JPH05112895A - Composite consisting of metallic substrate and dielectric and its production - Google Patents
Composite consisting of metallic substrate and dielectric and its productionInfo
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- JPH05112895A JPH05112895A JP4072288A JP7228892A JPH05112895A JP H05112895 A JPH05112895 A JP H05112895A JP 4072288 A JP4072288 A JP 4072288A JP 7228892 A JP7228892 A JP 7228892A JP H05112895 A JPH05112895 A JP H05112895A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、コンデンサの小型化、チップ化、
高容量化に対応するために、複雑形状品を含む各種金属
基板上に高誘電率材料のミクロンオーダーの膜を形成す
るものである。
【構成】 コンデンサ容量は電極面積の拡大、誘電体の
薄膜化、高誘電率材料の使用により拡大できる。この発
明では、高誘電率材料の薄膜を用い、容量拡大を実行す
る。具体的には、ステンレススチール、Fe、Ni、C
u、Alの金属のうちいずれか1種を電極とし、バリウ
ムイオンまたはストロンチウムイオンまたはバリウムイ
オンとストロンチウムイオンを合わせて0.1mol/
l 以上とチタンイオンが0.01mol/l 以上含まれ
た酸性水溶液中で電気化学的処理を行うことによって電
析物を得、800°C以上の温度で熱処理することによ
ってチタン酸化物の膜を形成させる。この金属基板とチ
タン酸化物によりなる複合体である。
(57) [Abstract] [Purpose] The present invention aims to reduce the size of a capacitor, to make it into a chip,
In order to cope with high capacity, a micron-order film of high dielectric constant material is formed on various metal substrates including complicated shaped products. [Structure] Capacitance can be increased by increasing the electrode area, thinning the dielectric, and using high dielectric constant materials. In the present invention, a thin film of a high dielectric constant material is used to expand the capacitance. Specifically, stainless steel, Fe, Ni, C
One of u and Al metals is used as an electrode, and barium ion, strontium ion, or barium ion and strontium ion are combined in an amount of 0.1 mol / mol.
l or more and titanium ion of 0.01 mol / l or more in an acidic aqueous solution to obtain an electrodeposition product by an electrochemical treatment, and heat treatment at a temperature of 800 ° C. or more to form a titanium oxide film. Let it form. This is a composite of the metal substrate and titanium oxide.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサ素子、詳し
くはコンデンサ材料としてよく利用されるチタン酸バリ
ウム、またはチタン酸ストロンチウム、またはチタン酸
バリウムストロンチウムを被膜とし金属基板上へ形成し
た新しい複合体及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor element, more specifically, a novel composite material formed on a metal substrate by coating barium titanate or strontium titanate or barium strontium titanate, which is often used as a capacitor material. The present invention relates to a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】電子機器の小型、薄型、軽量化、高性能
化を実現させるため各種電子部品において、その小型、
軽量化、高性能化、高周波化等が強く要望されている。
そのため、電子部品の一つであるコンデンサにおいては
小型化、チップ化、高容量化が要望されている。2. Description of the Related Art In order to realize the miniaturization, thinness, weight reduction and high performance of electronic equipment, various electronic parts are
There is a strong demand for weight reduction, high performance, and high frequency.
For this reason, capacitors, which are one of the electronic components, are required to be downsized, made into chips, and have high capacity.
【0003】コンデンサは電極の間に誘電体を挟んだ構
造を持っており、ここで誘電体の誘電率およびその厚さ
をε、d(cm)、電極の表面積をS(cm2 )とする
と、コンデンサの静電容量C(μF)は次式で与えられ
る。 C=8.855×10-8×ε×S/d この式よりεまたはSを大きくするか、dを小さくする
ことによりCを大きく出来ることが分かる。A capacitor has a structure in which a dielectric is sandwiched between electrodes, where ε and d (cm) are the permittivity and thickness of the dielectric, and S (cm 2 ) is the surface area of the electrode. , The capacitance C (μF) of the capacitor is given by the following equation. C = 8.855 × 10 −8 × ε × S / d From this equation, it can be seen that C can be increased by increasing ε or S or decreasing d.
