(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粒子から構成されるセラミック粉末が所定の溶媒に分散されたセラミックインクにおいて、
走査電子顕微鏡で観察した前記粒子の断面で、前記粒子の垂直方向の長さのうち最大のものを最大垂直長さＤｖとし、前記粒子の水平方向の粒子の長さのうち最大のものを最大水平長さＤｈとするとき、前記セラミック粉末の各粒子の｜Ｄｈ−Ｄｖ｜／Ｄｈの平均が２０％未満であることを特徴とするセラミックインク。
【請求項２】
前記走査電子顕微鏡で観察した前記粒子の断面で、前記セラミック粉末の前記粒子の断面の周縁部に複数の内角が存在し、前記各内角のうち最大の角度が１３５゜未満であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックインク。
【請求項３】
前記セラミック粉末は多峰性粒度分布を有することを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックインク。
【請求項４】
前記多峰性粒度分布は２０ｎｍ〜１μｍになることを特徴とする請求項３に記載のセラミックインク。
【請求項５】
前記溶媒が、エチレングリコールモノメチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合物、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミドとホルムアミドの混合物、アセトニトリルとブタノールの混合物、ニトロメタンとブタノールの混合物、及び水とＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミドの混合物からなる群から選択された少なくとも一つ以上の混合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックインク。
【請求項６】
前記溶媒が、
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のエチレングリコールモノメチルエーテル＋ｘｖｏｌ％のジプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合物と、
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミド＋ｘｖｏｌ％のホルムアミドの混合物と、
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のアセトニトリル＋ｘｖｏｌ％のブタノールの混合物と、
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のニトロメタン＋ｘｖｏｌ％のブタノールの混合物と、
（１００−ｘ）ｖｏｌ％の水＋ｘｖｏｌ％のＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミドの混合物と、からなる群から選択された少なくとも一つ以上の混合物であり、
前記ｘは０＜ｘ≦２５であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックインク。
【請求項７】
前記ｘは５≦ｘ≦２５であることを特徴とする請求項６に記載のセラミックインク。
【請求項８】
前記セラミック粉末は、前記セラミックインクの全体量に対して１ｖｏｌ％〜１２ｖｏｌ％で含有されることを特徴とする請求項５又は６に記載のセラミックインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット印刷法によるセラミック厚膜製造用セラミックインクに関するもので、特に、高くかつ均一な充填率を有するセラミックインクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、セラミックパッケージと関連する技術は、低温同時焼成技術（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ―ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ：ＬＴＣＣ）に基づいてキャパシタ、抵抗などの受動素子とＦＥＭ（Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ）などの通信素子の製作に寄与している。
【０００３】
特に、最近になって日々小型化される次世代の携帯用情報通信機器に適用可能な高集積セラミック多層集積化モジュールを製作するためには、従来の２次元集積化ではなく３次元集積化が行われた超高集積システムモジュールの製造が要求される。しかし、前記ＬＴＣＣセラミックスは、その焼結温度が９００℃と従来の通常的なセラミックスの焼結温度（一般に１５００℃）よりは低温であるが、モジュール内の金属導体からなる電極などの異種物質と接合するには依然として焼結温度が高い。さらに、前記超高集積システムモジュールの微細回路も具現することが難しい。
