专利名称：金属粉末制备方法和多层陶瓷电容器的内部电极制造方法
技术领域：
本发明涉及一种金属粉末；更具体地，涉及一种用于制备具有工作者所期望的形状和尺寸的金属粉末的方法以及使用该金属粉末制造多层陶瓷电容器的内部电极的方法。
背景技术：
近年来，随着电子产品已经发展为提供多样且复杂的功能，其中的电子部件也变得更小和更薄。在大多数情况下，使用导电金属材料来制造这种电子部件。这些电子部件包括由导电金属材料组成的大量电路。在这种情况下，电路在电子部件中起着电流通路的作用。如上所述，与电子部件的小型化和薄型化相一致，作为部件的原材料的金属粉末也已经迅速地被微粉化。这样的一个实例包括被认为是电子部件中最重要部件的多层陶瓷电容器。近年来，多层陶瓷电容器已经朝着小型化、薄型化和大容量发展。为了增大具有预定厚度的芯片产品的电容，电介质陶瓷的材料应当调整为具有高介电常数。可选地，应当将由与电介质陶瓷的材料相同的材料制成的电介质层和电极层调整为具有较小的厚度，以在同样的芯片产品中增加层的数量。目前，陶瓷生片(ceramic green sheet)的厚度已经发展为更小至 1 μ m以下，这使得甚至在电极层中也越来越需求变得更薄。本文中，即使电极和电介质的粉末已被微粉化，仍有必要考虑它们的材料之间的烧结匹配特性。在这种情况下，在低温下，电极的金属(例如，Ni)早于通常用作电介质的BaTiO3 开始被烧结。在烧结处理之后，存在芯片电容器在其中出现裂纹或者芯片电容器由于差的烧结匹配而质量低劣(诸如，层间分层)等问题。因此，当形成电子部件以及多层陶瓷电容器的电极时，为了使金属粉末微粉化，并为了调节烧结收缩特性，优选的是将金属粉末制备成形如板状。因此，金属粉末应当根据使用而形成为具有各种形状。然而，在现有技术中，存在将金属粉末形成为期望的形状的限制。
发明内容
为了克服上述问题已经提出了本发明，因此，本发明的目的是提供一种金属粉末的制备方法以及使用该金属粉末制造多层陶瓷电容器的内部电极的方法，在金属粉末的制备方法中，将金属粉末制备成具有工作者所期望的尺寸和形状，从而将金属粉末的颗粒微粉化，并且调节金属粉末的烧结收缩特性。
根据为了实现该目的的本发明的一个方面，提出了一种用于制备金属粉末的方法，其包括以下步骤设置基板；在基板上形成具有预定形状的凹凸图案的图案层；形成通过凹凸图案而与图案层分离的金属膜；以及将金属膜与图案层分离，从而以预定形状自然地图案化金属膜。此外，基板包括PET、PC、PE以及PP中的至少一种。此外，图案层具有形成为部分地暴露基板的顶部的凹形结构。此外，图案层通过使用纳米压印、凹版印刷、丝网印刷以及光刻中的至少一种来形成。此外，金属膜通过去除图案层来与图案层分离。此外，用于制备金属粉末的方法进一步包括以下步骤在图案层与金属膜之间形成释层(release layer)；以及通过去除释层来将金属膜与图案层分离。此外，金属膜由Cu、Ni、Au、Ag、Pt、Pd以及Al中的至少一种形成。此外，预定形状包括薄片状、棒状、丝状以及针状中的任一种。根据实现该目的的本发明的又一方面，提出了一种用于制造多层陶瓷电容器的内部电极的方法，其包括以下步骤设置基板；在基板上形成具有预定形状的凹凸图案的图案层；在图案层上形成通过凹凸图案而分离的金属膜；将金属膜与图案层分离，从而自然地形成通过金属膜的分离而被图案化为预定形状的金属粉末；将预定形状的金属粉末与粘合剂混合，从而形成金属膏；以及在陶瓷生片上涂覆并烧结金属膏。 此外，在涂覆金属膏的步骤中，使用掩模来将金属粉末排列成定向的。此外，金属粉末具有薄片形状。此外，基板包括PET、PC、PE以及PP中的至少一种。此外，图案层具有形成为部分地暴露基板的顶部的凹形结构。此外，图案层通过使用纳米压印、凹版印刷、丝网印刷以及光刻中的至少一种来形成。此外，金属膜通过去除图案层来与图案层分离。此外，用于制造多层陶瓷电容器的内部电极的方法进一步包括以下步骤在图案层与金属膜之间形成释层；以及通过去除释层来将金属膜与图案层分离。此外，金属粉末具有0. 01 μ m 0. 5 μ m的平均厚度、0. 5 μ m 20 μ m的平均颗粒尺寸以及10至200范围内的长径比。
从以下结合附图的实施方式的描述中，本发明总的发明构思的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见和更容易理解，附图中图1至图3是分别示出了根据本发明第一实施方式的用于制备金属粉末的方法的横截面图；图4是在电子显微镜扫描由本发明的第一实施方式实际制备的金属粉末时所获得的图片；图5A至图5D是分别示出了可由本发明的第一实施方式制备的金属粉末的各种形状的实例的平面图6A至图6B是分别示出了根据本发明第一实施方式的图案层的不同形状的实例的横截面图；以及图7至图9是分别用于说明根据本发明第二实施方式形成多层陶瓷电容器的内部电极的方法的横截面图。
