专利名称：制造超细金属粉末的方法和由其制造的超细金属粉末的制作方法
技术领域：
本发明涉及超细金属粉末及其制造方法，更特别地，涉及用于MLCC用电极等的超细金属粉末及其制造方法。
背景技术：
随着多功能电子产品的增加和便携式电子装置的传播的增长，装配这些电子装置的部件在保持多功能性的同时得以小型化。例如，积极地开展小、薄且大容量的多层陶瓷电容器(MLCC)的开发，所述多层陶瓷电容器是电子产品内的主要部件。为了增加具有预定厚度的芯片产品的容量，需要增加介电陶瓷材料的介电常数， 或者在相同材料的情况下通过薄化介电层和电极层而增加相同芯片产品中的电极层数。为此目的，最近已经开发了厚度为Iym以下的陶瓷生片，且相应地增加了对薄电极层的需求。为了制造薄电极层，需要制造形成电极层的电极粉末使得具有超细粉末粒子。在相关领域中，为了制造超细金属粉末，主要使用机械粉碎粉末粒子的物理方法。然而，物理方法在超细金属粉末的制造中有局限。
发明内容
本发明的一个方面提供了能够容易地制造用于MLCC用电极等的超细金属粉末的制造超细金属粉末的方法和由其制造的超细金属粉末。按照本发明的一个方面，提供了制造超细金属粉末的方法，所述方法包括准备其中形成了图案的母模(master mold)；通过对所述图案涂布聚合物材料而形成牺牲层；在所述牺牲层上形成金属层；以及通过除去所述牺牲层并将所述金属层与所述母模分离而形成单独的超细金属粉末。所述分离可以包括通过使用溶解所述牺牲层的溶剂而除去牺牲层。所述分离可以包括通过对浸入到所述溶剂中的所述牺牲层施加超声波而除去牺牲层。所述聚合物材料可以是乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)。所述牺牲层的形成可以包括制备溶解了所述聚合物材料的聚合物溶液；以及对所述牺牲层涂布所述聚合物溶液。所述聚合物材料可以是乙基纤维素，且所述聚合物溶液的分子量可以为 40，000 200，000。所述聚合物材料可以是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，且所述聚合物溶液的分子量可以
3为 200，000 400，000。所述聚合物材料的涂布可以通过喷涂法、转移涂布法(tranferapplying method) 或接触涂布法来进行。所述金属层的形成可以通过溅射法、电铸法、热蒸发法或电子束蒸发法来进行。所形成的牺牲层的厚度可以为0. 1 2μπι。所形成的牺牲层的厚度相对于所述超细金属粉末的直径可以为 20%。所述超细金属粉末的宽度/厚度之比可以为10 200。所述超细金属粉末可以是镍(Ni)粉。可以将所述图案形成为具有其中突起和凹槽交替布置的格子形状。所述超细金属粉末可以由上述制造超细金属粉末的方法中的任一种制造。
从连同附图进行的下列详细说明中，将更清楚地理解本发明的上述和其它方面、 特征和其它优点，其中图1是示意性地示出本发明例示性实施方案的超细金属粉末的透视图；图2是本发明例示性实施方案的超细金属粉末的照片；图3Α 3D是各自示出按照本发明例示性实施方案的工艺顺序制造超细金属粉末的方法的图；图4Α是示出本发明例示性实施方案在母模中形成的图案平面的照片；图4Β是沿图4Α中所示的母模的线A-A'拍摄的横截面照片；图5是本发明例示性实施方案的其中在母模图案上形成牺牲层的状态的照片；图6是示出本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末的方法的流程图。
