KR101559474B1 - 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터 - Google Patents

복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합나노 입자를 이용하여 전극인쇄잉크 조성물을 제조하고, 상기 전극인쇄잉크 조성물을 이용하여 롤투롤 인쇄방식으로 경량화, 박막화 및 플렉시블화되는 정보기기에 필요한 고용량 및 고집적화가 가능하고, 저가의 비용으로 제조할 수 있다.

Description

복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터{Multi-layer capacitor manufactured by electrode printing ink using compound nano gel}
본 발명은 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합나노 입자를 이용하여 전극인쇄잉크 조성물을 제조하고, 상기 전극인쇄잉크 조성물을 이용하여 롤투롤 인쇄방식으로 경량화, 박막화 및 플렉시블화되는 정보기기에 필요한 고용량 및 고집적화가 가능하고, 저가의 비용으로 제조할 수 있는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터에 관한 것이다.
최근, 얇은 플렉시블 디스플레이의 개발을 위한 상당한 진전이 이루어졌다. 미국특허번호 제6,639,578호는 종래의 스크린 프린팅에서 멀티-컬러 공정과 유사한, 멀티 프린팅 오퍼레이션을 포함하는 전자적으로 처리가능한 디스플레이를 만드는 공정을 인용한다. 이와 유사하게, 미국특허 출원번호 제2006/0007368호는 축 둘레로 감을 수 있는 플렉시블 디스플레이 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스 어셈블리를 인용한다. 0.2mm 두께를 가진 풀 컬러 고해상도 플렉시블 OLED 디스플레이를 포함하여, 이러한 기술을 기반으로 하는 일정 범위의 플렉시블 전자기기들이 시중(14)에 소개되고 있다. 이러한 노력의 목표는 실제 종이의 우수한 취급성, 대조비, 및 유연성을 닮은 디스플레이를 개발하는 것이다.근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다.
그 기능면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조기술이 발전되고 있다. 따라서 메모리 소자의 경우, 소자 동작에 필요한 캐패시턴스(Capacitance)를 얻기가 점점 어려워지고 있고 이에 따라 기가비트(Giga bit)급 메모리 소자를 동작시키는데 필요한 캐패시터를 제조하는데 있어서, 유전체막의 두께를 박막화하고, 캐패시터의 유효단면적을 증가시키기 위하여 여러 종류의 하부전극을 채용하고 또한 고유전율을 갖는 유전체막을 사용하려는 노력이 이루어지고 있다. 고유전율을 갖는 유전체층을 채용하는 경우, 금속-절연체-금속(Metal-insulater-metal) 구조로 캐패시터를 형성하는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.
따라서 종래에는 상기와 캐패시턴스의 개발요구에 따라서 특허공개 제2010-0109155호와 같이 하부 전극층과 유전층(dielectric layer), 상부 전극층으로 구성되는 박막 캐패시터에서, 하부 전극층과 상부 전극층을 금속 착체 화합물(Organic Metal Complex)을 필수성분으로 하는 금속잉크를 인쇄 또는 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 캐패시터의 제조방법에 관한 기술이 제안되어 왔다.
그러나 상기와 같은 종래의 롤투롤 인쇄기법에 의하여 제조되는 박막 캐패시터는 개별적으로 전극층과 유전층을 각각 인쇄하여 제조된 것으로서 하나 이상의 캐패시턴스가 연결되는 회로(특히, 병렬연결)의 구현시에는 개별적으로 인쇄제조된 캐패시턴스를 각각 별도의 공정으로 제조하고, 이를 연결시키기 때문에 공정수가 증가되고, 정보기기에 설치에 설치면적이 더욱 추가되기 때문에 고용량, 고집적된 플렉시블한 장치의 구현에 적용하기에 부적합한 문제점이 있다.
따라서 최근 고 용량 저가의 MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor)에 대한 요구는 갈수록 가격 경쟁이 심해지는 이동 통신 단말기에서 매우 중요한 가격 경쟁력을 확보하는 생산 업체들의 당연한 추이라 볼 수 있다.
