JP2021056199A - Method for evaluating organic vehicle for functional paste and method for evaluating functional paste - Google Patents

Method for evaluating organic vehicle for functional paste and method for evaluating functional paste Download PDF

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達男 相川
Tatsuo Aikawa
達男 相川
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Abstract

To provide a method for evaluating an organic vehicle for a functional paste or a method for evaluating, on a microscopic level, a functional paste that can examine a compatible state of resin when the resin is forming a coating film.SOLUTION: The present invention relates to a method for evaluating an organic vehicle for a functional paste, the organic vehicle including an organic solvent and at least two types of resins. The method includes the steps of: manufacturing a coating film by applying the organic vehicle on a base material and drying the base material; processing the coating film to expose a processing surface; and analyzing the surface characteristics of the coating film in the processing surface by using an atomic force microscope.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、機能性ペースト用有機ビヒクルの評価方法及び機能性ペーストの評価方法に関する。 The present invention relates to an evaluation method for an organic vehicle for a functional paste and an evaluation method for a functional paste.

携帯電話及びデジタル機器などの電子機器の小型化及び高性能化に伴い、電子部品等の部品の小型化及び高特性化が求められている。このような部品の多くには、電極層(導電層)、電気抵抗層、磁性層、熱伝導層及び/又は熱遮蔽層などの機能層を備えている。この機能層は、導電性粉末等の機能性粉末を有機ビヒクルに分散させた機能性ペーストを基材上に塗布、乾燥及び焼成して作製される。 With the miniaturization and high performance of electronic devices such as mobile phones and digital devices, there is a demand for miniaturization and high performance of parts such as electronic parts. Many of such components are provided with functional layers such as an electrode layer (conductive layer), an electrical resistance layer, a magnetic layer, a heat conductive layer and / or a heat shielding layer. This functional layer is produced by applying, drying and firing a functional paste in which a functional powder such as a conductive powder is dispersed in an organic vehicle on a base material.

例えば、小型化及び高容量化が望まれている積層セラミックスコンデンサ(MLCC)は、次のようにして作製される。まず、チタン酸バリウム(BaTiO)等のセラミックス粉末、バインダー樹脂及び有機溶剤等を混合して誘電体ペーストを作製する。得られた誘電体ペーストをポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の基体上に塗布及び乾燥して誘電体グリーンシートを作製する。誘電体グリーンシートの表面に導電性ペーストをパターン印刷して、印刷済み誘電体グリーンシートとする。複数の印刷済み誘電体グリーンシートを積層及び圧着して圧着体(積層体)を作製し、個片に切断する。得られた個片に脱バインダー処理及び焼成処理を施して焼成チップを作製する。最後に焼成チップの両端部に外部電極を設けて、積層セラミックコンデンサとする。 For example, a multilayer ceramic capacitor (MLCC) for which miniaturization and high capacity are desired is manufactured as follows. First, a ceramic powder such as barium titanate (BaTIO 3 ), a binder resin, an organic solvent and the like are mixed to prepare a dielectric paste. The obtained dielectric paste is applied on a substrate such as a polyethylene terephthalate (PET) film and dried to prepare a dielectric green sheet. A pattern of the conductive paste is printed on the surface of the dielectric green sheet to obtain a printed dielectric green sheet. A plurality of printed dielectric green sheets are laminated and crimped to prepare a crimped body (laminated body), which is cut into individual pieces. The obtained individual pieces are subjected to a debinder treatment and a firing treatment to prepare a firing chip. Finally, external electrodes are provided at both ends of the fired chip to form a multilayer ceramic capacitor.

内部電極層の形成に用いられる導電性ペーストは、機能性ペーストの一種であり、有機ビヒクルに導電性粉末と必要に応じて共材を分散して作製される。有機ビヒクルは、主としてバインダー樹脂を有機溶剤に混合及び溶解して作製される。導電性粉末として、銀(Ag)、パラジウム(Pd)及び/又はニッケル(Ni)などの金属粉が用いられ、特に近年は安価な卑金属であるニッケル(Ni)粉が多用されている。共材はチタン酸バリウム(BaTiO)等のセラミックス粉末であり、焼成時に内部電極層の収縮抑制の目的で使用される。バインダー樹脂としてセルロース系樹脂などが、有機溶剤としてターピネオールなどが用いられる。 The conductive paste used for forming the internal electrode layer is a kind of functional paste, and is produced by dispersing the conductive powder and, if necessary, a co-material in an organic vehicle. The organic vehicle is mainly produced by mixing and dissolving a binder resin in an organic solvent. As the conductive powder, metal powders such as silver (Ag), palladium (Pd) and / or nickel (Ni) are used, and in recent years, nickel (Ni) powder, which is an inexpensive base metal, has been widely used. The common material is a ceramic powder such as barium titanate (BaTIO 3 ), which is used for the purpose of suppressing shrinkage of the internal electrode layer during firing. Cellulose-based resin or the like is used as the binder resin, and tarpineol or the like is used as the organic solvent.

近年、機能性ペースト(導電性ペースト等)やその前駆体たる有機ビヒクルのバインダー樹脂として複数の樹脂を組み合わせることが提案されている。例えば、下記特許文献1〜3に開示されるように、積層セラミックスコンデンサ用導電性ペーストのバインダー樹脂として、セルロース系樹脂とアセタール系樹脂との組み合わせが提案されている。 In recent years, it has been proposed to combine a plurality of resins as a binder resin for a functional paste (conductive paste or the like) or an organic vehicle as a precursor thereof. For example, as disclosed in Patent Documents 1 to 3 below, a combination of a cellulosic resin and an acetal resin has been proposed as a binder resin for a conductive paste for a laminated ceramic capacitor.

特許文献1は、積層セラミックコンデンサの誘電体層であるグリーンシートに内部電極層を形成するための、少なくとも導電性金属粒子、共材、樹脂、有機溶剤、有機添加剤を含有する導電性ペーストにおいて、共材がグリーンシートの主要構成材料からなり、樹脂として少なくともポリビニルブチラールを含み、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を有する化合物、または/および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性ペーストが開示されている(特許文献1の請求項1)。また特許文献1にはバインダー樹脂としては、ポリビニルブチラール単独でもよいし、これ以外の樹脂たとえばエチルセルロース、ニトロセルロース、アクリルなどと併用することが可能で、有機溶剤との相溶性を改善するためには好ましい手法である旨が記載されている(特許文献1の[0020])。 Patent Document 1 describes a conductive paste containing at least conductive metal particles, a common material, a resin, an organic solvent, and an organic additive for forming an internal electrode layer on a green sheet which is a dielectric layer of a multilayer ceramic capacitor. , The common material consists of the main constituent material of the green sheet, contains at least polyvinyl butyral as a resin, and the organic additive shows a compound having a functional group showing an acid value and a functional group showing an amine value, and / and showing an acid value. A conductive paste for an internal electrode of a laminated ceramic capacitor is disclosed, which is a mixture of a compound having a functional group and a compound having a functional group exhibiting an amine value (claim 1 of Patent Document 1). Further, in Patent Document 1, the binder resin may be polyvinyl butyral alone, or may be used in combination with other resins such as ethyl cellulose, nitrocellulose, acrylic, etc., in order to improve compatibility with an organic solvent. It is described that it is a preferable method (Patent Document 1 [0020]).

