JP2005340289A - Manufacturing method of laminated ceramic element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層セラミック素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer ceramic element.
積層セラミック素子とは、内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを積層した積層シートを焼成することによって得られるコンデンサや圧電素子等である。 The multilayer ceramic element is a capacitor, a piezoelectric element, or the like obtained by firing a multilayer sheet obtained by laminating ceramic green sheets on which internal electrodes are printed.
積層セラミック素子の表面には、内部電極と導通する外部電極が形成されている。外部電極は、導電ペーストと呼ばれる金属微粒子と樹脂と溶剤を主たる構成成分とするペーストをセラミックグリーンシートの積層シートの両端部に内部電極と導通するように、塗布し、セラミックグリーンシートを焼成する過程で導電ペーストに含まれる金属微粒子を焼結させることにより形成される。 An external electrode that is electrically connected to the internal electrode is formed on the surface of the multilayer ceramic element. The external electrode is a process in which a paste consisting mainly of metal fine particles, a resin and a solvent, called a conductive paste, is applied to both ends of a laminated sheet of ceramic green sheets so as to be electrically connected to the internal electrode, and the ceramic green sheet is fired And formed by sintering metal fine particles contained in the conductive paste.
焼成する過程で、導電ペーストに含まれる樹脂と溶剤は、揮発あるいは分解して除去され、外部電極は焼結した金属成分により構成される。 In the firing process, the resin and solvent contained in the conductive paste are removed by volatilization or decomposition, and the external electrode is composed of a sintered metal component.
一般的には、外部電極を、焼成したセラミックに密着させるため導電ペーストには、ガラスフリットが含有されていた。ガラスフリットは、焼成過程で溶融し、セラミックとの結合を強化することができる。 In general, the conductive paste contains glass frit in order to adhere the external electrode to the fired ceramic. The glass frit melts during the firing process and can strengthen the bond with the ceramic.
しかしながら、ガラスフリットとセラミックとを一体化するためには、600℃以上で焼成する必要があるため、得られる積層セラミック素子には熱応力が残留し、この残留応力が大きいとハンダづけ等で加熱されたときにクラックが生じるといった問題があった。 However, in order to integrate the glass frit and the ceramic, it is necessary to fire at 600 ° C. or higher. Therefore, thermal stress remains in the obtained multilayer ceramic element, and if this residual stress is large, it is heated by soldering or the like. There has been a problem that cracks occur when it is applied.
また、セラミックに外部電極を密着させるためには、ポリマー電極なども検討されていたが導通性良くないといった問題点があった。 In addition, in order to bring the external electrode into close contact with the ceramic, a polymer electrode or the like has been studied, but there is a problem that conductivity is not good.
そこで、特許文献1に開示されているように、ガラスフリットを用いず金属微粒子や金属有機化合物、樹脂と溶剤を含有する導電ペーストを用いて外部電極を形成する方法が用いられる。特許文献1によると、セラミックへの密着性は、ガラスフリットによらずとも反応性の高い貴金属超微粒子等の金属微粒子や金属アルコキシド等の金属有機化合物を用いればセラミックに対して高い密着性が得られるとしている。しかも、ガラスフリットを含まないことから焼成温度を400℃以下に抑えることができるとされている。
Therefore, as disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された、導電ペーストはガラスフリットを用いずともセラミックとの密着性が高いことから、ガラスフリットを溶融する600℃以上の焼成温度を必要しないとはいえるが、導電ペーストに1%〜20%含まれる樹脂成分は、400℃以下では十分に分解除去されないため、外部電極の焼成過程で十分に脱脂が行なわれないため、内部電極との導通性が低下するといった問題点があった。
