(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子集合の状態が段階的なチップ部品の外部電極製造用の金属粉を金属ペーストとし、この金属ペーストを当該チップ上に塗布して焼結加工をして得られる外部電極表面の仕上げ性を判断するための品質評価方法であって、
所定容量の容器内に容積Ｖ０の前記金属粉を入れ、これを圧力Ｐで圧縮したときの圧縮後の容積Ｖ、最大充填容積Ｖ∞としたときの、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線を測定し、横軸（Ｘ軸）に圧力の対数（ｌｏｇＰ）、縦軸（Ｙ軸）に容積減少率（（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞））を採り、低圧側の第１変形領域と高圧側の第２変形領域との示す直線の傾きが異なるため折れ線状となるクーパープロットを得て、
低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）の傾き（ｋ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）の傾き（ｋ２）を求め、双方の傾きの差（Δｋ）であるΔｋ＝（ｋ２−ｋ１）の値を求め、
このΔｋを当該チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いることを特徴とするチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法。
【請求項２】
粒子集合の状態が段階的なチップ部品の外部電極製造用の金属粉を金属ペーストとし、この金属ペーストを当該チップ上に塗布して焼結加工をして得られる外部電極表面の仕上げ性を判断するための品質評価方法であって、
所定容量の容器内に容積Ｖ０の前記金属粉を入れ、これを圧力Ｐで圧縮したときの圧縮後の容積Ｖ、最大充填容積Ｖ∞としたときの、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線を測定し、一軸（Ｘ軸）側に圧力の対数（ｌｏｇＰ）、他軸（Ｙ軸）側に容積減少率（（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞））を採り、低圧側の第１変形領域と高圧側の第２変形領域との示す直線の傾きが異なるため折れ線状となるクーパープロットを得て、
低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）の傾き（ｋ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）の傾き（ｋ２）を求め、双方の傾きの差（Δｋ）であるΔｋ＝（ｋ２−ｋ１）の値と、
低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との交点座標（Ｃ）とを求め、
このΔｋ及びＣを当該チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いることを特徴とするチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法。
【請求項３】
粒子集合の状態が段階的なチップ部品の外部電極製造用の金属粉を金属ペーストとし、この金属ペーストを当該チップ上に塗布して焼結加工をして得られる外部電極表面の仕上げ性を判断するための品質評価方法であって、
所定容量の容器内に容積Ｖ０の前記金属粉を入れ、これを圧力Ｐで圧縮したときの圧縮後の容積Ｖ、最大充填容積Ｖ∞としたときの、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線を測定し、横軸（Ｘ軸）に圧力の対数（ｌｏｇＰ）、縦軸（Ｙ軸）に容積減少率（（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞））を採り、低圧側の第１変形領域と高圧側の第２変形領域との示す直線の傾きが異なるため折れ線状となるクーパープロットを得て、
低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）の傾き（ｋ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）の傾き（ｋ２）を求め、双方の傾きの差（Δｋ）であるΔｋ＝（ｋ２−ｋ１）の値と、
低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との交点座標（Ｃ）と、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２で単軸圧縮したときの当該金属粉の密度（Ｍｐ４００）の、真密度（Ｍｐ∞）に対する割合（Ｒ）とを求め、