特許文献2は、ニッケル粉末、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、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、前記ニッケル粉末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、0.8mol倍以上2mol倍以下の範囲で水を含有する、内部電極用ペーストが開示されている(特許文献2の請求項1)。また特許文献2にはポリビニルブチラール樹脂の含有量が上記範囲(1質量%以上2.5質量%以下)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旨が記載されている(特許文献2の[[0024])。 Patent Document 2 is a paste for an internal electrode containing a nickel 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 used with respect to the total amount of the paste. The anionic surfactant is contained in an amount of 1% by mass or more and 2.5% by mass or less, has at least one carboxyl group (COOH group), and is 0.1% by mass based on 100 parts by mass of the nickel powder. Disclosed is a paste for an internal electrode, which contains at least 6.5 parts by mass and contains water in a range of 0.8 mol times or more and 2 mol times or less with respect to the carboxyl group (COOH group) of the anionic surfactant. (Claim 1 of Patent Document 2). Further, in Patent Document 2, when the content of the polyvinyl butyral resin is within the above range (1% by mass or more and 2.5% by mass or less), the adhesion strength between the green sheet and the dry film of the internal electrode paste can be increased. It is described that it can be done (Patent Document 2 [[0024]).

特許文献3は、セルロース誘導体と、ポリビニルアセタールと、前記セルロース誘導体および前記ポリビニルアセタールが有する水酸基と反応工程において反応可能な官能基を分子内に2以上有する結合剤とを、準備する準備工程と、前記セルロース誘導体と、前記ポリビニルアセタールのうち、添加するモル数が多い方に対して、2倍モル量以上の前記結合剤とを、混合し、前記水酸基と前記官能基とを結合させる反応工程とを、有するバインダー樹脂の製造方法が開示されている(特許文献3の請求項1)。また特許文献3には本発明バインダー樹脂は均質性が高いため、該バインダー樹脂を用いて作製された導電性ペーストなどのペーストから形成された塗布膜は、金属粒子などの無機粒子の分散性が高く、さらに粘度比が小さいので、塗布膜の平滑性に優れ、微細な穴(欠陥)が発生しにくい旨、このため、焼成後の塗布膜(金属膜など)の平滑性や緻密性などの膜質も大いに向上させることができる旨が記載されている(特許文献3の[0031])。 Patent Document 3 describes a preparatory step of preparing a cellulose derivative, a polyvinyl acetal, and a binder having two or more functional groups in the molecule capable of reacting with the cellulose derivative and the hydroxyl group of the polyvinyl acetal in the reaction step. A reaction step in which the cellulose derivative and the binder in a amount of twice the molar amount or more of the polyvinyl acetal having a larger number of moles are mixed to bond the hydroxyl group and the functional group. A method for producing a binder resin having the above is disclosed (claim 1 of Patent Document 3). Further, in Patent Document 3, since the binder resin of the present invention has high homogeneity, the coating film formed from a paste such as a conductive paste produced by using the binder resin has a dispersibility of inorganic particles such as metal particles. Since it is high and the viscosity ratio is small, the smoothness of the coating film is excellent, and fine holes (defects) are unlikely to occur. Therefore, the smoothness and denseness of the coating film (metal film, etc.) after firing, etc. It is described that the film quality can be greatly improved (Patent Document 3 [0031]).

特開2004−200450号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-200450 特開2017−143202号公報JP-A-2017-143202 国際公開第2015/107811号International Publication No. 2015/107811

このように、機能性ペースト(導電性ペースト等)や有機ビヒクルの樹脂バインダーとして、複数の樹脂を組み合わせることが提案されている。複数の樹脂を用いる場合には、その相溶性が重要である。相溶性が低いと有機溶剤中で樹脂の分布にムラ(相分離)が生じる。また樹脂の相分離に伴い、機能性粉末(導電性粉末等)の偏在が生じてしまう。これに対して相溶性の高い樹脂の組み合わせとすることで、有機溶剤中で樹脂を分子レベルで均一に溶解させることが可能となる。そのため、樹脂を選択する際に、機能性ペーストや有機ビヒクル中での樹脂の相溶性の観点での検討が従来は行われている。 As described above, it has been proposed to combine a plurality of resins as a resin binder for a functional paste (conductive paste or the like) or an organic vehicle. When using a plurality of resins, their compatibility is important. If the compatibility is low, unevenness (phase separation) occurs in the distribution of the resin in the organic solvent. In addition, the functional powder (conductive powder, etc.) is unevenly distributed due to the phase separation of the resin. On the other hand, by using a combination of highly compatible resins, it is possible to uniformly dissolve the resins at the molecular level in an organic solvent. Therefore, when selecting a resin, studies have been conventionally conducted from the viewpoint of compatibility of the resin in a functional paste or an organic vehicle.

しかしながら本発明者が調べたところ、機能性ペーストや有機ビヒクル中で相溶性が高い樹脂の組み合わせを用いたとしても、塗膜中で機能性粉末及び共材が偏在する場合のあることが分かった。そして、その原因を究明する過程で、塗膜中での樹脂の分布はペーストやビヒクル中での状態とは異なるとの仮説に至った。すなわち樹脂が有機溶剤中に均一に溶解していたとしても、乾燥工程で樹脂が相分離してしまい、これが塗膜中での機能性粉末や共材の偏在をもたらすのではないかと考えた。 However, as a result of investigation by the present inventor, it was found that even if a combination of a functional paste or a resin having high compatibility in an organic vehicle is used, the functional powder and the co-material may be unevenly distributed in the coating film. .. Then, in the process of investigating the cause, it was hypothesized that the distribution of the resin in the coating film is different from the state in the paste or vehicle. That is, even if the resin was uniformly dissolved in the organic solvent, the resin was phase-separated in the drying step, which may cause uneven distribution of the functional powder and the co-material in the coating film.

機能層(電極層等)の望ましい特性を得る上で、塗膜中の機能性粉末や共材の分布は重要である。そのため機能性粉末や共材の分布に影響を及ぼす塗膜中での樹脂の分布を適切に制御することが望まれる。したがってペーストやビヒクル中での樹脂の相溶性の検討のみでは不十分であり、塗膜中での樹脂の相溶状態を調べることが必要である。しかしながら、従来は、塗膜中樹脂の相溶状態に着目しておらず、ましてや塗膜中樹脂の相溶状態を微視的なレベルで調べる手法は知られていなかった。 The distribution of functional powders and co-materials in the coating film is important for obtaining the desired properties of the functional layer (electrode layer, etc.). Therefore, it is desired to appropriately control the distribution of the resin in the coating film, which affects the distribution of the functional powder and the common material. Therefore, it is not enough to examine the compatibility of the resin in the paste or vehicle, and it is necessary to investigate the compatibility of the resin in the coating film. However, conventionally, attention has not been paid to the compatible state of the resin in the coating film, much less a method for examining the compatible state of the resin in the coating film at a microscopic level has not been known.

本発明者は、今般、機能性ペーストやその前駆体たる有機ビヒクルを評価する上で、塗膜中樹脂の相溶状態を調べることが重要であること、及び塗膜加工面の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析することで、塗膜中樹脂の相溶状態を微視的なレベルで調べることができるとの知見を得た。 In order to evaluate a functional paste and an organic vehicle that is a precursor thereof, it is important for the present inventor to investigate the compatibility state of the resin in the coating film, and the surface characteristics of the coating film processed surface are atomic. By analyzing with an atomic force microscope, it was found that the compatibility state of the resin in the coating film can be examined at a microscopic level.

本発明は、このような知見に基づき完成されたものであり、機能性ペースト用有機ビヒクル又は機能性ペーストの評価方法であって、塗膜にした状態での樹脂の相溶状態を微視的なレベルで調べることが可能な方法の提供を課題とする。 The present invention has been completed based on such findings, and is a method for evaluating an organic vehicle for a functional paste or a functional paste, and microscopically shows the compatible state of the resin in a coated state. The challenge is to provide a method that can be investigated at various levels.

本発明は、下記(1)〜(10)の態様を包含する。なお、本明細書において、「〜」なる表現は、その両端の数値を含む。すなわち、「X〜Y」は「X以上Y以下」と同義である。 The present invention includes the following aspects (1) to (10). In addition, in this specification, the expression "~" includes the numerical values at both ends thereof. That is, "X to Y" is synonymous with "X or more and Y or less".