이에 따라 블레이드 코팅법, 스크린 인쇄법, 로타리 스크린, R2R그라 비아를 이용하여 MLCC를 제조 하고자 하는 노력이 활발히 진행되어 상기 종래기술의 특허공개공보 제2010-0109155호(2010.10.08일 공개)와 같이 롤투롤 인쇄기법을 이용한 제조 기술들이 확보되고 있다.
그러나 종래의 기술은 층간 두께 100um이하로 10층 이상의 구조를 지닌 MLCC를 제조함에 있어 수율이 낮아 제품의 가격을 상승시키며 동시에 층간의 두께가 균일하지 못해 종종 유전체가 파괴되거나 리킹(Leaking)이 발생되어 커패시터의 사용 수명이 기대치에 못 미치는 경우가 많았다.
또한 시장의 요구는 800층 정도의 구조를 지닌 MLCC를 제조 하여 정격전압, 정전용량, 압전 현상등을 향상시켜야 하나 인쇄 방법으로는 층간 격차가 커짐에 따른 잉크 전이 불량과 층간 접속 인쇄 불량이 빈번히 발생하여 저가의 MLCC제조가 어려운 기술적 한계에 접해 있는 현실이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 롤투롤 인쇄기법을 이용하여 하나 이상의 캐패시터를 병렬 집적화하여 10000개 이상의 캐패시터가 작은 면적에 병렬로 집적될 수 있어 정전용량은 높으면서 저렴한 비용으로 대량 생산 가능하도록 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터를 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크로 제조되는 다층 캐패시터는 기판의 일면에서 전극인쇄잉크에 의하여 인쇄되는 제1전극층; 상기 제1전극층의 상면 일측을 제외한 나머지 영역에 유전체 잉크가 도포되는 유전체층; 및 상기 유전체층의 상면 일부를 제외한 나머지 영역에서 상기 전극인쇄잉크에 의하여 인쇄되는 제2전극층을 포함하는 하나 이상의 캐패시터가 순차적으로 적층되고, 상기 전극인쇄잉크는 실버나이트레이트와, 팔라듐나이트레이트 또는 니켈나이트레이트; 고분자 피롤리돈, 고분자 우레탄 또는 고분자 아마이드로부터 선택되는 하나 이상의 고분자 바인더와, 환원제를 함유하는 복합 나노젤; 및 극성유기용매, 유기물 첨가제, 헥실알콜, 도데실알콜, 다이에틸렌알콜아민 및 에틸렌글라이콜 중에서 어느 하나가 첨가되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1전극층과 유전체층 및 제2전극층은 1~10㎛의 층간격을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 상기 제1전극층의 상면에서 수평으로 연장되다가 상면 타측에서 하향되도록 절곡되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1전극층은 상기 유전체층이 도포되지 않은 상면 일측에서 타 캐패시터의 전극층이 적층되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2전극층은 상기 유전체층의 상면 일측 일부를 제외한 나머지 영역에서 상기 전극인쇄잉크가 도포되고, 그 상면에 동일 극성의 타 캐패시터의 전극층이 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 상기 제2전극층이 도포되지 않은 상면 일측에서 타 캐패시터의 유전체층이 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체잉크는 BaTiO3를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 1~3㎛의 두께를 갖도록 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 캐패시터는 전기적 신호의 통전이 가능하도록 터미널이 연결되고, 상기 터미널이 연결되는 최종 캐패시터의 전극층은 상기 전극인쇄잉크에 의해 인쇄되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명은 다양한 집적 회로설계가 가능하여, 정전용량, 에너지 밀도, 파워 밀도, 작동 전압등을 사용처의 요구에 적합하게 디자인하고 제조할 수 있고, 플렉시블한 기판에 고밀도로서 집적가능함에 따라서 말거나 적층시켜 사용할 수 있기에 동일한 숫자 또는 그 이하의 캐패시터가 적층된 다층 세라믹 캐패시터에 비하여 저렴한 제조비용으로 높은 정전용량을 발현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 인쇄 캐패시터의 바람직한 실시예를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 인쇄 캐패시터의 바람직한 실시예의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 인쇄 캐패시터의 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 인쇄 캐패시터를 촬영한 사진,
도 5는 도 4의 캐패시터의 단면에서 각 층간 거리를 측정한 광학 이미지,
도 6은 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크의 실시예 1의 광학이미지,
도 7은 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크의 실시예 2의 광학이미지,
도 8은 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크의 실시예 3의 광학이미지.