このΔｋ、Ｃ及びＲを当該チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いることを特徴とするチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本件出願に係る発明は、チップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、チップ部品の外部電極、特にセラミックコンデンサの外部電極は、銅粉又はニッケル粉とガラスフリットとをバインダー樹脂でペースト状にして、これをチップ部品の端部に塗布して、バインダー樹脂を加熱除去して、これを焼結させて得られるものである。即ち、セラミック上に塗布した銅ペースト又はニッケルペーストを加熱し、樹脂バインダー樹脂をうまく気化させることの出来る適度な隙間を持つ構造が必要とされてきた。
【０００３】
従って、セラミックコンデンサの場合、塗布された銅ペーストのバインダー樹脂をうまく気化できないとなると、セラミックコンデンサの性能を左右することになり、好ましくない。現実には、チップ部品の外部電極を製造するために用いる金属粉の焼結特性が、チップ部品の外部電極の構造に影響を与え、結果として、チップ部品の品質安定性に影響を与えていると考えられてきた。そのため、当業者間では、金属粉を焼結加工することで得られるチップ部品の外部電極の品質に与える影響を、金属粉の粒度分布、平均粒径、タップ充填密度等の一般的に知られた特性に基付いて、金属粉の特性の与える影響について、長年の研究がなされてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した如き金属粉に一般的に用いられてきた性能及び品質評価法を適用して金属粉を選別使用しても、チップ部品の外部電極の品質及び、その他製品の品質のバラツキを減少させることに関しては一定の限界が生じていた。
【０００５】
これらの現状から、市場においては、チップ部品の外部電極の製品製造者から、製品歩留まりを向上させることの出来る、より高品質の金属粉の提供が求められてきたが、要求に答えるレベルの金属粉の製造業界からの供給が出来ない状態にあった。
【０００６】
一方では、金属粉の品質評価方法について考えても、検査方法及び評価方法の規格類の整備も一応なされており、品質評価方法自体として種々の広範な手法を採用することが困難であるという性格もあるため、新たな評価方法を採用することも困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、金属粉粒子の２次構造形成と単軸圧縮との関係を表すものとして用いられてきた所謂クーパープロットを用い、得られたクーパープロットを解析することにより得られた特定の数値を、チップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質判断のための基準値として用いることに想到したのである。
【０００８】
請求項１には、粒子集合の状態が段階的なチップ部品の外部電極製造用の金属粉を金属ペーストとし、この金属ペーストを当該チップ上に塗布して焼結加工をして得られるチップ部品の外部電極表面の仕上げ性を判断するための品質評価方法であって、所定容量の容器内に容積Ｖ０の前記金属粉を入れ、これを圧力Ｐで圧縮したときの圧縮後の容積Ｖ、最大充填容積Ｖ∞としたときの、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線を測定し、横軸（Ｘ軸）に圧力の対数（ｌｏｇＰ）、縦軸（Ｙ軸）に容積減少率（（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞））を採り、低圧側の第１変形領域と高圧側の第２変形領域との示す直線の傾きが異なるため折れ線状となるクーパープロットを得て、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）の傾き（ｋ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）の傾き（ｋ２）を求め、双方の傾きの差（Δｋ）であるΔｋ＝（ｋ２−ｋ１）の値を求め、このΔｋを当該チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いることを特徴とするチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法としている。
【０００９】
