JP2004084055A - 積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレーク - Google Patents
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Abstract
【課題】積層セラミックコンデンサの小型化,多層化に対応し得る隠蔽性を有し、かつ焼成後の電極切れなどの構造欠陥を生じにくい内部電極用ニッケルフレークを提供する。
【解決手段】本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、磨砕メディアと、ニッケル粉末と、有機溶媒とからなる混合物を磨砕装置を用いてフレーク化することによって得られ、平均粒径が0.5〜10μm、平均厚みが0.03〜0.5μm、アスペクト比が10〜100であり、さらに当該ニッケルフレークを用いて作製した電極形成用インキを用いて、ガラス板上に100μmの厚さの塗膜を形成して該インキを乾燥した後に測定した塗膜の光透過率が0.1%以下となる場合における、該電極形成用インキ中のニッケルフレーク含有量の最小値が10質量%以下となり、しかも前記塗膜の中心線平均粗さが0.5μm以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、磨砕メディアと、ニッケル粉末と、有機溶媒とからなる混合物を磨砕装置を用いてフレーク化することによって得られ、平均粒径が0.5〜10μm、平均厚みが0.03〜0.5μm、アスペクト比が10〜100であり、さらに当該ニッケルフレークを用いて作製した電極形成用インキを用いて、ガラス板上に100μmの厚さの塗膜を形成して該インキを乾燥した後に測定した塗膜の光透過率が0.1%以下となる場合における、該電極形成用インキ中のニッケルフレーク含有量の最小値が10質量%以下となり、しかも前記塗膜の中心線平均粗さが0.5μm以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層セラミックコンデンサの電極に使用されるニッケルフレークに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、積層セラミックコンデンサの内部電極には、Pd粉末が使用されていた。近年においては、コストダウンのために上記電極にニッケル粉末の使用が検討されている。ニッケル粉末を使用した積層セラミックコンデンサの内部電極の製造方法は、次のとおりである。ニッケル粉末とバインダと溶剤とを混合してインキ化した後、誘電体セラミックのグリーンシートにスクリーン印刷などにより塗布する。次いで、このグリーンシートを積層圧着工程により多層化し、所定の大きさに裁断した後、焼成して、積層セラミックコンデンサとする方法である。
【0003】
ところで、近年は、積層セラミックコンデンサの小型化、多層化および大容量化が進んでおり、誘電体セラミックグリーンシートおよび内部電極層の厚みを極限まで薄くしようとすることが検討されている。
【0004】
特許第3197454号公報、特開2001−101926、特開2000−100251、特開平11−251173号公報、特開平11−16766号公報および特開平10−50551号公報には、平均粒径が0.01〜1μmのニッケル粉末を上記用途に使用することを開示している。しかしながら、粒径が0.5〜1μmの粗い粉末は、内部電極層の厚みが薄くなると電極切れなどの問題を生じやすい。また、粒径が0.5μm以下の微細な粉末は、高価であり、分散が困難であるという問題がある。
【0005】
特開平6−20867号公報には、直径0.5〜3μm、厚み0.05〜0.9μmのニッケル粉末を得る方法として、アルカリ土類金属塩と水酸化ニッケルとを混合し、800℃以上1300℃以下の温度で水素還元を行ない、水素還元後に前記アルカリ土類金属塩を酸で溶解する方法が開示されている。このような粉末を使用することにより、ニッケル粉末同士の接触点を増加し、1粒子当たりの隠蔽面積を拡大でき、電極層を薄膜化しても十分な隠蔽性が得られかつ焼成後の電極切れを回避できることが開示されている。
【0006】
しかしながら、この方法においては、水酸化ニッケルなどのニッケルフレーク前駆体を還元雰囲気で結晶成長抑制剤を加えて焼成し、焼成後結晶成長抑制剤を酸などにより洗浄および除去する必要があり、工程が複雑である。さらには、水素ガスなどの還元ガスを扱う際の安全性や、酸洗浄の廃液処分が大きな環境負荷となる等の問題がある。
【0007】
【特許文献1】
特許第3197454号公報
【0008】
【特許文献2】
特開2001−101926号公報
【0009】
【特許文献3】
特開2000−100251号公報
【0010】
【特許文献4】
特開平11−251173号公報
【0011】
【特許文献5】
特開平11−16766号公報
【0012】
【特許文献6】
特開平10−50551号公報
【0013】
【特許文献7】
特開平6−20867号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記技術の問題を解決するものであり、安価でかつ環境への負荷を抑制した、簡便な工程で製造でき、積層セラミックコンデンサの多層化に対応し得る隠蔽性を有し、かつ焼成後の電極切れなどの構造欠陥を生じにくい内部電極用ニッケルフレークを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面では、積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、平均粒径が0.5〜10μmであり、平均厚みが0.03〜0.5μmであり、アスペクト比が10〜100であることを特徴とする。
【0016】
好ましくは、積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、磨砕メディアと、ニッケル粉末と、有機溶媒とからなる混合物を、磨砕装置を用いてフレーク化することによって得られる。
【0017】
好ましくは、前記ニッケル粉末は、平均粒径が0.1〜10μmの粒状ニッケル粉末であり、そして前記磨砕メディアは、スチール、ステンレス、ジルコニア、アルミナおよび窒化珪素のいずれかである。
【0018】
本発明はまた、前記積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークとバインダーと溶媒とを含んだ電極形成用インキを提供する。
【0019】
また、本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、前記電極形成用インキで乾燥前に100μm厚さの塗膜をガラス板上に形成し、乾燥後測定した塗膜の光透過率が0.1%以下となる場合における、電極形成用インキ中のニッケルフレーク含有量の最小値が、10質量%以下であることが好ましく、前記塗膜の中心線平均粗さ(Ra)が0.5μm以下であることがさらに好ましい。
【0020】
また本発明は、前記積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークと溶媒とを混練したニッケルフレークペーストであって、全ペースト中のニッケルフレーク含有量が35〜95質量%であるニッケルフレークペーストを提供する。
【0021】
