JP7739963B2 - Conductive paste and method for producing the same - Google Patents
Conductive paste and method for producing the sameInfo
- Publication number
- JP7739963B2 JP7739963B2 JP2021185608A JP2021185608A JP7739963B2 JP 7739963 B2 JP7739963 B2 JP 7739963B2 JP 2021185608 A JP2021185608 A JP 2021185608A JP 2021185608 A JP2021185608 A JP 2021185608A JP 7739963 B2 JP7739963 B2 JP 7739963B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solvent
- conductive paste
- mass
- less
- binder resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、積層セラミックコンデンサを含む電子部品の内部電極の材料として用いられる、導電性ペーストおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a conductive paste used as a material for internal electrodes of electronic components, including multilayer ceramic capacitors, and a method for manufacturing the same.
携帯電話やデジタル機器などの電子機器の小型化および高性能化に伴い、これらの機器を構成する電子部品についても小型化、高容量化、および高性能化が望まれている。このような要求を満たすため、たとえば、電子部品の1つである積層セラミックコンデンサ(Multilayered Ceramic Capacitor、以下「MLCC」という。)においては、内部電極層および誘電体層の薄層化および多層化が行われている。 As electronic devices such as mobile phones and digital devices become smaller and more powerful, there is a demand for smaller, higher-capacity, and higher-performance electronic components that make up these devices. To meet these demands, for example, in multilayered ceramic capacitors (MLCCs), one type of electronic component, the internal electrode layers and dielectric layers are becoming thinner and more multilayered.
MLCCは、たとえば、次のように製造される。まず、チタン酸バリウム(BaTiO3)などの誘電体粉末およびバインダー樹脂を含有する誘電体グリーンシートの表面上に、内部電極用の導電性ペーストを所定の電極パターンで印刷(塗布)し、乾燥して、乾燥膜を形成する。この乾燥膜と誘電体グリーンシートとが交互に重なるように積層し、加熱圧着して一体化し、圧着体を形成する。この圧着体を所定のサイズに切断してグリーンチップとし、酸化性雰囲気または不活性雰囲気中にて、500℃以下で脱バインダー処理を行う。その後、内部電極が酸化しないように、還元性雰囲気または不活性雰囲気中にて、1300℃程度で焼成する。そして、焼成後のグリーンチップの両端に導電性ペーストを塗布し、焼成して外部電極を形成した後、この外部電極の表面にニッケルメッキなどを施して、MLCCが完成する。 An MLCC is manufactured, for example, as follows: First, a conductive paste for internal electrodes is printed (applied) in a predetermined electrode pattern onto the surface of a dielectric green sheet containing a dielectric powder such as barium titanate (BaTiO 3 ) and a binder resin, and then dried to form a dry film. This dry film and the dielectric green sheet are alternately stacked and integrated by heat and pressure to form a pressed body. This pressed body is cut to a predetermined size to form green chips, which are then subjected to a binder removal treatment at 500°C or less in an oxidizing or inert atmosphere. Subsequently, the green chips are fired at approximately 1300°C in a reducing or inert atmosphere to prevent oxidation of the internal electrodes. Then, a conductive paste is applied to both ends of the fired green chips, which are fired to form external electrodes. The surfaces of these external electrodes are then nickel-plated or otherwise processed to complete the MLCC.
ところで、誘電体セラミック粉末の焼結および収縮が開始する温度(以下、「焼結開始温度」という)は1200℃程度であり、導電性金属粉末の焼結開始温度との差が大きい。このため、焼成後のグリーンチップには、デラミネーション(層間剥離)やクラックなどの構造欠陥が生じやすい。特に、電子機器の小型化および高性能化に対応するため、内部電極層と誘電体層を多層化するほど、また誘電体層が薄層化するほど、上述した構造欠陥の発生が顕著となる。 Incidentally, the temperature at which dielectric ceramic powder begins to sinter and shrink (hereinafter referred to as the "sintering start temperature") is around 1200°C, which is significantly different from the sintering start temperature of conductive metal powder. For this reason, structural defects such as delamination (interlayer peeling) and cracks are likely to occur in sintered green chips. In particular, the more internal electrode layers and dielectric layers are multilayered and the thinner the dielectric layers are in order to accommodate the miniaturization and high performance of electronic devices, the more pronounced the occurrence of the above-mentioned structural defects becomes.
このような問題に対して、通常、内部電極用の導電性ペーストには、誘電体層と組成が類似するチタン酸バリウム系またはジルコン酸ストロンチウム系のペロブスカイト型酸化物を主成分とするセラミック粉末が添加される。これにより、導電性ペーストの焼結開始温度を、少なくとも誘電体層の焼結開始温度付近まで遅延させることができ、上述した構造欠陥を抑制することが可能となる。 To address this issue, the conductive paste for the internal electrodes typically contains a ceramic powder whose main component is a barium titanate or strontium zirconate perovskite-type oxide, which has a similar composition to the dielectric layers. This allows the sintering start temperature of the conductive paste to be delayed to at least close to the sintering start temperature of the dielectric layers, thereby suppressing the structural defects mentioned above.
しかしながら、導電性ペーストの焼結開始温度を遅延させるために添加したセラミック粉末の粒子径や比重が、導電性金属粉末の粒子径や比重と大きく異なる場合、導電性ペーストの分散安定性が低下し、セラミック粉末と導電性金属粉末とが分離することがある。このような分離が生じると、導電性ペーストを印刷し、乾燥することにより得られる乾燥膜中でセラミック粉末が偏在し、導電性ペーストの焼結開始温度を制御することが困難となる。 However, if the particle size and specific gravity of the ceramic powder added to delay the sintering start temperature of the conductive paste differ significantly from those of the conductive metal powder, the dispersion stability of the conductive paste may decrease, and the ceramic powder and conductive metal powder may separate. When this separation occurs, the ceramic powder will be unevenly distributed in the dried film obtained by printing and drying the conductive paste, making it difficult to control the sintering start temperature of the conductive paste.
特開2019-179683号公報には、導電性ペーストに対して遠心沈降処理を施したときの導電性粉末および誘電体粉末の遠心沈降挙動を、遠心沈降方向に沿う透過率分布に基づいて算出される積分透過率の単位時間当たりの変化量として定義される透過率変化速度により評価したとき、透過率変化速度が、0.003以下となるように調製することによって、導電性ペーストの分散安定性を改善する技術が記載されている。 JP 2019-179683 A describes a technology for improving the dispersion stability of a conductive paste by adjusting the transmittance change rate, which is defined as the amount of change per unit time in integrated transmittance calculated based on the transmittance distribution along the centrifugal sedimentation direction, to 0.003 or less when evaluating the centrifugal sedimentation behavior of the conductive powder and dielectric powder when the conductive paste is subjected to centrifugal sedimentation processing using the transmittance change rate, which is defined as the amount of change per unit time in integrated transmittance calculated based on the transmittance distribution along the centrifugal sedimentation direction.
特開2012-174797号公報には、分離抑制剤として、ポリカルボン酸ポリマーまたはポリカルボン酸の塩を添加することにより、グラビア印刷用導電性ペーストにおいて、導電性粉末と誘電体粉末との分離を抑制する技術が記載されている。 JP 2012-174797 A describes a technology for suppressing separation between conductive powder and dielectric powder in a conductive paste for gravure printing by adding a polycarboxylic acid polymer or a salt of polycarboxylic acid as a separation inhibitor.
特開2020-080266号公報には、分散剤として特定のアルキルアミド型分散剤を用いることにより、形成した塗膜の微粒子分布の偏りを抑制する技術が記載されている。 JP 2020-080266 A describes a technology that uses a specific alkylamide-type dispersant as a dispersant to suppress uneven distribution of fine particles in the formed coating film.
上述した先行技術では、導電性金属粉末とセラミック粉末との分離をある程度抑制することは可能であるが、内部電極層と誘電体層が多層化し、誘電体層が薄層化する状況においては、導電性ペーストにおける、導電性金属粉末とセラミック粉末との分離のさらなる抑制を図ることが求められている。すなわち、本発明は、MLCCなどの電子部品において、内部電極層および誘電体層を多層化並びに薄層化した構造であっても好適に適用できる、導電性金属粉末とセラミック粉末との分離を十分に抑制可能な導電性ペーストおよびその製造方法を提供することを目的とする。 While the above-mentioned prior art technologies are able to suppress separation between the conductive metal powder and ceramic powder to some extent, in situations where the internal electrode layers and dielectric layers are multi-layered and the dielectric layers are thin, there is a need to further suppress separation between the conductive metal powder and ceramic powder in the conductive paste. In other words, the present invention aims to provide a conductive paste that can sufficiently suppress separation between the conductive metal powder and ceramic powder, and a method for manufacturing the same, which can be suitably applied to electronic components such as MLCCs, even when the internal electrode layers and dielectric layers are multi-layered and thin.
本発明の一態様の導電性ペーストは、
導電性金属粉末、セラミック粉末、分散剤、バインダー樹脂、および有機溶剤を含み、
前記バインダー樹脂は、セルロース樹脂、アセタール樹脂、およびアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であり、および、
前記有機溶剤は、テルペン系溶剤からなる第一溶剤と、石油系炭化水素からなる第二溶剤と、前記第一溶剤および前記第二溶剤とは異なる第三溶剤とを含有する混合溶剤により構成される。
The conductive paste of one embodiment of the present invention comprises:
The composition includes a conductive metal powder, a ceramic powder, a dispersant, a binder resin, and an organic solvent.
the binder resin is at least one selected from the group consisting of a cellulose resin, an acetal resin, and an acrylic resin, and
The organic solvent is composed of a mixed solvent containing a first solvent made of a terpene-based solvent, a second solvent made of a petroleum-based hydrocarbon, and a third solvent different from the first and second solvents.
特に、本発明の一態様の導電性ペーストでは、該導電性ペーストを内径3cmの無色透明のガラス製容器内に密閉し、25℃で48時間静置したときに、容器の側面から観察される分離したセラミック粉末層の厚さをLc、導電性ペースト全体の厚さをLpとした場合に、式:S=Lc/(Lc+Lp)×100により求まる値である分離量Sが、4.0%以下である。 In particular, in one embodiment of the conductive paste of the present invention, when the conductive paste is sealed in a colorless, transparent glass container with an inner diameter of 3 cm and left to stand at 25°C for 48 hours, the amount of separation S, which is calculated by the formula: S = Lc/(Lc + Lp) x 100, where Lc is the thickness of the separated ceramic powder layer observed from the side of the container and Lp is the thickness of the entire conductive paste, is 4.0% or less.
