JP2006152439A - ニッケルナノ粒子の表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高容量積層セラミツクコンデンサのために、単純な工程でニッケル粒子の表面処理を施すことができ、表面が滑らかでタップ密度の高いニッケル粒子を与える、ニッケル粒子の表面処理方法を提供する。
【解決手段】分散液を得るためにニッケルナノ粒子を還元性有機溶媒に分散させる段階と、前記ニッケルナノ粒子の表面均質性を増加させるために、前記分散液を加熱する段階と、前記加熱された分散液から前記ニッケルナノ粒子を分離する段階と、前記分離されたニッケルナノ粒子を洗浄および乾燥させる段階とを含むニッケルナノ粒子を表面処理する方法により、上記課題は解決される。
【選択図】図2
【解決手段】分散液を得るためにニッケルナノ粒子を還元性有機溶媒に分散させる段階と、前記ニッケルナノ粒子の表面均質性を増加させるために、前記分散液を加熱する段階と、前記加熱された分散液から前記ニッケルナノ粒子を分離する段階と、前記分離されたニッケルナノ粒子を洗浄および乾燥させる段階とを含むニッケルナノ粒子を表面処理する方法により、上記課題は解決される。
【選択図】図2
Description
本発明は、有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法に係り、より詳しくは、1)分散液を得るためにニッケルナノ粒子を還元性有機溶媒に分散させる段階と、2)前記ニッケルナノ粒子の表面均質性(surface homogeneity)を増加させるために、前記分散液を加熱する段階と、3)前記加熱された分散液から前記ニッケルナノ粒子を分離する段階と、4)前記分離されたニッケルナノ粒子を洗浄および乾燥させる段階とを含む有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法に関する。
一般に、積層セラミックコンデンサ(MLCC:multi−layer ceramic capacitor)は、多数の誘電体薄膜層および多数の内部電極を積層することにより製造される。このような構造のMLCCは、小さい体積でも大きいキャパシタンスを発揮するため、例えばコンピュータ、移動通信機器などの電子機器に広く用いられている。
MLCCの内部電極の材料としては、Ag−Pd合金が使用されてきた。Ag−Pd合金は、空気中で焼結できるので、MLCCの製造に容易に適用できるが、高価であるという欠点がある。したがって、1990年代の後半からMLCCのコストをダウンさせるために、内部電極の材料を相対的に低コストのニッケルで置き換えようとする努力が行われてきた。MLCCの内部ニッケル電極は、ニッケル金属粒子を含む導電性ペーストで形成される。
ニッケル金属粒子を製造する方法は、気相法と液相法に大別される。気相法は、ニッケル金属粒子の形状および不純物の制御が比較的容易なので広く使用されているが、粒子の微細化と量産の面では不利である。これとは異なり、液相法は、量産に有利であり、初期投資費用および工程費用が低いという利点を持っている。
液相法は、さらに2通りに分類される。その一つは、ニッケル金属粒子に転換される出発物質として水酸化ニッケルを使用する第1の方法であり、もう一つは、ニッケル金属粒子に転換される出発物質として水酸化ニッケル以外のニッケル前駆物質、例えばニッケル塩またはニッケル酸化物を使用する第2の方法である。
第1の方法は、工程が比較的簡単であるという利点を持っているが、出発物質としての水酸化ニッケルが高価であり、ニッケル金属粒子の粒度制御が容易ではないという欠点を持っている。
第2の方法は、工程が比較的複雑であるという欠点を持っているが、出発物質として硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ニッケル酢酸などの低廉なニッケル前駆物質を使用することができ、数十〜数百ナノメートルの範囲にわたって粒度の制御が比較的容易であるという利点を持っている。
液相法に関連した特許として、例えば特許文献1、特許文献2などがある。
特許文献1は、金、パラジウム、白金、イリジウム、オスミウム、銅、銀、ニッケル、コバルト、鉛、カドミウムなどの酸化物、水酸化物または塩を、還元剤である液状のポリオール中に分散させた後加熱することにより、前記金属の粉末を得る方法を開示している。
特許文献2は、水酸化ナトリウム水溶液を硫酸ニッケル水溶液と混合して水酸化ニッケルを生成させる段階と、生成された水酸化ニッケルをヒドラジンに還元してニッケルを生成させる段階と、生成されたニッケルを回収する段階とを含むニッケル金属粉末の製造方法を開示している。
このような方法において、ニッケル前駆化合物の水酸化ニッケルへの転換のためにアルカリが添加される。前記アルカリとしては、通常、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを使用する。微粉のニッケルを合成するためには条件に応じて強塩基で反応させなければならず、このような環境はニッケルの表面にNi(OH)2を形成させ、反応条件によっては、このように形成された表面Ni(OH)2は板状または針状のような2次粒子に成長する。
