JPH06211559A - セラミックスラリー組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均質性に優れたグリーンシートを作製しうる
スラリー組成物、すなわち、高い分散度を有するスラリ
ー組成物を提供する。 【構成】 セラミック原料粉末とバインダ溶液とを混合
してなるセラミックスラリー組成物であって、前記バイ
ンダ溶液が、炭素数１〜４のアルキル基を有するメタア
クリル酸アルキルエステルもしくはアクリル酸アルキル
エステルからなる群より選択された少なくとも一種の単
量体と、アルキル基中に少なくとも１個以上の水酸基を
有するメタクリル酸もしくはアクリル酸ヒドロキシアル
キルエステルからなる群より選択された少なくとも一種
の単量体とを共重合させた重合体からなるバインダを含
むことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックグリーンシ
ート（以下、グリーンシートという）を作製する際に用
いられるセラミックスラリー組成物（以下、スラリー組
成物という）にかかり、詳しくは、セラミック原料粉末
をスラリー化するために使用されるバインダ溶液中のバ
インダに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、積層セラミックコンデンサなどの
電子部品に対しては軽量小型化及び価格低廉化が強く求
められており、これらを構成するためのセラミック積層
体においては一層当たりのシート厚みを薄くしたり、さ
らなる多層化を推し進めたりすることが行われる一方、
内部電極の形成にあたっては高価なＰｔ，Ｐｄ，Ａｇな
どに代わる安価な卑金属材料、例えば、Ｎｉや高周波特
性に優れたＣｕなどを主成分とする導電性ペーストの使
用が図られている。なお、この種の導電性ペーストは、
所定の卑金属材料と有機溶剤、例えば、高級アルコール
やテレピン油などとを混合することによって作製された
ものである。

【０００３】そして、この積層セラミックコンデンサ
は、以下のような手順を経て製造されるのが一般的とな
っている。すなわち、まず、調合済みのセラミック原料
粉末を用意し、このセラミック原料粉末に所要組成とさ
れたバインダ溶液を加えたうえで混合することによって
スラリー組成物を作製する。なお、このスラリー化に際
して使用されるバインダ溶液は、アクリル樹脂を主成分
とするバインダを含むのが一般的である。

【０００４】つぎに、得られたスラリー組成物をドクタ
ーブレード法などによってシート化した後、形成された
グリーンシートそれぞれの表面上に内部電極となる導電
性ペーストを塗布する。さらに、所定枚数のグリーンシ
ートを互いに積み重ねることによって積層素体を作製
し、この積層素体の脱バインダ処理を行った後、脱バイ
ンダ処理済みの積層素体を高温雰囲気中において内部電
極とともに焼成する。その後、内部電極と導通する外部
電極を得られた焼成体上に形成すると、積層セラミック
コンデンサとして完成することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、卑金属材料
を用いて内部電極を形成する場合には前述した製造手順
中における積層素体の脱バインダ処理及び焼成を非酸化
性雰囲気中で行う必要があり、特に、この導電性ペース
トがＣｕを主成分とするものである場合には焼成温度を
低く設定しておかなければならない。すなわち、卑金属
材料を主成分とする導電性ペーストを酸素含有雰囲気中
で高温加熱した際には、良質の絶縁体である酸化物が形
成されることになるので、このような不都合の発生を防
止すべく非酸化性雰囲気中で焼成するのである。しかし
ながら、積層素体を非酸化性雰囲気中で焼成した際に
は、グリーンシート中のバインダが炭素として残存する
ことになり、炭素の存在に起因する気孔（ポア）が焼成
体中に残ることが起こるため、製造された電子部品にお
ける特性上の不都合が生じることになってしまう。

【０００６】そこで、このような不都合の発生を防止す
るため、アクリル樹脂を主成分とするバインダを含んで
なるバインダ溶液を用いることによってセラミック原料
粉末をスラリー化することが従来から行われているので
ある。すなわち、このアクリル樹脂バインダは低温下に
おいても解重合（重合体が単量体に分解する化学反応）
を起こしうるものであるから、グリーンシート中におけ
る炭素の残存率（以下、残炭率という）を下げうると考
えられているのである。

【０００７】ところが、このアクリル樹脂バインダはセ
ラミック原料として用いられる金属酸化物との親和性が
小さいものであるため、セラミック原料粉末とバインダ
溶液とを混合して得られたスラリー組成物における分散
性が悪くなってしまい、グリーンシートの均質性が満た
されなくなってしまう。すなわち、分散度が低いスラリ
ー組成物を用いて作製されたグリーンシートでは、均質
性にかかわる重要な特性であるシート強度及びシート伸
び率、成形密度などが小さくなる結果、良好な均質性が
得られないことになってしまうのである。