【０００４】
このような問題を解決するために、焼結工程を省略可能な無焼結セラミック製造方法が開発されており、特に、最近は、インクジェット印刷を通してセラミック厚膜を製造するインクジェット印刷法が開発されている。このようなインクジェットは、積層しようとする物質を含む液体インクを製造し、この液体インクを吐出することによって厚膜を製造する。また、前記インクは、セラミック又は金属の微細粉末を適切な溶媒に分散することによって製造される。特に、ＤＯＤ（Ｄｒｏｐ―Ｏｎ―Ｄｅｍａｎｄ）印刷方式では、前記の製造されたインクを圧電アクチュエータで構成されたキャビティに入れた後、これに圧力を加えながらインク液滴を一定の吐出頻度で所定基板の所望の位置に吐出することによって厚膜を積層する。このように形成された厚膜は、高温の焼結工程がなくてもセラミック膜の物理的特性を導き出せるようになる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
さらに、このような印刷方式は、非接触方式で所望のパターンを形成できるので、例えば、電子、ナノ、バイオ、構造材料などと関連した形状の具現に適している。また、デジタル信号によって多様な形状を自由に直接描画できるので、紙、織物、金属などの多様な基板上に数十μｍ〜数ｍ２の大きさの印刷が可能である。その他にも、所望の部分のみの印刷が可能であるので、原材料を大幅に節減できる親環境工程であるという点、また、露光工程などを省略することができ、非真空工程であることから投資効率が高いという点で有利である。
【０００６】
特に、このようなインクジェット印刷法による工程は焼結工程を経ないので、製造されたセラミック膜は、優れた物性を有するために緻密な膜を有さなければならなく、このように緻密な膜を製造するためには充填率が重要になる。すなわち、充填率は、前記の吐出されるインク内に存在する各セラミック粉末が液体の蒸発時に緻密に積層される程度を示し、この充填率が大きいほど、より緻密な膜の製造が可能になる。例えば、従来のＬＴＣＣセラミックスの一つとして、アルミナ粉末をガラスと共に混合して複合体を形成する場合のアルミナ充填率は、約３０〜４０ｖｏｌ％ほどに過ぎない。また、フィルムキャスティングによる製造方法でも、アルミナ充填率は約５０ｖｏｌ％前後と比較的低い。しかし、これら従来方法では、焼結工程を経るので何ら問題も発生しないが、焼結工程が省略されるインクジェット印刷方式では、これら従来方法の充填率よりも高い充填率を有することが要求される。
【０００７】
また、インクジェット印刷法において、吐出される液滴は、一般に２００ｐｌ以下であって、基板などの固体表面上に吐出されると、その表面上に広がりながら楕円形のキャップ状になる。これを図１に示し、図１は、一般的なインクジェット印刷法において吐出される液滴内の対流現象を説明する概略図である。
【０００８】
図１を参照すると、液滴１の吐出時、液滴１と基板４との界面を形成する周縁部２は中央部３に比べて厚さが薄いので、中央部３よりも周縁部２で優先的にインク溶媒の蒸発が発生する。そして、これによって発生する周縁部２での質量損失を補償するための対流現象として、中央部３から周縁部２にインク溶媒が移動する外方流動（ｏｕｔｗａｒｄ  ｆｌｏｗ：矢印「Ａ」で表示）が発生する。このような外方流動により、インク溶媒内に分散されている各セラミック粉末が周縁部２に密集するようになり、インク溶媒が完全に蒸発した後には、液滴１の周縁部２のみに多量のセラミック粉末が選択的に積層されることによってコーヒーリング（ｃｏｆｆｅｅ  ｒｉｎｇ）現象が発生する。このようなコーヒーリング現象は、不均一なセラミック粉末の充填を意味する。
【０００９】
また、図２〜図５は、一般的なインクジェット印刷法によって形成された多様なセラミックインクのドット（ｄｏｔ）セラミックパターンを示した図であり、図２は、アルミナ（Ａｌｕｍｉｎａ：Ａｌ２Ｏ３）セラミックインクで形成されたドットパターンの電子顕微鏡写真で、図３は、図２に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフで、図４は、バリウムチタネート（Ｂａｒｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ：ＢａＴｉＯ３）セラミックインクで形成されたドットパターンの電子顕微鏡写真で、図５は、図４に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフである。また、図６〜図７は、一般的なインクジェット印刷法によって形成されたアルミナセラミックインクのラインセラミックパターンを示した図であり、図６は、形成されたラインパターンの電子顕微鏡写真で、図７は、図６に示したラインパターンの表面粗さを示すグラフである。
【００１０】
