JP7400256B2 - 機能材料インク - Google Patents
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Description
この発明は、セラミック粉末または金属粉末などの無機材料粉末を機能材料として含む機能材料インクに関するもので、特に、インクジェット印刷法において好適に用いられる機能材料インクに関するものである。
積層セラミックコンデンサや多層セラミック基板などの積層型セラミック電子部品を製造するにあたって、たとえば、積層される非導電層を形成する工程、ならびに積層された非導電層の隣り合うものの間の界面または非導電層の主面に沿って導体または半導体層を形成する工程が実施される。このような非導電層および導体または半導体層を形成するための方法として、インクジェット印刷法が注目されている。インクジェット印刷法は、たとえばスクリーン印刷法の場合とは異なり、印刷版を用いないため、少量多品種の生産に対して迅速に対応することができ、また、複雑なパターンの印刷膜の形成に適している。
インクジェット印刷法で用いられる機能材料インクは、たとえばスクリーン印刷法において用いている導電性ペーストのような機能材料インクの場合とは異なる物性が要求される。より具体的には、インクジェット印刷法では、安定して同じ厚みの印刷膜を形成できるようにするため、機能材料インクは、そこに機能材料として含まれるセラミック粉末または金属粉末などの無機材料粉末の沈降速度が十分に低いことが要求される。
上記要求を満たすため、たとえば国際公開第２０１３／１７２２１３号（特許文献１）では、無機材料粉末粒子の粒径を小さくするとともに、粘度を高めるため、樹脂を比較的多く含ませた、インクジェット用インクが記載されている。
積層型セラミック電子部品を製造するにあたっては、焼成工程を経なければならない。焼成工程は、インクジェット用インクに含まれていた樹脂を、熱分解または燃焼させることによって除去する脱脂工程を伴う。すなわち、樹脂は、製品としての積層型セラミック電子部品にとって必要なものではない。
上述した特許文献１に記載のインクのように樹脂を比較的多く含むインクを用いて、積層型セラミック電子部品を製造しようとする場合、脱脂工程に比較的長時間費やすため、エネルギーコストを上昇させるという問題に遭遇する。また、脱脂工程によって樹脂が除去された後には、積層型セラミック電子部品の内部に欠陥となり得る空孔が残されることがあるが、インクに樹脂が比較的多く含まれる場合には、欠陥となり得る空孔が生じる可能性が高くなる。
そこで、この発明の目的は、樹脂量が少なくても、機能材料として含まれるセラミック粉末または金属粉末などの無機材料粉末の沈降速度を十分に低くすることができる、機能材料インクを提供しようとすることである。
この発明は、第１の局面では、積層型セラミック電子部品における非導電層を３次元インクジェット印刷法により形成するために用いられる機能材料インクに向けられ、第２の局面では、積層型セラミック電子部品における導体層を３次元インクジェット印刷法により形成するために用いられる機能材料インクに向けられる。
この発明の第１の局面に係る機能材料インクは、機能材料、分散剤、溶剤、樹脂および可塑剤を含み、上記機能材料として、無機材料粉末を含み、上記分散剤として、ポリカルボン酸系共重合体を含み、溶剤として、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含み、樹脂として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む。
無機材料粉末は、ＣａＺｒＯ３、Ａｌ２Ｏ３、およびＢａＴｉＯ３から選ばれる少なくとも１種を含むセラミック粉末である。
セラミック粉末の沈降速度を低くするため、セラミック粉末、溶剤、分散剤、樹脂および可塑剤は、これらの合計を１００質量部としたとき、
セラミック粉末 １０．３９ ～２５．３５質量部
溶剤 ８８．９１ ～７２．３６質量部
分散剤 ０．１６ ～ ０．３９質量部
樹脂 ０．４９ ～ １．７９質量部
可塑剤 ０．０５ ～ ０．１１質量部
となる質量比を有することを特徴としている。
この発明の第２の局面に係る機能材料インクは、機能材料、分散剤、溶剤および樹脂を含み、上記機能材料として、金属粉末を含み、上記分散剤として、ポリカルボン酸系共重合体を含み、溶剤として、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含み、樹脂として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む。