【０００８】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、均質性に優れたグリーンシートを
作製しうるスラリー組成物、すなわち、高い分散度を有
するスラリー組成物の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるスラリー
組成物は、セラミック原料粉末とバインダ溶液とを混合
してなるものであって、前記バインダ溶液が、炭素数１
〜４のアルキル基を有するメタアクリル酸アルキルエス
テルもしくはアクリル酸アルキルエステルからなる群よ
り選択された少なくとも一種の単量体（以下、モノマー
という）と、アルキル基中に少なくとも１個以上の水酸
基を有するメタクリル酸もしくはアクリル酸ヒドロキシ
アルキルエステルからなる群より選択された少なくとも
一種のモノマーとを共重合させた重合体からなるバイン
ダを含むものであることを特徴としている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明にかかるスラリー組成物につい
て説明する。すなわち、このスラリー組成物は、Ｎｉや
Ｃｕなどのような卑金属材料を主成分とする導電性ペー
ストからなる内部電極が形成され、かつ、非酸化性雰囲
気中で焼成されることになる積層セラミックコンデンサ
などを製造する際に用いられるグリーンシートを作製す
るためのものであり、セラミック原料粉末とバインダ溶
液との混合によって得られたものである。

【００１１】まず、本実施例におけるセラミック原料粉
末は、酸化バリウム（ＢａＯ）：１０ｗｔ％と、アルミ
ナ（Ａｌ₂Ｏ₃）：５０ｗｔ％と、酸化ホウ素（Ｂ
₂Ｏ₃）：１０ｗｔ％と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）：２
９ｗｔ％と、酸化カルシウム（ＣａＯ）：１ｗｔ％とを
ボールミルによって湿式混合したうえで脱水乾燥した
後、８５０℃の温度下で２時間にわたって仮焼したうえ
で粉砕することによって作製されたものである。そし
て、このセラミック原料粉末をスラリー化するためのバ
インダ溶液は所要組成とされたバインダを含んでおり、
このバインダは、炭素数１〜４のアルキル基を有するメ
タアクリル酸アルキルエステルもしくはアクリル酸アル
キルエステルからなる群より選択された少なくとも一種
のモノマーと、アルキル基中に少なくとも１個以上の水
酸基を有するメタクリル酸もしくはアクリル酸ヒドロキ
シアルキルエステルからなる群より選択された少なくと
も一種のモノマーとを共重合させた重合体からなってい
る。

【００１２】すなわち、この際におけるメタアクリル酸
もしくはアクリル酸アルキルエステルの有するアルキル
基は、炭素数１のメチル基から炭素数４のｉ（イソ）−
またはｎ（ノルマル）−ブチル基までのうちの単一もし
くは複数の組み合わせのいずれであってもよい。また、
このとき、メタクリル酸もしくはアクリル酸ヒドロキシ
アルキルエステルは水酸基を有するのであるから、セラ
ミック原料である金属酸化物中の酸素あるいは表面上の
水分子との親和性が増大することになり、スラリー組成
物における分散性が向上することになる。なお、これら
の両者を比較した場合には、メタクリル酸の方がアクリ
ル酸よりも低い解重合温度を有することから、分解温度
が低くなって有利となる。

【００１３】ところで、共重合の際におけるメタクリル
酸もしくはアクリル酸ヒドロキシアルキルエステル群よ
り選択されたモノマーの添加量は、１〜１０％程度の範
囲内となるように設定される。すなわち、このモノマー
の添加量が１％以下では金属酸化物との親和性が小さす
ぎることになる一方、１０％以上では親和性が大きくな
り過ぎてトルエン中での溶解度が低下して高粘度となっ
てしまうためである。なお、合成中における高粘度化を
防止するためには、高沸点アルコールなどを添加するこ
とが行われる。そして、このような共重合の実施しやす
さからいえば、やはりトルエンなどのような芳香族炭素
水素を用いるのが適していることになる。

【００１４】そこで、重合体を得るための共重合では、
還流冷却装置が取り付けられた２Ｌセパラブルフラスコ
中にトルエン５５０ｇを仕込んだうえで９０℃に昇温し
た後、メタアクリル酸ｎ−ブチル４００ｇ，メタアクリ
ル酸メチル１８０ｇ，２−ヒドロキシエチルメタアクリ
レート２０ｇ，過酸化ベンゾイル５ｇを数時間かけて滴
下する。そして、還流温度下で３時間にわたる加熱を行
うことによって完全に反応させられた重合体を得たうえ
で冷却した後、トルエンで希釈して固形分濃度が５０％
程度となるように調整すると、バインダ溶液が得られる
ことになる。

