JP5628250B2 - 内部電極用導電性ペースト組成物、積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 - Google Patents
内部電極用導電性ペースト組成物、積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5628250B2 JP5628250B2 JP2012182129A JP2012182129A JP5628250B2 JP 5628250 B2 JP5628250 B2 JP 5628250B2 JP 2012182129 A JP2012182129 A JP 2012182129A JP 2012182129 A JP2012182129 A JP 2012182129A JP 5628250 B2 JP5628250 B2 JP 5628250B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- multilayer ceramic
- weight
- parts
- ceramic capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 title claims description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 139
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 84
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 47
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 37
- -1 nickel nitride Chemical class 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 19
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 18
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000002345 surface coating layer Substances 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/005—Electrodes
- H01G4/008—Selection of materials
- H01G4/0085—Fried electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/30—Stacked capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
Description
本発明は、収縮制御に効果的な内部電極用導電性ペースト組成物、電気的特性が改善された積層セラミックキャパシタ及びその製造方法に関する。
最近では、電子製品の小型化傾向により、積層セラミック電子部品も小型化及び大容量化が求められている。
これにより、誘電体と内部電極の薄膜化、多層化が多様な方法で試されており、近来では、誘電体層の厚さが薄くて、積層数が増加した積層セラミック電子部品が製造されている。
また、最近では、内部電極の薄膜化のために微細な金属粉末を用いて内部電極を形成したセラミック電子部品が製造されている。
特に、積層セラミックキャパシタは、内部電極と誘電体層が数百層以上積層されて製造される。
積層セラミックキャパシタの製造工程において、キャパシタの特性を具現するために（特に、誘電体層）、積層体を１２００℃まで熱処理する焼成工程が必要である。
このとき、金属材料からなる内部電極層は、セラミック材料からなる誘電体層に比べて、焼成による体積変化及び変形が大きく発生する。
電気的特性に優れた積層セラミックキャパシタを製造するためには、このような内部電極層の変形を制御する必要がある。そのため、内部電極用導電性ペースト組成物に共材（ニッケル粉末の収縮遅延用セラミック材料）を追加する技術、ニッケルパウダーを酸化皮膜処理する技術などが導入された。
一方、積層セラミックキャパシタの製造過程では、内部電極が脱バインダー・仮焼過程を経る必要がある。このとき、純粋なニッケル粒子の場合は酸化が発生しやすく、体積が膨脹する反応が発生する。また、その過程で内部電極にストレーン（ｓｔｒａｉｎ）がかかり、いわゆる、酸化クラックが発生してチップが割れることがある。このような酸化クラックの発生を防止する工程ウィンドウを広くするために、ニッケル酸化物で被覆されたニッケル粒子を使用する方法が導入された。
しかし、ニッケル酸化物で被覆したニッケル粒子を使用する積層セラミックキャパシタの製造過程では、誘電体を焼成するための高温還元雰囲気での熱処理が内部電極に対しても行われ、これによる内部電極の収縮挙動が積層セラミックキャパシタの電気的特性に大きく影響を及ぼす。
即ち、上記過程で内部電極（ニッケル）の体積が減少して凝集する。これは積層セラミックキャパシタの電極連結性及び電極カバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）に直接的な影響を及ぼす。
また、上記還元雰囲気での熱処理中に、ニッケルの被覆層を形成しているニッケル酸化物がニッケル金属に還元される。
一般的なニッケル酸化物の密度は６．６７ｇ／ｃｍ３で、一般的なニッケル金属の密度は８．９０ｇ／ｃｍ３である。
従って、還元雰囲気での焼成中に、ニッケル酸化物層がニッケル金属に還元されることにより、焼結挙動による収縮の他に、約４１％（ニッケル酸化物の含量対比）の収縮が発生する。
