JP2018037630A - Paste for internal electrodes, method for manufacturing the same, and multilayer ceramic capacitor - Google Patents
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Abstract
【課題】積層セラミックコンデンサの製造時における内部電極層間の剥離、及び位置ズレを防止し、より密着性の高い内部電極用ペーストを提供すること。【解決手段】内部電極用ペーストは、導電性粉末、セラミック粉末、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、有機溶剤及びアニオン系界面活性剤を含有する内部電極用ペーストであって、ポリビニルブチラール樹脂は、ペースト全量に対して、1質量%以上2.5質量%以下含有され、アニオン系界面活性剤は、少なくとも1つ以上のカルボキシル基(COOH基)を有し、導電性粉末100質量部に対して、0.1質量部以上6.5質量部以下含有され、アニオン系界面活性剤の有するカルボキシル基(COOH基)に対し、0.5mol倍を超え3mol倍未満の範囲でグリコールを含有する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a paste for an internal electrode having higher adhesion by preventing peeling and positional deviation between internal electrode layers during manufacturing of a multilayer ceramic capacitor. SOLUTION: The paste for an internal electrode is a paste for an internal electrode containing a conductive powder, a ceramic powder, an ethyl cellulose resin, a polyvinyl butyral resin, an organic solvent and an anionic surfactant, and the polyvinyl butyral resin is the total amount of the paste. The anionic surfactant has at least one carboxyl group (COOH group) and is contained in an amount of 1% by mass or more and 2.5% by mass or less, and is 0 with respect to 100 parts by mass of the conductive powder. It is contained in an amount of 1 part by mass or more and 6.5 parts by mass or less, and contains glycol in a range of more than 0.5 mol times and less than 3 mol times with respect to the carboxyl group (COOH group) of the anionic surfactant. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、内部電極用ペーストとその製造方法、及び積層セラミックコンデンサに関する。 The present invention relates to an internal electrode paste, a manufacturing method thereof, and a multilayer ceramic capacitor.
電子部品の一つとして従来から用いられている積層セラミックコンデンサは、一般に、誘電体層と、内部電極層とが交互に積層された構造を有する。近年、電気機器および電子機器が小型化かつ高性能化するのに伴い、積層セラミックコンデンサに対しても、小型化、大容量化の要求が高まっている。このような要求に答える積層セラミックコンデンサとして、誘電体層と内部電極層の薄層化による多層化が重要となる。 A multilayer ceramic capacitor conventionally used as one of electronic components generally has a structure in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately stacked. In recent years, with the miniaturization and high performance of electrical and electronic devices, there has been an increasing demand for miniaturization and large capacity for multilayer ceramic capacitors. As a multilayer ceramic capacitor that meets such requirements, multilayering by thinning the dielectric layer and the internal electrode layer is important.
積層セラミックコンデンサは、例えば、以下の製造方法により生産される。まず、チタン酸バリウム(BaTiO3)等の誘電体粉末と、有機バインダーとを含有する誘電体グリーンシート(以下、「グリーンシート」ともいう。)に、導電性金属粒子と、有機バインダーとを含有する内部電極用ペーストを、所望の内部電極のパターンに応じて塗布し、乾燥させる。次いで、乾燥させた内部電極パターン/グリーンシート(以下、「内部電極層/誘電体層」ともいう。)を、内部電極層と誘電体層とが交互になるように積層し圧着させた後、熱圧着し、得られた熱圧着体を目的の大きさに切断する。切断された圧着体は、有機バインダーを除去するため、所定の温度および雰囲気で加熱される。その後、焼成して内部電極層、及び誘電体層を一体焼結させ、積層セラミックコンデンサ素体を得る。得られた積層セラミックコンデンサ素体は、その両端の端面をバレル研磨し内部電極を露出させた後、外部電極用ペーストを、研磨した端面に塗布、焼成して取り付け、取り付けた外部電極の表面にめっきを施して製品となる。 The multilayer ceramic capacitor is produced, for example, by the following manufacturing method. First, a dielectric green sheet (hereinafter also referred to as “green sheet”) containing a dielectric powder such as barium titanate (BaTiO 3 ) and an organic binder contains conductive metal particles and an organic binder. The internal electrode paste to be applied is applied according to the desired internal electrode pattern and dried. Next, after the dried internal electrode pattern / green sheet (hereinafter also referred to as “internal electrode layer / dielectric layer”) is laminated and pressure-bonded so that the internal electrode layers and the dielectric layers are alternated, Thermocompression bonding is performed, and the obtained thermocompression bonded body is cut into a desired size. The cut crimped body is heated at a predetermined temperature and atmosphere in order to remove the organic binder. Thereafter, firing is performed to integrally sinter the internal electrode layer and the dielectric layer to obtain a multilayer ceramic capacitor element body. The obtained multilayer ceramic capacitor body is barrel-polished on both end faces to expose the internal electrodes, and then external electrode paste is applied to the polished end faces, baked and attached to the surface of the attached external electrodes. The product is made by plating.
ところで、従来の積層セラミックコンデンサの内部電極用ペーストは、例えば、有機バインダーとして、エチルセルロース樹脂を用い、有機溶剤として主にターピネオールを用いている。しかし、このような内部電極用ペーストを用いて、上述の製造方法により圧着体を作製する場合、内部電極層と誘電体層との密着性が悪く、層間剥離が生じることがあった。 By the way, the paste for internal electrodes of the conventional multilayer ceramic capacitor uses, for example, ethyl cellulose resin as the organic binder and mainly terpineol as the organic solvent. However, when a pressure-bonded body is produced by the above-described manufacturing method using such an internal electrode paste, the adhesion between the internal electrode layer and the dielectric layer is poor, and delamination may occur.
例えば、特許文献1では、少なくとも導電性金属粒子、共材、樹脂、有機溶剤、及び有機添加剤を含有する内部電極用ペーストが開示されている。この内部電極用ペーストは、共材がグリーンシートの主要構成材料からなり、樹脂が少なくともポリビニルブチラール樹脂を含み、有機添加剤が、酸価を示す官能基とアミン価を示す官能基とを有する化合物、及び/または酸価を示す官能基を有する化合物とアミン価を示す官能基を有する化合物との混合物を用いることで、内部電極層と誘電体層との圧着性が向上することが記載されている。
For example,
しかしながら、発明者の検討によると、ポリビニルブチラール樹脂を含む内部電極用ペーストでは、有機添加剤としてカルボキシル基(COOH基)を有するアニオン系界面活性剤を用いた場合、内部電極層と誘電体層との密着性が低下することがあることが明らかとなった。この理由は限定されないが、アニオン系界面活性剤のCOOH基により、内部電極層と、誘電体層内のポリビニルブチラール樹脂との水素結合が阻害されるためであると考えられる。 However, according to the inventor's study, in an internal electrode paste containing polyvinyl butyral resin, when an anionic surfactant having a carboxyl group (COOH group) is used as an organic additive, the internal electrode layer and the dielectric layer It became clear that the adhesiveness of the resin sometimes deteriorated. Although this reason is not limited, it is thought that it is because the hydrogen bond of an internal electrode layer and the polyvinyl butyral resin in a dielectric material layer is inhibited by the COOH group of anionic surfactant.
本発明は、このような状況に鑑み、積層セラミックコンデンサの製造時における内部電極層間の剥離、及び位置ズレを防止し、より密着性の高い内部電極用ペーストを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an internal electrode paste with higher adhesion by preventing peeling and misalignment between internal electrode layers during the production of a multilayer ceramic capacitor.
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、内部電極層と誘電体層の密着力向上のために、内部電極用ペースト中のアニオン系界面活性剤に含まれるCOOH基のmol量に対し、グリコールを特定量で添加することにより、上記問題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the mol of COOH groups contained in the anionic surfactant in the internal electrode paste is improved in order to improve the adhesion between the internal electrode layer and the dielectric layer. The inventors have found that the above problem can be solved by adding a specific amount of glycol with respect to the amount, and have completed the present invention.
本発明の第1の態様では、導電性粉末、セラミック粉末、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、有機溶剤及びアニオン系界面活性剤を含有する内部電極用ペーストであって、ポリビニルブチラール樹脂は、ペースト全量に対して、1質量%以上2.5質量%以下含有され、アニオン系界面活性剤は、少なくとも1つ以上のカルボキシル基(COOH基)を有し、導電性粉末100質量部に対して、0.1質量部以上6.5質量部以下含有され、アニオン系界面活性剤の有するカルボキシル基(COOH基)に対し、0.5mol倍を超え3mol倍未満の範囲でグリコールを含有する、内部電極用ペーストが提供される。 In the first aspect of the present invention, an internal electrode paste containing conductive powder, ceramic powder, ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral resin, an organic solvent and an anionic surfactant, the polyvinyl butyral resin is added to the total amount of the paste. On the other hand, it is contained in an amount of 1% by mass to 2.5% by mass, and the anionic surfactant has at least one or more carboxyl groups (COOH groups), and is contained in an amount of 0.1% to 100 parts by mass of the conductive powder. An internal electrode paste that is contained in an amount of 1 to 6.5 parts by mass and contains glycol in a range of more than 0.5 mol and less than 3 mol with respect to the carboxyl group (COOH group) of the anionic surfactant. Is provided.
また、グリコールの沸点が、300℃以下であることが好ましい。また、グリコールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール及びテトラエチレングリコールから選択される少なくとも一種であることが好ましい。また、導電性粉末は、平均粒径が0.05μm以上0.5μm以下が好ましい。また、アニオン系界面活性剤は、炭素数が16以上22以下が好ましい。また、有機溶剤は、第1の有機溶剤と、第1の有機溶剤より低い沸点を有する第2の有機溶剤と、を含むのが好ましい。また、第1の有機溶剤は、沸点が150℃以上300℃以下であり、第2の有機溶剤は、沸点が120℃以上250℃以下であるのが好ましい。また、導電性粉末、セラミック粉末、有機バインダー、及び有機溶剤の合計量100質量%に対し、0.5質量%以上の範囲で前記グリコールを含有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the boiling point of glycol is 300 degrees C or less. The glycol is preferably at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol. The conductive powder preferably has an average particle size of 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. The anionic surfactant preferably has 16 to 22 carbon atoms. Moreover, it is preferable that an organic solvent contains the 1st organic solvent and the 2nd organic solvent which has a boiling point lower than a 1st organic solvent. In addition, the first organic solvent preferably has a boiling point of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and the second organic solvent preferably has a boiling point of 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. Moreover, it is preferable to contain the said glycol in the range of 0.5 mass% or more with respect to 100 mass% of total amounts of electroconductive powder, ceramic powder, an organic binder, and an organic solvent.
本発明の第2の態様では、有機バインダーと有機溶剤と混合して有機ビヒクルを調製することと、有機ビヒクルに、導電性粉末と、セラミック粉末と、アニオン系界面活性剤と、グリコールとを添加し分散させることと、を備え、アニオン系界面活性剤は、少なくとも1つ以上のカルボキシル基(COOH基)を有し、導電性粉末100質量部に対して、0.1質量部以上6.5質量部以下の範囲で添加され、グリコールは、アニオン系界面活性剤の有するカルボキシル基(COOH基)に対し、0.5mol倍を超え3mol倍未満の範囲で添加される、内部電極用ペーストの製造方法が提供される。 In the second aspect of the present invention, an organic vehicle is prepared by mixing an organic binder and an organic solvent, and conductive powder, ceramic powder, an anionic surfactant, and glycol are added to the organic vehicle. The anionic surfactant has at least one carboxyl group (COOH group), and is 0.1 part by mass or more and 6.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive powder. Production of paste for internal electrodes, added in a range of less than or equal to part by mass, and glycol added in a range of more than 0.5 mol and less than 3 mol with respect to the carboxyl group (COOH group) of the anionic surfactant A method is provided.
