KR20210143531A - 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 이의 제조방법 - Google Patents

박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명한 무입자 형태이며, 기재에 도포하여 형성시킬 경우 형성된 도전성 니켈 혼합물의 두께가 400 nm 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 이의 제조방법{CONDUCTIVE NICKEL INK MIXTURE FOR THIN FILM FORMATION AND METHOD OF PREPARING THE SAME}
본 발명은 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명한 무입자 형태이며, 기재에 도포하여 형성시킬 경우 형성된 도전성 니켈 혼합물의 두께가 400 nm 이하인 것을 특징으로 한다.
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.
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.
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.
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.
한편, 적층형 세라믹 커패시터의 소형화 및 대용량화에 수반하여 최근 내부전극 및 유전체의 박막화가 함께 연구되고 있다. 특히, 내부전극 박막 두께를 400 nm 이하로 구현하기 위하여, 내부전극 페이스트에 사용되는 니켈 분말의 입자 지름 또한 미세화가 진행되고 있으며, 이에 따라 평균 입경 0.5 μm 이하의 니켈 분말이 요구되어 주로 평균 입경 0.3 μm 이하의 니켈 분말이 사용되고 있다.
이와 관련하여, 최근 인쇄 장치를 이용하여 전극을 형성하는 방법 중, 종래 스크린 인쇄법 또는 그라비아 인쇄법 대비 박막 형성과 미세 회로 형성에 유리한 잉크젯 인쇄법이 주목받고 있다. 그러나, 종래 기술인 내부전극 페이스트의 경우, 고점도로 인하여 잉크젯 인쇄가 불가능하며, 점도를 희석하여도 수백 nm 단위의 입경을 가진 니켈 분말로 인하여 인쇄시 토출부 막힘 현상이 일어나는 문제가 발생하고, 이와 더불어 내부전극의 두께를 400 nm 이하로 감소시킬 수 없는 한계 또한 존재하는 것이 현실이다.
이에, 본 발명자들은 상기 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 박막화를 달성하기 위하여 연구하던 중, 내부전극 형성용 잉크의 출발물질로서 박막 구현이 가능한 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하여 본 발명을 완성하게 되었다. 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하고, 무입자이기 때문에, 잉크젯 인쇄법을 사용하여 인쇄하여도 토출부 막힘 등의 문제가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 또한, 기존 페이스트나 잉크에 비해 금속 함량을 적게 가져갈 수 있는 이점이 있어 경쟁력이 있으며, 이로 인해 낮은 내부전극 두께를 가져갈 수 있다는 장점이 있다.
이와 관련하여, 일본 공개특허 제2008-127657호는 니켈막 형성용 도포액 및 니켈막 제조 방법 및 니켈막에 대하여 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 이를 이용한 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 기재에 도포하여 형성된 박막을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법 및 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.
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.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은,
니켈 및 상기 니켈에 배위결합된 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 극성부; 및 용매;를 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물로서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하고 무입자인 것을 특징으로 하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 C3-C10 사이클로알킬이다.
상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C4 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C4 알케닐 또는 C3-C4 사이클로알킬인 것일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 수소인 것일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine) 또는 트리에틸렌테트라민(triethylenetetramine)인 것일 수 있다.
상기 용매는 터피네올(terpineol), 디하이드로터피네올(dihydro-terpineol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether), 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 극성부의 농도는 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 전체 중량 대비 5 중량% 내지 55 중량%인 것일 수 있다.
상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 중극성부를 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알케닐, C5-C20 사이클로알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴 또는 C5-C20 알킬카보닐이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴이다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은,
상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 제공한다.
상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 외 기타 첨가제를 더 포함하는 것이고, 상기 기타 첨가제는 바인더 수지, 안정제, 분산제, 이형제, 환원제, 계면활성제, 습윤제, 칙소제, 레벨링제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리비닐부티랄, 에틸셀룰로오스, 아크릴, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐알코올, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리스티렌 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 기재에 도포하여 형성된 박막을 제공한다.
상기 기재에 도포하여 형성된 박막 형성용 도전성 니켈 혼합물의 두께는 400 nm 이하인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
니켈 전구체 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하여 니켈 착화합물을 제조하는 단계; 상기 니켈 착화합물을 용매와 혼합하는 단계; 및 상기 용매와 혼합된 니켈 착화합물을 가열하는 단계;를 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법으로서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하고 무입자인 것을 특징으로 하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 C3-C10 사이클로알킬이다.
상기 가열은 115℃ 미만에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 투명하고, 무입자로서, 잉크젯 인쇄법을 사용하여 인쇄하여도 토출부 막힘 등의 문제가 발생하지 않는 장점이 있다. 따라서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물로 잉크젯 인쇄법을 사용하여 적층 세라믹 커패시터의 내부전극을 제조 시 내부전극 페이스트의 그라비아 인쇄법을 사용한 것 대비 내부전극 박막화가 달성 가능한 것일 수 있다.
또한, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 니켈을 포함하는 극성부에 박막 형성에 적합한 용매를 더 포함하고 있기 때문에 적층 세라믹 커패시터의 내부전극을 제조 시 잉크 조성물의 건조 또는 소결 이후의 전극 두께가 400 nm 이하인 박막 형성 달성이 가능한 것일 수 있다.
