KR20010104696A

KR20010104696A - 니켈 분말 및 도전 페이스트

Info

Publication number: KR20010104696A
Application number: KR1020017008686A
Authority: KR
Inventors: 무쿠노타카시; 아라키타카유키; 토시마요시하루
Original assignee: 미야무라 신페이; 미츠이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2001-11-26
Also published as: KR100480873B1; EP1151814A4; EP1151814A1; WO2001036131A1; US6494931B1; TW467779B

Abstract

본 발명은 SEM 관찰에 의한 평균 입자 직경의 1.2 배 이상의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이고, 이 평균 입자 직경의 0.8 배 이하의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이며, 게다가 탭 밀도가 2.5g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 니켈 분말, 및 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트이고, 본 발명의 니켈 분말은 좁은 입도 분포 및 도전 페이스트 중에서의 우수한 충진성을 가지며, 특히 크랙이나 라미네이션의 발생이 없이 적층 세라믹 콘덴서의 얇고 균질한 내부 전극을 형성하는 데에 적합하다.

Description

니켈 분말 및 도전 페이스트{Nickel powder and conductive paste}

적층 세라믹 콘덴서는 번갈아 적층된 복수의 세라믹 유전체층과 내부 전극층이 일체화된 것으로, 이와 같은 적층 세라믹 콘덴서를 형성할 때에는, 내부 전극 재료인 금속 미세 분말을 페이스트 화하여 도전 페이스트를 제조하고, 이 도전 페이스트를 사용하여 세라믹 유전체 그린 시트 상에 인쇄하며, 세라믹 유전체 그린 시트와 도체 페이스트 층이 번갈아 가며 층상이 되도록 복수층 적층하고, 가열 압착하여 일체화시킨 후, 환원성 분위기 하에서, 고온에서 소성하여 세라믹 유전체층과 내부 전극층을 일체화시키는 것이 일반적이다.

이 내부 전극 재료로서, 종래에는 백금, 파라듐, 은-파라듐 등이 사용되었지만, 원가 절감을 위하여 근간에는 이들 귀금속 대신에, 니켈 등의 싼 금속을 사용하는 기술이 개발되어 진보해가고 있다. 그러나, 니켈 분말을 함유하는 페이스트를사용하여 내부 전극을 형성한 경우에는 크랙(crack)이나 디라미네이션 (delamination)의 문제점이 발생되었다.

또한, 도전 페이스트를 사용하여 제조되는 전자 부품, 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서 등은 근년에 더욱 소형화되고 있고, 그에 동반하여 세라믹 유전체층 및 내부 전극층의 박막화, 다층화가 진행되어 현재 적층 부품, 특히 적층 세라믹 콘덴서에서는 유전체층을 2㎛ 이하로, 내부 전극막의 두께를 1.5㎛ 이하로, 적층수를 100층 이상으로 한 부품이 제조되고 있다. 이와 같은 부품을 제조하기 위해서는, 크랙이나 디라미네이션의 발생이 없이 얇고 균질한 내부 전극을 형성할 필요가 있다.

얇은 내부 전극층을 얻기 위해서는, 그에 걸맞은 평균 입자 직경이 작은 금속 미세 분말을 사용하면 된다고 생각되지만, 평균 입자 직경이 소정의 범위 내에 있다 하더라도 조립(粗粒)이 혼입되어 있다고 할 때, 그와 같은 금속 미세 분말을 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 내부 전극층을 형성하면, 상기 조립이 내부 전극층 상에 돌기를 형성하여, 그 돌기가 얇은 세라믹 유전체층을 관통·파괴하여 내부 전극간의 단락을 일으키는 경우가 있다. 이와 같은 내부 전극간의 단락을 방지하기 위해서는 얇은 내부 전극층을 얻는데 적합한 평균 입자 직경의 금속 미세 분말보다도 상당히 작은 평균 입자 직경의 금속 미세 분말을 사용할 필요가 있다.

예를 들면, 일본특개평 11-189801호 공보에는 평균 입자 직경이 0.2∼0.6㎛ 이고, 나아가 평균 입자 직경의 2.5배 이상의 입자 직경을 가지는 조립자의 존재 율이 개수 기준으로 0.1% 이하인 니켈 초미세 분말이 기재되어 있고, 칼럼 4의 21∼24 행에는 「예를 들면, 조립의 입자 직경을 1.5㎛ 이상 정도로 한정하면, 본 발명의 니켈 초미세 분말의 평균 입자 직경은 0.6㎛로 한정될 필요가 있는 것이다」라고 기재되어 있고, 얇은 내부 전극층을 얻기 위해 상당히 작은 평균 입자 직경을 가진 금속 미세 분말을 사용할 필요가 있다.

