CN101165825B - 导电性糊剂、叠层陶瓷电子器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的导电性糊剂用于形成叠层陶瓷电子部件的内部电极,并含有导电性粉末和有机连结料,其特征在于所述有机连结料中的有机粘合剂的主要成分选自乙基纤维素树脂、醇酸树脂以及丙烯酸树脂中的一种以上,所述有机连结料中的溶剂的主要成分是丙二醇二乙酸酯。利用本发明的导电性糊剂,即使在陶瓷生片的厚度进行薄层化的情况下,也可以有效防止片侵蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于形成叠层陶瓷电子部件的内部电极的导电性糊剂、用该导电性糊剂制造的叠层陶瓷电子部件以及该电子部件的制造方法。
背景技术
近年来,电子设备向轻薄短小化发展。随之,这种电子设备中使用的叠层陶瓷电子部件也朝着进一步小型化·高容量化发展。
作为叠层陶瓷电子部件的一个例子,使叠层陶瓷电容器小型化·高容量化的最有效的方法是使内部电极和电介质层双方尽可能地薄(薄层化),并且使其尽可能多地叠层(多层化)。
叠层陶瓷电容器是如下制造的:在以钛酸钡等为代表的陶瓷粉末和粘合剂作为主要成分的陶瓷生片中,以预定图形印刷层叠内部电极形成用的导电性糊剂之后,同时烧结而一体烧结,最后形成外部电极。
作为内部电极形成用的导电性糊剂,使用在将有机粘合剂溶解在溶剂中的有机连结料中,分散导电性粉末的。作为有机连结料中的有机粘合剂,使用例如乙基纤维素等,作为有机连结料中的溶剂,使用萜品醇等。
然而,将使用萜品醇作为溶剂的导电性糊剂印刷到陶瓷生片上时,发生渗润等问题,因此不能形成合合预定膜厚的薄层化的电极图形。
此外,在萜品醇作为溶剂的导电性糊剂与缩丁醛树脂作为有机粘合剂的陶瓷生片组合使用的情况下,导电性糊剂中溶剂使陶瓷生片中的有机粘合剂膨润或溶解,因而发生所谓的“片侵蚀(sheet attack)”现象。
这样的片侵蚀现象在陶瓷生片的厚度比较厚时不存在实用上的问题。但是,在陶瓷生片的厚度薄到例如5μm以下的情况下发生片侵蚀现象时,在印刷导电性糊剂之后从PET膜等载片上剥离陶瓷生片时,陶瓷生片难以剥落。在陶瓷生片难以剥落时,受这种影响,在陶瓷生片上产生折皱、孔洞、龟裂等,通过叠层工序不能获得正常的叠层体。由于不能获得正常的叠层体,在作为最终产物的叠层陶瓷电子部件上将会发生短路不良、耐电压不良(IR劣化)、以及电介质层和内部电极层之间发生层间剥离现象(层离),导致成品率下降。
近年来,提出了作为改善这种片侵蚀现象的措施。例如,在特开平9-17687号公报和特许2976268号公报中,作为用于形成内部电极的导电性糊剂用的溶剂,建议使用与缩丁醛的相容性比较低的溶剂。具体地说,在特开平9-17687号公报中建议使用二氢萜品醇的导电性糊剂,在特许2976268号公报中建议使用乙酸二氢萜品酯的导电性糊剂。
但是,即使在溶剂中使用这些二氢萜品醇和乙酸二氢萜品酯,虽然少但也会引起片侵蚀现象,结果是,陶瓷生片的厚度发生波动。因此,由于这个厚度波动导致短路不良和耐电压不良(IR劣化)恶化,而且,存在发生层间剥离这样的问题。为此,这种现有技术的导电性糊剂限制了叠层陶瓷电容器的进一步小型化和高容量化。
此外,这些二氢萜品醇和乙酸二氢萜品酯相对于用作有机粘合剂的乙基纤维素的溶解性低,因此,使用这种溶剂得到的导电性糊剂,存在例如印刷厚度偏差等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于形成叠层陶瓷电子部件的内部电极的导电性糊剂,即使在陶瓷生片的厚度薄层化的情况下,也可以有效地防止片侵蚀。此外,本发明的另一目的是提供用这种导电性糊剂制造的、短路不良率降低、具有高耐电压性的、有效防止层间剥离现象的叠层陶瓷电子部件以及该电子部件的制造方法。
