卑金属電極（BME）技術の進歩により、パラジウムや銀{0}}パラジウム合金などの貴金属に代わって、ニッケル粉末が内部電極の主流材料になりました。 BME-MLCC は現在、世界の MLCC 生産量の 90% 以上を占めています。現在、5G通信や新エネルギー自動車、AIコンピューティング機器のさらなる普及に伴い、MLCCの小型化・大容量化が加速しています。主要な基礎材料として、内部電極に使用されるニッケル粉末に対する技術的要件も大きく変化しています。
小型高容量 MLCC 用のナノ ニッケル粉末の主な要件
MLCC の小型化と高静電容量の本質は、極薄の誘電体、洗練された電極、スケールアップされた層の積層です。{0}{1}電極印刷コーティングの均一性を確保しながら、粗大粒子による絶縁破壊や電極短絡を排除するには、ニッケル内部電極層の厚さが極薄誘電体の厚さに正確に一致する必要があります。-。したがって、ニッケル粉末の用途における最も重要な要件は、超微細粒子サイズへの傾向です。-業界情報によると、ナノニッケル粉末の粒径が 10 nm 減少するごとに、それに応じて MLCC 誘電体層の厚さを 5 ～ 8 nm 減少させることができます。
従来のミッド-からローエンドのMLCC-は、通常、誘電体層の厚さが1 μmを超え、層数が200以内です。電極厚さに対するプロセスの冗長性が高く、ニッケル粉末の性能に対する許容度が比較的高いです。粒径 200 ～ 300 nm の従来のニッケル粉末は、大量生産の要件を満たすのに十分です。しかし、ハイエンド MLCC の反復的なアップグレードにより、100 nm のニッケル粉末が高容量 MLCC の主流の選択肢となりました。-、厚さ 0.5 μm の電極層の大規模な量産プロセスにも安定して適応できます。-一部のハイエンドアプリケーションでは、厚さ 0.35～0.5 μm の誘電体層のプロセス要件を満たすために、ニッケル粉末の粒径を 80 nm まで小さくする必要さえあります。同時に、粒度分布は極めて狭く、D90 を D50 の 2 倍以内に制御する必要があります。
極度に微細な粒子サイズと狭い分布に基づいて、小型 MLCC の厳しい同時焼成条件と信頼性条件も、ニッケル粉末の全体的な品質の包括的な向上を促進します。{0}
(1) より高い真球度: 薄い電極層の緻密な形成と高温同時焼成に適応するために、ニッケル粉末には優れた真球度が必要です。-規則的な球形の粒子により、スラリーの流動性と均一な充填が保証され、電極層の空隙や厚さの偏りが回避されます。
(2) 良好な単分散性: 電極スラリーの均一なコーティングとスラリー中のニッケル粉末の均一な分散を確保します。ただし、ニッケル粉末が細かくなるほど表面エネルギーが高くなり、凝集の問題がより顕著になり、多くの場合、表面改質技術によって解決する必要があります。
(3) より高い結晶性: 粉末構造は焼結収縮率と熱膨張特性を安定して制御することができ、セラミック誘電体との完全なマッチングを実現し、層間の亀裂や層間剥離などの構造欠陥を回避します。
(4) 高純度: 低酸素、低不純物の高純度ニッケル粉末は、高温条件下での酸化/析出および抵抗ドリフトを効果的に抑制できます。-、ハイエンド小型 MLCC の長期使用安定性と耐候性信頼性が大幅に向上します。-
MLCC用のナノニッケル粉末を製造できる調製方法はどれですか?
上記の厳しい要件に基づくと、化学還元やスプレー熱分解などの従来の液相および固相法では、ハイエンド ミニチュア MLCC 用のナノ-スケール、超微細、均一性の高いニッケル粉末の製造要件を完全に満たすことはできなくなりました。-したがって、正確に制御可能な粒子形成という利点を備えたCVDやPVDに代表される気相調製技術は、ハイエンドMLCC用のナノニッケル粉末を調製するための中核的な技術的手段となっている。-
01 カルボニルニッケル分解法
カルボニル ニッケル粉末の本質は、気固体可逆反応の選択性を利用することです。{0}比較的低温および特定の圧力では、固相中の金属ニッケルが CO と反応して揮発性ニッケル テトラカルボニル (Ni(CO)4) を形成しますが、不純物は固相に残ります。次にテトラカルボニル ニッケルは高温、低圧で熱分解されて固体の純粋なニッケル粒子と一酸化炭素ガスが再生され、最終的に超微細な球状ニッケル粉末が得られます。-
このプロセスの最大の利点は、極めて高い純度、優れた真球度、および高い焼結活性です。粒子サイズは 1 ～ 20 μm の範囲で正確に制御でき、粒子サイズ分布は狭く均一であるため、1 μm 未満の極薄誘電体を備えた高-層数-、高-静電容量の MLCC の量産要件に完全に適しています。-ただし、その主な欠点は、プロセスの安全性と環境制御が難しいことです。ニッケル テトラカルボニルは非常に有毒で危険な媒体であり、生産封じ込め、防爆設備、排ガス処理、安全運用および保守システムに対して非常に高い要件が課せられており、段階的に廃止されています。{10}}
02 CVD化学気相成長法
CVD 化学気相成長法は、日本企業が独占しているハイエンドのニッケル粉末製造技術です。{0}その中心原理は、塩化ニッケルなどの前駆体ガスが高温の気相環境でニッケル元素原子に還元され、その後均一に核生成、成長、凝縮して超微細なナノ ニッケル粉末になるというものです。-
このプロセスの主な利点は、均一な反応環境、制御可能な核生成、高純度、凝集のない、優れた同時焼成適合性です。-これは現在、国際的にハイエンドの超薄-誘電体、超-多-層数-のMLCCのコアサポートパウダーです。しかし、その中核となる設備とプロセス技術は海外で独占されており、設備投資コストが非常に高く、量産プロセスの敷居が高く、生産コストも高くなります。-
03 PVD物理蒸気凝縮法
PVD ニッケル粉末は、国内代替品の重要な画期的な方向性です。このプロセスでは化学反応が放棄されます。代わりに、真空中または不活性ガス（アルゴンなど）の保護環境下で、固体金属ニッケルが高温加熱（抵抗加熱、プラズマ加熱、アーク放電、レーザー加熱など）によって蒸発し、ニッケル原子蒸気が形成されます。-その後、ガス原子は互いに衝突してエネルギーを失い、急速な核生成を達成し、最終的に低温領域で急速に凝縮してナノ-からサブミクロン-サイズのニッケル粉末粒子になります。-
PVDによるナノニッケル粉末の製造原理
この方法で製造されたナノニッケル粉末は、高純度、良好な結晶性、滑らかな表面、および強い耐酸化性を備えています。 MLCCの内部電極に使用されるニッケル粉の要件を十分に満たし、環境に優しい製造プロセスです。しかし、複雑な生産設備と低い効率のため、大規模な大量生産における安定性の制御とコストの最適化は依然として解決すべき緊急の課題です。-