前記有機溶剤は、前記第一溶剤を40質量%以上60質量%以下、前記第二溶剤を10質量%以上40質量%以下、および前記第三溶剤を0を超えて50質量%以下含有することが好ましい。 The organic solvent preferably contains 40% by mass or more and 60% by mass or less of the first solvent, 10% by mass or more and 40% by mass or less of the second solvent, and more than 0% by mass or less and 50% by mass or less of the third solvent.
前記バインダー樹脂および前記有機溶剤により構成される有機ビヒクルの25℃におけるHuggins係数が0.80以上1.20以下であることが好ましい。 It is preferable that the Huggins coefficient at 25°C of the organic vehicle composed of the binder resin and the organic solvent is 0.80 or more and 1.20 or less.
前記導電性金属粉末は、ニッケル、銅、金、銀、白金、およびパラジウムからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 The conductive metal powder preferably contains at least one metal selected from the group consisting of nickel, copper, gold, silver, platinum, and palladium.
前記導電性金属粉末の平均粒径は、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。 The average particle size of the conductive metal powder is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less.
前記導電性ペーストの全量に対する前記導電性金属粉末の含有量は、30質量%以上70質量%以下であることが好ましい。 It is preferable that the content of the conductive metal powder relative to the total amount of the conductive paste is 30% by mass or more and 70% by mass or less.
前記導電性ペーストの全量に対する前記バインダー樹脂の含有量は、1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。 It is preferable that the content of the binder resin relative to the total amount of the conductive paste be 1% by mass or more and 5% by mass or less.
前記セラミック粉末は、チタン酸バリウム粉末を含むことが好ましい。 The ceramic powder preferably contains barium titanate powder.
前記セラミック粉末の平均粒径は、0.01μm以上0.2μm以下であることが好ましい。 The average particle size of the ceramic powder is preferably 0.01 μm or more and 0.2 μm or less.
前記導電性金属粉末100質量部に対して、前記セラミック粉末を3質量部以上25質量部以下含有することが好ましい。 It is preferable that the ceramic powder is contained in an amount of 3 to 25 parts by mass per 100 parts by mass of the conductive metal powder.
該導電性ペーストは、25℃でのずり速度(せん断速度)100sec-1における粘度が、0.8Pa・s以下であることが好ましい。また、該導電性ペーストは、25℃でのずり速度10000sec-1における粘度が、0.18Pa・s以下であることが好ましい。 The conductive paste preferably has a viscosity of 0.8 Pa·s or less at a shear rate of 100 sec −1 at 25° C. Also, the conductive paste preferably has a viscosity of 0.18 Pa·s or less at a shear rate of 10,000 sec −1 at 25° C.
該導電性ペーストの印刷および乾燥後に得られる乾燥膜の乾燥膜密度(DFD)が、5.0g/cm3よりも大きいことが好ましい。また、該乾燥膜の算術平均粗さSaが0.25μm以下であることが好ましい。 The dry film obtained after printing and drying the conductive paste preferably has a dry film density (DFD) of more than 5.0 g/cm 3. The arithmetic mean roughness Sa of the dry film is preferably 0.25 μm or less.
本発明の一態様の導電性ペーストの製造方法は、導電性金属粉末、セラミック粉末、分散剤、バインダー樹脂、および有機溶剤を含む導電性ペーストの製造方法であって、
前記バインダー樹脂を、セルロース樹脂、アセタール樹脂、およびアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種とし、
前記有機溶剤を、テルペン系溶剤からなる第一溶剤と、石油系炭化水素からなる第二溶剤と、および、前記第一溶剤および前記第二溶剤とは異なる第三溶剤とを含有する混合溶剤により構成し、
前記バインダー樹脂および前記有機溶剤により構成される有機ビヒクルの25℃におけるHuggins係数が0.80以上1.20以下となるように、前記第三溶剤の種類、並びに、前記第一溶剤、前記第二溶剤、および前記第三溶剤の配合率を設定し、かつ、
前記導電性金属粉末と、前記セラミック粉末と、前記分散剤と、前記バインダー樹脂と、前記有機溶剤とを混合する。
A method for producing a conductive paste according to one aspect of the present invention is a method for producing a conductive paste including a conductive metal powder, a ceramic powder, a dispersant, a binder resin, and an organic solvent, the method comprising:
the binder resin is at least one selected from the group consisting of a cellulose resin, an acetal resin, and an acrylic resin;
the organic solvent is a mixed solvent containing a first solvent made of a terpene-based solvent, a second solvent made of a petroleum-based hydrocarbon, and a third solvent different from the first solvent and the second solvent;
The type of the third solvent and the blending ratios of the first solvent, the second solvent, and the third solvent are set so that the Huggins coefficient at 25°C of an organic vehicle constituted by the binder resin and the organic solvent is 0.80 or more and 1.20 or less, and
The conductive metal powder, the ceramic powder, the dispersant, the binder resin, and the organic solvent are mixed together.
前記有機溶剤において、前記第一溶剤を40質量%以上60質量%以下、前記第二溶剤を10質量%以上40質量%以下、および前記第三溶剤を0を超えて50質量%以下含有させることが好ましい。 The organic solvent preferably contains 40% by mass or more and 60% by mass or less of the first solvent, 10% by mass or more and 40% by mass or less of the second solvent, and more than 0% by mass or less and 50% by mass or less of the third solvent.
本発明の一態様によれば、導電性金属粉末とセラミック粉末との分離を十分に抑制可能な導電性ペーストおよびその製造方法を提供することができる。かかる導電性ペーストは、MLCCなどの電子部品の内部電極のさらなる薄層化に寄与することができる。 One aspect of the present invention provides a conductive paste that can sufficiently suppress separation between conductive metal powder and ceramic powder, and a method for manufacturing the same. Such a conductive paste can contribute to further thinning of internal electrodes in electronic components such as MLCCs.
以下、本発明の一実施形態の一例に係る導電性ペーストおよびその製造方法について説明する。 The following describes a conductive paste and its manufacturing method according to one embodiment of the present invention.
1.導電性ペースト
本例の導電性ペーストは、導電性金属粉末、セラミック粉末、分散剤、バインダー樹脂、および有機溶剤を含む。バインダー樹脂は、セルロース樹脂、アセタール樹脂、およびアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種である。有機溶剤は、テルペン系溶剤からなる第一溶剤、石油系炭化水素からなる第二溶剤、および、第一溶剤と第二溶剤とは異なる第三溶剤を含有する混合溶剤により構成される。本例の導電性ペーストでは、バインダー樹脂と有機溶剤とを混合して有機ビヒクルとした場合に、この有機ビヒクルの25℃におけるHuggins係数が0.80以上1.20以下であることを特徴とする。
1. Conductive Paste The conductive paste of this example contains a conductive metal powder, a ceramic powder, a dispersant, a binder resin, and an organic solvent. The binder resin is at least one selected from the group consisting of cellulose resin, acetal resin, and acrylic resin. The organic solvent is composed of a mixed solvent containing a first solvent made of a terpene-based solvent, a second solvent made of a petroleum hydrocarbon, and a third solvent different from the first and second solvents. The conductive paste of this example is characterized in that when the binder resin and the organic solvent are mixed to form an organic vehicle, the Huggins coefficient of this organic vehicle at 25°C is 0.80 or more and 1.20 or less.
(1)構成成分
はじめに、本例の導電性ペーストを構成する各成分について説明する。
(1) Constituent Components First, the components constituting the conductive paste of this example will be described.
[導電性金属粉末]
導電性金属粉末は、MLCCなどの電子部品の電極として用いられる。導電性金属粉末は、特に限定されることはなく、たとえば、ニッケル、銅、金、銀、白金、およびパラジウムからなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。一例では、ニッケル、銅、金、銀、もしくは白金の金属粉末、または、これらの金属を含む合金粉末を用いることができる。特に、本例の導電性ペーストを用いて高容量を有する高積層のMLCCを製造する場合には、比較的低コストのニッケルや銅を用いることが好ましい。
[Conductive metal powder]
The conductive metal powder is used as an electrode for electronic components such as MLCCs. The conductive metal powder is not particularly limited, and for example, at least one selected from the group consisting of nickel, copper, gold, silver, platinum, and palladium can be used. In one example, a metal powder of nickel, copper, gold, silver, or platinum, or an alloy powder containing these metals can be used. In particular, when manufacturing a high-capacity, highly stacked MLCC using the conductive paste of this example, it is preferable to use relatively low-cost nickel or copper.
導電性金属粉末の平均粒径は、特に限定されず、目的とする電子部品に応じて、適宜選択することができる。たとえば、本例の導電性ペーストを用いて高積層のMLCCを製造する場合、導電性金属粉末の平均粒径は、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。導電性金属粉末の平均粒径が0.05μm未満では、導電性金属粉末の表面活性が高くなりすぎて、適正な粘度特性を得ることができなかったり、長期保存中に導電性ペーストが変質してしまったりするおそれがある。一方、導電性金属粉末の平均粒径が0.5μmを超えると、MLCCの薄層化が難しくなる。 The average particle size of the conductive metal powder is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the desired electronic component. For example, when manufacturing a highly laminated MLCC using the conductive paste of this example, the average particle size of the conductive metal powder is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. If the average particle size of the conductive metal powder is less than 0.05 μm, the surface activity of the conductive metal powder may be too high, making it impossible to obtain appropriate viscosity characteristics, or the conductive paste may deteriorate during long-term storage. On the other hand, if the average particle size of the conductive metal powder exceeds 0.5 μm, it becomes difficult to thin the MLCC.
なお、導電性金属粉末の平均粒径は、走査電子顕微鏡(FE-SEM)による観察から求められる値であり、たとえば、FE-SEMを用いて倍率10,000倍で観察した画像から、無作為に選択した200個以上の導電性金属粉末の最大径を測定して、得られる算術平均値である。 The average particle size of the conductive metal powder is a value determined by observation using a scanning electron microscope (FE-SEM). For example, it is the arithmetic mean value obtained by measuring the maximum diameter of 200 or more randomly selected conductive metal powder particles from an image observed at 10,000x magnification using an FE-SEM.