図1は、従来の積層セラミックコンデンサの一例を示す概略断面図である。この積層セラミックコンデンサ4では、外部電極3がガラスコンタクト電極7とポリマー電極6の2層構造とされており、ポリマー電極6とセラミック本体1の間にガラスコンタクト電極7を配置した点が特徴である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional multilayer ceramic capacitor. The multilayer
このガラスコンタクト電極7は、金属粉体、ガラスフリット、樹脂と溶剤からなる導電性ペーストを塗着し、焼成して構成されたものである。
The
つまり、セラミック本体4と十分な強度を有して一体化させるには、ガラスフリットを用いる以外に無いのである。ガラスフリットとセラミックスとの一体化によって金属粉体と内部電極2との一体化も増進される。ガラスコンタクト電極7により内部電極2とポリマー電極6の導通性も向上する。
In other words, in order to integrate with the
しかし、ガラスコンタクト電極7を設けることは、元来の問題点、即ちガラスフリットに対する600℃以上の高温焼成が必要となり、熱応力がセラミック本体に残留し、ハンダ付け時の加熱によって応力割れが生じる危険性が再燃する。つまり、ポリマー電極6の欠点を解消するために導入したガラスコンタクト電極7が最初の欠点を復活させるという事態に直面している。
However, the provision of the
ポリマー電極6の導入は、応力割れを防止するためには必要な手段である。このポリマー電極6を導入したことによる導通不良の欠点を解消するために、ガラスフリットを添加する以外の手段を探索し、ガラスコンタクト電極7に代わり得る技術が要請されているのが現状である。
The introduction of the
これまで、熱応力の残留がなく、導通性に問題のない積層セラミック素子を得るために、400℃以下の低温で焼成・脱脂できる樹脂が求められていたが、400℃以下で焼成、充分な脱脂が可能な樹脂成分は得られていなかった。本発明の課題は、400℃以下で焼成しても十分に脱脂を行なうことができる樹脂成分を含む導電ペーストを用いる積層セラミック素子の製造方法を提供することである。これによりセラミック本体との効率的な電気伝導性を確保し、しかも熱応力をセラミック本体に導入しない積層セラミック素子を製造する方法を提供することができる。 In the past, in order to obtain a multilayer ceramic element having no thermal stress residue and no problem in electrical conductivity, a resin that can be fired and degreased at a low temperature of 400 ° C. or lower has been demanded. A resin component capable of degreasing was not obtained. The subject of this invention is providing the manufacturing method of the laminated ceramic element using the electrically conductive paste containing the resin component which can fully degrease, even if it bakes at 400 degrees C or less. Accordingly, it is possible to provide a method for manufacturing a multilayer ceramic element that ensures efficient electrical conductivity with the ceramic body and does not introduce thermal stress into the ceramic body.
本発明は、図2に示す様に、内部電極2が印刷されたセラミックグリーンシートを積層した積層シートの表面に露出した内部電極2に、ポリオキシアルキレン樹脂もしくはポリアクリル樹脂を主成分とする樹脂成分と溶剤と金属微粒子を含有するセラミックグリーンシート用導電ペーストを内部電極2と導通する外部電極3となるよう塗布し、積層シートを焼成する積層セラミック素子4の製造方法である。
In the present invention, as shown in FIG. 2, a resin mainly composed of a polyoxyalkylene resin or a polyacrylic resin is applied to the
本発明の積層セラミック素子4の製造方法では、外部電極3を形成するために用いるセラミックグリーンシート用導電ペーストに含有される樹脂を、ポリオキシアルキレン樹脂もしくはポリアクリル樹脂を主成分とする樹脂であることから、400℃以下で焼成できるため、低い焼成温度で積層セラミック素子4を製造できる。
In the method for manufacturing the multilayer
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明では、内部電極2が印刷されたセラミックグリーンシートを積層した積層シートの表面に露出した内部電極2に導通するように外部電極3となるセラミックグリーンシート用導電ペーストを塗布する。
Details of the present invention will be described below.
In the present invention, a conductive paste for a ceramic green sheet that becomes the
積層セラミックシートの表面にセラミックグリーンシート用導電ペーストを塗布する方法としては、特に、限定されず、例えば、ブレード法、押出し法、スクリーン印刷法、ディッピング法、スプレー法、ダイボンダーを用いるディスペンス塗布法等が挙げられる。 The method for applying the conductive paste for the ceramic green sheet to the surface of the multilayer ceramic sheet is not particularly limited. For example, the blade method, the extrusion method, the screen printing method, the dipping method, the spray method, the dispense coating method using a die bonder, etc. Is mentioned.
