JP5126816B2 - Method for producing organic vehicle and paste containing the organic vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、積層セラミックコンデンサー、多層セラミック基板などの多層セラミック電子部品やプラズマディスプレイを製造する際に使用される有機ビヒクルの製造方法およびその有機ビヒクルを含有したペーストに関するものである。 The present invention relates to a method for producing an organic vehicle used when producing multilayer ceramic electronic components such as multilayer ceramic capacitors and multilayer ceramic substrates, and plasma displays, and a paste containing the organic vehicle.
多層セラミック電子部品は、通常、誘電層となるセラミックグリーンシートの上に内部電極用導電性ペーストをスクリーン印刷し、それを交互に数十層積み重ね同時焼成してセラミック積層体を得た後、このセラミック積層体に外部電極用導電性ペーストを塗布、焼き付け加工して得られる。 Multi-layer ceramic electronic components are usually obtained by screen-printing a conductive paste for internal electrodes on a ceramic green sheet serving as a dielectric layer, and alternately stacking several tens of layers and firing them together to obtain a ceramic laminate. It is obtained by applying and baking a conductive paste for external electrodes on a ceramic laminate.
セラミックグリーンシートは、セラミック誘電体粉末にポリビニルブチラール樹脂などの有機バインダーおよびエタノールなどの有機溶剤を加え混合したセラミックスラリーをドクターブレード法によりシート状に成形したものが使用される。また、導電性ペーストは、ニッケル、銅、銀、パラジウムなどの金属粉末などの導電性材料を、有機ビヒクルに分散させたものが使用される。 As the ceramic green sheet, a ceramic slurry in which an organic binder such as polyvinyl butyral resin and an organic solvent such as ethanol are mixed with ceramic dielectric powder and formed into a sheet shape by a doctor blade method is used. As the conductive paste, a paste obtained by dispersing a conductive material such as a metal powder such as nickel, copper, silver, or palladium in an organic vehicle is used.
有機ビヒクルは、通常、バインダーとして使用される樹脂成分を有機溶剤に溶解して得られる。導電性ペーストに使用される有機バインダーとしては、エチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂、また、有機溶剤としては、特許文献1に示されるように、ターピネオール、ブチルカルビトールアセテートなどが使用されてきた。 The organic vehicle is usually obtained by dissolving a resin component used as a binder in an organic solvent. Cellulose resins such as ethyl cellulose and nitrocellulose have been used as the organic binder used in the conductive paste, and terpineol, butyl carbitol acetate and the like have been used as the organic solvent as shown in Patent Document 1. .
ところで、多層セラミック電子部品の薄層化が進むにつれて、セラミックグリーンシートの上に導電性ペーストを印刷する際、有機ビヒクルに含まれる溶剤が、グリーンシート層へ浸食する、いわゆる、シートアタック現象が起こる問題が生じた。これは、焼成後のデラミネーションの発生につながる。そこで、グリーンシート層への侵食が少ない溶剤として、特許文献2に水素添加ターピネオール、特許文献3にはイソボルニルアセテートおよびノピルアセテート、特許文献4には水素添加ターピネオールアセテートを使用するペースト溶剤が提案されている。 By the way, as the multilayer ceramic electronic components become thinner, when the conductive paste is printed on the ceramic green sheet, a so-called sheet attack phenomenon occurs in which the solvent contained in the organic vehicle erodes the green sheet layer. There was a problem. This leads to the occurrence of delamination after firing. Therefore, as a solvent with less erosion to the green sheet layer, Patent Document 2 discloses hydrogenated terpineol, Patent Document 3 includes isobornyl acetate and nopyrulacetate, and Patent Document 4 includes a paste solvent using hydrogenated terpineol acetate. Proposed.
しかしながら、これらの溶剤は、ターピネオールに比べて、セルロース系樹脂に対する溶解力が低いため、有機ビヒクルの状態で保存しておくと、有機ビヒクルの物理的特性に経時変化が生じる。このことが、ニッケル、銅、銀、パラジウムなどの金属粉末など、導電性材料の分散性低下の原因となり、さらには積層セラミックコンデンサーの電気的特性の劣化につながる。 However, since these solvents have a lower dissolving power in cellulosic resins than terpineol, if they are stored in the state of an organic vehicle, the physical characteristics of the organic vehicle change over time. This causes a decrease in the dispersibility of conductive materials such as metal powders such as nickel, copper, silver, and palladium, and further leads to deterioration of the electrical characteristics of the multilayer ceramic capacitor.
また、セルロース系樹脂を主成分とする有機バインダーと、ニッケル、銅などの卑金属粉末とを用いて作製した導電性ペーストは、熱分解性が悪く、焼成温度の低い還元性雰囲気での焼成では、焼成後に炭素分が残留するという問題がある。このことにより、導電性の低下が生じる。 In addition, the conductive paste produced using an organic binder mainly composed of a cellulose-based resin and a base metal powder such as nickel or copper has poor thermal decomposability, and in firing in a reducing atmosphere with a low firing temperature, There is a problem that carbon remains after firing. This causes a decrease in conductivity.
そこで、特許文献5に示されるように、熱分解性に優れるアクリル系樹脂の使用が提案されている。
しかしながら、このアクリル系樹脂を主成分とする有機バインダーを用いて導電性ペーストを作製した場合、熱分解性は向上するものの、粘度が小さくなる。このことにより、導電性ペーストを塗布した際に、塗布後に垂れたり、厚みが薄くなったりして所望の厚みが得られないという問題が発生した。粘度を高くするために、有機バインダーの添加量を増加させると、導電性ペーストに含まれる樹脂成分の固形分濃度が高くなるため、導電性ペーストが焼結しにくくなる。また、粘度を高くするために、有機バインダー樹脂の分子量を大きくすると、導電性ペーストに糸引き現象が生じる。
Therefore, as shown in Patent Document 5, the use of an acrylic resin excellent in thermal decomposability has been proposed.
However, when a conductive paste is produced using an organic binder mainly composed of this acrylic resin, the thermal decomposability is improved, but the viscosity is reduced. As a result, when the conductive paste was applied, there was a problem that the desired thickness could not be obtained due to sagging after application or reduction in thickness. If the addition amount of the organic binder is increased in order to increase the viscosity, the solid content concentration of the resin component contained in the conductive paste increases, so that the conductive paste becomes difficult to sinter. Further, when the molecular weight of the organic binder resin is increased in order to increase the viscosity, a stringing phenomenon occurs in the conductive paste.
そこで、特許文献6に、外部電極用途として、溶液重合により、アクリル樹脂を使用しても低固形分濃度で高粘度を発現でき、糸引き現象が生じない、アクリル樹脂を主成分とする有機バインダーが提案されているが、内部電極用途としては応用されていない。内部電極用途として使用する際には、シートアタックを生じない重合溶剤を用いる必要がある。 Therefore, in Patent Document 6, as an external electrode application, an organic binder mainly composed of an acrylic resin that can exhibit a high viscosity at a low solid content concentration and does not cause a stringing phenomenon even when an acrylic resin is used by solution polymerization. Has been proposed, but it has not been applied as an internal electrode. When used as an internal electrode application, it is necessary to use a polymerization solvent that does not cause sheet attack.
