(57)【要約】  一実施例において、第１の粒径の金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有する原材料に流体力学的キャビテーション処理を施して、前記第１の粒径よりも小さい第２の粒径の前記金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有するスラリーを作製することと、前記スラリーのテープキャスティングによってグリーンテープを形成することを含む製造方法を提供する。前記方法を応用するために使用される装置および前記方法に基づいて作製される例示的な組成物も提供する。
2016531724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平均粒径の金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有する原材料に流体力学的キャビテーション処理を施して、前記第１の平均粒径よりも小さい第２の平均粒径の前記金属含有材料または前記炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有するスラリーを生成することと；
前記スラリーのテープキャスティングによってグリーンテープを形成することと；
を含む方法。
【請求項２】
前記流体力学的キャビテーション処理の前および後の前記原材料の温度を、摂氏約１０度から摂氏約９０度までの範囲内に制御することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スラリーのテープキャスティングによる前記グリーンテープの形成の前に、前記スラリーに少なくとも１回の前記流体力学的キャビテーション処理を繰り返し施すことにより、前記金属含有粒子を前記第２の平均粒径よりも小さい第３の平均粒径までさらに小径化することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記流体力学的キャビテーション処理が、前記原材料に約１０００ｐｓｉから約６５０００ｐｓｉの液圧を加えることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スラリーが、毎分約０．１リットルから毎分約５リットルの速度で作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記原材料が、解膠剤、結合剤および可塑剤のうちの少なくとも１つをさらに含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記原材料が第１の粘度を有し、前記スラリーが、前記第１の粘度よりも低い第２の粘度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記グリーンテープの厚さが約１００ミクロンであり、前記グリーンテープの表面上の複数の点における前記グリーンテープの厚さのばらつきが約３％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記グリーンテープの厚さが約１００ミクロンであり、前記グリーンテープの粗さパラメータＲａが約０．４ミクロン以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記グリーンテープの密度が約６０％から約８０％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が前記原材料のボール粉砕を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が前記生成物の脱気を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記グリーンテープを、
ａ．芸術上の用途のための転写テープ；
ｂ．陶磁器の塗装；
ｃ．光活性ガラスフィルム；
ｄ．耐火セラミック；
ｅ．触媒担体；
ｆ．燃料タンクインサート；
ｇ．ラウドスピーカカバー；
ｈ．セラミック含浸布；
ｉ．赤外線センサ；
ｊ．ヒト生体内埋め込み可能な電子装置；
ｋ．電力増幅器モジュール；
ｌ．無線周波フロントエンドモジュール；
ｍ．トランスミッション制御ユニット；
ｎ．エナジーハーベスタ；および
ｏ．バイオセンサ
のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分としての使用に好適な装置に形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子であって、第１の平均粒径を有する複数の一次粒子を少なくとも使用した流体力学的キャビテーション処理によって形成されている、複数の粒子と；
少なくとも１つの解膠剤と；
少なくとも１つの可塑剤と；
少なくとも１つの結合剤と；
から形成されたスラリーを含有する組成物であって、前記複数の粒子が第２の最大粒径を有し、前記第２の最大粒径が前記第１の平均粒径の約２倍以下である、組成物。
【請求項１５】
前記第２の最大粒径が直径約１０ミクロンである、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
前記組成物の粘度が約１Ｋｃｐｓから約２００Ｋｃｐｓである、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１７】
前記金属含有材料が、金属、金属合金、窒素、酸素、カルコゲナイド、ホウ化物および酸窒化物のうちの少なくとも１つを含有する、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１８】
少なくとも１つの解膠剤、少なくとも１つの可塑剤、少なくとも１つの結合剤および、少なく１つの金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有する、ある体積の原材料を、チャンバの第１のオリフィスを介して導入することと；
前記チャンバ内の前記原材料に流体力学的キャビテーション処理を施して、スラリーを作製することであって、少なくとも１つの金属含有材料を含有する前記複数の粒子が、前記原材料中では第１の平均粒径を、前記スラリー中では第２の平均粒径を有し、前記第２の平均粒径が前記第１の平均粒径よりも小さいことと；
前記スラリーを、前記キャビテーションチャンバから第２のオリフィスを介して排出することと；
前記スラリーのテープキャスティングによってグリーンテープを形成することと；
を含む方法。
【請求項１９】
前記流体力学的キャビテーション処理の前および後の前記原材料の温度を摂氏約１０度から摂氏約９０度までの範囲内に制御することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記流体力学的処理が、前記原材料に約１０００ｐｓｉから約６５０００ｐｓｉの液圧を加えることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、前記原材料のボール粉砕を含まない、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記グリーンテープの厚さが約１００ミクロンであり；
前記グリーンテープの表面上の複数の点における前記グリーンテープの厚さのばらつきが約３％未満であり；
前記グリーンテープの粗さパラメータＲａが約０．４ミクロン未満である；
請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記炭素含有材料が、グラフェン、グラファイトおよびカーボンナノチューブのうちの少なくとも１つを含有する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、その全体が本願中に引用をもって援用された、２０１３年５月４日出願の米国特許仮出願第６１／８１９，５４９号に基づく優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
