JP7059636B2 - 導電性ペースト及びその乾燥膜並びに該乾燥膜を焼成してなる内部電極及び該内部電極を有する積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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先ず、本発明の実施形態の導電性ペーストについて説明する。この本発明の実施形態の導電性ペーストは、導電性粉末、有機バインダ樹脂、及び有機溶剤を有し、MLCCの内部電極の作製の際に中間生成物として生成される乾燥膜のビッカース硬度が47Hv以上51Hv以下である。以下、かかる導電性ペーストに含まれる各成分について詳細に説明する。
本発明の実施形態の導電性ペーストには、導電性ペーストとして一般的に用いられるニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、又はそれらの合金などの導電性粉末を用いることができ、それらの中でもニッケル粉末が積層セラミックコンデンサ用の導電性ペーストに含まれる導電性粉末として近年特に好適に用いられている。
本発明の実施形態の導電性ペーストは有機バインダ樹脂を含有している。この有機バインダ樹脂は、エチルセルロース(EC)とポリビニルブチラール(PVB)との混合系であることが好ましい。ECは有機溶剤への溶解性及び燃焼分解性などに優れ、ECを用いた導電性ペーストは印刷性にも優れているので、導電性ペーストの有機バインダ樹脂として好適に用いることができる。一方、PVBはグリーンシートの有機バインダ樹脂として一般的に用いられているため、導電性ペーストにおいてもECと共にPVBを用いることによって、導電性ペーストを乾燥処理することで得られる乾燥膜のグリーンシートに対する密着強度を高めることができる。
本発明の実施形態の導電性ペーストに含まれる有機溶剤は、上記のECやPVBとの相溶性があってスクリーン印刷法やグラビア印刷法による塗布の際に好適な粘度が得られ、且つ乾燥性に優れたものであるのが好ましい。このような有機溶剤としては、スクリーン印刷用では例えば、ターピオネール(α、β、γ及びこれらの混合物)、オクタノール、デカノール、トリデカノール、フタル酸ジブチル、酢酸ブチル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピニルアセテート、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、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、石油系炭化水素等を挙げることができる。一方、グラビア印刷用では、例えばグリコールエーテル系の有機溶剤を挙げることができ、特にプロピレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。
本発明の実施形態の導電性ペーストは、上記の導電性粉末、有機バインダ樹脂、及び有機溶剤以外に必要に応じて内部電極の特性を悪化させない範囲で更に添加剤が含まれていてもよい。かかる添加剤の種類やその含有量は、導電性ペーストに要求される粘度や、導電性粉末であるニッケル粉末等の状態等に応じて適宜調整することができる。例えば、焼成時の内部電極用の乾燥膜の焼結収縮の挙動をグリーンシートの焼結収縮の挙動に合わせる目的で、無機添加剤として誘電体粉末を配合してもよい。この誘電体粉末からなる無機添加物は一般的に共材と称され、例えば市販のBaTiO3、BaTixZr1-xO3(例えばxは0.8)等や、グリーンシートを構成するセラミックと同様の組成物等の無機酸化物等が好適に用いられる。
次に、本発明の実施形態の導電性ペーストの製造方法についてグラビア印刷用の導電性ペーストを作製する場合を例に挙げて説明する。なお、本発明の実施形態の導電性ペーストは以下の製造方法に限定されるものではなく、他の一般的な導電性ペーストの製造方法で製造することも可能である。先ず、50℃以上60℃以下に加温したグリコールエーテル系の有機溶剤に、有機バインダ樹脂としてのエチルセルロース及びポリビニルブチラールを所定の配合割合となるように加え、混合撹拌することによって有機ビヒクルを作製する。
上記した本発明の実施形態の導電性ペーストは、所定の条件で乾燥処理して得た乾燥膜が、47Hv以上51Hv以下のビッカース硬度を有している。乾燥膜の形態にしたときにかかるビッカース硬度を有する導電性ペーストであれば、乾燥処理後に焼成処理することで形成される内部電極を有するMLCCにおいて所望の静電容量を安定的に確保することができる。
次に、上述の導電性ペーストから形成される内部電極を有するMLCCの一具体例について図1の模式的な断面図を参照しながら説明する。図1は略直方体形状のMLCC10を、複数の誘電体層11と複数の内部電極12との積層方向に平行で且つ各内部電極12の幅方向中央部を直交する面で切断した断面図である。すなわち、この図1に示すMLCC10は、グリーンシートを焼成して得た複数の誘電体層11と、上述した導電性ペーストを焼成して得た複数の内部電極12とが1層ずつ交互に重ねられた積層構造を有しており、複数の内部電極12に対して左右交互に接続するように1対の外部電極13が該紙面左右の両端部に設けられている。
(1)導電性ペーストの作製及びその乾燥膜の硬度測定