특히, 전극의 도전성을 안정적으로 확보하기 위해서는 미세 분말인 동시에 도전 페이스트를 제조할 때의 용기 중의 충진성이 높지 않으면 안된다. 그러나, 미세 분말로 되면 될수록, 그와 같은 미세 분말을 함유하는 니켈 분말의 도전 페이스트 중에서의 충진성이 상승하게 될 뿐만 아니라, 그 도전 페이스트의 점도가 상승한다 라는 문제점이 있고, 또한 소성(燒成) 중에 열 수축이나 산화가 촉진된다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은, 좁은 입도 분포 및 도전 페이스트 중에서의 우수한 충진성을 가지고, 특히 크랙이나 디라미네이션의 발생이 없이 적층 세라믹 콘덴서의 얇고 균질한 내부 전극을 형성하는 데에 적합한 니켈 분말을 제공하고, 또한 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 니켈 분말 및 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 좁은 입도 분포 및 도전 페이스트 중에서 우수한 충진성을 가지고, 특히, 크랙(crack)이나 디라미네이션(delamination)의 발생이 없이 적층 세라믹 콘덴서의 얇고 균질한 내부 전극을 형성하는 데에 적합한 니켈 분말 및 이 니켈 분말을 함유하는 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트에 관한 것이다.

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 니켈 분말에 있어서, 조립 및 미세 입자 각각의 비율을 비교적 작게 하고, 또한 탭(tab) 밀도가 소정의 값보다도 높은 니켈 분말일 경우라면, 니켈 분말을 불필요하게 미세하게 할 필요 없이 표면에 돌기가 없는 내부 전극층을 형성하여 내부 전극간의 단락이 일어나기 어렵게 할 수 있고, 게다가 미세 입자가 적기 때문에 산화가 억제됨과 동시에열 수축을 억제할 수 있고, 또한, 탭 밀도가 높다는 것에 기인하여 도전 페이스트 중에서의 니켈 분말의 충진성이 높고, 깨끗한 소결막을 얻을 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

또한, 상기의 특성에 덧붙여서 각각의 입자 내의 결정자 직경이 작을 경우에는 소결이 온화하게 진행되고 동시에 소결 속도의 불균일이 없어지고, 그 결과로서 크랙이나 디라미네이션의 발생이 없이 얇고 균질한 내부 전극을 형성할 수 있다는 것을 발견했다.

즉, 본 발명의 니켈 분말은 SEM(주사형 전자 현미경) 관찰에 의한 평균 입자 직경의 1.2배 이상의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이고, 이 평균 입자 직경의 0.8배 이하의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이고, 또한 탭 밀도가 2.5g/㎤ 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트는 상기의 특성을 가지는 니켈 분말을 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 니켈 분말에 있어서는, 편의적으로는 1만배 정도의 SEM 관찰에 의한 평균 입자 직경의 1.2배 이상의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하, 바람직하게는 4% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하이고, 이 평균 입자 직경의 0.8 배 이하의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하, 바람직하게는 4% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하인 것이 중요하다. 즉, 조립의 함유 비율이 비교적 작고, 니켈 분말중의 각 니켈 입자의 입자 직경이 상당히 균일하기 때문에 그와 같은 니켈 분말을 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 얻어지는, 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는 니켈 분말의 평균 입자 직경과 비교하여 상당히 얇은 내부 전극층을 형성할 수 있고, 특히 내부 전극층의 표면에 돌기가 형성되는 일은 없고, 따라서 내부 전극간의 단락이 일어나는 일이 없다. 특히, 미세 입자의 함유 비율도 비교적 작기 때문에 그와 같은 니켈 분말을 함유하는 도전 페이스트의 점도가 상승한다라는 문제가 발생하지 않고, 또한 소성 중에 열 수축이나 산화가 촉진되는 일도 없다.

또한, 본 발명의 니켈 분말에 있어서는, 탭 밀도가 2.5g/㎤ 이상, 바람직하게는 2.7g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 3.0g/㎤ 이상인 것이 중요하다. 즉, 니켈 분말이 고 탭 밀도인 것에 기인하여 도전 페이스트 중에서의 니켈 분말의 충진성이 높고, 이와 같은 니켈 분말을 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 수득되는, 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는 깨끗한 소결막이 수득된다.

