WO2020121599A1 - 導電性ペースト - Google Patents

導電性ペースト Download PDF

Info

Publication number
WO2020121599A1
WO2020121599A1 PCT/JP2019/032813 JP2019032813W WO2020121599A1 WO 2020121599 A1 WO2020121599 A1 WO 2020121599A1 JP 2019032813 W JP2019032813 W JP 2019032813W WO 2020121599 A1 WO2020121599 A1 WO 2020121599A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
powder
conductive paste
mass
conductive
less
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/032813
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩輔 越智
徹也 柴原
和久 大橋
Original Assignee
株式会社ノリタケカンパニーリミテド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ノリタケカンパニーリミテド filed Critical 株式会社ノリタケカンパニーリミテド
Priority to CN201980081180.1A priority Critical patent/CN113168930B/zh
Priority to KR1020217021445A priority patent/KR20210104766A/ko
Publication of WO2020121599A1 publication Critical patent/WO2020121599A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02Cellulose; Modified cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L29/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L29/14Homopolymers or copolymers of acetals or ketals obtained by polymerisation of unsaturated acetals or ketals or by after-treatment of polymers of unsaturated alcohols
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/18Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material comprising a plurality of layers stacked between terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/012Form of non-self-supporting electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30Stacked capacitors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/001Conductive additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/005Additives being defined by their particle size in general