具体实施例方式现在将参考附图详细描述本发明的例示性实施方案。然而本发明可以以许多不同的形式来实施且不应当被理解为限于本文中陈述的实施方案。相反，提供了这些实施方案， 使得本公开内容将是彻底而完整的，且将向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。在附图中，为了清晰可以放大形状和尺寸，且自始至终将使用相同的附图标记标出相同或相似部件。在下文中，将参考附图详细描述本发明的例示性实施方案。此时，应当注意，在理解附图时相似的附图标记表示相似的部件。此外，为了避免不必要地模糊本发明的主题，将取消与众所周知的功能或构造相关的详细说明。基于相同原因，应当注意，在附图中示出的一些部件被放大、省略或示意性地图解说明，且各部件的尺寸并不精确地反映其实际尺寸。在下文中，将参考附图详细描述本发明的例示性实施方案。图1是示意性地示出本发明例示性实施方案的超细金属粉末的透视图，且图2是本发明例示性实施方案的超细金属粉末的照片。参考图1和2，将本发明例示性实施方案的超细金属粉末32形成为具有各自为薄片状的粒子。图1和2都示出了其中将超细金属粉末32形成为具有长方形薄片形状的情况，但是本发明的例示性实施方案不限于此。因此，必要时，超细金属粉末32可以以各种形状形成，只要可以将其形成为具有薄片形状即可。在本发明的例示性实施方案中，超细金属粉末32的宽度(或直径)/厚度之比可以为10 200。此外，本发明例示性实施方案的超细金属粉末32可以是用于制造多层陶瓷电容器(在下文中，称为MLCC)用电极的镍(Ni)粉。如上所述，当将超细金属粉末32形成为具有薄片形状时，可以均勻地形成超细金属粉末32的尺寸或厚度，因而能够解决超细金属粉末32的粒子的附聚或形成附聚物。在后面要描述的制造超细金属粉末32的方法中将对其进行详细描述。接着，将参考例示性实施方案详细描述本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末的方法。从制造超细金属粉末的方法的下列描述中，电极粉末的构型将更加显而易见。图3A 3D是各自示出按照本发明例示性实施方案的工艺顺序制造超细金属粉末的方法的图，图6是示出本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末的方法的流程图。在图6的基础上首先参考图3A，本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末32的方法从准备其中形成了图案12的母模(未示出)的步骤(SlO)开始。可以以圆筒形滚筒形状来形成本发明例示性实施方案的母模，且可以沿其外围表面形成图案12。本发明的例示性实施方案将经由实施例来描述其中沿圆筒形滚筒形状的母模外围表面在贴附在母模上的基膜(base film) 10上形成图案12的情况。在这种情况下，基膜 10可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)等制成，但是不限于此。在母模(即，基膜)中形成图案12的方法可以是各种各样的。例如，可以使用基于图案12的形状或尺寸使用感光树脂的光学平版印刷(光刻)技术，且可以使用利用紫外线固化树脂或热固性树脂的纳米压印平版印刷(NIL)技术。另外，本发明例示性实施方案的图案12可以通过使用凹版印刷技术、化学蚀刻法等形成。另外，可以通过机械直接加工在母模上形成图案12。图4A是示出本发明例示性实施方案在母模中形成的图案平面的照片，图4B是沿图4A中所示的母模的线A-A'拍摄的横截面照片。参考图4A和4B，以格子形状形成本发明例示性实施方案的母模的图案12，且对其进行构造使得突起和凹槽交替布置。随着如上所述形成图案12，可以通过使用所有突起的顶面和凹槽的底面来制造长方形超细金属粉末32。此外，由于图案12的形状，本发明例示性实施方案的母模可以通过使用全部面积而不浪费空间来制造超细金属粉末32。接着，如图;3B中所示，进行在形成于母模中的图案12上形成牺牲层20的步骤 (Sll)。图5是本发明例示性实施方案的其中在母模图案上形成牺牲层的状态的照片。参考图5，当将超细金属粉末32与母模分离时，牺牲层20起到在保持超细金属粉末32的形状的同时容易将超细金属粉末32与母模分离的作用。为此目的，本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末的方法使用材料容易溶于特定溶剂的牺牲层20。例如，本发明例示性实施方案的牺牲层20可以由聚合物材料制成。另外，牺牲层 20由不与超细金属粉末32反应的材料制成。
