JPH1153939A - 積層セラミックコンデンサの内部電極用金属ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造段階における誘電体層と内部電極間の層
間剥離現象の原因となるシートアタックが起こり難い内
部電極用金属ペーストを提供すること。 【解決手段】 アクリル系樹脂から成る有機バインダー
と誘電体を含む誘電体シートにより形成された複数の誘
電体層と内部電極とが交互に積層されたコンデンサ本体
と、このコンデンサ本体外側に設けられ内部電極群に接
続される一対の外部電極とを備える積層セラミックコン
デンサの製造に適用され、金属粉末と有機ビヒクルを主
成分とする内部電極用金属ペーストであって、上記有機
ビヒクルが、セルロース系樹脂から成る有機バインダー
とテトラヒドロリナロールから成る有機溶剤を主成分と
することを特徴とする。有機溶剤としてテトラヒドロリ
ナロールを適用したことにより誘電体シート内のアクリ
ル系樹脂から成る有機バインダーが溶解されず上記シー
トアタックを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の誘電体層と
内部電極が交互に積層されたコンデンサ本体と、コンデ
ンサ本体外側に設けられかつ内部電極群に接続された一
対の外部電極とを備える積層セラミックコンデンサの内
部電極用金属ペーストに係り、特に、製造段階における
上記誘電体層と内部電極間の層間剥離現象（デラミネー
ション）が起こり難い内部電極用金属ペーストの改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の軽薄短小化が進み、チ
ップ部品である積層セラミックコンデンサ（以下、ＭＬ
ＣＣと略称する）に関しても小型化、高容量化の要求が
ますます高まりつつある。そして、ＭＬＣＣの小型化と
高容量化を図る最も効果的な手法は上記誘電体層と内部
電極を薄くして多層化を図ることである。

【０００３】ところで、この種のＭＬＣＣとして、例え
ば、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すような構造のものが従来
知られている。すなわち、このＭＬＣＣ（積層セラミッ
クコンデンサ）ａは、複数の誘電体層ｂと内部電極ｃが
交互に積層されたコンデンサ本体ｄと、このコンデンサ
本体ｄの外側に設けられその一方が奇数番目の内部電極
c1群に接続され他方が偶数番目の内部電極c2群に接続さ
れた一対の外部電極e1、e2とでその主要部が構成されて
いるものである。

【０００４】そして、このＭＬＣＣは、従来、以下のよ
うにして製造されている。まず、粉末化されたチタン酸
バリウム（ＢａＴｉＯ₃ ）、鉛を含むペロブスカイト型
酸化物等の誘電体と、ポリビニルブチラール樹脂あるい
はブチルメタクリレートやメチルメタクリレート等のア
クリル系樹脂から成る有機バインダーを含む誘電体シー
ト（一般に、誘電体グリーンシートと称される）表面に
内部電極用金属ペーストをスクリーン印刷法にて製膜し
かつ乾燥させる。

【０００５】次に、上記内部電極用金属ペーストが製膜
された誘電体シートを所定の枚数重ね合せると共にこれ
等を熱圧着させた後、この熱圧着体を目的の大きさに切
断する。続いて、上記誘電体シート内の有機バインダー
や内部電極用金属ペースト内の有機ビヒクル等のバーン
アウト（完全燃焼）と内部電極及び誘電体の焼結を目的
として約１３００℃の条件で上記熱圧着体を焼成する。

【０００６】次に、この様にして得られた複数の誘電体
層と内部電極が交互に積層されかつ焼成された積層体
（コンデンサ本体）の両端を磨き、その一端側では奇数
番目の内部電極群の端面をまた他端側では偶数番目の内
部電極群の端面をそれぞれ露出させた後、その磨かれた
両端面にＭＬＣＣと外部のデバイスを結合させるための
一対の外部電極を取り付けて上記積層セラミックコンデ
ンサ（ＭＬＣＣ）が完成される。

