用于制造导电膏的方法和用于制造多层陶瓷电容器的方法与流程

用于制造导电膏的方法和用于制造多层陶瓷电容器的方法
1.本技术要求于2021年9月24日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0126518号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
2.本公开涉及一种用于制造导电膏的方法和一种用于制造多层陶瓷电容器的方法。特别地，本公开涉及一种直接形成在陶瓷生片上以形成多层陶瓷电容器的内电极的导电膏。


背景技术：

3.目前，通过交替层叠陶瓷生片和使用导电膏形成在陶瓷生片上的内电极图案来形成多层陶瓷电容器。陶瓷生片主要具有诸如钛酸钡(batio3)等的陶瓷粉末和有机粘合剂。
4.通常，使用如下导电膏：在导电膏中，金属粉末分散在其中有机粘合剂溶解在疏水性有机溶剂中的混合物中。
5.因此，如图1所示，当通过形成和干燥常规导电膏在预堆叠的陶瓷生片10上形成第一内电极图案21和第二内电极图案22时，可能发生如下“片侵蚀”现象：导电膏中的有机溶剂溶胀或溶解陶瓷生片10中的有机粘合剂。
[0006]“片侵蚀”现象导致多层陶瓷电容器(最终产品)的介电层的绝缘特性劣化或增加短路发生率的问题。
[0007]
为了解决这样的问题，可使用包括金属粉末、有机粘合剂(包括诸如乙基纤维素的树脂等)、溶剂(诸如二氢松油醇)等的导电膏。
[0008]
然而，当使用二氢松油醇作为溶剂时，如果溶剂的含量不足，则导电膏的粘度增加，从而使可加工性显著劣化。
[0009]
此外，可使用包含金属成分、水溶性树脂和水的导电膏，但是可能存在如下问题：金属粉末颗粒的整个表面可能需要被改性为亲水的。


技术实现要素：

[0010]
本公开的目的是，当在陶瓷生片上形成内电极图案时，防止发生陶瓷生片中的有机粘合剂溶胀或溶解的片侵蚀现象以及由此造成的多层陶瓷电容器的短路缺陷。
[0011]
然而，本公开的目的不限于上述内容，并且在描述本公开的具体实施例的过程中将更容易理解。
[0012]
根据本公开的一方面，一种用于制造导电膏的方法包括：形成包括金属粉末、分散剂和疏水性溶剂的第一混合物的操作；形成包括亲水性粘合剂和亲水性溶剂的第二混合物的操作；以及通过混合所述第一混合物和所述第二混合物形成第三混合物的操作。
[0013]
根据本公开的另一方面，一种用于制造多层陶瓷电容器的方法包括：制备陶瓷生片的操作；在所述陶瓷生片上形成导电膏的操作；通过堆叠其上形成有所述导电膏的陶瓷生片来形成陶瓷层叠体的操作；烧结所述陶瓷层叠体的操作；以及在所述陶瓷层叠体的外
表面上形成外电极的操作。所述导电膏包括第一混合物和第二混合物，所述第一混合物包括金属粉末、分散剂和疏水性溶剂，所述第二混合物包括亲水性粘合剂和亲水性溶剂，所述导电膏是其中所述第一混合物分散在所述第二混合物中的乳液。
附图说明
[0014]
根据以下结合附图的具体实施方式，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和优点，在附图中：
[0015]
图1是示出通过印刷常规导电膏在陶瓷生片上形成的第一内电极图案和第二内电极图案的截面图；
[0016]
图2是示出根据本公开的实施例的导电膏的制造过程的工艺流程图；
[0017]
图3是示意性地示出根据本公开的实施例的导电膏的制造过程的示意图；
[0018]
图4是示出图3的区域p的放大图；
[0019]
图5是用光学显微镜分析的根据本公开的实施例的导电膏的干燥涂覆膜的照片；
[0020]
图6是使用根据本公开的实施例的导电膏制造的多层陶瓷电容器的立体图；
[0021]
图7是沿图6的多层陶瓷电容器的线a-a'截取的截面图；
[0022]
图8是示出根据本公开的实施例的多层陶瓷电容器的制造过程的工艺流程图；以及
[0023]
图9是示出其上形成有导电膏的陶瓷生片的截面图。
具体实施方式
[0024]
在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。并不旨在将这里描述的技术限制于特定实施例，并且应当理解为包括本公开的实施例的各种变型、等同方案和/或替代方案。结合附图的描述，类似的附图标记可用于类似的组件。