図２、図４及び図６を参照すると、アルミナ又はバリウムチタネートセラミック粉末のセラミックインクでインクジェット印刷を行った場合、吐出された液滴でコーヒーリングパターンが発生することが分かる。また、この表面粗さは、図３、図５及び図７のグラフに示すように、いわゆる「うさぎの耳」状となっており、充填されたセラミック粉末が不均一に分布されていることが分かる。表面粗さを示すグラフにおける表面粗さの値において、ピーク値（ｐｅａｋ：Ｐ）対バレー値（Ｖａｌｌｅｙ：Ｖ）の比率が１.５未満であるとき、均一なセラミック粉末の充填が発生したと判断されるが、図３、図５及び図７を参照すると、ピーク値対バレー値の比率が１.５を大きく超え（Ｐ／Ｖ  ｒａｔｉｏが約１０：１）、かつ、周縁部２でコーヒーリングパターンが形成されることから、不均一なセラミック粉末の充填が発生したことが分かる。このような不均一なセラミック粉末の充填は、構造体及び回路などにおいてセラミックパターンの均一な形成を妨害し、素子の特性具現を劣化させるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１０８２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、インクジェット印刷法で製造されるセラミック粉末の高くかつ均一な充填率を有することによって、緻密な膜の製造が可能なセラミックインクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の一観点によるセラミックインクは、複数の粒子から構成されるセラミック粉末が所定の溶媒に分散されたセラミックインクにおいて、走査電子顕微鏡で観察した前記粒子の断面で、前記粒子の垂直方向の長さのうち最大のものを最大垂直長さＤｖとし、前記粒子の水平方向の粒子の長さのうち最大のものを最大水平長さＤｈとするとき、前記セラミック粉末の各粒子の｜Ｄｈ−Ｄｖ｜／Ｄｈの平均が２０％未満であることを特徴とするセラミックインクである。
【００１４】
このとき、前記走査電子顕微鏡で観察した前記粒子の断面で、前記セラミック粉末の前記粒子の断面の周縁部に複数の内角が存在し、前記各内角のうち最大の角度が１３５゜未満になり得る。
【００１５】
このとき、前記セラミック粉末は、多峰性粒度分布を有することができ、例えば、前記粒度分布は２０ｎｍ〜１μｍになり得る。
【００１６】
このとき、前記溶媒が、エチレングリコールモノメチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合物、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミドとホルムアミドの混合物、アセトニトリルとブタノールの混合物、ニトロメタンとブタノールの混合物、及び水とＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミドの混合物からなる群から選択された少なくとも一つ以上の混合物になり得る。
【００１７】
このとき、前記溶媒が、（１００−ｘ）ｖｏｌ％のエチレングリコールモノメチルエーテル＋ｘｖｏｌ％のジプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合物と、（１００−ｘ）ｖｏｌ％のＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミド＋ｘｖｏｌ％のホルムアミドの混合物と、（１００−ｘ）ｖｏｌ％のアセトニトリル＋ｘｖｏｌ％のブタノールの混合物と、（１００−ｘ）ｖｏｌ％のニトロメタン＋ｘｖｏｌ％のブタノールの混合物と、（１００−ｘ）ｖｏｌ％の水＋ｘｖｏｌ％のＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミドの混合物と、からなる群から選択された少なくとも一つ以上の混合物であり、前記ｘは０＜ｘ≦２５、例えば、５≦ｘ≦２５であり得る。また、前記セラミック粉末は、前記セラミックインクの全体量に対して１ｖｏｌ％〜１２ｖｏｌ％で含有される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるセラミックインクは、インクジェット印刷が行われた厚膜の充填率を高くかつ均一に改善し、緻密でかつ向上したセラミック物性を有する厚膜の製造を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的なインクジェット印刷法において吐出される液滴内の対流現象を説明する概略図である。
【図２】一般的なインクジェット印刷法によって形成されたセラミックインクのドットセラミックパターンであって、アルミナ（Ａｌｕｍｉｎａ：Ａｌ２Ｏ３）セラミックインクで形成されたドットパターンの電子顕微鏡写真である。