ニッケル粒子の焼結収縮を制御するために、共材（ニッケル粉末の収縮遅延用セラミック材料）を用いてもよい。しかし、ニッケル酸化物還元による収縮を制御するための適切な方法はない。
特に、ニッケル粒子のサイズが微粒化するにつれ、ニッケル酸化物がニッケル粒子で占める体積分率はさらに増加し、内部電極用導電性ペーストの収縮制御の必要性がさらに増加している。
従って、本明細書に記載の本発明は、上述の問題点を解決する方案を提供することを目的とする。
具体的には、本発明は、収縮制御に効果的な内部電極用導電性ペースト組成物を提供することを目的とする。
また、向上した収率を有する積層セラミックキャパシタの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、内部電極の連結性及びカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が増加した積層セラミックキャパシタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、電気的特性が向上した積層セラミックキャパシタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態は、バインダーと、溶剤と、ニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーとを含む内部電極用導電性ペースト組成物を提供する。
上記ニッケル粒子は、平均粒径が５０から４００ｎｍであってもよい。
上記ニッケル窒化物は、Ｎｉ３Ｎ、Ｎｉ４Ｎ及びＮｉ８Ｎのうち少なくとも一つを含んでもよい。
ニッケル窒化物の含量は、上記金属パウダー１００重量部に対して、０．５から５．０重量部であってもよい。
ニッケル窒化物の含量は、上記金属パウダー１００重量部に対して、１．５から２．５重量部であってもよい。
本発明の他の実施形態は、複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、上記一誘電体層に形成され、バインダー、溶剤及びニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーを含有する導電性ペーストで形成される複数の内部電極と、上記内部電極と電気的に連結され、上記セラミック本体の側面に形成された外部電極とを含む積層セラミックキャパシタを提供する。
上記ニッケル粒子は、平均粒径が５０から４００ｎｍであってもよい。
本発明のさらに他の実施形態は、内部電極と誘電体層が交互に積層されたセラミック本体と、上記内部電極と電気的に連結され、上記セラミック本体の側面に形成された外部電極とを備え、窒化物が０．０１ｗｔ％以上含まれた積層セラミックキャパシタを提供する。
本発明のさらに他の実施形態は、複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、上記セラミックグリーンシートにバインダー、溶剤及びニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーを含む導電性ペーストで内部電極を形成する段階と、上記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、上記積層体を焼結する段階とを含む積層セラミックキャパシタの製造方法を提供する。
上記ニッケル粒子は、平均粒径が５０から４００ｎｍであってよい。
上記ニッケル窒化物は、Ｎｉ３Ｎ、Ｎｉ４Ｎ及びＮｉ８Ｎのうち少なくとも一つを含んでもよい。
ニッケル窒化物の含量は、上記金属パウダー１００重量部に対して、０．５から５．０重量部であってもよい。
ニッケル窒化物の含量は、上記金属パウダー１００重量部に対して、１．５から２．５重量部であってもよい。
本明細書に開示された本発明により、上述の従来技術の問題点が解決される。
具体的には、本発明により、収縮制御に効果的な内部電極用導電性ペースト組成物を使用者に提供することができる。
また、本発明により、向上した収率を有する積層セラミックキャパシタの製造方法を使用者に提供することができる。
さらに、本発明により、内部電極の連結性及びカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が増加した積層セラミックキャパシタ及びその製造方法を使用者に提供することができる。
尚、本発明により、電気的特性が向上した積層セラミックキャパシタ及びその製造方法を使用者に提供することができる。
本明細書で使用される技術的用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されるものであり、本発明を限定する意図ではないことに留意すべきである。また、本明細書で使用される技術的用語は、本明細書で特に他の意味で定義されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解される意味で解釈すべきであり、過度に包括的な意味で解釈したり、過度に縮小された意味で解釈してはならない。また、本明細書で使用される技術的用語が本発明の思想を正確に表現できない誤った技術的用語の場合には、当業者が正確に理解できる技術的用語に取り替えられて理解されなければならない。また、本発明で使用される一般的な用語は、辞書に定義されている内容により、または、前後の文脈により解釈すべきであり、過度に縮小された意味で解釈してはならない。
また、本明細書で使用される単数の表現は、文脈上明白に違う意味でない限り、複数の表現を含む。本出願において、「構成される」または「含む」などの用語は、明細書上に記載された様々な構成要素、または複数の段階の全てを必ず含むとは限らず、そのうち一部の構成要素または一部の段階を含まない、または追加的な構成要素または段階をさらに含むこともできると解釈すべきである。