さらに、近年、軽量薄型の大型ディスプレイとしてプラズマディスプレイパネル(PDP)が注目されており、PDPの製造過程においても、例えば電極層を塗布する工程で有機ビヒクルが使用されている。
本発明は、多層セラミック電子部品やプラズマディスプレイを製造する際に、高粘度で、安定性に優れ、かつグリーンシート層に該ペーストを印刷した場合にグリーンシートを侵食しない有機ビヒクルを、ペーストの溶剤となる有機溶剤中で有機バインダーとなる樹脂を溶液重合することによって製造すること、およびその製造方法で製造されたその有機ビヒクルを含有したペーストを提供することを目的とする。 The present invention relates to an organic vehicle having a high viscosity, excellent stability, and not eroding a green sheet when the paste is printed on a green sheet layer when producing a multilayer ceramic electronic component or a plasma display. It is an object of the present invention to provide a paste containing the organic vehicle produced by the production method by solution polymerization of a resin serving as an organic binder in an organic solvent.
本発明は、多層セラミック電子部品またはプラズマディスプレイを製造する際に使用されるペースト用の有機ビヒクルの製造方法であって、該ペーストに使用される有機溶剤中で、アルキル(メタ)アクリル酸エステルを主成分とする単量体を溶液重合させることを特徴とする有機ビヒクルの製造方法に関するものである。
上記有機溶剤は、沸点150〜300℃であり、かつ有機溶剤25gに対しブチラール樹脂溶解量が70mg以下であるエステル系化合物またはエーテル系化合物を主成分とすることが好ましい。
また、上記有機溶剤は、下記式(I)〜(XXI)で表される化合物群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。
The present invention relates to a method for producing an organic vehicle for a paste used in producing a multilayer ceramic electronic component or a plasma display, wherein an alkyl (meth) acrylate is added in an organic solvent used in the paste. The present invention relates to a method for producing an organic vehicle characterized by subjecting a monomer as a main component to solution polymerization.
The organic solvent preferably has an ester compound or an ether compound having a boiling point of 150 to 300 ° C. and a butyral resin dissolution amount of 70 mg or less with respect to 25 g of the organic solvent.
The organic solvent is preferably at least one selected from the group of compounds represented by the following formulas (I) to (XXI).
上記有機溶剤のうち、好ましくはイソボルニルプロピオネート、イソボルニルn−ブチレート、イソボルニルイソブチレート、水素添加ターピニルアセテート、水素添加ターピニルプロピオネートである。
また、上記有機溶剤を用いて溶液重合された有機ビヒクルは、固形分10%の粘度が0.1〜500Pa・sであり、かつTI値が1.0〜1.5であることが好ましい。
次に、本発明は、上記製造方法で製造された有機ビヒクルを含有したペーストに関するものである。
Of the above organic solvents, isobornyl propionate, isobornyl n-butyrate, isobornyl isobutyrate, hydrogenated terpinyl acetate, and hydrogenated terpinyl propionate are preferable.
Moreover, it is preferable that the organic vehicle solution-polymerized using the said organic solvent is 0.1-500 Pa.s of the viscosity of 10% of solid content, and TI value is 1.0-1.5.
Next, this invention relates to the paste containing the organic vehicle manufactured with the said manufacturing method.
本発明により、多層セラミック電子部品やプラズマディスプレイを製造する際に使用される、グリーンシートを侵食せず、ペースト安定性に優れた有機ビヒクルや該有機ビヒクルを含有したペーストを、より低コストで提供することが出来る。
例えば、積層セラミックコンデンサーの内部電極用導電性ペーストに使用し、積層セラミックコンデンサーを製造する際には、セラミックグリーンシート層への浸食の少ない溶剤を溶液重合の溶剤として使用することにより、シートアタック現象を生じない有機ビヒクルを作製することができる。
また、本発明の有機ビヒクルは、有機ビヒクル中に含まれる(共)重合体と有機溶剤の相溶性が良好であるため、ビヒクルが経時変化を起こさない。このため、低固形分で高粘度でありながら、ゲル化したり、高TI値を示すことなく、優れたペースト安定性を保つことができる。
さらに、本発明の有機ビヒクルを使用すれば、溶液重合後、ペースト作製の際、改めて樹脂を溶剤に溶解させる必要がなく、溶液重合の際使用した溶剤をそのまま使用でき、製造プロセスを簡略化することが可能となる。
According to the present invention, an organic vehicle excellent in paste stability without eroding a green sheet and used in manufacturing multilayer ceramic electronic components and plasma displays and a paste containing the organic vehicle are provided at a lower cost. I can do it.
For example, when used as a conductive paste for internal electrodes of multilayer ceramic capacitors, when manufacturing multilayer ceramic capacitors, the sheet attack phenomenon is achieved by using a solvent that is less erosive to the ceramic green sheet layer as the solvent for solution polymerization. It is possible to produce an organic vehicle which does not generate
In addition, since the organic vehicle of the present invention has good compatibility between the (co) polymer contained in the organic vehicle and the organic solvent, the vehicle does not change with time. For this reason, excellent paste stability can be maintained without gelling or showing a high TI value while having a low solid content and a high viscosity.
Furthermore, if the organic vehicle of the present invention is used, it is not necessary to dissolve the resin in the solvent again after the solution polymerization and during paste preparation, and the solvent used in the solution polymerization can be used as it is, thereby simplifying the manufacturing process. It becomes possible.
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明の有機ビヒクルとは、溶液重合で使用される有機溶剤と合成された(共)重合体の混合物である。
まず、本発明の有機ビヒクルの製造方法について説明する。
本発明のペースト用の有機ビヒクルは、アルキル(メタ)アクリル酸エステルを主成分とする単量体を重合開始剤によって、ペーストに使用される有機溶剤中で溶液重合した後、メッシュ濾過して得ることができる。
The present invention is described in detail below.
The organic vehicle of the present invention is a mixture of a (co) polymer synthesized with an organic solvent used in solution polymerization.
First, the manufacturing method of the organic vehicle of this invention is demonstrated.
The organic vehicle for paste of the present invention is obtained by solution polymerization of a monomer mainly composed of an alkyl (meth) acrylate ester in an organic solvent used for the paste with a polymerization initiator, and then mesh filtration. be able to.
ここで、アルキル(メタ)アクリル酸エステルとしては、特に限定されないが、熱分解性に優れる炭素数1〜10までのアルキル(メタ)アクリレートが好ましい。さらに好ましくは、熱分解性により優れるメタクリレートである。
具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、ter−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ターピニル(メタ)アクリレート、水素添加ターピニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
ただし、本発明は、これらに限定されるものではない。これらの単量体は、単独で使用することも、2種類以上を混合して使用することもできる。
Here, although it does not specifically limit as alkyl (meth) acrylic acid ester, The C1-C10 alkyl (meth) acrylate excellent in thermal decomposability is preferable. More preferably, it is a methacrylate excellent in thermal decomposability.
Specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (meth) acrylate, ter-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2 -Hydroxy (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 1, Examples include 6-hexanediol (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, terpinyl (meth) acrylate, hydrogenated terpinyl (meth) acrylate, and allyl (meth) acrylate. That.