ここで、「粒子集合の状態が段階的な金属粉」とは、当初の金属粉粒子は、図１（ａ）に示すように、その複数個が凝集した状態となっており、圧縮圧力を加えることにより、その凝集状態が破壊され、図１（ｂ）及び図１（ｃ）のように粒子の集合状態が多段的に変化する金属粉を意味している。そして、ここで言う金属粉とは、銅粉、ニッケル粉等のチップ部品の外部電極を構成するために用いる金属粉のことを指すものである。また、ここで言う「チップ部品」とは、セラミックコンデンサ、チップ抵抗、チップインダクタ、或いはこれらの機能を複合化させた外部電極を備えたチップ部品を意味するもので、基本的な外部電極の製造方法は共通するのである。以下、説明の都合上、セラミックコンデンサの場合を主体的に例に採り、本件発明を行うものとする。
【００１０】
本件発明においては、金属粉を焼結させるとは、金属粉を金属ペーストとして、セラミック上に塗布した状態で焼結させることを意味している。このとき、焼結加工後の金属粉粒子と金属粉粒子との隙間の大きさが、製品であるコンデンサの電極として用いる場合には非常に重要となるのである。前述した如きバインダーを用いてペースト状にした金属粉を焼結させるため、バインダーを構成する樹脂成分を予めガス化して気化させなければならない。従って、バインダー樹脂、金属粉粒子及びガラスフリットを混錬したものがセラミック上に塗布された状態で、金属粉は気化するガスが抜け易いような状態になっていなければならない。そして、その後焼結温度に昇温して、金属粉粒子同士を焼結させた後も、焼結後に形成される表面状態が平坦で、且つ、膨れが発生したアンジュレーションの無いことが求められるのである。このような条件を満たさなければ、チップ部品等の製品品質もばらつくこととなるためである。
【００１１】
本件発明の特徴は、まずクーパープロットを用いることにある。従って、ここでクーパープロットについて説明することとする。粉体の圧縮成型性は、金属粉粒子のサイズ、形状、素材別に異なる弾性変形能、塑性変形能の影響を受けることとなるが、圧縮変形に伴う粉体の二次構造の形成を考える上で、クーパープロットを用いる場合がある。クーパープロットは、図２に模式的に示すように、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線として表すものであり、それぞれを実験的に求めて、グラフ上にプロットしたものである。
【００１２】
容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との求め方は、所定容量の容器内に容積Ｖ０の前記金属粉を入れ、これを圧力Ｐで圧縮したときの圧縮後の容積Ｖ、図１（Ｃ）に相当する金属粉の最大充填容積をＶ∞とすると、初期容積と、圧力Ｐで圧縮した後の容積Ｖとを測定すれば、Ｖ∞は真密度の７４％が限界であることから、Ｖ∞＝７４％として、（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）の値が定められる。そして、圧縮圧力Ｐを変化させつつ、その圧縮圧力に応じた（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）を得て、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線を２次関数としてグラフ上に作成するのである。
【００１３】
このクーパープロットの直線は、凝集粒子が少なく、分散した状態にある金属粉を単軸圧縮する場合は、単なるリニアな形状を示すものとなるが、本件発明で用いた粒子集合の状態が段階的な金属粉を被検体として用いると、図２に示すように、交点Ｃを境に折れ線状になり、図２に示す低圧側の第１変形領域と高圧側の第２変形領域との示す直線の傾きが異なるものとなるのである。これは、当初の凝集状態にある金属粉粒子が、Ｃ点に相当する圧縮圧力に到達するまでの第１変形領域は、凝集した金属粉粒子同士の接点が弾性的に変形している領域であると考えられる。ところが、Ｃ点の圧縮応力に到達した時点より、金属粉粒子同士の接点の塑性的変形が始まり、最終的には金属粉粒子同士の凝集接点が破壊され、容積減少率の値の増加速度が急に増加し始めるものと考えられるのである。これを第２変形領域と称することとしているのである。
【００１４】
そして、本件発明の最も大きな特徴は、高圧側の第２変形領域の相関直線の傾き（ｋ２）は、低圧力側の第１変形領域の相関直線の傾き（ｋ１）より大であり、双方の傾きの差（Δｋ）であるΔｋ＝（ｋ２−ｋ１）の値を測定し、これをチップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いる点にある。即ち、このΔｋの値と、チップ部品の外部電極製造におけるバインダー樹脂の気化性能と、当該外部電極の表面形状とが密接な関係を持つことが分かってきたのである。
【００１５】
