制造金屬粉體的方法和多層陶瓷電容器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供了一種陶瓷電容器和一種制造金屬粉體的方法，所述方法包括：制備第一溶液，第一溶液包括金屬前驅(qū)體和水基溶劑；制備第二溶液，第二溶液包括還原劑、水基溶劑和含有氮（N）的表面活性劑；加熱第二溶液；通過(guò)混合第一溶液和加熱后的第二溶液來(lái)制備第三溶液；通過(guò)攪拌第三溶液生產(chǎn)金屬顆粒，金屬顆粒的表面上可檢測(cè)到氮（N）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】制造金屬粉體的方法和多層陶瓷電容器
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年8月29日提交到韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2013-0102966號(hào)韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益，該韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)通過(guò)引用被包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種制造金屬粉體的方法和一種多層陶瓷電容器。

【背景技術(shù)】
[0003]通常，使用陶瓷材料的電子組件(諸如電容器、電感器、壓電元件、變阻器、熱敏電阻等)包括由陶瓷材料形成的陶瓷主體、形成在陶瓷主體中的內(nèi)部電極和安裝在陶瓷主體的表面上以連接到內(nèi)部電極的外部電極。
[0004]通常，通過(guò)使用包括導(dǎo)電金屬粉體的漿料來(lái)制造外部電極。為了開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異性能的外部電極，已經(jīng)進(jìn)行了對(duì)由具有均勻顆粒尺寸分布的細(xì)顆粒形成的金屬粉體的研究。
[0005]使用氣相法制造顆粒的方法有利于制造納米顆粒；然而，該方法相對(duì)復(fù)雜，而在使用該方法制造具有均勻品質(zhì)的納米顆粒時(shí)會(huì)存在問(wèn)題，另外，該方法在環(huán)境污染方面存在相當(dāng)大的問(wèn)題，并且由于在制造工藝期間爆炸的高風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致難以慮及工作環(huán)境的安全。
[0006]同時(shí)，制造顆粒的濕法合成方法的優(yōu)勢(shì)在于，良率高，具體地說(shuō)，相對(duì)于貴金屬，該方法的良率高，但是應(yīng)該在這里應(yīng)用非水基溶劑方面會(huì)存在問(wèn)題。
[0007]因此，需要一種新方法以在水基溶劑中制造具有均勻顆粒尺寸分布的細(xì)金屬粉體。
[0008][現(xiàn)有技術(shù)文件]
[0009](專(zhuān)利文件I)第10-2012-0080805號(hào)韓國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)公布


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一方面提供了一種制造具有均勻顆粒尺寸分度的細(xì)金屬粉體的方法以及一種通過(guò)使用該方法制造的多層陶瓷電容器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種制造金屬粉體的方法，所述方法包括:制備第一溶液，第一溶液包括金屬前驅(qū)體和水基溶劑；制備第二溶液，第二溶液包括還原劑、水基溶劑和含有氮(N)的表面活性劑；加熱第二溶液；通過(guò)混合第一溶液和加熱后的第二溶液來(lái)制備第三溶液；通過(guò)攪拌第三溶液生產(chǎn)金屬顆粒，金屬顆粒的表面上可檢測(cè)到氮(N)。
[0012]金屬前驅(qū)體可以包括選自于由銀、金、銅、鎳、鈷、鉬、鈀和它們的合金組成的組中的至少一種。
[0013]金屬前驅(qū)體可以包括硫酸銅、氯化銅和硝酸銅中的至少一種。
[0014]第一溶液還可以包括pH調(diào)節(jié)劑。
[0015]pH調(diào)節(jié)劑可以包括氨水。
[0016]第一溶液的pH可以為6到10。
[0017]生產(chǎn)金屬顆粒的步驟可以包括攪拌第三溶液I到2小時(shí)。
[0018]表面活性劑可以包括明膠。
[0019]還原劑可以包括抗壞血酸。
[0020]可以將第二溶液加熱到50°C和90°C之間的溫度。
[0021]所述方法還可以包括在生產(chǎn)金屬顆粒之后，使用離心分離機(jī)來(lái)清洗金屬顆粒。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多層陶瓷電容器，所述多層陶瓷電容器包括:陶瓷主體，包括介電層；第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極，設(shè)置為在陶瓷主體內(nèi)彼此面對(duì)，介電層介于第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間；第一外部電極和第二外部電極，分別電連接到第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極，其中，第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極包括表面上可檢測(cè)到氮(N)的金屬顆粒。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他方面、特點(diǎn)及其他優(yōu)點(diǎn)將會(huì)被更加清楚地理解，在附圖中:
[0024]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造金屬粉體的方法的流程圖；
[0025]圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多層陶瓷電容器的透視圖；
[0026]圖3是沿圖2中的A-A’線截取的剖視圖；
[0027]圖4是根據(jù)發(fā)明示例I的金屬粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；
[0028]圖5是根據(jù)對(duì)比例I的金屬粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；
