JP3299159B2 - 積層セラミックコンデンサー内部電極用ニッケル粉末およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックコ
ンデンサーの内部電極形成用に好適なニッケル粉末およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、電子機器の小型化に伴い電子部品
の小型化が急速に進行している。このような状況におい
て、積層セラミックコンデンサーが小型・高容量のコン
デンサーとして大量に使用されている。

【０００３】従来、積層セラミックコンデンサーの内部
電極材料には、パラジウム、白金などの貴金属粉末が主
として使用されていた。しかし、コンデンサーの高容量
化のために積層数が増加すると、上記のような貴金属粉
末を使用していてはコストが高くなるという問題が起こ
る。そのため最近では、コスト低減のために上記内部電
極材料にニッケル粉末が多用されている。

【０００４】ニッケル膜からなる積層セラミックコンデ
ンサー内部電極は、次の（１）〜（４）のようにして通
常２〜３μｍの厚みで形成される。

【０００５】（１）金属ニッケル粉末をバインダー中に
分散させる（ニッケルペーストの作製）。

【０００６】（２）基板となるセラミックグリーンシー
ト上にニッケルペーストを印刷塗布・乾燥し、乾燥した
膜を焼成する（ニッケル塗布膜の形成）。

【０００７】（３）ニッケル塗布膜を形成したセラミッ
クグリーンシートを多層積み重ねて圧着する（積層体の
作製）。

【０００８】（４）還元雰囲気中で１０００〜１３００
℃程度で焼成して、セラミックグリーンシートおよびニ
ッケル塗布膜を焼結する（内部電極の形成）。

【０００９】ところが、（ａ）ニッケル塗布膜中のニッ
ケル粉末の充填密度はセラミックグリーンシートのセラ
ミック粉末の充填密度に比べてはるかに低い、（ｂ）セ
ラミックグリーンシートの焼結に伴う収縮量が、ニッケ
ル粉末の焼結に伴う収縮量に比べて小さいので、上記内
部電極形成のための焼成の際、セラミックグリーンシー
トの焼結の進行に伴ってニッケル膜が島状に途切れる。
ニッケル膜が途切れると、コンデンサーの内部電極は機
能しなくなる。この途切れる傾向は、ニッケル膜の厚み
が薄くなるほど顕著となる。

【００１０】しかるに近年、コンデンサーの高容量化・
小型化の進展に伴い、より薄い内部電極を形成する必要
が生じてきた。

【００１１】従って、コンデンサーの高容量化・小型化
のため、ニッケル膜が途切れた内部電極を形成しにく
い、つまり焼結に伴う収縮量が小さいニッケル粉末が強
く望まれている。

【００１２】上記要望に応えるべく、（ａ）ニッケル粉
末粒子の活性を抑え、ひいては、上記内部電極形成のた
めの焼成の際にニッケルの拡散を抑制する（ニッケル膜
の焼結を遅延させる）ために、金属ニッケル粉末粒子内
の結晶粒子サイズを大きくする、（ｂ）ニッケル塗布膜
内でのニッケル粉末の充填密度を高めるために、金属ニ
ッケル粉末粒子の形状を球状にしたり単分散性をよくし
たりするなどの試みがなされている。

【００１３】しかしながら、上記いずれの試みにも限界
があって十分な成果が得られていないのが現状である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
事情に鑑み、ニッケル膜が途切れた内部電極を形成しに
くい、つまり１０００〜１３００℃程度における焼結に
伴う収縮量が小さい積層セラミックコンデンサー内部電
極用ニッケル粉末およびその製造方法を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究を行った結果、上記内部電極形成の
ための焼成の際にニッケルの拡散を抑制する他の元素成
分で金属ニッケル粉末粒子表面を覆うことにより、ニッ
ケル粉末粒子の活性を抑えるとともに、ニッケル膜の導
電性に影響しないようにし得ることに着目した。そし
て、マグネシウム水酸化物で覆われた金属ニッケル粉末
を焼成したときに生じるマグネシウム酸化物が、上記他
の元素成分に適合することを見出だし、本発明（第１発
明）に到達した。

【００１６】また、金属ニッケル粉末粒子表面をマグネ
シウム水酸化物で覆う際、金属ニッケル粉末を水中に懸
濁させた中でマグネシウムエトキシドを加水分解させる
と、好ましい被覆を行い得ることを見出だし、本発明
（第２発明）に到達した。

