JP2013196967A - 導電性微粉末、導電性ペースト及び電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】電極切れが生じにくく、しかも偏析の少ない均一化された組成をもつ導電性微粉末、導電性ペースト及び電子部品を提供すること。
【解決手段】本発明は、扁平状金属/合金微粒子１を含む導電性微粉末にむけられている。扁平状金属/合金微粒子１は、母材１１１にナノ結晶またはナノ非結晶のナノ粒子１１２を混合または生成させたナノコンポジット構造を有し、最大厚みＴ１１が５０ｎｍ以下で、最大差し渡し径Ｄ１が厚みＴ１１の２倍以上である。この導電性微粉末は、グラビア印刷の用途に適している。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電性微粉末、導電性ペースト及び電子部品に関する。

積層セラミックコンデンサ等で代表される積層電子部品は、例えば、特許文献１に開示されているように、内部電極となる導電性ペーストを、スクリーン印刷法によって塗布したセラミック・グリーン・シートを必要枚数積層し、圧着した後、個別部品に切断し、更に焼成する工程を経て製造される。導電性ペーストとしては、代表的には、Ｎｉ等の球状金属微粒子を有機ビヒクル中に分散させたものが用いられる。

球状金属微粒子を用いた導電性ペーストは、スクリーン印刷法の適用には向いている。しかしながら、焼成工程において、有機ビヒクルがバーンアウトされた跡を、金属微粒子で埋めることができず、金属微粒子間に隙間が生じやすい。このような隙間、即ち、電極切れの存在は、電子部品の電気的特性の劣化をもたらす。特に、大容量化とともに、小型薄型化が同時に求められているこの種電子部品では、内部電極の厚みも、例えば厚み０．３μｍ以下とますます薄くならざるを得ず、それに伴って電極切れが生じやすくなっており、この電極切れの問題をどう解決するかが、極めて重要な課題である。

特許文献２は、薄膜形成法によって形成された導電性薄膜を基材から剥離し、微粉砕することによって得られた導電性微粉末を用いて、内部電極用導電性ペーストを調製し、こうして得られた導電性ペーストを、グラビア印刷法によって、セラミック・グリーン・シートに塗布する技術を開示している。導電性薄膜は、剥離層上に、真空蒸着法、スパッタリング法、めっき法などの薄膜形成法によって形成する。
導電性微粉末を構成する１個の扁平状粒子の平均長径は１．０μｍ以上かつ２０μｍ以下、平均厚みは５ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下、アスペクト比は１００以上、導電性ペースト膜での導電性微粉末の充填率は５０％以上であることが好ましいとされている。

導電性微粉末を得るための導電性薄膜を構成する材料は、ニッケル、白金、銅、銀、金およびパラジウムのいずれか、もしくはこれら金属の少なくとも１種を含む合金、または、これら金属または合金の酸化物、窒化物、硫化物または炭化物から構成される。

上述した導電性薄膜は、薄膜形成法によって基材上に形成された後、基材から剥離し、微粉砕することによって得られたものであるので、金属単体、合金および金属化合物が、導電性薄膜内に同時に存在していたとしても、互いに分離した状態にある。

特開２００４−４７５３６号公報 特開２０１１−９１０８３号公報

本発明の課題は、電極が薄層化されても、電極切れが生じにくい導電性微粉末、導電性ペースト及び電子部品を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、偏析の少ない均一化された組成をもつ高品質の電極を形成するのに適した導電性微粉末、導電性ペースト及び電子部品を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る導電性微粉末は、扁平状金属/合金微粒子からなる。扁平状金属/合金微粒子は、母材に結晶または非結晶のナノ粒子を混合または生成させたナノコンポジット構造を有し、最大厚みが５０ｎｍ以下で、最大差し渡し径が前記厚みの２倍以上である。