さらに本発明は前記積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークにより内部電極を形成した積層セラミックコンデンサを提供する。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、磨砕メディアと、ニッケル粉末と、有機溶媒とからなる混合物を、磨砕装置を使用してフレーク化することによって得られ、平均粒径が0.5〜10μmであり、平均厚みが0.03〜0.5μmであり、アスペクト比が10〜100であることを特徴とする。
【0023】
(磨砕メディア)
本発明において、ニッケル粉末とともに磨砕メディアを有機溶媒中に混合することで、磨砕メディアの運動エネルギーをニッケル粉末のフレーク化に転換することができる。本発明において使用可能な磨砕メディアは、スチール、ステンレス、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素などが挙げられ、これらを粒状メディアとして使用することが好ましい。また、粒状メディアは、球状であることが好ましい。
【0024】
(原料ニッケル粉末)
本発明において使用可能な原料ニッケル粉末としては、カルボニル法ニッケル粉末、アトマイズドニッケル粉末および湿式法ニッケル粉末が挙げられる。特に、粒状のアトマイズドニッケル粉末が好適である。原料ニッケル粉末の平均粒径は0.1〜10μm、より好ましくは0.5〜5μmである。平均粒径が0.1μm未満の場合はフレーク化することが困難となり、逆に10μmを越える場合は、グリーンシート上への印刷が困難となる上、印刷面の平滑性も悪くなる。原料ニッケル粉末の粒径分布はシャープであることが望ましく、好ましくは標準偏差で、2.5以下がよい。特に20μm以上の粗粉や0.01μm以下の微粉は実質的に含まれていないことが望ましい。粗粉が存在すると得られるニッケルフレークによる印刷面の平滑性が損なわれ、微粉が含まれると得られるニッケルフレークをペースト化する際に粘度上昇等の問題を生じるからである。
【0025】
(有機溶媒)
上記磨砕メディアと原料ニッケル粉末とを有機溶媒中に混合して磨砕することにより、本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークを得ることができる。本発明において使用可能な有機溶媒は、炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、テルペン系溶媒などが挙げられる。また、磨砕時には磨砕助剤として、脂肪酸、脂肪族アミン、脂肪族アルコール、酸性リン酸エステル等を有機溶媒中に混合することができる。磨砕助剤を混合することにより、磨砕によるフレーク化を促進するとともに、磨砕中の被磨砕物の凝集を防止することができる。
【0026】
(混合比)
上記原料ニッケル粉末と有機溶媒との混合比率は、質量比で1:0.2〜1:10、好ましくは、1:1〜1:5がよい。1:0.2の比率よりも有機溶媒が少ない場合、磨砕過程でニッケルフレークが凝集してしまい、さらには基材上に平滑な印刷面が得られなくなる。また、有機溶媒の量が1:10の比率よりも多くなると磨砕効率が低下し、磨砕時間が長くなり、経済的に不都合が生じる。
【0027】
上記原料ニッケル粉末と磨砕メディアとの混合比率は、質量比で1:10〜1:100、より好ましくは1:20〜1:50程度が好適である。原料ニッケルの比率が、1:100よりも少なくなると磨砕効率が低下してしまい、一方、1:10の比率より多いと十分に偏平化出来ないニッケルフレークの含有量が多くなり、印刷面の平滑性が悪くなってしまう。
【0028】
(磨砕装置)
上述したように、上記磨砕メディアおよび原料ニッケル粉末を有機溶媒中に混合したものを、磨砕装置を用いて磨砕することにより、本発明のニッケルフレークを得ることができる。本明細書中において、磨砕とは、被磨砕物が粉砕または分断されるか否かにかかわらず、フレーク化されることをいう。本発明において使用する磨砕装置は、特に限定されないが、有機溶媒を内蔵し、この有機溶媒中で磨砕を行なう機構を有していればよい。使用可能な磨砕装置としては、媒体攪拌ミル、振動ミル、チューブミル、ボールミル、アトライターのような湿式粉砕機が好ましい。
【0029】
(ニッケルフレーク)
上記のように製造された本発明のニッケルフレークは、平均厚みが0.03〜0.5μm、より好ましくは0.05〜0.3μmである。ニッケルフレークの厚みが0.03μm未満の場合には、ペースト化した場合の粘度上昇が大きくなり、取り扱いが困難となる。また、0.5μmを越えると隠蔽力が乏しい上に、印刷面の平滑性が悪くなる。
【0030】
また、本発明のニッケルフレークの平均粒径は0.5μm〜10μm、より好ましくは1〜8μmである。ニッケルフレークの平均粒径が0.5μm未満の場合はニッケルフレーク同士の重なりが少なくなる結果、焼成後の電極切れが生じやすくなる。逆に10μmを越えれば印刷面上へのフレークの突き出しが生じ、印刷面の平滑性を損ねてしまう。
【0031】
さらに、本発明のニッケルフレークのアスペクト比は10〜100、より好ましくは30〜80である。本明細書中において、アスペクト比とは、「フレークの平均粒径/平均厚み」をいう。ニッケルフレークのアスペクト比が10未満の場合はニッケルフレーク同士の重なりが少なくなる結果、焼成後の電極切れが生じやすくなる。一方で、100を越えると、印刷面の平滑性が損なわれる。
【0032】
本発明のニッケルフレークの表面は出来るだけ平滑で曲率が小さいことが望ましく、折れ曲がった形状のフレークや粒状の粒子および凝集物は含まれないことが望ましい。
【0033】
本発明のニッケルフレークを用いて作製した塗膜の平滑性は、ニッケルフレークとバインダーと溶媒とを混練した電極形成用インキをガラス板上に塗布し、その後当該インキを乾燥して得られた塗膜表面の中心線平均粗さ(以降Raと呼称する)で評価することができる。本発明において、Raは0.5μm以下が好ましく、より好ましくは0.3μm以下である。乾燥表面のRaは焼成前の値であるので、焼成後の内部電極のRaとは一致しないが、このRaが0.5μm以上の場合は平滑で欠陥のない電極層と誘電体層を交互に形成することが困難となり、また、電極切れが生じたり隠蔽性に問題が生じる可能性がある。
【0034】
本発明のニッケルフレークは鱗片状であるため、1粒子当たりの隠蔽面積を拡大でき、電極層を薄膜化しても十分な隠蔽性が得られる。換言すれば、ごく少量の重量で内部電極層を形成することができ、内部電極層の厚さを減少させることができる。隠蔽性の評価は、ニッケルフレークの含有量を変化させて作製された電極形成用インキをガラス板上に塗布し、次いで乾燥した後、その塗膜の光透過率を測定し、透過率が0.1%以下となる場合におけるニッケルフレーク含有量の最小値で評価することがでる。この値が小さいほどニッケルフレークの隠蔽力が大きく、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。この値が10質量%を超える場合は、隠蔽性を持たせるために必然的に内部電極層が厚くなり、積層セラミックコンデンサの小型化、多層化の障害になる。
【0035】
(ニッケルフレークペースト)