本発明の第3の態様では、誘電体層と、内部電極層とが交互に積層した積層体を備える積層セラミックコンデンサであって、内部電極が上記内部電極用ペーストを用いて形成されてなる、積層セラミックコンデンサが提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a multilayer ceramic capacitor comprising a laminate in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately laminated, wherein the internal electrode is formed using the internal electrode paste. A multilayer ceramic capacitor is provided.
本発明によれば、導電性粉末の分散性に優れ、誘電体層との密着性に優れる内部電極用ペーストとその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the paste for internal electrodes which is excellent in the dispersibility of electroconductive powder, and is excellent in adhesiveness with a dielectric material layer, and its manufacturing method can be provided.
以下、本実施形態の積層セラミックコンデンサ内部電極用ペーストの一構成例などについて説明する。本発明は、下記の実施形態に制限されるものではない。また、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。 Hereinafter, a configuration example of the multilayer ceramic capacitor internal electrode paste of the present embodiment will be described. The present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications and substitutions can be made to the following embodiments without departing from the scope of the present invention.
[内部電極用ペースト]
積層セラミックコンデンサ内部電極用ペースト(以下、単に「内部電極用ペースト」とも記載する)は、導電性粉末と、セラミック粉末と、ポリビニルブチラール樹脂と、エチルセルロース樹脂と、有機溶剤と、グリコールとを少なくとも含有する。以下、各成分について説明する。
[Internal electrode paste]
The multilayer ceramic capacitor internal electrode paste (hereinafter also simply referred to as “internal electrode paste”) contains at least a conductive powder, a ceramic powder, a polyvinyl butyral resin, an ethyl cellulose resin, an organic solvent, and a glycol. To do. Hereinafter, each component will be described.
(導電性粉末)
本実施形態の内部電極用ペーストは、導電性粉末を含む。導電性粉末を添加することにより、該内部電極用ペーストを用いて形成する内部電極に導電性を付与することができる。導電性粉末は、特に限定されず、例えば、Ni、Cu、Pd、Ag、およびこれらの合金から選ばれる1種以上の粉末を用いることができる。例えば、Niを主成分として含む粉末(以下、単に「ニッケル粉末」とも記載する)を用いた場合、導電性、耐食性及びコストに優れる。ニッケル粉末は、Niからなる粉末及びNiを主成分とする合金粉末が含まれる。Ni合金粉末としては、例えば、マンガン、クロム、コバルト、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、銀、金、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素とニッケルとの合金粉末が使用できる。また、Niを主成分とする合金粉末におけるNiの含有量は、例えば、50質量%以上であり、好ましくは80質量%以上であることが好ましい。また、ニッケル粉末は、例えば、脱バインダー処理時の有機バインダーの部分的な熱分解による急激なガス発生を抑制するために、数百ppm程度のS(硫黄)を含むニッケル粉末を用いてもよい。
(Conductive powder)
The internal electrode paste of the present embodiment includes a conductive powder. By adding conductive powder, conductivity can be imparted to the internal electrode formed using the internal electrode paste. The conductive powder is not particularly limited, and for example, one or more powders selected from Ni, Cu, Pd, Ag, and alloys thereof can be used. For example, when a powder containing Ni as a main component (hereinafter also simply referred to as “nickel powder”) is used, the conductivity, corrosion resistance, and cost are excellent. Nickel powder includes Ni powder and Ni-based alloy powder. As the Ni alloy powder, for example, an alloy powder of nickel and at least one element selected from the group consisting of manganese, chromium, cobalt, aluminum, iron, copper, zinc, silver, gold, platinum and palladium is used. it can. The content of Ni in the alloy powder containing Ni as a main component is, for example, 50% by mass or more, and preferably 80% by mass or more. In addition, for example, nickel powder containing about several hundred ppm of S (sulfur) may be used in order to suppress rapid gas generation due to partial thermal decomposition of the organic binder during the binder removal treatment. .
導電性粉末の粒径は、特に制限されるものではなく、内部電極用ペースト中での分散性や、グリーンシート等に塗布する際の操作性、焼成して内部電極としたときの導電性等を考慮して任意に選択することができる。高積層、高容量化の積層セラミックコンデンサに用いる場合、例えば、導電性粉末の平均粒径は0.05μm以上0.5μm以下とすることが好ましい。なお、この導電性粉末の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)写真より求められる値であり、粒度分布における積算値50%での粒径を意味する。また、本明細書において他の部分でも導電性粉末の平均粒径は同じ意味を有している。 The particle size of the conductive powder is not particularly limited. Dispersibility in the paste for internal electrodes, operability when applied to a green sheet, etc., conductivity when fired to form internal electrodes, etc. Can be arbitrarily selected. When used in a multilayer ceramic capacitor having a high lamination and a high capacity, for example, the average particle size of the conductive powder is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. In addition, the average particle diameter of this electroconductive powder is a value calculated | required from a scanning electron microscope (SEM) photograph, and means the particle diameter in the integrated value 50% in a particle size distribution. In the present specification, the average particle size of the conductive powder has the same meaning in other portions.
導電性粉末の平均粒径が0.5μm以下である場合、特に積層セラミックコンデンサの薄層化を図ることができる。また、本実施形態の内部電極用ペーストは、例えば、導電性粉末の平均粒径が0.4μm以下である場合や、0.3μm以下である場合においても、分散性及び密着性に優れる。一方、導電性粉末の平均粒径が0.05μm以上である場合、導電性粉末の表面活性が必要以上に高くなることを抑制し、内部電極用ペーストの粘度が高くなることを抑制できる。この場合、内部電極用ペーストとして長期保存した場合に変質等が生じることを抑制することができる。 When the average particle size of the conductive powder is 0.5 μm or less, the multilayer ceramic capacitor can be particularly thinned. Moreover, the internal electrode paste of the present embodiment is excellent in dispersibility and adhesion even when, for example, the average particle size of the conductive powder is 0.4 μm or less or 0.3 μm or less. On the other hand, when the average particle diameter of the conductive powder is 0.05 μm or more, it is possible to suppress the surface activity of the conductive powder from becoming higher than necessary, and to prevent the viscosity of the internal electrode paste from increasing. In this case, deterioration or the like can be suppressed when stored for a long period of time as an internal electrode paste.
内部電極用ペースト中の導電性粉末の含有率は特に限定されるものではなく、内部電極用ペーストに要求される粘度や、内部電極としたときに要求される導電性等に応じて任意に選択することができる。内部電極用ペーストは、例えば、導電性粉末を、内部電極用ペースト全量に対して30質量%以上70質量%以下含有することが好ましく、40質量%以上60質量%以下含有することがより好ましい。 The content of the conductive powder in the internal electrode paste is not particularly limited, and is arbitrarily selected according to the viscosity required for the internal electrode paste, the electrical conductivity required for the internal electrode, and the like. can do. For example, the internal electrode paste preferably contains 30% by mass to 70% by mass, and more preferably 40% by mass to 60% by mass of the conductive powder with respect to the total amount of the internal electrode paste.
内部電極用ペースト中の導電性粉末の含有量が30質量%以上である場合、内部電極用ペースト焼成時の電極膜形成能力を十分に確保することができ、所望のコンデンサ容量をより確実に得ることができる。一方、内部電極用ペースト中の導電性粉末の含有量が70質量%以下である場合、内部電極の電極膜を薄層化し易くすることができる。 When the content of the conductive powder in the internal electrode paste is 30% by mass or more, it is possible to sufficiently ensure the electrode film forming ability when firing the internal electrode paste, and to obtain a desired capacitor capacity more reliably. be able to. On the other hand, when the content of the conductive powder in the internal electrode paste is 70% by mass or less, the electrode film of the internal electrode can be easily thinned.
(有機バインダー)
内部電極用ペーストは、有機バインダーとして、エチルセルロース樹脂と、ポリビニルブチラール樹脂とを含む。有機バインダーは、例えば、エチルセルロース樹脂と、ポリビニルブチラール樹脂とからなる混合系とすることができる。エチルセルロース樹脂は、溶剤への溶解性・印刷性・燃焼分解性などが良く、内部電極用ペーストのバインダーとして好適に用いることができる。また、ポリビニルブチラール樹脂はグリーンシートに一般的に使用されている樹脂である。なお、有機バインダーは、本発明の効果を阻害しない範囲で他の樹脂を少量含んでもよい。
(Organic binder)
The internal electrode paste contains ethyl cellulose resin and polyvinyl butyral resin as organic binders. An organic binder can be made into the mixed system which consists of ethylcellulose resin and polyvinyl butyral resin, for example. The ethyl cellulose resin has good solubility in a solvent, printability, combustion decomposability, and the like, and can be suitably used as a binder for an internal electrode paste. Polyvinyl butyral resin is a resin generally used for green sheets. The organic binder may contain a small amount of other resins as long as the effects of the present invention are not impaired.
ポリビニルブチラール樹脂は、例えば、内部電極用ペースト全量に対して、1質量%以上2.5質量%以下含有されることができる。ポリビニルブチラール樹脂の含有量が上記範囲である場合、グリーンシートと、内部電極用ペーストの乾燥膜との密着強度を上げることができる。密着強度の上がる理由は、特に限定されないが、積層セラミックコンデンサの製造工程において、内部電極層と誘電体層とを加熱圧着をさせた際に、内部電極層に含まれるポリビニルブチラール樹脂のヒドロシキ基(OH基)による水素結合が、誘電体層との密着性に付与するためと考えられている。 For example, the polyvinyl butyral resin can be contained in an amount of 1% by mass to 2.5% by mass with respect to the total amount of the internal electrode paste. When the content of the polyvinyl butyral resin is in the above range, the adhesion strength between the green sheet and the dry film of the internal electrode paste can be increased. The reason why the adhesion strength increases is not particularly limited, but when the internal electrode layer and the dielectric layer are subjected to thermocompression bonding in the production process of the multilayer ceramic capacitor, the hydroxyl group of the polyvinyl butyral resin contained in the internal electrode layer ( It is considered that the hydrogen bond due to (OH group) is imparted to the adhesion to the dielectric layer.