【０００７】ところで、上記誘電体シート表面上に製膜
される内部電極用金属ペーストとしては、従来、パラジ
ウムあるいはニッケル等の微粉末から成る金属粉末と有
機ビヒクルを主成分とし必要に応じて粘度調整用の希釈
溶剤等が配合された組成物が適用されている。

【０００８】そして、この内部電極用金属ペーストは、
有機溶剤に金属ペースト用の有機バインダーを溶解させ
て調製した上記有機ビヒクル中にニッケルなどの金属粉
末を配合し、かつ、３本ロールミル等によって混練する
と共に混合分散し、更にトリメチルベンゼン等の希釈溶
剤が加えられて所定の粘度に調整される。

【０００９】尚、内部電極用金属ペーストの粘度は、一
般に回転粘度計において１００回転における粘度が５
０，０００ｃＰ（センチポアズ）以下となるように調整
されている。

【００１０】また、上記内部電極用金属ペーストの有機
溶剤としては、従来、ターピネオール（terpineol：通
常、α型、β型及びγ型ターピネオール異性体の単体あ
るいは混合物）、トリメチルベンゼン、メチルエチルケ
トン等が適用され、また、金属ペースト用の有機バイン
ダーとしては、エチルセルロース、ニトロセルロース等
のセルロース系樹脂や、ブチルメタクリレート、メチル
メタクリレート等のアクリル系樹脂が適用されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＭＬＣＣの
製造工程中、内部電極用金属ペーストが製膜された誘電
体シートを所定数重ね合せて成る上記熱圧着体を焼成す
るときに不良品が発生することが多かった。

【００１２】その原因の１つとして、誘電体層と内部電
極間に発生する層間剥離現象（デラミネーション）があ
る。この層間剥離現象の発生原因は種々考えられている
が、未だ十分な解明と対策が行われていないのが現状で
ある。

【００１３】そして、ＭＬＣＣの製造段階中において上
記層間剥離現象が生ずると、ＭＬＣＣの耐電圧性、絶縁
性を低下させ、目的とする静電容量が得られなかった
り、負荷寿命特性を劣化させるといった問題点を有して
いた。

【００１４】そこで、本発明者は、上記誘電体シート表
面に内部電極用金属ペーストを製膜させた際における誘
電体シート内の有機バインダーに対する内部電極用金属
ペーストの溶解作用と上記層間剥離現象との関係に着目
し鋭意研究を重ねたところ、上記層間剥離現象の発生原
因が従来の内部電極用金属ペーストにあることを見出だ
すに至った。

【００１５】すなわち、従来の内部電極用金属ペースト
は上述したようにニッケル等の金属粉末と有機ビヒクル
を主成分とし、この有機ビヒクルは、通常、セルロース
系樹脂等金属ペースト用の有機バインダーとこの有機バ
インダーを溶解するターピネオール等の有機溶剤とで構
成されている。

【００１６】このターピネオール等の有機溶剤は、誘電
体シートの有機バインダーとして広く利用されている上
述のアクリル系樹脂をも溶解させる作用（シートアタッ
ク）を有している。そして、このシートアタックがある
と、誘電体シート表面に内部電極用金属ペーストをスク
リーン印刷した直後から上記熱圧着体の焼成工程に至る
までに誘電体シートが膨潤され、この結果、上記層間剥
離現象を生じさせてしまう。

【００１７】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、製造段階における
誘電体層と内部電極間の層間剥離現象の原因となるシー
トアタックが起こり難い内部電極用金属ペーストを提供
することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そこで、この課題を解決
するため、本発明者は、上記誘電体シートの有機バイン
ダーとしてアクリル系樹脂が選定され金属ペースト用の
有機バインダーとしてセルロース系樹脂が選定された従
来のケースを前提に、上述したシートアタックを生じさ
せない有機溶剤について鋭意研究したところ、テトラヒ
ドロリナロールを有機溶剤に適用することが有効である
ことを見出だすに至った。本発明はこの様な技術的発見
を下にして完成されたものである。