Δｋの値を厳密に考えれば、金属粉粒子の材質が、銅、ニッケル等の材質の違い、平均粒径、形により異なるものである。しかしながら、本件発明者等の研究によれば、素材となる金属粒のΔｋの値を測定し、確認しておけば、得られるチップ部品の外部電極の表面形状の推測が可能となるのである。従って、種々の金属粉を用いて、Δｋの値と、チップ部品の外部電極の表面形状との関係を予め求めておけば、以後Δｋの値を測定するだけで、目的の製品のチップ部品の外部電極の表面形状の判断が即座に出来るものとなるのである。
【００１６】
この請求項１において、Δｋの値を具体的数値として記載していないのは、金属粉を構成する金属粉粒子の材質、粒度分布等によりΔｋの値は異なるものであるからである。よって、金属の種類、金属粉の種類等の条件を考慮し、製品毎に異なるΔｋの値を定めなければならないため、ここで具体的数値として明記することが困難となるのである。
【００１７】
そして、請求項２には、粒子集合の状態が段階的なチップ部品の外部電極製造用の金属粉を金属ペーストとし、この金属ペーストを当該チップ上に塗布して焼結加工をして得られる外部電極表面の仕上げ性を判断するための品質評価方法であって、所定容量の容器内に容積Ｖ０の前記金属粉を入れ、これを圧力Ｐで圧縮したときの圧縮後の容積Ｖ、最大充填容積Ｖ∞としたときの、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線を測定し、一軸（Ｘ軸）側に圧力の対数（ｌｏｇＰ）、他軸（Ｙ軸）側に容積減少率（（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞））を採り、低圧側の第１変形領域と高圧側の第２変形領域との示す直線の傾きが異なるため折れ線状となるクーパープロットを得て、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）の傾き（ｋ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）の傾き（ｋ２）を求め、双方の傾きの差（Δｋ）であるΔｋ＝（ｋ２−ｋ１）の値と、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との交点座標（Ｃ）とを求め、このΔｋ及びＣを当該チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いることを特徴とするチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法としている。
【００１８】
即ち、請求項１に記載した発明である品質評価方法が、Δｋの値のみをチップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値としているのに対し、請求項２に記載の発明は、Δｋ及び低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との交点座標Ｃを金属粉のチップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いた点が異なるのである。その他の点においては、請求項１に記載の発明と同様であり、重複した説明を避けるため、ここでは交点座標Ｃについてのみ説明を行うこととする。
【００１９】
確かに、請求項１で述べたように、Δｋの値を考慮するだけで、チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断を従来では不可能であったレベルで判断することが可能となる。しかしながら、更なる確実な判断を行うためには、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との交点座標Ｃの位置を確認することが重要となることが明らかとなったのである。即ち、図２において、交点座標Ｃの位置がＹ軸に対して高い位置にある程、容積減少率が大きくなり、加えられた圧力が一定であると仮定したときの圧縮作業が容易に行えることを意味することになる。また、図２において、交点座標Ｃの位置が圧力の高い方向にある程、容積減少率が大きくなり、充填率が高くなることを意味するものとなる。銅粉等を用いて、チップ部品の外部電極を製造しようとするときに、この交点座標Ｃの位置を考慮して銅粉等の品質を制御してやれば、外部電極の表面を平坦に保つことが容易となり、製品歩留まりを向上させることが可能となるのである。更に、交点座標Ｃの位置は、金属粉を圧縮成形し焼結加工する場合において、圧縮成形の成形圧を定めるための指標として用いることも可能となるのである。
【００２０】