또한, 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 니켈을 포함하는 극성부 외에 바인더 수지 도입에 적합한 중극성부 및 용매를 더 포함하고 있기 때문에 고분자량의 바인더 수지 도입이 가능한 것일 수 있으며, 상기 바인더 수지 외에 기타 첨가제를 추가하여도 투명하며 무입자 형태를 가지는 것일 수 있다.
또한, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 잉크젯 공정이 가능하여 특히 적층 세라믹 커패시터 (MLCC) 전극에 잉크젯 공정에 특화된 박막을 형성하는 데에 적용 가능한 것일 수 있다.
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.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 비교예 및 실시예에 따라 제조된 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 나타낸 사진이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 비교예 및 실시예에 따라 제조된 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 나타낸 사진이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 비교예 및 실시예에 따라 제조된 니켈 내부전극의 박막을 나타낸 사진이다.
도 4a 내지 4h는 본 발명의 일 비교예 및 실시예에 따라 제조된 니켈 내부전극의 박막 두께를 나타낸 SEM 사진이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 잉크젯 인쇄한 니켈 내부전극을 나타낸 사진이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 투과율을 나타낸 그래프이다.
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.
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.
본원의 제 1 측면은,
니켈 및 상기 니켈에 배위결합된 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 극성부; 및 용매;를 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물로서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하고 무입자인 것을 특징으로 하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 C3-C10 사이클로알킬이다.
이하, 본원의 제 1 측면에 따른 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 이를 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물과 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 기재에 도포하여 형성된 박막을 상세히 설명한다.
우선, 본 명세서에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 니켈 착화합물을 포함하는 혼합물을 의미하는 것일 수 있으며, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물에 기타 첨가제를 더 포함하는 조성물을 의미하는 것일 수 있다. 한편, 상기 박막은 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 기재에 도포하여 형성된 박막을 의미하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 투명한 특성이 있으며, 무입자로서 잉크젯 인쇄법을 사용하여 인쇄하여도 토출부 막힘 등의 문제가 발생하지 않는 것일 수 있다. 즉, 종래의 니켈 잉크 조성물이라 할 수 있는 내부전극 페이스트의 경우, 수백 nm 단위의 큰 평균 입자경을 가진 니켈 입자를 포함하기 때문에 잉크젯 인쇄시 토출부 막힘 등의 문제가 발생하였고, 이와 더불어 내부전극의 두께를 400 nm 이하로 감소시킬 수 없는 한계 또한 존재하였다. 그러나, 본 발명에 따른 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 상기와 같은 문제가 발생하지 않아 내부전극의 박막화가 달성 가능한 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 사용하여 제조된 내부전극은 보다 많은 내부전극 적층 수를 구현할 수 있기 때문에 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터의 소형화 및 대용량화가 달성 가능한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 용매로서, 터피네올(terpineol), 디하이드로터피네올(dihydro-terpineol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol), 디에틸린글리콜(diethylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether), 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게 본원의 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 터피네올(terpineol), 디에틸린글리콜(diethylene glycol), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 용매가 극성인 성질을 가짐으로써 기재, 특히 글라스의 표면에 대하여 젖음성이 우수하기 때문에 이를 포함하는 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 기재에 도포시 얇은 두께를 형성하는 것일 수 있고, 코팅 평탄도 또한 우수한 것일 수 있다. 더욱이, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether)와 같이 증기압력이 낮은 용매의 경우, 일반적인 용매에 비해서 기화된 분자수가 적기 때문에 열을 소량만 가해도 액체 상태의 분자가 빠르게 기체 상태로 변화할 수 있다. 이러한 용매를 극성도가 유사한 용매와 함께 사용할 경우, 액체 상태의 분자가 기화할 때 주변의 용매 분자와 함께 기체가 되는 것일 수 있다. 따라서, 코팅 이후 건조 및 소결 공정에서 코팅 면적 전면에서 우수한 젖음성을 유지한채 용매가 전반적으로 빠르게 기화되기 때문에 건조 및 소결 공정 이후의 코팅 평탄도 또한 우수한 것일 수 있다. 따라서, 이를 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)의 내부전극에 적용하게 되면, 내부전극의 기재가 되는 유전체 그린시트와의 젖음성 또한 우수하기 때문에 내부전극 박막화가 달성 가능한 것일 수 있다. 한편, 상기 용매의 함량은 상기 극성부 100 중량부 대비 80 중량부 내지 1,200 중량부인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 극성부의 농도는 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 전체 중량 대비 5 중량% 내지 55 중량%인 것일 수 있으며, 바람직하게 5 중량부 내지 40 중량부인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게 8 중량부 내지 35 중량부인 것일 수 있다. 상기 극성부의 농도가 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 전체 중량 대비 5 중량% 미만일 경우 용매의 함량이 상대적으로 많아 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물의 도전성이 저하되는 것일 수 있으며, 55 중량% 초과일 경우 용매의 함량이 상대적으로 적어 상기 극성부 및 용매가 균일하게 혼합되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 중극성부를 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00005
상기 화학식 2에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알케닐, C5-C20 사이클로알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴 또는 C5-C20 알킬카보닐이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴이다.