また、本明細書で使用される第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するのに使用してよいが、上記構成要素は上記用語により限定されない。上記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに使用される。例えば、本発明の権利範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と命名されてよく、類似して、第２構成要素も第１構成要素と命名されてよい。
以下では、添付の図面を参照し、本発明による好ましい実施形態を詳しく説明するが、図面符号に関わらず同一または類似する構成要素は、同じ参照番号を使用し、これに対する重複説明は省略する。
また、本発明を説明するにおいて、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。また、添付の図面は、本発明の思想を理解しやすくするためのもので、添付の図面により本発明の思想が制限されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタを示す概略的な斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した積層セラミックキャパシタを示す概略的な断面図である。
図１及び図２を参照すると、本実施形態による積層セラミックキャパシタは、複数の誘電体層が積層されたセラミック本体１１０と、上記誘電体層に形成された複数の内部電極１２１、１２２と、上記セラミック本体１１０の側面に形成される外部電極１３１、１３２とを含む。
上記セラミック本体１１０の形状は特に制限されないが、一般的に直方体状である。また、その寸法も特に制限されないが、例えば、０．６ｍｍ×０．３ｍｍサイズであってもよく、２２．５μＦ以上の高積層及び高容量積層セラミックキャパシタであってもよい。
上記セラミック本体１１０は、複数の誘電体層１１２が積層されて形成されてもよい。上記セラミック本体１１０を構成する複数の誘電体層１１２は、焼結された状態で、隣接する誘電体層同士の境界が確認できないほど一体化されていてもよい。
一誘電体層１１２はセラミック粉末を含むセラミックグリーンシートの焼結により形成されてもよい。
上記セラミック粉末は、当業界で一般的に用いられるものであれば、特に制限されないが、例えば、ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末を含むことができる。上記ＢａＴｉＯ３系セラミック粉末はこれに制限されず、例えば、ＢａＴｉＯ３にＣａ、Ｚｒなどが一部固溶された（Ｂａ１−ｘＣａｘ）ＴｉＯ３、Ｂａ（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３、またはＢａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３などがある。上記セラミック粉末の平均粒径は、これに制限されないが、例えば、１．０μｍ以下であってもよい。
また、上記セラミックグリーンシートは、上記セラミック粉末とともに遷移金属酸化物または炭化物、希土類元素、またはＭｇ、Ａｌなどを含むことができる。
上記一誘電体層１１２の厚さは、積層セラミックキャパシタの容量設計に合わせて適切に変更してもよい。この厚さはこれに制限されないが、例えば、焼結後の一誘電体層１１２の厚さは１．０μｍ以下であってよい。
上記セラミック本体１１０の内部には複数の内部電極１２１、１２２が形成されてもよい。上記内部電極１２１、１２２は、一誘電体層１１２上に形成され、焼結により一誘電体層を介して上記セラミック本体１１０の内部に形成することができる。
上記内部電極は異なる極性を有する第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を一対とし、誘電体層の積層方向に沿って対向配置することができる。上記第１及び第２内部電極１２１、１２２の末端は、セラミック本体１１０の対向する両面に交互に露出させることができる。
上記内部電極１２１、１２２の厚さは、用途などにより適宜、決定してよいが、例えば、１．０μｍ以下であってもよく、０．１から１．０μｍの範囲内で選択されてもよい。
上記内部電極１２１、１２２は、本発明の一実施形態による導電性ペーストで形成されてもよい。例えば、セラミックグリーンシートに導電性ペーストを印刷して焼成し、上記内部電極１２１、１２２を形成することができる。上記印刷方法にはスクリーン印刷、グラビア印刷などがある。これに対する具体的な事項は後述する。
上記外部電極１３１、１３２は、セラミック本体１１０の側面に形成されて内部電極１２１、１２２と電気的に連結されてもよい。より具体的には、上記セラミック本体１１０の一面に露出した第１内部電極１２１に電気的に連結された第１外部電極１３１と、上記セラミック本体１１０の他面に露出した第２内部電極１２２に電気的に連結された第２外部電極とで構成されることができる。
上記外部電極１３１、１３２は、導電材を含む導電性ペーストで形成されてもよい。上記導電性ペーストに含まれる導電材は特に制限されないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらの合金を使用することができる。上記外部電極１３１、１３２の厚さは、用途などによって適宜、決定される。