Definitions

  • the present invention relates to a conductive paste.
  • the present invention preferably relates to a conductive paste suitable for forming an internal electrode layer of a laminated ceramic electronic component.
  • a multi-layer ceramic capacitor has a structure in which multiple dielectric layers made of ceramic and internal electrode layers are stacked.
  • This MLCC is generally provided with a print layer by printing a conductive green paste containing a conductive powder and a binder on a dielectric green sheet made of a dielectric powder and a binder for internal electrodes. It is manufactured by stacking a large number of dielectric green sheets, press-bonding them, and firing.
  • the electronic components that make up electronic devices be made even smaller and thinner.
  • the MLCC it is required to increase the capacitance while reducing the volume of the MLCC by further thinning the dielectric layer and increasing the number of laminated layers to increase the electrode area. Therefore, for the constituent materials of the dielectric green sheet and the printed layer, miniaturization to the order of several hundreds nm has been studied.
  • the constituent materials of the green sheet and the printing layer are miniaturized, it is essential to use a dispersant for uniformly dispersing the dielectric powder and the conductive powder in the slurry and paste used for manufacturing them.
  • the dielectric green sheet and the printed layer tend to become hard and decrease in flexibility as the content of the dispersant in the slurry or paste increases.
  • the conductive paste for forming the printing layer may contain a finer co-material than the conductive powder, and an increase in the amount of dispersant added is unavoidable.
  • the adhesiveness and pressure-bonding property to the dielectric green sheet are impaired, peeling or cracking is induced in the laminated body after firing, and the handling property is deteriorated, which is not preferable.
  • the amount of the dispersant in the conductive paste is insufficient, the conductive powder agglomerates, or the uniformity of the conductive powder and the co-material is poor, and the conductive powder grows excessively during firing. Then, there is a problem that the withstand voltage of the dielectric layer is lowered. These phenomena have become more prominent as the MLCC becomes thinner and the conductive powder becomes finer.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to form a coating film having good dispersibility of conductive powder even though it contains fine conductive powder, and having high flexibility. It is to provide a conductive paste.
  • the average particle diameter of the conductive powder in the conductive paste is reduced to 200 nm or less, it is required to sufficiently contain a dispersant for dispersing the powder. It has been found that the amount of the dispersant that improves the dispersibility of No. 2 causes the trade-off of decreasing the flexibility of the print coating layer (coating film) after drying. Then, in order to achieve both the dispersibility and flexibility of the conductive powder in the coating film, it is effective to use a carboxylic acid-based dispersant as the dispersant, and further use a predetermined nonionic surfactant in combination. It was found that there is something, and the present invention was completed.
  • the conductive paste disclosed herein includes a conductive powder having an average particle diameter of 200 nm or less, a binder resin, a solvent that dissolves the binder resin, a carboxylic acid-based dispersant, and a nonionic surfactant. ,including.
  • the HLB value of the nonionic surfactant is 3 or more, and the amount of the nonionic surfactant added to the entire paste is 0.08% by mass or more and 1% by mass or less.
  • the HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) value is a value representing the degree of affinity of the surfactant for water and oil (organic compound insoluble in water), and is expressed as a value from 0 to 20. It The closer the HLB value is to 0, the higher the lipophilicity, and the closer the HLB value to 20, the higher the hydrophilicity. As the HLB value in this specification, a value obtained based on the Griffin equation is adopted.
  • a preferred aspect of the conductive paste disclosed herein further comprises a dielectric powder.
  • D 1 the average particle diameter of the conductive powder based on the BET method
  • D 2 the average particle diameter of the dielectric powder based on the BET method
  • 0.03 ⁇ D 1 ⁇ D 2 ⁇ 0.4 ⁇ D it is more preferable that it satisfies 1 .
  • the uniform dispersibility of the powder in the paste tends to be significantly reduced, and the quality of the formed internal electrode layer may be impaired. is there.
  • the conductive paste disclosed herein is preferable because even if the conductive paste contains such a dielectric powder, the dispersibility of the powder is good and a highly flexible coating film can be formed.
  • the binder resin contains a cellulosic resin and polyvinyl acetal.
  • the proportion of the polyvinyl acetal in the total of the polyvinyl acetal and the cellulose resin is 15% by mass or more and 80% by mass or less.
  • Patent Document 1 as a binder resin used in a conductive paste for forming an internal electrode of an MLCC, a predetermined composition containing a mixture of polyvinyl acetal and a cellulose derivative and having a nickel powder with an average particle diameter of 300 nm is used. Disclosed is a resin which is adjusted so as to achieve a predetermined rheological property when the nickel paste of 1 is adjusted. It is described that such a binder resin can prepare a conductive paste having both excellent printability and adhesiveness as compared with the case where a cellulose derivative is used alone.
  • Patent Document 1 when the average particle diameter of the nickel powder is further refined to about 2/3, problems such as hardening of the coating film formed and aggregation of the nickel powder are avoided. There wasn't.
  • the conductive paste disclosed herein realizes a paste capable of forming a suitable coating film even when the conductive powder is further miniaturized.
  • the conductive powder contains at least one of nickel, platinum, palladium, silver and copper. This makes it possible to suitably realize a conductor film having excellent electrical conductivity.
  • the conductive paste disclosed here can be preferably used for forming the internal electrode layers of a laminated ceramic electronic component.
  • a chip type MLCC is required to have a thinner dielectric layer and a higher degree of lamination.
  • the internal electrode layers arranged between such thin (for example, 1 ⁇ m or less) dielectric layers can be dispersed in a fine conductive powder or dielectric powder. Good and high in film flexibility when a coating film is formed.
  • the adhesion between the dielectric green sheet and the coating film of the conductive paste is good, and the coating film is less likely to be cracked or peeled off from lamination of the green sheets to pressure bonding or firing. ..
  • the internal electrode layers can be preferably formed as electrically continuous and homogeneous. Further, it is possible to preferably realize a small-sized, large-capacity, high-quality MLCC in which the occurrence of short circuits and cracks in the dielectric layer is suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view schematically explaining the configuration of the MLCC.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for schematically explaining the constitution of the unfired MLCC body.
  • the conductive paste disclosed herein has (A) conductive powder, (C) binder resin, (D) solvent, (E) carboxylic acid-based dispersant, and (F) nonion as main constituents. And a system surfactant.
  • the conductive paste may additionally include (B) dielectric powder. Then, this conductive paste is supplied to a base material and dried to form a coating film, and by baking this coating film, a conductive sintered body (in other words, an electrode layer) is formed. The electrode layer is formed by eliminating the organic component in the conductive paste and sintering (A) the conductive powder and the optional component (B) the dielectric powder.
  • the conductive powder (A) and the dielectric powder (B), which are the main constituents of these electrode layers, are usually dispersed in an organic component to form a paste, which imparts appropriate viscosity and fluidity.
  • the organic component mentioned here includes (C) binder resin, (D) solvent, (E) carboxylic acid-based dispersant, and (F) nonionic surfactant.
  • the conductive paste disclosed herein will be described for each element.
  • the conductive powder is a conductor (which may be a conductor film) having a high electric conductivity (hereinafter, simply referred to as “conductivity”) such as an electrode, a conductive wire or a conductive film in an electronic device or the like. It is a material because it is mainly formed. Therefore, as the conductive powder, powders of various materials having desired conductivity can be used without particular limitation. Specific examples of such a conductive material include nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and ruthenium (Ru).
  • Examples include simple metals such as rhodium (Rh), osmium (Os), iridium (Ir), aluminum (Al), and tungsten (W), and alloys containing these metals.
  • Rh rhodium
  • Os osmium
  • Ir iridium
  • Al aluminum
  • W tungsten
  • the conductive powder any one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
  • the melting point of the conductive powder is the sintering temperature of the dielectric layer (for example, about 1300° C.). It is preferred to include a lower metal species. Examples of such metal species include noble metals such as rhodium, platinum, palladium, copper, and gold, and base metals such as nickel. These metals may appropriately contain any one kind or two kinds or more. Above all, it is preferable to contain a noble metal such as platinum or palladium from the viewpoint of melting point and conductivity, and nickel is preferable in view of stable and low cost. For example, it may include particles in which the surface of nickel particles is coated with a noble metal such as silver.
  • the manufacturing method of the conductive powder and the properties such as the size and shape of the particles constituting the conductive powder are not particularly limited.
  • the range is within the target minimum dimension of the electrode (typically, the thickness and/or width of the internal electrode layer).
  • the conductive paste disclosed herein is preferable because, for example, when the average particle diameter of the conductive powder is 200 nm or less, the characteristics thereof are fully exhibited.
  • the average particle diameter of the conductive powder may be 180 nm or less, 160 nm or less, for example 150 nm or less, and further 100 nm or less.
  • the conductive powder preferably has a cumulative 90% particle size (D 90 ) of not more than 0.8 ⁇ m, more preferably not more than 0.6 ⁇ m, for example, not more than 0.4 ⁇ m. ..
  • D 90 cumulative 90% particle size
  • the conductor film can be stably formed.
  • the surface roughness of the formed conductor film can be suppressed suitably.
  • the arithmetic average roughness Ra can be suppressed to a level of 5 nm or less.
  • the lower limit of the average particle diameter of the conductive powder is not particularly limited, and may be, for example, 5 nm or more, and may be approximately 10 nm or more, for example 30 nm or more, typically 50 nm or more, for example 100 nm or more.
  • the average particle diameter is not too small, it is possible to suppress an excessive increase in the surface energy (activity) of the particles forming the conductive powder, and to suppress the aggregation of the particles in the conductive paste.
  • the density of the paste coating layer can be increased to suitably form a conductor film having high electrical conductivity and high density.
  • the specific surface area of the electrically conductive powder is not strictly limited because it depends on the composition of the electrically conductive powder, but is generally 30 m 2 /g or less, for example, 20 m 2 /g or less, typically 10 m 2 /g or less, preferably It is preferably 1 to 8 m 2 /g, for example 2 to 6 m 2 /g.
  • aggregation in the paste is suitably suppressed, and the homogeneity, dispersibility, and storage stability of the paste can be improved.
  • the specific surface area is calculated by the BET method (for example, the BET one-point method) based on the gas adsorption amount measured by the gas adsorption method (constant volume adsorption method) using nitrogen (N 2 ) gas as the adsorbate. Says the value.
  • the shape of the conductive powder is not particularly limited.
  • the shape of the conductive powder in the conductive paste used for forming some electrodes such as the MLCC internal electrodes may be spherical or substantially spherical.
  • the average aspect ratio of the conductive powder is typically 1 to 2, preferably 1 to 1.5. This makes it possible to maintain the viscosity of the paste at a low level and improve the handleability of the paste and the workability during film formation for forming the conductor film. Also, the homogeneity of the paste can be improved.
  • the "aspect ratio" in the present specification is a value calculated based on electron microscope observation, and is relative to the length (a) of the short side when a rectangle circumscribing the particles constituting the powder is drawn. It means the ratio (b/a) of the length (b) of the long side.
  • the average aspect ratio is the arithmetic mean value of the aspect ratios obtained for 100 particles.
  • the content ratio of the conductive powder is not particularly limited, and is approximately 30% by mass or more, typically 40 to 95% by mass, for example 45 to 60% by mass, when the total amount of the conductive paste is 100% by mass. Good. By satisfying the above range, it is possible to preferably realize a moving body layer having high electric conductivity and high density. In addition, handleability of the paste and workability during film formation can be improved.
  • the conductive paste disclosed herein contains (B) a dielectric powder as an optional component in addition to the above-mentioned (A) conductive powder as a component mainly constituting the conductor film after firing. Can be included.
  • the dielectric powder is disposed between the particles that form the conductive powder, and for example, suppresses the sintering of the conductive powder from a low temperature during firing of the conductive paste, or the heat shrinkage rate and firing shrinkage history. And a component capable of adjusting the thermal expansion coefficient of the conductive film after firing.
  • the action of the dielectric powder may vary, but in particular, the dielectric powder contained in the conductive paste for the internal electrode layer of the MLCC has a common or similar composition to that of the dielectric layer. It is preferable because it suitably functions as a co-material for improving the sinter-bonding property between the internal electrode layer and the internal electrode layer.
  • the dielectric constant of the dielectric powder is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended use.
  • the relative dielectric constant is typically 100 or more, preferably 1000 or more, for example 1000 to 20000. It is a degree.
  • the composition of such a dielectric powder is not particularly limited, and one kind or two or more kinds can be appropriately used from various inorganic materials and amorphous materials depending on the application.
  • dielectric powder examples include barium titanate, strontium titanate, calcium titanate, magnesium titanate, bismuth titanate, zirconium titanate, zinc titanate, barium niobate magnesiumate, and calcium zirconate.
  • Metal oxide having a perovskite structure represented by ABO 3 titanium dioxide (rutile), titanium pentoxide, hafnium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, forsterite, niobium oxide, barium neodymium titanate, rare earth element oxide
  • metal oxides such as, etc. are mentioned as typical examples.
  • the dielectric powder can be preferably composed of, for example, barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate, and calcium zirconate (CaZrO 3 ).
  • barium titanate BaTiO 3
  • strontium titanate strontium titanate
  • calcium zirconate CaZrO 3
  • the properties of particles forming the dielectric powder are not particularly limited as long as they are within the minimum dimension (typically, the thickness and/or width of the electrode layer) in the cross section of the electrode layer.
  • the average particle size of the dielectric powder can be appropriately selected depending on, for example, the use of the paste and the size (fineness) of the electrode layer.
  • the average particle size of the dielectric powder is preferably smaller than the average particle size of the conductive powder from the viewpoint that the desired conductive layer can be easily ensured to have a predetermined conductivity.
  • D 1 and D 2 are preferably preferably D 1 >D 2 and D 2 ⁇ 0.
  • the average particle diameter D 2 of the dielectric powder is appropriately several nm or more, preferably 5 nm or more, and may be 10 nm or more.