導電性ペーストの全量に対する導電性金属粉末の含有量は、30質量%以上70質量%以下であることが好ましく、40質量%以上60質量%以下であることがより好ましい。導電性金属粉末の含有量が30質量%未満では、焼成時に電極膜の形成能力が低く、所定のコンデンサ容量を得ることが困難となるおそれがある。一方、導電性金属粉末の含有量が70質量%を超えると、電極膜の薄層化が困難となる。 The content of conductive metal powder relative to the total amount of conductive paste is preferably 30% by mass or more and 70% by mass or less, and more preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less. If the content of conductive metal powder is less than 30% by mass, the ability to form an electrode film during firing may be low, making it difficult to obtain the desired capacitor capacitance. On the other hand, if the content of conductive metal powder exceeds 70% by mass, it becomes difficult to form a thin electrode film.
[セラミック粉末]
セラミック粉末は、MLCCにおいて、導電性ペーストの焼結開始温度を、誘電体グリーンシートを構成する誘電体セラミック粉末の焼成開始温度まで遅延させるための焼結抑制剤として用いられる。セラミック粉末としては、ペロブスカイト型酸化物であるチタン酸バリウム(BaTiO3)や、チタン酸バリウムを主成分とし、酸化物を副成分として含むセラミック粉末を用いることもできる。酸化物としては、Mn、Cr、Si、Ca、Ba、Mg、V、W、Ta、Nb、および1種類以上の希土類元素の酸化物が挙げられる。また、セラミック粉末としては、たとえば、チタン酸バリウム(BaTiO3)のBa原子やTi原子を他の原子、たとえば、Sn、Pb、Zrなどで置換したペロブスカイト型酸化物強誘電体のセラミック粉末を用いることもできる。
[Ceramic powder]
In MLCC, ceramic powder is used as a sintering inhibitor to delay the sintering start temperature of the conductive paste to the firing start temperature of the dielectric ceramic powder constituting the dielectric green sheet. Examples of the ceramic powder include perovskite-type oxide barium titanate ( BaTiO3 ) and ceramic powders containing barium titanate as a main component and oxides as secondary components. Examples of oxides include oxides of Mn, Cr, Si, Ca, Ba, Mg, V, W, Ta, Nb, and one or more rare earth elements. Examples of the ceramic powder include perovskite-type oxide ferroelectric ceramic powders in which the Ba and Ti atoms of barium titanate ( BaTiO3 ) are replaced with other atoms, such as Sn, Pb, or Zr.
セラミック粉末としては、MLCC用の誘電体層グリーンシートの主成分として用いられるセラミック粉末と同組成またはこれと類似する組成のものを用いることが好ましい。 It is preferable to use ceramic powder with the same or similar composition as the ceramic powder used as the main component of the dielectric layer green sheets for MLCC.
セラミック粉末の平均粒径は、0.01μm以上0.2μm以下であることが好ましい。セラミック粉末の平均粒径が0.01μm未満では、導電性ペーストの焼結遅延効果を十分に得ることができず、デラミネーションやクラックなどの構造欠陥が生じるおそれがある。また、乾燥膜密度が低下したり、セラミック粉末が凝集しやすくなり、誘電体層の薄膜化が困難になったりするおそれがある。この結果、絶縁抵抗の低下やショート率の上昇などにより、MLCCの信頼性が低下する。一方、セラミック粉末の平均粒径が0.2μmを超えると、セラミック粉末が導電性金属粉末の接触点間に入り込みにくくなり、乾燥膜密度が低下するおそれがある。また、焼結遅延効果を十分に得ることができないおそれがある。 The average particle size of the ceramic powder is preferably 0.01 μm or more and 0.2 μm or less. If the average particle size of the ceramic powder is less than 0.01 μm, the sintering retardation effect of the conductive paste may not be fully achieved, and structural defects such as delamination and cracks may occur. Furthermore, the dry film density may decrease and the ceramic powder may be more likely to agglomerate, making it difficult to thin the dielectric layer. This may result in reduced insulation resistance and an increased short-circuit rate, reducing the reliability of the MLCC. On the other hand, if the average particle size of the ceramic powder exceeds 0.2 μm, the ceramic powder may have difficulty penetrating between the contact points of the conductive metal powder, resulting in a reduced dry film density. Furthermore, the sintering retardation effect may not be fully achieved.
なお、セラミック粉末の平均粒径は、走査電子顕微鏡(FE-SEM)による観察から求められる値であり、たとえば、FE-SEMを用いて倍率10,000倍で観察した画像から、無作為に選択した200個以上のセラミック粉末の最大径を測定して、得られる算術平均値である。 The average particle size of ceramic powder is a value determined by observation using a scanning electron microscope (FE-SEM). For example, it is the arithmetic mean value obtained by measuring the maximum diameter of 200 or more randomly selected ceramic powder particles from an image observed at 10,000x magnification using an FE-SEM.
セラミック粉末の含有量は、導電性金属粉末100質量部に対して、3質量部以上25質量部以下であることが好ましい。セラミック粉末の含有量が3質量部未満では、焼結遅延効果を十分に得ることができず、焼成クラックが生じやすくなる。一方、セラミック粉末の含有量が25質量部を超えると、導電性ペーストを構成するセラミック粉末のグリーンシート(誘電体層)への拡散が大きくなり、セラミック粉末による導電性粉末の焼結開始を遅延させる効果が低下し、内部電極層の連続性が低下する、並びに、内部電極層に含まれるセラミック粉末と誘電体層中のセラミック粉末とが焼結することにより、誘電体層の厚さが増加し、導電性ペーストの組成にずれが生じるため、誘電率などの電気特性が低下したりするおそれがある。 The ceramic powder content is preferably 3 to 25 parts by mass per 100 parts by mass of conductive metal powder. If the ceramic powder content is less than 3 parts by mass, the sintering delay effect cannot be fully achieved, and firing cracks are more likely to occur. On the other hand, if the ceramic powder content exceeds 25 parts by mass, the ceramic powder constituting the conductive paste will diffuse more into the green sheet (dielectric layer), reducing the effect of the ceramic powder in delaying the onset of sintering of the conductive powder and reducing the continuity of the internal electrode layer. In addition, sintering of the ceramic powder contained in the internal electrode layer and the ceramic powder in the dielectric layer will increase the thickness of the dielectric layer, causing a discrepancy in the composition of the conductive paste, which may result in a decrease in electrical properties such as dielectric constant.
セラミック粉末としては、固相法、水熱合成法、アルコキシド法、ゾルゲル法など種々の方法により製造されたものを使用することができる。セラミック粉末は、導電性ペーストを構成する他の成分と、粉末状で混合する、あるいは、ビーズミルや高圧ホモジナイザーなどの装置により分散および粉砕処理を施すことによりスラリー化した上で混合することができる。 Ceramic powders produced by various methods, such as the solid-phase method, hydrothermal synthesis, alkoxide method, and sol-gel method, can be used. The ceramic powder can be mixed with the other components of the conductive paste in powder form, or can be dispersed and pulverized using a device such as a bead mill or high-pressure homogenizer to form a slurry, which can then be mixed.
[分散剤]
分散剤は、導電性金属粉末やセラミック粉末を有機ビヒクル中に微細化した状態で安定して分散させるために添加される成分である。分散剤としては、たとえば、カチオン系分散剤、アニオン系分散剤、ノニオン系分散剤、両性界面活性剤、および高分子分散剤からなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。
[Dispersant]
The dispersant is a component added to stably disperse the conductive metal powder or ceramic powder in a finely divided state in the organic vehicle. As the dispersant, for example, at least one selected from the group consisting of cationic dispersants, anionic dispersants, nonionic dispersants, amphoteric surfactants, and polymer dispersants can be used.
これらの中では、アニオン系分散剤を用いることが好ましい。アニオン系分散剤は、導電性金属粉末の表面への吸着力が大きく、その表面改質作用により導電性金属粉末の分散性を改善する作用を有するため、導電性ペーストの塗膜の平滑性や乾燥膜密度を向上させることができる。アニオン系分散剤としては、たとえば、カルボン酸系分散剤、燐酸系分散剤、および燐酸塩系分散剤から選択される少なくとも1種を用いることができる。 Among these, it is preferable to use an anionic dispersant. Anionic dispersants have a strong adsorption force to the surface of conductive metal powder and improve the dispersibility of the conductive metal powder through their surface modification action, thereby improving the smoothness and dry film density of the conductive paste coating. As the anionic dispersant, for example, at least one selected from carboxylic acid dispersants, phosphoric acid dispersants, and phosphate dispersants can be used.
分散剤の平均分子量は、200~20000の範囲にあることが好ましく、300~10000の範囲にあることがより好ましい。分散剤の平均分子量がこの範囲にある場合、分散剤が導電性金属粉末の表面に吸着することにより、導電性金属粉末に静電反発力や立体的反発力が付与され、分散性に優れた導電性ペーストを得ることができる。分散剤の平均分子量が200未満では、時間の経過とともに静電反発力や立体的反発力が低下し、導電性金属粉末の凝集により、導電性ペーストの分散性や保存安定性が低下しやすくなる。一方、分散剤の平均分子量が20000を超えると、有機ビヒクルと有機溶剤との相溶性が低下したり、導電性金属粉末の凝集により、導電性ペーストの分散性や保存安定性が低下しやすくなったりする。また、導電性ペーストの粘度が高くなりすぎるおそれがある。 The average molecular weight of the dispersant is preferably in the range of 200 to 20,000, and more preferably in the range of 300 to 10,000. When the average molecular weight of the dispersant is in this range, the dispersant adsorbs to the surface of the conductive metal powder, imparting electrostatic and steric repulsive forces to the conductive metal powder, resulting in a conductive paste with excellent dispersibility. If the average molecular weight of the dispersant is less than 200, the electrostatic and steric repulsive forces will decrease over time, and the conductive metal powder will likely aggregate, resulting in a decrease in the dispersibility and storage stability of the conductive paste. On the other hand, if the average molecular weight of the dispersant exceeds 20,000, the compatibility between the organic vehicle and the organic solvent will decrease, and the conductive metal powder will likely aggregate, resulting in a decrease in the dispersibility and storage stability of the conductive paste. There is also a risk that the viscosity of the conductive paste will become too high.
分散剤の含有量は、導電性金属粉末100質量部に対して0.01質量部以上2.00質量部以下であることが好ましく、0.20質量部以上1.00質量部以下であることがより好ましい。分散剤の含有量が0.01質量部未満では、十分な分散性が得られない場合がある。一方、分散剤の含有量が2.00質量部を超えると、導電性ペーストの乾燥に時間がかかるばかりでなく、乾燥膜密度が低下するおそれがある。 The content of dispersant is preferably 0.01 to 2.00 parts by mass, and more preferably 0.20 to 1.00 parts by mass, per 100 parts by mass of conductive metal powder. If the content of dispersant is less than 0.01 parts by mass, sufficient dispersibility may not be achieved. On the other hand, if the content of dispersant exceeds 2.00 parts by mass, not only will it take a long time to dry the conductive paste, but the dry film density may also decrease.