【００１９】すなわち、請求項１に係る発明は、アクリ
ル系樹脂から成る有機バインダーと誘電体を含む誘電体
シートにより形成された複数の誘電体層と内部電極とが
交互に積層されたコンデンサ本体と、このコンデンサ本
体外側に設けられ上記内部電極群に接続される一対の外
部電極とを備える積層セラミックコンデンサの製造に適
用され、金属粉末と有機ビヒクルを主成分とする内部電
極用金属ペーストを前提とし、上記有機ビヒクルが、セ
ルロース系樹脂から成る有機バインダーとテトラヒドロ
リナロールから成る有機溶剤を主成分とすることを特徴
とするものである。

【００２０】そして、請求項１記載の発明に係る内部電
極用金属ペーストによれば、上記テトラヒドロリナロー
ルから成る有機溶剤が、金属ペースト用の有機バインダ
ーであるセルロース系樹脂に対する溶解性が高く、誘電
体シートの有機バインダーであるアクリル系樹脂に対す
る溶解性が低い性質を有しているため、上記シートアタ
ックが起こらずＭＬＣＣの製造段階における誘電体層と
内部電極間の層間剥離現象（デラミネーション）を防止
することが可能となる。

【００２１】ところで、内部電極用金属ペーストは、通
常、スクリーン印刷により誘電体シート上に製膜される
ため粘度等の印刷特性が要請され、かつ、焼結後の内部
電極の膜厚も所定の範囲内に設定されるよう要請され
る。請求項２に係る発明はこの様な要請が満たされる具
体的組成を特定した発明に関する。

【００２２】すなわち、請求項２に係る発明は、請求項
１記載の発明に係る内部電極用金属ペーストを前提と
し、金属粉末の配合割合が４０〜６０重量％、有機ビヒ
クルの配合割合が２０〜４０重量％、残部が粘度調整用
希釈剤により構成され、かつ、上記有機ビヒクル中のテ
トラヒドロリナロールの配合割合が８０〜９０重量％で
あることを特徴とするものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２４】この実施の形態に係る内部電極用金属ペー
ストは、エチルセルロース樹脂とテトラヒドロリナロー
ル（tetrahydrolinalool：3,7-dimethyl-3-octanol）か
ら成る有機ビヒクル及びニッケル等の金属粉末とでその
主成分が構成されている。

【００２５】また、上記誘電体シートは、アクリル系樹
脂から成る有機バインダーと粉末化されたチタン酸バリ
ウム（ＢａＴｉＯ₃ ）を含有し、ドクターブレード法に
より形成されたシート体で構成されている。

【００２６】そして、上記テトラヒドロリナロールは、
アクリル系樹脂に対する溶解性が低く、エチルセルロー
ス樹脂に対する溶解性は高い性質を有しており、更に、
エチルセルロース樹脂の溶解物がペーストとして使用で
きる適度の粘性と乾燥性をも有する有機溶剤である。但
し、アクリル系樹脂とエチルセルロース樹脂の上記テト
ラヒドロリナロールに対する溶解性の難易については、
当然のことながらこれ等樹脂の分子量（重合度）がこれ
等性質を満たす範囲にそれぞれ設定されていることを条
件としている。

【００２７】ここで、上記内部電極用金属ペーストの各
成分の配合割合は以下のように設定される。まず、上記
有機ビヒクル中のテトラヒドロリナロールの配合は８０
〜９０重量％程度が好ましい。テトラヒドロリナロール
の配合が８０重量％未満ではエチルセルロース樹脂の溶
解性が不十分になると共に有機ビヒクルの粘性が著しく
高くなり、ペースト調製時の作業性を悪化させるからで
ある。他方、テトラヒドロリナロールの配合が９０重量
％を越えた場合には有機ビヒクルの粘性が低過ぎること
から３本ロールミル等による混練を効率よく行うことが
困難となる。従って、有機ビヒクル中のテトラヒドロリ
ナロールの配合は８０〜９０重量％程度に設定すること
が好ましい。

