CN102467988A - 硫包被的金属粉末、内电极用糊膏和使用所述糊膏的层压陶瓷电子部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硫包被的金属粉末、内电极用糊膏和使用所述糊膏的层压陶瓷电子部件及其制造方法。本发明公开了一种制造层压陶瓷电子部件的方法以及使用所述方法制造的层压陶瓷电子部件。制备硫包被的镍粉末的方法包括：将硫化合物与金属粉末混合；由混合物制备硫-金属前体；以及通过在高温下使所述硫-金属前体反应而将所述硫包被在所述金属上。在所述硫包被的镍粉末中，确保了收缩抑制，所述镍粉末可以容易地作为粒子来制备，并且可以容易地控制包被的硫的含量，从而确保均匀性。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年11月8日在韩国专利局提交的韩国专利申请10-2010-0110580的优先权，通过参考将其公开内容并入到本文中。
技术领域
本发明涉及一种使用包被有硫的金属粉末的层压陶瓷电子部件，更具体地说，涉及一种确保金属粉末粒度的收缩抑制和均匀性的层压陶瓷电子部件。
背景技术
通常，将层压陶瓷电子部件安装在各种电子产品如移动通信终端、笔记本电脑、个人电脑、掌上电脑(PDA)等的印刷线路板上，且根据使用和容量，其具有各种尺寸和层压形状。
最近，一般而言，用于层压陶瓷电子部件的内电极的导体糊膏的导电粉末主要使用贱金属粉末如镍，铜等来代替贵金属粉末如钯，银等。
最近，由于格外需要具有小尺寸和大容量的层压陶瓷电子部件，所以需要具有微小镍粒子的导电粉末。微小镍粒子是高活性的且具有非常低的烧结起始温度。
由于在烧制期间微小镍粉末因镍的氧化还原反应而在低温下开始收缩，所以迅速提高了陶瓷层和镍粉末电极层之间的收缩率之差，从而引起诸如分层，破裂等的结构缺陷，并降低了电子部件的可靠性。
发明内容
本发明的一方面提供了一种通过制备硫-金属前体制造硫包被的金属粉末的方法以及使用其的层压陶瓷电子部件，所述硫包被的金属粉末确保了收缩延缓和金属粉末粒度的均匀性。
按照本发明的一方面，提供了一种制造硫包被的金属粉末的方法，所述方法包括：将硫化合物与金属粉末混合；由混合物制备硫-金属前体；以及通过在高温下使所述硫-金属前体反应而将所述硫包被在所述金属上。
所述金属可以是选自银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)中的至少一种。
可以通过在将所述硫化合物溶于纯水中之后添加并搅拌所述金属粉末，进行所述硫化合物与所述金属粉末的混合。
可以通过在低压下从所述混合物中除去溶剂来进行所述硫-金属前体的制备。
所述硫化合物可以是硫酸铵。
可以通过使用机械搅拌器来进行所述搅拌且可以通过旋转蒸发器来除去所述溶剂。
可以在等离子体反应器中进行高温下所述前体的反应。
所述等离子体反应器可以是射频等离子体反应器。
按照本发明的另一方面，提供了一种由上述方法制造的硫包被的金属粉末。
所述金属粉末上包被的硫的厚度可以为10nm以下，且所述金属粉末的收缩起始温度可以比包被前的金属粉末的收缩起始温度高100℃以上。
按照本发明的另一方面，提供了一种包含所述硫包被的金属粉末的内电极用糊膏。
按照本发明的另一方面，提供了层压陶瓷电子部件，其包含含有包括所述硫包被的金属粉末的内电极层和介电层。
按照本发明的另一方面，提供了一种用于制造层压陶瓷电子部件的方法，所述方法包括：将硫化合物与金属粉末混合；由混合物制备硫-金属前体；通过在高温下使所述硫-金属前体反应来制备硫包被的金属粉末；制备含有所述硫包被的金属粉末的内电极用糊膏；在多个生片(green sheet)中由所述糊膏形成内电极层；通过对由所述内电极层形成的所述生片进行层压来形成层压体；通过对所述层压体进行压缩和切割来制造生芯片(green chip)；以及通过对所述生芯片进行烧制来制造陶瓷烧结体。