상기 중극성부는 용매의 종류에 따라 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물에 선택적으로 더 포함되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매가 터피네올(terpineol) 또는 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether)을 포함하는 경우, 상기 중극성부가 더 포함되는 것일 수 있으며, 상기 용매가 디에틸린글리콜(diethylene glycol)만을 포함하는 경우에는 상기 중극성부가 혼합되지 않아도 최종 제조된 도전성 니켈 잉크 혼합물이 투명한 무입자의 형태를 가지는 것일 수 있다. 즉, 상기 용매의 종류에 따라 극성부와 유사한 극성도가 상이하기 때문에 이를 맞춰주기 위하여 선택적으로 상기 중극성부가 더 포함되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 바람직하게 상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C4 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C4 알케닐 또는 C3-C4 사이클로알킬이고, 상기 화학식 2에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알케닐, C8-C18 사이클로알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C8-C18 아릴, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C8-C18 헤테로아릴인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 더욱 바람직하게 상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 수소이며, 상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 수소이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환된 C8-C18 아릴 또는 헤테로아릴인 것일 수 있다. 가장 바람직하게 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine) 또는 트리에틸렌테트라민(triethylenetetramine)이고, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 벤질아민(benzylamine) 또는 디페닐아민(diphenylamine)인 것일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1에 포함된 질소의 비공유 전자쌍이 니켈과 배위결합을 이루어 극성부를 형성하는 것일 수 있으며, 상기 화학식 2에 포함된 질소가 극성부와 상호작용을 하는 것일 수 있고, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기 각각의 전자와 파이(π) 전자가 상기 용매의 아릴기에 포함된 이중결합의 파이(π) 전자와 반데르발스 인력을 유도하기 때문에 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물이 균일하게 혼합 가능한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 500 nm 내지 600 nm 파장대에서의 흡광도(ABS)가 0.5 이상, 바람직하게는 0.7 이상인 값을 가지는 것 일 수 있다. 한편, 본원의 특정 실시예에 있어서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 550 nm 파장대에서의 흡광도(ABS)가 1 이상인 것일 수 있으며, 650 nm 내지 700 nm 파장대에서의 흡광도(ABS)가 1 미만인 것일 수 있다. 따라서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 특정 파장대 즉, 500 nm 내지 600 nm 파장대에서의 흡광도(ABS)가 700 nm 파장대에서의 흡광도(ABS)보다 높은 값을 가지는 것일 수 있다. 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물의 500 nm 내지 600 nm 파장대에서의 흡광도(ABS) 피크가 높게 관찰되는 이유는 상기 화학식 1에 포함된 질소의 비공유 전자쌍이 니켈과 배위결합을 이루어 극성부를 형성할 때에 니켈의 d 궤도함수들에게서 에너지 준위차가 발생하고, 이에 따라 니켈의 낮은 에너지 준위의 d 궤도함수 전자가 500 nm 내지 600 nm 파장대에서의 특정 파장의 빛을 흡수하여 높은 에너지 준위의 d 궤도함수로 이동하는 것이 측정되기 때문인 것일 수 있다. 한편, 상기 흡광도(ABS) 값은 상기 극성부의 농도가 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 전체 중량 대비 5 중량% 내지 15 중량%일 때의 값을 의미하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 380 nm 내지 530 nm 및 600 nm 내지 770 nm 파장대에서 특정 투과율 값을 가지는 것일 수 있으며, 기타 파장대에서는 상대적으로 낮은 투과율 값을 가지거나 또는 투과율 값을 거의 나타내지 못하는 것일 수 있다. 예를 들어, 본원의 특정 실시예에 있어서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 450 nm 및 700 nm의 파장대에서 30%이상의 투과율 값을 가지는 것일 수 있으며, 550 nm 파장대에서는 15% 미만, 바람직하게는 10% 미만의 투과율 값을 가지는 것일 수 있다. 한편, 본 구현예에 있어서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 500 nm 내지 600 nm 파장대에서 20% 미만의 투과율 값을 가지는 것일 수 있으며, 상기와 같은 투과율 값이 관찰되는 이유는 상기 화학식 1에 포함된 질소의 비공유 전자쌍이 니켈과 배위결합을 이루어 극성부를 형성할 때에 니켈의 d 궤도함수들에게서 에너지 준위차가 발생하고, 이에 따라 니켈의 낮은 에너지 준위의 d 궤도함수 전자가 500 nm 내지 600 nm 파장대에서의 특정 파장의 빛을 흡수하여 높은 에너지 준위의 d 궤도함수로 이동하는데 사용되기 때문인 것일 수 있다. 즉, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하며, 무입자인 것을 특징으로 하기 때문에 가시광선 영역에서 상기와 같은 흡광도(ABS) 및 투과율 특성 값을 가지는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 외 기타 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 기타 첨가제는 바인더 수지, 안정제, 분산제, 이형제, 환원제, 계면활성제, 습윤제, 칙소제, 레벨링제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더 수지는 폴리비닐부티랄, 에틸셀룰로오스, 아크릴, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐알코올, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리스티렌 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 습윤제는 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 1,6-헥산디올, 글리세린, 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.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 레벨링제는 평활(레벨링) 작용을 가진 첨가제로서, 폴리아민 등의 질소를 포함하는 화합물이 사용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막은 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 기재에 도포하여 형성된 것일 수 있다. 이때, 상기 기재의 종류는 다양하게 적용될 수 있으나, 예를 들어 글라스인 것일 수 있으며, 바람직하게는 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)의 내부전극의 기재가 되는 유전체 그린시트인 것일 수 있다. 한편, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 극성의 성질을 가지는 용매와 증기압력이 낮은 용매를 포함하고 있기 때문에 상기와 같은 기재와의 젖음성이 우수하며, 코팅 이후 건조 및 소결 공정에서 코팅 면적 전면에서 우수한 젖음성을 유지한채 용매가 전반적으로 빠르게 기화되기 때문에 건조 및 소결 공정 이후의 코팅 평탄도 또한 우수한 것일 수 있다. 따라서, 이를 기재에 도포시 얇은 두께를 형성하는 것일 수 있고, 코팅 평탄도 또한 우수한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 기재에 도포하여 형성된 도전성 니켈 혼합물의 두께는 건조 또는 소결 이후의 두께가 400 nm 이하인 것일 수 있으며, 바람직하게 본원의 일 실험예를 참조하면 상기 두께는 300 nm 이하, 더욱 바람직하게는 200 nm 이하인 것일 수 있다. 따라서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물을 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)의 내부전극의 기재가 되는 유전체 그린시트에 도포하게 되면 내부전극 박막화가 달성 가능한 것일 수 있다.