[バインダー樹脂]
バインダー樹脂は、導電性金属粉末やセラミック粉末などの無機成分の分散媒体として機能する。バインダー樹脂としては、セルロース樹脂、アセタール樹脂、およびアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種が用いられる。セルロース樹脂としては、エチルヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロースなどが挙げられる。アセタール樹脂としてはポリビニルブチラールなどが挙げられる。アクリル樹脂としては、ポリメタクリレート、ポリアクリレートなどが挙げられる。これらのうち、溶剤への溶解性、燃焼分解性の観点などから、エチルヒドロキシエチルセルロースあるいはエチルセルロースを用いることが好ましい。
[Binder resin]
The binder resin functions as a dispersion medium for inorganic components such as conductive metal powder and ceramic powder. At least one type selected from the group consisting of cellulose resin, acetal resin, and acrylic resin is used as the binder resin. Examples of cellulose resins include ethyl hydroxyethyl cellulose and ethyl cellulose. Examples of acetal resins include polyvinyl butyral. Examples of acrylic resins include polymethacrylate and polyacrylate. Among these, ethyl hydroxyethyl cellulose or ethyl cellulose is preferred from the viewpoints of solubility in solvents and decomposition by combustion.
導電性ペーストの全量に対するバインダー樹脂の含有量は、特に限定されないが、1質量%以上5質量%以下であることが好ましい。バインダー樹脂の含有量が1質量%未満だと、乾燥膜の強度が低下したり、内部電極層と誘電体層との密着性が悪化してはがれやすくなったりする。一方、バインダー樹脂の含有量が5質量%を超えると、バインダー樹脂の含有量が多くなり過ぎて脱バインダー性が悪化するおそれがある。なお、バインダー樹脂の含有量は、導電性粉末100質量部に対しては、好ましくは1質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは1質量部以上8質量部以下である。 The content of binder resin relative to the total amount of conductive paste is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less. If the binder resin content is less than 1% by mass, the strength of the dried film may decrease, or the adhesion between the internal electrode layer and the dielectric layer may deteriorate, making them more susceptible to peeling. On the other hand, if the binder resin content exceeds 5% by mass, the binder resin content may be too high, which may result in poor debinding properties. The binder resin content is preferably 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less, and more preferably 1 part by mass or more and 8 parts by mass or less, per 100 parts by mass of conductive powder.
バインダー樹脂と有機溶剤とで有機ビヒクルを構成した場合における、有機ビヒクル中におけるバインダー樹脂の配合量は、1質量%以上30質量%以下とすることが好ましい。これにより、適正な粘度の有機ビヒクルを作製することができる。有機ビヒクル中におけるバインダー樹脂の配合量は、5質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。 When an organic vehicle is composed of a binder resin and an organic solvent, the amount of binder resin in the organic vehicle is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less. This allows for the production of an organic vehicle with appropriate viscosity. It is more preferable that the amount of binder resin in the organic vehicle be 5% by mass or more and 20% by mass or less.
[有機溶剤]
有機溶剤は、バインダー樹脂の樹脂成分を溶解するとともに、導電性ペースト中に導電性金属粉末およびセラミック粉末を分散させて、粘度を適切な範囲に調節し、所定のパターンで印刷できるようにする機能を有する。有機溶剤としては、バインダー樹脂を十分に溶解可能であり、かつ、経時的な粘度の変化が少ないものを用いることができる。なお、有機溶媒は、焼成時までに大気中に逸散する。
[Organic solvent]
The organic solvent dissolves the resin components of the binder resin and disperses the conductive metal powder and ceramic powder in the conductive paste, adjusting the viscosity to an appropriate range and enabling printing in a predetermined pattern. The organic solvent can be one that can sufficiently dissolve the binder resin and has little change in viscosity over time. The organic solvent dissipates into the atmosphere by the time of firing.
本例の導電性ペーストにおいて、有機溶剤は、テルペン系溶剤からなる第一溶剤と、石油系炭化水素からなる第二溶剤と、前記第一溶剤および前記第二溶剤とは異なる第三溶剤とを含有する混合溶剤により構成される。これらの溶剤はバインダー樹脂のこれらの溶剤を適切な配合比で配合することにより、バインダー樹脂とこの混合溶剤からなる有機溶剤により構成される有機ビヒクルの25℃におけるHuggins係数を所定範囲に制御することにより、導電性ペーストにおける導電性金属粉末とセラミック粉末との分離を十分に抑制することが可能となる。 In the conductive paste of this example, the organic solvent is composed of a mixed solvent containing a first solvent made of a terpene-based solvent, a second solvent made of a petroleum-based hydrocarbon, and a third solvent different from the first and second solvents. By blending these solvents in the binder resin at an appropriate blending ratio, the Huggins coefficient at 25°C of the organic vehicle made of the binder resin and the organic solvent made of this mixed solvent can be controlled within a predetermined range, making it possible to sufficiently suppress separation of the conductive metal powder and ceramic powder in the conductive paste.
第一溶剤は、バインダー樹脂に対して良溶媒であり、たとえば、テルペン系溶剤を挙げることができる。テルペン系溶剤としては、たとえば、ターピネオールおよびジヒドロターピネオールからなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。 The first solvent is a good solvent for the binder resin, and examples of such solvents include terpene-based solvents. Examples of terpene-based solvents that can be used include at least one selected from the group consisting of terpineol and dihydroterpineol.
第二溶剤は、バインダー樹脂に対して貧溶媒であり、たとえば、石油系炭化水素を挙げることができる。石油系炭化水素からなる溶剤としては、ガソリン、灯油、コールタールナフサ、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレピン油、およびミネラルスピリットを挙げることができる。これらのうち、ミネラルスピリットを用いることが好ましい。ミネラルスピリットには、ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリット、ミネラルターペンなどがある。より具体的には、LAWS(Low Aromatic White Spirit(低芳香族ホワイトスピリット))およびHAWS(High Aromatic White Spirit(高芳香族ホワイトスピリット))がある。 The second solvent is a poor solvent for the binder resin, and examples thereof include petroleum hydrocarbons. Examples of petroleum hydrocarbon solvents include gasoline, kerosene, coal tar naphtha, petroleum ether, petroleum naphtha, petroleum benzine, turpentine, and mineral spirits. Of these, mineral spirits are preferred. Examples of mineral spirits include mineral thinner, petroleum spirits, white spirits, and mineral turpentine. More specific examples include LAWS (Low Aromatic White Spirit) and HAWS (High Aromatic White Spirit).
第三溶剤は、バインダー樹脂の溶解性の調整のために添加される。第三溶剤としては、たとえば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-ヘプタノール、n-オクタノール、デカノール、メチレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、ヘキシレングリコール、グリセロール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアセテート、エチルアセテート、n-プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、n-ブチルアセテート、イソブチルアセテート、n-ヘキシルアセテート、n-オクチルアセテート、2-エチルヘキシルアセテート、イソボルニルアセテート、p-トリルアセテート、リナリルアセテート、2-フルフリルアセテート、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、乳酸ヘキシル、アセチルアセトン、エチルアセトアセテート、n-プロピルアセトアセテート、イソプロピルアセトアセテート、n-ブチルアセトアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、n-プロピルプロピオネート、イソプロピルプロピルプロピオネート、n-ブチルプロピオネート、イソブチルプロピオネート、n-ヘキシルプロピオネート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、γ-ノナラクトン、γ-デカラクトン、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、1,4-ジアセトキシブタン、ヘキシレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンブリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレンブリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどを用いることができる。 A third solvent is added to adjust the solubility of the binder resin. Examples of the third solvent include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, decanol, methylene glycol, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, pentylene glycol, hexylene glycol, glycerol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, n-hexyl acetate, n-octyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, isobornyl acetate, p-tolyl acetate, linalyl acetate, 2-furfuryl acetate, ethyl lactate, propyl lactate, isolactic acid, Propyl, butyl lactate, isobutyl lactate, hexyl lactate, acetylacetone, ethyl acetoacetate, n-propyl acetoacetate, isopropyl acetoacetate, n-butyl acetoacetate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, isopropyl propyl propionate, n-butyl propionate, isobutyl propionate, n-hexyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, γ-nonalactone, γ-decalactone, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, 1,4-diacetoxybutane, hexylene glycol diacetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol Examples of suitable ethylene glycol monoethyl ethers include propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monohexyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, and dipropylene glycol monopropyl ether acetate.
これらの中でも、n-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-オクタノール、n-ヘキシルアセテート、n-オクチルアセテート、2-エチルヘキシルアセテート、イソボルニルアセテート、p-トリルアセテート、リナリルアセテート、フルフリルアセテート、乳酸ブチル、エチルアセトアセテート、n-プロピルアセトアセテート、イソプロピルアセテート、n-ブチルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルおよびジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートからなる群から選択される少なくとも1種を用いることが、バインダー樹脂の溶解性の観点から好ましい。 Among these, from the viewpoint of binder resin solubility, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of n-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, n-hexyl acetate, n-octyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, isobornyl acetate, p-tolyl acetate, linalyl acetate, furfuryl acetate, butyl lactate, ethyl acetoacetate, n-propyl acetoacetate, isopropyl acetate, n-butyl propionate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether acetate.
本例の導電性ペーストにおいて、混合溶剤中におけるそれぞれの有機溶剤の配合量は、第一溶剤を40質量%以上60質量%以下、第二溶剤を10質量%以上40質量%以下、および第三溶剤を0を超えて50質量%以下とすることが好ましい。第一溶剤を45質量%以上55質量%以下、第二溶剤を10質量%以上30質量%以下、および第三溶剤を5質量%以上30質量%以下とすることがより好ましい。 In the conductive paste of this example, the blending amount of each organic solvent in the mixed solvent is preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less for the first solvent, 10% by mass or more and 40% by mass or less for the second solvent, and more than 0% by mass or less and 50% by mass or less for the third solvent. It is more preferable to blend 45% by mass or more and 55% by mass or less for the first solvent, 10% by mass or more and 30% by mass or less for the second solvent, and 5% by mass or more and 30% by mass or less for the third solvent.