本発明に係る本発明に係る導電性微粉末は、有機ビヒクル中に分散させて導電性ペーストを調製するのに用いられる。

この本発明に係る導電ペーストは、電子部品において、その電極、特に内部電極を構成するのに適している。前記内部電極は、前記セラミック素体の内部に埋設されている。前記内部電極は、一般には、複層設けられ、前記セラミック素体の内部に層状に埋設される。その代表例は、積層セラミックコンデンサである。

本発明に係る電子部品を製造するに当たっては、セラミック・グリーン・シート等の支持体の少なくとも一面上に、本発明に係る導電ペーストをグラビア印刷し、その後、熱処理する。

ここで、本発明に係る導電性微粉末は、扁平状金属/合金微粒子からなり、扁平状金属/合金微粒子は、母材に結晶もしくは非結晶のナノ粒子を混合または生成させたナノコンポジット構造を有するから、金属のナノ領域における量子サイズ効果による低融点化を抑制し、セラミック焼成温度に合わせた同時焼成工程において、微細層の電極切れ、電極割れを防止することができる。

更に、この導電性微粉末を有機ビヒクルに分散させて導電性ペーストを調製し、この導電性ペーストを用いて電極を形成した場合、偏析の少ない均一化された組成をもつ高品質の電極を形成することができる。

本発明は、扁平状金属/合金微粒子が、母材に結晶または非結晶のナノ粒子を混合または生成させたナノコンポジット構造でなる点で、金属単体、合金および金属化合物が、導電性薄膜内で互いに分離した状態で存在する従来技術と明確に異なる。

しかも、導電性微粉末は、扁平状金属/合金微粒子を含むから、導電性ペースト化して、セラミック・グリーン・シート等の支持層上に電極を印刷した場合、その印圧によって、導電性微粉末を構成する扁平状粒子の面方向は、自然と、支持層の面方向と実質的に同じ方向に向けられる。このため、内部電極への適用においては、その薄層化を図ることができるとともに、内部電極における導電性微粉末の充填率を高めることができ、その結果、高いカバレッジを維持でき、焼成時の電極切れを抑制することができる。

更に、扁平状の金属/合金微粒子は、最大厚みが５０ｎｍ以下で、最大差し渡し径が前記厚みの２倍以上であるから、例えば、厚みが０．３μｍ程度の微小厚みの内部電極であっても、数個の扁平状金属/合金微粒子を重ねた構造をもつ内部電極を形成することができる。このため、内部電極が薄層化されても、電極切れが生じにくい。

また、最大厚みが５０ｎｍ以下の領域は、本来、量子サイズ効果で代表される微細サイズ効果が起こり、ナノサイズの金属だけでは、低融点化現象が生じてしまい、金属・金属化合物特性である融点の低下を招く領域である。よって、ナノサイズの金属だけでは、微細サイズ効果による低融点化を招き、セラミックとの焼成温度の違いから、電極層の破壊を招いてしまう恐れがある。

本発明では、この問題を解決する手段として、扁平状金属/合金微粒子をナノコンポジット構造した。ナノコンポジット構造とすることによって、その溶融温度を調整することが可能になり、極薄層の電極であっても、電極切れを起こすことなく、形成することが可能になる。

本発明に係る導電性ペーストを用いて、積層電子部品の内部電極を形成する場合、導電性ペーストは、セラミック・グリーン・シートとともに焼成される。内部電極を構成するための導電性ペーストは、その周囲が、セラミック・グリーン・シートの壁面によって閉じられているから、導電性ペーストが焼結する際に発生する応力が、そのままセラミック・グリーン・シートの壁面にストレスとして加わり、セラミック・グリーン・シートの壁面に亀裂や、クラックが発生することが懸念される。

この問題に関して、本発明では、導電性ペーストは、ナノコンポジット構造の金属/合金微粒子を含有する。ナノコンポジット構造のもとでは、セラミックと導電性ペーストの焼結時に金属電極の温度制御が可能になり、扁平状金属/合金微粒子における柱状晶の生成が抑制され、等軸晶化が促進される。このため、扁平状金属/合金微粒子から、セラミック層に加わるストレスが緩和され、セラミック層に亀裂やクラックが発生するのを回避することができる。