本発明によるニッケルフレークはパウダー状でもよいが、必要に応じて界面活性剤やカップリング剤を表面に吸着させて分散性を付与したり、経時によるニッケルフレークの凝集防止のため、ミネラルスピリット等の有機溶媒を加えてペースト状にしてもよい。特に、平均粒径が5μm以下の細かいニッケルフレークの場合は粉末化すると著しく凝集するため、有機溶剤を加えてペースト状にする事が好ましい。ここで使用する有機溶媒は、磨砕時に使用した有機溶媒を使用しても良いが、変更しても良い。有機溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ミネラルスピリットなどの脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素との混合溶媒、クロルベンゼン、トリクロルベンゼン、パークロルエチレン、トリクロルエチレン等のハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、n−ブタノール、ターピネオール等のアルコール類、2−プロパノン、2−ブタノン等のケトン、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル、さらにテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチルプロピルエーテル等のエーテル類およびテルペン系溶媒等を単独または混合して用いることができる。
【0036】
好ましい有機溶媒とニッケルフレークの割合は、ニッケルフレークの平均粒径、平均厚みおよびアスペクト比によっても変化するが、全量を100質量部とした場合にニッケルフレークが35〜95質量部、より好ましくは60〜80質量部で含有されるのがよい。35質量部未満ではニッケルフレークと有機溶媒が二層分離しやすくなり、95質量部を超えると経時によりニッケルフレークの凝集が生じやすくなる。また凝集防止効果とその後のインキの分散性を一層高めるために、磨砕時に使用した磨砕助剤あるいは他の分散剤をニッケルフレークと有機溶媒に加えてもよい。
【0037】
(電極形成用インキ)
電極形成用インキは本発明のニッケルフレークとバインダと溶媒とを混合することにより得られる。ニッケルフレークの代わりにニッケルフレークペーストを使用してもよい。バインダを添加することにより、塗膜強度が向上し、作業中に塗膜が傷ついたり剥がれたりすることを防止することができる。バインダーには、セルロース系、メタクリレート系、ポリスチレン系、ビニル系樹脂等が使用でき、電極形成用インキ中1〜5質量%含有させることが好ましい。溶媒はミネラルスピリット,ターピネオール,ブチルジグリコールアセテート等が使用でき、電極形成用インキ中40〜90質量%の範囲内で含有させることが好ましい。バインダーや溶媒の含有量がこの範囲外であると誘電体セラミックのグリーンシート上へのスクリーン印刷が困難となり、仮に印刷できても、焼成後電極切れが生じやすくなる。
【0038】
(積層セラミックコンデンサ)
本発明のニッケルフレークまたはニッケルフレークペーストから作製した電極形成用インキを用いて、内部電極層を形成することができる。具体的には、電極形成用インキを用いてセラミック誘電体グリーンシート上に印刷し、セラミック誘電体グリーンシートと電極形成用インキ層とが交互に層状になるように複数層積層し、加圧圧着して積層間の密着性を高めた後、切断してグリーンチップを作製する。さらに、このグリーンチップを還元性雰囲気中で、高温にて焼成し、セラミック誘電体層と内部電極層とを一体化させる。その焼結体の両端面に外部電極を形成して、積層セラミックコンデンサを作製することができる。
【0039】
本発明における積層セラミックコンデンサは従来のニッケル粉末を使用したものに比べ製造コストが低い上、内部電極層を同等以下に薄くできるので小型化および多層化することができる。
【0040】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0041】
(実施例1)
平均粒径2.5μmのアトマイズドニッケル粉末30g、オレイン酸0.3g、ミネラルスピリット60gを、直径3mmのジルコニアボール800gを挿入した内容量1リットルのジルコニア製磨砕容器に加えて、媒体攪拌ミルにより回転数1000RPMで1.5時間磨砕した。得られたフレーク状ニッケル粉末をミネラルスピリットで洗い出した後、パンフィルターで濾過し乾燥した。得られたニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、5.5μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.15μmであった。したがって、アスペクト比は、約36.7であった。
【0042】
(実施例2)
媒体攪拌ミルによる磨砕を6時間行なった以外は、すべて実施例1と同じ条件でニッケルフレークを作製した。得られたニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、4.5μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM観察により計測すると、0.06μmであった。したがって、アスペクト比は、約75.0であった。
【0043】
(実施例3)
平均粒径5μmのアトマイズドニッケル粉末100g、ステアリルアミン2g、ミネラルスピリット500gを、直径5mmのアルミナボール5kgを挿入した内容量3.4リットルのアルミナ製ポットに投入して振幅8mm、回転数1200RPMで、振動ミルを用いて8時間磨砕した。得られたフレーク状ニッケル粉末をミネラルスピリットで洗い出した後、濾過し乾燥した。得られたニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、10.0μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM観察により計測すると、0.40μmであった。したがって、アスペクト比は、約25.0であった。
【0044】
(実施例4)
平均粒径5μmのアトマイズドニッケル粉末500g、オレイン酸5.0g、およびミネラルスピリット4000ccを、直径3.2mmのスチールボール40kgを挿入した直径500mm、長さ180mmの円筒状ボールミルに挿入し、回転数60RPMで5時間磨砕した。得られたフレーク状ニッケル粉末をミネラルスピリットで洗い出した後、パンフィルターで固液分離し、ニッケルフレークが全質量の85質量%を占めるケーキを得た。得られたケーキをニーダーミキサーに移し、ミネラルスピリットを加え1時間混練りし、ニッケルフレークが全質量の65.0質量%を占めるニッケルフレークペーストを得た。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、8.0μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.29μmであった。したがって、アスペクト比は、約27.6であった。
【0045】
(実施例5)
スチールボールの直径を4.8mm、回転数を50RPMとした以外は、すべて実施例4と同じ条件でニッケルフレークペーストを作製した。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、6.4μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.30μmであった。したがって、アスペクト比は、約21.3であった。
【0046】
(実施例6)
スチールボールの直径を4.8mm、粉砕時間を7時間とした以外は、すべて実施例4と同じ条件でニッケルフレークペーストを作製した。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、3.7μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.17μmであった。したがって、アスペクト比は、約21.8であった。