３本ロール粉砕、アトライタ粉砕およびビード粉砕などの業界標準の処理方法は、分散粒子の製造に広く用いられているが、これらの技術には、製品中の粒子の分散度の低さや粒子の凝集などの欠点がある。液体などの非常に粘度の低い材料中に気泡を発生させることの可能な乳化装置が、粉砕技術に代わるものとして用いられている。しかし、これらのキャビテーションシステムは、粘度の非常に低い液体の処理にのみ使用可能であり、システムの能力は、材料を機械に流し込むことが可能であるか否かによって制約される。これらの既存のキャビテーションシステムに中粘度または高粘度の材料を流し込むことは不可能であろうことから、これらのシステムがそのような種類の材料の処理用に設置されることはない。例えば、既存のキャビテーションシステムのキャビテーション機には、ヨーグルトでさえ流し込むことができない。
【０００３】
発明の概要
以上の観点から、本発明の発見者らは、キャビテーション装置からのスラリーを使用したキャスティングテープおよびその製造方法が有利であると考える。
【０００４】
従って、一実施態様においては、第１の平均粒径の金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有する原材料に流体力学的キャビテーション処理を施して、前記第１の粒径よりも小さい第２の平均粒径の前記金属含有材料または前記炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有するスラリーを作製することおよび、前記スラリーのテープキャスティングによってグリーンテープを形成することを含む製造方法が提供される。
【０００５】
幾つかの実施例においては、本方法は、前記流体力学的キャビテーション処理の前および後の前記原材料の温度を摂氏約１０度から摂氏約９０度までの範囲内に制御することを含む。幾つかの実施例においては、本方法は、前記スラリーのテープキャスティングによる前記グリーンテープの形成の前に、前記スラリーに少なくとも１回の前記流体力学的キャビテーション処理を繰り返し施すことにより、前記金属を含有する粒子を前記第２の粒径よりも小さい第３の粒径までさらに小径化することをさらに含む。幾つかの実施例においては、前記流体力学的キャビテーション処理が、前記原材料に約１０００ｐｓｉから約６５０００ｐｓｉの液圧を加えることをさらに含む。
【０００６】
幾つかの実施例においては、前記スラリーは、毎分約０．１リットルから毎分約５リットルの速度で作製される。幾つかの実施例においては、前記原材料は、解膠剤、結合剤および可塑剤のうちの少なくとも１つを含む。幾つかの実施例においては、前記原材料が第１の粘度を有し、前記スラリーが、前記第１の粘度よりも低い第２の粘度を有する。
【０００７】
幾つかの実施例においては、前記グリーンテープの厚さが約１００ミクロンであり、前記グリーンテープの表面上の複数の点における前記グリーンテープの厚さのばらつきが約３％未満である。幾つかの実施例においては、前記グリーンテープの厚さが約１００ミクロンであり、前記グリーンテープの粗さパラメータＲａが約０．４ミクロン以下である。幾つかの実施例においては、前記グリーンテープの密度が約６０％から約８０％である。幾つかの実施例においては、本方法が、前記原材料のボール粉砕を含まない。幾つかの実施例においては、本方法が、生成物の脱気を含まない。
【０００８】
幾つかの実施例においては、本方法は、前記グリーンテープを、芸術上の用途のための転写テープ、陶磁器の塗装、光活性ガラスフィルム、耐火セラミック、触媒担体、燃料タンクインサート、ラウドスピーカカバー、セラミック含浸布、赤外線センサ、生体内埋め込み可能な電子装置、電力増幅器モジュール、無線周波フロントエンドモジュール、トランスミッション制御ユニット、エナジーハーベスタまたはバイオセンサのうちの少なくとも１つの少なくとも一部分としての使用に好適な装置に形成することをさらに含む。
【０００９】
別の一局面においては、少なくとも金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子から形成されたスラリーを含有する組成物であって、前記複数の粒子が、少なくとも第１の平均粒径を有する複数の一次粒子を用いた流体力学的キャビテーション処理から形成されている組成物が提供される。前記組成物は、少なくとも１つの解膠剤、少なくとも１つの可塑剤および少なくとも１つの結合剤を更に含む。前記複数の粒子は第２の平均粒径を有し、前記第２の平均粒径は、前記第１の平均粒径の約２倍以下である。
【００１０】
幾つかの実施例においては、前記第２の平均粒径は、最大直径が約１０ミクロンである。幾つかの実施例においては、前記組成物の粘度が約１Ｋｃｐｓから約２００Ｋｃｐｓである。幾つかの実施例においては、前記金属含有材料が、金属、金属合金、窒素、酸素、カルコゲナイド、ホウ化物および酸窒化物のうちの少なくとも１つを含有する。
【００１１】
別の一局面においては、少なくとも１つの解膠剤、少なくとも１つの可塑剤、少なくとも１つの結合剤および、少なくとも金属含有材料または炭素含有材料を含有する複数の粒子を含有する、ある体積の原材料を、チャンバの第１のオリフィスを介して導入することと；前記チャンバ内の前記原材料に流体力学的キャビテーション処理を施して、スラリーを作製することであって、少なくとも１つの金属含有材料を含有する前記複数の粒子が、前記原材料中では第１の平均粒径を、前記スラリー中では第２の平均粒径を有し、前記第２の平均粒径が前記第１の平均粒径よりも小さいことと；前記スラリーを、前記キャビテーションチャンバから第２のオリフィスを介して排出することと；前記スラリーのテープキャスティングによってグリーンテープを形成することとを含む製造方法が提供される。
【００１２】
幾つかの実施例においては、本方法は、前記流体力学的キャビテーション処理の前および後の前記原材料の温度を摂氏約１０度から摂氏約９０度までの範囲内に制御することを含む。幾つかの実施例においては、前記流体力学的キャビテーション処理が、前記原材料に約１０００ｐｓｉから約６５０００ｐｓｉの液圧を加えることをさらに含む。幾つかの実施例においては、本方法が、前記原材料のボール粉砕を含まない。幾つかの実施例においては、前記グリーンテープの厚さが約１００ミクロンであり、前記グリーンテープの表面上の複数の点における前記グリーンテープの厚さのばらつきが約３％未満であり、前記グリーンテープの粗さパラメータＲａが約０．４ミクロン未満である。
【００１３】
上述の概念および以下により詳細に述べるさらなる概念の（これらの概念が相互に矛盾しないような）全ての組合せは、本明細書中に開示する発明の主題の一部であることを企図されていることが理解されるべきである。詳細には、本開示の最後に示す請求項に係る主題の全ての組合せは、本明細書中に開示する発明の主題の一部であることを企図されている。また、本明細書中で明示的に使用され、かつ引用をもって援用されたいかなる開示に記載されていてもよい用語は、本明細書中に開示する概念と合致した意味を付与されているべきであることも理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
当業者は、図面が主に説明を目的としたものであり、本明細書中に記載の発明の主題の範囲を限定することを意図されていないことを理解するであろう。図面は、縮尺通りである必要はなく、場合によっては、本明細書中に開示する主題の様々な局面が、異なる複数の特徴の理解を容易とするために、図面中で誇張または拡大されて示されていてもよい。複数の図面において、同様の参照記号は通常、（例えば同様な機能および／または同様な構造を有する要素などの）同様な特徴を言及する。
【図１】図１は、一実施例における例示的なキャビテーション装置の概略図である。
【図２】図２は、図１に示すキャビテーション装置によって作製された一実施例におけるスラリーのテープキャスティングに使用することの可能なドクターブレード装置の概略図である。
【図３】図３は、図１に示すキャビテーション装置および図２に示すドクターブレード装置を使用した一実施例における作製プロセスの概略的なフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のシリカ粒子に関するデータを図示したものである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のシリカ粒子に関するデータを図示したものである。
【図４Ｃ】図４Ｃは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のシリカ粒子に関するデータを図示したものである。
【図４Ｄ】図４Ｄは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のシリカ粒子に関するデータを図示したものである。