5
更详细地，在聚合物材料中，本发明例示性实施方案的牺牲层20可以由例如乙基纤维素制成。乙基纤维素具有在许多溶剂中容易分解的特性，所述溶剂如乙醇、醇如异丙醇 (IPA)等、丙酮、酮如甲乙酮(MEK)等。另外，当形成牺牲层20时，可以使用水溶性树脂如聚乙烯醇(PVA)等。然而，本发明的例示性实施方案不限于此，且可以使用各种聚合物材料，只要所述材料可以在溶剂中容易地分解且不与超细金属粉末32反应即可。例如，可以使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚苯乙烯(PS)、丙烯酸树脂等。或者，可以使用各种酚基树脂如酚醛清漆树脂。可以通过使用溶剂将溶解了聚合物材料的溶液50(在下文中，聚合物溶液)涂布至母模的图案12来形成牺牲层20。在这种情况下，作为溶剂材料，可以使用能够溶解聚合物材料而不使形成于基膜10上的图案12变形的材料。另外，作为涂布聚合物溶液的方法，可以使用与聚合物溶液的物理性质或图案12 的形状和特性相应的涂布方法。特别地，为了在图案12上均勻地形成牺牲层20，需要设计适当的涂布工艺并选择聚合物溶液。例如，当聚合物溶液的粘度相对低且将母模的图案12形成为具有细尺寸时，可以使用喷涂法作为涂布方法。在这种情况下，可以通过实验获得变量如尺寸、压力、喷嘴的气压等的最佳数字，以及聚合物溶液的干燥特性，以更均勻的厚度在图案12上形成牺牲层 20。然而，本发明例示性实施方案的涂布聚合物溶液的方法不限于此，但是可以使用各种涂布方法如使用微凹版印刷工艺的转移涂布法，使用刮条涂布机、辊子等的接触涂布法。同时，本发明的例示性实施方案将经由实施例描述其中制造M粉作为超细金属粉末32的情况。在这种情况下，当Ni粉的尺寸(即直径)可以是IOym以下时，牺牲层20 的最佳厚度可以是0. 1 2μπι。当通过超细金属粉末32的尺寸来计算牺牲层20的厚度时，可以将牺牲层20的厚度形成为相对于超细金属粉末32的尺寸(直径)的比率为1 20%。另外，当制造聚合物溶液时，用作牺牲层20的聚合物材料的分子量对聚合物溶液的粘度特性有影响。因此，在乙基纤维素的情况下，本发明例示性实施方案的聚合物溶液的分子量可以为约40，000 200，000，在PVB的情况下，本发明例示性实施方案的聚合物溶液的分子量可以为约200，000 400，000。然而，本发明的例示性实施方案不限于此，且考虑到涂布方法或牺牲层20的厚度，可以将聚合物溶液的浓度确定在适当水平。同时，重要的是以适当厚度在图案12上形成本发明例示性实施方案的牺牲层20， 且可以将牺牲层20形成为比后面形成的金属层30的厚度更厚。当将牺牲层20形成得太薄(例如，Ο. μπι以下)时，在金属层30的分离期间难以将溶剂渗透到牺牲层20中，使得为了分离金属层30可能要消耗相当大量的时间和精力。另一方面，当牺牲层20形成得太厚Qym以上)时，可能出现如下缺陷不均勻地形成超细金属粉末32的形状。接着，如图3C中所示，进行在牺牲层20上形成金属层30的步骤(S12)。如上所述，本发明例示性实施方案将经由实施例描述其中制造M粉作为超细金属粉末32的情况。因此，在牺牲层20上形成镍(Ni)层作为金属层30。金属层30可以通过各种蒸发法来制造。例如，可以使用电铸法。