【００２８】また、内部電極用金属ペースト中の金属粉
末の配合は４０〜６０重量％程度が好ましい。金属粉末
の配合が４０重量％未満では焼成後の内部電極の膜厚が
小さくなり、その抵抗値が著しく上昇したり導電性を失
って目的とする静電容量が得られなくなる場合があるか
らである。他方、６０重量％を越えた場合には焼成後の
内部電極の膜厚が大きくなり、上述した誘電体層と内部
電極間の層間剥離現象（デラミネーション）の発生原因
となることがある。従って、内部電極用金属ペースト中
の金属粉末の配合は４０〜６０重量％程度が好ましい。

【００２９】また、内部電極用金属ペースト中の上記有
機ビヒクルの配合は２０〜４０重量％程度が好ましい。
有機ビヒクルの配合が２０重量％未満では誘電体シート
上に製膜された内部電極用金属ペースト乾燥膜の強度が
小さくなり、製膜後の内部電極表面にキズ等が発生し易
くなるからである。他方、４０重量％を越えた場合には
焼成後の内部電極の膜厚が小さくなり、その抵抗値が著
しく上昇したり導電性を失って目的とする静電容量が得
られなくなることがある。従って、内部電極用金属ペー
スト中の有機ビヒクルの配合は２０〜４０重量％程度が
好ましい。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。

【００３１】［ペーストの調製］内部電極用金属ペース
トに適用される有機ビヒクルを以下のようにして調製し
た。すなわち、テトラヒドロリナロールをオイルバス中
にて温度８０℃まで加熱し、攪拌羽で攪拌しながら有機
バインダー用樹脂を徐々に加えることにより調製した。
尚、調製終了時には、溶解物の一部を取り出し、プレパ
ラート上で上記有機バインダー用樹脂が完全に溶解し溶
け残りが無いことを確認している。

【００３２】また、上記有機バインダー用樹脂には、ト
ルエンとエタノールの混合溶液（重量比１：１の溶液）
中にこの樹脂を５重量％溶解したときの粘度が１５０〜
２５０ｃＰ（センチポアズ）の範囲となる特性を有する
エチルセルロースが適用されている。また、調製した有
機ビヒクルの組成は、テトラヒドロリナロールが８５重
量％で、残部が上記エチルセルロース樹脂とした。

【００３３】次に、上記有機ビヒクルを３５ｇ、平均粒
径約０．５μｍの市販のニッケル粉末を５０ｇ、及び、
希釈溶剤を１５ｇ秤量し、３本ロールにより十分混練し
て、１００ｇの内部電極用金属ペースト（すなわち内部
電極用Ｎｉペースト）を製造した。

【００３４】製造した上記内部電極用Ｎｉペーストの粘
度をブルックフィールド社製の回転粘度計により測定し
たところ、１００回転での粘度が５０，０００ｃＰ（セ
ンチポアズ）以下であった。

【００３５】［比較例］金属ペースト用の有機溶剤とし
てターピネオールが適用されている点を除き実施例と略
同一の条件により比較例に係る内部電極用Ｎｉペースト
を製造した。

【００３６】［評価試験］ 『シートアタック試験』まず、アクリル樹脂を有機バイ
ンダーとする厚さ３５μｍのチタン酸バリウム（ＢａＴ
ｉＯ₃ ）系誘電体グリーンシート（３０ｍｍ×３０ｍ
ｍ）に対し、テトラヒドロリナロール及びターピネオー
ルを一滴それぞれ滴下し、上記グリーンシートがシート
アタックされるまでの時間を目視により測定した。この
結果を以下の表１に示す。

