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1. WO2020111634 - PROCÉDÉ DE PRÉPARATION D'UNE COMPOSITION D'ENCRE CONDUCTRICE POUR ÉLECTRODE INTERNE D'UN CONDENSATEUR CÉRAMIQUE EN COUCHES, ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D'ÉLECTRODE INTERNE DE CONDENSATEUR CÉRAMIQUE EN COUCHES L'UTILISANT

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2  

배경기술

3   4   5   6   7   8   9   10  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

11   12   13   14   15  

과제 해결 수단

16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33  

발명의 효과

34   35   36  

도면의 간단한 설명

37   38   39   40  

발명의 실시를 위한 형태

41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

도면

1 (R91)   2a (R91)   2b (R91)  

명세서

발명의 명칭 : 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법 및 이를 이용한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법

기술분야

[1]
본 발명은 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법, 상기 도전성 잉크 조성물을 이용한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법 및 상기 내부전극을 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법에 관한 것이다.
[2]

배경기술

[3]
니켈 분말은 전자 회로를 구성하는 전자 부품인 커패시터의 재료, 특히 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)나 다층 세라믹 기판 등의 적층 세라믹 부품의 내부전극 등을 구성하는 후막 도체의 재료로서 이용되고 있다.
[4]
최근, 적층 세라믹 커패시터의 대용량화가 진행됨에 따라, 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극을 구성하는 후막 도체의 형성에 이용되는 내부전극 페이스트의 사용량도 큰 폭으로 증가하고 있다. 따라서, 내부전극 페이스트용 금속 분말로서 고가의 귀금속을 대체하여 주로 니켈 등의 저가의 비금속이 사용되고 있다.
[5]
현재 상용화된 적층형 세라믹 커패시터의 제조는 간략하게 이하의 공정을 거치게 된다. 우선, 니켈 분말, 에틸셀룰로오스 등의 바인더 수지 및 테르피네올 등의 유기 용제를 혼련함으로써 얻어진 내부전극 페이스트를 유전체 그린시트상에 스크린 인쇄한다. 이어서, 상기 내부전극 페이스트가 인쇄된 유전체 그린시트를 내부전극 페이스트와 유전체 그린시트가 교대로 겹쳐지도록 적층해 압착함으로써 적층체를 얻는다. 그 후, 상기 얻어진 적층체를 소정의 크기로 커트하고 가열하여 바인더 수지를 제거(이하, 「탈바인더 처리」라고 한다)한 후, 1,300℃ 정도의 고온에서 소성함으로써, 세라믹 성형체를 얻을 수 있다. 마지막으로, 상기 얻어진 세라믹 성형체에 외부 전극을 설치함으로써, 적층형 세라믹 커패시터를 얻을 수 있다.
[6]
이때, 내부전극 페이스트 중의 금속 분말로서 니켈 등의 비금속이 사용되기 때문에 상기 적층체의 탈바인더 처리는 비금속이 산화하지 않도록 불활성 분위기 등의 산소 농도가 극히 낮은 분위기 하에서 수행되어야 한다.
[7]
한편, 적층형 세라믹 커패시터의 소형화 및 대용량화에 수반하여 최근 내부전극 및 유전체의 박막화가 함께 연구되고 있다. 이에 따라 내부전극 페이스트에 사용되는 니켈 분말의 입자 지름 또한 미세화가 진행되고 있으며, 평균 입경 0.5 μm 이하의 니켈 분말이 요구되어 주로 평균 입경 0.3 μm 이하의 니켈 분말이 사용되고 있다.
[8]
이에, 본 발명자들은 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 및 유전체의 박막화를 달성하기 위하여 연구하던 중 기존의 내부전극 페이스트를 유전체 그린시트상에 스크린 인쇄하는 방법이 아닌 신규한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물을 유전체 그린시트에 잉크젯 인쇄를 하여 내부전극을 제조하게 되면 박막 두께가 0.1 μm 이하로서 매우 얇아질 수 있음을 발견하였다. 따라서, 이를 이용하게 되면 기존의 적층형 세라믹 커패시터 보다 많은 내부전극의 적층 수를 구현하게 되어 적층형 세라믹 커패시터의 소형화 및 대용량화를 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
[9]
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2007-0044109호는 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법에 대하여 개시하고 있다.
[10]

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[11]
본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.
[12]
본 발명의 다른 일 실시예는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법을 제공한다.
[13]
본 발명의 또 다른 일 실시예는 세라믹 커패시터의 제조방법을 제공한다.
[14]
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
[15]