上記ディッピング法とは、一定容積を有する容器にセラミックグリーンシート用導電ペーストを溜めてこのペースト面を水平に調整する。次に、内部電極2が露出した面をこのペースト面に垂直方向に一定幅だけ浸漬して外部電極用の塗膜を形成する。これを両端面について行うものである。
In the dipping method, the conductive paste for ceramic green sheets is stored in a container having a constant volume, and the paste surface is adjusted horizontally. Next, the surface on which the
セラミックグリーンシート用導電ペーストの粘度特性は、チクソ性であることが好ましく、この粘度特性は、例えば、トキメック社製E型粘度計を用いて評価することができる。
この特性により塗布した時の糸引き性が抑制され、均一な厚みに形成することができる。
この粘度特性は、主にセラミックグリーンシート用導電ペーストに含まれる後述の樹脂成分の割合を調整することにより塗布条件に合わせて適宜設定することができる。
The viscosity characteristic of the conductive paste for ceramic green sheets is preferably thixotropic, and this viscosity characteristic can be evaluated using, for example, an E-type viscometer manufactured by Tokimec.
Due to this characteristic, the stringiness when applied is suppressed, and a uniform thickness can be formed.
This viscosity characteristic can be appropriately set according to the application conditions by mainly adjusting the ratio of the resin component described later contained in the conductive paste for ceramic green sheets.
本発明で用いられるセラミックグリーンシート用導電ペーストは、金属微粒子と樹脂成分と溶剤とを主たる構成成分として含有する。 The conductive paste for a ceramic green sheet used in the present invention contains metal fine particles, a resin component, and a solvent as main components.
金属微粒子は、特に限定されず、400℃以下でも焼結できる公知の金属が用いられ、例えば、金微粒子、銀微粒子、銅微粒子等が挙げられる。なお、金属微粒子は超微粒子と呼ばれるナノサイズからサブミクロンサイズになると活性が高まるため、超微粒子サイズの金属超微粒子であることが好ましい。金属超微粒子は、凝集しやすいため金属表面が脂肪酸、脂肪酸塩や脂肪酸エステルで被覆処理された表面処理金属超微粒子であることがより好ましい。 The metal fine particles are not particularly limited, and known metals that can be sintered at 400 ° C. or lower are used, and examples thereof include gold fine particles, silver fine particles, and copper fine particles. In addition, since the activity increases when the metal fine particle is changed from a nano size called an ultra fine particle to a sub-micron size, the metal fine particle is preferably an ultra fine particle size metal ultra fine particle. Since the metal ultrafine particles are likely to aggregate, the metal surface is more preferably a surface-treated metal ultrafine particle whose surface is coated with a fatty acid, a fatty acid salt or a fatty acid ester.
上記のように、金属超微粒子には、金属単体で形成される超微粒子と、金属核の周囲を有機物で被覆した超微粒子がある。後者の金属超微粒子の例として、特開平10−183207号公報で開示される超微粒子がある。この超微粒子は、内部に金属核があり、周囲にその母材としての金属有機化合物が取り巻き、有機成分が外方に向いて配置しているので、有機溶剤の中で金属超微粒子の凝集が少なく安定した分散状態となっている。その一例として、脂肪酸に被覆された銀超微粒子、特に直鎖脂肪酸に被覆された銀超微粒子等が挙げられる。 As described above, the ultrafine metal particles include ultrafine particles formed of a single metal and ultrafine particles in which the periphery of the metal core is covered with an organic substance. Examples of the latter ultrafine metal particles include ultrafine particles disclosed in JP-A-10-183207. These ultrafine particles have metal nuclei inside, surrounding them with metal organic compounds as the base material, and organic components are arranged facing outward, so that the aggregation of ultrafine metal particles in organic solvents It is a small and stable dispersion state. As an example, there are silver ultrafine particles coated with fatty acids, particularly silver ultrafine particles coated with linear fatty acids.
上記金属超微粒子の金属核としては、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pd、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、V、Cr、Mn、Y、Zr、Nb、Mo、Ca、Sr、Ba、Sb等があり、金属核の直径は1〜100nmである。 The metal nuclei of the ultrafine metal particles include Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pd, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, There are V, Cr, Mn, Y, Zr, Nb, Mo, Ca, Sr, Ba, Sb and the like, and the diameter of the metal core is 1 to 100 nm.
上記金属有機化合物には、有機金属錯体や有機金属化合物、金属アルコキシド等が上げられる。具体的には、ナフテン酸、オクチル酸、ステアリン酸、安息香酸、パラトルイル酸、n−デカン酸等の脂肪酸の金属塩;イソプロポキシド、エトキシド等の金属アルコキシド;アセチルアセトンの金属錯塩等が挙げられる。ナフテン酸金属塩としては、例えば、ナフテン酸銀、ナフテン酸ビスマス、ナフテン酸バナジウム等が挙げられ、貴金属に限らず各種金属のナフテン酸塩が用いられる。 Examples of the metal organic compound include an organometallic complex, an organometallic compound, and a metal alkoxide. Specific examples include metal salts of fatty acids such as naphthenic acid, octylic acid, stearic acid, benzoic acid, p-toluic acid, and n-decanoic acid; metal alkoxides such as isopropoxide and ethoxide; and metal complex salts of acetylacetone. Examples of the naphthenic acid metal salt include silver naphthenate, bismuth naphthenate, vanadium naphthenate, and the like, and not only precious metals but also various metal naphthenates are used.