【００１５】つぎに、上記セラミック原料粉末の１００
重量部と、上記バインダ溶液（固形分濃度５０％）の２
６重量部と、可塑剤であるエチレングリコール（分子量
９５０〜１０５０）：２重量部と、トルエン：４０重量
部と、メチルエチルケトン：２０重量部とを、ジルコニ
アからなる直径５ｍｍ程度の玉石とともにボールミル内
に投入したうえで１５時間にわたって湿式混合すると、
スラリー組成物が得られる。そして、得られたスラリー
組成物をドクターブレード法などによってシート化する
ことにより、厚みが５０μｍ程度とされたグリーンシー
トを作製する。その後、このようにして作製されたグリ
ーンシートを大きさ５０ｍｍ×７０ｍｍの角形として打
ち抜くことにより、シート特性を確認する試験、すなわ
ち、シート強度及びシート伸び率、成形密度などを求め
るための試験において使用される試料を作製する。

【００１６】すなわち、これらのシート特性はグリーン
シートの均質性を示す指標ともなるものであり、打ち抜
きシートの両端を引っ張り試験機のチャックによって固
定したうえ、打ち抜きシートを一定の速度（例えば、１
０mm/min）で引っ張ることによって測定される。そし
て、シート強度（MPa/mm²）は打ち抜きシートが切断さ
れる直前の最大値をもって、また、伸び率（％）はシー
ト強度をチャック移動距離（例えば、１０mm）で除して
算出された数値をもって表されることになり、これらの
数値はスラリー組成物における分散度が高いほど大きく
なる。また、成形密度（Mg/m³）は打ち抜きシートの重
量をその面積で除することによって算出されるものであ
り、スラリー組成物における分散度が高いほど大きな数
値で表されることになる。

【００１７】つぎに、以上の手順とは別に、従来例通り
のアクリル樹脂を主成分とするバインダを含んでなるバ
インダ溶液を用意し、これを用いることによってスラリ
ー組成物を作製したうえで上記同様の手順を経ることに
よってシート化した後、得られたグリーンシートによっ
て上記同様のシート強度、シート伸び率及び成形密度試
験用の試料をそれぞれ作製する。なお、以下の説明にお
いては、本実施例にかかるスラリー組成物からなる試料
を実施例品という一方、アクリル樹脂バインダを用いて
作製されたスラリー組成物からなる試料を従来例品とい
うことにする。

【００１８】つぎに、以上のようにして得られた実施例
品及び従来例品のそれぞれに対するシート特性確認試験
を行ったところ、表１で示すような結果が得られた。な
お、この表１におけるシート透過観察というのは、下側
から光が照射される構造を有する顕微鏡のスライドガラ
ス上に載置された試料を目視によって観察することによ
って試料中におけるセラミックの分散状態を観察するも
のである。

【００１９】

【表１】

【００２０】この表１によれば、従来例品と比較した場
合における実施例品は、シート強度及びシート伸び率、
成形密度のいずれもが従来例品よりも大きな数値とな
り、また、シート透過観察の結果からも実施例品である
試料中におけるセラミックの分散状態の方が従来例品よ
りも良くなっていることから、グリーンシートの均質性
が向上していることが分かる。したがって、本実施例に
かかるスラリー組成物における分散性が従来よりも向上
しており、このスラリー組成物を作製する際のバインダ
溶液に含まれるバインダのセラミック原料として用いら
れる金属酸化物に対する親和性が大きくなっていること
は明らかである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるス
ラリー組成物を用いた場合には、これを作製するための
バインダ溶液に含まれるバインダのセラミック原料に対
する親和性が大きくなり、このスラリー組成物における
分散性が良好となる結果、均質性に優れたグリーンシー
トが得られることになる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック原料粉末とバインダ溶液とを
   混合してなるセラミックスラリー組成物であって、 前記バインダ溶液が、炭素数１〜４のアルキル基を有す
   るメタアクリル酸アルキルエステルもしくはアクリル酸
   アルキルエステルからなる群より選択された少なくとも
   一種の単量体と、アルキル基中に少なくとも１個以上の
   水酸基を有するメタクリル酸もしくはアクリル酸ヒドロ
   キシアルキルエステルからなる群より選択された少なく
   とも一種の単量体とを共重合させた重合体からなるバイ
   ンダを含むものであることを特徴とするセラミックスラ
   リー組成物。