(57)【要約】      （修正有）【課題】微粒であっても、正方晶を主体とする結晶構造を有し、高純度のチタン酸バリウム粉末とその製法、ならびに誘電体磁器を提供する。【解決手段】炭酸バリウムおよび酸化チタンの混合粉末を気体中で分散した状態で９００〜１３６０℃の温度で瞬時に加熱する加熱工程と、瞬時に冷却する冷却工程とを有する製法により、純度が９９．６％以上、平均粒径が５０〜２００ｎｍであり、粒径の変動係数を標準偏差／平均粒径×１００（％）として表したときに前記変動係数が４０％以下であって、チタン酸バリウムのＸ線回折パターンにおける（２００）面の回折強度を１００としたときに、前記チタン酸バリウムのＸ線回折パターンにおける（００２）面の回折強度が３０以上であり、格子定数比ｃ／ａが１．００６以上であるチタン酸バリウム粉末を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度が９９．６％以上、平均粒径が５０〜２００ｎｍであり、粒径の変動係数を標準偏差／平均粒径×１００（％）として表したときに前記変動係数が４０％以下であって、チタン酸バリウムのＸ線回折パターンにおける（２００）面の回折強度を１００としたときに、前記チタン酸バリウムのＸ線回折パターンにおける（００２）面の回折強度が３０以上であり、格子定数比ｃ／ａが１．００６以上であることを特徴とするチタン酸バリウム粉末。
【請求項２】
平均粒径が６０〜１００ｎｍである請求項１に記載のチタン酸バリウム粉末。
【請求項３】
純度９９．９％以上の炭酸バリウムおよび純度９９．９％以上の酸化チタンの混合粉末を気体中で分散した状態で、９００〜１３６０℃の温度で瞬時に加熱する加熱工程と、瞬時に冷却する冷却工程とを有することを特徴とするチタン酸バリウム粉末の製法。
【請求項４】
前記加熱工程として、前記混合粉末を、温度が上昇する方向に変化する温度勾配を有し温度が１０００℃以上に設定された空間を、前記混合粉末の周囲の温度が１０００℃／ｓｅｃ以上で変化するように通過させる請求項３に記載のチタン酸バリウム粉末の製法。
【請求項５】
前記冷却工程として、前記混合粉末が反応して得られたチタン酸バリウム粉末を、前記最高温度が１０００℃以上に設定された空間から温度が低下する方向に変化する温度勾配を有する空間を、前記チタン酸バリウム粉末の周囲の温度が１０００℃／ｓｅｃ以上で変化するように通過させる請求項３に記載のチタン酸バリウム粉末の製法。
【請求項６】
請求項１または２に記載のチタン酸バリウム粉末を成形し、焼成して得られることを特徴とする誘電体磁器。
【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およびその製法、ならびに誘電体磁器に関し、特に、平均粒径が１００ｎｍ以下のチタン酸バリウム粉末とその製法、ならびに、このチタン酸バリウム粉末を用いて形成される誘電体磁器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のセラミック電子部品は、電子機器の小型化に対応するため、小型高性能化が急速に進んでいる。積層セラミックコンデンサもまた同様であり、誘電体材料の高性能化と共に、誘電体層の薄層化、高積層化が進められている。これらの目標に対するアプローチとして、誘電体層を構成する原料粉末の配合、成形、焼成など種々の要素技術の開発が行われている。
【０００３】
ところで、積層セラミックコンデンサは誘電体層と内部電極層とが交互に積層された構造を有し、その誘電体層は、通常、主成分であるチタン酸バリウムなどの主原料粉末と、この主原料粉末の誘電特性を制御するための希土類元素の酸化物等、各種の副原料粉末が添加された混合粉末の焼結体で構成される。
【０００４】
そして、誘電体層の薄層化に対応すべく、チタン酸バリウム粉末は、従来より、工業的に量産化されている、炭酸バリウムと酸化チタンを出発原料とする固相法について、改善が図られ、微粒化の工法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された製法では、平均粒径２００ｎｍ以下のチタン酸バリウム粉末を得ようとする場合、炭酸バリウムおよび酸化チタンの混合粉末をセラミックス製容器に入れ、長時間の加熱を施して仮焼を行う必要がある。このため得られるチタン酸バリウム粉末は仮焼の段階でセラミックス製容器の中で凝集しやすく、その結果、得られるチタン酸バリウム粉末は粒度分布が大きくなる。また、仮焼後に、得られた合成粉末を粉砕処理したとしても、粉砕メディアからのコンタミがあり、高純度のチタン酸バリウム粉末が得られないという問題があった。
