JPH0656510A - セラミックスラリー組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 残炭率の低く、信頼性の高いセラミックグリ
ーンシートを作製しうるセラミックスラリー組成物を提
供する。 【構成】 セラミック原料粉末とバインダ溶液とを混合
してなるセラミックスラリー組成物であって、前記バイ
ンダ溶液が、炭素数１〜４のアルキル基を有するメタア
クリル酸アルキルエステルからなる群より選択された少
なくとも一種の単量体と、アルキル基に水酸基が付加さ
れたアクリル酸アルキルエステルまたはメタアクリル酸
アルキルエステルからなる群より選択された少なくとも
一種の単量体とを共重合させた重合体からなるバインダ
を含むことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

【０００４】つぎに、得られたセラミックスラリー組成
物をドクターブレード法などによってシート化した後、
形成されたセラミックグリーンシートそれぞれの表面上
に内部電極となる導電性ペーストをスクリーン印刷によ
って塗布する。さらに、所定枚数のセラミックグリーン
シートを互いに積み重ねることによって積層素体を作製
し、この積層素体の脱バインダ処理を行った後、脱バイ
ンダ処理済みの積層素体を高温雰囲気中において焼成す
る。その後、このようにして得られた焼成体上に必要な
外部電極を形成すると、積層セラミックコンデンサなど
として完成することになる。

【０００５】

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

【０００６】なお、ここで、アクリル樹脂バインダを用
いるのは、このバインダが低温下においても解重合（重
合体が単量体に分解する化学反応）を起こしうるもので
あるから、セラミックグリーンシート中における炭素の
残存率（以下、残炭率という）を下げうると考えられて
いるからである。ところが、前述した積層セラミックコ
ンデンサなどの内部電極を形成するにあたっては、セラ
ミックグリーンシート上に導電性ペーストを塗布するの
が一般的であり、このようにした場合には、導電性ペー
ストに含まれていた有機溶剤がセラミックグリーンシー
ト中に浸透したうえでアクリル樹脂バインダを溶解させ
てしまうことが起こる。そのため、セラミックグリーン
シートのシート厚みが薄ければ薄いほど、有機溶剤のア
タックによってセラミックグリーンシートの信頼性が大
きく損なわれることになっていた。

【０００７】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、残炭率が低く、しかも、信頼性の
高いセラミックグリーンシートを作製しうるセラミック
スラリー組成物の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるセラミッ
クスラリー組成物は、セラミック原料粉末とバインダ溶
液とを混合してなるものであって、前記バインダ溶液
が、炭素数１〜４のアルキル基を有するメタアクリル酸
アルキルエステルからなる群より選択された少なくとも
一種の単量体（以下、モノマーという）と、アルキル基
に水酸基が付加されたアクリル酸アルキルエステルまた
はメタアクリル酸アルキルエステルからなる群より選択
された少なくとも一種のモノマーとを共重合させた重合
体からなるバインダを含んでいることを特徴としてい
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明にかかるセラミックスラリー組
成物について説明する。すなわち、このセラミックスラ
リー組成物は、ＮｉやＣｕなどのような卑金属材料から
なる内部電極が形成され、かつ、非酸化性雰囲気中で焼
成されることになる積層セラミックコンデンサなどを製
造する際に用いられるセラミックグリーンシートを作製
するためのものであり、セラミック原料粉末とバインダ
溶液とを混合することによってスラリー状とされたもの
である。

【００１０】まず、本実施例におけるセラミック原料粉
末は、炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）と酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）とを出発原料とし、ボールミルを用いて湿式混合
したうえで脱水乾燥した後、１１００℃の温度下で２時
間にわたって仮焼したうえで粉砕することによって作製
されたものである。一方、このセラミック原料粉末をス
ラリー化するためのバインダ溶液は所要組成とされたバ
インダを含有しており、このバインダは、炭素数１〜４
のアルキル基を有するメタアクリル酸アルキルエステル
からなる群より選択された少なくとも一種のモノマー
と、アルキル基に水酸基が付加されたアクリル酸アルキ
ルエステルまたはメタアクリル酸アルキルエステルから
なる群より選択された少なくとも一種のモノマーとを共
重合させた重合体からなるものである。

【００１１】すなわち、メタアクリル酸アルキルエステ
ルのアルキル基は、炭素数１のメチル基から炭素数４の
ｉ（イソ）−またはｎ（ノルマル）−ブチルまでのうち
の単一もしくは複数の組み合わせのいずれであってもよ
いのであり、また、水酸基が付加されたアクリル酸アル
キルエステルまたはメタアクリル酸アルキルエステル
は、アルキル基に１個以上の水酸基が付加されたもので
ありさえすればよいのである。そして、この際には、水
酸基が付加されていることにより、上記構成とされたバ
インダが導電性ペーストの含有する有機溶剤である高級
アルコールやテレピン油などによって溶解されなくなる
のである。なお、水酸基の導入比率が多くなるほど親水
性が増し、また、少なくなるほど疎水性が増すのは勿論
であり、この水酸基の導入比率は内部電極を形成するた
めに使用される導電性ぺースト中の有機溶剤に対応して
調整されることになる。

【００１２】さらに、このとき、重合体を得るための共
重合では、還流冷却装置が配設された２Ｌセパラブルフ
ラスコ中にトルエン５００ｇ及びイソプロピルアルコー
ル１００ｇを仕込んだうえで８０℃に昇温した後、メタ
アクリル酸ｎ−ブチル３００ｇ，メタアクリル酸メチル
２００ｇ，２−ヒドロキシエチルアクリート（ＨＯＡ）
１００ｇ，過酸化ベンゾイル５ｇを数時間かけて滴下し
て重合することが行われる。そして、共重合によって得
られた重合体を冷却した後、トルエンで希釈して固形分
濃度が５０％程度となるように調整すると、バインダ溶
液が得られることになる。

【００１３】つぎに、上記セラミック原料粉末の１００
重量部と、上記バインダ溶液（固形分濃度５０％）の２
６重量部と、可塑剤であるエチレングリコール（分子量
９５０〜１０５０）の２重量部と、トルエン４０重量部
と、メチルエチルケトン２０重量部とを、ジルコニアか
らなる直径５ｍｍ程度の玉石とともにボールミル内に投
入したうえで１５時間にわたって湿式混合すると、スラ
リー状となったセラミックスラリー組成物が得られる。
そして、得られたセラミックスラリー組成物をドクター
ブレード法などによってシート化することにより、厚み
が５０μｍ程度とされたセラミックグリーンシートを作
製する。

【００１４】さらに、このようにして作製されたセラミ
ックグリーンシートを大きさ５０ｍｍ×７０ｍｍの角形
として打ち抜くことによって耐溶剤性試験及び静電気発
生性試験用の試料を作製する。なお、耐溶剤性試験と
は、打ち抜きシートを導電性ペースト用の有機溶剤であ
る高級アルコール中などに浸漬することによってシート
形状の変化を調べる試験であり、また、静電気発生性試
験とは、２枚の打ち抜きシート同士を互いに半分ほどず
つの面積で接触させておき、これらを引き剥がす際に発
生する静電気に基づく両者の剥がれにくさ（くっつき具
合）を判定するものである。

【００１５】その後、所定枚数の打ち抜きシートを積み
重ねたうえで熱圧着することによって厚みが１ｍｍ程度
とされた積層素体を作製したうえ、さらに、この積層素
体を１０ｍｍ角程度の直方体状ごとに分断することによ
って残炭率試験用の試料を作製する。なお、残炭率試験
とは、試料中に残存する炭素の比率を残炭率計（例え
ば、堀場製作所製のＥＭＩＡ−５１１）によって調べる
試験のことであり、２５０℃残炭率とは、２５０℃の空
気中で１２時間放置された試料に対する試験結果、ま
た、８００℃残炭率とは、８００℃の窒素ガス雰囲気中
で５時間加熱された試料に対する試験結果をそれぞれ意
味している。

【００１６】さらに、以上の手順とは別に、従来例通り
のアクリル樹脂からなるバインダと、ポリビニルアルコ
ールをアセタール化したポリビニルアセタールからなる
バインダ（アセタール化度６５モル％）とをそれぞれ用
意し、これらの各々を用いてなるセラミックスラリー組
成物を上記同様の手順を経ることによってシート化した
後、これらのセラミックグリーンシートからなる耐溶剤
性試験、静電気発生性試験及び残炭率試験用の試料をそ
れぞれ作製する。なお、以下の説明においては、本実施
例にかかるセラミックスラリー組成物からなる試料を実
施例品という一方、アクリル樹脂バインダを用いて作製
されたセラミックスラリー組成物からなる試料を従来例
品１、また、ポリビニルアセタールバインダを用いて作
製されたセラミックスラリー組成物からなる試料を従来
例品２という。

【００１７】そして、以上のようにして得られた実施例
品及び従来例品１，２のそれぞれに対する耐溶剤性試
験、静電気発生性試験及び残炭率試験を行ったところ、
表１で示すような結果が得られた。なお、耐溶剤性試験
及び静電気発生性試験における判定結果については○，
×で示すこととし、耐溶剤性試験では打ち抜きシートの
形状が変化しないものを○、変化したものを×とする一
方、静電気発生性試験では静電気によるくっつきが明ら
かなものを×、そうでないものを○としている。

【００１８】

【表１】

【００１９】この表１によれば、アクリル樹脂バインダ
を用いた従来例品１では打ち抜きシートの形状変化及び
静電気によるくっつきの発生が見られるのに対し、実施
例品及び従来例品２では良好な耐溶剤性が得られてお
り、しかも、静電気によるくっつきの発生が少ないこと
が分かる。また、実施例品及び従来例品１においては互
いに略同等の優れた残炭率が得られるのに対し、ポリビ
ニルアセタールバインダを用いた従来例２では残炭率が
増加していることも分かる。

【００２０】すなわち、これらの試験結果によれば、従
来例品１は残炭率が低いにも拘わらず導電性ペーストに
よるアタックを受けやすく、しかも、静電気が発生しや
すいものであり、また、従来例品２はアタックを受けに
くいにも拘わらず残炭率が高いものであるが、実施例品
としてのセラミックスラリー組成物は残炭率が少なくて
導電性ペーストによるアタックを受けにくく、さらに
は、静電気によるくっつきの発生が少ないものであるこ
とが明らかとなっている。なお、ここで、溶剤系のセラ
ミックスラリー組成物における静電気は、シート厚みが
薄くなるに従って加工上の問題を引き起こす原因とな
り、また、溶剤爆発の引火源ともなるものであるから、
本実施例にかかるセラミックスラリー組成物によれば静
電気の発生が抑制されることになるというのはきわめて
重要な意味をもつのである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるセ
ラミックスラリー組成物を用いてセラミックグリーンシ
ートを作製した場合には、このセラミックグリーンシー
トにおける残炭率が低下し、信頼性が向上することにな
る。そこで、卑金属材料からなる導電性ペーストを用い
て内部電極を形成する際の必要上から、セラミック積層
素体を非酸化性雰囲気中で焼成したとしても、炭素の存
在に起因する気孔が焼成体中に残ることはなくなり、電
子部品における特性上の不都合が生じないという効果が
得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック原料粉末とバインダ溶液とを
   混合してなるセラミックスラリー組成物であって、 前記バインダ溶液が、炭素数１〜４のアルキル基を有す
   るメタアクリル酸アルキルエステルからなる群より選択
   された少なくとも一種の単量体と、アルキル基に水酸基
   が付加されたアクリル酸アルキルエステルまたはメタア
   クリル酸アルキルエステルからなる群より選択された少
   なくとも一種の単量体とを共重合させた重合体からなる
   バインダを含んでいることを特徴とするセラミックスラ
   リー組成物。