本発明に係る導電性微粉末は、扁平状の金属/合金微粒子を含むから、グラビア印刷を適用するのに適している。もっとも、スクリーン印刷への適用を排除する趣旨ではない。

ナノコンポジット構造を構成する母材及びナノ粒子は、単一金属、合金、酸化物、硫化物、珪化物、炭化物又は塩化物の何れかをもって構成する。

上述したように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）電極が薄層化されても、電極切れが生じにくい導電性微粉末、導電性ペースト及び電子部品を提供することができる。
（ｂ）偏析の少ない均一化された組成をもつ高品質の電極を形成するのに適した導電性微粉末、導電性ペースト及び電子部品を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。

本発明に係る本発明に係る導電性微粉末を構成する扁平状金属/合金微粒子の概念を示す図である。 図１に示した扁平状金属/合金微粒子のナノコンポジット構造を模式的に示す図である。 図１に示した扁平状金属/合金微粒子のナノコンポジット構造の別の例を模式的に示す図である 図１に示した扁平状金属/合金微粒子のナノコンポジット構造の更に別の例を模式的に示す図である 図１に示した扁平状金属/合金微粒子のナノコンポジット構造の更に別の例を模式的に示す図である 図１〜図５に示した扁平状金属/合金微粒子の由来する金属/合金微粒子の製造装置を示す図ある。 図６に示した装置と組み合わせて用いられる扁平化装置の例を示す図である。 本発明に係る導電性微粉末を用いた積層電子部品の例を示す断面である。 図８に示した積層電子部品の内部電極の部分を抽出して示した断面図ある。 本発明に係る導電性微粉末を用いた電子部品の別の例を示す断面である。 本発明に係る導電性ペーストを用いたグラビア印刷法を示す図である。

図１を参照すると、本発明に係る導電性微粉末は、扁平状の金属/合金微粒子１を含んでいる。扁平状金属/合金微粒子１は、母材に結晶または非結晶のナノ粒子１１２を混合または生成させたナノコンポジット構造を有し、最大厚みＴ１が５０ｎｍ以下で、最大差し渡し径Ｄ１が前記厚みの２倍以上である。扁平状金属/合金微粒子１の厚みは、全体にわたって均一である必要はなく、最大厚みＴ１１と、最小厚みＴ１２の中で変動する。

図２〜図５は、ナノコンポジット構造を模式的に示す図である。図２に示す形態は、例えば、結晶組織である母材組織１１１の内部に、ナノサイズである結晶または非結晶のナノ粒子１１２を分散させたものである。このほか、母材組織１１１の粒界に、ナノ粒子１１２を分散させたもの（図３）、母材組織１１１の内部に、ナノ粒子１１２を分散させるとともに、母材組織１１１の粒界に、ナノ粒子１１２を分散させたもの（図４）、母材組織１１１及びナノ粒子１１２の両者がナノサイズであるもの（図５）などの形態をとることができる。図示は省略するけれども、図２〜図５の形態を組み合せたものであってもよい。さらに、上述した母材組織１１１及びナノ粒子１１２によるナノコンポジット構造とは、異なる他種のナノコンポジット構造を形成させてもよい。

扁平状金属/合金微粒子１を構成する母材組織１１１及びナノ粒子１１２は、単一金属、合金、または、酸化物、硫化物、珪化物、炭化物もしくは塩化物等の金属化合物の何れかで構成する。具体的には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、更には、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｇａ又はＳｂの群から選択された少なくても１種を含むことができる。これらの群のうち、相対評価として、高融点のものと、低融点のものとを選択し、それらを組み合わせて、扁平状金属/合金微粒子１の組成分としてもよい。例えば、高融点金属としてＮｉを選択し、低融点金属としてＳｎを選択する等である。母材組織１１１及びナノ粒子１１２は、互いに金属間結合を構成していてもよいし、そうでなくともよい。