【0047】
(実施例7)
粉砕時間を7時間とした以外は、すべて実施例4と同じ条件でニッケルフレークペーストを作製した。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、9.1μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.25μmであった。したがって、アスペクト比は、約36.4であった。
【0048】
(比較例1)
平均粒径5μmのアトマイズドニッケル粉末500g、オレイン酸5.0g、およびミネラルスピリット4000ccを、直径4.8mmのスチールボール40kgを挿入した直径500mm、長さ180mmの円筒状ボールミルに挿入し、回転数60RPMで1時間磨砕した。
【0049】
このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、6.9μmであった。このフレークの平均厚みは1.52μm、アスペクト比は4.5であった。
【0050】
(比較例2)
平均粒径15μmのアトマイズドニッケル粉末500g、オレイン酸5.0g、ミネラルスピリット4000ccを、直径3.2mmのスチールボール40kgを挿入した直径500mm、長さ180mmの円筒状ボールミルに挿入し、回転数50RPMで5時間磨砕した。
【0051】
このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、28.3μmであった。このフレークの平均厚みは2.43μm、アスペクト比は11.6であった。
【0052】
(比較例3)
下記実施例8において、平均粒径2.5μmのアトマイズ法ニッケル粉末を何らの処理も施さずに用いた。
【0053】
(比較例4)
下記実施例8において、平均粒径0.5μmの湿式析出還元法粉末(川鉄鉱業製:商品名NFP401)を何らの処理も施さずに用いた。
【0054】
実施例1〜7および比較例1〜4で得られたニッケルフレークまたはニッケル粉末の平均粒径、平均厚みおよびアスペクト比を表1に示す。
【0055】
(実施例8)
実施例1〜7および比較例1〜4のニッケルフレーク、ニッケルフレークペーストまたはニッケル粉末に、バインダーとしてエチルセルロースおよび溶媒としてターピネオールを加えて、3本ロールで混練しインキ化した。この電極形成用インキの配合は全量を100gとし、エチルセルロースを2.2gに固定し、金属ニッケル量を段階的に変更させ、ターピネオールは、{100−(2.2g+ニッケルフレークペースト、ニッケルフレークまたはニッケル粉末のいずれかの量)}gとした。4millのドクターブレードを用いて、得られたインキをガラス板に塗布し、次いで乾燥した。この塗膜の光透過率を分光光度計により測定し、透過率が0.1%以下になる電極形成用インキ中の金属ニッケル量を求めた。図1に実施例6,7および比較例4における測定結果をグラフで示す。また、表1に実施例1〜7および比較例1〜4で得られた透過率が0.1%以下となる金属ニッケル含有量(質量%)を示す。また、実施例1〜7および比較例1〜4で透過率が0.1%以下になったときの塗布面のRaを測定した結果を表1に示す。
【0056】
さらに実施例1〜7,比較例1〜4でニッケルを含んだ電極形成用インキ(金属ニッケル量10gにエチルセルロース0.38gおよびターピネオール4gを加え3本ロールで混練しインキ化したもの)を厚さ0.5mmのチタン酸バリウムグリーンシートに膜厚約2μmにて印刷し、その上に厚さ0.5mmの印刷無しのチタン酸バリウムグリーンシートを重ね圧着し、1cm角に切り出した試片を、3体積%の水素および97体積%の窒素雰囲気中で1200℃にて3時間焼成した。焼成後の試片を切断および研磨し、断面をSEMにより観察し内部電極層の電極切れを確認した。結果を表1に示す。
【0057】
【表1】
【0058】
表1の結果より、本発明の範囲内のニッケルフレークは、隠蔽性が高く、しかも塗膜のRaも小さいので、内部電極層の厚みを薄くしても電極切れが生じず、内部電極層が薄い誘電体層を突き破ってショートすることもない。
【0059】
本実施例において使用した測定方法については、以下のとおりである。
・レーザー回折法による平均粒径の測定方法
レーザー回折式粒度分布測定装置(マイクロトラックHRA)用いて以下の条件にて測定した。
(i)原料ニッケル
ニッケル粉末0.5gとヘキサメタリン酸0.01gと混合し、この混合物をガラス棒で攪拌した後、測定系内循環水に投入した。これを超音波で2分間分散させた後、平均粒径を測定した。
(ii)ニッケルフレーク
粉末化したニッケルフレーク0.5gとトライトンx−100(ユニオンカーバイド社製、ノニオン系界面活性剤)1.0gとエチレングリコール5.0gとを混合し、この混合物をガラス棒で攪拌した後、測定系内循環水に投入した。これを超音波で30秒間分散させた後、平均粒径を測定した。
【0060】
・SEMによる平均厚みの測定方法
グリーンシート断面をSEMで観察し、10個のフレーク厚さの平均値を求め、平均厚さとした。
【0061】
・分光光度計による光透過率の測定方法
分光透過率曲線チャートより600nmにおける透過率を求め、透過率とした。
【0062】
・AFM(原子間力顕微鏡)によるRaの測定方法
透過率が0.1%以下になったガラス板を切り出し、100×100μmの領域をAFM(原子間力顕微鏡)にてタッピングモードで測定した。
【0063】
上記実施例において使用した物質および分析装置について、その製造元会社名を以下に示す。
・媒体攪拌ミル ・・・(株)アイメックス製テスト用サイドグラインダー 4TSG−1/8G
・レーザー回折装置 ・・・マイクロトラックHRA
・エチルセルロース ・・・Dow Chemical Company製 ETHOCHEL STD100
・分光光度計 ・・・(株)日本分光V−570DS
・AFM(原子間力顕微鏡) ・・・(株)セイコー電子製 Nanopics NPX1000
・振動ミル ・・・(株)中央化工機製 MB−1型
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0064】
【発明の効果】
本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークの製造方法により、良好な隠蔽性を有し、かつ焼成後の電極切れもほとんどないニッケルフレークを、複雑な工程も必要とせずに、安価にかつ環境への負荷もなく提供することができる。また、このニッケルフレークは主として積層セラミックコンデンサ内部電極用であるが、外部電極に使用しても、薄くて均一な薄膜の電極層を得ることができ、それによって抵抗値のバラツキの少ない安定した品質の積層セラミックコンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例6,7および比較例4における、透過率と電極形成用インキ中の金属ニッケル量との関係を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層セラミックコンデンサの電極に使用されるニッケルフレークに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、積層セラミックコンデンサの内部電極には、Pd粉末が使用されていた。近年においては、コストダウンのために上記電極にニッケル粉末の使用が検討されている。ニッケル粉末を使用した積層セラミックコンデンサの内部電極の製造方法は、次のとおりである。ニッケル粉末とバインダと溶剤とを混合してインキ化した後、誘電体セラミックのグリーンシートにスクリーン印刷などにより塗布する。次いで、このグリーンシートを積層圧着工程により多層化し、所定の大きさに裁断した後、焼成して、積層セラミックコンデンサとする方法である。