【0004】コンデンサの一種である電解コンデンサ
は、Al、Ta等の金属を陽極電極に用い、それらの金
属上に陽極酸化法によって形成した緻密で耐食性のある
酸化被膜を誘電体として利用しコンデンサを形成してい
る。電解コンデンサにおいては従来、電極の表面積Sの
拡大により静電容量Cを大きくしてきた。表面積Sの拡
大は電極となる箔のエッチングや微粉の焼結によりなさ
れている。しかし、近年のエッチング技術には画期的な
発明がなく、改良に次ぐ改良により数%オーダーで表面
積Sを大きくしているのが現状であり、著しい面積拡大
は望めない。また、粉が細かすぎると空気中で自然酸化
し発熱したり、集塵効率が落ちるなどハンドリングに問
題が生じることから粉の微粉化には限界がある。従っ
て、これらの手法によって今後飛躍的に表面積Sを向上
させることは困難である。換言すると、表面積Sの拡大
による静電容量Cの増大には限界がある。また、従来の
電解コンデンサは誘電体に陽極電極の酸化被膜を用いて
いるため、誘電体材料の種類は電極材料の種類に依存し
ており、材料の固有値である誘電率も電極材料の種類に
より一義的に決まる。例えば、アルミ電解コンデンサの
場合、その酸化被膜であるアルミナ(Al2 O3 )の誘
電率は約10であり、タンタル電解コンデンサの場合、
その酸化被膜である五酸化タンタル(Ta2 O5 )の誘
電率は約30である。しかし、もし誘電体に誘電率εの
大きい高誘電率材料を用いることが出来れば、静電容量
Cは増大する。高い誘電率を有する複合酸化物として
は、例えばチタン酸バリウムなどのペロブスカイト型構
造を持つ化合物が挙げられる。An electrolytic capacitor, which is a type of capacitor, uses a metal such as Al or Ta as an anode electrode, and uses a dense and corrosion-resistant oxide film formed on these metals by an anodic oxidation method as a dielectric. Is forming. In the electrolytic capacitor, conventionally, the capacitance C has been increased by increasing the surface area S of the electrode. The expansion of the surface area S is performed by etching the foil which will be the electrode and sintering the fine powder. However, the recent etching technology has no breakthrough invention, and the surface area S is increased in the order of several percent by the improvement next to the improvement, and a significant area expansion cannot be expected. In addition, if the powder is too fine, it is naturally oxidized in the air to generate heat, and there is a problem in handling such as a decrease in dust collection efficiency. Therefore, it is difficult to dramatically increase the surface area S in the future by these methods. In other words, there is a limit to the increase in capacitance C due to the increase in surface area S. In addition, since the conventional electrolytic capacitor uses the oxide film of the anode electrode for the dielectric, the type of dielectric material depends on the type of electrode material, and the dielectric constant, which is the intrinsic value of the material, also depends on the type of electrode material. It is uniquely determined. For example, in the case of an aluminum electrolytic capacitor, the dielectric constant of alumina (Al 2 O 3 ) which is its oxide film is about 10, and in the case of a tantalum electrolytic capacitor,
The oxide film, tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) has a dielectric constant of about 30. However, if a high dielectric constant material having a large dielectric constant ε can be used for the dielectric, the capacitance C will increase. Examples of the complex oxide having a high dielectric constant include compounds having a perovskite structure such as barium titanate.
【0005】ここで、チタン酸バリウムの膜の一般的な
作製法を挙げる。これはセラミック積層コンデンサの誘
電体膜作製に用いられる方法であり、ドクターブレード
法に代表される膜引き法である。この方法においては誘
電体原料粉とバインダと溶剤とを混合してペースト化し
たものをフィルム上に薄く伸ばすことにより膜を作製す
る。しかし、この方法では焼成後の膜厚が10μm以下
の膜をつくることは困難である。前出の式から膜厚dは
小さい程良く、現行の酸化被膜は数百nmであることを
考えると10μmはあまりに厚い。また、電解コンデン
サにおいては表面積Sをかせぐために電極は複雑形状と
なっているが膜引き法では平滑面にしか膜が作製できな
い。以上の理由のため、この方法による膜は電解コンデ
ンサには適さない。Here, a general method for producing a barium titanate film will be described. This is a method used for producing a dielectric film of a ceramic multilayer capacitor, and is a film-drawing method typified by a doctor blade method. In this method, a dielectric raw material powder, a binder, and a solvent are mixed to form a paste, which is thinly spread on a film to form a film. However, with this method, it is difficult to form a film having a thickness of 10 μm or less after firing. From the above equation, the smaller the film thickness d is, the better. Considering that the current oxide film has a thickness of several hundred nm, 10 μm is too thick. Further, in the electrolytic capacitor, the electrode has a complicated shape in order to make the surface area S large, but the film can be formed only on the smooth surface by the film-forming method. For the above reasons, the film produced by this method is not suitable for electrolytic capacitors.