However, the present invention is not limited to these. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
これらアルキル(メタ)アクリル酸エステルは、有機ビヒクルに含まれる(共)重合体中に60〜100重量%含まれるのが好ましい。より好ましくは、90〜100重量%である。60重量%未満では、重合が進行しにくく、目的とするのに適した粘度が得られないため好ましくない。 These alkyl (meth) acrylic acid esters are preferably contained in an amount of 60 to 100% by weight in the (co) polymer contained in the organic vehicle. More preferably, it is 90 to 100% by weight. If it is less than 60% by weight, the polymerization does not proceed easily, and a viscosity suitable for the purpose cannot be obtained.
また、有機ビヒクルに含まれる、共重合可能なその他の単量体としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ビニルフタル酸などのカルボン酸、またはカルボン酸無水物や、酢酸ビニル、塩化ビニル、N−ビニルピロリドン、スチレン、α−メチルスチレン、エチレン、アクリロニトリル、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミドなどのアルキル(メタ)アクリル酸エステル以外の単量体が挙げられる。
ただし、本発明は、これらに限定されるものではない。これらの単量体は、単独で使用することも、2種類以上を混合して使用することもできる。
Other copolymerizable monomers contained in the organic vehicle include carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, maleic acid, itaconic acid, vinylphthalic acid, carboxylic acid anhydrides, vinyl acetate, chloride Examples include monomers other than alkyl (meth) acrylates such as vinyl, N-vinylpyrrolidone, styrene, α-methylstyrene, ethylene, acrylonitrile, acrylamide, and N-methylacrylamide.
However, the present invention is not limited to these. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
これら共重合可能な単量体は、有機ビヒクルに含まれる(共)重合体中に0〜40重量%、好ましくは0〜10重量%含まれるのが好ましい。これら共重合可能な単量体は添加しなくてもよいが、例えば、アクリル酸を添加することにより、卑金属粉末への有機ビヒクルの吸着力を高め、卑金属粉末の分散性を向上させることができる。添加量が40重量%を超えると、有機ビヒクルの熱分解性が低下したり、また、(共)重合体の極性が高くなり、特にエステル系溶剤やエーテル系溶剤と相溶しにくくなるため好ましくない。 These copolymerizable monomers are contained in an amount of 0 to 40% by weight, preferably 0 to 10% by weight, in the (co) polymer contained in the organic vehicle. Although these copolymerizable monomers may not be added, for example, by adding acrylic acid, it is possible to increase the adsorption power of the organic vehicle to the base metal powder and improve the dispersibility of the base metal powder. . When the addition amount exceeds 40% by weight, the thermal decomposability of the organic vehicle is decreased, and the polarity of the (co) polymer is increased, and it is particularly difficult to be compatible with an ester solvent or an ether solvent. Absent.
さらに、重合開始剤としては、熱により分解してラジカルを放出するBPO(ベンゾイルパーオキサイド)、ラウリルパーオキサイド、過酸化水素などの各種過酸化物や、溶剤可溶のアゾ開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、アゾビスシアノペンタンなどが挙げられる。好ましくは、BPO(ベンゾイルパーオキサイド)、アゾビスイソブチロニトリルである。ただし、本発明は、これらに限定されるものではない。 Furthermore, as polymerization initiators, various peroxides such as BPO (benzoyl peroxide), lauryl peroxide, hydrogen peroxide, etc., which decompose by heat to release radicals, and azobis, which is a solvent-soluble azo initiator, are used. Examples include isobutyronitrile, azobisisovaleronitrile, azobiscyanopentane, and the like. BPO (benzoyl peroxide) and azobisisobutyronitrile are preferable. However, the present invention is not limited to these.
上記重合開始剤の使用量は、単量体に対し、通常、0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜3.0重量%である。重合開始剤量が0.01重量%未満では反応が進行しにくいため好ましくなく、一方、20重量%を超えると重合開始箇所が多くなり高分子量の共重合体が生成しにくいため好ましくない。 The usage-amount of the said polymerization initiator is 0.01-20 weight% normally with respect to a monomer, Preferably it is 0.1-3.0 weight%. If the amount of the polymerization initiator is less than 0.01% by weight, the reaction is difficult to proceed, which is not preferred.
溶液重合の有機溶剤としては、シートアタック性が低く、低固形分で高粘度、ペーストにした際に安定性に優れた有機ビヒクルとしての物性を保有する有機溶剤を用いることが好ましい。ペーストにして印刷する際の該有機溶剤の乾燥性やペースト安定性、多層セラミック電子部品への使用に際してのグリーンシートへの侵食性などを考慮すると、有機溶剤の沸点が150〜300℃であることが好ましい。沸点が150℃未満では印刷する際に有機溶剤が揮発してペーストの固形分が上がるため好ましくなく、一方、300℃を超えると脱溶剤に長時間を有するため好ましくない。
また、シートアタック性の指標の一つとして、有機溶剤25gに対しブチラール樹脂溶解量が70mg以下、より好ましくは50mg以下である有機溶剤を主成分として使用することが好ましい。
さらに、電極ペーストに使用する場合には、アルコール系化合物より極性の低いエステル系化合物やエーテル系化合物がグリーンシートを侵食しないため好ましい。
上記式(I)〜(XXI)で示される、セラミックグリーンシート層への侵食が少ない溶剤を使用すると、シートアタック現象を生じない有機ビヒクルを作製することができる、より好ましい。中でも、イソボルニルプロピオネート、イソボルニルn−ブチレート、イソボルニルイソブチレート、水素添加ターピニルアセテート、水素添加ターピニルプロピオネートからなる群から選ばれる少なくとも一種を使用すれば、低固形分で高粘度、かつ優れたペースト安定性を保ったままでシートアタック現象を生じない有機ビヒクルを作製できるため、いっそう好ましい。
As the organic solvent for solution polymerization, it is preferable to use an organic solvent having a low sheet attack property, a low viscosity and a high viscosity, and possessing physical properties as an organic vehicle excellent in stability when made into a paste. Considering the drying property and paste stability of the organic solvent when printed as a paste, and the erodibility to the green sheet when used for multilayer ceramic electronic components, the boiling point of the organic solvent is 150 to 300 ° C. Is preferred. If the boiling point is less than 150 ° C., the organic solvent volatilizes during printing and the solid content of the paste increases, and on the other hand, if it exceeds 300 ° C., the solvent removal takes a long time.
Further, as one of the indicators of sheet attack property, it is preferable to use an organic solvent having a butyral resin dissolution amount of 70 mg or less, more preferably 50 mg or less as a main component with respect to 25 g of the organic solvent.
Furthermore, when used for an electrode paste, an ester compound or an ether compound having a lower polarity than the alcohol compound is preferable because it does not erode the green sheet.
The use of a solvent represented by the above formulas (I) to (XXI) with less erosion to the ceramic green sheet layer is more preferable because an organic vehicle that does not cause a sheet attack phenomenon can be produced. Among them, if at least one selected from the group consisting of isobornyl propionate, isobornyl n-butyrate, isobornyl isobutyrate, hydrogenated terpinyl acetate, hydrogenated terpinyl propionate is used, low It is more preferable because an organic vehicle that does not cause a sheet attack phenomenon while maintaining a high viscosity at a solid content and excellent paste stability can be produced.