本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、バインダーと、溶剤と、ニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーとを含んでもよい。
最近では、積層セラミックキャパシタの高容量化の傾向により、誘電体層と内部電極層に対する薄層化が求められているため、積層セラミックキャパシタを製造する際、微粒の金属粉末が用いられる。
微粒の金属粉末は平均粒度が１２０ｎｍ以下と小さくなっているが、一般的に粉末の粒度が小さくなるほど耐熱特性は弱化する。従って、高温熱処理が不可避な積層セラミックキャパシタの製造工程に用いられる１２０ｎｍ以下の金属粉末は表面被覆が必須である。
従来はこのような表面被覆層は、主にニッケル酸化物を利用して形成していた。
しかし、粉末の粒度が小さくなるほど、粉末において被覆層が占める体積が大きくなるため、より密度が高く、耐熱特性に優れた材料が被覆材料として用いられることが好ましい。
従って、本実施例では、ニッケル酸化物より密度及び耐熱特性に優れたニッケル窒化物を利用して積層セラミックキャパシタを製造する。
一般的なニッケル酸化物の密度は６．６７ｇ／ｃｍ３で、一般的なニッケル金属の密度は８．９０ｇ／ｃｍ３である。
従って、還元雰囲気での焼成中に、ニッケル酸化物層がニッケル金属に還元されることにより、焼結挙動による収縮の他に、約４１％（ニッケル酸化物の含量対比）の収縮が発生する。
一方、ニッケル窒化物がニッケル金属に還元される場合の体積の減少比率は、Ｎｉ３Ｎ（７．６６ｇ／ｃｍ３）の場合は２０．１％で、Ｎｉ４Ｎの場合は１７．０％である。参考までに、還元反応時、酸化物は、酸素（Ｏ）が水素（Ｈ）と結合して水分（Ｈ２Ｏ）の形態で除去され、窒化物は、窒素（Ｎ）が水素（Ｈ）と結合してＮＨ３の形態で除去される。上記の収縮率値は、相変化による密度補正、ニッケル、酸素、窒素の原子量及び化合物の形態を反映した結果である。
さらに、内部電極が薄膜化するにつれ、求められるニッケル粒子のサイズが次第に減少し、相対的に表面被覆層が占める体積が増加する。従って、表面被覆層を形成する物質の選択がさらに重要となる。特に、１００ｎｍ以下のパウダーでは、被覆層の体積が３３から５７ｖｏｌ．％以上で、ニッケルパウダーの体積の相当量を占めている。
図３はニッケルのサイズによる表面被覆層を示した模式図である。
図３に示されているように、ニッケル粒子に表面被覆層が形成されてよい。
以下の表１、２は、ニッケル酸化物を利用した金属パウダー及びニッケル窒化物を利用した金属パウダーをニッケル被覆層還元工程に適用した時の全体パウダーの体積に対する被覆層の体積の変化率を示したものである。
特に、表１は、所定のニッケルパウダー（粒径：２００ｎｍ、１２０ｎｍ、８０ｎｍ、６０ｎｍ）に対し、被覆層の厚さが１０ｎｍである場合の被覆層の体積の変化率を示している。
また、表２は、所定のニッケルパウダー（粒径：２００ｎｍ、１２０ｎｍ、８０ｎｍ、６０ｎｍ）に対し、被覆層の厚さが５ｎｍである場合の被覆層の体積の変化率を示している。
上記表１、２を参照すると、全ての場合において、ニッケル窒化物を被覆層として用いた金属パウダーが、ニッケル酸化物を被覆層として用いた金属パウダーより少なく収縮することが分かる。
即ち、本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、ニッケル酸化物を利用した内部電極用導電性ペースト組成物より、還元による収縮率を大きく減少させることができる。
これにより、本発明の一実施例による内部電極用導電性ペースト組成物を用いて積層セラミックキャパシタを製造する場合、積層セラミックキャパシタの内部電極の収縮を緩和させることができる。また、積層セラミックキャパシタの内部電極の連結性及びカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が増加させることができる。これにより、積層セラミックキャパシタの容量及びＢＤＶ（ｂｒｅａｋ ｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ）などの電気的特性が向上する。
また、本発明の一実施例による内部電極用導電性ペースト組成物を用いて積層セラミックキャパシタを製造する場合、誘電体層と内部電極間の収縮偏差が減少し、キャパシタに加わるストレーン（ｓｔｒａｉｎ）が減少して、チップ収率が向上する。
積層体に対する還元雰囲気での焼成中に、被覆層が還元されて無くなったニッケル金属の粒子は焼結収縮に脆弱である。従って、８００℃以上の高温区間での収縮制御のために、ニッケル粒子より小さい共材を用いることができる。
一方、ニッケル酸化物被覆層は、３００から６００℃の区間で収縮制御に影響を及ぼすことができる。しかし、上記ニッケル酸化物被覆層は、２５０℃以上のＨ２が含まれた雰囲気で還元されて酸化層が徐々に無くなるため、実際、６００℃以上の温度領域では収縮制御に影響を及ぼすことができない。上記の明示された温度区間は、該当Ｈ２分圧により変わってよい。
一方、ニッケル窒化物被覆層の場合は、実際焼成雰囲気の制御にバックグラウンドガス（ｂａｃｋ ｇｒｏｕｎｄ ｇａｓ）としてＮ２が９０ｖｏｌ．％以上使用されるため、焼成中のＮ２分圧が高くて酸化物より高温まで存在することができる。即ち、ニッケル窒化物被覆層は、相対的に、より高温まで収縮制御に影響を及ぼすことができる。
上記金属パウダーの平均粒径は、特に制限されないが、５０から４００ｎｍであることが好ましい。
また、上記ニッケル窒化物の種類は、特に制限されないが、Ｎｉ３Ｎ、Ｎｉ４Ｎ、Ｎｉ８Ｎであることが好ましい。
上記ニッケル窒化物の含量は、上記金属パウダー１００重量部に対し、０．５から５．０重量部であることが好ましい。
上記ニッケル窒化物の含量は、上記金属パウダー１００重量部に対し、１．５から２．５重量部であることがより好ましい。