【0006】また、結晶性の良い薄膜を低温で得るため
に水熱電気化学法によるチタン酸バリウム被膜の製造が
試みられている。この方法は約200°Cで高圧下にお
かれた水酸化バリウム溶液中に金属チタン基板を浸漬
し、これを陽極として通電するものである。この方法で
得られたチタン酸バリウムの膜は200°Cという低温
にもかかわらず良好な結晶性を有し、均一な干渉色を有
する。しかし、この方法においてはチタンの陽極酸化を
利用しているため、陽極電極となる基板はチタンに限定
されることとなる。Further, in order to obtain a thin film having good crystallinity at a low temperature, production of a barium titanate coating film by a hydrothermal electrochemical method has been attempted. In this method, a titanium metal substrate is immersed in a barium hydroxide solution placed under high pressure at about 200 ° C., and this is used as an anode to conduct electricity. The barium titanate film obtained by this method has good crystallinity despite a low temperature of 200 ° C. and a uniform interference color. However, since the anodic oxidation of titanium is used in this method, the substrate serving as the anode electrode is limited to titanium.
【0007】また、従来、チタン酸バリウムと同様なペ
ロブスカイト型構造を持つチタン酸バリウムストロンチ
ウムの膜を陽極酸化およびスパッタリングにより形成す
る方法が試みられている。チタン金属をバリウムイオン
とストロンチウムイオンを含む強アルカリ性水溶液中で
陽極酸化し、表面に特定組成のBa−Sr−Ti系酸化
物層を形成することにより形成する方法(特許公開・昭
61−30678)はチタンの陽極酸化を基にしてお
り、陽極電極となる基板はチタンに限定されることとな
る。また、スパッタリングによって所望の組成を有する
薄膜を形成することは難しく未だ実用化には至っていな
い。Further, conventionally, a method of forming a film of barium strontium titanate having a perovskite structure similar to that of barium titanate by anodic oxidation and sputtering has been tried. Method of forming titanium metal by anodizing in a strong alkaline aqueous solution containing barium ions and strontium ions to form a Ba-Sr-Ti-based oxide layer having a specific composition on the surface (Patent Publication: Sho 61-30678) Is based on the anodization of titanium, and the substrate serving as the anode electrode is limited to titanium. Further, it is difficult to form a thin film having a desired composition by sputtering, and it has not yet been put to practical use.
【0008】以上に述べたように、複雑形状品を含む各
種金属基板上に充分に薄い高有電率材料の膜を形成する
適切な方法は現在、存在しない。As mentioned above, there is currently no suitable method for forming a sufficiently thin film of high electrical conductivity material on various metal substrates, including complex shaped articles.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、コン
デンサにおいては小型化、チップ化、高容量化が要望さ
れており、それらの特性向上を実現するために電解コン
デンサにおいては誘電体に高誘電率材料を用いることが
考えられる。また、この高誘電率材料の膜の厚さは容量
の式と電極形状を考慮すると、nmからμmオーダーで
ある必要がある。しかし、複雑形状品を含む各種金属基
板上に充分に薄い高誘電率材料の膜を形成する適切な方
法は存在しなかった。As described above, there is a demand for miniaturization, chipping, and high capacitance in capacitors, and in order to improve those characteristics, electrolytic capacitors have a high dielectric constant. It is conceivable to use a rate material. Further, the thickness of the film of the high dielectric constant material needs to be on the order of nm to μm in consideration of the capacitance formula and the electrode shape. However, there is no suitable method for forming a sufficiently thin film of a high dielectric constant material on various metal substrates including complicated shaped products.
【0010】本発明の目的は、複雑形状品を含む各種金
属基板上に高誘電率材料のμmオーダーの膜を形成する
新しい製造方法によって上記の問題点を克服することで
ある。An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems by a new manufacturing method for forming a film of high dielectric constant material of the order of μm on various metal substrates including complicated shaped products.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的の
ために、チタン酸バリウム、またはチタン酸ストロンチ
ウム、またはチタン酸バリウムストロンチウムの膜に関
して、電気化学的手法による新しい製造方法を考案し
た。即ち、イオンとしてバリウム、またはストロンチウ
ム、またはバリウムとストロンチウムおよびチタンが存
在する電解液中に電極を入れ電圧をかけ金属イオンをカ
ソード側に移動させるという電気化学的手法によって電
析物を得、得られた電析物を熱処理することによりチタ
ン酸バリウム、またはチタン酸ストロンチウム、または
チタン酸バリウムストロンチウム結晶を得ることであ
る。この反応は、アノード側の電気化学的反応である陽
極酸化とは異なり、カソード側の電気化学的反応を利用
している。陽極酸化の場合、電極には目的とする被膜の
構成元素を含む材料を用いる必要がある。例えば、前述
の特許公開・昭61−30678ではチタンの陽極酸化
を利用しているため、電極材料はチタンに限定されるこ
ととなる。しかし、本発明を用いれば電極には目的とす
る被膜の構成成分を含む材料を用いる必要はない。つま
り、チタン酸バリウム被膜、またはチタン酸ストロンチ
ウム被膜、またはチタン酸バリウムストロンチウム被膜
を形成する際に用いる電極はチタンに限定されない。た
だし、当然ながらチタン金属板を電極とした場合にもチ
タン酸バリウム被膜、またはチタン酸ストロンチウム被
膜、またはチタン酸バリウムストロンチウム被膜の形成