【0003】
ところで、近年は、積層セラミックコンデンサの小型化、多層化および大容量化が進んでおり、誘電体セラミックグリーンシートおよび内部電極層の厚みを極限まで薄くしようとすることが検討されている。
【0004】
特許第3197454号公報、特開2001−101926、特開2000−100251、特開平11−251173号公報、特開平11−16766号公報および特開平10−50551号公報には、平均粒径が0.01〜1μmのニッケル粉末を上記用途に使用することを開示している。しかしながら、粒径が0.5〜1μmの粗い粉末は、内部電極層の厚みが薄くなると電極切れなどの問題を生じやすい。また、粒径が0.5μm以下の微細な粉末は、高価であり、分散が困難であるという問題がある。
【0005】
特開平6−20867号公報には、直径0.5〜3μm、厚み0.05〜0.9μmのニッケル粉末を得る方法として、アルカリ土類金属塩と水酸化ニッケルとを混合し、800℃以上1300℃以下の温度で水素還元を行ない、水素還元後に前記アルカリ土類金属塩を酸で溶解する方法が開示されている。このような粉末を使用することにより、ニッケル粉末同士の接触点を増加し、1粒子当たりの隠蔽面積を拡大でき、電極層を薄膜化しても十分な隠蔽性が得られかつ焼成後の電極切れを回避できることが開示されている。
【0006】
しかしながら、この方法においては、水酸化ニッケルなどのニッケルフレーク前駆体を還元雰囲気で結晶成長抑制剤を加えて焼成し、焼成後結晶成長抑制剤を酸などにより洗浄および除去する必要があり、工程が複雑である。さらには、水素ガスなどの還元ガスを扱う際の安全性や、酸洗浄の廃液処分が大きな環境負荷となる等の問題がある。
【0007】
【特許文献1】
特許第3197454号公報
【0008】
【特許文献2】
特開2001−101926号公報
【0009】
【特許文献3】
特開2000−100251号公報
【0010】
【特許文献4】
特開平11−251173号公報
【0011】
【特許文献5】
特開平11−16766号公報
【0012】
【特許文献6】
特開平10−50551号公報
【0013】
【特許文献7】
特開平6−20867号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記技術の問題を解決するものであり、安価でかつ環境への負荷を抑制した、簡便な工程で製造でき、積層セラミックコンデンサの多層化に対応し得る隠蔽性を有し、かつ焼成後の電極切れなどの構造欠陥を生じにくい内部電極用ニッケルフレークを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面では、積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、平均粒径が0.5〜10μmであり、平均厚みが0.03〜0.5μmであり、アスペクト比が10〜100であることを特徴とする。
【0016】
好ましくは、積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、磨砕メディアと、ニッケル粉末と、有機溶媒とからなる混合物を、磨砕装置を用いてフレーク化することによって得られる。
【0017】
好ましくは、前記ニッケル粉末は、平均粒径が0.1〜10μmの粒状ニッケル粉末であり、そして前記磨砕メディアは、スチール、ステンレス、ジルコニア、アルミナおよび窒化珪素のいずれかである。
【0018】
本発明はまた、前記積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークとバインダーと溶媒とを含んだ電極形成用インキを提供する。
【0019】
また、本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、前記電極形成用インキで乾燥前に100μm厚さの塗膜をガラス板上に形成し、乾燥後測定した塗膜の光透過率が0.1%以下となる場合における、電極形成用インキ中のニッケルフレーク含有量の最小値が、10質量%以下であることが好ましく、前記塗膜の中心線平均粗さ(Ra)が0.5μm以下であることがさらに好ましい。
【0020】
また本発明は、前記積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークと溶媒とを混練したニッケルフレークペーストであって、全ペースト中のニッケルフレーク含有量が35〜95質量%であるニッケルフレークペーストを提供する。
【0021】
さらに本発明は前記積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークにより内部電極を形成した積層セラミックコンデンサを提供する。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークは、磨砕メディアと、ニッケル粉末と、有機溶媒とからなる混合物を、磨砕装置を使用してフレーク化することによって得られ、平均粒径が0.5〜10μmであり、平均厚みが0.03〜0.5μmであり、アスペクト比が10〜100であることを特徴とする。
【0023】
(磨砕メディア)
本発明において、ニッケル粉末とともに磨砕メディアを有機溶媒中に混合することで、磨砕メディアの運動エネルギーをニッケル粉末のフレーク化に転換することができる。本発明において使用可能な磨砕メディアは、スチール、ステンレス、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素などが挙げられ、これらを粒状メディアとして使用することが好ましい。また、粒状メディアは、球状であることが好ましい。
【0024】
(原料ニッケル粉末)
本発明において使用可能な原料ニッケル粉末としては、カルボニル法ニッケル粉末、アトマイズドニッケル粉末および湿式法ニッケル粉末が挙げられる。特に、粒状のアトマイズドニッケル粉末が好適である。原料ニッケル粉末の平均粒径は0.1〜10μm、より好ましくは0.5〜5μmである。平均粒径が0.1μm未満の場合はフレーク化することが困難となり、逆に10μmを越える場合は、グリーンシート上への印刷が困難となる上、印刷面の平滑性も悪くなる。原料ニッケル粉末の粒径分布はシャープであることが望ましく、好ましくは標準偏差で、2.5以下がよい。特に20μm以上の粗粉や0.01μm以下の微粉は実質的に含まれていないことが望ましい。粗粉が存在すると得られるニッケルフレークによる印刷面の平滑性が損なわれ、微粉が含まれると得られるニッケルフレークをペースト化する際に粘度上昇等の問題を生じるからである。
【0025】
(有機溶媒)
上記磨砕メディアと原料ニッケル粉末とを有機溶媒中に混合して磨砕することにより、本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークを得ることができる。本発明において使用可能な有機溶媒は、炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、テルペン系溶媒などが挙げられる。また、磨砕時には磨砕助剤として、脂肪酸、脂肪族アミン、脂肪族アルコール、酸性リン酸エステル等を有機溶媒中に混合することができる。磨砕助剤を混合することにより、磨砕によるフレーク化を促進するとともに、磨砕中の被磨砕物の凝集を防止することができる。
