JP3743588B2 - 誘電体材料成形用バインダー - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、積層コンデンサ等を製造するため、誘電体材料を含むグリーンシートを脱脂、焼成してセラミックシートを作る場合に使用する誘電体材料成形用バインダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミックコンデンサは、表面に電極を印刷したセラミックグリーンシートを積み重ねて焼成することにより製造される。コンデンサの各端縁部に交互に露出するように形成された内部電極は、露出端部の導電物質にて被覆されて全ての層の内部電極が接続される。これによってコンデンサの並列接続群が形成される。
グリーンシートは、セラミック粒子に対し、有機溶剤と有機ポリマーでなるバインダーを加え、さらに必要に応じて可塑剤を加え混合して作られるスラリーをポリエステルフィルムまたはステンホィール等の支持体に塗布して得られる。
【０００３】
前記グリーンシートの厚みは従来のドクターブレード方式であれば、ブレードの隙間並びに支持体への塗布速さによって調整される。従来、グリーンシートのバインダーとして、特許第２５００８０８等にも記載のように、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、アクリレートとメタクリレートのコポリマー等が使用されている。
【０００４】
このようなポリマーからなるバインダーを混合して作られるスラリーの粘度は、グリーンシートの成形装置の技術的理由から、４０〜３０００ｃｐｓ（ブルックフィールド粘度計：ＮＯ．１スピンドル／ＮＯ．２スピンドル、１００ｒｐｍ／５０ｒｐｍ、２５℃）の範囲にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スラリーはその粘度が上記粘度範囲内におさまるように、最も高い含有量のセラミックと、最も低い含有量のバインダーであることが、脱バインダー処理を容易にする等の点で好ましい。
【０００６】
また、バインダーは、グリーンシートとして成形された際に、薄いグリーンシートでありながら、複数枚積層し、加熱下で加圧接着が良好であること、その際に、グリーンシートが圧壊しないこと、グリーンシートの引張強度が高いこと、乾燥後支持体からのグリーンシートの剥離性が良好であることなどが要求される。
【０００７】
従来のバインダーのそのままでは、これらの要求を十分に満たすことができず、高強度のグリーンシートを得るには分子量を高くせざるを得ず、粘度が高過ぎたり、加熱加圧接着性が劣る等の問題が生じる。また、適当な粘度にするには、分子量を低くせざるを得ないが、非常に脆いグリーンシートになってしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、グリーンシートの接着性が良好であって、加圧接着時のグリーンシートが圧壊せず、引張強度も高いものが得られるバインダーを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セラミック粒子に対し、有機溶媒と共に混合してグリーンシート形成用のスラリーを作る誘電体材料成形用バインダーであって、
単量体が、５５重量％以上〜９０重量％未満のメチルメタクリレートと、１０重量％以上〜４５重量％未満のブチルアクリレートと、残部のアクリル酸とからなり、
数平均分子量ＭＮが１５０００〜２２００００、重量平均分子量ＭＷが７５０００〜８０００００であり、かつ
数平均分子量ＭＮに対する重量平均分子量ＭＷの比ＭＷ／ＭＮが２．０〜６．７のコポリマーである
ことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
本発明において、数平均分子量が１５０００未満となるか、あるいは重量平均分子量が７５０００未満であると、グリーンシートの引張強度が低下し、グリーンシートが壊れやすくなる。一方、数平均分子量が２２００００を超えるかあるいは重量平均分子量が８０００００を超えると、引張強度は増大するものの、グリーンシートの接着性が悪くなる。
【００１１】
また、数平均分子量Ｍ_Nに対する重量平均分子量Ｍ_Wの比Ｍ_W／Ｍ_Nが２．０未満であると、引張強度が弱くなり、また、この比Ｍ_W／Ｍ_Nが６．７が以下であれば引張強度や圧破壊強度が確保できる。
【００１２】
また、前記バインダーとして、単量体が、５５重量％以上〜９０重量％未満のメチルメタクリレートと、１０重量％以上〜４５重量％未満のブチルアクリレートと、残部のアクリル酸とからなるものとしたので、常温程度でしかも比較的低圧で加圧した場合であっても、グリーンシート間の接着性が良好となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
表１に示す成分からなる塗料をボールミル容器に入れ、ジルコニアボールと共に１２時間混合してグリーンシート作製用のセラミック入り組成物を製造した。この場合の有機ポリマーの単量体組成の割合は表２に示す通りとした。（以下余白）
【００１４】
【表１】

