专利名称：凹版印刷雕刻辊及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种凹版印刷雕刻辊及其制造方法，更具体地讲，本发明涉及一种具有提高的耐磨损性和耐久性的凹版印刷雕刻辊及其制造方法。
背景技术：
凹版印刷是指在圆柱形金属辊的表面上形成凹雕印刷图案、将墨水注入到凹雕印刷图案中并且将该图案转印到以辊的形式卷绕的连续纸的形式的印刷主体(对象或目标)的表面的方法。与现有的板式印刷相比，凹版印刷具有非常快的速度和更好的印刷质量，并 且凹版印刷已经被广泛用在摄影、封装材料和纺织印花领域中。近来，由于优良的生产率，凹版印刷已经被扩展应用到覆盖信息技术(IT)产业领域和现有应用领域之外的电子产业领域的各种领域。因为为了去除墨水或浆、额外的墨水或额外的浆、或者纸形式的印刷主体，凹版印刷金属辊(铜板辊)与金属刀片连续接触，所以在凹版印刷金属辊和金属刀片之间产生摩擦。由于摩擦对金属辊的形状的损坏可能导致印刷过程中的各种缺陷。近来，已经通过使用包含执行电学/电子功能的材料(例如，IT电子产业领域中的陶瓷或金属粉末)的浆或墨水来执行凹版印刷。然而，与现有的显色或涂覆凹版的墨水相比，金属、陶瓷墨水或浆具有极高的固体成分含量以及极高的磨损性，因此当将这种材料应用到凹版印刷时非常难以控制印刷系统的寿命和印刷质量。因此，为了将具有高的磨损特性的金属/陶瓷墨水/浆系统应用到凹版印刷，提高承受凹版印刷系统的大部分摩擦能的凹版印刷雕刻辊的耐磨损性(或者耐磨性)是非常重要的。
发明内容
本发明的一方面提供了一种具有改进的硬度和耐磨损性的凹版印刷雕刻辊及其制造方法。本发明的另一方面提供了一种通过利用具有改进的硬度和耐磨损性的凹版印刷雕刻辊制造的多层陶瓷电容器。根据本发明的一方面，提供了一种凹版印刷雕刻辊，所述凹版印刷雕刻辊包括基层，设置有凹版印刷图案；加强涂覆层，涂覆到所述基层，以加强所述基层的强度，所述加强涂覆层包括通过湿镀法形成在所述基层上的第一加强层、形成所述加强涂覆层的外表面的第二加强层、设置在第一加强层和第二加强层之间并且提供对第一加强层的表面的粘合强度的第一粘合层以及在第一粘合层和第二加强层之间提供粘合强度的第二粘合层。第一粘合层可以使得第一加强层的表面均匀。
第二粘合层的晶格常数可以具有第一粘合层的晶格常数和第二加强层的晶格常数之间的值。所述基层可以为包含铜(Cu)的镀层。第一加强层可以是包含铬(Cr)的湿镀层。第二加强层可以形成为类金刚石碳(DLC)膜。第二加强层可以形成为包含硅(Si)的DLC膜。相对于第二加强层的DLC膜，硅(Si)的原子分数可以为2%至15%。第一粘合层可以是包含从由钨(W)、钛(Ti)、铬(Cr)、锆(Zr)和钥(Mo)组成的组
中选择的一种或多种的金属层。第二粘合层可以是包含从由钨(W)、钛(Ti)、铬(Cr)、锆(Zr)和钥(Mo)组成的组中选择的一种或多种金属的金属氮化物层。第一加强层的厚度可以在从O. Ιμ 至10 μ m的范围内。第二加强层的厚度可以在从O. 2μπι至2μπι的范围内。第一粘合层的厚度可以在从O. Ιμπι至5μπι的范围内。第二粘合层的厚度可以在从O. Ιμ 至Ιμ 的范围内。所述印刷图案可以是用于多层陶瓷电容器(MLCC)的内电极印刷图案。根据本发明的另一方面，提供了一种制造凹版印刷雕刻辊的方法，所述方法包括在基层上形成用于凹版印刷的图案；通过湿镀法在所述基层上形成第一加强层；在第一加强层上形成对第一加强层的表面提供粘合强度的第一粘合层；在第一粘合层上形成第二粘合层，从而提供与第二加强层的粘合强度；在第二粘合层上形成第二加强层。第一粘合层可以使第一加强层的表面均匀。第二粘合层的晶格常数可以具有第一粘合层的晶格常数和第二加强层的晶格常数之间的值。所述基层可以通过镀铜(Cu)工艺形成。第一加强层通过铬(Cr)湿镀工艺形成。第二加强层通过类金刚石碳(DLC)膜沉积工艺形成。第一加强层的厚度可以在从O. Ιμ 至10 μ m的范围内。第二加强层的厚度在可以从O. 2μπι至2μπι的范围内。第一粘合层的厚度可以在从O. Ιμπι至5μπι的范围内。第二粘合层的厚度可以在从O. Ιμ 至Ιμ 的范围内。根据本发明的另一方面，提供了一种制造多层陶瓷电容器的方法，所述方法包括制备多个介电层；通过将如上所述的凹版印刷雕刻辊浸入到用于内电极的浆中来在多个介电层上印刷内电极图案。