上述したナノコンポジット構造の扁平状金属/合金微粒子１は、具体的には、溶融金属を遠心力場で微細液滴状として飛散させ、そして急冷凝固化させ自己組織化して得られた球状の粒子（ナノコンポジット粒子と称する）を変形させて得られたものである。したがって、本願発明に係る扁平状金属/合金微粒子は、ナノコンポジット粒子に由来する点で、特許文献６に記載されたものと全く異なる。

図６は、本発明に係る扁平状金属/ナノ合金微粒子を製造する際に用いられる扁平状ナノコンポジット粒状化装置の構成を概略的に示す図である。もっとも、扁平状ナノコンポジット粒子を得るに当たっては、例えば、スタンピング法等、他の方法、装置を用いることができ、必ずしも、図６の装置に限定されるものではない。

図６を参照すると、この装置は、上段の粒状化装置３と、下段の扁平化装置２とを有している。粒状化装置３において、粒状化室３１５は、上部が円筒状、下部がコーン状になっており、上部に蓋３１６を有する。蓋３１６の中心部には、ほぼ垂直に、ノズル３１４が挿入され、ノズル３１４の先端部が、粒状化室３１５に導かれている。ノズル３１４の先端の直下には、皿形回転ディスク３１７が設けられている。粒状化室３１５のコーン部分の下端には生成した粒子の排出管３１９が接続されている。ノズル３１４には、粒状化する金属を溶融する電気炉（高周波炉）３１２と、高周波加熱機３１３が接続されている。

電気炉３１２は、原料供給器３１１から原料の供給を受け、融解を行う。混合ガスタンク３２２、３２３、３２４で所定の成分に調整された雰囲気ガスは、配管により、粒状化室３１５の内部及び電気炉２の上部にそれぞれ供給される。混合ガスタンク３２２、３２３、３２４は、それぞれ異なるガス成分を供給する。例えば、水素、酸素、シラン、窒素、メタン、又は、硫化水素から選択させる１種類以上の活性ガス、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス、または、その混合ガスの何れかを供給する。

粒状化室３１５、排気装置３２９又は電気炉３１２の内圧は、弁３２５、３２６、３２７及び排気装置３２８によりそれぞれ制御される。電気炉３１２の内圧を大気圧より若干高めに、粒状化室３１５の内圧を大気圧より若干低めに維持すれば、電気炉３１２で溶融した金属は、差圧によりノズル３１４から皿形回転ディスク３１７上に供給される。供給された溶融金属は、皿形回転ディスク３１７による遠心力の作用で微細な液滴状になって飛散し、冷却されて固体粒子になる。生成した固体粒子は、排出管３１９から自動フィルタ３２０に供給され、分別され、微粒子回収装置３２１によって回収される。

高速回転する皿形回転ディスク３１７上に供給した場合は、その皿形の周縁位置における均一な遠心力を受け、粒の揃った小滴に分散して、飛散する。飛散した小滴は、雰囲気ガス中で急速に冷却し、自己組織化され、固化した小粒となって落下し、回収される。得られるコンポジット粒子は、１μｍ未満、または、１〜３００ｎｍの粒子である。このコンポジット粒子は、図２〜図５で、イメージとして示したように、個々の微小粒子が、点在物、或いは空隙などにより相互に隔離されたコンポジット構造を有する集合体である。なお、自己組織化とは、均一相である溶融物が、その分散、急速冷却固化過程で、自動的にコンポジット構造を形成することを言う。

皿形回転ディスク３１７の回転数が高くなるほど、得られるコンポジット粒子の径は小さくなる。内径３５ｍｍ、深さ５ｍｍの皿形回転ディスク３１７を用いた場合、平均粒径２００μｍ以下の粒子を得るためには、毎分30,000回転以上とすることが望ましい。粒状化室３１５に供給する雰囲気ガスの温度は室温でよいが、長時間連続操業する場合には、溶融物の小滴の急冷効果を維持するため、粒状化室３１５の内部温度が１００℃以下になるように、通気量を制御することが望ましい。