附图说明
从连同附图进行的下列详细说明中，将更清晰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是说明按照本发明的示例性实施方案制造硫包被的金属粉末的方法的流程图。
图2A和2B是本发明另一个例示性实施方案的硫包被前后的镍粉末的SEM图。
图3是说明本发明另一个例示性实施方案的硫包被前后的镍粉末的收缩起始温度的图。
图4是说明按照本发明另一个示例性实施方案制造层压陶瓷电子部件的方法的流程图。
图5是说明本发明另一个示例性实施方案的层压陶瓷电容器的透视图。
图6是沿图5的线A-A′所取的截面图。
具体实施方式
可以将本发明的例示性实施方案修改为各种形式，并且本发明的范围不限于下面要描述的例示性实施方案。而且，提供了本发明的例示性实施方案，从而使本领域的技术人员可以更全面地理解本发明。
下面将参考附图对本发明的例示性实施方案进行详细说明。
图1是说明按照本发明的示例性实施方案制造硫包被的金属粉末的方法的流程图。
参考图1，按照本发明的例示性实施方案制造硫包被的金属粉末的方法包括：将硫化合物与金属粉末混合；由混合物制备硫-金属前体；以及在高温下使所述前体反应。
首先，为了形成硫包被的金属粉末，将硫化合物与金属粉末混合(S1)。
通过将硫化合物溶于纯水中然后添加并搅拌金属粉末，进行所述硫化合物与所述金属粉末的混合。
使用硫化合物和金属粉末的混合物制备硫-金属前体(S2)。
通过在低压下从混合物中除去溶剂来进行硫-金属前体的制备。
在这种情况下，所述金属可以由贵金属材料如银(Ag)、铅(Pb)、铂等，镍(Ni)和铜(Cu)中的一种制成，或者通过混合其至少两种材料而制得，但没有特别限制于此，只要其可以用作内电极糊膏即可。
在按照本发明的例示性实施方案制造硫包被的金属粉末的方法中，可以将硫酸铵用作硫化合物，但并不限于此。
通常可以通过机械搅拌器来对溶于纯水中的硫化合物和金属粉末进行搅拌，且所述搅拌器没有特别限制。
通过在旋转蒸发器中添加并旋转混合物来蒸发溶剂而从搅拌的混合物中除去溶剂，从而制造由硫化合物和金属粉末的混合物形成的硫-金属前体。
接下来，在高温下反应制造的硫-金属前体(S3)并制造硫包被的金属粉末(S4)。
在这种情况下，通过在等离子体反应器中的高温等离子体反应来进行硫-金属前体的反应，从而制造硫包被的金属粉末。
所述等离子体反应器是射频(RF)等离子体反应器。当将硫-金属前体添加至反应器中时，在等离子体反应器中蒸发金属表面上的硫化合物。
之后，将硫化合物浓缩，然后粒子生长(particle-grown)硫-金属前体以合成微小金属粉末。
详细地，将硫-金属前体提供至等离子体反应器的火炬(torch)并将其通过高温区域，从而在进入快速冷却部分之前生长反应物。
在等离子体反应器中完成反应之后，通过在收集器中进行收集制造了硫包被的金属粉末(S4)。
在相关技术中，通过如下步骤在等离子体反应器中制造硫包被的金属粉末：通过直流电等离子体合成金属粉末，将金属粉末添加至等离子体反应器中，并同时向其中添加气相硫化合物。
然而，在相关技术中，由于分别将金属粉末和硫化合物添加至等离子体反应器中，所以由于注入等离子体反应器中的其它惰性气体而使得硫不均匀地包被在金属粉末上，从而使得很难提高收缩起始温度并且难以制造均匀的金属粉末。
按照上述本发明的例示性实施方案，由于通过在等离子体反应器中反应之前将硫化合物和金属粉末混合来制造硫-金属前体，所以可以将硫化合物均匀地包被在金属粉末上。
结果，在按照本发明例示性实施方案制造的硫包被的金属粉末中，由于将硫化合物均匀地包被在金属粒子的表面上并且抑制了其它材料的结合，所以能够有效地提高收缩起始温度。