[0025]
在附图中，为了清楚地描述，可省略与描述无关的部分，并且可放大元件的厚度以清楚地表示层和区域。可使用相同的附图标记来描述在相同构思的范围内具有相同功能的组件。在本说明书中，诸如“具有”、“可具有”、“包括”或“可包括”的表述可表示存在对应特征(例如，诸如数值、功能、操作、组件等的要素)，并且可不排除存在附加特征。
[0026]
在附图中，x方向可被定义为第二方向，y方向可被定义为第三方向，并且z方向可被定义为第一方向或堆叠方向。
[0027]
用于制造导电膏的方法
[0028]
在下文中，将参照图2至图5详细描述根据本公开的实施例的用于制造导电膏的方法。
[0029]
参照图2，根据本公开的实施例的用于制造导电膏的方法包括：形成包括金属粉末101、分散剂102和疏水性溶剂103的第一混合物110的操作(s1)、形成包括亲水性粘合剂201和亲水性溶剂202的第二混合物210的操作(s2)、以及通过混合第一混合物110和第二混合物210形成第三混合物310的操作(s3)。
[0030]
在下文中，将详细描述根据本实施例的导电膏的制造过程的每个步骤。
[0031]
参照图3，可形成包括金属粉末101、分散剂102和疏水性溶剂103的第一混合物110(s1)。
[0032]
金属粉末101只要具有导电性即可，并且没有特别限制，例如可以是从由ni、cu、au、ag、pd、pt和它们的合金组成的组中选择的任意一种或更多种。
[0033]
作为分散剂102，例如，可使用非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂等，并且这些可单独使用，或者可使用它们中的两种或更多种的混合物作为分散剂102。
[0034]
如稍后将描述的，包括在第一混合物中的分散剂102被吸附到第一混合物110和第二混合物210之间的界面。在这种情况下，分散剂102的疏水性基团被吸附到第一混合物110的一侧，并且分散剂102的亲水性基团被吸附到第二混合物210的一侧。
[0035]
当分散剂102吸附到第一混合物110和第二混合物210之间的界面时，第三混合物310可更稳定地保持水包油乳液(oil-in-water emulsion)的形式。
[0036]
疏水性溶剂103只要表现出疏水性即可，并且没有特别限制，例如，可使用诸如烃类溶剂、羧酸类溶剂和酯类溶剂的有机溶剂。烃类溶剂可包括：烷烃类溶剂，诸如十三烷、壬烷、环己烷等；以及萜烯类溶剂，诸如松油醇、二氢松油醇等。酯类溶剂可包括：乙酸酯类溶剂，诸如乙酸二氢萜品酯、乙酸异冰片酯、丙酸异冰片酯、丁酸异冰片酯、异丁酸异冰片酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯等。
[0037]
然而，第一混合物110的构成不限于此，例如，可进一步包括诸如陶瓷材料的各种添加剂。
[0038]
参照图3，第一混合物110以金属粉末101和分散剂102均匀分散在疏水性溶剂103中的形式存在。
[0039]
接下来，可形成包括亲水性粘合剂201和亲水性溶剂202的第二混合物210(s2)。
[0040]
粘合剂是有助于改善陶瓷生片与导电膏中包括的颗粒之间的结合特性的有机成分。亲水性粘合剂201只要表现出亲水性即可，并且没有特别限制。例如，可使用聚乙烯醇、纤维素或水溶性丙烯酸树脂作为亲水性粘合剂201。
[0041]
亲水性粘合剂201不影响第一混合物110的颗粒中的金属粉末101，并且用作基质，当干燥导电膏时，金属粉末的聚集体可分散在其中。
[0042]
亲水性溶剂202只要可溶解亲水性粘合剂201即可，并且没有特别限制。例如，水或二甲亚砜可用作亲水性溶剂202。
[0043]
参照图3，第二混合物210以亲水性粘合剂201分散在亲水性溶剂202中的形式存在。
[0044]
接下来，可通过混合第一混合物110和第二混合物210来形成第三混合物310(s3)。
[0045]
根据本公开的实施例的用于制造导电膏的方法还可包括搅拌第三混合物310的操作。
[0046]