通过结合附图进行的下面的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和其它优点将变得更加容易理解，在附图中图I是根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊的示意性剖视图和局部放大图；图2是根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊的加强涂覆层的局部放大图3A至图3C示出了示出在根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊的基层20上形成印刷图案的工艺的工艺流程图；图4A至图4D示出了示出根据本发明实施例的制造凹版印刷雕刻辊的加强涂覆层的方法的工艺流程图；图5是示出通过利用根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊来印刷多层陶瓷电容器(MLCC)的内电极的示意图；图6A和图6B是根据本发明实施例的用于多层陶瓷电容器的凹版印刷雕刻辊的透视图和局部剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的实施例，使得本发明的实施例可以被本发明所属领域的技术人员容易地实施。然而，在描述本发明实施例的过程中，将省略公知功能或构造的详细描述，从而不会由于没有必要的细节使本发明的描述不清楚。另外，在整个附图中，相同的标号表示相同的元件。除非明确给出相反的描述，否则词语“包括”将被理解为表示包括所述元件，而且不排除其它元件。在下文中，将参照图I和图2来详细描述根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊。图I是根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊I的示意性剖视图和局部放大图。参照图1，根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊I包括基层20，印刷图案形成在基层20上；加强涂覆层100，涂覆到基层20，以加强基层20的强度。在基层20上形成期望被印刷的印刷图案。将凹版印刷雕刻辊I浸入墨水或浆中，从而印刷材料(或印刷介质)填充在印刷图案中，然后凹版印刷雕刻辊I与印刷主体接触并旋转，从而执行印刷。基层20的表面可以与凹版印刷刮刀(未示出)接触，随着基层20的表面与刮刀接触，可以去除剩余的印刷材料。由于在凹版印刷工艺过程中基层20与例如印刷主体或刮刀的元件连续接触并且与这些元件产生摩擦，所以基层20会被容易地磨损(或磨坏)。因此，根据本发明的实施例，在形成在凹版印刷雕刻辊I的辊体架10的表面上的基层20上涂覆加强涂覆层100，从而允许增加印刷图案的耐久性和耐磨性。图I的下部是印刷图案的局部放大图，示出了加强涂覆层100的结构。加强涂覆层100可以包括第一加强层110、第一粘合层130、第二粘合层150和第二加强层170。第一加强层110形成在加强涂覆层100中，并且可以通过湿镀法涂敷到基层20。第二加强层170可以形成在加强涂覆层100的最外部上，从而形成加强涂覆层的外表面。第一粘合层130和第二粘合层150形成在第一加强层110和第二加强层170之间。第一粘合层130形成为覆盖第一加强层110的表面，以对第一加强层110的表面提供粘合强度。第二粘合层150形成为覆盖第二加强层170的面对第一加强层110的面，并且对第二加强层110提供粘合强度。