(1)機能性ペースト用有機ビヒクルの評価方法であって、
前記有機ビヒクルが、有機溶剤及び2種類以上の樹脂を含み、前記方法が、以下の工程;
前記有機ビヒクルを基材上に塗布及び乾燥して塗膜を作製する工程、
前記塗膜を加工して加工面を露出する工程、及び
前記加工面における前記塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する工程、
を有する、方法。
(1) An evaluation method for organic vehicles for functional pastes.
The organic vehicle contains an organic solvent and two or more kinds of resins, and the method is described in the following steps;
A step of applying the organic vehicle onto a substrate and drying it to prepare a coating film.
A step of processing the coating film to expose the processed surface, and a step of analyzing the surface characteristics of the coating film on the processed surface using an atomic force microscope.
The method.

(2)機能性ペーストの評価方法であって、
前記機能性ペーストが、有機溶剤及び2種類以上の樹脂を含む有機ビヒクルと、機能性粉末と、を含み、前記方法が、以下の工程;
前記機能性ペーストを基材上に塗布及び乾燥して塗膜を作製する工程、
前記塗膜を加工して加工面を露出する工程、及び
前記加工面における前記塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する工程、
を有する、方法。
(2) This is an evaluation method for functional paste.
The functional paste contains an organic vehicle containing an organic solvent and two or more kinds of resins, and a functional powder, and the method is described in the following steps;
A step of applying the functional paste onto a substrate and drying it to prepare a coating film.
A step of processing the coating film to expose the processed surface, and a step of analyzing the surface characteristics of the coating film on the processed surface using an atomic force microscope.
The method.

(3)前記機能性粉末が導電性粉末を含み、前記機能性ペーストが導電性ペーストである、上記(2)の方法。 (3) The method according to (2) above, wherein the functional powder contains a conductive powder and the functional paste is a conductive paste.

(4)前記導電性粉末が、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)およびこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一種の金属粉末である、上記(3)の方法。 (4) At least the conductive powder selected from the group consisting of nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and alloys thereof. The method (3) above, which is a kind of metal powder.

(5)前記機能性粉末が、窒化アルミニウム(AlN)粉末を含み、前記機能性ペーストが熱伝導性ペーストである、上記(2)の方法。 (5) The method according to (2) above, wherein the functional powder contains aluminum nitride (AlN) powder and the functional paste is a heat conductive paste.

(6)前記樹脂がセルロース系樹脂及びアセタール系樹脂を含む、上記(1)〜(5)のいずれかの方法。 (6) The method according to any one of (1) to (5) above, wherein the resin contains a cellulosic resin and an acetal resin.

(7)前記加工面が塗膜の断面である、上記(1)〜(6)のいずれかの方法。 (7) The method according to any one of (1) to (6) above, wherein the processed surface is a cross section of a coating film.

(8)前記加工を、ミクロトームを用いて行う、上記(1)〜(7)のいずれかの方法。 (8) The method according to any one of (1) to (7) above, wherein the processing is performed using a microtome.

(9)前記表面特性が弾性率である、上記(1)〜(8)のいずれかの方法。 (9) The method according to any one of (1) to (8) above, wherein the surface property is an elastic modulus.

(10)前記塗膜の表面特性を分析する工程で、表面特性のマッピング像又は頻度分布を作成し、前記マッピング像又は頻度分布に基づき、樹脂の相溶状態を評価する、上記(1)〜(9)のいずれかの方法。 (10) In the step of analyzing the surface characteristics of the coating film, a mapping image or frequency distribution of the surface characteristics is created, and the compatibility state of the resin is evaluated based on the mapping image or frequency distribution. Any method of (9).

本発明によれば、機能性ペースト用有機ビヒクル又は機能性ペーストの評価方法であって、塗膜にした状態での樹脂の相溶状態を微視的なレベルで調べることが可能な方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for evaluating an organic vehicle for a functional paste or a functional paste, which can examine the compatibility state of a resin in a coating film state at a microscopic level. Will be done.

有機ビヒクル塗膜断面(例1)の高さマッピング像と頻度分布を示す。The height mapping image and frequency distribution of the cross section of the organic vehicle coating film (Example 1) are shown. 有機ビヒクル塗膜断面(例2)の高さマッピング像と頻度分布を示す。The height mapping image and frequency distribution of the cross section of the organic vehicle coating film (Example 2) are shown. 有機ビヒクル塗膜断面(例3)の高さマッピング像と頻度分布を示す。The height mapping image and frequency distribution of the cross section of the organic vehicle coating film (Example 3) are shown. 有機ビヒクル塗膜断面(例1)の弾性率マッピング像と頻度分布を示す。The elastic modulus mapping image and frequency distribution of the organic vehicle coating film cross section (Example 1) are shown. 有機ビヒクル塗膜断面(例2)の弾性率マッピング像と頻度分布を示す。The elastic modulus mapping image and frequency distribution of the cross section of the organic vehicle coating film (Example 2) are shown. 有機ビヒクル塗膜断面(例3)の弾性率マッピング像と頻度分布を示す。The elastic modulus mapping image and frequency distribution of the organic vehicle coating film cross section (Example 3) are shown. 導電性ペースト塗膜断面(例4)の高さマッピング像と頻度分布を示す。The height mapping image and frequency distribution of the cross section of the conductive paste coating film (Example 4) are shown. 導電性ペースト塗膜断面(例4)の弾性率マッピング像と頻度分布を示す。The elastic modulus mapping image and frequency distribution of the cross section of the conductive paste coating film (Example 4) are shown. ポリビニルブチラール(PVB)及びエチルセルロース(EC)の赤外吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectra of polyvinyl butyral (PVB) and ethyl cellulose (EC) are shown. 導電性ペースト塗膜断面(例4)の赤外吸収強度(波数1742cm−1)のマッピング像を示す。A mapping image of the infrared absorption intensity (wave number 1742 cm -1 ) of the cross section of the conductive paste coating film (Example 4) is shown. 導電性ペースト塗膜断面(例4)の赤外吸収スペクトルを示す。The infrared absorption spectrum of the cross section of the conductive paste coating film (Example 4) is shown.

本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施形態」という)について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能である。 A specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention.

機能性ペースト用有機ビヒクルの評価
本実施形態の機能性ペースト用有機ビヒクルの評価方法は、以下の工程;有機ビヒクルを基材上に塗布及び乾燥して塗膜を作製する工程(塗膜作製工程)、得られた塗膜を加工して加工面を露出する工程(加工工程)、及び露出した加工面における塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する工程(分析工程)を有する。各工程の詳細を以下に説明する。
Evaluation of Organic Vehicle for Functional Paste The evaluation method for the organic vehicle for functional paste of the present embodiment is as follows: a step of applying the organic vehicle on a substrate and drying it to prepare a coating film (coating film preparation step). ), A step of processing the obtained coating film to expose the processed surface (processing step), and a step of analyzing the surface characteristics of the coating film on the exposed processed surface using an atomic force microscope (analysis step). .. Details of each step will be described below.

<塗膜作製工程>
塗膜作製工程では、機能性ペースト用有機ビヒクルを基材上に塗布及び乾燥して塗膜(ビヒクル乾燥膜)を作製する。有機ビヒクルは機能性ペーストの前駆体となるものであり、有機ビヒクルに機能性粉末を混合及び混錬して機能性ペーストとする。有機ビヒクルは有機溶剤及び2種類以上の樹脂(バインダー樹脂)を含む。有機溶剤として塗工ペーストに用いられる公知の溶剤を使用すればよい。このような溶剤として、ターピネオール、ジヒドロターピネオール等のテルペン系溶剤、オクタノール、デカノール又はトリデカノール等の高級アルコールが例示される。
<Coating film manufacturing process>
In the coating film preparation step, an organic vehicle for a functional paste is applied and dried on a substrate to prepare a coating film (vehicle dry film). The organic vehicle is a precursor of the functional paste, and the functional powder is mixed and kneaded with the organic vehicle to obtain a functional paste. The organic vehicle contains an organic solvent and two or more kinds of resins (binder resins). A known solvent used for the coating paste may be used as the organic solvent. Examples of such a solvent include terpene-based solvents such as tarpineol and dihydroterpineol, and higher alcohols such as octanol, decanol or tridecanol.