従って、上述したΔｋの値と合わせて、交点座標Ｃと焼結前の圧縮成形圧との関係を明確にして定めておけば、金属粉のチップ部品の外部電極の表面の仕上げ性を判断するための基準値として用いることができるのである。しかも、Δｋのみを基準値として用いた場合よりも高精度での製品の品質制御が可能となるのである。
【００２１】
更に、請求項３には、粒子集合の状態が段階的なチップ部品の外部電極製造用の金属粉を金属ペーストとし、この金属ペーストを当該チップ上に塗布して焼結加工をして得られる外部電極表面の仕上げ性を判断するための品質評価方法であって、所定容量の容器内に容積Ｖ０の前記金属粉を入れ、これを圧力Ｐで圧縮したときの圧縮後の容積Ｖ、最大充填容積Ｖ∞としたときの、容積減少率（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞）と前記圧力の対数（ｌｏｇＰ）との相関直線を測定し、横軸（Ｘ軸）に圧力の対数（ｌｏｇＰ）、縦軸（Ｙ軸）に容積減少率（（Ｖ０−Ｖ）／（Ｖ０−Ｖ∞））を採り、低圧側の第１変形領域と高圧側の第２変形領域との示す直線の傾きが異なるため折れ線状となるクーパープロットを得て、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）の傾き（ｋ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）の傾き（ｋ２）を求め、双方の傾きの差（Δｋ）であるΔｋ＝（ｋ２−ｋ１）の値と、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との交点座標（Ｃ）と、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２ で単軸圧縮したときの当該金属粉の密度（Ｍｐ４００）の、最大充填密度（Ｍｐ∞）に対する割合（Ｒ）とを求め、このΔｋ、Ｃ及びＲを当該チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断の基準値として用いることを特徴とするチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法としている。
【００２２】
請求項２に記載の発明が、Δｋと交点座標Ｃとを金属粉のチップ部品の外部電極の表面の仕上げ性を判断するための基準パラメータとして用いて、請求項１に記載の発明よりも、より精度の高い判断結果を得ようとしている。ところが、この請求項３に記載したチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法は、更に基準パラメータとして、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２ で単軸圧縮したときの当該金属粉の密度（Ｍｐ４００）の、最大充填密度（Ｍｐ∞）に対する割合（Ｒ）として得られるものである。ここで言う最大充填密度（Ｍｐ∞）は、銅粉の場合を例に採ると、銅の真密度（８．９５ｇ／ｃｍ３）×最大充填率（０．７４）として換算される値である。従って、この評価方法によれば、金属粉の種類及び製品の種類に応じて、Δｋ、交点座標Ｃ、及びＲのそれぞれのパラメータの適正範囲が定められ、各パラメータが、金属粉の種類、製品に応じて設定した適正範囲に入っているか否かにより、金属粒を用いて得られたチップ部品の外部電極の表面仕上げ性を判断することとなるのである。
【００２３】
金属ペーストを用いて得られるチップ部品の外部電極の場合には、金属ペーストを構成するバインダー樹脂が、熱によりガス化して気化する際のガス抜け性を予測することは非常に重要である。そこで、本件発明者等が鋭意研究した結果、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２で単軸圧縮したときの当該金属粉の密度（Ｍｐ４００）の、最大充填密度（Ｍｐ∞）に対する割合（Ｒ）を求め、金属粉及び製品の種類に応じて、適正な範囲を設定して、制御を行えば、チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性を飛躍的に向上させられる事が分かったのである。以上の内容を、具体的な例を挙げてより詳細に説明する。
【００２４】
以上のことを背景として、本件発明者等は、チップ部品の外部電極の製造に用いる銅粉又はニッケル粉に関しての研究を行った。この結果、チップ部品の外部電極製造用の銅粉又はニッケル粉では、該クーパープロットにおいて、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との傾きの差（Δｋ）が０．１以上であることを基準パラメータＡとする。さらに、この基準パラメータＡを満たすチップ部品の外部電極製造用の銅粉又はニッケル粉では、該クーパープロットにおいて、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との交点座標（Ｃ）の、Ｘ軸座標がｌｏｇ５０〜ｌｏｇ２００の領域にあることを好適な基準パラメータＢとする。