扁平化装置２は、プラズマ反応装置２０と、冷却装置２１とを含んでいる。プラズマ反応装置２０は、粒状化装置３から供給されたコンポジット粒子を、プラズマ旋回流内でアルゴンイオンと衝突反応させて、ナノサイズに分解すると同時に、反応性のあるガス成分又は蒸気成分と接触させるプラズマ反応結晶化処理により、溶融ナノコンポジット粒子とする。

図７を参照すると、図示されたプラズマ反応装置２０は、主トーチ３０、副トーチ３３、反応ガス供給手段３４、３５を有する。主トーチ３０は、プラズマガスＰＬの供給手段、微粒子供給手段３０１及び陽極３０２を有している。副トーチ３３は、プラズマガスＰＬの供給手段、及び、陽極３３１を有している。主トーチ３０の陽極３０２と副トーチ３３の陰極３３１との間にプラズマが発生すると、プラズマガスＰＬは、互いの中心軸に沿って放出され、交差する。プラズマガスＰＬは導電性であるため、副トーチ３３の先端から主トーチ３０の先端に至る導電路が形成される。

粒状化装置３から材料供給口３０１に供給されたコンポジット粒子は、プラズマ反応装置２０のプラズマ反応結晶化処理により、溶融ナノコンポジット粒子となり、中心軸３２に沿って放出される。その際、反応ガス供給手段３４より、アルゴン等の不活性化反応ガスが放出されると、不活性化反応ガスは中心軸３２に収束するように保護ガスとして作用する。プラズマガスＰＬは、プラズマガス流３１として、中心軸３２の放出流を取り巻くように旋回流出される。

反応ガスは、水素、酸素、シラン、窒素、メタン、又は、硫化水素から選択させる１種類以上の活性ガスとアルゴンガスの混合ガスと用いることが好ましい。又、混合ガスは、アルゴンに対し、活性ガスが各３０ｖｏｌ％以内で混合されたものが好ましい。

上述のようにして、プラズマ反応装置２０から、矢印Ｆ１１の方向に放出され噴霧される溶融ナノコンポジット粒子を、その硬化前に、高速回転する回転盤２２上に供給して扁平化するとともに、高速回転による遠心力を作用させて、小滴として飛散させ、ガス雰囲気との接触により急冷して扁平状ナノコンポジット粒子Ｍ１とする。この扁平状ナノコンポジット粒子Ｍ１は収容器２２に堆積される。

本発明に係る導電ペーストは、電子部品において、その内部電極を構成するのに用いることができる。図８及び図９に図示された電子部品は、積層セラミックコンデンサであり、例えばBaTiO₃系強誘電体材料等でなる誘電体の内部に、微小厚みＴ２１の内部電極５１を、微小厚みＴ２２の誘電体層５２を介して、複数層埋設した構造となっている。隣接する内部電極５１，５２は、互いに極性の異なる端子電極に導かれる。

図１０を参照すると、別の電子部品の例が図示されている。この電子部品は、回路基板、半導体基板等でなる支持層７の上に、絶縁層５３によって表面を被覆した電極５１を設けたものである。この構造は、表面絶縁被覆配線として、種々の用途に適用することができる。電極５１を構成する際、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｇａ又はＳｂの群から、相対評価として、高融点のものと、低融点のものとを選択し、図６の粒状化装置を用いて高融点金属/合金微粒子と、低融点金属/合金微粒子の少なくとも２種を製造する。

そして、高融点金属/合金微粒子及び低融点金属/合金微粒子の少なくとも一方を扁平化した上で、両者を含有する導電ペーストを調製する。そして、この導電ペーストを支持層７の上に塗布し、熱処理する。

熱処理により、低融点金属/合金微粒子が溶けて高融点金属/合金微粒子と金属拡散結合し、その結果、金属成分が支持層７の表面に沈降して電極５１を構成し、有機ビヒクル中の絶縁樹脂成分による絶縁層５３が電極５１の表面を覆う絶縁被覆メタライス配線が形成される。

