(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粉末、有機バインダー、および溶剤を主成分とし、かつＮ−アシルグルタミン酸またはその塩を含むことを特徴とする導体ペースト。
【請求項２】
導電性粉末１００重量部に対してＮ−アシルグルタミン酸またはその塩の添加量が合計で０．２〜５．０重量部である、請求項１に記載の導体ペースト。
【請求項３】
導電性粉末としてニッケル、銅、これらの合金から選ばれた１種または２種以上を含む請求項1または２に記載の導体ペースト。
【請求項４】
更にガラス、金属酸化物およびセラミックから選ばれた１種または２種以上を含む請求項1ないし３のいずれかに記載の導体ペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温で焼成することにより電子部品や回路基板等の厚膜導体を形成するのに適した導体ぺーストに関する。特に積層セラミックコンデンサ、積層インダクタ等のセラミック積層電子部品の内部電極や端子電極を形成するために好適に使用される導体ぺーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミックコンデンサは、未焼成の誘電体層と内部電極層とを交互に積層し、高温で同時焼成した後、その両端に端子電極を焼き付けた部品である。この部品は、近年、高容量化と小型化の要求が強く、それに伴って誘電体層、内部電極層ともに薄層化が進んでいる。また、端子電極の形状が部品の特性や外寸におよぼす影響も大きいため、端子電極の印刷形状を均一にすることも重要な課題である。
【０００３】
一方、内部電極や端子電極に使用される導体ペーストは、長期間保存すると導電性粉末が分離、沈降する問題があった。特に導電成分としてニッケルや銅などの卑金属粉末を用いた卑金属ペーストでは、脱バインダーを非酸化性雰囲気で行う必要から有機バインダー即ち増粘剤としての樹脂分を多く配合できず、溶剤の比率が高くなるため、導電性粉末の分離、沈降が起こりやすくなる。また電極層を薄層化するためには、導電性粉末の比率の低い低粘度のペーストを用いる必要があるので、この傾向はいっそう助長される。さらに溶剤として石油系のものを用いた場合はことに経時変化が大きく、分離、沈降が起こりやすい。
【０００４】
導電性粉末が分離した状態のペーストは、十分に攪拌することで見かけ上再分散させることはできるが、元の状態には戻らない。即ち、いったん分散した導電性粉末が再び凝集体となることによりペーストの乾燥膜の表面状態や導電性粉末の充填性などが劣化したり、ペーストの粘度などレオロジー特性が変化し、印刷性が変わることにより、印刷形状が変化したり、平滑性が低下するなどの不具合も発生していた。このような不具合は、焼成後に、内部電極では、誘電体層間のショートやコンデンサの容量低下を招いたり、焼成過程での構造欠陥などの問題を引き起こしたりしていた。また、端子電極では電極形状の不均一性による電極途切れや、ドレーピングのような印刷形状不良の問題などを引き起こしていた。
【０００５】
これらを解決するための手段として、例えば特開平９−１６２０６５号公報には、トリルトリアゾールなどの特定の化合物を添加することが報告されているが、必ずしも十分な効果が得られていない。
また特開平５−２４２７２６号公報には、導体ペーストの経時変化を防止するため金属粉末とキレート錯体を形成する有機窒素化合物を添加することが記載されているが、金属粉末の沈降防止にはほとんど効果がない。
【０００６】
また特開平１０−９２２２６号公報には、リン酸エステル系や硫酸エステル系のアニオン界面活性剤を添加することにより導電性粉末とビヒクルとの濡れを促進させ、均一で平滑な薄い電極層を形成することが記載されている。しかし導電性粉末の経時的な分離沈降を防止する効果は十分でないうえに、リンや硫黄は電極中に不純物として残留し、コンデンサの電気特性、信頼性に悪影響を及ぼすおそれもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、導電性粉末が経時によりペースト中で分離沈降することを防止し、製造時のペースト特性を長期間にわたって維持することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電性粉末、有機バインダー、および溶剤を主成分とし、かつＮ−アシルグルタミン酸またはその塩を含むことを特徴とする導体ペーストを要旨とするものである。また本発明は、導電性粉末１００重量部に対して該Ｎ−アシルグルタミン酸またはその塩の添加量が合計で０．２〜５．０重量部である導体ペースト、更に導電性粉末としてニッケル、銅、これらの合金から選ばれた１種または２種以上を含む前記導体ペーストを要旨とするものである。また本発明は、更にガラス、金属酸化物およびセラミックから選ばれた１種または２種以上を含む前記導体ペーストを要旨とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において、導電性粉末としては、銀、パラジウム、金、白金等の貴金属粉末やニッケル、銅、コバルトなどの卑金属粉末など通常使用されるものが用いられる。金属単体のほか、これらの合金粉末や複合粉末、混合粉末でもよく、また金属粉末表面に金属酸化物、ガラス、セラミックなどの無機材料を存在させた金属−無機複合粉末や、金属酸化物、ガラス、セラミックなどの粉末や他の金属粉末に導電性金属を被覆した金属−無機複合粉末を用いることもできる。
【００１０】
有機バインダーおよび溶剤も特に限定はなく、通常導体ペーストのビヒクルとして使用されているものを適宜選択して配合する。例えば有機バインダーとしては、セルロース類、アクリル樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、ロジンエステル等が、また溶剤としてはアルコール系、エーテル系、エステル系、炭化水素系等の有機溶剤や水、これらの混合溶剤が挙げられる。この他通常添加されるような可塑剤や、高級脂肪酸や脂肪酸エステル系などの分散剤、界面活性剤等を適宜配合することができる。
【００１１】
本発明の導体ペーストには、上記成分以外に通常配合されるような無機成分、即ちガラスフリット等の無機結合剤、チタン酸バリウム、酸化チタン、アルミナ、シリカ、酸化銅、酸化マンガン等の金属酸化物、誘電体層と同質のセラミック粉末、モンモリロナイトなどを、目的に応じて適宜添加することができる。
本発明で用いられるＮ−アシルグルタミン酸はＮ−アシルアミノ酸の一種であり、Ｎ−アシルアミノ酸は、窒素原子にアシル基が結合したアミノ酸である。アシル基としては、例えばラウロイル基、ミリストイル基、ステアロイル基、オレオイル基、デカノイル基、バルミトイル基、あるいはヤシ油脂肪酸アシル基等の天然油脂系の脂肪酸アシル基など、炭素数８〜１８程度の長鎖脂肪酸残基が好ましい。
アミノ酸部分としては、Ｎ−メチルグリシン、Ｎ−メチル−β−アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸などが挙げられる。Ｎ−アシルアミノ酸の塩としては、カリウム塩、ナトリウム塩などがある。本発明においてはＮ−アシルグルタミン酸またはその塩が必須である。Ｎ−アシルアミノ酸あるいはその塩は、複数の種類のものを併用してもよい。
【００１２】
Ｎ−アシルグルタミン酸またはその塩（以下「Ｎ−アシルグルタミン酸類」という。）をペーストに添加する場合、いかなる形で添加してもよい。例としては、あらかじめ導電性粉末をＮ−アシルグルタミン酸類で表面処理する方法や、導電性粉末とバインダー成分を混合する際に添加し混練してペーストを製造する方法、または希釈溶剤に溶解しておきペースト製造後に添加する方法などが挙げられる。
【００１３】
Ｎ−アシルグルタミン酸類の添加量は、特に限定されるものではないが、合計で０．２重量部から５．０重量部の範囲が好ましい。０．２重量部未満では分離、沈降の防止効果が不足し、また５．０重量部を超えると、不揮発成分としての有機物が多くなることから、乾燥膜密度の低下や脱バインダー性の低下など他の問題を引き起こすことがある。
【００１４】
Ｎ−アシルグルタミン酸類の添加の効果は、ビヒクルの多い低粘度のペーストに対して大きく、特に導電性粉末とビヒクル成分の合計量に対する導電性粉末の割合が１５体積％以下の低粘度の卑金属系ペーストに対して極めて有効であるが、本発明はそのようなペーストに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づき、さらに具体的に説明する。
実施例１
ニッケル粉末100重量部に対し、Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸を0.5重量部とエチルセルロースを5重量部、ジヒドロターピネオールを95重量部添加し、３本ロールミルを使ってニッケルペーストを作製した。得られたペーストを容器に密閉し、50℃の恒温槽に1週間保存して分離の状態を観察したところ、ほとんど分離していなかった。さらに乾燥膜におけるニッケル粉末の充填性の経時変化を調べるため、製造直後のペーストおよび前記保存後攪拌したペーストを、それぞれＰＥＴフィルム上にキャスティングし、150℃で乾燥させた後の乾燥膜密度を測定したところ、いずれも5.6 g/cm3であり、ペースト特性の経時変化はなかった。
【００１６】
比較例１
Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸を添加しない以外は実施例1と同配合でニッケルペーストを作製した。同様にして容器に密閉し、50℃で1週間保存して分離の状態と乾燥膜密度の変化を調べた。保存後のペーストは２層に分離しており、沈降したニッケル粉末の体積がペースト全体積に占める割合（以下「ニッケルの沈降体積比率」と言う。）は、38％であった。また乾燥膜密度は、保存後攪拌により充分再分散処理を行ったにもかかわらず、5.5 g/cm3から4.9 g/cm3に低下した。
【００１７】
実施例２〜８
ニッケル粉末100重量部に対し、エチルセルロースを5重量部、ジヒドロターピネオールを95重量部、チタン酸バリウム粉末を20重量部添加し、さらにＮ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸を表１に示すとおりの量で配合し、３本ロールミルを使ってニッケルペーストを作製した。得られたペーストを実施例１と同様にして密閉、保存し、保存後の分離の状態と乾燥膜密度の変化を調べた。結果を表１に併せて示す。なお全く分離が見られない場合は、ニッケルの沈降体積比率は100％である。
【００１８】
比較例２
Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸を添加しない以外は実施例２と同配合でニッケルペーストを作製し、同様にペースト特性の経時変化を調べ、結果を表１に示した。
比較例３〜７
Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸に代えてオレイン酸、Ｎ−アルキル−1,3−ジアミノプロパンアジピン酸塩(アルキル基の炭素数8〜16)、ソルビタンモノオレエート、脂肪酸エステル系分散剤、リン酸エステル系分散剤をそれぞれ0.5重量部添加する以外は実施例２と同配合でニッケルペーストを作製した。同様にペースト特性の経時変化を調べ、結果を表１に併せて示した。
【００１９】
表１より明らかなように、Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸が配合されたペーストは、配合しないものに比べて保存性が改善され、金属粉末の分離やペースト特性の経時変化もなかった。
【００２０】
【表１】
0003915387.tif 000002
【００２１】
実施例９
ニッケル粉末100重量部に対し、Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸を0.5重量部とエチルセルロースを7重量部、オクチルアルコールを18重量部、ノルマルデカンを75重量部添加し、3本ロールミルを使ってニッケルペーストを作製した。得られたペーストを実施例１と同様にして密閉し、50℃で1週間保存して、分離の状態とペーストの乾燥膜密度の変化を調べた。
【００２２】
比較例８
Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸を添加しない以外は実施例９と同配合でニッケルペーストを作製し、同様にペースト特性の変化を調べた。
実施例１０〜１２
ニッケル粉末100重量部に対し、エチルセルロースを7重量部、オクチルアルコールを18重量部、ノルマルデカンを75重量部、チタン酸バリウム粉末を20重量部添加し、さらにＮ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸を表１に示すとおりの量で配合し、3本ロールミルを使ってニッケルペーストを作製した。同様にしてペースト特性の経時変化を調べた。
【００２３】
比較例９
Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸を添加しない以外は実施例１０と同配合でニッケルペーストを作製し、同様にしてペースト特性の経時変化を調べた。
実施例９〜１２および比較例８〜９の結果を表に示す。
【００２４】
【表２】
0003915387.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
本発明のペーストは従来品に比べて保存性が格段に改善され、長期間保存した後にも導電性粉末が分離、沈降することがない。これにより経時的な印刷性の悪化や印刷形状の変化がなく、またペースト乾燥膜中の導電性粉末の充填性などが低下したり、表面状態が悪くなったりすることもなく、製造時のペースト特性が長期間にわたって維持される。従って特性ばらつきのない優れた電極、導体回路を形成するために極めて有用である。また特に溶剤量の多い低粘度のペーストの場合でも安定に保存できるため、電極の薄層化の要求に応えうるものであり、例えば積層セラミックコンデンサにおいては厚さ１〜２μｍ程度の薄い内部電極を安定して形成することが容易となる。