【００２５】
上記基準パラメータＡは、用途をチップ部品の外部電極製造用の銅粉又はニッケル粉に限定した研究により導き出された結果である。まず、請求項３に記載したように該クーパープロットにおいて、低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との傾きの差（Δｋ）が０．１以上となると、チップ部品の外部電極の製造にふさわしい金属粉となるのである。このように、本件発明者等が、現段階において、この発明により最も解決を図りたかったチップ部品の外部電極を得るための条件を導き出したのである。
【００２６】
表１には、銅粉を用いて低圧側の第１変形領域の相関直線（Ｙ１）と高圧側の第２変形領域の相関直線（Ｙ２）との傾きの差（Δｋ）と、セラミックコンデンサの外部電極に加工したときの評価結果との関係について一例として示した。このときの銅粉は、硫酸銅五水和物を５０℃の水に溶解し、５０℃の液温を維持しつつアンモニア水を緩やかに滴下した。その後、ヒドラジン一水和物を添加した。同時に溶液ｐＨの変動を抑制するためアンモニア水の添加も同時に行った。ここまでの操作で生成した沈殿物を、５０℃の水を用いてデカンテーションして洗浄し、ここに再度、ヒドラジン一水和物を添加し銅粉を生成した。これを脱水濾過した後、脂肪酸で表面処理を行い、７０℃の雰囲気温度の真空乾燥機で乾燥して金属粉としての平均粒径３．５μｍの銅粉を得たのである。そして、この銅粉に少量のガラスフリットを加え、テルピネオールを溶剤として、３本ロールで混錬して銅ペーストとした。更に、チップ部品端面（１．６ｍｍ×１．６ｍｍ）を、この銅ペーストに浸漬し、３５０℃でバインダー除去し、８００℃で焼成加工し、セラミックコンデンサの外部電極を得たのである。ここで述べたセラミックコンデンサの外部電極の製造方法は、現実の工業ベースで行われている製造条件を忠実に再現したものではなく、本件発明者等の研究において用いた手法である。
【００２７】
【表１】
0004428876.tif 000002
【００２８】
この表１に示した結果から明らかなように、Δｋの値が０．１以上の領域にある銅粉を用いると、セラミックコンデンサの外部電極として問題のない状態を得ることが出来るということが分かる。Δｋが、０．１未満の値の領域では、緻密な膜状となり、ここで用いたバインダーのような樹脂成分が加熱で揮発する際に、ガス抜けが悪くなり、結果としてセラミックコンデンサの外部電極の表面形状に膨れが発生し、大きなうねりを持つ表面となるのである。
【００２９】
そして、Δｋが０．１０から０．１８に到るまでの値の範囲では、焼成して得られたセラミックコンデンサの外部電極の表面にごく僅かであるが、かすかな膨れが観察される場合がある。但し、この膨れの発生頻度及びレベルは１０％程度であり、本件発明の評価方法を適用せずに実施した不良発生頻度２０％程度と比較しても、不良発生率を１／２程度にすることが可能であり、製品歩留まりを大幅に改善することが可能となるのである。しかも、本件発明者等が確認する限り、セラミックコンデンサの外部電極として使用しても実用上の問題は何ら発生しないものと言えるのである。
【００３０】
更に、Δｋの値が、０．１８以上となると、上述した膨れを完全に解消することが出来、極めて良好な表面状態を持つセラミックコンデンサの外部電極を得ることが可能となり、特に好ましいものとなるのである。このときのΔｋの上限値については、本件明細書において特に限定していない。現段階における種々の銅粉の製造方法から定まる粒径、粒形状等に一定の限界があることから、現在の技術水準を考慮することで必然的に定まってくるものであり、ここで特に限定を要するものではなし、容易に限定できるものでもないと判断したためである。
【００３１】
続いて、Δｋと交点座標Ｃとをパラメータとして用いることの効果を、基準パラメータＡを満たす銅粉又はニッケル粉の効果と比較して説明する。上述した交点座標Ｃの値は、その時の金属粉の性質により変動する。セラミックコンデンサの外部電極を得る際の銅粉若しくはニッケル粉の場合、最も重要なのは、圧縮圧力に応じた交点座標ＣのＸ軸の範囲である。交点座標ＣのＸ軸の値が小さくなれば、金属粉粒子の初期の凝集状態が低圧力で破壊されることになる。従って、これらの金属粉をペースト状態にして、凝集状態を予測することが必要であり、この目的を達成するためには、Ｃ点のＸ軸座標がｌｏｇ５０〜ｌｏｇ２００の領域にある必要があるのである。Ｃ点のＸ軸座標がｌｏｇ５０未満の場合は、凝集状態の破壊が容易に進みすぎて、適正な隙間の形成が困難となり、一般的なセラミックコンデンサの外部電極の製造条件では、表面が平坦で膨れの無い外部電極を製造することが困難となるのである。また、Ｃ点のＸ軸座標がｌｏｇ２００を越える場合には、膨れの形状は無くとも、表面が粗れた状態となるのである。