本发明人等在使用丙二醇二乙酸酯作为导电性糊剂中含有的溶剂时,在导电性糊剂中含有的作为粘合剂的树脂(例如乙基纤维素树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂)很好地溶解,且即使在陶瓷生片的厚度薄层化的情况下,室温下自不必说,即使在溶剂的干燥温度(例如40~90℃),发现也可以有效防止片侵蚀,并完成本发明。
即,根据本发明,提供一种用于形成叠层陶瓷电子部件的内部电极的导电性糊剂,该导电性糊剂含有导电性粉末和有机连结料,其特征在于所述有机连结料中的有机粘合剂的主要成分选自乙基纤维素树脂、醇酸树脂以及丙烯酸树脂中的一种以上,所述有机连结料中的溶剂的主要成分是丙二醇二乙酸酯(CH3COOCH2CHCH3OCOCH3)。
优选地,相对于100重量份的所述导电性粉末,所述有机连结料中的溶剂的含量为50~200重量份。
优选地,所述导电性糊剂与含有缩丁醛树脂且厚度为5μm以下的陶瓷生片组合使用。
优选地,相对于100重量份的所述导电性粉末,所述有机连结料中的有机粘合剂的含量为1~10重量份。
在本发明的导电性糊剂中,作为所述导电性粉末,最好可以耐受与陶瓷生片共同烧结时的烧结温度和气氛。例如在叠层陶瓷电子部件是叠层陶瓷电容器的情况下,可以使用Ag、Pd、Ni等的单质或其混合物、合金的粉末,特别优选Ni或Ni合金作为主要成分。在叠层陶瓷电子部件是多层陶瓷基板的情况下,可以使用Ag、Pd、Cu等的单质或其混合物、合金的粉末。
根据本发明的导电性糊剂,根据需要可以含有增塑剂和分散剂等添加剂。
此外,根据本发明,提供一种叠层陶瓷电子部件,该叠层陶瓷电子部件是使用使含有缩丁醛树脂且厚度为5μm以下的陶瓷生片和使用上述任何导电性糊剂以预定图形形成的电极层交互多个重叠的生陶瓷叠层体制造的,包括内部电极层以及厚度为3μm以下的电介质层。
此外,根据本发明,提供一种叠层陶瓷电子部件的制造方法,该方法包括将使含有缩丁醛树脂且厚度为5μm以下的陶瓷生片和使用上述任何的导电性糊剂以预定图形形成的电极层光互多个重叠的生陶瓷叠层体进行烧结。
在本发明中,在导电性糊剂的溶剂中使用的丙二醇二乙酸酯不会使在陶瓷生片中作为有机粘合剂含有的缩丁醛树脂溶解或膨润。因此,通过使用采用这种溶剂的导电性糊剂,可以有效地防止片侵蚀。为此,即使在使陶瓷生片的厚度为例如5μm以下的薄层化的情况下,印刷导电性糊剂之后从PET膜等载片上剥离陶瓷生片时,也可以提高陶瓷生片的剥离性,并且可以有效抑制陶瓷生片中产生折皱、孔洞、龟裂等。即,即使对陶瓷生片进行超过现今的薄层化,也不会发生片侵蚀现象。结果是,即使应用于厚度为5μm以下的极薄的陶瓷生片也获得正常的叠层体,并且在最终产物的叠层陶瓷电子部件上很少会发生短路不良、耐电压不良(IR劣化),以及在电介质层和内部电极层之间的层间剥离现象。
此外,在室温下是不言而喻而,即使在溶剂的干燥温度(例如40~90℃)下,丙二醇二乙酸酯也具有不会发生片侵蚀现象的性能。即,根据本发明,可以防止溶剂干燥时发生片侵蚀。特别是,在使用现有的溶剂(例如二氢萜品醇和乙酸二氢萜品酯)的情况下,即使在室温下不太发生片侵蚀现象,例如,在40~90℃的高温情况下,存在明显地产生片侵蚀现象这样的问题。与此相反,根据本发明,即使在这种比较高的温度下,不会发生片侵蚀现象,因此可以防止在溶剂的干燥工序中片侵蚀的发生,由此可以进一步提高最终产物的叠层陶瓷电子部件的可靠性。此外,由于可以使溶剂的干燥温度比较高,因此可以谋求提高制造效率。