特許文献3は、粉末のタップ密度(tap density)を制御するために、有機溶媒に溶解させたステアリン酸に金属粉末を添加して混合物から有機溶媒を蒸発除去する方法を開示している。特許文献4は、タップ密度が高く、ペースト中におけるニッケル微粉末の充填密度が高いと同時に、特に所定の厚さへの積層セラミックコンデンサの内部電極を得るためのペーストの塗布厚さを薄くすることができるよう、ニッケル微粒子の表面をデカン酸、カプリン酸、パルミチン酸、リノール酸、オノレイン酸、オレイン酸、ステアリン酸などで処理している。特許文献5は、ニッケル粉末の表面を、水溶性脂肪酸塩を含んだ水溶液で1次処理した後、加熱して溶媒を揮発させる方法などを開示している。
米国特許第4,539,041号明細書
米国特許第6,120,576号明細書
特開平4−235201号公報
特開平12−345202号公報
特開平15−129105号公報
特許文献2に記載の方法では、高容量MLCCのためには、パッキング密度が高くなければならない。ところが、MLCC工程中、このような2次粒子は、パッキングの際に低密度を持たせる原因およびショートを発生させる原因となる。よって、粒子の表面は滑らかでなければならない。特許文献3〜5の方法では、それぞれ加熱の際に粒子間の凝集が発生するおそれがあるため、単純な工程でニッケル粒子の表面処理を施すことができる方法が要求されているのが実情である。そこで本発明は、単純な工程で、表面が滑らかであり、且つタップ密度が増加したニッケルナノ粒子を得る手段を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のある形態によれば、1)分散液を得るためにニッケルナノ粒子を還元性有機溶媒に分散させる段階と、2)前記ニッケルナノ粒子の表面均質性を増加させるために、前記分散液を加熱する段階と、3)前記加熱された分散液から前記ニッケルナノ粒子を分離する段階と、4)前記分離されたニッケルナノ粒子を洗浄および乾燥させる段階とを含む、有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法を提供する。
また、本発明の他の形態によれば、前記方法によって表面処理されたニッケルナノ粒子を提供する。
また、本発明の別の形態によれば、前記ニッケルナノ粒子を含む導電性ペーストを提供する。
また、本発明の別の形態によれば、前記導電性ペーストを用いて形成された内部電極を含むMLCCを提供する。
本発明の方法を用いてニッケルナノ粒子を表面処理すると、表面に残存していた不純物が除去されて表面が滑らかであり且つタップ密度が増加したニッケルナノ粒子を得ることができる。
以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図1は本発明の液相還元法によって製造されたニッケルナノ粒子のSEM写真である。液相還元法によって得られたニッケルナノ粒子は、図1に示すように、その表面にNi(OH)2またはNi2O3が成長または生成されているところ、これを図2に示した本発明に係る一連の表面処理過程によって除去する。本発明の一具現例において、ニッケルナノ粒子は、還元性有機溶媒に分散されている。前記ニッケルナノ粒子および還元性有機溶媒の分散液は、前記ナノ粒子の表面均質性を増加させるために、好ましくは前記ナノ粒子表面の不純物が除去されるまで加熱される。このような加熱処理後、前記ニッケルナノ粒子は前記分散液から分離されて洗浄および乾燥される。
本発明のニッケルナノ粒子の表面処理方法の第1段階は、ニッケルナノ粒子を還元性有機溶媒に分散させる段階である。
本発明で使用される「還元性有機溶媒」とは、それ自体が酸化しながら他の化合物を還元させることが可能な有機溶媒を意味する。したがって、還元性有機溶媒としては、酸化可能な有機溶媒であればいずれでも使用することができるが、好ましくは第1級または第2級アルコール溶媒、あるいはグリコール系溶媒を使用する。より好ましくは、炭素数3〜8の第1級または第2級アルコール、炭素数2〜6のグリコールを使用する。具体的に、特に制限されないが、例えばプロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ブチレングリコールなどを使用することができる。
前記還元性有機溶媒の使用量は、特に制限されるものではないが、好ましくは有機溶媒を基準としてニッケルナノ粒子が5〜10質量%の量で使用することが効果的である。
前記還元性有機溶媒の種類によっては、ニッケル金属に対する反応速度が異なる。沸点が200℃以上の場合、速度が速くて粒子間の凝集を誘発するおそれがある。すなわち、本発明において、還元性有機溶媒は、還元剤であると同時に、ニッケル前駆化合物に対する溶媒なので、凝集を無くすためには反応速度の制御が必要である。ところが、エチレングリコール、1,2−プロパンジオールまたはオクタノールのような沸点200℃以下の溶媒は、適切な反応速度を有するが、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3−プロパンジオールまたは1,4−ブタンジオールなどの溶媒は、沸点200℃以上の場合であって、反応が最も速い。かかる問題点を解決するために、後者の場合には必須的に塩基性溶液を添加しなければならず、前者の場合には選択的に塩基性溶液を添加することができる。前記塩基溶液は、特に制限されるものではないが、好ましくはNaOH、KOHなどを例として挙げることができる。