内部電極用ペースト中の有機バインダーの含有量は、特に限定されるものではなく、任意に選択することができる。有機バインダー全体の含有量は、例えば、導電性粉末の含有量を100質量部に対して、有機バインダーの含有量が1質量部以上7質量部以下であることが好ましく、1.5質量部以上6質量部以下であることがより好ましい。上記有機バインダーの含有量が1質量部以上である場合、内部電極用ペースト中の有機溶剤がグリーンシート側に浸透することを抑制し、シートアタックをより確実に抑制することができる。上記有機バインダーの含有量が7質量部以下である場合、内部電極用ペーストの脱バインダー特性を特に高めることができる。なお、有機バインダーがポリビニルブチラール樹脂及びエチルセルロース樹脂からなる場合、有機バインダー全体の含有量は、この両樹脂の含有量の合計となる。 The content of the organic binder in the internal electrode paste is not particularly limited and can be arbitrarily selected. The total content of the organic binder is, for example, that the content of the conductive powder is 100 parts by mass, and the content of the organic binder is preferably 1 part by mass or more and 7 parts by mass or less, and 1.5 parts by mass or more More preferably, it is 6 parts by mass or less. When content of the said organic binder is 1 mass part or more, it can suppress that the organic solvent in the paste for internal electrodes osmose | permeates the green sheet side, and can suppress sheet | seat attack more reliably. When the content of the organic binder is 7 parts by mass or less, the debinding property of the internal electrode paste can be particularly improved. In addition, when an organic binder consists of polyvinyl butyral resin and ethyl cellulose resin, content of the whole organic binder becomes a sum total of content of these both resin.
有機バインダー中のエチルセルロース樹脂、及びポリビニルブチラール樹脂の含有量は特に限定されるものではなく、任意の比率とすることができる。例えば、(ポリビニルブチラール樹脂の含有量)/(エチルセルロース樹脂の含有量)の質量比は、0.2以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましい。質量比が上記範囲である場合、グリーンシートと、内部電極用ペーストの乾燥膜との密着性が特に優れる。一方、(ポリビニルブチラール樹脂の含有量)/(エチルセルロース樹脂の含有量)の質量比は、例えば、5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましい。この質量比が上記範囲である場合、溶剤への溶解性・印刷性・燃焼分解性により優れる。 The content of the ethyl cellulose resin and the polyvinyl butyral resin in the organic binder is not particularly limited and can be set to any ratio. For example, a mass ratio of (content of polyvinyl butyral resin) / (content of ethyl cellulose resin) is preferably 0.2 or more, and more preferably 0.6 or more. When the mass ratio is in the above range, the adhesion between the green sheet and the dry film of the internal electrode paste is particularly excellent. On the other hand, the mass ratio of (content of polyvinyl butyral resin) / (content of ethyl cellulose resin) is, for example, preferably 5 or less, and more preferably 4 or less. When this mass ratio is in the above range, it is excellent in solubility in a solvent, printability, and combustion decomposability.
(有機溶剤)
内部電極用ペーストは有機溶剤を含む。有機溶剤は、例えば、有機バインダーを溶解したり、ペースト粘度を調製したりする。有機溶剤は、特に限定されず、従来公知の溶剤を適宜選択して用いることができる。また、有機溶剤は、1種類を用いてもよく、2種類以上を用いてもよい。なお、有機溶剤の沸点は、例えば、100℃を超えることが好ましい。溶剤の沸点が100℃以下の場合、ペースト製造時に蒸発する恐れがある。
(Organic solvent)
The internal electrode paste contains an organic solvent. For example, the organic solvent dissolves the organic binder or adjusts the paste viscosity. The organic solvent is not particularly limited, and a conventionally known solvent can be appropriately selected and used. Moreover, the organic solvent may use 1 type and may use 2 or more types. In addition, it is preferable that the boiling point of an organic solvent exceeds 100 degreeC, for example. If the boiling point of the solvent is 100 ° C. or lower, there is a risk of evaporation during paste production.
有機溶剤としては、例えば、ターピネオール、ジヒドロターピネオールなどのテルペン系溶剤、ジヒドロターピニルアセテート、イソボルニルアセテート、イソボルニルプロピネート、イソボルニルブチレート、イソボルニルイソブチレートなどが挙げられる。 Examples of the organic solvent include terpene solvents such as terpineol and dihydroterpineol, dihydroterpinel acetate, isobornyl acetate, isobornyl propionate, isobornyl butyrate, isobornyl isobutyrate and the like. .
また、有機溶剤は、上述した有機溶剤を第1の有機溶剤とすると、第1の有機溶剤よりも沸点の低い第2の有機溶剤との2種類以上の有機溶剤を組み合わせて使用することが好ましい。積層セラミックコンデンサの作製工程において、内部電極用ペーストは、印刷装置を用いて連続的に複数枚のグリーンシートに内部電極パターンとして印刷される。この際、内部電極用ペーストの乾燥速度が速い場合、内部電極パターンを印刷している間に、内部電極用ペースト内の有機溶剤が失われ、内部電極用ペーストの粘度が増加し、内部電極パターンの印刷が困難になることがある。沸点の異なる2種類以上の有機溶剤を組み合わせることにより、乾燥速度を好適な範囲に容易に調製することができ、かつ上記のような印刷中に内部電極用ペーストの粘度が増加することを抑制できる。また、第2の有機溶剤は、第1の有機溶剤よりも粘度が低いことが好ましい。 Moreover, when the organic solvent mentioned above is used as the first organic solvent, the organic solvent is preferably used in combination of two or more kinds of organic solvents such as a second organic solvent having a boiling point lower than that of the first organic solvent. . In the production process of the multilayer ceramic capacitor, the internal electrode paste is continuously printed as an internal electrode pattern on a plurality of green sheets using a printing apparatus. At this time, if the drying speed of the internal electrode paste is fast, the organic solvent in the internal electrode paste is lost while the internal electrode pattern is printed, and the viscosity of the internal electrode paste increases, and the internal electrode pattern Printing may be difficult. By combining two or more organic solvents having different boiling points, the drying speed can be easily adjusted to a suitable range, and the increase in the viscosity of the internal electrode paste during printing as described above can be suppressed. . The second organic solvent preferably has a lower viscosity than the first organic solvent.
第1の有機溶剤の沸点は、例えば、150℃以上300℃以下が好ましく、180℃以上250℃以下がより好ましい。沸点が150℃より低い場合、乾燥性が高く、印刷工程にて乾燥が進行し、粘度が高くなりやすい傾向がある。一方、沸点が300℃以上の場合、乾燥性が悪く、乾燥工程で溶剤が残留しやすい傾向がある。有機溶剤が第1の有機溶剤を含む場合、乾燥速度が適度に遅くなり、内部電極用ペーストの印刷性がより向上する。
第1の有機溶剤としては、例えば、ターピネオール、ジヒドロターピネオールなどのテルペン系溶剤、イソボルニルアセテートなどが挙げられる。
The boiling point of the first organic solvent is preferably 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and more preferably 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. When the boiling point is lower than 150 ° C., the drying property is high, the drying proceeds in the printing process, and the viscosity tends to increase. On the other hand, when the boiling point is 300 ° C. or higher, the drying property is poor and the solvent tends to remain in the drying process. When the organic solvent contains the first organic solvent, the drying rate is moderately slowed, and the printability of the internal electrode paste is further improved.
Examples of the first organic solvent include terpene solvents such as terpineol and dihydroterpineol, and isobornyl acetate.
第2の有機溶剤の沸点は、例えば、120℃以上250℃以下が望ましく、150℃以上220℃以下がより好ましい。沸点が120℃より低い場合、乾燥性が高いため、印刷工程にて乾燥が進行し、粘度が高くなりやすい傾向がある。一方、沸点が250℃以上の場合、乾燥性が悪いため、乾燥工程で溶剤が残留しやすい傾向がある。有機溶剤が第2の有機溶剤を含む場合、ペースト粘度の調製を容易に行うことができる。第1の有機溶剤として、ターピネオール、ジヒドロターピネオールなどのテルペン系溶剤及びイソボニルアセテートのうちの1種を選択した場合、第2の有機溶剤としては、例えば、第1の有機溶剤より沸点の低い有機溶剤を適宜、選択できる。 For example, the boiling point of the second organic solvent is desirably 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower. When the boiling point is lower than 120 ° C., the drying property is high, so that drying proceeds in the printing process and the viscosity tends to increase. On the other hand, when the boiling point is 250 ° C. or higher, since the drying property is poor, the solvent tends to remain in the drying process. When the organic solvent contains the second organic solvent, the paste viscosity can be easily adjusted. When one kind of terpene solvents such as terpineol and dihydroterpineol and isobornyl acetate is selected as the first organic solvent, the second organic solvent may be, for example, an organic compound having a boiling point lower than that of the first organic solvent. A solvent can be appropriately selected.
第2の有機溶剤としては、例えば、飽和脂肪族系炭化水素溶剤、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどが好ましい例として挙げられる。飽和脂肪族系炭化水素溶剤としては、飽和炭化水素を主成分として含有する溶剤を好ましく用いることができ、特にトリデカン、ノナン、シクロヘキサンを含有する溶剤をより好ましく用いることができる。また、トリデカン、ノナン、シクロヘキサンを主成分として含有する溶剤を特に好ましく用いることができる。ここでいう主成分とは、体積比で90vol%以上含まれていることを意味している。 Preferred examples of the second organic solvent include saturated aliphatic hydrocarbon solvents and ethylene glycol monobutyl ether acetate. As the saturated aliphatic hydrocarbon solvent, a solvent containing a saturated hydrocarbon as a main component can be preferably used, and in particular, a solvent containing tridecane, nonane, and cyclohexane can be more preferably used. In addition, a solvent containing tridecane, nonane, and cyclohexane as main components can be particularly preferably used. The main component here means that 90 vol% or more is contained by volume ratio.
また、第2の有機溶剤は、市販の石油系混合溶剤を用いてもよく、例えば、市販のミネラルスピリットや0号ソルベント(JX日鉱日石エネルギー株式会社)などを用いてもよい。なお、第2の有機溶剤は、第1の有機溶剤よりも沸点が低い溶剤であれば、1種を用いてもよく、2種以上が含まれる混合溶剤を用いてもよい。 In addition, as the second organic solvent, a commercially available petroleum mixed solvent may be used, and for example, a commercially available mineral spirit or No. 0 solvent (JX Nippon Oil & Energy Corporation) may be used. Note that the second organic solvent may be one type or a mixed solvent containing two or more types as long as it has a lower boiling point than the first organic solvent.
有機溶剤中の第1の有機溶剤と第2の有機溶剤との含有率(割合)は特に限定されるものではなく、任意に選択することができる。有機溶剤中の第1の有機溶剤の割合は、有機溶剤全体に対して、例えば、20質量%以上80質量%未満とすることができる。なお、残部は第2の有機溶剤である。 The content (ratio) of the first organic solvent and the second organic solvent in the organic solvent is not particularly limited and can be arbitrarily selected. The ratio of the 1st organic solvent in an organic solvent can be 20 mass% or more and less than 80 mass% with respect to the whole organic solvent, for example. The balance is the second organic solvent.
有機溶剤中の第1の有機溶剤の割合が20質量%以上である場合、内部電極用ペーストの乾燥性が過度に高くなることを抑制することができる。このため、内部電極パターンの印刷中に、内部電極用ペーストの粘度が大幅に増加することを防ぐことができ、内部電極パターンを安定して印刷できる。一方、有機溶剤中の第1の有機溶剤の割合が80質量%未満である場合、内部電極用ペーストに一定以上の乾燥性を付与することができる。このため、内部電極用ペーストの乾燥膜内の有機溶剤の残留を抑制できる。 When the ratio of the 1st organic solvent in an organic solvent is 20 mass% or more, it can suppress that the drying property of the paste for internal electrodes becomes high too much. For this reason, it is possible to prevent the viscosity of the internal electrode paste from greatly increasing during printing of the internal electrode pattern, and the internal electrode pattern can be printed stably. On the other hand, when the ratio of the first organic solvent in the organic solvent is less than 80% by mass, the internal electrode paste can be given a certain degree of drying property. For this reason, the residue of the organic solvent in the dry film | membrane of the paste for internal electrodes can be suppressed.