除了上述之外,丙二醇二乙酸酯使作为导电性糊剂中的有机粘合剂而一般使用的乙基纤维素树脂、醇酸树脂和丙烯酸树脂充分溶解(流变性良好)。即,相对于这些树脂的溶解性很高。
一般情况下,溶解性的高低可以通过例如tanδ等来判断。tanδ是判断动态粘弹性的指标,tanδ值越低越是弹性则越难流平,另一方面,tanδ值越高越是非弹性则越易流平。tanδ越大,动态粘弹性越好,即流平性越好,进而溶解性越高。此外,与萜品醇、二氢萜品醇、乙酸二氢萜品酯以及乙酸萜品酯相比,在本发明中使用的丙二醇二乙酸酯tanδ高的、性能优异,为此对于上述树脂呈现非常好的溶解性。
从上面的说明看出,本发明的导电性糊剂极其有益于最终产物的叠层陶瓷电子部件的小型化·高容量化。
即,根据本发明,可以提供一种导电性糊剂、叠层陶瓷电子部件以及该叠层陶瓷电子部件的制造方法,所述导电性糊剂用于形成叠层陶瓷电子部件的内部电极,并且不会产生片侵蚀现象,所述叠层陶瓷电子部件是使用这种导电性糊剂制造的且短路不良率低,而且具有高的耐电压性且有效地防止层离。
作为根据本发明的叠层陶瓷电子部件,不特别限定,可以举例为叠层陶瓷电容器、叠层陶瓷电感器、叠层陶瓷LC部件、多层陶瓷基板等。
附图说明
下面基于图中所示的实施方式对本发明进行说明。
图1是根据本发明的一实施方式的叠层陶瓷电容器的剖面图;
图2(A)-2(D)是表示根据本发明实施例与比较例的导电性糊剂中含有的溶剂在室温下与陶瓷生片的相溶性的显微照片;和
图3(A)-3(C)是表示根据本发明实施例和比较例的导电性糊剂中含有的溶剂在温度为50℃的条件下与陶瓷生片的相溶性的照片。
具体实施方式
在本实施方式中,作为叠层陶瓷电子部件,以叠层陶瓷电容器为例进行说明。
叠层陶瓷电容器
如图1所示,根据本发明一个实施方式的叠层陶瓷电容器1具有由电介质层2和内部电极层3交替层叠而成的电容器本体10。在这个电容器本体10的两侧端部上形成分别与在本体10内部交替配置的内部电极层3导通的一对外部电极4,4。内部电极层3层叠为使其各侧端面在电容器本体10的相对的两个端部的表面上交替露出。一对外部电极4,4形成在电容器本体10的两端部上,与交替配置的内部电极层3的露出端面连接,构成电容器电路。
不特别限制电容器本体10的外形和尺寸,可以根据用途相应地适当设定,通常情况下,外形为大致长方体形状,尺寸通常可以为长(0.4~5.6mm)×宽(0.2~5.0mm)×高(0.2~1.9mm)左右。
电介质层2是通过烧结下述的陶瓷生片形成的,其材料不特别限制,例如由钛酸钙、钛酸锶、和/或钛酸钡等电介质材料构成。在本实施方式中,电介质层2的厚度优选薄层化在3μm以下,更优选在2μm以下。
内部电极层3是通过烧结下述预定图形的导电性糊剂形成的。内部电极层3的厚度优选薄层化在2μm以下,更优选在1μm以下。
外部电极4的材料虽然通常使用铜和铜合金、镍和镍合金等,但也可以使用银、银与钯的合金等。外部电极4的厚度不特别限制,通常在10~50μm左右。
叠层陶瓷电容器的制造方法
下面介绍根据本实施方式的叠层陶瓷电容器1的制造方法的一个例子。
电介质糊剂的准备
(1)首先,为了制造烧结后将构成如图1所示的电介质层2的陶瓷生片,准备电介质糊剂。
在本实施方式中,电介质糊剂由将陶瓷粉末(电介质原料)和有机连结料混练得到的有机溶剂系糊剂构成。
作为陶瓷粉末,可以适当选择将成为复合氧化物和氧化物的各种化合物,例如碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、有机金属化合物等混合使用。陶瓷粉末通常使用平均粒径为0.4μm以下,优选为0.1~3.0μm左右的粉末。此外,为了形成极薄的陶瓷生片,希望使用比陶瓷生片厚度更细的粉末。
