JP4134602B2 - ニッケル粉末の製造方法、ニッケル粉末、導電性ペーストおよび積層セラミック電子部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ニッケル粉末の製造方法、この製造方法によって得られたニッケル粉末、このニッケル粉末を含む導電性ペースト、およびこの導電性ペーストを用いて構成された積層セラミック電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品は、内部導体膜となる導電性ペーストからなる膜が印刷等により形成された複数のセラミックグリーンシートを積層し、これらを圧着した後、焼成することによって製造されている。ここで用いられる導電性ペーストは、導電成分として、ニッケル、銅またはＡｇ／Ｐｄ等の粉末を用い、これに有機ビヒクル等を添加して作製される。
【０００３】
このような積層セラミック電子部品において、小型化かつ高性能化を進めるためには、特に積層セラミックコンデンサにおいて、高容量化を進めるためには、内部導体膜の厚みをできるだけ薄くし、単位体積あたりの積層数を増大させることが要望される。この要望を満たすためには、導電性ペーストに含まれる金属粉末の粒径をできるだけ小さくすることが求められる。
【０００４】
粒径の小さい金属粉末を有利に製造できる方法として、たとえば特開平１２−８７１２１号公報に記載されるように、液相中で還元剤と金属塩溶液とを混合して、金属を還元析出させる方法がある。
【０００５】
しかしながら、粒径が小さくなるほど、粉末の比表面積が大きくなり、しかも、粒径の変化率の逆数の２乗の変化率をもって比表面積が大きくなる。粉末の比表面積が大きくなると、粉末の表面エネルギーが増大し、その金属粉末の焼結開始温度が低下する。したがって、導電性ペーストに含まれる金属粉末が微粒化されるに従って、焼成工程において、導電性ペーストによって形成された内部導体膜の焼結収縮開始温度が低温側にシフトし、セラミック層を与えるセラミックが収縮する前に、金属粉末の焼結が急峻に進行してしまい、焼成後の積層体において、デラミネーションやクラック等の構造欠陥が発生する原因となる。
【０００６】
この問題を解決するため、特開平６−９６９９７号公報および特開平１１−１８５５２７号公報に記載されているように、パラジウムで被覆されたニッケル粉末を用いることにより、ニッケル粉末の焼結収縮を制御することが試みられているが、この方法では、ニッケルとパラジウムとが合金化するため、ニッケル粉末が、たとえば平均粒径１００ｎｍ未満というように微粉化されたときには、十分な収縮抑制効果を発揮し得ず、そのため、過焼結による内部導体膜のカバレッジの低下やデラミネーションの問題を生じさせる。
【０００７】
また、特開平５−５５０７７号公報、特開平１０−１０６３５１号公報および特開平１１−２８３４４１号公報では、導電性ペースト中に酸化ニッケルを含ませることや、一部が酸化されたニッケル粉末の使用が提案されているが、このような粉末を用いた場合には、焼成中に酸化ニッケル中のニッケル成分がセラミック層へと拡散し、セラミック層を構成するセラミックの電気的特性や信頼性を低下させるという問題を招いたり、焼成工程において、酸化ニッケルを還元する還元性雰囲気が適用された場合には、添加された酸化ニッケルやニッケル粉末中の酸化ニッケルが還元してしまい、実質的な効果を発揮できないという問題を招いたりする。
【０００８】
また、特開平１１−３４３５０１号公報には、ＴｉＯ₂ 等の酸化物で金属粉末の表面をコートすることによって焼結収縮を抑制する方法が記載されているが、表面コートは、均一に形成することが極めて困難であるため、不均一な場合が多く、コートが不均一な場合には、コートの破れ部分からネッキングが進み、焼結収縮を抑制する効果が十分に発揮されないという問題を招く。さらに、これを補うべくコート量を増やした場合、セラミック層を構成するセラミックの特性に影響を及ぼすという問題を招いてしまう。
【０００９】
なお、上述の特開平１１−３４３５０１号公報に記載された技術に関連して、一般に、セラミックと内部導体膜との熱収縮温度のミスマッチを緩和するために、セラミック材料を導電性ペーストに添加するということが行なわれているが、添加したセラミック材料にはネッキングを抑制する効果はなく、特に金属粉末の粒径が小さい場合には、内部導体膜を形成する導電性ペーストの焼成時の収縮量が大きくなるため、セラミックと内部導体膜との収縮挙動の差を緩和するには必ずしも十分でない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、ニッケル粉末の製造方法およびこの製造方法によって得られたニッケル粉末を提供しようとすることである。
【００１１】
この発明の他の目的は、上述したニッケル粉末を含み、積層セラミック電子部品の内部導体膜を形成するために有利に用いられる、導電性ペーストを提供しようとすることである。
【００１２】
この発明のさらに他の目的は、上述した導電性ペーストを用いて構成される積層セラミック電子部品を提供しようとすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、まず、ニッケル粉末の製造方法に向けられる。この発明に係るニッケル粉末の製造方法は、炭酸イオンおよび珪酸イオンの少なくとも一方と苛性アルカリと還元剤とを含む、還元剤溶液を準備する工程と、アルカリ土類金属塩を含む、塩化ニッケル溶液を準備する工程と、これら還元剤溶液と塩化ニッケル溶液とを混合する工程とを備え、アルカリ土類金属塩は、アルカリ土類金属として、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムのうちの少なくとも１種を含み、水酸化物、塩化物、硝酸塩およびカルボン酸塩のうちの少なくとも１種であり、ニッケル粉末は、金属ニッケルとアルカリ土類金属元素とを含み、アルカリ土類金属元素の含有量は、ニッケル１００モルに対して０．１５〜１０モルであることを特徴としている。