更详细地对此进行描述，在本发明例示性实施方案的形成金属层30的步骤(S12)中，可以通过溅射法等在牺牲层20上形成薄金属籽晶层，然后，可以对所述金属籽晶层进行电铸工艺以形成具有期望厚度的金属层30。在其中最终形成的金属层30的厚度是几十μ m以上的情况下，主要使用电铸法。 因此，可以将电铸法用于形成尺寸厚于超细金属粉末32或镀层的尺寸的金属薄片。另一方面，当形成像超细金属粉末32 —样具有几十nm 几μ m的薄厚度的金属层30时，可以使用物理蒸发法如热蒸发、电子束蒸发、溅射等。可以通过蒸发法将本发明例示性实施方案的金属层30形成为具有IOnm IOOnm的厚度。然而，本发明不限于此。接着，如图3D中所示，进行将金属层30与母模分离的步骤(S 13)。通过除去介于母模和金属层30之间的牺牲层20，将本发明例示性实施方案的金属层30与母模分离。为此目的，本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末32的方法通过将其中叠层了牺牲层20和金属层30的母模(master molder)(在下文中，称为金属结构)浸入到容易溶解牺牲层20的特定溶剂50(在下文中，称为聚合物分解溶剂)中而除去所述牺牲层 20。例如，当将乙基纤维素用作聚合物材料时，乙基纤维素在乙醇、甲苯或其混合溶剂中表现出优异的溶解性。因此，当将金属结构浸入到聚合物分解溶剂50中时，由乙基纤维素制成的牺牲层20容易被聚合物分解溶剂50溶解，使得将金属层30与金属结构分离且所述金属层30如图1中所示由单独的超细金属粉末32制成。在这种情况下，为了平稳地分离金属层30，本发明例示性实施方案的形成超细金属粉末的方法可以使用超声波。即，通过对浸入到溶解牺牲层20的聚合物分解溶剂50中的金属结构施加超声波，可以促进牺牲层20的溶解。根据图案12的形状或尺寸，超声处理可能是不必要的，但是当使用超声波时，可以更容易将聚合物分解溶剂50渗透到牺牲层20中，使得牺牲层20的溶解速率更快。因此， 在相对短的时间内进行分离金属层的步骤。可以由单独设置的超声振动器(未示出)来施加超声波。然而，可以使用各种装置，只要所述装置可以对其中浸渍了聚合物分解溶剂50和金属结构的容器施加超声波即可。另外，为了容易地提取与金属结构分离的超细金属粉末32，可以另外使用磁铁。可以多方面地使用通过上述方法制造的本发明例示性实施方案的超细金属粉末 32。例如，通过将本发明例示性实施方案的超细金属粉末32与树脂粘结剂和有机溶剂混合，可以制造导电糊。在这种情况下，可以将全部都是在烧制工艺期间容易除去的有机化合物的醇酸树脂、乙基纤维素等用作树脂粘结剂，且可以将全部都是在对所述糊适当赋予粘性并被涂布至生片之后通过干燥工艺容易挥发的有机化合物的松油醇、丁基卡必醇乙酸酯、煤油等用作有机溶剂。当制造电子装置(例如，MLCC)时，可以将上述制造的本发明例示性实施方案的导电糊用于形成电极(例如，镍(Ni)电极)。如上所述，本发明例示性实施方案的超细金属粉末可以是MLCC用镍(Ni)电极粉末且被形成为具有尺寸均勻的扁平薄片形状。结果，当通过使用本发明例示性实施方案的超细金属粉末制造导电糊或电磁波屏蔽材料时，因为超细金属粉末具有均勻尺寸，所以在热处理工艺如烧制工艺等之前和之后能够形成具有极高堆积密度和电极连接性的电极层。 因此，按照本发明的例示性实施方案，在使MLCC用电极形成得更薄的同时，可以使由于高温收缩而造成的电极连接性下降的缺陷最小化。此外，按照本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末的方法，通过使用图案来制造超细金属粉末，使得能够自由控制超细金属粉末的形状，从而容易制造具有特定形状的超细金属粉末。另外，按照本发明的例示性实施方案，即使制造了具有极薄厚度的超细金属粉末， 通过牺牲层也能够容易地将所述超细金属粉末与母模分离。