과제 해결 수단

[16]
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은,
[17]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.
[18]
상기 니켈 화합물은 니켈 나이트레이트(nickel nitrate), 니켈 클로라이드(nickel chloride), 니켈 아세테이트(nickel acetate), 니켈 포메이트(nickel formate) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[19]
상기 카르복실기를 포함하는 화합물은 아세트산(acetic acid), 카프로산(caproic acid), 라우르산(lauric acid), 올레산(oleic acid), 팔미트산(palmitic acid) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[20]
상기 아민기를 포함하는 화합물은 암모니아(ammonia), 부틸아민(butylamine), 이소프로필아민(isopropylamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 에탄올아민(ethanolamine) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[21]
상기 니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물의 중량 혼합 비율은 1: 2 내지 6인 것일 수 있다.
[22]
상기 증점제는 셀룰로오스 계열인 것일 수 있다.
[23]
상기 내부전극용 도전성 잉크 조성물 100 중량부 대비 상기 니켈 전구체의 함량은 5 중량부 내지 30 중량부이고, 상기 증점제의 함량은 1 중량부 내지 10 중량부인 것일 수 있다.
[24]
[25]
또한, 본 발명의 다른 일 측면은,
[26]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법을 제공한다.
[27]
상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법은 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 소결시키는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
[28]
상기 소결은 100℃ 내지 400℃의 온도에서 1 분 내지 20 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
[29]
상기 패턴이 형성된 유전체 그린시트의 박막 두께는 50 nm 내지 1,000 nm인 것일 수 있다.
[30]
[31]
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
[32]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 적층하여 세라믹 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 세라믹 적층체의 양 측면에 제1 외부전극 및 제2 외부전극을 형성하는 단계;를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법을 제공한다.
[33]

발명의 효과

[34]
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제조방법에 따라 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극을 제조하게 되면 잉크젯 인쇄가 가능하기 때문에 박막 두께가 0.1 μm 이하로 매우 얇아져 기존의 내부전극 페이스트를 유전체 그린시트 상에 스크린 인쇄하는 방법에 비하여 보다 많은 내부전극 적층 수를 구현할 수 있다. 따라서, 이를 이용하여 제조된 적층형 세라믹 커패시터는 소형화 및 대용량화가 가능하기 때문에 산업적으로 활용가치가 매우 높다.
[35]
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[36]

도면의 간단한 설명

[37]
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물을 유전체 그린시트에 잉크젯 인쇄하는 과정을 나타낸 개략도이다.
[38]
도 2a는 본 발명의 일 비교예에 따른 니켈 페이스트를 유전체 그린시트에 스크린 인쇄한 내부전극을 나타낸 SEM 사진이다.
[39]
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물을 유전체 그린시트에 잉크젯 인쇄한 내부전극을 나타낸 SEM 사진이다.
[40]