본원의 제 2 측면은,
니켈 전구체 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하여 니켈 착화합물을 제조하는 단계; 상기 니켈 착화합물을 용매와 혼합하는 단계; 및 상기 용매와 혼합된 니켈 착화합물을 가열하는 단계;를 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법으로서, 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하고 무입자인 것을 특징으로 하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00006
상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 C3-C10 사이클로알킬이다.
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.
이하, 본원의 제 2 측면에 따른 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법은 니켈 전구체 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하여 니켈 착화합물을 제조하는 단계;를 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00007
상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 C3-C10 사이클로알킬이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 니켈 전구체는 니켈 포메이트(C2H2NiO4), 니켈 아세테이트(Ni(CH3CO2)2), 염화니켈(NiCl2), 황산니켈(NiSO4), 니켈 아세틸아세토네이트(Ni(C5H7O2)2), 탄산니켈(NiCO3), 니켈 시클로헥산부티레이트([C6H11(CH2)3CO2]2Ni), 질산니켈(Ni(NO3)2), 니켈 옥살레이트(NiC2O4), 니켈 스티어레이트(Ni(H3C(CH2)16CO2)2, 니켈 옥타노에이트([CH3(CH2)6CO2]2Ni) 및 이들의 수화물을 포함한 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 니켈 전구체에 포함된 카복실기는 추후 탈바인더 단계에서 CO2로 증발되어 제거되는 것일 수 있으며, 따라서 최종 제조된 도전성 니켈 잉크 혼합물은 니켈 입자에 배위결합된 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 극성부 및 용매만을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 니켈 전구체와 배위결합을 이루는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 몰수는 상기 니켈 전구체 몰수 대비 2 배 내지 4 배일 수 있으며, 바람직하게 2 배인 것일 수 있다. 즉, 상기 니켈 전구체와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 배위결합을 이룸으로써 극성부를 형성하는 것일 수 있다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 몰수가 상기 니켈 전구체 몰수 대비 2 배 미만일 경우 상기 극성부가 형성되지 않을 수 있으며, 4 배 초과일 경우 착화합물을 형성하지 못하고 잔여하는 화학식 1로 표시되는 화합물로 인하여 이후 탈바인더 처리 시 많은 기포가 발생할 수 있어 내부전극의 박막에 공극이 발생하여 도전성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예예 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법은 니켈 전구체 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하여 니켈 착화합물을 제조하는 단계; 이후에, 상기 니켈 착화합물에 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 혼합시키는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00008
상기 화학식 2에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알케닐, C5-C20 사이클로알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴 또는 C5-C20 알킬카보닐이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴이다.
한편, 상기 중극성부는 하기 다음 단계에서 니켈 착화합물과 혼합되는 용매의 종류에 따라 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조에 선택적으로 더 혼합되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매가 터피네올(terpineol) 또는 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether)을 포함하는 경우, 상기 중극성부가 더 포함되는 것일 수 있으며, 상기 용매가 디에틸린글리콜(diethylene glycol)만을 포함하는 경우에는 상기 중극성부가 혼합되지 않아도 최종 제조된 도전성 니켈 잉크 혼합물이 투명한 무입자의 형태를 가지는 것일 수 있다. 즉, 상기 용매의 종류에 따라 극성부와 유사한 극성도가 상이하기 때문에 이를 맞춰주기 위하여 선택적으로 상기 중극성부가 더 혼합되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 중극성부를 형성하는 것일 수 있으며, 상기 중극성부의 함량은 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 전체 중량 대비 16 중량% 내지 36 중량% 이하인 것 일 수 있고, 바람직하게 24 중량% 내지 31 중량%인 것일 수 있다. 상기 중극성부의 함량이 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 전체 중량 대비 16 중량% 미만일 경우 중극성부의 함량이 상대적으로 적어 특정 용매에 있어 극성도가 맞지 않아 균일하게 혼합되지 않을 수 있으며, 36 중량% 이상일 경우 상대적으로 니켈 함량이 감소하여 도전성 니켈 잉크 혼합물의 도전성이 저하되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 바람직하게 상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C4 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C4 알케닐 또는 C3-C4 사이클로알킬이고, 상기 화학식 2에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알케닐, C8-C18 사이클로알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C8-C18 아릴, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C8-C18 헤테로아릴인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 더욱 바람직하게 상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 수소이며, 상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 수소이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환된 C8-C18 아릴 또는 헤테로아릴인 것일 수 있다. 가장 바람직하게 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine) 또는 트리에틸렌테트라민(triethylenetetramine)이고, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 벤질아민(benzylamine) 또는 디페닐아민(diphenylamine)인 것일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1에 포함된 질소의 비공유 전자쌍이 니켈과 배위결합을 이루어 극성부를 형성하는 것일 수 있으며, 상기 화학식 2에 포함된 질소가 극성부와 상호작용을 하는 것일 수 있고, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기 각각의 전자와 파이(π) 전자가 상기 용매의 아릴기에 포함된 이중결합의 파이(π) 전자와 반데르발스 인력을 유도하기 때문에 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물이 균일하게 혼합 가능한 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법은 상기 니켈 착화합물을 용매와 혼합하는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 용매는 터피네올(terpineol), 디하이드로터피네올(dihydro-terpineol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol), 디에틸린글리콜(diethylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether), 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게 본원의 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 터피네올(terpineol), 디에틸린글리콜(diethylene glycol), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 용매가 극성인 성질을 가짐으로써 기재, 특히 글라스의 표면에 대하여 젖음성이 우수하기 때문에 최종 제조되는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 또는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 기재에 도포시 얇은 두께를 형성하는 것일 수 있고, 코팅 평탄도 또한 우수한 것일 수 있다. 