金属粉末は、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＡｇから選ばれる少なくとも１種を含む粉末である。
金属粉末の沈降速度を低くするため、金属粉末、溶剤、分散剤および樹脂は、これらの合計を１００質量部としたとき、
金属粉末 １７．９５ ～３９．０５質量部
溶剤 ８１．４２ ～５１．２９質量部
分散剤 ０．２２ ～ ０．４７質量部
樹脂 ０．４１ ～ ９．１９質量部
となる質量比を有することを特徴としている。
この発明の第１の局面に係る機能材料インクは、機能材料、分散剤、溶剤、樹脂および可塑剤を含み、上記機能材料として、無機材料粉末を含み、上記分散剤として、ポリカルボン酸系共重合体を含み、溶剤として、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含み、樹脂として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む。
無機材料粉末は、ＣａＺｒＯ３、Ａｌ２Ｏ３、およびＢａＴｉＯ３から選ばれる少なくとも１種を含むセラミック粉末である。
セラミック粉末の沈降速度を低くするため、セラミック粉末、溶剤、分散剤、樹脂および可塑剤は、これらの合計を１００質量部としたとき、
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となる質量比を有することを特徴としている。
この発明の第２の局面に係る機能材料インクは、機能材料、分散剤、溶剤および樹脂を含み、上記機能材料として、金属粉末を含み、上記分散剤として、ポリカルボン酸系共重合体を含み、溶剤として、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含み、樹脂として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む。
金属粉末は、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＡｇから選ばれる少なくとも１種を含む粉末である。
金属粉末の沈降速度を低くするため、金属粉末、溶剤、分散剤および樹脂は、これらの合計を１００質量部としたとき、
金属粉末 １７．９５ ～３９．０５質量部
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樹脂 ０．４１ ～ ９．１９質量部
となる質量比を有することを特徴としている。
この発明によれば、機能材料、分散剤、溶剤および樹脂を含む機能材料インクにおいて、上述したように、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含む溶剤と、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂と、の組み合わせを採用することにより、樹脂量が少なくても、機能材料として含まれるセラミック粉末または金属粉末などの無機材料粉末の沈降速度を十分に低くすることができる。
したがって、この発明に係る機能材料インクをインクジェット印刷法に適用すれば、円滑かつ安定な印刷が可能となる。また、この発明に係る機能材料インクを用いて製造された積層型セラミック電子部品において、欠陥を生じにくくすることができる。
図１を参照して、この発明に係る機能材料インクを用いて製造される積層型セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１について説明する。
積層セラミックコンデンサ１は、積層された複数の非導電層としてのセラミック層２からなる積層構造を有するセラミック素体３と、セラミック層２間の複数の界面に沿ってそれぞれ形成された各々複数の導体層としての第１および第２の内部電極４および５とを備えている。積層セラミックコンデンサ１にあっては、セラミック層２は、誘電体セラミックから構成される。第１の内部電極４と第２の内部電極５とは、静電容量を形成するように、セラミック層２を介して互いに対向しており、また、積層方向に見て交互に配置される。
セラミック素体３の一方の端面上には、第１の内部電極４に電気的に接続されるように導体層としての第１の外部電極６が形成され、他方の端面上には、第２の内部電極５に電気的に接続されるように導体層としての第２の外部電極７が形成される。
上述した積層セラミックコンデンサ１を製造するため、図２に一部示すような構造物１０が作製される。構造物１０は、セラミック層２となるべきセラミックグリーンシート１１を備える。なお、積層セラミックコンデンサ１を量産するにあたって実際に用意されるセラミックグリーンシートは、後で実施されるカット工程により、複数個の積層セラミックコンデンサ１を取り出すことができる寸法を有するものであるが、図２には、説明の便宜上、１個の積層セラミックコンデンサ１のための寸法を持つセラミックグリーンシート１１が図示されている。
セラミックグリーンシート１１の一方主面上には、内部電極４または５となる内部電極用印刷膜１２が形成される。内部電極用印刷膜１２は、所定の厚みを有していて、そのため、セラミックグリーンシート１１上に、この厚みによる段差を生じさせている。
他方、セラミックグリーンシート１１の主面上の内部電極用印刷膜１２が形成されていない領域に、段差吸収用印刷膜１３が形成される。段差吸収用印刷膜１３は、上述した内部電極用印刷膜１２の厚みによる段差を吸収するための非導電層としての段差吸収層となるものである。段差吸収用印刷膜１３の形成工程は、内部電極用印刷膜１２の形成工程の後に実施されても、前に実施されてもよい。図１では、段差吸収層は、特に図示はされていないが、セラミック素体３内において、内部電極４および５の各々と同一面上に延びるように形成されるものである。
また、図２に示した内部電極用印刷膜１２が図１に示した第１の内部電極４となるべきものである場合、内部電極用印刷膜１２の端縁と接続されるように、第１の外部電極６となるべき外部電極用印刷膜１４が、セラミックグリーンシート１１と内部電極用印刷膜１２または段差吸収用印刷膜１３との合計厚みに相当する厚みをもって形成される。同様に、第２の外部電極７となるべき外部電極用印刷膜１５が、図示しない第２の内部電極５となるべき内部電極用印刷膜の端縁と接続されるように形成される。
上述したセラミックグリーンシート１１、内部電極用印刷膜１２、段差吸収用印刷膜１３ならびに外部電極用印刷膜１４および１５を備える構造物１０の形成には、この発明に係る機能材料インクが用いられる。すなわち、セラミックグリーンシート１１、内部電極用印刷膜１２、段差吸収用印刷膜１３ならびに外部電極用印刷膜１４および１５のそれぞれに適した組成を有する機能材料インクが用いられる。簡単に言えば、セラミックグリーンシート１１および段差吸収用印刷膜１３の形成には、機能材料となる無機材料粉末として、セラミック粉末を含む機能材料インクが用いられ、内部電極用印刷膜１２ならびに外部電極用印刷膜１４および１５の形成には、機能材料となる無機材料粉末として金属粉末を含む機能材料インクが用いられる。
また、好ましくは、セラミックグリーンシート１１、内部電極用印刷膜１２、段差吸収用印刷膜１３ならびに外部電極用印刷膜１４および１５の形成を順次実行するため、各々別のインクジェットヘッドを順次作動させる３次元インクジェット印刷法が実施され、３次元インクジェット印刷法が必要回数繰り返されることによって、積層セラミックコンデンサ１となるべきグリーン積層体が得られる。
次に、グリーン積層体は、必要に応じて、プレスされ、カットされ、その後、焼成される。この焼成の結果、図１に示した内部電極４および５を内蔵し、かつ外部電極６および７が形成された状態のセラミック素体３を備える、積層セラミックコンデンサ１が完成される。
なお、積層セラミックコンデンサ１となるべきグリーン積層体を得るため、３次元インクジェット印刷法ではなく、２次元インクジェット印刷法が用いられてもよい。この場合、セラミックグリーンシート１１がドクターブレード法等のシート成形法により成形され、その上に内部電極用印刷膜１２および段差吸収用印刷膜１３が２次元インクジェット印刷法により形成される。その後、複数のセラミックグリーンシート１１が積層されることによって、グリーン積層体が得られる。グリーン積層体は、その後、プレスされ、カットされ、焼成されることによって、内部電極４および５を内蔵するセラミック素体３が得られる。そして、セラミック素体３の端部に外部電極６および７を、たとえば導電性ペーストの塗布および焼付けによって形成することによって、積層セラミックコンデンサ１が完成される。
この発明に係る機能材料インクは、前述したように、機能材料、分散剤、溶剤および樹脂を含み、上記機能材料として、無機材料粉末を含み、上記分散剤として、ポリカルボン酸系共重合体を含み、溶剤として、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含み、樹脂として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含むことを基本的な特徴としている。
上述したような特定的な溶剤と、特定的な樹脂と、の組み合わせを採用することにより、樹脂量が少なくても、機能材料として含まれる無機材料粉末の沈降速度を十分に低くすることができる。
特に、樹脂として、セルロース樹脂を含む場合、さらに好ましくは、セルロース樹脂が水系セルロース樹脂を含む場合、上述した効果がより顕著に発揮される。
水系セルロース樹脂は、より具体的には、ヒドロキシプロピルセルロースを含むことが好ましい。
なお、溶剤に関して、メトキシブタノールを用いる場合、これを単独で用いるのではなく、エチレングリコール、および／または１，３－ブタンジオールとの混合溶剤として用いることにより、インクジェット印刷法においてインクの吐出挙動が改善される場合がある。
この発明において、無機材料粉末は、セラミック粉末または金属粉末を含む。
上記セラミック粉末は、ＣａＺｒＯ３
、Ａｌ２Ｏ３、およびＢａＴｉＯ
３
から選ばれる少なくとも１種を含む粉末である。
上記金属粉末は、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＡｇから選ばれる少なくとも１種を含む粉末である。
無機材料粉末がセラミック粉末を含む場合、この発明に係る機能材料インクは、積層型セラミック電子部品における非導電層をインクジェット印刷法により形成するために有利に用いられる。
無機材料粉末が金属粉末を含む場合、この発明に係る機能材料インクは、積層型セラミック電子部品における導体または半導体層をインクジェット印刷法により形成するために有利に用いられる。
したがって、この発明に係る機能材料インクは、図示しかつ上述した積層セラミックコンデンサに限らず、多層セラミック基板、積層型電池、ＬＣフィルタ、コネクタ、コイルなど、他の積層型セラミック電子部品を製造する際にも用いることができる。
無機材料粉末がセラミック粉末を含み、機能材料インクが積層型セラミック電子部品における非導電層をインクジェット印刷法により形成するために用いられる場合、機能材料インクの好ましい組成を質量比で表わすと、
セラミック粉末 １０．３９ ～２５．３５質量部
溶剤 ８８．９１ ～７２．３６質量部
分散剤 ０．１６ ～ ０．３９質量部
樹脂 ０．４９ ～ １．７９質量部
可塑剤 ０．０５ ～ ０．１１質量部
となる。
可塑剤としては、ジオクチルフタレートが用いられる。
セラミック粉末 １０．３９ ～２５．３５質量部
溶剤 ８８．９１ ～７２．３６質量部
分散剤 ０．１６ ～ ０．３９質量部
樹脂 ０．４９ ～ １．７９質量部
可塑剤 ０．０５ ～ ０．１１質量部
となる。
可塑剤としては、ジオクチルフタレートが用いられる。
他方、無機材料粉末が金属粉末を含み、機能材料インクが積層型セラミック電子部品における導体または半導体層をインクジェット印刷法により形成するために用いられる場合、機能材料インクの好ましい組成を質量比で表わすと、
金属粉末（＋共材） １７．９５ ～３９．０５質量部
溶剤 ８１．４２ ～５１．２９質量部
分散剤 ０．２２ ～ ０．４７質量部
樹脂 ０．４１ ～ ９．１９質量部
となる。無機材料粉末が金属粉末を含む場合、積層型セラミック電子部品における非導電層を形成するためのセラミック粉末と共通する組成を有するセラミック粉末（共材）を無機材料粉末として含むことがある。
金属粉末（＋共材） １７．９５ ～３９．０５質量部
溶剤 ８１．４２ ～５１．２９質量部
分散剤 ０．２２ ～ ０．４７質量部
樹脂 ０．４１ ～ ９．１９質量部
となる。無機材料粉末が金属粉末を含む場合、積層型セラミック電子部品における非導電層を形成するためのセラミック粉末と共通する組成を有するセラミック粉末（共材）を無機材料粉末として含むことがある。
なお、この発明に係る機能材料インクは、インクジェット印刷法に限らず、他の印刷法にも適用することができる。
以下、この発明に基づいて実施した実験例について説明する。
［実験例１］
機能材料インクに含まれる無機材料粉末として、金属粉末を用いた。金属粉末として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｗ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｌｉ、およびＳｉの各粉末のうち、代表して、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＡｇの各粉末を選択した。なお、無機材料粉末として、Ｃを用いた試料も参考例として作製した。
機能材料インクに含まれる無機材料粉末として、金属粉末を用いた。金属粉末として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｗ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｌｉ、およびＳｉの各粉末のうち、代表して、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＡｇの各粉末を選択した。なお、無機材料粉末として、Ｃを用いた試料も参考例として作製した。
また、機能材料インクに含まれる樹脂として、水系セルロース樹脂、より具体的には、日本曹達社製セルロース樹脂「ヒドロキシプロピルセルロース」を用いた。
機能材料インクを作製するにあたって、無機材料粉末としての上記金属粉末、分散剤としてのポリカルボン酸系共重合体、および溶剤を、ボールミルにて、回転数１５０ｒｐｍで１６時間、混合攪拌し、分散剤を無機材料粉末に付着させた。次いで、上記樹脂を添加し、再びボールミルにて、回転数１５０ｒｐｍで４時間、混合攪拌した。次いで、孔径１μｍのフィルタにて、１回濾過し、粒径１μｍを超える金属粉末および不純物を除去した。次いで、溶剤を再び添加し、ズリ速度１０００ｓ－１における粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるように粘度調整した。
このようにして、試料となる、表１に示す組成を有する実施例１～２０および比較例１～１６に係る機能材料インクを得た。
表１の組成について、「溶剤」の欄に示されたＡ～Ｆは次のとおりである。
Ａ：エキネン
Ｂ：メトキシブタノール
Ｃ：イソプロピルアルコール
Ｄ：エタノール
Ｅ：１，３－ブタンジオール
Ｆ：エチレングリコール
なお、「Ｂ＋Ｆ」は、メトキシブタノールとエチレングリコールとを質量比１：１で混合した混合溶剤であることを示している。
Ｂ：メトキシブタノール
Ｃ：イソプロピルアルコール
Ｄ：エタノール
Ｅ：１，３－ブタンジオール
Ｆ：エチレングリコール
なお、「Ｂ＋Ｆ」は、メトキシブタノールとエチレングリコールとを質量比１：１で混合した混合溶剤であることを示している。
他方、表１の特性にある各項目は、次のように評価されたものである。
「１０００ｓ－１粘度」…アントンパール社製コーン型レオメーター「ＭＣＲ301」を用い、ズリ速度１０００ｓ－１における３秒後の粘度を測定した。コーン型レオメーターにおいて、コーンとしては、径５０ｍｍ（ＣＰ５０）のものを用いた。温度条件は、２５℃±２℃とした。
「沈降速度」…日本ルフト製「LUMiSizer651」を用い、透過光プロファイルで測定した。測定結果をIntegrationモードで解析し、時間あたりの透過光量に換算した結果を「沈降速度」としている。なお、表１の「沈降速度」の値は、ある測定範囲での変化率を相対的な比較値として示しており、したがって、１００％／ｈを超えても異常ではない。
「長期安定性」…機能材料インクを作製後、３か月経過した後に、粘度測定および沈降速度測定を行ない、経時変化の有無を確認した。初期特性から、±１０％以上変化しなかったものを「〇」と評価した。
「吐出性／印刷性」…ピエゾインクジェット印刷機を用いて、インクの吐出を行ない、主滴からの分離が無く、印刷塗膜に滲みが無いものを「〇」と評価した。
なお、上述した表１における組成の表示方法および特性の評価方法は、後述する表２ないし表６においても同様である。
表１からわかるように、この発明の範囲内にある実施例１～２０に係る試料では、樹脂として、水系セルロース樹脂を用いながら、溶剤として、メトキシブタノール、１－３ブタンジオール、および／またはエチレングリコールを用いているので、「沈降速度」が７０．５％／ｈ以下と低く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「〇」の評価が得られた。
他方、この発明の範囲外にある比較例１～１６に係る試料では、樹脂として、水系セルロース樹脂を用いているが、溶剤として、エキネン、イソプロピルアルコール、またはエタノールを用いているので、「沈降速度」が１６８．１％／ｈ以上と高く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「×」の評価となった。
なお、表１には示されていないが、樹脂として、水系セルロース樹脂としてのヒドロキシプロピルセルロースではなく、水系ではないセルロース樹脂としてのエチルセルロースを用いた場合、沈降速度が１０～２０％程度悪化することが確認された。
［実験例２］
実験例２では、実験例１と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、アクリル樹脂を用いた点を除いて、実験例１の場合と同様の手順で、試料となる、表２に示す組成を有する実施例２１～４０および比較例２１～３６に係る機能材料インクを得た。なお、アクリル樹脂としては、より具体的には、三菱ケミカル社製アクリル樹脂「ダイヤナール」を用いた。
実験例２では、実験例１と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、アクリル樹脂を用いた点を除いて、実験例１の場合と同様の手順で、試料となる、表２に示す組成を有する実施例２１～４０および比較例２１～３６に係る機能材料インクを得た。なお、アクリル樹脂としては、より具体的には、三菱ケミカル社製アクリル樹脂「ダイヤナール」を用いた。
表２からわかるように、この発明の範囲内にある実施例２１～４０に係る試料では、樹脂として、アクリル樹脂を用いながら、溶剤として、メトキシブタノール、１，３－ブタンジオール、および／またはエチレングリコールを用いているので、「沈降速度」が７７．３％／ｈ以下と低く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「〇」の評価が得られた。
他方、この発明の範囲外にある比較例２１～３６に係る試料では、樹脂として、アクリル樹脂を用いているが、溶剤として、エキネン、イソプロピルアルコール、またはエタノールを用いているので、「沈降速度」が１８５．８％／ｈ以上と高く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「×」の評価となった。
［実験例３］
実験例３では、実験例１と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いた点を除いて、実験例１の場合と同様の手順で、試料となる、表３に示す組成を有する実施例４１～６０および比較例４１～５６に係る機能材料インクを得た。なお、ポリビニルブチラール樹脂としては、より具体的には、積水化学社製ポリビニルブチラール樹脂「エスレック」を用いた。
実験例３では、実験例１と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いた点を除いて、実験例１の場合と同様の手順で、試料となる、表３に示す組成を有する実施例４１～６０および比較例４１～５６に係る機能材料インクを得た。なお、ポリビニルブチラール樹脂としては、より具体的には、積水化学社製ポリビニルブチラール樹脂「エスレック」を用いた。
表３からわかるように、この発明の範囲内にある実施例４１～６０に係る試料では、樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いながら、溶剤として、メトキシブタノール、１，３－ブタンジオール、および／またはエチレングリコールを用いているので、「沈降速度」が６４．４％／ｈ以下と低く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「〇」の評価が得られた。
他方、この発明の範囲外にある比較例４１～５６に係る試料では、樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いているが、溶剤として、エキネン、イソプロピルアルコール、またはエタノールを用いているので、「沈降速度」が１７２．９％／ｈ以上と高く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「×」の評価となった。
［実験例４］
機能材料インクに含まれる無機材料粉末として、セラミック粉末を用いた。セラミック粉末として、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＣａＴｉ、ＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＢａＴｉ、およびＣａＯ３の各粉末のうち、代表して、ＣａＺｒＯ３、ＢａＴｉＯ３、およびＡｌ２Ｏ３の各粉末を選択した。
機能材料インクに含まれる無機材料粉末として、セラミック粉末を用いた。セラミック粉末として、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＣａＴｉ、ＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＢａＴｉ、およびＣａＯ３の各粉末のうち、代表して、ＣａＺｒＯ３、ＢａＴｉＯ３、およびＡｌ２Ｏ３の各粉末を選択した。
また、機能材料インクに含まれる樹脂として、実験例１の場合と同様、水系セルロース樹脂、より具体的には、日本曹達社製セルロース樹脂「ヒドロキシプロピルセルロース」を用いた。
機能材料インクを作製するにあたっては、実験例１の場合と同様の手順で、試料となる、表４に示す組成を有する実施例６１～７５および比較例６１～７２に係る機能材料インクを得た。
表４からわかるように、この発明の範囲内にある実施例６１～７５に係る試料では、樹脂として、水系セルロース樹脂を用いながら、溶剤として、メトキシブタノール、１，３－ブタンジオール、および／またはエチレングリコールを用いているので、「沈降速度」が３４．３％／ｈ以下と低く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「〇」の評価が得られた。
他方、この発明の範囲外にある比較例６１～７２に係る試料では、樹脂として、水系セルロース樹脂を用いているが、溶剤として、エキネン、イソプロピルアルコール、またはエタノールを用いているので、「沈降速度」が１００．１％／ｈ以上と高く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「×」の評価となった。
なお、表４には示されていないが、実験例４についても、樹脂として、水系セルロース樹脂としてのヒドロキシプロピルセルロースではなく、水系ではないセルロース樹脂としてのエチルセルロースを用いた場合、沈降速度が１０～２０％程度悪化することが確認された。
［実験例５］
実験例５では、実験例４と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、アクリル樹脂を用いた点を除いて、実験例４の場合と同様の手順で、試料となる、表５に示す組成を有する実施例８１～９５および比較例８１～９２に係る機能材料インクを得た。なお、アクリル樹脂としては、より具体的には、実験例２の場合と同様、三菱ケミカル社製アクリル樹脂「ダイヤナール」を用いた。
実験例５では、実験例４と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、アクリル樹脂を用いた点を除いて、実験例４の場合と同様の手順で、試料となる、表５に示す組成を有する実施例８１～９５および比較例８１～９２に係る機能材料インクを得た。なお、アクリル樹脂としては、より具体的には、実験例２の場合と同様、三菱ケミカル社製アクリル樹脂「ダイヤナール」を用いた。
表５からわかるように、この発明の範囲内にある実施例８１～９５に係る試料では、樹脂として、アクリル樹脂を用いながら、溶剤として、メトキシブタノール、１，３－ブタンジオール、および／またはエチレングリコールを用いているので、「沈降速度」が３３．５％／ｈ以下と低く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「〇」の評価が得られた。
他方、この発明の範囲外にある比較例８１～９２に係る試料では、樹脂として、アクリル樹脂を用いているが、溶剤として、エキネン、イソプロピルアルコール、またはエタノールを用いているので、「沈降速度」が１２０．７％／ｈ以上と高く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「×」の評価となった。
［実験例６］
実験例６では、実験例４と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いた点を除いて、実験例４の場合と同様の手順で、試料となる、表６に示す組成を有する実施例１０１～１１５および比較例１０１～１１２に係る機能材料インクを得た。なお、ポリビニルブチラール樹脂としては、より具体的には、実験例３の場合と同様、積水化学社製ポリビニルブチラール樹脂「エスレック」を用いた。
実験例６では、実験例４と比較して、機能材料インクに含まれる樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いた点を除いて、実験例４の場合と同様の手順で、試料となる、表６に示す組成を有する実施例１０１～１１５および比較例１０１～１１２に係る機能材料インクを得た。なお、ポリビニルブチラール樹脂としては、より具体的には、実験例３の場合と同様、積水化学社製ポリビニルブチラール樹脂「エスレック」を用いた。
表６からわかるように、この発明の範囲内にある実施例１０１～１１５に係る試料では、樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いながら、溶剤として、メトキシブタノール、１，３－ブタンジオール、および／またはエチレングリコールを用いているので、「沈降速度」が３４．７％／ｈ以下と低く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「〇」の評価が得られた。
他方、この発明の範囲外にある比較例１０１～１１２に係る試料では、樹脂として、ポリビニルブチラール樹脂を用いているが、溶剤として、エキネン、イソプロピルアルコール、またはエタノールを用いているので、「沈降速度」が１１７．２％／ｈ以上と高く、「長期安定性」および「吐出性／印刷性」について「×」の評価となった。
１ 積層セラミックコンデンサ
２ セラミック層
３ セラミック素体
４，５ 内部電極
１１ セラミックグリーンシート
１２ 内部電極用印刷膜
１３ 段差吸収用印刷膜
１４，１５ 外部電極用印刷膜
２ セラミック層
３ セラミック素体
４，５ 内部電極
１１ セラミックグリーンシート
１２ 内部電極用印刷膜
１３ 段差吸収用印刷膜
１４，１５ 外部電極用印刷膜
Claims (4)
- 積層型セラミック電子部品における非導電層を３次元インクジェット印刷法により形成するために用いられる機能材料インクであって、
機能材料、分散剤、溶剤、樹脂および可塑剤を含み、
前記機能材料として、無機材料粉末を含み、
前記分散剤として、ポリカルボン酸系共重合体を含み、
前記溶剤として、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含み、
前記樹脂として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含み、
前記無機材料粉末は、ＣａＺｒＯ３、Ａｌ２Ｏ３、およびＢａＴｉＯ３から選ばれる少なくとも１種を含むセラミック粉末であり、
前記セラミック粉末の沈降速度を低くするため、前記セラミック粉末、前記溶剤、前記分散剤、前記樹脂および前記可塑剤は、これらの合計を１００質量部としたとき、
セラミック粉末 １０．３９ ～２５．３５質量部
溶剤 ８８．９１ ～７２．３６質量部
分散剤 ０．１６ ～ ０．３９質量部
樹脂 ０．４９ ～ １．７９質量部
可塑剤 ０．０５ ～ ０．１１質量部
となる質量比を有する、
機能材料インク。 - 積層型セラミック電子部品における導体層を３次元インクジェット印刷法により形成するために用いられる機能材料インクであって、
機能材料、分散剤、溶剤および樹脂を含み、
前記機能材料として、金属粉末を含み、
前記分散剤として、ポリカルボン酸系共重合体を含み、
前記溶剤として、メトキシブタノール、エチレングリコール、および１，３－ブタンジオールから選ばれる少なくとも１種を含み、
前記樹脂として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂から選ばれる少なくとも１種を含み、
前記金属粉末は、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＡｇから選ばれる少なくとも１種を含む粉末であり、
前記金属粉末の沈降速度を低くするため、前記金属粉末、前記溶剤、前記分散剤および前記樹脂は、これらの合計を１００質量部としたとき、
金属粉末 １７．９５ ～３９．０５質量部
溶剤 ８１．４２ ～５１．２９質量部
分散剤 ０．２２ ～ ０．４７質量部
樹脂 ０．４１ ～ ９．１９質量部
となる質量比を有する、
機能材料インク。 - 前記セルロース樹脂は、水系セルロース樹脂を含む、請求項１または２に記載の機能材料インク。
- 前記水系セルロース樹脂は、ヒドロキシプロピルセルロースを含む、請求項３に記載の機能材料インク。
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