또한, 본 발명의 니켈 분말에 있어서는, 각각의 입자 내의 평균 결정자의 직경이 400Å 미만인 것이 바람직하고, 300Å 이하인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 니켈 분말을 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 수득되는, 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는 깨끗한 소결막이 수득된다. 또한, 각각의 입자 내의 결정자의 직경이 작은 것에 기인하여 소결이 온화하게 진행한다. 즉, 각각의 입자 내의 결정자의 직경이 큰 입자의 경우에는 단번에 소결이 일어나지만, 각각의 입자 내의 결정자의 직경이 작으면, 소결시에 우선 입자 내의 결정자간의 소결이 일어나고, 서서히 입자간의 소결이 일어나기 때문에 소결 속도에 불균일함이 없고, 깨끗한 막이 형성되어 크랙(crack)이나 디라미네이션(delamination)은 생기기 어렵다.

이와 같이, 본 발명의 니켈 분말에 있어서, SEM 관찰에 의한 평균 입자 직경의 1.2배 이상의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이고, 이 평균 입자 직경의 0.8배 이하의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이고, 탭 밀도가 2.5g/㎤ 이상이고, 나아가 각각의 입자 내의 평균 결정자의 직경이 400Å 미만의 니켈 분말이라면, 그와 같은 니켈 분말을 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 수득되는, 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서에 있어서는 크랙이나 디라미네이션의 발생이 없이, 또한 내부 전극층의 표면의 돌기 형성이 더 한층 충분히 방지되어, 극히 균질하고 치밀한 얇은 내부 전극막을 형성하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 니켈 분말에 있어서는, 상기와 같은 니켈 분말을 함유하는 도전 페이스트를 사용하여 적층 세라믹 콘덴서를 제조할 경우에는, SEM 관찰에 의한 평균 입자 직경이 0.1∼1㎛인 것이 바람직하고, 0.2∼0.6㎛인 것이 더 한층 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명의 니켈 분말은 좁은 입도 분포 및 우수한 도전 페이스트 중에서의 충진성을 가지고, 이 니켈 분말을 함유하는 도전 페이스트는 각종 용도에 사용할 수 있고, 특히 적층 세라믹 콘덴서의 내부 전극의 형성에 사용할 경우에도, 니켈 미세 분말의 입자 직경을 불필요하게 작게 할 필요 없이, 크랙이나 디라미네이션의 발생이 없이, 더욱이 내부 전극층의 표면의 돌기 형성이 더 한층 충분히 방지되어 극히 균질하고 치밀한 얇은 내부 전극막을 형성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트는 상기의 본 발명의 니켈 분말을 함유하는 것이고, 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트는상기의 우수한 특성을 가진 니켈 분말을 함유하고 있음으로써, 특히 얇고 균질한 내부 전극을 형성하는 데에 적합하다.

다음으로, 본 발명의 니켈 분말의 바람직한 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 니켈 분말은, 니켈 착체(錯體)를 함유하고 있는 니켈염 수용액을 알칼리 금속 수산화물 수용액에 첨가함으로써 생성되는 니켈 수산화물을 함유하는 슬러리를, 55℃ 이상의 온도 조건 하에서 히드라진계 환원제와 접촉시켜 니켈 수산화물을 니켈로 환원시키고, 수득되는 니켈 분말을 해립(解粒) 처리하고 게다가 풍력 분급(分級)을 실시하여 조립이나 미세 입자를 제거함으로써 제조할 수 있다.

이와 같은 니켈 착체를 함유하고 있는 니켈염 수용액은, 니켈염과 니켈 착체 형성용 화합물, 바람직하게는 카르복실기 및/또는 아미노기를 가지는 수용성 화합물을 임의의 순서로 물에 용해시켜서도, 니켈염 수용액에 카르복실기 및/또는 아미노기를 가진 수용성 화합물을 용해시켜서도, 혹은 카르복실기 및/또는 아미노기를 가진 수용성 화합물의 수용액에 니켈염을 용해시켜서도 수득할 수 있다. 요컨대, 니켈염과, 카르복실기 및/또는 아미노기를 가진 수용성 화합물을 함유하는 수용액을 생성시키면 된다. 그러나, 니켈염 수용액에 카르복실기 및/또는 아미노기를 가진 수용성 화합물을 용해시킨 경우에는, 니켈 착체의 형성이 용이하고, 이와 같이 하여 수득된 니켈 착체 함유 니켈염 수용액을 사용하면 수득되는 니켈의 입자 직경이 균일하게 되고 게다가 도전 페이스트 중에서의 충진성이 향상되기 때문에 바람직하다.