バインダー樹脂として2種類の樹脂を組み合わせて用いる。樹脂として、塗工ペーストに用いられる公知の樹脂を使用すればよい。このような樹脂として、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロース、メチルセルロース、プロピルセルロース又はアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリビニルブチラール等のアセタール系樹脂、ブチルメタクリレート又はメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂が例示される。このうち樹脂がセルロース系樹脂及びアセタール系樹脂を含むことが好ましい。これらの樹脂の組み合わせは、有機ビヒクルを積層セラミックコンデンサ用導電性ペーストに適用したときに、誘電体層との密着性に優れる内部電極が得られるからである。また有機ビヒクルは有機溶剤に可溶な添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤として分散剤や結合剤が例示される。また有機ビヒクルは公知の手法で作製すればよい。例えば有機溶剤に、樹脂及び必要に応じて添加剤を混合し溶解すればよい。 Two types of resins are used in combination as the binder resin. As the resin, a known resin used for the coating paste may be used. Examples of such resins include cellulose resins such as ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, nitrocellulose, methyl cellulose, propyl cellulose and acetyl cellulose, acetal resins such as polyvinyl butyral, and acrylic resins such as butyl methacrylate and methyl methacrylate. .. Of these, the resin preferably contains a cellulosic resin and an acetal resin. This is because the combination of these resins provides an internal electrode having excellent adhesion to the dielectric layer when the organic vehicle is applied to the conductive paste for a multilayer ceramic capacitor. In addition, the organic vehicle may contain an additive that is soluble in an organic solvent. Dispersants and binders are exemplified as such additives. Further, the organic vehicle may be produced by a known method. For example, a resin and, if necessary, an additive may be mixed and dissolved in an organic solvent.

基材として、その上に有機ビヒクルを塗布でき、乾燥工程での加熱に耐えうるものであれば、特に限定されない。例えばポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の支持フィルムが挙げられる。塗布はスクリーン印刷、ドクターブレード又はアプリケータなどの公知の手段で行えばよい。また乾燥も公知の手法で行えばよく、用いる有機溶剤及び樹脂の種類に応じてその条件を決めればよい。乾燥温度は、例えば50〜300℃であってよく、80〜150℃であってよい。 The base material is not particularly limited as long as it can be coated with an organic vehicle and can withstand heating in the drying step. For example, a support film such as a polyethylene terephthalate (PET) film can be mentioned. The coating may be performed by a known means such as screen printing, a doctor blade or an applicator. In addition, drying may be performed by a known method, and the conditions may be determined according to the type of organic solvent and resin used. The drying temperature may be, for example, 50 to 300 ° C. and may be 80 to 150 ° C.

<加工工程>
加工工程では、得られた塗膜を加工して加工面を露出する。加工面を露出することで、後続する分析工程で塗膜内部における樹脂の相溶状態を精度よく分析することができる。加工は膜に熱が加わらない方法で行うことが好ましい。加工時に熱が加わると、塗膜中の樹脂が溶融してしまい、樹脂の相溶状態を正確に調べることが困難になる恐れがある。加工は、熱が加わらない限り、その手法が限定されるものではない。しかしながら、加工をミクロトームを用いて行うことが好ましい。ミクロトームはサンプルから極薄片を切り出す器具であり、顕微鏡観察用サンプルの作製に用いられる。ミクロトームを用いることで、マイクロメートルから数十ナノメートルオーダーの厚さの薄片を均質に切り出すことが可能となる。またミクロトームを用いた加工では、集束イオンビーム(FIB)を用いる加工とは異なり、熱が加わらない。そのため塗膜を溶融させることなく、薄片の切り出しが可能である。この薄片はその表面が平滑である。
<Processing process>
In the processing process, the obtained coating film is processed to expose the processed surface. By exposing the processed surface, it is possible to accurately analyze the compatibility state of the resin inside the coating film in the subsequent analysis step. The processing is preferably performed by a method in which heat is not applied to the film. If heat is applied during processing, the resin in the coating film may melt, making it difficult to accurately check the compatibility state of the resin. The method of processing is not limited as long as heat is not applied. However, it is preferable to perform the processing using a microtome. A microtome is an instrument that cuts out ultrathin pieces from a sample and is used to prepare a sample for microscopic observation. By using a microtome, it is possible to uniformly cut out flakes with a thickness on the order of micrometers to several tens of nanometers. Further, in the processing using the microtome, unlike the processing using the focused ion beam (FIB), heat is not applied. Therefore, flakes can be cut out without melting the coating film. The surface of this flakes is smooth.

加工面は塗膜の断面であることが好ましい。塗膜表面にはしわがあり、正確な分析が困難である。また表面には一部の樹脂や添加剤が偏析していることがある。これに対して、断面を分析することで、塗膜内部の状態を調べることができるとともに、厚さ方向の状態変化を知ることができる。 The processed surface is preferably a cross section of the coating film. The surface of the coating film is wrinkled, making accurate analysis difficult. In addition, some resins and additives may be segregated on the surface. On the other hand, by analyzing the cross section, the state inside the coating film can be investigated and the state change in the thickness direction can be known.

<分析工程>
分析工程では、露出した加工面における塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する。原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope;AFM)は、試料表面と探針との間に作用する力により探針を保持するカンチレバーに誘起される変位を検出し、それを用いて表面形状を評価する顕微鏡である。具体的には、原子間力顕微鏡は、先端に鋭い探針を有するカンチレバーと試料との間に働く相互作用力を検出している。カンチレバーは、探針が試料に接触することで反る。カンチレバーの反り量は、フックの法則に基づく評価試料へ加わる荷重となる。原子間力顕微鏡は、カンチレバーの反り量を検出する光学的手段と、探針が押し込まれる方向での評価試料とカンチレバーの相対的距離関係を検出するピエゾ素子と、を備えており、ピエゾ素子が検出する信号を評価試料の変位量に換算する。反り量を検出する光学手段は、カンチレバーにレーザー光を照射し、カンチレバーの反りにより変化するレーザーの反射角を反射したレーザー光の検出位置の変化で検出する。評価試料の変位量は、使用する装置毎に異なるが、固定された探針に対して評価試料をピエゾ素子で動かす方式でも変位量を知ることができるし、評価試料を固定し、カンチレバーの動きをピエゾ素子で制御する方式でも知ることができる。原子間力顕微鏡の相互作用力の検出方法としては、カンチレバー先端の探針を試料表面に接触させ、その変位を直接検出する手法(コンタクトモード)と、カンチレバーを共振周波数近傍で振動させ、その振動特性の変化を検出する手法(ダイナミックモード)に大別される。
<Analysis process>
In the analysis step, the surface characteristics of the coating film on the exposed processed surface are analyzed using an atomic force microscope. Atomic Force Microscope (AFM) detects the displacement induced in the cantilever holding the probe by the force acting between the sample surface and the probe, and uses it to evaluate the surface shape. It is a microscope. Specifically, the atomic force microscope detects the interaction force acting between the cantilever having a sharp probe at the tip and the sample. The cantilever warps when the probe comes into contact with the sample. The amount of warpage of the cantilever is the load applied to the evaluation sample based on Hooke's law. The atomic force microscope is equipped with an optical means for detecting the amount of warpage of the cantilever and a piezo element for detecting the relative distance relationship between the evaluation sample and the cantilever in the direction in which the probe is pushed. The signal to be detected is converted into the amount of displacement of the evaluation sample. The optical means for detecting the amount of warpage irradiates the cantilever with a laser beam, and detects the reflection angle of the laser that changes due to the warp of the cantilever by changing the detection position of the reflected laser beam. The amount of displacement of the evaluation sample differs depending on the device used, but the amount of displacement can also be known by moving the evaluation sample with a piezo element with respect to a fixed probe, fixing the evaluation sample, and moving the cantilever. Can also be known by the method of controlling with a piezo element. Atomic force microscopes can detect the interaction force by bringing the probe at the tip of the cantilever into contact with the sample surface and directly detecting its displacement (contact mode), or by vibrating the cantilever near the resonance frequency and vibrating it. It is roughly classified into a method (dynamic mode) for detecting changes in characteristics.