【図４Ｅ】図４Ｅは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のシリカ粒子に関するデータを図示したものである。
【図４Ｆ】図４Ｆは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のシリカ粒子に関するデータを図示したものである。
【図４Ｇ】図４Ｇは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のシリカ粒子に関するデータを図示したものである。
【図５】図５は、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後のＡｇ粒子の粒径分布を図示したものである。
【図６Ａ】図６Ａは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後の粒子の走査電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）画像である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、一実施例における例示的な一キャビテーション処理におけるキャビテーション処理前およびキャビテーション処理後の粒子の走査電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）画像である。
【図７Ａ】図７Ａは、ボール粉砕処理によって作製されたスラリーから形成されたグリーンテープおよびキャビテーション処理によって作製されたスラリーから形成されたグリーンテープの表面品質の相違を示す写真である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ボール粉砕処理によって作製されたスラリーから形成されたグリーンテープおよびキャビテーション処理によって作製されたスラリーから形成されたグリーンテープの表面品質の相違を示す写真である。
【図８】図８は、一実施例における流体力学的キャビテーション処理によって形成されたスラリーからキャスティングされたグリーンテープの高い寸法安定性を図示したものである。
【００１５】
詳細な説明
キャビテーション装置からのスラリーを使用したキャスティングテープおよびその作製方法に関する様々な概念および実施例を、以下により詳細に記載する。開示した概念はいかなる特定の実施方法にも限定されないことから、上記に概説し、以下により詳細に述べる様々な概念を、数多くの方法のうちのいかなる方法で実施してもよいことが理解されるべきである。特定の実施および用途の例は、主に説明の目的で挙げたものである。
【００１６】
キャビテーション
キャビテーションが、液体に力を加えることによって、前記液体中に（例えば「泡」または「気泡」のような液体を含まない小さな領域などの）蒸気の空洞を形成することを指してもよい。このプロセスは一般に、液体が、圧力の比較的低い空洞を形成させる急激な圧力の変化に曝された時に発生しうる。これらの空洞は、より高い圧力に曝されると破裂し、強い衝撃波を生じることがある。本明細書に記載の方法およびシステムに、用途に応じた適切なキャビテーション方法を用いてもよい。例えば、一実施例におけるキャビテーション処理が、流体力学的キャビテーションであるか、またはこれを含んでもよい。
【００１７】
流体力学的キャビテーションが、蒸発、気泡の形成および、液体流の中で圧力低下とこれに続く圧力上昇の結果起こる気泡の破裂を指してもよい。流体力学的キャビテーションが、液体を括れた流路内に特定の速度で流すことまたは液体中で物体を機械的に回転させることによって生じてもよい。括れた流路の場合、本システムの特定の（または独自の）形状に基づき、圧力と運動エネルギーとの組合せが、高エネルギーのキャビテーション気泡を発生する前記局所的な括れの下流側に、流体力学的なキャビテーション空洞を生じさせてもよい。
【００１８】
オリフィスおよびベンチュリを用いてキャビテーションを発生させてもよい。ベンチュリを、その絞りや膨らみが滑らかであるために、その狭窄部での所定の圧力低下に伴ってより高い流速を生じうるという理由で使用してもよい。一方、オリフィスが、管の所定の断面内により多数の孔（より外周の大きな孔）を有してもよい。双方を選択することも可能である。
【００１９】
既存のキャビテーションシステムには、対向する水流を利用してキャビテーションを生じさせるのに必要な圧力を生成するものがあり、また、低粘度の材料を引き入れた後に、キャビテーションが発生する特定の点から前記低粘度の材料を押し出すプランジャを駆動および往復させる液圧ポンプによって圧力を生成し、その結果として真空を創出するものもある。しかし、これらの既存のシステムのいずれも、液体よりも粘度の高い原材料を処理する能力、構成物質を分散させる能力または解砕によって所望の粒径分布を達成する能力は備えていない。
【００２０】
キャビテーション装置
用途に応じて、キャビテーションまたは乳化処理を行うことの可能ないかなる適切な装置を使用してもよい。一実施例においては、装置システムであって、前記装置から下流側に離れた流体力学的キャビテーションチャンバ内に供給される、第１の粘度を有する原材料を収容するように構成された第１の供給管を備えた装置システムが設けられている。前記システムが、前記第１の粘度を、前記原材料が前記流体力学的キャビテーションチャンバのオリフィス内に押し込まれて流体力学的キャビテーション処理を施され、生成物を形成するのに十分な程度に低い第２の粘度へと低下させるのに十分な程度に高い第１の圧力および第１の温度を有する状態を創出するように構成されたエア駆動式ピストンを更に備えてもよい。
【００２１】
図１は、本明細書に記載の方法で使用してもよいベースキャビテーションまたは乳化装置１の一実施例の略図である。前記装置は、注入口２および排出口３を備えている。前記装置が、市販のキャビテーション装置であってもよいし、または特注のキャビテーション装置であってもよい。前記ベースキャビテーション装置１については、図２を参照しながら以下にさらに述べる。原材料をベースキャビテーション装置１内に注入するように構成された、本明細書に記載の装置システムが、ベースキャビテーション装置１の例えば注入口２などに取り付けられるシステムを指してもよい。あるいは、本明細書に記載の装置システムが、図１に示すように、ベースキャビテーション装置１と前記取り付けられたシステムとの組合せを備えた製造システムを指してもよい。
【００２２】
図１を参照すると、本装置システムが、少なくとも１つの供給管４、前記供給管４内の原材料５および、前記材料を前記供給管４から前記装置１の注入口２内へと押し出すピストン６を備えてもよい。前記装置システムが、供給管４への圧縮空気の流入を制御する空気弁７を供給管４の後端に備えてもよい。前記装置システムが、圧縮空気を圧縮空気源から空気弁７内および供給管４内に供給する空気ライン８を備えてもよい。
【００２３】
ベースキャビテーション装置１が、用途に応じたいかなる適切な部品を備えてもよい。例えば、前記ベースキャビテーション装置が、微小なオリフィスを介してペーストを微小な真空チャンバ内に押し込み、これを特定の所望の背圧を創出する別の微小なオリフィスから押し出すのに用いられる２つの液圧ポンプを備えてもよい。一実施例においては、真空チャンバが介在するこれらの微小なオリフィスの組合せから、流体力学的キャビテーションが発生する。幾つかの実施例においては、前記キャビテーション装置が、前記微小なオリフィスを介して原材料を導入するように構成された別の部品を有してもよい。例えば、前記キャビテーション装置が、液圧ポンプまたはピストンを用いずに前記原材料を前記微小なオリフィスを介して注入および／または押し込むように構成された部品を有してもよい。いかなる適切な圧入、注入および押込み技術を用いてもよい。
【００２４】
ベースキャビテーション装置１が、流体貯蔵部１３およびモータ１４を備え、前記モータ１４が、ポンプ１７を稼働させ、前記ポンプ１７が、作動油を増強装置１５へと送出し、前記増強装置１５が、材料をキャビテーションチャンバ９内へと押し上げる往復プランジャ１１を駆動する一方で、ボール逆止システム１２が閉じて、材料をキャビテーションチャンバ内へと押し込み、複数のオリフィスが設けられた前記キャビテーションチャンバ内でキャビテーションが発生してもよい。増強装置１５がプランジャ１１を前方に押し出すのに伴い、増強装置１５の正面の作動油が、窒素バッグ１６へと押し付けられる。プランジャ１１が完全に前方まで移動すると、液圧ポンプ１７による増強装置１５の駆動を位置センサが停止させ、窒素バッグ１６に加えられた圧力が蓄積して、プランジャ１１をその最初の位置まで押し戻す。
【００２５】
用途に応じて、供給管の数を含めた設定が様々に異なってもよい。一実施例においては、キャビテーション装置を通過する度にテストされてもよい中程度から高程度の粘度の少量の原材料が入った小さな単一の供給管を用いてもよい。キャビテーション処理が、処理対象の材料中で多量の熱を発生させてもよい。一実施例においては、材料が適切な安定した温度でキャビテーション処理から出られるように、キャビテーション装置１から送出される生成物の温度を温度制御システムを用いて制御してもよい。前記温度は、前記生成物の熱分解温度よりも低いことが望ましい。前記熱分解温度は、前記材料の構成成分の材料特性の一関数である。例えば、本明細書に記載の装置システムの一実施例が、キャビテーションチャンバの下流側に、熱交換器、熱電対および、前記流体力学的キャビテーションチャンバから排出される生成物を冷却する液体を供給するように構成された冷却液タンクのうちの少なくとも１つを備えた温度制御システムをさらに備えてもよい。前記温度制御システムが、前記第２の温度を前記原材料の熱分解温度よりも低く制御するように構成されていてもよい。
【００２６】
幾つかの実施例においては、複数回のキャビテーション処理を前記生成物に施してもよい。例えば、材料が前記キャビテーション装置内を通過する回数を操作者が選択することによって、複数のキャビテーション処理を繰り返してもよい。一実施例においては、所定数の工程の完了後に、前記システムが、前記複数の弁およびピストンを駆動している空気と共に、自動的にオフとなってもよい。この安全機能が、現在のサイクル完了時に空気圧を開放してもよい。一実施例においては、本明細書に記載のシステム設定が、所望の作動圧力および温度で所定数の工程を完了した後に所望の結果が達成できているか否かを判定するために、前記材料のサンプルを任意の時点で取り出すことを可能にしてもよい。
【００２７】
一実施例においては、本明細書に記載の装置システムが、処理中の複数の時点における前記材料の温度の測定および、キャビテーション発生の直後に配置される熱交換器への冷却水の流れを制御する水弁の作動に用いられるソフトウェアおよび複数の熱電対のうちの少なくとも１つによって、前記材料の温度を制御してもよい。一実施例においては、前記材料は、キャビテーション後に、処理対象の前記材料が次のサイクルまたは工程に備えて安定した状態を保つことができる範囲にまで温度を下げるように冷却される。この温度制御システムがなければ、少なくとも一実施例において、前記材料が過剰に熱を蓄積し、また各工程を通じてさらに熱エネルギーを得るために、その構成成分の一部が損なわれるおそれがある。前記材料が、各材料について試行錯誤および／またはパラメータ研究を経て規定されてもよい圧力および温度パラメータ設定の下で処理された場合には、製品のロット間の一貫性は、中程度から高程度に高い粘度のナノ粒子のインク、ペースト、スラリーまたは分散液を調製するためのいかなる他の既存の方法よりもはるかに優れている。ここに記載の装置システムおよび方法を用いたキャビテーション処理によって、中程度から高程度に高い粘度の材料を連続的にかつ制御された方法で動かす能力は、既存の方法では期待できない。
【００２８】
幾つかの実施例においては、前記生成物の粘度が、約１Ｋｃｐｓから約２００Ｋｃｐｓであってもよい。幾つかの実施例においては、前記生成物の粘度が、約１．５Ｋｃｐｓから約１００Ｋｃｐｓであってもよい。幾つかの実施例においては、前記生成物の温度が、約４Ｋｃｐｓから約５０Ｋｃｐｓであってもよい。幾つかの実施例においては、前記生成物の粘度が、約９Ｋｃｐｓから約１６Ｋｃｐｓであってもよい。所望の用途に応じて、その他の（範囲の）粘度の値も可能である。スラリーをテープキャスティングに使用してもよい。
【００２９】
組成物
本方法に記載の方法およびシステムは、処理に使用してもよい原材料の種類に応じて多様である。原材料の粘度、形状、粒径などを含めた幾つかの材料特性は、すでに上述している。原材料が、複数の異なる材料を含有してもよい。一実施例においては、原材料が、少なくとも１つの金属含有材料を含む組成物を含有してもよい。「金属含有材料」という用語は、任意の形の金属元素を含有する材料を指す。「元素」という用語は、周期表に記載の化学記号を指す。従って、金属含有元素が、純金属、金属合金、金属化合物およびこれらの組合せ等を含有する材料を指してもよい。より詳細には、金属含有材料が、（例えば純金属、合金などのように）金属様の挙動を発揮しても、または（例えば酸化物系、窒化物系、カルコゲナイド系、ホウ化物系、炭化物系、酸窒化物系などのセラミックスなどの半導体、金属含有複合体、金属含有化合物などのように）非金属様の挙動を発揮してもよい。非金属材料が炭素を含有してもよい。炭素含有材料が、カーボンナノチューブ、グラファイトおよびグラフェンのうちの少なくとも１つを含有してもよい。前記ナノチューブが、単層ナノチューブであっても多層ナノチューブであってもよい。従って、金属含有材料が、金属、金属合金、窒化物、酸化物、カルコゲナイド、ホウ化物、酸窒化物またはその他の、周期表に記載の金属元素を含有するいかなる種類の材料を含有してもよい。幾つかの実施例においては、金属含有材料が、チタン、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ラザホージウム、ドブニウム、シーボーギウム、ボーリウム、ハッシウム、コペルニシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、錫、タリウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、アクチニウム、トリウム、プロトアクチニウム、ウラン、ネプツニウム、プルトニウム、アメリシウム、キュリウム、バークリウム、カリホルニウム、アインスタイニウム、フェルミウム、メンデレビウム、ノーベリウム、ローレンシウム、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモンまたはアスタチンを含む卑金属、貴金属、希土類金属、アルカリ金属および遷移金属の純金属、混合物、合金および（例えば窒化物、酸化物、炭化物、カルコゲナイドなどの）化合物を含有してもよい。さらに別の一実施例においては、金属含有材料が、以下の材料：ホウ化アルミニウムマグネシウム、酸窒化アルミニウム、バリウムストロンチウムコバルトフェライト、チタン酸バリウム、酸化ベリリウム、ビスマスストロンチウムカルシウム酸化銅、ボーンチャイナ、窒化ホウ素、ブリケタージュ（ｂｒｉｑｕｅｔａｇｅ）、アルミン酸カルシウム、セノスフェア、セラミック用着色剤、セラミック溶剤、セラミックフォーム、セラミックマトリックス複合材料、六ホウ化セリウム、コード石（ｃｏａｄｅ  ｓｔｏｎｅ）、クリッターソル（ｃｒｉｔｔｅｒｓｏｌ）、チタン酸ジスプロシウム、土器、電子セラミックス、膨張粘土骨材、強磁性セラミックス、耐火粘土、フリット、フュームドシリカ、ジオポリマー、ジオポリマーコンクリート、二酸化ゲルマニウム、ガラスセラミックス、グロッグ（粘土）、二ホウ化ハフニウム、ヒドロキシアパタイト、ジェスモナイト、カオリン／カオリナイト、ランタンガリウムシリケート、六ホウ化ランタン、ランタンストロンチウムコバルトフェライト、ランタンストロンチウムマンガナイト、タンタル酸鉛スカンジウム、ジルコン酸チタン酸鉛、Ｌｕｍｉｃｅｒａ（登録商標）、二ホウ化マグネシウム、酸化マグネシウム、マルテンサイト、ナイルシルト、ＭＡＸ相、金属粘土、二ケイ化モリブデン、泥、陶磁器、紙粘度、クォーツ、陶片（ｓｅａ  ｐｏｔｔｅｒｙ）、サイアロン、シリカフューム、ホウ化ケイ素、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、石鹸石、チタン酸ストロンチウム、正方晶ジルコニア多結晶体、炭化チタン、チューブ状ナノ構造体、ニケイ化タングステン、窒化タングステン、超高温セラミックス、ガラス状陶磁器、イットリウムバリウム銅酸化物、酸化亜鉛、ジルコニア強化アルミナ、二酸化ジルコニウム、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＷＣ、Ａｌ２Ｏ３、（Ｙ安定化、Ｍｇ安定化等の）ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ガラス、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＢｉＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、セラミックス固溶体、（Ｇｄ安定化、Ｓｍ安定化などの）ＣｅＯ、Ｙ２Ｏ３、ＢｅＯ、セラミック着色料、ビスマスストロンチウムカルシウム酸化銅、 チタンクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、 アルミニウム、ガリウム、インジウム、錫、鉛またはビスマスのうちのいずれを含有してもよい。
【００３０】
幾つかの実施例においては、生成物が、少なくとも１つの解膠剤、少なくとも１つの可塑剤および／または少なくとも１つの結合剤を含有してもよい。任意の成分粒子が上述の粒径のいずれを有してもよい。生成物を上述の流体力学的キャビテーション処理によって形成してもよい。
【００３１】
キャスティングテープ作製プロセス
図２は、図１のキャビテーション装置を用いて形成された生成物のテープキャスティングのためのシステム２００を図示したものである。（例えばセラミックスラリーなどの）生成物が、前記装置の空洞２０２に入り、キャリアフィルム２０６が下方に移動するのに伴って、ドクターブレード２０４の下側へと流出する。キャリアフィルム２０６は、酢酸セルロース、テフロン（登録商標）またはマイラー（登録商標）などの清浄かつ平滑なフィルムである。別の複数の実施例においては、ドクターブレード２０２を有する前記装置がフィルム２０６上を移動する一方で、フィルム２０６は静止している。図２に示す例では、連続フィルム２０６がドクターブレード２０４の下側を連続工程で移動する。幾つかの実施例においては、前記フィルムが台２０８によって支持され、駆動モータ２１０によって駆動される。
【００３２】
前記テープの厚さは、キャリアフィルム２０６上のドクターブレード２０４の高さ、装置／キャリアフィルムシステムの相対的な速度および、前記テープの乾燥収縮によって決定される。スラリーの粘度が高いほど、テープの厚さをより均一にできるが、気泡が混入しやすくなる。本キャビテーション処理では、スリップ内に気泡を捕捉してしまうことがないので、より均一なテープを作製することが可能である。
【００３３】
通常は、乾燥機内の位置２１２から位置２１４まで前記テープを通過させることにより、前記テープの乾燥を調節することが可能である。乾燥機２１６が吸気口２１８を有してもよい。少なくとも一実施例においては、テープの損傷を防止するために、溶剤の沸点を超えるべきではない。乾燥後に、前記テープを切断してもよい。前記テープから回路を形成する場合には、前記テープに複数の穴をあけ、その表面上に回路を印刷してもよい。キャビテーションによって作製されたテープは、その他の方法によって形成されたテープよりも均一な密度を有するので、穴あけによる（裂けなどの）損傷や、（例えば印刷乾燥工程の結果として生じる寸法の変化などの）印刷による欠陥を、キャビテーションを用いることにより、実質的に解消するかまたは完全に解消することを含め、最小限に抑えることが可能である。この結果、複数層のテープから形成された多層部品を開発することが容易となる。次に、複数の多層部品を、約２ＭＰａから約４０ＭＰａ、約３ＭＰａから約３０ＭＰａまたはその他の任意の好適な圧力範囲などの、約１ＭＰａから約５０ＭＰａの範囲の圧力で積層してもよい。
【００３４】
本明細書中で少なくとも幾つかの実施例において記載したキャビテーション処理は、粉末中の全ての凝集体を減少させるか、あるいは実質的または完全に消滅させて公称粒径を達成する能力を有する。幾つかの実施例においては、前記凝集体は減少または消滅しないが、縮小する。例えば、スラリー中の粒子の平均粒径が、（例えば流体力学的キャビテーション処理による）前記スラリーの形成に用いられた一次粒子の平均粒径の約３倍以下であってもよい。前記粒子の平均粒径が、前記一次粒子の平均粒径の約２倍、１．５倍または等倍未満であってもよい。凝集体に起因する欠陥は性能を損なうことから、キャビテーションによる分散が施されたテープを用いることで、多層デバイスの作製が容易となる。層が多数となるほど欠陥が増幅されるので、このことは、多数の薄いテープを積層した焼成パッケージの構築に有用であろう。この形成および積層プロセスの完了後、さらにかつ任意に、例えばテープを加熱することによって、有機物を燃焼させてテープから除去してもよく、また焼成によって部品を高密度化してもよい。
【００３５】
図３は、少なくとも１つの解膠剤、少なくとも１つの可塑剤および少なくとも１つの結合剤ならびに少なくとも１つの金属含有材料を含有する粒子を含有するある体積の原材料を、チャンバの第１のオリフィスを介して導入すること（ステージ３０２）；前記原材料に流体力学的キャビテーション処理を施してスラリーを生成することであって、前記少なくとも１つの金属含有材料を含有する粒子が、前記原材料中では第１の平均粒径、前記スラリー中では第２の平均粒径を有し、前記第２の平均粒径が前記第１の平均粒径未満であること（ステージ３０４）；前記スラリーを第２のオリフィスを介して前記キャビテーションチャンバ外に排出すること（ステージ３０６）；および、前記スラリーのテープキャスティングによってグリーンテープを形成すること（ステージ３０８）を含む方法３００のフローチャートを図示したものである。
【００３６】
前記原材料が、金属含有材料を含有する多成分混合物の形をとってもよい。前記原材料は、キャビテーションシステムに取り付けられた人工キャビテーション供給管内に入れられる。次に、前記供給管内のピストンが前記供給管内を進行するように駆動され、前記原材料を処理のために前記キャビテーション装置内へと押し込む。前記原材料が前記キャビテーション装置内へと押し込まれた後に、前記材料にキャビテーション処理が施されてスラリーが生成され、高圧によって生じた熱エネルギーが少なくとも部分的に原因となって、その温度が上昇する。次に、前記原材料が、前記キャビテーション処理から出た後に、熱交換器内へと入り、所定の温度にまで冷却されてもよい。幾つかの実施例においては、キャビテーション処理前および／または後の前記原材料の温度を、以下にさらに述べる特定の範囲の値となるように制御してもよい。温度制御を、例えば前記熱交換器の下流側に配置された熱電対からフィードバックを受け取るように構成されたソフトウェアプログラムを用いて行ってもよい。前記システムが、前記ソフトウェアからの指示に応答して、前記熱交換器への冷却水の流れを制御する水弁を作動させてもよい。生成物は、熱交換器から出ると、所望の温度範囲内となっている。この結果、前記生成物（即ちスラリー）は安定した温度であり、効果的に解砕されており、全ての構成成分が多成分混合物の原材料と比較してより分散されている。
【００３７】
幾つかの実施例においては、本明細書に記載の装置システムが、原材料がキャビテーション処理を複数回施されることを可能にする。例えば、キャビテーション装置内を複数回通過させることが、前記スラリーの所望の解砕または粘度レベルを達成するのに有用であろう。幾つかの実施例においては、処理回数が予め定められていてもよい。必要な処理回数が、所与の体積のスラリーを生成するのに要する時間を規定してもよい。例えば、幾つかの実施例においては、原材料が、毎分約０．１リットルから毎分約５リットルの速度でスラリーを生成するようにキャビテーションされる。一実施例においては、この値が単位リットル当たりのスラリーを指してもよい。別の複数の実施例においては、スラリーを毎分約０．０５リットルから毎分約１０リットル、毎分約０．５リットルから毎分約８リットル、または毎分約１リットルから毎分約３リットルの速度で生成してもよい。その他の速度も可能であってもよい。
【００３８】
幾つかの実施例においては、キャビテーション処理前および／または後の生成物の温度を制御してもよい。例えば、生成物の温度を、約５°Ｃから約１００°Ｃ、約１０°Ｃから約９０°Ｃ、約２０°Ｃから約８０°Ｃ、約３０°Ｃから約７０°Ｃなどの、約１°Ｃから約１５０°Ｃの範囲内に制御してもよい。用途に応じて、その他の値も可能である。
【００３９】
一実施例においては、方法３００が、キャビテーション処理の間、原材料に液圧を印加することをさらに含んでもよい。前記液圧が、約１００ｐｓｉから約１０００００ｐｓｉであってもよい。例えば、前記液圧が、約５００ｐｓｉから約８００００ｐｓｉ、約１０００ｐｓｉから約６５０００ｐｓｉ、約２０００ｐｓｉから約５００００ｐｓｉ、約３０００ｐｓｉから約３００００ｐｓｉなどであってもよい。用途に応じて、その他の（範囲の）値も可能である。
【００４０】
本明細書に記載の方法の一実施例においては、原材料が室温で第１の粘度を有し、生成物（即ちスラリー）が室温で第２の粘度を有してもよい。前記第２の粘度が前記第１の粘度よりも低くてもよい。例えば、前記スラリーの第２の粘度が、約０．５Ｋｃｐｓから約２５０Ｋｃｐｓ、約１Ｋｃｐｓから約２００Ｋｃｐｓ、約５Ｋｃｐｓから約１００Ｋｃｐｓ、約１０Ｋｃｐｓから約５０Ｋｃｐｓなどの、約０．１Ｋｃｐｓから約５００Ｋｃｐｓの範囲内であってもよい。前記第１の粘度に上限はない。また、本明細書に記載の方法およびシステムは、既存のキャビテーション技術で処理される低粘度の材料を扱うことが可能であることから、前記第１の粘度には下限もない。
【００４１】
本明細書に記載の作製方法の結果として得られた生成物が、様々な装置の製作に更に使用されてもよい。例えば、前記方法３００が、スラリーのテープキャスティングによってグリーンテープを形成すること（ステージ３０８）を更に含んでもよい。幾つかの実施例においては、本方法は、テープキャスティングの前に生成物（即ちスラリー）を脱気することを必要としない。幾つかの実施例においては、テープキャスティング工程が、図２に示すドクターブレーディング装置によって実行されてもよい。上述のように、前記ドクターブレーディング装置は、グリーンテープの所望の厚さを選択するように構成可能である。例えば、幾つかの実施例においては、前記グリーンテープが、約１５０ミクロン、約１００ミクロン、約８０ミクロン、約５０ミクロン、約２０ミクロン、約１０ミクロン、約５ミクロン、約２ミクロンまたはそれ以下などの、約２００ミクロン以下の厚さを有してもよい。その他の厚さも、用途に応じて可能である。例えば、幾つかの実施例においては、前記グリーンテープが、チタン酸バリウムを含有する約１ミクロン未満の平均粒径の粒子を含有し、約４ミクロンから約５ミクロンの厚さを有してもよい。そのようなグリーンテープを、多層キャパシタまたはその他の電子装置の製造に使用してもよい、幾つかの実施例においては、前記グリーンテープの厚さが約４ミクロン未満であってもよい。前記グリーンテープの密度が、キャビテーション処理を経ていないスラリーから形成されたグリーンテープの密度よりも実質的に高くてもよい。例えば、前記グリーンテープの密度が、約４０％から約９０％、約５０％から約８５％または約６０％から約８０％であってもよい。その他の密度または範囲の密度も可能である。グリーンテープを、以下のさらに述べる電子装置に形成してもよい。
【００４２】
上述のように、本明細書に記載の装置システムと組み合わせて用いる場合には、本方法のいずれの部分を自動化してもよい。前記自動化が、少なくとも部分的にはソフトウェアプログラムを用いて達成されてもよい。一実施例においては、前記ソフトウェアプログラムが、非一時的なコンピュータ読取り可能な媒体上に記憶されている。前記プログラムが、実行時に、（コンピュータなどの）少なくとも１つのプロセッサに本明細書に記載の方法（またはその部分）のいずれかを実行させてもよい。
【００４３】
本明細書に記載の方法および装置システムは、原材料に含有される粒子の小径化、分散および／または解砕を可能にする。幾つかの実施例においては、本方法は、原材料のボール粉砕を含まない。代わりに、原材料が流体力学的キャビテーション処理によって解砕される。原材料が、複数の粒子を含有してもよい。前記粒子は、外形および粒径を含めたいかなる形状であってもよい。例えば、前記粒子が、球、薄板、薄片、フリット、楕円または不規則な形状を含めた形状を有してもよい。前記粒子がいかなる粒径を有してもよい。本明細書に記載の「粒径」という用語が、粒子の状況および形状に応じて、直径、半径、長さ、幅、高さなどを指してもよい。一実施例においては、「粒径」という用語が複数の粒子の記載に用いられる場合に、粒径が前記複数の粒子の平均粒径を指してもよい。
【００４４】
一実施例においては、本方法が、原材料に含有される複数の粒子の第１の平均粒径を縮小して、生成物（即ちスラリー）に含有される第２の平均粒径を有する複数の粒子を形成することを含み、前記第２の平均粒径が前記第１の平均粒径よりも小さくてもよい。前記第１の粒径が、ナノメートル範囲またはマイクロメートル範囲であってもよい。例えば、前記粒子の前記第１の（平均）粒径が、約０．１ミクロンから約５０ミクロン、約０．５ミクロンから約１０ミクロン、約０．２５ミクロンから約１ミクロンなどの、約０．０５ミクロンから約１００ミクロンであってもよい。一方、前記粒子の前記第２の（平均）粒径が、約１５ミクロン未満、約１０ミクロン未満、約５ミクロン未満、約２ミクロン未満または約１ミクロン未満などの、約２０ミクロン未満であってもよい。その他の粒径も可能である。幾つかの実施例においては、原材料中の粒子が一次粒子と呼ばれて公称粒径を有し、前記一次粒子の凝集体が、前記一次粒子の粒径の約１０から約１００倍の粒径を有してもよい。生成物（即ちスラリー）が、原材料よりも実質的に少ない凝集体を含有してもよい。幾つかの実施例においては、生成物が凝集体を実質的に含有しなくてもよい。幾つかの実施例においては、スラリー中の粒子の最大粒径が、一次粒子の粒径の約２倍以下であってもよい。幾つかの実施例においては、スラリー中の粒子の最大粒径が、一次粒子の粒径の約１．５倍以下、約３倍以下、約４倍以下または約５倍以下であってもよい。本明細書に記載の幾つかの実施例における方法及びシステムの小径化による効果を、図４Ａ−図４Ｂおよび図５に示す。
【００４５】
図４Ａ−図４Ｇは、流体力学的キャビテーション処理によって達成可能な粒子の小径化およびその他の材料特性の変化の第１の例に関するデータを示したものである。処理前の原材料の粒径分布を図４Ａに示す。アセトンに６７重量パーセントのシリカ粉末を添加したものから３つの材料試料を作成した。これらの試料を超音波処理槽に２０分間浸しながらオーバーヘッドミキサ−で混合した。図示するように、試料中の粒子の公称粒径は、約４ミクロンであるが、凝集により、これよりも大幅に大きな（粒径１００ミクロン超などの）粒子も存在する。処理前の試料中の粒子の粒径を、Ｍａｌｖｅｒｎ社のＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００を用いて測定し、その結果を図４Ａに図示する。３つの試料の各々の粒径の概要を図４Ｂに示す。シリカ（即ち充填剤）および有機担体（即ち樹脂ブレンドＡ）を２桁の秤で計量した。２つの材料の比は、充填剤＝１．９６８×（ブレンドＡ）の関係式で規定された。シリカ充填剤および有機担体の密度、重量パーセントおよび体積パーセントを図４Ｃに示す。
【００４６】
これらの指示に従い、１００グラムの前記担体を瓶に入れ、この瓶に１９６．８グラムのシリカ充填剤を徐々に添加した。前記粉末と樹脂混合物とを、へらを用いて手作業で混ぜ合わせ、キャビテーション装置内に入れた。材料を前記装置に一度通し、ペーストをウェットアウトさせた。この初回の処理および後続の処理の都度、Ｍａｌｖｅｒｎ社のＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００を使用して粒径を測定した。このデータを図４Ｄに示す。
【００４７】
図４Ｅは、処理前の混合物の粘度データを示し、図４Ｆはキャビテーション装置を７回通過させた後の生成物の粘度を示す。図示するように、生成物の粘度は、ニュートン流体（即ち剪断速度とは無関係な粘度を有する）から、剪断減粘性を呈示するチキソトロピック／擬塑性へと変化したように見える。キャビテーション処理の間に、凝集体の一部がさらに解砕され、この更なる微粒子が生成物のチキソトロピックな挙動に寄与している可能性がある。
【００４８】
図４Ｇは、シリカ試料にキャビテーション処理を７回施した後の粒径の分散を示したものである。図示するように、キャビテーション処理後、粒子の平均粒径は約４００ミクロンであり、試料には、約１１ミクロンを超える粒径の凝集体または粒子は実質的に含まれていなかった。
【００４９】
図５は、流体力学的キャビテーション処理によって達成することの可能な小径化の第２の例を示したものである。図７に示すグラフの作成に用いられたデータは、約１００ｎｍから約２００ｎｍの公称一次粒子径を有する銀粉末試料に基づいている。図示するように、前記出発原料は、その公称粒子径が比較的小さいのにもかかわらず、高度に凝集していた。前記銀粉末を、溶媒としてのエタノールと混合し、上述のキャビテーション処理を行った。キャビテーション処理を経た生成物の粒径分布も図７に示す。キャビテーション処理を施された材料は、凝集体を実質的に含有せず、平均粒径は約２００ｎｍであった。
【００５０】
小径化が、少なくとも部分的には前記粒子の解砕を原因としていてもよい。換言すれば、前記方法が、前記原材料に含有される第１の粒径を有する粒子を解砕して、前記生成物に含有される第２の粒径を有する粒子を形成することであって、前記第２の粒径が前記第１の粒径よりも小さいことを含んでもよい。図６Ａおよび図６Ｂは、一実施例における、本明細書に記載のキャビテーション処理の結果としての解砕前後の粒子の対比を図示したものである。解砕の間に、前記生成物中に視覚的に確認可能な粒子凝集が観察されないように、前記粒子が分散されてもよい。図６Ａおよび図６Ｂに示す凝集体の消失が、上述のテープキャスティング処理に有用であってもよい。例えば、凝集体を含有するスラリーからキャスティングされたテープの品質が、凝集体を実質的に含有しないスラリーからキャスティングされたテープよりも劣っていてもよい。この結果、凝集体を含有しないスラリーからキャスティングされたテープから有用な装置を製造することが、より容易であってもよい。
【００５１】
図７Ａ−図７Ｂは、ボール粉砕処理によって形成されたスラリーからキャスティングされたテープと流体力学的キャビテーション処理によって形成されたスラリーからキャスティングされたテープとの相違を示したものである。ボール粉砕処理によって形成されたスラリーからキャスティングされたテープの表面を、図７Ａに示す。図７Ａに示す材料は、約２０時間ボール粉砕されたものであるが、表面品質の欠陥が観察される。図７Ｂは、流体力学的キャビテーション処理によって形成されたスラリーからキャスティングされたテープの表面を図示したものである。図７Ｂに示すテープの形成に使用されたスラリーは、１０分だけキャビテーション処理を施されているが、テープの表面品質は、図７Ａに示すテープよりも高い（即ちより均一である）。幾つかの実施例においては、上述のキャビテーション処理によって形成されたスラリーからキャスティングされたテープの表面上の複数の点における厚さのばらつきが５％未満である。別の複数の実施例においては、前記テープの表面上の複数の点における厚さのばらつきが、約４％未満、約３％未満、約２％未満または約１％未満であってもよい。幾つかの実施例においては、前記テープの粗さパラメータＲａが、約０．５００ミクロン未満である−例えば、前記テープの粗さパラメータＲａが、約０．４５０ミクロン以下、約０．４０２ミクロン以下、約０．４ミクロン以下、約０．３ミクロン以下、約０．２ミクロン以下、約０．１ミクロン以下あるいはそれ未満であってもよい。所望の用途により、その他のＲａ値も可能である。
【００５２】
図８は、流体力学的キャビテーション処理によって形成されたスラリーからキャスティングされたグリーンテープの寸法安定性の高さを示したものである。図示するように、一実施例においては、前記テープの寸法変化が、約０．１１４０３８％と僅かであってもよい。別の複数の実施例においては、寸法変化がこれとは異なっていてもよい。幾つかの実施例においては、寸法変化が比較的小さいことが、ボール粉砕処理によって形成されたスラリーから作製されたグリーンテープよりも前記グリーンテープのポリマー含有量が少ないことに、少なくとも部分的に起因していてもよい。図８に示すラミネート性測定は、１から５までのスケールの定性的測定であり、１はラミネート性が最も低く、５はラミネート性が最も高いことを表している。図示するように、一実施例においては、上述の流体力学的キャビテーション処理によって形成されたスラリーを使用してキャスティングされたグリーンテープのラミネート性の値が、約４．０４４６８２であってもよい。別の複数の実施例においては、前記グリーンテープが異なるラミネート性値を有してもよい。
【００５３】
用途
本明細書に記載の方法およびシステムによって作製された生成物を、様々な用途に使用してもよい。例えば、本方法が、前記生成物を薄いテープへとキャスティングして、電子装置の少なくとも一部分を形成することをさらに含んでもよい。前記テープを、芸術上の用途のための転写テープ、陶磁器の塗装、光活性ガラスフィルム、耐火セラミック、触媒担体、燃料タンクインサート、ラウドスピーカカバー、セラミック含浸布、赤外線センサ、生体内埋め込み可能な電子装置、電力増幅器モジュール、無線周波フロントエンドモジュール、トランスミッション制御ユニット、エナジーハーベスタまたはバイオセンサを形成するために使用してもよい。本方法を、チップキャパシタ、チップ抵抗器、チップインダクタなどを含めた多層部品の作成に使用してもよい。前記テープを、以下の装置：リトフェイン、テラコッタ、電子および／または光活性ガラスフィルム、耐火被覆、フィルタ、防衛電子装置、航空宇宙電子装置、電気通信用光電子ハウジング、（ペースメーカーなどの）生体内埋め込み可能な電子装置などの医療用マルチチップデバイス、ＲＦフロントエンドモジュール、ＷｉＭＡＸ２モジュール、ＬＴＥアドバンストモジュールを含めたＲＦモジュール、電子パワーステアリング（ＥＰＳ）、電子安定性制御、エンジン制御システム、様々なセンサモジュール、レーダモジュール、圧力センサ、スタックアクチュエータ、多層キャパシタ、変圧器、気密型電子装置、排気センサ、燃料電池、バッテリ、カメラモジュール、小型アウトラインチューナ（ｏｕｔｌｉｎｅ  ｔｕｎｅｒ）モジュール、その他の装置および部品用薄型モジュール、集積回路（ＩＣ）テスタボードまたはその他の装置のいずれかの部分を形成するのに使用してもよい。
【００５４】
追記
特許、特許出願、記事、書籍、論文およびウェブページを含むがこれらに限定されない、本明細書中で引用された全ての文献および同様の資料は、そのような文献および同様の資料の書式にかかわらず、その全体が引用をもって特に援用されている。援用された文献および同様の資料のうちの１つまたは複数が、用語の定義、用語の使用、記載された技術などの点で本出願と異なるかまたは矛盾する場合には、本出願を優先させるものとする。
【００５５】
本教示を、様々な実施態様および例と組み合わせて記載してきたが、本教示はこれらのような実施態様および例に限定されることを意図されておらず、本教示が様々な代替、変更および等価物を包含することが当業者に理解されよう。
【００５６】
本発明の様々な実施態様をここに記載および図示してきたが、当業者は、ここに記載の機能を実行するための、ならびに／あるいは結果および／または利点の１つまたは複数を得るための様々なその他の手段および／または構造を容易に想定するであろう。また、そのような修正および／または変更の各々は、ここに記載の発明の実施態様の範囲に含まれると考えられる。より概略的には、当業者は、ここに記載の全てのパラメータ、寸法、材料および形状は例示的であることを意図されており、実際のパラメータ、寸法、材料および／または形状は、本発明の教示が使用される特定の１つまたは複数の用途によって異なることを容易に理解するであろう。また、当業者は、ここに記載の本発明の実施態様の数多くの等価物を理解するであろう。従って、上述の複数の実施態様は、例としてのみ挙げられたものであり、本発明の実施態様を、具体的に記載した以外の方法であっても、添付の請求項およびこれらの等価物の範囲内であれば実施可能であることが理解されるべきである。本開示の発明の実施態様は、ここに記載の個々の特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法を対象としたものである。加えて、そのような特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法の２つ以上の組合せも、これらの特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法が相互に矛盾しない限り、本開示の発明の範囲に含まれる。
【００５７】
本発明の上述の複数の実施態様を、数多くの方法のうちのいずれの方法で実施してもよい。例えば、幾つかの実施態様を、ハードウェア、ソフトウェアまたはこれらの組合せを用いて実施してもよい。一実施態様の何らかの局面が少なくとも部分的にソフトウェアで実施される場合には、前記ソフトウェアのコードを、単一のコンピュータ内に設けられた、または複数のコンピュータにわたって分散されたいかなる適切なプロセッサまたは複数のプロセッサの集合上で実行してもよい。