  • the average particle size of the dielectric powder may be about several ⁇ m or less, for example, 1 ⁇ m or less, preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter of the dielectric powder may be approximately several nm to several hundred nm, for example, 5 to 100 nm.
  • the content ratio of the dielectric powder is not particularly limited.
  • the total amount of the conductive paste when the total amount of the conductive paste is 100% by mass, it is generally 0.2 to 20% by mass, for example 1 to 15% by mass, 3 to 10% by mass and the like. Good to have.
  • the ratio of the dielectric powder to 100 parts by mass of the conductive powder is, for example, about 3 to 35 parts by mass, preferably 5 to 30 parts by mass, for example 10 to 25 parts by mass. As a result, it is possible to appropriately suppress the firing of the conductive powder from a low temperature and to improve the electrical conductivity and the denseness of the conductor film after firing.
  • the binder resin is a material that functions as a binder among the organic components in the conductive paste disclosed herein. This binder resin typically contributes to the bonding between the powder contained in the conductive paste and the base material, and the bonding between the particles constituting the powder. Further, the binder resin can function as a vehicle (which can be a liquid phase medium) when dissolved in a solvent described below. This increases the viscosity of the conductive paste, suspends the powder components uniformly and stably in the vehicle, imparts fluidity to the powder, and contributes to improvement of handleability. This binder resin is a component that is supposed to be lost by firing. Therefore, the binder resin is preferably a compound that burns out when the conductor film is fired. Typically, the decomposition temperature is preferably 500° C. or lower regardless of the atmosphere.
  • the composition of the binder resin is not particularly limited, and various known organic compounds used for this type of application can be appropriately used.
  • binder resins include rosin-based resins, cellulose-based resins, polyvinyl alcohol-based resins, polyvinyl acetal-based resins, acrylic-based resins, urethane-based resins, epoxy-based resins, phenol-based resins, polyester-based resins, ethylene-based resins.
  • examples thereof include organic polymer compounds such as resins. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the binder resin of the conductive paste containing the fine conductive powder or the like as described above for example, a combination of a cellulose resin and polyvinyl acetal is used. It is suitable.
  • Cellulosic resin contributes to improving the dispersibility of powder components such as conductive powder and dielectric powder in the vehicle, and the shape of the printed material (coating film) when the conductive paste is used for printing. It is preferable because of its excellent characteristics and adaptability to printing work.
  • the cellulosic resin generally means a linear polymer containing ⁇ -glucose as at least a repeating unit and its derivatives. Typically, it may be a compound in which a part or all of the hydroxy group in the ⁇ -glucose structure, which is a repeating unit, is substituted with an alkoxy group and a derivative thereof.
  • the alkyl group or aryl group (R) in the alkoxy group (RO-) may be partially or entirely substituted with an ester group such as a carboxyl group, a nitro group, a halogen, or another organic group, or may be substituted. It does not have to be.
  • Specific examples of the cellulosic resin include, for example, methyl cellulose, ethyl cellulose, propoxy cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropyl ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxypropyl cellulose, carboxyethyl. Examples thereof include methyl cellulose, cellulose acetate, cellulose butyrate, cellulose propionate, cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, cellulose sulfate, and cellulose phosphate.
  • the molecular weight of the cellulosic resin is not particularly limited, and for example, the number average molecular weight (Mn) may be 10,000 or more, more preferably 15,000 or more, for example, 20,000 or more, 30,000 or more, 50,000 or more. May be The number average molecular weight (Mn) can be, for example, about 120,000 or less, and may be, for example, 110,000 or less, 100,000 or less, 80,000 or less, for example 70,000 or less.
  • the molecular weight distribution (Mw/Mn), which is the ratio of the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw), may be about 2 to 4, for example.
  • Polyvinyl acetal is preferable because it improves the dispersibility of the above powder components and is flexible and is excellent in the adhesiveness and printability of the printed material (wiring film) when the conductive paste is used for printing.
  • Polyvinyl acetal is a resin obtained by reacting a polyvinyl alcohol-based resin with an aldehyde to form an acetal.
  • Polyvinyl acetal is a structural unit obtained by acetalizing a continuous vinyl alcohol structural unit with an aldehyde compound, an unreacted vinyl alcohol structural unit, or a vinyl acetate structural unit which is an unsaponified portion of a polyvinyl alcohol-based resin. It includes all polymers and derivatives thereof that may comprise one or more.
  • PVB polyvinyl butyral resin
  • PVB polyvinyl butyral resin
  • these polyvinyl acetals may be a copolymer (including graft copolymerization) containing polyvinyl acetal as a main monomer and an auxiliary monomer having a copolymerizability with the main monomer.
  • the sub-monomer include ethylene, ester, (meth)acrylate, vinyl acetate and the like.
  • the rate of acetalization in the polyvinyl acetal resin is not particularly limited, and is preferably 50% or more, for example.
  • the molecular weight of the polyvinyl acetal is not particularly limited, and for example, the number average molecular weight (Mn) may be 10,000 or more, more preferably 15,000 or more, for example, 20,000 or more, 30,000 or more, 50,000 or more. You can The number average molecular weight (Mn) can be, for example, about 120,000 or less, and may be, for example, 110,000 or less, 100,000 or less, 80,000 or less, for example 70,000 or less.
  • the molecular weight distribution (Mw/Mn), which is the ratio of the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw), may be about 2 to 4, for example.
  • these cellulosic resins and polyvinyl acetal may have a poor compatibility. Therefore, a configuration in which, for example, only a cellulose resin is used as the binder resin may be a suitable mode.
  • the polyvinyl acetal itself can have a function of imparting flexibility to the dry coating film of the conductive paste. Further, it is considered that the combination of a carboxylic acid-based dispersant and a nonionic surfactant, which will be described later, can contribute to uniform mixing of these cellulose-based resin and polyvinyl acetal. From this point of view, it may be a preferable embodiment that the binder resin simultaneously contains a cellulose resin and polyvinyl acetal.
  • the polyvinyl acetal preferably accounts for, for example, about 80% by mass or less, more preferably about 70% by mass or less, and particularly preferably about 60% by mass or less, based on the total amount of the polyvinyl acetal and the cellulosic resin.
  • the proportion of polyvinyl acetal may be 0% by mass, but if it is 5% by mass or more, the effect of improving the flexibility of the coating film is likely to be exhibited, and it is preferably 10% by mass or more, for example, 15% by mass. The above is particularly preferable.
  • the binder resin content is not particularly limited.
  • the content of the binder resin is, for example, 0.5 mass with respect to 100 mass parts of the conductive powder, in order to satisfactorily adjust the property of the conductive paste and the property of the paste print (including the dry film).
  • the proportion may be at least 1 part by mass, preferably at least 1 part by mass, more preferably at least 1.5 parts by mass, for example at least 2 parts by mass.
  • the binder resin is not preferable to be contained excessively because the baking residue may increase.
  • the content of the binder resin may be 10 parts by mass or less, preferably 7 parts by mass or less, more preferably 6 parts by mass or less, for example, 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive powder. it can.
  • the content of the binder resin in the conductive paste may be, for example, 0.1 mass% or more, preferably 1 mass% or more, and for example, 2 mass% or more.
  • the content of the binder resin in the conductive paste may be, for example, 5 mass% or less, preferably 4 mass% or less, and for example, 3 mass% or less.
  • the solvent is a liquid medium for making the powder in a dispersed state among the organic components in the conductive paste disclosed herein, for example, for imparting excellent fluidity while maintaining the dispersibility. Is an element of.
  • the solvent dissolves the above binder and functions as a vehicle. This solvent is also a component on the assumption that it will disappear by drying and baking.
  • the solvent is not particularly limited, and the organic solvent used for this type of conductive paste can be appropriately used.
  • a high boiling point organic solvent having a boiling point of about 180° C. or higher and 300° C. or lower, for example, 200° C. or higher and 250° C. or lower is the main component A component occupying 50% by volume or more) is preferable.
  • the solvent include sclareol, citronellol, phytol, geranyllinarool, texanol, benzyl alcohol, phenoxyethanol, 1-phenoxy-2-propanol, terpineol, dihydroterpineol, isoborneol, butyl carbitol, diethylene glycol and the like.
  • Alcohol-based solvent; ester-based solvent such as terpineol acetate, dihydroterpineol acetate, isobornyl acetate, carbitol acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate; mineral spirit and the like.
  • alcohol solvents and ester solvents can be preferably used.
  • the proportion of the solvent (D) in the conductive paste is not particularly limited, but is about 70% by mass or less, typically 5 to 60% by mass, for example 30 to 50% by mass, when the entire paste is 100% by mass. Good to have. By satisfying the above range, it is possible to impart appropriate fluidity to the paste and improve workability during film formation. In addition, the self-leveling property of the paste can be improved and a conductor film having a smoother surface can be realized.
  • the conductive paste disclosed herein is characterized by containing a carboxylic acid dispersant as a dispersant.
  • the carboxylic acid-based dispersant is a preferable dispersant in that the aggregation of the conductive powder in the conductive paste is suitably suppressed.
  • the carboxylic acid-based dispersant is preferable because it contributes favorably to improving the uniform dispersibility of the powder in the paste.
  • Examples of the carboxylic acid-based dispersant include, but are not limited to, a dispersant mainly composed of a fatty acid salt such as a carboxylic acid or a polycarboxylic acid, and a hydrogen atom in a part of the carboxylic acid group is an alkyl group.
  • Dispersant mainly composed of polycarboxylic acid partial alkyl ester compound substituted by group dispersant mainly composed of polycarboxylic acid alkylamine salt, polycarboxylic acid partial alkyl ester having alkyl ester bond in part of polycarboxylic acid
  • the dispersant include a compound as a main component.
  • carboxylic acid salts include alkali metal salts (for example, sodium salt and potassium salt), alkaline earth metal salts (for example, magnesium salt and calcium salt), and the like. These compounds may be used alone or in a suitable combination of two or more kinds.
  • the number average molecular weight of the carboxylic acid-based dispersant may be, for example, about 30,000 or less, preferably about 20,000 or less, and for example, about 15,000 or less.
  • the number average molecular weight of the carboxylic acid-based dispersant may be, for example, about 100 or more, about 200 or more, and for example, about 400 or more.
  • carboxylic acid dispersant is more effective than other anionic dispersants (for example, sulfonic acid dispersant, phosphoric acid dispersant, etc.), and compared with other anionic dispersants. Therefore, a predetermined dispersion effect can be exhibited by adding a small amount.
  • carboxylic acid-based dispersant acts too much on the fine conductive powder and dielectric powder, the binding between the particles by the binder resin is hindered, and the soft binding between the particles by the binder resin is prevented. It is not preferable because it may be difficult to realize.
  • the addition amount of the carboxylic acid-based dispersant may be 0.05% by mass or more, and for example, 0.1% by mass or more is preferable.
  • the addition amount of the carboxylic acid-based dispersant may be 1.5% by mass or less, and for example, 1% by mass or less is preferable.
  • the conductive paste is characterized in that it contains a nonionic surfactant in addition to the carboxylic acid dispersant.
  • the nonionic surfactant coexists with the carboxylic acid dispersant, does not adversely affect the dispersion effect of the conductive powder or the like by the carboxylic acid dispersant, and suitably assists this dispersion effect to form a coating. It has the effect of increasing the flexibility of the film.
  • the binder resin effectively acts on the conductive powder or the like, and It is expected to maintain a flexible binding of.
  • the nonionic surfactant preferably has an HLB value of 3 or more.
  • HLB value is 3 or more, the effect of increasing the flexibility of the coating film can be suitably exhibited.
  • the HLB value is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, further preferably 8 or more, and particularly preferably 10 or more.
  • the upper limit of the HLB value is not particularly limited and may be 20, for example.
  • nonionic surfactants include: Glycerin monostearate [3], sorbitan monostearate [4.7], sorbitan monolaurate [8.6], sorbitan monopalmitate [6.7], sorbitan monostearate [4.7], sorbitan di Stearate [4.4], sorbitan monooleate [4.3], sorbitan sesquioleate [3.7], polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate [16.7], polyoxyethylene (6) Sorbitan monolaurate [13.3], polyoxyethylene sorbitan monopalmitate [15.6], polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate [14.9], polyoxyethylene (6) sorbitan monostearate [ 9.6], polyoxyethylene sorbitan tristearate [14.9], polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate [14.9], polyoxyethylene (6) sorbitan monooleate [10], polyoxy Examples include ethylene sorbitan trioleate [11.0], polyoxyethylene oley
  • the amount of the nonionic surfactant added is not strict because it depends on the type of the nonionic surfactant used, but as a range in which the effect of improving the coating film flexibility can be confirmed, for example, with respect to the conductive paste,
  • the content is preferably about 0.08% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.15% by mass or more.
  • the amount of the nonionic surfactant added may be approximately 1% by mass or less with respect to the conductive paste, preferably 0.9% by mass or less, and more preferably 0.8% by mass or less.
  • the conductive paste disclosed herein contains various organic additives that are known to be usable in general conductive pastes within a range that does not significantly impair the essence of the present invention.
  • organic additives are, for example, thickeners, plasticizers, pH adjusters, stabilizers, leveling agents, defoamers, antioxidants, preservatives, colorants (pigments, dyes, etc.), etc. obtain. Any one of these organic additives may be contained alone, or two or more of them may be contained in combination. Further, the content of the organic additive can be appropriately adjusted within a range that does not significantly impair the properties of the conductive paste disclosed herein. For example, it may be contained in an appropriate ratio depending on the properties of the organic additive and its purpose.
  • the additive is generally less than or equal to about 5% by weight, such as less than or equal to 3% by weight, typically less than or equal to 1% by weight and less than or equal to about 0.01% by weight, based on the total weight of the powder components. It is good to include in the ratio of.
  • Such a conductive paste may be obtained by, for example, preparing (A) conductive powder and (B) dielectric powder in advance (C) binder resin, (E) carboxylic acid-based dispersant, (F) nonionic surfactant. After being separately dispersed in the solvent (D) together with the agent and the like, it is possible to suitably prepare them by mixing these slurries.
  • a stirring device or a dispersing device such as a ball mill, a bead mill, a colloid mill, a hammer mill, a mortar, a disk pulverizer, and a roller mill can be used as appropriate.
  • various known supply methods can be adopted without particular limitation.
  • Examples of such a supply method include a printing method such as screen printing, gravure printing, offset printing and inkjet printing, a spray coating method, a dip coating method and the like.
  • a printing method such as screen printing, gravure printing, offset printing and inkjet printing
  • a spray coating method such as a dip coating method and the like.
  • a gravure printing method, a screen printing method, or the like which enables high-speed printing, can be preferably adopted.