【０００６】
従って本発明は、微粒であっても、正方晶を主体とする結晶構造を有し、高純度のチタン酸バリウム粉末とその製法、ならびに誘電体磁器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のチタン酸バリウム粉末は、純度が９９．６％以上、平均粒径が５０〜２００ｎｍであり、粒径の変動係数を標準偏差／平均粒径×１００（％）として表したときに前記変動係数が４０％以下であって、チタン酸バリウムのＸ線回折パターンにおける（２００）面の回折強度を１００としたときに、前記チタン酸バリウムのＸ線回折パターンにおける（００２）面の回折強度が３０以上であり、格子定数比ｃ／ａが１．００５以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、上記チタン酸バリウム粉末では、平均粒径が６０〜１００ｎｍであることが望ましい。
【０００９】
次に、本発明のチタン酸バリウム粉末の製法は、純度９９．９％以上の炭酸バリウムおよび純度９９．９％以上の酸化チタンの混合粉末を気体中で分散した状態で、９００〜１３６０℃の温度で瞬時に加熱する加熱工程と、瞬時に冷却する冷却工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記チタン酸バリウム粉末の製法では、前記加熱工程として、前記混合粉末を、温度が上昇する方向に変化する温度勾配を有し最高温度が１０００℃以上に設定された空間を、前記混合粉末の周囲の温度が１０００℃／ｓｅｃ以上で変化するように通過させること、前記冷却工程として、前記混合粉末が反応して得られたチタン酸バリウム粉末を、前記最高温度が１０００℃以上に設定された空間から温度が低下する方向に変化する温度勾配を有する空間を、前記チタン酸バリウム粉末の周囲の温度が１０００℃／ｓｅｃ以上で変化するように通過させることが望ましい。
【００１１】
次に、本発明の誘電体磁器は、上記のチタン酸バリウム粉末を成形し、焼成して得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のチタン酸バリウム粉末は、上述のように、純度が高く、微粒かつ、粒径の変動係数が小さく、Ｘ線回折パターンにおいて正方晶性が高く、格子定数比ｃ／ａが１．００５以上のチタン酸バリウム粉末である。このようなチタン酸バリウム粉末によれば、平均粒径が２００ｎｍ以下の微粒であっても正方晶の割合が高いために高誘電率を得ることができる。
【００１３】
上記チタン酸バリウム粉末の製法によれば、高純度の炭酸バリウムおよび酸化チタンとの混合粉末を、気体中で分散した状態で瞬時に加熱し冷却する工程であるため、加熱されたチタン酸バリウム粉末は結晶性が高まり、微粒であっても正方晶性の高いものとなる。
【００１４】
しかも、本発明の製法は上記のように気体中で分散した状態で瞬時に加熱し冷却する工程であるために、チタン酸バリウム粉末同士が固まりの状態で加熱されることがなく、粒成長が抑制され微粒化と粒径の制御が容易であり、また、粉砕が必要ないことから、粉砕メディアからのコンタミを抑制でき、高純度のチタン酸バリウム粉末が容易に得られる。
【００１５】
そして、このような製法により得られたチタン酸バリウム粉末は、高純度で粒子の正方晶性が高いことから、高誘電率の誘電体磁器を容易に得ることが可能となり、高容量かつ高絶縁性の積層セラミックコンデンサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のチタン酸バリウム粉末は純度が９９．６％以上であることを特徴とするものである。ここでの純度はバリウムとチタンを酸化物として表したときの含有量である。
【００１７】
チタン酸バリウム粉末の純度が９９．６％以上であれば、不純物量が少なくチタン酸バリウムへの固溶量が低減されるために、ペロブスカイト型結晶構造の立方晶化が抑制され、正方晶が維持されやすいという利点がある。
