JP7648002B2 - 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 - Google Patents
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Description
本実施形態の導電性ペーストは、導電性粉末、セラミック粉末、分散剤、バインダー樹脂及び有機溶剤を含む。以下、各成分について詳細に説明する。
導電性粉末としては、特に限定されず、金属粉末を用いることができ、例えば、Ni、Pd、Pt、Au、Ag、Cu、及びこれらの合金から選ばれる1種以上の粉末を用いることができる。これらの中でも、導電性、耐食性及びコストの観点から、Ni、又はその合金の粉末(以下、「Ni粉末」と称する場合がある)が好ましい。Ni合金としては、例えば、Mn、Cr、Co、Al、Fe、Cu、Zn、Ag、Au、Pt及びPdからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素とNiとの合金が用いることができる。Ni合金におけるNiの含有量は、例えば、50質量%以上、好ましくは80質量%以上である。また、Ni粉末は、脱バインダー処理の際、バインダー樹脂の部分的な熱分解による急激なガス発生を抑制するために、数百ppm程度の元素Sを含んでもよい。
セラミック粉末としては、特に限定されず、例えば、積層セラミックコンデンサの内部電極用ペーストである場合、適用する積層セラミックコンデンサの種類により適宜、公知のセラミック粉末が選択される。セラミック粉末としては、例えば、Ba及びTiを含むペロブスカイト型酸化物を用いることができ、好ましくはチタン酸バリウム(BaTiO3)を含む。
バインダー樹脂としては、ブチラール系樹脂を含むことが好ましい。また、内部電極用ペーストとして用いる場合、グリーンシートとの接着強度を向上させる観点から、ブチラール系樹脂を含んでもよく、又は、ブチラール系樹脂を単独で使用してもよい。ブチラール系樹脂としては、ポリビニルブチラール(PVB)が挙げられる。導電性ペーストがブチラール系樹脂を含む場合、グリーンシートとの接着強度をより向上させることができる。
有機溶剤としては、特に限定されず、バインダー樹脂を溶解することができる公知の有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、例えば、テルペン系溶剤、アセテート系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤などが挙げられる。
(a)アミド化合物
本実施形態に係る導電性ペーストは、添加剤として、下記の式(1)に示される構造部分を有する化合物(以下、「アミド化合物」ともいう)を含む。
導電性ペーストが分散剤を含む場合、導電性粉末及びセラミック粉末の分散性を向上することができる。分散剤としては、例えば、酸系分散剤、塩基系分散剤、非イオン系分散剤、両性分散剤などを含んでもよく、酸系分散剤及び塩基系分散剤の少なくとも一方を含むことが好ましく、酸系分散剤を含むことがより好ましい。なお、これらの分散剤は、1種又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
本実施形態の導電性ペーストは、必要に応じて、上記の成分以外のその他の添加剤を含んでもよい。その他の添加剤としては、例えば、消泡剤、可塑剤、界面活性剤、増粘剤などの従来公知の添加物を用いることができる。
本実施形態に係る導電性ペーストの製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。導電性ペーストは、例えば、上記の各成分を、3本ロールミル、ボールミル、ミキサーなどで攪拌・混練することにより製造することができる。
以下、本発明の積層セラミックコンデンサの実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面においては、適宜、模式的に表現することや、縮尺を変更して表現することがある。また、部材の位置や方向などを、適宜、図1などに示すXYZ直交座標系を参照して説明する。このXYZ直交座標系において、X方向及びY方向は水平方向であり、Z方向は鉛直方向(上下方向)である。
(密着性評価)
予め作製しておいたチタン酸バリウム及びポリビニルブチラールを含有するグリーンシートの表面に、導電性ペースト(試料)を塗布し、WET膜厚35μmの導電性ペースト膜を形成した。得られたグリーンシート及びその表面に形成した内部電極用の導電性ペースト膜からなるシートを75℃で20分間、乾燥処理し、グリーンシート上に乾燥膜を形成した。乾燥させたシート(乾燥膜-グリーンシート)と、別のグリーンシートとを、導電性ペーストを塗布した面をグリーンシートで挟み込む形で、重ねた後、温度40℃、圧力20MPaで20秒間プレスを行う事で積層体(評価用)を作成した。
密着性評価と同様の条件で作製した導電性ペースト膜(乾燥膜)を形成したグリーンシートの表面(乾燥膜側)を、マイクロビッカース硬度計(株式会社島津製作所製、HMV-G21DT)を用いて、試験力98mNの条件で表面のビッカース硬度をn=5点で計測し、それらの平均値を求めた。硬度測定は、サンプルをガラス基板に貼り付け、硬度計の試料台である加熱ステージ上に置き、加熱なしの室温(25℃)及び、60℃に加熱した状態でそれぞれ行った。なお、ビッカース硬度(60℃)の測定の際は、予め測定する乾燥膜を60℃、3分間放置して状態調節した後、60℃で加熱した状態のまま測定した。
導電性ペーストに含まれる成分のうち、導電性粉末及びセラミック粉末を除いた成分、すなわち、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、添加剤、及び、有機溶剤を、導電性ペーストに含まれる量と同様となるように秤量し、自公転ミキサー(シンキー製、ARE-310)を用いて、2000rpm、4分間混合した後、得られた液体(混合物)をPETフィルム上にアプリケータを用いてwet膜厚254μmで塗布し、120℃、40分乾燥して、評価用のサンプルを得た。なお、混合物中の有機溶剤は、乾燥の際に除去される。
導電性ペーストに用いた添加剤の熱分解温度は、熱分解重量測定装置(ネッチ製、STA25000REGULUS)を用いて、測定した。測定温度雰囲気は窒素下で、測定温度範囲として20℃から550℃まで昇温速度5℃/分で昇温した。微分加熱減量が最も大きくなる温度、すなわち熱重量分析における重量減少速度が最大となる温度を熱分解温度(最大熱分解温度)とした。
(導電性粉末)
導電性粉末としては、Ni粉末(SEM平均粒径0.2μm)を使用した。