  • the conductive paste disclosed herein is, for example, a dispersion of particles contained in the conductive paste even when a paste containing fine conductive powder having an average particle diameter of 200 nm or less is prepared. Good property. Further, when a coating film is formed from such a conductive paste, the dispersibility of particles is preferably maintained in the coating film as well, and flexibility is imparted to the coating film. Due to such characteristics, when this conductive paste is printed on the dielectric green sheet, it is possible to form a coating film (printed body) having good continuity of the conductive powder and good adhesion.
  • the coating film has sufficient flexibility, even when the dielectric green sheets on which the coating film is formed are stacked, pressure-bonded, or cut, the coating film is not cracked or peeled off. Problems are unlikely to occur. Furthermore, even when the dielectric green sheet (laminate) after cutting is fired, grain growth of the conductive powder is preferably suppressed, and the dielectric strength of the fired dielectric layer can be maintained high. it can. As a result, the internal electrode layer in the multilayer ceramic electronic component can be formed as a thin layer with low resistance.
  • the conductive paste disclosed herein can be suitably used for forming an internal electrode layer of a small MLCC having sides of 5 mm or less, for example, 1 mm or less. In particular, it can be suitably used for producing a small-sized/large-capacity type MLCC internal electrode having a thickness of a dielectric layer of 1 ⁇ m or less.
  • ceramic electronic component is a term that means an electronic component in general having a crystalline ceramic base material or an amorphous ceramic (glass ceramic) base material.
  • chip inductors that include ceramic base materials, high frequency filters, ceramic capacitors, high-temperature co-fired ceramics (HTCC) base materials, low-temperature co-fired ceramics (LTCC) ) Base materials and the like are typical examples included in the "ceramic electronic component” here.
  • Examples of the ceramic material forming the ceramic substrate include barium titanate (BaTiO 3 ), zirconium oxide (zirconia: ZrO 2 ), magnesium oxide (magnesia: MgO), aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ), and dioxide. Silicon (silica: SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), titanium oxide (titania: TiO 2 ), cerium oxide (ceria: CeO 2 ), yttrium oxide (yttria: Y 2 O 3 ), samarium oxide (Sm 2 O 3 ).
  • dysprosium oxide Dy 2 O 3
  • holmium oxide Ho 2 O 3
  • gadolinium oxide Gd 2 O 3
  • other oxide-based materials cordierite (2MgO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 ), mullite (3Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 ), forsterite (2MgO ⁇ SiO 2), steatite (MgO ⁇ SiO 2), sialon (Si 3 N 4 -AlN-Al 2 O 3), zirconium (ZrO 2 ⁇ SiO 2 ), composite oxide materials such as ferrite (M 2 O ⁇ Fe 2 O 3 ); silicon nitride (silicon nitride: Si 3 N 4 ), aluminum nitride (aluminum nitride: AlN), boron nitride (boronite) Ride: BN) and other nitride-based materials; silicon carbide (silicon carbide: SiC),
  • FIG. 1 is a sectional view schematically showing a monolithic ceramic capacitor (MLCC) 1.
  • the MLCC 1 is a chip-type capacitor including a large number of dielectric layers 20 and internal electrode layers 30 alternately and integrally laminated.
  • a pair of external electrodes 40 is provided on the side surface of the laminated chip (capacitor portion) 10 including the dielectric layer 20 and the internal electrode layer 30.
  • the internal electrode layers 30 are alternately connected to different external electrodes 40 in the stacking order.
  • a small-sized and large-capacity MLCC 1 is constructed in which the capacitor structure including the dielectric layer 20 and the pair of internal electrode layers 30 sandwiching the dielectric layer 20 is connected in parallel.
  • the dielectric layer 20 of the MLCC 1 is made of ceramic.
  • the internal electrode layer 30 is made of a fired body of the conductive paste disclosed herein.
  • Such an MLCC1 is preferably manufactured by the following procedure, for example.
  • FIG. 2 is a sectional view schematically showing an unfired laminated chip 10 (unfired laminated body 10 ′).
  • a ceramic green sheet dielectric green sheet
  • a ceramic powder as a dielectric material, a binder, and an organic solvent are mixed to prepare a dielectric layer forming paste.
  • a plurality of unfired ceramic green sheets 20' are prepared by supplying the prepared paste in a thin layer on a carrier sheet by a doctor blade method or the like.
  • the conductive paste disclosed here Specifically, at least a conductive powder (A), a dielectric powder (B), a binder resin (C), a solvent (D), (E) a carboxylic acid-based dispersant, and (F) a nonionic surfactant. Is prepared, these are mixed in a predetermined ratio, and the mixture is stirred and mixed to prepare a conductive paste. Then, the prepared paste is supplied onto the prepared ceramic green sheet 20 ′ so as to have a predetermined pattern and a desired thickness (for example, 1 ⁇ m or less) to form a conductive paste coating layer 30 ′.
  • the conductive paste disclosed herein has significantly improved dispersion stability.
  • the property of the conductive paste is stable, so that the print quality is also high. It can be satisfactorily stabilized.
  • the plurality of ceramic green sheets 20' with the prepared coating layer 30' are laminated and pressure-bonded.
  • This laminated pressure-bonded body is cut into a chip shape if necessary. Thereby, the unbaked laminated body 10 ′ can be obtained.
  • the produced unfired laminate 10' is fired under appropriate heating conditions (for example, a temperature of about 1000 to 1300° C. in a nitrogen-containing atmosphere).
  • the ceramic green sheet 20' and the conductive paste coating layer 30' are simultaneously fired.
  • the ceramic green sheet is fired to form the dielectric layer 20.
  • the conductive paste coating layer 30 ′ is baked to become the internal electrode layer 30.
  • the dielectric layer 20 and the electrode layer 30 are integrally sintered to obtain a sintered body (multilayer chip 10).
  • a binder removal treatment for example, in an oxygen-containing atmosphere, at a temperature lower than the firing temperature: for example, about 250 to 700° C.
  • Heat treatment may be performed.
  • an external electrode material is applied to the side surface of the laminated chip 10 and baked to form the external electrode 40.
  • the conductive pastes of Examples 1 to 35 were prepared by mixing the conductive powder, the dielectric powder, the binder resin, the anionic dispersant, the nonionic surfactant, and the solvent.
  • the conductive powder nickel powder having an average particle diameter of 180 nm was used in a proportion of 50 mass% with respect to the entire paste.
  • the dielectric powder barium titanate powder having an average particle diameter of 50 nm was used so as to be 5% by mass with respect to the entire paste.
  • dihydroterpineol was used as the solvent, and the remainder after subtracting the following binder resin, anionic dispersant, and nonionic surfactant was used as the solvent.
  • the binder resin was used in a proportion of 2.5 mass% with respect to the entire paste.
  • As the binder resin ethyl cellulose (EC) and polyvinyl butyral (PVB) were mixed and used in the formulations shown in Tables 1 to 3 below. Since PVB has a wide range of molecular weights, the following three PVBs having different calculated molecular weights were prepared. PVB1: about 2.3 ⁇ 10 4 PVB2: about 5.3 ⁇ 10 4 PVB3: about 6.6 ⁇ 10 4
  • anionic dispersants There are typically three types of anionic dispersants: carboxylic acid type, sulfonic acid type, and phosphoric acid type.
  • carboxylic acid type surfactants range from relatively small molecular weight to large molecular weight.
  • the molecular weights of the sulfonic acid type and phosphoric acid type surfactants are relatively small. Therefore, two kinds of carboxylic acid type surfactants, one having a large molecular weight and the other having a small molecular weight, were prepared. Further, the ratio of the anionic dispersant to the whole paste was varied between 0.1 and 1.4% by mass, as shown in Tables 1 to 3 below.
  • AD1 Carboxylic acid-based dispersant, molecular weight 14,000
  • AD2 Carboxylic acid-based dispersant, molecular weight 490 AD3: Sulfonic acid type dispersant, molecular weight 490 AD4: Phosphoric acid type dispersant, molecular weight 420
  • the following three nonionic surfactants are prepared, and by appropriately mixing these, the HLB can be varied between 1.8 and 12.4 as shown in Tables 1 to 3 below.
  • the HLB when a plurality of surfactants are blended is calculated by performing a weighted average of the HLB of each surfactant according to the blending amount. Further, the ratio of the nonionic surfactant to the entire paste was varied between 0.05 and 1.2% by mass, as shown in Tables 1 to 3 below.
  • ND1 polyoxyethylene (10) oleyl ether
  • ND2 sorbitan monooleate
  • HLB4.3 ND3 sorbitan trioleate
  • a dry coating film of the conductive paste of each example was prepared. Specifically, the conductive paste of each example was supplied onto a PET film with a thickness of about 250 ⁇ m using a film applicator, and dried at 100° C. for 15 minutes to form a dry coating film.
  • a 40 mm ⁇ 10 mm size test piece was cut out from the obtained dry coating film, and both ends in the longitudinal direction of the test piece were fixed to a pair of sample fixing base materials for a tensile test with double-sided tape.
  • This test piece was placed on a hot plate set at 70° C. together with the fixed base material for sample, and one base material was fixed, while the other base material was moved in the horizontal direction at a constant speed. The elongation at break was measured.
  • the elongation percentage of the dried coating film of each example was standardized on the basis of the elongation percentage of the dried coating film of Example 4, and the results evaluated based on the following indexes are shown in the "Flexibility" column of Tables 1 to 3. It was shown to.
  • the evaluation of the elongation rate is performed in any range in which the relative value of the elongation rate of the dry coating film of each example is the following four levels when the elongation rate of the dry coating film of Example 4 is "100%". It was shown.
  • the index " ⁇ " represents the case where the relative value of the elongation is 160% or more, and the strength is judged to be unfavorable because the dry coating film is too elongated and the strength is too weak.
  • X less than 110% (hard and brittle) ⁇ : 110% or more and less than 120% (flexibility possible) ⁇ : 120% or more and less than 160% (good flexibility) ⁇ : 160% or more (extended)
  • the dispersibility of particles of the conductive powder and the dielectric powder in the electrode film obtained by printing the conductive paste was evaluated by the following procedure. Specifically, the prepared conductive paste of each example was supplied onto a PET substrate with a thickness of about 250 ⁇ m using an applicator, and dried at 110° C. for about 15 minutes to form a dry coating film. Then, the dried coating film was hollowed out into a disk shape having a diameter of 20 mm to prepare five measurement samples for each example. Then, by measuring the mass, radius and thickness of the measurement sample, the dry density (bulk density) of the dry coating film was calculated based on the following formula.
  • the relative density of the dry coating film of each example when the dry density of the dry coating film of Example 3 was set to 100 was calculated, and the dispersibility was evaluated in four stages based on the following indexes.
  • the dry coating film having a relative density of 95 or more the dry coating film was observed (10,000 times) from the PET substrate side by a scanning electron microscope (SEM), and the conductive particles and the dielectric substance in the dry film were observed. It was reflected in the evaluation whether there was any apparent unevenness in the filling property with the particles. The results are shown in the "Dispersibility" column of Tables 1 to 3.
  • Relative density is less than 90 ⁇ : Relative density is 90 or more and less than 95 ⁇ : Relative density is 95 or more and there is no unevenness in filling property by SEM observation ⁇ : Relative density is 95 or more and filling property by SEM observation There is obvious unevenness
  • Examples 6 to 11 are examples in which, in addition to the anionic dispersant, the nonionic surfactant is added in various amounts.
  • the addition amount of the anionic dispersant is set to 0.5% by mass, which confirms good dispersibility of the conductive powder and the dielectric powder in Examples 1 to 5. From Examples 6 to 11, by adding the nonionic surfactant in addition to the anionic dispersant, the flexibility of the obtained dry coating film can be improved while maintaining good dispersibility of the conductive powder and the dielectric powder. It was confirmed that the tendency tends to increase with the addition amount of the nonionic surfactant. However, it was found that the addition amount of the nonionic surfactant of 0.05% by mass may not be sufficient for improving the flexibility of the dried coating film.
  • the addition amount of the nonionic surfactant is preferably 0.1% by mass or more. It was also found that when the amount of the nonionic surfactant added was excessively large, the flexibility of the dried coating film was too high and the coating film was too stretched, which was not preferable. It can be said that the addition amount of the nonionic surfactant is preferably less than 1.2% by mass, for example, about 1% by mass or less. Note that, for example, as can be seen from the comparison between Example 8 and Example 12, the nonionic surfactant does not exhibit the action of improving the dispersibility of the conductive powder and the dielectric powder even when added to the conductive paste alone. Therefore, it is understood that it is necessary to use the anionic dispersant and the nonionic surfactant in combination.
  • Examples 8 and 13 to 17 are examples in which the HLB value of the nonionic surfactant was changed. From the results of Examples 13 to 17, it was found that the flexibility of the dry coating film is approximately proportional to the HLB value of the nonionic surfactant, and the flexibility increases as the HLB value increases. It has been found that the HLB value of the nonionic surfactant is too low at 1.8 to obtain a sufficient effect of improving the flexibility of the coating film, for example, 2 or more or 3 or more. Although not specifically shown, the relationship between the HLB value of the nonionic surfactant and the flexibility improving effect is hardly affected by the difference in the components due to the difference in manufacturers of the nonionic surfactant. I have also confirmed that.
  • Examples 18 to 21 are examples in which PVB was not used as the binder resin, and the amount of the nonionic surfactant added was changed only for the EC that has been generally used conventionally. PVB has the effect of increasing the flexibility of the dry coating and improving the adhesion. Therefore, although not clearly shown in Table 2, in Example 18 containing no PVB, the elongation percentage of the dry coating film is about 5% or more lower than that in Example 3, for example. In Examples 18 and 3, the amount of the anionic dispersant added was 0.2% by mass, and the conductive powder and the dielectric powder were well dispersed, but the flexibility of the dry coating film was not sufficient. Absent.
  • Examples 22 to 23 are examples in which the ratio of the binder resin EC and PVB was changed from Example 8.
  • PVB has the effect of imparting flexibility to the dry coating film and increasing the adhesiveness as compared with the case of using EC alone.
  • Example 22 containing a small amount of PVB the effect of improving the flexibility of the dry coating film due to the combined use of the nonionic surfactant tended to be difficult to appear, as in Examples 18 to 21, but Example 22 It was confirmed that the actual elongation of the dry coating film becomes higher as the proportion of PVB to 23 and PVB increases, and the combined effect of the nonionic surfactant is likely to be exhibited.
  • Examples 24 to 25 are examples in which the molecular weight of PVB in the binder resin was changed.
  • Examples 4, 8, and 26 to 35 are examples in which the type of anionic dispersant and the amount of nonionic surfactant added were changed. From these results, it was confirmed that it is essential that the dispersant used in combination with the nonionic surfactant is a carboxylic acid-based dispersant in order to achieve both flexibility and dispersibility of the dry coating film. ..
  • a sulfonic acid-based or phosphoric acid-based dispersant has a small effect of improving the dispersed state of the conductive powder and the dielectric powder, and when the dispersibility is improved (example Even in the case of 35), it was found that the flexibility of the coating film could not be improved by using the nonionic surfactant together. It was confirmed that the dispersant to be combined with the nonionic surfactant may have a large or small molecular weight as long as it is a carboxylic acid dispersant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