【００１８】
一方、純度が９９．６％より低い場合にはチタン酸バリウム粉末の正方晶性が低下する。
【００１９】
次に、本発明のチタン酸バリウム粉末は、平均粒径が５０〜２００ｎｍであり、粒径の変動係数を標準偏差／平均粒径として表したときに、変動係数が４０％以下であることを特徴とする。
【００２０】
チタン酸バリウム粉末の平均粒径が５０ｎｍ以上であると、このチタン酸バリウム粉末がコアシェル構造となる場合に、コア部の割合が大きくなり、正方晶を示す割合が増すことから、微粒であっても高い比誘電率を得ることが可能となる。
【００２１】
一方、平均粒径が２００ｎｍ以下であると、例えば、積層セラミックコンデンサの誘電体層として薄層化に好適なものとなり、誘電体層中において厚み方向に多くの粒界を形成できるため高絶縁性となる。
【００２２】
一方、チタン酸バリウム粉末の平均粒径が５０ｎｍよりも小さい場合には、粉末中の正方晶の割合が少ないために高誘電率を得ることが困難となる。
【００２３】
また、チタン酸バリウム粉末の平均粒径が２００ｎｍよりも大きいものは、このチタン酸バリウム粉末を積層セラミックコンデンサに用いる場合に、誘電体層の薄層化が困難となり、また、誘電体層中の厚み方向の結晶粒子の数が少なくなり、そのため誘電体層１層あたりの粒界数が減ることから絶縁性が低下する。
【００２４】
なお、本発明のチタン酸バリウム粉末を用いて作製した焼結体における結晶粒子の平均粒子径は６０〜１００ｎｍであることが望ましい。
【００２５】
また本発明のチタン酸バリウム粉末は粉末の粒径の変動係数（標準偏差／平均粒径）が４０％以下であり、粒径のばらつきの小さい粉末である。チタン酸バリウム粉末の粒径の変動係数が４０％以下であると、焼結後の誘電体層中の結晶粒子もまた粒径ばらつきの小さいものとなり、積層セラミックコンデンサなどに適用した場合に特性の安定化が容易となる。
【００２６】
図１は、本発明のチタン酸バリウム粉末のＸ線回折ピークの模式図である。図１のＸ線回折ピークの模式図は、２θ＝４４〜４６°におけるかＸ線回折パターンである。２θ＝４４．９°付近のピークが（００２）面のピークであり、４５．５°付近のピークが（２００）面のピークである。
【００２７】
本発明のチタン酸バリウム粉末は、チタン酸バリウムのＸ線回折パターンにおける（２００）面を１００としたときに、Ｘ線回折パターンにおける（００２）面が３０％以上であることを特徴とする。
【００２８】
つまり、本発明のチタン酸バリウム粉末は、図１から明らかなように、Ｘ線回折パターンの（２００）面と（００２）面の２つのピークに分離しており、しかも上述のように、（２００）面の回折強度を１００としたときに、（００２）面の回折強度が３０％以上であることから、上記の平均粒径を有し微粒であっても正方晶性が高いものである。この場合、（２００）面の回折強度を１００としたときに、（００２）面の強度が５０％以上であることがより望ましい。
【００２９】
一方、（２００）面の回折強度を１００としたときに、（００２）面の強度が３０％よりも小さい場合には、正方晶性が低いために高誘電率は得られない。
【００３０】
また本発明のチタン酸バリウム粉末は、特に、（００２）面回折ピークのベースラインに対する低角度側に向けた仰角が４０°以上であることが望ましい。（００２）面の回折ピークのベースラインに対する低角度側に向けた仰角が４０°以上であるとチタン酸バリウム粉末の平均粒径が６０〜１００ｎｍ以下であっても、焼結後の誘電体磁器の比誘電率を１５００以上にできるという利点がある。
【００３１】
さらに本発明のチタン酸バリウム粉末は、格子定数比ｃ／ａが１．００５以上であることを特徴とする。つまり、本発明のチタン酸バリウム粉末は格子定数比ｃ／ａが１．００５以上である正方晶性の高い微粒のチタン酸バリウム粉末である。これに対して、格子定数比ｃ／ａが１．００５よりも小さい場合には正方晶性が低いために、微粒化したときに比誘電率の向上が困難となる。
【００３２】
また、本発明のチタン酸バリウム粉末は、バリウムとチタンの原子比（Ｂａ／Ｔｉ）は０．９９７〜１．００５の範囲であることが望ましい。（Ｂａ／Ｔｉ）が０．９９７〜１．００５の範囲であると、正方晶を示すペロブスカイト型構造を有する均質な誘電体粒子を形成できるという利点がある。