【００１７】第１発明の積層セラミックコンデンサー内
部電極用ニッケル粉末は、焼成前の状態にあり、金属ニ
ッケル粉末粒子がマグネシウム水酸化物で被覆された粉
末である。すなわち、マグネシウムを０．０５〜２重量
％含み、粒子組織が表面層とコア部とからなる粉末であ
って、該表面層がマグネシウム水酸化物からなり、該コ
ア部がニッケルおよび不可避不純物からなる。

【００１８】第２発明の積層セラミックコンデンサー内
部電極用ニッケル粉末の製造方法は、上記第１発明のニ
ッケル粉末の一製造方法である。すなわち、金属ニッケ
ル粉末を水中に懸濁させ、金属ニッケル粉末スラリーを
得る第１工程と、第１工程で得られた金属ニッケル粉末
スラリーにマグネシウムエトキシドを添加し、攪拌する
第２工程と、第２工程で得られた粉末を固液分離した後
に乾燥する第３工程とからなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】［Ｉ］第１発明（積層セラミック
コンデンサー内部電極用ニッケル粉末） （１）成分組成 本発明のニッケル粉末は、マグネシウムを０．０５〜２
重量％含む。マグネシウム含有量が０．０５重量％未満
では、ニッケル粉末粒子の活性を十分抑えることができ
ず、一方２重量％を超えると、ニッケル膜の導電性の低
下が無視できなくなるとともに、基板となるセラミック
誘電体に悪影響が及ぶ。

【００２０】（２）粒子組織 （ａ）マグネシウム水酸化物からなる表面層と（ｂ）ニ
ッケルおよび不可避不純物からなるコア部とで、ニッケ
ル粉末粒子の組織が構成される。

【００２１】マグネシウムがコア部に存在すると、粉末
粒子の活性を十分抑えることができないばかりでなく、
ニッケル膜の導電性の低下が無視できなくなる。

【００２２】［II］第２発明（積層セラミックコンデン
サー内部電極用ニッケル粉末の製造方法） （１）金属ニッケル粉末の調製 金属ニッケル粉末の調製方法としては、既に知られてい
る、（ａ）酸化ニッケル粉末、水酸化ニッケル粉末また
は炭酸ニッケル粉末を水素ガスにより還元処理する乾式
還元法、（ｂ）溶融状態の金属ニッケルをノズルなどか
ら吹き出させ、アルゴンガスなどの不活性ガスで急冷す
るガスアトマイズ法、（ｃ）ニッケル水溶液を還元処理
する湿式還元法などの種々な方法が挙げられる。

【００２３】金属ニッケル粉末の平均粒径は、２μｍ以
下が好ましい。また、粒子表面が酸化しているとマグネ
シウム水酸化物が吸着しにくくなるため、金属ニッケル
粉末の酸素含有量は、５重量％以下が好ましく、３重量
％以下がより好ましい。

【００２４】（２）金属ニッケル粉末スラリーの作製 金属ニッケル粉末を水中に分散・懸濁させて、金属ニッ
ケル粉末スラリーを作製する。金属ニッケル粉末を効果
的に分散・懸濁させるため、金属ニッケル粉末スラリー
中の金属ニッケル粉末濃度は５００ｇ／リットル以下が
好ましい。

【００２５】（３）マグネシウムエトキシドの添加とマ
グネシウム水酸化物による被覆 金属ニッケル粉末スラリーにマグネシウムエトキシドを
添加し、攪拌する。こうすることによって、マグネシウ
ムエトキシドが加水分解し、マグネシウム水酸化物のコ
ロイド粒子が生成する。生成したマグネシウム水酸化物
のコロイド粒子は、金属ニッケル粉末粒子表面に吸着
し、該表面を被覆する。

【００２６】マグネシウムエトキシドの加水分解による
被覆では、生成したマグネシウム水酸化物のコロイド粒
子が効率よく被覆に与かる。それは、上記コロイド粒子
が、（ａ）金属ニッケル粉末粒子一粒一粒の表面に、薄
くかつ均一に被覆する、（ｂ）単独の凝集粗大粒子を生
成しにくいからである。

【００２７】これに対して、上記加水分解によらない被
覆方法では、２個以上のニッケル粒子を包み込むように
マグネシウム水酸化物が析出したり、マグネシウム水酸
化物の凝集粗大粒子が単独で生成したりすることがあ
る。上記加水分解によらない被覆方法には、例えば次の
方法がある。すなわち、金属ニッケル粉末をマグネシウ
ム塩の溶液に分散した後に、アルカリを用いて該溶液の
ｐＨを上昇させ、マグネシウム水酸化物を生成させる。
この生成したマグネシウム水酸化物で金属ニッケル粉末
を被覆する方法である。