【００３２】
【表２】
0004428876.tif 000003
【００３３】
表２には、Δｋが０．１５付近の値を備え、Ｃ点のＸ軸座標を変化させ、セラミックコンデンサの外部電極に焼結加工したときの評価結果との関係について示した。Δｋが０．１５付近というのは、表１の説明で述べたように不良発生率が従来の半分の１０％程度になる条件であるから、Ｃ点の交点座標を考慮することで、不良発生率を、更にどこまで低減できるかという観点から評価している。この結果から明らかとなるのは、Ｃ点のＸ軸座標がｌｏｇ５０〜ｌｏｇ２００の領域にある場合の不良発生率が、その外の領域に比べ低くなることが分かるのである。
【００３４】
更に、基準パラメータＢを満たすチップ部品の外部電極製造用の銅粉又はニッケル粉が、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２で単軸圧縮したときの当該金属粉の密度（Ｍｐ４００）の、最大充填密度（Ｍｐ∞）に対する割合（Ｒ）が４０％〜６５％の範囲にあることを基準パラメータＣとする。即ち、ここでは、Δｋ、交点座標Ｃ、及びＲを指標としたチップ部品の外部電極製造用の銅粉又はニッケル粉を意味しているのである。
【００３５】
本件発明者等が鋭意研究した結果、セラミックコンデンサの外部電極に用いる金属粉は、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２ で単軸圧縮したときの当該金属粉の密度をＭｐ４００とし、真密度をＭｐ∞としたときの、割合であるＲ＝（（Ｍｐ∞−Ｍｐ４００）／Ｍｐ∞）×１００（％）の値が４０％〜６５％の範囲にあると、更に不良発生率を低減させることが可能となるのである。このことを表３を用いて説明する。
【００３６】
【表３】
0004428876.tif 000004
【００３７】
この表３で用いた実験条件は、Δｋが０．１５付近の値を備え、Ｃ点のＸ軸座標がｌｏｇ１００付近の値で、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２で単軸圧縮したときの上述した割合であるＲの値を変化させ、基準パラメータＢを満たす銅粉又はニッケル粉と比較した場合に、不良発生率を、更にどこまで低減できるかという観点から評価している。この結果から明らかとなるのは、圧力Ｐ＝４００ｋｇ／ｃｍ２で単軸圧縮したときのＲの値が４０％〜６５％の範囲にあると、その外の領域に比べ不良発生率が更に低くなることが分かるのである。
【００３８】
次に、上述の基準パラメータＡ〜基準パラメータＣのいずれかを満たす銅粉又はニッケル粉を用いて得られるチップ部品の外部電極製造用の銅ペースト又はニッケルペーストについて説明する。これは、上述の基準パラメータＡ〜基準パラメータＣのいずれかを満たす銅粉又はニッケル粉が、チップ部品の製造用に用いるものであることから、チップ部品の製造過程で用いる金属ペーストとして記載したものである。ここで述べた金属ペーストを用いると、チップ部品の外部電極は極めて良好な平坦性を備え、表面形状の膨れ不良の発生を防止し、高品質のチップ部品の供給を可能とするのである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態では、セラミックコンデンサの外部電極を実際に製造した結果を、比較例と対比しつつ、説明する。
【００４０】
第１実施形態：  本実施形態では、まず銅粉を作成した。このときの銅粉は、硫酸銅五水和物６０ｋｇを５０℃の水８０リットルに溶解し、５０℃の液温を維持しつつ２５ｗｔ％のアンモニア水１６ｋｇを緩やかに滴下した。その後、ヒドラジン一水和物１２０リットルを添加した。同時に溶液ｐＨの変動を抑制するためアンモニア水１５リットルの添加も同時に適宜行った。ここまでの操作で生成した沈殿物を、５０℃の水を用いてデカンテーションして洗浄し、ここに再度、ヒドラジン一水和物６ｋｇを添加し銅粉１５ｋｇを生成した。これを脱水濾過した後、脂肪酸で表面処理を行い、真空乾燥機で７０℃の雰囲気温度で乾燥して金属粉としての銅粉を得たのである。
【００４１】
このとき得られた銅粉を用いて、クーパープロットを測定した結果、Δｋ＝０．１８８、交点座標ＣのＸ軸座標がｌｏｇ１２１、Ｒ＝６２％であることが分かった。この銅粉を用いて、次に、銅ペーストを製造した。
【００４２】