더욱이, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether)와 같이 증기압력이 낮은 용매의 경우, 일반적인 용매에 비해서 기화된 분자수가 적기 때문에 열을 소량만 가해도 액체 상태의 분자가 빠르게 기체 상태로 변화할 수 있다. 이러한 용매를 극성도가 유사한 용매와 함께 사용할 경우, 액체 상태의 분자가 기화할 때 주변의 용매 분자와 함께 기체가 되는 것일 수 있다. 따라서, 코팅 이후 건조 및 소결 공정에서 코팅 면적 전면에서 우수한 젖음성을 유지한채 용매가 전반적으로 빠르게 기화되기 때문에 건조 및 소결 공정 이후의 코팅 평탄도 또한 우수한 것일 수 있다. 따라서, 이를 적층형 세라믹 커패시터(MLCC)의 내부전극에 적용하게 되면, 내부전극의 기재가 되는 유전체 그린시트와의 젖음성 또한 우수하기 때문에 내부전극 박막화가 달성 가능한 것일 수 있다. 한편, 상기 혼합되는 용매의 함량은 상기 니켈 착화합물 100 중량부 대비 80 중량부 내지 1,200 중량부인 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법은 상기 용매와 혼합된 니켈 착화합물을 가열하는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가열은 115℃ 미만에서 수행되는 것일 수 있으며, 이를 통하여 상기 니켈 전구체에 포함된 수화물이 증발되어 제거되는 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기와 같이 제조된 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물에 기타 첨가제를 혼합하여 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물을 제조하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물의 제조는 상기 제조된 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물에 기타 첨가제를 혼합하는 단계; 및 기타 첨가제가 혼합된 도전성 니켈 잉크 혼합물을 가열하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 가열은 115℃ 미만에서 수행되는 것일 수 있다. 한편, 상기 기타 첨가제에 대한 설명은 상기 본원의 제 1 측면에서 설명하였으므로 본원의 제 2 측면에서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.
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.
실시예 1: 니켈 내부전극의 제조
단계 1: 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 4로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물 9.10 wt%에 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 90.90 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 니켈 내부전극 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물을 글라스에 닥터 블레이드 (doctor blade) 인쇄하여 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다.
실시예 2: 니켈 내부전극의 제조
단계 1: 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 4로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물 9.37 wt%에 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 61.84 wt%, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether) 28.79 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하였다.
단계 2-1: 니켈 내부전극 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물을 글라스에 닥터 블레이드 (doctor blade) 인쇄하여 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다.
단계 2-2: 잉크젯 인쇄를 이용한 니켈 내부전극 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물을 글라스에 잉크젯 인쇄시켜 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다. 잉크젯 장비는 UniJet 사(社)의 OmniJet 500을 사용하였으며, 잉크젯 헤드로는 Fujifilm 사(社)의 10 Dimatix Materials Cartridge, 10pL를 사용하였다.
실시예 3: 니켈 내부전극의 제조
단계 1: 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 4로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물 14.14 wt%에 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 58.57 wt%, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether) 27.29 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하였다.
단계 2-1: 니켈 내부전극 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물을 글라스에 닥터 블레이드 (doctor blade) 인쇄하여 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다.
단계 2-2: 잉크젯 인쇄를 이용한 니켈 내부전극 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물을 글라스에 잉크젯 인쇄시켜 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다. 잉크젯 장비는 UniJet 사(社)의 OmniJet 500을 사용하였으며, 잉크젯 헤드로는 Fujifilm 사(社)의 10 Dimatix Materials Cartridge, 10pL를 사용하였다.
실시예 4: 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물을 이용한 니켈 내부전극의 제조
단계 1: 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물에 벤질아민(benzylamine)을 몰비율 1: 6로 혼합하여 니켈 착화합물 혼합물을 구성하였으며, 상기 착화합물 혼합물 22.63 wt%에 터피네올(terpinoel) 18.98 wt%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 39.15 wt%, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether) 18.24 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물의 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물 99 wt%에 바인더로 대만 CCP社의 PVB (B03HX) 1 wt%를 혼합하여 100℃에서 교반하여 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물을 제조하였다.
단계 3: 니켈 내부전극 제조
상기 단계 2에서 제조한 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물을 글라스에 닥터 블레이드 (doctor blade) 인쇄하여 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다.