本発明に用いられるセラミックグリーンシート用導電ペーストは、樹脂成分としてポリオキシアルキレン樹脂もしくはポリアクリル樹脂を主成分として含有する。 The conductive paste for ceramic green sheets used in the present invention contains a polyoxyalkylene resin or a polyacrylic resin as a main component as a resin component.
ポリアクリル樹脂としては、ポリ(メタ)アクリル酸エステル樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸アミド樹脂、ポリアミノ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエポキシ(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられる。 Examples of the polyacrylic resin include poly (meth) acrylic acid ester resin, poly (meth) acrylic acid amide resin, polyamino (meth) acrylate resin, polyepoxy (meth) acrylate resin, and the like.
なお、ポリオキシアルキレン樹脂とポリ(メタ)アクリル樹脂とを混合した混合樹脂を樹脂成分として用いてもよい。さらに、ポリオキシアルキレン樹脂とポリ(メタ)アクリル樹脂を架橋剤により架橋させた架橋樹脂を樹脂成分として含有されてもよい。 A mixed resin obtained by mixing a polyoxyalkylene resin and a poly (meth) acrylic resin may be used as the resin component. Furthermore, a crosslinked resin obtained by crosslinking a polyoxyalkylene resin and a poly (meth) acrylic resin with a crosslinking agent may be contained as a resin component.
ポリオキシアルキレン樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等が挙げられる。中でも、ポリオキシプロピレングリコールと、ポリオキシエチレングリコール及び/又はポリオキシテトラメチレングリコールとの混合樹脂として用いることが好ましく、混合樹脂中のポリオキシプロピレンの含有率は50重量%以上であることがより好ましい。このような混合樹脂を用いて、樹脂の混合割合を調整することにより、焼成、脱脂により消失する温度と消失するまでの時間とを調整することができる。 Although it does not specifically limit as polyoxyalkylene resin, For example, polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene glycol, polyoxytetramethylene glycol etc. are mentioned. Among them, it is preferable to use as a mixed resin of polyoxypropylene glycol and polyoxyethylene glycol and / or polyoxytetramethylene glycol, and the content of polyoxypropylene in the mixed resin is more than 50% by weight. preferable. By adjusting the mixing ratio of the resin using such a mixed resin, it is possible to adjust the temperature disappearing by firing and degreasing and the time until disappearance.
上記ポリオキシアルキレン樹脂の分子量は特に限定されないが、好ましい下限は500、好ましい上限は500万である。 The molecular weight of the polyoxyalkylene resin is not particularly limited, but a preferred lower limit is 500 and a preferred upper limit is 5 million.
また、ポリオキシアルキレン樹脂としては、共重合体であってもよく、例えば、ポリメチレングリコール(ポリアセタール)、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリブチレングリコール、及び、これら異なる複数のセグメントを含むもの等が挙げられる。また、これより得られる、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド等の成分と(ポリ)オキシアルキレン成分を含むものが挙げられる。また、これら、(ポリ)アルキレングリコールセグメントをグラフト鎖に有する(メタ)アクリルポリマーやポリスチレン等のビニル重合体等が挙げられ、これらの複数の重合体を組み合わせて用いてもよい。 The polyoxyalkylene resin may be a copolymer, such as polymethylene glycol (polyacetal), polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytrimethylene glycol, polytetramethylene glycol, polybutylene glycol, and the like. Examples include a plurality of different segments. Moreover, what contains components, such as a polyurethane, polyester, polyamide, a polyimide, and a (poly) oxyalkylene component obtained from this, is mentioned. In addition, these include (meth) acrylic polymers having a (poly) alkylene glycol segment in the graft chain, vinyl polymers such as polystyrene, and the like, and a plurality of these polymers may be used in combination.