有機溶剤の含有量(調製時の添加量)は、特に限定されるものではなく、内部電極用ペーストの粘度等に応じて任意に選択することができる。有機溶剤の含有量は、例えば、導電性粉末100質量部に対して、60質量部以上100質量部以下であることが好ましく、40質量部以上90量部以下であることがより好ましい。 The content of the organic solvent (addition amount during preparation) is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the viscosity of the internal electrode paste. For example, the content of the organic solvent is preferably 60 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and more preferably 40 parts by mass or more and 90 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive powder.
(セラミック粉末)
本実施形態の内部電極用ペーストは、セラミック粉末を含有してもよい。セラミック粉末は、例えば、焼結抑制剤として添加される。セラミック粉末としては、例えば、ペロブスカイト型酸化物であるBaTiO3等や、これに種々の添加物を添加したもの等から選択することができる。また、セラミック粉末としては、積層セラミックコンデンサのグリーンシートの主成分として使用されるセラミック粉末と同組成又は類似の組成のものが好ましく用いられる。
(Ceramic powder)
The internal electrode paste of this embodiment may contain a ceramic powder. The ceramic powder is added as a sintering inhibitor, for example. The ceramic powder can be selected from, for example, BaTiO 3 which is a perovskite oxide, and various additives added thereto. Further, as the ceramic powder, those having the same composition as or similar to the ceramic powder used as the main component of the green sheet of the multilayer ceramic capacitor are preferably used.
セラミック粉末の製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、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製造方法により製造されたセラミック粉末を使用できる。特に水熱合成法により製造されたセラミック粉末は、微細でシャープな粒度分布を有するため、好ましく用いられる。 The method for producing the ceramic powder is not particularly limited, and for example, ceramic powder produced by various production methods such as a solid phase method, a hydrothermal synthesis method, an alkoxide method, and a sol-gel method can be used. In particular, a ceramic powder produced by a hydrothermal synthesis method is preferably used because it has a fine and sharp particle size distribution.
セラミック粉末の粒径は特に限定されるものではないが、例えば、平均粒径は、0.01μm以上0.2μm以下であることが好ましい。なお、本明細書において、セラミック粉末の平均粒径は、特に断らない限り、比表面積をBET法に基づいて算出した粒径で表す。セラミック粉末として、例えば、チタン酸バリウム粉末を用いた場合の粒径[単位:m]の算出式を下記式(1)に示す。
粒径=6/SBTρBT・・・式(1)
(上記式(1)中、SBTは、チタン酸バリウム粉末の比表面積[m2/g]を表し、ρBTは、チタン酸バリウムの真密度(6.1[g/cm3])を表す。)
The particle size of the ceramic powder is not particularly limited, but for example, the average particle size is preferably 0.01 μm or more and 0.2 μm or less. In the present specification, the average particle size of the ceramic powder is expressed by a particle size obtained by calculating the specific surface area based on the BET method unless otherwise specified. As the ceramic powder, for example, a formula for calculating the particle size [unit: m] when barium titanate powder is used is shown in the following formula (1).
Particle size = 6 / S BT ρ BT Formula (1)
The (wherein (1), S BT represents the specific surface area of barium titanate powder [m 2 / g], ρ BT is the true density of barium titanate (6.1 [g / cm 3] ) Represents.)
セラミック粉末の平均粒径が0.01μm以上である場合、内部電極用ペーストの焼結開始温度を誘電体層の焼結開始温度まで遅延させる効果(焼結遅延効果)を十分に発揮することができ、デラミネーションやクラック等の構造欠陥の発生をより抑制できる。また、セラミック粉末の平均粒径が上記範囲である場合、膜状に成形した内部電極用ペーストを乾燥した際の膜密度である乾燥膜密度の低下をより抑制し、積層セラミックコンデンサの薄層化を図ることができ、積層セラミックコンデンサの信頼性を高めることができる。また、セラミック粉末の平均粒径が0.2μm以下の場合、導電性粉末の間にセラミック粉末が充填されやすくなるため、乾燥膜密度を十分に高めることが可能になり、焼結遅延効果も十分に発揮することができる。 When the average particle size of the ceramic powder is 0.01 μm or more, the effect of delaying the sintering start temperature of the internal electrode paste to the sintering start temperature of the dielectric layer (sintering delay effect) can be sufficiently exerted. And the generation of structural defects such as delamination and cracks can be further suppressed. In addition, when the average particle size of the ceramic powder is in the above range, the decrease in the dry film density, which is the film density when the internal electrode paste formed into a film shape is dried, is further suppressed, and the multilayer ceramic capacitor is made thinner. As a result, the reliability of the multilayer ceramic capacitor can be improved. Further, when the average particle size of the ceramic powder is 0.2 μm or less, the ceramic powder is easily filled between the conductive powders, so that the dry film density can be sufficiently increased, and the sintering delay effect is also sufficient. Can be demonstrated.
内部電極用ペーストがセラミック粉末を含有する場合、セラミック粉末の含有量は特に限定されるものではないが、例えば、導電性粉末100質量部に対して、3質量部以上25質量部以下となるように添加することが好ましい。 When the internal electrode paste contains ceramic powder, the content of the ceramic powder is not particularly limited. For example, it is 3 parts by mass or more and 25 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive powder. It is preferable to add to.
セラミック粉末の含有量が3質量部以上である場合、導電性粉末の焼結を十分に制御することができるため、内部電極層と誘電体層との焼結収縮挙動のミスマッチをより抑制できる。また、セラミック粉末の含有量が25質量部を超える場合、内部電極層のセラミック粉末の粒子が誘電体層中のセラミック粒子と焼結し、誘電体層の厚みが膨張して組成のずれが生じ、誘電率の低下等、電気特性に悪影響を及ぼす恐れがある。このため、誘電体層等の電気特性等による悪影響等を確実に生じないように、セラミック粉末の含有量を上記範囲とすることが好ましい。 When the content of the ceramic powder is 3 parts by mass or more, since the sintering of the conductive powder can be sufficiently controlled, the mismatch of the sintering shrinkage behavior between the internal electrode layer and the dielectric layer can be further suppressed. Further, when the content of the ceramic powder exceeds 25 parts by mass, the ceramic powder particles of the internal electrode layer are sintered with the ceramic particles in the dielectric layer, and the thickness of the dielectric layer expands to cause a compositional deviation. There is a risk of adversely affecting electrical characteristics such as a decrease in dielectric constant. For this reason, it is preferable that the content of the ceramic powder is in the above range so as not to cause adverse effects due to the electrical characteristics of the dielectric layer and the like.
(分散剤)
内部電極用ペーストは、分散剤としてアニオン系界面活性剤を含む。分散剤は、金属粉末の凝集を防止し、分散性を付与するため用いられる。アニオン系界面活性剤は、導電性粉末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粉末などの無機物粒子の分散性向上に寄与する。また、アニオン系界面活性剤は、塗膜の平滑性や、内部電極用ペーストの膜を乾燥した際の密度(乾燥膜密度)を向上させる働きも有する。アニオン系界面活性剤としては、カルボキシル基(COOH基)を有するカルボン酸系界面活性剤が好ましい。なお、カルボン酸系界面活性剤は、カルボキシル基以外に、ヒドロキシル基やカルボニル基、アシル基、アミノ基等の官能基やエーテル結合、アミド結合等の構造を備えてもよい。また、アニオン系界面活性剤は、ジェミニ型界面活性剤を用いてもよい。
(Dispersant)
The internal electrode paste contains an anionic surfactant as a dispersant. The dispersant is used for preventing aggregation of the metal powder and imparting dispersibility. An anionic surfactant has a large adsorptive power to the surface of the conductive powder, and contributes to improving the dispersibility of inorganic particles such as the conductive powder by its surface modification action. The anionic surfactant also has a function of improving the smoothness of the coating film and the density (dry film density) when the internal electrode paste film is dried. As the anionic surfactant, a carboxylic acid surfactant having a carboxyl group (COOH group) is preferable. In addition to the carboxyl group, the carboxylic acid surfactant may have a functional group such as a hydroxyl group, a carbonyl group, an acyl group, or an amino group, or a structure such as an ether bond or an amide bond. In addition, a gemini surfactant may be used as the anionic surfactant.
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸、オレイン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、リノール酸、ラウリン酸、リノレン酸などの高級脂肪酸や、グリシンとステアリン酸又はラウリン酸などの高級脂肪酸とのアミド化合物などが挙げられる。これらの中でも、アニオン系界面活性剤としては、炭素数が16以上22以下のアニオン系界面活性剤が好ましい。なお、アニオン系界面活性剤は、一種で用いても、二種以上を併用してもよい。 Examples of the anionic surfactants include higher fatty acids such as stearic acid, oleic acid, myristic acid, palmitic acid, linoleic acid, lauric acid, and linolenic acid, and amides of higher fatty acids such as glycine and stearic acid or lauric acid. Compound etc. are mentioned. Among these, as the anionic surfactant, an anionic surfactant having 16 to 22 carbon atoms is preferable. In addition, anionic surfactant may be used by 1 type, or may use 2 or more types together.
アニオン系界面活性剤の含有量は、例えば、導電性粉末100質量部に対して、0.01質量部以上8質量部以下であり、0.2質量部以上7質量部以下であることが好ましい。含有量が0.2質量部未満である場合、ニッケル粉の分散性が十分でなく乾燥膜密度が低下することがある。また、含有量が7質量部以下である場合、十分な分散性を得ることができるため、それ以上添加する必要はない。 The content of the anionic surfactant is, for example, from 0.01 parts by weight to 8 parts by weight and preferably from 0.2 parts by weight to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive powder. . When content is less than 0.2 mass part, the dispersibility of nickel powder may not be enough and a dry film density may fall. Moreover, since sufficient dispersibility can be acquired when content is 7 mass parts or less, it is not necessary to add more.
また、内部電極用ペーストは、アニオン系界面活性剤以外の分散剤を用いてもよい。このような分散剤としては特に限定されるものではなく、導電性粉末等を有機溶剤中に微細化した状態で安定に分散できる分散剤であれば好適に用いることができ、例えば、カチオン系界面活性剤等を用いることができる。また、ニッケルを含む導電性粉末の表面は、酸化等により表面が汚染されおり、化学的性質が一様ではないため、分散剤は、アニオン系界面活性剤及びカチオン系界面活性剤の両方を用いることができる。また、アニオン系界面活性剤又はカチオン系界面活性剤は、2種類以上を併用して用いてもよい。 Moreover, you may use dispersing agents other than an anionic surfactant for the paste for internal electrodes. Such a dispersant is not particularly limited, and any dispersant that can stably disperse a conductive powder or the like in a finely divided state in an organic solvent can be suitably used. An activator or the like can be used. Further, since the surface of the conductive powder containing nickel is contaminated by oxidation or the like and the chemical properties are not uniform, both an anionic surfactant and a cationic surfactant are used as the dispersant. be able to. Two or more anionic surfactants or cationic surfactants may be used in combination.