辊体架10构成凹版印刷雕刻辊I的辊体，并且支撑后面形成的基层20等。辊体架10可以由包含铁(Fe)的材料制成，然而，本发明不限于此。基层20形成在辊体架10上，从而辊体架具有形成在其上的期望的印刷图案。具有期望形状的印刷图案通过蚀刻等形成在基层20上。基层20以诸如镀覆的方式形成在辊体架10上。为了保证基层20和辊体架10之间的粘合强度，可以对基层20执行镍-冲击镀覆，然后可以镀覆基层20，然而，本发明不限于此。为了形成具有期望形状的印刷图案，在将被硬化和被蚀刻的基层20上形成抗蚀齐U。因此，可以形成其上形成有期望印刷图案的基层20。基层20可以由允许通过例如蚀刻等的工艺容易形成具有期望形状的印刷图案的材料制成。基层20可以形成为由包含铜(Cu)的材料制成的镀覆层，然而，本发明不限于此。具体地讲，在镀铜(Cu)层的情况下，可以通过蚀刻工艺在镀铜层中实现具有精细尺寸的精·确印刷图案。然而，当使用镀铜(Cu)层作为基层20时，由于所述层的硬度低，所以所述层会被容易地磨坏或被损坏。因此，在本发明的实施例中，可以在基层20上形成加强涂覆层100。根据本发明的实施例，基层20的厚度“a”可以在从50 μ m至200 μ m的范围内。如果基层20的厚度“a”小于50 μ m，则不能形成具有期望尺寸的印刷图案。另一方面，如果基层20的厚度“a”超过200 μ m，则凹版印刷雕刻辊的机械强度会由于基层20的厚度过大而劣化。根据本发明的实施例，由于在基层20上形成了加强涂覆层100，所以提高了基层20的强度。因此，形成在基层20中的印刷图案的耐久性和耐磨损性可以是优良的。具体地讲，根据本发明的实施例，加强涂覆层100可以包括两个加强层。与基层20相邻的第一加强层110可以加强基层20的强度，形成在外表面上的第二加强层170可以保证印刷图案相对于与外部的摩擦接触的耐久性和耐磨损性。因此，根据本发明的实施例，在增加基层20的强度的同时，可以保证形成在基层20中的印刷图案相对于外部摩擦接触的耐磨损性。因此，由于增加了形成在基层20中的印刷图案的强度，并且保证了印刷图案的耐磨损性，因此可以在重复印刷工艺过程中确保印刷精度。图2是根据本发明实施例的加强涂覆层100的局部放大图。加强涂覆层100包括顺序堆叠在基层20上的第一加强层110、第一粘合层130、第二粘合层150和第二加强层170。第一加强层110可以通过湿镀法形成在基层20上。当基层20形成为包含铜(Cu)的镀层时，基层20会被容易氧化。可以将第一加强层110形成在基层20上，以增加基层20的强度，并且使基层20的耐氧化性得到保证。作为第一加强层110的材料，可以使用针对铜(Cu)具有高的亲合力的同时具有高的耐氧化性和耐久性的材料。作为第一加强层Iio的材料，可以使用在保证与基层20的粘性和粘合强度的同时具有耐久性的材料。第一加强层110可以包含从由钨(W)、硅(Si)、钛(Ti)、锆(Zr)和铬(Cr)组成的组中选择的一种或者多种金属，然而，本发明不限于此。具体地讲，第一加强层110可以由针对铜(Cu)具有高亲合力并且具有高硬度的铬(Cr)形成。可以通过湿镀法形成第一加强层110。为了提高与基层20的粘性和粘合强度，第一加强层Iio可以通过湿镀法形成在基层20上。第一加强层110的厚度Id1可以在从O. I μ m至ΙΟμπι的范围内。如果第一加强层110的厚度Id1小于O. I μ m，则不能保证基层20的强度。另一方面，如果第一加强层110的厚度bi超过10 μ m，则在湿镀特性方面，在第一加强层110的表面上会产生裂纹。可以在加强涂覆层100的最外部上形成第二加强层170，以从加强涂覆层100的外表面暴露第二加强层170。第二加强层170形成为与印刷材料或刮刀直接接触，并且对应于直接施加外部物理应力的层。因此，对于第二加强层170，可以使用比用于第一加强层110的材料的耐久性和耐磨损性优良的材料。第二加强层170可以形成为类金刚石碳(DLC)膜，然而，本发明不限于此。