【００３３】
また、本発明のチタン酸バリウム粉末は、図１に示すように、Ｘ線回折ピーク（００２）のベースラインに対する低角度側に向けた仰角が５０°以上であることが望ましい。
【００３４】
チタン酸バリウム粉末はＸ線回折ピーク（００２）のベースラインに対する低角度側に向けた仰角が５０°以上であると、正方晶の結晶性が高まり、チタン酸バリウム粉末の比誘電率をさらに高められる。
【００３５】
次に、本発明の誘電体原料粉末の製法について説明する。まず、炭酸バリウムおよび酸化チタンを含む混合粉末を調製する。炭酸バリウムの純度は９９．９％以上、酸化チタンは９９．９％以上が、高純度のチタン酸バリウム粉末を得るという点で好ましい。
【００３６】
用いる炭酸バリウム粉末は、形状が柱状晶を有するものであるが、比表面積は１０〜１００ｍ／ｇであるものが好ましい。
【００３７】
また、酸化チタン粉末の平均粒径は２０〜１００ｎｍ、比表面積は１０〜１００ｍ／ｇが望ましい。
【００３８】
炭酸バリウム粉末および酸化チタン粉末が上記の範囲の比表面積や平均粒径を有するものであれば微粒化が容易となる。
【００３９】
次に、混合粉末をビーズミルを用いて混合し予備粉砕する。ビーズミルは粉砕を短時間で行え、かつ粉砕時におけるメディアボール等による衝撃に起因するメディアボールからのコンタミを低減できるという利点がある。なお、ビーズミルの容器の内張および粉砕ボールは、これも９９．９％以上のジルコニアが好ましい。
【００４０】
次に、混合粉末を、瞬時に加熱する加熱工程と、瞬時に冷却する冷却工程をつくることのできる加熱炉に導入する。
【００４１】
図２は、本発明のチタン酸バリウム粉末を作製するための加熱炉の断面模式図である。用いる加熱炉は、炉本体１１の上部に原料投入フィーダ１３が、一方、炉本体１１の下部に粉末回収部１５が備えられており、さらに、回収部１５には炉心管１７内の気流の流れ（層流）をつくるための吸引装置２１が備えられている。炉本体１１は炉心管１７の周囲に加熱部１９が設けられている。そして、加熱炉は原料投入フィーダ１３から炉本体１１を通じて粉末回収部１５に至る経路（矢印）の方向に向けて吸引したガスによって、炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末との混合粉末（以下、混合粉末という。）５を含む気体の流れが形成される。また、炉本体１１には混合粉末５を含む気体の流れが炉心管１７の長さ方向の中央部に、高温に設定された温度領域の空間２３が設けられており、本発明においては、上述の混合粉末５を構成している炭酸バリウム粉末および酸化チタン粉末を瞬時に反応させる加熱工程と、反応後に形成されたチタン酸バリウム粉末を瞬時に固化させる冷却工程とを有することを特徴とする。
【００４２】
そして、本発明における加熱工程は、上記混合粉末５を、温度が上昇する方向に変化する温度勾配を有し最高温度が１０００℃以上に設定された空間２３を、この混合粉末５の周囲の温度が１０００℃／ｓｅｃ以上で変化するように通過させることが望ましい。
【００４３】
また、上記の加熱工程に続く冷却工程は、混合粉末５を、最高温度が１０００℃以上に設定された空間２３から温度が低下する方向に変化する温度勾配を有する空間２４を、この複合粒子５の周囲の温度が１０００℃／ｓｅｃ以上で変化するように通過させることが望ましい。
【００４４】
本発明では、チタン酸バリウム粉末の平均粒子径の変動係数を小さくするという点で、特に１１００℃以上１２５０℃以下が好ましい。加熱炉の最高温度が１０００℃以上であると、チタン酸バリウム粉末の結晶性が高まり、正方晶性の割合が多くなるという利点がある。また、上述のような瞬時の加熱冷却は、チタン酸バリウム粉末の表面の非晶質化を抑制でき、これにより正方晶性を高められる。
【００４５】
上述の加熱工程および冷却工程の条件は炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末との混合粉末を含む気体の流れの速度と、加熱炉における炉心管１１の上下端の温度と炉心管１１の最高温度を示す位置との間の距離とから求められる。つまり、加熱炉の炉心管１７の上端部と、その長さ方向の中央部の位置における最高温度との間、および中央部付近の位置における最高温度と炉心管１７の下端部との間を通過する加熱された気体の速度から見積もられる。