前記塩基性溶液は、本発明のニッケルナノ粒子の表面処理方法の第1段階において、ニッケルナノ粒子を分散させる前または後に、還元性有機溶媒に添加することができる。前記反応速度の問題点を効果的に解決するために好ましい塩基性溶液の添加量は、還元性有機溶媒の0.1質量%以上であり、より好ましくは0.2〜1質量%である。塩基をあまり多く入れると、さらに効果的に凝集を制御することはできるが、反応中に粘度が上昇して分離および洗浄に困難さがある。
本発明に係るニッケルナノ粒子の表面処理方法の第2段階は、ニッケルナノ粒子の分散溶液を加熱する段階である。加熱温度は、使用する溶媒によって異なるが、還元性有機溶媒の沸点付近でなければならない。すなわち、ニッケル金属の分散溶液内でニッケル金属表面の還元反応が十分起こりうる温度が好ましい。通常、加熱段階の温度を上昇させるほど、前記還元反応の促進程度は向上する。ところが、ある程度以上の温度では、前記還元反応促進程度の向上が飽和してしまい、しかも反応物質の変質が発生するおそれもある。かかる点を考慮すると、前記加熱段階の温度は、還元性有機溶媒の沸点より10〜50℃程度低いことがより好ましい。
本発明の方法は、開放された反応容器または密閉された反応容器を用いて実施できるが、前記加熱段階の温度を沸点付近に上昇させる場合、密閉された反応容器を用いることがさらに好ましい。本発明の実施のために用いられる開放または密閉された反応容器は、凝縮器または還流凝縮器を備えることもできる。
前記加熱段階で、前記混合物の組成は時間経過によって変化する。初期に、前記分散溶液はNi(OH)2またはNi2O3のような微粒子と共に存在するニッケル粒子および還元性有機溶媒を含む。表面のNi(OH)2またはNi2O3のような微粒子のニッケル金属への還元が進みながら、ニッケル金属粒子が共存可能である。一定の時間が経過すると、実質的にニッケル表面に存在する二次粒子が、ニッケル金属粒子に還元される。前記加熱段階を維持する時間は、加熱段階の温度によって異なり、当業者ならば必要に応じて容易に適切な時間に調節することができる。
本発明の方法の第3段階は、前記加熱された分散溶液からニッケルナノ粒子を分離した後、これを洗浄および乾燥させることである。
前記洗浄に使用される溶媒は、通常使用されるものであれば特に制限されないが、例えばアセトンまたはエタノールなどを使用することができる。
前記乾燥は、一般的な雰囲気中で行うことができるが、好ましくは真空雰囲気中で常温に乾燥させることができる。
本発明の他の形態として、本発明は、前記方法を用いて、表面不純物の除去されたニッケルナノ粒子を提供する。粒子サイズは、特に制限されるものではないが、100〜1000nmの範囲でありうる。本発明のニッケルナノ粒子は、電子回路の内部配線材料や触媒などのいろいろの用途で使用できる。特に、本発明のニッケルナノ粒子は、表面不純物が除去され且つタップ密度が高いため、MLCCの内部電極用材料として非常に適する。
本発明の別の形態として、前記表面処理されたニッケルナノ粒子、有機バインダおよび有機溶媒を含む導電性ペーストを提供する。前記有機バインダとしては、特に制限されないが、例えばエチルセルロースなどが使用できる。前記有機溶媒としては、特に制限されないが、テルピネオール、ジヒドロキシテルピネオール、1−オクタノールまたはケロシンなどが使用できる。本発明の導電性ペーストにおいて、例えば前記ニッケルナノ粒子の含量は40〜56質量%、前記有機バインダの含量は0.8〜4質量%、前記有機溶媒の含量は40〜56質量%程度であってもよい。しかし、このような組成に限定されず、用途に応じて様々な組成に変形して使用することができる。また、本発明の導電性ペーストは、例えば可塑剤、増粘防止剤、分散剤などの添加剤をさらに含むこともできる。本発明の導電性ペーストを製造する方法は、公知の様々な方法が使用できる。
本発明の別の形態として、本発明は、前記導電性ペーストを用いて形成された内部電極を含むMLCCを提供する。
本発明のMLCCの一具現例を図3に示した。図3のMLCCは、内部電極10および誘電層20からなる積層体30と、端子電極40とから構成される。前記内部電極10は、いずれか一方の端子電極に接触させるために、その先端部が積層体30の一面に露出するように形成される。
本発明のMLCCを製造する方法の一例は、次のとおりである。誘電材料を含む誘電層形成用ペーストと本発明の導電性ペーストを交互に印刷した後、こうして得られた積層物を焼成する。焼成された積層体30の断面に露出している内部電極10の先端部と電気的および機械的に接合されるように、導電性ペーストを積層体30の断面に塗布した後焼成することにより端子電極40を形成する。本発明のMLCCは、図3の具現例に限定されるものではなく、様々な形状、寸法、積層数および回路構成などを持つことができる。
以下、本発明を実施例によってより具体的に説明する。ところが、下記の実施例は本発明を例示するためのもので、本発明を制限するものではない。
実施例1