실시예 5: 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물을 이용한 니켈 내부전극의 제조
단계 1: 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물에 벤질아민(benzylamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물 혼합물을 구성하였으며, 상기 착화합물 혼합물 44.06 wt%에 터피네올(terpinoel) 38.37 wt%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 17.57 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물의 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물 99 wt%에 바인더로 대만 CCP社의 PVB (B03HX) 1 wt%를 혼합하여 100℃에서 교반하여 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물을 제조하였다.
단계 3: 니켈 내부전극 제조
상기 단계 2에서 제조한 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물을 글라스에 닥터 블레이드 (doctor blade) 인쇄하여 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다.
비교예 1: 니켈 착화합물 기반의 혼합물의 제조
단계 1: 니켈 착화합물 기반의 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물 13.33 wt%에 에틸렌글리콜페닐에테르(ethylene glycol phenyl ether) 86.67 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 니켈 착화합물 기반의 혼합물을 제조하였다.
비교예 2: 니켈 내부전극의 제조
단계 1: 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물에 벤질아민(benzylamine)을 몰비율 1: 4로 혼합하여 니켈 착화합물 혼합물을 구성하였고, 상기 니켈 착화합물 혼합물 21.01 wt%에 에틸렌글리콜페닐에테르(ethylene glycol phenyl ether) 78.99 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 니켈 내부전극 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물을 글라스에 닥터 블레이드 (doctor blade) 인쇄하여 350℃에서 20분 동안 건조하여 니켈 내부전극을 제조하였다.
비교예 3: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
단계 1: 니켈 착화합물 기반의 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물 10.91 wt%에 터피네올(terpinoel) 21.89 wt%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 45.16 wt%, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether) 21.04 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 니켈 착화합물 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
상기 단계 1에서 제조한 니켈 착화합물 혼합물 99 wt%에 바인더로 대만 CCP社의 PVB (B03HX) 1 wt%를 혼합하여 100℃에서 교반하여 니켈 착화합물 기반의 조성물을 제조하였다.
비교예 4: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
단계 1: 니켈 착화합물 기반의 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물 30.84 wt%에 터피네올(terpinoel) 46.75 wt%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 21.41 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 니켈 착화합물 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
상기 단계 1에서 제조한 니켈 착화합물 혼합물 99 wt%에 바인더로 대만 CCP社의 PVB (B03HX) 1 wt%를 혼합하여 100℃에서 교반하여 니켈 착화합물 기반의 조성물을 제조하였다.
비교예 5: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
단계 1: 니켈 착화합물 기반의 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물 25.31 wt%에 터피네올(terpinoel) 49.02 wt%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 24.67 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 니켈 착화합물 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
상기 단계 1에서 제조한 니켈 착화합물 혼합물 99 wt%에 바인더로 대만 CCP社의 PVB (B03HX) 1 wt%를 혼합하여 100℃에서 교반하여 니켈 착화합물 기반의 조성물을 제조하였다.
비교예 6: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
단계 1: 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조
니켈 포메이트(nickel formate), 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 몰비율 1: 2로 혼합하여 니켈 착화합물을 구성하였으며, 상기 니켈 착화합물에 벤질아민(benzylamine)을 몰비율 1: 6로 혼합하여 니켈 착화합물 혼합물을 구성하였으며, 상기 착화합물 혼합물 18.63 wt%에 터피네올(terpinoel) 28.23 wt%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 12.93 wt%를 용매로 혼합하고, 100℃에서 반응시켜 도전성 니켈 잉크 혼합물을 제조하였다.
단계 2: 니켈 착화합물 기반의 조성물의 제조
상기 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물 99 wt%에 바인더로 대만 CCP社의 PVB (B03HX) 1 wt%를 혼합하여 100℃에서 교반하여 니켈 착화합물 기반의 조성물을 제조하였다.
실험예 1. 실시예 및 비교예에 따른 혼합물 및 조성물의 외관 비교
실험예 1-1. 중극성부 첨가 유무 및 극성 용매 사용에 따른 외관 비교
상기 실시예 1 내지 3의 단계 1에서 제조한 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물 및 비교예 1 및 2의 단계 1에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 혼합물과 도전성 니켈 잉크 혼합물의 사진을 도 1a 및 1b에 나타내었다. 우선, 도 1a 및 1b에 나타낸 바와 같이 비교예 1의 단계 1에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 혼합물의 경우 니켈 극성부의 극성도와 용매인 에틸렌글리콜페닐에테르(ethylene glycol phenyl ether)와 극성도가 맞지 않아 안정성이 부족해 침전이 발생한 것을 확인할 수 있었다. 이와 달리 중극성부인 벤질아민(benzylamine)을 사용한 비교예 2의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물의 경우 극성 용매인 디에틸렌글리콜(diethylene glycol)을 사용한 실시예 1 내지 3의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물과 같이 투명하며, 침전물이 형성되지 않아 니켈 입자를 포함하지 않는 무입자 상태인 것을 확인할 수 있었다. 이는 중극성부인 벤질아민(benzylamine)이 니켈 극성부와 용매인 에틸렌글리콜페닐에테르(ethylene glycol phenyl ether)의 중간의 극성도를 갖기에 균일하게 혼합되었기 때문인 것으로 판단되었다.