銅ペーストは、銅粉が７５ｗｔ％、ガラスフリットが５ｗｔ％、残部が溶剤として、３本ロールで混錬して銅ペーストとした。ここで用いた溶剤は、テルピネオール９３ｗｔ％、エチルセルロース７ｗｔ％の組成とした。更に、セラミックコンデンサ端面（１．６ｍｍ×１．６ｍｍ）を、この銅ペーストに浸漬し、３５０℃でバインダー除去し、水素含有窒素雰囲気中で１０００℃で焼成加工し、セラミックコンデンサの外部電極を得たのである。
【００４３】
この外部電極を目視及び顕微鏡にて表面観察を行ったが、当該外部電極の表面は非常に平坦であり、且つ、膨れも全く見られず、非常に良好な外部電極の製造が可能であった。
【００４４】
第２実施形態：  本実施形態では、第１実施形態と同様の手法で銅粉を製造したが、銅粉製造の最終段階である真空乾燥温度を８５℃とした点が異なるのみである。また、銅ペーストの製造、セラミックコンデンサの外部電極の製造手順においても、第１実施形態と同じである。従って、ここでの重複した説明は省略する。
【００４５】
このとき得られた銅粉を用いて、クーパープロットを測定した結果、Δｋ＝０．２４０、交点座標ＣのＸ軸座標がｌｏｇ１１８、Ｒ＝５８％であることが分かった。この銅粉を用いて、次に、銅ペーストを製造した。
【００４６】
このようにしてセラミックコンデンサの外部電極を製造し、この外部電極を目視及び顕微鏡にて表面観察を行ったが、当該外部電極の表面は非常に平坦であり、且つ、膨れも全く見られず、非常に良好な外部電極の製造が可能であった。
【００４７】
第３実施形態：  本実施形態では、第１実施形態の反応温度を変え銅粉を作成した。このときの銅粉は、硫酸銅五水和物を６０℃の水８０リットルに溶解し、６０℃の液温を維持しつつ２５ｗｔ％のアンモニア水１６ｋｇを緩やかに滴下した。その後、ヒドラジン一水和物１２０リットルを添加した。同時に溶液ｐＨの変動を抑制するためアンモニア水１５リットルの添加も同時に適宜行った。ここまでの操作で生成した沈殿物を、６０℃の水を用いてデカンテーションして洗浄し、ここに再度、ヒドラジン一水和物６ｋｇを添加し銅粉１５ｋｇを生成した。これを脱水濾過した後、脂肪酸で表面処理を行い、真空乾燥機で７０℃の雰囲気温度で乾燥して金属粉としての銅粉を得たのである。
【００４８】
このとき得られた銅粉を用いて、クーパープロットを測定した結果、Δｋ＝０．２１５、交点座標ＣのＸ軸座標がｌｏｇ１２５、Ｒ＝５８％であることが分かった。この銅粉を用いて、次に、銅ペーストを製造した。
【００４９】
このときの銅ペーストの製造、セラミックコンデンサの外部電極の製造手順においても、第１実施形態と同じである。従って、ここでの重複した説明は省略する。このようにしてセラミックコンデンサの外部電極を製造し、この外部電極を目視及び顕微鏡にて表面観察を行ったが、当該外部電極の表面は非常に平坦であり、且つ、膨れも全く見られず、非常に良好な外部電極の製造が可能であった。
【００５０】
更に、本件発明者等は、比較例１として、クーパープロットを測定した結果得られたΔｋ＝０．０５７、交点座標ＣのＸ軸座標がｌｏｇ１０５、Ｒ＝５８％である銅粉を用いて、第１実施形態で説明したと同様の方法で銅ペーストの製造、セラミックコンデンサの外部電極の製造を行った。このときの比較例１として用いた銅粉は、Δｋの値が基準パラメータＡで明らかとした範囲と異なるのみであるが、製造したセラミックコンデンサの外部電極の表面を目視及び顕微鏡にて観察を行った結果、当該外部電極の表面は粗れた状態になっており、且つ、膨れも確認された。
【００５１】
そして更に、比較例２として、クーパープロットを測定した結果得られたΔｋ＝０．０９８、交点座標ＣのＸ軸座標がｌｏｇ１０５、Ｒ＝６７％である銅粉を用いて、第１実施形態で説明したと同様の方法で銅ペーストの製造、セラミックコンデンサの外部電極の製造を行った。このときの比較例２として用いた銅粉は、Δｋ及びＲの値が基準パラメータＡ及び基準パラメータＣで明らかとした範囲と異なるのであるが、製造したセラミックコンデンサの外部電極の表面を目視及び顕微鏡にて観察を行った結果、当該外部電極の表面は非常に粗れた状態になっており、且つ、膨れも明らかに確認されている。
【００５２】
【発明の効果】
本件発明に係るチップ部品の外部電極製造用の金属粉の品質評価方法を用い、この評価方法を適用して得られる銅粉又はニッケル粉を用いてチップ部品の外部電極を製造することで、従来では比較にならないほどの高精度での、チップ部品の外部電極の表面の仕上げ性判断が可能となり、チップ部品の製造歩留まりを向上させることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属粉の粒子集合の状態が段階的に変化していく様子を表す模式図。
【図２】クーパープロットを模式的に表した図。
【図１】
0004428876.tif 000005
【図２】
0004428876.tif 000006