도 9는 비교예 1의 은나노젤을 촬영한 광학이미이다.
이하에서는 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 인쇄 캐패시터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 인쇄 캐패시터의 바람직한 실시예를 도시한 단면도, 도 2는 평면도, 도 3은 회로도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 인쇄 캐패시터는 PET, PEN, PI, PC중 어느 하나로 제조되는 기판의 일면에서 전극인쇄잉크에 의하여 인쇄되는 하나 이상의 전극층과, 유전체 잉크로 인쇄되는 하나 이상의 유전체층이 순차적으로 적층되어 형성됨에 따라서 도 3에 도시된 바와 같은 캐패시터의 병렬회로를 구현할 수 있다.
도 2에 도시된 캐패시터는 일예를 설명하기 위한 것으로서 제1 내지 제4 캐패시터가 병렬로 연결된 회로를 도시한 것이다. 이는 본 발명에 의하여 구현가능한 다양한 응용예 중 어느 하나이다.
여기서 제1캐패시터(C1)는 제1전극층(11)의 상면 일부에서 인쇄되어 'ㄱ'자 형상으로서 한쪽 끝단이 절곡되도록 인쇄되는 제1유전체층(21)과, 상기 제1유전체층(21)의 상면 일부에서 인쇄되어 상기 제1유전체층(21)의 타측 상면과 측면에 도포되는 제2전극층(12)으로 이루어진다.
여기서 상기 제1유전체층(21)은 절곡된 타측 끝단이 상기 제1전극층(11)과 제2전극층(12) 사이를 절연되도록 수평으로 연장된 이후 절곡되어 하향 연장된다. 아울러 상기 제1유전체층(21)은 상기 제1전극층(11)의 상면 일측이 개방된 상태가 되도록 상면일부를 제외한 나머지 영역으로 인쇄된다.
또한 상기 제1전극층(11)은 상면 일측을 제외한 나머지 영역에 제1유전체층(21)이 형성되고, 나머지 상면 일측으로 제2캐패시터(C2)의 제3전극층(13)이 적층되도록 인쇄된다.
그리고 상기 제2전극층(12)은 상기 제1유전체층(21)의 상면 일측을 제외한 나머지 영역의 상면과 측면에 인쇄된다. 여기서 상기 제1유전체층(21)의 상면 일측은 그 상측에서 제2캐패시터(C2)의 제2유전체층(22)의 절곡된 끝단이 연결되도록 인쇄된다.
상기 제2캐패시터(C2)는 제2전극층(12)과 제3전극층(13) 사이에 제2유전체층(22)을 포함한다. 여기서 상기 제2전극층(12)은 상기 제1캐패시터(C1)의 전극과 제2캐패시터(C2)의 전극으로 동시에 사용할 수 있도록 인쇄되었다.
상기 제2유전체층(22)은 상기 제1유전체층(21)의 개방된 상면 일측과 상기 제2전극층(12)의 상면 일측에서 유전체 잉크에 의하여 인쇄된다. 이때 상기 제2유전체층(22)은 상기 제1유전체층(21)과 마찬가지로 'ㄱ'자 형으로서 일측이 하향 절곡되고 타측이 수평연장되어 상기 제2전극층(12)와 제3전극층(13)을 절연되도록 상기 제2전극층(12)의 상면 일측에서 타측까지 인쇄되나, 타측 일부를 개방된 상태로서 유지하도록 한다.
상기 제3전극층(13)은 상기 제1전극층(11)의 일측 상면과 상기 제2유전체층(22)의 일측면 및 상면 일측에 인쇄된다. 여기서 상기 제3전극층(13)은 상기 제2유전체층(22)의 상면에 인쇄되되, 타측의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 전극인쇄잉크가 도포되어 인쇄된다.
제3캐패시터(C3)는 상기 제3전극층(13)과 제4전극층(14) 사이에 적층되는 제3유전체층(23)을 포함한다.
상기 제3유전체 층은 타측 끝단이 하향 절곡되어 상기 제2유전체층(22)의 상면 타측에서 개방된 영역에 연결되고, 일측이 상기 제3전극층(13)의 상면에서 일측 일부 영역을 제외한 나머지 상면에 유전체 잉크에 의하여 인쇄되어 상기 제3전극층(13)과 제4전극층(14)을 절연시킨다.
상기 제4전극층(14)은 상기 제2전극층(12)의 상면 타측에서 개방된 영역으로 도포되어 상기 제2유전체층(22)의 타측면과, 상기 제3유전체층(23)의 타측면 및 상면 일측 영역을 제외한 나머지 영역에 적층된다.
제4캐패시터(C4)는 제4전극층(14)과 제5전극층(15) 사이에 적층되는 제4유전체층(24)을 포함한다.
상기 제4유전체층(24)은 상기 제3유전체층(23)의 상면 일측에서 상기 제4전극층(14)이 인쇄되지 않은 개방된 영역으로 일측 끝단이 연결되고, 상기 일측 끝단에서 상향되어 수평으로 연장되는 상기 제4전극층(14)의 상면 일측에 인쇄된다. 즉, 상기 제4유전체층(24)은 'ㄱ'자 형상으로서 제4전극층(14)과 제5전극층(15) 사이를 절연시킨다.
상기 제5전극층(15)은 상기 제3전극층(13)의 일측 상면과 상기 제3유전체층(23)의 일측면과, 제4유전체층(24)의 일측면에서 일측 상면에 걸쳐 인쇄 및 적층된다. 여기서 상기 제5전극층(15)은 상기 제4유전체층(24)의 상면에서 타측 일부 영역이 개방된 상태로 유지하도록 그 나머지 영역에만 전극인쇄잉크로서 인쇄된다.
여기서 상기 제1내지 제5전극층(15)과, 그 사이에 제1 내지 제4유전체층(24)은 각 층간 간격(각층의 두께)이 1~10㎛가 되도록 도포되는 유전체 잉크와 전극인쇄잉크의 도포량이 조절된다. 아울러 상기 전극층의 면적은 500㎛2~100㎠의 범위내에서 조절됨이 바람직하다.
더욱 바람직하게로는 상기 유전체층(21~24)의 두께를 1~4㎛의 두께로서 한정하고, 상기 전극층(11~15)의 면적을 조절함에 따라서 목표 정전용량의 값에 도달하는 것이 더욱 용이하다. 이는 도 4와 도 5의 캐패시터 이미지를 통해 확인할 수 있다.
도 4의 캐패시터는 상술한 제1 내지 제 4 캐패시터중 어느 하나를 상측에서 촬영한 사진이며, 도 5는 도 4의 단면 이미지이다.
상기 전극층 사이의 유전체층은 촬영된 광학이미지에서 측정된 바와 같이 3.75㎛이고, 전체 캐패시터의 두께가 10㎛이하로서 인쇄되었다.
이와 같이 본 발명은 유전체 잉크와 전극인쇄잉크로서 전극층(11~15)과 유전체층(21~24)을 인쇄할 수 있기에 유전체층(21~24)의 두께와 각 층간 두께를 설정 및 조절이 가능하고, 전극층(11~15)의 면적을 설계자의 의도대로 조절할 수 있어 다 수개의 캐패시터(C1~C4)가 병렬로 연결되는 다층 캐패시터에서 목표로 하는 정전용량의 값을 갖도록 설계함이 용이하다.
즉, 정전용량은 전극의 면적과 층간 간격 및 유전율에 따라서 결정됨에 따라 전극층의 면적과 층간 간격(두께)를 인쇄과정에서 조절하면 목표하고자 하는 정전용량값을 쉽게 얻을 수 있도록 캐패시터의 제작이 가능하다. 예를 들면, 전극층의 면적이 고정된 상태에서 층간 간격을 줄이면 정전용량이 증가되고, 또는 층간 간격이 고정된 상태에서 전극층의 면적을 증가시키면 정전용량값이 증가된다.
이와 같이 본 발명은 전극인쇄잉크와 유전체 잉크에 의하여 전극층와 유전체 층을 순차적으로 적층시키면서 인쇄함에 따라서 목표로 하는 정전용량값에 따라서 면적과 층간격이 조절됨에 따라서 종래에 비하여 부피와 면적을 갖고, 더 적은 숫자의 캐패시터로서 종래와 동일한 정전용량값을 갖는 캐패시터 병렬회로의 구현이 가능하다.
여기서 상기 전극층은 나노 입자 크기를 갖는 2 또는 그 이상의 전도성 금속입자가 포함되는 복합 나노젤을 이용한 잉크에 의하여 인쇄되고, 상기 유전체층은 유전체 잉크에 의하여 인쇄된다.
이하에서는 상기와 같은 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 관하여 상세히 설명한다.
상기 전극인쇄잉크는 나노 입자크기를 갖는 실버나이트레이트(AgNO3)에 팔라듐나이트레이트(Pd(NO3)2 또는 니켈나이트레이트(Ni(NO3)2)을 혼합하여 이온 수용액을 제조하고, 이온 수용액에 고분자 바인더가 첨가되어 5~20분간 교반된 이후에 환원제가 투입되어 제조된 나노입자 용액에 용매가 첨가되어 원심분리시켜 바닥에 침전된 젤 형상의 복합 나노젤을 포함한다.
상기 고분자 바인더는 고분자 피롤리돈, 고분자 우레탄, 또는 고분자 아마이드로부터 선택되는 하나 이상이며, 상기 환원제는 하이드라진(N2H4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 포름알데히드, 아민류 화합물, 글리콜류 화합물, 글리세롤, 디메틸포름아미드, 탄닌산, 시트르산염 및 글루코스를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
그리고 본 발명에 따른 전극인쇄잉크는 종래의 은나노젤을 이용한 전도성 잉크에 비하여 정전용량이 높은 것을 확인할 수 있었다. 이는 하기의 실시예 1 내지 실시예 3과, 상기 은나노젤의 비교예를 통하여 그 과정을 설명한다.
(실시예 1)
증류수 900ml에 AgNO3 17g과 Pd(NO3)2 0.03g을 녹여 이온 수용액을 제조 하고, 이 용액에 고분자 피롤리돈 (평균분자량 5만) 10g을 첨가하고 10분 정도 교반 후 하이드라진 10ml를 10ml/min의 속도로 투입 하여 나노 입자 용액을 제조 하였다. 제조된 용액에 아세톤 1500ml을 첨가한 후 1분 동안 교반 하였다. 그리고 원심분리를 이용하여 11g의 나노 젤을 제조 하였다. 실시예 1의 복합 나노젤은 도 6의 광학이미지에 도시된 바와 같다.
(실시예 2)
에틸렌글리콜 900ml에 AgNO3 17g과 Pd(NO3)2 0.03g을 녹여 이온 수용액을 제조하고, 이 용액에 고분자 피롤리돈 (평균분자량 5만) 10g을 첨가하고 10분 정도 교반 후 하이드라진 10ml를 10ml/min의 속도로 투입 하여 나노 입자 용액을 제조 하였다. 제조된 용액에 아세톤 1500ml을 첨가한 후 1분 동안 교반 하였다. 그리고 원심분리를 이용하여 10g의 나노 젤을 제조 하였다. 실시예 2의 복합 나노젤은 도 7의 광학이미지에 도시된 바와 같다.
(실시예 3)
증류수 900ml에 AgNO3 17g과 Ni(NO3)2 0.3g을 녹여 이온 수용액을 제조 하고, 이 용액에 고분자 피롤리돈 (평균분자량 5만) 10g을 첨가하고 10분 정도 교반 후 하이드라진 10ml를 10ml/min의 속도로 투입 하여 나노 입자 용액을 제조 하였다. 제조된 용액에 아세톤 1500ml을 첨가한 후 1분동안 교반 하였다. 그리고 원심분리를 이용하여 10g의 나노 젤을 제조 하였다. 실시예 3의 복합 나노젤은 도 8의 광학 이미지에 도시된 바와 같다.
(비교예 1)
증류수 1000ml에 AgNO3 30g을 녹여 은 이온 수용액을 제조하였다. 이 용액에 고분자 피롤리돈( 분자량 평균 5만 ) 20g을 첨가하고, 하이드라진 수용액 15g을 천천히 첨가하고 교반하여 어두운 녹색을 띄는 용액을 제조하였다. 수득된 용액에 아세톤 2000ml를 첨가한 후 추가로 1분 교반 후, 원심분리기를 이용하여 6000rpm에서 10분간 분리한 침전물에 디에탄올 2,2아조스(Diethanol 2,2-azobis)를 첨가하여 은 나노젤15g을 제조하였다. 비교예 1의 은나노젤은 도 9의 광학이미지에 도시된 바와 같다.
실시예 1은 실버나이트레이트(AgNO3)와 팔라듐나이트레이트((Pd(NO3)2)를 선택한 복합 나노젤을 제조하였으며, 실시예 2는 실시예 1에서 증류수 대신 에틸렌글리콜을 사용하였고, 실시예 3은 실시예 1과 2에서 팔라듐나이트레이트((Pd(NO3)2) 대신 니켈나이트레이트(Ni(NO3)2)를 첨가하여 복합 나노젤을 제조하였다. 그리고 실시예 1과 2에서 은(Ag)과 팔라듐(Pd)은 1000:1, 실시예3의 은(Ag)과 니켈(Ni)은 100:1의 몰비로 혼합되었다.
아울러 상기 실시예 1 내지 실시예 3을 통하여 제조된 복합 나노젤과 상기 비교예1의 은나노젤은 극성유기용매, 유기물 첨가제, 헥실알콜, 도데실알콜, 다이에틸렌알콜아민 및 에틸렌글라이콜 중에서 어느 하나가 첨가되어 전극인쇄잉크가 제조된다.
이때 제조되는 전극인쇄잉크는 100~20000cP의 점도로서 제조되며, 그 점도에 따라서 상기 용매의 혼합량이 선택적으로 투입된다.
이와 같이 제조되는 비교예1과 실시예 1 내지 실시예 3에 의하여 제조된 전극인쇄잉크로서 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 내지 제4 캐패시터를 각각 인쇄하였고, 인쇄된 제1 내지 제 4 캐패시터의 개별 정전용량 값을 측정하였다. 제1 내지 제4 캐패시터의 개별 정전 용량 값은 표 1에 기재된 바와 같다.
캐패시터 No 비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3
정전용량
(nF/cm2 )		 C1 51 72 73 78
C2 50 73 72 77
C3 51 72 73 78
C4 51 71 72 76
표 1의 측정결과를 확인하여 보면, 은나노젤을 이용한 비교예 1은 평균 51의 정전용량값이 측정되었으며, 실시예 1은 72, 실시예 2는 72.5, 실시예 3은 77의 정전용량 값이 측정되었다. 병렬회로 전체의 정전용량의 값을 비교하면, 상기 비교예와 실시예1 내지 3의 정전 용량값의 차이는 개별 용량 차이의 4배가 된다.
이를 볼 때, 실시예 3의 캐패시터가 가장 높은 정전용량값을 갖고 있고, 은나노젤을 이용한 전도성 잉크에 비하여 복합 나노입자를 이용한 복합 나노젤의 실시예에 의한 캐패시터의 정전용량값이 높은 것으로 측정되었다.
여기서 상기 실시예 3은 정전용량이 가장 높고, 또한 저항값이 가장 높게 측정됨에 따라서 병렬회로의 배선으로 연결되는 터미널과의 접착을 위한 납 땜시 열화와 에이징(Aging)을 방지할 수 있다.
따라서 상기 실시예 3은 다층 캐패시터의 병렬회로를 구성할 경우에 상기 터미널이 연결되는 최종 전극층을 인쇄하는 경우에 적합하다. 예를 들면, 도 1 내지 도 3의 캐패시터 병렬회로에서 상기 제1캐패시터(C1)의 제1전극층(11)과 제4캐패시터(C4)의 제5전극층(15)을 은나노와 니켈이 혼합된 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크로서 인쇄하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 유전체층(21~24)을 인쇄하는 유전체 잉크는 바륨타이타네이트(BaTiO3)가 포함된 유전체 잉크가 바람직하다.
여기서 상기 캐패시터(C1~C4)에서 각 층의 두께는 1~10㎛로서 인쇄되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게로는 상기 유전체층(21~24)의 두께를 1~4㎛로 설정한다.
정전용량은 전극층(11~15)의 간격과 두께 및 유전율에 따라서 차이가 발생된다. 따라서 본 발명은 상기와 같이 전극인쇄잉크와 유전체 잉크를 통하여 전극층와 유전체층을 인쇄하면서 전극층(11~15)과 유전체층(21~24)의 면적과 두께를 조절함에 따라서 설계자 및/또는 사용자가 원하는 수치의 정전용량을 갖도록 다층 캐패시터의 설계가 가능하다.
예를 들면, 본 발명에 따른 다층 캐패시터 병렬회로는 PET, PI, PEN, PC중 어느 하나로 제조되는 50ㅧ1.0㎠의 면적에서 각 층간 간격이 1~10㎛로 인쇄되는 다 수개의 캐패시터를 적층시킬 수 있기에 종래의 멀티다층세라믹 캐패시터(Multi Layer Ceramic Capacitor)가 층간 두께 100㎛ 이하로 10층 이상의 구조로서 제조하는 방법에 비하여 높은 수율을 얻을 수 있으며, 종래에 비하여 불량율이 절감될 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
C1~C4 : 제1 내지 제4캐패시터
11~15 : 제1 내지 제5전극층 21~24 : 제1 내지 제4유전체층

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 기판의 일면에서 전극인쇄잉크에 의하여 인쇄되는 제1전극층;
    상기 제1전극층의 상면 일측을 제외한 나머지 영역에 유전체 잉크가 도포되는 유전체층; 및
    상기 유전체층의 상면 일부를 제외한 나머지 영역에서 상기 전극인쇄잉크에 의하여 인쇄되는 제2전극층을 포함하는 하나 이상의 캐패시터가 순차적으로 적층되고,
    상기 전극인쇄잉크는
    실버나이트레이트와, 팔라듐나이트레이트 또는 니켈나이트레이트;
    고분자 피롤리돈, 고분자 우레탄 또는 고분자 아마이드로부터 선택되는 하나 이상의 고분자 바인더와, 환원제를 함유하는 복합 나노젤; 및
    극성유기용매, 유기물 첨가제, 헥실알콜, 도데실알콜, 다이에틸렌알콜아민 및 에틸렌글라이콜 중에서 어느 하나가 첨가되는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크로 제조되는 다층 캐패시터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1전극층과 유전체층 및 제2전극층은
    1~10㎛의 층간격을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크로 제조되는 다층 캐패시터.
  8. 제6항에 있어서, 상기 유전체층은
    상기 제1전극층의 상면에서 수평으로 연장되다가 상면 타측에서 하향되도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크로 제조되는 다층 캐패시터.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1전극층은
    상기 유전체층이 도포되지 않은 상면 일측에서 타 캐패시터의 전극층이 적층되는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제2전극층은
    상기 유전체층의 상면 일측 일부를 제외한 나머지 영역에 상기 전극인쇄잉크가 도포되고, 그 상면에 동일 극성의 타 캐패시터의 전극층이 인쇄되는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유전체층은
    상기 제2전극층이 도포되지 않은 상면 일측에서 타 캐패시터의 유전체층이 연결되는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터.
  12. 제6항에 있어서, 상기 유전체잉크는
    BaTiO3를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터.
  13. 삭제
  14. 제6항에 있어서, 상기 유전체층은
    1~3㎛의 두께를 갖도록 인쇄되는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터.
  15. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 캐패시터는 전기적 신호의 통전이 가능하도록 터미널이 연결되고, 상기 터미널이 연결되는 최종 캐패시터의 전극층은 상기 전극인쇄잉크에 의해 인쇄되는 것을 특징으로 하는 복합 나노젤을 이용한 전극인쇄잉크에 의해 제조되는 다층 캐패시터.
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