另外，尽管按照相关技术制造的金属粉末具有粒状，但是可以将本发明例示性实施方案的金属粉末容易地制成粒子且可以容易地控制包被的硫的含量，从而有效地确保了均匀性。
本发明的另一个例示性实施方案提供了一种由上述方法制造的硫包被的金属粉末。
金属粉末上包被的硫的厚度可以是10nm以下，且所述金属粉末的收缩起始温度可以比包被前的金属粉末的收缩起始温度高100℃以上。
通常，微小金属粉末，特别是镍粉末，在400℃以下的低温下开始烧结并收缩，但构成陶瓷片的陶瓷粒子的烧结起始温度远高于金属粉末的烧结起始温度。
因此，按照本发明的例示性实施方案，由于硫包被的金属粉末的收缩起始温度可以比包被前的金属粉末的收缩起始温度高100℃以上，所以有效地抑制了在烧制之后陶瓷元件的分层和破裂。
图2A和2B是本发明例示性实施方案的硫包被前后的镍粉末的SEM图。
图2A是没有硫包被层的镍粉末的电子显微图像，附图2B是利用硫包被层均匀包被的镍粉末的电子显微图像。
金属粉末上包被的硫的厚度可以为平均10nm以下，如图2B中所示。
图3是说明本发明另一个示例性实施方案的硫包被前后的镍粉末的收缩起始温度的图。
图3以图表的形式示出了镍粉末在包被前后的热分析结果以观察硫包被的粉末的收缩抑制效果。
如图3中所示，可证实，包被后的金属粉末的收缩起始温度比包被前的金属粉末的收缩起始温度高100℃以上。
同时，该例示性实施方案提供了一种内电极用糊膏以及使用所述糊膏的层压陶瓷电子部件，所述糊膏包含硫包被的金属粉末。
图4是说明按照本发明另一个示例性实施方案制造层压陶瓷电子部件的方法的流程图。
图5是说明本发明另一个示例性实施方案的层压陶瓷电容器的透视图。
图6是沿图5的线A-A′所取的截面图。
参考附图4和6，本发明另一个例示性实施方案的制造层压陶瓷电子部件的方法包括：将硫化合物与金属粉末混合；由所述混合物制备硫-金属前体；通过在高温下使所述硫-金属前体反应而制备硫包被的金属粉末；制备含有所述硫包被的金属粉末的内电极用糊膏；在多个生片中由所述糊膏形成内电极层；通过对所述内电极层的生片进行层压来形成层压体；通过对所述层压体进行压缩和切割来制造生芯片；以及通过对所述生芯片进行烧制来制造陶瓷元件。
首先，制备了按照本发明的例示性实施方案制造的硫包被的金属粉末(S1至S4)。
可以通过与图1的例示性实施方案相同的方法来制造硫包被的金属粉末。
接下来，通过使用硫包被的金属粉末来制备用于形成电极的糊膏。(S5)。
除了按照图1的例示性实施方案制造的硫包被的金属粉末之外，还通过一般的制造方法制造了用于形成电极的糊膏。
之后，通过使用用于形成电极的糊膏来制造层压陶瓷电子部件，并且通过如下所述的一般制造方法来进行制造过程。特别地，将对制造层压陶瓷电容器的方法进行说明。
首先，制备多个生片。为了制备所述生片，陶瓷生片，通过将诸如钛酸钡(BaTiO3)的粉末与陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂以及分散剂混合并对混合物进行篮式研磨而形成浆料，并将所述浆料涂布在底膜上，然后干燥至具有几微米的厚度并形成介电层111。
另外，在生片上对用于形成电极的糊膏进行分配，在一个侧向上移动涂刷器，并通过导电糊膏形成内电极层130a和130b(S6)。
如上所述，在形成内电极层130a和130b之后，将生片从底膜分离，并层压多个生片以形成层压体。
随后，在高温高压下对生片的层压体进行压缩之后，通过切割工艺将压缩的层压体切割为预定尺寸，从而制造生芯片(S7)。
之后，对生芯片进行增塑、烧结、研磨以制造陶瓷烧结体110，并在其中形成外电极120a和120b，随即进行电镀工艺，从而完成层压陶瓷电子部件，特别地，层压陶瓷电容器100(S8)。