は可能である。In the present invention, for the above-mentioned purpose, a novel method for producing a film of barium titanate, strontium titanate, or barium strontium titanate by an electrochemical method was devised. That is, barium, or strontium as ions, or barium and strontium and titanium are present in the electrolytic solution to put an electrode and apply a voltage to move the metal ions to the cathode side to obtain an electrodeposition product, which is obtained. The barium titanate, strontium titanate, or barium strontium titanate crystal is obtained by heat-treating the deposited material. This reaction utilizes an electrochemical reaction on the cathode side, unlike anodization which is an electrochemical reaction on the anode side. In the case of anodization, it is necessary to use a material containing the constituent elements of the target coating film for the electrode. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 61-30678, the anodization of titanium is used, so the electrode material is limited to titanium. However, according to the present invention, it is not necessary to use the material containing the constituent component of the target coating film for the electrode. That is, the electrode used when forming the barium titanate coating, the strontium titanate coating, or the barium strontium titanate coating is not limited to titanium. However, as a matter of course, when the titanium metal plate is used as the electrode, the barium titanate coating, the strontium titanate coating, or the barium strontium titanate coating can be formed.
【0012】具体的には、ステンレススチールにはSU
S416、SUS304、SUS430、SUSSP
(20Cr−5Al)を用い、Feは純度99.9%の
金属板、Niは純度99.9%の金属板、Cuは純度9
9.9%の金属板、Alは純度99.9%の金属板を用
いた。これらの金属のうちいずれか1種を用い、その金
属を電極とし、バリウムイオン、またはストロンチウム
イオン、またはバリウムイオンとストロンチウムイオン
を合わせて0.01mol/l 以上、とチタンイオンが
0.01mol/l 以上含まれた酸性水溶液中で通電し
電析物を得、得られた電析物を800°C以上の温度で
熱処理することによりチタン酸バリウム被膜、またはチ
タン酸ストロンチウム被膜、またはチタン酸バリウムス
トロンチウム被膜を形成させることによる金属基板とチ
タン酸バリウム、またはチタン酸ストロンチウム、また
はチタン酸バリウムストロンチウムによりなる複合体を
得ることである。Specifically, SU is used for stainless steel.
S416, SUS304, SUS430, SUSSP
(20Cr-5Al) is used, Fe is a metal plate having a purity of 99.9%, Ni is a metal plate having a purity of 99.9%, and Cu is a purity of 9.
A metal plate having a purity of 99.9% and a metal plate having a purity of 99.9% were used. One of these metals is used as an electrode, and the metal is used as an electrode, and barium ion, strontium ion, or barium ion and strontium ion are combined in an amount of 0.01 mol / l or more, and titanium ion is 0.01 mol / l. A barium titanate film, a strontium titanate film, or a barium strontium titanate film is obtained by applying an electric current to the above-prepared acidic aqueous solution to obtain a deposit, and heat-treating the resulting deposit at a temperature of 800 ° C. or higher. It is to obtain a composite of a metal substrate and barium titanate, strontium titanate, or barium strontium titanate by forming a film.
【0013】[0013]
【作用】本発明は、上述した通り、チタン酸バリウム被
膜、またはチタン酸ストロンチウム被膜、またはチタン
酸バリウムストロンチウムが複雑形状品を含む各種金属
基板上に形成された複合体およびこの複合体が電気化学
的手法により初めて形成可能となった製造方法である。
本発明の複合体を使用することにより、コンデンサのよ
り小型化、軽量化、大容量化等が可能になる。As described above, the present invention provides a barium titanate film, a strontium titanate film, or a complex of barium strontium titanate formed on various metal substrates including complicatedly shaped products, and a complex of this composite. It is a manufacturing method that can be formed for the first time by a mechanical method.
By using the composite of the present invention, it is possible to make the capacitor smaller, lighter, and larger in capacity.
【0014】カソードに用いる金属は実験の結果、ステ
ンレススチール、Fe、Ni、Cu、Alの金属のうち
のいずれか一種を用いると膜が製造できることが分かっ
た。上記金属はTiよりもコストが安いという利点を持
つ。なお、Ptを電極として用いた場合は電析物は得ら
れなかった。As a result of experiments, the metal used for the cathode was found to be capable of producing a film by using any one of the metals of stainless steel, Fe, Ni, Cu and Al. The metal has the advantage that it is cheaper than Ti. No electrodeposition product was obtained when Pt was used as the electrode.