絶縁樹脂は、エポキシ絶縁樹脂、アクリレート絶縁樹脂又はフェノール絶縁樹脂から選択された少なくとも１種を含む。ペースト化のための溶剤としては、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルセロソルブ、メチルイソブチルケトン、トルエン、または、キシレンのような公知の有機溶媒を使用することができる。

図１０に示した技術の適用例としては、液晶ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、携帯電話機、積層電子装置、太陽電池、太陽光発電装置、発光ダイオード、発光装置、照明装置、信号灯、ゲーム機、デジタルカメラ、テレビジョン受像機、DVDプレイヤー、電子手帳、電子辞書、ハードディスクレコーダ、携帯情報端末（PDA)、ビデオカメラ、プリンタ、プラズマディスプレイ、ラジオ等における絶縁被覆メタライズ配線を例示することができる。

図８〜図１０に示した電子部品を製造するには、セラミック・グリーン・シートの少なくとも一面上に、本発明に係る導電ペーストをグラビア印刷し、その後、焼成する。グラビア印刷にあたっては、図１１に図示するように、容器７１の内部に溜められた導電性ペースト７２を、矢印Ｒ１の方向に回転するインクローラ７０の外周面に付着させて吸い上げるとともに、インクローラ７０の外周面に付着している導電性ペースト７２を、矢印Ｒ２の方向に回転する版ローラ７３の外周面に移す。版ローラ７３の外周面に付着している導電性ペースト７２のうち、凹部７３１に付着している導電性ペースト７２は残し、凸部７３２に付着している導電性ペースト７２は、例えば、ドクターブレード７４によってかき落とす。

そして、版ローラ７３と、矢印Ｒ３の方向に回転する加圧ローラ７７との間を通って、回転方向Ｒ２，Ｒ３と一致する矢印Ｆ１の方向に送られるセラミック・グリーン・シート７５に対して、凹部７３１に残っていた導電性ペースト７２が転写される。凹部７３１のパターンは、電極パターン（電極の群）に対応しており、したがって、セラミック・グリーン・シート７５には、電極パターン７６が塗布される。

上述のようにして、電極パターン７６が付与されたセラミック・グリーン・シート７５は、乾燥工程、切断工程、積層工程等に付される。そして、更に、個品化工程、焼成工程、バレル研磨工程、端子電極等、周知の製造プロセスを経て、完成品たる積層セラミックコンデンサが得られる。

ここで、本発明に係る導電性微粉末は、図１〜図５を参照して説明したように、扁平状金属/合金微粒子１からなり、扁平状金属/合金微粒子１は、母材１１１にナノ粒子１１２を混合または生成させたナノコンポジット構造を有するから、この導電性微粉末を有機ビヒクルに分散させて導電性ペースト７２を調製して、図８〜図１０に示した電極５１を形成した場合、偏析のない均一組成をもつ高品質の電極５１を形成することができる。この点、金属単体、合金および金属化合物が、導電性薄膜内で互いに分離した状態で存在する従来技術と異なる。

しかも、導電性微粉末は、扁平状金属/合金微粒子１を含むから、導電性微粉末を、有機ビヒクルと混合して導電性ペースト７２を調製し、この導電性ペースト７２を用い、図１１に示したように、セラミック・グリーン・シート７５上に電極パターン７６をグラビア印刷した場合、その印圧によって、導電性微粉末を構成する扁平状金属/合金微粒子１の面方向は、自然と、セラミック・グリーン・シート７５の面方向と実質的に同じ方向に向けられる。

このため、図８及び図９に示した電子部品にあっては、内部電極５１の厚みＴ２１を薄くすることができるとともに、内部電極５１における導電性微粉末の充填率を高めることができ、その結果、高いカバレッジを維持でき、焼成時の電極切れを抑制することができる。