발명의 실시를 위한 형태

[41]
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.
[42]
덧붙여, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
[43]
[44]
본원의 제 1 측면은,
[45]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계;를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.
[46]
[47]
이하, 본원의 제 1 측면에 따른 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법을 상세히 설명한다.
[48]
[49]
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법은 니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계;를 포함한다.
[50]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 니켈 화합물은 니켈 나이트레이트(nickel nitrate), 니켈 클로라이드(nickel chloride), 니켈 아세테이트(nickel acetate), 니켈 포메이트(nickel formate) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[51]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 카르복실기를 포함하는 화합물은 아세트산(acetic acid), 카프로산(caproic acid), 라우르산(lauric acid), 올레산(oleic acid), 팔미트산(palmitic acid) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[52]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 아민기를 포함하는 화합물은 암모니아(ammonia), 부틸아민(butylamine), 이소프로필아민(isopropylamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 에탄올아민(ethanolamine) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[53]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물은 서로 금속-리간드 결합을 하여 니켈 전구체를 형성하는 것일 수 있다.
[54]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물의 중량 혼합 비율은 1: 2 내지 6인 것일 수 있으며, 바람직하게 1: 3 내지 5일 수 있다. 상기 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물의 중량 혼합 비율이 니켈 화합물 1 기준 대비 1 미만일 경우 니켈 화합물과의 충분한 결합을 하지 않아 전구체가 불안정한 문제가 발생할 수 있으며, 6 초과일 경우 반응에 참여하지 않는 다량의 미반응물이 존재해 열처리 시간 상승 및 니켈 도막 형성을 방해하는 문제가 발생할 수 있다.
[55]
[56]
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법은 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계;를 포함한다.
[57]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 용매는 극성용매 또는 비극성용매일 수 있으며, 상기 극성용매는 예를 들어, 알코올류, 글리콜류 등일 수 있고, 상기 비극성용매는 예를 들어, 자일렌, 터피놀, 톨루엔 등일 수 있다.
[58]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 증점제는 셀룰로오스 계열인 것일 수 있으며, 예를 들어, 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose, MC), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose, HPMC), 하이드록시에틸 셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose, HEC), 에틸 셀룰로오스(ethylcellulose, EC) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[59]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 내부전극용 도전성 잉크 조성물 100 중량부 대비 상기 니켈 전구체의 함량은 5 중량부 내지 30 중량부이고, 상기 증점제의 함량은 1 중량부 내지 10 중량부인 것일 수 있다. 이때, 상기 니켈 전구체의 함량은 바람직하게 10 중량부 내지 20 중량부이고, 상기 증점제의 함량은 바람직하게 1 중량부 내지 5 중량부인 것일 수 있다. 상기 니켈 전구체의 함량이 5 중량부 미만일 경우 제조되는 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 도전성이 저하될 수 있으며, 30 중량부 초과일 경우 분산안정성에 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 증점제의 함량이 1 중량부 미만일 경우 상기 내부전극용 도전성 잉크 조성물이 적절히 혼합되지 않을 수 있으며, 10 중량부 초과일 경우 상기 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 점도가 너무 많이 상승해 잉크젯 인쇄가 용이하지 않을 수 있다.
[60]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 내부전극용 도전성 잉크 조성물은 보습제, 레벨러(leveler), 접착증진제 등을 더 포함하는 것일 수 있다.
[61]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보습제는 1,2-hexanediol, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 소비톨 또는 트레할로스 등의 폴리올, 아미노산, 요소, 젖산염 또는 PCA-Na 등의 천연보습인자(NMF), 히아루론산염, 콘드로이친 황산염 또는 가수분해 콜라겐 등의 고분자 보습제 등이 사용될 수 있다.
[62]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 레벨러는 평활(레베링) 작용을 가진 첨가제로서, 폴리아민 등의 질소를 포함하는 화합물이 사용될 수 있다.
[63]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 접착증진제는 무기물 성질과 유기물의 양쪽 특성을 가지고 있는 실란커플링제인 베타-(3,4-에폭시싸이클로헥실) 에틸트리메톡시실란(β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoysilane), 감마-글리시드옥시프로필 메톡시실란(Gammaglycidoxypropyltrimethoxysilane), 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(Gammamethacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
[64]
[65]
본원의 제 2 측면은,
[66]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법을 제공한다.
[67]
[68]
본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
[69]
[70]
이하, 본원의 제 2 측면에 따른 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법을 상세히 설명한다.
[71]
[72]
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법은 니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계;를 포함한다.
[73]
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법은 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계;를 포함한다.
[74]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 니켈 전구체를 제조하는 단계; 및 잉크를 제조하는 단계;는 상기 본원의 제 1 측면에서 설명하였으므로 본원의 제 2 측면에서는 이하 설명을 생략하도록 한다.
[75]
[76]
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법은 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함한다. 상기 잉크젯 인쇄하는 개략도를 도 1에 간략하게 나타내었다.
[77]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법은 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 소결시키는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
[78]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 소결은 100℃ 내지 400℃의 온도에서 1 분 내지 20 분 동안 수행되는 것일 수 있으며, 바람직하게 200℃ 내지 300℃의 온도에서 5 분 내지 15 분 동안 수행되는 것일 수 있다. 상기 소결이 100℃ 미만의 온도 또는 1 분 미만 동안 수행될 경우 소결이 충분히 이루어지지 않을 수 있으며, 400℃ 초과의 온도 또는 20 분 초과 동안 수행될 경우 상기 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트가 손상될 수 있다.
[79]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유전체 그린시트는 높은 유전율을 갖는 세라믹 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 티탄산바륨(BaTiO 3)계 재료, 납 복합 페로브스카이트계 재료 또는 티탄산스트론튬(SrTiO 3)계 재료 등을 사용하는 것일 수 있다.