【0015】水溶液として、例えばBaCl2 、Ba
(NO2 )3 、Ba(CH3 COO)2 、Ba(OH)
2 ・8H2 O等の可溶性Ba塩、または例えばSrCl
2 、Sr(NO2 )3 、Sr(CH3 COO)2 、Sr
(OH)2 ・8H2 O等の可溶性Sr塩、と例えばTi
Cl3 、TiCl4 等の可溶性Ti塩の混合水溶液を用
いた。バリウムイオン、またはストロンチウムイオン、
またはバリウムイオンとストロンチウムイオンを合わせ
た濃度は少なくとも0.01mol/l 以上、チタンイ
オン濃度は少なくとも0.01mol/l 以上が必要で
ある。また水溶液のpHが0未満の時電析物は認められ
なかったことから水溶液のpHは0以上必要である。As an aqueous solution, for example, BaCl 2 , Ba
(NO 2 ) 3 , Ba (CH 3 COO) 2 , Ba (OH)
2 · 8H 2 O and the like soluble Ba salt or for example SrCl,
2 , Sr (NO 2 ) 3 , Sr (CH 3 COO) 2 , Sr
Soluble Sr salt such as (OH) 2 .8H 2 O and, for example, Ti
A mixed aqueous solution of a soluble Ti salt such as Cl 3 or TiCl 4 was used. Barium ion, or strontium ion,
Alternatively, the total concentration of barium ions and strontium ions must be at least 0.01 mol / l or more, and the titanium ion concentration must be at least 0.01 mol / l or more. Further, when the pH of the aqueous solution was less than 0, no electrodeposit was observed, so the pH of the aqueous solution must be 0 or higher.
【0016】図1に電流値の変化によるバリウムイオン
とチタンイオンの濃度比の変化を、図2に電圧値の変化
によるバリウムイオンとチタンイオンの濃度比の変化を
示す。このバリウムイオンとチタンイオンの濃度比は、
得られた電析物を塩酸にて溶解しICP(蛍光X線分
析)によって分析した結果である。この結果、定電流値
は−10mA/cm2 〜−50mA/cm2 、定電圧−
0.6〜−2.0V V.S. Ag/AgClの範囲
が望ましいことが分かった。また、図3に通電時間によ
るバリウムイオンとチタンイオンの濃度比の変化を示
す。FIG. 1 shows changes in the concentration ratio of barium ions and titanium ions due to changes in current value, and FIG. 2 shows changes in the concentration ratio between barium ions and titanium ions due to changes in voltage value. The concentration ratio of this barium ion and titanium ion is
The obtained electrodeposit was dissolved in hydrochloric acid and analyzed by ICP (fluorescent X-ray analysis). As a result, the constant current value -10mA / cm 2 ~-50mA / cm 2, a constant voltage -
0.6 to -2.0V V. S. The Ag / AgCl range has been found to be desirable. Further, FIG. 3 shows changes in the concentration ratio of barium ions and titanium ions depending on the energization time.
【0017】1分未満ではチタンイオンの濃度が高く、
1分を過ぎてからバリウムイオン濃度が上昇することが
分かる。これは通電初期においてはチタンイオンのみが
カソードにトラップされ、バリウムイオンはトラップさ
れないことを表している。従って、通電時間は1分以上
が望ましい。If the time is less than 1 minute, the titanium ion concentration is high,
It can be seen that the barium ion concentration increases after 1 minute. This means that only titanium ions are trapped in the cathode and barium ions are not trapped in the initial stage of energization. Therefore, the energization time is preferably 1 minute or more.
【0018】また、電気化学的処理の温度が70°C以
上では高温のために溶解度が上がり電析物が得られなく
なる。そして、80°C以上では電解液中で反応が起こ
り反応物が沈澱し、電析物が電極に着かなくなる。その
ため、電気化学的処理時の温度は70°C未満の必要が
ある。また、結晶化のためには800°C以上の温度で
熱処理することが望ましい。Further, when the temperature of the electrochemical treatment is 70 ° C. or higher, the solubility increases and the electrodeposit cannot be obtained because of the high temperature. Then, at 80 ° C. or higher, a reaction occurs in the electrolytic solution to precipitate the reaction product, and the electrodeposit does not reach the electrode. Therefore, the temperature during the electrochemical treatment needs to be less than 70 ° C. Further, it is desirable to perform heat treatment at a temperature of 800 ° C. or higher for crystallization.
【0019】チタン酸ストロンチウム、またはチタン酸
バリウムストロンチウムについても同様なことがいえ
る。The same applies to strontium titanate or barium strontium titanate.