具体实施例方式将参考附图详细地描述本发明中金属粉末的制备方法的实施方式。当参考附图对其进行描述时，相同或相应的组件由相同的参考标号表示，并且将省略对它们的重复描述。图1至图3是分别示出了根据本发明第一实施方式的用于制备金属粉末的方法的横截面图。参考图1，为了根据本发明第一实施方式制备金属粉末，设置了基板100。本文中， 基板100可由任何材料制成，只要该材料在金属粉末的加工过程中不变形或退化即可。例如，基板100的材料可以包括PET、PC、PE以及PP中的至少一种。在基板100上形成图案层110。图案层110可以具有带预定形状的凹凸图案。本文中，可以通过改变图案层110的形状来将金属粉末制备成工作者所期望的形状。图案层 110可以由通过简单的方法就可去除的材料制成，可以由热塑树脂、感光性树脂和可溶性树脂形成。本文中，关于图案层110的材料，可以示例为热塑树脂、感光性树脂、可溶性树脂等。然而，图案层110的材料并不受本发明的实施方式所限制。考虑到图案层110的材料和要形成的金属粉末的尺寸，可选择性地使用用于形成图案层110的方法。本文中，用于形成图案层110的方法可以包括纳米压印、凹版印刷、丝网印刷、光刻等。参考图2，在形成图案层110之后，在图案层110上形成金属膜120a。本文中，金属膜120a可以由工作者所期望的金属粉末的材料制成。在这种情况下，关于金属膜120a 的材料，可以示例为Cu、Ni、Au、Ag、Pt、Pd、Al等。可以根据图案层110的凹凸图案111来形成金属膜120a。在这种情况下，金属膜 120a可以通过凹凸图案111而与图案层110自然地分离。用于形成金属膜120a的方法可以包括真空蒸发、溅射等。用于形成金属膜120a 的方法并不受本发明的实施方式所限制。参考图3，在形成金属膜120a之后，将金属膜120a与图案层110分离。在这种情况下，由于通过凹凸图案111来分离金属膜120a，所以当将金属膜120a与图案层110分离时，可以自然地获得已被自然地图案化为图案层110的图案的金属粉末120。本文中，可以将通过溶剂来溶解图案层110的湿法用作用于将金属膜120a与图案层110分离的方法。在这种情况下，溶剂可以包括乙醇、甲苯、丙酮、二甲苯等。然而，溶剂的材料并不受本发明的实施方式所限制。可以使用任何溶剂，只要该溶剂可以溶解图案层 110即可。在溶解和去除图案层110之后，可以形成其形状与图案层110的凹凸图案111相对应的金属粉末120。之后，可以进一步执行包括过滤处理、提纯处理、干燥处理等的一些处理。过滤处理用于将金属粉末120与溶剂分离，提纯处理用于提高金属粉末120的纯度，而干燥处理用于干燥脱离溶剂的金属粉末120。
关于将金属膜120a与图案层110分离的其他方法，可以使用其中机械振动可以使金属膜120a与图案层110物理分离的干法。因此，通过改变图案层110的形状，可以容易地形成具有工作者所期望的形状的金属粉末。图4是在电子显微镜扫描由本发明第一实施方式实际制备的金属粉末时所获得的图片。如图4中，金属粉末可以制备成厚度为20nm 30nm且直径为2 μ m的薄片形状。图5A至图5D是分别示出了由本发明第一实施方式制备的金属粉末的各种形状的实例的平面图。如图5A至图5D中，金属粉末可以具有包括圆形、卵形、四边形以及六边形的各种类型的横截面。此外，金属粉末的形状可以包括薄片状、棒状、丝状以及针状中的至少一种。然而，金属粉末的形状并不受本发明的实施方式所限制，并且金属粉末可以根据图案层的图案形状而形成为具有各种形状。可以将根据本发明实施方式的用于形成金属粉末的图案层形成为各种形状。图6A至图6B是分别示出了根据本发明的第一实施方式的图案层的不同形状的实例的横截面图。如图6A中，可以以暴露基板100的这种方式来形成图案层110的凹形结构111a。如图6B中，可以进一步形成覆盖图案层110的顶部的释层130。在这种情况下，图案层110可以由金属材料、热固化树脂、UV固化树脂等来形成。释层可以由易于去除的材料形成。关于易于去除的材料，可以示例为感光性树脂、热塑性塑料以及可显影树脂。在这种情况下，金属膜120a(由图2的参考标号120a所指示)与图案层110的分离可以通过溶解和去除释层130来实现。因此，可以重新利用图案层110，从而降低了为工艺所花费的成本，同时简化了工艺。