原子間力顕微鏡を用いることで、塗膜加工面の表面特性を数十ナノメートルオーダーで求めることが可能であり、また探針を試料表面に対して平行に走査させることで表面特性の2次元マッピング像を得ることが可能である。そのため相溶状態に応じて塗膜中樹脂に相分離が生じていれば、微視的なレベルでその分布を調べることができる。 By using an atomic force microscope, it is possible to obtain the surface characteristics of the coated surface on the order of several tens of nanometers, and by scanning the probe parallel to the sample surface, the surface characteristics are two-dimensional. It is possible to obtain a mapping image. Therefore, if phase separation occurs in the resin in the coating film according to the compatibility state, the distribution can be examined at a microscopic level.

測定される表面特性は、原子間力顕微鏡を用いて求められるものであれば特に限定はされない。例えば加工面からの高さといった表面性状、弾性率、硬度及び摩擦係数等の力学的特性が挙げられる。また探針に加熱機構を設けることで熱膨張擦係数の測定が可能である。樹脂相溶状態の分析の容易さの観点から、適切な表面特性を選択すればよい。例えば表面特性が弾性率であってもよい。弾性率は樹脂の種類に応じて異なる。そのため、弾性率を測定することで、樹脂相溶状態を容易に調べることが可能である。 The surface characteristics to be measured are not particularly limited as long as they can be obtained by using an atomic force microscope. For example, there are mechanical properties such as surface texture such as height from the machined surface, elastic modulus, hardness and friction coefficient. Further, by providing a heating mechanism on the probe, it is possible to measure the coefficient of thermal expansion and rubbing. Appropriate surface properties may be selected from the viewpoint of ease of analysis of the resin compatibility state. For example, the surface property may be elastic modulus. The elastic modulus varies depending on the type of resin. Therefore, it is possible to easily check the resin compatibility state by measuring the elastic modulus.

分析工程で、表面特性のマッピング像又は頻度分布を作成し、このマッピング像又は頻度分布に基づき、樹脂の相溶状態を評価することが好ましい。マッピング像では、表面特性の大きさを色の濃淡で示すことができる。そのため加工面における表面特性の位置的分布を視覚的に把握することが可能となる。また頻度分布では、加工面における表面特性の頻度を示すことができる。例えば表面特性として弾性率を選択した場合、弾性率は樹脂の種類に応じて異なる。そのため弾性率のマッピング像を作成することで、加工面における樹脂の分布を知ることができる。塗膜中で樹脂が完全に相溶していれば、弾性率のマッピング像は色の濃淡のない均一な画像となる。これに対して塗膜中で樹脂が相分離していれば、弾性率のマッピング像は不均一な画像、例えば海島構造を示す画像となる。またマッピング像を解析することで、樹脂の相分離の状態を調べることが可能となる。そのためマッピング像が海島構造を示す場合、島状部分の径やその分布を調べることができる。 It is preferable to prepare a mapping image or frequency distribution of surface characteristics in the analysis step and evaluate the compatibility state of the resin based on the mapping image or frequency distribution. In the mapping image, the magnitude of the surface characteristic can be indicated by the shade of color. Therefore, it is possible to visually grasp the positional distribution of the surface characteristics on the machined surface. In addition, the frequency distribution can indicate the frequency of surface properties on the machined surface. For example, when elastic modulus is selected as the surface property, the elastic modulus differs depending on the type of resin. Therefore, by creating a mapping image of elastic modulus, it is possible to know the distribution of the resin on the machined surface. If the resin is completely compatible in the coating film, the elastic modulus mapping image will be a uniform image with no shade of color. On the other hand, if the resin is phase-separated in the coating film, the elastic modulus mapping image becomes a non-uniform image, for example, an image showing a sea-island structure. Further, by analyzing the mapping image, it becomes possible to investigate the state of phase separation of the resin. Therefore, when the mapping image shows the sea-island structure, the diameter of the island-shaped part and its distribution can be investigated.

表面特性を求めるにあたり、原子間力顕微鏡を用いて分析し、得られた分析データを解析して表面特性を算出する。分析データの解析は公知の手法で行えばよい。例えば弾性率の解析手法として、Hertz理論、DMT理論又はJKR理論に基づく手法が知られている。ここでHertz理論は、軸対象探針が弾性体に圧入するときの接触力学に基づく理論であり、探針が試料表面と凝着接触しない系に用いられる。これに対してDMT理論やJKR理論は、凝着接触を加味した理論である。DMT理論は硬い材料に対して有効であり、JKR理論はソフトマテリアルに有効である。導電性ペーストや有機ビヒクルに用いられる樹脂は、一般には、それほど硬度が高くはない。そのためJKR理論に基づく解析により弾性率を求めることが好ましい。 In determining the surface characteristics, an atomic force microscope is used for analysis, and the obtained analytical data is analyzed to calculate the surface characteristics. The analysis data may be analyzed by a known method. For example, as a method for analyzing the elastic modulus, a method based on Hertz theory, DMT theory, or JKR theory is known. Here, the Hertz theory is a theory based on the contact mechanics when the axisymmetric probe is press-fitted into the elastic body, and is used for a system in which the probe does not adhere to the sample surface. On the other hand, the DMT theory and the JKR theory are theories that take into account the adhesion contact. The DMT theory is valid for hard materials and the JKR theory is valid for soft materials. Resins used in conductive pastes and organic vehicles are generally not very hard. Therefore, it is preferable to obtain the elastic modulus by analysis based on the JKR theory.

原子間力顕微鏡による分析手法は、塗膜や表面特性の種類に応じて決めればよく、特に限定されない。原子間力顕微鏡の測定モードには、コンタクトモード、タッピングモード、ノンコンタクトモード、フォースモジュレーションモード及びフォースボリュームモードなどがある。測定モードは求める表面特性の種類などに応じて決めればよいが、フォースモジュールモードが好ましい。フォースモジュールモードでは試料表面の微小領域ごとの力学的特性を求めることが可能である。そのため、例えば弾性率のマッピング像や頻度分布を求めることができる。 The analysis method using an atomic force microscope may be determined according to the type of coating film and surface characteristics, and is not particularly limited. The measurement modes of the atomic force microscope include a contact mode, a tapping mode, a non-contact mode, a force modulation mode, and a force volume mode. The measurement mode may be determined according to the type of surface characteristics to be obtained, but the force module mode is preferable. In the force module mode, it is possible to obtain the mechanical properties of each minute region on the sample surface. Therefore, for example, a mapping image of elastic modulus and a frequency distribution can be obtained.

原子間顕微鏡のカンチレバーや探針には、評価試料に弾性変形を与える範囲で探針を押し込んでも、押し込む際に生じる力で壊れないものを用いることが望ましい。一義的に決められるものではないが、押し込み力や評価試料の弾性率等の諸条件を考慮して、分析時に壊れないカンチレバーや探針を選択すればよい。 It is desirable to use a cantilever or probe of an atomic force microscope that does not break due to the force generated when the probe is pushed in within the range that gives elastic deformation to the evaluation sample. Although it is not uniquely determined, a cantilever or probe that does not break during analysis may be selected in consideration of various conditions such as the pushing force and the elastic modulus of the evaluation sample.