[80]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 잉크젯 인쇄는 통상적으로 사용되는 잉크젯 인쇄 방식을 사용하는 것일 수 있으며, 상기 잉크젯 인쇄를 통하여 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 상기 제조된 잉크를 이용하여 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 것일 수 있다. 이때, 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트는 이를 한 세트(set)로 하여 적층되는 것일 수 있으며, 이를 적층하여 형성된 적층체의 양 측면에 제1 외부전극 및 제2 외부전극을 형성함으로써 적층형 세라믹 커패시터가 제조되는 것일 수 있다. 상기 제조된 적층형 세라믹 커패시터의 상기 제1 외부전극 및 제2 외부전극에 소정의 전압을 인가하면 서로 대향하는 제1 내부전극 및 제2 내부전극 사이에 전하가 축적되게 되고, 적층형 세라믹 커패시터의 정전용량을 서로 대향하는 제1 내부전극 및 제2 내부전극의 면적의 크기에 비례하는 것일 수 있다.
[81]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴이 형성된 유전체 그린시트의 박막 두께는 50 nm 내지 1,000 nm인 것일 수 있으며, 바람직하게 50 nm 내지 100 nm일 수 있다. 즉, 기존 내부전극 페이스트를 유전체 그린시트 상에 스크린 인쇄하는 방법에 비하여 보다 많은 내부전극 적층 수를 구현할 수 있으며, 이를 이용하여 제조된 적층형 세라믹 커패시터는 소형화 및 대용량화가 가능하기 때문에 산업적으로 활용가치가 매우 높을 수 있다.
[82]
[83]
본원의 제 3 측면은,
[84]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 적층하여 세라믹 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 세라믹 적층체의 양 측면에 제1 외부전극 및 제2 외부전극을 형성하는 단계;를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법을 제공한다.
[85]
[86]
본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
[87]
[88]
이하, 본원의 제 3 측면에 따른 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법을 상세히 설명한다.
[89]
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법은 니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계;를 포함한다.
[90]
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법은 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계;를 포함한다.
[91]
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법은 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함한다.
[92]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 니켈 전구체를 제조하는 단계; 잉크를 제조하는 단계; 및 내부전극 패턴을 형성하는 단계;는 상기 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에서 설명하였으므로 본원의 제 3 측면에서는 이하 설명을 생략하도록 한다.
[93]
[94]
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법은 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 적층하여 세라믹 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 세라믹 적층체의 양 측면에 제1 외부전극 및 제2 외부전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
[95]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 세라믹 적층체의 적층 수는 제조하고자 하는 적층형 세라믹 커패시터의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명의 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트는 박막 두께가 1,000 nm 이하로서 매우 얇아 보다 많은 적층 수를 구현할 수 있다. 따라서, 이를 이용하여 제조된 적층형 세라믹 커패시터는 소형화 및 대용량화가 가능하기 때문에 산업적으로 활용가치가 매우 높을 수 있다.
[96]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 적층체를 형성하는 단계는 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 적층하고, 적층방향으로 가압하여 내부전극 및 유전체 그린시트를 서로 압착시키는 것일 수 있다. 상기와 같은 방법을 통하여 내부전극과 유전체 그린시트가 교대로 적층된 세라믹 적층체를 형성하는 것일 수 있다.
[97]
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제1 외부전극 및 제2 외부전극은 도전성 금속으로 형성되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금, 은, 팔라듐 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 형성되는 것일 수 있다. 상기 제1 외부전극 및 제2 외부전극은 상기 세라믹 적층체의 양 측면으로 노출된 제1 내부전극 및 제2 내부전극과 전기적으로 연결되어 있는 것일 수 있으며, 이후, 외부전극의 표면에 니켈, 주석 등의 도금 처리를 실시하는 것일 수 있다.
[98]
[99]
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[100]
[101]
실시예. 잉크젯 인쇄를 이용한 적층형 세라믹 커패시터의 제조 1
[102]
단계 1: 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조
[103]
니켈 클로라이드(니켈 화합물) 및 올레산(카르복실기를 포함하는 화합물)을 중량비율 1:4로 혼합하고 반응시켜 니켈 전구체를 제조하였다. 상기 제조된 니켈 전구체 30 wt%, 테르피네올(terpinol, 용매) 68 wt% 및 에틸 셀룰로오스(증점제) 2 wt%를 혼합하여 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물을 제조하였다.
[104]
[105]
단계 2: 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조
[106]
상기 단계 1에서 제조한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물을 바륨 티타네이트 그린시트(유전체 그린시트)의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극을 제조하였다. 이때, 상기 제조한 내부전극의 박막 두께는 약 100 nm이었다.
[107]
[108]
단계 3: 적층형 세라믹 커패시터의 제조
[109]
상기 단계 2에서 제조한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극을 적층시켜 세라믹 적층체를 제조한 후, 상기 세라믹 적층체의 양 측면에 구리(Cu) 페이스트를 이용하여 외부전극을 각각 형성하여 적층형 세라믹 커패시터를 제조하였다.
[110]
[111]
실시예 2. 잉크젯 인쇄를 이용한 적층형 세라믹 커패시터의 제조 2
[112]
상기 실시예 1의 단계 1에서 올레산(카르복실기를 포함하는 화합물) 대신 에틸렌디아민(아민기를 포함하는 화합물)을 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적층형 세라믹 커패시터를 제조하였다.
[113]
[114]
비교예. 내부전극용 페이스트를 이용한 적층형 세라믹 커패시터의 제조
[115]
기존 사용되는 내부전극용 페이스트를 이용한 적층형 세라믹 커패시터를 제조하기 위해 상기 실시예 1의 단계 1 및 2 대신 평균입균 300 nm의 니켈 분말, 50 wt%, 바인더 수지로서 폴리비닐부티랄 2.5 wt% 및 용매로서 테르피네올을 사용하여 페이스트를 제조하고, 상기 페이스트를 바륨 티타네이트 그린시트(유전체 그린시트)에 스크린 인쇄한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적층형 세라믹 커패시터를 제조하였다.
[116]
[117]
실험예. 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 표면 관찰
[118]
상기 실시예 1 및 비교예에서 제조한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극의 표면을 관찰하기 위해 SEM 사진을 찍어, 이를 도 2에 나타내었다. 도 2a는 상기 비교예에서 제조한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극의 표면을 나타낸 SEM 사진이며, 도 2b는 상기 실시예 1에서 제조한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극의 표면을 나타낸 SEM 사진이다. 도 2a 및 2b에 나타낸 바와 같이 비교예의 경우 니켈 입자로 내부전극이 형성된 반면, 실시예의 경우 그래인으로 내부전극이 형성되었음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 제조한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극은 비교예에 비하여 매우 얇은 박막 두께를 가질 수 있음을 확인할 수 있었다.
[119]