液相法で製造したNi40gをエチレングリコール500gに分散させた分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約190℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図4に示した。タップ密度は、50mLのシリンダに一定量の粉末を仕込んだ後約2000回タッピングし、その後体積を読み取る方法で測定した。測定の結果、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであったが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.77g/mlであった。得られたNi粒子に対してXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy)で分析した結果を図5に示した。図5のスペクトル1は実施例1で得られたNiナノ粒子を、スペクトル2は実施例1において加熱時間を4時間にして得られたNiナノ粒子を示す。XPSの結果より、表面のNi(OH)2が多く除去されたこと及び相対的にNiの含量が増加したことを確認することができる。
液相法で製造したNi40gをエチレングリコール500gに分散させた分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約190℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図4に示した。タップ密度は、50mLのシリンダに一定量の粉末を仕込んだ後約2000回タッピングし、その後体積を読み取る方法で測定した。測定の結果、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであったが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.77g/mlであった。得られたNi粒子に対してXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy)で分析した結果を図5に示した。図5のスペクトル1は実施例1で得られたNiナノ粒子を、スペクトル2は実施例1において加熱時間を4時間にして得られたNiナノ粒子を示す。XPSの結果より、表面のNi(OH)2が多く除去されたこと及び相対的にNiの含量が増加したことを確認することができる。
実施例2
液相法で製造したNi40gをオクタノール500gに分散させた分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約190℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成されたニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図6に示した。表面処理前後の粒子のタップ密度を測定したところ、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであるが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.78g/mlであって約25%上昇していることが分かる。
液相法で製造したNi40gをオクタノール500gに分散させた分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約190℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成されたニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図6に示した。表面処理前後の粒子のタップ密度を測定したところ、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであるが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.78g/mlであって約25%上昇していることが分かる。
実施例3
トリエチレングリコール500gとNaOH1gを混合して第1溶液を製造し、液相法で製造したNi40gを第1溶液に分散させて第2溶液を製造した。第2溶液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約230℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図7に示した。表面処理前後の粒子のタップ密度を測定したところ、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであるが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.98g/mlであった。得られたNi粒子に対してXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy)で分析した結果を図5に示した。図5のスペクトル3は実施例3で得られたNiナノ粒子を、スペクトル4は実施例3において加熱時間を4時間にして得られたNiナノ粒子を示す。XPSの結果より、表面のNi(OH)2が多く除去されることおよび相対的にNiの含量が増加したことを確認することができた。
トリエチレングリコール500gとNaOH1gを混合して第1溶液を製造し、液相法で製造したNi40gを第1溶液に分散させて第2溶液を製造した。第2溶液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約230℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図7に示した。表面処理前後の粒子のタップ密度を測定したところ、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであるが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.98g/mlであった。得られたNi粒子に対してXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy)で分析した結果を図5に示した。図5のスペクトル3は実施例3で得られたNiナノ粒子を、スペクトル4は実施例3において加熱時間を4時間にして得られたNiナノ粒子を示す。XPSの結果より、表面のNi(OH)2が多く除去されることおよび相対的にNiの含量が増加したことを確認することができた。
実施例4
1,3−プロパンジオール500gとNaOH1gを混合して第1溶液を製造し、液相法で製造したNi40gを第1溶液に分散させて第2溶液を製造した。第2溶液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約190℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図8に示した。表面処理前後の粒子のタップ密度を測定したところ、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであるが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.99g/mlであって約40%増加していることが分かる。
1,3−プロパンジオール500gとNaOH1gを混合して第1溶液を製造し、液相法で製造したNi40gを第1溶液に分散させて第2溶液を製造した。第2溶液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約190℃の温度で2時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図8に示した。表面処理前後の粒子のタップ密度を測定したところ、表面処理前の粒子のタップ密度は1.42g/mlであるが、表面処理後の粒子のタップ密度は1.99g/mlであって約40%増加していることが分かる。
比較例1
液相法で製造したNi40gをテルピネオール(terpineol)500gに分散させて分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約200℃の温度で12時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空オーブン内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図9に示した。SEMの結果より、Ni(OH)2および板状の物質が生成され、粒子の凝集のためニッケル粒子の粒径が均一にならないことが分かる。
液相法で製造したNi40gをテルピネオール(terpineol)500gに分散させて分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約200℃の温度で12時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空オーブン内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図9に示した。SEMの結果より、Ni(OH)2および板状の物質が生成され、粒子の凝集のためニッケル粒子の粒径が均一にならないことが分かる。
比較例2
液相法で製造したNi40gをテトラデカン(tetradecane)500gに分散させて分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約200℃の温度で12時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空オーブン内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図10に示した。SEMの結果より、Ni(OH)2および板状の物質が生成され、粒子の凝集のためニッケル粒子の粒径が均一にならないことが分かる。
液相法で製造したNi40gをテトラデカン(tetradecane)500gに分散させて分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約200℃の温度で12時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空オーブン内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図10に示した。SEMの結果より、Ni(OH)2および板状の物質が生成され、粒子の凝集のためニッケル粒子の粒径が均一にならないことが分かる。
比較例3
液相法で製造したNi40gをテトラエチレングリコール500gに分散させて分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約200℃の温度で12時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空オーブン内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図11に示した。SEMの結果より、粒子の凝集のためニッケル粒子の粒径が大きくなることが分かる。