【0020】ここでバリウムイオンおよびストロンチウ
ムイオンは2価の陽イオンである。この手法を用いれ
ば、バリウムイオンやストロンチウムイオンに限らず様
々な2価の金属イオンを含む溶液を電解液とすることに
より各種のチタン酸化物を製造することが可能である。Here, the barium ion and the strontium ion are divalent cations. By using this method, various titanium oxides can be produced by using a solution containing various divalent metal ions, not limited to barium ions and strontium ions, as an electrolytic solution.
【0021】[0021]
(実施例1)容器中に電解液をいれ、電極を設置し、電
圧をかける。この時、電解液は約300mlとし、電極
は電解液中に片面の表面積が1cm2 となるように設定
した。アノード側の電極にはPtを用いた。カソード側
の電極はアセトンで10分間超音波洗浄した後、エタノ
ールで5分間超音波洗浄したものを用いた。(Example 1) An electrolytic solution is placed in a container, an electrode is installed, and a voltage is applied. At this time, the electrolytic solution was set to about 300 ml, and the electrode was set so that the surface area on one surface was 1 cm 2 in the electrolytic solution. Pt was used for the electrode on the anode side. The electrode on the cathode side was subjected to ultrasonic cleaning with acetone for 10 minutes and then ultrasonic cleaning with ethanol for 5 minutes.
【0022】上記設定において、カソード側の電極にS
US430を用い0.3mol/lのBa(NO3 )2
と0.05mol/l のTiCl3 の混合水溶液中で、
定電流−25mA/cm2 を3分間印加した。なお、こ
の液のpHは1.1であった。出来た膜を基板ごと80
0°Cで焼成を行ったところ膜厚が5μmの膜が得られ
た。図4にこの膜のX線回折結果を示す。BaTiO3
単一相であることが分かった。なお、650°Cで焼成
し、X線回折によって確認したところアモルファスであ
り、結晶化していなかった。In the above setting, the S on the cathode side electrode
0.3 mol / l of Ba (NO 3 ) 2 using US430
In a mixed solution of 0.05 mol / l TiCl 3 and
A constant current of -25 mA / cm 2 was applied for 3 minutes. The pH of this liquid was 1.1. Completed film with substrate 80
When baking was performed at 0 ° C., a film having a film thickness of 5 μm was obtained. FIG. 4 shows the X-ray diffraction result of this film. BaTiO 3
It was found to be a single phase. When it was baked at 650 ° C and confirmed by X-ray diffraction, it was amorphous and was not crystallized.
【0023】(実施例2)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極にSUSSP(20Cr−5A
l)を用い、0.3mol/l のBaCl2 と0.03
mol/l のTiCl3 の混合水溶液中で電気化学的処
理を行った。この時、定電流−25mA/cm2 を2分
間印加したところ約3μmの膜が生成した。(Embodiment 2) In the same setting as in Embodiment 1, SUSSP (20Cr-5A) is attached to the electrode on the cathode side.
l) and 0.3 mol / l of BaCl 2 and 0.03
The electrochemical treatment was carried out in a mixed aqueous solution of mol / l TiCl 3 . At this time, when a constant current of −25 mA / cm 2 was applied for 2 minutes, a film of about 3 μm was formed.
【0024】(実施例3)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極に99.9%のFeを用い、0.
1mol/l のBa(CH3 COO)2 と0.03mo
l/l のTiCl3 の混合水溶液中で電気化学的処理を
行った。この時、定電流−25mA/cm2を5分間印
加したところ約5μmの膜が生成した。(Example 3) In the same setting as in Example 1, 99.9% Fe was used for the electrode on the cathode side, and 0.
1 mol / l of Ba (CH 3 COO) 2 and 0.03mo
The electrochemical treatment was carried out in a mixed aqueous solution of 1 / l TiCl 3 . At this time, when a constant current of -25 mA / cm 2 was applied for 5 minutes, a film of about 5 μm was formed.
【0025】(実施例4)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極に99.9%のNiを用い、0.
3mol/l のBa(OH)2 ・8H2 Oと0.03m
ol/l のTiCl3 の混合水溶液中で電気化学的処理
を行った。この時、定電流−25mA/cm2 を2分間
印加した。約2μmの膜が生成した。(Embodiment 4) In the same setting as in Embodiment 1, 99.9% Ni was used for the electrode on the cathode side and 0.
3 mol / l Ba (OH) 2 .8H 2 O and 0.03 m
The electrochemical treatment was carried out in a mixed aqueous solution of TiCl 3 of ol / l. At this time, a constant current of -25 mA / cm 2 was applied for 2 minutes. A film of about 2 μm was produced.