因此，如在本发明的实施方式中，可使用具有预定形状的图案层，从而容易地将金属粉末形成为工作者所期望的形状。图7至图9是分别用于说明根据本发明第二实施方式形成多层陶瓷电容器的内部电极的方法的横截面图。为了方便起见，将仅给出形成多层陶瓷电容器的内部电极的方法的描述，而没有给出多层陶瓷电容器的制造方法的全部描述。此外，多层陶瓷电容器的内部电极是通过使用由本发明第一实施方式所制备的金属粉末来形成的。因此，用于形成金属粉末的方法如根据本发明第一实施方式的金属粉末的制备方法的描述。参考图7，为了根据本发明第二实施方式形成多层陶瓷电容器的内部电极，在陶瓷生片200a上排列带开口的掩模210，然后通过挤压(squeeze)在陶瓷生片200a上选择性地涂覆金属膏221。具体地，为了形成内部电极，可以形成具有预定形状(例如，薄片状)的金属粉末 220a。本文中，金属粉末220a的形成可以通过在具有预定形状的图案层上形成金属膜、然后将金属膜与图案层分离来进行。本文中，金属粉末220a可以形成为薄片形状，其能够防止电极的横向收缩，并能够使电极在厚度方向上收缩。因此，在烧结金属粉末220a时，能够改善其中的电极层之间的连接，并能够防止电介质层由于电极的凝聚(agglomeration)而有缺陷。本文中，金属粉末220a可以具有Ο.ΟΙμπι 0.05μπι范围内的厚度。这是因为如果金属粉末220a具有小于0. 01 μ m的厚度，则烧结会早于预期而执行。另外，如果金属粉末220a具有大于0. 05 μ m的厚度，则对于变薄不起作用。此外，金属粉末220a的平均颗粒尺寸可以在0. 5 μ m 20 μ m的范围内。这是因为如果金属粉末220a的平均颗粒尺寸小于 0. 5 μ m，则对收缩控制没有效果。另外，如果金属粉末220a的平均颗粒尺寸大于20 μ m，则难以将金属粉末应用于印刷处理。此外，金属粉末220a可以具有10 200范围内的长径比。这是因为如果金属粉末具有小于10的长径比，则难以执行收缩控制，而如果金属粉末具有大于200的长径比，则难以将金属粉末应用于印刷处理。本文中，金属粉末220a的尺寸并不受本发明的实施方式所限制。如果改善工艺条件，则能够更加扩大其尺寸。在形成金属粉末220a之后，通过将形成的金属粉末与粘合剂和溶剂混合来形成金属膏221。本文中，关于粘合剂，可以示例为丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、纤维素类树脂等。关于溶剂，可以示例为矿物油精、甲苯、二甲苯、基于乙醇的溶剂、基于乙醚的溶剂等。然而，粘合剂的材料和溶剂的种类并不受本发明的实施方式所限制。本文中，金属膏221可以进一步包括添加剂。关于添加剂，可以示例为防凝聚剂(anti-agglomeration agent)、分散剂、偶联剂(coupling agent)等。在形成金属膏221之后，在其上排列有掩模210的陶瓷生片200a上涂覆金属膏 221。在这种情况下，掩模210的开口可以具有与金属粉末对应的形状。因此，如图8中，可以以这种方式将金属粉末排列成定向的。例如，金属粉末的纵向可以形成为与内部电极的行进方向(progressing direction) 一致，以便能够更加改善内部电极的连接。如图9中，在去除掩模210之后，可以通过烧结陶瓷生片200a和涂覆的金属膏221 来在陶瓷片200上形成内部电极220。本文中，结合在一个陶瓷生片200a上形成单层金属膏的具体实例进行了描述。然而，实际上，通过在以重复的方式交替地层叠和压缩陶瓷生片和金属膏层之后执行烧结处理来形成层压结构。之后，可以通过在形成的层压结构的两端上形成外部电极来形成多层陶瓷电容器。如在本发明的实施方式中，将薄片状的金属粉末用于多层陶瓷电容器中的内部电极的形成，从而能够实现电子部件的薄型化，并能够控制电极的横向方向和厚度方向的烧结收缩比。因此，本发明可以改善内部电极的导电性和连接性，这有助于增强多层陶瓷电容器的可靠性。根据本发明中的金属粉末的制备方法，能够使用图案来根据工作者所期望的尺寸和形状制备金属粉末。根据本发明中的金属粉末的制备方法，能够容易地将金属粉末制备成对薄膜型导电层的形成有益的薄片形状，并且能够调整烧结收缩比。可以将由本发明所提出的薄片状金属粉末的制备方法用于多层陶瓷电容器的内部电极的形成，以便能够改善多层陶瓷电容器的功能。即，能够改善内部电极的导电性和连接性，从而增强多层陶瓷电容器的可靠性。如上所述，尽管已经示出并描述了本发明的优选实施方式，但本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的总的发明构思的原理和精神的前提下，可以对这些实施方式进行替换、修改和变化，本发明的范围由所附权利要求和它们的等价物来限定。