在本实施方式中,在有机连结料中使用的有机粘合剂采用聚乙烯醇缩丁醛。这种聚乙烯醇缩丁醛的聚合度优选为300~2400、更优选为500~2000。此外,树脂的缩丁醛化度优选为50~81.6%,更优选为63%~80%,其残余的乙酰基量优选小于6%,更优选在3%以下。此外,在本实施方式中,有机粘合剂的一部分也可以通过乙醛进行缩乙醛化。
在有机连结料中使用的有机溶剂也不特别限制,使用萜品醇、丁基卡必醇、丙酮、甲苯等。
电介质糊剂中的各种成分的含量不特别限制,例如,可以按照含有大约1~大约50重量%的溶剂来调制电介质糊剂。
在电介质糊剂中,根据需要,可以含有选自各种分散剂、增塑剂、电介质、副成分化合物、玻璃料、绝缘体等的添加剂。在电介质糊剂中添加这种添加剂的情况下,希望其总含量为大约10重量%以下。
在本实施方式中,由于在有机连结料中的有机粘合剂中使用了聚乙烯醇缩丁醛,因此这种情况下的增塑剂的含量相对于100重量份粘合剂优选为大约25~大约100重量份。
陶瓷生片的形成
(2)接着,使用这种电介质糊剂,利用刮刀法等在载片上形成陶瓷生片,陶瓷生片的厚度优选为0.5~30μm,更优选为0.5~10μm,进一步优选为0.5~5μm左右。陶瓷生片烧结后构成如图1所示的电介质层2。
作为载片,例如使用PET膜等,为了改善剥离性,优选涂敷硅酮等的。载片的厚度不特别限制,优选为5~100μm.
在载片上形成后,将陶瓷生片干燥。陶瓷生片的干燥温度优选为50~100℃,干燥时间优选为1~20分钟。
干燥后的陶瓷生片的厚度与干燥前相比,收缩至5~25%的厚度。在本实施方式中,干燥后的陶瓷生片的厚度为5μm以下,优选为3μm以下,更优选为1.5μm以下。由此响应近年来希望的薄层化的要求。
导电性糊剂的准备
(3)接下来,为了制造烧结后将构成如图1所示的内部电极层3的预定图形的电极层(内部电极图形),准备导电性糊剂。
本实施方式中使用的导电性糊剂含有导电性粉末和有机连结料。
作为导电性粉末,不特别限制,但优选由选自Cu、Ni及其合金中的至少一种构成,更优选由Ni或Ni合金进而其混合物构成。
作为Ni或Ni合金,优选是选自Mn、Cr、Co、Al、Pt、Au、Ru、Rh、Re、Ir和Os中的至少一种元素和Ni的合金。此外,合金中的Ni含量优选为95重量%以上。而且,在Ni或Ni合金中,可以含有为0.1重量%左右以下的P、Fe、Mg等各种微量成分。
这种导电性粉末可以是球状、鳞片状等,其形状不特别限制,此外,还可以混合使用这些形状。导电性粉末的粒径,通常情况下,在导电性粉末为球状时,其平均粒径为0.5μm以下,优选为0.01~0.4μm左右。由此进一步可靠地实现薄层化。
在导电性糊剂中优选含有30~60重量%、更优选含有40~50重量%的导电性粉末。
有机连结料含有有机粘合剂和溶剂作为主要成分。
在本实施方式中,有机粘合剂的主要成分是乙基纤维素树脂、醇酸树脂或丙烯酸树脂。此外,还可以组合使用这些树脂。有机粘合剂中,乙基纤维素树脂、醇酸树脂和丙烯酸树脂的含量优选为95重量%以上,更优选为100重量%。
相对于100重量份的导电性粉末,导电性糊剂中含有优选为1~10重量份的有机粘合剂。如果粘合剂的量过少,则印刷后的皮膜强度倾向于下降,如果过多,则烧结前的电极图形的金属填充密度低下,并且烧结后形成的内部电极的平滑性不能保持。
溶剂的主成分是丙二醇二乙酸酯(CH3COOCH2CHCH3OCOCH3)。相对于溶剂总体100重量%,溶剂中丙二醇二乙酸酯的含量优选为95重量%以上,更优选为100重量%。虽然是微量,作为可能与丙二醇二乙酸酯组合使用的溶剂,是萜品醇、二氢萜品醇等。
本实施方式中作为溶剂使用的丙二醇二乙酸酯完全溶解在作为有机粘合剂的乙基纤维素树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂中(可以使作为判断动态粘弹性的指标的tanδ很大)。即,对于这种树脂的溶解性很高,可以使得到的导电性糊剂稳定。
溶剂在导电性糊剂中的含量为:相对于100重量份的导电性粉末,优选为50~200重量份,更优选为80~100重量份。如果溶剂量过少,则导电性糊剂粘度太高,如果过多,则导电性糊剂粘度太低,都不合格。
有机连结料中的上述有机粘合剂和溶剂的总含量优选为95重量%以上,更优选为100重量%。虽然是极微量,但是作为与有机粘合剂以及溶剂一起包含在有机连结料中的,还有增塑剂、流平剂等。
在导电性糊剂中也可以含有与上述电介质糊剂中包含的陶瓷粉末相同的陶瓷粉末作为助材(共材)。助材在烧结过程中起到抑制导电性粉末烧结的作用。陶瓷粉末(助材)在导电性糊剂中的含量为:相对于导电性粉末100重量份,优选为5~30重量份。如果助材过少,则导电性粉末的烧结抑制效果低下,内部电极的成线性(连续性)恶化,表观介电常数低下。另一方面,如果助材过多,则内部电极的成线性易恶化,表观介电常数倾向于低下。
为了改善粘结性,导电性糊剂中也可以含有增塑剂。作为增塑剂,举例为邻苯二甲酸苄基丁基酯(BBP)等的邻苯二甲酸酯、己二酸、磷酸酯、二醇类等。在本实施方式中,优选地,使用己二酸二辛酯(DOA)、邻苯二甲酸丁基丁二醇酯(BPBG)、邻苯二甲酸双十二烷基酯(DDP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸苄基丁基酯(BBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二丁酯等。其中,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)特别优选。相对于有机连结料中的有机粘合剂100重量份,增塑剂的含量优选为25~150重量份,更优选为25~100重量份。通过添加增塑剂,使用这种糊剂形成的电极层的粘结力高,因此提高电极层和陶瓷生片的粘结力。为了获得这种效果,增塑剂的添加量优选为25重量份以上。如果添加量超过150重量份,则从使用这种糊剂形成的电极层中过剩的增塑剂渗出,不优选。
导电性糊剂可以通过将上述各成分在球磨机等中混练,浆化得到。
电极层的形成
(4)接下来,使用这种导电性糊剂,在载片上形成的陶瓷生片表面上形成烧结后将构成图1所示内部电极层3的预定图形的电极层(内部电极图形)。
电极层的厚度在2μm以下,优选为0.5~1.5μm。电极层的厚度过厚时,将不得不减少叠层数量,从而导致获得容量少,同时难以实现高容量化。另一方面,如果其厚度过薄,则难以均匀形成,因此容易发生电极间断。
虽然在目前技术中电极层的厚度大致在上述范围内,但还是希望在不会发生电极间断的范围内尽可能薄。
作为使用导电性糊剂形成电极层的方法,不特别限制于可均匀地形成层的方法,在本实施方式中,采用丝网印刷法。
具体地说,首先,利用丝网印刷,在如上述制作的陶瓷生片表面上以预定图形印刷导电性糊剂,形成干燥前的电极糊剂膜。此外,为了除去这种电极糊剂膜中含有的溶剂,在温度40~90℃的条件下进行干燥,形成烧结前的电极层(内部电极图形)。
在本实施方式中,由于使用含有丙二醇二乙酸酯作为溶剂的导电性糊剂,通过丝网印刷,除了可以防止在形成电极糊剂膜时对陶瓷生片的片侵蚀(即室温下的片侵蚀)之外,还可以有效地防止电极糊剂膜干燥时的片侵蚀(即高温条件下的片侵蚀)。由此,即使陶瓷生片的厚度在5μm以下,优选为3μm以下,更优选为1.5μm以下的情况下,也得到正常的叠层体,在最终产物的叠层陶瓷电容器1上,很少发生短路不良、耐电压不良(IR劣化)、电介质层2和内部电极层3之间的层间剥离现象(层离)。
而且,由于在高温条件下可以防止片侵蚀,可以使溶剂的干燥温度比较高,也可以谋求提高制造效率。
生芯片的制作、烧结等
(4)接着,将表面上形成了如上所述的预定图形的电极用糊剂层的陶瓷生片多个层叠起来,制作生芯片,并经去粘合剂工序、烧结工序、根据需要进行的退火工序形成烧结体,在由该烧结体构成的电容器本体10上,印刷或转印外部电极用糊剂后烧结,形成外部电极4,4,由此制造叠层陶瓷电容器1。
其他实施方式
以上虽然介绍了本发明的实施方式,但本发明不限于任何上述实施方式,在不脱离本发明的精神的范围内可以做各种修改。
例如,在上述实施方式中,虽然以叠层陶瓷电容器作为根据本发明的叠层陶瓷电子部件的例子进行说明,但是作为根据本发明的叠层陶瓷电子部件不限于叠层陶瓷电容器,不用说,还可以适用于多层陶瓷基板等。
[实施例]
下面将基于详细的实施例进一步介绍本发明,但本发明不限于这些实施例。
实施例1
首先,制作用于形成陶瓷生片的电介质糊剂。
电介质糊剂的制作
准备BaTiO3系陶瓷粉末、作为有机粘合剂的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)以及作为溶剂的甲醇。然后,相对于100重量份的陶瓷粉末,分别称量10重量份的有机粘合剂和150重量份的溶剂,在球磨机中混练,浆化后得到电介质糊剂。
陶瓷生片的制作
利用刮刀法在PET膜上以预定厚度涂敷上述电介质糊剂,并干燥,形成干燥后的厚度为1.5μm的陶瓷生片。
溶剂和陶瓷生片的相溶性试验(室温、滴下法)
将上述制作的陶瓷生片从PET膜上剥离下来,然后,用两面胶带将其贴在载片上。然后,在室温(25℃)条件下、在贴在载片上的陶瓷生片上滴下表1所示的各溶剂,之后,在室温下使溶剂自然干燥,利用显微镜观察干燥后的陶瓷生片表面,由此评价在室温下的相溶性。而且,各溶剂的滴下是如下进行的:首先将针尖蘸在溶剂中,然后将蘸取的溶剂滴落在片上。
作为溶剂,使用以下表1中所示的各溶剂,滴下各溶剂之后的陶瓷生片的表面的显微镜照片分别示于表1中记载的各图中。
[表1]
溶剂 | 显微镜照片 |
丙二醇二乙酸酯 | 图2(A) |
萜品醇 | 图2(B) |
二氢萜品醇 | 图2(C) |
乙酸二氢萜品酯 | 图2(D) |
从图2(B)-图2(D)可知,在陶瓷生片上滴下萜品醇(图2(B))、二氢萜品醇(图2(C))以及乙酸二氢萜品酯(图2(D))的情况下,陶瓷生片膨润,在陶瓷生片表面的大范围内产生折皱。
与此相对,从图2(A)可知,在使用丙二醇二乙酸酯作为溶剂的情况下,确认没有发生陶瓷生片的膨润现象。
溶剂和陶瓷生片的相溶性试验(50℃,浸渍法)
在将上述制作的陶瓷生片保持形成在PET膜上的状态下,将其浸渍在表2所示的各溶剂中(各溶剂预先放入预定样品瓶中)。然后,将浸渍过的片放在温度为50℃的恒温槽中,放置4小时。然后,从恒温槽中取出其中放入了各样品片的样品瓶,观察在50℃放置4小时后的各样品片的状态。
作为溶剂,使用以下表2中所示的各溶剂,并将浸渍了各溶剂之后的陶瓷生片的照片分别示于表2中所记载的各图中。
[表2]
溶剂 | 显微镜照片 |
丙二醇二乙酸酯 | 图3(A) |
萜品醇 | 图3(B) |
二氢萜品醇 | 图3(C) |
