(57)【要約】【課題】内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを用いた積層セラミックキャパシタの製造方法を提供する。【解決手段】平均粒径が５０ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末と、重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂及びロジンエステルからなる群から選択される１つ以上の樹脂を含有し、前記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部のバインダ樹脂と、を含み、分散処理された、内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを用いた積層セラミックキャパシタの製造方法である。この内部電極用導電性ペースト組成物は、誘電体層との接着力及び印刷性に優れている。【選択図】図２
2011139019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が５０ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末と、
重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂及びロジンエステルからなる群から選択される１つ以上の樹脂を含有し、前記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部のバインダ樹脂と、
を含み、分散処理された、内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項２】
前記低分子量のポリビニルブチラール樹脂は、前記高分子量のポリビニルブチラール樹脂に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれる、請求項１に記載の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項３】
前記ロジンエステルは、前記高分子量のポリビニルブチラール樹脂及び前記低分子量のポリビニルブチラール樹脂の含量の合計に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれる、請求項１または２に記載の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項４】
前記金属粉末は、ニッケルまたはニッケル合金である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内部電極用導電性ペースト組成物。
【請求項５】
複数のセラミックグリーンシートを準備するステップと、
平均粒径が５０ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末と、重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂及びロジンエステルからなる群から選択される１つ以上の樹脂を含有し、前記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部のバインダ樹脂とを含み、分散処理された、内部電極用導電性ペースト組成物を製造するステップと、
前記セラミックグリーンシートに、前記内部電極用導電性ペースト組成物で第１の内部電極パターン及び第２の内部電極パターンを形成するステップと、
前記第１の内部電極パターン及び前記第２の内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体を形成するステップと、
前記第１の内部電極パターン及び前記第２の内部電極パターンの一端が側面を通して交互に露出されるように前記セラミック積層体を切断し、焼成してセラミック素体を形成するステップと、
前記第１の内部電極パターン及び前記第２の内部電極パターンの一端と電気的に連結されるように前記セラミック素体の側面に第１の外部電極及び第２の外部電極を形成するステップと、
を含む、積層セラミックキャパシタの製造方法。
【請求項６】
前記低分子量のポリビニルブチラール樹脂は、前記高分子量のポリビニルブチラール樹脂に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれる、請求項５に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記ロジンエステルは、前記高分子量のポリビニルブチラール樹脂及び前記低分子量のポリビニルブチラール樹脂の含量の合計に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれる、請求項５または６に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記金属粉末は、ニッケルまたはニッケル合金である、請求項５ないし６のいずれか１項に記載の積層セラミックキャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを用いた積層セラミックキャパシタの製造方法に関し、より詳しくは、誘電体層との接着力及び印刷性に優れた内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを用いた積層セラミックキャパシタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の小型化にともなって、電子機器の内部に装着される電子部品の小型化及び高性能化が進んでいる。電子部品の一つであるセラミック電子部品においても小型化及び高性能化が要求されている。
【０００３】
セラミック電子部品のうち、積層セラミックキャパシタの小型化及び高容量化を進めるために、積層セラミックキャパシタを構成する誘電体層の薄層化が強く要求されている。最近では、誘電体層を構成する誘電体グリーンシートの厚さが数μｍ以下になっている。誘電体グリーンシートを製造するには、通常、まずセラミック粉体、バインダ（アクリル系樹脂、ブチラール系樹脂等）、可塑剤（フタル酸エステル類、グリコール類、アジピン酸、燐酸エステル類等）、及び有機溶剤（トルエン、ＭＥＫ、アセトン等）からなるセラミックペーストを準備する。次いで、セラミックペーストを、ドクターブレード法等を用いてキャリアシート（ＰＥＴ、ＰＰ製等の支持体）上に塗布し、加熱乾燥させて製造する。
【０００４】
その後、セラミックグリーンシート上に、金属粉末とバインダ等を含む内部電極用導電性ペーストを所定のパターンに印刷し、乾燥させて内部電極パターンを形成する。そして、内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所望の層数まで積層してセラミック積層体を製造する。次いで、セラミック積層体をチップ状に切断してグリーンチップを製造し、これらのグリーンチップを焼成した後、外部電極を形成して積層セラミックキャパシタを製造する。