機能性ペーストの評価
本実施形態の機能性ペーストの評価方法は、以下の工程;機能性ペーストを基材上に塗布及び乾燥して塗膜を作製する工程(塗膜作製工程)、得られた塗膜を加工して加工面を露出する工程(加工工程)、及び露出した加工面における塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する工程(分析工程)を有する。各工程の詳細を以下に説明する。
Evaluation of Functional Paste The evaluation method of the functional paste of the present embodiment is obtained by the following steps; a step of applying the functional paste on a substrate and drying it to prepare a coating film (coating film preparation step). It has a step of processing the coating film to expose the processed surface (processing step) and a step of analyzing the surface characteristics of the coating film on the exposed processed surface using an atomic force microscope (analysis step). Details of each step will be described below.

<塗膜作製工程>
塗膜作製工程では、機能性ペーストを基材上に塗布及び乾燥して塗膜(ペースト乾燥膜)を作製する。機能性ペーストは機能層の前駆体となるものであり、これを塗布、乾燥及び焼成して機能層を作製する。機能層は、電気的、磁気的、熱的及び/又は機械的な機能を有しており、この機能を積極的に利用する素子要素となる。このような機能層として、電極層(導電層)、電気抵抗層、磁性層、熱伝導層及び熱遮蔽層などが挙げられる。
<Coating film manufacturing process>
In the coating film production step, a coating film (paste drying film) is produced by applying and drying a functional paste on a substrate. The functional paste is a precursor of the functional layer, and the functional paste is applied, dried and fired to prepare the functional layer. The functional layer has electrical, magnetic, thermal and / or mechanical functions, and is an element element that positively utilizes these functions. Examples of such a functional layer include an electrode layer (conductive layer), an electric resistance layer, a magnetic layer, a heat conductive layer, and a heat shielding layer.

機能性ペーストは機能性粉末と有機ビヒクルとを含む。機能性粉末は機能層の機能発現のために用いられ、導電性粉末、電気抵抗粉末、磁性粉末、熱伝導粉末及び熱遮蔽粉末などが挙げられる。また有機ビヒクルについては先述したとおりである。機能性ペーストは、機能性粉末や有機ビヒクル以外に他の成分を含んでもよい。このような成分としてセラミック粉末等の共材が例示される。 Functional pastes include functional powders and organic vehicles. The functional powder is used for expressing the function of the functional layer, and examples thereof include a conductive powder, an electric resistance powder, a magnetic powder, a heat conductive powder, and a heat shielding powder. The organic vehicle is as described above. The functional paste may contain other components in addition to the functional powder and the organic vehicle. Examples of such a component include a common material such as ceramic powder.

機能性ペーストが導電性ペーストであってよい。この場合には機能性粉末が導電性粉末を含む。導電性粉末は、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)およびこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一種の金属粉末を含むことが好ましい。これらの金属粉末は導電性に優れるからである。特に機能性粉末としてニッケル(Ni)粉を含む導電性ペーストは、積層セラミックスコンデンサ(MLCC)の内部電極層の作製に好適に用いられる。また機能性ペーストが熱伝導性ペーストであってよい。この場合には機能性粉末が、窒化アルミニウム(AlN)粉末を含むことが好ましい。窒化アルミニウム(AlN)は熱伝導性に優れるからである。 The functional paste may be a conductive paste. In this case, the functional powder contains a conductive powder. The conductive powder is at least one metal powder selected from the group consisting of nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and alloys thereof. Is preferably included. This is because these metal powders have excellent conductivity. In particular, a conductive paste containing nickel (Ni) powder as a functional powder is suitably used for producing an internal electrode layer of a laminated ceramic capacitor (MLCC). Further, the functional paste may be a heat conductive paste. In this case, the functional powder preferably contains aluminum nitride (AlN) powder. This is because aluminum nitride (AlN) has excellent thermal conductivity.

基材、塗布及び乾燥方法については、機能性ペースト用有機ビヒクル評価の場合と同様に行えばよい。 The base material, coating and drying method may be the same as in the evaluation of the organic vehicle for functional paste.

<加工工程>
加工工程では、得られた塗膜を加工して加工面を露出する。この工程は機能性ペースト用有機ビヒクル評価の場合と同様に行えばよい。
<Processing process>
In the processing process, the obtained coating film is processed to expose the processed surface. This step may be performed in the same manner as in the case of evaluating the organic vehicle for functional paste.

<分析工程>
分析工程では、露出した加工面における塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する。この工程は機能性ペースト用有機ビヒクル評価の場合と同様に行えばよい。
<Analysis process>
In the analysis step, the surface characteristics of the coating film on the exposed processed surface are analyzed using an atomic force microscope. This step may be performed in the same manner as in the case of evaluating the organic vehicle for functional paste.

このように、本実施形態の機能性ペースト用有機ビヒクル又は機能性ペーストの評価方法によれば、塗膜にした状態での樹脂の相溶状態を微視的なレベルで調べることが可能である。例えば表面特性(弾性率等)のマッピング像において、数十ナノメートルから数マイクロメートル程度の海島構造状のコントラストが観察されれば、相分離している、即ち相溶していないと判断できる。相分離していれば、表面特性のコントラストがそれぞれの樹脂の表面特性の平均値の差分程度で見ることができるからである。 As described above, according to the method for evaluating the organic vehicle for functional paste or the functional paste of the present embodiment, it is possible to investigate the compatibility state of the resin in the state of being coated at a microscopic level. .. For example, in the mapping image of surface characteristics (elastic modulus, etc.), if the contrast of the sea-island structure of about several tens of nanometers to several micrometers is observed, it can be determined that the phases are separated, that is, they are not compatible. This is because if the phases are separated, the contrast of the surface characteristics can be seen by the difference between the average values of the surface characteristics of each resin.

本発明を、以下の実施例を用いて更に詳細に説明する。しかしながら本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実験例1]
(1)有機ビヒクルの作製及び評価
実験例1では有機ビヒクルを作製し、その評価を行った。
[Experimental Example 1]
(1) Preparation and evaluation of organic vehicle In Experimental Example 1, an organic vehicle was prepared and evaluated.

例1
<有機ビヒクルの作製>
有機ビヒクルを次のようにして作製した。セルロース系樹脂としてエチルセルロース(EC;日新化成株式会社、ETHOCEL300)を、アセタール系樹脂としてポリビニルブチラール(PVB;積水化学工業株式会社、BM−SZ)を、有機溶剤としてターピネオール(TPO)を準備した。
Example 1
<Making organic vehicles>
The organic vehicle was prepared as follows. Ethyl cellulose (EC; Nissin Kasei Co., Ltd., ETHOCEL300) was prepared as a cellulosic resin, polyvinyl butyral (PVB; Sekisui Chemical Co., Ltd., BM-SZ) was prepared as an acetal resin, and tarpineol (TPO) was prepared as an organic solvent.

エチルセルロースを、その含有割合が10.5質量%になるようにターピネオールに溶解して、EC/TPO溶液を作製した。これとは別にポリビニルブチラールを、その含有割合が15.0質量%になるようにターピネオールに溶解させて、PVB/TPO溶液を作製した。EC/TPO溶液10.01g及びPVB/TPO溶液5.00gを自転・公転ミキサー(株式会社 シンキー、あわとり練太郎)のベッセル(内容量100mL)に入れた。さらにベッセルに2個のアルミナボール(φ1cm)を入れた。2000rpmの回転数で4分間の混合を行った後、2200rpmの回転数で1分間の脱泡を行い、有機ビヒクルを作製した。 Ethyl cellulose was dissolved in tarpineol so that its content was 10.5% by mass to prepare an EC / TPO solution. Separately, polyvinyl butyral was dissolved in tarpineol so that its content was 15.0% by mass to prepare a PVB / TPO solution. 10.01 g of EC / TPO solution and 5.00 g of PVB / TPO solution were placed in a vessel (content volume 100 mL) of a rotation / revolution mixer (Shinky Co., Ltd., Rentaro Awatori). Further, two alumina balls (φ1 cm) were placed in the vessel. After mixing for 4 minutes at a rotation speed of 2000 rpm, defoaming was performed for 1 minute at a rotation speed of 2200 rpm to prepare an organic vehicle.

<塗膜作製工程>
得られた有機ビヒクルを、アプリケータを用いてPETフィルム上に塗布した。塗布後膜厚(wet膜厚)は254μmであった。塗布した有機ビヒクルを熱対流オーブンで乾燥して、塗膜を作製した。乾燥は120℃で40分間保持する条件で行った。
<Coating film manufacturing process>
The obtained organic vehicle was applied onto a PET film using an applicator. The post-coating film thickness (wet film thickness) was 254 μm. The applied organic vehicle was dried in a heat convection oven to prepare a coating film. Drying was carried out under the condition of holding at 120 ° C. for 40 minutes.

<加工工程>
PETフィルム上の乾燥した塗膜を固定治具に装着し、ミクロトーム(Leica Microsystems社、Leica EM FC6)を用いて切削した、これにより塗膜の平滑な断面を露出させた。
<Processing process>
The dry coating on the PET film was mounted on a fixing jig and cut using a microtome (Leica Microsystems, Leica EM FC6), thereby exposing a smooth cross section of the coating.

<分析工程>
塗膜断面を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて分析し、測定面(塗膜断面)からの高さと測定面の弾性率を求めた。分析には、カンチレバー(オリンパス株式会社、OMCL−C200TS)を装着した原子間力顕微鏡(Bruker社、MultiMode8)を用い、フォースボリュームモードで行った。また弾性率を算出する際にJKR理論に基づく解析を行った。そして測定面における高さ及び弾性率のマッピング像及び頻度分布を作成した。
<Analysis process>
The cross section of the coating film was analyzed using an atomic force microscope (AFM), and the height from the measurement surface (cross section of the coating film) and the elastic modulus of the measurement surface were determined. The analysis was performed in force volume mode using an atomic force microscope (Bruker, MultiMode8) equipped with a cantilever (Olympus Corporation, OMCL-C200TS). In addition, an analysis based on the JKR theory was performed when calculating the elastic modulus. Then, a mapping image and frequency distribution of height and elastic modulus on the measurement surface were created.

例2
有機ビヒクルを作製する際に、EC/TPO溶液10.01g及びPVB/TPO溶液5.00gに、さらに2種類の低分子添加剤を0.03g及び0.12gの添加量で加えた。それ以外は例1と同様にして有機ビヒクルの作製及び評価を行った。
Example 2
When preparing the organic vehicle, two types of low molecular weight additives were added to 10.01 g of the EC / TPO solution and 5.00 g of the PVB / TPO solution in the addition amounts of 0.03 g and 0.12 g. Other than that, an organic vehicle was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.

例3
有機ビヒクルを作製する際に、EC/TPO溶液10.01g及びPVB/TPO溶液5.00gに、さらに2種類の低分子添加剤を0.09g及び0.12gの添加量で加えた。それ以外は例1と同様にして有機ビヒクルの作製及び評価を行った。
Example 3
When preparing the organic vehicle, two types of low molecular weight additives were added to 10.01 g of the EC / TPO solution and 5.00 g of the PVB / TPO solution in the addition amounts of 0.09 g and 0.12 g. Other than that, an organic vehicle was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.

(2)有機ビヒクルの評価結果
例1〜例3のそれぞれについて、高さデータのマッピング像及び頻度分布を図1〜図3に示す。また弾性率データのマッピング像及び頻度分布を図4〜図6に示す。なお図1〜図6において、(a)はマッピング像であり、(b)は頻度分布である。
(2) Evaluation Results of Organic Vehicles For each of Examples 1 to 3, the mapping image and frequency distribution of height data are shown in FIGS. 1 to 3. Further, the mapping image and frequency distribution of the elastic modulus data are shown in FIGS. 4 to 6. In FIGS. 1 to 6, (a) is a mapping image and (b) is a frequency distribution.

図1、図2、図4及び図5に示されるように、例1及び例2の有機ビヒクルの塗膜では、マッピング像において海島構造が観察された。また相間に隙間が見られた。このことから有機ビヒクル作製に用いた2種類の樹脂(エチルセルロース及びポリビニルブチラール)が塗膜中で相分離していることが分かった。一方で、図3及び図6に示されるように、例3のマッピング像には海島構造は観察されず、柱状構造が観察された。 As shown in FIGS. 1, 2, 4 and 5, in the coating films of the organic vehicles of Examples 1 and 2, a sea-island structure was observed in the mapping image. There was also a gap between the phases. From this, it was found that the two types of resins (ethyl cellulose and polyvinyl butyral) used for producing the organic vehicle were phase-separated in the coating film. On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 6, no sea-island structure was observed in the mapping image of Example 3, but a columnar structure was observed.

[実験例2]
(1)導電性ペーストの作製及び評価
実験例2では導電性ペーストを作製し、その評価を行った。
[Experimental Example 2]
(1) Preparation and Evaluation of Conductive Paste In Experimental Example 2, a conductive paste was prepared and evaluated.

例4
例2と同様の割合でEC/TPO溶液、PVB/TPO溶液及び低分子添加剤を配合し、さらにニッケル(Ni)粉1.00gを加えた。その後、例2と同様の手法で混合及び脱泡を行い、導電性ペーストを作製した。その後、得られた導電性ペーストを用いて、例2と同様の手法で塗膜の作製、加工及び分析を行った。
Example 4
The EC / TPO solution, PVB / TPO solution and low molecular weight additive were blended in the same proportions as in Example 2, and 1.00 g of nickel (Ni) powder was further added. Then, mixing and defoaming were carried out in the same manner as in Example 2 to prepare a conductive paste. Then, using the obtained conductive paste, a coating film was prepared, processed and analyzed in the same manner as in Example 2.

(2)導電性ペーストの評価結果
例4について、高さデータのマッピング像及び頻度分布を図7に示す。また弾性率データのマッピング像及び頻度分布を図8に示す。なお図7及び図8において、(a)はマッピング像であり、(b)は頻度分布である。図7及び図8に示されるように、例4の導電性ペーストの塗膜ではマッピング像において海島構造が観察された。このように原子間力顕微鏡を用いて作成した弾性率マッピング像を調べることで、塗膜中の成分(EC、PVD及びNi粉)の分布を決定することができた。
(2) Evaluation result of conductive paste For Example 4, the mapping image and frequency distribution of the height data are shown in FIG. The mapping image and frequency distribution of the elastic modulus data are shown in FIG. In FIGS. 7 and 8, (a) is a mapping image and (b) is a frequency distribution. As shown in FIGS. 7 and 8, in the coating film of the conductive paste of Example 4, a sea-island structure was observed in the mapping image. By examining the elastic modulus mapping image prepared by using the atomic force microscope in this way, the distribution of the components (EC, PVD and Ni powder) in the coating film could be determined.

弾性率マッピング像の評価の妥当性を調べるために、例4の塗膜断面について赤外分光法(IR吸収)による分析を行った。分析では、まず純粋なポリビニルブチラール(PVB)とエチルセルロース(EC)のそれぞれ単独について赤外(IR)吸収スペクトルを求め、その結果に基づき例4の塗膜断面の赤外吸収強度のマッピング像を作成した。赤外分光法による分析は以下の条件で行った。 In order to examine the validity of the evaluation of the elastic modulus mapping image, the cross section of the coating film of Example 4 was analyzed by infrared spectroscopy (IR absorption). In the analysis, first, the infrared (IR) absorption spectra of pure polyvinyl butyral (PVB) and ethyl cellulose (EC) were obtained individually, and based on the results, a mapping image of the infrared absorption intensity of the cross section of the coating film of Example 4 was created. did. The analysis by infrared spectroscopy was performed under the following conditions.

‐分析装置:サブミクロン赤外分光分析システム(Photothermal Spectroscopy社、mIRage)
‐励起光:QCLレーザー(出力:0.1〜10%)
‐検出光:可視光レーザー(波長:532nm)
-Analyzer: Submicron Infrared Spectroscopy System (Photothermal Spectroscopy, MILrage)
-Excitation light: QCL laser (output: 0.1-10%)
-Detection light: Visible light laser (wavelength: 532 nm)

赤外吸収強度のマッピング像を作成するに際し、サンプル表面にパルス状の赤外光(波数1742cm−1)を照射した。パルス状の赤外光を照射すると、照射領域がパルスの振幅にあわせて膨張する。膨張している部分を可視光レーザーで検出することで、赤外光を吸収している部分をマッピングした。 When creating a mapping image of infrared absorption intensity, the sample surface was irradiated with pulsed infrared light (wave number 1742 cm -1). When irradiated with pulsed infrared light, the irradiated area expands according to the amplitude of the pulse. By detecting the expanding part with a visible light laser, the part absorbing infrared light was mapped.

純粋なPVD及びECの赤外吸収スペクトルのそれぞれを図9(a)及び(b)に示す。純粋なPVBでは波数1742cm−1に特徴的な吸収が見られる(図9(a))。これに対して純粋なECは波数1742cm−1では吸収を持たなかった。 The infrared absorption spectra of pure PVD and EC are shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), respectively. In pure PVB, absorption characteristic of wave number 1742 cm- 1 is observed (Fig. 9 (a)). In contrast, pure EC had no absorption at wavenumbers of 1742 cm-1.

この結果に基づき、塗膜中PVBの分布を確認するために、例4の塗膜断面について波数1742cm−1での吸収強度のマッピング像を作成した。吸収強度マッピング像を図10に示す。図10に示されるように線状に分布した金属粒子を境界としてPVBの吸収強度に顕著に違いがあった。すなわち線状に分布した金属粒子に囲まれた領域ではPVB吸収強度が高く、金属粒子に囲まれていない領域ではPVB吸収強度が低かった。金属粒子に囲まれた箇所(図中●印)での赤外吸収スペクトルを調べたところ、1742cm−1にピークが見られ、この箇所はPVD濃度が高いことが分かった(図11(a))。一方で金属粒子に囲まれていない箇所(図中▲印)ではPVD濃度が低かった(図11(b))。これらの結果はPVBが塗膜中で海構造を形成していることを示唆する。 Based on this result, in order to confirm the distribution of PVB in the coating film, a mapping image of the absorption intensity at a wave number of 1742 cm-1 was prepared for the coating film cross section of Example 4. The absorption intensity mapping image is shown in FIG. As shown in FIG. 10, there was a remarkable difference in the absorption intensity of PVB with the linearly distributed metal particles as a boundary. That is, the PVB absorption intensity was high in the region surrounded by the linearly distributed metal particles, and the PVB absorption intensity was low in the region not surrounded by the metal particles. When the infrared absorption spectrum was examined at a portion surrounded by metal particles (marked with ● in the figure), a peak was observed at 1742 cm -1, and it was found that the PVD concentration was high at this location (Fig. 11 (a)). ). On the other hand, the PVD concentration was low in the portion not surrounded by the metal particles (▲ mark in the figure) (FIG. 11 (b)). These results suggest that PVB forms a marine structure in the coating.

このように塗膜断面で樹脂の海島構造が形成されていることが赤外分光法でも確認された。したがって原子間力顕微鏡を用いて作成した弾性率マッピング像は、塗膜成分の分布を正確に表していると言える。 Infrared spectroscopy also confirmed that a resin sea-island structure was formed in the cross section of the coating film. Therefore, it can be said that the elastic modulus mapping image created by using the atomic force microscope accurately represents the distribution of the coating film components.

実験例1及び実験例2の評価結果より、原子間力顕微鏡を用いることで、導電性ペースト(機能性ペースト)及び有機ビヒクルから作製した塗膜中の樹脂の相溶状態を評価できることが分かった。 From the evaluation results of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, it was found that the compatibility state of the resin in the coating film prepared from the conductive paste (functional paste) and the organic vehicle can be evaluated by using the atomic force microscope. ..

Claims (10)

機能性ペースト用有機ビヒクルの評価方法であって、
前記有機ビヒクルが、有機溶剤及び2種類以上の樹脂を含み、前記方法が、以下の工程;
前記有機ビヒクルを基材上に塗布及び乾燥して塗膜を作製する工程、
前記塗膜を加工して加工面を露出する工程、及び
前記加工面における前記塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する工程、
を有する、方法。
This is an evaluation method for organic vehicles for functional pastes.
The organic vehicle contains an organic solvent and two or more kinds of resins, and the method is described in the following steps;
A step of applying the organic vehicle onto a substrate and drying it to prepare a coating film.
A step of processing the coating film to expose the processed surface, and a step of analyzing the surface characteristics of the coating film on the processed surface using an atomic force microscope.
The method.
機能性ペーストの評価方法であって、
前記機能性ペーストが、有機溶剤及び2種類以上の樹脂を含む有機ビヒクルと、機能性粉末と、を含み、前記方法が、以下の工程;
前記機能性ペーストを基材上に塗布及び乾燥して塗膜を作製する工程、
前記塗膜を加工して加工面を露出する工程、及び
前記加工面における前記塗膜の表面特性を原子間力顕微鏡を用いて分析する工程、
を有する、方法。
It is an evaluation method of functional paste.
The functional paste contains an organic vehicle containing an organic solvent and two or more kinds of resins, and a functional powder, and the method is described in the following steps;
A step of applying the functional paste onto a substrate and drying it to prepare a coating film.
A step of processing the coating film to expose the processed surface, and a step of analyzing the surface characteristics of the coating film on the processed surface using an atomic force microscope.
The method.
前記機能性粉末が導電性粉末を含み、前記機能性ペーストが導電性ペーストである、請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the functional powder contains a conductive powder and the functional paste is a conductive paste. 前記導電性粉末が、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)およびこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一種の金属粉末である、請求項3に記載の方法。 The conductive powder is at least one metal selected from the group consisting of nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and alloys thereof. The method according to claim 3, which is a powder. 前記機能性粉末が、窒化アルミニウム(AlN)粉末を含み、前記機能性ペーストが熱伝導性ペーストである、請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the functional powder contains aluminum nitride (AlN) powder, and the functional paste is a heat conductive paste. 前記樹脂がセルロース系樹脂及びアセタール系樹脂を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin contains a cellulosic resin and an acetal resin. 前記加工面が塗膜の断面である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the processed surface is a cross section of a coating film. 前記加工を、ミクロトームを用いて行う、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the processing is performed using a microtome. 前記表面特性が弾性率である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the surface property is elastic modulus. 前記塗膜の表面特性を分析する工程で、表面特性のマッピング像又は頻度分布を作成し、前記マッピング像又は頻度分布に基づき、樹脂の相溶状態を評価する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。 Any of claims 1 to 9, wherein in the step of analyzing the surface characteristics of the coating film, a mapping image or frequency distribution of the surface characteristics is created, and the compatibility state of the resin is evaluated based on the mapping image or frequency distribution. The method described in paragraph 1.
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