微細な導電性粉末を含みながらも導電性粉末の分散性が良好で、かつ柔軟性の高い塗膜を形成することができる導電性ペーストを提供する。平均粒子径が200nm以下の導電性粉末と、バインダ樹脂と、バインダ樹脂を溶解する溶剤と、カルボン酸系分散剤と、ノニオン系界面活性剤と、を含む導電性ペーストである。この導電性ペーストにおいて、ノニオン系界面活性剤のHLB値は3以上であって、当該ペースト全体に対するノニオン系界面活性剤の添加量は、0.08質量%以上1質量%以下である。

Description

導電性ペースト
 本発明は、導電性ペーストに関する。本発明は、好ましくは積層セラミック電子部品の内部電極層の形成に好適な導電性ペーストに関する。
 本出願は、2018年12月13日に出願された日本国特許出願2018-233598号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
 積層セラミックコンデンサ(Multi-Layer Ceramic Capacitor:MLCC)は、セラミックからなる誘電体層と内部電極層とが多数積層された構造を有している。このMLCCは、一般に、誘電体粉末とバインダ等からなる誘電体グリーンシートに、導電性粉末およびバインダを含む内部電極用の導電性ペーストを印刷して印刷層を形成し、この印刷層を備えた誘電体グリーンシートを多数積層して圧着し、焼成することで製造されている。
日本国特許第6119939号公報
 ところで、電子機器の小型・軽量化に伴い、電子機器を構成する各電子部品についてもさらなる小型薄層化が求められている。MLCCでは、誘電体層をさらに薄くし積層数をさらに増やして電極面積を拡大することにより、MLCCの体積を小型化しつつ静電容量を増大することが求められている。そのため、誘電体グリーンシートおよび印刷層の構成材料については、例えば数100nmオーダーまで微細化することが検討されている。ここで、グリーンシートや印刷層の構成材料を微細化すると、これらの作製に用いるスラリーやペースト中に、誘電体粉末や導電性粉末を均一に分散させるための分散剤の使用が欠かせない。しかしながら、誘電体グリーンシートや印刷層は、スラリーやペースト中の分散剤の含有量が増えると硬くなり、柔軟性が低下してしまう傾向がある。
 とりわけ印刷層を形成するための導電性ペーストについては、導電性粉末よりも微細な共材を含む場合があり、分散剤の添加量の増大は避けられない。しかしながら、印刷層が硬く脆くなると、誘電体グリーンシートへの接着性や圧着性が損ねられ、焼成後の積層体に剥離やクラックを誘発したりハンドリング性の低下をもたらすために好ましくない。一方で、例えば導電性ペーストの分散剤量が十分でないと、導電性粉末が凝集したり、導電性粉末と共材との均一性が劣るなどして、導電性粉末が焼成時に過剰に粒成長して誘電体層の耐電圧を低下させるという問題がある。これらの事象は、MLCCの薄層化および導電性粉末の微細化が進むにつれ、より一層顕著となってきている。
 本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微細な導電性粉末を含みながらも導電性粉末の分散性が良好で、かつ柔軟性の高い塗膜を形成することができる導電性ペーストを提供することにある。
 本発明者らの検討によると、導電性ペースト中の導電性粉末の平均粒子径が200nm以下にまで微細化されると、粉末を分散させるための分散剤を十分含むことが求められるものの、粉末の分散性を良好にする分散剤量では、乾燥後の印刷塗布層(塗膜)の柔軟性を低下させるという背反が生じることを知見した。そして、塗膜における導電性粉末の分散性と柔軟性とを両立させるためには、分散剤として、カルボン酸系分散剤を用い、さらに所定のノニオン系界面活性剤を組み合わせて用いることが有効であることを見出し、本願発明を完成するに至った。
 すなわち、ここに開示される導電性ペーストは、平均粒子径が200nm以下の導電性粉末と、バインダ樹脂と、上記バインダ樹脂を溶解する溶剤と、カルボン酸系分散剤と、ノニオン系界面活性剤と、を含む。そして上記ノニオン系界面活性剤のHLB値は3以上であって、当該ペースト全体に対する上記ノニオン系界面活性剤の添加量は、0.08質量%以上1質量%以下である。これにより、導電性粉末の分散性が良好で、柔軟性の高い塗膜を形成することができる導電性ペーストが実現される。
 なお、HLB(Hydrophilic-Lipophilic Balance)値とは、界面活性剤の水と油(水に不溶性の有機化合物)への親和性の程度を表す値であって、0から20までの値で表現される。HLB値が0に近いほど親油性が高く、HLB値が20に近いほど親水性が高いことを意味する。本明細書におけるHLB値は、Griffin式に基づいて得られた値を採用している。
 ここに開示される導電性ペーストの好ましい一態様は、さらに、誘電体粉末を含む。そして、導電性粉末のBET法に基づく平均粒子径をD、誘電体粉末のBET法に基づく平均粒子径をDとしたとき、0.03×D≦D≦0.4×Dを満たすものであることがより好ましい。このように、導電性粉末に加えて、より微細な誘電体粉末を含むことで、ペースト中の粉末の均一分散性は著しく低下しがちであり、形成される内部電極層の品質を損ねる虞がある。しかしながら、ここに開示される導電性ペーストは、このような誘電体粉末を含む態様であっても、粉末の分散性が良好であり、柔軟性の高い塗膜を形成し得るために好ましい。
 ここに開示される導電性ペーストの好ましい一態様では、上記バインダ樹脂は、セルロース系樹脂とポリビニルアセタールとを含む。また、上記ポリビニルアセタールおよび上記セルロース系樹脂の合計に占める上記ポリビニルアセタールの割合は、15質量%以上80質量%以下である。このような構成によると、エチルセルロースのみを含むペーストから形成される塗膜に対して、ポリビニルアセタールによる塗膜の柔軟性向上の効果が効果的に発揮されるために好ましい。
 なお、例えば特許文献1には、MLCCの内部電極形成用の導電性ペーストに用いるバインダ樹脂として、ポリビニルアセタールとセルロース誘導体との混合物であって、平均粒子径が300nmのニッケル粉末を含む所定の組成のニッケルペーストを調整した場合に、所定のレオロジー特性を実現するように調整されている樹脂が開示されている。かかるバインダ樹脂によると、セルロース誘導体を単独で用いる場合と比較して、印刷性および接着性がともに優れる導電性ペーストを調製できることが記載されている。しかしながら、特許文献1の開示からは、例えばニッケル粉末の平均粒子径がさらに2/3程度にまで微細化されてしまうと、形成される塗膜の硬化やニッケル粉末の凝集等の問題が避けられなかった。これに対し、ここに開示される導電性ペーストは、導電性粉末がさらに微細化された場合であっても好適な塗膜を形成することができるペーストを実現するものである。
 ここで開示される導電性ペーストの好ましい一態様では、上記導電性粉末は、ニッケル、白金、パラジウム、銀および銅のうちの少なくとも1つを含む。これにより、電気伝導性に優れた導体膜を好適に実現することができる。
 ここで開示される導電性ペーストは、積層セラミック電子部品の内部電極層を形成するために好ましく用いることができる。例えばチップタイプのMLCCは、誘電体層の更なる薄層化と高積層化とが求められている。このような薄い(例えば1μm以下の)誘電体層の間に配置される内部電極層は、ここに開示される導電性ペーストを用いることで、微細な導電性粉末や誘電体粉末の分散状態が良好で、かつ、塗膜を形成したときの膜柔軟性が高い。その結果、MLCCの製造工程において、誘電体グリーンシートと当該導電性ペーストの塗膜との密着性が良好であり、かつ、グリーンシートの積層から圧着ないし焼成にかけて塗膜に割れや剥がれが生じ難い。その結果、内部電極層を電気的に連続でかつ均質なものとして好適に形成することができる。また、誘電体層の短絡やクラック等の発生が抑制された、小型・大容量で、かつ、高品質なMLCCを好適に実現することができる。
図1は、MLCCの構成を概略的に説明する断面模式図である。 図2は、未焼成のMLCC本体の構成を概略的に説明する断面模式図である。
 以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項(例えば、導電性ペーストの構成やその性状)以外の事柄であって、本発明の実施に必要な事柄(例えば、当該ペーストの原料の調製および基材への適用についての具体的手法、電子部品の構成等)は、本明細書により教示されている技術内容と、当該分野における当業者の一般的な技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において数値範囲を示す「A~B」との表記は、A以上B以下を意味する。
[導電性ペースト]
 ここで開示される導電性ペーストは、主たる構成成分として、(A)導電性粉末と、(C)バインダ樹脂と、(D)溶剤と、(E)カルボン酸系分散剤と、(F)ノニオン系界面活性剤と、を含む。導電性ペーストは、付加的に(B)誘電体粉末を含み得る。そしてこの導電性ペーストは、基材に供給され乾燥することで塗膜を形成し、この塗膜を焼成することにより導電性の焼結体(換言すれば、電極層)が形成される。電極層は、導電性ペースト中の有機成分が消失されて、(A)導電性粉末と任意成分の(B)誘電体粉末とが焼結することで形成されている。これら電極層を構成する主体である(A)導電性粉末と(B)誘電体粉末とは、通常、有機成分中に分散されることでペーストを形成し、適度な粘性と流動性が付与されている。ここでいう有機成分は、(C)バインダ樹脂と、(D)溶剤と、(E)カルボン酸系分散剤と、(F)ノニオン系界面活性剤と、を含む。以下、ここに開示される導電性ペーストについて要素ごとに説明する。
 (A)導電性粉末
 導電性粉末は、電子素子等における電極、導線や電導膜等の電気伝導性(以下、単に「導電性」という。)の高い導体物(導体膜であり得る。)を主として形成するため材料である。したがって、導電性粉末は、所望の導電性を備える各種の材料の粉末を特に制限することなく用いることができる。このような導電性材料としては、例えば、具体的には、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)等の金属の単体、およびこれらの金属を含む合金等が例示される。導電性粉末は、いずれか1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 なお、特に限定されるものではないが、例えばMLCCの内部電極層を形成する用途で用いられる導電性ペーストについては、導電性粉末の融点が、誘電体層の焼結温度(例えば約1300℃)よりも低い金属種を含むことが好ましい。そのような金属種の一例として、ロジウム、白金、パラジウム、銅、金等の貴金属と、ニッケルなどの卑金属とが挙げられる。これらの金属は、いずれか1種または2種以上を適宜含んでもよい。なかでも、融点および導電性の観点では白金やパラジウム等の貴金属を含むことが好ましく、安定して低価格である点を考慮するとニッケルを含むことが好ましい。例えば、ニッケル粒子の表面を銀等の貴金属で被覆した粒子を含んでもよい。
 導電性粉末の製法や、導電性粉末を構成する粒子の寸法や形状等の性状は特に制限されない。たとえば、焼成収縮率を考慮して、目的とする電極の最小寸法(典型的には、内部電極層の厚みおよび/または幅)に収まる範囲であるとよい。ここに開示される導電性ペーストは、例えば、導電性粉末の平均粒子径が200nm以下のものを対象としたときに、その特長がいかんなく発揮されるために好ましい。導電性粉末の平均粒子径は、180nm以下であってよく、160nm以下であってよく、例えば150nm以下、さらには100nm以下であってもよい。
 なお、本明細書において導電性粉末および誘電体粉末についての「平均粒子径(D)」とは、特にことわりのない限り、BET法に基づき測定された比表面積Sと当該粉末の比重ρとに基づき、次式:D=6/(S×ρ);により算出される値(球体積相当径)をいう。比表面積については後述する。
 一例として、例えば、小型大容量型のMLCCの内部電極層を形成する用途では、導電性粉末の平均粒子径は、内部電極層の厚み(積層方向の寸法)よりも小さいことが重要となる。換言すれば、内部電極層の厚みを超える粗大粒子を実質的に含有しないことが好ましい。かかる観点から、導電性粉末は、一例として、累積90%粒子径(D90)が0.8μm超過とならないことが好ましく、より好ましくは0.6μm超過、例えば0.4μm超過とならないことが好ましい。累積90%粒子径が所定値以下であると、導体膜を安定的に形成することができる。また、形成される導体膜の表面粗さを好適に抑えることができる。例えば、算術平均粗さRaを5nm以下のレベルにまで抑制することができる。
 導電性粉末の平均粒子径の下限も特に制限されず、例えば5nm以上であってよく、概ね10nm以上、例えば30nm以上、典型的には50nm以上、例えば100nm以上であってよい。平均粒子径が小さすぎないことで、導電性粉末を構成する粒子の表面エネルギー(活性)の過度な上昇を抑制でき、導電性ペースト中での粒子の凝集を抑制することができる。また、ペースト塗布層の密度を高めて、電気伝導性や緻密性の高い導体膜を好適に形成することができる。
 導電性粉末の比表面積は、導電性粉末の組成にもよるため厳密には限定されないが、概ね30m/g以下、例えば20m/g以下、典型的には10m/g以下、好ましくは1~8m/g、例えば2~6m/gであるとよい。これにより、ペースト中での凝集が好適に抑えられ、ペーストの均質性や分散性、保存安定性をより良く向上することができる。また、電気伝導性に優れた導体膜をより安定して実現することができる。なお、比表面積は、例えば吸着質として窒素(N)ガスを用いたガス吸着法(定容量吸着法)によって測定されたガス吸着量に基き、BET法(例えばBET一点法)により算出された値をいう。
 導電性粉末の形状は特に限定されない。例えばMLCC内部電極等の一部の電極形成用途の導電性ペーストにおける導電性粉末の形状は、真球状または略球状であるとよい。導電性粉末の平均アスペクト比は、典型的には1~2、好ましくは1~1.5であるとよい。これにより、ペーストの粘度を低めに維持して、ペーストのハンドリング性や、導体膜形成のための成膜時の作業性を向上することができる。また、ペーストの均質性をも向上することができる。
 なお、本明細書における「アスペクト比」は、電子顕微鏡観察に基づいて算出される値であって、粉末を構成する粒子に外接する矩形を描いたときの、短辺の長さ(a)に対する長辺の長さ(b)の比(b/a)を意味する。平均アスペクト比は、100個の粒子について得られたアスペクト比の算術平均値である。
 導電性粉末の含有割合は特に限定されず、導電性ペーストの全体を100質量%としたときに、概ね30質量%以上、典型的には40~95質量%、例えば45~60質量%であるとよい。上記範囲を満たすことで、電気伝導性や緻密性の高い動体層を好適に実現することができる。また、ペーストのハンドリング性や、成膜時の作業性を向上することができる。
 (B)誘電体粉末
 ここに開示される導電性ペーストは、焼成後の導体膜を主として構成する成分として、上記の(A)導電性粉末に加え、任意成分としての(B)誘電体粉末を含むことができる。誘電体粉末は、導電性粉末を構成する粒子の間に配置されることで、例えば、導電性ペーストの焼成時に導電性粉末の低温からの焼結を抑制したり、熱収縮率および焼成収縮履歴や、焼成後の導電性膜の熱膨張係数を調整し得る成分である。誘電体粉末の作用は様々であってよいが、とりわけ、MLCCの内部電極層用の導電性ペーストに含まれる誘電体粉末は、誘電体層と共通または類似の組成であることで、誘電体層と内部電極層との焼結接合性を向上させる共材として好適に機能するために好ましい。
 誘電体粉末についての誘電率は特に制限されず、目的の用途に応じて適宜選択することができる。一例として、高誘電率系のMLCCの内部電極層形成用の導電性ペーストに用いられる誘電体粉末において、比誘電率は、典型的には100以上であり、好ましくは1000以上、例えば1000~20000程度である。このような誘電体粉末の組成については特に限定されず、各種の無機材料や非晶質材料の中から用途等に応じて1種または2種以上を適宜用いることができる。誘電体粉末としては、具体的には、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ジルコニウム、チタン酸亜鉛、ニオブ酸マグネシウム酸バリウム、ジルコン酸カルシウム等のABOで表されるペロブスカイト構造を有する金属酸化物や、二酸化チタン(ルチル)、五酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、フォルステライト、酸化ニオブ、チタン酸ネオジウム酸バリウム、希土類元素酸化物等のその他の金属酸化物が典型例として挙げられる。上記内部電極層用途のペーストにおいては、誘電体粉末は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸ストロンチウム、および、ジルコン酸カルシウム(CaZrO)等から好適に構成することができる。一方で、比誘電率が100未満の誘電体材料(延いては、絶縁性材料)を使用してもよいことはいうまでもない。
 誘電体粉末を構成する粒子の性状、例えば粒子のサイズや形状等は、電極層の断面における最小寸法(典型的には、電極層の厚みおよび/または幅)に収まる限りにおいて、特に限定されない。誘電体粉末の平均粒子径は、例えばペーストの用途や電極層の寸法(微細度)等に応じて適宜選択することができる。目的の導電層について所定の導電性を確保しやすいとの観点から、誘電体粉末の平均粒子径は、上記導電性粉末の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。誘電体粉末の平均粒子径をD、導電性粉末の平均粒子径をDとするとき、DおよびDは、通常はD>Dであることが好ましく、D≦0.5×Dがより好ましく、D≦0.4×Dがより好ましく、例えばD≦0.3×Dであってよい。また、誘電体粉末の平均粒子径Dが小さすぎると、誘電体粉末の凝集も生じやすくなるために好ましくない。かかる点において、凡その目安として、0.03×D≦Dが好ましく、0.05×D≦Dがより好ましく、例えば0.1×D≦Dであってよい。例えば、具体的には、誘電体粉末の平均粒子径は、概ね数nm以上が適切であり、5nm以上が好ましく、10nm以上であってよい。また、誘電体粉末の平均粒子径は、概ね数μm以下程度、例えば1μm以下、好ましくは0.3μm以下であってよい。一例として、MLCCの内部電極層を形成するための導電性ペーストにおいては、誘電体粉末の平均粒子径は、概ね数nm~数百nm程度、例えば5~100nmであってよい。
 誘電体粉末の含有割合は特に限定されない。例えばMLCCの内部電極層を形成する用途等では、導電性ペーストの全体を100質量%としたときに、概ね0.2~20質量%、例えば1~15質量%、3~10質量%等であるとよい。また、導電性粉末100質量部に対する誘電体粉末の割合としては、例えば、概ね3~35質量部、好ましくは5~30質量部、例えば10~25質量部であるとよい。これにより、導電性粉末の低温からの焼成を適切に抑制するとともに、焼成後の導体膜の電気伝導性、緻密性等を高めることができる。