図４は、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタの製造工程図である。
図４を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタの製造方法は、複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、上記セラミックグリーンシートにバインダー、溶剤及びニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーを含む導電性ペースト組成物で内部電極を形成する段階と、上記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、上記積層体を焼結する段階とを含んでもよい。
まず、バインダー、溶剤及びニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーを含む導電性ペーストを用意する。
上記導電性ペーストを利用して積層セラミックキャパシタを製造してもよい。
まず、複数のグリーンシートが用意される（図４（ａ））。グリーンシートはセラミックグリーンシートで、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などのパウダーを、セラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、分散剤と配合して数μｍ厚さの誘電体層１１２を形成することができる。
そして、グリーンシート上に導電性ペーストによる内部電極層１２１、１２２を形成することができる（図４（ｂ））。
このように内部電極層１２１、１２２が形成された後、グリーンシートをキャリアフィルムから分離させてから、複数のグリーンシートのそれぞれを積層して積層体を形成してよい（図４（ｃ））。
次いで、グリーンシート積層体を高温、高圧で圧着させた後（図４（ｄ））、圧着させシート積層体を、切断工程を通じて所定のサイズに切断し（図４（ｅ））、グリーンチップ（ｇｒｅｅｎ ｃｈｉｐ）を製造することができる（図４（ｆ））。
その後、チップ化した積層体を、例えば、１２００℃程度で焼成してセラミック本体を製造することができる。
次に、セラミック本体の側面を覆い、セラミック本体の側面に露出した第１及び第２内部電極と電気的に連結されるように第１及び第２外部電極を形成することができる。その後、外部電極の表面にニッケル、スズなどのメッキ処理を施すことができる。
一方、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ製造方法により製造された積層セラミックキャパシタは、少なくとも０．０１ｗｔ．％の窒化物を含むことができる。例えば、０．５から７．０ｗｔ．％のニッケル窒化物が含まれた内部電極用金属パウダーを利用して製造された積層セラミックキャパシタは、少なくとも０．０１ｗｔ．％の窒化物を含むことができる。
以下、実施例を通じて本発明をより詳しく説明するが、これは発明の具体的な理解を助けるためのもので、本発明の範囲は実施例により限定されない。
本実施例は、ニッケル窒化物が、ニッケル１００重量部に対して０から７重量部を占める１２０ｎｍのニッケルパウダーを利用して製造された積層セラミックキャパシタに対する実験結果である。
表３は、ニッケル窒化物の被覆量（ｗｔ．％）による仮焼クラック発生率及び電極連結性を示したものである。
仮焼クラックに関し、Xは不良状態の場合、△は選別が必要な場合、○は良好な場合、◎は非常に良好な場合を意味する。
電極連結性に関し、Xは不良状態の場合（電極連結性７５％以下）、△は選別が必要な場合（電極連結性７５〜８０％）、○は良好な場合（電極連結性８０〜８５％）、◎は非常に良好な場合（電極連結性８５％以上）を意味する。
電極連結性が８０％未満では、該当試料を製造工程に適用することができない。
上記表３を参照すると、試料１（酸化窒化物によって表面被覆されていない金属パウダー）は、脱バインド過程中に仮焼クラック（酸化クラック）が発生した。また、上記試料１は電極連結性に不良が発生する。従って、上記試料１は製造工程に適用することが困難である。
試料２から８（一定厚さ以上の酸化窒化物被覆層が形成された金属パウダー）は、仮焼及び焼成中の熱処理による影響が少ないため、電極連結性が安定し、安定的なＭＬＣＣの容量を発現することができる。
一方、試料３から５に規定された窒化物の比率（１．５から２．５ｗｔ．％）による被覆層が形成された金属パウダーが製造工程に適用されることがさらに好ましい。この比率による金属パウダーが用いられる場合、電極連結性が最大に安定する。また。この場合、安定的なＭＬＣＣ容量を発現することができる。このとき、積層セラミックキャパシタの製造方法は最大収率を提供することができる。
試料９、１０（過度な窒素含量の金属パウダー）は、ニッケルが占める分率が減少するため、連結性が低下する。但し、このときは、被覆層の構成成分により急激に体積変化する試料に比べて、試料９、１０は体積変化の速度がある程度制御できる。
以上、本発明の実施例に対して詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されず、添付の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１１０ セラミック本体
１２１、１２２ 内部電極
１３１、１３２ 外部電極
１２１、１２２ 内部電極
１３１、１３２ 外部電極
Claims (10)
- バインダーと、
溶剤と、
ニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーと、