上記共重合体の数平均分子量は特に限定されないが、好ましい下限は5000、好ましい上限は500万である。 The number average molecular weight of the copolymer is not particularly limited, but the preferred lower limit is 5000 and the preferred upper limit is 5 million.
本発明で用いられるセラミックグリーンシート用導電ペーストに含有される樹脂成分は、硬化性樹脂であってもよい。 The resin component contained in the conductive paste for ceramic green sheets used in the present invention may be a curable resin.
例えば、ポリオキシアルキレン樹脂とポリ(メタ)アクリル系樹脂とを架橋させたものなどが挙げられ、具体的には、例えば、硬化剤で硬化可能な官能基を有するポリオキシアルキレンやポリ(メタ)アクリル酸エステルから得られるものを挙げることができる。 For example, those obtained by crosslinking a polyoxyalkylene resin and a poly (meth) acrylic resin can be mentioned. Specifically, for example, polyoxyalkylene or poly (meth) having a functional group curable with a curing agent. Mention may be made of those obtained from acrylic esters.
本発明におけるポリオキシアルキレン樹脂は、中でも加水分解性シリル基を官能基として有するポリアルキレングリコール樹脂が好ましい。市販されているものとしては、例えば、鐘淵化学工業社製の商品名MSポリマーとしてMSポリマーS−203、S−303、S−903等;商品名サイリルポリマーとして、サイリルSAT−200、MA−403、MA−447等;商品名エピオンとしてEP103S、EP303S、EP505S等;旭硝子社製の商品名エクセスターとしてESS−2410、ESS−2420、ESS−3630等が挙げられる。 The polyoxyalkylene resin in the present invention is preferably a polyalkylene glycol resin having a hydrolyzable silyl group as a functional group. Examples of commercially available products include MS polymers S-203, S-303, S-903 and the like as trade name MS polymers manufactured by Kaneka Chemical Industry Co., Ltd .; -403, MA-447, etc .; EP103S, EP303S, EP505S, etc. as trade name epions; ESS-2410, ESS-2420, ESS-3630, etc. as trade name excel manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. are mentioned.
具体的には、樹脂成分として、アルコキシシリル変成ポリプロピレングリコール(MSポリマーS−303、鐘淵化学社製)、ポリ(イソブチルメタクリレート)(分子量30万)、溶剤としてテルピネオール、硬化剤としてジブチル錫ジラウレートを用いることが好ましい。 Specifically, alkoxysilyl-modified polypropylene glycol (MS polymer S-303, manufactured by Kaneka Chemical Co., Ltd.), poly (isobutyl methacrylate) (molecular weight 300,000), terpineol as a solvent, and dibutyltin dilaurate as a curing agent are used as a resin component. It is preferable to use it.
また、ポリオキシアルキレン樹脂としては、鎖延長剤を用いて架橋させた架橋樹脂であってもよい。 The polyoxyalkylene resin may be a cross-linked resin that is cross-linked using a chain extender.
また、(メタ)アクリロイル基やスチリル基等の重合性不飽和基とポリアルキレングリコールセグメントを有する樹脂も好ましく、例えば、α,ω−ジ(メタ)アクリロイルオキシポリプロピレングリコール、α,ω−ジ(メタ)アクリロイルオキシポリエチレングリコール、α−(メタ)アクリロイルオキシポリプロピレングリコール、α−(メタ)アクリロイルオキシポリエチレングリコール等が挙げられ、市販されているものとしては、例えば、日本油脂製ブレンマーシリーズ;新中村化学社製NKエステルMシリーズ;同社製NKエステルAMPシリーズ;同社製NKエステルBPEシリーズ;同社製NKエステルAシリーズ;同社製NKエステルAPGシリーズ;東亜合成社製アロニックスM−240;東亜合成社製アロニックスM−245;東亜合成社製アロニックスM−260;東亜合成社製アロニックスM−270;第一工業製薬製PEシリーズ;同社製BPEシリーズ;同社製BPPシリーズ;共栄社化学社製ライトエステル4EG;同社製ライトエステル9EG;同社製ライトエステル14EG;同社製ライトアクリレートMTG−A;同社製ライトアクリレートDPM−A;同社製ライトアクリレートP−200A;同社製ライトアクリレート9EG;同社製ライトアクリレートBP−EPA等が挙げられる。 A resin having a polymerizable unsaturated group such as a (meth) acryloyl group or a styryl group and a polyalkylene glycol segment is also preferable. For example, α, ω-di (meth) acryloyloxypolypropylene glycol, α, ω-di (meth) ) Acryloyloxypolyethylene glycol, α- (meth) acryloyloxypolypropylene glycol, α- (meth) acryloyloxypolyethylene glycol and the like, and commercially available products include, for example, Nippon Oil & Fats Bremer Series; Shin-Nakamura Chemical Company NK Ester M Series; Company NK Ester AMP Series; Company NK Ester BPE Series; Company NK Ester A Series; Company NK Ester APG Series; Toa Gosei Co., Ltd. Aronix M-240; Toa Gosei Co., Ltd. Aronix M − 45; Aronix M-260 manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. Aronix M-270 manufactured by Toa Gosei Co., Ltd .; PE series manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku; BPE series manufactured by Daiichi Kogyo; BPP series manufactured by Kyoeisha Chemical Co. 9EG; Company light ester 14EG; Company light acrylate MTG-A; Company light acrylate DPM-A; Company light acrylate P-200A; Company light acrylate 9EG; Company light acrylate BP-EPA and the like.