【００５８】
このように、本発明の様々な局面を、１つまたは複数のコンピュータまたはその他のプロセッサ上で実行された時に、上述の技術の様々な実施態様を具現化する方法を実施する１つまたは複数のプログラムが符号化された、（例えばコンピュータメモリ、１つまたは複数のフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイの回路構成またはその他の半導体デバイス、あるいはその他の有形のコンピュータ記憶媒体または非一時的媒体などの）コンピュータ読取り可能な記憶媒体（または複数のコンピュータ読取り可能な記憶媒体）として、少なくとも部分的に具現化してもよい。前記コンピュータ読取り可能な１つまたは複数の媒体が、その上に記憶された１つまたは複数のプログラムを１つまたは複数の異なるコンピュータまたはその他のプロセッサ上にロードして、上述の本発明の技術の様々な局面を実施することが可能であるように、運搬可能であってもよい。
【００５９】
「プログラム」または「ソフトウェア」という用語はここで、コンピュータまたはその他のプロセッサを上述の本発明の技術の様々な局面を実施するようにプログラムするのに用いてもよい、任意の種類のコンピュータコードまたはコンピュータによって実行可能な複数の命令の集合を広義に指すものとして使用される。加えて、この実施態様の一局面によれば、実行時に本願技術の方法を実行する１つまたは複数のコンピュータプログラムが、単一のコンピュータまたはプロセッサ上に存在する必要はなく、複数の互いに異なるコンピュータまたはプロセッサにわたってモジュール式に分散されていることにより、本願技術の様々な局面を具現化してもよいことが理解されるべきである。
【００６０】
コンピュータにより実行可能な命令が、１つまたは複数のコンピュータまたはその他の装置によって実行される、例えばプログラムモジュールなどの様々な形をとってもよい。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するかまたは特定の抽象データ型を実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。典型的には、複数のプログラムモジュールの機能を、必要に応じて様々な実施態様において組み合せるか、分散させてもよい。
【００６１】
また、ここに記載の技術が、少なくとも１つの例を提示した方法として具現されてもよい。前記方法の一部として実施される複数の行為が、いかなる適切な方法で順序付けされてもよい。従って、図示された実施例では順次実行されるものとして示されている幾つかの行為を同時に実行することを含め、図示された順序とは異なる順序で複数の行為が実行されるように、実施態様が構成されてもよい。
【００６２】
ここで定義され使用される全ての定義は、辞書に記載されている定義、引用をもって援用された文献における定義および／または定義された用語の通常の意味に優先するものとして理解されるべきである。
【００６３】
ここで明細書および請求項において使用される不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、別段の明示がなされていない限り、「少なくとも１つ」を意味するものとして理解されるべきである。ここに引用されるいかなる範囲も包含される。
【００６４】
本明細書全体を通じて用いられる「実質的に」および「約」という用語は、小さな変動を説明するものとして用いられている。例えば、これらが、例えば±２％、±１％、±０．５％、±０．２％、±０．１％、±０．０５％など、±５％以下を指してもよい。
【００６５】
ここで明細書および請求項において使用される「および／または」という句は、これによって結合された複数の要素、即ち幾つかの場合においては連動的に設けられ、その他の場合においては分離的に設けられた複数の要素の「いずれかまたは双方」を意味するものとして理解されるべきである。「および／または」と共に列挙される複数の要素も、同様に、即ちこれによって結合された複数の要素のうちの「１つまたは複数」として解釈されるべきである。「および／または」節によって特定される複数の要素以外のその他の要素も、これらの特定された要素に関連するか否かにかかわらず、任意に存在してもよい。従って、非限定的な一例として、「Ａおよび／またはＢ」への言及は、「を備えた」などの開放形式の語句と組み合わせて用いられる場合には、一実施態様においては（Ｂ以外の要素を任意に含む）Ａのみを指し、別の一実施態様においては（Ａ以外の要素を任意に含む）Ｂのみを指し、更に別の一実施態様においては（その他の要素を任意に含む）ＡとＢ双方を指してもよい。
【００６６】
ここで明細書および請求項において用いられる「または」は、上述の「および／または」と同じ意味を有するものとして理解されるべきである。例えば、列挙した複数の項目を分ける場合には、「または」あるいは「および／または」は、非排他的であるものとして、即ち複数のまたは列挙された要素のうちの少なくとも１つだけではなく、１つ以上および、任意のさらなる列挙されていない項目も含むものとして解釈されるべきである。対照的に、「のうちの１つのみ」または「のうちの１つだけ」または、請求項中で「からなる」などによって明示された用語に限り、複数のまたは列挙された要素のうちで正確に１つだけの要素を含むことを指す。一般に、ここで使用される「または」という用語は、「いずれか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つのみ」または「のうちの１つだけ」などの排他的用語が先行している場合には、排他的選択肢（即ち、「一方または他方であり双方ではない」こと）を示すものとしてのみ解釈されるべきである。請求項中で用いられる「を主成分とする」という用語は、特許法の分野で通常に用いられる意味を有するものとする。
【００６７】
ここで明細書および請求項において用いられる、１つまたは複数の要素を列挙したものに関する「少なくとも１つ」という句は、複数の要素を列挙したもののうちの任意の１つまたは複数から選択された少なくとも１つの要素を意味するものとして理解されるべきであるが、前記複数の要素を列挙したものの中に挙げられた各要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含む必要はなく、また前記複数の要素を列挙したものの中の複数の要素の任意の組合せを除外する必要はない。この定義は、「少なくとも１つ」という句が言及する複数の要素を列挙したものの中の特定の要素以外の要素が、これらの特定の要素に関連するか否かにかかわらず、任意に存在することを可能にする。従って、非限定的な一例として、「ＡおよびＢの少なくとも一方」（即ち、「ＡまたはＢの少なくとも一方」または「Ａおよび／またはＢの少なくとも一方」）が、一実施態様においては、複数のＡを任意に含む（かつ、Ｂ以外の要素を任意に含む）がＢは含まない、少なくとも１つのＡを指し、別の一実施態様においては、複数のＢを任意に含む（かつ、Ａ以外の要素を任意に含む）がＡは含まない、少なくとも１つのＢを指し、更に別の一実施態様においては、複数のＡを任意に含む少なくとも１つのＡ、複数のＢを任意に含む少なくとも１つのＢ（および、任意に含まれるその他の要素）を指してもよい。
【００６８】
請求項および上述の明細書において、「を備えた」「を含む」「を持つ」「を有する」「を含有する」「を伴う」「を保持する」「から構成される」などの全ての移行句は、開放形式であること、即ち、非限定的に含むこととして理解されるべきである。「からなる」および「を主成分とする」という移行句に限っては、米国特許庁の特許審査手続便覧の第２１１１．０３章に記載されているように、それぞれ閉鎖形式または半閉鎖形式の移行句である。
【００６９】
請求項は、特に指定しない限り、記載された順序または要素に限定されるものとして理解されるべきではない。当業者が添付の請求項の精神および範囲から逸脱することなく様々な形式および詳細に変更を加えてもよいことが理解されるべきである。以下の請求項およびこれらの等価物の精神および範囲に該当する全ての実施態様は、請求の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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