有機溶剤の含有量は、特に限定されないが、導電性ペーストの全量に対する導電性金属粉末の含有量が30質量%以上70質量%以下となるように設定することが好ましい。具体的には、有機溶剤の含有量は、導電性粉末100質量部に対して、40質量部以上100質量部以下であることが好ましく、65質量部以上95質量部以下であることがより好ましい。有機溶剤の含有量がこの範囲である場合、導電性および分散性に優れた導電性ペーストが得られる。同様の理由から、有機溶剤の含有量は、導電性ペースト全体に対して、20質量%以上60質量%以下であることが好ましく、35質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。 The organic solvent content is not particularly limited, but it is preferable to set the content of the conductive metal powder to 30% by mass or more and 70% by mass or less relative to the total amount of the conductive paste. Specifically, the organic solvent content is preferably 40 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and more preferably 65 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the conductive powder. When the organic solvent content is within this range, a conductive paste with excellent conductivity and dispersibility is obtained. For the same reason, the organic solvent content is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 35% by mass or more and 55% by mass or less, relative to the total amount of the conductive paste.
[その他の添加剤]
本例の導電性ペーストには、上述したもののほか、消泡剤、可塑剤、増粘剤、キレート剤などの導電性ペーストで公知の添加剤を加えることもできる。また、目的に応じて、上記した有機溶剤や有機バインダーとは異なる、追加の有機溶剤や有機バインダーを添加することも可能である。この場合には、これらの追加の有機溶剤や有機バインダーとしては、公知の種々の有機溶剤や有機バインダーを適用可能であるが、上述したものと同じ有機溶剤や有機バインダーを使用することが好ましく、上述した導電性ペーストへの有機溶剤や有機バインダーの配合量の範囲内で添加される。ただし、これらの追加の有機溶剤や有機バインダーに対しては、上述した説明(特に、樹脂バインダーおよび有機溶剤の配合量)並びに以下に説明するHuggins係数の説明は適用されない。
[Other additives]
In addition to the additives described above, the conductive paste of this example may also contain known additives for conductive pastes, such as antifoaming agents, plasticizers, thickeners, and chelating agents. Furthermore, depending on the purpose, additional organic solvents and organic binders different from the organic solvents and organic binders described above may also be added. In this case, although various known organic solvents and organic binders can be used as these additional organic solvents and organic binders, it is preferable to use the same organic solvents and organic binders as described above, and they are added within the range of the organic solvent and organic binder blended into the conductive paste described above. However, the above explanation (particularly the blending amounts of the resin binder and organic solvent) and the explanation of the Huggins coefficient described below do not apply to these additional organic solvents and organic binders.
(2)Huggins係数
本例の導電性ペーストでは、バインダー樹脂および有機溶剤により構成される有機ビヒクルにおいて、この有機ビヒクルの25℃におけるHuggins係数が、0.80以上1.20以下、好ましくは0.85以上1.20以下、より好ましくは0.90以上1.10以下となるように調整される。Huggins係数が0.8未満では、導電性金属粉末同士、セラミック粉末同士、および導電性金属粉末とセラミック粉末間の相互作用が十分に作用しないため、導電性ペーストにおける導電性金属粉末とセラミック粉末との分離を十分に抑制することができない。一方、Huggins係数が1.20を超えると、導電性金属粉末同士、セラミック粉末同士、および導電性金属粉末とセラミック粉末間の相互作用が強すぎ、適切な印刷特性が得られないという問題がある。
(2) Huggins Coefficient In the conductive paste of this example, the Huggins coefficient of the organic vehicle composed of a binder resin and an organic solvent at 25 ° C. is adjusted to 0.80 or more and 1.20 or less, preferably 0.85 or more and 1.20 or less, more preferably 0.90 or more and 1.10 or less. If the Huggins coefficient is less than 0.8, the interactions between the conductive metal powders, between the ceramic powders, and between the conductive metal powder and the ceramic powder do not work sufficiently, so separation of the conductive metal powder and the ceramic powder in the conductive paste cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, if the Huggins coefficient exceeds 1.20, the interactions between the conductive metal powders, between the ceramic powders, and between the conductive metal powder and the ceramic powder are too strong, resulting in the problem that suitable printing characteristics cannot be obtained.
ここで、Huggins係数(k´)は、高分子溶液の希薄領域における粘度式(Hugginsの式)の係数であり、高分子溶液の粘度をη(Pa・s)、溶媒の粘度をηs(Pa・s)、固有粘度を[η](cm3/g)、高分子溶液の濃度をc(g/cm3)とした場合に、下記の「式1」で定義される。なお、本例においては、有機ビヒクルが高分子溶液に、溶媒が有機溶剤にそれぞれ相当する。 Here, the Huggins coefficient (k') is a coefficient of the viscosity equation (Huggins equation) in the dilute region of the polymer solution, and is defined by the following "Equation 1" where the viscosity of the polymer solution is η (Pa·s), the viscosity of the solvent is η s (Pa·s), the intrinsic viscosity is [η] (cm 3 /g), and the concentration of the polymer solution is c (g/cm 3 ). In this example, the organic vehicle corresponds to the polymer solution, and the solvent corresponds to the organic solvent.
η=ηs(1+[η]c+k´[η]2c2)・・・(式1) η=η s (1+[η]c+k′[η] 2 c 2 )...(Formula 1)
換言すると、「式1」を下記の「式2」のように変形し、高分子溶液の濃度c(g/cm3)を横軸に、(η/ηs-1)/cを縦軸としてプロットしたときに得られる近似直線の傾きから、Huggins係数(k´)を求めることができる。 In other words, the Huggins coefficient (k') can be calculated from the slope of the approximate line obtained by transforming "Equation 1" into the following "Equation 2" and plotting the concentration c (g/cm 3 ) of the polymer solution on the horizontal axis and (η/η s −1)/c on the vertical axis.
(η/ηs-1)/c=[η]+k´[η]2c・・・(式2) (η/η s -1)/c=[η]+k'[η] 2 c... (Formula 2)
より具体的には、Huggins係数は、以下の手順で測定することができる。 More specifically, the Huggins coefficient can be measured using the following procedure.
はじめに、溶媒(有機溶剤)に高分子材料(バインダー樹脂)を溶解した高分子溶液(有機ビヒクル)を用意する。高分子溶液は、濃度が異なるものを複数用意する。それぞれの高分子溶液の濃度は、分子の絡み合いが起こらないと想定される希薄領域に調整する。高分子材料の種類や分子量にもよるが、たとえば、1×10-4g/cm3以上1×10-1g/cm3以下の範囲に調整する。 First, a polymer solution (organic vehicle) is prepared by dissolving a polymer material (binder resin) in a solvent (organic solvent). Several polymer solutions with different concentrations are prepared. The concentration of each polymer solution is adjusted to a dilute range where molecular entanglement is not expected to occur. Although it depends on the type and molecular weight of the polymer material, it is adjusted to a range of 1×10 −4 g/cm 3 or more and 1×10 −1 g/cm 3 or less, for example.
次に、これらの溶媒および高分子溶液の、25℃における粘度を測定する。この際、高分子溶液の濃度が希薄領域にあれば、せん断速度に依存せずに一定の粘度を示すため、どのせん断速度の粘度値を読み取ってもよい。なお、粘度測定をするための装置は、温度制御可能であれば特に限定されず、たとえば、レオメーターなどの粘度計を用いることができる。 Next, the viscosity of these solvents and polymer solutions is measured at 25°C. If the concentration of the polymer solution is in the dilute range, it will show a constant viscosity independent of shear rate, so the viscosity value can be read at any shear rate. There are no particular restrictions on the device used to measure viscosity, as long as it is temperature controllable; for example, a viscometer such as a rheometer can be used.
最後に、測定結果に基づき、高分子溶液の濃度c(g/cm3)を横軸に、(η/ηs-1)/cを縦軸としてプロットしてグラフ(近似直線)を作成する。そして、この近似直線の傾きからHuggins係数(k´)を求めることができる。 Finally, based on the measurement results, a graph (approximate line) is created by plotting the polymer solution concentration c (g/cm 3 ) on the horizontal axis and (η/η s −1)/c on the vertical axis. The Huggins coefficient (k') can then be calculated from the slope of this approximate line.
2.導電性ペースト組成物の製造方法
本例の導電性ペーストは、バインダー樹脂と有機溶剤とを混合して有機ビヒクルとした場合に、この有機ビヒクルの25℃におけるHuggins係数が0.80以上1.20以下となるように、第三溶剤の種類、ならびに、第一溶剤、第二溶剤、および第三溶剤の配合率を設定した上で、上述した各成分を、3本ロールミル、ボールミル、ミキサーなどの公知の手段で、撹拌および混合することにより製造することができる。この際、予め、導電性金属粉末の表面に分散剤を塗布すると、導電性金属粉末の凝集が抑制されて、均一な導電性ペーストが得やすくなる。
2. Manufacturing Method of Conductive Paste Composition The conductive paste of this example can be manufactured by mixing a binder resin and an organic solvent to form an organic vehicle, determining the type of third solvent and the blending ratios of the first, second, and third solvents so that the Huggins coefficient of this organic vehicle at 25°C is 0.80 or more and 1.20 or less, and then stirring and mixing the above-mentioned components using known means such as a three-roll mill, ball mill, or mixer. In this case, if a dispersant is applied to the surface of the conductive metal powder in advance, aggregation of the conductive metal powder is suppressed, making it easier to obtain a uniform conductive paste.
なお、バインダー樹脂は、有機溶剤の一部に溶解させた状態で、残りの有機溶剤に、導電性金属粉末、セラミック粉末、および分散剤とともに添加することができる。 The binder resin can be dissolved in part of the organic solvent and then added to the remaining organic solvent along with the conductive metal powder, ceramic powder, and dispersant.
3.特性
本例の導電性ペーストは、以下の特性を有する。このため、本例の導電性ペーストは、MLCCなどの電子部品に好適に用いることができる。
3. Characteristics The conductive paste of this example has the following characteristics: Therefore, the conductive paste of this example can be suitably used for electronic components such as MLCCs.