【図３】図２に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図４】一般的なインクジェット印刷法によって形成されたセラミックインクのドットセラミックパターンであって、バリウムチタネート（Ｂａｒｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ：ＢａＴｉＯ３）セラミックインクで形成されたドットパターンの電子顕微鏡写真である。
【図５】図４に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフ。
【図６】一般的なインクジェット印刷法によって形成されたアルミナセラミックインクのラインセラミックパターンであって、形成されたラインパターンの電子顕微鏡写真である。
【図７】図６に示したラインパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図８】各セラミック粉末粒子の断面図である。
【図９】各セラミック粉末粒子の断面図である。
【図１０】アルミナ球状粉末で充填された厚膜の電子顕微鏡写真である。
【図１１】アルミナ非球状粉末で充填された厚膜の電子顕微鏡写真である。
【図１２】本発明の一具現例によるメカニズムに係る液滴内の対流現象を説明する概略図である。
【図１３】本発明の一実施例で製造されたセラミック厚膜の電子顕微鏡写真であって、セラミックインク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の厚膜写真（×５００）である。
【図１４】図１３に示した液滴の終端部分である「Ｃ」部分を×２０，０００に拡大した写真である。
【図１５】図１３に示した液滴の終端部分である「Ｃ」部分を×３５，０００に拡大した写真である。
【図１６】図１３に示した液滴の中央部分である「Ｄ」部分を×３０，０００に拡大した写真である。
【図１７】本発明の一実施例で製造されたセラミック厚膜の電子顕微鏡写真であって、インク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の厚膜を×１０，０００に拡大した写真である。
【図１８】比較例で製造されたセラミック厚膜の電子顕微鏡写真であって、セラミックインク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の厚膜写真（×３００）である。
【図１９】図１８に示した液滴の終端部分である「Ｅ」部分を×５，０００に拡大した写真である。
【図２０】図１８に示した液滴の終端部分である「Ｅ」部分を×１５，０００に拡大した写真である。
【図２１】図１８に示した液滴の中央部分である「Ｆ」部分を×１５，０００に拡大した写真である。
【図２２】比較例で製造されたセラミック厚膜の電子顕微鏡写真であって、インク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の厚膜を×１０，０００に拡大した写真である。
【図２３】本発明の他の一実施例で、混合溶媒１を使用してドット及びラインアルミナセラミックパターンを形成したときのドットパターンの電子顕微鏡写真である。
【図２４】図２３に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図２５】本発明の他の一実施例で、混合溶媒１を使用してドット及びラインアルミナセラミックパターンを形成したときのラインパターンのＣＣＤ写真である。
【図２６】図２５に示したラインパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図２７】本発明の他の一実施例で、混合溶媒１を使用してドット及びラインバリウムチタネートセラミックパターンを形成したときのドットパターンの電子顕微鏡写真である。
【図２８】図２７に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図２９】本発明の他の一実施例で、混合溶媒１を使用してドット及びラインバリウムチタネートセラミックパターンを形成したときのラインパターンのＣＣＤ写真である。
【図３０】図２９に示したラインパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図３１】本発明の他の一実施例で、混合溶媒２を使用してドット及びラインアルミナセラミックパターンを形成したときのドットパターンの電子顕微鏡写真である。
【図３２】図３１に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図３３】本発明の他の一実施例で、混合溶媒２を使用してドット及びラインアルミナセラミックパターンを形成したときのラインパターンのＣＣＤ写真である。
【図３４】図３３に示したラインパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図３５】本発明の他の一実施例で、混合溶媒２を使用してドット及びラインバリウムチタネートセラミックパターンを形成したときのドットパターンの電子顕微鏡写真である。
