(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵コンポーネントの調製方法であって、
ここで前記方法が、以下の逐次の工程：
ａ）Ｌａ０．４Ｂａ０．６Ｍｎ０．４Ｔｉ０．６Ｏ３の化学量論量の成分を混合し、混合物を得ること；ここで、化学量論量の成分が、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ２）および酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）であり、
ｂ）工程ａ）からの前記混合物を乾燥させ、乾燥粉末を得ること；
ｃ）前記乾燥粉末を粉砕し、粉砕した前記乾燥粉末を９００℃〜１０００℃でか焼すること；
ｄ）か焼した前記乾燥粉末を得ること；
ｅ）前記か焼した乾燥粉末を複数のペレット中に押し込むこと；
ｆ）工程ｅ）からの前記ペレットを１２００℃〜１３００℃で焼成すること；
ｇ）上記工程ｃ）からｆ）を少なくとも２回繰り返すこと；
ｈ）ｇ）により得られる生成物をふるいにかけること；
ｉ）ふるいにかけられた前記生成物をペレットに押し込むこと；
ｊ）前記生成物のペレットを得ること；
ｋ）前記生成物のペレットを加圧すること；および
ｌ）前記生成物のペレットを焼結すること、
を含む、前記方法。
【請求項２】
化学量論量の成分を、２４時間マグネチックスターラーを使用することにより混合する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
乾燥した混合粉末を少なくとも３０分間粉砕し、少なくとも２４時間か焼する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ペレットを焼成することを、１２時間〜２４時間行う、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
繰り返した加熱時間の合計が、４８時間〜７２時間である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
２０〜４５μｍ２の開口を有するふるいにかける、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記生成物ペレットの直径が１３ｃｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
加圧を、５〜６トンの力で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
焼結を、１２００℃〜１３００℃で２時間〜１２時間行う、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によって製造されたエネルギー貯蔵コンポーネントを含む、キャパシタの形態のエネルギー貯蔵用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは広範な周波数において、低損失であって高誘電体誘電率を有し、熱安定性を有する、エネルギー貯蔵に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタまたはコンデンサは、誘電体により隔てられた一対の導体からなる受動電子コンポーネントである。導体間に電圧差が存在する場合、導体間に電界が現れる。この電界はエネルギーを貯蔵し、導体板間で機械力を生じさせる。かかる効果は、幅広で、平坦で、平行で、狭く隔てられた導体間で最大となる。
【０００３】
理想的なキャパシタは、ファラドで測定される単一の一定値、キャパシタンスにより特徴付けられる。これは、導体間における電位差に対する各導体の電荷の比である。実際には、導体板間の誘電体はわずかな量のリーク電流を通す。導体およびリード線は等価直列抵抗をもたらし、誘電体は、結果的に絶縁破壊電圧をもたらす電界強度限界（electric field strength limit）を有する。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、本発明において、高誘電体誘電率を有するエネルギー貯蔵コンポーネントの調製方法を提供し、かかる方法は、化学量論量の成分（好ましくは、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ２）および酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２））を混合し、混合物を得ること；乾燥粉末を得るために混合物を乾燥させること；か焼により乾燥粉末を粉砕する（好ましくは３０分間、９００℃〜１０００℃で少なくとも２４時間か焼（calcine）する）こと；か焼した乾燥粉末を得ること；か焼した乾燥粉末を複数のペレット中に押し込むこと；ペレットを焼成（fire）する（好ましくは、１２００℃〜１３００℃で１２〜２４時間）こと；上記方法を少なくとも２回繰り返すことを含み；その後、かかる方法は、副生成物をふるいにかけること；副生成物をペレットに押し込むこと；副生成物のペレットを得ること；副生成物のペレットを加圧すること；および／または副生成物のペレットを焼結（sinter）することを含む。
【０００５】
それだけではなく、乾燥混合粉末を少なくとも３０分間粉砕し、９００℃〜１０００℃で少なくとも２４時間か焼する。ふるいは、２０〜４５μｍ２の目のものを用い、約１３ｃｍの直径を有する副生成物ペレットを用いて行う。加圧を５〜６トンで実施し、焼結を１２００〜１３００℃で２〜１２時間で準備した。
【０００６】