另外，为了将第二加强层170的膜强度最大化并且解决第二加强层170的内部应力，第二加强层170可以形成为包含硅(Si)的DLC膜。通过沉积碳形成的DLC膜具有与金刚石的性质非常相似的性质。DLC膜与金刚石·晶体的结构不同，但是DLC膜具有优良的耐氧化性、高硬度和平滑的表面特性。另外，由于由DLC膜形成的层具有低的摩擦系数，所以可以提高针对摩擦的耐磨损性。因此，根据本发明的实施例，第二加强层170可以形成为DLC膜。因此，印刷图案的表面可以具有增加的硬度和平滑的表面。因此，即使与印刷材料或刮刀的摩擦接触，也可以防止印刷图案被容易地磨坏。另外，根据本发明的实施例，第二加强层170可以形成为包含硅(Si)的DLC膜。包含硅(Si)的DLC膜具有这样的结构，在该结构中，在膜晶体内，在碳-氢键中Sp2键和Sp3键之间的比例为7 3，因此，Sp2键相对大。因此，该结构包含5%至30%的氢。随着DLC膜的晶体中氢含量增加，DLC膜的晶体具有减小的硬度，随着DLC膜的晶体中氢含量降低，DLC膜的晶体具有增加的硬度。当通过沉积包含硅(Si)的DLC膜来形成膜时，Si掺杂在包括在DLC膜中的氢的位置，从而氢的比例会减小。因此，根据氢的减小的比例，可以进一步增加DLC膜的硬度。此外，由于将硅(Si)掺杂到碳-氢键，所以第二加强层170的杨氏模量可以增加。因此，薄膜的内部应力减小，从而允许形成具有高硬度的稳定层。因此，根据本发明的实施例，第二加强层170可以形成为包含硅(Si)的DLC膜。根据本发明的实施例，硅(Si)相对于第二加强层170中的DLC的原子分数(at% )可以在2%至15%的范围。如果硅(Si)的原子分数小于2%，则膜的硬度会劣化。如果原子分数超过15%，则单独存在硅(Si)的可能性高，导致产生膜的具有低硬度的部分。根据本发明的实施例，第二加强层170的厚度b4可以在从O. 2μπι至2μπι的范围。如果第二加强层170的厚度b4小于O. 2 μ m，则保证凹版印刷雕刻辊的耐久性和耐磨损性会是困难的。如果第二加强层170的厚度b4超过2 μ m，则第二加强层170的内部应力会增加，从而导致第二加强层170的脱落现象。另外，如果第二加强层170的厚度b4超过2μπι，则沉积持续时间会延长，从而使得单位成本增加。根据本发明的实施例，由于可以在基层20上形成包括第一加强层110和第二加强层170的加强涂覆层100，所以可以增加形成在基层20中的印刷图案的硬度，并且可以保证印刷图案的耐磨损性。根据本发明的实施例，由于印刷图案的耐久性和耐磨损性增加，所以即使在具有大量的包含陶瓷或金属的固体成分的印刷材料的情况下，该印刷图案可以应用到凹版印刷雕刻辊。包含陶瓷或金属的印刷材料是高磨损的。因此，当将印刷材料应用到凹版印刷时，印刷精度会劣化，并且由于印刷图案容易磨坏的性质，需要频繁地更换凹版印刷雕刻辊或刮刀。然而，根据本发明的实施例，由于在印刷图案上形成加强涂覆层100，所以可以提高凹版印刷雕刻辊的耐磨损性。因此，可以减轻频繁更换凹版印刷雕刻辊的负担。另外，形成在加强涂覆层100的最外部上的第二加强层170形成为摩擦系数低的平滑的固体层。因此，即使在使用包含大量固体成分的印刷介质的情况下，也可以使印刷材料从印刷图案容易地分离。因此，印刷材料可以被容易地转印到印刷对象并且被用于印刷薄图案。因此，凹版印刷可以应用于需要具有薄层和小尺寸的组件，例如多层陶瓷电容器(MLCC)。具体地讲，为了印刷MLCC的内电极图案，可以采用根据本发明实施例的凹版印刷雕刻辊。因此，可以以较快的速度印刷MLCC的薄的内电极图案，同时具有减小的厚度。第一加强层110可以由包含铬(Cr)的金属制成，并且第二加强层170形成为DLC膜，即，由基于碳的材料制成。因此，由于第一加强层110和第二加强层170分别由具有不同性质的材料形成，所以第一加强层110和第二加强层170具有低的亲合力，因此可以容易地与基层20分离。