を含み、
前記ニッケル窒化物の含量は、前記金属パウダー１００重量部に対して、０．５から５．０重量部である内部電極用導電性ペースト組成物。 - 前記ニッケル粒子は、平均粒径が５０から４００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の内部電極用導電性ペースト組成物。
- 前記ニッケル窒化物は、Ｎｉ３Ｎ、Ｎｉ４Ｎ及びＮｉ８Ｎのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の内部電極用導電性ペースト組成物。
- 前記ニッケル窒化物の含量は、前記金属パウダー１００重量部に対して、１．５から２．５重量部であることを特徴とする請求項１に記載の内部電極用導電性ペースト組成物。
- 複数の誘電体層が積層されたセラミック本体と、
前記セラミック本体の内部に形成され、バインダー、溶剤及びニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーを含む導電性ペーストで形成される複数の内部電極と、
前記内部電極と電気的に連結され、前記セラミック本体の側面に形成された外部電極と、
を含み、
前記ニッケル窒化物の含量は、前記金属パウダー１００重量部に対して、０．５から５．０重量部である積層セラミックキャパシタ。 - 前記ニッケル粒子は、平均粒径が５０から４００ｎｍであることを特徴とする請求項５に記載の積層セラミックキャパシタ。
- 複数のセラミックグリーンシートを設ける段階と、
前記セラミックグリーンシートにバインダー、溶剤及びニッケル窒化物が被覆されたニッケル粒子を含む内部電極用金属パウダーを含む導電性ペーストで内部電極を形成する段階と、
前記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する段階と、
前記積層体を焼結する段階と、
を含み、
前記ニッケル窒化物の含量は、前記金属パウダー１００重量部に対して、０．５から５．０重量部である積層セラミックキャパシタの製造方法。 - 前記ニッケル粒子は、平均粒径が５０から４００ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
- 前記ニッケル窒化物は、Ｎｉ３Ｎ、Ｎｉ４Ｎ及びＮｉ８Ｎのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
- 前記ニッケル窒化物の含量は、前記金属パウダー１００重量部に対して、１．５から２．５重量部であることを特徴とする請求項７に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2012-0059762 | 2012-06-04 | ||
| KR1020120059762A KR101565631B1 (ko) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | 내부 전극용 도전성 페이스트 조성물, 적층 세라믹 커패시터 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013251251A JP2013251251A (ja) | 2013-12-12 |
| JP5628250B2 true JP5628250B2 (ja) | 2014-11-19 |
Family
ID=49669977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012182129A Active JP5628250B2 (ja) | 2012-06-04 | 2012-08-21 | 内部電極用導電性ペースト組成物、積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8861182B2 (ja) |
| JP (1) | JP5628250B2 (ja) |
| KR (1) | KR101565631B1 (ja) |
| CN (1) | CN103456493B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9084970B2 (en) * | 2012-07-05 | 2015-07-21 | Praxair Technology, Inc. | Method of making a hydrogen transport membrane, and article |
| CN106605270B (zh) | 2014-08-28 | 2019-03-08 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 含铜导电浆料和由此制成的电极 |
| DE112014006903B4 (de) | 2014-08-28 | 2022-07-21 | Solar Paste, Llc | Solarzellen mit Kupferelektroden |
| DE112014006907T5 (de) | 2014-08-28 | 2017-06-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Kupfer enthaltende leitfähige Pasten und daraus hergestellte Elektroden |
| KR101670137B1 (ko) * | 2014-11-05 | 2016-10-27 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자부품 및 적층 세라믹 전자부품의 제조방법 |