【００４６】
なお、本発明の製法においては加熱炉の炉心管１７の下端部側から吸引して層流を形成しているために炉心管１７を境に上端部側と下端部側とは炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末との混合粉末５を通過させる周囲の温度変化はほぼ同じになる。
【００４７】
さらに、得られるチタン酸バリウム粉末の凝集や結晶化を抑制し、得られるチタン酸バリウム粉末の粒径の変動係数を低減するという理由から、本発明では以下のような温度変化を有する環境に設定することが望ましい。
【００４８】
つまり、本発明では、混合粉末５を瞬時に溶融させる加熱工程において、混合粉末５を通過させる周囲の温度変化が１０００℃／ｓｅｃ以上、特に、１１００℃／ｓｅｃ以上が好ましい。
【００４９】
また、上記の加熱工程の後の反応後に得られたチタン酸バリウム粉末を瞬時に固化させる冷却工程においても、加熱工程と同様に、混合粉末５を通過させる周囲の温度変化が１０００℃／ｓｅｃ以上、特に、１１００℃／ｓｅｃ以上が好ましい。複合粒子５を通過させる周囲の温度変化が１１００℃／ｓｅｃ以上であると、チタン酸バリウム粉末が結晶化しやすいという利点がある。
【００５０】
なお、本発明では炉心管１７の下端部側から空気を吸引する方法であるために加熱工程および冷却工程において混合粉末を通過させる条件（温度変化）は同じである。
【００５１】
これに対して、自然落下のように吸引操作を行わずにチタン酸バリウム粉末を加熱および冷却した場合にはチタン酸バリウム粉末が加熱炉の炉心管１１の中で落下中に凝集して粗大な粒子が形成されてしまう。
【００５２】
なお、加熱工程および冷却工程においてチタン酸バリウム粉末を通過させる条件（温度勾配）を上記のように設定でき、本発明のように、チタン酸バリウム粉末の結晶性を高めるという点で、炉心管１７の長さは３ｍ以上、特に、４ｍ以上が好ましい。
【００５３】
なお、本発明の製法はチタン酸バリウム粉末以外の金属酸化物や複合酸化物のセラミック粉末を形成する手法として適用できることはいうまでもなく、例えば、チタンジルコン酸鉛、アルミナ、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネル等のセラミック粉末や種々のガラス粉末等にも適用可能である。
【００５４】
本発明の製法は、従来より公知の製法である、炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末との混合粉末を焼成炉を用いて、セラミックス製の容器の中で仮焼する方法に比較して、チタン酸バリウム粉末の前駆体が気体中で分散した状態で加熱されるために、凝集が少なく、このため微粒の粉末が得られやすい。
【００５５】
つまり、炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末との混合粉末５を、焼成炉を用いてセラミックス製の容器の中で仮焼する方法では、粉末自体の凝集や加熱時の拡散により、チタン酸バリウム粉末の粒成長が起こりやすく、高純度で、微粒かつ結晶性の高いチタン酸バリウム粉末を得ることは困難である。
【００５６】
また、上記本発明の製法に比較して、最高温度が、例えば、１０００℃よりも低温、特に、５００℃程度の温度で処理を行う仮焼の方法では、炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末との混合粉末の分解反応が起こるものの、チタン酸バリウム粉末の結晶化度を高められない。
【００５７】
次に、本発明のチタン酸バリウム粉末を用いて得られる誘電体磁器、ならびに、この誘電体磁器によって形成される積層セラミックコンデンサについて説明する。
【００５８】
本発明のチタン酸バリウム粉末を用いて得られる誘電体磁器は、上記のチタン酸バリウム粉末を成形し、焼成して得られることを特徴とする。そして、本発明の積層セラミックコンデンサは、誘電体層と電極層とが積層されており、この誘電体層が、本発明のチタン酸バリウム系粉末の焼結体である。この積層セラミックコンデンサは、例えば、以下のように製造することができる。