分散剤の添加量は特に限定されるものではなく、内部電極用ペーストに要求される保存安定性や、導電性粉末等の無機物粒子の分散性の程度、分散剤の種類等に応じて任意に選択することができる。例えば、内部電極用ペーストに含まれる無機物粒子(導電性粉末及びセラミック粉末の合計)の含有量を100質量部とした場合、分散剤の添加量は0.01質量部以上10質量部以下とすることが好ましく、0.20質量部以上7質量部以下とすることがより好ましい。添加量を0.01質量部以上とする場合、導電性粉末やセラミック粉末などの無機粒子を十分に分散することができるため好ましい。10質量部をこえる場合、内部電極用ペーストの乾燥性が低下し、内部電極用ペーストの乾燥膜の密度(乾燥膜密度)が低下することがある。 The amount of the dispersant added is not particularly limited, and may be arbitrarily selected depending on the storage stability required for the internal electrode paste, the degree of dispersibility of the inorganic particles such as conductive powder, the type of the dispersant, and the like. You can choose. For example, when the content of inorganic particles (total of conductive powder and ceramic powder) contained in the internal electrode paste is 100 parts by mass, the additive amount of the dispersant is 0.01 parts by mass or more and 10 parts by mass or less. It is preferably 0.20 parts by mass or more and 7 parts by mass or less. An addition amount of 0.01 parts by mass or more is preferable because inorganic particles such as conductive powder and ceramic powder can be sufficiently dispersed. When the amount exceeds 10 parts by mass, the drying property of the internal electrode paste may decrease, and the density of the dry film of the internal electrode paste (dry film density) may decrease.
(グリコール)
内部電極用ペーストは、アニオン系界面活性剤の有するカルボキシル基(−COOH基)のmol量に対し、特定量のグリコールを含有する。内部電極用ペーストがグリコールを含有することにより、積層セラミックコンデンサを作製した場合の内部電極層と誘電体層との密着性が向上する。この密着性が向上する理由は限定されないが、内部電極層に含まれるポリビニルブチラール樹脂と誘電体層に含まれるポリビニルブチラール樹脂との水素結合が、アニオン系界面活性剤のカルボキシル基(COOH基)により阻害されることが抑制されるためと推察される。また、グリコールは、室温での揮発性が低いため、グリコールを含む内部電極ペーストは、長期間保存した後でも、上記効果を発揮することができる。また、内部電極用ペーストは、グリコールを含有することにより、内部電極用ペーストのゲル化を抑制することができる。
(Glycol)
The internal electrode paste contains a specific amount of glycol with respect to the mol amount of the carboxyl group (—COOH group) of the anionic surfactant. When the internal electrode paste contains glycol, adhesion between the internal electrode layer and the dielectric layer when a multilayer ceramic capacitor is manufactured is improved. The reason why the adhesion is improved is not limited, but the hydrogen bond between the polyvinyl butyral resin contained in the internal electrode layer and the polyvinyl butyral resin contained in the dielectric layer is caused by the carboxyl group (COOH group) of the anionic surfactant. It is assumed that inhibition is suppressed. In addition, since glycol has low volatility at room temperature, the internal electrode paste containing glycol can exhibit the above-described effects even after being stored for a long period of time. Moreover, the internal electrode paste can suppress gelation of the internal electrode paste by containing glycol.
グリコールの沸点は、好ましくは300℃以下であり、より好ましくは250℃以下である。グリコールの沸点が300℃を超える場合、積層セラミックコンデンサを作製する際の乾燥工程においてグリコールが残留し、得られた乾燥膜が必要以上に柔軟性を持つことがあり、積層工程において、積層体の位置ズレ等を起こしてしまう可能性がある。また脱バインダー処理の際に、残留したグリコールがガス化し、積層体の内部圧力を上げ、クラック等の発生原因となる場合がある。グリコールの沸点の下限は、特に限定されないが、例えば、150℃以上である。 The boiling point of glycol is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. When the boiling point of glycol exceeds 300 ° C., glycol may remain in the drying process when producing the multilayer ceramic capacitor, and the resulting dried film may have more flexibility than necessary. There is a possibility of misalignment. Further, during the debinding process, the remaining glycol may be gasified to increase the internal pressure of the laminate, which may cause cracks and the like. Although the minimum of the boiling point of glycol is not specifically limited, For example, it is 150 degreeC or more.
また、グリコールの沸点は、有機溶剤の沸点以下であることが好ましい。グリコールの沸点が、有機溶剤の沸点よりも高い場合、積層セラミックコンデンサを作製する際の乾燥工程においてグリコールが残留し、得られた乾燥膜が必要以上に柔軟性を持つことがあり、積層工程において、積層体の位置ズレ等を起こしてしまう可能性がある。また脱バインダー処理の際に、残留したグリコールがガス化し、積層体の内部圧力を上げ、クラック等の発生原因となる場合がある。 Moreover, it is preferable that the boiling point of glycol is below the boiling point of an organic solvent. If the boiling point of the glycol is higher than the boiling point of the organic solvent, the glycol may remain in the drying process when producing the multilayer ceramic capacitor, and the resulting dried film may have more flexibility than necessary. There is a possibility of causing a positional deviation of the laminated body. Further, during the debinding process, the remaining glycol may be gasified to increase the internal pressure of the laminate, which may cause cracks and the like.
グリコールは、公知の2価のアルコールを用いることができ、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール及びテトラエチレングリコールから選択される少なくとも一種を用いることができる。これらの中でも、例えば、沸点が低いという観点から、好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールから選択される少なくとも一種を用いることができ、より好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール及びジエチレングリコールから選択される少なくとも一種を用いることができる。また、取扱い性に優れるという観点から、エチレングリコール及びプロピレングリコールの少なくとも一種を用いることが好ましい。なお、グリコールは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。 As the glycol, a known dihydric alcohol can be used. For example, at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol can be used. Among these, for example, from the viewpoint of low boiling point, preferably at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol can be used, and more preferably, ethylene glycol, propylene glycol and diethylene glycol. At least one selected from can be used. Further, from the viewpoint of excellent handleability, it is preferable to use at least one of ethylene glycol and propylene glycol. In addition, glycol may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types.
内部電極用ペーストにおいて、グリコールは、アニオン系界面活性剤の有するカルボキシル基(COOH基)のmol量に対し、0.5mol倍を超え3mol倍未満の範囲で含有され、好ましくは0.8mol倍以上2.5mol倍以下、より好ましくは1mol倍以上2mol倍以下の範囲で含有される。グリコールの含有量が上記範囲である場合、積層セラミックコンデンサを作製する際の内部電極層と誘電体層との密着性がより向上する。一方、グリコールの含有量が、0.5mol倍以下である場合、内部電極層と誘電体層との密着性向上の効果が十分に得られない。また、グリコールの含有量が3mol倍以上である場合、内部電極用ペーストの粘度が低下し、内部電極用ペーストの乾燥膜の密度(乾燥膜密度)が低下する。 In the internal electrode paste, glycol is contained in a range of more than 0.5 mol times and less than 3 mol times, preferably 0.8 mol times or more, relative to the mol amount of the carboxyl group (COOH group) of the anionic surfactant. It is contained in a range of 2.5 mol times or less, more preferably 1 mol times or more and 2 mol times or less. When the glycol content is in the above range, the adhesion between the internal electrode layer and the dielectric layer when producing a multilayer ceramic capacitor is further improved. On the other hand, when the content of glycol is 0.5 mol times or less, the effect of improving the adhesion between the internal electrode layer and the dielectric layer cannot be sufficiently obtained. Moreover, when the content of glycol is 3 mol times or more, the viscosity of the internal electrode paste decreases, and the density of the dry film of the internal electrode paste (dry film density) decreases.
また、内部電極用ペーストは、導電性粉末、セラミック粉末、有機バインダー、及び有機溶剤の合計量100質量%に対し、0.5質量%以上の範囲でグリコールを含有することが好ましい。グリコールの含有量が上記範囲である場合、内部電極用ペーストのゲル化をより抑制することができる。ゲル化が抑制される理由は限定されないが、例えば、内部電極用ペーストに含まれるエチルセルロース樹脂の末端に存在するOH基と導電性粉末(例えば、ニッケル粉末)との間で水素結合が形成され、ペースト粘度の上昇を引き起こすことがある。グリコールは、この水素結合の形成を阻害することにより、内部電極用ペーストのゲル化を抑制すると推察される。なお、ゲル化抑制の観点から、グリコールの含有量は、例えば5質量%以下の範囲とすることができる。 The internal electrode paste preferably contains glycol in a range of 0.5% by mass or more with respect to 100% by mass of the total amount of conductive powder, ceramic powder, organic binder, and organic solvent. When content of glycol is the said range, gelatinization of the paste for internal electrodes can be suppressed more. The reason why the gelation is suppressed is not limited, but, for example, a hydrogen bond is formed between the OH group present at the terminal of the ethyl cellulose resin contained in the internal electrode paste and the conductive powder (for example, nickel powder), May cause an increase in paste viscosity. It is presumed that glycol inhibits the gelation of the internal electrode paste by inhibiting the formation of this hydrogen bond. In addition, from a viewpoint of gelatinization suppression, content of glycol can be made into the range of 5 mass% or less, for example.
なお、有機酸を添加することによっても、エチルセルロース樹脂と導電性粉末との水素結合の形成を阻害することができるが、有機酸は導電性粉末を酸化させてしまうという問題がある。一方、グリコールを用いた場合は、導電性粉末の酸化が生じず、ペースト粘度を長期間安定させ、ゲル化を抑制することができる。また、グリコールは、室温での揮発性が低いため、グリコールを含む内部電極ペーストは、長期間保存した後でも、上記効果を発揮することができる。 Note that the addition of an organic acid can also inhibit the formation of hydrogen bonds between the ethylcellulose resin and the conductive powder, but the organic acid oxidizes the conductive powder. On the other hand, when glycol is used, oxidation of the conductive powder does not occur, the paste viscosity can be stabilized for a long period of time, and gelation can be suppressed. In addition, since glycol has low volatility at room temperature, the internal electrode paste containing glycol can exhibit the above-described effects even after being stored for a long period of time.
また、内部電極用ペーストは、導電性粉末、セラミック粉末、有機バインダー、及び有機溶剤の合計量100質量%に対し、0.5質量%以上、2.4質量%以下の範囲でグリコールを含有することがより好ましい。グリコールの含有量が上記範囲である場合、密着性の向上とゲル化抑制とを高いレベルで両立させることができる。 The internal electrode paste contains glycol in a range of 0.5% by mass or more and 2.4% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of conductive powder, ceramic powder, organic binder, and organic solvent. It is more preferable. When the content of glycol is in the above range, it is possible to achieve both high adhesion and suppression of gelation at a high level.
(その他の成分)
本実施形態の導電性ペーストは、上記した成分以外の、従来公知の添加成分を含んでもよい。
(Other ingredients)
The conductive paste of the present embodiment may include conventionally known additive components other than the components described above.