从图3(B)、图3(C)可知,在50℃的条件下将陶瓷生片浸渍在萜品醇(图3(B))和二氢萜品醇(图3(C))中的情况下,陶瓷生片膨润,结果是从PET膜上剥离下来。
与此相对,从图3(A)可知,在使用丙二醇二乙酸酯的情况下,即使在50℃的条件下浸渍陶瓷生片的情况下,也确认完全不会发生膨润。
从以上结果可知丙二醇二乙酸酯对于作为陶瓷生片中使用的有机粘合剂的缩丁醛树脂的相溶性极低,特别是,不仅在室温条件下,而且在高温条件下(在本实施例中,为50℃),也确认可以有效防止片侵蚀。
实施例2
有机连结料的制作
准备作为有机粘合剂的乙基纤维素以及表3中所示的溶剂。
然后,相对于100重量份溶剂溶解10重量份的有机粘合剂,由此制作有机连结料。
tanδ评价
关于tanδ(动态粘弹性),在频率0.628rad/s的条件下,在粘度·粘弹性测量装置(レオストレス RS1,英弘精机社制造)上测量向得到的有机连结料施加10Pa的应力时的tanδ值。结果示于表3中。
tanδ值越低越弹性则越难流平,另一方面,tanδ值越高越非弹性则越容易流平。为此,tanδ值越大动态粘弹性越优异,即流平性越优异,溶解性越高。
[表3]
溶剂 | Tanδ |
丙二醇二乙酸酯 | 47.73 |
萜品醇 | 29.97 |
二氢萜品醇 | 14.04 |
乙酸二氢萜品酯 | 13.01 |
乙酸萜品酯 | 23.94 |
如表3所示,使用丙二醇二乙酸酯的试样与使用萜品醇、二氢萜品醇、乙酸二氢萜品酯以及乙酸萜品酯的任何一个试样相比较,可以确认tanδ值很高。即,可以确认丙二醇二乙酸酯相对于乙基纤维素展示高的溶解性。
实施例3
导电性糊剂的制作
利用下面的方法调制用于制造导电性糊剂的有机连结料。
即,首先,准备作为有机粘合剂的乙基纤维素和表4所示的各溶剂。然后,相对于100重量份溶剂溶解10重量份的乙基纤维素,调制有机连结料。
接着,准备作为导电性粉末的平均粒径为0.2μm的Ni粒子,相对于100重量份的这种导电性粉末,添加30~70重量份的如上准备的有机连结料,通过在球磨机中混练,浆化后得到导电性糊剂。
试验用试样的制作
利用刮刀法在PET膜上涂敷预定厚度的在实施例1中制作的电介质糊剂,并干燥,形成厚度为1μm的陶瓷生片。
接着,在得到的陶瓷生片上,利用丝网印刷法,采用如上所述制作的导电性糊剂中作为本发明实施例的使用丙二醇二乙酸酯的导电性糊剂(表4的试样编号1)以预定图形形成,得到具有厚度约为1.0μm的电极图形的陶瓷生片(试验用试样)。
试验用试样的评价
使用得到的试验用试样,评价“片侵蚀的有无”以及“PET膜从陶瓷生片的剥离性”。
在与陶瓷生片的电极图形一侧相反一面(与PET膜接触的面)目视观察“片侵蚀的有无”,通过变形情况和颜色情况来确认陶瓷生片的溶解情况。结果是,没有观察到陶瓷生片的溶解。
对于“PET膜从陶瓷生片的剥离性”,测量从试验用试样剥离PET膜时的剥离强度。剥离强度的测量是如下进行的:在9cm×20cm的PET载陶瓷生片的端部(构成剥离起始端的りしろ部分)上利用胶带粘接测力传感器,向上移动的同时计量负荷(载荷)。结果显示剥离强度在5.0gf以下这一合适的值。由此,相对于陶瓷生片可以维持必要的保持力,同时可以预期剥离操作的高效性。
叠层陶瓷电容器试样的制作
接下来,使用实施例1中制作的电介质糊剂和如上所述制作的导电性糊剂,如下所述,制造图1所示的叠层陶瓷电容器1。
首先,利用刮刀法在PET膜上以预定厚度涂敷电介质糊剂,并干燥,形成干燥后的厚度为1μm的陶瓷生片。在本实施例中,这种陶瓷生片称为第一生片,准备多个这种第一生片。