| EP3425085A1 (fr) * | 2017-07-07 | 2019-01-09 | The Swatch Group Research and Development Ltd | Procede de traitement de surface de particules d'une poudre metallique et particules de poudre metallique obtenues grace a ce procede |
| KR102105057B1 (ko) * | 2018-08-16 | 2020-04-27 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자부품 |
| KR102147408B1 (ko) * | 2018-08-23 | 2020-08-24 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법 |
| JP7348890B2 (ja) | 2020-10-30 | 2023-09-21 | 太陽誘電株式会社 | セラミック電子部品およびその製造方法 |
| CN113257990B (zh) * | 2021-04-23 | 2024-02-09 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 多层压电陶瓷执行器用贱金属内电极材料及其制备方法 |
| CN113270270B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-04-05 | 广东省先进陶瓷材料科技有限公司 | 一种抗氧化镍浆及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6480010A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-24 | Taiyo Yuden Kk | Electrode paste for ceramic capacitor |
| JPH10106351A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-24 | Kyocera Corp | 導電性ペースト |
| FR2818015B1 (fr) | 2000-12-08 | 2003-09-26 | Centre Nat Rech Scient | Procede de fabrication de films minces en composite metal/ceramique |
| JP4244883B2 (ja) * | 2003-08-26 | 2009-03-25 | 株式会社村田製作所 | ニッケル粉末の製造方法 |
| JP2005129328A (ja) | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Murata Mfg Co Ltd | 導電性ペーストおよび積層セラミック電子部品 |
| US20060169389A1 (en) | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Barber Daniel E | Electrode paste for thin nickel electrodes in multilayer ceramic capacitors and finished capacitor containing same |
| JP4697539B2 (ja) | 2005-12-07 | 2011-06-08 | 昭栄化学工業株式会社 | ニッケル粉末、導体ペーストおよびそれを用いた積層電子部品 |
| JP2009024204A (ja) | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Toda Kogyo Corp | 炭化物被覆ニッケル粉末およびその製造方法 |
| TW201133525A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-01 | Samsung Electro Mech | Y5V characteristic multi-layer ceramic capacitor |
| KR20130017327A (ko) * | 2011-08-10 | 2013-02-20 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자 부품의 내부 전극용 도전성 페이스트 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자 부품 |
-
2012
- 2012-06-04 KR KR1020120059762A patent/KR101565631B1/ko active IP Right Grant
- 2012-08-21 JP JP2012182129A patent/JP5628250B2/ja active Active
- 2012-08-21 US US13/590,831 patent/US8861182B2/en active Active
- 2012-08-22 CN CN201210301168.7A patent/CN103456493B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103456493A (zh) | 2013-12-18 |
| CN103456493B (zh) | 2016-12-21 |
| KR20130136156A (ko) | 2013-12-12 |