상기의 카르복실기 및/또는 아미노기를 가진 수용성 화합물의 구체적 예로서는, 에틸렌디아민4아세트산, 아세트산, 옥살산, 말론산, 살리실산, 티오글리콜산, 글리신, 에틸렌디아민, 알라닌, 구연산, 글루타민산, 젖산, 사과산, 주석산, 트리에탄올아민 등을 들 수 있다.

니켈염 수용액 중에서 니켈 착체를 생성시킬 경우의 이 카르복실기 및/또는 아미노기를 가지는 수용성 화합물의 첨가량은 니켈염 수용액 중의 니켈염에 대해서 몰 비로 0.005∼0.5인 것이 바람직하고, 0.01∼0.1인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 첨가량이라면, 니켈 분말의 입도 분포를 더 한층 좁게 할 수 있고, 동시에 비용 면에서도 균형을 이루게 되어 바람직하다.

상기의 바람직한 제조 방법에서 사용할 수 있는 니켈염으로서는 황산 니켈, 질산 니켈, 염화 니켈 등의 할로겐화 니켈 등을 들 수 있고, 알칼리 금속 수산화물로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 들 수 있고, 또한 히드라진계 환원제로서는 히드라진, 물 첨가 히드라진, 황산 히드라진, 탄산 히드라진, 염산 히드라진 등을 들 수 있다.

상기의 니켈 수산화물 함유 슬러리의 제조에 사용하는 니켈염 수용액의 농도는, 니켈 이온 농도로서 10∼150g/L인 것이 바람직하고, 50∼150g/L인 것이 더 한층 바람직하다. 이와 같은 농도의 니켈염 수용액을 사용함에 따라 본 발명의 니켈 분말의 특징인 좁은 입도 분포가 달성됨과 동시에 생산 효율성의 면에서도 바람직한 결과를 얻을 수 있다.

상기의 니켈 수산화물 함유 슬러리의 제조에 사용하는 알칼리 금속 수산화물 수용액의 농도는 20∼300g/L인 것이 바람직하고, 60∼250g/L인 것이 더 한층 바람직하다. 또한, 니켈염 수용액과 알칼리 금속 수산화물 수용액과의 상대량은, 니켈염 수용액 중의 니켈염에 대해 알칼리 금속 수산화물 수용액 중의 알칼리 금속 수산화물이 1.1∼2 당량이 되는 것이 바람직하고, 1.3∼1.8 당량이 되는 것이 더 한층 바람직하다. 이와 같은 상대량으로 사용함에 의해 니켈 수산화물의 생성 상태가 안정됨과 동시에 비용 면에 있어서도 밸런스가 유지되기 때문에 바람직하다.

상기의 바람직한 제조 방법에 있어서는, 니켈 수산화물 함유 슬러리를 55℃ 이상의 온도 조건 하에서 히드라진계 환원제와 접촉시켜 니켈 수산화물을 환원시키는 것이 중요하다. 이 환원시의 온도가 55℃ 미만의 경우에는 입자 직경이 균일한 니켈 분말을 얻는 것이 곤란하고, 한층 더 거칠고 큰 니켈 분말이 혼합되어 생성된다. 또한, 불순물인 알칼리 금속의 혼입율이 높아진다. 따라서, 상기의 바람직한 제조 방법에 있어서는 니켈 수산화물을 환원할 때의 반응 온도는 55℃ 이상, 바람직하게는 60℃ 이상으로 한다.

또한, 55℃ 이상, 바람직하게는 60℃ 이상의 히드라진 수용액과 접촉시켜 상기의 니켈 수산화물을 환원시킴에 의해 수득되는 니켈 분말은 SEM 관찰에서 입자 직경을 측정하면 균일하고, 반응 원료로부터 유래된 불순물의 총량도 극히 적게 된다.

본 발명의 니켈 분말을 제조할 경우에, 상기와 같이 하여 환원 반응을 실시한 후에, 그 수득된 니켈 분말을 해립 처리하는 것이 중요하다. 그 이유는, 습식 반응에서 수득된 니켈 분말 그 자체는 니켈 분말의 응집이 강하고, 종래의 기술에서 언급한 조립을 함유한 경우의 결점과 마찬가지의 결점을 나타내고, 탭 밀도도낮고 도전 페이스트 중에서의 충진성이 향상되지 않기 때문에, 그와 같은 니켈 분말을 예를 들면, 도전 페이스트에 사용한 경우의 부적절함을 억제할 수 없기 때문이다.