 (C)バインダ樹脂
 バインダ樹脂は、ここに開示される導電性ペーストにおける有機成分のうち、結着剤として機能する材料である。このバインダ樹脂は、典型的には、導電性ペーストに含まれる粉末と基材との接合と、当該粉末を構成する粒子同士の結合とに寄与する。また、バインダ樹脂は、後述の溶剤に溶解されてビヒクル(液相媒体であり得る)として機能し得る。このことにより、導電性ペーストの粘性を高めて粉末成分を均一かつ安定にビヒクル中に懸濁させ、粉末に対して流動性を付与するとともに、取り扱い性の向上に寄与する。このバインダ樹脂は、焼成により消失されることを前提とした成分である。したがって、バインダ樹脂は、導体膜の焼成時に燃え抜ける化合物であることが好ましい。典型的には、雰囲気によらず分解温度が500℃以下であることが好ましい。
 バインダ樹脂の組成等については特に限定されず、この種の用途に使用されている公知の各種の有機化合物を適宜用いることができる。このようなバインダ樹脂としては、例えば、ロジン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン系樹脂等の有機高分子化合物が挙げられる。これらはいずれか1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。使用する溶剤との組み合わせにもよるために一概にはいえないが、上記のとおり微細な導電性粉末等を含む導電性ペーストのバインダ樹脂としては、例えば、セルロース系樹脂とポリビニルアセタールとの組合せが好適である。
 セルロース系樹脂は、導電性粉末や誘電体粉末等の粉末成分のビヒクル中への分散性の向上に寄与し、また、導電性ペーストを印刷等に供した場合に印刷体(塗膜)の形状特性や印刷作業への適応性に優れることなどから好ましい。セルロース系樹脂は、β-グルコースを少なくとも繰り返し単位として含む直鎖の重合体およびその誘導体の全般を意味する。典型的には、繰り返し単位であるβ-グルコース構造におけるヒドロキシ基の一部または全部をアルコキシ基に置換した化合物およびその誘導体であり得る。アルコキシ基(RO-)におけるアルキル基またはアリール基(R)は、その一部または全部が、カルボキシル基などのエステル基、ニトロ基、ハロゲン、他の有機基に置換されていてもよいし、置換されていなくてもよい。セルロース系樹脂としては、具体的には、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、プロポキシセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシプロピルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロース、酢酸セルロース、セルロースブチレート、セルロースプロピオネート、酢酸フタル酸セルロース、硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロース等が挙げられる。
 セルロース系樹脂の分子量は特に制限されず、例えば、数平均分子量(Mn)が1万以上であってよく、1.5万以上がより好ましく、例えば2万以上や3万以上、5万以上などであってよい。数平均分子量(Mn)は、例えば12万以下程度を目安とすることができ、例えば11万以下や、10万以下、8万以下、例えば7万以下であってよい。数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)との比である分子量分布(Mw/Mn)は、例えば2~4程度であってよい。
 ポリビニルアセタールは、上記粉末成分の分散性を良好にし、柔軟であるため導電性ペーストを印刷等に供した場合に印刷体(配線膜)の密着性、印刷性等に優れることなどから好ましい。ポリビニルアセタールは、ポリビニルアルコール系の樹脂にアルデヒドを反応させてアセタール化することで得られる樹脂である。ポリビニルアセタールは、連続するビニルアルコール構造単位がアルデヒド化合物によってアセタール化された構造単位と、未反応のビニルアルコール構造単位、およびポリビニルアルコール系樹脂の未ケン化部分である酢酸ビニル構造単位のうちのいずれか1以上を備え得る重合体およびその誘導体の全般を包含する。典型的には、ポリビニルアルコールをブタノールでアセタール化した構造を有するポリビニルブチラール系樹脂(PVB)であるとよい。PVBは、印刷体の柔軟性と形状特性との両方が向上されるためにより好ましい。またこれらのポリビニルアセタールは、ポリビニルアセタールを主モノマーとし、当該主モノマーに共重合性を有する副モノマーを含む共重合体(グラフト共重合を含む)などであってよい。副モノマーとしては、例えば、エチレン、エステル、(メタ)アクリレート、酢酸ビニルなどが挙げられる。ポリビニルアセタール樹脂におけるアセタール化の割合は特に制限されず、例えば、50%以上が好ましい。
 ポリビニルアセタールの分子量は特に制限されず、例えば、数平均分子量(Mn)が1万以上であってよく、1.5万以上がより好ましく、例えば2万以上や3万以上、5万以上などであってよい。数平均分子量(Mn)は、例えば12万以下程度を目安とすることができ、例えば11万以下や、10万以下、8万以下、例えば7万以下であってよい。数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)との比である分子量分布(Mw/Mn)は、例えば2~4程度であってよい。
 これらのセルロース系樹脂とポリビニルアセタールとは、一般的には相溶性の悪い組合せとなり得る。したがって、バインダ樹脂として、例えばセルロース系樹脂のみを用いる構成も好適な態様であり得る。しかしながら、上述の通り、ポリビニルアセタール自体は導電性ペーストの乾燥塗膜に柔軟性を付与するという機能を有しうる。また、後述するカルボン酸系分散剤とノニオン系界面活性剤との組合せは、これらのセルロース系樹脂とポリビニルアセタールの均一な混合にも寄与しうると考えられる。かかる観点から、バインダ樹脂として、セルロース系樹脂とポリビニルアセタールとを同時に含むことも好ましい態様となり得る。ポリビニルアセタールは、例えば、ポリビニルアセタールおよびセルロース系樹脂の合計に占める割合が約80質量%以下であることが好ましく、約70質量%以下がより好ましく、例えば、約60質量%以下が特に好ましい。ポリビニルアセタールの割合は、0質量%であってもよいが、例えば、5質量%以上とすると塗膜柔軟性の向上効果が表れやすいために好ましく、10質量%以上がより好ましく、例えば15質量%以上が特に好ましい。
 バインダ樹脂の含有量は特に制限されない。バインダ樹脂の含有量は、導電性ペーストの性状や、ペースト印刷体(乾燥膜を含む)の性状とを良好に調整するために、例えば、導電性粉末100質量部に対して、0.5質量部以上、好ましくは1質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上、例えば2質量部以上の割合であってよい。一方で、バインダ樹脂は焼成残渣が増大する可能性があることから過剰な含有は好ましくない。かかる観点から、バインダ樹脂の含有量は、導電性粉末100質量部に対して、10質量部以下、好ましくは7質量部以下、より好ましくは6質量部以下、例えば5質量部以下とすることができる。したがって、例えば、導電性ペーストにおけるバインダ樹脂の含有量は、例えば、0.1質量%以上であってよく、1質量%以上が好適であり、例えば2質量%以上であってよい。また、導電性ペーストにおけるバインダ樹脂の含有量は、例えば、5質量%以下であってよく、4質量%以下が好適であり、例えば3質量%以下であってよい。
 (D)溶剤
 溶剤は、ここに開示される導電性ペーストにおける有機成分のうち、粉末を分散状態にするための液状媒体であり、例えば当該分散性を保ったまま優れた流動性を付与するための要素である。また、溶剤は、上記のバインダを溶解して、ビヒクルとして機能する。この溶剤も、乾燥、焼成により消失されることを前提とした成分である。溶剤については特に制限はなく、この種の導電性ペーストに用いられる有機溶剤を適宜用いることができる。例えば、バインダとの組み合わせにもよるが、成膜安定性等の観点からは、沸点が約180℃以上300℃以下程度、例えば、200℃以上250℃以下程度の高沸点有機溶剤を主成分(50体積%以上を占める成分。)とするとよい。
 溶剤としては、例えば、具体的には、スクラレオール、シトロネロール、フィトール、ゲラニルリナロオール、テキサノール、ベンジルアルコール、フェノキシエタノール、1-フェノキシ-2-プロパノール、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、イソボルネオール、ブチルカルビトール、ジエチレングリコール等のアルコール系溶剤;ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオールアセテート、イソボルニルアセテート、カルビトールアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート等のエステル系溶剤;ミネラルスピリット等が挙げられる。なかでも、アルコール系溶剤やエステル系溶剤を好ましく用いることができる。
 導電性ペーストにおける(D)溶剤の割合は特に限定されないが、ペースト全体を100質量%としたときに、概ね70質量%以下、典型的には5~60質量%、例えば30~50質量%であるとよい。上記範囲を満たすことで、ペーストに適度な流動性を付与することができ、成膜時の作業性を向上することができる。また、ペーストのセルフレベリング性を高めて、より滑らかな表面の導体膜を実現することができる。
 (E)カルボン酸系分散剤
 ここに開示される導電性ペーストは、分散剤として、カルボン酸系分散剤を含むことを特徴としている。カルボン酸系分散剤は、導電性ペースト中の導電性粉末の凝集を好適に抑制する点において好ましい分散剤である。例えば、カルボン酸系分散剤は、その分子構造内に一つまたは二つ以上のカルボニル基(-C(=O))を有する化合物またはその塩である。このカルボニル基は、導電性粉末や誘電体粉末を構成する粒子の表面と優先的に結合し、粒子表面に電荷を与えて、その電気的反発により粒子の凝集を抑制し得る。カルボン酸系分散剤は、このように粉末のペースト中での均一分散性を高めることに好適に寄与するために好ましい。カルボン酸系分散剤としては、これに限定されるものではないが、例えば、カルボン酸あるいはポリカルボン酸等の脂肪酸塩を主体とする分散剤、およびその一部のカルボン酸基における水素原子がアルキル基によって置換されたポリカルボン酸部分アルキルエステル化合物を主体とする分散剤、ポリカルボン酸アルキルアミン塩を主体とする分散剤、ポリカルボン酸の一部にアルキルエステル結合を有するポリカルボン酸部分アルキルエステル化合物を主体とする分散剤等が例示される。また、カルボン酸塩としては、例えば、アルカリ金属塩(例えばナトリウム塩やカリウム塩)や、アルカリ土類金属塩(例えばマグネシウム塩やカルシウム塩)等が例示される。これらの化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を適宜組み合わせて用いることもできる。カルボン酸系分散剤は、例えば、数平均分子量が約3万以下であってよく、約2万以下が好ましく、例えば、約1.5万以下であってもよい。カルボン酸系分散剤の数平均分子量は、例えば、約100以上であってよく、約200以上であってよく、例えば約400以上であるとよい。
 このようなカルボン酸系分散剤の作用は、他のアニオン系分散剤(例えば、スルホン酸系分散剤、リン酸系分散剤等)よりも効果的であり、他のアニオン系分散剤と比較して少量の添加で所定の分散効果を発揮し得る。しかしながら、微細な導電性粉末および誘電体粉末に対しては、カルボン酸系分散剤が作用しすぎると、上記バインダ樹脂による粒子間の結合が阻害されて、バインダ樹脂による粒子間の柔軟な結合が実現され難くなり得るために好ましくない。かかる観点から、カルボン酸系分散剤の添加量は、0.05質量%以上であってよく、例えば、0.1質量%以上が好ましい。カルボン酸系分散剤の添加量は、1.5質量%以下であってよく、例えば1質量%以下が好ましい。
 (F)ノニオン系界面活性剤
 また、導電性ペーストは、上記カルボン酸系分散剤に併せて、ノニオン系界面活性剤を含むことを特徴としている。ノニオン系界面活性剤は、カルボン酸系分散剤と共存することで、カルボン酸系分散剤による導電性粉末等の分散効果に悪影響を及ぼさず、この分散効果を好適に補助し、形成される塗膜の柔軟性を高める効果を有する。詳細は明らかではないが、カルボン酸系分散剤だけでなく、ノニオン系界面活性剤が導電性粉末等の表面に結合することで、バインダ樹脂が導電性粉末等に有効に作用して、粒子間の柔軟な結合を維持するものと予想される。
 ここでノニオン系界面活性剤は、HLB値が3以上であることが好ましい。HLB値が3以上であることで、塗膜の柔軟性を高める効果が好適に発揮され得る。HLB値は3以上が好ましく、5以上がより好ましく、8以上がさらに好ましく、10以上が特に好ましい。HLB値の上限は特に制限されず、例えば20であってよい。このようなノニオン系界面活性剤としては、例えば、
モノステアリン酸グリセリン[3]、モノステアリン酸ソルビタン[4.7]、ソルビタンモノラウレート[8.6]、ソルビタンモノパルミテート[6.7]、ソルビタンモノステアレート[4.7]、ソルビタンジステアレート[4.4]、ソルビタンモノオレエート[4.3]、ソルビタンセスキオレエート[3.7]、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート[16.7]、ポリオキシエチレン(6)ソルビタンモノラウレート[13.3]、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート[15.6]、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート[14.9]、ポリオキシエチレン(6)ソルビタンモノステアレート[9.6]、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート[14.9]、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート[14.9]、ポリオキシエチレン(6)ソルビタンモノオレエート[10]、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート[11.0]、ポリオキシエチレンオレイルエーテル[12.4]、ポリオキシエチレンラウリルエーテル[9.5]、ポリオキシエチレンステアレート[15.0]等が例示される。なお、ノニオン系界面活性剤の物質名の後に括弧書きで示された数値は、HLB値を例示している。
 ノニオン系界面活性剤の添加量は、使用するノニオン系界面活性剤の種類にもよるため厳密ではないものの、塗膜柔軟性の向上効果を確認できる範囲として、例えば、導電性ペーストに対して、大凡0.08質量%以上であるとよく、0.1質量%以上が好ましく、例えば0.15質量%以上がより好ましい。一方で、ノニオン系界面活性剤の添加量が多すぎると、塗膜の伸びが過剰になりすぎて膜硬度が得られない点において好ましくない。ノニオン系界面活性剤の添加量は、導電性ペーストに対して、大凡1質量%以下であってよく、0.9質量%以下が好ましく、例えば0.8質量%以下がより好ましい。
その他添加剤
 なお、ここに開示される導電性ペーストは、本願発明の本質を著しく損ねない範囲において、一般的な導電性ペーストに使用し得ることが知られている各種の有機添加剤を含むことができる。このような有機添加剤とは、例えば、増粘剤、可塑剤、pH調整剤、安定剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、防腐剤、着色剤(顔料、染料等)等であり得る。これらの有機添加剤は、いずれか1種が単独で含まれていてもよく、2種以上が組み合わせて含まれていてもよい。また上記有機添加剤の含有量は、ここに開示される導電性ペーストの性状を著しく阻害しない範囲において適宜調整することができる。例えば、当該有機添加剤の性状とその目的とに応じて適切な割合で含有することができる。例えば、添加剤は、一般的には、粉末成分の総質量に対して約5質量%以下、例えば3質量%以下、典型的には1質量%以下であって、約0.01質量%以上の割合で含むとよい。なお、導電性粉末や無機粉末の焼結性等を阻害する成分や、これらを阻害するような量での添加剤の含有は好ましくない。かかる観点から、有機添加剤を含む場合は、これらの成分の総含有量が、導電性ペースト全体の約5質量%以下であるのが好ましく、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が特に好ましい。
 このような導電性ペーストは、例えば、(A)導電性粉末と(B)誘電体粉末とを、予め(C)バインダ樹脂や、(E)カルボン酸系分散剤、(F)ノニオン系界面活性剤等とともに(D)溶剤中に別々に分散させたのち、これらのスラリーを混合することで好適に調製することができる。スラリーの調製に際しては、ボールミル、ビーズミル、コロイドミル、ハンマーミル、乳鉢、ディスク粉砕機、ローラーミル等の撹拌装置または分散装置を適宜用いることができる。導電性ペーストの基材への供給は、公知の各種の供給手法を特に制限することなく採用することができる。このような供給手法としては、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷およびインクジェット印刷等の印刷法や、スプレー塗布法、ディップコーティング法等が挙げられる。特にMLCCの内部電極層を形成する場合、高速印刷が可能なグラビア印刷法、スクリーン印刷法等を好適に採用することができる。
[用途]
 ここに開示される導電性ペーストは、上述のように、例えば、平均粒子径が200nm以下の微細な導電性粉末を含むペーストを調製した場合であっても、導電性ペーストに含まれる粒子の分散性が良好である。また、かかる導電性ペーストから塗膜を形成したとき、その塗膜においても粒子の分散性が好適に維持されているとともに、塗膜に柔軟性が付与されている。このような特徴から、この導電性ペーストを誘電体グリーンシート上に印刷したときに、導電性粉末の連続性が良好で、密着性の良好な塗膜(印刷体)を形成することができる。また、この塗膜は十分な柔軟性を備えていることから、塗膜を形成した誘電体グリーンシートを重ねたり、圧着したり、カットする場合であっても、塗膜の割れや剥がれ等の問題が生じにくい。さらに、カット後の誘電体グリーンシート(積層体)を焼成する場合であっても、導電性粉末の粒成長が好適に抑制されて、焼成後の誘電体層の耐電圧を高く維持することができる。その結果、積層セラミック電子部品における内部電極層を、薄層ながら低抵抗なものとして形成することができる。ここで開示される導電性ペーストは、例えば、各辺が5mm以下、例えば1mm以下の小型のMLCCの内部電極層の形成に好適に用いることができる。とりわけ、誘電体層の厚みが1μm以下レベルの小型・大容量タイプのMLCCの内部電極の作製に好適に用いることができる。