| US20130321979A1 (en) | 2013-12-05 |
| US8861182B2 (en) | 2014-10-14 |
| KR101565631B1 (ko) | 2015-11-03 |
| JP2013251251A (ja) | 2013-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5628250B2 (ja) | 内部電極用導電性ペースト組成物、積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| JP5483498B2 (ja) | 積層セラミック電子部品及びその製造方法 | |
| KR102527715B1 (ko) | 내부전극용 도전성 분말 및 커패시터 | |
| KR101952843B1 (ko) | 내부전극용 도전성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 전자부품 | |
| JP2022116273A (ja) | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| JP5825322B2 (ja) | 積層セラミックキャパシタ、その製造方法及び積層セラミックキャパシタの実装基板 | |
| JP2014123698A (ja) | 積層セラミック電子部品 | |
| US20130009516A1 (en) | Conductive paste composition for internal electrodes and multilayer ceramic electronic component including the same | |
| JP2023112038A (ja) | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| KR20140147371A (ko) | 적층 세라믹 전자부품 | |
| JP2015053511A (ja) | 積層セラミック電子部品及びその製造方法 | |
| JP2021044533A (ja) | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| JP2012169620A (ja) | 積層セラミック電子部品及びその製造方法 | |
| JP2013214698A (ja) | 内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを含む積層セラミック電子部品 | |
| JP2014082435A (ja) | 積層セラミック電子部品及びその製造方法 | |
| JP2017120871A (ja) | 積層セラミック電子部品及びその製造方法 | |
| US11062847B2 (en) | Capacitor component and method for manufacturing the same | |
| JP2014038820A (ja) | 内部電極用導電性ペースト組成物及びこれを含む積層セラミック電子部品 | |
| US8936737B2 (en) | Conductive paste for internal electrodes, multilayer ceramic electronic component using the same, and method of manufacturing the same | |
| KR102107029B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법 | |
| JP2018133501A (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 | |
| US20140126109A1 (en) | Multilayer ceramic electronic component and fabricating method thereof | |
| CN110808165B (zh) | 多层陶瓷电子组件及其制造方法 | |
| KR20190019117A (ko) | 내부전극용 도전성 페이스트 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 전자부품 | |
| CN110676052A (zh) | 多层陶瓷电子组件及制造多层陶瓷电子组件的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130905 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131125 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140411 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140507 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140804 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140902 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141001 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5628250 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |