KR20220136254A - Nickel nanoparticles, paste materials and multilayer ceramic condenser - Google Patents

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KR20220136254A
KR20220136254A KR1020220039664A KR20220039664A KR20220136254A KR 20220136254 A KR20220136254 A KR 20220136254A KR 1020220039664 A KR1020220039664 A KR 1020220039664A KR 20220039664 A KR20220039664 A KR 20220039664A KR 20220136254 A KR20220136254 A KR 20220136254A
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닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤
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Abstract

The present invention provides nickel nanoparticles having a high purity of 5-100 nm, which have excellent thin film formability and excellent filling properties into extremely narrow gaps. The nickel nanoparticles have an average particle diameter of 5 nm to 100 nm. A nickel component contained in 100 parts by weight of a metal component is contained in 99.5 parts by weight or more. With respect to the average particle diameter of the nickel nanoparticles in the total 400 nickel nanoparticles captured by a scanning electron microscope having a secondary electron resolution of 1.0 nm or less at an acceleration voltage of 15 kV, the ratio of the total number of particles having a particle diameter of 1/2 or less and particles having a particle diameter of 3/2 or more is 5% or less.

Description

니켈 나노입자, 페이스트 재료 및 적층 세라믹 콘덴서{NICKEL NANOPARTICLES, PASTE MATERIALS AND MULTILAYER CERAMIC CONDENSER}NICKEL NANOPARTICLES, PASTE MATERIALS AND MULTILAYER CERAMIC CONDENSER

본 발명은, 니켈 나노입자, 페이스트 재료 및 적층 세라믹 콘덴서에 관한 것이다.The present invention relates to nickel nanoparticles, paste materials and multilayer ceramic capacitors.

MLCC(Multilayer Ceramic Condenser)는, 세라믹 유전체층과 내부전극층을 교대로 적층하여 일체화(一體化)시킨 것으로서, 소형화와 고용량화를 목적으로 박막다층화(薄膜多層化)가 이루어지고 있다. 박막화에 따라 유전체나 전극에 사용되는 입자에 있어서도 미립자화가 진행되기 때문에, 입자의 응집에 대한 문제가 현재화되어, 고도의 분산기술이나 입자형상의 제어기술이 요구되고 있다.MLCC (Multilayer Ceramic Condenser) is a product in which a ceramic dielectric layer and an internal electrode layer are alternately laminated and integrated. As the thin film is reduced, the particles used in dielectrics and electrodes are also finely divided, so the problem of particle aggregation has become a reality, and advanced dispersion technology and particle shape control technology are required.

입자형상에 있어서, 페이스트를 늘려 박막을 형성하는 경우에는, 입도분포가 넓고 크기가 큰 입자가 존재하면, 큰 입자를 기점으로 액(液)의 끊김 등이 발생하여 균등한 두께로 도포할 수 없다고 하는 문제가 생긴다. 페이스트 전체에 균일한 장력을 작용시키기 위해서는, 큰 입자의 입자지름이 균일하고, 또한 일정량을 균형 있게 배치할 필요가 있다.In the particle shape, when the paste is stretched to form a thin film, if the particle size distribution is wide and large particles exist, liquid breakage occurs starting from the large particles, so that it cannot be applied with an even thickness. there is a problem that In order to apply a uniform tension to the entire paste, it is necessary to have a uniform particle diameter of the large particles and to arrange a certain amount in a balanced way.

또한 전자파 실드나 터치패널 등의 배선을 형성하는 용도로는, 배선의 침투나 확산을 방지하기 위하여, 나노임프린트(nanoimprint)한 기판의 홈에 금속입자를 충전하는 것이 검토되고 있다. 좁은 홈 안에 고충전을 함에 있어서도 입자의 크기가 일정한 것이 페이스트 전체의 장력의 균일성을 유지시켜, 고충전화가 쉽다고 알려져 있다.In addition, for the purpose of forming wirings such as electromagnetic shields or touch panels, in order to prevent penetration or diffusion of wirings, filling the grooves of the nanoimprinted substrate with metal particles is being considered. It is known that the uniform size of the particles maintains the uniformity of the tension of the entire paste even when high filling is performed in a narrow groove, and high filling is easy.

균일한 입자를 제조하는 방법으로서, 니켈염과 알칼리금속 수산화물을 수중에서 반응시켜 얻어지는 수산화 니켈입자를, 히드라진으로 환원시켜 얻을 수 있는 니켈입자의 제조방법(특허문헌1)을 들 수 있다. 이 제조방법에 의하여 제조된 입자는, 주사전자현미경(SEM) 관찰에 의한 평균입자지름의 1.2배 이상의 입자지름을 가지는 입자개수가 전체 입자개수의 5% 이하이고, 상기 평균입자지름의 0.8배 이하의 입자지름을 가지는 입자개수가 전체 입자개수의 5% 이하인 좁은 입도분포를 가지는 것으로서, 평균입자지름이 0.44∼0.51㎛인 니켈입자이다. 또한 특허문헌1의 제조방법은, 수용액 중에서 반응을 일으키기 때문에 수산화물을 완전히 제거할 수 없어, 입경 100㎚ 이하에 적용하는 경우, 상기 용도에 적합하게 사용되는 비극성용매에 적용하는 경우 등에 있어서는, 충분한 분산성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 입자 상호간의 응집이 생기는 문제가 있다. 또한 입경이 100㎚ 이하이며 입도가 균일한 입자를 합성하는 것이 곤란하다는 점도 들 수 있다.As a method for producing uniform particles, a method for producing nickel particles obtained by reducing nickel hydroxide particles obtained by reacting a nickel salt with an alkali metal hydroxide in water with hydrazine (Patent Document 1) is exemplified. In the particles produced by this production method, the number of particles having a particle diameter of 1.2 times or more of the average particle diameter as observed by a scanning electron microscope (SEM) is 5% or less of the total number of particles, and 0.8 times or less of the average particle diameter Nickel particles with an average particle diameter of 0.44 to 0.51 μm have a narrow particle size distribution in which the number of particles having a particle diameter of is 5% or less of the total number of particles. In addition, the production method of Patent Document 1 cannot completely remove hydroxide because it causes a reaction in an aqueous solution. When applied to a particle size of 100 nm or less, when applied to a non-polar solvent suitably used for the above use, etc., sufficient minutes Can't get acid. Therefore, there is a problem that aggregation between particles occurs. Moreover, the point that it is difficult to synthesize|combine the particle|grains with a particle diameter of 100 nm or less and uniform particle size is also mentioned.

100㎚ 이하이며 균일한 입자를 제조하는 방법으로서, 카르복시산니켈을 포함하는 염에 포름산구리를 가하고 아민으로 환원시켜 얻어지는 10㎚∼50㎚의 시드입자를 이용함으로써, 변동계수(CV) 0.2 이하의 균일한 입자를 얻을 수 있다는 것이 보고되어 있지만(특허문헌2), 시드입자에 구리를 사용하고 있다. 또한 특허문헌2의 다른 실시예에서는, 포름산구리를 사용하지는 않지만, 질산은, 아세트산팔라듐, 염화백금산 6수화물 또는 염화금산 4수화물을 사용하고 있어, 모두 니켈 이외의 이종금속(異種金屬)을 병용하고 있다. 전기성, 비용의 관점에서는, 니켈의 순도가 가능한 한 높은 니켈입자가 요구된다.As a method for producing uniform particles having a size of 100 nm or less, by using 10 nm to 50 nm seed particles obtained by adding copper formate to a salt containing nickel carboxylate and reducing it with an amine, the coefficient of variation (CV) uniformity of 0.2 or less It has been reported that one particle can be obtained (Patent Document 2), but copper is used as the seed particle. Moreover, in the other Example of patent document 2, although copper formate is not used, silver nitrate uses palladium acetate, chloroplatinic acid hexahydrate, or chloroauric acid tetrahydrate, and all use a dissimilar metal other than nickel in combination. . From the viewpoint of electrical properties and cost, nickel particles with as high a purity of nickel as possible are required.

일본국 특허 제3280372호 공보Japanese Patent No. 3280372 Publication 국제공개 WO2016/052067호 공보International Publication No. WO2016/052067

본 발명의 목적은, 박막 형성성이나 매우 좁은 간극(間隙)에 대한 충전성이 우수하며 고순도인 5∼100㎚의 니켈 나노입자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide nickel nanoparticles with high purity of 5 to 100 nm, which are excellent in thin film formability and filling properties for very narrow gaps.

본 발명자들은, 예의 연구를 거듭한 결과, 니켈 나노입자를 합성할 때에 교반동력 및 발생하는 가스의 성분을 제어함으로써, 고분해능 SEM으로 관찰한 경우에도 입도가 균일한 니켈 나노입자를 제조할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result of repeated research, the present inventors have found that nickel nanoparticles having a uniform particle size can be produced even when observed with high-resolution SEM by controlling the stirring power and the components of the gas generated when synthesizing nickel nanoparticles. Found and completed the present invention.

즉 본 발명은, 평균입자지름이 5∼100㎚, 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분이 99.5중량부 이상으로 이루어지는 니켈 나노입자로서, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능이 1.0㎚ 이하인 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 니켈 나노입자 전체 400개에 있어서, 그들의 평균입자지름에 대하여, 입자지름이 1/2 이하인 입자와 입자지름이 3/2 이상인 입자의 수의 합계가 차지하는 비율이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 니켈 나노입자에 관한 것이다.That is, the present invention is a nickel nanoparticle having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a nickel component contained in 100 parts by weight of a metal component of 99.5 parts by weight or more, wherein the secondary electron resolution at an acceleration voltage of 15 kV is 1.0 nm or less. In all 400 nickel nanoparticles photographed with a scanning electron microscope (SEM), the ratio of the sum of the number of particles having a particle diameter of 1/2 or less and particles having a particle diameter of 3/2 or more to their average particle diameter is It relates to nickel nanoparticles, characterized in that 5% or less.

본 발명의 니켈 나노입자는, 리튬을 0.00003중량부∼0.5중량부 포함하는 것이 바람직하다.The nickel nanoparticles of the present invention preferably contain 0.00003 parts by weight to 0.5 parts by weight of lithium.

본 발명의 페이스트 재료는, 상기 니켈 나노입자와 수지를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The paste material of the present invention is characterized in that it is formed by mixing the nickel nanoparticles and a resin.

본 발명의 적층 세라믹 콘덴서는, 상기 니켈 나노입자를 전극용 재료로서 사용하는 것을 특징으로 한다.The multilayer ceramic capacitor of the present invention is characterized in that the nickel nanoparticles are used as a material for electrodes.

본 발명의 니켈 나노입자는, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능이 1.0㎚ 이하인 고분해능 SEM으로 관찰한 경우에도, 평균입자지름의 1/2 이하인 입자와 평균입자지름의 3/2 이상인 입자의 수의 합계가 전체 입자에서 차지하는 비율이 5% 이하이기 때문에, 박막을 형성할 때에 페이스트 내부에 작용하는 장력이 균일해진다. 그 때문에 균일한 초박막(超薄膜)의 형성이 용이하여, 예를 들면 MLCC(Multilayer Ceramic Condenser) 등 다층박막의 적층을 필요로 하는 용도로 적합하게 사용할 수 있다.Nickel nanoparticles of the present invention, even when observed with a high-resolution SEM having a secondary electron resolution of 1.0 nm or less at an acceleration voltage of 15 kV, particles having an average particle diameter of 1/2 or less and particles having an average particle diameter of 3/2 or more Since the ratio of the total number of particles to the total particles is 5% or less, the tension acting on the inside of the paste becomes uniform when forming the thin film. Therefore, it is easy to form a uniform ultra-thin film, and it can be suitably used for applications requiring lamination of multi-layered thin films, such as MLCC (Multilayer Ceramic Condenser).

또한 본 발명의 니켈 나노입자를 사용한 페이스트 재료는, 배선의 침투나 확산을 방지할 목적으로 프린트하여 형성된 홈에 페이스트를 충전하는 재료로서, 전자파 실드나 터치패널 등을 제조하는 용도로도 폭넓게 이용할 수 있다.In addition, the paste material using the nickel nanoparticles of the present invention is a material for filling the grooves formed by printing for the purpose of preventing penetration or diffusion of wiring, and can be widely used for manufacturing electromagnetic shields, touch panels, etc. have.

도1은, 실시예1에서 조제한 입자의 주사전자현미경(SEM) 화상(20만배)이다.
도2는, 비교예1에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도3은, 비교예2에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도4는, 실시예2에서 조제한 입자의 SEM 화상(10만배)이다.
도5는, 비교예3에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도6은, 실시예3에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도7은, 비교예4에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도8은, 실시예4에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도9는, 비교예5에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도10은, 실시예5에서 조제한 입자의 SEM 화상(20만배)이다.
도11은, 비교예6에서 조제한 입자의 SEM 화상(5만배)이다.
1 is a scanning electron microscope (SEM) image (200,000 times) of particles prepared in Example 1. FIG.
Fig. 2 is an SEM image (200,000 magnifications) of particles prepared in Comparative Example 1.
Fig. 3 is an SEM image (200,000 times) of particles prepared in Comparative Example 2.
Fig. 4 is an SEM image (100,000 times) of particles prepared in Example 2.
Fig. 5 is an SEM image (200,000 times) of particles prepared in Comparative Example 3.
Fig. 6 is an SEM image (200,000 times) of particles prepared in Example 3.
Fig. 7 is an SEM image (200,000 times) of particles prepared in Comparative Example 4.
Fig. 8 is an SEM image (200,000 times) of particles prepared in Example 4.
Fig. 9 is an SEM image (200,000 times) of particles prepared in Comparative Example 5;
Fig. 10 is an SEM image (200,000 times) of particles prepared in Example 5.
Fig. 11 is an SEM image (50,000 magnifications) of particles prepared in Comparative Example 6.

본 발명의 실시형태에 대하여, 이하에 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of this invention is described below.

본 발명의 니켈 나노입자는, 평균입자지름이 5∼100㎚, 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분이 99.5중량부 이상으로 이루어지는 니켈 나노입자로서, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능이 1.0㎚ 이하인 SEM으로 촬영한 니켈 나노입자 전체 400개에 있어서, 그들의 평균입자지름에 대하여, 입자지름이 1/2 이하인 입자(이하, 「상대적 소입자」라고 하는 경우가 있다)와 입자지름이 3/2 이상인 입자(이하, 「상대적 대입자」라고 하는 경우가 있다)의 수의 합계가 차지하는 비율이 5% 이하이다. 이와 같이 상대적 소입자(相對的 小粒子)와 상대적 대입자(相對的 大粒子)의 수의 합계가 전체 입자수에서 차지하는 비율을 5% 이하로 함으로써, 입도분포에 있어서 평균입자지름을 크게 벗어나는 입자의 존재비율이 적어 입도분포가 좁기 때문에, 박막 형성성이나 매우 좁은 간극에 대한 충전성이 우수하다.The nickel nanoparticles of the present invention are nickel nanoparticles having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a nickel component contained in 100 parts by weight of a metal component of 99.5 parts by weight or more, and have secondary electron resolution at an acceleration voltage of 15 kV. In all 400 nickel nanoparticles photographed by SEM of 1.0 nm or less, particles having a particle diameter of 1/2 or less (hereinafter sometimes referred to as "relative small particle") and a particle diameter of 3 with respect to their average particle diameter The ratio of the total number of particles of /2 or more (hereinafter, sometimes referred to as "relatively large particles") is 5% or less. As described above, by making the ratio of the sum of the number of relative small particles and relative large particles to 5% or less in the total number of particles, the particles greatly deviating from the average particle diameter in the particle size distribution. Since the particle size distribution is narrow because the abundance ratio of

종래기술의 니켈 나노입자에 있어서는, 상대적 소입자가 많이 포함된다는 문제가 있었다. MLCC 등 소결 시의 수축방지에 세라믹 필러를 첨가하는 용도에 있어서는, 니켈 나노입자의 간극을 충전하기 위하여 미립자가 사용되기 때문에, 상대적 소입자의 비율이 크면, 최적의 입도균형이 무너짐과 아울러 점도특성도 변화되어 박막형성이나 소결성(燒結性)에 지장이 생긴다. 또한 평균입자지름의 2배보다 큰 입자가 존재하면, 전극 등 박막을 다층으로 형성하는 경우에 절연층을 통과하여 도통(導通)하는 등의 문제가 생길 염려가 있기 때문에, 상대적 대입자의 비율이 작은 것이 바람직하다. 따라서 상대적 소입자와 상대적 대입자가 입자 전체에서 차지하는 비율이 각각 3% 이하인 것이 바람직하고, 상대적 소입자와 상대적 대입자를 합친 비율이 5% 이하인 것이 바람직하다.In the nickel nanoparticles of the prior art, there was a problem that a large number of relatively small particles are included. In applications of adding ceramic fillers to prevent shrinkage during sintering, such as MLCC, fine particles are used to fill the gaps between nickel nanoparticles. Also, there is a problem in thin film formation and sinterability. In addition, if particles larger than twice the average particle diameter exist, there is a concern that problems such as conduction through the insulating layer may occur when thin films such as electrodes are formed in multiple layers, so the ratio of relatively large particles is small it is preferable Therefore, it is preferable that the proportion of the relatively small particles and the relatively large particles in the total particles is 3% or less, respectively, and the combined ratio of the relatively small particles and the relatively large particles is 5% or less.

본 발명의 니켈 나노입자는, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능이 1.0㎚ 이하인 SEM으로 촬영한 니켈 나노입자 400개의 입자지름의 표준편차를 평균입자지름으로 나눈 값(CV값)이 0.25 이하인 것이 바람직하고, 0.20 이하인 것이 더 바람직하다.The nickel nanoparticles of the present invention have a value (CV value) of 0.25 or less obtained by dividing the standard deviation of the particle diameter of 400 nickel nanoparticles photographed by SEM with a secondary electron resolution of 1.0 nm or less at an acceleration voltage of 15 kV by the average particle diameter It is preferable, and it is more preferable that it is 0.20 or less.

본 발명의 니켈 나노입자는 평균입자지름이 5∼100㎚이지만, 첨가하는 구핵시약(求核試藥)이 고가인 점, 종래기술의 니켈 나노입자(소입경 니켈 나노입자의 함유량이 많다)와의 차이점을 명확히 한다는 이유에서, 그 하한은 10㎚ 이상이 바람직하고, 15㎚ 이상이 더 바람직하다. 한편 입자지름이 커질수록 핵제(核劑)의 첨가량이 미량이 되어, 입자지름의 정밀도가 저하된다는 이유에서, 그 상한은 90㎚ 이하가 바람직하고, 80㎚ 이하가 더 바람직하다.The nickel nanoparticles of the present invention have an average particle diameter of 5 to 100 nm, but the nucleophilic reagent to be added is expensive, For the purpose of clarifying the difference, the lower limit thereof is preferably 10 nm or more, and more preferably 15 nm or more. On the other hand, the upper limit is preferably 90 nm or less, and more preferably 80 nm or less, because the amount of the nucleating agent added becomes very small as the particle size increases, and the precision of the particle size decreases.

본 발명의 니켈 나노입자는, 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분이 99.5중량부 이상으로 이루어지지만, 전기전도성이나 마이그레이션 등 양호한 전기특성을 발현시킨다는 이유에서, 99.8중량부 이상이 바람직하고, 99.95중량부 이상이 더 바람직하다.The nickel nanoparticles of the present invention contain 99.5 parts by weight or more of the nickel component contained in 100 parts by weight of the metal component, but 99.8 parts by weight or more is preferable from the viewpoint of expressing good electrical properties such as electrical conductivity and migration, and 99.95 parts by weight or more. More preferably not less than parts by weight.

본 발명의 니켈 나노입자는, 입자지름의 제어가 쉽다는 이유에서, 리튬을 0.00003중량부∼0.5중량부 포함하는 것이 바람직하다. 더 바람직한 하한은 0.00005중량부이다. 한편 더 바람직한 상한은 0.2중량부이다.The nickel nanoparticles of the present invention preferably contain 0.00003 parts by weight to 0.5 parts by weight of lithium from the viewpoint of easy control of the particle size. A more preferable lower limit is 0.00005 parts by weight. On the other hand, a more preferable upper limit is 0.2 parts by weight.

또한 본 발명의 니켈 나노입자는, 상기 니켈 나노입자를 코어(core)로 하고, 다른 금속을 셸(shell)로 하는 코어-셸형 입자로 하여도 좋다. 이 경우에 본 발명의 니켈 나노입자는, 코어-셸형 입자의 코어부분에 상당한다. 즉 본 명세서에 있어서, 리튬의 중량부나 ICP 질량분석법에 의한 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 함유량을 규정하고 있지만, 그들은 코어-셸형 입자의 코어부분을 규정하는 것이다.Further, the nickel nanoparticles of the present invention may be core-shell type particles in which the nickel nanoparticles are used as a core and other metals are used as a shell. In this case, the nickel nanoparticles of the present invention correspond to the core portion of the core-shell-type particles. That is, in the present specification, the content of lithium or alkali metal or alkaline earth metal by ICP mass spectrometry is specified in the present specification, but they define the core portion of the core-shell type particle.

또한 상기 다른 금속은, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 백금, 금 또는 텅스텐인 것이 바람직하다. 또한 코어-셸형 입자의 평균입자지름은, 10∼105㎚인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said other metal is iron, cobalt, copper, palladium, platinum, gold|metal|money, or tungsten. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of core-shell type particle|grains is 10-105 nm.

다음에, 본 발명의 니켈 나노입자의 제조방법에 대하여 예시한다.Next, the manufacturing method of the nickel nanoparticles of the present invention will be exemplified.

본 실시형태의 니켈 나노입자의 제조방법은, 하기의 공정A 및 공정B ;The manufacturing method of the nickel nanoparticle of this embodiment, the following process A and process B;

A) 니켈염 및 환원제를 혼합하여 니켈 착화반응액(nickel 錯化反應液)을 얻는 공정,A) a step of obtaining a nickel complexing reaction solution by mixing a nickel salt and a reducing agent,

B) 니켈 착화반응액을 가열하여, 상기 니켈 착화반응액 중의 니켈이온을 환원시킴으로써, 니켈 나노입자의 슬러리를 얻는 공정B) A step of obtaining a slurry of nickel nanoparticles by heating the nickel complexing reaction solution to reduce nickel ions in the nickel complexing reaction solution

을 포함하고 있다. 그리고 본 실시형태의 니켈 나노입자의 제조방법은, 공정B에 있어서, 니켈 착화반응액 100g에 대하여 0.1∼5L/분의 질소를 취입(吹入)하면서, 교반장치의 동력을 0.025∼0.1kW의 범위 내로 조정한 후에, 190∼240℃까지 가온(加溫)하여 니켈 나노입자를 생성시킨다. 또한 공정A에서 공정B의 금속 착화반응액을 가열할 때까지의 사이 중의 어느 한 타이밍에 유기금속화합물을 첨가하여도 좋다.contains And in the manufacturing method of the nickel nanoparticles of this embodiment, in the process B, while blowing in nitrogen at 0.1 to 5 L/min with respect to 100 g of the nickel complexing reaction solution, the power of the stirring device is set to 0.025 to 0.1 kW. After adjusting within the range, it is heated to 190-240° C. to produce nickel nanoparticles. Further, the organometallic compound may be added at any timing between the step A and the heating of the metal complexing reaction solution in the step B.

[공정A][Process A]

공정A는, 니켈염 및 환원제를 혼합하여 니켈 착화반응액을 얻는 공정이다.Step A is a step of obtaining a nickel complexing reaction solution by mixing a nickel salt and a reducing agent.

<니켈염><Nickel salt>

니켈염으로서는, 공지의 니켈염을 들 수 있다. 예를 들면 카르복시산니켈염 등의 유기산니켈염이나, 염화니켈염, 황산니켈염, 질산니켈염, 탄산니켈염 등의 무기니켈염을 들 수 있다. 이들 중에서도, 니켈 나노입자의 입자지름이나 입자지름분포를 제어하기 쉽다는 이유에서, COOH기를 제외한 부분의 탄소수가 1∼12인 카르복시산니켈염이 바람직하다. 이들 중에서도, 아세트산니켈이 더 바람직하다.As a nickel salt, a well-known nickel salt is mentioned. For example, organic acid nickel salts, such as a nickel carboxylate salt, inorganic nickel salts, such as a nickel chloride salt, a nickel sulfate salt, a nickel nitrate salt, and a nickel carbonate salt, are mentioned. Among these, a nickel carboxylate salt having 1 to 12 carbon atoms in the portion excluding the COOH group is preferable from the viewpoint of easy control of the particle diameter and particle size distribution of the nickel nanoparticles. Among these, nickel acetate is more preferable.

본 실시형태에 사용되는 환원제로서는, 특별한 제한은 없지만, 니켈과의 착물(錯物)을 형성할 수 있는 것이 바람직하고, 예를 들면 1급 아민이 적합하게 사용된다. 1급 아민은 니켈과의 착물을 형성할 수 있어, 니켈착물에 대한 환원능을 효과적으로 발휘시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 한편 2급 아민은 입체장해(立體障害)가 크기 때문에 니켈착물의 양호한 형성을 저해할 우려가 있고, 3급 아민은 니켈의 환원능을 구비하지 않기 때문에, 모두 단독으로는 사용할 수 없다. 다만 1급 아민을 사용하면서, 생성되는 니켈 나노입자의 형상에 지장을 주지 않는 범위에서 이들을 병용하는 것은 상관없다.Although there is no restriction|limiting in particular as a reducing agent used for this embodiment, What can form a complex with nickel is preferable, For example, a primary amine is used suitably. A primary amine is preferable because it can form a complex with nickel and can exhibit effectively reducing ability with respect to a nickel complex. On the other hand, since secondary amines have a large steric hindrance, there is a risk of inhibiting good formation of nickel complexes, and tertiary amines cannot be used alone because they do not have nickel reducing ability. However, while using the primary amine, it does not matter to use them together in a range that does not interfere with the shape of the nickel nanoparticles produced.

환원제는, 상온에서 고체 또는 액체인 것을 사용할 수 있다. 여기에서 상온은, 20℃±15℃를 말한다. 상온에서 액체인 1급 아민은, 니켈착물을 형성할 때의 유기용매로서도 기능한다. 또한 상온에서 고체인 1급 아민이더라도, 100℃ 이상의 가열에 의하여 액체로 하거나 유기용매를 사용하여 용해시키는 것이라면, 특별히 문제는 없다.The reducing agent may be solid or liquid at room temperature. Here, the normal temperature means 20°C±15°C. The primary amine, which is liquid at room temperature, also functions as an organic solvent for forming a nickel complex. In addition, even if it is a solid primary amine at room temperature, there is no particular problem as long as it is made into a liquid by heating at 100°C or higher or dissolved using an organic solvent.

1급 아민은 방향족 1급 아민이어도 좋지만, 반응액에 있어서의 니켈착물의 형성 용이성의 관점에서는 지방족 1급 아민이 바람직하다. 지방족 1급 아민은, 예를 들면 그 탄소사슬의 길이를 조정함으로써, 생성되는 니켈 나노입자의 분산성을 제어할 수 있기 때문에, 분산성이 요구되는 용도에 있어서 유리하다. 니켈 나노입자의 응집을 제어한다는 관점에서, 지방족 1급 아민은 그 탄소수가 6∼20 정도인 것 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 아민으로서, 예를 들면 옥틸아민, 트리옥틸아민, 디옥틸아민, 헥사데실아민, 도데실아민, 테트라데실아민, 스테아릴아민, 올레일아민, 미리스틸아민, 라우릴아민을 들 수 있다. 올레일아민 및 도데실아민은, 니켈 나노입자의 생성과정에 있어서의 온도조건하에서 액체상태로서 존재하기 때문에, 균일용액으로 반응을 효율적으로 진행할 수 있어 특히 바람직하다. 가장 바람직한 것은 올레일아민이다.Although an aromatic primary amine may be sufficient as a primary amine, an aliphatic primary amine is preferable from a viewpoint of the easiness of formation of the nickel complex in a reaction liquid. The aliphatic primary amine is advantageous in applications requiring dispersibility, since the dispersibility of the produced nickel nanoparticles can be controlled by, for example, adjusting the length of the carbon chain. From the viewpoint of controlling the aggregation of nickel nanoparticles, the aliphatic primary amine is preferably selected from those having about 6 to 20 carbon atoms. Examples of such amines include octylamine, trioctylamine, dioctylamine, hexadecylamine, dodecylamine, tetradecylamine, stearylamine, oleylamine, myristylamine, and laurylamine. . Since oleylamine and dodecylamine exist as liquids under the temperature conditions in the production process of nickel nanoparticles, the reaction can proceed efficiently with a homogeneous solution, and thus, they are particularly preferable. Most preferred is oleylamine.

1급 아민은, 니켈 나노입자를 생성할 때에 표면 수식제(表面 修飾劑)로서 기능하기 때문에, 상기 1급 아민의 제거 후에 있어서도 2차 응집을 억제할 수 있다. 또한 1급 아민은, 공정B에 있어서의 환원반응 후에, 생성된 니켈 나노입자의 고체성분과 용제 또는 미반응의 1급 아민을 분리하는 세정공정에 있어서의 처리조작의 용이성의 관점에서는, 실온에서 액체인 것이 바람직하다. 게다가 1급 아민은, 니켈착물을 환원시켜 니켈 나노입자를 얻을 때의 반응제어의 용이성의 관점에서는, 환원온도보다 비등점이 높은 것이 바람직하다. 1급 아민의 양은, 니켈 1mol에 대하여, 니켈의 가수2×1배mol 이상의 배율로 사용하는 것이 바람직하고, 가수2×1.1배mol 이상 사용하는 것이 더 바람직하고, 가수2×2배mol 이상 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 1급 아민의 양이 니켈의 가수2×1배mol 미만인 경우에는, 얻어지는 니켈 나노입자의 입자지름의 제어가 곤란해져, 입자지름이 불균일하게 되기 쉬워진다. 또한 1급 아민의 양의 상한은 특별히 없지만, 예를 들면 생산성의 관점에서는, 니켈의 가수2×10배mol 이하로 하는 것이 바람직하다.Since a primary amine functions as a surface modifier when producing|generating a nickel nanoparticle, even after removal of the said primary amine, secondary aggregation can be suppressed. In addition, primary amines are treated at room temperature after the reduction reaction in step B from the viewpoint of ease of treatment in the washing step of separating the solid component of the produced nickel nanoparticles from the solvent or unreacted primary amine. It is preferably liquid. Furthermore, the primary amine preferably has a boiling point higher than the reduction temperature from the viewpoint of easiness of reaction control when reducing the nickel complex to obtain nickel nanoparticles. The amount of primary amine is preferably used at a ratio of 2 x 1 times mol or more of nickel valence with respect to 1 mol of nickel, more preferably 2 x 1.1 times mol or more of valence, and 2 x 2 times mol or more of valence. It is more preferable to do When the amount of the primary amine is less than 2x1 times mole of valence of nickel, it becomes difficult to control the particle size of the nickel nanoparticles obtained, and the particle size becomes non-uniform. Moreover, although there is no upper limit in particular of the quantity of a primary amine, for example, from a viewpoint of productivity, it is preferable to set it as 2x10 times mol of valence of nickel or less.

공정A에 있어서의 니켈 착화반응액의 형성조건, 즉 니켈염 및 환원제의 혼합조건에 대하여, 니켈염으로서 카르복시산니켈, 환원제로서 1급 아민을 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우에, 착형성반응은 실온에서도 진행할 수 있지만, 충분하고 보다 높은 효율의 착형성반응을 실시하기 위하여, 예를 들면 100℃∼165℃의 범위 내의 온도에서 가열하여 반응시키는 것이 바람직하다. 가열온도는, 바람직하게는 100℃를 넘는 온도로 하고, 더 바람직하게는 105℃ 이상의 온도로 하는 것이 좋다. 이와 같은 가열온도에 의하여, 카르복시산니켈에 배위하고 있는 배위수(配位水)와 1급 아민의 리간드 치환반응이 효율적으로 이루어져, 착물 리간드로서의 물분자를 해리시킬 수 있고, 또한 그 물을 계(系) 외로 보낼 수 있기 때문에, 효율적으로 아민과의 착물을 형성시킬 수 있다. 가열시간은, 가열온도나 각 원료의 함유량에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 가열시간의 상한은 특별히 없지만, 불필요하게 장시간 열처리하는 것은 에너지 소비 및 공정시간을 절약한다는 관점에서 무익하다.The conditions for forming the nickel complex reaction solution in step A, that is, the mixing conditions of the nickel salt and the reducing agent, will be described by taking the case where nickel carboxylate is used as the nickel salt and a primary amine is used as the reducing agent. In this case, although the complex-forming reaction can proceed even at room temperature, in order to carry out the complex-forming reaction with sufficient and higher efficiency, the reaction is preferably carried out by heating, for example, at a temperature within the range of 100°C to 165°C. The heating temperature is preferably a temperature exceeding 100°C, and more preferably a temperature of 105°C or higher. By such heating temperature, the ligand substitution reaction between the coordination water coordinated with the nickel carboxylate and the primary amine can be efficiently performed, thereby dissociating the water molecule as a complex ligand, and further dissociating the water with the system (系) Since it can be sent to the outside, a complex with an amine can be formed efficiently. The heating time can be appropriately determined according to the heating temperature or the content of each raw material. There is no particular upper limit of the heating time, but unnecessary long-term heat treatment is useless from the viewpoint of saving energy consumption and process time.

공정A에 있어서의 가열의 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 오일 등의 열매체(熱媒體)에 의한 가열이어도 좋고, 마이크로파 조사나 초음파 조사에 의한 가열이어도 좋다.The method of heating in process A is not restrict|limited in particular, For example, heating by heating medium, such as oil, may be sufficient, and heating by microwave irradiation or ultrasonic irradiation may be sufficient.

공정A에서는, 균일용액에 의한 반응을 보다 효율적으로 진행시키기 위하여, 1급 아민과는 별도의 유기용매를 새로 첨가하여도 좋다. 유기용매를 사용하는 경우에, 유기용매를 카르복시산니켈 및 1급 아민과 동시에 혼합하여도 좋지만, 카르복시산니켈 및 1급 아민을 먼저 혼합하여 착형성을 한 후에 유기용매를 가하면, 1급 아민이 효율적으로 니켈원자에 배위하기 때문에 더 바람직하다. 사용할 수 있는 유기용매로서는, 카르복시산니켈과 1급 아민의 착형성을 저해하지 않는 것으로서, 생성된 니켈을 산화시키지 않는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 탄소수 7∼30의 포화 또는 불포화의 탄화수소계 유기용매 등을 사용할 수 있다. 또한 가열조건하에서도 사용을 가능하게 한다는 관점에서, 사용하는 유기용매는 비등점이 170℃ 이상인 것을 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같은 유기용매의 구체적인 예로서는, 파라핀유를 들 수 있다.In step A, in order to more efficiently proceed the reaction by the homogeneous solution, an organic solvent separate from the primary amine may be newly added. In the case of using an organic solvent, the organic solvent may be mixed simultaneously with the nickel carboxylate and the primary amine. However, if the nickel carboxylate and the primary amine are first mixed to form a complex and then the organic solvent is added, the primary amine can be efficiently Since it coordinates to a nickel atom, it is more preferable. The organic solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not inhibit complex formation between nickel carboxylate and primary amine and does not oxidize the nickel produced, for example, a saturated or unsaturated hydrocarbon-based organic solvent having 7 to 30 carbon atoms. A solvent, etc. can be used. In addition, from the viewpoint of enabling use under heating conditions, it is preferable that the organic solvent used has a boiling point of 170° C. or higher. As a specific example of such an organic solvent, paraffin oil is mentioned.

[공정B][Process B]

공정B에서는, 착형성반응에 의하여 얻은 니켈 착화반응액에 불활성가스를 소정의 유량으로 취입하고, 액량과 원하는 입자지름에 따른 동력으로 조정하여 교반하면서 가열함으로써, 착화반응액 중의 니켈이온을 환원시켜 니켈 나노입자의 슬러리를 얻는다. 구체적으로는, 니켈 착화반응액 100g에 대하여 0.1∼5L/분의 질소를 취입하면서, 교반장치의 동력을 0.025∼0.1kW의 범위 내로 조정한 후에, 190∼240℃까지 가온하여 니켈 나노입자를 생성시킨다.In step B, an inert gas is blown into the nickel complexing reaction solution obtained by the complexing reaction at a predetermined flow rate, and heating is performed while adjusting the power according to the liquid amount and the desired particle size to reduce nickel ions in the complexing reaction solution, A slurry of nickel nanoparticles is obtained. Specifically, while blowing in nitrogen at a rate of 0.1 to 5 L/min with respect to 100 g of the nickel complexing reaction solution, the power of the stirring device is adjusted within the range of 0.025 to 0.1 kW, and then heated to 190 to 240° C. to produce nickel nanoparticles. make it

공정B에 있어서의 가열온도는, 얻어지는 니켈 나노입자의 입자지름, 입자지름분포 등에 따라 다르지만, 흡열을 수반하는 반응이 일어나는 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 반응온도를 대폭 초과하여 충분히 가열시키면, 생성된 니켈의 촉매작용에 의하여 탄화수소가 분해되어, 니켈 나노입자의 표면을 탄소가 석출되어 덮기 때문에, 니켈의 표면에서의 니켈이온의 생성이 억제된다. 그 때문에 니켈 나노입자를 페이스트 재료로서 사용하는 경우 등에 있어서, 니켈 나노입자 상호간 또는 니켈 나노입자와 다른 입자의 접합성이 저하되는 경향이 있다.Although the heating temperature in step B varies depending on the particle size, particle size distribution, etc. of the nickel nanoparticles to be obtained, it is preferable to maintain the temperature at which the reaction accompanied by endothermic heat occurs. When sufficiently heated beyond the reaction temperature, hydrocarbons are decomposed by the catalytic action of the nickel produced, and carbon is deposited and covered the surface of the nickel nanoparticles, thereby suppressing the generation of nickel ions on the surface of nickel. Therefore, when nickel nanoparticles are used as a paste material, etc., there is a tendency for the bonding properties between nickel nanoparticles or between nickel nanoparticles and other particles to decrease.

여기에서 불활성가스는, 공정B에 있어서 니켈 나노입자의 합성반응에 사용하는 다른 물질과 반응을 일으키지 않는 화학적으로 안정된 가스를 의미한다. 예를 들면 질소, 아르곤을 들 수 있다. 바람직하게는, 저렴하게 입수할 수 있다는 이유에서 질소를 들 수 있다.Here, the inert gas means a chemically stable gas that does not react with other materials used for the synthesis reaction of nickel nanoparticles in step B. For example, nitrogen and argon are mentioned. Preferably, nitrogen is mentioned from the reason that it can obtain cheaply.

불활성가스의 일례로서의 질소의 유량은, 반응 시에 발생하는 가스에 따른 유량으로 조정하는 것이 바람직하고, 원하는 입자지름 및 합성량에 따라 변화하기 때문에 유량의 범위를 적절하게 선택할 수 있다. 바람직하게는 니켈 착화반응액 100∼750g, 더 바람직하게는 500∼750g에 대하여 0.1∼5L/분이다.As an example of the inert gas, the flow rate of nitrogen is preferably adjusted to a flow rate corresponding to the gas generated during the reaction, and since it changes according to the desired particle size and the amount of synthesis, the range of the flow rate can be appropriately selected. Preferably it is 0.1-5 L/min with respect to 100-750 g of nickel complexing reaction liquid, More preferably, 500-750 g.

보다 구체적으로는, 입자지름이 15㎚인 입자를 합성하는 경우에, 니켈 착화반응액량 750g에 대하여 2∼4L/분이 바람직하고, 더 바람직하게는 2.8∼3.2L/분이다. 또한 니켈 나노입자의 입자지름에 따라, 190∼215℃의 온도범위에서 질소유량을 변화시키는 것도 바람직하다. 예를 들면 입자지름이 30㎚를 넘는 입자, 예를 들면 40㎚의 입자를 합성하는 경우에는, 니켈 착화반응액량 500∼750g에 대하여, 핵이 되는 입자가 생성되는 200℃ 미만에서의 질소유량을 2∼4L/분으로 하는 것이 바람직하고, 200℃ 이상에서는 질소유량을 0.1∼3.3L/분으로 조정함으로써, 원하는 입자를 얻을 수 있다.More specifically, when synthesizing particles having a particle diameter of 15 nm, 2 to 4 L/min is preferable with respect to 750 g of nickel complexing reaction liquid, and more preferably 2.8 to 3.2 L/min. In addition, according to the particle diameter of the nickel nanoparticles, it is also preferable to change the nitrogen flow rate in the temperature range of 190 to 215 ℃. For example, when synthesizing particles having a particle diameter of more than 30 nm, for example, particles having a diameter of 40 nm, the nitrogen flow rate at less than 200 ° C. It is preferable to set it as 2-4 L/min, and at 200 degreeC or more, the desired particle|grains can be obtained by adjusting the nitrogen flow rate to 0.1-3.3 L/min.

질소의 순도에 대하여 특별한 제한은 없지만, 수분이 많으면 착물이 수분을 흡습하여 반응에 영향을 미칠 가능성이 있기 때문에, 사용하는 질소는 수분 함유량이 적은 순도 99.9% 이상의 질소를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 질소가스를 취입한다는 것은, 단순히 질소분위기나 질소의 유통하(流通下)(소위, 「질소 플로우」)가 아니고, 반응액에 대하여 직접 질소가스를 일정 이상의 압력을 가하여 주입하는 것을 의미한다. 질소가스를 취입하는 방식에 있어서는, 반응액면(反應液面)을 따라 흐르도록 하여도 좋고, 반응액면을 향하여 공지의 노즐로 분사하여도 좋다. 반응액 중에 직접 질소가스를 주입하여 버블링(bubbling)시키는 것이 더 바람직하다. 반응액 중에 질소가스를 직접 「취입」함으로써, 반응에 의하여 발생하는 가스(반응생성가스)를 효율적으로 배출할 수 있다. 원하는 입자지름에 따라 취입하는 방식 및 유량·압력 등을 조정하는 것이 바람직하다. 반응생성가스의 제거가 불충분하면 핵의 생성이 저해되어, 핵이 단계적으로 생성됨으로써 넓은 입자지름을 가지는 입자가 생성되기 때문에 바람직하지 않다. 다만 반응생성가스를 효율적으로 제거하는 것이 과도하면, 핵 생성 후의 성장반응 시에 새로운 핵이 생성되어, 입자지름이 넓어지는 경향이 있다.There is no particular limitation on the purity of nitrogen, but if there is a lot of moisture, the complex absorbs moisture and may affect the reaction. In addition, blowing in nitrogen gas means injecting nitrogen gas directly to the reaction solution by applying a pressure higher than a certain level, not simply in a nitrogen atmosphere or under the flow of nitrogen (so-called "nitrogen flow"). In the method of blowing nitrogen gas, it may be made to flow along the reaction liquid surface, or it may be sprayed toward the reaction liquid surface with a well-known nozzle. It is more preferable to directly inject nitrogen gas into the reaction solution for bubbling. By directly "blowing" nitrogen gas into the reaction liquid, the gas (reaction product gas) generated by the reaction can be efficiently discharged. It is preferable to adjust the blowing method, flow rate, pressure, etc. according to the desired particle size. If the removal of the reaction product gas is insufficient, the generation of nuclei is inhibited, and the nuclei are generated step by step, which is not preferable because particles having a wide particle diameter are generated. However, if it is excessive to efficiently remove the reaction product gas, new nuclei are generated during the growth reaction after nucleation, and the particle diameter tends to increase.

반응용액을 교반하는 동력은, 임펠러의 형상 등에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 액량에 따른 동력에 의하여 합성하는 것이 바람직하다. 동력의 바람직한 하한으로서는, 니켈 착화반응액 100g에 대하여, 입자 상호간의 회합(會合)에 의한 조대입자(粗大粒子)의 생성을 방지하기 위하여 0.025kW 이상이다. 또한 동력의 상한으로서는, 니켈 착화반응액 100g에 대하여, 액의 흩어짐에 의한 튐으로 생긴 오염을 원인으로 조대입자가 형성되는 등 품질상의 문제가 발생할 우려가 있기 때문에 0.1kW 이하이고, 바람직하게는 0.07kW 이하이다. 또한 가스의 배출성이 변화하기 때문에, 또 성장반응 중에 새로운 핵이 생성되는 등의 원인도 되기 때문에, 적정한 동력값으로 조정하는 것이 바람직하다.The power for stirring the reaction solution can be appropriately selected according to the shape of the impeller, etc., but it is preferable to synthesize the power according to the amount of the liquid. As a preferable lower limit of power, it is 0.025 kW or more with respect to 100 g of nickel complexing reaction liquid in order to prevent generation|occurrence|production of coarse particle by particle-to-particle association. In addition, the upper limit of the power is 0.1 kW or less, preferably 0.07, because there is a risk of quality problems such as the formation of coarse particles due to contamination caused by splashing due to dispersion of the nickel complexing reaction solution 100 g. less than kW. In addition, since the gas emission property changes and it also causes the generation of new nuclei during the growth reaction, it is preferable to adjust the power to an appropriate value.

가열시간은 특별한 제한은 없지만, 니켈 농도계(예를 들면, 가사하라 리카 공업(주)(Kasahara Chemical Instruments Corp.) 제품인 니켈 농도계 Ni-5Z)를 사용하여 반응액의 니켈농도를 측정하고, 니켈이 검출되지 않는 시간까지 가열하는 것이 바람직하다. 가열시간이 이보다 짧으면, 원하는 입자지름의 니켈 나노입자를 얻기 어렵고, 분산성이 더 저하되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 또한 가열시간의 상한은, 입자지름에 따라 가열시간이 변화하기 때문에 제한은 특별히 없지만, 반응이 종료된 후의 장시간의 가열은, 니켈 나노입자의 표면에 탄소가 석출되기 때문에, 불순물의 회피가 필요한 용도, 예를 들면 저온소결을 필요로 하는 용도에 있어서는 소결에 필요한 온도가 높아져 바람직하지 않다. 또한 소결 시에 발생하는 가스양이 증가하기 때문에, 소결체의 형상이 손상될 가능성이 높아 바람직하지 않다.The heating time is not particularly limited, but the nickel concentration of the reaction solution is measured using a nickel concentration meter (for example, a nickel concentration meter Ni-5Z manufactured by Kasahara Chemical Instruments Corp.), It is preferable to heat until the time when it is not detected. If the heating time is shorter than this, it is difficult to obtain nickel nanoparticles having a desired particle size, and dispersibility is more likely to be lowered, which is not preferable. In addition, the upper limit of the heating time is not particularly limited because the heating time changes depending on the particle size. However, long-term heating after the reaction is completed causes carbon to be deposited on the surface of the nickel nanoparticles, so the use in which the avoidance of impurities is required. , for example, in applications requiring low-temperature sintering, the temperature required for sintering becomes high, which is undesirable. In addition, since the amount of gas generated during sintering increases, there is a high possibility that the shape of the sintered body is damaged, which is not preferable.

공정B에 있어서의 생산 프로세스로서는, 스테인리스제 용기를 가열하는 배치방식이나 연속 반응기가 사용되고, 가열수단으로서는, 오일 온도조절 등의 열매체, 전기, 마이크로파, 초음파를 사용한 가열법 등을 들 수 있다. 생산비용의 관점에서, 오일 온도조절 등의 열매체, 전기를 사용한 가열방식이 적합하게 사용된다. 또한 마이크로파 조사나 초음파 조사에 의한 가열이어도 좋다.As the production process in step B, a batch method or a continuous reactor in which a stainless steel vessel is heated is used. Examples of the heating means include a heating method using a heating medium such as oil temperature control, electricity, microwave, and ultrasonic waves. From the viewpoint of production cost, a heating method using a heating medium such as oil temperature control or electricity is preferably used. Moreover, the heating by microwave irradiation or ultrasonic irradiation may be sufficient.

공정B에서는, 니켈 나노입자의 분산성을 개선하거나 산화를 방지하기 위한 방청제 등의 기능을 부여하기 위하여, 분산제나 기능을 부여하기 위한 첨가제를 접합성을 저해하지 않는 범위에서 첨가할 수 있다.In step B, in order to improve the dispersibility of the nickel nanoparticles or to impart a function such as a rust preventive agent for preventing oxidation, a dispersing agent or an additive for imparting a function may be added in a range that does not impair bondability.

[유기금속화합물의 첨가][Addition of organometallic compound]

본 실시형태에 사용되는 유기금속화합물은, 구핵시약과 동일한 성질(구핵성(求核性))을 가지고, 금속착물에 작용하는 것이면 특별한 제약이 없다. 바람직한 유기금속화합물로서, 니켈 나노입자의 입자지름이나 입자지름분포의 제어의 용이성, 안전성, 간편성, 생산성의 관점에서, 알칼리금속에 알킬기, 알콕시기 등의 유기기가 배위된 알칼리금속계 유기금속화합물 및 알칼리토류금속에 상기 유기기가 배위된 알칼리토류금속계 유기금속화합물을 들 수 있다. 이하, 알칼리금속계 유기화합물 및 알칼리토류금속계 유기화합물을 총칭하여 「본 유기금속화합물」이라고 한다. 본 유기금속화합물은, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐화물을 함유하는 유기금속할로겐화물이어도 좋다. 이 경우에, 각각 알칼리금속계 유기금속할로겐화물 및 알칼리토류금속계 유기금속할로겐화물이라고도 한다. 알칼리금속계 유기금속할로겐화물은 알칼리금속계 유기금속화합물의 1형태이고, 알칼리토류금속계 유기금속할로겐화물은 알칼리토류금속계 유기금속화합물의 1형태이다.The organometallic compound used in the present embodiment is not particularly limited as long as it has the same properties (nucleophilicity) as the nucleophilic reagent and acts on the metal complex. As a preferred organometallic compound, an alkali metal-based organometallic compound in which an organic group such as an alkyl group or an alkoxy group is coordinated to an alkali metal from the viewpoint of ease, safety, convenience, and productivity of controlling the particle diameter or particle size distribution of nickel nanoparticles and alkali and alkaline earth metal-based organometallic compounds in which the organic group is coordinated to an earth metal. Hereinafter, the alkali metal-based organic compound and the alkaline earth metal-based organic compound are collectively referred to as “the present organometallic compound”. The organometallic compound may be an organometallic halide containing a halide such as chlorine, bromine or iodine. In this case, they are also referred to as an alkali metal-based organometal halide and an alkaline earth metal-based organometal halide, respectively. The alkali metal-based organometal halide is one form of the alkali metal-based organometallic compound, and the alkaline earth metal-based organometallic halide is one form of the alkaline-earth metal-based organometallic compound.

알칼리금속계 유기금속화합물을 구성하는 알칼리금속으로서는, 예를 들면 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘을 들 수 있고, 반응성이 높은 리튬을 함유하는 유기리튬이 적합하게 사용된다.Examples of the alkali metal constituting the alkali metal-based organometallic compound include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, and organolithium containing highly reactive lithium is preferably used.

또한 알칼리토류금속계 유기금속화합물을 구성하는 알칼리토류금속으로서는, 예를 들면 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨을 들 수 있고, 반응성이 좋은 마그네슘을 함유하는 유기마그네슘할로겐화물이 적합하게 사용된다. 또한 알루미늄에 알킬기가 배위된 알킬알루미늄은 발화성이 강하기 때문에, 안전성 및 간편성의 관점에서 알칼리금속계 유기금속화합물이 더욱 적합하게 사용된다.Further, examples of the alkaline earth metal constituting the alkaline earth metal-based organometallic compound include beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium, and an organomagnesium halide containing magnesium with good reactivity is preferably used. In addition, since alkylaluminum in which an alkyl group is coordinated with aluminum has strong flammability, alkali metal-based organometallic compounds are more suitably used from the viewpoint of safety and convenience.

본 유기금속화합물은, 예를 들면 테트라하이드로퓨란, 헥산, 톨루엔, 시클로헥산, 부틸에테르, 디부틸에테르 등의 유기용매로 희석한 희석용액으로서 사용하는 것이 바람직하고, 니켈 착화반응액과의 친화성의 점에서, 톨루엔, 디부틸에테르 용액이 특히 바람직하다. 희석용액의 농도에 제한은 없지만, 미량으로 입자지름에 영향을 미치는 경우에는 저농도인 것이 제어하기 쉽기 때문에 바람직하다.The present organometallic compound is preferably used as a diluted solution diluted with an organic solvent such as tetrahydrofuran, hexane, toluene, cyclohexane, butyl ether, dibutyl ether, etc. From this point, toluene and a dibutyl ether solution are especially preferable. There is no restriction on the concentration of the diluting solution, but when it affects the particle size in a small amount, a low concentration is preferable because it is easy to control.

알칼리금속계 유기금속화합물로서는, 저렴한 범용의 n-부틸리튬이나 페닐리튬이 적합하게 사용되고, 페닐리튬의 디부틸에테르 용액이 안전성 및 간편성의 관점에서 특히 바람직하다.As the alkali metal-based organometallic compound, inexpensive general-purpose n-butyllithium and phenyllithium are suitably used, and a dibutyl ether solution of phenyllithium is particularly preferable from the viewpoints of safety and convenience.

본 유기금속화합물의 첨가량은, 원하는 입자지름에 따른 첨가량을 선정하면 좋기 때문에 특별한 제한은 없다. 구체적으로는 본 유기금속화합물의 첨가량은, 니켈착물 100g에 대하여 0.001∼30g의 범위 내가 바람직하고, 0.003∼10g의 범위 내가 더 바람직하다.The amount of the organometallic compound to be added is not particularly limited, as it is sufficient to select the amount to be added according to the desired particle size. Specifically, the amount of the organometallic compound added is preferably in the range of 0.001 to 30 g, more preferably in the range of 0.003 to 10 g, per 100 g of the nickel complex.

본 유기금속화합물은, 공정A에서 공정B의 착화반응액을 가열할 때까지의 사이 중의 어느 한 타이밍에 있어서 첨가하면 좋다. 예를 들면 본 유기금속화합물은, 공정A에서 니켈염 및 환원제를 혼합하고 여분의 수분을 제거한 후에 첨가하여도 좋고, 착화반응액을 조제한 후에 첨가하여도 좋다. 또한 본 유기금속화합물은, 수분에 의하여 실활(失活)되어 효과를 잃음으로써 입도분포의 제어가 곤란해지기 때문에, 공정B에서 착화반응액을 가열하기 직전에 첨가하는 것이 바람직하다. 본 유기금속화합물을 첨가함으로써, 니켈 나노입자의 입자지름을 현저히 작게 할 수 있다. 그 작용기구는 아직 명확하지는 않지만, 아마도 구핵성을 가지는 본 유기금속화합물이 니켈착물에 작용하여, 니켈핵의 생성을 촉진하는 것으로 추측된다.The organometallic compound may be added at any timing between the process A and the heating of the complex reaction solution in the process B. For example, the present organometallic compound may be added after mixing the nickel salt and the reducing agent in step A and removing excess moisture, or may be added after preparing the complexing reaction solution. In addition, since the present organometallic compound is deactivated by moisture and loses its effect, it is difficult to control the particle size distribution, so it is preferable to add the organometallic compound immediately before heating the complexing reaction solution in step B. By adding the present organometallic compound, the particle diameter of the nickel nanoparticles can be significantly reduced. Although its mechanism of action is not yet clear, it is presumed that the present organometallic compound having nucleophilicity acts on the nickel complex to promote the formation of nickel nuclei.

본 발명의 니켈 나노입자는, 공지의 수지와 혼합하여 페이스트 재료로 할 수 있다. 예를 들면 수지를 유기 바인더로서 사용할 수 있다. 유기 바인더는, 페이스트 재료 중에서 니켈 나노입자의 침강이나 응집을 억제하여 분산성을 유지하는 역할을 한다. 또한 니켈 나노입자 상호간 또는 니켈 나노입자와 다른 입자를 연결시켜, 광범위한 네트워크 구조를 만드는 것에 의하여, 높은 접합강도를 갖는 접합층의 형성에 기여한다.The nickel nanoparticles of the present invention can be mixed with a known resin to form a paste material. For example, a resin can be used as an organic binder. The organic binder serves to maintain dispersibility by suppressing sedimentation or aggregation of nickel nanoparticles in the paste material. In addition, it contributes to the formation of a bonding layer having high bonding strength by creating a wide network structure by connecting nickel nanoparticles to each other or nickel nanoparticles to other particles.

상기 공지의 수지로서는, 유기용매에 용해가 가능한 바인더이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면 페놀수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 등의 열경화성 수지나, 폴리에틸렌 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 나일론 수지, 아세탈 수지, 폴리비닐아세탈 수지 등의 열가소성 수지를 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐아세탈 수지가 바람직하고, 특히 분자 내에 아세탈기의 유닛과 아세틸기의 유닛과 수산기의 유닛을 구비하는 폴리비닐아세탈 수지가 더 바람직하다.The known resin can be used without particular limitation as long as it is a binder that can be dissolved in an organic solvent, for example, thermosetting resins such as phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, polyethylene resin, and acrylic resin. and thermoplastic resins such as resin, methacrylic resin, nylon resin, acetal resin, and polyvinyl acetal resin. Among these, a polyvinyl acetal resin is preferable, and especially a polyvinyl acetal resin provided with the unit of an acetal group, the unit of an acetyl group, and the unit of a hydroxyl group in a molecule|numerator is more preferable.

상기 페이스트 재료는, 임의성분으로서, 다른 입자를 포함할 수 있다. 즉 상기 니켈 나노입자와 다른 입자를 포함하는 페이스트 재료로 할 수 있다. 여기에서 다른 입자의 재질 및 형상은 제한되지 않지만, 소결재로서의 열전도성이 우수한 주석, 티타늄, 코발트, 구리, 크롬, 망간, 철, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐 등의 비금속(卑金屬), 금, 은, 백금, 팔라듐, 이리듐, 오스뮴, 루테늄, 로듐, 레늄 등의 귀금속 등의 금속원소를 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 함유하고 있어도 좋다. 더 바람직하게는, 열전도성 및 소결성이 우수한 코발트, 은, 구리, 백랍이다.The paste material may include other particles as an optional component. That is, it may be a paste material including the nickel nanoparticles and other particles. Here, the material and shape of the other particles are not limited, but non-metals such as tin, titanium, cobalt, copper, chromium, manganese, iron, zirconium, tungsten, molybdenum, and vanadium, which have excellent thermal conductivity as a sintering material, and gold and metal elements such as noble metals such as silver, platinum, palladium, iridium, osmium, ruthenium, rhodium, and rhenium. These may be contained individually or 2 or more types. More preferably, they are cobalt, silver, copper, and pewter excellent in thermal conductivity and sintering property.

상기 페이스트 재료는, 본 발명의 니켈 나노입자를 필수성분으로서 함유하기 때문에, 박막을 형성할 때에 페이스트의 내부에 작용하는 장력이 균일하게 되어, 균일한 초박막의 형성이 용이하다. 또한 홈 등에 대한 충전성이나 배선의 직선성이 우수하다. 그 때문에, 예를 들면 MLCC 등 다층박막적층을 필요로 하는 용도로 적합하게 사용할 수 있다. 또한 배선의 침투나 확산을 방지할 목적으로 프린트하여 형성된 홈에 페이스트를 충전하는 재료로서, 전자파 실드나 터치패널 등을 제조하는 용도로도 폭넓게 이용할 수 있다.Since the paste material contains the nickel nanoparticles of the present invention as an essential component, the tension acting on the inside of the paste becomes uniform when forming the thin film, and it is easy to form a uniform ultra-thin film. Moreover, it is excellent in filling property with respect to a groove|channel etc., and linearity of a wiring. Therefore, it can be suitably used for applications requiring multi-layer thin film lamination, such as, for example, MLCC. In addition, as a material for filling a groove formed by printing with a paste for the purpose of preventing penetration or diffusion of wiring, it can be widely used for manufacturing electromagnetic shields, touch panels, and the like.

또한 상기 페이스트 재료를 MLCC 용도, 특히 니켈 나노입자를 MLCC의 전극용 재료로서 사용하는 경우에 대하여, 이하에 예시한다.Moreover, the case where the said paste material is used for MLCC use, especially the case where nickel nanoparticles are used as an electrode material of MLCC is exemplified below.

[적층 세라믹 콘덴서용의 내부전극][Internal electrode for multilayer ceramic capacitor]

본 실시형태의 적층 세라믹 콘덴서의 내부전극(이하, 간단하게 「내부전극」이라고도 한다)은, 본 실시형태의 니켈 나노입자를 페이스트화하여, 세라믹 기판 상에 인쇄함으로써 제조된다.The internal electrodes of the multilayer ceramic capacitor of the present embodiment (hereinafter, simply referred to as "internal electrodes") are manufactured by pasting the nickel nanoparticles of the present embodiment and printing them on a ceramic substrate.

상기 페이스트화를 할 때에, 유기 전색제, 수계 전색제 등의 공지의 점도 조정제를 혼합시켜도 좋다. 점도 조정제를 혼합시킴으로써, 상기 페이스트에 적절한 유동성이나 휘발성이 부여되어, 세라믹 기판 상에 평활한 내부전극을 형성할 수 있다.When performing the said paste formation, you may mix well-known viscosity modifiers, such as an organic vehicle and an aqueous vehicle. By mixing the viscosity modifier, appropriate fluidity and volatility are imparted to the paste, and a smooth internal electrode can be formed on the ceramic substrate.

유기 전색제는, 예를 들면 수지를 유기용제 중에 용해시킨 것이다. 유기 전색제에 사용하는 수지는 특별히 한정되지 않고, 에틸셀룰로오스, 폴리비닐부티랄 등의 통상의 각종 수지로부터 적절하게 선택하면 좋다. 또한 사용하는 유기용제도 특별히 한정되지 않고, 인쇄법이나 시트법 등 이용하는 방법에 따라 테르피네올, 부틸카르비톨, 아세톤, 톨루엔 등의 각종 유기용제로부터 적절하게 선택하면 좋다.An organic vehicle is what melt|dissolved resin in the organic solvent, for example. The resin used for the organic vehicle is not particularly limited, and may be appropriately selected from various general resins such as ethyl cellulose and polyvinyl butyral. Also, the organic solvent to be used is not particularly limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as terpineol, butylcarbitol, acetone and toluene depending on the method used such as a printing method or a sheet method.

또한 수계 전색제는, 예를 들면 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 수용성 아크릴 수지를 들 수 있다.Moreover, polyvinyl alcohol, a cellulose, and a water-soluble acrylic resin are mentioned, for example as an aqueous vehicle colorant.

세라믹스 유전체는, 공지의 것이 사용되고, 예를 들면 페로브스카이트계의 유전체로서, 티타늄산바륨이나, 그 티타늄의 일부가 지르콘으로 치환된 것, 바륨의 일부가 스트론튬이나 칼슘 등으로 치환된 유전체를 들 수 있다.A known ceramic dielectric is used, for example, as a perovskite dielectric, barium titanate, a dielectric in which a part of titanium is substituted with zircon, and a dielectric in which barium is partly substituted with strontium or calcium, etc. are mentioned. can

내부전극의 인쇄방법은, 층을 균일하게 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 증착법, 스퍼터링법, 잉크젯법을 들 수 있다.The printing method of the internal electrode is not particularly limited as long as it is a method capable of uniformly forming a layer, and examples thereof include a screen printing method, a gravure printing method, a vapor deposition method, a sputtering method, and an inkjet method.

[적층 세라믹 콘덴서][Multilayer Ceramic Capacitor]

본 실시형태의 적층 세라믹 콘덴서는, 상기 내부전극과 세라믹스 유전체를 교대로 층상(層狀)으로 포개서 압착하고, 소성하여 일체화시킴으로써 제조된다. 세라믹스 유전체는, 공지의 것이 사용되고, 상기 티타늄산바륨 등을 들 수 있다. 이를 페이스트화하여, 상기 내부전극 상에 세라믹스 유전체층을 형성한다. 페이스트화를 할 때에, 유기 전색제, 수계 전색제 등의 공지의 점도 조정제를 혼합시켜도 좋다. 점도 조정제를 혼합시킴으로써, 상기 페이스트에 적절한 유동성이나 휘발성이 부여되어, 세라믹 기판 상에 평활한 내부전극층 및 세라믹스 유전체층을 형성할 수 있다. 유기 전색제는, 예를 들면 수지를 유기용제 중에 용해시킨 것이다. 유기 전색제에 사용하는 수지는 특별히 한정되지 않고, 에틸셀룰로오스, 폴리비닐부티랄 등의 통상의 각종 수지로부터 적절하게 선택하면 좋다. 또한 사용하는 유기용제도 특별히 한정되지 않고, 인쇄법이나 시트법 등 이용하는 방법에 따라 테르피네올, 부틸카르비톨, 아세톤, 톨루엔 등의 각종 유기용제로부터 적절하게 선택하면 좋다.The multilayer ceramic capacitor of the present embodiment is manufactured by alternately stacking the internal electrodes and the ceramic dielectric in a layered manner, pressing, firing, and integrating them. A known ceramic dielectric is used, and the said barium titanate etc. are mentioned. This is pasted to form a ceramic dielectric layer on the internal electrode. When forming into a paste, you may mix well-known viscosity modifiers, such as an organic vehicle and an aqueous vehicle. By mixing the viscosity modifier, appropriate fluidity and volatility are imparted to the paste, and a smooth internal electrode layer and a ceramic dielectric layer can be formed on the ceramic substrate. An organic vehicle is what melt|dissolved resin in the organic solvent, for example. The resin used for the organic vehicle is not particularly limited, and may be appropriately selected from various general resins such as ethyl cellulose and polyvinyl butyral. Also, the organic solvent to be used is not particularly limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as terpineol, butylcarbitol, acetone and toluene depending on the method used such as a printing method or a sheet method.

또한 수계 전색제는, 예를 들면 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 수용성 아크릴 수지를 들 수 있다.Moreover, polyvinyl alcohol, a cellulose, and a water-soluble acrylic resin are mentioned, for example as an aqueous vehicle colorant.

세라믹스 유전체의 인쇄방법은, 층을 균일하게 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 증착법, 스퍼터링법, 잉크젯법을 들 수 있다.The printing method of the ceramic dielectric is not particularly limited as long as it is a method capable of uniformly forming a layer, and examples thereof include a screen printing method, a gravure printing method, a vapor deposition method, a sputtering method, and an inkjet method.

내부전극과 세라믹스 유전체의 층 및 층두께는 한정되지 않지만, 예를 들면 수(數) 층∼1000층이고, 각 층두께가 0.1㎛∼2㎛이다.Although the layers and thicknesses of the internal electrode and the ceramic dielectric are not limited, for example, several to 1000 layers, and each layer thickness is 0.1 to 2 μm.

다음에, 이와 같이 하여 얻어진 내부전극과 세라믹스 유전체의 다층구조를 압착하여 일체로 성형하고, 소정의 크기(칩의 사이즈)로 자르고, 소성하여 칩을 형성한다. 소성온도는, 예를 들면 1000℃∼1300℃이다. 소성 후에, 칩의 양 단면(端面)에 금속 페이스트를 도포, 열처리하고, 그 표면을 도금함으로써, 외부전극을 형성한다.Next, the thus obtained internal electrode and the multilayer structure of the ceramic dielectric are pressed and integrally molded, cut to a predetermined size (size of the chip), and fired to form a chip. The firing temperature is, for example, 1000°C to 1300°C. After firing, a metal paste is applied to both end surfaces of the chip, heat-treated, and the surface is plated to form an external electrode.

이와 같이 하여 제조된 본 발명의 실시형태에 관한 적층 세라믹 콘덴서는, 납땜 등에 의하여 인쇄기판 상 등에 실장되어, 각종 전자기기 등에 사용된다.The multilayer ceramic capacitor according to the embodiment of the present invention manufactured in this way is mounted on a printed board or the like by soldering or the like, and is used for various electronic devices and the like.

이러한 전자기기는, 본 발명의 니켈 나노입자를 사용하고 있기 때문에, 소형·고용량화가 가능하고, 신뢰성, 고수명성(高壽命性)이 우수하여, 전자부품의 고온부하에 대한 수명을 향상시킬 수 있다.Since these electronic devices use the nickel nanoparticles of the present invention, miniaturization and high capacity are possible, reliability and high lifespan are excellent, and the lifespan of electronic components against high temperature loads can be improved. .

(실시예)(Example)

이하에, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의하여 전혀 한정되지 않는다. 또한 이하의 실시예에 있어서, 특별한 언급이 없는 한 측정, 평가는 하기에 의한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by these Examples. In addition, in the following examples, the measurement and evaluation are based on the following unless otherwise stated.

[입도분포, 평균입자지름 및 CV값의 측정][Measurement of particle size distribution, average particle diameter and CV value]

입도분포, 평균입자지름 및 CV값은, 이하의 방법으로 실시하였다.The particle size distribution, average particle diameter, and CV value were performed by the following method.

SEM(주사전자현미경, (주)히타치 하이테크(Hitachi High-Tech Corporation) 제품, Regulus8100, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능 0.8㎚)에 의하여 시료의 사진을 촬영하고, 입도분포 해석 소프트웨어((주)마운테크(Mountech Co., Ltd.) 제품, Mac-View)를 사용하여, 입자 전체가 촬영되어 있는 입자를 사진의 좌측에서부터 순차적으로 400개 추출한다. 선택된 면적 상당의 원의 지름(Heywood 지름)을 개개의 입자지름으로 하여, 수학적 평균지름과 표준편차를 구한다. 추출한 니켈 나노입자 전체 400개에 있어서, 평균입자지름에 대한 입자지름이 1/2 이하인 입자(≤1/2 입자지름)와 입자지름이 3/2 이상인 입자(≥3/2 입자지름)의 비율(%)을 산출하였다.A photograph of the sample was taken with SEM (Scanning Electron Microscope, manufactured by Hitachi High-Tech Corporation, Regulus 8100, secondary electron resolution 0.8 nm at an acceleration voltage of 15 kV), and particle size distribution analysis software ((( (Note) Using Mounttech (Mountech Co., Ltd.), Mac-View), 400 particles of which all particles are photographed are sequentially extracted from the left side of the photo. Using the diameter of the circle (Heywood diameter) corresponding to the selected area as the individual particle diameter, the mathematical mean diameter and standard deviation are calculated. In all 400 extracted nickel nanoparticles, the ratio of particles having a particle diameter of 1/2 or less (≤ 1/2 particle diameter) to particles having a particle diameter of 3/2 or more (≥ 3/2 particle diameter) to the average particle diameter (%) was calculated.

또한 CV값(변동계수)은, (표준편차)÷(수학적 평균지름)에 의하여 산출하였다. 또 CV값이 작을수록 입자지름이 더 균일하다는 것을 나타낸다.In addition, the CV value (coefficient of variation) was calculated by (standard deviation) ÷ (mathematical mean diameter). It also indicates that the smaller the CV value, the more uniform the particle size is.

[금속성분에 포함되는 니켈성분, 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 함유량의 측정][Measurement of content of nickel component, alkali metal or alkaline earth metal contained in metal component]

고주파 유도결합 플라스마 질량분석법(ICP 질량분석법)에 의하여, 니켈 나노입자에 포함되는 니켈성분, 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 함유량(중량부)을 측정하였다.The content (parts by weight) of the nickel component, alkali metal or alkaline earth metal contained in the nickel nanoparticles was measured by high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP mass spectrometry).

[유기금속화합물][Organic metal compound]

유기금속화합물(1) : 후지필름 와코준야쿠(주)(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) 제품, 페닐리튬의 약 19% 디부틸에테르 용액(약 1.9mol/L)Organometallic compound (1): manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, about 19% dibutyl ether solution of phenyllithium (about 1.9 mol/L)

[올레일아민][Oleylamine]

니치유(주)(NOF CORPORATION) 제품, 닛산아민(NISSANAMINE) OBNOF CORPORATION product, NISSANAMINE OB

(합성예1)(Synthesis Example 1)

2L의 4구 플라스크에 올레일아민 600g을 채취하고, 아세트산니켈 4수화물 246.8g을 가하고, 2L/분의 질소기류하, 140℃에서 3시간 반응시킴으로써, 니켈 착화반응액A 775g을 얻었다.600 g of oleylamine was extract|collected in a 2 L 4-necked flask, 246.8 g of nickel acetate tetrahydrates were added, and it was made to react at 140 degreeC under a nitrogen stream of 2 L/min for 3 hours, and 775 g of nickel complex reaction liquid A was obtained.

(합성예2)(Synthesis Example 2)

2L의 4구 플라스크에 올레일아민 200g을 채취하고, 아세트산니켈 4수화물 82.3g을 가하고, 2L/분의 질소기류하, 140℃에서 3시간 반응시킴으로써, 니켈 착화반응액B 258g을 얻었다.200 g of oleylamine was collected in a 2 L four-neck flask, 82.3 g of nickel acetate tetrahydrate was added, and reaction was performed at 140°C for 3 hours under a nitrogen stream of 2 L/min to obtain 258 g of nickel complex reaction solution B.

(실시예1)(Example 1)

합성예1에서 얻은 니켈 착화반응액A 775g에 유기금속화합물(1) 6g을 첨가하여 합계 781g으로 하고, 질소가스를 3L/분으로 반응액 중에 직접 주입(버블링)하면서, 동력 0.034kW로 조정하고, 맨틀히터(mantle heater)로 승온(昇溫)시키고, 210℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도1 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 14.9㎚, CV값 0.12의 좁은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.85중량부이고, 리튬성분은 0.12중량부였다.To 775 g of the nickel complexing reaction solution A obtained in Synthesis Example 1, 6 g of the organometallic compound (1) was added to make a total of 781 g, and the power was adjusted to 0.034 kW while directly injecting (bubbling) nitrogen gas into the reaction solution at 3 L/min. And, the temperature was raised with a mantle heater, and the nickel nanoparticle slurry was obtained by making it react at 210 degreeC for 10 minutes. As shown in Fig. 1 and Table 1, particles exhibiting a narrow particle size distribution with an average particle diameter of 14.9 nm and a CV value of 0.12 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.85 parts by weight, and the lithium component was 0.12 parts by weight.

(실시예2)(Example 2)

합성예1에서 얻은 니켈 착화반응액A 775g에 유기금속화합물(1) 0.15g을 첨가하여 합계 775.15g으로 하고, 질소가스를 1L/분으로 반응액 중에 직접 주입(버블링)하면서, 동력 0.033kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도4 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 27.9㎚, CV값 0.14의 좁은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.0003중량부였다.To 775 g of nickel complexing reaction solution A obtained in Synthesis Example 1, 0.15 g of organometallic compound (1) was added to make a total of 775.15 g, and nitrogen gas was directly injected (bubbled) into the reaction solution at 1 L/min, while power was 0.033 kW was adjusted to, heated with a mantle heater, and reacted at 230°C for 10 minutes to obtain a nickel nanoparticle slurry. As shown in Fig. 4 and Table 1, particles exhibiting a narrow particle size distribution with an average particle diameter of 27.9 nm and a CV value of 0.14 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.0003 parts by weight.

(실시예3)(Example 3)

합성예1에서 얻은 니켈 착화반응액A 775g에 유기금속화합물(1) 0.17g을 첨가하여 합계 775.17g으로 하고, 질소가스를 3L/분으로 반응액 중에 직접 주입(버블링)하면서, 동력 0.048kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 200℃에 도달한 단계에서 질소량을 0.5L/분으로 바꾸어 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도6 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 38.2㎚, CV값 0.17의 좁은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.0003중량부였다.To 775 g of nickel complexing reaction solution A obtained in Synthesis Example 1, 0.17 g of organometallic compound (1) was added to make a total of 775.17 g, and nitrogen gas was directly injected (bubbled) into the reaction solution at 3 L/min, while power was 0.048 kW , the temperature was raised with a mantle heater, and the amount of nitrogen was changed to 0.5 L/min at the stage of reaching 200 ° C., and reacted at 230 ° C. for 10 minutes to obtain a nickel nanoparticle slurry. As shown in Fig. 6 and Table 1, particles exhibiting a narrow particle size distribution with an average particle diameter of 38.2 nm and a CV value of 0.17 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.0003 parts by weight.

(실시예4)(Example 4)

합성예2에서 얻은 니켈 착화반응액B 258g에 실시예1에서 얻은 니켈 나노입자 슬러리 13.2g을 첨가하여 합계 271.2g으로 하고, 질소가스를 0.5L/분으로 반응액 중에 직접 주입(버블링)하면서, 동력 0.029kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도8 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 41.0㎚, CV값 0.19의 좁은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.0006중량부였다.13.2 g of the nickel nanoparticle slurry obtained in Example 1 was added to 258 g of the nickel complexing reaction solution B obtained in Synthesis Example 2 to make a total of 271.2 g, and nitrogen gas was directly injected (bubbled) into the reaction solution at 0.5 L/min. , the power was adjusted to 0.029 kW, the temperature was raised with a mantle heater, and reacted at 230°C for 10 minutes to obtain a nickel nanoparticle slurry. As shown in Fig. 8 and Table 1, particles exhibiting a narrow particle size distribution with an average particle diameter of 41.0 nm and a CV value of 0.19 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.0006 parts by weight.

(실시예5)(Example 5)

합성예2에서 얻은 니켈 착화반응액B 258g에 실시예1에서 얻은 니켈 나노입자 슬러리 5g을 첨가하여 합계 263g으로 하고, 질소가스를 1L/분으로 반응액 중에 직접 주입(버블링)하면서, 동력 0.033kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도10 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 49.8㎚, CV값 0.18의 좁은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.0004중량부였다.5 g of the nickel nanoparticle slurry obtained in Example 1 was added to 258 g of the nickel complexing reaction solution B obtained in Synthesis Example 2 to make a total of 263 g, and nitrogen gas was directly injected (bubbled) into the reaction solution at 1 L/min, while power was 0.033 Adjusted to kW, heated with a mantle heater, and reacted at 230°C for 10 minutes to obtain a nickel nanoparticle slurry. As shown in Fig. 10 and Table 1, particles exhibiting a narrow particle size distribution with an average particle diameter of 49.8 nm and a CV value of 0.18 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.0004 parts by weight.

(비교예1)(Comparative Example 1)

합성예1에서 얻은 니켈 착화반응액A 775g에 유기금속화합물(1) 6g을 첨가하여 합계 781g으로 하고, 질소가스를 2L/분으로 플로우하면서, 동력 0.033kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 210℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도2 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 18.4㎚, CV값 0.29의 넓은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.85중량부이고, 리튬성분은 0.13중량부였다.6 g of organometallic compound (1) was added to 775 g of nickel complexing reaction solution A obtained in Synthesis Example 1 to make a total of 781 g, and while nitrogen gas was flowed at 2 L/min, the power was adjusted to 0.033 kW, and the temperature was raised with a mantle heater, By reacting at 210°C for 10 minutes, a nickel nanoparticle slurry was obtained. As shown in Fig. 2 and Table 1, particles exhibiting a wide particle size distribution with an average particle diameter of 18.4 nm and a CV value of 0.29 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.85 parts by weight, and the lithium component was 0.13 parts by weight.

(비교예2)(Comparative Example 2)

합성예1에서 얻은 니켈 착화반응액A 775g에 유기금속화합물(1) 6g을 첨가하여 합계 781g으로 하고, 질소가스를 4L/분으로 플로우하면서, 동력 0.033kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 210℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도3 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 20.4㎚, CV값 0.24의 넓은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.85중량부이고, 리튬성분은 0.12중량부였다.6 g of organometallic compound (1) was added to 775 g of nickel complexing reaction solution A obtained in Synthesis Example 1 to make a total of 781 g, and while nitrogen gas was flowed at 4 L/min, the power was adjusted to 0.033 kW, and the temperature was raised with a mantle heater, By reacting at 210°C for 10 minutes, a nickel nanoparticle slurry was obtained. As shown in Fig. 3 and Table 1, particles exhibiting a wide particle size distribution with an average particle diameter of 20.4 nm and a CV value of 0.24 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.85 parts by weight, and the lithium component was 0.12 parts by weight.

(비교예3)(Comparative Example 3)

합성예1에서 얻은 니켈 착화반응액A 775g에 유기금속화합물(1) 0.2g을 첨가하여 합계 775.2g으로 하고, 질소가스를 3L/분으로 플로우하면서, 동력 0.033kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도5 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 27.8㎚, CV값 0.27의 넓은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.0007중량부였다.To 775 g of nickel complexing reaction solution A obtained in Synthesis Example 1, 0.2 g of organometallic compound (1) was added to make a total of 775.2 g, and while nitrogen gas was flowed at 3 L/min, the power was adjusted to 0.033 kW, and the temperature was raised with a mantle heater. and reacted at 230°C for 10 minutes to obtain a nickel nanoparticle slurry. As shown in Fig. 5 and Table 1, particles exhibiting a wide particle size distribution with an average particle diameter of 27.8 nm and a CV value of 0.27 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.0007 parts by weight.

(비교예4)(Comparative Example 4)

합성예1에서 얻은 니켈 착화반응액A 775g에 유기금속화합물(1) 0.2g을 첨가하여 합계 775.2g으로 하고, 질소가스를 3L/분으로 플로우하면서, 동력 0.048kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도7 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 36.6㎚, CV값 0.36이고, 10∼20㎚의 미립자를 포함하는 넓은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.0006중량부였다.To 775 g of nickel complexing reaction solution A obtained in Synthesis Example 1, 0.2 g of organometallic compound (1) was added to make a total of 775.2 g, and while nitrogen gas was flowed at 3 L/min, the power was adjusted to 0.048 kW, and the temperature was raised with a mantle heater. and reacted at 230°C for 10 minutes to obtain a nickel nanoparticle slurry. As shown in Fig. 7 and Table 1, particles having an average particle diameter of 36.6 nm, a CV value of 0.36, and a broad particle size distribution including fine particles of 10 to 20 nm were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.0006 parts by weight.

(비교예5)(Comparative Example 5)

합성예2에서 얻은 니켈 착화반응액B 258g에 실시예1에서 얻은 니켈 나노입자 슬러리 13.2g을 첨가하여 합계 271.2g으로 하고, 질소가스를 3L/분으로 플로우하면서, 동력 0.029kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도9 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 36.5㎚, CV값 0.55의 넓은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.001중량부였다.13.2 g of the nickel nanoparticle slurry obtained in Example 1 was added to 258 g of the nickel complexing reaction solution B obtained in Synthesis Example 2 to make a total of 271.2 g, and the power was adjusted to 0.029 kW while flowing nitrogen gas at 3 L/min, and the mantle By heating up with a heater and making it react at 230 degreeC for 10 minutes, the nickel nanoparticle slurry was obtained. As shown in Fig. 9 and Table 1, particles exhibiting a wide particle size distribution with an average particle diameter of 36.5 nm and a CV value of 0.55 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.001 parts by weight.

(비교예6)(Comparative Example 6)

합성예2에서 얻은 니켈 착화반응액B 258g에 실시예1에서 얻은 니켈 나노입자 슬러리 4.0g을 첨가하여 합계 262g으로 하고, 질소가스를 1L/분으로 플로우하면서, 동력 0.018kW로 조정하고, 맨틀히터로 승온시키고, 230℃에서 10분간 반응시킴으로써, 니켈 나노입자 슬러리를 얻었다. 도11 및 표1에 나타내는 바와 같이, 평균입자지름 49.3㎚, CV값 0.31의 넓은 입도분포를 나타내는 입자가 얻어졌다. 또한 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분은 99.99중량부이고, 리튬성분은 0.0002중량부였다.4.0 g of the nickel nanoparticle slurry obtained in Example 1 was added to 258 g of the nickel complexing reaction solution B obtained in Synthesis Example 2 to make a total of 262 g, and the power was adjusted to 0.018 kW while flowing nitrogen gas at 1 L/min, and a mantle heater The temperature was raised to , and by reacting at 230°C for 10 minutes, a nickel nanoparticle slurry was obtained. As shown in Fig. 11 and Table 1, particles exhibiting a wide particle size distribution with an average particle diameter of 49.3 nm and a CV value of 0.31 were obtained. In addition, the nickel component included in 100 parts by weight of the metal component was 99.99 parts by weight, and the lithium component was 0.0002 parts by weight.

Figure pat00001
Figure pat00001

표1에 나타내는 바와 같이, 실시예1∼5의 본 발명의 니켈 나노입자는, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능이 1.0㎚ 이하인 고분해능 SEM으로 촬영한 니켈 나노입자 전체 400개에 있어서, 평균입자지름에 대한 입자지름이 1/2 이하인 입자와 입자지름이 3/2 이상인 입자의 수의 합계가 차지하는 비율이 5% 이하였다. 즉 입도분포에 있어서 평균입자지름을 크게 벗어나는 입자의 존재비율이 적어, 좁은 입도분포를 가지기 때문에, 박막 형성성이나 매우 좁은 간극에 대한 충전성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, the nickel nanoparticles of the present invention of Examples 1 to 5 had a secondary electron resolution of 1.0 nm or less at an acceleration voltage of 15 kV. In all 400 nickel nanoparticles photographed by high-resolution SEM, the average The ratio of the sum of the number of particles having a particle diameter of 1/2 or less and particles having a particle diameter of 3/2 or more to the particle diameter was 5% or less. That is, in the particle size distribution, it was confirmed that the abundance ratio of the particles greatly deviating from the average particle diameter was small, and since it had a narrow particle size distribution, it was confirmed that it was excellent in thin film formation and filling properties for very narrow gaps.

또한 표1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 니켈 나노입자는, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능이 1.0㎚ 이하인 고분해능 SEM으로 측정한 경우에도 CV값이 0.25 이하였다. 고분해능 SEM으로는 20㎚ 미만, 특히 5㎚ 미만의 소입경(小粒徑)의 니켈 나노입자(이하, 「소입경 니켈 나노입자」라고 한다)의 존재를 충분히 검출할 수 있기 때문에, CV값의 실태가 더욱 정확하게 반영된다. 본 발명의 니켈 나노입자는, 종래기술의 니켈 나노입자와 비교하여 소입경 니켈 나노입자의 함유량이 적기 때문에, 고분해능 SEM으로 측정한 경우에도 CV값이 0.25 이하가 된다.In addition, as shown in Table 1, the nickel nanoparticles of the present invention had a CV value of 0.25 or less even when measured by a high-resolution SEM having a secondary electron resolution of 1.0 nm or less at an acceleration voltage of 15 kV. High-resolution SEM can sufficiently detect the presence of nickel nanoparticles with a small particle size of less than 20 nm, particularly less than 5 nm (hereinafter referred to as “small particle size nickel nanoparticles”), so that the CV value The actual situation is more accurately reflected. Since the nickel nanoparticles of the present invention have a small content of the nickel nanoparticles of small particle size compared with the nickel nanoparticles of the prior art, the CV value is 0.25 or less even when measured by high-resolution SEM.

이상에서, 본 발명의 실시형태를 예시의 목적으로 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 제약되지 않는다.In the above, although embodiment of this invention was described in detail for the purpose of illustration, this invention is not restrict|limited to said embodiment.

Claims (4)

평균입자지름이 5∼100㎚, 금속성분 100중량부에 포함되는 니켈성분이 99.5중량부 이상으로 이루어지는 니켈 나노입자로서, 가속전압 15kV일 때의 2차전자 분해능이 1.0㎚ 이하인 주사전자현미경으로 촬영한 니켈 나노입자 전체 400개에 있어서, 그들의 평균입자지름에 대하여, 입자지름이 1/2 이하인 입자와 입자지름이 3/2 이상인 입자의 수의 합계가 차지하는 비율이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 니켈 나노입자.
Nickel nanoparticles having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a nickel component contained in 100 parts by weight of a metal component of 99.5 parts by weight or more, photographed with a scanning electron microscope having a secondary electron resolution of 1.0 nm or less at an acceleration voltage of 15 kV Nickel, characterized in that the ratio of the sum of the number of particles having a particle diameter of 1/2 or less and particles having a particle diameter of 3/2 or more to their average particle diameter is 5% or less in a total of 400 nickel nanoparticles nanoparticles.
제1항에 있어서,
리튬을 0.00003중량부∼0.5중량부 포함하는 니켈 나노입자.
The method of claim 1,
Nickel nanoparticles containing 0.00003 parts by weight to 0.5 parts by weight of lithium.
제1항 또는 제2항의 니켈 나노입자와 수지를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 페이스트 재료.
A paste material comprising a mixture of the nickel nanoparticles of claim 1 or 2 and a resin.
제1항 또는 제2항의 니켈 나노입자를 전극용 재료로서 사용하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서.A multilayer ceramic capacitor comprising the nickel nanoparticles of claim 1 or 2 as a material for electrodes.
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