因此，按照本发明的该例示性实施方案，由于通过使用含有硫包被的金属粉末的内电极用糊膏形成了内电极层，所以在整个烧制期间将收缩起始温度提高了100℃以上，从而使得有效地抑制了在烧制后陶瓷元件的分层和破裂。
如上所述，在按照本发明的例示性实施方案通过使用硫包被的镍粉末制造层压陶瓷电子部件的方法中，确保了收缩抑制，可以容易地以粒子的形式制备镍粉末并且可以容易地控制包被的硫的含量，从而确保均匀性。
尽管已经连同例示性实施方案对本发明已经进行了显示和说明，但是对于本领域的技术人员而言，在不背离由所附权利要求书限定的本发明的主旨和范围的情况下，可以进行修改和改变。因此，本发明的范围将由所附权利要求书确定。
Claims (23)
1.一种制造硫包被的金属粉末的方法，所述方法包括：
将硫化合物与金属粉末混合；
由混合物制备硫-金属前体；以及
通过在高温下使所述硫-金属前体反应而将所述硫包被在所述金属上。
2.权利要求1的方法，其中所述金属为选自银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)中的至少一种。
3.权利要求1的方法，其中通过在将所述硫化合物溶于纯水中之后添加并搅拌所述金属粉末，进行所述硫化合物与所述金属粉末的混合。
4.权利要求1的方法，其中通过在低压下从所述混合物中除去溶剂来进行所述硫-金属前体的制备。
5.权利要求1的方法，其中所述硫化合物是硫酸铵。
6.权利要求3的方法，其中通过使用机械搅拌器来进行所述搅拌。
7.权利要求4的方法，其中通过旋转蒸发器来除去所述溶剂。
8.权利要求1的方法，其中在等离子体反应器中进行高温下所述前体的反应。
9.权利要求8的方法，其中所述等离子体反应器是射频等离子体反应器。
10.通过权利要求1～9中任一项的方法制造的硫包被的金属粉末。
11.权利要求10的粉末，其中所述金属粉末上包被的硫的厚度为10nm以下。
12.权利要求10的粉末，其中所述金属粉末的收缩起始温度比包被前的金属粉末的收缩起始温度高100℃以上。
13.一种内电极用糊膏，其包含通过权利要求1～9中任一项的方法制造的硫包被的金属粉末。
14.一种层压陶瓷电子部件，其包含：
内电极层，其含有通过权利要求1～9中任一项的方法制造的硫包被的金属粉末；和
介电层。
15.一种制造层压陶瓷电子部件的方法，所述方法包括：
将硫化合物与金属粉末混合；
由混合物制备硫-金属前体；
通过在高温下使所述硫-金属前体反应来制备硫包被的金属粉末；
制备含有所述硫包被的金属粉末的内电极用糊膏；
在多个生片中形成所述糊膏的内电极层；
通过对由所述内电极层形成的所述生片进行层压来形成层压体；
通过对所述层压体进行压缩和切割来制造生芯片；以及
通过对所述生芯片进行烧制来制造陶瓷烧结体。
16.权利要求15的方法，其中所述金属是选自银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)、镍(Ni)和铜(Cu)中的至少一种。
17.权利要求15的方法，其中通过在将所述硫化合物溶于纯水中之后添加并搅拌所述金属粉末，进行所述硫化合物与所述金属粉末的混合。
18.权利要求15的方法，其中通过在低压下从所述混合物中除去溶剂来进行所述硫-金属前体的制备。
19.权利要求15的方法，其中所述硫化合物是硫酸铵。
20.权利要求17的方法，其中通过机械搅拌器来进行所述搅拌。
21.权利要求18的方法，其中通过旋转蒸发器来除去所述溶剂。
22.权利要求15的方法，其中在等离子体反应器中进行高温下所述前体的反应。
23.权利要求22的方法，其中所述等离子体反应器是射频等离子体反应器。
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