실험예 1-2. 바인더의 첨가 유무에 따른 외관 비교
상기 실시예 4의 단계 2에서 제조한 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물 및 비교예 3의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물의 사진을 도 2a에 나타내었다. 우선, 도 2a에 나타낸 바와 같이 비교예 3의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물의 경우 니켈 극성부의 극성도와 바인더의 극성도가 맞지 않아 용해성이 부족해 유리 벽면에 미처 용해되지 못한 바인더 얼룩을 확인할 수 있었다. 이와 달리 실시예 4의 단계 2에서 제조한 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물의 경우, 실시예 1 내지 4의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물(도 1a 및 1b 참조)과 같이 투명하며, 침전물이 형성되지 않아 니켈 입자를 포함하지 않는 무입자 상태인 것을 확인할 수 있었다. 이는 중극성부인 벤질아민(benzylamine)이 니켈 극성부와 바인더의 중간의 극성도를 갖기에 용해성이 증가되었기 때문인 것으로 판단되었다.
한편, 상기 실시예 5의 단계 2에서 제조한 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물과 비교예 4 및 5의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물을 상하로 뒤집은 후 다시 상하로 뒤집은 사진을 도 2b에 나타내었다. 우선, 도 2b에 나타낸 바와 같이 실시예 5의 단계 2에서 제조한 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물의 경우, 실시예 1 내지 4의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물(도 1a 및 1b 참조)과 같이 투명하며, 침전물이 형성되지 않아 니켈 입자를 포함하지 않는 무입자 상태인 것을 확인할 수 있었다. 즉, 실시예 5의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물에 바인더가 혼합되어도 투명하며 침전물이 형성되지 않았기 때문에, 바인더의 첨가가 상기 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물이 투명하고 무입자 형태를 가짐에 영향을 미치지 않는 것임을 확인할 수 있었다. 아울러, 도 2b에 나타낸 바와 같이 실시예 5의 단계 2에서 제조한 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물과 비교예 4 및 5의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물을 다시 뒤집은 유리 벽면에서 흘러내리는 현상의 시간 차이를 확인함으로써, 실시예 5의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물에 바인더를 혼합시켜 점도 조절이 가능함을 확인할 수 있었다.
더불어, 도 2b에 나타낸 바와 같이 비교예 4의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물의 경우 유리 벽면에 입자가 있음을 확인할 수 있었다. 이는 비교예 4의 단계 1에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 혼합물에 바인더가 혼합된 후 미처 용해되지 못한 것으로 중극성부가 없어서 극성도가 다른 바인더를 수용하지 못한 것으로 판단되었다.
한편, 실시예 5의 단계 1에서 니켈 극성부 대비 중극성부인 벤질아민(benzylamine)을 1: 2 몰비율로 혼합한 도전성 니켈 잉크 혼합물의 함량과 동일하게 비교예 5의 단계 1에서 중극성부인 벤질아민(benzylamine)을 대신하여 용매량을 증가시킨 비교예 5의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물에서도 비교예 4의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물과 같이 유리 벽면에 입자가 있음을 통해 확인할 수 있었다.
더불어, 도 2c에 나타낸 바와 같이 비교예 6의 단계 1에서 니켈 극성부 대비 중극성부인 벤질아민을 1: 6 몰비율로 혼합한 비교예 6의 단계 2에서 제조한 니켈 착화합물 기반의 조성물은 오히려 과도한 양의 중극성부인 벤질아민(benzyl amine)으로 인해 니켈 착화합물의 안정성이 부족하게 되어 바인더가 원활히 용해되지 않고, 불투명함을 확인할 수 있었다. 이를 통하여, 중극성부의 함량이 투명한 무입자의 고점도 도전성 니켈 잉크 조성물의 안정성에 영향을 미침을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 니켈 내부전극의 박막 관찰
상기 비교예 2와 실시예 2 및 3의 단계 2-1에서 각각 제조한 니켈 내부전극 박막의 사진을 도 3a 내지 3c에 실시예 2 및 3의 단계 2-2에서 각각 제조한 니켈 내부전극 박막의 사진을 도 5a 및 5b에 각각 나타내었다. 또한, 상기 비교예 2와 실시예 1 내지 5에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 SEM 사진을 도 4a 내지 4h에 각각 나타내었다.
우선, 도 4b 내지 4f에 나타낸 바와 같이 실시예 1 내지 3의 단계 2에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 평균 두께가 약 181 nm 이하로 도 4a에 나타낸 비교예 2의 단계 2에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 평균 두께인 1,500 nm에 비해 두께가 최대 8배 이상 얇은 것을 확인할 수 있었다. 이는 실시예 1 내지 3의 단계 1에서 사용한 용매인 디에틸렌글리콜(diethylene glycol)의 글라스에서의 젖음성(wetting property)이 비교예 2의 단계 1에서 사용한 용매인 에틸렌글리콜페녹시에테르(ethylene glycol phenoxy ether)보다 우수하기 때문인 것으로 판단되었다. 또한, 도 3b 및 3c에 나타낸 바와 같이 실시예 2 및 3의 단계 2에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 코팅 평탄도가 도 3a에 나타낸 비교예 2의 단계 2에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 코팅 평탄도보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
아울러, 도 4c 및 4e에 각각 나타낸 바와 같이 실시예 2 및 3의 단계 2-1에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 평균 두께가 각기 116 nm, 69 nm로 도 4b에 나타낸 실시예 1의 단계 2에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 평균 두께인 181 nm보다 다소 낮음을 확인할 수 있었다. 이는 실시예 2 및 3의 단계 1에서 사용한 용매인 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether)의 증기압력이 매우 낮아 코팅 면적 전면에서 용매가 빠르게 건조되기 때문인 것으로 판단되었다.