上記、ポリ(メタ)アクリル酸エステル樹脂としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、ポリ(メタ)アクリル酸プロピル、ポリ(メタ)アクリル酸ブチル、ポリ(メタ)アクリル酸ヘキシル、ポリ(メタ)アクリル酸オクチルなどが挙げられる。なお、これら単独重合体に限らず他の共重合可能なモノマーとの共重合体であってもよい。 Examples of the poly (meth) acrylate resin include poly (meth) acrylate methyl, poly (meth) ethyl acrylate, poly (meth) acrylate propyl, poly (meth) acrylate butyl, and poly (meth) acrylate. ) Hexyl acrylate, octyl poly (meth) acrylate, and the like. The copolymer is not limited to these homopolymers and may be a copolymer with other copolymerizable monomers.
セラミックグリーンシート用導電ペーストに含まれる樹脂成分の割合は、金属微粒子100重量部に対して、40〜50重量部であることが好ましい。40重量部より少ないと、セラミックグリーンシート用導電ペーストに必要な粘度が得られにくく塗布しにくくなることがある。また、焼成させた後の外部電極3の強度が低下するおそれがある。一方、50重量部より多いと外部電極の導電性の低下をきたし、また、十分に脱脂するのに長時間の加熱が必要となる。従って、樹脂成分の割合は強度と電導度の両者を満足させるように適宜調整される。
The ratio of the resin component contained in the ceramic green sheet conductive paste is preferably 40 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal fine particles. When the amount is less than 40 parts by weight, the viscosity required for the conductive paste for ceramic green sheets is difficult to obtain and it may be difficult to apply. In addition, the strength of the
本発明で用いられるセラミックグリーンシート用導電ペーストに含有される溶剤は、有機溶剤であれば、400℃以下でほぼすべての溶剤が揮発するので特に限定されず、金属超微粒子や金属有機化合物や樹脂を溶解できるペースト調製用の公知の有機溶剤が利用でき、例えば、脂肪族アルコール、アルコールエステル、カルビトール系溶媒、セロソルブ系溶媒、ケトン系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられ、具体的には、アルコール、アルコールエステル、アルコールエーテル、アセトン、ヘキサン、ペンタン等の液状炭化水素、トルエン、キシレンなどの液状芳香族炭化水素などが挙げられる。 The solvent contained in the conductive paste for ceramic green sheets used in the present invention is not particularly limited as long as it is an organic solvent, since almost all of the solvent volatilizes at 400 ° C. or less. Ultrafine metal particles, metal organic compounds and resins Known organic solvents for preparing pastes that can dissolve the solvent can be used, for example, aliphatic alcohols, alcohol esters, carbitol solvents, cellosolve solvents, ketone solvents, hydrocarbon solvents, and the like. And liquid hydrocarbons such as alcohol, alcohol ester, alcohol ether, acetone, hexane and pentane, and liquid aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene.
セラミックグリーンシート用導電性ペースは、焼成により有機成分が除去されるから、最終的には金属成分だけから構成される外部電極3になる。従って、セラミックグリーンシート用導電性ペーストにおける金属成分と樹脂と溶剤の重量比は、塗着処理のし易さと焼成の容易さで決まり、特に限定されないが、一般的には、金属微粒子の含有量は10〜90重量%が適当である。
Since the organic component is removed by firing, the ceramic green sheet conductive pace eventually becomes the
なお、セラミックグリーンシート用導電ペーストには、さらに、必要に応じて、粘度調整剤、顔料、染料、消泡剤、界面活性剤等の添加剤を配合することができる。 In addition, additives such as a viscosity modifier, a pigment, a dye, an antifoaming agent, and a surfactant can be further blended with the conductive paste for ceramic green sheets, if necessary.
セラミックグリーンシート用導電ペーストは、内部電極2が印刷されたセラミックグリーンシートを積層した積層シートの表面に露出した内部電極2に、塗布し、積層シートを400℃以下で焼成することにより樹脂成分と溶剤及び金属成分以外の成分を揮発するか分解除去され、脱脂されることをにより外部電極を形成し、積層セラミック素子4が製造される。
The conductive paste for the ceramic green sheet is applied to the
本発明で用いられるポリオキシアルキレン樹脂又はポリアクリル樹脂の分解開始温度は少なくとも250℃以上であるため焼成温度は250℃以上とすることが好ましい。また、現実的な焼成時間を考慮すると焼成温度は300℃以上であることが好ましい。焼成時間は、焼成温度に依存するため特に限定されないが1時間〜10時間とすることが好ましい。 Since the decomposition start temperature of the polyoxyalkylene resin or polyacrylic resin used in the present invention is at least 250 ° C. or higher, the firing temperature is preferably 250 ° C. or higher. In consideration of realistic firing time, the firing temperature is preferably 300 ° C. or higher. The firing time is not particularly limited because it depends on the firing temperature, but it is preferably 1 hour to 10 hours.
焼成過程で、樹脂成分と溶剤の内、まず溶剤が揮発するためセラミックグリーンシート用導電ペーストは、加熱収縮するが、樹脂成分として(熱)硬化樹脂を用いることにより焼成過程での導電ペーストの収縮を抑制することができ外部電極3の変形を防止することができることからセラミックグリーンシート用導電ペーストの樹脂成分は(熱)硬化性樹脂であることが好ましい。 The conductive paste for ceramic green sheets first heats and shrinks because of the solvent volatilization of the resin component and solvent during the firing process, but the conductive paste shrinks during the firing process by using a (thermo) curable resin as the resin component. Therefore, the resin component of the conductive paste for ceramic green sheets is preferably a (thermo) curable resin.
焼成により金属微粒子が焼結した外部電極3が形成される。形成された外部電極3は、焼結金属からなるため多数の空隙のある電極となる。したがって、電極強度を高め、導電性を向上させるために導電性ポリマーや、金属微粒子を含む反応硬化性樹脂などで電極表面を被覆しておくことが好ましく、反応硬化性樹脂の硬化剤を適宜選択すれば硬化温度を低くおさえることができる。
The
なお、硬化剤としては、例えば、化学反応型の硬化剤、紫外線硬化型の硬化剤、電子線硬化型の硬化剤等が挙げられる。 Examples of the curing agent include a chemical reaction type curing agent, an ultraviolet curing type curing agent, and an electron beam curing type curing agent.
また、外部電極3の表面を被覆した導電ポリマーが形成する層等に、さらに金属メッキを施すことがより好ましい。これにより、外部電極3の導通性能を更に向上させることができる。
Further, it is more preferable to further apply metal plating to the layer formed by the conductive polymer covering the surface of the
本発明では、内部電極2が印刷されたセラミックグリーンシートを積層した積層シートの表面に露出した内部電極2に、ポリオキシアルキレン樹脂もしくはポリアクリル樹脂を主成分とする樹脂成分、溶剤と金属微粒子を含有するセラミックグリーンシート用導電ペーストを内部電極2と導通する外部電極3となるよう塗布し、積層シートを焼成、脱脂し、外部電極3を形成し、積層セラミック素子4を製造する。
In the present invention, a resin component mainly composed of a polyoxyalkylene resin or a polyacrylic resin, a solvent and metal fine particles are applied to the
外部電極3を形成するために用いる導電ペーストに含有される樹脂が、ポリオキシアルキレン樹脂もしくはポリアクリル樹脂を主成分とする樹脂であることから、400℃以下で焼成しても充分に、脱脂できるため、内部電極2と外部電極3の導通性に優れ、熱応力の残留しない積層セラミック素子4を製造できるようになった。
Since the resin contained in the conductive paste used to form the
(実施例)
(常温硬化性樹脂によるビヒクルの調整1)
200mLビーカー中に、アルコキシシリル変成ポリプロピレングリコール(MSポリマーS−303、鐘淵化学社製)80g、ポリ(イソブチルメタクリレート)(分子量30万)20g、ジブチル錫ジラウレート2g、溶剤としてテルピネオール100gを、遮光下、80℃で均一になるまで混合し、減圧脱泡してビヒクルを調製した。
(Example)
(Vehicle adjustment with room temperature curable resin 1)
In a 200 mL beaker, 80 g of alkoxysilyl-modified polypropylene glycol (MS Polymer S-303, Kaneka Chemical Co., Ltd.), 20 g of poly (isobutyl methacrylate) (molecular weight 300,000), 2 g of dibutyltin dilaurate, and 100 g of terpineol as a solvent are shielded from light. The mixture was mixed at 80 ° C. until uniform and degassed under reduced pressure to prepare a vehicle.
(常温硬化性樹脂によるビヒクルの調整2)
200mLビーカー中に、固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、エピコート1001)100g、溶剤としてテルピネオール100gを、遮光下、80℃で均一になるまで混合し、減圧脱泡してビヒクルを調製した。
(Vehicle adjustment with room temperature curable resin 2)
In a 200 mL beaker, 100 g of solid bisphenol A-type epoxy resin (Japan Epoxy Resin, Epicoat 1001) and 100 g of terpineol as a solvent are mixed under light shielding until uniform at 80 ° C., and defoamed under reduced pressure to prepare a vehicle. did.
(実施例1)
ステアリン酸銀被覆銀超微粒子(銀微粒子の平均直径5nm)50重量%、常温硬化性樹脂によるビヒクルの調整1で調整した常温硬化性樹脂を含むビヒクル20重量%テルピネオール30重量%からなるセラミックグリーンシート用導電性ペーストを調製した。この導電性ペーストを積層されたセラミックグリーンシートの両面の内部電極2の露出箇所に塗布し、400℃で1時間焼成した。形成された外部電極3は内部電極2と良好な電気導通性を示した。積層セラミック焼成体を割りその断面を電子顕微鏡で観察しても、銀超微粒子が溶融した金属膜だけであり樹脂成分は完全に脱脂されていた。
(Example 1)
A ceramic green sheet comprising 50% by weight of silver stearate-coated silver ultrafine particles (average diameter of silver fine particles 5 nm), 20% by weight of vehicle containing 30% by weight of terpineol, and 20% by weight of vehicle containing room temperature curable resin prepared in room temperature curable resin. A conductive paste was prepared. This conductive paste was applied to the exposed portions of the
(比較例1)
常温硬化性樹脂によるビヒクルの調整2で調整した硬化性樹脂を含むビヒクル20重量%、テルピネオール29重量%、ジシアンジアミド1重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用導電性ペーストを調製した。この導電性ペーストを積層されたセラミックグリーンシートの両面の内部電極2の露出箇所に塗布し、400℃で1時間焼成した。形成された外部電極3は内部電極2とは電気導通性を示さなかった。積層セラミック焼成体を割りその断面を電子顕微鏡で観察すると、十分に脱脂されておらず金属膜は多孔質であって樹脂分の残留も見られた。
(Comparative Example 1)
Conductivity for ceramic green sheet in the same manner as in Example 1 except that the vehicle containing 20% by weight of the curable resin prepared in
本発明は、積層セラミック素子、例えばセラミックスコンデンサ、セラミックスインダクタ等の製造方法に利用することができる。 The present invention can be used in a method for manufacturing a multilayer ceramic element such as a ceramic capacitor or a ceramic inductor.
1セラミックス本体
2内部電極
3外部電極
4積層セラミックス素子
6ポリマー電極
7ガラスコンタクト電極
1
Claims (1)
A ceramic containing a resin component mainly composed of polyoxyalkylene resin or polyacrylic resin, metal fine particles, and a solvent on an internal electrode exposed on the surface of a laminated sheet obtained by laminating ceramic green sheets on which internal electrodes are printed A method for producing a multilayer ceramic element, comprising applying a conductive paste for a green sheet to be an external electrode electrically connected to an internal electrode, and firing the multilayer sheet.
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JP2004153640A JP2005340289A (en) | 2004-05-24 | 2004-05-24 | Manufacturing method of laminated ceramic element |
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2004
- 2004-05-24 JP JP2004153640A patent/JP2005340289A/en not_active Withdrawn
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