【００２８】第２発明において、金属ニッケル粉末スラ
リー温度は、２０〜８０℃が好ましく、４０〜６０℃が
より好ましい。２０℃未満では、マグネシウムエトキシ
ドの加水分解が完全に進行しないため、ニッケル粒子の
被覆が効果的に行われない。また、８０℃を超えると、
生成したマグネシウム水酸化物が凝集して、単独の凝集
粗大粒子になる。

【００２９】マグネシウムエトキシドの添加量が多くな
るほど、マグネシウム水酸化物のコロイド粒子が凝集を
起こしやすくなる。そのため、金属ニッケル粉末スラリ
ー中のマグネシウムエトキシド濃度は、マグネシウム換
算で５ｇ／リットル以下が好ましく、３ｇ／リットル以
下がより好ましい。

【００３０】金属ニッケル粉末スラリーの攪拌は、マグ
ネシウム水酸化物のコロイド粒子のニッケル粒子表面へ
の吸着（ニッケル粒子表面の被覆）を均一に行うため
に、可能な限り激しく行うのが好ましい。また、上記吸
着（被覆）を十分に行うために、攪拌時間は、好ましく
は１０分間以上、より好ましくは３０分間以上とする。
攪拌の終了は、処理液中のＭｇ濃度が一定濃度（例えば
０．０１重量％）以下になるのを目安とすることができ
る。

【００３１】このようにして、マグネシウム水酸化物を
過不足なくニッケル粒子表面に吸着させることができ
る。

【００３２】（４）固液分離と乾燥 マグネシウム水酸化物のコロイド粒子を吸着したニッケ
ル粉末スラリーは、固液分離する。そして得られた固形
物を乾燥することにより、本発明の積層セラミックコン
デンサー内部電極用ニッケル粉末が得られる。

【００３３】

【実施例】［実施例１］ （１）金属ニッケル粉末スラリーの作製 ５０ｇの金属ニッケル粉末（住友金属鉱山（株）製ニッ
ケル粉、商品名：ＳＮＰ−５５０）を２リットルの常温
の水に投入し、金属ニッケル粉末スラリーを作製した。

【００３４】（２）金属ニッケル粉末へのマグネシウム
水酸化物の吸着 金属ニッケル粉末スラリーに２．４ｇのマグネシウムエ
トキシド結晶（和光純薬（株）製）を投入し、激しく攪
拌しながら６０℃まで昇温した後、６０℃を６０分間保
持した。

【００３５】（３）ろ過、乾燥 （２）で得たスラリーをろ過し、固形物を乾燥した。な
お、この乾燥は、大気中８５℃で２４時間行った。

【００３６】（４）製造ニッケル粉末の分析、観察、測
定 製造されたニッケル粉末のＭｇ含有量を分析した。また
ニッケル粉末粒子について、表面被覆層の被覆状況を観
察し、表面被覆層のＭｇ含有量をＥＰＭＡ装置で測定し
た。なお、ニッケル粉末粒子の被覆状況は、走査型電子
顕微鏡で該粒子断面を観察した。

【００３７】その結果、ニッケル粉末のＭｇ含有量は
１．０重量％であった。また、被覆状況は、ニッケル粉
末粒子個々のほとんど全表面を表面層が厚さ約３００Ａ
（オングストローム）程度で薄く覆っていた。さらに、
表面層のＭｇの形態を調べるためにＸ線回折による解析
を行ったところ、ほぼＭｇ（ＯＨ）₂ であった。

【００３８】（５）ニッケルペーストの調製、塗布 （４）で得た５ｇのニッケル粉末を２ｇのビヒクルと混
合して、ニッケルペーストを調製した。ここで、ビヒク
ルは、ヒドロキシルエチルセルロースを水に１重量％溶
解して作成した。また混合は、自動乳鉢を用いて５分間
行った。

【００３９】この後、アプリケーターを用いてアルミナ
基板上に上記ペーストを塗布した。 （６）塗布ペースト乾燥、樹脂分揮散 ８５℃で２４時間塗布ペーストを乾燥した。次に、乾燥
した膜を空気気流中３００℃で１時間焼成して、樹脂分
を揮散させた。

【００４０】（７）ニッケル粉末の焼結 （６）で得たペースト塗布済みアルミナ基板を窒素９８
容量％、水素２容量％の混合気流中で１０００℃まで２
０℃／分の割合で昇温し、１０００℃に３０分間保持し
た後、窒素気流中で室温まで２時間で冷却した。

【００４１】（８）焼成ニッケル膜の観察 焼成ニッケル膜面を走査型電子顕微鏡で観察した。マグ
ネシウム酸化物でニッケル粒子が均一に被覆されてい
た。電子顕微鏡写真（倍率：５０００倍）を図１に示
す。

【００４２】［実施例２〜６］実施例１の（２）におい
て、４．７ｇ（実施例２）、１．２ｇ（実施例３）、
０．５ｇ（実施例４）、０．３ｇ（実施例５）および
０．１５ｇ（実施例６）のマグネシウムエトキシド結晶
を投入した以外は、実施例１と同様に試験した。

【００４３】その結果、製造したニッケル粉末のＭｇ含
有量は２．０重量％（実施例２）、０．５重量％（実施
例３）、０．２重量％（実施例４）、０．１重量％（実
施例５）および０．０５重量％（実施例６）であった。

【００４４】また、焼成ニッケル膜面の電子顕微鏡写真
（倍率：５０００倍）を図２（実施例３）、図３（実施
例４）および図４（実施例５）に示す。なお、実施例２
および実施例６における焼成ニッケル膜面の電子顕微鏡
写真は示さないが、それぞれ図１（実施例１）、図４
（実施例５）と同様であった。

【００４５】［比較例１］実施例１において（１）〜
（４）を行わず、（５）において５ｇの金属ニッケル粉
末（住友金属鉱山（株）製ニッケル粉、商品名：ＳＮＰ
−５５０）をビヒクルと混合した以外は、実施例１と同
様に試験した。

【００４６】焼成ニッケル膜面の電子顕微鏡写真（倍
率：５０００倍）を図５に示す。

【００４７】図１〜４（実施例１、３〜５）によれば、
ニッケル膜の焼結による収縮がまだ十分進んでいず、小
さな収縮孔が少し形成されているにすぎない。これに対
して、図５（比較例１）によれば、ニッケル膜の焼結が
速く進み、それによる大きな収縮孔が多く形成されてい
ることが判る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によって、ニッケル膜が途切れた
内部電極を形成しにくい積層セラミックコンデンサー内
部電極用ニッケル粉末およびその製造方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られたニッケル膜面の走査型電子
顕微鏡写真である。

【図２】実施例３で得られたニッケル膜面の図１と同様
の写真である。

【図３】実施例４で得られたニッケル膜面の図１と同様
の写真である。

【図４】実施例５で得られたニッケル膜面の図１と同様
の写真である。

【図５】比較例１で得られたニッケル膜面の図１と同様
の写真である。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネシウムを０．０５〜２重量％含
   み、粒子組織が表面層とコア部とからなる粉末であっ
   て、該表面層がマグネシウム水酸化物からなり、該コア
   部がニッケルおよび不可避不純物からなる積層セラミッ
   クコンデンサー内部電極用ニッケル粉末。
2. 【請求項２】 金属ニッケル粉末を水中に懸濁させ、金
   属ニッケル粉末スラリーを得る第１工程と、第１工程で
   得られた金属ニッケル粉末スラリーにマグネシウムエト
   キシドを添加し、攪拌する第２工程と、第２工程で得ら
   れた粉末を固液分離した後に乾燥する第３工程とからな
   る積層セラミックコンデンサー内部電極用ニッケル粉末
   の製造方法。
3. 【請求項３】 金属ニッケル粉末スラリーは、５００ｇ
   ／リットル以下の金属ニッケル粉末を含む請求項２に記
   載の積層セラミックコンデンサー内部電極用ニッケル粉
   末の製造方法。
4. 【請求項４】 金属ニッケル粉末スラリーは、温度が２
   ０〜８０℃である請求項２または３に記載の積層セラミ
   ックコンデンサー内部電極用ニッケル粉末の製造方法。
5. 【請求項５】 マグネシウムエトキシドは、金属ニッケ
   ル粉末スラリー１リットル当りマグネシウム換算で５ｇ
   以下になるように添加される請求項２に記載の積層セラ
   ミックコンデンサー内部電極用ニッケル粉末の製造方
   法。
6. 【請求項６】 攪拌は１０分間以上行う請求項２に記載
   の積層セラミックコンデンサー内部電極用ニッケル粉末
   の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれかに記載の方法に
   より製造された積層セラミックコンデンサー内部電極用
   ニッケル粉末。