 なお、本明細書において、「セラミック電子部品」とは、結晶質のセラミック基材あるいは非晶質のセラミック(ガラスセラミック)基材を有する電子部品一般を意味する用語である。例えば、セラミック製の基材を含むチップインダクタ、高周波フィルター、セラミックコンデンサ、高温焼成積層セラミック基材(High Temperature Co-fired Ceramics:HTCC)基材、低温焼成積層セラミック(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)基材等は、ここでいう「セラミック電子部品」に包含される典型例である。
 セラミック基材を構成するセラミック材料としては、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO)、酸化ジルコニウム(ジルコニア:ZrO)、酸化マグネシウム(マグネシア:MgO)、酸化アルミニウム(アルミナ:Al)、二酸化ケイ素(シリカ:SiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(チタニア:TiO)、酸化セリウム(セリア:CeO)、酸化イットリウム(イットリア:Y)、酸化サマリウム(Sm)、酸化ジスプロシウム(Dy)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ガドリニウム(Gd)等の酸化物系材料;コーディエライト(2MgO・2Al・5SiO)、ムライト(3Al・2SiO)、フォルステライト(2MgO・SiO)、ステアタイト(MgO・SiO)、サイアロン(Si-AlN-Al)、ジルコン(ZrO・SiO)、フェライト(MO・Fe)等の複合酸化物系材料;窒化ケイ素(シリコンナイトライド:Si)、窒化アルミニウム(アルミナイトライド:AlN)、窒化ホウ素(ボロンナイトライド:BN)等の窒化物系材料;炭化ケイ素(シリコンカーバイド:SiC)、炭化ホウ素(ボロンカーバイド:BC)等の炭化物系材料;ハイドロキシアパタイト等の水酸化物系材料;などが挙げられる。これらは1種を単独で含んでもよいし、2種以上を混合た混合物として、あるいは2種以上を複合化した複合体として含んでもよい。
[積層セラミックコンデンサ]
 図1は、積層セラミックコンデンサ(MLCC)1を模式的に示した断面図である。MLCC1は、多数の誘電体層20と内部電極層30とが、交互にかつ一体的に積層されて構成された、チップタイプのコンデンサである。誘電体層20と内部電極層30とからなる積層チップ(コンデンサ部分)10の側面に、一対の外部電極40が設けられている。一例として、内部電極層30は、積層順で交互に異なる外部電極40に接続される。このことにより、誘電体層20とこれを挟む一対の内部電極層30とからなるコンデンサ構造が、並列に接続された、小型大容量のMLCC1が構築される。MLCC1の誘電体層20は、セラミックにより構成されている。内部電極層30は、ここに開示される導電性ペーストの焼成体によって構成される。このようなMLCC1は、例えば、以下の手順によって好適に製造される。
 図2は、未焼成の積層チップ10(未焼成の積層体10’)を模式的に示した断面図である。MLCC1の製造に際しては、まず、基材としてのセラミックグリーンシート(誘電体グリーンシート)を用意する。ここでは、例えば、誘電体材料としてのセラミック粉末とバインダと有機溶剤等とを混合して誘電体層形成用のペーストを調製する。次に、調製したペーストをドクターブレード法等によりキャリアシート上に薄層状に供給することで、未焼成のセラミックグリーンシート20’を複数枚用意する。
 次に、ここに開示される導電性ペーストを用意する。具体的には、少なくとも導電性粉末(A)と誘電体粉末(B)とバインダ樹脂(C)と溶剤(D)と、(E)カルボン酸系分散剤および(F)ノニオン系界面活性剤とを準備し、これらを所定の割合で配合し、撹拌、混合することで導電性ペーストを調製する。そして調製したペーストを、用意したセラミックグリーンシート20’上に所定のパターンかつ所望の厚み(例えば、1μm以下)になるように供給し、導電性ペースト塗布層30’を形成する。ここに開示される導電性ペーストは、分散安定性が顕著に高められている。したがって、MLCCの量産に際し、セラミックグリーンシート20’への導電性ペースト塗布層30’の形成(印刷)が連続して長時間にわたっても、導電性ペーストの性状が安定しているために印刷品質も良好に安定させることができる。
 用意した塗布層30’付きのセラミックグリーンシート20’は、複数枚(例えば、数百~数千枚)を積層して圧着する。この、積層圧着体は、必要に応じてチップ形状に切断する。これにより、未焼成の積層体10’を得ることができる。次いで、作製した未焼成積層体10’を、適当な加熱条件(例えば、窒素含有雰囲気中、約1000~1300℃程度の温度)で焼成する。これにより、セラミックグリーンシート20’と導電性ペースト塗布層30’とは同時に焼成される。セラミックグリーンシートは焼成されて、誘電体層20となる。導電性ペースト塗布層30’は、焼成されて内部電極層30となる。誘電体層20と電極層30とは一体的に焼結されて、焼結体(積層チップ10)を得ることができる。なお、上記焼成に先行して、バインダおよび分散媒等の有機成分を消失させるために、脱バインダ処理(例えば、酸素含有雰囲気中、焼成温度よりも低い温度:例えば約250~700℃;での加熱処理)を施してもよい。その後、積層チップ10の側面に外部電極材料を塗布して焼き付けることにより、外部電極40を形成する。これにより、MLCC1を製造することができる。
 以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明を係る実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
[導電性ペーストの調製]
 導電性粉末と、誘電体粉末と、バインダ樹脂と、アニオン系分散剤と、ノニオン系界面活性剤と、溶剤とを混合することで、例1~35の導電性ペーストを調製した。
 導電性粉末としては、平均粒子径が180nmのニッケル粉末を、ペースト全体に対して50質量%の割合となるように用いた。誘電体粉末としては、平均粒子径が50nmのチタン酸バリウム粉末を、ペースト全体に対して5質量%の割合となるように用いた。また、溶剤としてはジヒドロターピネオールを用い、以下のバインダ樹脂、アニオン系分散剤、ノニオン系界面活性剤を差し引いた残部を溶剤とした。
 バインダ樹脂は、ペースト全体に対して2.5質量%の割合となるように用いた。バインダ樹脂としては、エチルセルロース(EC)と、ポリビニルブチラール(PVB)とを、下記の表1~3に示す配合で混合して用いた。なお、PVBについては分子量に幅があるため、計算分子量が異なる以下の3とおりのPVBを用意した。
 PVB1:約2.3×10
 PVB2:約5.3×10
 PVB3:約6.6×10
 アニオン系分散剤としては、以下の4とおりを用意した。アニオン系分散剤には、代表的にはカルボン酸系、スルホン酸系、リン酸系の3通りがあり、これらのうちのカルボン酸系界面活性剤は分子量の比較的小さなものから大きなものまで幅があるのに対し、スルホン酸系およびリン酸系の界面活性剤は相対的に分子量が小さくなってしまう。そのため、カルボン酸系界面活性剤については、分子量の大きなものと小さなものとの2とおりを用意した。また、アニオン系分散剤のペースト全体に対する割合は、下記の表1~3に示すように、0.1~1.4質量%の間で変化させた。
 AD1:カルボン酸系分散剤、分子量14,000
 AD2:カルボン酸系分散剤、分子量490
 AD3:スルホン酸系分散剤、分子量490
 AD4:リン酸系分散剤、分子量420
 ノニオン系界面活性剤としては、以下の3とおりを用意し、これらを適宜混合することで、下記の表1~3に示すように、HLBを1.8~12.4の間で変化させて用いた。なお、複数の界面活性剤をブレンドしたときのHLBは、各界面活性剤のHLBを配合量に応じて加重平均することにより算出される。また、ノニオン系界面活性剤のペースト全体に対する割合は、下記の表1~3に示すように、0.05~1.2質量%の間で変化させた。
 ND1:ポリオキシエチレン(10)オレイルエーテル、HLB14.5
 ND2:ソルビタンモノオレエート、HLB4.3
 ND3:ソルビタントリオレエート、HLB1.8
[柔軟性の評価]
 導電性ペーストを印刷して得られる電極膜の柔軟性を評価するために、各例の導電性ペーストの乾燥塗膜を用意した。具体的には、各例の導電性ペーストを、フィルムアプリケーターを用いてPETフィルム上に約250μmの厚みに供給し、100℃で15分間乾燥させることで乾燥塗膜を形成した。
 次いで、得られた乾燥塗膜から40mm×10mmのサイズの試験片を切り出し、引張試験用の一対のサンプル固定用基材に、試験片の長手方向の両端を両面テープで固定した。この試験片をサンプル用固定基材ごと70℃に設定したホットプレート上に載せ、一方の基材を固定した状態で、他方の基材を水平方向に一定速度で移動させることで、試験片の破断時の伸び率を測定した。そして、例4の乾燥塗膜についての伸び率を基準として、各例の乾燥塗膜の伸び率を規格化し、以下の指標に基づいて評価した結果を表1~3の「柔軟性」の欄に示した。なお、伸び率の評価は、例4の乾燥塗膜の伸び率を「100%」としたときの、各例の乾燥塗膜の伸び率の相対値が、以下の4段階で示すいずれの範囲であったかを示している。なお、指標「●」は、伸び率の相対値が160%以上の場合を表し、乾燥塗膜が伸びすぎて強度が弱すぎることから、好ましくない特性であると判断される。
  ×:      110%未満(硬く脆い)
  △:110%以上120%未満(柔軟性可)
  ○:120%以上160%未満(柔軟性良好)
  ●:160%以上      (伸びすぎ)
[分散性の評価]
 導電性ペーストを印刷して得られる電極膜における、導電性粉末と誘電体粉末の粒子の分散性を以下の手順で評価した。具体的には、用意した各例の導電性ペーストを、アプリケーターを用いてPET基材上に約250μmの厚みに供給し、110℃で約15分間乾燥させることで乾燥塗膜を形成した。そしてこの乾燥塗膜を、直径20mmの円盤状にくり抜くことで、各例5つずつの測定用試料を用意した。そして測定用試料の質量、半径および厚みを測定することで、下式に基づき、乾燥塗膜の乾燥密度(かさ密度)を算出した。
 (乾燥密度)=(質量)/{π×(半径)×(厚み)}
 なお、質量および半径は、各測定用試料について1回ずつ測定した。厚みは、デジタル電子マイクロメーター(アンリツ株式会社製、K351C)を用い、各測定用試料につき3か所で測定し、その平均値を採用した。乾燥密度は、5つの測定用試料について得られた値の算術平均値を採用した。
 そして、例3の乾燥塗膜の乾燥密度を100としたときの各例の乾燥塗膜の相対密度を算出し、以下の指標に基づいて、分散性を4段階で評価した。なお、相対密度が95以上の乾燥塗膜については、走査型電子顕微鏡(SEM)によりPET基材の側から乾燥塗膜を観察(1万倍)し、乾燥膜中の導電性粒子と誘電体粒子との充填性に明らかなムラがないかどうかを評価に反映した。その結果を、表1~3の「分散性」の欄に示した。
  ×:相対密度が90未満
  △:相対密度が90以上95未満
  ○:相対密度が95以上、かつ、SEM観察による充填性にムラなし
  ●:相対密度が95以上、かつ、SEM観察による充填性に明らかなムラあり
[総合評価]
 また、上記の乾燥塗膜について柔軟性と分散性とがバランス良く両立されているかどうかを評価し、両立されている場合は「○」を、両立されていない場合は「×」を、表1~3の「総合」の欄に示した。なお、総合評価は、柔軟性と分散性の評価結果が、両方とも○であるか、あるいは、○と△の組合せの場合に、柔軟性と分散性とが両立されていると判断した。そして、×や●を一つでも含む場合や、両方が△であって○が一つもないような場合は、柔軟性と分散性が両立されていないと判断した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、例1~5は、バインダ樹脂としてECとPVBを併用した導電性ペーストにおいて、ノニオン系の界面活性剤を添加せずに、アニオン系分散剤の添加量を変化させた例である。この場合、アニオン系分散剤の添加量が0.1質量%と少量であると、得られる乾燥塗膜の柔軟性は高いものの、塗膜の乾燥密度が低くなることがわかった。
これは、分散剤の絶対量が少なすぎるために、導電性粉末および誘電体粉末が凝集するなどして分散状態が良好ではなく、緻密な電極膜が得られなかったためであると考えられる。そしてアニオン系分散剤の添加量が0.5質量%程度まで増大するにつれて、乾燥塗膜の柔軟性は低下し、乾燥塗膜中の導電性粉末と誘電体粉末の分散性は高まる傾向が見られ、柔軟性と分散性の両方が向上する分散剤の添加量は見られなかった。そして分散剤の添加量が1.4質量%と過剰に多くなりすぎると、導電性粉末と誘電体粉末の分散性までもが却って悪化してしまうことがわかった。これらの結果から、ノニオン系の界面活性剤を含まない例1~5の乾燥塗膜は、柔軟性と分散性とをバランス良く両立することが不可能なことが確認された。
 これに対し、例6~11は、アニオン系分散剤に加え、ノニオン系界面活性剤を様々な添加量で含む例である。アニオン系分散剤の添加量は、例1~5で導電性粉末と誘電体粉末の良好な分散性が確認されている0.5質量%としている。例6~11から、アニオン系分散剤に加えてノニオン系界面活性剤を添加することで、導電性粉末と誘電体粉末の良好な分散性を維持したまま、得られる乾燥塗膜の柔軟性がノニオン系界面活性剤の添加量とともに上昇する傾向にあることが確認された。ただし、ノニオン系界面活性剤の添加量が0.05質量%では、乾燥塗膜の柔軟性向上には十分でない場合があることがわかった。ノニオン系界面活性剤の添加量は、例えば、0.1質量%以上であるとよいといえる。また、ノニオン系界面活性剤の添加量が過剰に多くなると、乾燥塗膜の柔軟性が高まりすぎ、塗膜が伸びすぎて好ましくないことがわかった。ノニオン系界面活性剤の添加量は、例えば、1.2質量%未満、例えば1質量%以下程度であるとよいといえる。なお、例えば例8と例12との比較からわかるように、ノニオン系界面活性剤は、単独で導電性ペーストに添加しても導電性粉末および誘電体粉末の分散性を向上させる作用は発現しないため、アニオン系分散剤とノニオン系界面活性剤の併用が必要であることがわかる。
 次いで、例8、13~17は、ノニオン系界面活性剤のHLB値を変化させた例である。例13~17の結果から、乾燥塗膜の柔軟性は、ノニオン系界面活性剤のHLB値に概ね比例して、HLB値が大きくなるほど柔軟性が高くなることがわかった。そしてノニオン系界面活性剤のHLB値は、1.8では低すぎて十分な塗膜の柔軟性向上効果が得られず、例えば2以上や3以上とするとよいことがわかった。なお、具体的には示さないが、ニオン系界面活性剤のHLB値と柔軟性向上効果との関係は、ノニオン系界面活性剤のメーカー等の違いによる成分の差異等の影響は殆ど見られないことも確認している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、例18~21は、バインダ樹脂としてPVBを使用せず、従来より汎用されているECのみとして、ノニオン系の界面活性剤の添加量を変化させた例である。PVBは、乾燥塗膜の柔軟性を高めて接着性を改善させる効果がある。そのため、表2には明確には現れてこないが、PVBを含まない例18では、例えば例3と比較して乾燥塗膜の伸び率が約5%以上低くなっている。これらの例18および例3は、アニオン系分散剤の添加量が0.2質量%であり、導電性粉末と誘電体粉末の分散状態は良好であるものの、乾燥塗膜の柔軟性は十分ではない。これに対し、アニオン系分散剤とノニオン系の界面活性剤を併用する例20~22では、バインダ樹脂としてECのみを用いているにもかかわらず、乾燥塗膜の柔軟性が高められることがわかった。また、ノニオン系の界面活性剤の添加量は、ECとPVBを併用する場合と同様、過剰になると乾燥塗膜の柔軟性が高まりすぎ、塗膜が伸びすぎて好ましくないことも確認できた。バインダ樹脂の組成が異なる場合であっても、ノニオン系界面活性剤の添加量は、概ね1.2質量%未満、例えば1質量%以下程度であるとよいことが確認できた。
 加えて、例22~23は、例8に対してバインダ樹脂のECとPVBの割合を変化させた例である。PVBは、ECのみを使用する場合と比較して、乾燥塗膜に柔軟性を付与して接着性を高める効果がある。PVBの量が少量の例22では、例18~21の場合と同様にノニオン系界面活性剤を併用したことによる乾燥塗膜の柔軟性向上の効果が表れにくい傾向が見られたものの、例22~23とPVBの割合が多くなるほど乾燥塗膜の実際の伸び率が高くなり、ノニオン系界面活性剤の併用効果が表れやすいことが確認できた。また、例24~25は、バインダ樹脂のうち、PVBの分子量を変化させた例である。PVBの分子量が小さくなると、乾燥塗膜の伸び率が大きくなり、導電性粉末および誘電体粉末の分散性も高くなることが確認された。逆に、PVBの分子量が大きくなると、乾燥塗膜の伸び率は減少し、導電性粉末および誘電体粉末の分散性も相対的に悪くなることが確認された。これらのことから、PVBの添加量は過剰に多くしない方が良く、また、分子量も過剰に大きくしない方が好ましいと考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示すように、例4、8、26~35は、アニオン系分散剤の種類と、ノニオン系界面活性剤の添加量とを変化させた例である。これらの結果から、乾燥塗膜の柔軟性および分散性を両立させるため、ノニオン系界面活性剤と組み合わせて用いる分散剤は、カルボン酸系の分散剤であることが肝要であることが確認できた。同じアニオン系の分散剤であってもスルホン酸系やリン酸系の分散剤では、導電性粉末と誘電体粉末の分散状態を改善する効果が小さく、また、分散性を改善させた場合(例35)であっても、ノニオン系界面活性剤を併用することで塗膜の柔軟性をも改善することはできないことがわかった。なお、ノニオン系界面活性剤と組み合わせる分散剤は、カルボン酸系の分散剤であれば、分子量は大きくても小さくても良いことが確認できた。
 ここに開示される導電性ペーストを用いることで、導電性粉末の平均粒子径が微細な場合であっても、乾燥塗膜中の粉末の分散性を良好に維持した上で、乾燥塗膜の柔軟性を高めることができる。これにより、例えばMLCCの製造において、誘電体グリーンシートの上にこの導電性ペーストで内部電極を印刷した場合であっても、グリーンシートと乾燥塗膜との密着性および接着性を良好に維持することができる。その結果、その後の積層、圧着、および、焼成の工程等において、電極層の割れや剥離の発生や、耐電圧の低下を抑制することができる。これにより、耐電圧等の品質および信頼性の高いMLCCを製造することができる。以上、本発明を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えることができる。
1  MLCC
10  積層チップ
10’ 未焼成の積層体
20  誘電体層
20’ セラミックグリーンシート
30  内部電極層
30’ 導電性ペースト塗布層
40  外部電極