更に、図１を参照して説明したように、扁平状金属/合金微粒子１は、最大厚みＴ１１が５０ｎｍ以下で、最大差し渡し径Ｄ１が最大厚みＴ１１の２倍以上であるから、例えば、厚みＴ２１（図８、図９参照）が、０．３μｍ程度の微小厚みの内部電極５１であっても、数個の扁平状金属/合金微粒子１を重ねた構造をもつ内部電極５１を形成することができる（図９参照）。このため、内部電極５１が薄層化されても、電極切れが生じにくい。

本発明に係る導電性ペースト７２を用いて、電子部品の内部電極５１を形成する場合、導電性ペースト７２は、セラミック・グリーン・シート７５とともに焼成される。

ここで、最大厚みが５０ｎｍ以下の領域は、量子サイズ効果で代表される微細サイズ効果が起こり、ナノサイズの金属だけでは、低融点化現象が生じてしまい、金属・金属化合物特性である融点の低下を招く領域である。よって、ナノサイズの金属だけ内部電極５１を構成した場合は、微細サイズ効果による低融点化を招き、セラミック・グリーン・シート７５との焼成温度の違いから、内部電極５１の電極切れ等、電極破壊を招いてしまう恐れがある。

本発明では、この問題を解決する手段として、扁平状金属/合金微粒子をナノコンポジット構造した。ナノコンポジット構造とすることによって、その溶融温度を調整することが可能になり、極薄層の内部電極５１であっても、電極切れを起こすことなく、形成することが可能になる。例えば、セラミック・グリーン・シート７５として、低温同時焼成セラミック（LTCC）を用いた場合、その焼結温度である９００℃前後の温度でも、内部電極５１を構成する材料が、溶解しないような溶融温度に設定することが可能である。

また、内部電極構造の場合、導電性ペースト７２は、その周囲が、セラミック・グリーン・シート７５の壁面によって閉じられているから、導電性ペースト７２が焼結する際に発生する応力が、そのままセラミック・グリーン・シート７５の壁面にストレスとして加わり、セラミック・グリーン・シート７５の壁面に亀裂や、クラックが発生することが懸念される。

本発明では、導電性ペースト７２は、ナノコンポジット構造の金属/合金微粒子１を含有する。ナノコンポジット構造のもとでは、導電性ペースト７２の焼結時に、扁平状金属/合金微粒子１における柱状晶の生成が抑制され、等軸晶化が促進される。このため、扁平状金属/合金微粒子１から、セラミック層に加わるストレスが緩和され、セラミック層に亀裂やクラックが発生するのを回避することができる。

本発明に係る導電性微粉末は、扁平状金属/合金微粒子１を含むから、グラビア印刷を適用するのに適している。もっとも、スクリーン印刷への適用を排除する趣旨ではない。

本発明に係る扁平状金属/合金微粒子１、導電性ペースト７２は、電子部品に広く用いることができる。既に、図１０を参照して説明したように、例えば、平面電極を形成する場合であっても適用することができる。

勿論、積層セラミックコンデンサで代表される積層電子部品における内部電極５１への適用は重要な用途ではあるが、その場合でも、積層セラミックコンデンサに限らず、積層アクチュエータ、積層インダクタ、積層インターポーザ、積層複合部品等、様々な用途に適用することができる。

以上、好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。

１ 扁平状金属/合金微粒子
１１１ 母材組織
１１２ ナノ粒子

上述したナノコンポジット構造の扁平状金属/合金微粒子１は、具体的には、溶融金属を遠心力場で微細液滴状として飛散させ、そして急冷凝固化させ自己組織化して得られた球状の粒子（ナノコンポジット粒子と称する）を変形させて得られたものである。したがって、本願発明に係る扁平状金属/合金微粒子は、ナノコンポジット粒子に由来する点で、特許文献２に記載されたものと全く異なる。

電気炉３１２は、原料供給器３１１から原料の供給を受け、融解を行う。混合ガスタンク３２２、３２３、３２４で所定の成分に調整された雰囲気ガスは、配管により、粒状化室３１５の内部及び電気炉３１２の上部にそれぞれ供給される。混合ガスタンク３２２、３２３、３２４は、それぞれ異なるガス成分を供給する。例えば、水素、酸素、シラン、メタン、又は、硫化水素から選択された１種類以上の活性ガス、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス、または、その混合ガスの何れかを供給する。