然后,在得到的第一生片上利用丝网印刷法以预定图形形成导电性糊剂,得到具有厚度约为1μm的电极图形的陶瓷生片。在本实施例中,这种陶瓷生片称为第二生片,准备多个这种第二生片。
接着,层叠第一生片,直到厚度为150μm,形成陶瓷生片组。在这个陶瓷生片组上层叠250个第二生片。此外,在其上进一步层叠形成由与前述同样的多个第一生片构成的陶瓷生片组,在温度70℃和压力为1.5吨/cm2的条件下加热加压,得到生陶瓷叠层体。
接下来,在以预定尺寸切断得到的叠层体之后,进行去粘合剂处理、烧结和退火,得到烧结体。
接着,用喷砂法抛光得到的烧结体的端面之后,涂敷In-Ga合金,形成试验用电极,得到叠层陶瓷片式电容器试样。
这种电容器试样的尺寸为长1.6mm×宽0.8mm×高0.8mm,一对内部电极层间夹持的电介质层2的厚度约为1μm,内部电极层3的厚度为1μm。
电容器试样的评价
评价得到的电容器试样的短路不良特性、耐电压特性(IR特性)以及层离现象的有无。
关于短路不良特性,在测试仪上施加1.5V时1MΩ以下的产品判为不良,不良率小于5%为良好。
关于耐电压特性(IR特性),施加额定电压(6.3V)的12倍的直流电压,施加时间为3秒,判断电阻小于104Ω的电容器试样为有故障,平均故障率小于1.9%为良好。
关于层离现象的有无,抛光已烧结的坯料,目视叠层状态观察不良状况。
结果示于表4中。
[表4]
试样编号 | 溶剂 | 短路不良% | 平均故障率% | 层离现象 | |
1 | 丙二醇二乙酸酯 | 实施例 | 3.8 | 1.1 | 无 |
2 | 萜品醇 | 比较例 | 42.6 | 18.1 | 有 |
3 | 二氢萜品醇 | 比较例 | 31.3 | 12.5 | 有 |
4 | 乙酸二氢萜品酯 | 比较例 | 5.0 | 1.9 | 无 |
如表4所示,使用含有丙二醇二乙酸酯作为溶剂的导电性糊剂制作的电容器试样(试样编号1)与使用含有萜品醇或二氢萜品醇的导电性糊剂制作的电容器试样相比较,可以确认短路不良、故障率、层离现象都明显地大大改善。与使用含有乙酸二氢萜品酯的导电性糊剂制作的电容器试样相比较的情况下,也确认改善了上述性能。即,本发明实施例的试样与比较例试样相比,可确认其可靠性提高。
Claims (5)
1.一种导电性糊剂,用于形成叠层陶瓷电子部件的内部电极,该导电性糊剂包含导电性粉末、有机连结料和助材,所述助材是选自成为复合氧化物或氧化物的化合物的平均粒径为0.4μm以下的陶瓷粉末,
其中所述有机连结料中的有机粘合剂的主要成分选自乙基纤维素树脂、醇酸树脂以及丙烯酸树脂中的一种以上,所述有机粘合剂的含量相对于100重量份的所述导电性粉末为1~10重量份,
所述有机连结料中的溶剂的主要成分是丙二醇二乙酸酯,所述溶剂的含量相对于100重量份的所述导电性粉末为50~200重量份,
所述助材的含量相对于100重量份的所述导电性粉末为5~30重量份。
2.根据权利要求1所述的导电性糊剂,其中所述导电性糊剂与含有缩丁醛树脂且厚度为5μm以下的陶瓷生片组合使用。
3.根据权利要求1所述的导电性糊剂,其中所述导电性粉末的主要成分是Ni或Ni合金。
4.一种叠层陶瓷电子部件,它是使用交替层叠多个含有缩丁醛树脂且厚度为5μm以下的陶瓷生片与用权利要求1所述的导电性糊剂以预定图形形成的电极层得到的生陶瓷叠层体制造的,包括内部电极层和厚度为3μm以下的电介质层。
5.一种叠层陶瓷电子部件的制造方法,包括交替层叠多个含有缩丁醛树脂且厚度为5μm以下的陶瓷生片与用权利要求1所述的导电性糊剂以预定图形形成的电极层,得到生陶瓷叠层体,并对其进行烧结。
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