한편, 도 4d 및 4f에 나타낸 바와 같이 실시예 2 및 3의 단계 2-2에서 각각 제조한 니켈 내부전극의 박막이 200 nm 이하의 두께가 구현됨을 확인함에 따라 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 잉크젯 인쇄를 통해서도 내부전극의 박막을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
더불어, 도 4g 및 4h에 나타낸 바와 같이 실시예 4 및 5의 단계 3에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 평균 두께가 각기 235 nm, 202 nm로 도 4a에 나타낸 비교예 2의 단계 2에서 제조한 니켈 내부전극의 박막의 평균 두께인 1,500 nm에 비해 두께가 최대 6배 이상 얇은 것을 확인할 수 있었다. 이는 실시예 4 및 5의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물에 바인더가 혼합되어도 투명하며 침전물이 형성되지 않았기 때문에, 실시예 4 및 5의 단계 1에서 사용한 용매인 디에틸렌글리콜(diethylene glycol)의 글라스에서의 젖음성(wetting property)이 실시예 4 및 5의 단계 2에서 사용한 바인더에 영향을 크게 받지 않는 것으로 판단되었다.
실험예 3. 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 흡광도 및 투과율 측정
상기 실시예 2 및 3의 단계 1에서 제조한 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 흡광도 및 투과율을 측정하기 위하여 HITACHI 사(社)의 spectrometer U-3310를 사용하였으며, 이를 이용하여 200 nm 내지 900 nm 파장대에서의 흡광도 및 투과율을 측정하여 이의 결과를 도 6 및 도 7에 각각 나타내었다. 도 6a 내지 6b는 각각 실시예 2 및 3의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물의 흡광도이며, 도 7a 내지 7b는 각각 실시예 2 및 3의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물의 투과율이다. 도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이 실시예 2 및 3의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물은 약 380 nm 내지 450 nm 및 650 nm 내지 700 nm 파장대의 빛에 대한 흡광도가 상대적으로 낮음을 확인할 수 있었으며, 약 500 nm 내지 600 nm 파장대의 빛에 대한 흡광도는 상대적으로 높음을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 500 nm 내지 600 nm 파장대의 빛에 대한 흡광도(ABS)는 대체로 1 이상의 값을 가지고 있는 반면, 650 nm 내지 700 nm 파장대의 빛에 대한 흡광도(ABS)는 대체로 1 미만의 값을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이 실시예 2 및 3의 단계 1에서 제조한 도전성 니켈 잉크 혼합물은 약 380 nm 내지 530 nm 및 600 nm 내지 770 nm 파장대의 빛에 대한 투과율이 상대적으로 높음을 확인할 수 있었으며, 이외 파장대의 빛에 대하여는 상대적으로 투과율이 낮음을 확인할 수 있었다.
따라서, 상기한 바와 같이 도 6 및 도 7의 결과를 분석한 결과, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 특정 파장대에서의 낮은 흡광도 및 높은 투과율을 나타내어 투명한 무입자 용액 상태인 것을 확인할 수 있었다.

Claims (14)

  1. 니켈 및 상기 니켈에 배위결합된 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 극성부; 및
    용매;
    를 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물로서,
    상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하고 무입자인 것을 특징으로 하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00009

    (상기 화학식 1에서,
    R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 아미노알킬이고,
    R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 C3-C10 사이클로알킬이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C4 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C4 알케닐 또는 C3-C4 사이클로알킬인 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C8 아미노알킬이고, R2 및 R3은 각각 수소인 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine) 또는 트리에틸렌테트라민(triethylenetetramine)인 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 터피네올(terpineol), 디하이드로터피네올(dihydro-terpineol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether), 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 극성부의 농도는 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 전체 중량 대비 5 중량% 내지 55 중량%인 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 중극성부를 더 포함하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00010

    (상기 화학식 2에서,
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C5-C20 알케닐, C5-C20 사이클로알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴 또는 C5-C20 알킬카보닐이고,
    R1 내지 R3 중 적어도 하나는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C8-C18 알킬로 치환 또는 비치환된 C6-C20 헤테로아릴이다.)
  8. 제1항의 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물은 상기 도전성 니켈 잉크 혼합물 외 기타 첨가제를 더 포함하는 것이고,
    상기 기타 첨가제는 바인더 수지, 안정제, 분산제, 이형제, 환원제, 계면활성제, 습윤제, 칙소제, 레벨링제 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 폴리비닐부티랄, 에틸셀룰로오스, 아크릴, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐알코올, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리스티렌 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 조성물.
  11. 제1항의 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물을 기재에 도포하여 형성된 박막.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기재에 도포되어 형성된 박막 형성용 도전성 니켈 혼합물의 두께는 400 nm 이하인 것을 특징으로 하는 박막.
  13. 니켈 전구체 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하여 니켈 착화합물을 제조하는 단계;
    상기 니켈 착화합물을 용매와 혼합하는 단계; 및
    상기 용매와 혼합된 니켈 착화합물을 가열하는 단계;
    를 포함하는 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법으로서,
    상기 도전성 니켈 잉크 혼합물은 투명하고 무입자인 것을 특징으로 하는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00011

    (상기 화학식 1에서,
    R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 아미노알킬이고,
    R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 C3-C10 사이클로알킬이다.)
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가열은 115℃ 미만에서 수행되는 것인 박막 형성용 도전성 니켈 잉크 혼합물의 제조방법.
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