ただし、本発明は、これらに限定されるものではない。これらの有機溶剤は、単独で使用することも、2種類以上を混合して使用することもできる。また、2種類以上の有機溶剤を混合する場合は、沸点が150℃未満の有機溶剤を使用することもできる。
例えば、ターピネオール、水素添加ターピネオール、ボルネオール、ベンジルアルコール、2−エチル−1−ヘキサノール、1−デカノール、1−ウンデカノール、1,2−エタンジオール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ブチルカルビトールアセテート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ブチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールジプロピオネート、ブチレングリコールジプロピオネート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ケロシン、イソホロン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、n−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、n−ノナン、シクロノナン、1−メチル−4−イソプロピルシクロヘキサン、n−デカン、ヘキサデカン、ドデカン、ウンデカン、トリデカン、パラメンタン、ミネラルスピリット、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、ヘキサン酸エチル、酢酸2−エチルヘキシル、アセトン、塩化メチレン、塩化エチレン、四塩化炭素などがあるが、これらに限定されるものではない。中でも、1−メチル−4−イソプロピルシクロヘキサン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、n−ノナン、シクロノナン、1−メチル−4−イソプロピルシクロヘキサン、n−デカン、ヘキサデカン、ドデカン、ウンデカン、トリデカン、パラメンタン、ミネラルスピリットなど低極性の炭化水素系化合物と混合して使用すると、グリーンシートへの侵食をさらに抑制することができる。
However, the present invention is not limited to these. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. Moreover, when mixing 2 or more types of organic solvents, the organic solvent whose boiling point is less than 150 degreeC can also be used.
For example, terpineol, hydrogenated terpineol, borneol, benzyl alcohol, 2-ethyl-1-hexanol, 1-decanol, 1-undecanol, 1,2-ethanediol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, butyl carbitol acetate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, butylene glycol diacetate, Ethylene glycol dipropionate, propylene glycol dipropionate, butylene glycol dipropionate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether Tate, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, kerosene, isophorone, tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, dibutyl ether, n-hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, cycloheptane, n- Octane, isooctane, n-nonane, cyclononane, 1-methyl-4-isopropylcyclohexane, n-decane, hexadecane, dodecane, undecane, tridecane, paramentane, mineral spirit, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, hexane There are ethyl acid, 2-ethylhexyl acetate, acetone, methylene chloride, ethylene chloride, carbon tetrachloride, etc. , But it is not limited thereto. Among them, 1-methyl-4-isopropylcyclohexane, n-hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, cycloheptane, n-octane, isooctane, n-nonane, cyclononane, 1-methyl-4-isopropylcyclohexane, n- When mixed with low-polarity hydrocarbon compounds such as decane, hexadecane, dodecane, undecane, tridecane, paramentane, and mineral spirit, the erosion to the green sheet can be further suppressed.
なお、上記溶液重合反応において、反応開始時の単量体比率は、有機溶剤に対し、5〜150重量%とするのが好ましい。より好ましくは、60〜100重量%である。単量体比率が5重量%未満では、重合が進行しにくいため好ましくなく、150重量%を超えると有機溶剤量が少なすぎて有機ビヒクルが固化するため好ましくない。ただし、単量体比率を有機溶剤に対し100重量%以上にすると、作製された有機ビヒクルの粘度が高すぎたり、有機ビヒクルに含まれる樹脂成分の固形分濃度が高すぎる可能性があるため、重合体作製後に適切な粘度に希釈するのが好ましい。 In the solution polymerization reaction, the monomer ratio at the start of the reaction is preferably 5 to 150% by weight with respect to the organic solvent. More preferably, it is 60 to 100% by weight. When the monomer ratio is less than 5% by weight, polymerization is difficult to proceed, which is not preferable. When it exceeds 150% by weight, the amount of the organic solvent is too small and the organic vehicle is solidified. However, if the monomer ratio is 100% by weight or more based on the organic solvent, the viscosity of the produced organic vehicle may be too high, or the solid content concentration of the resin component contained in the organic vehicle may be too high. It is preferred to dilute to an appropriate viscosity after the polymer is made.
上記溶液重合反応方式は、特に限定されないが、バッチ反応でも連続反応でも反応できる。
上記反応温度は、使用する重合開始剤によっても異なるが、通常、0〜200℃、好ましくは30〜150℃、さらに好ましくは50〜120℃に加熱することで反応が行なわれる。反応温度が0℃未満では反応速度が極端に遅く、一方、200℃を超えると、高分子量の共重合体が生成しにくいため好ましくない。
Although the said solution polymerization reaction system is not specifically limited, It can react also by a batch reaction or a continuous reaction.
Although the said reaction temperature changes also with the polymerization initiator to be used, reaction is normally performed by heating to 0-200 degreeC, Preferably it is 30-150 degreeC, More preferably, it is 50-120 degreeC. When the reaction temperature is less than 0 ° C., the reaction rate is extremely slow. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 200 ° C., it is not preferable because a high molecular weight copolymer is hardly formed.
また、上記反応時間は、使用する有機溶剤によっても異なるが、通常、0.1時間〜50時間、好ましくは0.3時間〜20時間である。50時間を超えると、共重合体の分子量が大きくなりすぎて好ましくなく、0.1時間未満であると、(共)重合体の分子量が小さすぎて導電性ペーストの粘度が高くならないため好ましくない。 Moreover, although the said reaction time changes also with the organic solvent to be used, it is 0.1 to 50 hours normally, Preferably it is 0.3 to 20 hours. If it exceeds 50 hours, the molecular weight of the copolymer becomes too large, which is not preferable, and if it is less than 0.1 hour, the molecular weight of the (co) polymer is too low and the viscosity of the conductive paste does not increase. .
また、有機ビヒクルに含まれる(共)重合体の数平均分子量は、1万〜90万であることが好ましい。より好ましくは、10万〜80万である。
(共)重合体の数平均分子量が1万未満であると、分子量が小さすぎて導電性ペーストの粘度が高くならないため好ましくなく、一方、90万を超えると熱分解性が悪くなったり、糸引き現象が生じるため好ましくない。
The number average molecular weight of the (co) polymer contained in the organic vehicle is preferably 10,000 to 900,000. More preferably, it is 100,000 to 800,000.
When the number average molecular weight of the (co) polymer is less than 10,000, the molecular weight is too small and the viscosity of the conductive paste does not increase. This is not preferable because a pulling phenomenon occurs.
なお、先述したように、有機ビヒクルは、アルキル(メタ)アクリル酸エステルを主成分とする単量体を重合開始剤によって有機溶剤中で溶液重合により合成した後、触媒を失活させずに、そのまま、メッシュ濾過して得ることができる。
ここで、メッシュ濾過の際のメッシュとしては、特に限定はされないが、一般的にはポリエチレン製やステンレス製で、0.5〜10μm孔径のものが使用される。
In addition, as mentioned above, the organic vehicle is synthesized by solution polymerization of an alkyl (meth) acrylic acid ester as a main component in an organic solvent with a polymerization initiator without deactivating the catalyst. It can be obtained by mesh filtration as it is.
Here, the mesh at the time of mesh filtration is not particularly limited, but is generally made of polyethylene or stainless steel having a pore diameter of 0.5 to 10 μm.
なお、本発明の有機ビヒクルの熱分解温度は、300℃以下が好ましい。さらに好ましくは、250〜300℃である。熱分解温度が、300℃を超えるとペーストの焼成後に炭素分が残留し、導電性が低下する可能性がある。本発明の有機ビヒクルの熱分解温度は、有機ビヒクルを80℃で24時間乾燥させ、有機溶剤を除去し、その後、TGAを用いて10℃/分で加熱し、減量率が50重量%になった温度を測定し、熱分解温度とする。 The pyrolysis temperature of the organic vehicle of the present invention is preferably 300 ° C. or lower. More preferably, it is 250-300 degreeC. When the thermal decomposition temperature exceeds 300 ° C., carbon remains after the paste is fired, and the conductivity may be lowered. The thermal decomposition temperature of the organic vehicle of the present invention is such that the organic vehicle is dried at 80 ° C. for 24 hours, the organic solvent is removed, and then heated at 10 ° C./min using TGA, and the weight loss rate becomes 50% by weight. The temperature is measured as the pyrolysis temperature.
本発明の有機ビヒクル中には、必要に応じて、増粘剤、希釈剤などの各種添加剤、分散剤を含有させてもよい。 The organic vehicle of the present invention may contain various additives such as thickeners and diluents and dispersants as necessary.
次に、本発明の製造方法で製造された有機ビヒクルを含有する導電性ペーストについて説明する。
導電性ペーストは、貴金属電極層に相当するもので、有機バインダーとなる樹脂を有機溶剤中で溶液重合させて得られる本発明の有機ビヒクル中に、ニッケル、銅、銀、パラジウムなどの金属粉末を分散させたものである。
有機ビヒクルに含まれるアルキル(メタ)アクリル酸エステルを主成分とする(共)重合体は、1〜50重量%であることが好ましい。より好ましくは、5〜30重量%である。1重量%未満では、ペーストの粘度が低すぎることにより、塗布後に垂れたり、厚みが薄くなるため好ましくなく、一方、50重量%を超えると、樹脂成分となる共重合体の固形分濃度が高すぎて導電性ペーストが焼結しにくくなり好ましくない。
Next, the conductive paste containing the organic vehicle manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described.
The conductive paste corresponds to a noble metal electrode layer. In the organic vehicle of the present invention obtained by solution polymerization of a resin serving as an organic binder in an organic solvent, a metal powder such as nickel, copper, silver or palladium is added. It is dispersed.
The (co) polymer mainly composed of alkyl (meth) acrylic acid ester contained in the organic vehicle is preferably 1 to 50% by weight. More preferably, it is 5 to 30% by weight. If it is less than 1% by weight, the viscosity of the paste is too low, and it is not preferable because it sags after application or the thickness becomes thin. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the solid content concentration of the copolymer as the resin component is high. This is not preferable because the conductive paste is difficult to sinter.
本発明の有機ビヒクルに、上記金属粉末を配合することより、ペーストが得られる。
ペースト中の金属粉末の濃度は、通常、30〜90重量%、好ましくは40〜80重量%程度である。金属粉末の濃度が30重量%未満では、焼成後の電極厚さが薄くなりすぎて好ましくなく、一方、90重量%を超えると、乾燥膜の強度が弱くなりすぎて好ましくない。
A paste is obtained by blending the metal powder with the organic vehicle of the present invention.
The density | concentration of the metal powder in a paste is 30 to 90 weight% normally, Preferably it is about 40 to 80 weight%. If the concentration of the metal powder is less than 30% by weight, the electrode thickness after firing becomes too thin, which is not preferable. On the other hand, if the concentration exceeds 90% by weight, the strength of the dried film becomes too weak.
また、本発明の有機ビヒクルを含有する導電性ペーストには、金属粉末の分散性を向上させるために分散剤を添加したり、焼成後の接着力を高めるためにガラスフリットを添加してもよい。さらに、増粘剤やチクソトロピック付与剤を含有させることも可能である。 In addition, a dispersant may be added to the conductive paste containing the organic vehicle of the present invention in order to improve the dispersibility of the metal powder, or a glass frit may be added to increase the adhesive strength after firing. . Furthermore, it is possible to contain a thickener and a thixotropic agent.
ここで、TI値について説明する。TI値とは、有機ビヒクルのチクソトロピック性を表す値でせん断速度変化に対する粘度変化の度合いを示すものであり、本発明の導電性ペーストにおいては、好ましくは1.0〜1.5、さらに好ましくは1.0〜1.2である。1.0未満であると、セラミックグリーンシート上に導電性ペーストを印刷する際にダレが生じて適切な厚みを保つことができず、一方、1.5を超えると、印刷時にかすれが生じて均一な厚みで印刷することができず好ましくない。
TI値の算出方法は、ブルックフィールド社製デジタル粘度計HBDV−1で25℃において0.5rpmおよび5.0rpmで測定し、各測定値を0.5rpm/5.0rpmで求めることができる。
本発明のTI値(実測値)=0.5rpmでの粘度/5.0rpmでの粘度
Here, the TI value will be described. The TI value is a value representing the thixotropic property of the organic vehicle and indicates the degree of viscosity change with respect to shear rate change. In the conductive paste of the present invention, it is preferably 1.0 to 1.5, more preferably Is 1.0 to 1.2. If it is less than 1.0, sagging occurs when printing the conductive paste on the ceramic green sheet, and an appropriate thickness cannot be maintained. On the other hand, if it exceeds 1.5, blurring occurs during printing. It is not preferable because printing cannot be performed with a uniform thickness.
The TI value can be calculated by measuring at 0.5 rpm and 5.0 rpm at 25 ° C. with a digital viscometer HBDV-1 manufactured by Brookfield, and obtaining each measured value at 0.5 rpm / 5.0 rpm.
TI value (measured value) of the present invention = viscosity at 0.5 rpm / viscosity at 5.0 rpm
また、本発明の有機ビヒクルの粘度としては、固形分濃度が10重量%の場合、0.1〜500Pa・s(25℃)が好ましい。より好ましくは、0.3〜350Pa・sである。0.1Pa・s未満であると、金属粉末を分散状態を維持できず、均一なペーストを作成できないため好ましくなく、一方、500Pa・sを超えると金属粉末を混練しにくいため好ましくない。 Moreover, as a viscosity of the organic vehicle of this invention, 0.1-500 Pa.s (25 degreeC) is preferable when solid content concentration is 10 weight%. More preferably, it is 0.3 to 350 Pa · s. If it is less than 0.1 Pa · s, the metal powder cannot be maintained in a dispersed state and a uniform paste cannot be produced. On the other hand, if it exceeds 500 Pa · s, the metal powder is difficult to knead.
以下実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1(有機ビヒクル(I)の合成)
撹拌棒、冷却管、温度計、窒素ガス導入管を備えた300mlガラス製セパラブルフラスコに、メタクリル酸メチル 23.5g(和光純薬工業(株)製、純度99%)、メタクリル酸イソボルニル 23.5g(和光純薬工業(株)製、純度98%)、メタクリル酸 3.0g(和光純薬工業(株)製、純度98%)、ナイパーBMT K40 0.08g(日本油脂(株)製)、およびイソボルニルイソブチレート(式I;R=3) 50.0g(ヤスハラケミカル(株)製、純度99%)を仕込み、窒素ガスをバブリングし続けながら撹拌、昇温して、80℃に加温した。加温後、80℃で2時間撹拌し、共重合させた。2時間後、イソボルニルイソブチレート66.7gを添加し、有機ビヒクルに含まれる共重合体の固形分濃度を30%に調製した。調製された有機ビヒクルを200μmのメッシュに通して濾過しながら抜き取ることにより、有機ビヒクル(I)150.0g(収率90.0%)を得た。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1 (Synthesis of organic vehicle (I))
In a 300 ml glass separable flask equipped with a stirrer, a cooling tube, a thermometer, and a nitrogen gas introduction tube, 23.5 g of methyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99%), isobornyl methacrylate 23. 5 g (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 98%), methacrylic acid 3.0 g (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 98%), Nyper BMT K40 0.08 g (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) , And isobornyl isobutyrate (formula I; R = 3) 50.0 g (manufactured by Yashara Chemical Co., Ltd., purity 99%) were added, stirred and heated to 80 ° C. while continuously bubbling nitrogen gas. Warmed up. After heating, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours for copolymerization. Two hours later, 66.7 g of isobornyl isobutyrate was added, and the solid content concentration of the copolymer contained in the organic vehicle was adjusted to 30%. The prepared organic vehicle was removed by filtration through a 200 μm mesh to obtain 150.0 g (yield 90.0%) of the organic vehicle (I).
実施例2〜21(有機ビヒクル例(II)〜(XXI)の合成)
実施例2〜21において、下記の表1に示すように、単量体、該単量体の重量比および溶剤を変更した以外においては、実施例1と同様に合成を行い、有機ビヒクル(II)〜(XXI)を得た。
Examples 2 to 21 (Synthesis of Organic Vehicle Examples (II) to (XXI))
In Examples 2 to 21, as shown in Table 1 below, the synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that the monomer, the weight ratio of the monomer, and the solvent were changed, and the organic vehicle (II ) To (XXI) were obtained.
比較例1(有機ビヒクル例(XXII)の合成)
撹拌棒、温度計を備えた300mlガラス製セパラブルフラスコに、ターピネオール 70.0g(ヤスハラケミカル(株)製、純度95%)を仕込み、撹拌しながら70℃に昇温した。昇温後、アクリル樹脂 30.0g(共栄社化学(株)製オリコックス)を加えて65〜70℃で3時間撹拌し、エチルセルロースを溶解させた。溶解後、調製された有機ビヒクルを200μmのメッシュに通して濾過しながら抜き取ることにより、有機ビヒクル(XXII)90.0g(収率90.0%)を得た。
Comparative Example 1 (Synthesis of Organic Vehicle Example (XXII))
A 300 ml glass separable flask equipped with a stirring bar and a thermometer was charged with 70.0 g of terpineol (manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd., purity 95%), and the temperature was raised to 70 ° C. while stirring. After the temperature increase, 30.0 g of acrylic resin (Oricox manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was added and stirred at 65 to 70 ° C. for 3 hours to dissolve ethyl cellulose. After dissolution, the prepared organic vehicle was filtered through a 200 μm mesh and filtered to obtain 90.0 g of organic vehicle (XXII) (yield 90.0%).
比較例2(有機ビヒクル例(XXIII)の合成)
撹拌棒、温度計を備えた300mlガラス製セパラブルフラスコに、水素添加ターピニルアセテート 70.0g(ヤスハラケミカル(株)製、純度98%)を仕込み、撹拌しながら70℃に昇温した。昇温後、アクリル樹脂 30.0g(共栄社化学(株)製オリコックス)を加えて65〜70℃で3時間撹拌し、エチルセルロースを溶解させた。溶解後、調製された有機ビヒクルを200μmのメッシュに通して濾過しながら抜き取ることにより、有機ビヒクル(XXIII)90.0g(収率90.0%)を得た。
Comparative Example 2 (Synthesis of Organic Vehicle Example (XXIII))
A 300 ml glass separable flask equipped with a stir bar and a thermometer was charged with 70.0 g of hydrogenated terpinyl acetate (manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd., purity 98%) and heated to 70 ° C. with stirring. After the temperature increase, 30.0 g of acrylic resin (Oricox manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was added and stirred at 65 to 70 ° C. for 3 hours to dissolve ethyl cellulose. After dissolution, the prepared organic vehicle was filtered through a 200 μm mesh and filtered to obtain 90.0 g (yield 90.0%) of the organic vehicle (XXIII).
比較例3(有機ビヒクル例(XXIV)の合成)
撹拌棒、温度計を備えた300mlガラス製セパラブルフラスコに、ターピネオール 92.0g(ヤスハラケミカル(株)製、純度95%)を仕込み、撹拌しながら70℃に昇温した。昇温後、エチルセルロース 8.0g(DOW CHEMICAL社製std−45)を加えて65〜70℃で3時間撹拌し、エチルセルロースを溶解させた。溶解後、調製された有機ビヒクルを200μmのメッシュに通して濾過しながら抜き取ることにより、有機ビヒクル(XXIV)90.0g(収率90.0%)を得た。
Comparative Example 3 (Synthesis of Organic Vehicle Example (XXIV))
A 300 ml glass separable flask equipped with a stir bar and a thermometer was charged with 92.0 g of terpineol (manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd., purity 95%) and heated to 70 ° C. while stirring. After the temperature increase, 8.0 g of ethyl cellulose (std-45 manufactured by DOW CHEMICAL) was added and stirred at 65 to 70 ° C. for 3 hours to dissolve the ethyl cellulose. After dissolution, the prepared organic vehicle was filtered through a 200 μm mesh and filtered to obtain 90.0 g of organic vehicle (XXIV) (yield 90.0%).
比較例4(有機ビヒクル例(XXV)の合成)
撹拌棒、温度計を備えた300mlガラス製セパラブルフラスコに、水素添加ターピニルアセテート 92.0g(ヤスハラケミカル(株)製、純度98%)を仕込み、撹拌しながら70℃に昇温した。昇温後、エチルセルロース 8.0g(DOW CHEMICAL社製std−45)を加えて65〜70℃で3時間撹拌し、エチルセルロースを溶解させた。溶解後、調製された有機ビヒクルを200μmのメッシュに通して濾過しながら抜き取ることにより、有機ビヒクル(XXV)90.0g(収率90.0%)を得た。
Comparative Example 4 (Synthesis of Organic Vehicle Example (XXV))
A hydrogenated terpinyl acetate 92.0 g (manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd., purity 98%) was charged into a 300 ml glass separable flask equipped with a stirring bar and a thermometer, and the temperature was raised to 70 ° C. while stirring. After the temperature increase, 8.0 g of ethyl cellulose (std-45 manufactured by DOW CHEMICAL) was added and stirred at 65 to 70 ° C. for 3 hours to dissolve the ethyl cellulose. After dissolution, the prepared organic vehicle was removed by filtration through a 200 μm mesh to obtain 90.0 g (yield 90.0%) of the organic vehicle (XXV).
上記の方法(実施例1〜21および比較例1〜4)で合成された25種の有機ビヒクル(例(I)〜(XXV))に対して、以下に示される物性を評価した。その結果を表2に示す。 The following physical properties were evaluated for 25 organic vehicles (Examples (I) to (XXV)) synthesized by the above methods (Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 4). The results are shown in Table 2.
(分子量分布測定)
本発明の21種の有機ビヒクル(I)〜(XXI)(実施例1〜21で得られた有機ビヒクル)および比較例1〜4の有機ビヒクル(XXII)〜(XXV)を各0.05g量り取り、THF10mLで希釈してGPC(ウォーターズ(株)製、Waters510)を用いて有機ビヒクルに含まれる共重合体の数平均分子量を測定した。
(Molecular weight distribution measurement)
0.05 g each of 21 kinds of the organic vehicles (I) to (XXI) (the organic vehicles obtained in Examples 1 to 21) of the present invention and the organic vehicles (XXII) to (XXV) of Comparative Examples 1 to 4 were weighed. The sample was diluted with 10 mL of THF, and the number average molecular weight of the copolymer contained in the organic vehicle was measured using GPC (Waters 510, manufactured by Waters Corporation).
(粘度およびTI値測定)
ブルックフィールド社製、デジタル粘度計HBDV−1を用いて25℃、0.5rpmで、本発明の21種の有機ビヒクル(I)〜(XXI)(実施例1〜21で得られた有機ビヒクル)および比較例1〜4の有機ビヒクル(XXII)〜(XXV)の粘度を測定した。
なお、上記25種のビヒクル(I)〜(XXV)は、作製時に使用した有機溶剤と同様の有機溶剤を用いて、固形分が30重量%および10重量%となるように希釈した。
また、同様の装置を用いて25℃における0.5rpmおよび5.0rpmで測定された粘度から、下記式のようにTI値を算出した。
本発明のTI値(実測値)=0.5rpmでの粘度/5.0rpmでの粘度
(Viscosity and TI value measurement)
21 types of organic vehicles (I) to (XXI) of the present invention at 25 ° C. and 0.5 rpm using a digital viscometer HBDV-1 manufactured by Brookfield (organic vehicles obtained in Examples 1 to 21) The viscosities of the organic vehicles (XXII) to (XXV) of Comparative Examples 1 to 4 were measured.
The 25 types of vehicles (I) to (XXV) were diluted with an organic solvent similar to the organic solvent used at the time of preparation so that the solid content was 30 wt% and 10 wt%.
Moreover, TI value was computed like the following formula from the viscosity measured at 0.5 rpm and 5.0 rpm in 25 degreeC using the same apparatus.
TI value (measured value) of the present invention = viscosity at 0.5 rpm / viscosity at 5.0 rpm
(熱分解性)
本発明の21種の有機ビヒクル(I)〜(XXI)(実施例1〜21で得られた有機ビヒクル)および比較例1〜4の有機ビヒクル(XXII)〜(XXV)を80℃・3mmHgで24時間乾燥させ、有機溶剤を除去した。その後、TGAを用いて10℃/分で加熱し、減量率が50重量%になった温度を測定し、熱分解温度とした。
(Pyrolytic)
Twenty-one organic vehicles (I) to (XXI) (organic vehicles obtained in Examples 1 to 21) of the present invention and organic vehicles (XXII) to (XXV) of Comparative Examples 1 to 4 at 80 ° C. and 3 mmHg. The organic solvent was removed by drying for 24 hours. Then, it heated at 10 degree-C / min using TGA, the temperature at which the weight loss rate became 50 weight% was measured, and it was set as the thermal decomposition temperature.
(ペースト安定性)
本発明の21種の有機ビヒクル(I)〜(XXI)(実施例1〜21で得られた有機ビヒクル)および比較例1〜4の有機ビヒクル(XXII)〜(XXV)各25gに、Pd(パラジウム)粉末25gを混練して導電性ペーストを作製した。このペーストを25℃で30日間保管し、調製30日後のゲル化の有無を観察した。ゲル化が発生すると、ペーストの品質低下が発生し、クレームの元となる可能性が大となる。また、作製したペーストを、グリーンシートにスクリーン印刷し、印刷後の厚みを測定した。目視によってゲル化が確認され、印刷後の厚みが縁端部で盛り上がり不均一であった場合は、ペースト安定性×、粘度変化が認められたが、均一な膜厚で印刷された場合は、ペースト安定性△、目視でゲル化が確認されず、印刷後の膜厚が均一であった場合は、ペースト安定性○として評価した。
(Paste stability)
21 types of the organic vehicles (I) to (XXI) (organic vehicles obtained in Examples 1 to 21) of the present invention and the organic vehicles (XXII) to (XXV) of Comparative Examples 1 to 4 were added to 25 g of Pd ( A conductive paste was prepared by kneading 25 g of palladium) powder. This paste was stored at 25 ° C. for 30 days, and the presence or absence of gelation after 30 days of preparation was observed. When gelation occurs, the quality of the paste is reduced, which increases the possibility of causing a complaint. Moreover, the produced paste was screen-printed on a green sheet, and the thickness after printing was measured. When gelation was confirmed by visual inspection and the thickness after printing was uneven at the edge, the paste stability ×, viscosity change was observed, but when printed with a uniform film thickness, Paste stability (triangle | delta), When gelatinization was not confirmed visually and the film thickness after printing was uniform, it evaluated as paste stability (circle).
(シートアタック性)
50mL共栓付試験管にブチラール樹脂(積水化学工業(株)製S−LEC BH−3)500mgと実施例および比較例の各有機溶剤25gを入れ、スターラーで撹拌しながら60℃で2時間加温した。加温終了後上澄を分取し、さらに2000rpmで5分間遠沈操作を行った。このものの上澄みを1g取り、標品(旭電化工業(株)製アデカスタブAO−20)を50mg加えてGPCを測定した。測定後、ブチラール樹脂の分子量に相当するピークエリアと標品のピークエリア比より、各有機溶剤25gに溶解したブチラール樹脂量(mg)を算出した。
その結果、ブチラール樹脂量が70mgを超えると、該有機ビヒクルを含有した導電性ペーストをグリーンシート上に印刷した場合にシートアタック現象が起こり、デラミネーションの発生につながる。その一方で、ブチラール樹脂溶解量が小さいほど、グリーンシートへの侵食は起こりにくく、シートアタック性が低いことが示された。
(Sheet attack)
Put 50 mg of butyral resin (S-LEC BH-3 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 25 g of each organic solvent of Examples and Comparative Examples into a 50 mL stoppered test tube, and stir with a stirrer at 60 ° C. for 2 hours. Warm up. After completion of heating, the supernatant was collected and further subjected to centrifugation at 2000 rpm for 5 minutes. 1 g of the supernatant was taken, 50 mg of a standard (Adeka Stub AO-20 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) was added, and GPC was measured. After the measurement, the amount (mg) of butyral resin dissolved in 25 g of each organic solvent was calculated from the peak area ratio corresponding to the molecular weight of the butyral resin and the peak area of the sample.
As a result, when the amount of butyral resin exceeds 70 mg, a sheet attack phenomenon occurs when a conductive paste containing the organic vehicle is printed on a green sheet, leading to the occurrence of delamination. On the other hand, it was shown that the smaller the amount of butyral resin dissolved, the less likely the erosion to the green sheet occurred and the lower the sheet attack.
(総合評価)
グリーンシートを侵食せず、低固形分で高粘度、かつペーストにした際に安定性に優れた有機ビヒクルとしての物性を総合評価した。
以下に示す5項目について、全ての判断項目を満たす有機ビヒクルを総合評価○、一つでも満たさない判断項目がある有機ビヒクルを総合評価×とした。
粘度:10%固形分での粘度が0.1〜500Pa・s
TI値:TI値が1.0〜1.5
熱分解性:熱分解温度が300℃以下
ペースト安定性:導電性ペーストに経時変化がなく、均一に印刷できること
シートアタック性:ブチラール樹脂溶解量が70mg以下
(Comprehensive evaluation)
The physical properties of the organic vehicle, which did not erode the green sheet, had a low solid content and a high viscosity, and had excellent stability when made into a paste, were comprehensively evaluated.
Regarding the five items shown below, an organic vehicle satisfying all the judgment items was regarded as a comprehensive evaluation ◯, and an organic vehicle having a judgment item not satisfying at least one was regarded as a comprehensive evaluation ×.
Viscosity: Viscosity at 10% solid content is 0.1 to 500 Pa · s
TI value: TI value is 1.0 to 1.5
Thermal decomposability: Thermal decomposition temperature is 300 ° C or less Paste stability: Conductive paste has no change over time and can be printed uniformly Sheet attack property: Butyral resin dissolution amount is 70 mg or less
表2に示すように、本発明の有機ビヒクル〔実施例(I)〜(XXI)の有機ビヒクル〕に使用されたエステル系およびエーテル系化合物の有機溶剤は、有機溶剤25gに対しブチラール樹脂溶解量が70mg以下と非常に低いため、該ビヒクルを内部電極導電性ペーストとして使用した場合、グリーンシートへの侵食やそれに伴うデラミネーションの発生を抑制することができる。
また、本発明の有機ビヒクルは、有機バインダーの樹脂成分として、アルキル(メタ)アクリル酸エステルを主成分とする(共)重合体を使用しているにもかかわらず、比較例(XXII)および(XXV)の有機ビヒクルより低固形分でありながら高粘度であり、適度なTI値を有している。
また、熱分解性に優れているため焼成時に炭素分が残留しにくく、還元性雰囲気下での低温焼成にも適している。
さらに、比較例(XXV)の有機ビヒクルのように、アルコール系化合物より極性の低いエステル系化合物およびエーテル系化合物は、セルロース系樹脂を溶解させるとゲル化したり高TI値を示して印刷適性が不良となる。しかし、本発明の有機ビヒクルは、有機ビヒクル中に含まれる共重合体と有機溶剤の相溶性が良好であるため、ビヒクルが経時変化を起こさない。このため、エチルセルロースなどのセルロース系樹脂を溶解させた場合のようにゲル化したり、高TI値を示すことなく、ペーストにした際にも優れた安定性を保ったままでシートアタック現象やそれに伴うデラミネーション現象を抑制することができる。
加えて、ペーストに使用される有機溶剤中で有機バインダーとなる樹脂を溶液重合することにより、溶液重合後、ペースト作製の際、改めて樹脂を有機溶剤に溶解させる必要がなく、溶液重合の際使用した有機溶剤をそのまま使用できるため、製造プロセスを簡略化することが可能となる。
よって、本発明の有機ビヒクルを使用することで、薄層化、高密度化、さらに欠品の削減に対応した多層セラミック電子部品の低コストでの製造が可能となる。
As shown in Table 2, the organic solvent of the ester and ether compounds used in the organic vehicle of the present invention [organic vehicles of Examples (I) to (XXI)] was dissolved in butyral resin with respect to 25 g of the organic solvent. Therefore, when the vehicle is used as the internal electrode conductive paste, the erosion to the green sheet and the accompanying delamination can be suppressed.
In addition, the organic vehicle of the present invention uses a comparative example (XXII) and (XX) in spite of using a (co) polymer mainly composed of alkyl (meth) acrylate as a resin component of the organic binder. XXV) It has a lower viscosity than an organic vehicle but has a high viscosity and an appropriate TI value.
Moreover, since it is excellent in thermal decomposability, the carbon content hardly remains at the time of firing, and it is suitable for low temperature firing in a reducing atmosphere.
Furthermore, as in the organic vehicle of Comparative Example (XXV), ester compounds and ether compounds that are less polar than alcohol compounds are gelled or show high TI values when the cellulose resin is dissolved, resulting in poor printability. It becomes. However, since the organic vehicle of the present invention has good compatibility between the copolymer contained in the organic vehicle and the organic solvent, the vehicle does not change with time. For this reason, the sheet attack phenomenon and the accompanying degeneration are maintained while gelling as in the case of dissolving a cellulose resin such as ethyl cellulose, and maintaining high stability even when made into a paste without showing a high TI value. Lamination phenomenon can be suppressed.
In addition, it is not necessary to re-dissolve the resin in the organic solvent when preparing the paste after solution polymerization by solution polymerization of the resin that becomes the organic binder in the organic solvent used for the paste. Since the organic solvent can be used as it is, the manufacturing process can be simplified.
Therefore, by using the organic vehicle of the present invention, it becomes possible to produce a multilayer ceramic electronic component at a low cost corresponding to the reduction in thickness, the increase in density, and the reduction in shortage.
本発明により得られる有機ビヒクルは、多層セラミック電子部品として、セラミックコンデンサー、インダクター、バリスター、サーミスターなどの用途として利用できる。好ましくはコンデンサーの外部電極、内部電極が良く、より好ましくは内部電極を製造する際に使用するペースト用の有機ビヒクルが挙げられる。また、本発明は、本発明の有機ビヒクルに種々の金属粉またはガラスを混合し得たペーストに使用可能であり、該ペーストは、電極ペースト、ガラスペーストなどがあげられ、電極ペーストは外部電極、内部電極を含む電極ペースト、ガラスペーストはプラズマディスプレイの隔壁へも使用可能である。 The organic vehicle obtained by the present invention can be used for multilayer ceramic electronic components such as ceramic capacitors, inductors, varistors and thermistors. The external electrode and internal electrode of the capacitor are preferable, and an organic vehicle for paste used when manufacturing the internal electrode is more preferable. The present invention can also be used for pastes obtained by mixing various metal powders or glass with the organic vehicle of the present invention. Examples of the paste include electrode pastes and glass pastes. Electrode paste and glass paste including internal electrodes can also be used for the barrier ribs of the plasma display.
Claims (4)
A group consisting of the following formulas (I) to (XXI), which is an organic solvent used for manufacturing an organic vehicle for a paste used in manufacturing a multilayer ceramic electronic component or a plasma display A method for producing an organic vehicle, comprising subjecting a monomer mainly composed of an alkyl (meth) acrylate ester to solution polymerization in at least one selected organic solvent .
The paste containing the organic vehicle manufactured with the manufacturing method of any one of Claims 1-3 .
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