【００３７】

【表１】 （注）◎：シートアタックが無いことを示す。 ○：シートアタックが有ることを示す。 ×：シートアタックが著しく有ることを示す。

【００３８】表１の結果から明らかなように、従来適用
されているターピネオールのシートアタック開始時間が
１分（６０秒）であるのに対し、本発明の有機溶剤であ
るテトラヒドロリナロールのシートアタック開始時間は
１５分２０秒（９２０秒）であり、このシートアタック
開始時間が１５倍以上長くなっていることが確認され
る。

【００３９】『デラミネーション有無の観察試験』次
に、上記グリーンシート表面に、実施例並びに比較例に
係る内部電極用Ｎｉペーストをその厚さがそれぞれ約１
５μｍとなるようにスクリーン印刷し、かつ、そのシー
トを６０℃で３分間乾燥させた。

【００４０】その後、これ等グリーンシートを積層し、
８０℃、１００ｋｇ／ｃｍ² の条件で３分間圧着し、内
部電極が２０層の熱圧着体を作製した。

【００４１】これ等熱圧着体を３ｍｍ×５ｍｍ角に切断
し、大気炉にて１３５０℃、２時間焼成した後、これ等
焼成された積層体（コンデンサ本体）を研磨し、その断
面を光学顕微鏡にて観察しそのデラミネーションの有無
を観察した。

【００４２】そして、それぞれ２０個の実施例並びに比
較例に係る試料に対してデラミネーションを観察したと
ころ、ターピネオールを有機溶剤として適用した比較例
に係る試料の内その１３個にデラミネーションの発生が
観察された。つまり、デラミネーションの発生頻度は１
３／２０、すなわち６０％以上の確率であった。

【００４３】他方、テトラヒドロリナロールを有機溶剤
として適用した実施例に係る試料のデラミネーションの
発生頻度は１／２０、すなわち５％以下であることが確
認された。

【００４４】

【発明の効果】請求項１〜２記載の発明に係る内部電極
用金属ペーストによれば、テトラヒドロリナロールから
成る有機溶剤が、金属ペースト用の有機バインダーであ
るセルロース系樹脂に対する溶解性が高く、誘電体シー
トの有機バインダーであるアクリル系樹脂に対する溶解
性が低い性質を有しているため、シートアタックが起こ
らずＭＬＣＣの製造段階における誘電体層と内部電極間
の層間剥離現象（デラミネーション）を防止することが
可能となる。

【００４５】従って、積層セラミックコンデンサ（ＭＬ
ＣＣ）製造の歩留まりを大幅に向上できる効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は積層セラミックコンデンサの概略
斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の一部切欠断面
図である。

【符号の説明】

ａ：積層セラミックコンデンサ ｂ：誘電体層 ｃ：内部電極 ｄ：コンデンサ本体 e1：外部電極 e2：外部電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクリル系樹脂から成る有機バインダーと
   誘電体を含む誘電体シートにより形成された複数の誘電
   体層と内部電極とが交互に積層されたコンデンサ本体
   と、このコンデンサ本体外側に設けられ上記内部電極群
   に接続される一対の外部電極とを備える積層セラミック
   コンデンサの製造に適用され、金属粉末と有機ビヒクル
   を主成分とする内部電極用金属ペーストにおいて、 上記有機ビヒクルが、セルロース系樹脂から成る有機バ
   インダーとテトラヒドロリナロールから成る有機溶剤を
   主成分とすることを特徴とする積層セラミックコンデン
   サの内部電極用金属ペースト。
2. 【請求項２】金属粉末の配合割合が４０〜６０重量％、
   有機ビヒクルの配合割合が２０〜４０重量％、残部が粘
   度調整用の希釈溶剤により構成され、かつ、上記有機ビ
   ヒクル中のテトラヒドロリナロールの配合割合が８０〜
   ９０重量％であることを特徴とする請求項１記載の積層
   セラミックコンデンサの内部電極用金属ペースト。