[内部電極用ペーストの製造方法]
図1は、実施形態に係る内部電極用ペーストの製造方法の一例を示す図である。図2は、有機ビヒクルの調製方法の一例を示す図である。なお、以下の説明は、内部電極用ペーストの製造方法の一例であって、この方法に限定するものではない。例えば、図1に示す製造方法は、一部のステップが削除されてもよいし、他のステップが追加されてもよい。図1を説明する際に、適宜図2を参照する。なお、上記内部電極用ペーストで既に説明した事項と重複する部分については、説明を一部省略する。
[Method for producing internal electrode paste]
Drawing 1 is a figure showing an example of a manufacturing method of a paste for internal electrodes concerning an embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for preparing an organic vehicle. In addition, the following description is an example of the manufacturing method of the paste for internal electrodes, Comprising: It does not limit to this method. For example, in the manufacturing method illustrated in FIG. 1, some steps may be deleted, and other steps may be added. In describing FIG. 1, FIG. 2 will be referred to as appropriate. Note that a part of the description overlapping with the matters already described in the internal electrode paste is omitted.
実施形態に係る内部電極用ペーストの製造方法は、例えば、図1に示すように、有機バインダーと有機溶剤とを混合して有機ビヒクルを調製すること(ステップS1)と、有機ビヒクルに、導電性粉末とアニオン系界面活性剤とグリコールとを添加し分散させること(ステップS2)と、を含む。 The internal electrode paste manufacturing method according to the embodiment includes, for example, as shown in FIG. 1, preparing an organic vehicle by mixing an organic binder and an organic solvent (step S1), and making the organic vehicle conductive. Adding and dispersing the powder, the anionic surfactant, and the glycol (step S2).
まず、有機バインダーを有機溶剤に溶解して有機ビヒクルを調製する(ステップS1)。有機バインダーは、エチルセルロース樹脂と、ポリビニルブチラール樹脂とを含む。有機溶剤は、上述のように、沸点の異なる第1の有機溶剤と第2の有機溶剤とを含んでもよい。第1の有機溶剤は、例えば第2の有機溶剤より高い沸点を有する。 First, an organic vehicle is prepared by dissolving an organic binder in an organic solvent (step S1). The organic binder includes ethyl cellulose resin and polyvinyl butyral resin. As described above, the organic solvent may include a first organic solvent and a second organic solvent having different boiling points. The first organic solvent has a higher boiling point than, for example, the second organic solvent.
有機ビヒクルを調製する手順は特に限定されるものではない。例えば、図2(A)に示すように、ポリビニルブチラール樹脂を含む第1の有機ビヒクルと、エチルセルロース樹脂を含む第2の有機ビヒクルとをそれぞれ別に調製することもできる。すなわち、有機ビヒクルの調製は、ポリビニルブチラール樹脂と有機溶剤とを混合して第1の有機ビヒクルを調製する工程と、エチルセルロース樹脂と有機溶剤とを混合して第2の有機ビヒクルを調製する工程と、を有することができる。 The procedure for preparing the organic vehicle is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 2A, a first organic vehicle containing a polyvinyl butyral resin and a second organic vehicle containing an ethylcellulose resin can be prepared separately. That is, the organic vehicle is prepared by mixing a polyvinyl butyral resin and an organic solvent to prepare a first organic vehicle, and mixing an ethyl cellulose resin and an organic solvent to prepare a second organic vehicle. , Can have.
第1の有機ビヒクルの調製工程では、例えば、第1の有機溶剤にポリビニルブチラールを溶解することでポリビニルブチラール有機ビヒクルを調製することができる。また、第2の有機ビヒクルの調製工程では、例えば、第1の有機溶剤にエチルセルロースを溶解することでエチルセルロース有機ビヒクルを調製することができる。 In the step of preparing the first organic vehicle, for example, polyvinyl butyral organic vehicle can be prepared by dissolving polyvinyl butyral in the first organic solvent. In the second organic vehicle preparation step, for example, the ethylcellulose organic vehicle can be prepared by dissolving ethylcellulose in the first organic solvent.
また、例えば、図2(B)に示すように、第1の有機溶剤および/または第2の有機溶剤に、ポリビニルブチラールと、エチルセルロースを同時に添加して、両方の樹脂を含む第3の有機ビヒクルを調製することができる。 Further, for example, as shown in FIG. 2B, a third organic vehicle containing both resins by adding polyvinyl butyral and ethyl cellulose simultaneously to the first organic solvent and / or the second organic solvent. Can be prepared.
なお、各有機バインダーについてそれぞれ有機ビヒクルを調製した場合、それぞれの有機ビヒクルは、後述する分散工程において、個別に、導電性粉末等と混合してもよい。また、予め各有機バインダーについて調製したそれぞれの有機ビヒクルを混合して、両方の樹脂を含む有機ビヒクルを調製し、その後で、分散工程において、導電性粉末等と混合してもよい。 In addition, when an organic vehicle is prepared for each organic binder, each organic vehicle may be individually mixed with a conductive powder or the like in a dispersion step described later. Alternatively, the organic vehicles prepared in advance for each organic binder may be mixed to prepare an organic vehicle containing both resins, and then mixed with conductive powder or the like in the dispersion step.
なお、有機ビヒクルに用いる有機溶剤は、例えば、一方の有機ビヒクルについては第1の有機溶剤を、他方の有機ビヒクルについては第2の有機溶剤を用いてもよい。また、各有機ビヒクルを第1の有機溶剤と、第2の有機溶剤との混合液を用いて調製したり、第1の有機溶剤ではなく、第2の有機溶剤を用いて有機ビヒクルを調製し、第1の有機溶剤は分散工程で添加してもよい。 The organic solvent used in the organic vehicle may be, for example, a first organic solvent for one organic vehicle and a second organic solvent for the other organic vehicle. In addition, each organic vehicle is prepared using a mixed liquid of the first organic solvent and the second organic solvent, or the organic vehicle is prepared using the second organic solvent instead of the first organic solvent. The first organic solvent may be added in the dispersion step.
有機ビヒクルを調製する際の具体的な条件は特に限定されないが、例えば、有機溶剤を50℃以上60℃以下に加温した恒温槽の中で、有機バインダーを有機溶剤に徐々に加え、引き続き有機バインダーが溶解するまで攪拌しながら加熱することで調製することができる。 Specific conditions for preparing the organic vehicle are not particularly limited. For example, the organic binder is gradually added to the organic solvent in a constant temperature bath in which the organic solvent is heated to 50 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and then the organic It can be prepared by heating with stirring until the binder is dissolved.
次いで、図1に示すように、有機ビヒクルに、導電性粉末とアニオン系界面活性剤とグリコールとを添加し分散させる(ステップS2)。分散工程では、有機ビヒクル調製工程(ステップS1)で調製した有機ビヒクルと、導電性粉末とを、ミキサーに投入して撹拌、混合することができる。有機ビヒクルと導電性粉末との混合の際に、アニオン系界面活性剤と、グリコールとを、合わせて、混合することができる。 Next, as shown in FIG. 1, conductive powder, an anionic surfactant, and glycol are added and dispersed in the organic vehicle (step S2). In the dispersion step, the organic vehicle prepared in the organic vehicle preparation step (step S1) and the conductive powder can be put into a mixer and stirred and mixed. When mixing the organic vehicle and the conductive powder, the anionic surfactant and the glycol can be mixed together.
有機ビヒクルに、導電性粉末、アニオン系界面活性剤及びグリコールを添加する順番は、特に限定されず、例えば、すべての材料を同時に添加することができる。また、有機ビヒクルに導電性粉末を添加した後に、アニオン系界面活性剤又はグリコールをそれぞれ添加してもよいし、有機ビヒクルに導電性粉末を添加する前に、アニオン系界面活性剤又はグリコールをそれぞれ添加してもよい。また、グリコールは、有機ビヒクルに導電性粉末、アニオン系界面活性剤、任意にセラミック粉末を添加して、ペースト状とした後、例えば、撹拌しながら添加してもよい。 The order in which the conductive powder, the anionic surfactant and the glycol are added to the organic vehicle is not particularly limited, and for example, all materials can be added simultaneously. Further, after adding the conductive powder to the organic vehicle, the anionic surfactant or glycol may be added, respectively, or before adding the conductive powder to the organic vehicle, the anionic surfactant or glycol is added. It may be added. In addition, the glycol may be added to the organic vehicle after adding a conductive powder, an anionic surfactant, and optionally a ceramic powder to form a paste, and then added with stirring, for example.
内部電極用ペーストがセラミック粉末や、他の添加成分を含む場合、分散工程において、有機ビヒクル、及び導電性粉末をミキサーに投入した際に、セラミック粉末や、各種添加剤等もあわせて投入することもできる。分散工程における、これらの成分の混合の順番は、特に限定されず、導電性粉末と同時に添加し、混合分散させてもよく、導電性粉末の添加前又は添加後に、添加し、混合分散させてもよい。 When internal electrode paste contains ceramic powder and other additive components, ceramic powder, various additives, etc. should be added when the organic vehicle and conductive powder are added to the mixer in the dispersion process. You can also. The order of mixing these components in the dispersing step is not particularly limited, and may be added simultaneously with the conductive powder, mixed and dispersed, added before or after addition of the conductive powder, mixed and dispersed. Also good.
また、有機溶剤である第1の有機溶剤および第2の有機溶剤のうち一部のみを用いて有機ビヒクルを調製した場合、分散工程では、有機ビヒクル調製工程で添加しなかった有機溶剤を併せてミキサーに投入して撹拌、混合することができる。例えば、第1の有機溶剤のみを用いて有機ビヒクルを調製した場合、第2の有機溶剤は、分散工程(ステップS02)で添加することができる。第2の有機溶剤を分散工程で添加する場合、内部電極用ペーストの粘度をより容易に調製できる。 In addition, when an organic vehicle is prepared using only a part of the first organic solvent and the second organic solvent, which are organic solvents, the organic solvent that has not been added in the organic vehicle preparation step is also added in the dispersion step. It can be put into a mixer and stirred and mixed. For example, when an organic vehicle is prepared using only the first organic solvent, the second organic solvent can be added in the dispersion step (step S02). When the second organic solvent is added in the dispersion step, the viscosity of the internal electrode paste can be more easily adjusted.
また、ミキサーによる撹拌・混合後に、スリーロールミルによって、さらに分散させることが好ましい。スリーロールミルを用いた場合、導電性粉末等の混合材料を有機ビヒクル中により均一に分散混合させることができる。 Moreover, it is preferable to further disperse | distribute with a three roll mill after stirring and mixing by a mixer. When a three-roll mill is used, a mixed material such as conductive powder can be dispersed and mixed more uniformly in the organic vehicle.
なお、セラミック粉末は、上述したように分散工程で添加することが好ましいが、分散工程以外の工程で添加してもよい。例えば、セラミック粉末は、有機ビヒクルの調製の際に有機溶剤又は有機バインダーとともに添加されてもよい。また、アニオン系界面活性剤は、上述したように、分散工程で添加することが好ましいが、分散工程以外の工程で添加してもよい。例えば、アニオン系界面活性剤は、有機ビヒクルの調製の際に有機溶剤又は有機バインダーとともに添加されてもよい。 The ceramic powder is preferably added in the dispersion step as described above, but may be added in steps other than the dispersion step. For example, the ceramic powder may be added with an organic solvent or an organic binder during the preparation of the organic vehicle. Further, as described above, the anionic surfactant is preferably added in the dispersion step, but may be added in a step other than the dispersion step. For example, the anionic surfactant may be added together with an organic solvent or an organic binder during the preparation of the organic vehicle.