【００１４】
上述の還元剤としては、たとえば、ヒドラジン、ヒドラジン水和物、次亜リン酸塩または水素化ホウ素塩が有利に用いられる。
【００１５】
また、炭酸イオンは、たとえば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩および炭酸ガスのうちの少なくとも１種を溶解して得られたものであり、珪酸イオンは、ナトリウム塩、カリウム塩およびアンモニウム塩のうちの少なくとも１種を溶解して得られたものであることが好ましい。
【００１７】
還元性溶液および塩化ニッケル溶液の少なくとも一方は、水溶性有機溶剤を含むことが好ましい。
【００１８】
また、塩化ニッケル溶液中には、ニッケル１００モルに対して０．０００１〜１０モルの銅を含有させることが好ましい。
【００１９】
この発明は、また、上述のような製造方法によって得られた、ニッケル粉末にも向けられる。この発明に係るニッケル粉末は、金属ニッケルとアルカリ土類金属元素と炭素および珪素の少なくとも一方の元素とを含むことを特徴としている。
【００２３】
この発明は、また、上述したニッケル粉末と有機ビヒクルとを含む、導電性ペーストにも向けられる。
【００２４】
さらに、この発明は、積層された複数のセラミック層およびセラミック層間の特定の界面に沿って延びる内部導体膜を備える、積層セラミック電子部品にも向けられる。この発明に係る積層セラミック電子部品は、内部導体膜が、上述した導電性ペーストの焼結体から構成されることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にとって興味ある積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１を図解的に示す断面図である。
【００２６】
積層セラミックコンデンサ１は、積層体２を備えている。積層体２は、誘電体セラミックからなる積層された複数のセラミック層３と、複数のセラミック層３の間の特定の複数の界面に沿ってそれぞれ延びる複数の内部導体膜４および５とを備えている。
【００２７】
内部導体膜４および５は、積層体２の外表面にまで到達するように形成される。より詳細には、積層体２の一方の端面６にまで引き出される内部導体膜４と他方の端面７にまで引き出される内部導体膜５とが、積層体２の内部において、セラミック層３を介して静電容量が得られるように互いに対向しながら交互に配置されている。
【００２８】
上述の静電容量を取り出すため、積層体２の外表面上であって、端面６および７上には、内部導体膜４および５のいずれか特定のものに電気的に接続されるように、外部電極８および９がそれぞれ形成されている。
【００２９】
このような積層セラミックコンデンサ１において、内部導体膜４および５は、導電性ペーストの焼結体から構成され、この導電性ペーストは、この発明に係る製造方法によって得られたニッケル粉末と有機ビヒクルとを含むものである。
【００３０】
導電性ペーストに含まれるニッケル粉末は、炭酸イオンおよび珪酸イオンの少なくとも一方と苛性アルカリと還元剤とを含む、還元剤溶液を準備するとともに、アルカリ土類金属塩を含む、塩化ニッケル溶液を準備し、次いで、これら還元剤溶液と塩化ニッケル溶液とを混合することによって得られたものである。
【００３１】
得られたニッケル粉末は、金属ニッケルとアルカリ土類金属元素とを含み、アルカリ土類金属元素の含有量は、ニッケル１００モルに対して０．１５〜１０モルである。このようにアルカリ土類金属化合物を含むことにより、ニッケル粉末の平均粒径がたとえば０．２μｍ以下とされても、アルカリ土類金属元素の作用によって、焼結収縮開始温度を上昇させることができるとともに、収縮開始後の急峻な収縮を抑制することができる。
【００３２】
そのため、このニッケル粉末を含む導電性ペーストを、たとえば、図１に示した積層セラミックコンデンサ１に備える内部導体膜４および５の形成のために用いれば、積層体２を得るための焼成工程において、クラックやデラミネーションを生じにくくすることができる。
【００３３】
この発明に係る製造方法を実施したとき、ニッケル粉末にコーティングを施す方法と比較して、より均一に、ニッケル粒子の外部にアルカリ土類金属元素を析出させることができる。
【００３４】
上述のように析出するアルカリ土類金属元素は、金属状態では存在し得ない。
【００３５】
上述のようにニッケル粒子の外部に均一に析出したアルカリ土類金属元素は、ニッケル粒子同士のネッキングを抑制し、また、導電性ペーストにおけるニッケル粒子の分散性を良好にし、したがって、導電性ペースト中のニッケル粉末の充填密度を高めることができる。このことから、導電性ペーストの焼結収縮の度合いを低減することができる。
【００３６】
また、アルカリ土類金属は、これが、たとえば積層セラミックコンデンサ１の内部導体膜４および５に含まれていたとしても、希土類元素やペロブスカイト型の複合酸化物と比較すれば、積層セラミックコンデンサ１の電気的特性や信頼性に対する影響がそれほどなく、また、現に、多くのセラミック電子部品において用いられているので、ニッケル粉末に含ませることについて格別な問題を引き起こすことはない。
【００３９】
また、ニッケル粉末に含まれるアルカリ土類金属の元素量は、ニッケル１００モルに対して０．１５〜１０モルとされる。このアルカリ土類金属の含有元素量が０．１５モル未満では、十分な焼結収縮抑制効果が得られない。他方、含有元素量が１０モルを超えると、セラミックの電気的特性および信頼性への影響を無視できなくなる場合がある。
【００４０】
還元剤溶液に含まれる還元剤としては、炭酸塩や珪酸塩の化合物を共析させることを考慮して、金属ニッケルを中性からアルカリ性領域で還元析出できるものが好ましく、したがって、たとえば、ヒドラジン、ヒドラジン水和物、次亜リン酸塩または水素化ホウ素塩を有利に用いることができる。
【００４１】
