性が高く、且つ粒度分布が均一な微粒のチタン酸バリウムの製造には限界がある。
【０００９】
水熱合成法の場合、液相から粒子を析出させる方法であり、粒子結晶内の水酸基の欠陥が含まれて最終焼結体の密度が低く、高価な設備が必要となり、製造単価が高くなる。
【００１０】
一方、固相合成法の場合、炭酸バリウムと二酸化チタンを混合し、高温熱処理を通じて反応させてチタン酸バリウムを製造する方法であり、低コストでの大量生産が可能であるが、この場合、チタン酸バリウム粉末の製造において粉末の粒度制御が難しいという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、固相合成法を適用してチタン酸バリウム粉末の低コスト化、大量生産を可能にすると共に、微粒の原材料を適用して混合／粉砕などの工程を経て従来技術より低温で均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粒子を製造することができるチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末を提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２９０９４４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２２５２２号公報
【００１３】
〔課題を解決するための手段〕
本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を準備する段階と、上記二酸化チタン粉末、炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を混合して混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるようにする段階と、上記混合粉末の重量減少率が９０％以上になる温度で減圧して１次熱処理する段階と、８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階と、を含む。
【００１４】
上記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下であることができる。
上記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．０以上であることができる。
【００１５】
上記チタン酸バリウム粉末の粒径は７５ｎｍから１００ｎｍであることができる。
【００１６】
上記チタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．００８以上であることができる。
【００１７】
上記混合段階では、上記混合粉末の比表面積が７０ｍ２／ｇ以上になるように混合できる。
【００１８】
上記混合段階は、０．１ｍｍ以下のビーズ（ｂｅａｄ）を使用してビーズミル（ｂｅａｄ ｍｉｌｌ）方式で混合されることができる。
【００１９】
上記分散剤は、アンモニウムポリカルボキシレート（Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）系分散剤及びアンモニウムポリアクリレート（Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）系分散剤からなる群から選択された一つ以上であることができる。
【００２０】
上記１次熱処理の温度は６５０℃から８００℃であることができる。
【００２１】
上記１次熱処理段階では１００Ｐａ以下の圧力に減圧して熱処理することができる。
【００２２】
上記２次熱処理温度は７５０℃から８５０℃であることができる。
【００２３】
上記１次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の比表面積は３０ｍ２／ｇ以上であることができる。
【００２４】
本発明の他の実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末は、固相合成法により製造され、粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下であり、Ｃ／Ａ軸比は１．０以上であることができる。
【００２５】
粉末の平均粒径は７５ｎｍから１００ｎｍであることができる。
【００２６】
粒度分布はＤ９９／Ｄ５０＜２の条件を満たすことができる。
【００２７】
上記チタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．００８以上であることができる。
〔発明の効果〕
【００２８】
本発明の一実施形態によると、固相合成法を適用してチタン酸バリウム粉末の低コスト化、大量生産を可能にすると共に、微粒の原材料を適用して混合／粉砕などの工程によって従来技術より低温で均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粒子を製造することができるチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれを用いて製造されたチタン酸バリウム粉末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法を示す工程フローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態による二酸化チタンと炭酸バリウム混合粉末の温度による重量減少率を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態による１次熱処理段階後、粉末のＸＲＤ（Ｘ-ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）回折パターン状を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末を示すＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するにあたり、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にする場合にはその詳細な説明を省略する。
【００３１】
また、類似する機能及び作用をする部分については図面全体にわたって同一符号を使用する。
【００３２】
さらに、明細書全体において、ある構成要素を‘含む’ということは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことがあるということを意味する。
【００３３】
以下、図１から図４を参照して本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法及びこれによるチタン酸バリウム粉末について説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法を示す工程フローチャートであり、図２は、本発明の一実施形態による二酸化チタンと炭酸バリウム混合粉末の温度による重量減少率を示すグラフであり、図３は、本発明の一実施形態による１次熱処理段階後、粉末のＸＲＤ回折パターン状を示すグラフであり、図４は、本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末を示すＳＥＭ写真である。
【００３５】
本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法を示す工程フローチャートを示す図１を参照すると、本発明の一実施形態によるチタン酸バリウム粉末の製造方法は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウムを準備する段階（Ｓ１００）と、上記二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末を比表面積が５０ｍ２／ｇになるように混合し、好ましくは７０ｍ２／ｇになるように混合する段階（Ｓ１１０）と、上記二酸化チタン粉末と上記炭酸バリウム粉末の混合粉末の重量減少率が９０％以上である温度で減圧して１次熱処理する段階（Ｓ１２０）と、８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階（Ｓ１３０）と、を含む。
【００３６】
チタン酸バリウム粉末を製造するために固相合成法を用い、上記固相合成法によって、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）を準備する（Ｓ１００）。二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末は、比表面積が９０ｍ２／ｇ以上であってもよく、上記炭酸バリウム粉末（ＢａＣＯ３）は比表面積が４０ｍ２／ｇ以上であってもよい。
【００３７】
粒度分布が均一な高結晶性チタン酸バリウム系化合物を製造するために比表面積が大きい物質を原材料として使用することができる。比表面積が大きい物質であるほど、粒度は小さいため、チタン酸バリウム合成工程における反応温度を下げることができる。
【００３８】
二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を用いてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末を製造するために、Ｂａ／Ｔｉモル比が０．９９から１．０１になるように二酸化チタン粉末とチタン酸バリウム粉末を混合することができる。
【００３９】
用意した二酸化チタン粉末、炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を混合して混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇになるように混合することができ、好ましくは、７０ｍ２／ｇになるように混合することができる（Ｓ１１０）。
【００４０】
比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム粉末に溶媒及び分散剤を添加して混合する。
【００４１】
分散剤は、微粒の原材料粉末を溶媒内部に均等に分散させるためのものであり、これに制限されるものではない。上記分散剤は、アンモニウムポリカルボキシレート系分散剤及びアンモニウムポリアクリレート系分散剤からなる群から選択された一つ以上が使われることができる。本発明の場合、分散剤によって原材料粉末が溶媒内部に均等に分散された状態で合成が行われるため、未反応物無しで反応させることができる。
【００４２】
二酸化チタン粉末、炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤はこれに制限されることではないが、ビーズミル(bead ｍｉｌｌ)方式によって混合されることができる。
【００４３】
上記混合粉末の比表面積を大きくするにあたり、十分な分散及び粉砕を行うために０．１ｍｍ以下のビーズ(bead)を使用してミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ ）しながら混合が行われることができる。そして、周速６ｍ／ｓ以上の速度で分散させ、混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるよう、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上になるように混合されることができる。
【００４４】
混合粉末は、比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になり、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上となるため、それに応じて反応温度が下がることがある。
【００４５】
図２は、本発明の一実施形態による二酸化チタン粉末と炭酸バリウムの混合粉末の重量減少率を示すグラフであり、重量減少率は、二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末がチタン酸バリウム粉末で合成された程度を示す。
【００４６】
即ち、重量減少率が１００％であれば、全ての酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末が反応し、チタン酸バリウム粉末として合成されたことを示す。
【００４７】
チタン酸バリウム粉末を合成するために、続いて、混合粉末を重量減少率が９０％以上である温度で減圧して１次熱処理工程を進行する（Ｓ１２０）。１次熱処理工程によって二酸化チタン粒子表面にチタン酸バリウム相を形成してチタン酸バリウムシード（ｓｅｅｄ）粒子を生成させることができる。
【００４８】
１次熱処理工程の後、１次熱処理工程より高い温度で２次熱処理してチタン酸バリウムシード粒子を所望の大きさまで成長させることができる。
【００４９】
重量減少率は、混合粉末の比表面積に応じて異なる値を有することができる。粉末の比表面積が大きいほど、混合粉末の反応性は良くなるため、１００％重量減少が行われる温度が下がることがある。
【００５０】
図２を参照すると、本発明の一実施形態によると、比表面積が５０ｍ２／ｇ以上、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上である混合粉末を合成するため、１００％重量減少が行われる温度は８００℃、９０％重量減少が行われる温度は６５０℃であることができる。
【００５１】
１次熱処理工程でチタン酸バリウムを合成するにあたり、重量減少率が９０％未満である温度で１次熱処理工程が行われると、未反応物が多く残留するようになるため、重量減少率が９０％以上となる温度で１次熱処理工程が行われることができる。
【００５２】
そして、本発明の一実施形態によると、混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上となり、反応性に優れているため重量減少率が９０％以上になる温度は略６５０℃から７５０℃程度になることができる。
【００５３】
これによって、９０％以上の温度で１次熱処理工程が進行されるために６５０℃から７５０℃の温度で１次熱処理工程が進行されることができる。
【００５４】
重量減少率が９０％未満である温度で１次熱処理が行われる場合、未反応物が多く残留した状態で２次熱処理を経てチタン酸バリウム粒子が成長するようになる。これにより、チタン酸バリウム粒子の成長が均一に行われず、結晶性の高いチタン酸バリウム粉末を合成することが難しくなるため、均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粒子を繰り返し合成するのが難しくなる。
【００５５】
従って、重量減少率が９０％以上である６５０℃から７５０℃の温度で１次熱処理工程が行われることが好ましい。
【００５６】
本発明の一実施形態によると、１次熱処理工程により製造されたチタン酸バリウムシード粒子の比表面積は、３０ｍ２／ｇ以上であり、チタン酸バリウムシード粒子の粒径は２０ｎｍから３０ｎｍであることができる。
【００５７】
１次熱処理工程は、重量減少率が９０％以上である温度で減圧して進行されるため、二酸化チタン粒子と炭酸バリウム粒子は完全に反応することができる。そのため、２次熱処理工程に加わる反応物からは未反応二酸化チタンと炭酸バリウム相が検出されなくなる。
【００５８】
図３を参照すると、１次熱処理工程後の反応物のＸＲＤ回折パターン状を確認することができる。θは、格子面に入射される角度を示す値であり、２θ値によるピーク（ｐｅａｋ）値を確認し、どのような物質があるのかを確認することができる。
【００５９】
１次熱処理工程後、反応物の場合、２θが２５゜から３０゜の範囲でピークが現れる場合、炭酸バリウム粒子が残存することを意味し、２θが３０から３５゜の範囲でピークが現れる場合、チタン酸バリウム粒子が含まれていることを意味する。
【００６０】
本発明の一実施形態によると、チタン酸バリウムシード粒子の生成を制御するために１００Ｐａ以下の圧力で１次熱処理工程が行われることができる。減圧下で工程が進行されることにより、二酸化チタン表面にチタン酸バリウム相が生成される温度が大気圧の温度より約５０℃から１００℃低下されることがある。これにより、二酸化チタン粒子の粒子成長の抑制が容易になる。
【００６１】
図３を参照すると、１次熱処理工程後、反応物には２θが２５゜から３０゜の範囲でピークが現れないため、最初に添加された炭酸バリウム粉末が存在せず、２θが３０゜から３５゜の範囲でピークが現れるため、チタン酸バリウム粉末が合成されることが分かる。
【００６２】
即ち、１次熱処理を経て反応に加わった二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末は、全てチタン酸バリウムに合成されることが分かる。
【００６３】
１次熱処理工程を終えた後、８５０℃以下の温度で２次熱処理が行われることができる（Ｓ１３０）。２次熱処理工程によって、１次熱処理工程で製造されたチタン酸バリウムシード粒子を成長させることができる。
【００６４】
２次熱処理工程において熱処理温度が８５０℃を越える場合、チタン酸バリウム粒子が不均一に粒子成長するため、１００ｎｍ以下の微粒の均一な粉末を再現するように合成することができない。
【００６５】
従って、本発明の一実施形態によると、８５０℃以下の温度で２次熱処理を進行して微粒の均一なチタン酸バリウム粉末を製造することができる。
【００６６】
２次熱処理工程により製造されたチタン酸バリウム粉末をビーズミル工程によって未粉砕することができる。
【００６７】
図４は、本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末を示すＳＥＭ写真である。
【００６８】
本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末は、８５０℃以下の温度で熱処理されるため、チタン酸バリウム粒子は均一に成長することができ、１００ｎｍ以下の粒径を有するチタン酸バリウム粒子を製造することができる。
【００６９】
従来の固相合成法の場合、粒径の制御が難しいため、微粒の均一な大きさを有する粒子の合成が難しかった。
【００７０】
しかし、本発明の一実施形態によると、比表面積が大きい二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末を使用し、その後、混合工程によって５０ｍ２／ｇ以上、好ましくは、７０ｍ２／ｇ以上の比表面積を有する混合粉末を使用するため、粒子の反応性を高めることができる。
【００７１】
特に、１次熱処理工程において粒子の重量減少率が９０％以上になる温度が６５０℃から７５０℃であるため、６５０℃から７５０℃の低温でも二酸化チタン粉末と炭酸バリウム粉末が全て反応し、チタン酸バリウムシード粒子として合成されるようにすることができる。
【００７２】
１次熱処理工程によって未反応物無しでチタン酸バリウムシード粒子を合成することができるため、２次熱処理工程によってチタン酸バリウム粉末粒子を成長させるにあたり、８５０℃以下の温度でも粒子の成長が可能になる。それによって、７５ｎｍから１００ｎｍの粒径を有するチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００７３】
また、本発明の一実施形態によると、８５０℃以下の温度で粒子が成長されるため、平均粒径が均一なチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００７４】
製造されたチタン酸バリウム粉末のＢＥＴ法により比表面積を測定が可能であり、ＸＲＤにより構造を解析してＣ／Ａ軸比を算出することができ、ＳＥＭ写真を通じて粒度分布を確認することができる。代表的に、ＳＥＭ写真分析によりＤ９９／Ｄ５０の割合で粒度分布を分析することができ、Ｘ線によるリートベルト（ｒｉｅｔｖｅｌｄ）構造分析によりチタン酸分末のＣ軸とＡ軸の比であるＣ／Ａ値分析が可能である。
【００７５】
Ｄ５０直径及びＤ９９直径は、各々、累積粒度分布の微粒側から累積５０％及び累積９９％の粒径を意味する。本発明の一実施形態によると、粒度分布は、累積９９％粒径／累積５０％粒径の値で示すことができ、Ｄ９９／Ｄ５０＜２の条件を満たすことができる。これにより、粒度分布が均一かつ均等なチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００７６】
本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末の場合、Ｃ軸とＡ軸の比であるＣ／Ａ値が１．０以上であることができる。Ｃ／Ａ値は、製造されたチタン酸バリウム粉末の正方性を示す指標として粒子の結晶性を示す。
【００７７】
本発明の一実施形態によると、重量減少率が９０％以上である温度で１次熱処理が進行されて未反応物無しで２０ｎｍから３０ｎｍサイズを有するチタン酸バリウムシード粒子を製造し、８５０℃以下の温度で２次熱処理が進行されて低温で粒子の成長が行われることができるため、粒子の結晶性が良くなる。
【００７８】
これにより、本発明では、Ｃ／Ａ値が１．０以上であるチタン酸バリウム粉末を製造することができ、より好ましくは、１．００８以上のＣ／Ａ値を有するチタン酸バリウム粉末を製造することができる。
【００７９】
本発明の一実施形態によると、微粒の原料を適用して従来技術より低温でチタン酸バリウム粉末を合成することができる。これにより、Ｄ９９／Ｄ５０＜２の均一な粒度分布を有するチタン酸バリウム粉末を合成することができ、Ｃ／Ａ軸比が１．０以上、好ましくは１．００８以上である結晶性に優れたチタン酸バリウム粉末を合成することができる。
【００８０】
そして、本発明の一実施形態によると、重量減少率が９０％以上である温度で１次熱処理工程が進行されるため、未反応物が残存しなくなり、８５０℃以下の温度で２次熱処理が進行されるため、結晶性に優れた粒子の再現性のある製造が可能になる。
【００８１】
また、本発明の一実施形態により製造されたチタン酸バリウム粉末の粒径は、１００ｎｍ以下の粒径を有することができ、結晶性に優れるため、積層電子部品に適用すると、誘電体層の表面粗度が小さくなって均一な表面を有する誘電体層を製造することができる。これにより、ショートや絶縁抵抗不良を防止することができる。
【００８２】
このようなチタン酸バリウム粉末を使用して製造された誘電体層の場合、組織が緻密で、焼成後の粒径が安定して製品の信頼性を向上させることができ、かつ有効な焼成温度範囲が広くなる。
[実施例]
【００８３】
本発明の一実施例によってチタン酸バリウム粉末を製造するために、まず、比表面積が９０ｍ２／ｇである二酸化チタンと、比表面積が４０ｍ２／ｇである炭酸バリウムを用意した。Ｂａ／Ｔｉモル比が１．００２になるように称量し、称量された混合粉末１００重量部に対して２００重量部の溶媒と４重量部の分散剤を添加して混合した。
【００８４】
この時、混合された粉末を０．０５ｍｍのビーズを使用してビーズミル工程によって分散させてスプレードライヤー（Ｓｐａｒｙ Ｄｒｙｅｒ）で乾燥させた。
【００８５】
この時、乾燥された混合粉末をＢＥＴ方式で測定した比表面積は７７ｍ２／ｇであった。そして、上記混合粉末のＴＧ-ＤＴＡ（示差熱-熱重量同時測定）分析結果、チタン酸バリウム粉末と二酸化チタン粉末が１００％反応し、チタン酸バリウム粉末に混合される温度は８２０℃であった。
【００８６】
上記混合７００℃で１時間の間１００Ｐａ下で１次熱処理工程を進行させたところ、この際に生成されたチタン酸バリウムシード粒子の比表面積は３６ｍ２／ｇであった。そして、８１０℃で３時間の間２次熱処理し、比表面積８．９ｍ２／ｇのチタン酸バリウム粉末を合成した。
【００８７】
２段階熱処理工程によるチタン酸バリウム粉末の比表面積をＢＥＴ法により測定し、ＸＲＤ分析によりＸ線によるリートベルト（Ｒｉｅｔｖｅｌｄ）構造を分析して、Ｃ／Ａ軸比を算出し、ＳＥＭ写真を通じて粒度分布を確認した。
【００８８】
本発明の実施例によって合成されたチタン酸バリウム粉末のＤ５０直径は、１００ｎｍであり、Ｄ９９直径は１９５ｎｍであった。Ｄ９９／Ｄ５０が２未満の粒度が均一なチタン酸バリウム粉末を製造することができた。
【００８９】
そして、Ｃ／Ａ軸比は１．００８６であり、優れた結晶性を有するチタン酸バリウム粉末が合成された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を準備する段階と、
前記二酸化チタン粉末、前記炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を混合して混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるようにする段階と、
前記混合粉末の重量減少率が９０％以上になる温度で減圧して１次熱処理する段階と、
８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階と、
を含むチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項２】
前記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項３】
前記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．０以上である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項４】
前記チタン酸バリウム粉末の粒径は７５ｎｍから１００ｎｍである請求項２に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項５】