参照图3，搅拌的第三混合物310可以以乳液状态存在。乳液是指其中不溶于前一种液体的另一种液体的颗粒作为胶体颗粒或更大的颗粒分散在前一种液体中的物质。
[0047]
根据本公开的实施例，第一混合物110与第二混合物210的体积比可以为1或更小。当第一混合物110与第二混合物210的体积比为1或更小时，第三混合物310可作为水包油乳液存在，在水包油乳液中，表现出疏水性的第一混合物110以球形颗粒的形式分散在表现出亲水性的第二混合物210中。
[0048]
参照图3，分散在第二混合物210中的第一混合物110的颗粒的直径可以为0.1μm至
100μm。当第一混合物110的颗粒的直径为0.1μm至100μm时，第一混合物110可作为一定尺寸的颗粒分散在第二混合物210中，以形成具有均匀形状的乳液。
[0049]
通过将金属粉末和粘合剂分散在表现出疏水性的有机溶剂中来制备常规导电膏。在这种情况下，当将导电膏印刷在陶瓷生片上以形成内电极时，包括在导电膏中的有机溶剂和包括在陶瓷生片中的有机粘合剂具有彼此相容性，使得存在导电膏使预堆叠的陶瓷生片溶解或溶胀的问题。
[0050]
如稍后将描述的，当在陶瓷生片上形成根据本公开的实施例制备的导电膏时，在预堆叠的陶瓷生片上形成第三混合物310状态的导电膏。
[0051]
也就是说，尽管表现出亲水性的第二混合物210存在于陶瓷生片上，但是它们彼此不具有相容性。另外，由于第一混合物110以分散在第二混合物210中的球形颗粒的形式存在，因此第一混合物110可不与陶瓷生片接触。因此，第一混合物110的疏水性溶剂103不溶胀或溶解堆叠的陶瓷生片中的有机粘合剂。
[0052]
即使在干燥形成在陶瓷生片上的导电膏的过程期间，由于第一混合物110中的分散剂102，第三混合物310也可保持乳液的形式。结果，在干燥过程中仅去除疏水性溶剂103和亲水性溶剂202，并且干燥的导电膏具有其中金属粉末的聚集体均匀且致密地分散在利用亲水性粘合剂201形成的基质中的形式。
[0053]
因此，即使在多层陶瓷电容器的制造过程中当堆叠其上形成有导电膏的多个陶瓷生片时，对于预堆叠的陶瓷生片也不会发生片侵蚀现象。
[0054]
参照图4，包括在第一混合物中的分散剂102被吸附到第一混合物110和第二混合物210之间的界面。在这种情况下，分散剂的疏水性基团102a被吸附到第一混合物的一侧，并且分散剂的亲水性基团102b被吸附到第二混合物的一侧。当分散剂吸附到第一混合物110和第二混合物210的界面时，可更稳定地保持水包油乳液的形状。
[0055]
第一混合物110中的分散剂102的含量可优选为0.01wt％或更多。
[0056]
当第一混合物110中的分散剂102的含量为0.01wt％或更多时，可更稳定地保持水包油乳液的形状。也就是说，即使在多次堆叠过程期间也保持了水包油乳液的形状，从而抑制了对预堆叠的陶瓷生片的片侵蚀现象。
[0057]
实验示例
[0058]
形成第一混合物和第二混合物，第一混合物包括27.68wt％的ni粉末、0.5wt％的常规表面活性剂(ed116，胺类分散剂)和作为溶剂的乙酸己酯，第二混合物包括5wt％的作为粘合剂的聚乙烯醇和作为溶剂的水。
[0059]
将第一混合物和第二混合物以1：5的体积比混合以形成第三混合物，并搅拌以制备乳液型导电膏。
[0060]
在用刮刀将制备的导电膏涂覆在pet膜上之后，在60℃下进行热空气干燥以蒸发第一混合物和第二混合物中存在的所有溶剂，从而形成导电膏的干燥涂覆膜，然后用光学显微镜(om)观察。
[0061]
参照图5，去除第一混合物和第二混合物的所有溶剂。也就是说，亲水性粘合剂即使在干燥后也存在，并形成干燥的亲水性涂覆膜。
[0062]
此外，分散剂即使在干燥过程期间也保留以保持乳液形式。因此，可证实ni粉末以均匀且致密地分散在亲水性粘合剂中的球形ni聚集体的形式存在。
[0063]
用于制造多层陶瓷电容器的方法
[0064]
根据本公开的实施例制备的导电膏可用于制造多层陶瓷电容器中的内电极。
[0065]
图6是使用根据本公开的实施例的导电膏制造的多层陶瓷电容器400的立体图，并且图7是沿着图6的多层陶瓷电容器400的线a-a'截取的截面图。
[0066]