(1)分離評価
本例の導電性ペーストでは、その分散安定性を評価するための分離量Sが4.0%以下であることが好ましい。分離量Sは3.5%以下であることがより好ましく、2.6%以下であることがさらに好ましく、2.0%以下であることが特に好ましい。分離量Sが4.0%以下とすることで、導電性金属粉末とセラミック粉末との分離を十分に抑制することが可能となる。ここで、分離量Sは、導電性ペーストを内径3cmの無色透明のガラス製容器内に密閉し、25℃で48時間静置したときに、容器の側面から観察される分離したセラミック粉末層の厚さをLc、導電性ペースト全体の厚さをLpとした場合に、下記の「式3」により求まる値である。
(1) Separation Evaluation In the conductive paste of this example, the separation amount S for evaluating its dispersion stability is preferably 4.0% or less. The separation amount S is more preferably 3.5% or less, even more preferably 2.6% or less, and particularly preferably 2.0% or less. By setting the separation amount S to 4.0% or less, it is possible to sufficiently suppress separation between the conductive metal powder and the ceramic powder. Here, the separation amount S is a value calculated by the following "Equation 3" when the conductive paste is sealed in a colorless, transparent glass container with an inner diameter of 3 cm and left to stand at 25°C for 48 hours, where Lc is the thickness of the separated ceramic powder layer observed from the side of the container, and Lp is the thickness of the entire conductive paste.
S=Lc/(Lc+Lp)×100・・・(式3) S=Lc/(Lc+Lp)×100...(Formula 3)
(2)粘度
本例の導電性ペーストは、25℃でのずり速度(せん断速度)100sec-1における粘度が、0.8Pa・s以下である。ずり速度100sec-1における粘度は、0.5Pa・s以下であることが好ましく、0.4Pa・s以下であることがより好ましく、0.3Pa・s以下であることがさらに好ましい。ずり速度100sec-1における粘度が0.8Pa・s以下である場合、グラビア印刷用の導電性ペーストとして好適に用いることができる。一方、ずり速度100sec-1の粘度が0.8Pa・sを超えると、導電性ペーストの粘度が高くなり過ぎて、グラビア印刷用の導電性ペースト組成物として適さない場合がある。ずり速度100sec-1における粘度の下限値は、特に限定されないが、グラビア印刷への適用には、0.1Pa・s程度で十分である。
(2) Viscosity The conductive paste of this example has a viscosity of 0.8 Pa·s or less at a shear rate (shear rate) of 100 sec -1 at 25°C. The viscosity at a shear rate of 100 sec -1 is preferably 0.5 Pa·s or less, more preferably 0.4 Pa·s or less, and even more preferably 0.3 Pa·s or less. When the viscosity at a shear rate of 100 sec -1 is 0.8 Pa·s or less, it can be suitably used as a conductive paste for gravure printing. On the other hand, when the viscosity at a shear rate of 100 sec -1 exceeds 0.8 Pa·s, the viscosity of the conductive paste becomes too high and may not be suitable as a conductive paste composition for gravure printing. The lower limit of the viscosity at a shear rate of 100 sec -1 is not particularly limited, but a viscosity of about 0.1 Pa·s is sufficient for application to gravure printing.
また、本例の導電性ペーストは、25℃でのずり速度10000sec-1における粘度が、0.18Pa・s以下であることが好ましく。0.14Pa.s未満であることがより好ましい。ずり速度10000sec-1における粘度が上記範囲にある場合、グラビア印刷用の導電性ペーストとして好適に用いることができる。一方、ずり速度10000sec-1における粘度が0.18Ps・sを超えると、導電性ペーストの粘度が高くなりすぎて、グラビア印刷に適さなくなる場合がある。ずり速度10000sec-1における粘度の下限値は、特に限定されないが、グラビア印刷への適用には、0.05Pa・s程度で十分である。 Furthermore, the conductive paste of this example preferably has a viscosity of 0.18 Pa·s or less at a shear rate of 10,000 sec -1 at 25°C, and more preferably less than 0.14 Pa·s. When the viscosity at a shear rate of 10,000 sec -1 is within the above range, it can be suitably used as a conductive paste for gravure printing. On the other hand, when the viscosity at a shear rate of 10,000 sec -1 exceeds 0.18 Pa·s, the viscosity of the conductive paste becomes too high and may become unsuitable for gravure printing. The lower limit of the viscosity at a shear rate of 10,000 sec -1 is not particularly limited, but a viscosity of about 0.05 Pa·s is sufficient for application to gravure printing.
導電性ペーストの粘度は、たとえば、レオメーターなどの粘度計により測定することができる。 The viscosity of the conductive paste can be measured, for example, using a viscometer such as a rheometer.
(3)乾燥膜密度
本例の導電性ペーストは、印刷および乾燥後に得られる乾燥膜の乾燥膜密度(DFD)が、5.0g/cm3よりも大きいことが好ましく、5.2g/cm3よりも大きいことがより好ましく、5.3g/cm3以上であることがさらに好ましい。乾燥膜密度の上限値は、導電性金属粉末の真密度(導電性金属粉末としてニッケル粉末を用いる場合には、ニッケルの真密度:9.8g/cm3)を超えることはなく、6.5g/cm3程度である。
(3) Dry Film Density The dry film density (DFD) of the conductive paste of this example obtained after printing and drying is preferably greater than 5.0 g/cm 3 , more preferably greater than 5.2 g/cm 3 , and even more preferably 5.3 g/cm 3 or greater. The upper limit of the dry film density is about 6.5 g/cm 3 , which does not exceed the true density of the conductive metal powder (when nickel powder is used as the conductive metal powder, the true density of nickel is 9.8 g/cm 3 ).
(4)乾燥膜の算術平均粗さ
本例の導電性ペーストは、乾燥膜の算術平均粗さSaが0.25μm以下であることが好ましく、0.2μm以下であることがより好ましく、0.16μm以下であることがさらに好ましい。乾燥膜の算術平均粗さSaが0.25μmを超えると、内部電極層の表面粗さが悪化して、MLCCなどの電子部品におけるショート不良の原因となる。乾燥膜の算術平均粗さSaの下限値は特に限定されず、小さい値であるほど好ましい。なお、乾燥膜の算術平均粗さSaは、本例の導電性ペーストを印刷し、大気中120℃で1時間乾燥させることにより作製した20mm角、厚さ1μm以上3μm以下の乾燥膜について、ISO 25178の規格に基づいて計測することにより算出することができる。
(4) Arithmetic Mean Roughness of Dry Film The conductive paste of this example preferably has an arithmetic mean roughness Sa of the dry film of 0.25 μm or less, more preferably 0.2 μm or less, and even more preferably 0.16 μm or less. If the arithmetic mean roughness Sa of the dry film exceeds 0.25 μm, the surface roughness of the internal electrode layer deteriorates, causing short-circuit defects in electronic components such as MLCCs. The lower limit of the arithmetic mean roughness Sa of the dry film is not particularly limited, and a smaller value is preferable. The arithmetic mean roughness Sa of the dry film can be calculated by measuring a 20 mm square dry film with a thickness of 1 μm to 3 μm, which is produced by printing the conductive paste of this example and drying it in air at 120° C. for 1 hour, based on the ISO 25178 standard.
4.用途
本例の導電性ペーストは、MLCCなどの電子部品に好適に用いることができる。MLCCは、誘電体グリーンシートにより形成される誘電体層と、導電性ペーストにより形成される内部電極層とを有する。このMLCCにおいて、誘電体グリーンシートに含まれる誘電体セラミック粉末と、導電性ペーストに含まれるセラミック粉末とは同一の粉末であることが好ましい。
4. Applications The conductive paste of this example can be suitably used in electronic components such as MLCCs. MLCCs have dielectric layers formed from dielectric green sheets and internal electrode layers formed from conductive paste. In this MLCC, it is preferable that the dielectric ceramic powder contained in the dielectric green sheets and the ceramic powder contained in the conductive paste are the same powder.
本例の導電性ペーストを用いて製造される積層セラミックデバイスは、導電性ペーストの分散安定性が向上し、導電性金属粉末とセラミック粉末との分離が十分に抑制されているため、誘電体グリーンシートの厚さが、たとえば3μm以下である場合でも、導電性ペースト中の有機溶剤(混合溶剤)が誘電体グリーンシート中のバインダー樹脂を膨潤または溶解させるシートアタックや、誘電体グリーンシートの剥離不良を抑制することができる。 The multilayer ceramic device manufactured using the conductive paste of this example has improved dispersion stability of the conductive paste and sufficient suppression of separation between the conductive metal powder and ceramic powder. Therefore, even when the thickness of the dielectric green sheet is, for example, 3 μm or less, it is possible to suppress sheet attack, in which the organic solvent (solvent mixture) in the conductive paste swells or dissolves the binder resin in the dielectric green sheet, and poor peeling of the dielectric green sheet.
以下、本例の導電性ペーストを用いた電子部品であるMLCCの一例について、図面を参照しながら説明する。図面においては、適宜、模式的に表現することや、縮尺を変更して表現することがある。また、部材の位置や方向などを、適宜、図1Aおよび図1Bに示すXYZ直交座標系を参照して説明する。このXYZ直交座標系において、X方向およびY方向は水平方向であり、Z方向は鉛直方向(上下方向)である。 An example of an MLCC, an electronic component using the conductive paste of this example, will be described below with reference to the drawings. The drawings may be used in schematic or scaled representations as appropriate. The positions and orientations of components will also be described with reference to the XYZ Cartesian coordinate system shown in Figures 1A and 1B as appropriate. In this XYZ Cartesian coordinate system, the X and Y directions are horizontal, and the Z direction is vertical (up and down).
図1Aおよび図1Bは、本例の導電性ペーストを用いたMLCC1を示す図である。図1Aは、MLCC1の外観を示す斜視図であり、図1Bは、MLCC1の断面図である。MLCC1は、積層体10および外部電極20を備える。積層体10は、内部電極層11と誘電体層12とが交互に積層した構造を有する。外部電極20は、内部電極層11と電気的に接続する外部電極層21とメッキ層22とを備える。 Figures 1A and 1B are diagrams showing an MLCC1 using the conductive paste of this example. Figure 1A is a perspective view showing the appearance of the MLCC1, and Figure 1B is a cross-sectional view of the MLCC1. The MLCC1 includes a laminate 10 and an external electrode 20. The laminate 10 has a structure in which internal electrode layers 11 and dielectric layers 12 are alternately stacked. The external electrode 20 includes an external electrode layer 21 electrically connected to the internal electrode layer 11 and a plating layer 22.