이 해립 처리법으로서, 특별하게 한정되지는 않지만, 니켈 분말을 고속으로 회전하고 있는 회전부에 충돌시켜 분쇄시키는 고속 회전식 충돌 분쇄 처리, 니켈 분말을 비즈 등과 함께 교반하여 분쇄시키는 미디어 교반식 분쇄 처리, 니켈 입자의 슬러리를 높은 수압에서 2 방향에서 충돌시켜 분쇄시키는 고수압식 해쇄 처리, 분류 충합 처리 등을 들 수 있다.

그와 같은 해립 처리를 실시하기 위한 장치로서, 고속 동체 충돌식 기류형 분쇄기, 충격식 분쇄기, 케이지 밀(cage mill), 매체 교반형 밀, 축류 밀, 분류 충합 장치 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 수퍼 하이브리드 밀(이시카와지마 하리마 중공업 제작), 제트 밀(에바라 제작소 제작), 수퍼 매스 콜로이더(마스코오 산업 제작), 비즈 밀(beads mill; 이리에 상회 제작), 알티마이저(스기노 머신 제작), NC 밀(이시이 분쇄기계 제작소 제작), 디스인테그레이터(오오츠카 철공 제작), ACM 팔베라이저(호소카와 미크론 제작), 터보 밀(마쯔보오 제작), 수퍼 미크론(호소카와 미크론 제작), 마이크로스(나라 기계 제작), 뉴 코스모마이저(나라 기계 제작), 화인 빅터 밀(호소카와 미크론 제작), 에코플렉스(호소카와 미크론 제작), CF 밀(우베 흥산 제작), 하이브리다이저(나라 기계 제작), 핀 밀(알피네 제작), 압력 호모겐나이저(일본 세이키 제작소 제작), 하렐 호모겐나이저(코쿠산 세이코오 제작), 메카노 퓨전 시스템(호소카와 미크론 제작), 샌드 밀(요도 캐스팅 제작) 등이 있다.

또한, 본 발명의 니켈 분말을 제조할 경우에는, 해립 처리의 전후에 풍력 분급에 의한 조립이나 미세 입자의 제거 처리를 실시하는 것도 중요하다. 그 이유로서는, 해립 처리 전에 풍력 분급을 실시하면 응집이 강한 입자나 거대 입자를 미리 제거할 수 있고, 해립 처리 후에 풍력 분급을 실시하면, 해립 처리에서 처리되지 않은 응집이 강한 입자나 극대 조립을 포함하여, 미세 입자도 제거할 수 있기 때문이다. 이 제거 처리에 대해서는 제조할 니켈 분말의 품질에 맞춰 시기를 적절히 선택할 수 있고, 물론 해립 처리 전후 양쪽에서 실시해도 상관이 없다.

또한, 이 제거 처리에 관해서는, 니켈 분말 표면의 산화 방지나 작업성의 면에서 사분기(sieve classifier) 등의 사용은 부적절하고, 가장 적당한 수단은 풍력 분급기이고, 구체적으로는 원심력 분급기인 에어 세퍼레이터, 스페딕 클래시파이어, 아큐컷트, 터어보 클래시파이어 등이 바람직한 것들이다.

다음에, 본 발명이 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트의 바람직한 제조 방법을 설명한다.

본 발명의 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트는, 상기한 본 발명의 니켈 분말, 수지, 용제 등으로 구성된다. 구체적으로는, 수지로서 에틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체, 아크릴 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐알코올 등의 비닐계의 비경화성 수지, 에폭시, 아크릴 등의 바람직하게는 과산화물을 병용한 열 경화성 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 용제로서, 테르피네올, 테트라린, 부틸카르비톨, 카르비톨 아세테이트 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 또한,이 페이스트에는 필요에 따라서 글라스 플리트를 첨가할 수도 있다. 본 발명의 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트는 이상의 원료를 보울 밀(ball mill), 3중 롤 등의 혼합용 기계를 사용하여 혼합 교반함으로 인해 수득된다.

이하에, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예 1.

