JP2009182128A - 積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペースト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルロース系樹脂、(メタ)アクリル樹脂、有機溶剤及び導電粉末を含有する積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペーストであって、前記(メタ)アクリル樹脂は、重量平均分子量が5000〜50000である積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペースト。
【選択図】なし
Description
しかしながら、このような方法では、塗工・乾燥後に得られる導電ペースト層の表面に凹凸が生じ、いわゆるレベリング性に劣るという問題や、焼結後の残留炭素分が多くなるという問題があった。
また、特許文献4には、特定溶剤とバインダー樹脂としてアクリル樹脂とを用いる方法が開示されている。しかしながら、このような方法では、使用するバインダー樹脂の分子量が高いために、印刷時において糸引きが発生し、所定の形状を印刷できないという問題があった。
しかしながら、このような方法では、エチルセルロース樹脂とブチラール樹脂又はアクリル樹脂との相溶性が低いため、導電ペーストに相分離が発生したり、塗工・乾燥後に得られる導電ペースト層の表面に凹凸が形成されたりする不具合が生じていた。
以下に本発明を詳述する。
一方、重量平均分子量が50000を超えると、得られる積層セラミックコンデンサ内部電極用ペーストが増粘して印刷性が悪くなり、印刷性を確保するため、結果的に(メタ)アクリル樹脂の配合量が少なくなってしまう。重量平均分子量が50000以下であれば、セルロース系樹脂との相溶性を確保しつつ、印刷性に優れる積層セラミックコンデンサ内部電極用ペーストを得ることができる。好ましい上限については、セルロース系樹脂との配合比等にもよるが、30000以下とすることで、(メタ)アクリル樹脂の配合比を高めることができ、焼成後の残留炭素を低減させることが可能となる。
なお、上記重量平均分子量は、カラムとして例えばSHOKO社製カラムLF−804を用い、ポリスチレン重合体を標準物質としてGPC測定により測定することができる。
図1にセグメントAとセグメントBとの結合の態様を示す模式図を示した。上記(メタ)アクリレート共重合体におけるセグメントAとセグメントBとの結合の態様として、例えば、図1の(A)〜(G)のいずれであってもよい。
また、側鎖にセグメントBを導入する方法としては特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体と共重合可能な共重合性官能基を有するポリアルキレンオキシドと、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体とを共重合させる方法が挙げられる。
上記水酸基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体としては特に限定されず、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アタクリレート等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル樹脂の重合に重合開始剤を用いる場合、重合開始剤としては特に限定されない。上記重合開始剤は、上記(メタ)アクリル樹脂の重合時に全量を一度に添加されてもよいし、数回に分割して添加されてもよい。上記重合開始剤を数回に分割して添加した場合、残留オリゴマー等の低分子量成分を含まない上記(メタ)アクリル樹脂を得ることができる。
用いられる有機溶剤としては、例えば、メンテン、メンタン、メントン、ミルセン、α−ピネン、α−テルピネン、γ−テルピネン、リモネン、ペリリルアセテート、メンチルアセテート、カルビルアセテート、ジヒドロカルビルアセテート、ペリリルアルコール、ジヒドロターピネオールアセテート、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ターピニルオキシエタノール、ジヒドロターピニルオキシエタノール、ターピニルメチルエーテル、ジヒドロターピニルメチルエーテル、ジヒドロターピニルプロピオネート、イソボニルプロピオネート、イソボニルアセテート、イソボニルプロピオネート、イソボニルブチレート、イソボニルイソブチレート、ノビルアセテート、オクチルアセテート、ジメチルオクチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート、アセトキシ−メトキシエトキシ−シクロヘキサノールアセテート、ジヒドロカルベオール、2−エチルヘキシルグリコール、ベンジルグリコール、フェニルプロピレングリコール、メチルデカリン、アミルベンゼン、クメン、シメン、1,1−ジイソプロピルヘキサン、シトロネロール等の沸点が150℃以上である物が、印刷性の観点から好適に挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記導電粉末の材質としては導電性を示すものであれば特に限定されず、例えば、ニッケル、パラジウム、白金、金、銀、銅やこれらの合金等からなる粉末等が挙げられる。これらの金属粉末は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
((メタ)アクリル樹脂の合成)
攪拌機、冷却器、温度計、湯浴、及び、窒素ガス導入口を備えた2Lセパラブルフラスコに、メチルメタクリレート(MMA、共栄社化学社製:ライトエステルM)80重量部、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(PEGMA、サートマー社製:CD572)20重量部、連鎖移動剤としてドデシルメルカプタン(和光純薬社製)3.3重量部、有機溶剤として酢酸エチル(和光純薬社製)100重量部とを混合し、モノマー混合液を得た。
得られた(メタ)アクリル樹脂の酢酸エチル溶液にジヒドロテルピネオールアセテートを100重量部加えエバポレーターを用いて減圧乾燥することで、酢酸エチルを揮発させて溶剤置換を行った。
(メタ)アクリル樹脂のジヒドロターピネオールアセテート溶液と、エチルセルロースのジヒドロターピネオールアセテート溶液とを加えて、(メタ)アクリル樹脂:エチルセルロース樹脂=40:60となるように樹脂固形分5重量%のビヒクルを調製した。
ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業製、エスレックB「BM−2」、重合度850)10重量部を、トルエン30重量部とエタノール15重量部との混合溶剤に加え、攪拌溶解し、更に、可塑剤としてジブチルフタレート3重量部を加え、攪拌溶解した。得られた樹脂溶液に、セラミック粉末としてチタン酸バリウム(堺化学工業製「BT−02(平均粒径0.2μm)」)100重量部を加え、ボールミルで48時間混合してセラミックスラリー組成物を得た。得られたスラリー組成物を、離型処理したポリエステルフィルム上に、乾燥後の厚みが約1μmになるように塗布し、常温で1時間風乾し、熱風乾燥機、80℃で3時間、続いて120℃で2時間乾燥させてセラミックグリーンシートを得た。
得られたグリーンシートの片面に、調製した導電ペーストを乾燥後の厚みが約1.5μmになるように、スクリーン印刷法により印刷し、乾燥させて導電層を形成した。
グリーンシートを5cm角に切断し、100枚積重ねて、温度70℃、圧力150kg/cm2、10分間熱圧着させてグリーンシート積層体を得た。
得られたグリーンシート積層体を窒素雰囲気下で400℃まで昇温速度3℃/分の速度で昇温して5時間保持後、再び5℃/分の速度で1350℃まで昇温して10時間保持することで焼結し積層体を得た。
連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
メチルメタクリレートとポリエチレングリコールモノメタクリレートの比率、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
ポリエチレングリコールモノメタクリレートに代えてメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(MPEGMA、サートマー社製:CD550)を用い、各モノマー、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
ポリエチレングリコールモノメタクリレートに代えてポリプロピレングリコールモノメタクリレート(PPGMA、サートマー社製:SR604)を用い、各モノマー、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
エチルセルロースを添加せず、各モノマー、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
メチルメタクリレートに代えてイソブチルメタクリレート(IBMA)を用い、各モノマー、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
メチルメタクリレートに代えてシクロヘキシルメタクリレート(CHMA)を用い、各モノマー、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
メチルメタクリレートとイソブチルメタクリレートとを1:1で添加し、各モノマー、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表4に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
メチルメタクリレートとノルマルブチルメタクリレート(nBMA)とを1:1で添加し、各モノマー、連鎖移動剤の添加量、及び、(メタ)アクリル樹脂とエチルセルロースとの比率及び樹脂固形分を表4に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして導電ペースト及び積層体を得た。
実施例及び比較例で得られた(メタ)アクリル樹脂、導電ペースト及び積層体について、以下の評価を行った。結果を表1〜表4に示す。
実施例及び比較例で得られた(メタ)アクリル樹脂について、カラムとしてSHOKO社製カラムLF−804を用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分析を行うことにより、ポリスチレン換算による重量平均分子量(Mw)を測定した。
実施例及び比較例で得られた導電ペーストをガラスびんに採取し、3週間室温で静置し、目視にて導電ペーストの貯蔵安定性を評価した。
導電ペーストの表面に透明な層がしみ出てくる分離現象が起こった場合を×、起こらなかった場合を○とした。
実施例及び比較例において形成された導電層について、JIS B 0601に準拠した方法で表面の中心線平均粗さ(Ra)を測定した。なお、測定には、触針式粗さ計(東京精密社製、サーフコム1400D)を用いた。
測定の結果、Raが0.07μm以下である場合を○、0.07μmより大きく、0.1μm以下である場合を△、0.1μmを超える場合を×とした。Raが0.1μmを超えると、積層時に誘電体を突き破り製品の歩留まりの悪化や、突起部により圧迫された誘電体層が使用中に圧電破壊されることによる品質不良の原因になる
実施例及び比較例で得られた積層体を常温まで冷却し、中央部を積層面に対し垂直方向に切断して、50層目付近のシート状態を電子顕微鏡で観察することにより、導電層におけるクラックの有無を確認した。
クラックが無く、黒色の点状物が確認されないものを○、クラックがあるか、黒色の点状物があるものを×とした。
実施例及び比較例で得られた積層体を常温まで冷却し、中央部を積層面に対し垂直方向に切断して、50層目付近のシート状態を電子顕微鏡で観察することにより、セラミック層と導電層とのデラミネーションの有無を観察した。
デラミネーションが確認できない場合を○、デラミネーションが確認できた場合を×とした。
Claims (5)
- セルロース系樹脂、(メタ)アクリル樹脂、有機溶剤及び導電粉末を含有する積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペーストであって、
前記(メタ)アクリル樹脂は、重量平均分子量が5000〜50000である
ことを特徴とする積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペースト。 - ポリアルキレンオキシドセグメントは、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリメチルエチレンオキシド、ポリエチルエチレンオキシド、ポリトリメチレンオキシド、ポリテトラメチレンオキシドからなる群より選択される少なくとも1種に由来するセグメントであることを特徴とする請求項1又は2記載の積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペースト。
- (メタ)アクリル樹脂は、更に、水酸基と水素結合することができる官能基を有する共重合性単量体に由来するセグメントを有することを特徴とする請求項1、2又は3記載の積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペースト。
- セルロース系樹脂は、エチルセルロースであることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペースト。
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