参照图6和图7，陶瓷主体410可包括多个介电层411以及形成在介电层411上的第一内电极421和第二内电极422，并且可通过堆叠其上形成有第一内电极421和第二内电极422的多个介电层411来形成。此外，第一内电极421和第二内电极422可设置成彼此面对，且介电层411介于第一内电极421和第二内电极422之间。第一内电极和第二内电极可通过根据本公开的实施例制备的导电膏形成。
[0067]
第一外电极431和第二外电极432形成在陶瓷主体410的外表面上，以分别电连接到第一内电极421和第二内电极422。具体地，可通过以下方式来形成第一外电极431和第二外电极432：将导电膏涂覆到陶瓷主体410的外表面以分别电连接到第一内电极421和第二内电极422，然后将其烧结。
[0068]
图8是根据本公开的实施例的用于制造多层陶瓷电容器400的过程的工艺流程图。
[0069]
参照图8，用于制造多层陶瓷电容器的方法包括：制备陶瓷生片的操作(p1)；在陶瓷生片上形成导电膏的操作(p2)；通过堆叠其上形成有导电膏的陶瓷生片来形成陶瓷层叠体的操作(p3)；烧结陶瓷层叠体的操作(p4)；以及在陶瓷层叠体的外表面上形成外电极的操作(p5)。导电膏包括第一混合物和第二混合物，第一混合物包括金属粉末、分散剂和疏水性溶剂，第二混合物包括亲水性粘合剂和亲水性溶剂，导电膏是其中第一混合物分散在第二混合物中的乳液。
[0070]
在下文中，将详细描述根据本公开的实施例的用于制造多层陶瓷电容器的工艺的每个步骤。
[0071]
首先，将形成的包括陶瓷粉末(诸如钛酸钡(batio3))、有机粘合剂等的浆料涂覆到载体膜并干燥以制备陶瓷生片(p1)。
[0072]
接着，在陶瓷生片上形成导电膏(p2)。导电膏包括第一混合物和第二混合物，第一混合物包括金属粉末、分散剂和疏水性溶剂，第二混合物包括亲水性粘合剂和亲水性溶剂，导电膏是其中第一混合物分散在第二混合物中的乳液。
[0073]
用于形成导电膏的方法没有特别限制，并且例如可使用丝网印刷法、凹版印刷法等。
[0074]
接着，堆叠其上形成有导电膏的陶瓷生片以形成陶瓷层叠体(p3)，烧结陶瓷层叠体(p4)，并且在陶瓷层叠体的外表面上形成外电极(p5)。可使用用于外电极的膏执行形成外电极的操作。可通过将层叠体浸渍在用于外电极的膏中来执行用于外电极的膏的涂覆，但不限于此。
[0075]
图9示出了在预堆叠的陶瓷生片111上形成根据本公开的实施例的导电膏。
[0076]
当在陶瓷生片上形成根据本公开的实施例的导电膏时，表现出亲水性的第二混合物210'存在于陶瓷生片111上，尽管第二混合物210'存在于陶瓷生片111上，但是第二混合物210'和陶瓷生片111中的有机粘合剂等不具有彼此相容性。
[0077]
另外，由于第一混合物110'以分散在第二混合物210'中的球形颗粒的形式存在，因此第一混合物110'可不与陶瓷生片111接触。因此，第一混合物110'的疏水性溶剂103'不
会导致堆叠的陶瓷生片111中的有机粘合剂溶胀或溶解。
[0078]
即使在干燥形成在陶瓷生片上的导电膏的过程期间，导电膏也可由于第一混合物110'中的分散剂102'而保持乳液的形式。
[0079]
结果，在干燥过程期间仅去除疏水性溶剂103'和亲水性溶剂202'，并且干燥的导电膏具有金属粉末101'的聚集体均匀且致密地分散在利用亲水性粘合剂201'制成的基质中的形式。
[0080]
因此，即使在多层陶瓷电容器的制造过程中当堆叠其上形成有导电膏的多个陶瓷生片时，对于预堆叠的陶瓷生片也不会发生片侵蚀现象。
[0081]
如上所述，根据本公开的实施例，通过提供根据本公开的实施例的用于制造导电膏的方法和用于制造多层陶瓷电容器的方法，当在陶瓷生片上形成内电极图案时，可不发生片侵蚀现象，并且可防止由此造成的多层陶瓷电容器的介电层的绝缘劣化，并且可降低短路缺陷率。
[0082]
然而，本发明的各种优点和有利优点以及各种效果和有利效果不限于以上描述，并且在描述本发明的具体实施例的过程中将更容易理解。
[0083]
虽然上面已经示出和描述了实施例，但是对于本领域技术人员将易于理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的实施例的范围的情况下，可进行修改和变化。