황산 니켈·6수화물 44.8kg(품위 22.2 질량%) 및 구연산·1수화물 1.8kg을 순수한 물 80L에 용해시켜 수득한 수용액을, 수산화나트륨 농도 200g/L의 수용액 100L에 용액의 온도를 60℃로 유지하면서 천천히 적하(滴下)하여, 니켈의 수산화물을 석출시켰다. 이 현탁액에 용액의 온도를 60℃로 유지하면서, 히드라진·1수화물 30kg을 30분간에 걸쳐 첨가하여 니켈 수산화물을 니켈로 환원하였다. 수득된 니켈 분말을 순수한 물에서, 세척액의 pH가 9 이하로 될 때까지 세척하고, 여과, 건조시켰다. 그 후, 나이프형 햄머가 장착된 팔베라이저 AP-1SH 형(호소카와 미크론 제작)에 투입하여 회전속도를 2500rpm으로 하여 해립 처리하였다. 이 해립 처리한 니켈 분말을 에어 세퍼레이터인 SF 샤프 커트 세퍼레이터 KSC-02 형(쿠리모또 철공소 제작)을 사용, 로타 회전수(rotor rotational number) 6000rpm, 공기량 7.2㎥/분으로 처리, 조립을 제거하여 니켈 분말을 수득하였다.

이 니켈 분말을 1만배의 SEM으로 관찰하고, 무작위로 선택한 5시야(視野)의 합계 1500개의 입자의 입자 직경을 각각 측정하였다. 그 측정치로부터 구한 평균입자 직경은 0.51㎛이고, 0.61㎛(0.51×1.2=0.612)를 넘는 입자 직경을 가지는 입자수는 30개(전 측정 입자수의 2.0%)였고, 0.41㎛(0.51×0.8=0.408)를 밑도는 입자 직경을 가지는 입자수는 40개(전 측정 입자수의 2.7%)였다. 또한, 이 니켈 분말의 탭 밀도는 3.23g/㎤였고, 각각의 입자 내의 평균 결정자 직경은 195Å였다.

또한, 상기의 니켈 분말 100 질량부에, 에틸셀룰로오스 8 질량부, 테르피네올 100 질량부 및 부틸카르비톨 12 질량부로 구성되는 바인더를 가하고, 이들을 혼합한 후, 롤 밀로 혼합 반죽하여 도전 페이스트를 제조하였다. 제조된 도전 페이스트를 380 메쉬의 테트론제 스크린 마스크를 사용하여 폴리이미드(PI)필름(우베 흥산 제작의 유피렉스:두께 125㎛)에 인쇄한다(인쇄 패턴은 4㎝×4㎝). 인쇄한 PI 필름을 실온에서 15분간 레벨링한 후, 60℃로 설정한 열풍 순환식 항온 건조기 중에서 30분간 가건조시켰다. 또한, 120℃로 설정한 열풍 순환식 항온 건조기로 옮겨 60분간 본 경화를 실시하였다. 그 후, 건조기로부터 꺼내어, 실온이 되기까지 방냉 (放冷)시킨 후, 무작위로 선택한 20점의 막 밀도를 측정하였다. 그 평균 막 밀도는 4.71g/㎤였고, 그 표준 편차는 0.08g/㎤였다.

또한, 상기의 도전 페이스트를 사용하여 유전체층 두께 2㎛, 내부 전극층 두께 1.5㎛, 적층 수 350층이 되도록 압착하였다. 그 압착체를 2.0mm×1.25mm의 크기로 절단하고, 건조시킨 후, 탈바인더 처리를 실시하였다. 그 후, 1200℃, 수소-질소 혼합 가스 중에서 소성하여 2.0mm×1.25mm×1.25mm의 적층 세라믹 콘덴서를 수득하였다. 수득된 적층 세라믹 콘덴서로부터 무작위로 200개를 꺼내어, 크랙이나 디라미네이션 등의 유무를 검사하였다. 그 결과, 불량품의 수는 2개였고, 불량률은1% 였다.

이상과 같은 측정 결과, 계산 및 관찰 결과를 표 1에 종합하여 나타낸다. 또한, 표 1에 있어서는,「≥1.2d의 비율」은 평균 입자 직경의 1.2배 이상의 입자 직경를 가진 입자수의 전 입자수에 대한 비율이고, 「≤0.8d의 비율」은 평균 입자 직경의 0.8배 이하의 입자 직경을 가진 입자수의 전 입자수에 대한 비율이다.