因此，为了防止分离，需要保证第一加强层110和第二加强层170之间的粘合强度和粘性。 根据本发明的实施例，第一粘合层130可以形成在第一加强层110上，从而覆盖第一加强层Iio的表面，并且可以形成第二粘合层150，以覆盖第二加强层170的面对第一加强层110的面。第一粘合层130可以由与第一加强层110具有优良的亲合力的金属制成，并且可以允许增加第一加强层110到第二加强层170的粘合强度。由于第一加强层110通过湿镀方法形成在基层20上，所以在第一加强层110的表面中会产生裂纹。因此，第一粘合层130可以由与第一加强层110的材料相同或相似的材料制成，使得其中形成有裂纹的第一加强层110的表面可以是均匀的。第一粘合层130可以由包括从由钨(W)、钛(Ti)、铬(Cr)、锆(Zr)和钥(Mo)组成的组中选择的一种或多种的金属层形成，然而本发明不限于此。根据本发明的实施例，第一粘合层130的厚度1^2可以在从O. 1口!11至54 111的范围内。如果第一粘合层130的厚度b2小于O. I μ m,则该膜可能会由于凹版印刷雕刻棍旋转时的撞击等容易地破裂。如果第一粘合层130的厚度b2超过5 μ m，则形成在基层20中的印刷图案的精度会被损害。根据本发明的实施例，第二粘合层150可以形成在第一粘合层130上。第二粘合层150可以加强第二加强层170和第一粘合层130之间的粘合力，因此可以进一步加强第一加强层110和第二加强层170之间的结合强度。在形成诸如涂覆层的薄膜的过程中，薄膜受到与薄膜相邻的层的晶格常数影响。在通过溅射或化学气相沉积(CVD)形成薄膜的过程中，原子被精确地逐层积累，以形成薄膜。
这里，当通过利用晶格常数和与薄膜相邻的层的晶格常数不同的材料形成薄膜时，由于相邻层的原子之间的间隔以及形成薄膜的原子之间的间隔不同，所以薄膜不堆叠，形成薄膜的原子会缠结。即，层间粘合强度会劣化，薄膜的内部应力可以增加。根据本发明实施例的第一加强层110和第二加强层170的晶格常数之间的区别示出在下面的表I中。[表 I]
权利要求
1.一种凹版印刷雕刻辊，所述凹版印刷雕刻辊包括 基层，设置有凹版印刷图案； 加强涂覆层，涂覆到基层，以加强基层的强度， 所述加强涂覆层包括通过湿镀法形成在基层上的第一加强层、形成加强涂覆层的外表面的第二加强层、设置在第一加强层和第二加强层之间并且对第一加强层的表面提供粘合强度的第一粘合层以及在第一粘合层和第二加强层之间提供粘合强度的第二粘合层。
2.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第一粘合层使得第一加强层的表面均匀。
3.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第二粘合层的晶格常数具有第一粘合层的晶格常数和第二加强层的晶格常数之间的值。
4.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，所述基层为包含铜的镀层。
5.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第一加强层是包含铬的湿镀层。
6.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第二加强层形成为类金刚石碳膜。
7.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第二加强层形成为包含硅的类金刚石碳膜。
8.根据权利要求7所述的凹版印刷雕刻辊，其中，相对于第二加强层的类金刚石碳膜，硅的原子分数为2%至15%。
9.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第一粘合层是包含从由钨、钛、铬、锆和钥组成的组中选择的一种或多种的金属层。