【図３６】図３５に示したドットパターンの表面粗さを示すグラフである。
【図３７】本発明の他の一実施例で、混合溶媒２を使用してドット及びラインバリウムチタネートセラミックパターンを形成したときのラインパターンのＣＣＤ写真である。
【図３８】図３７に示したラインパターンの表面粗さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上述したように、無焼結インクジェット製造方法において、各セラミック粉末が所定の溶媒に分散されて形成されたインクの液滴が所定基板に吐出されると、液滴と基板との界面から液体の蒸発が発生し、その結果、インク内の各セラミック粉末が積層される。すなわち、インクの液滴が基板表面に吐出された後、蒸発するとき、インク液滴内に温度勾配による表面張力の差が発生し、これによって、液滴の内部には微細な流体の流れとしての流動が形成される。このような流動は、液滴内の各セラミック粉末を移動させ、これらを一定の方向に積層する駆動力になる。
【００２１】
本発明者らは、インクジェット印刷工程で分散されたセラミック粉末粒子の形状と大きさの分布によって前記粉末の移動と積層様相が変化することを発見し、特に、前記形状が球状になるとき、移動する各粉末間の摩擦が最小化され、最も効果的な粉末の積層が達成されることを見出した。
【００２２】
本発明の好適な一具現例によると、本発明で使用される用語である「球状（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ）」は、図８〜図９に示すような形状に定義する。すなわち、理想的な球状は、図８に示すように一定の直径を有する球体になり得るが、厳密にはその存在可能性は確率的に非常に低く、実際のほとんどの粉末粒子は、図９に示すように複数の内角（α）が周縁部に存在する多角形状になり得る。したがって、本具現例によると、図８〜図９において、セラミック粉末は、平均的にその各粉末粒子の断面において最大垂直長さであるＤｖと最大水平長さであるＤｈが下記の式１を満足し、これと同時に、前記断面の周縁部に複数の内角（α）が存在する場合、これら各内角のうち最大の角度（α）が下記の式２を満足するとき、前記各セラミック粉末粒子の形状は球状に定義される。
【００２３】
【数２】
0005357982.tif 000002
【００２４】
【数３】
0005357982.tif 000003
【００２５】
このような粉末粒子形状の判断は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で製造されたセラミック厚膜の断面又は表面を観察し、上述した粉末粒子の形状基準によって行われる。図１０は、アルミナ球状粉末で充填された厚膜の電子顕微鏡写真を示し、図１１は、アルミナ非球状粉末で充填された厚膜の電子顕微鏡写真を示す。
【００２６】
また、一実施例として、前記セラミック粉末は、最適な高密度充填を達成するために、単一の粒度分布よりは多峰性粒度分布（ｍｕｌｔｉ―ｍｏｄａｌ  ｓｉｚｅ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を有することが望ましい。これによって、大きいサイズの各粉末が互いに積層されることによって生じる空間は、これより小さいサイズの各粉末によって埋められるようになり、充填率が向上する。特に、前記粒度分布は、２０ｎｍ〜１μｍの範囲になることが望ましい。
【００２７】
本具現例によると、前記のように多峰性粒度分布を有する球状セラミック粉末でインクを製作し、このインクでインクジェット印刷を行うことによって厚膜を形成する場合、粉末の充填率は、非球状セラミック粉末からなるインクで製造された厚膜の充填率よりも１６％以上向上することが確認できる。
【００２８】
また、本発明の他の一具現例によると、各セラミック粉末が所定の溶媒に分散されて形成されたインクの液滴において、前記溶媒として沸点（Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ：ＢＰ）と表面張力が適宜組み合わされた混合溶媒を使用してインクジェット印刷法で吐出することによって、前記コーヒーリングパターンなどの形成が防止され、均一なセラミック粉末の充填が可能になる。図１２は、このような本具現例のメカニズムを説明するための図である。
【００２９】
図１２を参照すると、インクジェット印刷法によって吐出される液滴１０において、図１を参照して説明したように、吐出された液滴１０内の対流現象によって外方流動（ｏｕｔｗａｒｄ  ｆｌｏｗ：矢印「Ａ」）が発生し、これによって多量のセラミック粉末が周縁部２に密集し、コーヒーリング現象などの不均一なセラミック粉末の充填が発生する。しかし、このような外方流動（Ａ）は、図１２に示すように、本具現例によって生成される内方流動（ｉｎｗａｒｄ  ｆｌｏｗ：矢印「Ｂ」）で補償され、このような内方流動（Ｂ）は、組成勾配による流動及び／又は表面張力勾配による流動の駆動力によって生成される。