後に説明する積層セラミックコンデンサは、本実施形態の内部電極用ペーストを用いて製造される。積層セラミックコンデンサは、誘電体グリーンシートの厚さが、例えば3μm以下である場合でも、シートアタックやグリーンシートの剥離不良が抑制される。 A multilayer ceramic capacitor described later is manufactured using the internal electrode paste of this embodiment. In the multilayer ceramic capacitor, even when the thickness of the dielectric green sheet is, for example, 3 μm or less, sheet attack and defective peeling of the green sheet are suppressed.
[積層セラミックコンデンサ]
以下、本実施形態の積層セラミックコンデンサ及びその製造方法の一例について、図3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。
[Multilayer ceramic capacitor]
Hereinafter, an example of the multilayer ceramic capacitor and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the drawings, they may be schematically expressed as appropriate, or may be expressed by changing the scale.
図3は、本実施形態の積層セラミックコンデンサ1の一例を示す断面図である。積層セラミックコンデンサ1は、誘電体層12及び内部電極層11を交互に積層した積層体10と、外部電極20と、を備える。積層セラミックコンデンサ1の製造工程は、まず、セラミックグリーンシートからなる複数の誘電体層12と、上記した内部電極用ペーストから形成される複数の内部電極層11とを、圧着により交互に積層させて積層体10を得た後、積層体10を焼成して一体化することにより、積層セラミックコンデンサ本体となる積層セラミック焼成体を作製する。その後、当該セラミックコンデンサ本体の両端部に一対の外部電極20を形成することにより積層セラミックコンデンサ1が製造される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the multilayer
まず、未焼成のセラミックシートであるセラミックグリーンシートを用意する。このセラミックグリーンシートとしては、例えば、チタン酸バリウム等の所定のセラミックの原料粉末に、ポリビニルブチラール等の有機バインダーとターピネオール等の溶剤とを加えて得た誘電体層用ペーストを、PETフィルム等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等が挙げられる。なお、セラミックグリーンシートから形成される誘電体層12の厚みは、特に限定されないが、積層セラミックコンデンサの小型化の要請の観点から、0.05μm以上3μm以下が好ましい。
First, a ceramic green sheet that is an unfired ceramic sheet is prepared. As this ceramic green sheet, for example, a dielectric layer paste obtained by adding an organic binder such as polyvinyl butyral and a solvent such as terpineol to a predetermined ceramic raw material powder such as barium titanate, a PET film or the like. Examples thereof include a sheet formed on a support film and dried to remove the solvent. The thickness of the
次いで、このセラミックグリーンシートの片面に、スクリーン印刷法等の公知の方法によって、上述の内部電極用ペーストを印刷して塗布し、乾燥して、内部電極用ペーストから形成される内部電極層11を形成したものを複数枚、用意する。なお、内部電極用ペーストから形成される内部電極層11の厚みは、当該内部電極層11の薄層化の要請の観点から、1μm以下とすることが好ましい。
Next, the
次いで、支持フィルムから、セラミックグリーンシートを剥離するとともに、セラミックグリーンシートから形成される誘電体層12とその片面に形成された内部電極用ペーストから形成される内部電極層11とが交互に配置されるように、加熱・加圧処理により積層して、積層体10を得る。なお、積層体10の両面に、内部電極用ペーストを塗布していない保護用のセラミックグリーンシートを配置する構成としても良い。
Next, the ceramic green sheets are peeled from the support film, and the
次いで、積層体10を所定サイズに切断してグリーンチップを形成した後、当該グリーンチップに対して脱バインダー処理を施し、還元雰囲気下において焼成することにより、積層セラミック焼成体を製造する。なお、脱バインダー処理における雰囲気は、大気またはN2ガス雰囲気にすることが好ましい。脱バインダー処理を行う際の温度は、例えば200℃以上400℃以下である。また、脱バインダー処理を行う際の、上記温度の保持時間を0.5時間以上24時間以下とすることが好ましい。また、焼成は、内部電極層11に用いる金属の酸化を抑制するために還元雰囲気で行われ、また、積層体10の焼成を行う際の温度は、例えば、1000℃以上1350℃以下であり、焼成を行う際の、温度の保持時間は、例えば、0.5時間以上8時間以下である。
Next, after the
グリーンチップの焼成を行うことにより、グリーンチップ中の有機バインダーが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、セラッミック製の誘電体層12が形成される。また内部電極層11中の有機ビヒクルが除去されるとともに、導電性粉末が焼結もしくは溶融、一体化されて、内部電極が形成され、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が形成される。なお、酸素を誘電体層の内部に取り込んで電気的特性を高めるとともに、内部電極の再酸化を抑制するとの観点から、焼成後のグリーンチップに対して、アニール処理を施してもよい。
By firing the green chip, the organic binder in the green chip is removed and the ceramic raw material powder is fired to form the
そして、作製した積層セラミック焼成体に対して、一対の外部電極20を設けることにより、積層セラミックコンデンサ1が製造される。例えば、外部電極20は、外部電極層21及びメッキ層22を備える。外部電極層21は、内部電極層11と電気的に接続する。なお、外部電極20は、外部電極層21及びメッキ層22以外の層を備えてもよい。また、外部電極20は、メッキ層22を備えなくてもよい。外部電極20(外部電極層21、メッキ層22)の材料としては、例えば、銅やニッケル、またはこれらの合金が好適に使用できる。
Then, a multilayer
以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
(有機ビヒクルの調製)
有機ビヒクル調製は、ポリビニルブチラール樹脂(PVB)を含有する第1の有機ビヒクルを調製する工程(i)と、エチルセルロース(EC)を含有する第2の有機ビヒクルを調製する工程(ii)とをそれぞれ実施した。
(i)第1の有機ビヒクル調製工程
まず、第1の有機溶剤であるターピネオール(α、β、γ混合体)65質量部について、添加量の半分(32.5質量部)を60℃まで加熱した。そして、加熱したターピネオールをインペラー(羽根車)で攪拌しながら、ポリビニルブチラール2.4質量部を徐々に加えてポリビニルブチラール樹脂を含有する第1の有機ビヒクルを調製した。
(ii)第2の有機ビヒクル調製工程
また、第2の有機ビヒクル調製工程でも同様に、有機溶剤であるターピネオール(α、β、γ混合体)65質量部について、添加量の半分(32.5質量部)を60℃まで加熱した。そして、加熱したターピネオールをインペラー(羽根車)で攪拌しながら、エチルセルロース樹脂3.4質量部を徐々に加えてエチルセルロースを含有する第2の有機ビヒクルを調製した。
[Example 1]
(Preparation of organic vehicle)
The organic vehicle preparation includes a step (i) of preparing a first organic vehicle containing polyvinyl butyral resin (PVB) and a step (ii) of preparing a second organic vehicle containing ethyl cellulose (EC), respectively. Carried out.
(I) First organic vehicle preparation step First, about 65 parts by mass of terpineol (α, β, γ mixture) as the first organic solvent, half of the addition amount (32.5 parts by mass) is heated to 60 ° C. did. Then, while stirring the heated terpineol with an impeller (impeller), 2.4 parts by mass of polyvinyl butyral was gradually added to prepare a first organic vehicle containing a polyvinyl butyral resin.
(Ii) Second Organic Vehicle Preparation Step Similarly, in the second organic vehicle preparation step, about 65 parts by mass of organic solvent terpineol (α, β, γ mixture) is half the amount added (32.5 Part by weight) was heated to 60 ° C. Then, while stirring the heated terpineol with an impeller (impeller), 3.4 parts by mass of ethyl cellulose resin was gradually added to prepare a second organic vehicle containing ethyl cellulose.
(分散工程)
導電性粉末であるニッケル粉末(平均粒径:0.4μm)を、内部電極用ペースト中の含有率が48.3質量%(100質量部)となる量で準備した。ニッケル粉末100質量部に対し、有機ビヒクル調製工程で調製した2種類の有機ビヒクル(第1の有機ビヒクル及び第2の有機ビヒクル)を70.8質量部、セラミック粉末であるBaTiO3(平均粒径:0.1μm)を15.0質量部、アニオン系界面活性剤としてオレイン酸を1.0質量部、第2の有機溶剤である飽和脂肪族系炭化水素溶剤(0号ソルベント(商品名):JX日鉱日石エネルギー株式会社製)を20.0質量部、グリコールとしてエチレングリコール(関東化学社製、沸点:198℃)をオレイン酸に含まれるCOOH基のmol量と同量添加した後、これらをミキサーで撹拌・混合してスラリーを得た。得られたスラリーは、さらにスリーロールミルを用いて完全分散させ、内部電極用ペーストを作製した。なお、用いた成分の配合割合を表1に示す。
(Dispersion process)
Nickel powder (average particle size: 0.4 μm), which is a conductive powder, was prepared in an amount such that the content in the internal electrode paste was 48.3 mass% (100 mass parts). 70.8 parts by mass of two kinds of organic vehicles (first organic vehicle and second organic vehicle) prepared in the organic vehicle preparation step and BaTiO 3 (average particle diameter) as ceramic powder with respect to 100 parts by mass of nickel powder : 0.1 μm) 15.0 parts by mass, oleic acid 1.0 parts by mass as an anionic surfactant, saturated aliphatic hydrocarbon solvent (No. 0 Solvent (trade name) as second organic solvent: After adding 20.0 parts by mass of JX Nippon Mining & Energy Corporation, ethylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., boiling point: 198 ° C.) as the same amount as the molar amount of COOH groups contained in oleic acid, these The mixture was stirred and mixed with a mixer to obtain a slurry. The obtained slurry was further completely dispersed using a three-roll mill to produce an internal electrode paste. Table 1 shows the mixing ratio of the components used.
なお、上記0号ソルベント(JX日鉱日石エネルギー株式会社製)は、飽和炭化水素を99vol%以上含み、トリデカン、ノナン、シクロヘキサンを主成分として含む。 In addition, the No. 0 solvent (manufactured by JX Nippon Oil & Energy Corporation) contains 99 vol% or more of saturated hydrocarbons, and contains tridecane, nonane, and cyclohexane as main components.
[粘度]
作製した直後のペーストを、ブルックフィールド社製粘度計にて、10rpmの粘度を測定し、20〜60Pa・sとなるものを○(良好)、それ以外のものを×(不良)と評価した。
[乾燥膜密度]
250μmで塗布し、120度にて60分乾燥後、4cmφにて切り抜き、重さおよび厚みを測定し乾燥膜密度を算出した。乾燥膜密度が5g/cm3以上のものを○(良好)とし、それ以下のものを×(不良)と評価した。
[密着性評価]
作製したペーストを、厚み4μmのグリーンシート(BaTiO3、ポリビニルブチラール樹脂含有)上に印刷し、80℃にて3分又は10分間乾燥させた。その後、内部電極用ペーストを印刷したシートを50℃に加熱し、10MPaの圧力を加えながら50層からなる積層体(内部電極層の厚み:1μm)を作製した。積層した積層体を切断、回収し、各層の密着性を光学顕微鏡にて観察した。乾燥時間が3分の場合、50層の中で層間の剥がれが見られなかったものを◎と(非常に良好)評価し、乾燥時間が10分の場合、50層の中で層間の剥がれが見られなかったものを○と(良好)と評価し、乾燥時間が3分及び10分のいずれも場合でも、50層の中で層間の剥がれが見られたものを×(不良)と判断した。
[viscosity]
The paste immediately after the production was measured with a viscometer manufactured by Brookfield, and the viscosity at 10 rpm was measured, and a value of 20 to 60 Pa · s was evaluated as ◯ (good), and the other was evaluated as x (bad).