前記チタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．００８以上である請求項３に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項６】
前記混合段階では、前記混合粉末の比表面積が７０ｍ２／ｇ以上になるように混合する請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項７】
前記混合段階は、０．１ｍｍ以下のビーズを使用してビーズミル方式で混合される請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項８】
前記分散剤は、アンモニウムポリカルボキシレート系分散剤及びアンモニウムポリアクリレート系分散剤からなる群から選択された一つ以上である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項９】
前記１次熱処理の温度は、６５０℃から８００℃である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記１次熱処理段階では、１００Ｐａ以下の圧力に減圧して熱処理する請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１１】
前記２次熱処理温度は７５０ないし８５０℃である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記１次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の比表面積は３０ｍ２／ｇ以上である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１３】
固相合成法により製造され、粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下であり、Ｃ／Ａ軸比は１．０以上であるチタン酸バリウム粉末。
【請求項１４】
粉末の平均粒径は７５ｎｍないし１００ｎｍである請求項１３に記載のチタン酸バリウム粉末。
【請求項１５】
粒度分布はＤ９９／Ｄ５０＜２の条件を満たす請求項１３に記載のチタン酸バリウム粉末。
【請求項１６】
Ｃ／Ａ軸比は１．００８以上である請求項１３に記載のチタン酸バリウム粉末。
【請求項１】
比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末と比表面積が４０ｍ２／ｇ以上である炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）粉末を準備する段階と、
前記二酸化チタン粉末、前記炭酸バリウム粉末、溶媒、及び分散剤を混合して混合粉末の比表面積が５０ｍ２／ｇ以上になるようにする段階と、
前記混合粉末の重量減少率が９０％以上になる温度で減圧して１次熱処理する段階と、
８５０℃以下の温度で２次熱処理する段階と、
を含むチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項２】
前記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項３】
前記２次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．０以上である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項４】
前記チタン酸バリウム粉末の粒径は７５ｎｍから１００ｎｍである請求項２に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項５】
前記チタン酸バリウム粉末のＣ／Ａ軸比は１．００８以上である請求項３に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項６】
前記混合段階では、前記混合粉末の比表面積が７０ｍ２／ｇ以上になるように混合する請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項７】
前記混合段階は、０．１ｍｍ以下のビーズを使用してビーズミル方式で混合される請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項８】
前記分散剤は、アンモニウムポリカルボキシレート系分散剤及びアンモニウムポリアクリレート系分散剤からなる群から選択された一つ以上である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項９】
前記１次熱処理の温度は、６５０℃から８００℃である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記１次熱処理段階では、１００Ｐａ以下の圧力に減圧して熱処理する請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１１】
前記２次熱処理温度は７５０ないし８５０℃である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記１次熱処理により製造されたチタン酸バリウム粉末の比表面積は３０ｍ２／ｇ以上である請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末の製造方法。
【請求項１３】
固相合成法により製造され、粉末の平均粒径は１００ｎｍ以下であり、Ｃ／Ａ軸比は１．０以上であるチタン酸バリウム粉末。
【請求項１４】
粉末の平均粒径は７５ｎｍないし１００ｎｍである請求項１３に記載のチタン酸バリウム粉末。
【請求項１５】
粒度分布はＤ９９／Ｄ５０＜２の条件を満たす請求項１３に記載のチタン酸バリウム粉末。
【請求項１６】
Ｃ／Ａ軸比は１．００８以上である請求項１３に記載のチタン酸バリウム粉末。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１６７４０（Ｐ２０１２−１１６７４０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１７６０（Ｐ２０１１−７１７６０）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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