CN114207741A - 凹版印刷用导电性浆料、电子部件以及叠层陶瓷电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极大地抑制导电性粉末与陶瓷粉末的分离的凹版印刷用导电性浆料。该凹版印刷用导电性浆料含有导电性粉末、陶瓷粉末、添加剂、粘合剂树脂以及有机溶剂,添加剂含有二羧酸和除二羧酸以外的分散剂,相对于导电性浆料整体,含有0.1质量%以上且小于3.0质量%的二羧酸。
Description
技术领域
本发明涉及凹版印刷用导电性浆料、电子部件以及叠层陶瓷电容器。
背景技术
伴随着移动电话、数字设备等电子设备的小型化以及高性能化,对于包括叠层陶瓷电容器等的电子部件也期望小型化以及高容量化。叠层陶瓷电容器具有将多个电介质层和多个内部电极层交替层叠而成的结构,通过使上述电介质层以及内部电极层薄膜化而能够实现小型化以及高容量化。
例如,可以通过如下方式来制造叠层陶瓷电容器。首先,将在含有钛酸钡(BaTiO3)等电介质粉末以及粘合剂树脂的电介质生片的表面上以规定的电极图案印刷含有导电性粉末、粘合剂树脂以及有机溶剂等的内部电极用浆料(导电性浆料)而成的片材层叠为多层,由此得到叠层体。接着,对该叠层体进行加热压接使其一体化而形成压接体。将该压接体切断,在氧化性气氛或惰性气氛中进行脱有机粘合剂处理之后进行烧制,得到烧制芯片。接着,在烧制芯片的两端部涂布外部电极用浆料,在烧制后,在外部电极表面实施镀镍等,从而得到叠层陶瓷电容器。
作为将导电性浆料印刷在电介质生片时使用的印刷法,以往一般使用丝网印刷法,但是从电子设备的小型化、薄膜化、生产性提高的要求出发,要求以较高的生产性来印刷更微细的电极图案。
作为导电性浆料的印刷法之一,提出了作为在制版上设置的凹部中填充导电性浆料并将该制版按压于被印刷面而从该制版转印导电性浆料的连续印刷法的凹版印刷法。凹版印刷法的印刷速度快、生产性优异。在使用凹版印刷法的情况下,需要适当地选择导电性浆料中的粘合剂树脂、分散剂、溶剂等,并将粘度等特性调整至适于凹版印刷的范围。
例如,在专利文献1中记载了一种导电性浆料,其是用于通过凹版印刷来形成内部导体膜的导电性浆料,该内部导体膜是具备多个陶瓷层以及沿上述陶瓷层之间的特定的界面延伸的内部导体膜的叠层陶瓷电子部件中的内部导体膜,该导电性浆料包含30~70重量%的含有金属粉末的固体成分、1~10重量%的乙氧基含有率为49.6%以上的乙基纤维素树脂成分、0.05~5重量%的分散剂以及作为余量的溶剂成分,是剪切速率为0.1(s-1)时的粘度η0.1为1Pa·s以上、且剪切速率为0.02(s-1)时的粘度η0.02满足以特定的式表示的条件的触变性流体。
另外,在专利文献2中记载了一种导电性浆料,与上述专利文献1同样地也是用于通过凹版印刷来形成内部导体膜的导电性浆料,其是包含30~70重量%的含有金属粉末的固体成分、1~10重量%的树脂成分、0.05~5重量%的分散剂以及作为余量的溶剂成分、且为剪切速率为0.1(s-1)时的粘度为1Pa·s以上的触变性流体,在以剪切速率为0.1(s-1)时的粘度作为基准时,剪切速率为10(s-1)时的粘度变化率为50%以上。
根据上述专利文献1、2,上述导电性浆料是剪切速率为0.1(s-1)时的粘度为1Pa·s以上的触变性流体,在凹版印刷中可获得高速下的稳定的连续印刷性,能够以良好的生产效率制造叠层陶瓷电容器这样的叠层陶瓷电子部件。
另外,在专利文献3记载了一种凹版印刷用导电性浆料,其是含有导电性粉末(A)、有机树脂(B)、有机溶剂(C)、添加剂(D)以及电介质粉末(E)的叠层陶瓷电容器内部电极用导电性浆料,有机树脂(B)由聚合度为10000以上且50000以下的聚乙烯醇缩丁醛和重均分子量为10000以上且100000以下的乙基纤维素构成,有机溶剂(C)由丙二醇单丁醚、或丙二醇单丁醚与丙二醇甲醚乙酸酯的混合溶剂、或丙二醇单丁醚与矿油精的混合溶剂的任一种构成,添加剂(D)由分离抑制剂和分散剂构成,作为该分离抑制剂由含有聚羧酸聚合物或聚羧酸盐的组合物构成。根据专利文献3,该导电性浆料具有适于凹版印刷的粘度,可提高浆料的均匀性、稳定性,且干燥性良好。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-187638号公报
专利文献2:日本特开2003-242835号公报
专利文献3:日本特开2012-174797号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在凹版印刷用的导电性浆料中,要求具有低粘度。但是,在低粘度的导电性浆料中,与丝网印刷用等的高粘度的导电性浆料相比,在添加钛酸钡等陶瓷粉末和Ni等导电性粉末时,由这些粉末的比重差引起的沉降速度差更显著地产生影响,使导电性粉末和陶瓷粉末容易分离。
例如,在凹版印刷用的导电性浆料中,在制作导电性浆料时,有时会产生在上部产生含有陶瓷粉末的白色分离层的被称为“浮白”的现象(双层分离)。
另外,本发明的发明人经过研究的结果是,发现当在导电性浆料中陶瓷粉末偏析的情况下,不仅会产生“浮白”,而且在形成内部电极层时的烧结时陶瓷粉末的烧结延迟效果变为在局部出现,存在形成内部电极层时的覆盖率减小的问题。据考虑,在导电性粉末与陶瓷粉末分离的导电性浆料中,在烧结时内部电极层的收缩速度产生部分的差异,因此使内部电极层的覆盖率减小。
鉴于这样的状况,本发明的目的在于提供一种具有适于凹版印刷的较低的浆料粘度并且能够抑制导电性粉末与陶瓷粉末的分离的导电性浆料。
用于解决问题的手段
在本发明的第一方式中,提供一种凹版印刷用导电性浆料,其含有导电性粉末、陶瓷粉末、添加剂、粘合剂树脂以及有机溶剂,添加剂含有二羧酸和除二羧酸以外的分散剂,相对于导电性浆料整体,含有0.1质量%以上且小于3.0质量%的二羧酸。
另外,相对于导电性浆料整体,优选含有0.01质量%以上且3.0质量%以下的分散剂。另外,分散剂优选含有酸系分散剂以及碱系分散剂中的一方或双方。另外,导电性粉末优选含有选自Ni、Pd、Pt、Au、Ag、Cu以及它们的合金中的至少一种金属粉末。另外,导电性粉末的平均粒径优选为0.05μm以上且1.0μm以下。另外,陶瓷粉末优选含有钛酸钡。另外,陶瓷粉末的平均粒径优选为0.01μm以上且0.5μm以下。另外,相对于导电性浆料整体,优选含有1质量%以上且20质量%以下的陶瓷粉末。另外,粘合剂树脂优选含有纤维素系树脂。另外,根据权利要求1~9中任一项所述的上述凹版印刷用导电性浆料优选用于叠层陶瓷部件的内部电极。另外,优选地,剪切速率为100sec-1时的粘度为3Pa·S以下,剪切速率为10000sec-1时的粘度为1Pa·S以下。
在本发明的第二方式中,提供一种使用上述导电性浆料而形成的电子部件。
在本发明的第三方式中,提供一种叠层陶瓷电容器,其至少具有将电介质层和内部电极层进行层叠而成的叠层体,内部电极层使用上述凹版印刷用导电性浆料而形成。
发明效果
本发明的导电性浆料具有适于凹版印刷的特性,即使在低粘度的浆料中,也能够抑制导电性粉末与陶瓷粉末的分离,在形成薄膜化的电极时印刷性也很优异。另外,使用本发明的导电性浆料形成的内部电极层即使在薄膜化时,也能够均匀地覆盖在电介质层上。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的叠层陶瓷电容器的立体图(图1中的A)以及剖视图(图1中的B)。
具体实施方式
[导电性浆料]
本实施方式的导电性浆料含有导电性粉末、陶瓷粉末、添加剂、粘合剂树脂以及有机溶剂。以下,对各成分进行详细说明。
(导电性粉末)
作为导电性粉末,没有特别限定,可以使用金属粉末,例如可以使用选自Ni、Pd、Pt、Au、Ag、Cu以及它们的合金中的一种以上的粉末。其中,从导电性、耐腐蚀性以及成本的观点出发,优选为Ni或其合金(Ni合金)的粉末。作为Ni合金,例如可以使用选自由Mn、Cr、Co、Al、Fe、Cu、Zn、Ag、Au、Pt以及Pd组成的群组中的至少一种以上的元素与Ni的合金。Ni合金中的Ni的含量例如为50质量%以上,优选为80质量%以上。另外,为了抑制脱粘合剂处理时的、由粘合剂树脂的部分的热分解而导致的剧烈的气体产生,Ni粉末可以含有几百ppm程度的元素S。
导电性粉末的平均粒径优选为0.05μm以上且1.0μm以下,更优选为0.1μm以上且0.5μm以下。在导电性粉末的平均粒径为上述范围内的情况下,能够适宜用作薄膜化的叠层陶瓷电容器(叠层陶瓷部件)的内部电极用浆料,例如,可提高干燥膜的平滑性以及干燥膜密度。平均粒径是根据基于扫描型电子显微镜(SEM)的观察而求出的值,是从通过SEM以10,000倍的倍率进行观察而得到的图像中逐个测定多个颗粒的粒径而得到的平均值(SEM平均粒径)。
相对于导电性浆料整体,导电性粉末的含量优选为30质量%以上且小于70质量%,更优选为40质量%以上且60质量%以下。在导电性粉末的含量为上述范围内的情况下,导电性以及分散性优异。
(陶瓷粉末)
作为陶瓷粉末,没有特别限定,例如,在为叠层陶瓷电容器的内部电极用浆料的情况下,根据所适用的叠层陶瓷电容器的种类适当选择公知的陶瓷粉末。作为陶瓷粉末,例如可以使用含有Ba以及Ti的钙钛矿型氧化物,优选含有钛酸钡(BaTiO3)。
作为陶瓷粉末,也可以使用含有钛酸钡作为主成分、且含有氧化物作为副成分的陶瓷粉末。作为氧化物,可列举为选自Mn、Cr、Si、Ca、Ba、Mg、V、W、Ta、Nb以及稀土类元素的一种以上的氧化物。作为这样的陶瓷粉末,例如可以使用将钛酸钡(BaTiO3)的Ba原子、Ti原子以例如Sn、Pb、Zr等其他原子取代后的钙钛矿型氧化物强电介质的陶瓷粉末。
在用于内部电极的导电性浆料中使用的陶瓷粉末,可以使用与构成叠层陶瓷电容器(电子部件)的生片的电介质陶瓷粉末相同组成的粉末。由此,可抑制由于烧结工序中的电介质层与内部电极层之间的界面处的收缩失配而导致的裂纹的产生。作为这样的陶瓷粉末,除了上述含有Ba以及Ti的钙钛矿型氧化物以外,例如,还可列举为ZnO、铁氧体、PZT、BaO、Al2O3、Bi2O3、R(稀土类元素)2O3、TiO2、Nd2O3等氧化物。此外,陶瓷粉末可以使用一种,也可以使用两种以上。
陶瓷粉末的平均粒径例如为0.01μm以上且0.5μm以下,优选为0.01μm以上且0.3μm以下的范围。通过使陶瓷粉末的平均粒径在上述范围内,在作为内部电极用浆料来使用的情况下,能够形成足够细薄且均匀的内部电极。平均粒径是根据基于扫描型电子显微镜(SEM)的观察而求出的值,是从通过SEM以50,000倍的倍率进行观察而得到的影像中逐个测定多个颗粒的粒径而得到的平均值(SEM平均粒径)。
相对于导电性浆料整体,陶瓷粉末的含量优选为1质量%以上且20质量%以下,更优选为3质量%以上且15质量%以下。当陶瓷粉末的含量为上述范围的情况下,分散性以及烧结性优异。
另外,以导电性粉末为100质量份计,陶瓷粉末的含量优选为1质量份以上且30质量份以下,更优选为3质量份以上且30质量份以下。
(粘合剂树脂)
作为粘合剂树脂,没有特别限定,可以使用公知的树脂。作为粘合剂树脂,例如可列举为甲基纤维素、乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、硝基纤维素等纤维素系树脂、丙烯酸系树脂、包括聚乙烯醇缩丁醛等缩丁醛系树脂的缩醛系树脂等。其中,从在溶剂中的溶解性、燃烧分解性的观点等出发,优选含有纤维素系树脂,更优选含有乙基纤维素。另外,在作为内部电极用浆料来使用的情况下,从提高与生片的粘接强度的观点出发,可以含有缩丁醛系树脂,或者单独使用缩丁醛系树脂。在粘合剂树脂含有缩醛系树脂的情况下,能够容易地调整为适于凹版印刷的粘度,并且能够进一步提高与生片的粘接强度。在粘合剂树脂中,例如可以相对于粘合剂树脂整体而含有20质量%以上的缩醛系树脂,也可以含有30质量%以上。另外,在粘合剂树脂中,可以相对于粘合剂树脂整体含有80质量%以下的缩醛系树脂。
粘合剂树脂的聚合度、重均分子量可以根据所要求的导电性浆料的粘度在上述范围内适当进行调整。
相对于导电性浆料整体,粘合剂树脂的含量优选为0.5质量%以上且10质量%以下,更优选为1质量%以上且7质量%以下。当粘合剂树脂的含量为上述范围的情况下,导电性以及分散性优异。
以导电性粉末为100质量份计,粘合剂树脂的含量优选为1质量份以上且20质量份以下,更优选为1质量份以上且14质量份以下。
(有机溶剂)
作为有机溶剂,没有特别限定,可以使用能够溶解上述粘合剂树脂的公知的有机溶剂。作为有机溶剂,例如,可列举为二醇醚系溶剂、乙酸酯系溶剂、乙酸酯系溶剂、酮系溶剂、萜烯系溶剂、脂肪族系烃溶剂等。此外,有机溶剂可以使用一种,也可以使用两种以上。
作为二醇醚系溶剂,例如,可列举为二乙二醇单-2-乙基己基醚、乙二醇单-2-乙基己基醚、二乙二醇单己基醚、乙二醇单己醚等(二)乙二醇醚类、以及丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚(PNB)等丙二醇单烷基醚类等。其中,优选为丙二醇单烷基醚类,更优选为丙二醇单丁基醚(PNB)。在有机溶剂含有二醇醚系溶剂的情况下,与上述的粘合剂树脂的相容性优异、且干燥性优异。
在有机溶剂中,例如,相对于有机溶剂整体,可以含有25质量%以上的二醇醚系溶剂,也可以含有50质量%以上,也可以仅由二醇醚系溶剂构成。另外,二醇醚系溶剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为乙酸酯系溶剂,例如,可列举为二氢萜品醇乙酸酯、乙酸异冰片酯、丙酸异冰片酯、丁酸异冰片酯、异丁酸异冰片酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、3-甲氧基3-甲基丁基乙酸酯、1-甲氧基丙基-2-乙酸酯等二醇醚乙酸酯类等。
另外,作为乙酸酯系溶剂,例如,可列举为乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丁酯、乙酸丁酯等。作为酮系溶剂,可列举为甲基乙基酮、甲基异丁酮等。另外,作为萜烯系溶剂,可列举为萜品醇(TPO)、二氢萜品醇(DHT)等,其中,从提高内部电极层的覆盖率的观点出发,优选为二氢萜品醇(DHT)。作为脂肪族系烃溶剂,可列举为十三烷、壬烷、环己烷等,其中,更优选为矿油精(MA)。
在有机溶剂中,例如,相对于有机溶剂整体,可以含有25质量%以上的萜烯系溶剂,也可以含有50质量%以上,也可以仅由萜烯系溶剂构成。另外,萜烯系溶剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
相对于导电性浆料总量,有机溶剂的含量优选为20质量%以上且50质量%以下,更优选为25质量%以上且45质量%以下。当有机溶剂的含量为上述范围的情况下,导电性以及分散性优异。
以导电性粉末为100质量份计,有机溶剂的含量优选为50质量份以上且130质量份以下,更优选为60质量份以上且90质量份以下。当有机溶剂的含量为上述范围的情况下,导电性以及分散性优异。
有机溶剂例如可以含有二醇醚系溶剂作为主溶剂,并含有脂肪族系烃溶剂作为副溶剂。在该情况下,以导电性粉末为100质量份计,优选含有30质量份以上且50质量份以下的二醇醚系溶剂,更优选含有40质量份以上且50质量份以下,以导电性粉末为100质量份计,优选含有20质量份以上且80质量份以下的脂肪族系烃溶剂,更优选含有20质量份以上且40质量份以下。
(添加剂)
作为添加剂,含有二羧酸和除二羧酸以外的分散剂。以下,对各成分进行说明。
<二羧酸>
本发明的发明人发现,在凹版印刷用的导电性浆料中,通过以特定量含有二羧酸,能够抑制导电性粉末与陶瓷粉末的分离,在形成内部电极层时具有较高的覆盖率。
二羧酸是具有两个羧基(COO-基)的羧酸系的添加剂。
作为二羧酸的例子,可列举为对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,6-萘二甲酸等芳香族二羧酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、壬二酸等脂肪族二羧酸、二聚酸等碳原子数为12~28的不饱和脂肪酸的二聚化而生成的二元酸、氢化二聚酸、1,4-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、4-甲基六氢邻苯二甲酸酐、3-甲基六氢邻苯二甲酸酐、2-甲基六氢邻苯二甲酸酐、二羧基氢化双酚A、二羧基氢化双酚S、氢化萘二甲酸、三环癸烷二羧酸等脂环族二羧酸等。
另外,二羧酸的平均分子量没有特别限定,例如可以为1000以下,也可以为500以下,还可以为400以下。当二羧酸的平均分子量为上述范围的情况下,能够获得较高的分离抑制效果。此外,二羧酸的平均分子量的下限例如可以为100以上,也可以为150以上。
另外,在本实施方式所涉及的导电性浆料中,相对于导电性浆料整体,含有0.1质量%以上且小于3.0质量%的二羧酸,优选含有0.3质量%以上且1.0质量%以下。当二羧酸的含量为3.0质量%以上的情况下,在印刷、干燥工序中,干燥变得不充分,内部电极层成为柔软的状态,有时在之后的层叠工序中产生层叠错位,或者在烧制时残留的二羧酸发生气化,由于气化的气体成分而产生内部应力,或者产生叠层体的结构破坏。
<分散剂>
作为分散剂,可以使用公知的分散剂。本实施方式所涉及的导电性浆料通过含有二羧酸和除二羧酸以外的分散剂,能够提高导电性浆料的分散性,并且抑制导电性粉末与陶瓷粉末的分离,提高形成内部电极层时的覆盖率。
本实施方式所涉及的导电性浆料例如可以含有酸系分散剂以及碱系分散剂中的一方或双方作为分散剂。另外,在含有酸系分散剂作为分散剂的情况下,作为酸系分散剂,可以含有除二羧酸以外的具有羧基的酸系分散剂。例如,在使用梳型羧酸(具有梳型结构的聚羧酸)作为分散剂的情况下,通过含有梳型羧酸,使导电性浆料的分散性提高,但导电性粉末与陶瓷粉末的分离抑制效果较小。此外,分散剂可以使用一种,也可以使用两种以上。本实施方式所涉及的导电性浆料通过含有分散剂,使分散性提高。
作为分散剂,例如可以含有具有烃基的酸系分散剂。作为这样的酸系分散剂,例如可列举为高级脂肪酸、高分子表面活性剂等酸系分散剂、磷酸系分散剂等。这些分散剂可以使用一种或两种以上组合使用。
作为高级脂肪酸,可以是不饱和羧酸,也可以是饱和羧酸,没有特别限定,可列举为硬脂酸、油酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸、月桂酸、亚麻酸等碳原子数为11以上的高级脂肪酸。其中,优选为油酸或硬脂酸。
作为除此以外的酸系分散剂,没有特别限定,例如,优选为烷基单胺盐型。
作为烷基单胺盐型,例如,优选为作为甘氨酸和油酸的化合物的油酰肌氨酸、使用硬脂酸或月桂酸等高级脂肪酸来代替油酸的作为酰胺化合物的硬脂酸酰胺、月桂酰肌氨酸。
另外,分散剂可以含有酸系分散剂以外的分散剂。作为酸系分散以外的分散剂,可列举为碱系分散剂、非离子系分散剂、两性分散剂等。这些分散剂可以使用一种或两种以上组合使用。
本实施方式所涉及的导电性浆料例如可以含有碱系分散剂作为分散剂,也可以仅含有碱系分散剂作为分散剂。作为碱系分散剂,例如可列举为月桂胺、松香胺、鲸蜡胺、肉豆蔻胺、硬脂胺、油胺等脂肪族胺等。在含有碱系分散剂作为分散剂的情况下,能够抑制导电性粉末与陶瓷粉末的分离,从而提高形成内部电极层时的覆盖率。
在含有上述具有支链烃基的酸系分散剂和碱系分散的情况下,导电性浆料的分散性更优异,随时间的粘度稳定性也很优异。
相对于导电性浆料整体,优选含有3质量%以下的分散剂。分散剂的含量的包括上限的范围优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下。分散剂的含量的包括下限的范围没有特别限定,例如为0.01质量%以上,优选为0.05质量%以上。当分散剂的含量为上述范围的情况下,通过提高导电性浆料的分散性,能够在提高干燥膜的平滑性、干燥膜密度的同时,将浆料粘度调整到适当的范围,另外,能够防止印刷后的干燥性的恶化,进一步地能够抑制片材侵蚀、生片的剥离不良。
另外,以导电性粉末为100质量份计,优选含有0.01质量份以上且5质量份以下的分散剂,更优选含有0.05质量份以上且3质量份以下,进一步优选含有0.4质量份以上且3质量份以下。当分散剂的含量为上述范围的情况下,导电性粉末、陶瓷粉末的分散性、涂布后的干燥电极表面的平滑性更优异,并且能够将导电性浆料的粘度调整到适当的范围,另外,能够防止印刷后的干燥性的恶化,能够进一步地抑制片材侵蚀、生片的剥离不良。
<其他添加剂>
本实施方式的导电性浆料可以根据需要含有上述成分以外的其他添加剂。作为其他添加剂,例如可以使用消泡剂、增塑剂、表面活性剂、增稠剂等以往公知的添加物。
(导电性浆料)
本实施方式所涉及的导电性浆料的制造方法没有特别限定,可以使用以往公知的方法。例如,可以通过将上述各成分通过三辊磨、球磨机、混合机等进行搅拌、混炼来制造导电性浆料。此外,对于二羧酸(分离抑制剂),优选与其他材料同样地在通过混合机等进行搅拌、混炼装置时进行称量并添加,但在搅拌、混炼(分散)结束后的材料中作为分离抑制剂添加,也能够获得同样的效果。
导电性浆料在剪切速率为100sec-1时的粘度优选为3Pa·S以下。当剪切速率为100sec-1时的粘度为上述范围的情况下,能够适宜作为凹版印刷用的导电性浆料来使用。若超过上述范围,则粘度过高而存在不适于作为凹版印刷用的情况。剪切速率为100sec-1时的粘度的下限没有特别限定,例如为0.2Pa·S以上。
另外,导电性浆料在剪切速率为10000sec-1时的粘度优选为1Pa·S以下。当剪切速率为10000sec-1时的粘度为上述范围的情况下,能够适宜作为凹版印刷用的导电性浆料来使用。在超过上述范围的情况下,也存在粘度过高而不适于作为凹版印刷用的情况。对剪切速率为10000sec-1时的粘度的下限没有特别限定,例如为0.05Pa·S以上。
相对于导电性浆料整体,添加剂的含量优选小于3.0质量%。在添加剂的含量为3.0质量%以上时,在印刷、干燥工序中,干燥变得不充分,内部电极层成为柔软的状态,在之后的层叠工序中产生层叠错位,或者在烧制时残留的添加剂发生气化,由于气化的气体成分而产生内部应力,在最坏的情况下,有时会发生叠层体的结构破坏。
另外,导电性浆料的从刚制作后经过1天后观察到的浮白的层的厚度相对于导电性浆料整体的厚度优选小于5%,可以为3%以下,也可以为1%以下,还可以为0%。浮白的层的厚度越小,分离抑制效果越优异。此外,浮白的层的厚度能够通过后述的实施例中记载的方法来测定。
导电性浆料能够适宜地使用于叠层陶瓷电容器等电子部件。叠层陶瓷电容器具有使用电介质生片而形成的电介质层以及使用导电性浆料而形成的内部电极层。例如,在使用导电性浆料来形成后述的实施例中记载的电介质层(评价用)的情况下,内部电极层的覆盖率可以为75%以上,也可以为80%以上。
[电子部件]
以下,参照附图对本发明的电子部件等的实施方式进行说明。在附图中,有时会适当地以示意性的方式来进行表示、变更比例尺来进行表示。另外,适当地参照图1中的A以及图1中的B所示的XYZ正交坐标系对部件的位置、方向等进行说明。在该XYZ正交坐标系中,X方向以及Y方向为水平方向,Z方向为铅垂方向(上下方向)。
图1中的A以及图1中的B是表示作为实施方式所涉及的电子部件的一个例子的叠层陶瓷电容器1的图。叠层陶瓷电容器1具备电介质层12以及内部电极层11交替地层叠而成的叠层体10和外部电极20。
以下,对使用了上述导电性浆料的叠层陶瓷电容器的制造方法进行说明。首先,在陶瓷生片(电介质生片)上印刷导电性浆料并进行干燥而形成干燥膜,通过压接对在上表面具有该干燥膜的多个陶瓷生片进行层叠而得到叠层体之后,对叠层体进行烧制而使其一体化,由此制作内部电极层11和电介质层12交替层叠而成的陶瓷叠层体10。之后,通过在陶瓷叠层体10的两端部形成一对外部电极而制造叠层陶瓷电容器1。以下,进行更详细的说明。
首先,准备作为未烧制的陶瓷片的陶瓷生片。作为该陶瓷生片,例如,可列举为将在钛酸钡等规定的陶瓷原料粉末中加入聚乙烯醇缩丁醛等有机粘合剂和萜品醇等溶剂而得到的电介质层用浆料在PET薄膜等的支承薄膜上涂布成片状并使其干燥去除溶剂而形成的陶瓷生片等。此外,对由陶瓷生片构成的电介质层的厚度没有特别限定,但从叠层陶瓷电容器的小型化的要求的观点出发,优选为0.05μm以上且3μm以下。
接下来,准备多个通过在该陶瓷生片的一个面上使用凹版印刷法印刷涂布上述导电性浆料并进行干燥而形成有干燥膜的片材。此外,从内部电极层11的薄层化的要求的观点出发,干燥膜的厚度优选为干燥后为1μm以下。
接下来,从支承薄膜上将陶瓷生片剥离,并且以陶瓷生片与形成于该陶瓷生片的一个面上的干燥膜交替地配置的方式进行层叠之后,通过加热、加压处理而得到叠层体。此外,还可以设为在叠层体的两面进一步配置未涂布导电性浆料的保护用的陶瓷生片的构成。
接下来,将叠层体切断为规定尺寸而形成生芯片之后,对该生芯片实施脱粘合剂处理,并在还原气氛下进行烧制,由此制造叠层陶瓷烧制体(陶瓷叠层体10)。此外,脱粘合剂处理中的气氛优选为大气或N2气体气氛。进行脱粘合剂处理时的温度例如为200℃以上且400℃以下。另外,进行脱粘合剂处理时的上述温度的保持时间优选为0.5小时以上且24小时以下。另外,为了抑制在内部电极层中使用的金属的氧化而在还原气氛下进行烧制,另外,进行叠层体的烧制时的温度例如为1000℃以上且1350℃以下,进行烧制时的温度的保持时间例如为0.5小时以上且8小时以下。
通过进行生芯片的烧制,将生片中的有机粘合剂完全去除,并且对陶瓷原料粉末进行烧制而形成陶瓷制的电介质层12。另外,去除内部电极层11中的有机载体,并且使以镍粉末或镍作为主成分的合金粉末烧结或熔融而一体化,从而形成内部电极,进而形成电介质层12与内部电极层11多片交替地层叠而成的叠层陶瓷烧制体。此外,从将氧带入电介质层的内部而提高可靠性、且抑制内部电极的再氧化的观点出发,可以对烧制后的叠层陶瓷烧制体实施退火处理。
然后,通过对所制作的叠层陶瓷烧制体设置一对外部电极20,来制造叠层陶瓷电容器1。例如,外部电极20具备外部电极层21以及电镀层22。外部电极层21与内部电极层11电连接。此外,作为外部电极20的材料,例如可以优选地使用铜、镍或它们的合金。此外,电子部件还可以使用除了叠层陶瓷电容器以外的电子部件。
【实施例】
以下,基于实施例和比较例对本发明进行详细说明,但本发明并不受实施例的任何限定。
[评价方法]
(导电性浆料的粘度)
使用流变仪(株式会社Anton Paar Japan制造:流变仪MCR302)对导电性浆料的制造后的粘度进行测定。粘度使用利用锥角为1°、直径为25mm的锥板并在剪切速率(剪切速度)为100sec-1以及10000sec-1的条件下进行测定的情况下的值。
(干燥性)
通过小型凹版印刷机(仓敷纺织株式会社制造,GP-10TYPEII),将导电性浆料以导电性粉末(Ni粉末)为0.7mg/cm2的比例的涂布量印刷在电介质片上之后,以80℃、4分钟的箱型干燥器使其干燥,取出,确认内部电极浆料的干燥状态。关于干燥性,将已干燥的情况评价为“○”,将未干燥的情况评价为“×”。
(浮白)
将20g刚制作后的导电性浆料静置在玻璃瓶(直径φ30×高度65mm)中,经过1天后,以目视观察导电性浆料的外观,并测定观察到浮白的比例。由(浮白的层的厚度/浆料整体的量的厚度)×100计算出浮白的比例(%)。将浮白的比例(%)小于5%的情况评价为“○”,将5%以上的情况评价为“×”。
(覆盖率)
使用小型凹版印刷机(仓敷纺织株式会社制造,GP-10TYPEII),将导电性浆料以导电性粉末(Ni粉末)为0.7mg/cm2的比例的涂布量印刷在生片(电介质片)上,得到叠层片。在以下条件下对所得到的叠层片进行烧制,得到评价用的烧制膜(电介质层和内部电极层的叠层体)。
<烧制条件>
在N2/H2的气氛下,以升温速度为5℃/分钟的比例升温至1200℃,在1200℃的烧制温度下烧制0.5小时
使用扫描型电子显微镜(SEM)(日本电子株式会社制造,JSM-6360LA),以3000倍对所得到的烧制膜进行拍摄,并测定拍摄面积中的内部电极所覆盖的面积,计算出覆盖率。由(内部电极所覆盖的面积)/(拍摄面积)×100计算出覆盖率。此外,将覆盖率为80%以上的情况评价为良好(○),将小于80%的情况评价为不良(×)。
[使用材料]
(导电性粉末)
使用Ni粉末(SEM平均粒径为0.3μm)作为导电性粉末。
(陶瓷粉末)
使用钛酸钡(BaTiO3;SEM平均粒径为0.10μm)作为陶瓷粉末。
(粘合剂树脂)
使用聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素作为粘合剂树脂。
(添加剂)
使用二羧酸、梳型羧酸(具有梳型结构的聚羧酸)、氧化聚乙烯以及改性脲作为分离抑制剂。
使用酸系分散剂以及碱系分散剂作为分散剂。另外,使用磷酸系分散剂作为酸系分散剂1,使用梳型羧酸作为酸系分散剂2,另外,使用油胺作为碱系分散剂1,使用松香胺作为碱系分散剂2。
(有机溶剂)
使用丙二醇单丁基醚(PNB)、矿油精(MA)、萜品醇(TPO)以及二氢萜品醇(DHT)作为有机溶剂。
[实施例1]
添加导电性粉末50质量%、陶瓷粉末12.5质量%、分散剂0.7质量%(酸系分散剂1:0.4质量%、碱系分散剂1:0.3质量%)、二羧酸0.1质量%、粘合剂树脂3质量%(聚乙烯醇缩丁醛树脂1质量%、乙基纤维素2质量%)以及作为余量的有机溶剂(PNB为余量,MA为13.5质量%),以整体为100质量%的方式进行配合,将上述材料混合来制作导电性浆料。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例2、4~9、14]
除了将二羧酸的含量变更为表1所示的比例以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。此外,通过调整PNB的添加量,将导电性浆料调整为100质量%。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例3]
将二羧酸的含量变更为0.3质量%,仅使用酸系分散剂1作为分散剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例10、11]
仅使用酸系分散剂2作为分散剂,并将分散剂的含量变更为表1所示的比例(0.2质量%、0.5质量%),使用TPO作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例12]
将二羧酸的含量变更为0.3质量%,使用TPO作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例13]
将二羧酸变更为分子量为(370)的二羧酸,并将其含量设为0.5质量%,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例15]
仅使用碱系分散剂1作为分散剂,并将分散剂的含量变更为表1所示的比例(0.2质量%),使用PNB作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例16、17]
仅使用碱系分散剂1作为分散剂,并将分散剂的含量变更为表1所示的比例(0.2质量%,0.5质量%),使用TPO作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例18]
将二羧酸变更为分子量为(370)的二羧酸,仅使用碱系分散剂1作为分散剂,将分散剂的含量变更为表1所示的比例(0.2质量%),使用TPO作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例19]
仅使用碱系分散剂2作为分散剂,并将分散剂的含量变更为表1所示的比例(0.6质量%),使用TPO作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例20]
仅使用碱系分散剂1作为分散剂,并将分散剂的含量变更为表1所示的比例(0.2质量%),使用DHT作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[实施例21]
将二羧酸变更为分子量为(370)的二羧酸,仅使用碱系分散剂1作为分散剂,并将分散剂的含量变更为表1所示的比例(0.2质量%),使用DHT作为有机溶剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[比较例1]
除了不使用二羧酸作为添加剂以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[比较例2]
除了将二羧酸的含量设为3质量%以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[比较例3]
不使用二羧酸,而使用0.5质量%的梳型羧酸作为添加剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
[比较例4、5]
不使用二羧酸,而分别使用0.5质量%的作为触变剂的氧化聚乙烯(比较例4)、改性脲(比较例5)作为添加剂,除此以外,与实施例1同样地制作导电性浆料,并进行评价。将导电性浆料的添加剂等的含量以及评价结果示于表1。
(评价结果)
实施例的导电性浆料,与不使用二羧酸的比较例1的导电性浆料、代替二羧酸而使用梳型羧酸的比较例3的导电性浆料相比,浮白的发生受到抑制,并且在形成内部电极层时显示出较高的覆盖率。
另外,如实施例3、10、11、15~21所示,在含有二羧酸且相对于导电性浆料整体含有0.6质量%以下或0.5质量%以下的分散剂的情况下,也能够获得较高的分离抑制效果。
另外,在含有3.0质量%的二羧酸的比较例2的导电性浆料中,在干燥性评价中未干燥,在形成内部电极层时有可能产生裂纹。
另外,在使用作为触变剂的公知的分离抑制剂来代替二羧酸的比较例4、5的导电性浆料中,虽然抑制了浮白的发生,但形成内部电极时的覆盖率较低。
此外,在全部的实施例以及比较例的导电性浆料中,剪切速率为100sec-1时的粘度为3Pa·S以下,剪切速率为10000sec-1时的粘度为1Pa·S以下,确认具有适于凹版印刷的粘度。
此外,本发明的技术范围并不限定于在上述的实施方式等中说明的方式。有时将在上述的实施方式等中说明的要件中的一个以上省略。另外,可以对在上述的实施方式等中说明的要件适当地进行组合。另外,只要被法律所允许,援引在上述实施方式等中引用的全部的文献的公开作为本文的记载的一部分。另外,只要被法律所允许,援引在日本专利申请的日本特愿2019-141590的内容作为本文的记载的一部分。
产业上的可利用性
本发明的导电性浆料具有适于凹版印刷的粘度,且极大地抑制了导电性粉末与陶瓷粉末的分离,在形成内部电极时,能够在电介质层上均匀地进行覆盖。因而,本发明的导电性浆料能够特别适宜地用作作为移动电话、数字设备等日益小型化的电子设备的芯片部件的叠层陶瓷电容器的内部电极用的原料,能够适宜地用作凹版印刷用的导电性浆料。
附图标记说明
1 叠层陶瓷电容器,
10 陶瓷叠层体
11 内部电极层
12 电介质层
20 外部电极
21 外部电极层
22 电镀层
Claims (13)
1.一种凹版印刷用导电性浆料,其含有导电性粉末、陶瓷粉末、添加剂、粘合剂树脂以及有机溶剂,其特征在于,
所述添加剂含有二羧酸和除二羧酸以外的分散剂,
相对于导电性浆料整体,含有0.1质量%以上且小于3.0质量%的所述二羧酸。
2.根据权利要求1所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,相对于导电性浆料整体,含有0.01质量%以上且3.0质量%以下的所述分散剂。
3.根据权利要求1或2所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,所述分散剂含有酸系分散剂以及碱系分散剂中的一方或双方。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,
所述导电性粉末含有选自Ni、Pd、Pt、Au、Ag、Cu以及它们的合金中的至少一种金属粉末。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,
所述导电性粉末的平均粒径为0.05μm以上且1.0μm以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,
所述陶瓷粉末含有钛酸钡。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,
所述陶瓷粉末的平均粒径为0.01μm以上且0.5μm以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,
相对于导电性浆料整体,含有1质量%以上且20质量%以下的所述陶瓷粉末。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,所述粘合剂树脂含有纤维素系树脂。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,
所述凹版印刷用导电性浆料用于叠层陶瓷部件的内部电极。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料,其特征在于,
所述凹版印刷用导电性浆料在剪切速率为100sec-1时的粘度为3Pa·S以下,在剪切速率为10000sec-1时的粘度为1Pa·S以下。
12.一种电子部件,其特征在于,所述电子部件是使用权利要求1~11中任一项所述的导电性浆料而形成的电子部件。
13.一种叠层陶瓷电容器,其特征在于,所述叠层陶瓷电容器至少具有将电介质层和内部电极层进行层叠而成的叠层体,
所述内部电极层使用权利要求1~11中任一项所述的凹版印刷用导电性浆料而形成。
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