さらに、高誘電体誘電性、低損失、熱安定性を有し、広範な周波数で安定なエネルギー貯蔵用装置を提供し、かかる装置は、化学量論量の成分および調製方法を含む。装置は、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ２）および酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）の化学量論量の成分を有することができる。化学量論量の成分は、マグネチックスターラーを２４時間使用して混合されると言われている。装置は、高誘電体誘電率を有するエネルギー貯蔵コンポーネントを調製する方法を有することができる。本発明は、新規な特徴ならびに添付の説明および図において以下に十分に記載され、説明される部分の組み合わせからなり、本発明の範囲から逸脱しないか、本発明のいかなる利点も犠牲にしない限り、細部において種々の変更がなされてもよいことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、以下に与えられる詳細な説明、および説明の目的のためのみに与えられた添付図から十分に理解されるものであり、したがって、これらは本発明を何ら限定するものではない。ここで：
【図１】図１は、種々の温度における誘電体誘電率の周波数依存性を示すグラフ図である。
【図２】図２は、種々の温度における損失正接（loss tangent）の周波数依存性を示すグラフ図である。
【０００８】
【図３】図３は、（ａ）１０Ｈｚ、（ｂ）１ｋＨｚおよび（ｃ）１ＭＨｚにおける誘電体誘電率の温度依存性を示すグラフ図である。
【図４】図４は、１ｋＨｚにおける、本発明のＬＢＭＴと電流キャパシタ（current capacitor）ＢａＴｉＯ３との誘電体誘電率の比較を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、エネルギー貯蔵コンポーネントおよびその方法に関する。以下における明細書は、本発明の好ましい態様により本発明を説明する。しかしながら、発明の好ましい態様に説明を限定することは、単に本発明の議論を容易にするためであることが理解され、当業者は、別添の特許請求の範囲から逸脱せずに、種々の修正および均等物を考案してもよいことが想定される。
【００１０】
以下の好ましい態様の詳細な説明は、ここで、付属の図面を個別にまたは組み合わせたものに従い行われる。
本発明は、物質Ｌａ０．４Ｂａ０．６Ｍｎ０．４Ｔｉ０．６Ｏ３酸化物の新規な組成物であり、キャパシタコンポーネントとして使用することができる。この材料中に保有された誘電体特性は、既存のコンポーネントと比較してはるかに改善されている。
【００１１】
広範な周波数および温度において動作可能なまたは使用可能な処方および加工技術による、高誘電体誘電率を有するＬａ０．４Ｂａ０．６Ｍｎ０．４Ｔｉ０．６Ｏ３セラミックを見出すことは、電子および電気デバイスの分野において極めて有用である。本発明は、０℃〜１２５℃の温度範囲における適用に最適である。この温度において、誘電率は１ｋＨｚにおいて、〜２０，０００から〜５４，０００で記録され、３つの桁での周波数（three decade of frequency）にわたりでほぼ一定である。したがって、デバイスのサイズを最小化する他、得られる誘電体誘電率を、エネルギー貯蔵、センサー、電気フィルターなどに使用することができる。
【００１２】
キャパシタコンポーネントとして、本発明は、室温で１ｋＨｚにおいて、〜３５，０００の膨大な誘電体誘電率値を有し、一方で、比較として（comparatively）、現在使用されているコンポーネントは、１ｋＨｚにおいて、〜１２００の誘電体誘電率を有するＢａＴｉＯ３である。
本発明は、エネルギー貯蔵（キャパシタ）、センサー、電気フィルターおよび基板などに使用することができ、また、抵抗コンポーネントとして利用可能な良好な抵抗特性を有する。
【００１３】
エネルギー貯蔵には、サンプルを２枚の板の間に配置し、交流電界をかける。センサー適用には、サンプルは、種々の温度にさらすことで種々の電圧をブリッジ回路に印加するホイートストンブリッジに従って配置される。サンプルは、その絶縁特性自体により、２つの導体間に仕切りとして使用することもできる。基板としても使用することができる。
本発明は、高誘電体誘電率、低損失、高熱安定性、および広範な周波数での安定性を保有する。本発明により、エネルギー貯蔵問題を解決する。
【００１４】
Ｌａ０．４Ｂａ０．６Ｍｎ０．４Ｔｉ０．６Ｏ３サンプルを、従来の固体状態反応技術により調製し、ここで、Ｌａ２Ｏ３、ＢａＯ、ＭｎＯ２およびＴｉＯ２の化学量論量を一緒に混合し、１３００℃で焼結することにより所望の生成物を生成させた。
【数１】
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【００１５】
本発明の成分のリスト：
【表１】
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【００１６】
サンプル調製方法を詳細に説明する。化学量論量のＬａ２Ｏ３、ＢａＯ、ＭｎＯ２およびＴｉＯ２を、アセトン中で２４時間マグネチックスターラーを使用して十分に混合した。次いで、乾燥した混合粉末を３０分間粉砕し、９５０℃で２４時間か焼した。その後、１３００℃で２４時間焼成前に、か焼した粉末をまず粉砕して、次いでペレットに押し込んだ。再び、同一のプロセスを２回繰り返し、総加熱時間は７２時間である。最後に、粉末を４５μｍ２の目のふるいにかけ、６トンの圧力で直径１３ｃｍのペレットに押し込み、１３００℃で３時間焼結した。
【００１７】
例えば０℃より低い温度において、１ｋＨｚにおける誘電体誘電率が低く（εｒ’＜２０，０００）、１２５℃より高い温度において、誘電体損失がより高い（Ｄ＞０．８３）などの、わずかな制限がある。それらの制限は、例えばストロンチウム（Ｓｒ）および／またはカルシウム（Ｃａ）などの他の元素をバリウムサイト中でドープすることにより克服することが可能である。
【００１８】
表１：種々の周波数および温度における、誘電体誘電率および損失正接の値
【表２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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