结果，按照本发明的例示性实施方案，能够容易地分离超细金属粉末而不损伤母模的图案或超细金属粉末。另一方面，在相关领域中，通过仅使用机械加工法可能获得形状不同于球形的粉末粒子，使得粉末粒子的形状或尺寸不均勻且难以控制粉末粒子的厚度。这导致粉末的凝集或附聚物的形成。然而，例示性实施方案的制造超细金属粉末的方法能够制造具有均勻尺寸和形状的粉末粒子并从溶剂中提取单独分散的粉末，使得其能够最小化上述缺陷。同时，上述本发明例示性实施方案的制造超细金属粉末的方法和由其制造的超细金属粉末不限于上述方法，因此，能够进行各种应用。例如，上述本发明例示性实施方案经由实施例描述其中以格子形状形成图案的情况，但是本发明的例示性实施方案不限于此。 结果，必要时可以以各种形状如圆形、三角形、长方体形状等形成图案，从而制造相应的超细金属粉末。此外，上述例示性实施方案经由实施例描述了其中制造电极粉末的情况，但是本发明的例示性实施方案不限于此。结果，可以容易地将本发明的例示性实施方案应用于其中将金属制造为具有薄片形状的所有情况。尽管已经结合例示性实施方案示出并描述了本发明，但是对本领域的技术人员来说显而易见，在不背离由所附的权利要求书限定的本发明的主旨和范围的情况下，可以进行修改和变化。
权利要求
1.一种制造超细金属粉末的方法，所述方法包括准备其中形成了图案的母模；通过对所述图案涂布聚合物材料而形成牺牲层；在所述牺牲层上形成金属层；以及通过除去所述牺牲层并将所述金属层与所述母模分离而形成单独的超细金属粉末。
2.权利要求1的方法，其中所述分离包括通过使用溶解所述牺牲层的溶剂而除去所述牺牲层。
3.权利要求2的方法，其中所述分离包括通过对浸入到所述溶剂中的所述牺牲层施加超声波而除去所述牺牲层。
4.权利要求1的方法，其中所述聚合物材料是乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)。
5.权利要求1的方法，其中牺牲层的形成包括制备溶解了所述聚合物材料的聚合物溶液；以及对所述牺牲层涂布所述聚合物溶液。
6.权利要求5的方法，其中所述聚合物材料是乙基纤维素，且所述聚合物溶液的分子量为 40，000 200，000。
7.权利要求5的方法，其中所述聚合物材料是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，且所述聚合物溶液的分子量为200，000 400，000。
8.权利要求5的方法，其中通过喷涂法、转移涂布法或接触涂布法进行聚合物材料的涂布。
9.权利要求1的方法，其中通过溅射法、电铸法、热蒸发法或电子束蒸发法进行金属层的形成。
10.权利要求1的方法，其中形成的牺牲层的厚度为0.1 2μπι。
11.权利要求1的方法，其中形成的牺牲层的厚度相对于所述超细金属粉末的直径为 20%。
12.权利要求1的方法，其中所述超细金属粉末的宽度/厚度之比为10 200。
13.权利要求1的方法，其中所述超细金属粉末为镍(Ni)粉。
14.权利要求1的方法，其中形成的图案具有其中突起和凹槽交替布置的格子形状。
15.一种超细金属粉末，其通过权利要求1所述的制造超细金属粉末的方法制得。
全文摘要
本发明涉及制造超细金属粉末的方法和由其制造的超细金属粉末，所述超细金属粉末用于MLCC用电极。所述制造超细金属粉末的方法包括准备其中形成了图案的母模；通过在所述图案上涂布聚合物材料而形成牺牲层；在所述牺牲层上形成金属层；以及通过除去所述牺牲层并将所述金属层与所述母模分离而形成单独的超细金属粉末。
文档编号B22F9/02GK102451912SQ20111008518
公开日2012年5月16日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年10月22日
发明者申知桓, 赵廷珉, 魏圣权 申请人:三星电机株式会社