液相法で製造したNi40gをテトラエチレングリコール500gに分散させて分散液を製造した。この分散液を、上部に凝縮器を備えたフラスコに仕込んで攪拌した。前記フラスコ内の混合物を磁石攪拌器付きヒーティングマントルで約200℃の温度で12時間加熱し、表面の滑らかなニッケル金属粉末を生成させた。生成したニッケル金属粉末を濾過して分離した後、アセトンとエタノールで洗浄した。こうして得られたニッケル金属粉末を真空オーブン内で25℃の温度で一晩乾燥させた。得られたニッケル粒子のSEM写真を撮影して図11に示した。SEMの結果より、粒子の凝集のためニッケル粒子の粒径が大きくなることが分かる。
10 内部電極、
20 誘電層、
30 積層体、
40 端子電極。
20 誘電層、
30 積層体、
40 端子電極。
Claims (20)
- 1)分散液を得るためにニッケルナノ粒子を還元性有機溶媒に分散させる段階と、
2)前記ニッケルナノ粒子の表面均質性を増加させるために、前記分散液を加熱する段階と、
3)加熱された前記分散液から前記ニッケルナノ粒子を分離する段階と、
4)分離された前記ニッケルナノ粒子を洗浄および乾燥させる段階とを含む、有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。 - 前記ニッケルナノ粒子は、表面の不純物が除去されたことを特徴とする、請求項1に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 前記還元性有機溶媒は、第1級アルコール、第2級アルコールまたはグリコール系溶媒であることを特徴とする、請求項1または2に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 前記還元性有機溶媒は、炭素数3〜8の第1級もしくは第2級アルコール、または炭素数2〜6のグリコールであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 前記還元性有機溶媒は、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレグリコール、ヘキシレングリコールまたはブチレングリコールであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 前記ニッケルナノ粒子は、前記有機溶媒を基準として5〜10質量%の割合で使用されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 前記1)の段階において前記分散液に塩基溶液を追加することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 前記塩基溶液は、還元性有機溶媒に対して0.1質量%以上の割合で追加されることを特徴とする、請求項7に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 前記分散液は、前記還元性有機溶媒の沸点より10〜50℃低い温度で加熱されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子の表面処理方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法によって表面処理されたニッケルナノ粒子。
- 前記ニッケルナノ粒子は、100〜1000nmの直径を有することを特徴とする、請求項10に記載の表面処理されたニッケルナノ粒子。
- 前記ニッケルナノ粒子は、表面の不純物が除去されたことを特徴とする、請求項10または11に記載の有機溶液を用いたニッケルナノ粒子。
- 請求項10〜12のいずれか1項に記載のニッケルナノ粒子を含むことを特徴とする、導電性ペースト。
- 有機バインダおよび有機溶媒をさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の導電性ペースト。
- 前記有機バインダは、エチルセルロースであることを特徴とする、請求項14に記載の導電性ペースト。
- 前記有機溶媒は、テルピネオール、ジヒドロキシテルピネオール、1−オクタノールまたはケロシン(kerosene)であることを特徴とする、請求項14または15に記載の導電性ペースト。
- 前記ニッケルナノ粒子40〜56質量%、前記有機バインダ0.8〜4質量%および前記有機溶媒40〜56質量%を含むことを特徴とする、請求項14〜16のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
- 可塑剤、増粘防止剤および分散剤をさらに含むことを特徴とする、請求項13〜17のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
- 請求項13〜18のいずれか1項に記載の導電性ペーストを用いて形成された内部電極を含むことを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。
- 前記ニッケルナノ粒子は、表面の不純物が除去されたことを特徴とする、請求項19に記載の積層セラミックコンデンサ。
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