【００３０】
まず、前記組成勾配による流動は、主溶媒と、この主溶媒より高い沸点を有する乾燥制御剤とを含んで構成される混合溶媒によって達成される。吐出された半球状の液滴１０において、その周縁部２０は中央部３０よりも熱伝逹距離が短いので、より多くの熱が下部から液滴表面に伝達されることによって、周縁部２０の液滴表面の温度は、中央部３０よりも高くなる。このとき、乾燥制御剤は主溶媒より高い沸点を有するので、主溶媒が周縁部２０で優先的に蒸発するようになり、これによって乾燥制御剤の濃度が周縁部２０で相対的に高くなり、その結果、周縁部２０から中央部３０への濃度勾配が生じる。このような濃度勾配によって、乾燥制御剤が周縁部２０から中央部３０に移動する内方流動（Ｂ）が生成される。
【００３１】
また、前記表面張力勾配による流動は、前記主溶媒及び乾燥制御剤からなる混合溶媒において、この乾燥制御剤が主溶媒よりも低い表面張力を有するようにすることによって達成される。これによって、液滴１０の周縁部２０には、相対的に低い表面張力を有する乾燥制御剤の濃度が高くなることによって表面張力勾配が発生する。これによって、乾燥制御剤が周縁部２０から中央部３０に移動する内方流動（Ｂ）が生成される。このような表面張力勾配による内方流動は、前記組成勾配による内方流動をさらに加速することによって最上の効果を達成することができる。このように組成勾配による流動及び／又は表面張力勾配による流動の駆動力によって生成される内方流動は外方流動を補償し、その結果、均一なセラミック粉末の充填が達成される。
【００３２】
本具現例において、インクジェット印刷法によるセラミック厚膜製造用セラミックインクにおける混合溶媒の組成は、主溶媒及び乾燥制御剤を含む。望ましい混合溶媒の組成は、後述する混合溶媒１〜５のように、エチレングリコールモノメチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテルの混合物、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミドとホルムアミドの混合物、アセトニトリルとブタノールの混合物、ニトロメタンとブタノールの混合物、及び水とＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミドの混合物からなる群から選択された少なくとも一つ以上の混合物で製造される。このとき、乾燥制御剤の含量（すなわち、ｘｖｏｌ％）は、ｘ≦２５になることが望ましく、特に５≦ｘ≦２５になることがより望ましい。
【００３３】
・混合溶媒１
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のエチレングリコールモノメチルエーテル＋ｘｖｏｌ％のジプロピレングリコールモノメチルエーテル
【００３４】
・混合溶媒２
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミド＋ｘｖｏｌ％のホルムアミド
【００３５】
・混合溶媒３
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のアセトニトリル＋ｘｖｏｌ％のブタノール
【００３６】
・混合溶媒４
（１００−ｘ）ｖｏｌ％のニトロメタン＋ｘｖｏｌ％のブタノール
【００３７】
・混合溶媒５
（１００−ｘ）ｖｏｌ％の水＋ｘｖｏｌ％のＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミド
【００３８】
また、前記混合溶媒に分散されるセラミック粉末は、その含量が大きくなるほど、生成される流動に一種の抵抗として作用する。そのため、セラミック粉末は、前記混合溶媒に分散されて製造された全体の混合インク量に対して１〜１２ｖｏｌ％で含有されることが望ましい。また、前記混合溶媒１〜５の各組成における各ペアは、上述したように、沸点及び表面張力において大きさに相対的な差が生じるように選択されたもので、それら各値は下記の表１に示す通りである。
【００３９】
【表１】
0005357982.tif 000004
【００４０】
表１を参照すると、混合溶媒１及び３〜５において、主溶媒は、乾燥制御剤に比べて沸点が低く、表面張力は大きいので、組成勾配及び表面張力勾配による二つの駆動力によって内方流動が生成され、この内方流動が外方流動を補償するようになる。ただし、混合溶媒２の場合、主溶媒は、乾燥制御剤に比べて沸点と表面張力がいずれも低く、特に、前記沸点の差が非常に大きいので、主に組成勾配による駆動力のみでも十分な大きさの内方流動が生成され、これによって外方流動が補償される。
【００４１】
以下、本発明の好適な各実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。ただし、後述する本発明の各実施例は、本発明の全般的な理解を促進するために提供されるもので、本発明は下記の実施例のみに限定されるものでない。