【０００５】
従来の印刷法に使用された内部電極用ペーストは、金属粉末、エチルセルロース系樹脂及び多様な有機添加剤で構成されていた。しかし、エチルセルロース系樹脂は強度と接着力が低いため、積層セラミックキャパシタの製造過程で誘電体層との剥離現象が発生する虞がある。
【０００６】
また、積層セラミックキャパシタの小型化及び大容量化のためには、誘電体層の薄層化と共に内部電極層の薄層化及び平滑化も求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的としては、誘電体層との接着力及び印刷性に優れた内部電極用導電性ペースト組成物及びそれを用いた積層セラミックキャパシタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としては、平均粒径が５０ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末と、重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂及びロジンエステルからなる群から選択される１つ以上の樹脂を含有し、上記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部のバインダ樹脂と、を含み、分散処理された、内部電極用導電性ペースト組成物を提供する。
【０００９】
上記低分子量のポリビニルブチラール樹脂は、上記高分子量のポリビニルブチラール樹脂に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれることができる。
【００１０】
上記ロジンエステルは、上記高分子量のポリビニルブチラール樹脂及び上記低分子量のポリビニルブチラール樹脂の含量の合計に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれることができる。
【００１１】
上記金属粉末は、ニッケルまたはニッケル合金であることができる。
【００１２】
本発明の他の側面としては、複数のセラミックグリーンシートを準備するステップと、平均粒径が５０ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末と、重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂及びロジンエステルからなる群から選択される１つ以上の樹脂を含有し、上記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部のバインダ樹脂とを含み、分散処理された、内部電極用導電性ペースト組成物を製造するステップと、上記セラミックグリーンシートに、上記内部電極用導電性ペースト組成物で第１の内部電極パターン及び第２の内部電極パターンを形成するステップと、上記第１の内部電極パターン及び上記第２の内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体を形成するステップと、上記第１の内部電極パターン及び上記第２の内部電極パターンの一端が側面を通して交互に露出されるように上記セラミック積層体を切断し、焼成してセラミック素体を形成するステップと、上記第１の内部電極パターン及び上記第２の内部電極パターンの一端と電気的に連結されるように上記セラミック素体の側面に第１の外部電極及び第２の外部電極を形成するステップと、を含む積層セラミックキャパシタの製造方法を提供する。
【００１３】
上記低分子量のポリビニルブチラール樹脂は、上記高分子量のポリビニルブチラール樹脂に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれることができる。
【００１４】
上記ロジンエステルは、上記高分子量のポリビニルブチラール樹脂及び上記低分子量のポリビニルブチラール樹脂の含量の合計に対し重量比で１．５倍以下の含量で含まれることができる。
【００１５】
上記金属粉末は、ニッケルまたはニッケル合金であることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による内部電極用導電性ペースト組成物は誘電体層との接着力及び印刷性に優れている。これによって、積層セラミックキャパシタの製造過程で誘電体層との剥離現象の発生を防止し、さらに、仮焼及び焼成後もクラックの発生を防止することができる。従って、本発明による内部電極用導電性ペースト組成物を用いる場合、信頼性に優れた積層セラミックキャパシタを製造することができる。
【００１７】
また、本発明による内部電極用導電性ペースト組成物は、スクリーン印刷またはグラビア印刷等の多様な印刷法に応じて適切な粘度の調節が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタを示す概略的な斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’に沿って切断した積層セラミックキャパシタを示す概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付された図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２０】
但し、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野において通常の知識を有する者に本発明をより詳しく説明するために提供されるものである。従って、図面における構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張することもあり、図面上において同一の符号で示される構成要素は同一の構成要素を示す。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタを示す概略的な斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’に沿って切断した積層セラミックキャパシタを示す概略的な断面図である。
【００２２】
図１及び図２を参照すると、本実施形態による積層セラミックキャパシタ１００は、セラミック素体１１０と、上記セラミック素体１１０の内部に形成された第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂと、上記第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂと電気的に連結された第１及び第２の外部電極１２０ａ、１２０ｂとを含む。
【００２３】
上記セラミック素体１１０は、複数のセラミック誘電体層１１１を積層した後に焼結させたもので、隣接する誘電体層同士は境界を確認することができないほど一体化されている。
【００２４】
上記セラミック誘電体層１１１は、高誘電率を有するセラミック材料からなることができ、これに制限されるものではないが、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系材料、鉛複合ペロブスカイト系材料またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）系材料等を使用することができる。
【００２５】
上記第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂは、上記複数の誘電体層の積層過程で上記一誘電体層の間に形成されたもので、焼結により一誘電体層を介して上記セラミック素体の内部に形成される。
【００２６】
上記第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂは互いに異なる極性を有する１対の電極であって、誘電体層の積層方向に沿って対向配置され、誘電体層によって互いに電気的に絶縁されている。
【００２７】
第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂの一端は、互いに交互に上記セラミック素体の両側面に露出される。上記セラミック素体の側面に露出される第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂの一端は、第１及び第２の外部電極１２０ａ、１２０ｂとそれぞれ電気的に連結される。
【００２８】
上記第１及び第２の外部電極１２０ａ、１２０ｂに所定の電圧を印加すると、互いに対向する第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂの間には電荷が蓄積され、積層セラミックキャパシタの静電容量は互いに対向する第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂの面積の大きさに比例する。
【００２９】
上記第１及び第２の内部電極１３０ａ、１３０ｂは、一般的に導電性金属、セラミック共材、バインダ及び溶剤を含むペーストの焼成により形成される。
【００３０】
より具体的に、本発明の一実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、平均粒径が５０ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末と、重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂及びロジンエステルからなる群から選択される１つ以上の樹脂を含有し、上記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部のバインダ樹脂とを含み、上記導電性ペースト組成物は分散処理されたことを特徴とする。
【００３１】
分散処理は特に制限されず、例えば、３ロールミル、ビーズミル等を利用して行われることができる。分散処理によって金属粉末に対する分散性を改善することができ、ゲル化や相分離という問題も防止することができる。
【００３２】
本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は誘電体層との接着力及び印刷性に優れている。これによって、積層セラミックキャパシタの製造過程で誘電体層との剥離現象の発生を防止し、さらに、仮焼及び焼成後もクラックの発生を防止し、信頼性に優れた積層セラミックキャパシタを製造することができる。
【００３３】
上記金属粉末はこれに制限されるものではないが、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはニッケル（Ｎｉ）合金からなるものを使用することができる。上記Ｎｉ合金としては、Ｎｉと共にＭｎ、Ｃｒ、ＣｏまたはＡｌを含有するものであることができる。また、上記金属粉末は平均粒径５０ｎｍ〜３００ｎｍであるものを使用することができる。好ましくは、平均粒径５０ｎｍ〜１００ｎｍである金属粉末、より好ましくは、平均粒径１００ｎｍ〜２００ｎｍである金属粉末、さらにより好ましくは、平均粒径２００ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末を使用することができる。上記金属粉末の平均粒径に応じ、所望の粘度を実現するために上記バインダ樹脂に含有される樹脂の種類及び含量を適切に調節することができる。例えば、平均粒径が大きい金属粉末を利用する場合は比表面積が小さくなるため、バインダ樹脂の総含量を低減させることができる。
【００３４】
本実施形態において、バインダ樹脂は、重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂、及びロジンエステルのうち１つ以上の樹脂を含むことができる。
【００３５】
上記バインダ樹脂の総含量は、上記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部であることができる。
【００３６】
上記バインダ樹脂含量が４重量部未満であると、金属粉末の全体の比表面積に対する樹脂の含量が足りず、分散性及び印刷性が低下することがあり、上記含量が１０重量部を超過すると、仮焼及び焼成中に残余炭素が残るため、積層セラミックキャパシタの特性を低下させたり、電極の連結性及びカバレッジを減少させることがある。
【００３７】
本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、上記バインダ樹脂に含まれる３種類の樹脂間の含量比を調節することによって、多様な範囲の粘度を実現することができる。
【００３８】
一般的に、内部電極はスクリーン印刷またはグラビア印刷等の方法で形成されるが、本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、適用しようとするスクリーン印刷またはグラビア印刷等の多様な印刷法に応じて適切な粘度の実現が容易である。
【００３９】
本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、高分子量のポリビニルブチラール樹脂の含量比が高い場合、高粘度を実現することができ、これはスクリーン印刷に適合する。例えば、高分子量のポリビニルブチラール樹脂のみを含んで３．０〜３０Ｐａ．ｓの粘度を実現することができ、これはスクリーン印刷に適合する。
【００４０】
また、本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂を含み、この含量を高めることで粘度を低めることができる。この場合、誘電体層に対する接着力を減少せずに、粘度を減少させることができる。
【００４１】
例えば、グラビア印刷への適用には、０．１〜２．０Ｐａ．ｓの粘度を有するペースト組成物が要求されるが、上記重量平均分子量が５万〜１５万の低分子量のポリビニルブチラール樹脂を上記高分子量のポリビニルブチラール樹脂に対し重量比で１．５倍以下の含量で添加して低粘度のペーストを形成することができる。
【００４２】
また、本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物はロジンエステルを含み、この含量を高めることで粘度を低めることができる。この場合、誘電体層との粘着力及び印刷性を低下させずに粘度を低めることができる。
【００４３】
上記ロジンエステルは、これに制限されるものではないが、例えば、軟化点が８０℃以下、Ｔｇが５０℃以下、重量平均分子量が５００〜２０００であるものを使用することができる。上記ロジンエステルは、上記高分子量のポリビニルブチラール樹脂と上記低分子量のポリビニルブチラール樹脂との含量の合計に対し重量比で１．５倍以下の含量で添加されることができ、これによって、低粘度のペーストを形成することができる。
【００４４】
本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、上記成分以外にセラミック共材を含むことができ、セラミック共材の含量は、金属粉末１００重量部に対して２重量部〜６重量部を含むことができる。上述したように、本実施形態による内部電極用導電性ペースト組成物は、分散処理によって金属粉末とセラミック共材の分散性に優れており、ゲル化や相分離という問題を防止することができる。
【００４５】
また、内部電極用導電性ペースト組成物の溶剤は、特に制限されず、例えば、テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、ブチルカルビトール、ケロシン等を使用することができる。
【００４６】
上記第１及び第２の外部電極１２０ａ、１２０ｂは導電性金属で形成され、これに制限されるものではないが、例えば、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、パラジウム等からなることができる。
【００４７】
以下、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタの製造方法について説明する。
【００４８】
まず、複数のセラミックグリーンシートを準備する。上記セラミックグリーンシートは、セラミック粉末、バインダ、溶剤を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法を用いて数μｍの厚さを有するシート状に製作する。
【００４９】
そして、セラミックグリーンシートの表面に、内部電極用導電性ペーストを塗布し、第１及び第２の内部電極パターンを形成する。
【００５０】
上記第１及び第２の内部電極パターンは、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法によって形成されることができる。
【００５１】
上述したように、上記内部電極用導電性ペーストは、平均粒径が５０ｎｍ〜３００ｎｍである金属粉末と、重量平均分子量が２５万〜４０万である高分子量のポリビニルブチラール樹脂、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂及びロジンエステルからなる群から選択される１つ以上の樹脂を含有し、上記金属粉末１００重量部に対して４重量部〜１０重量部のバインダ樹脂とを混合し、分散処理して製造される。また、上記内部電極用導電性ペースト組成物は、セラミック共材、溶剤等をさらに含むことができる。
【００５２】
一例としては、内部電極用導電性ペーストは、３．０〜３０Ｐａ．ｓの粘度で製造され、スクリーン印刷法を用いて内部電極パターンを形成することができる。
【００５３】
または、他の例としては、内部電極用導電性ペーストを０．１〜２．０Ｐａ．ｓの粘度で製造した後、グラビア印刷法を用いて内部電極パターンを形成することができる。
【００５４】
上述したように、上記内部電極用導電性ペースト組成物に、重量平均分子量が５万〜１５万である低分子量のポリビニルブチラール樹脂またはロジンエステルを添加し、この含量を調節して０．１〜２．０Ｐａ．ｓの粘度を有するペーストとして製造することができる。
【００５５】
次いで、第１及び第２の内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、積層方向から加圧して、積層されたセラミックグリーンシートと内部電極ペーストを互いに圧着させる。これによって、セラミックグリーンシートと内部電極ペーストが交互に積層されたセラミック積層体が製造される。
【００５６】
次に、セラミック積層体を１つのキャパシタに対応する領域ごとに切断してチップ化する。この際、第１及び第２の内部電極パターンの一端が側面を通して交互に露出されるように切断する。
【００５７】
その後、チップ化した積層体を、例えば、約１２００℃で焼成してセラミック素体を製造する。このセラミック素体を、水及び研磨媒体を含むバレル槽内で処理して、表面研磨を行う。表面研磨はセラミック積層体の製造ステップで行ってもよい。
【００５８】
次いで、セラミック素体の側面を覆い、セラミック素体の側面に露出された第１及び第２の内部電極と電気的に連結されるように第１及び第２の外部電極を形成する。その後、外部電極の表面にニッケル、錫等のメッキ処理を施すことができる。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明の実施例を挙げて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００６０】
下記の表１のような条件で内部電極用ペーストを製造し、これを含む積層セラミックキャパシタを製造した。
【００６１】
【表１】
2011139019.tif 000003
【００６２】
製造された積層セラミックキャパシタの乾燥膜の粗度から印刷性を評価し、接着力、積層性、切断後の剥離を下記のような基準で評価し、この結果を下記の表２に示した。
＊：接着力、印刷性、積層性
◎：非常に優秀、○：優秀
【００６３】
【表２】
2011139019.tif 000004
【００６４】
本発明は、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、添付された請求範囲によって決定される。従って、請求範囲に記載の本発明の技術的思想を外れない範囲内において様々な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野において通常の知識を有する者には自明であり、これも添付された請求範囲に記載された技術的思想に属する。
【符号の説明】
【００６５】
１００  積層セラミックキャパシタ
１１０  セラミック素体
１１１  誘電体層
１２０ａ、１２０ｂ  第１及び第２の外部電極
１３０ａ、１３０ｂ  第１及び第２の内部電極
【図１】
2011139019.tif 000005
【図２】
2011139019.tif 000006