【0026】
(混合比)
上記原料ニッケル粉末と有機溶媒との混合比率は、質量比で1:0.2〜1:10、好ましくは、1:1〜1:5がよい。1:0.2の比率よりも有機溶媒が少ない場合、磨砕過程でニッケルフレークが凝集してしまい、さらには基材上に平滑な印刷面が得られなくなる。また、有機溶媒の量が1:10の比率よりも多くなると磨砕効率が低下し、磨砕時間が長くなり、経済的に不都合が生じる。
【0027】
上記原料ニッケル粉末と磨砕メディアとの混合比率は、質量比で1:10〜1:100、より好ましくは1:20〜1:50程度が好適である。原料ニッケルの比率が、1:100よりも少なくなると磨砕効率が低下してしまい、一方、1:10の比率より多いと十分に偏平化出来ないニッケルフレークの含有量が多くなり、印刷面の平滑性が悪くなってしまう。
【0028】
(磨砕装置)
上述したように、上記磨砕メディアおよび原料ニッケル粉末を有機溶媒中に混合したものを、磨砕装置を用いて磨砕することにより、本発明のニッケルフレークを得ることができる。本明細書中において、磨砕とは、被磨砕物が粉砕または分断されるか否かにかかわらず、フレーク化されることをいう。本発明において使用する磨砕装置は、特に限定されないが、有機溶媒を内蔵し、この有機溶媒中で磨砕を行なう機構を有していればよい。使用可能な磨砕装置としては、媒体攪拌ミル、振動ミル、チューブミル、ボールミル、アトライターのような湿式粉砕機が好ましい。
【0029】
(ニッケルフレーク)
上記のように製造された本発明のニッケルフレークは、平均厚みが0.03〜0.5μm、より好ましくは0.05〜0.3μmである。ニッケルフレークの厚みが0.03μm未満の場合には、ペースト化した場合の粘度上昇が大きくなり、取り扱いが困難となる。また、0.5μmを越えると隠蔽力が乏しい上に、印刷面の平滑性が悪くなる。
【0030】
また、本発明のニッケルフレークの平均粒径は0.5μm〜10μm、より好ましくは1〜8μmである。ニッケルフレークの平均粒径が0.5μm未満の場合はニッケルフレーク同士の重なりが少なくなる結果、焼成後の電極切れが生じやすくなる。逆に10μmを越えれば印刷面上へのフレークの突き出しが生じ、印刷面の平滑性を損ねてしまう。
【0031】
さらに、本発明のニッケルフレークのアスペクト比は10〜100、より好ましくは30〜80である。本明細書中において、アスペクト比とは、「フレークの平均粒径/平均厚み」をいう。ニッケルフレークのアスペクト比が10未満の場合はニッケルフレーク同士の重なりが少なくなる結果、焼成後の電極切れが生じやすくなる。一方で、100を越えると、印刷面の平滑性が損なわれる。
【0032】
本発明のニッケルフレークの表面は出来るだけ平滑で曲率が小さいことが望ましく、折れ曲がった形状のフレークや粒状の粒子および凝集物は含まれないことが望ましい。
【0033】
本発明のニッケルフレークを用いて作製した塗膜の平滑性は、ニッケルフレークとバインダーと溶媒とを混練した電極形成用インキをガラス板上に塗布し、その後当該インキを乾燥して得られた塗膜表面の中心線平均粗さ(以降Raと呼称する)で評価することができる。本発明において、Raは0.5μm以下が好ましく、より好ましくは0.3μm以下である。乾燥表面のRaは焼成前の値であるので、焼成後の内部電極のRaとは一致しないが、このRaが0.5μm以上の場合は平滑で欠陥のない電極層と誘電体層を交互に形成することが困難となり、また、電極切れが生じたり隠蔽性に問題が生じる可能性がある。
【0034】
本発明のニッケルフレークは鱗片状であるため、1粒子当たりの隠蔽面積を拡大でき、電極層を薄膜化しても十分な隠蔽性が得られる。換言すれば、ごく少量の重量で内部電極層を形成することができ、内部電極層の厚さを減少させることができる。隠蔽性の評価は、ニッケルフレークの含有量を変化させて作製された電極形成用インキをガラス板上に塗布し、次いで乾燥した後、その塗膜の光透過率を測定し、透過率が0.1%以下となる場合におけるニッケルフレーク含有量の最小値で評価することがでる。この値が小さいほどニッケルフレークの隠蔽力が大きく、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。この値が10質量%を超える場合は、隠蔽性を持たせるために必然的に内部電極層が厚くなり、積層セラミックコンデンサの小型化、多層化の障害になる。
【0035】
(ニッケルフレークペースト)
本発明によるニッケルフレークはパウダー状でもよいが、必要に応じて界面活性剤やカップリング剤を表面に吸着させて分散性を付与したり、経時によるニッケルフレークの凝集防止のため、ミネラルスピリット等の有機溶媒を加えてペースト状にしてもよい。特に、平均粒径が5μm以下の細かいニッケルフレークの場合は粉末化すると著しく凝集するため、有機溶剤を加えてペースト状にする事が好ましい。ここで使用する有機溶媒は、磨砕時に使用した有機溶媒を使用しても良いが、変更しても良い。有機溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ミネラルスピリットなどの脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素との混合溶媒、クロルベンゼン、トリクロルベンゼン、パークロルエチレン、トリクロルエチレン等のハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、n−ブタノール、ターピネオール等のアルコール類、2−プロパノン、2−ブタノン等のケトン、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル、さらにテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチルプロピルエーテル等のエーテル類およびテルペン系溶媒等を単独または混合して用いることができる。
【0036】
好ましい有機溶媒とニッケルフレークの割合は、ニッケルフレークの平均粒径、平均厚みおよびアスペクト比によっても変化するが、全量を100質量部とした場合にニッケルフレークが35〜95質量部、より好ましくは60〜80質量部で含有されるのがよい。35質量部未満ではニッケルフレークと有機溶媒が二層分離しやすくなり、95質量部を超えると経時によりニッケルフレークの凝集が生じやすくなる。また凝集防止効果とその後のインキの分散性を一層高めるために、磨砕時に使用した磨砕助剤あるいは他の分散剤をニッケルフレークと有機溶媒に加えてもよい。
【0037】
(電極形成用インキ)
電極形成用インキは本発明のニッケルフレークとバインダと溶媒とを混合することにより得られる。ニッケルフレークの代わりにニッケルフレークペーストを使用してもよい。バインダを添加することにより、塗膜強度が向上し、作業中に塗膜が傷ついたり剥がれたりすることを防止することができる。バインダーには、セルロース系、メタクリレート系、ポリスチレン系、ビニル系樹脂等が使用でき、電極形成用インキ中1〜5質量%含有させることが好ましい。溶媒はミネラルスピリット,ターピネオール,ブチルジグリコールアセテート等が使用でき、電極形成用インキ中40〜90質量%の範囲内で含有させることが好ましい。バインダーや溶媒の含有量がこの範囲外であると誘電体セラミックのグリーンシート上へのスクリーン印刷が困難となり、仮に印刷できても、焼成後電極切れが生じやすくなる。