セラミック粉末としては、チタン酸バリウム(BaTiO3;SEM平均粒径0.10μm)を使用した。
バインダー樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂(PVB)、エチルセルロース樹脂(EC)を使用した。
実施例及び比較例において、共通に含有する分散剤(添加剤)として、酸系分散剤であるポリカルボン酸系分散剤を用いた。
アミド化合物として、以下の化合物(4)(上記構造式(2)の化合物)、(5)(上記構造式(3)の化合物)を用いた。
・添加剤a:グラフト鎖としてポリオキシアルキレンを有するポリカルボン酸
・添加剤b:オキシエチレンラウリルアミン(ポリエーテルアミン)
・添加剤c:ジカルボン酸
有機溶剤としては、ジヒドロターピネオール(DHT)及びミネラルスピリット(MSA)を用いた。
導電性粉末49質量%、セラミック粉末12質量%、酸系分散剤0.15質量%、式(4)の添加剤0.3質量%、バインダー樹脂2.5質量%(PVB:EC=7:3(質量比))、及び、残部として有機溶剤(DHT:MSA=60:40(質量比))を添加して、全体として100質量%となるよう配合し、これらの材料を混合して導電性ペーストを作製した。導電性ペーストの各材料の含有量、及び、評価結果を表1に示す。
添加剤の種類及び含有量を表1に示されるように変更した以外は、実施例1と同様に導電性ペーストを作製して、評価した。導電性ペーストの各材料の含有量、及び、評価結果を表1に示す。
実施例1~5の導電性ペーストは、式(1)又は(2)で示されるアミド化合物を含まない、比較例1~4の導電性ペーストと比較して、低温領域のガラス転移点(Tg)が低下し、ビッカース硬度が低下し、密着性が向上していた。
前記添加剤として、下記の式(1)に示される構造部分を有する化合物を含む、
導電性ペースト。
R2、R3、R4は、それぞれ独立に、水素、飽和又は不飽和の炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってもよく、前記脂肪族炭化水素基は、1以上のメチレン(-CH2-)が酸素(-O-)で置換されてもよく、
R6は、飽和又は不飽和の炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってもよく、前記脂肪族炭化水素基は、1以上のメチレン(-CH2-)が酸素(-O-)で置換されてもよい。)
前記内部電極層は、〔14〕に記載の導電性ペーストを用いて形成された積層セラミックコンデンサ。
10 セラミック積層体
11 内部電極層
12 誘電体層
20 外部電極
21 外部電極層
22 メッキ層
Claims (16)
- 導電性粉末、添加剤、バインダー樹脂及び有機溶剤を含む導電性ペーストであって、
前記添加剤として、下記の式(1)に示される構造部分を有する化合物を含む、
導電性ペースト。
(ただし、R1は、飽和又は不飽和の炭素数8~25の脂肪族炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってもよく、前記脂肪族炭化水素基は、1以上のメチレン(-CH2-)が酸素(-O-)で置換されてもよく、R2は、水素、飽和又は不飽和の炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってもよく、前記脂肪族炭化水素基は、1以上のメチレン(-CH2-)が酸素(-O-)で置換されてもよい。) - 前記化合物が下記式(2)、又は、下記式(3)で示される構造を有する、請求項1に記載の導電性ペースト。
(ただし、R1、R5は、それぞれ独立に、飽和又は不飽和の炭素数8~25の脂肪族炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってもよく、前記脂肪族炭化水素基は、1以上のメチレン(-CH2-)が酸素(-O-)で置換されてもよく、
R2、R3、R4は、それぞれ独立に、水素、飽和又は不飽和の炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってもよく、前記脂肪族炭化水素基は、1以上のメチレン(-CH2-)が酸素(-O-)で置換されてもよく、
R6は、飽和又は不飽和の炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってもよく、前記脂肪族炭化水素基は、1以上のメチレン(-CH2-)が酸素(-O-)で置換されてもよい。) - 前記化合物が、導電性ペースト全体に対して0.01質量%以上2.0質量%以下含まれる、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記化合物は、熱重量分析における重量減少速度が最大となる温度が200℃以上である、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記化合物の分子量が250以上3000以下である請求項1に記載の導電性ペースト。
- さらに、酸系分散剤及び/又は塩基系分散剤を含む、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記導電性粉末は、Ni、Pd、Pt、Au、Ag、Cu及びこれらの合金から選ばれる少なくとも1種の金属粉末を含む、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記導電性粉末は、平均粒径が0.05μm以上1.0μm以下である、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記バインダー樹脂が、ブチラール系樹脂を含む、請求項1に記載の導電性ペースト。
- さらに、セラミック粉末を含む、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記セラミック粉末が、チタン酸バリウムを含む、請求項10に記載の導電性ペースト。
- 前記セラミック粉末は、平均粒径が0.01μm以上0.5μm以下である、請求項10に記載の導電性ペースト。
- 前記セラミック粉末は、導電性ペースト全体に対して1質量%以上20質量%以下含まれる、請求項10に記載の導電性ペースト。
- 積層セラミック部品の内部電極用である、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の導電性ペーストを用いて形成された電子部品。
- 誘電体層と内部電極層とを積層した積層体を少なくとも有し、
前記内部電極層は、請求項14に記載の導電性ペーストを用いて形成された積層セラミックコンデンサ。
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