グラビア印刷用の導電性ペーストを作製するため、先ず導電性粉末として平均粒径0.4μmのNi粉末と、共材として平均粒径0.1μmのチタン酸バリウム(BaTiO3)粉末と、有機バインダ樹脂としてポリビニルブチラール及びエチルセルロースと、有機溶剤としてプロピレングリコールモノブチルエーテルとを用意した。なお、Ni粉末には市販の乾燥法で作製されたNi粉末を用い、BaTiO3粉末にも市販のBaTiO3粉末を用いた。また、上記の平均粒径は、いずれも各粉末の走査型電子顕微鏡(SEM)写真から得た粒度分布における積算値50%での粒径である。
上記にて作製した各試料のグラビア印刷用導電性ペーストを予め作製しておいたチタン酸バリウム及びポリビニルブチラールを含有するグリーンシートの表面にグラビア印刷法で塗布することで、WET膜厚2μmの導電性ペースト膜を形成した。得られたグリーンシート及びその表面に形成した内部電極用の導電性ペースト膜からなるシートを80℃で10分間かけて乾燥処理した。同様にして合計20個のグリーンシート及び導電性ペースト膜からなるシートを乾燥処理したものを作製し、それらを積み重ねて温度80℃、圧力1000kgf/cm2の条件で5分間かけて熱圧着し、内部電極を20層有する積層体を作製した。得られた積層体を3mm×5mm角に切断し、還元雰囲気下にて温度1350℃、2時間の条件で焼成して複数の焼結体を形成した。
各試料の導電性ペーストに対して、上記密着性の評価の場合と同様にしてグリーンシート及び導電性ペースト膜からなるシート1枚を乾燥処理した後、得られた導電性ペーストの乾燥膜の厚みaを株式会社東京精密製の触針式表面粗さ計(SURFCOM 480A)で測定した。その後、この乾燥処理したシート1枚をそのまま上記と同様の焼成条件で焼成した。得られた導電性ペーストの焼結体の厚みbを上記と同様の触針式表面粗さ計で測定した。そして、焼成前の厚みaに対する焼成後の厚みbの割合(b/a)を計算し、その割合が0.5以上1.0以下で収縮差が問題にならず信頼性に問題ない場合を「○」、信頼性に影響を及ぼす可能性がある0.5未満の場合を「×」と評価した。上記の内部電極の収縮性の評価結果を密着性の評価結果、導電性ペーストの組成及び乾燥膜でのビッカース硬度と共に下記表1に示す。
内部電極用の導電性ペーストを構成する各成分の配合割合を表2に示すようにした以外は、上記実施例1と同様にして試料8~14のグラビア印刷用導電性ペーストを作製し、それらの各々に対して実施例1と同様に評価を行った。その評価結果を導電性ペーストの組成及び乾燥膜でのビッカース硬度と共に下記表2に示す。
11 誘電体層
12 内部電極層
13 1対の外部電極
Claims (12)
- 導電性粉末と有機バインダ樹脂と溶剤としてグリコールエーテル系の有機溶剤とを含有する導電性ペーストを塗布した後、乾燥処理することで形成されるビッカース硬度が47Hv以上51Hv以下であることを特徴とする積層セラミックコンデンサの内部電極用乾燥膜。
- 前記導電性粉末がニッケル粉であることを特徴とする、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサの内部電極用乾燥膜。
- 前記有機バインダ樹脂がエチルセルロース及びポリビニルブチラールを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の積層セラミックコンデンサの内部電極用乾燥膜。
- 前記導電性粉末の含有量100質量部に対し、前記エチルセルロースの含有量が3.0質量部以上4.0質量部以下であり、前記ポリビニルブチラールの含有量が2.0質量部以上3.0質量部以下であり、前記有機バインダ樹脂の総含有量が5.5質量部以上6.0質量部以下であることを特徴とする、請求項3に記載の積層セラミックコンデンサの内部電極用乾燥膜。
- 前記導電性ペーストは、ずり速度10,000sec -1 において0.05Pa・s以上10Pa・s以下の粘度を有していることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサの内部電極用乾燥膜。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の内部電極用乾燥膜を用いてなる積層セラミックコンデンサの内部電極。
- 請求項6に記載の内部電極を有する積層セラミックコンデンサ。
- 導電性粉末、有機バインダ樹脂、及び溶剤としてグリコールエーテル系の有機溶剤を含有し、乾燥処理後のビッカース硬度が47Hv以上51Hv以下であることを特徴とする積層セラミックコンデンサの内部電極用導電性ペースト。
- 前記導電性粉末がニッケル粉であることを特徴とする、請求項8に記載の積層セラミックコンデンサの内部電極用導電性ペースト。
- 前記有機バインダ樹脂がエチルセルロース及びポリビニルブチラールを含むことを特徴とする、請求項8又は9に記載の積層セラミックコンデンサの内部電極用導電性ペースト。
- 前記導電性粉末の含有量100質量部に対し、前記エチルセルロースの含有量が3.0質量部以上4.0質量部以下であり、前記ポリビニルブチラールの含有量が2.0質量部以上3.0質量部以下であり、前記有機バインダ樹脂の総含有量が5.5質量部以上6.0質量部以下であることを特徴とする、請求項10に記載の積層セラミックコンデンサの内部電極用導電性ペースト。
- 導電性粉末と有機バインダ樹脂と溶剤としてグリコールエーテル系の有機溶剤とを含有する内部電極用導電性ペーストをグリーンシートに塗布し、乾燥処理を施して乾燥膜を生成した後、該乾燥膜を該グリーンシートと共に同時焼成することで作製するMLCCの製造方法であって、前記導電性ペーストには前記乾燥膜のビッカース硬度が47Hv以上51Hv以下のものを用いることを特徴とするMLCCの製造方法。
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