【００４２】
実施例１（多峰性粒度分布の球状セラミック粉末からなるセラミックインクの製造及び分析）
【００４３】
本実施例では、通常のインクジェット印刷方式であるＤＯＤ（Ｄｒｏｐ―Ｏｎ―Ｄｅｍａｎｄ）印刷方式を使用しており、インクとしては、２０ｎｍ〜１μｍの粒度分布を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３：ＡＳＦＰ―２０、日本の電気化学工業株式会社）の球状粉末をインク溶媒であるＤＭＦ（Ｎ，Ｎ―ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ；沸点：１５３℃、表面張力：４０.４ｄｙｎｅ／ｃｍ）に８ｖｏｌ％になるように分散して製造し、この液滴をＣｕ基板（１.５ｍｍ、温度：５０℃）に吐出し、この基板の上部に厚膜を形成した。インク液滴の体積は１５０〜１８０ｐｌ（ｐｉｃｏ  ｌｉｔｅｒ）、吐出周波数は６００〜１０００Ｈｚ、インク液滴間のピッチは５０〜１００μｍ、印刷された厚膜を構成する各ライン間の間隔は２５〜５０μｍ、印刷面積は１１×１１ｍｍ２であった。このように製造された厚膜においては、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を通してインクの蒸発後の粉末の挙動を観察し、厚膜の充填率は下記の式３によって算出した。
【００４４】
【数４】
0005357982.tif 000005
【００４５】
このとき、Ｗはセラミック（すなわち、アルミナ）厚膜の重量、ρはセラミック（すなわち、アルミナ）の理論密度（アルミナの場合は３.９７ｇ／ｃｃ）、Ａは印刷面積、ｔはセラミック厚膜の厚さである。
【００４６】
そして、実施例１に対する比較例として、０.３μｍの単一粒度を有するアルミナ非球状粉末によって実施例１と同一の方法で厚膜を製造し、前記式３によって充填率を算出した。
【００４７】
本実施例によって製造されたセラミック厚膜の電子顕微鏡写真を図１３〜図１７に示す。すなわち、図１３は、セラミックインク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の厚膜写真（×５００）で、図１４〜図１５は、それぞれ前記液滴の終端部分である図１３の「Ｃ」部分をそれぞれ×２０，０００、×３５，０００に拡大した写真で、図１６は、前記液滴の中央部分である図１３の「Ｄ」部分を×３０，０００に拡大した写真で、図１７は、インク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の厚膜を×１０，０００に拡大した写真である。これら写真を参照すると、前記各球状粉末が緻密に積層されていることを確認することができる。
【００４８】
また、比較例によって製造された厚膜の電子顕微鏡写真を図１８〜図２２に示す。すなわち、図１８は、インク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の写真（×３００）で、図１９〜図２０は、それぞれ前記液滴の終端部分である図１８の「Ｅ」部分をそれぞれ×５，０００、×１５，０００に拡大した写真で、図２１は、前記液滴の中央部分である図１８の「Ｆ」部分を×１５，０００に拡大した写真で、図２２は、インク液滴がＣｕ基板で蒸発した後の厚膜を×１０，０００に拡大した写真である。これら写真を参照すると、各球状粉末とは異なり、各非球状粉末がインク蒸発後に緻密に積層されず、疎らに積層されていることが確認される。
【００４９】
下記の表２では、球状粉末で製造された本実施例と非球状粉末で製造された比較例の各厚膜に対して算出された充填率を示す。表２を参照すると、球状粉末の充填率が非球状粉末の充填率よりも約１６％ほど改善されたことが分かる。
【００５０】
【表２】
0005357982.tif 000006
【００５１】
実施例２（セラミック粉末が混合溶媒に分散されたセラミックインクの製造及び分析）
【００５２】
本実施例では、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又はバリウムチタネート（ＢａＴｉＯ３）セラミック粉末を前記混合溶媒１（すなわち、７５ｖｏｌ％のエチレングリコールモノメチルエーテル＋２５ｖｏｌ％のジプロピレングリコールモノメチルエーテル）と混合溶媒２（すなわち、７５ｖｏｌ％のＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミド＋２５ｖｏｌ％のホルムアミド）にそれぞれ分散したセラミックインクを製造し、これをインクジェット印刷法で吐出することによって、ドットパターンのセラミック厚膜及びラインパターンのセラミック厚膜をそれぞれ形成した。そして、これら厚膜の微細構造と表面粗さを観察した。
【００５３】