【0038】
(積層セラミックコンデンサ)
本発明のニッケルフレークまたはニッケルフレークペーストから作製した電極形成用インキを用いて、内部電極層を形成することができる。具体的には、電極形成用インキを用いてセラミック誘電体グリーンシート上に印刷し、セラミック誘電体グリーンシートと電極形成用インキ層とが交互に層状になるように複数層積層し、加圧圧着して積層間の密着性を高めた後、切断してグリーンチップを作製する。さらに、このグリーンチップを還元性雰囲気中で、高温にて焼成し、セラミック誘電体層と内部電極層とを一体化させる。その焼結体の両端面に外部電極を形成して、積層セラミックコンデンサを作製することができる。
【0039】
本発明における積層セラミックコンデンサは従来のニッケル粉末を使用したものに比べ製造コストが低い上、内部電極層を同等以下に薄くできるので小型化および多層化することができる。
【0040】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0041】
(実施例1)
平均粒径2.5μmのアトマイズドニッケル粉末30g、オレイン酸0.3g、ミネラルスピリット60gを、直径3mmのジルコニアボール800gを挿入した内容量1リットルのジルコニア製磨砕容器に加えて、媒体攪拌ミルにより回転数1000RPMで1.5時間磨砕した。得られたフレーク状ニッケル粉末をミネラルスピリットで洗い出した後、パンフィルターで濾過し乾燥した。得られたニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、5.5μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.15μmであった。したがって、アスペクト比は、約36.7であった。
【0042】
(実施例2)
媒体攪拌ミルによる磨砕を6時間行なった以外は、すべて実施例1と同じ条件でニッケルフレークを作製した。得られたニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、4.5μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM観察により計測すると、0.06μmであった。したがって、アスペクト比は、約75.0であった。
【0043】
(実施例3)
平均粒径5μmのアトマイズドニッケル粉末100g、ステアリルアミン2g、ミネラルスピリット500gを、直径5mmのアルミナボール5kgを挿入した内容量3.4リットルのアルミナ製ポットに投入して振幅8mm、回転数1200RPMで、振動ミルを用いて8時間磨砕した。得られたフレーク状ニッケル粉末をミネラルスピリットで洗い出した後、濾過し乾燥した。得られたニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、10.0μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM観察により計測すると、0.40μmであった。したがって、アスペクト比は、約25.0であった。
【0044】
(実施例4)
平均粒径5μmのアトマイズドニッケル粉末500g、オレイン酸5.0g、およびミネラルスピリット4000ccを、直径3.2mmのスチールボール40kgを挿入した直径500mm、長さ180mmの円筒状ボールミルに挿入し、回転数60RPMで5時間磨砕した。得られたフレーク状ニッケル粉末をミネラルスピリットで洗い出した後、パンフィルターで固液分離し、ニッケルフレークが全質量の85質量%を占めるケーキを得た。得られたケーキをニーダーミキサーに移し、ミネラルスピリットを加え1時間混練りし、ニッケルフレークが全質量の65.0質量%を占めるニッケルフレークペーストを得た。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、8.0μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.29μmであった。したがって、アスペクト比は、約27.6であった。
【0045】
(実施例5)
スチールボールの直径を4.8mm、回転数を50RPMとした以外は、すべて実施例4と同じ条件でニッケルフレークペーストを作製した。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、6.4μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.30μmであった。したがって、アスペクト比は、約21.3であった。
【0046】
(実施例6)
スチールボールの直径を4.8mm、粉砕時間を7時間とした以外は、すべて実施例4と同じ条件でニッケルフレークペーストを作製した。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、3.7μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.17μmであった。したがって、アスペクト比は、約21.8であった。
【0047】
(実施例7)
粉砕時間を7時間とした以外は、すべて実施例4と同じ条件でニッケルフレークペーストを作製した。ペーストを乾燥したニッケルフレークは、表面が平滑なフレーク状であった。このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、9.1μmであった。また、このフレークの平均厚みを断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察により計測すると、0.25μmであった。したがって、アスペクト比は、約36.4であった。
【0048】
(比較例1)
平均粒径5μmのアトマイズドニッケル粉末500g、オレイン酸5.0g、およびミネラルスピリット4000ccを、直径4.8mmのスチールボール40kgを挿入した直径500mm、長さ180mmの円筒状ボールミルに挿入し、回転数60RPMで1時間磨砕した。
【0049】
このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、6.9μmであった。このフレークの平均厚みは1.52μm、アスペクト比は4.5であった。
【0050】
(比較例2)
平均粒径15μmのアトマイズドニッケル粉末500g、オレイン酸5.0g、ミネラルスピリット4000ccを、直径3.2mmのスチールボール40kgを挿入した直径500mm、長さ180mmの円筒状ボールミルに挿入し、回転数50RPMで5時間磨砕した。
【0051】
このニッケルフレークの平均粒径をレーザー回折法で測定した結果、28.3μmであった。このフレークの平均厚みは2.43μm、アスペクト比は11.6であった。
【0052】
(比較例3)
下記実施例8において、平均粒径2.5μmのアトマイズ法ニッケル粉末を何らの処理も施さずに用いた。
【0053】
(比較例4)
下記実施例8において、平均粒径0.5μmの湿式析出還元法粉末(川鉄鉱業製:商品名NFP401)を何らの処理も施さずに用いた。
【0054】
実施例1〜7および比較例1〜4で得られたニッケルフレークまたはニッケル粉末の平均粒径、平均厚みおよびアスペクト比を表1に示す。
【0055】
(実施例8)