10.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第二粘合层是包含从由钨、钛、铬、锆和钥组成的组中选择的一种或多种金属的金属氮化物层。
11.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第一加强层的厚度在O.I μπι至10 μ m的范围内。
12.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第二加强层的厚度在O.2μπι至2μπ 的范围内。
13.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第一粘合层的厚度在O.I μπι至5 μ m的范围内。
14.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，第二粘合层的厚度在O.I μπι至Iμπι的范围内。
15.根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊，其中，所述印刷图案是用于多层陶瓷电容器的内电极印刷图案。
16.一种制造凹版印刷雕刻辊的方法，所述方法包括 在基层上形成用于凹版印刷的图案； 通过湿镀法在所述基层上形成第一加强层； 在第一加强层上形成对第一加强层的表面提供粘合强度的第一粘合层； 在第一粘合层上形成第二粘合层，从而提供与第二加强层的粘合强度； 在第二粘合层上形成第二加强层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，第一粘合层使得第一加强层的表面均匀。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，第二粘合层的晶格常数具有第一粘合层的晶格常数和第二加强层的晶格常数之间的值。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基层通过镀铜工艺形成。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，第一加强层通过铬湿镀工艺形成。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，第二加强层通过类金刚石碳膜沉积工艺形成。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，第一加强层的厚度在O.Ιμπι至10 μ m的范围内。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，第二加强层的厚度在O.2μπι至2μπι的范围内。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，第一粘合层的厚度在O.Ιμπι至5μπι的范围内。
25.根据权利要求16所述的方法，其中，第二粘合层的厚度在O.Ιμπι至Ιμπι的范围内。
26.—种制造多层陶瓷电容器的方法，所述方法包括 准备多个介电层； 通过将根据权利要求I所述的凹版印刷雕刻辊浸入到用于内电极的浆中来在多个介电层上印刷内电极图案。
全文摘要
本发明提供了一种凹版印刷雕刻辊及其制造方法。所述凹版印刷雕刻辊包括基层，设置有凹版印刷图案；加强涂覆层，涂覆到所述基层，以加强所述基层的强度，所述加强涂覆层包括通过湿镀法形成在所述基层上的第一加强层、形成所述加强涂覆层的外表面的第二加强层、设置在第一加强层和第二加强层之间并且提供对第一加强层的表面的粘合强度的第一粘合层以及在第一粘合层和第二加强层之间提供粘合强度的第二粘合层。
文档编号B41N1/16GK102941732SQ2012101352
公开日2013年2月27日 申请日期2012年5月2日 优先权日2011年5月26日
发明者金泰亨, 金基珑, 全永夏, 李寄雨, 吕基浩, 刘载武 申请人:三星电机株式会社, 株式会社J&L泰科