図２３〜図２６は、前記混合溶媒１を使用してドット及びラインパターンで形成されたアルミナセラミックパターンに関するもので、図２７〜図３０は、前記混合溶媒１を使用してドット及びラインパターンで形成されたバリウムチタネートセラミックパターンに関するもので、図２３及び図２７は、ドットパターンの電子顕微鏡写真で、図２４及び図２８は、このドットパターンの表面粗さを示すグラフで、図２５及び図２９は、ラインパターンのＣＣＤ写真で、図２６及び図３０は、このラインパターンの表面粗さを示すグラフである。また、図３１〜図３４は、前記混合溶媒２を使用してドット及びラインパターンで形成されたアルミナセラミックパターンに関するもので、図３５〜図３８は、前記混合溶媒２を使用してドット及びラインパターンで形成されたバリウムチタネートセラミックパターンに関するもので、図３１及び図３５は、ドットパターンの電子顕微鏡写真で、図３２及び図３６は、このドットパターンの表面粗さを示すグラフで、図３３及び図３７は、ラインパターンのＣＣＤ写真で、図３４及び図３８は、このラインパターンの表面粗さを示すグラフである。
【００５４】
図２３〜図３８を参照すると、各セラミック粉末と混合溶媒１及び２を含むセラミックインクでインクジェット印刷を行うことによって、図２〜図７に示すような従来のコーヒーリングパターンが形成されず、表面粗さを示すグラフは、「うさぎの耳」状でなく「ガウシアン（ｇａｕｓｓｉａｎ）」形状の正規分布曲線となる。また、ピーク値対バレー値の比率も１.５未満になり、均一なセラミック粉末の充填が達成されたことが分かる。
【００５５】
以上説明した本発明の好適な各実施例の特性において、組成粉末の平均粒度、分布及び光学特性と、原料の純度、不純物の添加量によって通常的な誤差範囲内で多少の変動があり得ることは、該当分野で通常の知識を有する者にとって極めて当然なことである。また、本発明の好適な各実施例は、例示の目的のために開示されたもので、該当分野で通常の知識を有する者であれば本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加などが可能であり、このような修正、変更、付加などは特許請求の範囲に属するものと見なすべきである。
【符号の説明】
【００５６】
１，１０………液滴
２，２０………周縁部
３，３０………中央部
４，４０………基板
Ａ………外方流動
Ｂ………内方流動
Ｄｖ………最大垂直長さ
Ｄｈ………最大水平長さ
α………内角
【図１】
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【図２】
0005357982.tif 000008
【図３】
0005357982.tif 000009
【図４】
0005357982.tif 000010
【図５】
0005357982.tif 000011
【図６】
0005357982.tif 000012
【図７】
0005357982.tif 000013
【図８】
0005357982.tif 000014
【図９】
0005357982.tif 000015
【図１０】
0005357982.tif 000016
【図１１】
0005357982.tif 000017
【図１２】
0005357982.tif 000018
【図１３】
0005357982.tif 000019
【図１４】
0005357982.tif 000020
【図１５】
0005357982.tif 000021
【図１６】
0005357982.tif 000022
【図１７】
0005357982.tif 000023
【図１８】
0005357982.tif 000024
【図１９】
0005357982.tif 000025
【図２０】
0005357982.tif 000026
【図２１】
0005357982.tif 000027
【図２２】
0005357982.tif 000028
【図２３】
0005357982.tif 000029
【図２４】
0005357982.tif 000030
【図２５】
0005357982.tif 000031
【図２６】
0005357982.tif 000032
【図２７】
0005357982.tif 000033
【図２８】
0005357982.tif 000034
【図２９】
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【図３０】
0005357982.tif 000036
【図３１】
0005357982.tif 000037
【図３２】
0005357982.tif 000038
【図３３】
0005357982.tif 000039
【図３４】
0005357982.tif 000040
【図３５】
0005357982.tif 000041
【図３６】
0005357982.tif 000042
【図３７】
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【図３８】
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