JP2005104070A - Manufacturing method of slurry, ceramic green sheet and conductive paste - Google Patents
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- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
この発明は、高圧ホモジナイザーを用いたスラリーの製造方法、ならびにこのスラリーの製造方法によって得られた、セラミックスラリーの成形体であるセラミックグリーンシート、および導電性スラリーに有機ビヒクルを添加した導電性ペーストに関する。 The present invention relates to a slurry production method using a high-pressure homogenizer, a ceramic green sheet which is a molded body of a ceramic slurry obtained by the slurry production method, and a conductive paste obtained by adding an organic vehicle to the conductive slurry. .
セラミック電子部品の小型化、高機能化を進めるためには、薄層でありながら強度が高く、かつ平滑性に優れたセラミックグリーンシートや導電性ペースト塗膜の成形が重要となっている。 In order to reduce the size and functionality of ceramic electronic components, it is important to form ceramic green sheets and conductive paste coatings that are thin but have high strength and excellent smoothness.
このような用途に向けられるセラミックスラリーや導電性ペーストは、セラミック原料粉体や、金属粉体等からなる導電性粉体を、溶剤、分散剤、および結合剤等からなる分散媒中に分散させたものである。上述のような特性を有するセラミックグリーンシートや導電性ペースト塗膜を得るためには、原料粉体がサブミクロンオーダー、またはそれ以下の粒径に微粒子化され、かつセラミックスラリーや導電性ペースト中で、それら微粒子が一次粒子、あるいはそれに近い粒度まで解砕分散されていて、塗工後のセラミックグリーンシートや導電性ペースト塗膜中での充填性が高くなっていることが求められる。 Ceramic slurry and conductive paste for such applications are obtained by dispersing conductive powder made of ceramic raw material powder, metal powder, etc. in a dispersion medium made of solvent, dispersant, binder, etc. It is a thing. In order to obtain a ceramic green sheet or a conductive paste coating film having the above-mentioned characteristics, the raw material powder is finely divided into submicron order or smaller particle size, and in the ceramic slurry or conductive paste. These fine particles are required to be pulverized and dispersed to primary particles or a particle size close to the primary particles, and to have high filling properties in the coated ceramic green sheet or conductive paste coating film.
しかしながら、原料粉体の微粒子化を進めると、一方で凝集性も高くなり、粒径の大きな二次粒子を形成しやすくなるため、分散性の高いセラミックスラリーや導電性ペーストを作製することが困難となる。 However, if the raw material powder is made finer, on the other hand, the cohesiveness also becomes higher and it becomes easier to form secondary particles having a large particle size, making it difficult to produce highly dispersible ceramic slurries and conductive pastes. It becomes.
従来、この凝集構造を十分に解砕するため、セラミックスラリーであればボールミルやサンドミル等、また導電性ペーストであれば3本ロール等により、原料粉体をメディアまたはロールの衝撃力で機械的に解砕し、分散媒中に分散させる方法が用いられてきた。 Conventionally, in order to sufficiently disintegrate this agglomerated structure, the raw material powder is mechanically affected by the impact force of the media or roll by using a ball mill, a sand mill or the like for a ceramic slurry, or a three roll for a conductive paste. A method of crushing and dispersing in a dispersion medium has been used.
しかしながら、上述の方法により原料粉体を分散させる場合、セラミック原料粉体では過粉砕による微粉の発生、また金属粉体では延性による扁平粉の発生という問題があり、従来の方法では、原料粉体を一次粒子、あるいはそれに近い粒度まで解砕させると共に、分散媒中に良好に分散させることは困難であった。 However, when the raw material powder is dispersed by the above-described method, there is a problem of generation of fine powder due to excessive grinding in the ceramic raw material powder, and generation of flat powder due to ductility in the metal powder. It was difficult to disperse the particles to primary particles or a particle size close to them and to disperse them well in the dispersion medium.
ところで、医薬品、化粧品、化学薬品、および食料品製造の分野において、微粒の各種原料を効率良く乳化、微粒化、または高分散化させることができる装置として、高圧ホモジナイザー(特許文献1、2参照)が有用な手段として使用されている。
By the way, as a device that can efficiently emulsify, atomize, or highly disperse various raw materials in the fields of pharmaceuticals, cosmetics, chemicals, and food products, a high-pressure homogenizer (see
高圧ホモジナイザーは、原料と分散媒が予備混合された粗分散液に高圧を負荷し、加圧された粗分散液を、狭い間隙や小径のオリフィスを通過させることにより急激に圧力降下させ、それに伴う液の加速によって、高速の流体ジェットとすることで、流体ジェットの剪断力、衝突力、および圧力差に起因するキャビテーションに伴う衝撃波等のメカニズムにより乳化、分散処理を行なう装置である。
上述した高圧ホモジナイザーによる分散の場合、その運動エネルギーが極めて大きく、大きなキャビテーション、あるいはバブリングが容易に発生することで負荷圧力の損失となっていたため、それを補う大きな負荷圧力、および多数回の分散処理を必要としていた。 In the case of dispersion using the high-pressure homogenizer described above, the kinetic energy is extremely large, and large cavitation or bubbling easily occurs, resulting in a loss of load pressure. Needed.
また、原料粉体の分散は、粉体表面の気相が分散媒により置換され、さらに界面活性剤等の分散剤やバインダー樹脂等の結合剤により吸着置換されることで生じる、いわゆる立体障害効果に基づき行なわれる。しかしながら、キャビテーションにより分散媒中に多くの気相が存在していると、粉体表面の気相が分散媒により置換されにくくなり、かつ分散剤や結合剤の樹脂成分が気液界面に吸着されやすくなるため、前記の逐次置換が困難となり、分散効率が悪くなる。 In addition, the dispersion of the raw material powder is a so-called steric hindrance effect that occurs when the gas phase on the surface of the powder is replaced by a dispersion medium, and is further adsorbed and replaced by a dispersant such as a surfactant or a binder such as a binder resin. Based on However, if a large amount of gas phase is present in the dispersion medium due to cavitation, the gas phase on the powder surface is not easily replaced by the dispersion medium, and the resin component of the dispersant or binder is adsorbed on the gas-liquid interface. Since it becomes easy, the above-mentioned sequential replacement becomes difficult and the dispersion efficiency deteriorates.
従って、このキャビテーションによる気相の発生を抑制することが必要であるが、一方で前記特許文献1に示されるように、高圧ホモジナイザーは、一般的には分散部に発生したキャビテーションに伴う衝撃波も、乳化および分散に利用している。しかしながら、粒子径が1μm以下の微粒子を分散させる場合には、前述の立体障害効果が不可欠であり、キャビテーションの発生は不都合である。
Therefore, although it is necessary to suppress the generation of the gas phase due to this cavitation, on the other hand, as shown in
また、負荷圧力および分散処理回数の低減を目的として、特許文献2では処理圧に対して0.2〜5%という小さな背圧を負荷することが提案されている。しかしながら、このような背圧を負荷したとしても、背圧負荷装置の上流と下流の圧力差は依然として大きく、流路設計次第では背圧負荷装置の下流側でキャビテーション、あるいはバブリングを発生させる可能性が高く、粒子径が1μm以下の微粒子を分散させる場合には、前述の立体障害効果が得られないため不都合である。
For the purpose of reducing the load pressure and the number of dispersion processes,
この発明は、原料粉体と分散媒を予備混合した粗分散液に高圧を負荷し、高速流動させることにより分散処理を行なうスラリーの製造方法において、分散部に背圧を負荷すると共に、該分散部の下流側で、段階的に背圧を負荷し、スラリー圧力を降圧することを特徴としている。 The present invention provides a slurry manufacturing method in which a high-pressure is applied to a crude dispersion preliminarily mixed with a raw material powder and a dispersion medium, and the dispersion process is performed by flowing at high speed. It is characterized in that the back pressure is applied stepwise and the slurry pressure is lowered on the downstream side of the section.
また、前記分散部で、スラリーを冷却することを特徴としている。 Further, the slurry is cooled in the dispersion portion.
また、前記分散部の下流側で、スラリー圧力を降圧するまでに、スラリーを冷却することを特徴としている。 In addition, the slurry is cooled before the slurry pressure is lowered on the downstream side of the dispersion portion.
また、前記分散部、および前記分散部の下流側で、スラリー圧力を降圧するまでに、スラリーを冷却することを特徴としている。 In addition, the slurry is cooled before the slurry pressure is lowered on the dispersion part and on the downstream side of the dispersion part.
さらに、原料粉体と分散媒を予備混合した粗分散液に高圧を負荷し、高速流動させることにより分散処理を行なうスラリーの製造方法において、前記分散部で、スラリーを冷却することを特徴としている。 Furthermore, in a slurry manufacturing method in which a dispersion treatment is performed by applying a high pressure to a crude dispersion obtained by premixing raw material powder and a dispersion medium and flowing at high speed, the slurry is cooled in the dispersion section. .
この発明によれば、分散部と分散部の下流側でスラリー圧力を段階的に降圧させ、またスラリーを冷却することで、圧力差によって発生するキャビテーション、あるいはバブリングによる気相の発生が抑制できるため、微粒のセラミック原料粉体や金属粉体表面への気相の吸着による、分散媒へのぬれ性の低下が抑制される。また、分散剤や結合剤等の樹脂成分が気液界面に吸着することなく、微粒のセラミック原料粉体や金属粉体の表面に吸着するため、前述の逐次置換による立体障害効果に基づく、原料粉体の分散効率を高くすることができる。 According to the present invention, since the slurry pressure is stepped down on the downstream side of the dispersion part and the dispersion part and the slurry is cooled, generation of a gas phase due to cavitation caused by a pressure difference or bubbling can be suppressed. In addition, a decrease in wettability to the dispersion medium due to adsorption of a gas phase on the surface of fine ceramic raw material powder or metal powder is suppressed. In addition, since the resin components such as the dispersant and the binder are adsorbed on the surface of the fine ceramic raw material powder or metal powder without adsorbing on the gas-liquid interface, the raw material based on the steric hindrance effect by the above-mentioned sequential substitution The dispersion efficiency of the powder can be increased.
また、気相への分散媒の揮発に伴う局所的な乾燥固化を抑制し、気液界面に吸着したままの樹脂成分が、セラミックグリーンシート中や導電性ペースト塗膜中に塊状物として存在することを抑制する。 Moreover, the local dry solidification accompanying the volatilization of the dispersion medium into the gas phase is suppressed, and the resin component adsorbed on the gas-liquid interface exists as a lump in the ceramic green sheet or the conductive paste coating film. To suppress that.
上述の効果により、薄層でありながら強度が高く、かつ平滑性に優れたセラミックグリーンシートや導電性ペースト塗膜を得ることができるため、特性の良好な積層セラミックコンデンサを得ることができる。 Due to the above-described effects, a ceramic green sheet or a conductive paste coating film that is thin but has high strength and excellent smoothness can be obtained, so that a multilayer ceramic capacitor having good characteristics can be obtained.
以下、この発明のスラリーの製造方法を図面に従って説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the slurry of this invention is demonstrated according to drawing.
図1はこの発明によるスラリーの製造方法を示す製造装置の概念図である。すなわち、予め予備混合システムにより混合された粗分散液は、投入タンク1から投入ライン7を通り、加圧部2へ供給される。粗分散液は加圧部2を通過することで高圧を負荷され、分散部供給ライン8を通り、分散部3に供給される。分散部3については図2の記載で説明する。加圧された粗分散液は分散部3で高速の流体ジェットとなり、流体ジェットの運動エネルギーが剪断エネルギーに変換される際に、粗分散液中の原料粉体は分散され、スラリーとなる。分散後のスラリーは冷却部供給ライン9を通り、分散部3で上昇したスラリー温度を常温以下まで冷却する、分散部3直後に設けられたスラリー冷却器6に供給される。スラリー冷却器6で冷却されたスラリーは、段階的にスラリー圧力を降圧させるための背圧負荷部4が設けられた排出ライン10を通り、排出タンク5に排出される。背圧負荷部については図3の記載で説明する。また、排出タンク5から投入タンク1へ、上述の処理を行なった後のスラリーを再供給できるような再投入ライン11を設けることにより、分散性をより高めるための連続処理を行なうことができる。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a production apparatus showing a slurry production method according to the present invention. That is, the coarse dispersion previously mixed by the preliminary mixing system is supplied from the
加圧部2のポンプ能力は、所望のスラリーを得るために必要とする流体ジェットの流速、生産量に合わせて設定される。この発明において、粗分散液に負荷する圧力は10〜400MPaが適当であり、特に100〜300MPaが好ましい。
The pumping capacity of the pressurizing
分散部3は、マイクロフルイダイザー社、マントン−ゴーリン社、ナノマイザー社、スギノマシン社、およびジーナス社等の高圧ホモジナイザー分散工法とされる従来機種のものでもよいが、特に好ましい分散部としては、図2の断面図に示す構造が挙げられる。
The
加圧部2にて高圧を負荷された粗分散液は、分散部オリフィス12を通過することで、急激な圧力降下に伴う液の加速により、高速の流体ジェットとなる。この流体ジェットをジェット空間部13に噴出させる。分散部オリフィス12中の流速は100〜1500m/sが適当であり、特に200〜1000m/sで、より分散効率を高くすることができるため好ましい。
The coarse dispersion liquid loaded with a high pressure in the pressurizing
分散部オリフィス12の材質は、例えば粗分散液に負荷される圧力が100MPa以上と高く、かつ磨耗性の高いセラミック原料粉体を含有するスラリーを作製する場合、ダイヤモンド等、耐磨耗性に優れる材質を用いる必要がある。
The material of the
この発明において、分散部オリフィス12から噴出した流体ジェットは、スラリーで満たされたジェット空間部13中を高速で流動する。その際に発生する剪断応力により、流体ジェットは減速される。この剪断応力がジェット空間部13内のスラリーに作用することにより、スラリー中に含まれる二次粒子が解砕され、一次粒子へと分散される。
In the present invention, the fluid jet ejected from the
減速の度合いはジェット空間部13の内径、長さにより決められ、ジェット空間の終端部では運動エネルギーを持たないように設定することが好ましい。また、ジェット空間部13の構造は円筒状であることが好ましい。
The degree of deceleration is determined by the inner diameter and length of the
分散部オリフィス12の直径は、必要とされる流体ジェットの速度、およびスラリーの生産量に合わせて設定されるが、0.005〜1.0mmが適当であり、特に0.05〜0.5mmが好ましい。
The diameter of the
ジェット空間部13の内径は分散部オリフィス12の直径より大きくする必要があるが、大きすぎるとジェット空間内部によどみ域とよばれる流速が0の領域が発生し、分散性の低下を引き起こすので好ましくない。一方、小さ過ぎると高速の流体ジェットがジェット空間部13の内壁を磨耗させるため好ましくない。
The inner diameter of the
具体的には、分散部オリフィス12の構造、および分散部オリフィス中の流速にもよるが、ジェット空間部13の内径は、分散部オリフィス12の直径の2〜200倍が適当であり、特に4〜100倍が好ましい。
Specifically, although depending on the structure of the
また、ジェット空間部13の長さは、流体ジェットの流速、ジェット空間部の内径、およびスラリー粘度にもよるが、10〜500mmが好ましい。
Moreover, although the length of the
さらに、ジェット空間の終端部では、分散部オリフィス内径<終端部内径<ジェット空間内径の関係を持つように設計することが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the terminal portion of the jet space is designed so that the distribution portion orifice inner diameter <the end portion inner diameter <the jet space inner diameter.
背圧は、スラリーの流動に対して、負荷をかけることによって得ることができる。背圧負荷部4の構造は、所望する背圧を得ることができるならば、特に構造に制限はない。例えば、背圧が30MPa以上と高く、かつ磨耗性の高いセラミック原料粉体を含有するスラリーを作製する場合、図3の断面図に示すように、ダイヤモンド等、耐磨耗性に優れる材質からなる背圧負荷部オリフィス14で流量を絞るような構造とする必要がある。
The back pressure can be obtained by applying a load to the flow of the slurry. The structure of the back
一方、所望する背圧が低い、あるいは樹脂成分の分散や乳化など磨耗の懸念が少ない場合は、図4の断面図に示すように、ステンレスやジルコニア等からなる、円筒状の長い背圧負荷部流路15で背圧を負荷することができる。
On the other hand, when the desired back pressure is low or there is little concern about wear such as dispersion or emulsification of the resin component, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, a cylindrical long back pressure load portion made of stainless steel, zirconia or the like A back pressure can be applied in the
上述の流路設計は、所望する背圧、スラリーの磨耗性、ランニングコスト、および材料の加工性等を加味して最適化される。 The flow path design described above is optimized taking into account the desired back pressure, slurry wear, running costs, material processability, and the like.
また、図7はこの発明の別の実施形態によるスラリーの製造方法、および製造装置を説明する概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a slurry manufacturing method and manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
図7では直接冷媒を分散部3に注入することで、高圧分散処理にて高温となったスラリーを冷却し、キャビテーションの発生を抑制して原料粉体の分散効率を高くしている。また、図8にその分散部3の断面図を示す。
In FIG. 7, by directly injecting the refrigerant into the
図8において、分散部オリフィス12により噴出した流体ジェットは、スラリーで満たされたジェット空間部13中を高速で流動するため、それに伴いジェット空間部13に接続された冷媒注入部19は自然と負圧になる。従って冷媒投入部16から冷媒冷却器18を通過して冷却された冷媒は、冷媒注入部19を通過して分散部3内に容易に流入する。ただし、冷媒加圧部17により多少の背圧を負荷する方が、さらに容易に注入でき、また注入量を制御しやすいので、スラリーの冷却を効果的に行なうことができる。
In FIG. 8, since the fluid jet ejected from the
この発明を用いて実際にスラリーの製造を行ない、その効果を確認した結果について以下に例示する。 Examples of the results of actually producing a slurry using this invention and confirming the effect are shown below.
平均粒子径0.2μmのチタン酸バリウム系の誘電体セラミック原料粉体100重量部に対して、アニオン系の分散剤を2重量部、アクリル樹脂系のバインダーを10重量部、およびトルエン100重量部をミキサーにて予備混合し、粗分散液とした。 2 parts by weight of anionic dispersant, 10 parts by weight of acrylic resin binder, and 100 parts by weight of toluene with respect to 100 parts by weight of barium titanate dielectric ceramic raw material powder having an average particle size of 0.2 μm Were premixed with a mixer to obtain a crude dispersion.
次に、前述の図1の概念図に示したスラリー製造装置を用い、加圧部で圧力200MPaを負荷して、ダイヤモンド製の直径0.1mmの分散部オリフィスからなる分散部を通過させることで高速の流体ジェットとし、スラリー化した。 Next, by using the slurry production apparatus shown in the conceptual diagram of FIG. 1 described above, by applying a pressure of 200 MPa in the pressurizing unit and passing through a dispersion part made of a dispersion part orifice made of diamond having a diameter of 0.1 mm, A high-speed fluid jet was slurried.
また、分散部と上流側より1番目の背圧負荷部との間に配置してあるスラリー冷却器により、高圧分散処理にて80℃程度まで温度上昇したスラリーを10℃程度になるまで冷却した。 In addition, the slurry cooled between the dispersion part and the first back pressure load part from the upstream side was cooled to about 10 ° C. with the slurry whose temperature was increased to about 80 ° C. by high-pressure dispersion treatment. .
なお、背圧負荷部は、上流側より1番目で20MPa、2番目で5MPa、3番目で1.5MPa、4番目で0.5MPa、5番目で0.2MPa、および6番目で0.1MPaとなるように設定した。 In addition, the back pressure load part is 20 MPa at the first from the upstream side, 5 MPa at the second, 1.5 MPa at the third, 0.5 MPa at the fourth, 0.2 MPa at the fifth, and 0.1 MPa at the sixth. Was set to be.
これにより分散部には10%の背圧が負荷され、排出ライン中をスラリーが流動する際に、段階的にスラリー圧力は降圧されていく。 As a result, a 10% back pressure is applied to the dispersing portion, and when the slurry flows through the discharge line, the slurry pressure is gradually reduced.
分散性を向上させるため、この高圧分散処理を10回繰り返し、この発明に係る製造方法によるスラリーを得た。 In order to improve dispersibility, this high-pressure dispersion treatment was repeated 10 times to obtain a slurry by the production method according to the present invention.
一方、分散部から排出された高温のスラリーに対して、スラリー冷却器による冷却のみ行ない、背圧を負荷せずに高圧分散処理を10回繰り返して製造したスラリーを比較例として得た。
On the other hand, only the slurry cooled by the slurry cooler was applied to the high-temperature slurry discharged from the dispersion section, and a slurry produced by repeating the high-
これらのようにして得られたスラリーの分散性を、粒度分布の積算50%粒子径(D50)を指標として、マイクロトラック社製の粒度分布測定装置を用いて測定したところ、表1に示すような結果が得られた。 As shown in Table 1, the dispersibility of the slurry thus obtained was measured using a particle size distribution measuring device manufactured by Microtrac Co., Ltd. using an integrated 50% particle size (D50) of the particle size distribution as an index. Results were obtained.
表1に示すように、背圧を負荷することにより、圧力差によって発生するキャビテーション、あるいはバブリングによる気相の発生が抑制できるため、背圧を負荷しない場合に比べて、D50をより小さくすることができる。すなわち、分散性をより向上させることができる。 As shown in Table 1, by applying back pressure, cavitation generated by pressure difference or generation of gas phase due to bubbling can be suppressed, so D50 should be made smaller than when no back pressure is applied. Can do. That is, dispersibility can be further improved.
次に、この発明に係る製造方法によるスラリーを、ドクターブレード法によりシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得た。得られたセラミックグリーンシートの厚みは10μmであった。 Next, the slurry by the manufacturing method concerning this invention was shape | molded by the doctor blade method in the sheet form, and the ceramic green sheet was obtained. The thickness of the obtained ceramic green sheet was 10 μm.
そして、得られたセラミックグリーンシートの表面粗さRa(JIS B 0601記載の粗さ曲線から求めた算術平均粗さ)を原子間力顕微鏡により測定し、さらに、セラミックグリーンシートの理論密度に対する実測密度の比率(密度比)を求めたところ、Raは60nm、密度比は1.00であった。 And surface roughness Ra (arithmetic mean roughness calculated | required from the roughness curve of JISB0601) of the obtained ceramic green sheet was measured with the atomic force microscope, and also the measured density with respect to the theoretical density of a ceramic green sheet When the ratio (density ratio) was determined, Ra was 60 nm and the density ratio was 1.00.
密度比は、1.00に近いほど実測密度が理論密度に近い、すなわち空隙がなく、かつ充填性のよいセラミックグリーンシートであることを表わしている。スラリー中に一次粒子の凝集により発生した粗大な二次粒子が多く含まれていると、シート成形時に原料粉体の充填性が悪化するため、乾燥後のセラミックグリーンシート中に微細な空隙部が存在し、密度比は低下することになる。 The density ratio indicates that the closer to 1.00 the measured density is closer to the theoretical density, that is, there is no void and the ceramic green sheet has good filling properties. If the slurry contains a large amount of coarse secondary particles generated by aggregation of primary particles, the filling of the raw material powder deteriorates during sheet molding, so there are fine voids in the ceramic green sheet after drying. Present, and the density ratio will decrease.
すなわち、この発明に係る製造方法による、分散性が良好なスラリーをシート成形することにより、平滑性、および充填性の優れたセラミックグリーンシートが得られていることが分かった。 That is, it was found that a ceramic green sheet having excellent smoothness and filling property was obtained by forming a slurry having good dispersibility according to the production method of the present invention.
また、このセラミックグリーンシートを用いて、図5に示すような積層セラミックコンデンサ21を得た。
Moreover, using this ceramic green sheet, a multilayer
積層セラミックコンデンサ21は、誘電体セラミックからなる素子本体22を備え、素子本体22の内部には、複数の静電容量を構成するように、誘電体セラミック層を介して互いに対向する、複数組の内部電極23、24が形成されている。また、素子本体22の一方端面には、内部電極23に電気的に接続されるように、外部電極25が形成されている。一方、素子本体22の他方端面には、内部電極24に電気的に接続されるように、外部電極26が形成されている。
The multilayer
この積層セラミックコンデンサ21の製造方法を、図6を参照して説明する。
A method for manufacturing the multilayer
まず、前記セラミックグリーンシート28に内部電極パターン27をNiを主成分とする導電性ペーストを用いて印刷した後、積層図31に示すように、互いに対向して複数の静電容量を構成するように100層積み重ね、さらにその上下面に内部電極パターン27を印刷していないダミーの前記セラミックグリーンシート29、および30をそれぞれ10層積み重ねて熱圧着し、圧着体を得た。得られた圧着体の厚さは1.2mmであった。この圧着体から内部電極パターン27に合わせて、長さ4mm、幅2mm、厚さ1.2mmの成形体を切り出した。
First, after the
この成形体を大気中で240℃、3時間保持して脱バインダし、その後、N2−H2−H2Oの混合ガスを用いて、Ni内部電極が酸化しない還元雰囲気中で1250℃、2時間保持して焼成し、素子本体22を得た。焼結後の誘電体厚さは7μmであった。
The molded body was held in the atmosphere at 240 ° C. for 3 hours to remove the binder, and then using a mixed gas of N 2 —H 2 —H 2 O, 1250 ° C. in a reducing atmosphere in which the Ni internal electrode was not oxidized, The
得られた素子本体22の両端面に、Cuを主成分とする導電性ペーストを塗布し、120℃で10分間乾燥させた後、酸素濃度10ppmの雰囲気中において900℃で焼き付けることにより外部電極25、26を形成し、図5に示すような積層セラミックコンデンサを得た。
A conductive paste containing Cu as a main component is applied to both end faces of the obtained
得られた積層セラミックコンデンサに1kHz、0.5Vrmsの信号電圧を印加し、ショート発生率を測定した結果、0.3%と低く、グリーンシートの平滑性、および強度が良好であることを反映した、優れた特性の積層セラミックコンデンサが得られていることが分かった。 As a result of applying a signal voltage of 1 kHz and 0.5 Vrms to the obtained multilayer ceramic capacitor and measuring a short-circuit occurrence rate, it was as low as 0.3%, reflecting that the smoothness and strength of the green sheet were good. It was found that a multilayer ceramic capacitor having excellent characteristics was obtained.
なお、高圧分散処理前の粗分散液を予め冷却しておくことにより、さらに解砕、および分散の効率を上げることができる。 In addition, the efficiency of crushing and dispersion | distribution can be raised further by cooling the rough dispersion liquid before a high pressure dispersion process previously.
この発明は前記の実施例の原材料に限定されるものではなく、通常セラミックスラリーを製造する際に用いられるセラミック原料粉体、有機溶剤、バインダー、および分散剤であれば、この発明を問題なく適用することができる。 The present invention is not limited to the raw materials of the above-described examples, and the present invention can be applied without any problem as long as it is a ceramic raw material powder, an organic solvent, a binder, and a dispersant that are usually used in producing a ceramic slurry. can do.
図1のスラリー製造装置において、スラリー冷却器を除き、代わりに背圧負荷部の個数を増やして、上流側より1番目で20MPa、2番目で10MPa、3番目で5MPa、4番目で2MPa、5番目で1MPa、6番目で0.5MPa、7番目で0.2MPa、および8番目で0.1MPaとなるように設定して、キャビテーション、あるいはバブリングによる気相の発生を抑制し、その他は前述の実施例1と同様にして製造したスラリー、セラミックグリーンシート、および積層セラミックコンデンサの特性測定を行なったところ、実施例1と同等の効果が得られることが確認された。 In the slurry manufacturing apparatus of FIG. 1, the number of back pressure load portions is increased instead of the slurry cooler, and the first is 20 MPa from the upstream side, the second is 10 MPa, the third is 5 MPa, the fourth is 2 MPa, The first is set to 1 MPa, the sixth is 0.5 MPa, the seventh is 0.2 MPa, and the eighth is 0.1 MPa to suppress the generation of a gas phase due to cavitation or bubbling. When the characteristics of the slurry, ceramic green sheet, and multilayer ceramic capacitor produced in the same manner as in Example 1 were measured, it was confirmed that the same effect as in Example 1 was obtained.
図7のスラリー製造装置を用い、冷却されたトルエンを直接分散部内に注入することにより、高圧分散処理後のスラリーを20℃程度まで冷却し、さらに分散部と上流側より1番目の背圧負荷部との間に配置してあるスラリー冷却器により、分散部より排出されたスラリーを10℃程度まで冷却した。その他は前述の実施例1と同様にして製造したスラリー、セラミックグリーンシート、および積層セラミックコンデンサの特性測定を行なったところ、実施例1と同等の効果が得られることが確認された。 The slurry after the high-pressure dispersion treatment is cooled to about 20 ° C. by injecting the cooled toluene directly into the dispersion section using the slurry production apparatus of FIG. 7, and further the first back pressure load from the dispersion section and the upstream side The slurry discharged from the dispersion part was cooled to about 10 ° C. by a slurry cooler disposed between the parts. When other characteristics of the slurry, ceramic green sheet, and multilayer ceramic capacitor manufactured in the same manner as in Example 1 were measured, it was confirmed that the same effects as in Example 1 were obtained.
なお、高圧分散処理前の粗分散液を予め冷却しておくことにより、さらに解砕、および分散の効率を上げることができる。 In addition, the efficiency of crushing and dispersion | distribution can be raised further by cooling the rough dispersion liquid before a high pressure dispersion process previously.
図7のスラリー製造装置において、スラリー冷却器を除き、代わりに背圧負荷部の個数を増やして、上流側より1番目で20MPa、2番目で8MPa、3番目で3MPa、4番目で1.5MPa、5番目で0.5MPa、6番目で0.2MPa、および7番目で0.1MPaとなるように設定して、その他は前述の実施例1と同様にして製造したスラリー、セラミックグリーンシート、および積層セラミックコンデンサの特性測定を行なったところ、実施例1と同等の効果が得られることが確認された。 In the slurry production apparatus of FIG. 7, the number of back pressure load portions is increased instead of the slurry cooler, and the first is 20 MPa from the upstream side, the second is 8 MPa, the third is 3 MPa, the fourth is 1.5 MPa. 5th, 0.5MPa, 6th, 0.2MPa, and 7th, 0.1MPa, and the other slurry manufactured in the same manner as in Example 1, the ceramic green sheet, and When the characteristics of the multilayer ceramic capacitor were measured, it was confirmed that the same effect as in Example 1 was obtained.
図7のスラリー製造装置において、スラリー冷却器、および背圧負荷部を除き、冷却されたトルエンを直接分散部内に注入することにより、高圧分散処理後のスラリーを0℃程度になるまで冷却して、キャビテーション、あるいはバブリングによる気相の発生を抑制し、その他は前述の実施例1と同様にして製造したスラリー、セラミックグリーンシート、および積層セラミックコンデンサの特性測定を行なったところ、実施例1と同等の効果が得られることが確認された。 In the slurry production apparatus of FIG. 7, the slurry after the high-pressure dispersion treatment is cooled to about 0 ° C. by directly injecting the cooled toluene into the dispersion portion except for the slurry cooler and the back pressure load portion. The generation of gas phase due to cavitation or bubbling was suppressed, and the characteristics of the slurry, ceramic green sheet, and multilayer ceramic capacitor manufactured in the same manner as in Example 1 were measured. It was confirmed that the effect of was obtained.
導電性粉体としての平均粒径0.3μmの金属Ni粉末50重量部に対し、α−テルピネオール45重量部をミキサーにて予備混合し、粗分散液とした。 45 parts by weight of α-terpineol was premixed with a mixer with respect to 50 parts by weight of metal Ni powder having an average particle size of 0.3 μm as the conductive powder to prepare a coarse dispersion.
次に、前述の図1の概念図に示したスラリー製造装置を用い、加圧部で圧力200MPaを負荷して、ダイヤモンド製の直径0.1mmの分散部オリフィスからなる分散部を通過させることで高速の流体ジェットとし、スラリー化した。 Next, by using the slurry production apparatus shown in the conceptual diagram of FIG. 1 described above, by applying a pressure of 200 MPa in the pressurizing unit and passing through a dispersion part made of a dispersion part orifice made of diamond having a diameter of 0.1 mm, A high-speed fluid jet was slurried.
また、分散部と上流側より1番目の背圧負荷部との間に配置してあるスラリー冷却器により、高圧分散処理にて80℃程度まで温度上昇したスラリーを、10℃程度になるまで冷却した。 In addition, the slurry cooler disposed between the dispersion section and the first back pressure load section from the upstream side cools the slurry whose temperature has been increased to about 80 ° C. by high-pressure dispersion processing until it reaches about 10 ° C. did.
なお、背圧負荷部は、上流側より1番目で20MPa、2番目で5MPa、3番目で1.5MPa、4番目で0.5MPa、5番目で0.2MPa、および6番目で0.1MPaとなるように設定した。その際、1〜3番目は図3に示す形状の背圧負荷部を、4〜6番目は図4に示す形状の背圧負荷部を用いた。 In addition, the back pressure load part is 20 MPa at the first from the upstream side, 5 MPa at the second, 1.5 MPa at the third, 0.5 MPa at the fourth, 0.2 MPa at the fifth, and 0.1 MPa at the sixth. Was set to be. At that time, the back pressure load portion having the shape shown in FIG. 3 was used for the first to third portions, and the back pressure load portion having the shape shown in FIG. 4 was used for the fourth to sixth portions.
また、処理回数による分散性向上の変化を調べるため、この高圧分散処理をそれぞれ1、3、5回行なった、処理回数の異なる3種類の金属スラリーを得た。 Further, in order to investigate the change in dispersibility improvement due to the number of treatments, this high-pressure dispersion treatment was performed 1, 3, and 5 times, respectively, and three types of metal slurries with different treatment times were obtained.
このようにして得られた金属スラリーの分散性を、粒度分布の積算50%粒子径(D50)を指標として、マイクロトラック社製の粒度分布測定装置を用いて測定したところ、表2に示すような結果が得られた。 The dispersibility of the metal slurry thus obtained was measured using a particle size distribution measuring device manufactured by Microtrac, using the integrated 50% particle size (D50) of the particle size distribution as an index. Results were obtained.
表2に示すように、1回の高圧分散処理であっても、金属粉体の凝集構造が解砕され、分散性を向上させることができる。また、処理回数を増やすほど、D50の値は小さくなり、解砕および分散がより進んでいることが分かる。 As shown in Table 2, even in one high-pressure dispersion treatment, the aggregate structure of the metal powder is crushed and the dispersibility can be improved. In addition, it can be seen that as the number of treatments is increased, the value of D50 becomes smaller, and the crushing and dispersion are more advanced.
次に、それぞれの処理回数の金属スラリーに、α−テルピネオールと、バインダー成分であるエチルセルロースとを5対1の割合で予め混合した有機ビヒクルを30重量部添加し、高速撹拌機にて撹拌することにより、この発明に係る製造方法による、顔料コンテント40%の導電性ペーストを得た。 Next, 30 parts by weight of an organic vehicle in which α-terpineol and ethyl cellulose, which is a binder component, are premixed at a ratio of 5: 1 are added to the metal slurry of each treatment number, and stirred with a high-speed stirrer. Thus, a conductive paste having a pigment content of 40% was obtained by the production method according to the present invention.
また、平均粒径0.3μmの金属Ni粉末50重量部に対し、α−テルピネオール45重量部と上述の有機ビヒクル30重量部を添加し、ミキサーにて予備混合した後、3本ロールにて分散させ、導電性ペーストとしたものを比較例として得た。 Further, to 50 parts by weight of metal Ni powder having an average particle size of 0.3 μm, 45 parts by weight of α-terpineol and 30 parts by weight of the above-described organic vehicle are added, premixed with a mixer, and then dispersed with three rolls. A conductive paste was obtained as a comparative example.
これらのようにして得られた導電性ペーストを、それぞれガラス板上にスクリーン印刷し、得られた導電性ペースト塗膜の表面粗さRzJIS(JIS B 0601記載の10点平均粗さ)を接触式表面粗さ計により測定したところ、表3に示すような結果が得られた。 Each of the conductive pastes thus obtained was screen-printed on a glass plate, and the surface roughness RzJIS (10-point average roughness described in JIS B 0601) of the obtained conductive paste coating film was contact type. When measured with a surface roughness meter, the results shown in Table 3 were obtained.
表3に示すように、高圧分散処理により導電性ペーストを製造することで、従来の製造方法に比べて、表面粗さを改善することができる。また、処理回数を増やすほど、表面粗さはより改善されていることが分かる。 As shown in Table 3, surface roughness can be improved by producing a conductive paste by high-pressure dispersion treatment as compared with a conventional production method. It can also be seen that the surface roughness is improved as the number of treatments is increased.
次に、上述したこの発明の実施例において、高圧分散処理回数3回の導電性ペーストを用い、前述の実施例1と同様にして製造した積層セラミックコンデンサを得た。また、上述の3本ロールにより製造した導電性ペーストを用いた積層セラミックコンデンサも比較例として得た。なお、それぞれの導電性ペーストを用いて印刷した内部電極パターンの塗布厚は2.0μmであった。 Next, in the above-described Example of the present invention, a multilayer ceramic capacitor manufactured in the same manner as in Example 1 above was obtained using a conductive paste with a high-pressure dispersion treatment of 3 times. Moreover, the multilayer ceramic capacitor using the electrically conductive paste manufactured by the above-mentioned three rolls was also obtained as a comparative example. The coating thickness of the internal electrode pattern printed using each conductive paste was 2.0 μm.
得られた積層セラミックコンデンサに1kHz、0.5Vrmsの信号電圧を印加して静電容量を測定した。なお、測定個数は100個であった。その測定結果から静電容量のばらつき3CV(%)を算出したところ、表4に示すような結果が得られた。
A signal voltage of 1 kHz and 0.5 Vrms was applied to the obtained multilayer ceramic capacitor, and the capacitance was measured. The number of measurements was 100. The
表4に示すように、高圧分散処理により導電性ペーストを製造することで、従来の製造方法に比べて、静電容量のばらつきを改善することができる。 As shown in Table 4, by producing a conductive paste by high-pressure dispersion treatment, variation in capacitance can be improved as compared with a conventional production method.
この実施例において、予備混合のための溶剤としては、テルペン系の溶剤であるα−テルピネオールを用いたが、導電性ペーストの主溶剤となる他の溶剤、例えばグリコール系の溶剤を用いてもよい。なお、粘度調整のためにケトン系溶剤、アルコール系溶剤、および芳香族系溶剤等の溶剤を添加してもよい。 In this embodiment, α-terpineol, which is a terpene solvent, is used as a solvent for premixing, but another solvent that is a main solvent of the conductive paste, for example, a glycol solvent may be used. . In addition, you may add solvents, such as a ketone solvent, an alcohol solvent, and an aromatic solvent, for viscosity adjustment.
また、この実施例においては、金属粉体と主溶剤のみを混合した粗分散液に対して高圧分散処理を行なったが、予め有機ビヒクルを添加して高圧分散処理を行なってもよい。なお、有機ビヒクルのバインダー成分としては、メチルセルロース、エチルセルロース、およびニトロセルロース等のセルロース系樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド系樹脂、およびフェノール系樹脂等を用いることができる。 In this embodiment, the high-pressure dispersion treatment is performed on the coarse dispersion obtained by mixing only the metal powder and the main solvent. However, the organic vehicle may be added in advance to perform the high-pressure dispersion treatment. As the binder component of the organic vehicle, cellulose resins such as methyl cellulose, ethyl cellulose, and nitrocellulose, acrylic resins, alkyd resins, phenol resins, and the like can be used.
また、高圧分散処理の効率を上げるための分散剤、または界面活性剤等の添加成分を予め粗分散液に添加してもよい。なお、分散剤、または界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、および高分子量界面活性剤を用いることができる。 In addition, an additive component such as a dispersant or a surfactant for increasing the efficiency of the high-pressure dispersion treatment may be added in advance to the coarse dispersion. As the dispersing agent or surfactant, anionic, cationic, nonionic, and high molecular weight surfactants can be used.
また、上述の有機成分において、高圧分散処理の効率を上げるためには有効であるが、一方印刷時にセラミックグリーンシート中に含まれるバインダーを溶解する等、導電性ペースト中に含有させることは不適当であると考えられる有機成分は、高圧分散処理を行なった後に除去するようすればよい。 In addition, the above-mentioned organic components are effective for increasing the efficiency of the high-pressure dispersion treatment, but on the other hand, it is inappropriate to include them in the conductive paste, such as dissolving the binder contained in the ceramic green sheet during printing. The organic component considered to be may be removed after the high-pressure dispersion treatment.
同様に、粗分散液中の溶剤量が多い場合も、高圧分散処理を行なった後に適当な量まで除去するようすればよい。 Similarly, when the amount of solvent in the coarse dispersion is large, it may be removed to an appropriate amount after the high-pressure dispersion treatment.
また、導電性粉体の種類は特に限定されるものではなく、Ag−Pd、Ni、Cu等、一般的に導電性ペーストにおいて用いられている金属または合金粉末、あるいはCuO等の酸化物を用いることができる。なお、導電性粉体の粒径については、通常導電性ペーストにおいて用いられる導電性粉体が有する範囲内であれば、この発明を問題なく適用することができるが、特に3本ロール等の従来の分散方法では解砕が困難とされている、電子顕微鏡観察で求めた平均粒径が1μm以下の導電性粉体に適用される場合、この発明の効果が最も期待される。 The type of conductive powder is not particularly limited, and metal or alloy powder generally used in conductive paste, such as Ag-Pd, Ni, Cu, or oxide such as CuO is used. be able to. As for the particle size of the conductive powder, the present invention can be applied without any problem as long as it is within the range of the conductive powder usually used in the conductive paste. The effect of the present invention is most expected when applied to conductive powder having an average particle size of 1 μm or less determined by observation with an electron microscope, which is considered to be difficult to disintegrate by this dispersion method.
前記のような導電性粉体に対する溶剤、バインダー、分散剤、および界面活性剤等の種類、混合比率は、解砕、および分散の効率等を考慮しつつ、通常経験的に求めることができる。 The types and mixing ratios of solvents, binders, dispersants, surfactants, and the like for the conductive powder as described above can be usually determined empirically while considering the efficiency of crushing and dispersion.
1 投入タンク
2 加圧部
3 分散部
4 背圧負荷部
5 排出タンク
6 スラリー冷却器
7 投入ライン
8 分散部供給ライン
9 冷却部供給ライン
10 排出ライン
11 再投入ライン
12 分散部オリフィス
13 ジェット空間部
14 背圧負荷部オリフィス
15 背圧負荷部流路
16 冷媒投入部
17 冷媒加圧部
18 冷媒冷却器
19 冷媒注入部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
分散部に背圧を負荷すると共に、該分散部の下流側で、段階的に背圧を負荷し、スラリー圧力を降圧することを特徴とする、スラリーの製造方法。 In a slurry manufacturing method in which a dispersion treatment is performed by applying a high pressure to a coarse dispersion liquid prepared by premixing raw material powder and a dispersion medium and flowing at high speed,
A method for producing a slurry, wherein a back pressure is applied to the dispersion section, and the back pressure is applied stepwise on the downstream side of the dispersion section to lower the slurry pressure.
前記分散部で、スラリーを冷却することを特徴とする、スラリーの製造方法。 In a slurry manufacturing method in which a dispersion treatment is performed by applying a high pressure to a coarse dispersion liquid prepared by premixing raw material powder and a dispersion medium and flowing at high speed,
The slurry is cooled in the dispersion part.
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101313930B1 (en) * | 2010-04-19 | 2013-10-01 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | Method for manufacturing conductive paste |
CN111937058A (en) * | 2018-04-10 | 2020-11-13 | 夏普株式会社 | Display device |
-
2003
- 2003-10-01 JP JP2003343349A patent/JP2005104070A/en active Pending
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