実施例1〜7および比較例1〜4のニッケルフレーク、ニッケルフレークペーストまたはニッケル粉末に、バインダーとしてエチルセルロースおよび溶媒としてターピネオールを加えて、3本ロールで混練しインキ化した。この電極形成用インキの配合は全量を100gとし、エチルセルロースを2.2gに固定し、金属ニッケル量を段階的に変更させ、ターピネオールは、{100−(2.2g+ニッケルフレークペースト、ニッケルフレークまたはニッケル粉末のいずれかの量)}gとした。4millのドクターブレードを用いて、得られたインキをガラス板に塗布し、次いで乾燥した。この塗膜の光透過率を分光光度計により測定し、透過率が0.1%以下になる電極形成用インキ中の金属ニッケル量を求めた。図1に実施例6,7および比較例4における測定結果をグラフで示す。また、表1に実施例1〜7および比較例1〜4で得られた透過率が0.1%以下となる金属ニッケル含有量(質量%)を示す。また、実施例1〜7および比較例1〜4で透過率が0.1%以下になったときの塗布面のRaを測定した結果を表1に示す。
【0056】
さらに実施例1〜7,比較例1〜4でニッケルを含んだ電極形成用インキ(金属ニッケル量10gにエチルセルロース0.38gおよびターピネオール4gを加え3本ロールで混練しインキ化したもの)を厚さ0.5mmのチタン酸バリウムグリーンシートに膜厚約2μmにて印刷し、その上に厚さ0.5mmの印刷無しのチタン酸バリウムグリーンシートを重ね圧着し、1cm角に切り出した試片を、3体積%の水素および97体積%の窒素雰囲気中で1200℃にて3時間焼成した。焼成後の試片を切断および研磨し、断面をSEMにより観察し内部電極層の電極切れを確認した。結果を表1に示す。
【0057】
【表1】
【0058】
表1の結果より、本発明の範囲内のニッケルフレークは、隠蔽性が高く、しかも塗膜のRaも小さいので、内部電極層の厚みを薄くしても電極切れが生じず、内部電極層が薄い誘電体層を突き破ってショートすることもない。
【0059】
本実施例において使用した測定方法については、以下のとおりである。
・レーザー回折法による平均粒径の測定方法
レーザー回折式粒度分布測定装置(マイクロトラックHRA)用いて以下の条件にて測定した。
(i)原料ニッケル
ニッケル粉末0.5gとヘキサメタリン酸0.01gと混合し、この混合物をガラス棒で攪拌した後、測定系内循環水に投入した。これを超音波で2分間分散させた後、平均粒径を測定した。
(ii)ニッケルフレーク
粉末化したニッケルフレーク0.5gとトライトンx−100(ユニオンカーバイド社製、ノニオン系界面活性剤)1.0gとエチレングリコール5.0gとを混合し、この混合物をガラス棒で攪拌した後、測定系内循環水に投入した。これを超音波で30秒間分散させた後、平均粒径を測定した。
【0060】
・SEMによる平均厚みの測定方法
グリーンシート断面をSEMで観察し、10個のフレーク厚さの平均値を求め、平均厚さとした。
【0061】
・分光光度計による光透過率の測定方法
分光透過率曲線チャートより600nmにおける透過率を求め、透過率とした。
【0062】
・AFM(原子間力顕微鏡)によるRaの測定方法
透過率が0.1%以下になったガラス板を切り出し、100×100μmの領域をAFM(原子間力顕微鏡)にてタッピングモードで測定した。
【0063】
上記実施例において使用した物質および分析装置について、その製造元会社名を以下に示す。
・媒体攪拌ミル ・・・(株)アイメックス製テスト用サイドグラインダー 4TSG−1/8G
・レーザー回折装置 ・・・マイクロトラックHRA
・エチルセルロース ・・・Dow Chemical Company製 ETHOCHEL STD100
・分光光度計 ・・・(株)日本分光V−570DS
・AFM(原子間力顕微鏡) ・・・(株)セイコー電子製 Nanopics NPX1000
・振動ミル ・・・(株)中央化工機製 MB−1型
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0064】
【発明の効果】
本発明の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークの製造方法により、良好な隠蔽性を有し、かつ焼成後の電極切れもほとんどないニッケルフレークを、複雑な工程も必要とせずに、安価にかつ環境への負荷もなく提供することができる。また、このニッケルフレークは主として積層セラミックコンデンサ内部電極用であるが、外部電極に使用しても、薄くて均一な薄膜の電極層を得ることができ、それによって抵抗値のバラツキの少ない安定した品質の積層セラミックコンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例6,7および比較例4における、透過率と電極形成用インキ中の金属ニッケル量との関係を示すグラフである。
Claims (9)
- 平均粒径が0.5〜10μmであり、平均厚みが0.03〜0.5μmであり、アスペクト比が10〜100であることを特徴とする、積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレーク。
- 磨砕メディアと、ニッケル粉末と、有機溶媒とからなる混合物を、磨砕装置を用いてフレーク化することによって得られることを特徴とする、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレーク。
- 前記ニッケル粉末は、粒状ニッケル粉末であり、かつ平均粒径が0.1〜10μmであることを特徴とする、請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレーク。
- 前記磨砕メディアは、スチール、ステンレス、ジルコニア、アルミナおよび窒化珪素のいずれかであることを特徴とする、請求項2または3に記載の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレーク。
- 請求項1〜4に記載の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークとバインダーと溶媒とを含む、電極形成用インキ。
- 請求項5に記載の電極形成用インキを用いて、ガラス板上に乾燥前に100μmの厚さの塗膜を形成して該インキを乾燥した後に測定した塗膜の光透過率が0.1%以下となる場合における、該電極形成用インキ中のニッケルフレーク含有量の最小値が10質量%以下となることを特徴とする、積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレーク。
- 前記塗膜の中心線平均粗さが0.5μm以下であることを特徴とする、請求項6に記載の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレーク。
- 請求項1〜4、または6〜7のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークと溶媒とを混練したニッケルフレークペーストであって、全ペースト中のニッケルフレーク含有量が35〜95質量%であることを特徴とする、ニッケルフレークペースト。
- 請求項1〜4または6〜7のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ電極用ニッケルフレークにより内部電極を形成した積層セラミックコンデンサ。
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