실시예 2

황산 니켈·6수화물 44.8kg(품위 22.2 질량%) 및 글리신 0.65kg을 순수한 물 80L에 용해시켜 수득한 수용액을, 수산화나트륨 농도 200g/L의 수용액 100L에 용액의 온도를 60℃로 유지하면서 천천히 적하하여, 니켈 수산화물을 석출시켰다. 이 현탁액에 용액의 온도를 60℃로 유지하면서, 히드라진·1수화물 42kg을 20분간에 걸쳐 첨가하여 니켈 수산화물을 니켈로 환원하였다. 수득된 니켈 분말을 순수한 물에서, 세척액의 pH가 9 이하로 될 때까지 세척하고, 여과, 건조시켰다. 그 후, 하이브리다이저 NHS-3 형(나라 기계 제작)을 사용하여 회전 속도 4000rpm으로 5분간 해립 처리하였다. 이 해립 처리한 니켈 분말을 에어 세퍼레이터인 SF 샤프 커트 세퍼레이터 KSC-02 형(쿠리모또 철공소 제작)을 사용, 로타 회전수 6000rpm, 공기량 7.2㎥/분으로 처리, 조립을 제거하여 니켈 분말을 수득하였다.

이 니켈 분말에 대해서 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 여러 가지 특성을 측정하였다. 또한, 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 도전 페이스트를 제조하였으며, 실시예 1과 같은 방법으로 내부 전극으로서의 막 밀도를 측정하였다. 또한, 상기의 도전 페이스트를 사용하여 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 제작한 적층 세라믹 콘덴서의 크랙이나 디라미네이션 등의 검사를 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 실시하였다. 그들 측정 결과, 계산치 및 관찰 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.

실시예 3

황산 니켈·6수화물 44.8kg(품위 22.2 질량%) 및 구연산·1수화물 1.8kg을 순수한 물 80L에 용해시켜 수득한 수용액을, 수산화나트륨 농도 200g/L의 수용액 100L에 용액의 온도를 70℃로 유지하면서 천천히 적하하여, 니켈 수산화물을 석출시켰다. 이 현탁액에 용액의 온도를 70℃로 유지하면서, 히드라진·1수화물 42kg을 20분간에 걸쳐 첨가하여 니켈 수산화물을 니켈로 환원하였다. 수득된 니켈 분말을 순수한 물에서, 세척액의 pH가 9 이하로 될 때까지 세척하고, 여과, 건조시켰다. 그 후, 제트 밀인 에바라 트리아드 제트 PM-100형(에바라 제작소 제작)을 사용하여, 로타 회전수 6000rpm, 공기량 7.2㎥/분으로 처리, 조립을 제거하여 니켈 분말을 수득하였다.

비교예 1

황산 니켈·6수화물 44.8kg(품위 22.2 질량%)을 순수한 물 80L에 용해하여 수득한 수용액을, 수산화나트륨 농도 200g/L의 수용액 100L에 용액의 온도를 50℃ 로 유지하면서 천천히 적하하여, 니켈 수산화물을 석출시켰다. 이 현탁액에 용액의 온도를 50℃로 유지하면서, 히드라진·1수화물 42kg을 20분간에 걸쳐 첨가하여 니켈 수산화물을 니켈로 환원시키고, 수득된 니켈 분말을 순수한 물에서, 세척액의 pH가 9 이하로 될 때까지 세척하고, 여과, 건조시켰다. 그 후, 나이프형 햄머가 장착된 팔베라이저 AP-1SH형(호소카와 미크론 제작)에 투입하고 회전 속도를 2500rpm으로 하여 해립 처리하여 니켈 분말을 수득하였다.

비교예 2

황산 니켈·6수화물 44.8kg(품위 22.2 질량%) 및 구연산·1수화물 1.8kg 을순수한 물 80L에 용해하여 수득한 수용액을, 수산화나트륨 농도 200g/L의 수용액 100L에 용액의 온도를 60℃로 유지하면서 천천히 적하하여, 니켈 수산화물을 석출하였다. 이 현탁액에 용액의 온도를 60℃로 유지하면서, 히드라진·1수화물 30kg 을 30분간에 걸쳐 첨가하여 니켈 수산화물을 니켈로 환원시켰다. 그 후, 수득된 니켈 분말을 순수한 물에서, 세척액의 pH가 9 이하로 될 때까지 세척하고, 여과, 건조시켰다. 그 후, 나이프형 햄머가 장착된 팔베라이저 AP-1SH형(호소카와 미크론 제작)에 투입하고 회전 속도를 2500rpm으로 하여 해립 처리하여 니켈 분말을 수득하였다.

이 니켈 분말에 대해서 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 여러 가지 특성을 측정하였다. 또한, 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 도전 페이스트를 조제하였으며, 실시예 1과 같은 방법으로 내부 전극으로서의 막 밀도를 측정하였다. 또한, 상기의 도전 페이스트를 사용하여 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 제작한 적층 세라믹 콘덴서의 크랙이나 디라미네이션 등의 검사를 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 실시하였다. 그들 측정 결과, 계산치 및 관찰 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.

비교예 3

황산 함유량이 500ppm인 충분히 건조된 염화 니켈 무수염 22.0kg을 석영 용기 중에 정치시키고, 용기내 온도가 900℃로 유지되도록 제어하면서, 캐리어용 아르곤 가스의 10L/분의 기류 중에서 가열 증발시켰다. 기화한 염화 니켈 가스 중에환원용의 수소 가스를 3.5L/분으로 통기시키고, 환원 온도를 1000℃로 제어하여 니켈 분말을 수득하였다. 수득된 니켈 분말을 순수한 물로 세척액의 pH가 9이하로 될 때까지 세척하고, 여과, 건조시킨 후, 나이프형 햄머가 장착된 팔베라이저 AP-1SH형(호소카와 미크론 제작)에 투입하고 회전 속도를 2500rpm으로 하여 해립 처리하였다. 이 해립 처리한 니켈 분말을 에어 세퍼레이터인 SF 샤프 커트 세퍼레이터 KSC-02형(쿠리모또 철공소 제작)을 사용하여, 로타 회전수 6000rpm, 공기량 7.2㎥/분으로 처리, 조립을 제거하여 니켈 분말을 수득하였다.

니켈 분말에 대해서 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 여러 가지 특성을 측정하였다. 이 비교예 3에 있어서는 건식법으로 제조되고 있기 때문에 각각의 입자내의 평균 결정자 직경이 증가해 있다. 또한, 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 도전 페이스트를 제조하였으며, 실시예 1과 같은 방법으로 내부 전극으로서의 막 밀도를 측정하였다. 또한, 상기의 도전 페이스트를 사용하여 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 제작한 적층 세라믹 콘덴서의 크랙이나 디라미네이션 등의 검사를 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 실시하였다. 그들 측정 결과, 계산치 및 관찰 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.

표 1 중의 데이터에서도 분명한 것처럼, 실시예 1 내지 3의 본 발명의 니켈 분말은 특정 입자 직경 이상의 조립이나 특정 입자 직경 이하의 미세 입자가 적고, 좁은 입도 분포를 가지고 있고 탭 밀도도 높기 때문에, 도전 페이스트 중에서의 충진성에 있어서도 우수하였다. 또한, 이와 같은 니켈 분말을 함유한 도전 페이스트를 사용하여 형성한 막은 막 밀도가 높을 뿐만 아니라 균질하고, 또한 이와 같은 니켈 분말을 함유한 도전 페이스트를 사용하여 제작한 적층 세라믹 콘덴서의 불량률도 낮았다.

이에 대해, 비교예 1의 니켈 분말은 조립이나 미세 입자를 많이 함유하고 있어서 도전 페이스트 중에서의 충진성이 낮고, 또한, 그와 같은 니켈 분말을 함유한 도전 페이스트를 사용하여 제작된 적층 세라믹 콘덴서의 불량률도 높았다. 비교예 2의 니켈 분말은 탭 밀도가 낮기 때문에 도전 페이스트 중에서의 충진성이 낮고, 또한 그와 같은 니켈 분말을 함유한 도전 페이스트를 사용하여 제작된 적층 세라믹 콘덴서의 불량률도 높았다. 게다가, 비교예 3의 니켈 분말은 건식 분말이기 때문에 미세 입자가 많고 또한 평균 결정자 직경이 크며, 또 그와 같은 니켈 분말을 함유한 도전 페이스트를 사용하여 형성한 막의 막 밀도는 분균일하고, 게다가 그와 같은 니켈 분말을 함유한 도전 페이스트를 사용하여 제작한 적층 세라믹 콘덴서의 불량률도 높았다.

본 발명의 니켈 분말은 특히, 크랙이나 디라미네이션의 발생이 없이 적층 세라믹 콘덴서의 얇고 균질한 내부 전극을 형성하는 도전 페이스트에서의 사용에 있어서 적합하다.

Claims

SEM 관찰에 의한 평균 입자 직경의 1.2 배 이상의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이고, 이 평균 입자 직경의 0.8 배 이하의 입자 직경을 가진 입자의 수가 전 입자수의 5% 이하이며, 탭 밀도가 2.5g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 니켈 분말.
제 1 항에 있어서, 각각의 입자 내의 평균 결정자 직경이 400Å 미만인 것을 특징으로 하는 니켈 분말.
제 1 항에 기재된 니켈 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트.
제 2 항에 기재된 니켈 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 콘덴서용 도전 페이스트.