Claims (7)

  1.  平均粒子径が200nm以下の導電性粉末と、
     バインダ樹脂と、
     前記バインダ樹脂を溶解する溶剤と、
     カルボン酸系分散剤と、
     ノニオン系界面活性剤と、
    を含み、
     前記ノニオン系界面活性剤のHLB値は3以上であって、
     当該ペースト全体に対する前記ノニオン系界面活性剤の添加量は、0.08質量%以上1質量%以下である、導電性ペースト。
  2.  さらに、誘電体粉末を含む、請求項1に記載の導電性ペースト。
  3.  前記導電性粉末のBET法に基づく平均粒子径をD、前記誘電体粉末のBET法に基づく平均粒子径をDとしたとき、0.03×D≦D≦0.4×Dを満たす、請求項2に記載の導電性ペースト。
  4.  前記バインダ樹脂は、セルロース系樹脂とポリビニルアセタールとを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
  5.  前記ポリビニルアセタールおよび前記セルロース系樹脂の合計に占める前記ポリビニルアセタールの割合は、15質量%以上80質量%以下である、請求項4に記載の導電性ペースト。
  6.  前記導電性粉末は、ニッケル、白金、パラジウム、銀および銅からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
  7.  積層セラミック電子部品の内部電極層を形成するために用いられる、請求項1~6のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
PCT/JP2019/032813 2018-12-13 2019-08-22 導電性ペースト WO2020121599A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980081180.1A CN113168930B (zh) 2018-12-13 2019-08-22 导电性糊剂
KR1020217021445A KR20210104766A (ko) 2018-12-13 2019-08-22 도전성 페이스트

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018233598A JP6719539B2 (ja) 2018-12-13 2018-12-13 導電性ペースト
JP2018-233598 2018-12-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020121599A1 true WO2020121599A1 (ja) 2020-06-18

Family

ID=71075460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/032813 WO2020121599A1 (ja) 2018-12-13 2019-08-22 導電性ペースト

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6719539B2 (ja)
KR (1) KR20210104766A (ja)
CN (1) CN113168930B (ja)
TW (1) TWI819103B (ja)
WO (1) WO2020121599A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11694844B2 (en) * 2020-11-03 2023-07-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Multilayer electronic component
JP7405098B2 (ja) 2018-12-25 2023-12-26 住友金属鉱山株式会社 導電性ペースト、電子部品、及び積層セラミックコンデンサ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013251208A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Sekisui Chem Co Ltd 導電ペースト
JP2016031874A (ja) * 2014-07-30 2016-03-07 住友金属鉱山株式会社 積層セラミックコンデンサ内部電極用導電性ペースト
WO2017014295A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 昭栄化学工業株式会社 無機粒子分散ペースト用のバインダー樹脂及び無機粒子分散ペースト

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5780563A (en) 1980-11-07 1982-05-20 Toyota Tsusho Kk Acceleration recording instrument
JP4021361B2 (ja) * 2003-04-23 2007-12-12 東邦チタニウム株式会社 ニッケル粉末分散体およびその調製方法、ならびにこの粉末分散体を用いた導電ペーストの調製方法
JP6742877B2 (ja) * 2016-09-28 2020-08-19 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 導電性ペースト

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013251208A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Sekisui Chem Co Ltd 導電ペースト
JP2016031874A (ja) * 2014-07-30 2016-03-07 住友金属鉱山株式会社 積層セラミックコンデンサ内部電極用導電性ペースト
WO2017014295A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 昭栄化学工業株式会社 無機粒子分散ペースト用のバインダー樹脂及び無機粒子分散ペースト

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7405098B2 (ja) 2018-12-25 2023-12-26 住友金属鉱山株式会社 導電性ペースト、電子部品、及び積層セラミックコンデンサ
US11694844B2 (en) * 2020-11-03 2023-07-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Multilayer electronic component

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020095877A (ja) 2020-06-18
CN113168930B (zh) 2023-12-12
JP6719539B2 (ja) 2020-07-08
TW202022075A (zh) 2020-06-16
KR20210104766A (ko) 2021-08-25
TWI819103B (zh) 2023-10-21
CN113168930A (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4513981B2 (ja) 積層セラミック電子部品及びその製造方法
KR102643292B1 (ko) 경시 점도가 안정한 도전성 페이스트
KR102554561B1 (ko) 도전성 페이스트
JP7420076B2 (ja) 導電性ペースト、電子部品、及び積層セラミックコンデンサ
WO2020137290A1 (ja) 導電性ペースト、電子部品、及び積層セラミックコンデンサ
WO2020121599A1 (ja) 導電性ペースト
JP5018154B2 (ja) 内部電極形成ペースト、積層型セラミック型電子部品、およびその製造方法
TW201815991A (zh) 導電性糊
WO2021059925A1 (ja) 導電性ペーストとこれを用いた電子部品の製造方法
TWI805721B (zh) 導電性糊
WO2019188775A1 (ja) 導電性ペースト、電子部品、及び積層セラミックコンデンサ
JP7053527B2 (ja) 導電性ペースト
TWI838464B (zh) 導電性糊
JP2007116083A (ja) 積層セラミックコンデンサ内部電極用導電ペースト、及び、積層セラミックコンデンサの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19894964

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217021445

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19894964

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1