【００５９】
まず、本発明のチタン酸バリウム粉末をＭｇ、希土類元素およびＭｎなどの各種金属酸化物粉末や焼結助剤であるガラス成分とともに樹脂および必要に応じて溶媒と混合してスラリを調製する。焼結助剤としては、例えば、ＳｉＯ２−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスが好適である。樹脂はポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどを使用することができ、溶媒としては、例えば、水、アルコール、酢酸ブチル、酢酸エチルなどを使用することができる。
【００６０】
続いて、前記スラリをシート状に成形し誘電体グリーンシートを作製する。成形方法は特に限定するものではないが、例えば、ドクターブレード法などを採用することができる。次に、誘電体グリーンシートと電極パターンとを積層して積層体を得る。電極パターンとしては、例えば、銅、ニッケルまたはコバルトなどの卑金属粉末に、樹脂および溶媒を混合してなる導体ペーストを用いることができる。なお、誘電体グリーンシートおよび電極パターンの積層数は、特に限定するものではなく、所望の静電容量などに応じて適宜設定することができる。
【００６１】
次に、必要に応じて脱バインダ処理などを実施した後、この積層体を焼成し、さらに、焼成した積層体に外部電極などが適宜形成されて積層セラミックコンデンサが得られる。
【００６２】
焼成温度は、焼結助剤の種類および添加量、ならびに用いる誘電体原料粉末の粒子径に応じて適宜設定することができるが、例えば１１００〜１３００℃、好ましくは１１００〜１２５０℃である。また、焼成雰囲気は、電極層の酸化を抑制するため、非酸化性雰囲気とすることが好ましい。
【実施例】
【００６３】
まず、原料粉末として以下に示す炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末を準備した。炭酸バリウム粉末は短辺の寸法が平均で２０ｎｍ、長辺の寸法が平均で１００ｎｍであり、純度は９９．９％および９９．９５％の２種とした。酸化チタン粉末は平均粒径が２０ｎｍであり、純度は９９．９％および９９．９５％のものを用いた。組成はＢａ／Ｔｉ＝１とした。
【００６４】
次に、上記の炭酸バリウム粉末と酸化チタン粉末とを用いて攪拌機により混合粉末を調製した。次に、調製した混合粉末をイオン交換水を用い、ビーズミルにより予備粉砕し、次いで、大気中、温度１２０℃で乾燥を行った。この場合、混合容器はおよびボールは純度９９．９％のジルコニアを用いた。
【００６５】
次に、この混合粉末を図２に示した加熱炉を用いて、表１の条件（温度、吸引力（層流）、昇温速度）にて熱処理を行いチタン酸バリウム粉末を調製した。温度は加熱炉の長さ方向中央部の炉内の温度とした。昇温速度は以下のように求めた。つまり、本発明のチタン酸バリウム粉末の製法において調製される層流は吸引ポンプを用いて大気を排出することによって調製した。この場合、炉心管の直径は７５ｍｍ、長さは５ｍ、長さ方向の中央部が最高温度の領域であり、炉心管の上端は５０℃であった。混合粉末を通過させる周囲の温度変化は炉心管の上端の位置から中央部までの２．５ｍの位置に達する気流の時間から求めた。炉心管中央部付近の最高温度が１２５０℃であると、その温度差は１２００℃、吸引量１０Ｌ／ｍｉｎの場合の落下速度が５ｍあたり２秒であるので、加熱工程および冷却工程における複合粒子５を通過させる周囲の温度変化は１２００／１＝１２００℃／ｓｅｃとなる。この場合、炉心管の下端部側から空気を吸引する方法であるために加熱工程および冷却工程における混合粉末および得られたチタン酸バリウム粉末を通過させる周囲の温度変化は同じとした。炉心管の最高温度が８００℃未満では層流中の複合粒子の落下速度は３ｓｅｃ、８００℃以上では２秒である。なお、吸引しないで自然落下させた場合、高さ５ｍの炉心管の上端から回収部までの到達時間は１０秒であったが、この場合、複合粒子が凝集し、焼結して直径が１０μｍ以上の大きさの凝集体となった。
【００６６】