ヒドラジンまたはヒドラジン水和物は、これを還元剤として用いると、析出した金属ニッケルを主成分とするニッケル粒子に不必要な残留物が残らない点で好ましい。しかしながら、アルカリ土類金属の珪酸塩をニッケルとともに共析する場合には、珪素成分のニッケル粒子中への析出効率を上げる目的で、反応溶液中のｐＨを１０以下にすることがある。
【００４２】
このような場合には、水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、抱水ヒドラジンの順に好適である。実際には、水素化ホウ素ナトリウムや次亜リン酸ナトリウムを用いた場合、ニッケル粒子中に生成するホウ素成分やリン成分を少なくする目的で、水素化ホウ素ナトリウムまたは次亜リン酸ナトリウムと抱水ヒドラジンとの混合物を用いることが好都合である場合がある。また、水素化ホウ素ナトリウムの代わりに、ニッケル中に残留するホウ素成分を低減する目的で、ジメチルアミンボロンを用いることもできる。
【００４３】
炭酸イオンおよび珪酸イオンの各々は、たとえば、ナトリウム塩、カリウム塩またはアンモニウム塩として供給可能であり、特に炭酸イオンの場合には、さらに、炭酸ガス曝気の方法によっても供給可能である。
【００４４】
アルカリ土類金属塩としては、還元剤溶液や塩化ニッケル溶液に溶解し得るものが使用可能であり、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムの各々の水酸化物、塩化物、硝酸塩またはカルボン酸塩が用いられる。特に、塩化物は、溶解性が高い点で好ましい。また、カルボン酸塩の一種である酢酸塩は、生成したニッケル粒子中の塩素成分を少なくする目的で有利に用いられる。
【００４５】
ニッケルの還元には、通常、水を溶媒として用いるが、より均一なニッケル粉末を作製するには、還元剤溶液および塩化ニッケル溶液の少なくとも一方における溶媒の少なくとも一部として、水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。このように、水溶性有機溶剤を用いると、添加したアルカリ土類金属と炭酸イオンおよび／または珪酸イオンとから生成する塩の溶解度を調整することが容易であり、これら塩の過飽和度を調整することによって、微細な結晶を析出させ、均一なニッケル粉末の作製に寄与させることができるからである。
【００４６】
水溶性有機溶剤としては、塩化ニッケルを溶解しやすいアルコール類を好適に用いることができる。特に、メタノール、エタノールまたはプロパノールなどをこの目的のために好適に用いることができる。
【００４７】
得られたニッケル粉末は、好ましくは、０．２μｍ以下の平均粒径となるように制御される。これは、ニッケル粉末の平均粒径が０．２μｍ以下の場合において、この発明による効果が特に顕著となるためであるが、たとえば０．５〜１μｍの平均粒径のニッケル粉末を得ようとする場合においても相当の効果が得られる。
【００４８】
この発明に係るニッケル粉末の製造方法において、還元反応の安定化のため、ならびにそれによる生成粒子の安定化および微細化のため、塩化ニッケル溶液中に、銅を添加することが好ましい。この場合、銅の添加量は、ニッケル１００モルに対して０．０００１〜１０モルの範囲に選ばれる。銅の添加量が０．０００１モル未満では、ニッケル粒子の微細化の効果が得られず、他方、１０モルを超えると、セラミックの電気的特性および信頼性に悪影響を及ぼすことがあるためである。
【００４９】
以上のようにして得られたニッケル粉末を、有機バインダおよび有機溶剤からなる有機ビヒクルならびに必要な添加剤と混合して分散混合処理を行なうことによって、導電性ペーストが得られる。この導電性ペーストを内部導体膜４および５の形成のために用いて、図１に示すような積層セラミックコンデンサ１が次のようにして製造される。
【００５０】
まず、セラミック層３となるべき、たとえばチタン酸バリウム系のような誘電体セラミックのための原料粉末を含むセラミックグリーンシートが用意され、セラミックグリーンシート上に、上述した導電性ペーストを用いて、所望のパターンを有する内部導体膜４および５のための導電性ペースト膜が印刷等によって形成される。
【００５１】
次に、上述のように、導電性ペースト膜がそれぞれ形成されたセラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートが積層され、熱圧着されることによって、一体化された積層体２の生の状態のものが得られる。
【００５２】
次に、生の積層体２は、焼成される。この焼成では、導電性ペースト膜がニッケルを含んでいるので、還元性雰囲気が適用される。このような焼成によって、セラミックグリーンシートは、焼結されて、セラミック層３となり、導電性ペースト膜は、焼結されて、内部導体膜４および５となる。
【００５３】
次に、積層体２の端面６および７上に、それぞれ、外部電極８および９が形成される。外部電極８および９は、金属粉末およびガラスフリットを含む導電性ペーストを付与し、これを焼き付けることによって形成される。外部電極８および９上には、必要に応じて、ニッケル、銅、半田または錫などのめっきが施される。
【００５４】
なお、以上の説明は、積層セラミックコンデンサについて行なったが、この発明に係る製造方法によって得られたニッケル粉末を含む導電性ペーストは、積層された複数のセラミック層およびセラミック層間の特定の界面に沿って延びる内部導体膜を備える積層セラミック電子部品であれば、積層セラミックコンデンサ以外の積層セラミック電子部品においても、内部導体膜を形成するために有利に用いることができる。
【００５５】
次に、この発明を、以下の実験例に基づいて、より具体的に説明する。
【００５６】
【実験例１】
実験例１では、各試料に係るニッケル粉末を製造するため、炭酸イオンを含有する還元剤溶液を用いた。
（実施例）