このMLCC1は、たとえば、次のようにして製造することができる。 This MLCC1 can be manufactured, for example, as follows:
はじめに、未焼成のセラミックシートである誘電体グリーンシート(セラミックグリーンシート)を複数枚用意する。この誘電体グリーンシートとしては、たとえば、チタン酸バリウムなどの所定のセラミックの原料粉末と、ポリビニルブチラールなどのバインダー樹脂と、ターピネオールなどの溶剤とを混合した誘電体層用ペーストを、PET(polyethylene terephthalate)フィルムなどの支持フィルム上にシート状に塗布し、乾燥させて溶剤を除去したものを用いることができる。なお、誘電体グリーンシートを含む誘電体層の厚さは、特に限定されないが、MLCC1の小型化の観点から、0.05μm以上3μm以下であることが好ましい。 First, multiple dielectric green sheets (ceramic green sheets), which are unsintered ceramic sheets, are prepared. These dielectric green sheets can be prepared, for example, by applying a dielectric layer paste made by mixing a specified ceramic raw material powder such as barium titanate, a binder resin such as polyvinyl butyral, and a solvent such as terpineol onto a support film such as PET (polyethylene terephthalate) film, and then drying to remove the solvent. The thickness of the dielectric layer, including the dielectric green sheets, is not particularly limited, but is preferably between 0.05 μm and 3 μm inclusive, in order to reduce the size of the MLCC1.
次に、それぞれの誘電体グリーンシートの片面に、本例の導電性ペーストを印刷し、導電性ペーストを乾燥させることにより、所望のパターンを有する乾燥膜を形成する。この際、乾燥膜の厚さは、内部電極層11の薄層化の観点から1μm以下とすることが好ましい。 Next, the conductive paste of this example is printed on one side of each dielectric green sheet, and the conductive paste is dried to form a dry film with the desired pattern. In this case, the thickness of the dry film is preferably 1 μm or less, from the perspective of thinning the internal electrode layer 11.
乾燥膜の形成後、支持フィルムから誘電体グリーンシートをそれぞれ剥離し、誘電体グリーンシートとその片面に形成された乾燥膜とが交互に配置されるように、誘電体グリーンシートを積層する。そして、積層した誘電体グリーンシートを加熱圧着することにより積層体を形成する。なお、積層体の上面および下面には、導電性ペーストを印刷していない保護用の誘電体グリーンシートを配置することができる。 After the dry film is formed, the dielectric green sheets are peeled off from the support film and stacked so that the dielectric green sheets and the dry film formed on one side thereof are arranged alternately. The stacked dielectric green sheets are then heated and pressed together to form a laminate. Protective dielectric green sheets that do not have any conductive paste printed on them can be placed on the top and bottom surfaces of the laminate.
続いて、この積層体を所定サイズに切断してグリーンチップとした後、このグリーンチップに対して脱バインダー処理を施す。脱バインダー処理は、大気または窒素ガス雰囲気で、グリーンチップを200℃以上400℃以下の温度(脱バインダー温度)で加熱することにより行うことが好ましい。また、脱バインダー温度での保持時間は、0.5時間以上24時間以下とすることが好ましい。 The laminate is then cut to a predetermined size to form green chips, which are then subjected to a binder removal process. The binder removal process is preferably carried out by heating the green chips in air or a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 200°C to 400°C (binder removal temperature). The holding time at the binder removal temperature is preferably 0.5 hours to 24 hours.
脱バインダー処理後、グリーンチップを焼成する。焼成は、内部電極層11となる金属(導電性金属粉末)の酸化を抑制するために還元性雰囲気で行う。また、焼成温度は、1000℃以上1350℃以下とし、この温度での保持時間を0.5時間以上8時間以下とすることが好ましい。 After the binder removal process, the green chip is fired. Firing is carried out in a reducing atmosphere to prevent oxidation of the metal (conductive metal powder) that will become the internal electrode layer 11. The firing temperature is preferably between 1000°C and 1350°C, and the holding time at this temperature is preferably between 0.5 hours and 8 hours.
脱バインダー処理および焼成により、誘電体グリーンシート中のバインダー樹脂が完全に除去されるとともに、セラミックの原料粉末が焼成されて、誘電体層12が形成される。また、乾燥膜中の有機ビヒクル(バインダー樹脂および有機溶剤)が除去されるとともに、導電性金属粉末が焼結または溶融することにより一体化し、内部電極層11が形成される。この結果、誘電体層12と内部電極層11とが複数枚、交互に積層された積層セラミック焼成体(積層体10)が形成される。なお、酸素を誘電体層12の内部に取り込んで信頼性を高めるとともに、内部電極層11の再酸化を抑制する観点から、焼成後の積層セラミック焼成体(積層体10)に対して、アニール処理を施してもよい。 By debinding and firing, the binder resin in the dielectric green sheets is completely removed, and the ceramic raw material powder is fired to form the dielectric layers 12. The organic vehicle (binder resin and organic solvent) in the dried film is also removed, and the conductive metal powder is sintered or melted to form an integrated internal electrode layer 11. As a result, a multilayer ceramic sintered body (laminate 10) is formed in which multiple dielectric layers 12 and internal electrode layers 11 are alternately stacked. The fired multilayer ceramic sintered body (laminate 10) may be annealed to incorporate oxygen into the dielectric layers 12, thereby improving reliability, and to prevent reoxidation of the internal electrode layers 11.
最後に、積層セラミック焼成体(積層体10)に対して、一対の外部電極20を形成する。具体的には、積層体10の両端に、内部電極層11と電気的に接続するように外部電極層21を形成し、この外部電極層21を覆うようにメッキ層22を形成する。外部電極20の材料としては、たとえば、銅、ニッケル、またはこれらの合金を好適に用いることができる。このようにして、MLCC1を製造することができる。 Finally, a pair of external electrodes 20 are formed on the fired laminated ceramic body (laminate 10). Specifically, external electrode layers 21 are formed on both ends of the laminate 10 so as to electrically connect to the internal electrode layers 11, and a plating layer 22 is formed to cover these external electrode layers 21. Suitable materials for the external electrodes 20 include copper, nickel, or alloys thereof. In this manner, the MLCC 1 can be manufactured.
以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例および比較例により何ら限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples and comparative examples in any way.
はじめに、第一溶剤(X)としてジヒドロターピネオールを、第二溶剤(Y)としてミネラルスピリットを、第三溶剤(Z)としてn-ペンタノールを用意した。これらの溶剤を、質量比で、X:Y:Z=53:20:27となるよう混合して、有機溶剤としての混合溶剤Aを作製した。この混合溶剤Aの25℃における粘度をレオメーター(アントンパール社製、レオメーターMCR)を用いて測定したところ、5.02(mPa・s)であった。 First, dihydroterpineol was prepared as the first solvent (X), mineral spirits as the second solvent (Y), and n-pentanol as the third solvent (Z). These solvents were mixed in a mass ratio of X:Y:Z = 53:20:27 to prepare mixed solvent A as an organic solvent. The viscosity of this mixed solvent A at 25°C was measured using a rheometer (Anton Paar MCR Rheometer) and was found to be 5.02 (mPa·s).
次に、混合溶剤Aに樹脂バインダーとしてのエチルセルロースを溶解して、濃度の異なる4種類の有機ビヒクルAを作製した。これらの有機ビヒクルAの25℃における粘度を、レオメーターを用いて測定した。そして、有機ビヒクルの濃度c(g/cm3)を横軸に、(η/ηs-1)/cを縦軸としてプロットして近似直線を作成し、その傾きからHuggins係数(k´)を求めた。 Next, ethyl cellulose as a resin binder was dissolved in the mixed solvent A to prepare four types of organic vehicles A with different concentrations. The viscosities of these organic vehicles A at 25°C were measured using a rheometer. An approximate line was then created by plotting the organic vehicle concentration c (g/cm 3 ) on the horizontal axis and (η/ηs-1)/c on the vertical axis, and the Huggins coefficient (k') was calculated from the slope.
また、第三の溶剤の種類および混合溶剤におけるそれぞれの溶剤の配合率以外の条件は同様にして、混合溶剤B~Gおよび有機ビヒクルB~Gをそれぞれ作製した。なお、混合溶剤B~Gの25℃における粘度は、B:4.84(mPa・s)、C:3.11(mPa・s)、D:3.02(mPa・s)、E:3.45(mPa・s)、F:4.80(mPa・s)、G:4.31(mPa・s)であった。また、同様にして、有機ビヒクルB~GのHuggins係数(k´)をそれぞれ求めた。これらの結果を表1に示す。 Solvent mixtures B-G and organic vehicles B-G were prepared under the same conditions except for the type of third solvent and the blending ratio of each solvent in the solvent mixture. The viscosities of solvent mixtures B-G at 25°C were: B: 4.84 (mPa·s), C: 3.11 (mPa·s), D: 3.02 (mPa·s), E: 3.45 (mPa·s), F: 4.80 (mPa·s), and G: 4.31 (mPa·s). The Huggins coefficients (k') of organic vehicles B-G were also calculated in the same manner. The results are shown in Table 1.
(実施例1)
はじめに、導電性金属粉末として平均粒径が0.2μmのニッケル粉末を、セラミック粉末として平均粒径が0.05μmのチタン酸バリウム粉末を、アニオン系分散剤としてオレオイルザルコシンを、バインダー樹脂としてエチルセルロースをそれぞれ用意した。ニッケル粉末100質量部に対して、チタン酸バリウム粉末を25質量部、アニオン系分散剤を0.1質量部、エチルセルロースを5.3質量部、混合溶剤Aを73.7質量部(導電性ペースト中、ニッケル粉末:49質量%、チタン酸バリウム粉末:12.25質量%、オレオイルザルコシン:0.05質量%、エチルセルロース2.6質量%、混合溶剤A:36.1質量%)となるよう混合して、導電性ペーストを作製した。なお、エチルセルロースは、予め混合溶剤Aのうちのジヒドロターピネオールの一部に溶解した上で、他の成分と混合した。
Example 1
First, nickel powder with an average particle size of 0.2 μm was prepared as the conductive metal powder, barium titanate powder with an average particle size of 0.05 μm was prepared as the ceramic powder, oleoyl sarcosine was prepared as the anionic dispersant, and ethyl cellulose was prepared as the binder resin. A conductive paste was prepared by mixing 25 parts by weight of barium titanate powder, 0.1 parts by weight of the anionic dispersant, 5.3 parts by weight of ethyl cellulose, and 73.7 parts by weight of mixed solvent A per 100 parts by weight of nickel powder (conductive paste: nickel powder: 49% by weight, barium titanate powder: 12.25% by weight, oleoyl sarcosine: 0.05% by weight, ethyl cellulose: 2.6% by weight, mixed solvent A: 36.1% by weight). The ethyl cellulose was dissolved in a portion of the dihydroterpineol in mixed solvent A before mixing with the other components.