[Dry film density]
The film was applied at 250 μm, dried at 120 ° C. for 60 minutes, cut out at 4 cmφ, measured for weight and thickness, and the dry film density was calculated. A film having a dry film density of 5 g / cm 3 or more was evaluated as ◯ (good), and a film density lower than that was evaluated as x (defective).
[Adhesion evaluation]
The prepared paste was printed on a 4 μm thick green sheet (containing BaTiO 3 and polyvinyl butyral resin) and dried at 80 ° C. for 3 minutes or 10 minutes. Thereafter, the sheet on which the internal electrode paste was printed was heated to 50 ° C., and a laminate (internal electrode layer thickness: 1 μm) composed of 50 layers was produced while applying a pressure of 10 MPa. The laminated body was cut and collected, and the adhesion of each layer was observed with an optical microscope. When the drying time is 3 minutes, the evaluation in which 50 layers were not peeled between layers was evaluated as ◎ (very good), and when the drying time was 10 minutes, the separation between layers was observed in 50 layers. Those that were not seen were evaluated as “good” and “good”, and even when the drying time was 3 minutes and 10 minutes, the case where peeling between layers was seen in 50 layers was judged as “poor”. .
[ゲル化抑制の評価]
ゲル化抑制の評価は、作製したペーストを一定期間静置した後の粘度変化率を算出して行った。ペーストがゲル化した場合、ペースト粘度は大きく上昇する。ペーストの粘度は、ペーストの製造直後と、室温(25℃)で90日間静置後とで、ブルックフィールド社製B型粘度計を用いて10rpm(ずり速度=4sec−1)の条件で測定し、下記式(2)を用いて算出した。粘度変化率が±30%であるものを×、±15%であるものを△、±10%であるものを○と評価した。
粘度変化率(%)=[(90日間静置後の粘度−製造直後の粘度)/製造直後の粘度]×100)・・・式(2)
なお、表1に上記評価結果を示す。
[Evaluation of gelation inhibition]
Evaluation of gelation suppression was performed by calculating the rate of change in viscosity after the prepared paste was allowed to stand for a certain period. When the paste is gelled, the paste viscosity greatly increases. The viscosity of the paste was measured immediately after production of the paste and after standing for 90 days at room temperature (25 ° C.) using a Brookfield B-type viscometer under a condition of 10 rpm (shear rate = 4 sec −1 ). It was calculated using the following formula (2). When the viscosity change rate was ± 30%, it was evaluated as ×, when it was ± 15%, Δ, and when it was ± 10%, it was evaluated as ○.
Viscosity change rate (%) = [(viscosity after standing for 90 days−viscosity immediately after production) / viscosity immediately after production] × 100) (2)
Table 1 shows the evaluation results.
[実施例2]
グリコールの添加量を、オレイン酸に含まれるCOOH基のmol量に対し、2mol倍にした以外は、実施例1と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例3]
オレイン酸の添加量を実施例1の5倍にした以外は、実施例1と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例4]
グリコールの添加量を、オレイン酸に含まれるCOOH基のmol量に対し、2mol倍にした以外は、実施例3と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例5]
オレイン酸の添加量を、6質量部にした以外は、実施例1と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例6]
グリコールの添加量を、オレイン酸に含まれるCOOH基のmol量に対し、2mol倍にした以外は、実施例5と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例7]
アニオン系界面活性剤としてステアリン酸(炭素数:18)を用いた以外は、実施例3と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例8]
有機ビヒクル中の有機バインダーの比[(ポリビニルブチラールの含有量)/(エチルセルロースの含有量)]を[4.8質量部/1質量部]に変更した以外は、実施例3と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例9]
分散工程において、飽和脂肪族系炭化水素溶剤(第2の有機溶剤)20質量部の代わりに、ターピネオール(第1の有機溶剤)24質量部を用い、グリコールとしてプロピレングリコール(関東化学社製、沸点:188℃)を用いた以外は、実施例3と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[Example 2]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of glycol added was 2 mol times the mol amount of COOH groups contained in oleic acid.
[Example 3]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of oleic acid added was 5 times that in Example 1.
[Example 4]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 3 except that the amount of glycol added was 2 mol times the mol amount of COOH groups contained in oleic acid.
[Example 5]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of oleic acid added was 6 parts by mass.
[Example 6]
An internal electrode paste was produced in the same manner as in Example 5 except that the amount of glycol added was 2 mol times the mol amount of COOH groups contained in oleic acid.
[Example 7]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 3 except that stearic acid (carbon number: 18) was used as the anionic surfactant.
[Example 8]
Internal electrode in the same manner as in Example 3 except that the ratio [(polyvinyl butyral content) / (ethyl cellulose content)] of the organic binder in the organic vehicle was changed to [4.8 parts by mass / 1 part by mass]. A paste was prepared.
[Example 9]
In the dispersion step, instead of 20 parts by mass of a saturated aliphatic hydrocarbon solvent (second organic solvent), 24 parts by mass of terpineol (first organic solvent) was used, and propylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., boiling point) The internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 3 except that 188 ° C. was used.
[実施例10]
グリコールとしてジエチレングリコール(関東化学社製、沸点:245℃)を用いた以外は、実施例9と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例11]
グリコールとしてトリエチレングリコール(関東化学社製、沸点:288℃)を用いた以外は、実施例9と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[実施例12]
グリコールとしてテトラエチレングリコール(関東化学社製、沸点:327℃)を用いた以外は、実施例9と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[Example 10]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as Example 9 except that diethylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., boiling point: 245 ° C.) was used as the glycol.
[Example 11]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 9 except that triethylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., boiling point: 288 ° C.) was used as the glycol.
[Example 12]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 9 except that tetraethylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., boiling point: 327 ° C.) was used as the glycol.
[比較例1、2、3]
グリコールの添加量を表1に示したように変更した(比較例1:グリコールの添加なし、比較例2:COOH基に対し0.5mol倍、比較例3:COOH基に対し3mol倍)以外は、実施例1と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[比較例4]
グリコールを添加しない以外は、実施例5と同様に内部電極用ペーストを作製した。
[Comparative Examples 1, 2, 3]
The amount of glycol added was changed as shown in Table 1 (Comparative Example 1: No addition of glycol, Comparative Example 2: 0.5 mol times with respect to COOH groups, Comparative Example 3: 3 mol times with respect to COOH groups) In the same manner as in Example 1, an internal electrode paste was prepared.
[Comparative Example 4]
An internal electrode paste was prepared in the same manner as in Example 5 except that no glycol was added.
上記、実施例及び比較例で用いた内部電極用ペーストの組成及び評価結果を表1に示した。 Table 1 shows the compositions and evaluation results of the internal electrode pastes used in the above Examples and Comparative Examples.
[評価結果]
実施例で作製した内部電極用ペーストは、粘度、乾燥膜密度及び密着性ともに良好であった。また、グリコールを0.5質量%以上添加した内部電極用ペーストは、長期間保存後もゲル化が抑制されていた。
一方、グリコールを添加しない、又は添加量が少ない比較例1、2では、粘度、乾燥膜密度は良好であったが、密着性が改善されなかった。比較例3では、グリコールの添加量が多すぎたため、ペースト粘度が大幅に低下し、実際に使用するのは困難であった。グリコールを添加せず、アニオン系界面活性剤の添加量を多くした比較例4では、粘度、乾燥膜密度及び密着性ともに不良であった。比較例4のペーストは、オレイン酸のカルボキシル基により、内部電極層と、誘電体層内のポリビニルブチラール樹脂との水素結合が阻害されたため密着性が不良であったと考えられる。
[Evaluation results]
The internal electrode paste produced in the examples had good viscosity, dry film density, and adhesion. In addition, gelation of the internal electrode paste to which 0.5% by mass or more of glycol was added was suppressed even after long-term storage.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which no glycol was added or the addition amount was small, the viscosity and the dry film density were good, but the adhesion was not improved. In Comparative Example 3, since the amount of glycol added was too large, the paste viscosity was greatly reduced and it was difficult to actually use it. In Comparative Example 4 in which the addition amount of the anionic surfactant was increased without adding the glycol, the viscosity, the dry film density and the adhesion were poor. The paste of Comparative Example 4 is considered to have poor adhesion because the carboxyl group of oleic acid hindered hydrogen bonding between the internal electrode layer and the polyvinyl butyral resin in the dielectric layer.
本発明の内部電極用ペーストは、密着性に非常に優れており、内部電極層間の剥離、及び位置ズレの発生が非常に抑制されており、特に携帯電話やデジタル機器などの電子機器のチップ部品である積層セラミックコンデンサの内部電極用の原料として好適に用いることができる。 The internal electrode paste of the present invention is very excellent in adhesion, and the occurrence of peeling and misalignment between internal electrode layers is extremely suppressed. Especially, chip parts for electronic devices such as mobile phones and digital devices. It can be suitably used as a raw material for the internal electrode of the multilayer ceramic capacitor.
1 積層セラミックコンデンサ
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
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ポリビニルブチラール樹脂は、前記ペースト全量に対して、1質量%以上2.5質量%以下含有され、
前記アニオン系界面活性剤は、少なくとも1つ以上のカルボキシル基(COOH基)を有し、前記導電性粉末100質量部に対して、0.1質量部以上6.5質量部以下含有され、
前記アニオン系界面活性剤の有するカルボキシル基(COOH基)に対し、0.5mol倍を超え3mol倍未満の範囲でグリコールを含有する、内部電極用ペースト。 An internal electrode paste containing conductive powder, ceramic powder, ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral resin, organic solvent and anionic surfactant,
The polyvinyl butyral resin is contained in an amount of 1% by mass to 2.5% by mass with respect to the total amount of the paste,
The anionic surfactant has at least one carboxyl group (COOH group) and is contained in an amount of 0.1 parts by mass or more and 6.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive powder.
The paste for internal electrodes which contains glycol in the range of more than 0.5 mol times and less than 3 mol times with respect to the carboxyl group (COOH group) which the said anionic surfactant has.
前記有機ビヒクルに、導電性粉末と、セラミック粉末と、アニオン系界面活性剤と、グリコールとを添加し分散させることと、を備え、
前記アニオン系界面活性剤は、少なくとも1つ以上のカルボキシル基(COOH基)を有し、前記導電性粉末100質量部に対して、0.1質量部以上6.5質量部以下の範囲で添加され、
前記グリコールは、前記アニオン系界面活性剤の有するカルボキシル基(COOH基)に対し、0.5mol倍を超え3mol倍未満の範囲で添加される、内部電極用ペーストの製造方法。 Preparing an organic vehicle by mixing with an organic binder and an organic solvent;
Adding and dispersing conductive powder, ceramic powder, an anionic surfactant, and glycol in the organic vehicle,
The anionic surfactant has at least one carboxyl group (COOH group) and is added in a range of 0.1 parts by mass to 6.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive powder. And
The method for producing an internal electrode paste, wherein the glycol is added in a range of more than 0.5 mol and less than 3 mol with respect to the carboxyl group (COOH group) of the anionic surfactant.
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