実施例としての表１および表２に示した試料１−１〜１−２２、２−１〜２−２２および３−１の各々に係る金属ニッケルとアルカリ土類金属元素とを含むニッケル粉末を製造するため、以下のようにして、塩化ニッケル溶液および還元剤溶液を作製した。なお、この明細書において、アルカリ土類金属元素の含有量がこの発明の範囲内か範囲外かに関わらず、ニッケル粉末が金属ニッケルとアルカリ土類金属元素とを含むものについては、後述する「比較例」との対比で、「実施例」と呼ぶことにする。
【００５７】
１．試料１−１〜１−２２
（１）塩化ニッケル溶液
１８０ｇの塩化ニッケルと、０．０４８ｇ、０．０８ｇ、０．２３ｇ、３．１ｇ、７．７ｇ、１５．４ｇおよび１８．５ｇの各々の塩化マグネシウム６水和物とを、それぞれ、１１８０ｍｌのイオン交換水に溶解したものに、０．４１７ｇの塩化銅を添加して、試料１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６および１−７の各々のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【００５８】
また、上述の塩化マグネシウムの代わりに、０．０４ｇ、０．１１ｇ、１．５２ｇ、３．８ｇおよび７．６ｇの各々の塩化カルシウム無水物を用いたことを除いて、試料１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６および１−７の場合と同様にして、試料１−８、１−９、１−１０、１−１１および１−１２の各々のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【００５９】
また、塩化マグネシウムの代わりに、０．１０ｇ、０．３０ｇ、４．０ｇ、１０．１ｇおよび２０．２ｇの各々の塩化ストロンチウム６水和物を用いたことを除いて、試料１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６および１−７の場合と同様にして、試料１−１３、１−１４、１−１５、１−１６および１−１７の各々のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【００６０】
また、塩化マグネシウムの代わりに、０．０９ｇ、０．２８ｇ、３．７ｇ、９．２ｇおよび１８．５ｇの各々の塩化バリウム２水和物を用いたことを除いて、試料１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６および１−７の場合と同様にして、試料１−１８、１−１９、１−２０、１−２１および１−２２の各々のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【００６１】
（２）還元剤溶液
１３９ｇの水酸化ナトリウムと、７６６ｇの８０％抱水ヒドラジンと、上述した塩化ニッケル溶液に含まれるアルカリ土類金属塩化物の２倍のモル量の炭酸ナトリウムとを、それぞれ、６１２ｍｌのイオン交換水に溶解して、試料１−１〜１−２２の各々のための還元剤溶液を作製した。
【００６２】
２．試料２−１〜２−２２
（１）塩化ニッケル溶液
上述した試料１−１〜１−２２のための塩化ニッケル溶液の作製において用いたイオン交換水の５０％をエタノールで置き換えたことを除いて、試料１−１〜１−２２のための塩化ニッケル溶液とそれぞれ同様の組成をもって、試料２−１〜２−２２の各々のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【００６３】
（２）還元剤溶液
前述した試料１−１〜１−２２のための還元剤溶液の作製において用いたイオン交換水の５０％をエタノールで置き換えたことを除いて、試料１−１〜１−２２のための還元剤溶液とそれぞれ同様の組成をもって、試料２−１〜２−２２の各々のための還元剤溶液を作製した。
【００６４】
３．試料３−１
（１）塩化ニッケル溶液
前述した試料１−４の場合と同様、１８０ｇの塩化ニッケルと３．１ｇの塩化マグネシウム６水和物とを、１１８０ｍｌのイオン交換水に溶解したものに、０．４１７ｇの塩化銅を添加して、試料３−１のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【００６５】
（２）還元剤溶液
１３９ｇの水酸化ナトリウムと、７６６ｇの８０％抱水ヒドラジンとを、６１２ｍｌのイオン交換水に溶解し、得られた溶液に炭酸ガスを１ｍｌ／分の流量で３０分間通気して、試料３−１のための還元剤溶液を作製した。
【００６６】
このようにして得られた試料１−１〜１−２２、２−１〜２−２２および３−１の各々のための塩化ニッケル溶液および還元剤溶液を、それぞれ、液温６０℃に調整し、還元剤溶液を回転数３５０ｒｐｍの攪拌羽根で攪拌しながら、その中に塩化ニッケル溶液を１０００ｍｌ／分の流量で投入した。投入完了後、十分に反応が進行するまで、約３０分間、回転数３５０ｒｐｍで攪拌を継続した。
【００６７】
次に、ニッケル粉末が生成された後、これを分離・回収し、純水で洗浄し、その後、アセトンで置換脱水し、さらに、オーブン中で乾燥した。
【００６８】
このようにして得られたニッケル粉末を、走査型電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径が８０〜１００ｎｍであった。
【００６９】
また、得られたニッケル粉末について、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）によって、ニッケル（Ｎｉ）とマグネシウム（Ｍｇ）とカルシウム（Ｃａ）とストロンチウム（Ｓｒ）とバリウム（Ｂａ）の各元素の量を求めるとともに、Ｓ−Ｃ計によって、炭素（Ｃ）の元素の量を求めた。その結果が表１および表２に示されている。表１および表２において、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＣの各元素の量は、Ｎｉ１００モルに対するモル数で示されている。
【００７０】
また、得られたニッケル粉末について、熱機械分析（ＴＭＡ）によって焼結挙動を評価し、焼結収縮開始温度および焼結収縮終了温度を求めた。その結果が表１および表２に示されている。
【００７１】
【表１】

【００７２】
【表２】

【００７３】
次に、上述した各試料に係るニッケル粉末に、有機ビヒクルを加えて混合して、入念に分散混合処理を行なうことによって、良好に分散したニッケル粉末を含有する導電性ペーストを作製した。
【００７４】
次に、この導電性ペーストを用いて、次のように積層セラミックコンデンサを作製した。
【００７５】
まず、セラミック原料粉末として、平均粒径（Ｄ₅₀）が０．５μｍのチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃ ）粉末を用意した。次に、このＢａＴｉＯ₃ 粉末に、適当な添加物を添加するとともに、有機ビヒクルを加えて混合し、セラミックスラリーを作製し、次いで、このセラミックスラリーをシート状に成形して、厚み１．４μｍのセラミックグリーンシートを得た。
【００７６】
次に、セラミックグリーンシート上に、前述した各試料に係るニッケル粉末を含む導電性ペーストをスクリーン印刷し、内部導体膜となる導電性ペースト膜を形成した後、これら導電性ペースト膜が形成された複数のセラミックグリーンシートを積層し、熱プレスして一体化し、その後、所定の寸法にカットすることによって、生の積層体を得た。
【００７７】
次に、生の積層体を、窒素雰囲気中において４００℃の温度に加熱し、バインダを分解させた後、酸素分圧９×１０^-12 ＭＰａのＨ₂ −Ｎ₂ −Ｈ₂ Ｏガスからなる還元性雰囲気中において、１２００℃を最高焼成温度として３時間保持するプロファイルにて焼成し、焼結した積層体を得た。この焼結体において、有効セラミック層の数は１００であり、１層あたりの内部導体膜の有効対向面積は１７．８×１０^-6ｍ² であった。
【００７８】
次に、焼結後の積層体の両端面上に、外部電極を形成し、試料となる積層セラミックコンデンサを完成させた。
【００７９】
次に、得られた各試料に係る積層セラミックコンデンサについて、表３および表４にその結果が示されているように、「カバレッジ」、「クラック発生率」および「コンデンサ温度特性」をそれぞれ評価した。
【００８０】
より詳細には、「カバレッジ」は、各試料に係る積層セラミックコンデンサを、内部導体膜に沿って剥離し、内部導体膜に穴が空いている様子を顕微鏡写真に撮り、これを画像解析処理することによって内部導体膜に覆われている程度を数値化したものである。
【００８１】
また、「クラック発生率」は、各試料に係る積層セラミックコンデンサを樹脂に埋めて研磨を行ない、研磨面を顕微鏡で観察し、内部導体膜とセラミック層を含む積層部分およびその周辺にひびが発生しているものをクラックが発生しているものとし、このクラックが発生している試料の比率を求めたものである。
【００８２】
「コンデンサ温度特性」は、各試料に係る積層セラミックコンデンサの静電容量−温度特性を求め、ＪＩＳ規格のＢ特性を満足するか否かを評価し、満足するものを「○」とし、満足しないものを「×」として示したものである。
【００８３】
【表３】

【００８４】
【表４】

【００８５】
（比較例）
１．比較例１
比較例１に係るニッケル粉末として、アルカリ土類金属化合物を含まない平均粒径１００ｎｍのニッケル粉末を用意した。
【００８６】
２．比較例２
比較例２に係るニッケル粉末として、平均粒径１００ｎｍのニッケル粉末を、ＳｎＣｌ₂ と塩酸とを含む溶液に浸漬し、それによって、パラジウムの付着を促進させる錫をニッケル粉末に吸着させ、次いで、ＰｄＣｌ₂ を含む溶液に浸漬し、ニッケル１００モルに対して２モルのパラジウムが表面に析出したニッケル粉末を得た。
【００８７】
３．比較例３
比較例３に係るニッケル粉末として、平均粒径１００ｎｍのニッケル粉末を２００℃の温度に設定されたオーブンに２時間放置し、表面が酸化されたニッケル粉末を得た。このニッケル粉末は、ＸＰＳ解析により、その表面からニッケル金属が検出されないことを確認した。
【００８８】
次に、比較例１〜３の各々に係るニッケル粉末について、実施例の場合と同様、熱機械分析（ＴＭＡ）により焼結挙動を評価し、表５に示すように、焼結収縮開始温度および焼結収縮終了温度を求めた。
【００８９】
【表５】

【００９０】
次に、比較例１ないし３の各々に係るニッケル粉末を用いて、実施例の場合と同様の方法により、導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストを用いて積層セラミックコンデンサを作製した。そして、比較例１ないし３の各々に係る積層セラミックコンデンサについて、表６にその結果が示されているように、実施例の場合と同様の方法により、「カバレッジ」、「クラック発生率」および「コンデンサ温度特性」をそれぞれ評価した。
【００９１】
【表６】

【００９２】
（考察）
実施例としての試料１−１〜１−２２、２−１〜２−２２および３−１と比較例１とを比較すると、アルカリ土類金属元素を含まない比較例１では、表５に示すように、焼結収縮開始温度および焼結収縮終了温度が、それぞれ、４５１℃および４９２℃というように比較的低く、そのため焼結が急峻に進むのに対し、実施例としての試料では、表１および表２に示すように、アルカリ土類金属の含有元素量が増えるに従って、焼結開始温度および焼結収縮終了温度がともに上昇し、焼結収縮が緩やかに生じるようになっている。
【００９３】
たとえば、表１に示したＭｇを含む試料１−１〜１−７について見ると、Ｍｇの含有元素量が０．０３モルの試料１−１の場合には、焼結収縮開始温度が４９０℃であり、焼結収縮終了温度が５３０℃であるのに対し、Ｍｇの含有元素量が２モルの試料１−４では、焼結収縮開始温度が７４１℃であり、焼結収縮終了温度が１１６０℃というように、それぞれ上昇していることがわかる。この含有量の増大による効果は、試料１−１〜１−７について見れば、含有元素量が２モルでほぼ飽和し、その後、１２モルまで大きな変化はない。
【００９４】
また、表３を参照すれば、Ｍｇを含有する試料１−１〜１−７において、Ｍｇの含有元素量の増大に伴い、カバレッジが上昇するとともに、クラック発生率が低下していることがわかる。ただし、Ｍｇの含有元素量が１２モルと多い試料１−７では、コンデンサ温度特性がＪＩＳ規格Ｂ特性を満たさなくなるという不具合が発生している。
【００９５】
同様の傾向が、他の試料においても見られる。
【００９６】
表１〜表６から、ニッケル粉末におけるアルカリ土類金属の元素量が、ニッケル１００モルに対して０．１５〜１０モルであるとき、焼結収縮抑制効果に関して、比較例より優れていることがわかる。
【００９７】
なお、実施例では、ニッケル粉末を製造するために用いたアルカリ土類金属塩として、塩化マグネシウムなどの塩化物を用いたが、これに限らず、水酸化物、硝酸塩またはカルボン酸塩であっても、同様の結果が得られることが確認されている。
【００９８】
また、実施例では、アルカリ土類金属として、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの各々を単独で含有させたが、これらアルカリ土類金属の２種以上を同時に含有させても、同様の結果が得られることが確認されている。
【００９９】
なお、比較例２および３について考察すると、比較例２では、表５に示すように、焼結収縮開始温度が６６０℃、焼結収縮終了温度が９５１℃というように比較的高く、また、表６に示すように、カバレッジ、クラック発生率およびコンデンサ温度特性についても、良好な評価結果が得られている。しかしながら、比較例２では、前述したように、平均粒径１００ｎｍのニッケル粉末が用いられたが、このニッケル粉末の粒径がより小さくなったときには、焼結収縮開始温度および焼結収縮終了温度がより低くなり、カバレッジがより低下することが考えられる。
【０１００】
比較例３では、焼結収縮開始温度および焼結収縮終了温度が、それぞれ、４７２℃および５０８℃というように比較的低く、また、カバレッジの低下およびクラック発生率の増大を招いている。これは、表面が酸化されたニッケル粉末が、還元性雰囲気下での焼成で、還元され、表面の酸化による効果が失われたためであると考えられる。
【０１０１】
【実験例２】
上述の実験例１において作製した実施例としての試料３−１と比較例１との各々のニッケル粉末をそれぞれ用いて作製された各導電性ペーストを希釈して、約１０μｍの厚みを有する塗膜をそれぞれ形成した。
【０１０２】
次いで、上述の塗膜を、それぞれ乾燥した後、二次電子顕微鏡により観察し、凝集体サイズを求めることによって、粒子の分散状態を評価した。その結果が表７に示されている。
【０１０３】
【表７】

【０１０４】
表７から、アルカリ土類金属元素を含む実施例としての試料３−１によれば、このようなアルカリ土類金属元素を含まない比較例１に比べて、凝集体サイズが小さく、良好に分散していることがわかる。
【０１０５】
【実験例３】
表８に示した試料４−１〜４−９の各々に係るニッケル粉末を製造するため、以下のようにして、塩化ニッケル溶液および還元剤溶液を作製した。なお、実験例３では、各試料に係るニッケル粉末を製造するため、珪酸イオンを含有する還元剤溶液を用いた。
【０１０６】
１．試料４−１〜４−７
（１）塩化ニッケル溶液
４５ｇの塩化ニッケルと、０．０１１ｇ、０．０１９ｇ、０．０５８ｇ、０．７７０ｇ、１．９２４ｇ、３．８５ｇおよび４．６２ｇの各々の塩化マグネシウムとを、それぞれ、１５０ｍｌのイオン交換水に溶解したものに、０．０００３２ｇの塩化銅を添加して、試料４−１、４−２、４−３、４−４、４−５、４−６および４−７の各々のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【０１０７】
（２）還元剤溶液
２２．５ｇの水酸化ナトリウムと、９０ｇの８０％抱水ヒドラジンと、０．００５ｇ、０．００８３ｇ、０．０２６ｇ、０．３４８ｇ、０．８７１ｇ、１．７４２ｇおよび２．０９ｇの各々のオルト珪酸ナトリウムとを、それぞれ、６０ｍｌのイオン交換水に溶解して、試料４−１、４−２、４−３、４−４、４−５、４−６および４−７の各々のための還元剤溶液を作製した。
【０１０８】
２．試料４−８
（１）塩化ニッケル溶液
上述した試料４−４の場合と同様の組成をもって、試料４−８のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【０１０９】
（２）還元剤溶液
上述した試料４−４のための還元剤溶液の作製において用いた抱水ヒドラジンの代わりに、１５０ｇの次亜リン酸ナトリウムを用いたことを除いて、試料４−４のための還元剤溶液と同様の組成をもって、試料４−８のための還元剤溶液を作製した。
【０１１０】
３．試料４−９
（１）塩化ニッケル溶液
上述した試料４−４の場合と同様の組成をもって、試料４−９のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【０１１１】
（２）還元剤溶液
上述した試料４−４のための還元剤溶液の作製において用いた抱水ヒドラジンの代わりに、３３．５ｇの水酸化ホウ素ナトリウムを用いたことを除いて、試料４−４のための還元剤溶液と同様の組成をもって、試料４−９のための還元剤溶液を作製した。
【０１１２】
このようにして得られた試料４−１〜４−９の各々のための塩化ニッケル溶液および還元剤溶液を用いて、前述した実験例１における実施例としての試料１−１〜１−２２、２−１〜２−２２および３−１の場合と同様の操作を経て、ニッケル粉末を作製した。
【０１１３】
このようにして得られたニッケル粉末を、走査型電子顕微鏡で観察したところ、試料４−１〜４−７に係るニッケル粉末は平均粒径８０〜１００ｎｍであり、試料４−８に係るニッケル粉末は６０ｎｍであり、試料４−９に係るニッケル粉末は５０ｎｍであった。
【０１１４】
また、得られたニッケル粉末について、実験例１の場合と同様の方法によって、ニッケル（Ｎｉ）とマグネシウム（Ｍｇ）と珪素（Ｓｉ）の各元素の量を求めた。その結果が表８に示されている。表８において、ＭｇおよびＳｉの各元素の量は、Ｎｉ１００モルに対するモル数で示されている。
【０１１５】
また、得られたニッケル粉末について、実験例１の場合と同様の方法によって、焼結収縮開始温度および焼結収縮終了温度を求めた。その結果が表８に示されている。
【０１１６】
【表８】

【０１１７】
次に、上述した各試料に係るニッケル粉末を用いて、実験例１の場合と同様の方法によって、導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストを用いて、積層セラミックコンデンサを作製した。そして、得られた各試料に係る積層セラミックコンデンサについて、実験例１の場合と同様の方法によって、カバレッジ、クラック発生率およびコンデンサ温度特性をそれぞれ評価した。これらの評価結果が表９に示されている。
【０１１８】
【表９】

【０１１９】
実施例としての試料４−１〜４−９と実験例１において記載した比較例１とを比較すると、比較例１では、焼結が急峻に進み、前述の表５に示すように、焼結収縮開始温度および焼結収縮終了温度が、それぞれ、４５１℃および４９２℃であるのに対し、実施例としての試料４−１〜４−９では、表８に示すように、アルカリ土類金属としてのＭｇの含有元素量が増えるに従って、焼結収縮が緩やかに進み、焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が高温側へシフトしていることがわかる。
【０１２０】
たとえば、Ｍｇの含有元素量が０．０３モルの試料４−１の場合には、焼結収縮開始温度が５１１℃であり、焼結収縮終了温度が５４２℃であるのに対し、Ｍｇの含有元素量が２モルの試料４−４では、焼結収縮開始温度が８０５℃であり、焼結収縮終了温度が１１６０℃というように、それぞれ上昇していることがわかる。この含有元素量の増大による効果は、試料４−１〜４−７について見れば、含有元素量が２モルでほぼ飽和し、その後、１２モルまで大きな変化はない。
【０１２１】
また、表９を参照すれば、試料４−１〜４−７において、Ｍｇの含有元素量の増大に伴い、カバレッジが上昇するとともに、クラック発生率が低下していることがわかる。ただし、Ｍｇの含有元素量が１２モルと多い試料４−７では、コンデンサ特性がＪＩＳ規格のＢ特性を満たさなくなるという不具合が発生している。
【０１２２】
表８および表９ならびに前傾の表５および表６から、ニッケル粉末におけるアルカリ土類金属化合物のアルカリ土類金属の含有元素量が、ニッケル１００モルに対して０．１５〜１０モルであるとき、焼結収縮抑制効果に関して、比較例より優れていることがわかる。
【０１２３】
なお、試料４−１〜４−９では、ニッケル粉末を製造するために用いたアルカリ土類金属塩として、塩化マグネシウムを用いたが、これに限らず、マグネシウムの水酸化物、硝酸塩またはカルボン酸塩であっても、あるいは、マグネシウム以外に、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムを用いても、同様の結果が得られることが確認されている。
【０１２４】
また、この実験例３では、各試料に係るニッケル粉末を製造するため、珪酸イオンを含有する還元剤溶液を用いたが、実験例１において用いた炭酸イオンと珪酸イオンとの双方を含有する還元剤溶液を用いても、同様の結果が得られることが確認されている。
【０１２５】
【実験例４】
表１０に示した試料５−１〜５−６の各々に係るニッケル粉末を製造するため、以下のようにして、塩化ニッケル溶液および還元剤溶液を作製した。この実験例４は、銅の含有による効果を確認するために実施したものである。
【０１２６】
（１）塩化ニッケル溶液
４５ｇの塩化ニッケルと、０．７７１ｇの塩化マグネシウムと、０ｇ（無添加）、０．０００３２ｇ、０．００３２ｇ、０．００９６ｇ、０．０３２ｇおよび０．０９６ｇの各々の塩化銅とを、それぞれ、７５ｍｌのエタノールと７５ｍｌのイオン交換水との混合液に溶解して、試料５−１、５−２、５−３、５−４、５−５および５−６の各々のための塩化ニッケル溶液を作製した。
【０１２７】
（２）還元剤溶液
２２．５ｇの水酸化ナトリウムと、９０ｇの８０％抱水ヒドラジンと、０．７２９ｇの炭酸ナトリウムとを、３０ｍｌのエタノールと３０ｍｌのイオン交換水との混合液に溶解して、試料５−１〜５−６の各々のための還元剤溶液を作製した。
【０１２８】
このようにして得られた試料５−１〜５−６の各々のための塩化ニッケル溶液および還元剤溶液を、それぞれ、液温４２℃に調整し、実験例１の場合と同様の方法によって、これら塩化ニッケル溶液および還元剤溶液を混合し、ニッケル粉末を生成させ、このニッケル粉末を分離・回収し、純水で洗浄し、その後、アセトンで置換脱水し、さらに、室温で乾燥した。
【０１２９】
このようにして得られたニッケル粉末について、実験例１の場合と同様の方法により、銅（Ｃｕ）とマグネシウム（Ｍｇ）と炭素（Ｃ）の各元素の量を求めた。その結果が表１０に示されている。表１０において、Ｃｕ、ＭｇおよびＣの各元素の量は、Ｎｉ１００モルに対するモル数で示されている。
【０１３０】
また、得られたニッケル粉末について、走査型電子顕微鏡で粒径を求めた。その平均粒径および粒径ばらつきが表１０に示されている。
【０１３１】
また、得られたニッケル粉末について、実験例１の場合と同様の方法によって、焼結収縮開始温度を求めた。その結果が表１０に示されている。
【０１３２】
【表１０】

【０１３３】
表１０から、塩化銅が添加されない試料５−１に比べて、塩化銅が添加された試料５−２〜５−６によれば、平均粒径が小さくなるとともに、粒径ばらつきの絶対値も小さくなっていることがわかる。また、試料５−２〜５−６の間での比較から、銅の添加量が増えると、平均粒径をより小さくすることができ、また、粒径ばらつきの絶対値も小さくなる傾向があり、安定してニッケル粉末が生成されていることがわかる。
【０１３４】
