[发明专利]金属粉末生产方法以及由该方法生产的金属粉末、导电糊和多层陶瓷电子元件

说明书

技术领域

本发明涉及生产适合于电子应用的金属粉末的方法，更具体地，涉及生产具有微细均匀的颗粒尺寸和高结晶度的金属粉末的方法，该粉末作为导电糊中使用的导电粉末是有用的，还涉及通过该方法生产的金属粉末、导电糊、和多层陶瓷电子元件。 

背景技术

在用来形成电子电路的导电糊中使用的导电金属粉末方面有如下要求：这些粉末含有很少的杂质，该粉末是平均颗粒尺寸细至0.01μm-10μm的微细颗粒，该颗粒尺寸和颗粒形状是均匀的，和该粉末具有不聚集的良好的分散性。此外，该粉末还必须在糊中具有良好的分散性，以及良好的结晶性使得不存在不均匀的烧结。 

尤其是，在这种粉末用于形成诸如多层电容器、多层电感器等的多层陶瓷电子元件中的内部导体或外部导体的情况下，除了更微细和具有均匀的颗粒尺寸和形状以将电极形成为薄膜之外，还要求导电金属粉末对在烧制期间由氧化和还原引起的膨胀和收缩的发生具有抗性并且具有高的烧结起始温度以防止诸如分层或开裂的结构缺陷。从而，需要具有球状、低活性和高结晶性的亚微米尺寸的金属粉末。 

用于生产这种高结晶性金属粉末的传统方法的例子包括化学气相沉积(CVD)，其中在高温下用还原气体将诸如氯化镍的金属化合物的蒸气还原；物理气相沉积(PVD)，其中金属蒸气在气相中被凝聚；和喷雾热解，其中溶于或分散于水或有机溶剂中的金属化合物的溶液或悬浮液形成为微细的液滴，然后通过优选在接近或不低于金属熔点的温度加热液滴来实施热解，从而生产金属粉末。 

此外，还已知其中在高温下使用原材料的固体粉末和在该固体粉末分散于 气相中的状态下来实施热解的生产高结晶性金属粉末的方法(参见日本专利公开号2002-20809和2004-99992)。在这些方法中，通过使用载气将由可热解的金属化合物粉末组成的原材料粉末提供至反应容器，并且在该材料粉末以10g/升以下的浓度分散在气相中的状态下，在高于其分解温度且不低于(Tm-200)℃的温度加热该材料粉末来获得高结晶性金属粉末，其中Tm为金属的熔点(℃)。在这些方法中，也是通过将原材料粉末随着载气在V/S＞600的条件下通过喷嘴喷出到反应容器中来获得高结晶性金属粉末，其中V代表载气的每单位时间的流量(L/min)，S代表喷嘴开口部分的横截面面积(cm²)。 

在日本专利公开号2002-20809和2004-99992中所述的方法中，因为由于使用固体金属化合物粉末作为初始材料，与喷雾热解相比没有来自溶剂蒸发的能量损失且使得该金属化合物粉末能以高浓度分散在气相中，所以可以以高效率生产具有高结晶性和优良的抗氧化性和分散性的球状金属粉末。此外，通过控制原料粉末的颗粒尺寸和分散条件，能够获得任意的平均颗粒尺寸和均匀的颗粒尺寸的金属粉末，并且由于不从溶剂产生氧化性气体，所以这些方法也适于生产要求在低氧分压下合成的易氧化的贱金属粉末。而且，与难以以精确控制的组成生产具有不同蒸气压的金属合金的气相化学还原等方法相比，这些方法也提供了能够通过使用两种以上类型的金属化合物的混合物或复合物来容易地生产任意组成的合金粉末的优点。 

特别是，在日本专利公开号2004-99992所述的方法的情况下，通过喷嘴将固体原料粉末与载气一起以成为V/S＞600的高的线速度喷出到反应容器中，利用反应容器中的气体的快速膨胀，以在气相中的低浓度和高分散状态在高温下进行热处理，使得不在原料颗粒和形成的颗粒之间引起相互碰撞，从而能够以低成本和高效率容易地生产具有极窄的颗粒尺寸分布的金属粉末。 

近来，对于具有减小的尺寸和增加分层的多层陶瓷电子元件有强烈的需求，尤其在使用镍作为内电极的多层陶瓷电容器的领域，陶瓷层和内电极层都变得越来越薄。从而，要求在用于这些内电极的导电糊中使用超细镍粉末，该内电极具有例如0.3μm以下的极小的平均颗粒直径，包含的粗颗粒最少和窄的颗粒尺寸分布。 

然而，在尝试使用日本专利公开号2002-20809和2004-99992中所述的方法生产比过去更微细的镍粉末的情况下，存在关于颗粒尺寸分布有增加的趋势， 以及差的生产效率和成品率的问题。