청구범위

[청구항 1]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 니켈 화합물은 니켈 나이트레이트(nickel nitrate), 니켈 클로라이드(nickel chloride), 니켈 아세테이트(nickel acetate), 니켈 포메이트(nickel formate) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 상기 카르복실기를 포함하는 화합물은 아세트산(acetic acid), 카프로산(caproic acid), 라우르산(lauric acid), 올레산(oleic acid), 팔미트산(palmitic acid) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 아민기를 포함하는 화합물은 암모니아(ammonia), 부틸아민(butylamine), 이소프로필아민(isopropylamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 에탄올아민(ethanolamine) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법.
[청구항 5]
제1항에 있어서, 상기 니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물의 중량 혼합 비율은 1: 2 내지 6인 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법.
[청구항 6]
제1항에 있어서, 상기 증점제는 셀룰로오스 계열인 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법.
[청구항 7]
제1항에 있어서, 상기 내부전극용 도전성 잉크 조성물 100 중량부 대비 상기 니켈 전구체의 함량은 5 중량부 내지 30 중량부이고, 상기 증점제의 함량은 1 중량부 내지 10 중량부인 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법.
[청구항 8]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계; 를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법.
[청구항 9]
제8항에 있어서, 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법은 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 소결시키는 단계를 더 포함하는 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법.
[청구항 10]
제9항에 있어서, 상기 소결은 100℃ 내지 400℃의 온도에서 1 분 내지 20 분 동안 수행되는 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법.
[청구항 11]
제8항에 있어서, 상기 패턴이 형성된 유전체 그린시트의 박막 두께는 50 nm 내지 1,000 nm인 것인 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법.
[청구항 12]
니켈 화합물과, 카르복실기를 포함하는 화합물 또는 아민기를 포함하는 화합물을 반응시켜 니켈 전구체를 제조하는 단계; 상기 제조된 니켈 전구체를 용매 및 증점제와 혼합하여 잉크를 제조하는 단계; 상기 제조된 잉크를 유전체 그린시트의 상부 및 하부에 각각 잉크젯 인쇄시켜 상부에 제1 내부전극 및 하부에 제2 내부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 내부전극 및 제2 내부전극 패턴이 형성된 유전체 그린시트를 적층하여 세라믹 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 세라믹 적층체의 양 측면에 제1 외부전극 및 제2 외부전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 적층형 세라믹 커패시터의 제조방법.

도면

[도1]   [규칙 제91조에 의한 정정05.12.2019] 

[도2a]   [규칙 제91조에 의한 정정05.12.2019] 

[도2b]   [규칙 제91조에 의한 정정05.12.2019]