次に、得られたチタン酸バリウム粉末について平均粒径とその変動係数（標準偏差／平均粒径）を求めた。また、同チタン酸バリウム粉末について結晶構造および格子定数比ｃ／ａをＸ線回折により評価した。
【００６７】
また、同チタン酸バリウム粉末を用いて直径１２ｍｍ、厚み１ｍｍのペレット状の成形体を作製し、１１００℃、２時間の条件にて焼成を行った。次に、得られた焼結体の各試料について結晶粒子の平均粒径と粒径の変動係数を測定した。また、この焼結体試料の両主面にＩｎ−Ｇａの金属を塗布して、静電容量を測定し、試料の厚みと表面積から比誘電率を求めた。試料数は各１０個とした。
【００６８】
チタン酸バリウム粉末の平均粒径および粒径の変動係数は、得られたチタン酸バリウム粉末を走査型電子顕微鏡により写真撮影し、この写真に映し出されたチタン酸バリウム粉末の輪郭を画像処理し、各粒子を円と見立ててその直径を求め、平均化して求め、また粒径の変動係数を求めた。
【００６９】
また、焼結体中における結晶粒子の平均粒径と粒径の変動係数は得られた焼結体の破断面を研磨した後、これも走査型電子顕微鏡を用いて内部組織の写真を撮り、次いで、これらの写真に映し出されている結晶粒子の輪郭を画像処理し、各粒子を円と見立ててその直径を求め、平均化して求め、また、粒径の変動係数を求めた。この場合、焼結体中の結晶粒子の断面は最大径のところの断面ではない場合が多いために原料粉末である誘電体粒子の平均粒子径よりも小さくなる場合がある。
【００７０】
得られたチタン酸バリウム粉末の純度はＩＣＰ分析によりＢａとＴｉについて定量分析を行い求めた。この場合、定量分析にはＢａおよびＴｉの１０００ｐｐｍの標準液を用いた。
【００７１】
比較例として、表１に示すように、減圧仮焼によって合成したチタン酸バリウム粉末についても評価した。この場合、用いた混合粉末は試料Ｎｏ．３に用いたものと同じものである。減圧仮焼の条件は、最高温度で圧力が１Ｐａになるように調整した。仮焼の最高温度は１０００℃および１１００℃とした。仮焼に用いたセラミック製の容器（こう鉢）は純度９９％のジルコニア容器を用いた。
【表１】
2008133163.tif 000003
【００７２】
【表２】
2008133163.tif 000004
【００７３】
表１、２の結果から明らかなように、本発明の製法により作製した試料は、平均粒径が５０〜２００ｎｍであっても、正方晶であり、純度が９９．６％以上、ｃ／ａが１．００６以上であった。
【００７４】
特に、加熱工程の温度を１０００〜１１５０℃とし、その温度勾配を１０００〜１０５０℃／ｓｅｃとした試料Ｎｏ．４〜７では、得られたチタン酸バリウム粉末の平均粒径が６０〜１００ｎｍ、正方晶性を示すＸ線回折の（００２）／（２００）比が３３〜４０％、ｃ／ａが１．００７〜１．００９であり、これらのチタン酸バリウム粉末を用いて作製した誘電体磁器は結晶粒子の平均粒径が９０〜９６ｎｍであり、比誘電率が１５００〜１６００であり、優れた誘電特性を示した。
【００７５】
これに対して、従来の固相法である減圧仮焼により作製したチタン酸バリウム粉末は平均粒径が９５ｎｍであっても、粒径のばらつきが７０％もあり、しかも、正方晶性を示すＸ線回折の（００２）／（２００）比が２５％しかなく、正方晶の割合が低く、純度が最高でも９８．８％であった（試料Ｎｏ．１２）。
【００７６】
また、本発明の誘電体原料粉末を用いて形成した焼結体は、従来の固相法である減圧仮焼により形成した試料に比較して比誘電率が高かった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のチタン酸バリウム粉末のＸ線回折ピークの模式図である。
【図２】本発明のチタン酸バリウム粉末を作製するための加熱炉の断面模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１  炉本体
１３  原料投入フィーダ
１５  粉末回収部
１７  炉心管
１９  加熱部
２３  空間
【図１】
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【図２】
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