このようにして得られた導電性ペーストに対して分離評価を実施した。具体的には、導電性ペーストを内径3cmの無色透明のガラス製容器内に密閉し、25℃で48時間静置した。このとき、容器の側面から観察される分離したセラミック粉末層の厚さをLc(mm)、導電性ペースト全体の厚さをLp(mm)とした場合に、上述した「式3」により求まる分離量Sが4.0未満の場合を「〇」と、4.0未満の場合を「×」と評価した。 The conductive paste obtained in this manner was evaluated for separation. Specifically, the conductive paste was sealed in a colorless, transparent glass container with an inner diameter of 3 cm and left to stand at 25°C for 48 hours. At this time, if the thickness of the separated ceramic powder layer observed from the side of the container was Lc (mm) and the thickness of the entire conductive paste was Lp (mm), the separation amount S calculated using the above-mentioned "Equation 3" was evaluated as "Good" if it was less than 4.0, and as "Poor" if it was less than 4.0.
また、導電性ペースト組成物の粘度をレオメーター(アントンパール社製、レオメーターMCR)を用いて、25℃でのずり速度100sec-1における粘度、並びに、25℃でのずり速度10000sec-1における粘度を測定した。これらの結果を表2に示す。 The viscosity of the conductive paste composition was measured using a rheometer (Anton Paar MCR Rheometer) at a shear rate of 100 sec -1 at 25°C and at a shear rate of 10,000 sec -1 at 25°C. The results are shown in Table 2.
(実施例2)
有機溶剤として混合溶剤Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを作製し、粘度および分離評価を行った。この結果を表2および図2に示す。
Example 2
A conductive paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that mixed solvent B was used as the organic solvent, and the viscosity and separation evaluation were carried out. The results are shown in Table 2 and FIG. 2.
(実施例3)
有機溶剤として混合溶媒Cを用いたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを作製し、粘度および分離評価を行った。この結果を表2および図2に示す。
Example 3
A conductive paste was prepared in the same manner as in Example 1, except that mixed solvent C was used as the organic solvent, and the viscosity and separation evaluation were carried out. The results are shown in Table 2 and FIG. 2.
(実施例4)
有機溶剤として混合溶媒Dを用いたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを作製し、粘度および分離評価を行った。この結果を表2および図2に示す。
Example 4
A conductive paste was prepared in the same manner as in Example 1, except that mixed solvent D was used as the organic solvent, and the viscosity and separation were evaluated. The results are shown in Table 2 and FIG. 2.
(比較例1)
有機溶剤として混合溶媒Eを用いたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを作製し、粘度および分離評価を行った。この結果を表2および図2に示す。
(Comparative Example 1)
A conductive paste was prepared in the same manner as in Example 1, except that mixed solvent E was used as the organic solvent, and the viscosity and separation were evaluated. The results are shown in Table 2 and FIG. 2.
(比較例2)
有機溶剤として混合溶媒Fを用いたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを作製し、粘度および分離評価を行った。この結果を表2および図2に示す。
(Comparative Example 2)
A conductive paste was prepared in the same manner as in Example 1, except that mixed solvent F was used as the organic solvent, and the viscosity and separation were evaluated. The results are shown in Table 2 and FIG. 2.
(比較例3)
有機溶剤として混合溶媒Gを用いたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを作製し、粘度および分離評価を行った。この結果を表2および図2に示す。
(Comparative Example 3)
A conductive paste was prepared in the same manner as in Example 1, except that mixed solvent G was used as the organic solvent, and the viscosity and separation evaluation were carried out. The results are shown in Table 2 and FIG. 2.
1 MLCC
10 積層体
11 内部電極層
12 誘電体層
20 外部電極
21 外部電極層
22 メッキ層
1. MLCC
10 laminate 11 internal electrode layer 12 dielectric layer 20 external electrode 21 external electrode layer 22 plating layer
Claims (13)
前記バインダー樹脂は、セルロース樹脂、アセタール樹脂、およびアクリル樹脂から選択される少なくとも1種であり、および、
前記有機溶剤は、テルペン系溶剤からなる第一溶剤と、石油系炭化水素からなる第二溶剤と、前記第一溶剤および前記第二溶剤とは異なる第三溶剤とを含有する混合溶剤により構成される、
導電性ペーストであって、
該導電性ペーストを内径3cmの無色透明のガラス製容器内に密閉し、25℃で48時間静置したときに、容器の側面から観察される分離したセラミック粉末層の厚さをLc、導電性ペースト全体の厚さをLpとした場合に、式:S=Lc/(Lc+Lp)×100により求まる値である分離量Sが、4.0%以下である、
導電性ペースト。 The composition includes a conductive metal powder, a ceramic powder, a dispersant, a binder resin, and an organic solvent.
the binder resin is at least one selected from a cellulose resin, an acetal resin, and an acrylic resin, and
the organic solvent is a mixed solvent containing a first solvent made of a terpene-based solvent, a second solvent made of a petroleum-based hydrocarbon, and a third solvent different from the first solvent and the second solvent;
A conductive paste,
The conductive paste is sealed in a colorless, transparent glass container having an inner diameter of 3 cm and allowed to stand at 25°C for 48 hours, and the amount of separation S, which is calculated by the formula: S = Lc/(Lc + Lp) x 100, where Lc is the thickness of the separated ceramic powder layer observed from the side of the container and Lp is the thickness of the entire conductive paste, is 4.0% or less.
Conductive paste.
前記バインダー樹脂を、セルロース樹脂、アセタール樹脂、およびアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種とし、
前記有機溶剤を、テルペン系溶剤からなる第一溶剤と、石油系炭化水素からなる第二溶剤と、および、前記第一溶剤および前記第二溶剤とは異なる第三溶剤とを含有する混合溶剤により構成し、
前記バインダー樹脂および前記有機溶剤により構成される有機ビヒクルの25℃におけるHuggins係数が0.80以上1.20以下となるように、前記第三溶剤の種類、並びに、前記第一溶剤、前記第二溶剤および前記第三溶剤の配合率を設定し、かつ、
前記導電性金属粉末と、前記セラミック粉末と、前記分散剤と、前記バインダー樹脂と、前記有機溶剤とを混合する、
工程を含む、
導電性ペーストの製造方法。 A method for producing a conductive paste containing a conductive metal powder, a ceramic powder, a dispersant, a binder resin, and an organic solvent, comprising:
the binder resin is at least one selected from the group consisting of a cellulose resin, an acetal resin, and an acrylic resin;
the organic solvent is a mixed solvent containing a first solvent made of a terpene-based solvent, a second solvent made of a petroleum-based hydrocarbon, and a third solvent different from the first solvent and the second solvent;
The type of the third solvent and the blending ratios of the first solvent, the second solvent, and the third solvent are set so that the Huggins coefficient at 25°C of an organic vehicle composed of the binder resin and the organic solvent is 0.80 or more and 1.20 or less, and
mixing the conductive metal powder, the ceramic powder, the dispersant, the binder resin, and the organic solvent;
The process includes:
A method for manufacturing a conductive paste.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021185608A JP7739963B2 (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | Conductive paste and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021185608A JP7739963B2 (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | Conductive paste and method for producing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023072900A JP2023072900A (en) | 2023-05-25 |
| JP7739963B2 true JP7739963B2 (en) | 2025-09-17 |
Family
ID=86425439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021185608A Active JP7739963B2 (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | Conductive paste and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7739963B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012174797A (en) | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Conductive paste for photogravure used for multilayer ceramic capacitor internal electrode |
| JP2018147593A (en) | 2017-03-01 | 2018-09-20 | 大日精化工業株式会社 | Manufacturing method of conductive resin composition |
| JP2018168238A (en) | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 住友金属鉱山株式会社 | Conductive paste |
| WO2021106470A1 (en) | 2019-11-29 | 2021-06-03 | 住友金属鉱山株式会社 | Electroconductive paste for gravure printing, electronic component, and laminated ceramic capacitor |
-
2021
- 2021-11-15 JP JP2021185608A patent/JP7739963B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012174797A (en) | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Conductive paste for photogravure used for multilayer ceramic capacitor internal electrode |
| JP2018147593A (en) | 2017-03-01 | 2018-09-20 | 大日精化工業株式会社 | Manufacturing method of conductive resin composition |
| JP2018168238A (en) | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 住友金属鉱山株式会社 | Conductive paste |
| WO2021106470A1 (en) | 2019-11-29 | 2021-06-03 | 住友金属鉱山株式会社 | Electroconductive paste for gravure printing, electronic component, and laminated ceramic capacitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023072900A (en) | 2023-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5569747B2 (en) | Gravure printing conductive paste used for multilayer ceramic capacitor internal electrode | |
| JP7498896B2 (en) | Conductive paste, electronic components, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP2012174797A5 (en) | ||
| JP7750318B2 (en) | Conductive paste, electronic components, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP5157799B2 (en) | Conductive paste, and dry film and multilayer ceramic capacitor using the conductive paste | |
| JP4947418B2 (en) | Conductive paste, conductive paste dry film, and multilayer ceramic capacitor using the same | |
| TW202025178A (en) | Conductive paste, electronic parts, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP2025105831A (en) | Conductive paste and multilayer ceramic capacitor | |
| JP7517156B2 (en) | Conductive paste, electronic components and multilayer ceramic capacitors | |
| JP7739963B2 (en) | Conductive paste and method for producing the same | |
| TWI810336B (en) | Conductive paste, electronic parts, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP7559489B2 (en) | Conductive paste, electronic components, and multilayer ceramic capacitors | |
| TW202313866A (en) | Conductive paste for gravure printing, electronic component, and laminate ceramic capacitor | |
| JP7586088B2 (en) | Conductive composition, conductive paste, electronic component, and multilayer ceramic capacitor | |
| JP2024076850A (en) | Conductive paste composition | |
| JP7831167B2 (en) | Conductive paste, dried film, internal electrodes, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP7494554B2 (en) | Conductive paste, electronic components, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP2023140270A (en) | conductive paste composition | |
| JP2026068236A (en) | Conductive pastes, electronic components, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP2025008310A (en) | Conductive paste, electronic components, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP2026068235A (en) | Conductive pastes, electronic components, and multilayer ceramic capacitors | |
| JP2024146126A (en) | Conductive paste, electronic components, and multilayer ceramic capacitors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20241008 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250723 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250805 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250818 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7739963 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |