KR20150005975A - 잉크젯용 잉크, 인쇄방법 및 세라믹 전자부품 - Google Patents

잉크젯용 잉크, 인쇄방법 및 세라믹 전자부품 Download PDF

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Abstract

잉크젯 인쇄 가능한 점도 특성, 안정 인쇄할 수 있는 침강 억제 특성, 인쇄 후에 번지기 어려운 특성과 같은 3가지 특성 모두를 만족하는 잉크젯용 잉크를 제공한다. 예를 들면 적층 세라믹 콘덴서(1)의 내부전극(4, 5)을 잉크젯 인쇄에 의해 형성할 때에 적합하게 사용될 수 있는 잉크이며, BET 환산 입경 50~1000㎚인 기능성 입자와, BET 환산 입경 4~40㎚인 리올로지 조정용 입자와, 유기 비이클을 포함하고, 전단 속도 1000s-1에서의 점도가 1~50mPa·s이면서, 전단 속도 0.1s-1에서의 점도가, 식: η=(D)2×ρ/104/2+80[단, η는 전단 속도 0.1s-1에서의 점도(mPa·s), D는 기능성 입자의 BET 환산 입경(㎚), ρ는 기능성 입자의 비중]에 의해 산출되는 점도η 이상이다.

Description

잉크젯용 잉크, 인쇄방법 및 세라믹 전자부품{INK FOR INKJET PRINTING, PRINTING METHOD, AND CERAMIC ELECTRONIC MEMBER}
이 발명은 잉크젯용 잉크에 관한 것으로, 특히, 세라믹 전자부품의 제조에 있어서 적합하게 사용되는 잉크젯용 잉크에 관한 것이다. 또한, 이 발명은 상기 잉크젯용 잉크를 사용하여 실시되는 인쇄방법, 및 상기 잉크젯용 잉크를 사용하여 구성되는 세라믹 전자부품에 관한 것이다.
적층 콘덴서나 세라믹 다층 기판 등의 전자부품을 제조하는데 있어서 전극을 형성하는 공정이 실시된다. 이 전극을 형성하는 방법 중 하나로, 스크린 인쇄법 또는 그라비어 인쇄법을 적용하여, 세라믹 등으로 이루어지는 소자부에, 금속분말을 도전성분으로서 함유하는 도전성 페이스트를 도포함으로써 도전성 페이스트막을 형성하고, 이 도전성 페이스트막을 열처리함으로써 전극을 형성하는 방법이 있다.
상기와 같은 스크린 인쇄법 또는 그라비어 인쇄법은 대량생산에 적합하지만, 인쇄판을 이용하기 때문에 소량 다품종의 생산이나 복잡한 패턴의 전극형성에는 맞지 않다. 그러므로, 새로운 인쇄방법으로서 잉크젯 인쇄법이 주목받고 있다.
잉크젯 인쇄법에서는 스크린 인쇄법 또는 그라비어 인쇄법에 있어서 사용하고 있었던 도전성 페이스트 또는 도전성 잉크를 그대로 사용할 수 없다. 잉크젯 인쇄법에 있어서 적용할 수 있는 도전성 잉크로서, 예를 들면 이하와 같은 것이 제안되고 있다.
일본국 공개특허공보 2000-327964호(특허문헌 1)에서는 입경 10㎛ 이하의 금속 가루를 포함하고, 점도가 200mPa·s 이하, 침강이 10분에 10㎜ 이하 혹은 100분에 20㎜ 이하인 유기용제계의 도전성 잉크가 제안되고 있다.
일본국 공개특허공보 2002-121437호(특허문헌 2)에서는 입경 100㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이하의 금속입자를 포함하고, 점도가 1~100mPa·s, 표면장력이 25~80mN/m인 유기용제계의 도전성 잉크가 제안되고 있다.
일본국 특허공보 제4303715호(특허문헌 3)에서는 잉크젯 인쇄용을 의도한 것은 아니지만, 도전성 입자를 함유함과 동시에, 용도가 되는 세라믹 전자부품의 세라믹 소체를 구성하는 유전체 세라믹과 공통되는 주성분으로 이루어지는 공재(共材)(유전체) 입자를 함유하고, 도전성 입자 직경이 10~1000㎚이며, 도전성 입자 직경에 대한 공재 입자 직경의 비율이 0.1~0.25이며, 도전성 입자 100중량%에 대하여 공재 첨가량이 5~30중량%인 유기용제계의 도전성 페이스트가 제안되고 있다. 한편, 실시예에서 사용되고 있는 공재 입자의 입경은 특허문헌 3 중의 표 4에 기재되는 바와 같이 최소 30㎚이며, 그 미만의 공재 입경으로 한 경우의 데이터가 없다.
일본국 공개특허공보 2006-28320호(특허문헌 4)에서는 점도 35mPa·s 이하인 잉크젯 인쇄용의 수계(水系) 금속 잉크가 제안되고 있다. 수계 금속 잉크에서는 유기용제계의 잉크와 달리, 분산제 및 바인더로는 이온성 수지를 사용하고 있다. 특허문헌 4에 기재되는 수계 금속 잉크에 포함되는 금속분말의 입경은 50~400㎚이다. 또, 이 수계 금속 잉크는 공재(티탄산 바륨 분말)도 구성 요소로 되어 있지만, 특허문헌 4에는 공재에 대한 입경범위에 관한 기재는 없고, 실시예에서는 입경 200㎚인 티탄산 바륨 분말만이 개시되어 있다.
그러나, 세라믹 전자부품을 제조하는데 있어서, 전극의 형성을 위해 잉크젯 인쇄를 적용하고자 하는 경우, 상술한 특허문헌 1~4에 기재된 각 기술에는 이하의 문제가 있다.
특허문헌 1에 기재된 도전성 잉크가 가지는 침강이 10분에 10㎜ 이하 혹은 100분에 20㎜ 이하와 같은 특성의 레벨에서는, 침강에 의한 도포 두께 편차가 생기기 쉬워서, 안정되어 같은 두께의 인쇄막을 형성하는 것이 곤란하다.
한편, 특허문헌 2에 기재된 금속입자의 입경인 100㎚ 이하와 같은 범위 중, 예를 들면 입경 50㎚ 미만의 금속입자를 포함하는 잉크의 경우, 콜로이드상(forms a colloid)이 되기 때문에 큰 직경 금속입자와 비교하여 침강이 늦어져서, 안정되어 같은 두께의 인쇄막을 형성하는 것이 비교적 용이하다. 그러나, 입경 50~100㎚의 범위인 금속입자를 포함하는 잉크의 경우, 침강에 의한 도포 두께 편차가 생기기 쉬워서, 안정되어 같은 두께의 인쇄막을 형성하는 것이 곤란하다. 그와 더불어, 입경 50㎚ 이상에서는 인쇄 후의 도트나 도형이 현저하게 번진다는 문제가 발생하기 쉽다. 또, 입경 100㎚ 이하의 금속입자를 포함하는 잉크로 형성된 인쇄막은, 열수축 개시 온도가 세라믹층과 비교하여 상당히 낮아서 소성시에 수축차가 생겨, 세라믹 전자부품에 크랙 등의 구조결함이 생기기 쉽다.
다음으로, 특허문헌 3에 기재된 도전성 페이스트는 잉크젯 인쇄에 적합한 리올로지(rheology)를 가지는 것이 아니다. 실제로, 특허문헌 3에 기재된 실시예를 보는 한, 스크린 인쇄용의 도전성 페이스트가 개시되어 있다. 만일, 잉크젯 인쇄가 가능한 점도로 한 경우, 도전성 입자 직경 50㎚ 이상에서는 인쇄 후의 도트나 도형이 현저하게 번진다는 문제가 발생하기 쉽다. 또, 특허문헌 3에 기재된 도전성 페이스트에서는 도전성 입자 직경에 대한 공재 입자 직경의 비율이 0.1~0.25로 지나치게 크기 때문에, 도전성 입자 직경 150㎚ 이상의 영역에서는 도전성 입자의 침강이 현재화(顯在化)된다. 이렇기 때문에, 안정되어 같은 두께의 인쇄막을 형성하는 것이 곤란하다.
특허문헌 4에 기재된 금속 잉크는 수계 잉크이기 때문에 건조 속도가 극단적으로 늦다. 이러한 경우, 인쇄 번짐의 현재화나 건조 시간이 길어지기 때문에 인쇄 속도를 높일 수 없다는 문제가 일어난다. 한편, 일반적인 잉크젯 용지와 같이 예를 들면, 포어(pores)를 늘려서 흡수성이 있는 세라믹 시트로 하면 번짐의 문제는 해결할 수 있지만, 소성시에 수축이 현저하게 생겨서 세라믹 전자부품에 구조결함이 생기기 쉽다. 또, 수계 잉크에서는 적용 가능한 바인더 선택의 자유도가 낮아서 세라믹 전자부품용의 인쇄에 맞지 않다.
그런데, 적층형 세라믹 전자부품의 제조에 있어서, 세라믹 그린 시트 위에 형성되는 내부전극이 되는 도전막의 두께에 의한 단차(段差)가 복수의 세라믹 그린 시트의 적층으로 누적되어, 적층체의 박리 등이 발생하거나, 소성단계에 있어서 균열 등의 구조결함이 발생하는 경우가 있다는 문제에 직면하는 경우가 있다. 일본국 공개특허공보 평9-219339호(특허문헌 5)에는 이 문제를 해결하기 위해서, 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층을 세라믹 잉크의 잉크젯 인쇄로 형성하는 것이 제안되고 있다.
한편, 일본국 공개특허공보 2005-223323호(특허문헌 6)에는, (a) 기능성 재료와, (b) 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 유기 폴리머와, (c) 유기용매, 물, 또는 그들의 혼합물로부터 선택되는 분산 비이클을 포함하고, 기능성 재료 및 유기 폴리머가 분산 비이클 중에 분산된, 기판에 대한 잉크젯 인쇄 가능한 잉크 조성물이 기재되어 있다. 이 잉크 조성물의 점도는 25에서 35℃의 온도에 있어서 5mPa·s에서 50mPa·s의 사이이다. 여기서, 상기 기능성 재료는 도전성, 저항성 또는 유전성과 같은 기능을 가지는 재료이며, 구체예로서 각종 금속이나 티탄산 바륨 등을 들고 있다. 특허문헌 6의 단락 [0026]에는, 기능성 재료의 입경은 D50에서 0.005㎛~2㎛의 범위 내인 것이 바람직하다고 기재되어 있다.
특허문헌 6에 기재된 잉크 조성물은 거기에 포함되는 기능성 재료가 금속일 경우, 잉크젯 인쇄를 적용하면서 세라믹 전자부품에서의 전극의 형성을 위해 사용할 수 있고, 한편, 거기에 포함되는 기능성 재료가 세라믹(저항체 또는 유전체)일 경우, 잉크젯 인쇄를 적용하면서, 적층형 세라믹 전자부품에서의 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층의 형성을 위해 사용할 수 있다.
그러나, 특허문헌 6에 기재된 잉크 조성물에도 이하와 같이 해결되어야 할 과제가 있다.
기능성 재료가 금속일 경우, 전술한 특허문헌 1~3에 기재된 기술과 동일한 문제에 직면할 수 있다.
한편, 기능성 재료가 세라믹이며, 잉크 조성물이 적층형 세라믹 전자부품에서의 단차 흡수층을 위한 인쇄막을 형성하기 위해서 사용되는 경우에도, 전술한 특허문헌 1~3에 기재된 기술과 거의 동일한 문제에 직면할 수 있다. 즉, 기능성 재료의 입경이 50㎚ 이상에서는 침강이 현재화되어, 안정되어 같은 두께의 도막을 인쇄 형성할 수 없으며, 인쇄 후의 도트나 도형이 현저하게 번진다는 문제가 발생한다. 한편, 기능성 재료의 입경이 50㎚ 미만에서는 콜로이드상이 되기 때문에 입자의 침강이 억제되지만, 일반적인 세라믹 전자부품 세라믹부의 주성분 입자의 소성 전 BET 환산 입경(100㎚ 이상)에 비하여 현저하게 작고, 소성시에 비교적 큰 수축 차이가 생겨서 세라믹 전자부품에 크랙 등의 구조결함이 생긴다.
이상과 같이, 잉크젯용 잉크에는 종래의 스크린 인쇄법 또는 그라비어 인쇄법에 사용되는 잉크 또는 페이스트와 비교하여 낮은 점도가 요구된다. 그러나, 그러한 낮은 점도영역이면서, 기능성 입자(도전성 입자 또는 세라믹 입자)의 입경이 50㎚ 이상인 잉크에서는 금속입자의 침강이나, 인쇄 도트 또는 도형의 현저한 번짐이 문제가 된다. 한편, 기능성 입자의 입경을 50㎚ 미만으로 하면, 세라믹 전자부품의 소성시에 구조결함이 발생하기 쉽다.
이렇게, 입경 50㎚ 이상인 입자를 포함하는 잉크젯용 잉크에서는 잉크젯 인쇄 가능한 점도 특성, 안정 인쇄할 수 있는 침강 특성, 인쇄 후에 번지기 어려운 특성과 같은 3가지 특성 모두를 만족할 필요가 있다. 또한, 세라믹 전자부품에 적용할 경우는 상기 3가지 특성과 더불어, 구조결함을 야기하지 않는 열수축 특성도 만족할 필요가 있다.
한편, 보충적으로 설명하면 침강의 문제는, 수계 잉크에서는 이온성 수지의 정전 반발력과 입체 반발력으로 입자가 분산 안정화되고 있기 때문에 비교적 작지만, 세라믹 전자부품용의 인쇄에 적합한 유기계 잉크에서는 정전 반발력이 발생하지 않기 때문에 크게 현재화된다.
입자 침강 속도의 고전식으로서, 이하의 스토크스식(Stokes' law)이 알려져 있다.
νs={Dp2(ρp-ρf)g}/18η
(단, νs는 입자의 침강 속도, Dp는 입자 직경, ρp는 입자 비중, ρf는 분산매 비중, g는 중력 가속도, 및 η는 분산매 점도이다.)
스토크스식으로부터, 입경 50㎚ 이상인 입자가 분산된 유기계 잉크에서 문제가 되는 입자 침강을 억제하기 위해서는, 분산매 점도η를 올리는 것이 효과적인 것을 알 수 있다.
일반적으로, 스토크스식의 η는 공간 점도(비이클계의 점도)로 해석되고 있다. 그렇기 때문에, η상승에는 용제 점도를 올리는, 점도가 높아지는 수지를 첨가하는, 틱소트로픽제(thixotropic agent)를 첨가하는 것과 같은 공간만으로 점도 발현시키는 어프로치로 밖에 실현할 수 없다는 결론이 된다. 그러나, 입자 침강을 억제할 수 있는 레벨로까지 공간 점도를 발현시키면, 높은 전단력(剪斷力; shear force)이 가해지는 잉크젯 인쇄의 순간에도 높은 점도가 되어(점도가 충분히 내려가지 않아), 잉크젯 인쇄할 수 없게 된다는 문제에 직면한다.
이렇게, 입경 50㎚ 이상인 입자가 분산된 유기계 잉크에서는 침강의 문제를 해결하는 것과 잉크젯 인쇄 가능한 점도 특성을 만족시키는 것의 양립이 상당히 곤란하다.
일본국 공개특허공보 2000-327964호 일본국 공개특허공보 2002-121437호 일본국 특허공보 제4303715호 일본국 공개특허공보 2006-28320호 일본국 공개특허공보 평9-219339호 일본국 공개특허공보 2005-223323호
그러므로, 이 발명의 목적은 세라믹 전자부품의 전극 또는 단차 흡수층을 잉크젯 인쇄에 의해 형성할 때에 적합하게 사용할 수 있는 잉크, 즉, 입경 50㎚ 이상의 기능성 입자를 포함하면서, 상술한 잉크젯 인쇄 가능한 점도 특성, 안정 인쇄할 수 있는 침강 특성, 인쇄 후에 번지기 어려운 특성과 같은 3가지 특성 모두를 만족함과 동시에, 세라믹 전자부품에 적용할 경우에는, 구조결함을 야기하지 않는 열수축 특성을 더욱 만족하는 잉크젯용 잉크를 제공하고자 하는 것이다.
이 발명의 다른 목적은, 상술한 잉크젯용 잉크를 사용하여 실시되는 인쇄방법을 제공하고자 하는 것이다.
이 발명의 또 다른 목적은, 상술한 잉크젯용 잉크를 사용하여 구성되는 세라믹 전자부품을 제공하고자 하는 것이다.
이 발명은 먼저 잉크젯용 잉크에 관한 것이다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크는 BET 환산 입경에 의한 평균 입경(이하, 간단히 "평균 입경"이라고 한다.) 50~1000㎚인 기능성 입자와, 평균 입경 4~40㎚인 리올로지 조정용 입자와, 유기 비이클을 포함하고, 전단 속도 1000s-1에서의 점도가 1~50mPa·s이면서, 전단 속도 0.1s-1에서의 점도가,
식 1: η=(D)2×ρ/104/2+80
[단, η는 전단 속도 0.1s-1에서의 점도(mPa·s), D는 기능성 입자의 평균 입경(㎚), ρ는 기능성 입자의 비중]
에 의해 산출되는 점도η 이상인 것을 특징으로 하고 있다.
상술과 같이, 평균 입경 4~40㎚인 리올로지 조정용 입자를 평균 입경 50~1000㎚인 기능성 입자에 추가함으로써, 잉크젯 인쇄 가능한 점도 특성, 안정 인쇄할 수 있는 침강 특성, 및 인쇄 후에 번지기 어려운 특성 모두를 만족시킬 수 있는 특수한 리올로지를 발현시킬 수 있다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크가 세라믹 전자부품의 제조에 적용될 경우, 리올로지 조정용 입자는 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 기능성 입자가 금속 등의 비교적 저융점인 물질로 이루어질 경우에는 세라믹으로 이루어지는 리올로지 조정용 입자를 함유시킴으로써, 충분한 수축 억제 효과, 나아가서는 구조결함 억제 효과가 얻어져, 소성 후에 크랙 등의 구조결함이 생기기 어려운 세라믹 전자부품을 제조할 수 있게 된다. 한편, 기능성 입자가 세라믹으로 이루어질 경우에는 기능성 입자의 열수축 특성을 저해하지 않고, 소성 후에 크랙 등의 구조결함이 생기기 어려운 세라믹 전자부품을 제조할 수 있게 된다.
바람직하게는, 리올로지 조정용 입자는 페로브스카이트 구조의 산화물로 이루어진다. 이 경우, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크에 대하여, 세라믹 전자부품의 전극형성용으로서 보다 적합한 특성을 부여할 수 있다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크에 있어서, 유기 비이클이, 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 및 환상(環狀) 아세탈계 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지와 유기용제의 혼합물이면, 잉크젯 인쇄에 있어서 보다 적합한 특성을 부여할 수 있다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크 중의 기능성 입자의 체적을 100체적부로 했을 때, 리올로지 조정용 입자의 첨가량은 3.0~42.4체적부인 것이 바람직하다. 이로 인해, 리올로지 조정용 입자에 의해, 보다 높은 리올로지 조정 효과가 얻어진다. 또, 기능성 입자가 금속 등의 비교적 저융점인 물질로 이루어질 경우에는, 리올로지 조정용 입자에 의해 수축 억제 효과가 얻어진다.
전극과, 전극을 유지하는 세라믹 소체를 포함하는 세라믹 전자부품에 있어서, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크가, 전극이 되는 인쇄막을 형성하기 위해서 사용될 경우, 기능성 입자는 도전성 입자이다. 한편, 여기서 말하는 전극은, 세라믹 소체의 외표면(外表面) 위에 형성되는 외부전극일 경우도, 세라믹 소체의 내부에 내장되는 내부전극일 경우도 있을 수 있다.
상술의 경우 도전성 입자는, 바람직하게는 Au, Pt, Ag, Ni, Cu, Al, 및 Fe로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속, 또는 이 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 함유하는 합금으로 이루어지는 것이다. 이들의 금속은 세라믹 전자부품에서의 전극의 재료로서 바람직하다.
또 상술의 경우, 리올로지 조정용 입자의 주성분은 세라믹 소체의 주성분과 동일한 것이 바람직하다. 이로 인해, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크에 대하여, 세라믹 전자부품에서의 전극형성용의 잉크로서 보다 적합한 성질을 부여할 수 있다.
적층된 복수의 세라믹층으로 이루어지는 적층구조를 가지는 세라믹 소체와, 세라믹층간의 계면을 따라 형성된 내부전극과, 세라믹층간의 계면에서의 내부전극이 형성되지 않는 영역에 형성된, 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층을 포함하는 세라믹 전자부품에 있어서, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크가, 단차 흡수층이 되는 인쇄막을 형성하기 위해서 사용되는 경우, 기능성 입자는 세라믹 입자이다.
이 경우, 기능성 입자가 되는 세라믹 입자의 주성분은 세라믹층의 주성분과 동일한 것이 바람직하다. 이로 인해, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크를, 단차 흡수층 형성용으로서 보다 적합한 것으로 할 수 있다.
상술의 경우, 기능성 입자의 평균 입경은 세라믹층에 포함되는 세라믹 주성분 입자의 소성 전의 평균 입경에 대하여, 48~152%의 범위 내인 것이 바람직하다. 이로 인해, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크에 대하여, 세라믹 전자부품에서의 단차 흡수층 형성용의 잉크로서 보다 적합한 성질을 부여할 수 있다.
이 발명은 잉크젯 장치에 의해, 상술한 잉크젯용 잉크로 이루어지는 인쇄막을 형성하는 인쇄방법에도 관한 것이다.
또한, 이 발명은 상술한 잉크젯용 잉크를 사용하여 구성되는 세라믹 전자부품에도 관한 것이다.
이 발명에 따른 세라믹 전자부품은, 제1 실시양태에서는 잉크젯용 잉크를 사용하여 형성된 인쇄막을 소성하여 이루어지는 전극과, 전극을 유지하는 세라믹 소체를 포함한다. 이 경우, 잉크젯용 잉크로는 기능성 입자가 도전성 입자인 것이 사용된다.
이 발명에 따른 세라믹 전자부품은, 제2 실시양태에서는 적층된 복수의 세라믹층으로 이루어지는 적층구조를 가지는 세라믹 소체와, 세라믹층간의 계면을 따라 형성된 내부전극과, 세라믹층간의 계면에서의 내부전극이 형성되지 않는 영역에 형성된, 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층을 포함하고, 단차 흡수층이, 잉크젯용 잉크를 사용하여 형성된 인쇄막을 소성하여 이루어지는 것이다. 이 경우, 잉크젯용 잉크로는 기능성 재료가 세라믹 입자인 것이 사용된다.
이 발명에 따른 세라믹 전자부품은, 제3 실시양태에서는 적층된 복수의 세라믹층으로 이루어지는 적층구조를 가지는 세라믹 소체와, 세라믹층간의 계면을 따라 형성된 내부전극과, 세라믹층간의 계면에서의 내부전극이 형성되지 않는 영역에 형성된, 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층을 포함하고, 내부전극 및 단차 흡수층의 각각이, 잉크젯용 잉크를 사용하여 형성된 인쇄막을 소성하여 이루어지는 것이다. 여기서, 내부전극을 형성하기 위한 잉크젯용 잉크로는, 기능성 입자가 도전성 입자인 것이 사용되고, 단차 흡수층을 형성하기 위한 잉크젯용 잉크로는 기능성 재료가 세라믹 입자인 것이 사용된다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크에 의하면, 원활하면서 안정된 잉크젯 인쇄가 가능해 지고, 또 인쇄막의 번짐이 생기기 어렵게 할 수 있다.
이 발명에 따른 인쇄방법에 의하면, 인쇄판 없이 인쇄가 가능하기 때문에 소량 다품종이나 복잡한 도형의 인쇄막 형성이 용이해진다.
이 발명에 따른 세라믹 전자부품에 의하면, 거기에 구조결함이 생기기 어렵게 할 수 있다.
도 1은 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크를 사용하여 구성되는 세라믹 전자부품의 일례로서의 적층 세라믹 콘덴서(1)를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 적층 세라믹 콘덴서(1)를 제조하는데 있어서 준비되는 세라믹 그린 시트(10)를 나타내는 사시도(斜視圖)이다.
도 1을 참조하여, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크를 사용하여 구성되는 적층 세라믹 콘덴서(1)에 대해서 설명한다.
적층 세라믹 콘덴서(1)는 적층된 복수의 세라믹층(2)으로 이루어지는 적층구조를 가지는 세라믹 소체(3)와, 세라믹층(2) 사이의 복수의 계면을 따라 각각 형성된 각각 복수의 제1 및 제2 내부전극(4 및 5)을 포함하고 있다. 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서 세라믹층(2)은 유전체 세라믹으로 구성된다. 제1 내부전극(4)과 제2 내부전극(5)은 정전용량을 형성하도록 세라믹층(2)을 통해서 서로 대향하고 있고, 또 적층방향에서 봤을 때 교대로 배치된다.
세라믹 소체(3)의 한쪽 단면(端面) 위에는 제1 내부전극(4)에 전기적으로 접속되도록 제1 외부전극(6)이 형성되고, 다른쪽 단면 위에는 제2 내부전극(5)에 전기적으로 접속되도록 제2 외부전극(7)이 형성된다.
상술한 적층 세라믹 콘덴서(1)를 제조하기 위해서, 도 2에 도시하는 바와 같은 세라믹 그린 시트(10)가 준비된다. 세라믹 그린 시트(10)는 세라믹층(2)이 될 것이다. 한편, 적층 세라믹 콘덴서(1)를 양산하는데 있어서 실제로 준비되는 세라믹 그린 시트는, 나중에 실시되는 컷트 공정에 의해 복수개의 적층 세라믹 콘덴서(1)를 꺼낼 수 있는 치수를 가지는 것이지만, 도 2에는 설명의 편의상, 1개의 적층 세라믹 콘덴서(1)를 위한 세라믹 그린 시트(10)가 도시되어 있다.
세라믹 그린 시트(10)의 한쪽 주면(主面) 위에는 내부전극(4 또는 5)이 되는 내부전극용 인쇄막(11)이 형성된다. 내부전극용 인쇄막(11)은 소정의 두께를 가지고 있고, 그렇기 때문에 세라믹 그린 시트(10) 위에, 이 두께에 의한 단차가 생겨 있다.
다음으로, 세라믹 그린 시트(10)의 주면 위의 내부전극용 인쇄막(11)이 형성되어 있지 않은 영역에, 단차 흡수용 인쇄막(12)이 형성된다. 단차 흡수용 인쇄막(12)은 상술한 내부전극용 인쇄막(11)의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층이 되는 것이다. 단차 흡수용 인쇄막(11)의 형성 공정은 내부전극용 인쇄막(11)의 형성 공정 전에 실시되어도 된다. 도 1에서 단차 흡수층은 특별히 도시되어 있지 않지만, 세라믹 소체(3) 내에 있어서, 내부전극(4 및 5)의 각각과 동일면 위에 연장되도록 형성되는 것이다.
상술한 내부전극용 인쇄막(11) 및 단차 흡수용 인쇄막(12)은 이 발명에 따른 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄에 의해 형성되는 것이지만, 그 상세한 내용에 대해서는 후술한다.
다음으로, 복수의 세라믹 그린 시트(10)가 적층되어 그린 적층체가 얻어진다. 이 그린 적층체는 필요에 따라서 프레스되고, 잘라져, 그 후 소성된다. 이 소성의 결과, 도 1에 도시한 내부전극(4 및 5)을 내장하는 세라믹 소체(3)가 얻어진다. 그리고, 이 세라믹 소체(3)의 단부(端部)에 외부전극(6 및 7)을 형성함으로써 적층 세라믹 콘덴서(1)가 완성된다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크는 전술한 바와 같이, 평균 입경 50~1000㎚인 기능성 입자와, 평균 입경 4~40㎚인 리올로지 조정용 입자와, 유기 비이클을 포함하고, 전단 속도 1000s-1에서의 점도가 1~50mPa·s이면서, 전단 속도 0.1s-1에서의 점도가,
식 1: η=(D)2×ρ/104/2+80
[단, η는 전단 속도 0.1s-1에서의 점도(mPa·s), D는 기능성 입자의 평균 입경(㎚), ρ는 기능성 입자의 비중]
에 의해 산출되는 점도η 이상인 것을 특징으로 하고 있다.
평균 입경 4~40㎚인 리올로지 조정용 입자는 상당히 큰 비표면적을 가지고, 그렇기 때문에 입자간 상호작용이 크게 작용한다. 이러한 리올로지 조정용 입자를 잉크에 첨가하면, 입경 50㎚ 이상인 큰 직경의 기능성 입자 및 리올로지 조정용 입자를 통한 삼차원 네트워크 구조가 효과적으로 형성되고, 높은 전단 속도 하에서는 잉크젯 인쇄 가능한 저점도 특성(전단 속도 1000s-1에 있어서 1~50mPa·s)이 발현됨과 동시에, 낮은 전단 속도 하에서는 평균 입경 50~1000㎚인 기능성 입자에 대하여 충분한 침강 억제 효과와 인쇄 번짐 억제 효과가 얻어지는 고점도 특성(전단 속도 0.1s-1에서의 점도가 상기 식 1에 의해 산출되는 η 이상)이 발현된다.
상술한 리올로지 조정용 입자에 의한 리올로지 조정 효과를 보다 높이기 위해서는, 리올로지 조정용 입자의 첨가량은 기능성 입자의 100체적부에 대하여 3.0~42.4체적부인 것이 바람직하다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크는, 상기와 같은 작용에 의해 잉크젯 인쇄 가능한 점도 특성, 안정 인쇄할 수 있는 침강 특성, 및 인쇄 후에 번지기 어려운 특성과 같은 3가지 특성 모두를 만족한다.
여기서, 전술한 스토크스식:
νs= {Dp2(ρp-ρf)g}/18η
(단, νs는 입자의 침강 속도, Dp는 입자 직경, ρp는 입자 비중, ρf는 분산매 비중, g는 중력 가속도, 및 η는 분산매 점도이다.)
에 대해서, 다시 고찰한다.
전술한 바와 같이, 스토크스식으로부터, 입경 50㎚ 이상인 입자가 분산된 유기계 잉크에서 문제가 되는 입자 침강을 억제하기 위해서는 분산매 점도η를 올리는 것이 효과적인 것을 알 수 있다.
이 발명에서는 상기 η를 높게 하는 방법으로서, 전술한 바와 같이 입경 50㎚ 이상의 큰 직경 입자 및 미립자를 통한 삼차원 네트워크 구조를 이용하고 있다. 이 삼차원 네트워크 구조는 전단력의 대소(大小)에 의해, 그 형성과 붕괴가 가역적(可逆的)으로 일어난다는 특징을 가진다. 또, 미립자의 입경이 작아질수록, 비표면적은 커지며, 첨가 총 체적당의 입자수가 많아지면서 입자간 거리도 좁아지므로, 삼차원 네트워크 구조가 효과적으로 형성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 정지 상태에서 낮은 전단 속도 하에서는 큰 직경 입자 및 미립자를 통한 삼차원 네트워크 구조의 형성으로 η가 높아지므로(즉, 입자계면과 공간에서 점도가 발현되므로), 침강이 억제된다. 한편, 높은 전단력이 가해지는 잉크젯 인쇄의 순간은 삼차원 네트워크 구조의 붕괴로 η가 낮아져서 잉크젯 인쇄가 가능해진다. 그와 더불어, 착탄 후는 다시 삼차원 네트워크 구조가 형성되어서 η가 높아지므로 도트나 인쇄 도형의 번짐 억제 효과도 발휘한다.
한편, 틱소트로픽제에서도 상기와 비교적 유사한 특성을 낼 수 있는 것이 일반적으로 알려져 있다. 단, 이러한 틱소트로픽제는 팽윤수지의 삼차원 네트워크 구조를 형성시키기(공간에서 점도가 발현되기) 때문에, 높은 전단력 하에서의 삼차원 네트워크 구조의 붕괴에 따른 점도 저하가 불충분하여 잉크젯 인쇄에 적합하지 않다.
또 틱소트로픽성의 발현은, 전술한 특허문헌 4에 기재된 바와 같은 고극성·고표면장력의 수계에서는 용이하지만, 저극성·저표면장력의 유기용제계에서는 곤란하다. 즉, 예를 들면 특허문헌 4에 기재된 바와 같은 수계 페이스트의 설계를 유기용제계에 적용해도 필요한 틱소트로픽성은 발현되지 않는다.
유기용제계에서 틱소트로픽성을 충분히 발현시키기 위해서는 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크와 같이, 적어도 입경 40㎚ 이하의 미립자를 첨가할 필요가 있다. 왜냐하면, 미립자화에 의해, 입자수의 증가에 따른 입자 표면간 거리의 단축과, 입자 표면적의 증가가 초래되어, 미립자를 통한 삼차원 네트워크 구조의 형성이 용이해지기 때문이다. 이 효과는 입자 직경이 작아질수록 보다 발휘된다.
이 발명에 따른 잉크젯용 잉크에 있어서 기능성 입자는 예를 들면, 도전체, 저항체, 유전체, 자성체, 형광체 등으로 이루어지는 것으로, 전자기적 또는 광학적인 기능을 부여하는 재료 전반으로 이루어지는 입자를 가리키고, 복수 종류의 재료 혼합물로 이루어지는 입자 또는 서로 다른 재료로 이루어지는 입자의 혼합이어도 된다. 잉크 중의 기능성 입자의 농도에 관계없이, 전단 속도 0.1s-1에서의 점도가 상기의 식 1에 의해 산출되는 η 이상이면, 충분한 침강 억제 효과와 인쇄 번짐 억제 효과가 얻어진다.
리올로지 조정용 입자는 입경만으로 정의된다. 즉, 리올로지 조정용 입자의 재질은 특별히 한정되는 것이 아니다. 한편, 리올로지 조정용 입자는, 바람직하게는 세라믹(산화물, 질화물, 붕화물, 규화물, 탄화물)으로 구성된다.
유기 비이클을 구성하는 유기용제 및 바인더의 각 재료에 대해서는 특별히 제약은 없고, 복수 종류 재료의 혼합이어도 된다. 예를 들면, 유기용제로는 알코올계, 에스테르계, 케톤계 및 에테르계인 것으로부터 선택되는 적어도 1종을 적합하게 사용할 수 있다. 바인더로는 셀룰로오스계, 아크릴계 및 환상 아세탈계인 것으로부터 선택되는 적어도 1종을 적합하게 사용할 수 있다.
도 2에 도시한 내부전극용 인쇄막(11)을 형성하기 위한 잉크젯용 잉크에 있어서는 기능성 입자로서 금속 등으로 이루어지는 도전성 입자가 사용된다. 기능성 입자가 금속 등의 비교적 저융점 재료로 이루어지면서, 리올로지 조정용 입자가 세라믹으로 이루어질 경우에는 평균 입경 50㎚ 이상의 기능성 입자에 대하여 리올로지 조정용 입자가 충분한 네킹(necking) 억제 효과를 발휘하고, 소성시에서의 내부전극용 인쇄막(11)의 열수축 개시 온도를 높게 할 수 있다. 이로 인해, 세라믹 그린 시트(10)와 내부전극용 인쇄막(11)의 수축 차이를 저감하고, 구조결함이 적은 적층 세라믹 콘덴서(1)를 제조할 수 있다. 이 경우, 리올로지 조정용 입자의 주성분은 세라믹 소체(3)의 주성분과 동일한 것이 보다 바람직하다.
상술한 도전성 입자는, 바람직하게는 Au, Pt, Ag, Ni, Cu, Al, 및 Fe로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속, 또는 이 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 함유하는 합금으로 이루어지는 것이다. 이들의 금속은 적층 세라믹 콘덴서(1)와 같은 세라믹 전자부품에서의 전극의 재료로서 적합하다.
도 2에 도시한 단차 흡수용 인쇄막(12)을 형성하기 위한 잉크젯용 잉크에 있어서는, 기능성 입자로서 세라믹 입자가 사용된다. 여기서, 기능성 입자가 되는 세라믹 입자의 주성분이, 세라믹층(2)의 주성분과 동일, 즉 세라믹 그린 시트(10)에 포함되는 세라믹 입자의 주성분과 동일하며, 리올로지 조정용 입자가 세라믹으로 이루어질 경우, 단차 흡수용 인쇄막(12)을 형성하기 위한 잉크로서 보다 적합한 것으로 할 수 있다.
상술의 경우 기능성 입자의 평균 입경이, 세라믹층(2)에 포함되는 세라믹 주성분 입자의 소성 전의 평균 입경에 대하여 48~152%의 범위 내일 경우, 세라믹 그린 시트(10)와 단차 흡수용 인쇄막(12) 사이에서 소성시의 수축의 미스매치(mismatch)가 보다 저감된다. 따라서, 얻어진 적층 세라믹 콘덴서(1)에 있어서 구조결함이 보다 생기기 어렵게 할 수 있는 열수축 특성을 만족하는 잉크젯용 잉크를 실현할 수 있다.
이상, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크가 적층 세라믹 콘덴서(1)에서의 내부전극(4 및 5)이 되는 내부전극용 인쇄막(11) 및 단차 흡수층이 되는 단차 흡수용 인쇄막(12)의 쌍방을 형성하기 위해서 사용되는 경우에 대해서 설명했지만, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크는 내부전극용 인쇄막(11) 및 단차 흡수용 인쇄막(12) 중 어느 하나만을 형성하기 위해서 사용되어도 된다.
또, 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크가 적용되는 것은 적층 세라믹 콘덴서(1)에 한정되지 않고, 그 밖의 적층형 세라믹 전자부품, 또한 적층구조를 가지지 않는 세라믹 전자부품이어도 된다. 또, 전자부품 이외의 분야에서 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크가 사용되어도 된다.
한편, 이 발명에 따른 잉크를 사용하여 실시될 수 있는 잉크젯의 방식에는 대표적으로 피에조(piezoelectric) 잉크젯 방식이 있지만, 이 방식에 한정되는 것이 아니다. 이 발명에 따른 잉크젯용 잉크는 저점도의 잉크를 필요로 하는 잉크젯 인쇄이면, 어떤 방식의 잉크젯 인쇄에도 적용할 수 있다.
이하, 이 발명에 기초하여 실시한 실험예에 대해서 설명한다.
[실험예 1]
<잉크젯용 잉크의 제작>
표 1에 나타내는 바와 같이, 기능성 입자로서 평균 입경("평균 입경"은 "BET 환산 입경에 의한 평균 입경". 이하 동일.) 10㎚, 50㎚, 100㎚, 500㎚, 1000㎚ 및 2000㎚인 니켈 분말과, 리올로지 조정용 입자로서 평균 입경 4㎚, 10㎚, 30㎚, 40㎚ 및 60㎚인 티탄산 바륨 분말을 준비했다.
다음으로, 시료 1~6에 대해서는 표 1의 "기능성 입자 평균 입경"의 란에 나타낸 평균 입경을 가지는 기능성 입자: 35중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 60중량부를 혼합하고, 포트밀(pot mill)로 처리함으로써 잉크젯용 잉크를 얻었다.
한편, 시료 7~32에 대해서는 표 1의 "기능성 입자 평균 입경"의 란에 나타낸 평균 입경을 가지는 기능성 입자: 35중량부, 표 1의 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"의 란에 나타낸 평균 입경을 가지는 리올로지 조정용 입자: 5중량부, 고분자계 분산제: 4중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 56중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 잉크젯용 잉크를 얻었다.
<리올로지 평가>
상술한 바와 같이 하여 얻어진 시료 1~32에 따른 잉크젯용 잉크에 대해서, Anton-Paar사 제품 콘형 레오미터(cone rheometer)(MCR300)를 이용하여, 전단 속도 1000s-1에서의 3초 후의 점도, 및 전단 속도 0.1s-1에서의 5초 후의 점도를 측정했다. 그 결과가, 각각 표 1의 "1000s-1점도" 및 "0.1s-1점도"의 각 란에 나타나있다.
상기 콘형 레오미터에 있어서, 콘으로는 직경 75㎜(CP75)의 것을 사용했다. 온도조건은 25℃±2℃로 했다.
또, 표 1의 "식 1로부터 산출한 점도"의 란에는, 전술한 식 1에 의해 산출된 점도η가 나타나있다. 여기서, 기능성 입자로서의 니켈 분말의 비중은 8.9로 했다.
<침강성 평가>
얻어진 각 시료에 따른 잉크젯용 잉크의 침강성을 평가하기 위해서, 이들 잉크를 사용하여 피에조 잉크젯 인쇄기로 4시간 연속 인쇄했다. 그 결과, 형성된 인쇄막의 두께가, 목적 두께 1.0㎛±5% 이내에 포함된 것에 대해서는 표 1의 "침강성"의 란에 "◎"로 표시하고, 1.0㎛±5%의 범위를 초과하지만, 1.0㎛±10% 이내에 포함된 것에 대해서는 "침강성"의 란에 "○"로 표시하고, 1.0㎛±10%의 범위를 초과하지만, 1.0㎛±20% 이내에 포함된 것에 대해서는 "침강성"의 란에 "△"로 표시하고, 1.0㎛±20%의 범위를 초과한 것, 또는 도중에 노즐막힘이 일어난 것에 대해서는 "침강성"의 란에 "×"로 표시했다.
<인쇄 번짐 평가>
얻어진 각 시료에 따른 잉크젯용 잉크의 번짐을 평가하기 위해서, 이들 잉크를 사용하여 피에조 잉크젯 인쇄기로 평균 직경 70㎛의 도트를 세라믹 그린 시트 위에 500개 인쇄하고, 각 도트의 진원도(眞圓度)와 도트 직경을 NEXIV-VMR-6555(Nikon 제품)로 평가했다. 그 결과, 도트의 평균 진원도/평균 도트 직경이 15% 미만에 포함된 것에 대해서는 표 1의 "인쇄 번짐"의 란에 "◎"로 표시하고, 15~20%에 포함된 것에 대해서는 "인쇄 번짐"의 란에 "○"로 표시하고, 20% 이내에 포함되지 않은 것에 대해서는 "인쇄 번짐"의 란에 "×"로 표시했다.
한편, 진원도는 "JIS B 0621-1984"에 준거하여 산출되는 값이며, 값이 0일 때, 도트가 번짐 없는 완전한 진원이라고 말할 수 있다.
<구조결함 평가>
이하와 같이, 각 시료에 따른 잉크젯용 잉크를 사용하면서, 적층 세라믹 콘덴서를 위한 세라믹 소체를 제작하여, 얻어진 세라믹 소체에 대해서 구조결함의 유무를 평가했다.
티탄산 바륨을 주성분으로 하는 세라믹 재료, 유기 바인더, 유기용제, 가소제 및 분산제를 소정의 비율로 혼합하고, 이어서, 볼밀을 이용하여 습식분산 처리함으로써 세라믹 슬러리를 얻었다.
다음으로 이 세라믹 슬러리를, 건조 후의 두께가 6.0㎛가 되도록 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름상에서, 닥터 블레이드법을 이용하여 성형함으로써 세라믹 그린 시트를 얻었다.
다음으로, 세라믹 그린 시트 위에, 나중에 얻어지는 컷트 후이면서 소성 후의 칩형상인 세라믹 소체의 평면 치수가 2.0㎜×1.2㎜가 되는 패턴을 가지고, 건조 후의 두께가 1.0㎛가 되도록 각 시료에 따른 잉크젯용 잉크를 피에조 잉크젯 인쇄기에 의해 인쇄하고, 내부전극이 될 인쇄막을 형성했다.
다음으로, 상기의 내부전극용 인쇄막이 형성된 200장의 세라믹 그린 시트를, PET 필름으로부터 박리한 후 겹겹이 쌓고, 이어서, 겹겹이 쌓인 상태로 소정의 금형에 넣어 프레스 했다.
이어서, 이 프레스된 적층체 블록을 소정의 크기로 잘라서, 각각의 적층 세라믹 콘덴서를 위한 부품 본체가 될 칩형상의 소성 전의 적층체를 얻었다.
이어서 이 소성 전의 적층체를, 질소 중에 있어서 350℃의 온도에서 10시간, 탈지(脫脂) 처리한 후, N2/H2/H2O 혼합 분위기 중에 있어서 산소분압을 10-6~10-7MPa로 하면서, 1200℃의 온도에서 2시간 유지하는 프로필을 가지고 소성처리했다.
이 소성처리 후의 부품 본체인, 내부전극을 내장하는 세라믹 소체에 대해서, 각각의 외관을 관찰하여 박리나 크랙 등의 구조결함의 유무를 평가했다. 각 시료 100개에 있어서, 구조결함 발생 개수가 1개 이하인 것에 대해서는 표 1의 "구조결함"의 란에 "○"로 표시하고, 구조결함 발생 개수가 2개 이상인 것에 대해서는 "구조결함"의 란에 "×"로 표시했다.
Figure pct00001
표 1에 있어서, "1000s-1점도"의 란을 참조하면, 어느 시료에 대해서도, 1~50mPa·s의 점도범위에 포함되어 있다. 이것으로부터는 어느 시료에 대해서도, 일반적인 잉크젯 장치로 인쇄 가능한 점도범위에 포함되어 있다고 말할 수 있다.
다음으로, "침강성"에 대해서 고찰한다.
리올로지 조정용 입자가 첨가되지 않은 시료 1~6에 대해서는 "기능성 입자 평균 입경"이 50㎚ 이상인 시료 2~6에 있어서, "침강성"이 "×" 또는 "△"로 되어 있다.
한편, 리올로지 조정용 입자를 첨가한 시료 7~32 중, 시료 7~11, 13~16, 18~20 및 23~25가, "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 4~40㎚이다. 이들의 시료 7~11, 13~16, 18~20 및 23~25에서는 "침강성"이 "○" 또는 "◎"로 되어 있다. 특히, 이들의 시료 7~11, 13~16, 18~20 및 23~25 중, "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 30㎚ 이하인 시료 7~11, 13~16, 18~20에서는 "침강성"이 "◎"로 되어 있다.
이들에 비하여, "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 60㎚인 시료 28 및 29에서는 "침강성"이 "△" 또는 "×"로 되어 있다.
다음으로, "인쇄 번짐"에 대해서 고찰한다.
리올로지 조정용 입자가 첨가되지 않은 시료 1~6에 대해서는 "기능성 입자 평균 입경"이 50㎚ 이상인 시료 2~6에 있어서, "인쇄 번짐"이 "×"로 되어 있다.
한편, 리올로지 조정용 입자를 첨가한 시료 7~32 중, "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 4~40㎚인 시료 7~11, 13~16, 18~20 및 23~25에서는 "인쇄 번짐"이 "○" 또는 "◎"로 되어 있다. 특히, 이들의 시료 7~11, 13~16, 18~20 및 23~25 중, "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 30㎚ 이하인 시료 7~11, 13~16, 18~20에서는 "인쇄 번짐"이 "◎"로 되어 있다.
이들에 비하여, "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 60㎚인 시료 28 및 29에서는 "인쇄 번짐"이 "×"로 되어 있다.
이들의 "침강성" 및 "인쇄 번짐"의 평가 결과로부터 알 수 있듯이, "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 작을수록, 침강 억제 효과 및 인쇄 번짐 억제 효과가 보다 강하게 발휘되고, 효과적인 침강 억제 및 인쇄 번짐 억제를 위해서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"은 40㎚ 이하인 것, 바람직하게는 30㎚ 이하인 것이 요구된다.
다음으로, "구조결함"에 대해서 고찰한다.
리올로지 조정용 입자가 첨가되지 않은 시료 1~6에 대해서는 "기능성 입자 평균 입경"이 1000㎚ 이하인 시료 1~5에 있어서, "구조결함"이 "×"로 되어 있다. 이것은 기능성 입자의 소경화(小徑化; decreasing diameter)에 따른 수축 개시 온도의 저하가 원인이라고 추측된다.
한편, 리올로지 조정용 입자를 추가한 시료 7~32에 대해서는 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 60㎚로 비교적 큰 직경이면서, "기능성 입자 평균 입경"이 50㎚로 아주 작은 직경인 시료 28에 있어서만 "구조결함"이 "×"로 되어 있다. 다른 시료 7~27 및 29~32에서는 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 "기능성 입자 평균 입경"보다 작다는 조건을 만족하고, "구조결함"이 "○"로 되어 있다.
이것으로부터, "기능성 입자 평균 입경"이 50㎚ 이상인 기능성 입자에 대해서는, 이 기능성 입자의 평균 입경 미만의 평균 입경을 가지는 리올로지 조정용 입자의 첨가가 적층 세라믹 전자부품의 구조결함 억제에 대하여 유효한 것을 알 수 있다.
다음으로 시료 8, 10, 14, 15, 19, 20 및 25에 대해서 잉크의 건조 도막을 제작하고, FE-SEM(JEOL 제품 JSM-7000F)으로 표면을 관찰한 결과, 기능성 입자(Ni입자)의 표면 근방에 리올로지 조정용 입자(티탄산 바륨 입자)가 균등하게 유지되어 있는 형태로 되어 있는 것이 확인되었다. 이 도막표면의 형태로부터, 잉크 내에서는 리올로지 조정용 입자가 기능성 입자의 근방에 균일 배치된 상태로 되어 있다고 추정된다. 그리고 이 결과, 높은 침강 억제 효과, 인쇄 번짐 억제 효과 및 소결 억제 효과가 발휘되고 있다고 생각된다.
[실험예 2]
<잉크젯용 잉크의 제작>
실험예 1에 있어서 제작한 시료 4에 따른 잉크젯용 잉크를 준비했다.
또, 표 2에 나타내는 바와 같이 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 니켈 분말과, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 4㎚ 및 30㎚인 티탄산 바륨 분말을 준비했다.
그리고, 시료 33~38로서, 기능성 입자: 35중량부, 리올로지 조정용 입자: 0.8~10.0중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 50.0~56.2중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 잉크젯용 잉크를 얻었다. 이들 시료 33~38에서는 표 2의 "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"의 란에 나타내는 바와 같이, 기능성 입자: 100체적부에 대하여 리올로지 조정용 입자가 3.0~42.4체적부에 상당하는 조성이 된다.
<리올로지 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 2의 "1000s-1점도" 및 "0.1s-1점도"를 구함과 동시에, "식 1로부터 산출한 점도"를 구했다.
<침강성 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 2의 "침강성"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<인쇄 번짐 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 2의 "인쇄 번짐"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<구조결함 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 2의 "구조결함"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
Figure pct00002
표 2를 참조하여 "침강성" 및 "인쇄 번짐"에 대해서 고찰한다.
리올로지 조정용 입자를 첨가한 시료 33~38에서는 "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 30㎚ 이하이다. 이들의 시료 33~38에서는 "침강성" 및 "인쇄 번짐"이 "◎"로 되어 있다.
이들에 비하여, 리올로지 조정용 입자가 첨가되지 않은 시료 4에 대해서는 전술한 바와 같이 "침강성" 및 "인쇄 번짐"이 "×"로 되어 있다.
다음으로, "구조결함"에 대해서 고찰한다.
먼저, 리올로지 조정용 입자가 첨가되지 않은 시료 4에서는, 전술한 바와 같이 "구조결함"이 "×"가 되었다.
한편, 리올로지 조정용 입자가 첨가된 시료 33~38에서는 "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가 3.0/100~42.4/100의 범위에 있고, "구조결함"이 "○"가 되었다.
이상으로부터, "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가, 적어도 3.0/100~42.4/100의 범위에 있으면, 뛰어난 구조결함 억제 효과가 얻어진다고 말할 수 있다. 한편, "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가 42.4/100을 초과해도 구조결함 억제 효과가 얻어지지만, 내부전극으로서의 유효면적이 지나치게 작아지기 때문에 바람직하지 않다.
[실험예 3]
<잉크젯용 잉크의 제작>
실험예 3에서는 기능성 입자가 되는 도전성 입자를 구성하는 금속종을, 표 3의 "기능성 입자종"의 란에 나타내는 바와 같이 다르게 한 잉크젯용 잉크를 제작했다. 이하, 표 3에 나타낸 각 시료에 따른 잉크젯용 잉크의 제작 방법에 대해서 설명한다.
시료 39에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 Ni분말: 40중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 4중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 51중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
시료 40에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 Cu분말: 40중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 4중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 51중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
시료 41에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 Ag분말: 44중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 3.7중량부, 고분자계 분산제: 4.7중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 46.6중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
시료 42에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 Au분말: 59중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 2.7중량부, 고분자계 분산제: 3.3중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 35중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
시료 43에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 Pt분말: 62중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 2.6중량부, 고분자계 분산제: 3.2중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 32중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
시료 44에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 Al분말: 17중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 5.5중량부, 고분자계 분산제: 6.9중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 69.3중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
시료 45에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 500㎚인 Fe분말: 37중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 4.2중량부, 고분자계 분산제: 5.2중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 52.4중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
한편, 이들의 시료 39~45에서는 "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가 11/100에 상당하는 조성이 된다.
<리올로지 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 3의 "1000s-1점도" 및 "0.1s-1점도"를 구함과 동시에, "식 1로부터 산출한 점도"를 구했다.
한편, 표 1의 "식 1로부터 산출한 점도"를 구하는데 있어서, 기능성 입자의 비중으로서 Ni분말에 대해서는 전술한 대로 8.9로 했다. 또한, Cu분말에 대해서는 8.9로 하고, Ag분말에 대해서는 10.5로 하고, Au분말에 대해서는 19.3로 하고, Pt분말에 대해서는 21.5로 하고, Al분말에 대해서는 2.7로 하고, Fe분말에 대해서는 7.9로 했다.
<침강성 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 3의 "침강성"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<인쇄 번짐 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 3의 "인쇄 번짐"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<구조결함 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 3의 "구조결함"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
Figure pct00003
표 3을 참조하여 "침강성" 및 "인쇄 번짐"에 대해서 고찰한다.
시료 39~45에서는 "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 10㎚이다. 이들의 시료 39~45에서는 "침강성" 및 "인쇄 번짐"이 "○" 또는 "◎"로 되어 있다.
상기 결과 및 실험예 1의 결과로부터, 기능성 입자의 비중에 관계없이 "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 40㎚ 이하이면, 충분한 침강 억제 효과 및 인쇄 번짐 억제 효과가 얻어진다고 말할 수 있다.
다음으로, "구조결함"에 대해서 고찰한다.
시료 39~45에서는 전술한 바와 같이, "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가 11/100이며, "구조결함"이 "○"가 되었다.
상기 결과 및 실험예 2의 결과로부터, 기능성 입자의 비중에 관계없이 "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가, 적어도 3.0/100~42.4/100의 범위에 있으면 뛰어난 구조결함 억제 효과가 얻어진다고 판단할 수 있다.
[실험예 4]
<잉크젯용 잉크의 제작>
실험예 4에서는 유기 비이클에 포함되는 바인더 수지종을, 표 4의 "바인더종"의 란에 나타내는 바와 같이 다르게 한 잉크젯용 잉크를 제작했다. 이하, 표 4에 나타낸 각 시료에 따른 잉크젯용 잉크의 제작 방법에 대해서 설명한다.
시료 46에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 300㎚인 니켈 분말: 25중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 4중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 66중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
시료 47에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 300㎚인 니켈 분말: 25중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 4중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 아크릴 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 66중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다. 상기 아크릴 수지는 모노머 단위를 에틸메타크릴레이트·t-부틸메타크릴레이트·아크릴산으로 하는 것이다.
시료 48에 따른 잉크젯용 잉크는, 기능성 입자로서의 평균 입경 300㎚인 니켈 분말: 25중량부, 리올로지 조정용 입자로서의 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말: 4중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 폴리비닐부티랄 수지(환상 아세탈계 수지)와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 66중량부를 혼합하고, 포트밀로 처리함으로써 얻어진 것이다.
한편, 이들의 시료 46~48에서는 "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가 11/100에 상당하는 조성이 된다.
<리올로지 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 4의 "1000s-1점도" 및 "0.1s-1점도"를 구함과 동시에, "식 1로부터 산출한 점도"를 구했다.
<침강성 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 4의 "침강성"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<인쇄 번짐 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 4의 "인쇄 번짐"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<구조결함 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 4의 "구조결함"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
Figure pct00004
표 4를 참조하여 "침강성" 및 "인쇄 번짐"에 대해서 고찰한다.
시료 46~48에서는 "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 15㎚이다. 이들의 시료 46~48에서는 "침강성" 및 "인쇄 번짐"이 "◎"로 되어 있다.
상기 결과 및 실험예 1의 결과로부터, 바인더 수지종에 관계없이 "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 40㎚ 이하이면, 충분한 침강 억제 효과 및 인쇄 번짐 억제 효과가 얻어진다고 말할 수 있다. 그와 더불어, 바인더 수지는 단일종이 아니라, 복수종의 혼합이어도 문제없이 상기 효과가 얻어진다고 판단할 수 있다.
다음으로, "구조결함"에 대해서 고찰한다.
시료 46~48에서는 전술한 바와 같이, "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가 11/100이며, "구조결함"이 "○"가 되었다.
상기 결과 및 실험예 2의 결과로부터, 바인더 수지종에 관계없이, "리올로지 조정용 입자/기능성 입자 체적비"가 적어도 3.0/100~42.4/100의 범위에 있으면, 뛰어난 구조결함 억제 효과가 얻어진다고 판단할 수 있다. 그와 더불어, 바인더 수지는 단일종이 아니라, 복수종의 혼합이어도 문제없이 상기 효과가 얻어진다고 판단할 수 있다.
[실험예 5]
<잉크젯용 잉크의 제작>
표 5에 나타내는 바와 같이 기능성 입자로서 평균 입경 10㎚, 50㎚, 100㎚, 250㎚, 400㎚ 및 500㎚인 티탄산 바륨 분말과, 리올로지 조정용 입자로서 평균 입경 10㎚인 티탄산 바륨 분말을 준비했다.
다음으로, 시료 49~54에 대해서는 표 5의 "기능성 입자 평균 입경"의 란에 나타낸 평균 입경을 가지는 기능성 입자: 26중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 69중량부를 혼합하고, 고압 호모지나이저(homogenizer)로 처리함으로써 잉크젯용 잉크를 얻었다.
한편, 시료 55~60에 대해서는 표 5의 "기능성 입자 평균 입경"의 란에 나타낸 평균 입경을 가지는 기능성 입자: 25중량부, 표 5의 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"의 란에 나타낸 평균 입경을 가지는 리올로지 조정용 입자: 4중량부, 고분자계 분산제: 5중량부, 및 에틸셀룰로오스 수지와 디하이드로테르피네올아세테이트로 이루어지는 유기 비이클: 60중량부를 혼합하고, 고압 호모지나이저로 처리함으로써 잉크젯용 잉크를 얻었다.
<리올로지 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 5의 "1000s-1점도" 및 "0.1s-1점도"를 구함과 동시에, "식 1로부터 산출한 점도"를 구했다.
한편, 표 5의 "식 1로부터 산출한 점도"를 구하는데 있어서, 기능성 입자로서의 티탄산 바륨 분말의 비중은 6.0으로 했다.
<침강성 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 5의 "침강성"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<인쇄 번짐 평가>
실험예 1의 경우와 동일한 방법으로 표 5의 "인쇄 번짐"을 평가하고, 동일한 방법으로 표시했다.
<구조결함 평가>
표 5의 "구조결함"을 평가하는데 있어서, 실험예 1의 경우와 마찬가지로, 시료로서 적층 세라믹 콘덴서를 위한 세라믹 소체를 제작했지만, 그 제작 방법이 일부 다르다.
티탄산 바륨을 주성분으로 하는 세라믹 재료, 유기 바인더, 유기용제, 가소제 및 분산제를 소정의 비율로 혼합하고, 이어서, 잉크젯용 잉크의 제작시와 동일한 고압 호모지나이저에 의한 습식분산 처리를 실시함으로써 세라믹 슬러리를 얻었다.
한편, 이 세라믹 슬러리를 건조·탈지하여 얻어진 분체(粉體)는 BET 환산 직경이 약 250㎚였다.
다음으로 이 세라믹 슬러리를, 건조 후의 두께가 6.0㎛가 되도록 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름상에서 닥터 블레이드법을 이용하여 성형함으로써, 세라믹 그린 시트를 얻었다.
다음으로 세라믹 그린 시트 위에, 나중에 얻어지는 컷트 후이면서 소성 후의 칩형상인 세라믹 소체의 평면 치수가 2.0㎜×1.2㎜가 되는 패턴을 가지고, 건조 후의 물리 두께가 1.0㎛가 되도록 Ni페이스트를 스크린 인쇄기에 의해 인쇄하여, 내부전극이 될 Ni도막을 형성했다. 다음으로, 세라믹 그린 시트 위의 Ni도막이 없는 영역 모두에, 각 시료에 따른 잉크젯용 잉크를, 건조 후의 물리두께가 1.0㎛가 되도록 피에조 잉크젯 인쇄기에 의해 인쇄하여 단차 흡수용의 잉크젯 인쇄막을 형성했다.
다음으로, 상기의 내부전극용 Ni도막과 단차 흡수용 잉크젯 인쇄막이 형성된 200장의 세라믹 그린 시트를, PET 필름으로부터 박리한 후 겹겹이 쌓고, 이어서, 겹겹이 쌓인 상태로 소정의 금형에 넣어 프레스 했다.