【００１５】
【表２】

【００１６】
このセラミック組成物から、厚さ３０μｍのグリーンシートを作製して９０℃で３分乾燥後、５０ｍｍ×５０ｍｍの基板に切り出し、２５℃、４０℃において、それぞれ２５ｋｇ／ｃｍ²、５０ｋｇ／ｃｍ²と圧力を変えて加熱加圧成形して積層物を得た。
【００１７】
表２において、試料１〜３、５、６が比較例であり、試料４、７が本発明による実施例である。表２において、○印は接着性良好で完全に一体化した積層体が得られることを示し、△印は接着性がほぼ良好で各シートがほぼ完全に接着することを示し、×印は接着不良で積層体とならないことを示す。
【００１８】
また、比較例に相当する試料ＮＯ．１、２の組成は、アルキルメタクリレート単独（ブチルメタクリレート、メチルメタクリレート）ではあまり良好な接着性が得られない。
【００１９】
また、試料ＮＯ．３、５の比較例と、本発明の実施例である試料ＮＯ．４、７との対比から分かるように、ブチルアクリレートとメチルメタクリレートとだけでコポリマーを作るよりも、これらに脂肪酸であるアクリル酸を加えることにより、さらに良好な接着性が得られることが分かる。
【００２０】
また、メチルメタクリレート５５重量％以上〜９０重量％未満、ブチルアクリレート１０重量％以上〜４５重量％未満と残部アクリル酸からなるコポリマーが接着性が良好であることが分かる。
【００２１】
次に、ポリマー組成を試料ＮＯ．４、すなわちブチルアクリレート１４重量％、アクリル酸１重量％、メチルメタクリレート８５重量％の組成とし、分子量を表３の試料ＮＯ．８〜１４に示すように変えた有機ポリマーを使用して、表１の成分塗料を作製した。そのグリーンシートの加熱加圧接着性を表３に示す。
【００２２】
また、試料ＮＯ．８〜１４のグリーンシートを１０ｍｍ×１０ｍｍの基板に切り出し、グリーンシートの引張強度および圧破壊強度を測定した。なお、圧破壊強度は、積層物作製のための加熱加圧成形時にグリーンシートが圧破壊するかどうかにより調べた。この結果も表３に示す。
【００２３】
【表３】

【００２４】
表３から分かるように、数平均分子量Ｍ_Nが小さい程引張強度が低下する傾向があり、試料ＮＯ．８〜１４に示す１５０００以上の数平均分子量Ｍ_Nであれば、９．８ｋｇｆ／ｃｍ²以上の引張強度が得れれる。一方、試料ＮＯ．１４に示すように、数平均分子量Ｍ_Nが２４００００になると、積層における接着性が悪化するので、数平均分子量Ｍ_Nは２２００００以下とすることが好ましい。
【００２５】
また、試料ＮＯ．８、９の対比から分かるように、重量平均分子量Ｍ_Wが７５０００Ｍ_W以上であると、圧破壊強度が確保され、グリーンシートが壊れないが、重量平均分子量Ｍ_Wが７５０００未満になると、圧破壊強度が小さくなる。一方、試料ＮＯ．１３、１４から分かるように、重量平均分子量Ｍ_Wが８０００００を超えると、引張強度は増大するものの、グリーンシートの接着性が悪くなる。
【００２６】
また、試料ＮＯ．９に示すように、数平均分子量Ｍ_Nに対する重量平均分子量Ｍ_Wの比Ｍ_W／Ｍ_Nが２．０未満であると、引張強度が弱くなり、また、試料ＮＯ．１１に示すように、比Ｍ_W ／Ｍ_Nが最大６．７であっても引張強度が確保できることが確かめられた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のバインダーによれば、複数枚グリーンシートを積層する場合、常温程度でしかも比較的低圧で加圧した場合であっても、グリーンシート間の接着性が良好となる。しかも加圧接着時にグリーンシートが圧壊せず、また、引張強度も高いことから、高い品質のコンデンサを高い歩留で生産することができる。

Claims (1)

1. セラミック粒子に対し、有機溶媒と共に混合してグリーンシート形成用のスラリーを作る誘電体材料成形用バインダーであって、
   単量体が、５５重量％以上〜９０重量％未満のメチルメタクリレートと、１０重量％以上〜４５重量％未満のブチルアクリレートと、残部のアクリル酸とからなり、
   数平均分子量ＭＮが１５０００〜２２００００、重量平均分子量ＭＷが７５０００〜８０００００であり、かつ
   数平均分子量ＭＮに対する重量平均分子量ＭＷの比ＭＷ／ＭＮが２．０〜６．７のコポリマーである
   ことを特徴とする誘電体材料成形用バインダー。