【0026】(実施例5)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極にSUS304を用い、0.01
mol/l のBa(NO3 )2 と0.01mol/l の
TiCl3 の混合水溶液中で電気化学的処理を行った。
この時、定電圧−1.2V V.S. Ag/AgCl
を5分間印加した。約1μmの膜が生成した。(Embodiment 5) In the same setting as in Embodiment 1, SUS304 is used for the electrode on the cathode side, and 0.01
Electrochemical treatment was performed in a mixed aqueous solution of mol / l Ba (NO 3 ) 2 and 0.01 mol / l TiCl 3 .
At this time, a constant voltage of -1.2V V.V. S. Ag / AgCl
Was applied for 5 minutes. A film of about 1 μm was produced.
【0027】(実施例6)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極に99.9%のNiを用い、0.
3mol/l のSr(NO3 )2 と0.05mol/l
のTiCl3 の混合水溶液中で電気化学的処理を行っ
た。この時、定電圧−1.2V V.S.Ag/AgC
lを5分間印加した。なお、この液のpHは0.8であ
った。出来た膜を基板ごと800°Cで焼成を行ったと
ころ膜厚が5μmの膜が得られ、X線回折によってSr
TiO3 単一相であることが分かった。Example 6 In the same setting as in Example 1, 99.9% Ni was used for the electrode on the cathode side,
3 mol / l Sr (NO 3 ) 2 and 0.05 mol / l
Electrochemical treatment was carried out in a mixed aqueous solution of TiCl 3 . At this time, a constant voltage of -1.2V V.V. S. Ag / AgC
1 was applied for 5 minutes. The pH of this liquid was 0.8. When the resulting film was baked together with the substrate at 800 ° C, a film with a thickness of 5 µm was obtained.
It was found to be a TiO 3 single phase.
【0028】(実施例7)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極に99.9%のCuを用い、0.
3mol/l のSrCl2 と0.05mol/l のTi
Cl3 の混合水溶液中で電気化学的処理を行った。この
時、定電圧−1.2V V.S. Ag/AgClを5
分間印加した。約5μmの膜が得られた。(Embodiment 7) In the same setting as in Embodiment 1, 99.9% Cu was used for the electrode on the cathode side, and 0.
3 mol / l SrCl 2 and 0.05 mol / l Ti
Electrochemical treatment was performed in a mixed aqueous solution of Cl 3 . At this time, a constant voltage of -1.2V V.V. S. Ag / AgCl 5
It was applied for a minute. A film of about 5 μm was obtained.
【0029】(実施例8)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極に99.9%のAlを用い、0.
3mol/l のSr(OH)2 ・8H2 Oと0.05m
ol/l のTiCl3 の混合水溶液中で電気化学的処理
を行った。この時、定電圧−1.2V V.S. Ag
/AgClを3分間印加した。約3μmの膜が得られ
た。(Embodiment 8) In the same setting as in Embodiment 1, 99.9% Al was used for the cathode side electrode, and
3mol / l of Sr (OH) 2 · 8H 2 O and 0.05m
The electrochemical treatment was carried out in a mixed aqueous solution of TiCl 3 of ol / l. At this time, a constant voltage of -1.2V V.V. S. Ag
/ AgCl was applied for 3 minutes. A film of about 3 μm was obtained.
【0030】(実施例9)実施例1と同様な設定におい
て、カソード側の電極に99.9%のNiを用い、0.
15mol/l のBa(NO3 )2 と0.15mol/
l のSr(NO3 )2 と0.05mol/l のTiCl
3 の混合水溶液中で電気化学的処理を行った。この時、
定電圧−1.2V V.S. Ag/AgClを5分間
印加した。なお、この液のpHは0.98であった。で
きた膜を塩酸にて溶解しICPにて分析したところBa
−Sr−Ti系酸化物であることが分かった。(Embodiment 9) In the same setting as in Embodiment 1, 99.9% Ni was used for the electrode on the cathode side and 0.
15 mol / l Ba (NO 3 ) 2 and 0.15 mol / l
l Sr (NO 3 ) 2 and 0.05 mol / l TiCl
Electrochemical treatment was performed in a mixed aqueous solution of 3 . At this time,
Constant voltage -1.2V V. S. Ag / AgCl was applied for 5 minutes. The pH of this liquid was 0.98. The resulting film was dissolved in hydrochloric acid and analyzed by ICP to show Ba
It was found to be a -Sr-Ti based oxide.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明は、上述した通り、強誘電体であ
るチタン酸バリウム被膜が金属基板上に形成された複合
体およびこの複合体が電気化学的手法により初めて形成
可能となった製造方法である。本発明の複合体を使用す
ることにより、コンデンサのより小型化、チップ化、大
容量化等が可能になる。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention provides a composite having a ferroelectric barium titanate coating film formed on a metal substrate and a method of manufacturing the composite for the first time by an electrochemical method. Is. By using the composite body of the present invention, it is possible to make the capacitor smaller, to have a chip, to have a larger capacity, and the like.