이어서, 이 프레스된 적층체 블록을 소정의 크기로 자르고, 각각의 적층 세라믹 콘덴서의 부품 본체가 될 칩형상의 소성 전의 적층체를 얻었다.
이어서, 이 소성 전의 적층체를 질소 중에 있어서 350℃의 온도에서 10시간 탈지 처리한 후, N2/H2/H2O 혼합 분위기 중에 있어서 산소분압을 10-6~10-7MPa로 하면서 1200℃의 온도에서 2시간 유지하는 프로필을 가지고 소성처리했다.
이 소성처리 후의 부품 본체인, 내부전극을 내장하는 세라믹 소체에 대해서, 실험예 1의 경우와 마찬가지로, 각각의 외관을 관찰하여 박리나 크랙 등의 구조결함의 유무를 평가했다. 각 시료 100개에 있어서 구조결함 발생 개수가 1개 이하인 것에 대해서는 표 5의 "구조결함"의 란에 "○"로 표시하고, 구조결함 발생 개수가 2개 이상인 것에 대해서는 "구조결함"의 란에 "×"로 표시했다.
Figure pct00005
표 5를 참조하여 "침강성" 및 "인쇄 번짐"에 대해서 고찰한다.
리올로지 조정용 입자가 첨가되지 않은 시료 49~54에 대해서는 "기능성 입자 평균 입경"이 50㎚ 이상인 시료 50~54에 있어서, "침강성"이 "×" 또는 "△"가 되고, "인쇄 번짐"이 "×"로 되어 있다.
한편, 리올로지 조정용 입자를 첨가한 시료 55~60 중, "기능성 입자 평균 입경"이 50㎚ 이상인 시료 56~60에서는 "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 10㎚이다. 이들의 시료 56~60에서는 "침강성" 및 "인쇄 번짐"이 "◎"로 되어 있다
상기 결과 및 실험예 1의 결과로부터, 기능성 입자가 세라믹(티탄산 바륨)일 경우여도, "기능성 입자 평균 입경"이 50㎚ 이상이며, "0.1s-1점도"가 "식 1로부터 산출한 점도" 이상이면서 "리올로지 조정용 입자 평균 입경"이 40㎚ 이하이면, 충분한 침강 억제 효과 및 인쇄 번짐 억제 효과가 얻어진다고 말할 수 있다.
다음으로, "구조결함"에 대해서 고찰한다.
표 5의 "기능성 입자 직경/세라믹 그린 시트 입자 직경"은 전술한 세라믹 그린 시트에 포함되는 세라믹 주성분 입자의 평균 입경에 대한, "기능성 입자 평균 입경"의 비율[%]을 나타낸 것이다. 여기서, 세라믹 그린 시트에 포함되는 세라믹 주성분 입자의 평균 입경은 250㎚로 했다.
리올로지 조정용 입자의 첨가 유무에 상관없이, "기능성 입자 직경/세라믹 그린 시트 입자 직경"이 48~152%의 범위인 시료 51~53, 및 57~59에서는 "구조결함"이 "○"가 되었다. 이것으로부터, 적층 세라믹 전자부품에 있어서 단차 흡수용의 세라믹 인쇄막을 형성할 때는, 단차 흡수용 인쇄막에 포함되는 기능성 입자로서의 세라믹 분말의 평균 입경을, 적층 세라믹 전자부품의 세라믹층에 포함되는 세라믹 주성분 입자의 소성 전의 평균 입경에 대하여, 48~152%의 범위 내로 함으로써 소성시의 수축 미스매치를 억제할 수 있어서, 구조결함이 없는 적층 세라믹 전자부품을 얻을 수 있다고 말할 수 있다.
한편, 리올로지 조정용 입자가 첨가되지 않은 시료 51~53에서는 "구조결함"이 "○"였지만, "침강성"이 "×" 또는 "△"가 되면서, "인쇄 번짐"이 "×"로 되어 있어서, 침강 억제, 인쇄 번짐 억제, 및 구조결함 억제의 3가지 모두를 만족하고 있지 않다. 한편, 리올로지 조정용 입자를 첨가한 시료 57~59에서는 침강 억제, 인쇄 번짐 억제, 및 구조결함 억제의 3가지 모두를 만족하고 있다.
이들로부터, 적층 세라믹 전자부품의 단차 흡수용 인쇄막을 형성하기 위한 잉크젯용 잉크에 있어서, 기능성 입자로서 평균 입경 50㎚ 이상인 세라믹 분말을 사용할 경우, 평균 입경 40㎚ 이하인 리올로지 조정용 입자를 추가함으로써, 원하는 침강 억제 특성, 인쇄 번짐 억제 특성, 및 열수축 특성을 모두 만족하는 잉크젯용 잉크가 얻어진다고 말할 수 있다.
1: 적층 세라믹 콘덴서
2: 세라믹층
3: 세라믹 소체
4, 5: 내부전극
10: 세라믹 그린 시트
11: 내부전극용 인쇄막
12: 단차 흡수용 인쇄막

Claims (15)

  1. BET 환산 입경에 의한 평균 입경 50~1000㎚인 기능성 입자와, BET 환산 입경에 의한 평균 입경 4~40㎚인 리올로지(rheology) 조정용 입자와, 유기 비이클을 포함하고,
    전단(剪斷; shear) 속도 1000s-1에서의 점도가 1~50mPa·s이면서,
    전단 속도 0.1s-1에서의 점도가,
    식: η=(D)2×ρ/104/2+80
    [단, η는 전단 속도 0.1s-1에서의 점도(mPa·s), D는 기능성 입자의 BET 환산 입경에 의한 평균 입경(㎚), ρ는 기능성 입자의 비중]
    에 의해 산출되는 점도η 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리올로지 조정용 입자는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리올로지 조정용 입자는 페로브스카이트 구조의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 비이클은, 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 및 환상(環狀) 아세탈계 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지와 유기용제의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크젯용 잉크 중의 상기 기능성 입자의 체적을 100체적부로 했을 때, 상기 리올로지 조정용 입자의 첨가량이 3.0~42.4체적부인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극과, 상기 전극을 유지하는 세라믹 소체를 포함하는 세라믹 전자부품에 있어서, 상기 전극이 되는 인쇄막을 형성하기 위해서 사용되는 것이며, 상기 기능성 입자는 도전성 입자인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도전성 입자는 Au, Pt, Ag, Ni, Cu, Al, 및 Fe로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속, 또는 상기 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 함유하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 리올로지 조정용 입자의 주성분은, 상기 세라믹 소체의 주성분과 동일한 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적층된 복수의 세라믹층으로 이루어지는 적층구조를 가지는 세라믹 소체와, 상기 세라믹층간의 계면을 따라 형성된 내부전극과, 상기 세라믹층간의 계면에서의 상기 내부전극이 형성되지 않는 영역에 형성된, 상기 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층을 포함하는 세라믹 전자부품에 있어서, 상기 단차 흡수층이 되는 인쇄막을 형성하기 위해서 사용되는 것이며, 상기 기능성 입자는 세라믹 입자인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기능성 입자가 되는 상기 세라믹 입자의 주성분은, 상기 세라믹층의 주성분과 동일한 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기능성 입자의 BET 환산 입경에 의한 평균 입경은, 상기 세라믹층에 포함되는 세라믹 주성분 입자의 소성 전의 BET 환산 입경에 의한 평균 입경에 대하여, 48~152%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.
  12. 잉크젯 장치에 의해, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 잉크젯용 잉크로 이루어지는 인쇄막을 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄방법.
  13. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 잉크젯용 잉크를 사용하여 형성된 인쇄막을 소성하여 이루어지는 전극과, 상기 전극을 유지하는 세라믹 소체를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품.
  14. 적층된 복수의 세라믹층으로 이루어지는 적층구조를 가지는 세라믹 소체와, 상기 세라믹층간의 계면을 따라 형성된 내부전극과, 상기 세라믹층간의 계면에서의 상기 내부전극이 형성되지 않는 영역에 형성된, 상기 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층을 포함하고, 상기 단차 흡수층은 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 잉크젯용 잉크를 사용하여 형성된 인쇄막을 소성하여 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품.
  15. 적층된 복수의 세라믹층으로 이루어지는 적층구조를 가지는 세라믹 소체와, 상기 세라믹층간의 계면을 따라 형성된 내부전극과, 상기 세라믹층간의 계면에서의 상기 내부전극이 형성되지 않는 영역에 형성된, 상기 내부전극의 두께에 의한 단차를 흡수하기 위한 단차 흡수층을 포함하고, 상기 내부전극은 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 잉크젯용 잉크를 사용하여 형성된 인쇄막을 소성하여 이루어지는 것이며, 상기 단차 흡수층은 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 잉크젯용 잉크를 사용하여 형성된 인쇄막을 소성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품.
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