次に、実験例１の場合と同様の方法によって、各試料に係るニッケル粉末を用いて導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストを用いて積層セラミックコンデンサを作製した。そして、得られた各試料に係る積層セラミックコンデンサについて、実験例１の場合と同様の方法によって、カバレッジおよびクラック発生率をそれぞれ評価した。この評価結果が表１１に示されている。
【０１３５】
【表１１】

【０１３６】
表１１から、試料５−１〜５−６のいずれであっても、カバレッジおよびクラック発生率について好ましい結果が得られていることがわかる。
【０１３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、炭酸イオンおよび珪酸イオンの少なくとも一方と苛性アルカリと還元剤とを含む、還元剤溶液を準備するとともに、アルカリ土類金属塩として、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムのうちの少なくとも１種の水酸化物、塩化物、硝酸塩およびカルボン酸塩のうちの少なくとも１種を用いながら、このようなアルカリ土類金属塩を含む、塩化ニッケル溶液を準備し、これら還元剤溶液と塩化ニッケル溶液とを混合して、ニッケル粉末を製造するようにしているので、得られたニッケル粉末は、金属ニッケルと所定量のアルカリ土類金属元素とを含み、このアルカリ土類金属化合物が、ニッケル粉末の焼結収縮開始温度を上昇させる作用を果たし、収縮開始後の急峻な収縮を抑制することができる。
【０１３８】
したがって、この発明に係るニッケル粉末を含む導電性ペーストを、積層セラミック電子部品に備える内部導体膜の形成のために用いると、ニッケル粉末の粒径を小さくしても、焼結による急峻な収縮を抑制することができるので、デラミネーションやクラック等の構造欠陥を生じにくくしながら、内部導体膜の薄膜化を有利に図ることができる。
【０１３９】
また、この発明に係るニッケル粉末によれば、アルカリ土類金属元素が、ニッケル粒子同士のネッキングを抑制し、また、導電性ペーストにおけるニッケル粒子の分散性を良好にし、したがって、導電性ペースト中のニッケル粉末の充填密度を高めることができるので、導電性ペーストの焼結収縮の度合いを低減するのに効果的である。
【０１４０】
また、この発明に係るニッケル粉末の製造方法において、還元剤溶液および塩化ニッケル溶液の少なくとも一方が水溶性有機溶剤を含んでいると、塩化ニッケルやアルカリ土類金属塩の溶解度を調整することが容易となり、そのため、過飽和度を調整することにより、微細な結晶を析出させることができ、均一なニッケル粉末を有利に作製することができる。
【０１４１】
また、この発明に係るニッケル粉末の製造方法において、塩化ニッケル溶液中に、ニッケル１００モルに対して０．０００１〜１０モルの銅を含有するようにされると、還元反応が安定し、生成粒子の安定化および微細化を有利に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るニッケル粉末を含む導電性ペーストを用いて構成される積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１を図解的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ 積層セラミックコンデンサ
２ 積層体
３ セラミック層
４，５ 内部導体膜

Claims (8)

1. 炭酸イオンおよび珪酸イオンの少なくとも一方と苛性アルカリと還元剤とを含む、還元剤溶液を準備する工程と、
   アルカリ土類金属塩を含む、塩化ニッケル溶液を準備する工程と、
   前記還元剤溶液と前記塩化ニッケル溶液とを混合する工程と
   を備える、ニッケル粉末の製造方法であって、
   前記アルカリ土類金属塩は、アルカリ土類金属として、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムのうちの少なくとも１種を含み、水酸化物、塩化物、硝酸塩およびカルボン酸塩のうちの少なくとも１種であり、
   前記ニッケル粉末は、金属ニッケルとアルカリ土類金属元素とを含み、前記アルカリ土類金属元素の含有量は、ニッケル１００モルに対して０．１５〜１０モルである、
   ニッケル粉末の製造方法。
2. 前記還元剤は、ヒドラジン、ヒドラジン水和物、次亜リン酸塩および水素化ホウ素塩のうちの１種である、請求項１に記載のニッケル粉末の製造方法。
3. 前記炭酸イオンは、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩および炭酸ガスのうちの少なくとも１種を溶解して得られたものであり、前記珪酸イオンは、ナトリウム塩、カリウム塩およびアンモニウム塩のうちの少なくとも１種を溶解して得られたものである、請求項１または２に記載のニッケル粉末の製造方法。
4. 前記還元剤溶液および前記塩化ニッケル溶液の少なくとも一方は、水溶性有機溶剤を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のニッケル粉末の製造方法。
5. 前記塩化ニッケル溶液中に、ニッケル１００モルに対して０．０００１〜１０モルの銅を含有する、請求項１ないし４のいずれかに記載のニッケル粉末の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の製造方法によって得られた、ニッケル粉末であって、金属ニッケルとアルカリ土類金属元素と炭素および珪素の少なくとも一方の元素とを含む、ニッケル粉末。
7. 請求項６に記載のニッケル粉末と有機ビヒクルとを含む、導電性ペースト。
8. 積層された複数のセラミック層および前記セラミック層間の特定の界面に沿って延びる内部導体膜を備える、積層セラミック電子部品であって、
   前記内部導体膜は、請求項７に記載の導電性ペーストの焼結体からなる、積層セラミック電子部品。

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