【図1】電流値の変化によるバリウムイオンとチタンイ
オンの濃度比の変化を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing changes in the concentration ratio of barium ions and titanium ions due to changes in current value.
【図2】電圧値の変化によるバリウムイオンとチタンイ
オンの濃度比の変化を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing changes in the concentration ratio of barium ions and titanium ions due to changes in voltage value.
【図3】通電時間によるバリウムイオンとチタンイオン
の濃度比の変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing changes in the concentration ratio of barium ions and titanium ions depending on the energization time.
【図4】焼成後の膜のX線回折結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an X-ray diffraction result of a film after baking.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 裕一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuichi Taniguchi 1618 Ida, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Nippon Steel Corporation Advanced Technology Research Laboratories
Claims (5)
u、Alの金属のうちいずれか一種の金属層と該金属層
上に形成されたチタン酸バリウム被膜、またはチタン酸
ストロンチウム被膜、またはチタン酸バリウムストロン
チウム被膜とを有してなる複合体。1. Stainless steel, Fe, Ni, C
A composite comprising a metal layer of any one of u and Al and a barium titanate coating, a strontium titanate coating, or a barium strontium titanate coating formed on the metal layer.
u、Alの金属のうちいずれか一種を用い、その金属を
電極とし、目的とする誘電体の構成金属イオンを含んだ
電解液中で通電し電析物を得、得られた金属層と該金属
層上に形成された電析物とを同時に800°C以上の温
度で熱処理することにより誘電体を形成させることを特
徴とする金属基板と誘電体よりなる複合体の製造方法。2. Stainless steel, Fe, Ni, C
u or Al, one of the metals is used as an electrode, the metal is used as an electrode, and an electrodeposit is obtained by energizing in an electrolytic solution containing the constituent metal ions of the target dielectric, and the obtained metal layer and A method for producing a composite of a metal substrate and a dielectric, comprising simultaneously heat treating an electrodeposit formed on a metal layer at a temperature of 800 ° C. or higher to form a dielectric.
オンが0.01mol/l 以上とチタンイオンが0.0
1mol/l 以上含まれた酸性水溶液を用いることによ
る、金属基板とチタン酸バリウム被膜よりなる複合体の
製造方法。3. The electrolytic solution according to claim 2, wherein barium ions are 0.01 mol / l or more and titanium ions are 0.0
A method for producing a composite comprising a metal substrate and a barium titanate coating, using an acidic aqueous solution containing 1 mol / l or more.
ウムイオンが0.01mol/l 以上とチタンイオンが
0.01mol/l 以上含まれた酸性水溶液を用いるこ
とによる、金属基板とチタン酸ストロンチウム被膜より
なる複合体の製造方法。4. The metal substrate and the strontium titanate coating according to claim 2, wherein an acidic aqueous solution containing 0.01 mol / l or more of strontium ions and 0.01 mol / l or more of titanium ions is used as the electrolytic solution. Of producing the complex.
オンとストロンチウムイオンが合わせて0.01mol
/l 以上とチタンイオンが0.01mol/l 以上含ま
れた酸性水溶液を用いることによる、金属基板とチタン
酸バリウムストロンチウム被膜よりなる複合体の製造方
法。5. The electrolytic solution according to claim 2, wherein the total amount of barium ions and strontium ions is 0.01 mol.
/ L or more and an acidic aqueous solution containing 0.01 mol / l or more of titanium ions, and a method for producing a composite comprising a metal substrate and a barium strontium titanate coating.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4072288A JPH05112895A (en) | 1991-08-23 | 1992-02-21 | Composite consisting of metallic substrate and dielectric and its production |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23863591 | 1991-08-23 | ||
JP3-238635 | 1991-08-23 | ||
JP4072288A JPH05112895A (en) | 1991-08-23 | 1992-02-21 | Composite consisting of metallic substrate and dielectric and its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05112895A true JPH05112895A (en) | 1993-05-07 |
Family
ID=26413426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4072288A Withdrawn JPH05112895A (en) | 1991-08-23 | 1992-02-21 | Composite consisting of metallic substrate and dielectric and its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05112895A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100466194C (en) * | 2005-08-31 | 2009-03-04 | Tdk株式会社 | Dielectric film and process for its fabrication |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP4072288A patent/JPH05112895A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100466194C (en) * | 2005-08-31 | 2009-03-04 | Tdk株式会社 | Dielectric film and process for its fabrication |
US7713877B2 (en) | 2005-08-31 | 2010-05-11 | Tdk Corporation | Method for fabricating dielectric on metal by baking dielectric precursor under reduced pressure atmosphere |
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