粒状化室３１５、排気装置３２９又は電気炉３１２の内圧は、弁３２５、３２６、３２７及び排気装置３２８によりそれぞれ制御される。電気炉３１２の内圧を大気圧より若干高めに、粒状化室３１５の内圧を大気圧より若干低めに維持すれば、電気炉３１２で溶融した金属は、差圧によりノズル３１４から皿形回転ディスク３１７上に供給される。供給された溶融金属は、皿形回転ディスク３１７による遠心力の作用で微細な液滴状になって飛散し、冷却されて固体粒子になる。生成した固体粒子は、排出管３１９から扁平化装置２に供給される。

図７を参照すると、図示されたプラズマ反応装置２０は、主トーチ３０、副トーチ３３、反応ガス供給手段３４、３５を有する。主トーチ３０は、プラズマガスＰＬの供給手段、微粒子供給手段３０１及び陽極３０２を有している。副トーチ３３は、プラズマガスＰＬの供給手段、及び、陰極３３１を有している。主トーチ３０の陽極３０２と副トーチ３３の陰極３３１との間にプラズマが発生すると、プラズマガスＰＬは、互いの中心軸に沿って放出され、交差する。プラズマガスＰＬは導電性であるため、副トーチ３３の先端から主トーチ３０の先端に至る導電路が形成される。

反応ガスは、水素、酸素、シラン、メタン、又は、硫化水素から選択させる１種類以上の活性ガスと、アルゴンガスの混合ガスと用いることが好ましい。又、混合ガスは、アルゴンに対し、活性ガスが各３０ｖｏｌ％以内で混合されたものが好ましい。

上述のようにして、プラズマ反応装置２０から、矢印Ｆ１１の方向に放出され噴霧される溶融ナノコンポジット粒子を、その硬化前に、高速回転する回転盤２１上に供給して扁平化するとともに、高速回転による遠心力を作用させて、小滴として飛散させ、ガス雰囲気との接触により急冷して扁平状ナノコンポジット粒子Ｍ１とする。この扁平状ナノコンポジット粒子Ｍ１は収容器２２に堆積される。

Claims (8)

1. 扁平状の金属/合金微粒子を含む導電性微粉末であって、
   前記扁平状金属/合金微粒子は、母材に結晶もしくは非結晶のナノ粒子を混合または生成させたナノコンポジット構造を有し、最大厚みが５０ｎｍ以下で、最大差し渡し径が前記厚みの２倍以上である、
   導電性微粉末。
2. 請求項１に記載された導電性微粉末であって、グラビア印刷用である導電性微粉末。
3. 請求項１に記載された導電性微粉末であって、前記母材及び前記ナノ粒子は、単一金属、合金、酸化物、硫化物、珪化物、炭化物又は塩化物の何れかを有するナノコンポジット構造である、導電性微粉末。
4. 請求項３に記載された導電性微粉末であって、前記母材及び前記ナノ粒子は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、ＰｄＳｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｇａ又はＳｂの群から選択された少なくても１種を含む、導電性微粉末。
5. 導電性微粉末と、有機ビヒクルとを含む導電性ペーストであって、
   前記導電性微粉末は、請求項１乃至４の何れかに記載されたものでなり、前記有機ビヒクル中に分散されている、
   導電性ペースト。
6. 電極を有する電子部品であって、
   前記電極は、請求項１乃至５の何れかに記載された導電性微粉末の焼結体を含むナノコンポジット構造を有する、電子部品。
7. 請求項６に記載された電子部品であって、前記内部電極は、複層であり、それぞれは、前記セラミック素体の内部に層状に埋設されている、電子部品。
8. 電子部品を製造する方法であって、
   セラミック・グリーン・シートの少なくとも一面上に、導電ペーストをグラビア印刷する工程を含み、
   前記導電性ペーストは、請求項５に記載されたものでなる、
   方法。

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