权利要求
1.一种用于制备金属粉末的方法，包括以下步骤 设置基板；在所述基板上形成具有预定形状的凹凸图案的图案层； 在所述图案层上形成通过所述凹凸图案而分离的金属膜；以及将所述金属膜与所述图案层分离，从而自然地形成金属粉末，所述金属粉末通过所述金属膜的分离而被图案化为所述预定形状。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板包括PET、PC、PE以及PP中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案层具有形成为部分地暴露所述基板的顶部的凹形结构。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案层通过使用纳米压印、凹版印刷、丝网印刷以及光刻中的至少一种来形成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属膜通过去除所述图案层而与所述图案层分离。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤 在所述图案层与所述金属膜之间形成释层；以及通过去除所述释层来将所述金属膜与所述图案层分离。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属膜由Cu、Ni、Au、Ag、Pt、Pd以及Al中的至少一种形成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定形状包括薄片状、棒状、丝状以及针状中的任一种。
9.一种用于制造多层陶瓷电容器的内部电极的方法，包括以下步骤 设置基板；在所述基板上形成具有预定形状的凹凸图案的图案层； 在所述图案层上形成通过所述凹凸图案而分离的金属膜；将所述金属膜与所述图案层分离，从而自然地形成金属粉末，所述金属粉末通过所述金属膜的分离而被图案化为所述预定形状；将所述预定形状的所述金属粉末与粘合剂混合，从而形成金属膏；以及在陶瓷生片上涂覆并烧结所述金属膏。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在涂覆所述金属膏的步骤中，使用掩模来将所述金属粉末排列成定向的。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属粉末具有薄片形状。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基板包括PET、PC、PE以及PP中的至少一种。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述图案层具有形成为部分地暴露所述基板的顶部的凹形结构。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述图案层通过使用纳米压印、凹版印刷、丝网印刷以及光刻中的至少一种来形成。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属膜通过去除所述图案层而与所述图案层分离。
16.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤 在所述图案层与所述金属膜之间形成释层；以及通过去除所述释层来将所述金属膜与所述图案层分离。
17.根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属粉末具有0.01 μ m 0. 5 μ m的平均厚度、0. 5μπι 20μπι的平均颗粒尺寸以及10 200范围内的长径比。
全文摘要
本发明提供了一种用于制备金属粉末的方法以及使用该金属粉末制造多层陶瓷电容器的内部电极的方法，用于制备金属粉末的方法包括以下步骤设置基板；在基板上形成具有预定形状的凹凸图案的图案层；形成通过凹凸图案而与图案层分离的金属膜；以及将金属膜与图案层分离，从而以预定形状自然地图案化金属膜。
文档编号H01B13/00GK102262939SQ20101051381
公开日2011年11月30日 申请日期2010年10月20日 优先权日2010年5月28日
发明者申知桓, 金俊熙, 魏圣权 申请人:三星电机株式会社