[0029]圖6是發(fā)明示例I和對(duì)比例I的X射線光電子能譜(XPS)分析曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]在下文中，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0031]然而，本發(fā)明可以以多種不同形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例從而使本公開(kāi)將是徹底的和完整的，并且將充分地向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
[0032]在附圖中，為了清晰起見(jiàn)，可能夸大了元件的形狀和大小，將始終使用相同的標(biāo)號(hào)指示相同或相似的元件。
[0033]制造金屬粉體的方法
[0034]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造金屬粉體的方法的流程圖。
[0035]參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造金屬粉體的方法可以包括:制備第一溶液
(SI);制備第二溶液(S2);加熱第二溶液(S3);通過(guò)將第一溶液和加熱后的第二溶液混合來(lái)制備第三溶液(S4);通過(guò)燒結(jié)第三溶液而獲得金屬顆粒(S5)。
[0036]第一溶液可以包括金屬前驅(qū)體和水基溶劑，金屬前驅(qū)體可以包括選自于由銀、金、銅、鎳、鈷、鉬、鈀和它們的合金組成的組中的至少一種。
[0037]金屬前驅(qū)體可以以金屬的硫酸鹽、鹽酸鹽或者硝酸鹽的形式被包括。
[0038]S卩，在金屬前驅(qū)體包含銅的情況下，銅可以是硫酸銅、氯化銅和硝酸銅中的至少一種。
[0039]水基溶劑可以包括水(純水)，但不限于此。
[0040]另外，第一溶液的pH可以為6到10，并且還包含用于調(diào)節(jié)pH的pH調(diào)節(jié)劑。pH調(diào)節(jié)劑可以含有氨水。
[0041]在第一溶液的pH小于6的情況下，可能難以控制金屬粉體的顆粒尺寸，而在第一溶液的PH大于10的情況下，金屬粉體的良率降低。
[0042]第二溶液可以含有表面活性劑、還原劑和水基溶劑。
[0043]表面活性劑可以含有氮(N)，并且可以包含選自于由單乙醇胺、異丙基單乙醇胺、N-環(huán)己胺、苯胺、乙胺、吡咯、吡咯烷、二異丙胺、二乙胺、二叔丁基苯胺、三乙胺、聚乙烯胺和明膠組成的組中的至少一種，但不限于此。
[0044]具體地說(shuō)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，明膠可以用作表面活性劑。作為無(wú)毒的、親水表面活性劑的明膠可以具有本實(shí)施例所需的顆粒尺寸可控性，由此有利于制造具有在期望的范圍內(nèi)(大約0.5 μ m到大約1.5 μ m)的平均顆粒尺寸的金屬粉體。
[0045]另外，還原劑可以包括抗壞血酸。通常，代表性地用于液相還原法中的還原劑聯(lián)氨對(duì)人體有害，并且具有強(qiáng)的還原性，導(dǎo)致制造的金屬顆粒的尺寸分布變得非常廣。然而，抗壞血酸對(duì)人體無(wú)害，并且在使用抗壞血酸作為還原劑的情況下，金屬顆粒的尺寸可以容易控制。
[0046]水基溶劑可以包括水(純水)，并且可以與第一溶液中所含的水基溶劑相同，但不限于此。
[0047]再就是，可以加熱含有表面活性劑、還原劑和水基溶劑的第二溶液，然后可以將第一溶液和加熱后的第二溶液混合，以制備第三溶液。
[0048]可以將第二溶液加熱到50°C和90°C之間的溫度。在第二溶液的加熱溫度低于50°C的情況下，還原能量不足，由此得到未還原的金屬前驅(qū)體，從而會(huì)降低良率。
[0049]另外，在第二溶液的加熱溫度高于90°C的情況下，顆粒會(huì)過(guò)度生長(zhǎng)，從而會(huì)制造出粗顆粒，由此顆粒尺寸分布會(huì)不均勻。
[0050]然后，可以攪動(dòng)第三溶液大約I小時(shí)到2小時(shí)，以獲得金屬顆粒，由于表面活性劑，可以在金屬顆粒的表面上檢測(cè)到氮(N)。
[0051]然后，可以通過(guò)使用離心分離機(jī)來(lái)清洗金屬顆粒。
[0052]在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造方法中，由于使用水基溶劑來(lái)代替有機(jī)溶劑并且不使用對(duì)人體有害的聯(lián)氨，因此可以以環(huán)境友好的方式來(lái)制造金屬粉體。另外，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例制造的金屬粉體可以包括具有窄的顆粒尺寸分布的細(xì)金屬顆粒。
[0053]多層陶瓷電容器
[0054]圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多層陶瓷電容器的透視圖，圖3是沿圖2中的A-A’線截取的剖視圖。
[0055]參照?qǐng)D2和圖3，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多層陶瓷電容器100可以包括陶瓷主體110 ;第一外部電極131和第二外部電極132。
[0056]陶瓷主體110的形狀不被具體地限制，并且可以具有例如如附圖中示出的六面體的形狀。由于陶瓷粉體在燒結(jié)芯片時(shí)的燒結(jié)收縮，所以陶瓷主體110可能不具有呈完全直線的完美的六面體的形狀，但可以具有大體上呈六面體的形狀。
[0057]陶瓷主體可以包括多個(gè)介電層111和形成在單個(gè)介電層111上的第一內(nèi)部電極121和第二內(nèi)部電極122，陶瓷主體可以通過(guò)堆疊使第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極形成在其上的多個(gè)介電層形成。
[0058]另外,第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極可以設(shè)置為彼此面對(duì),至少一個(gè)介電層111介于第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，構(gòu)成陶瓷主體110的多個(gè)介電層111可以呈燒結(jié)的狀態(tài)(sintered state)。相鄰的介電層111可以成為一體,使得相鄰的介電層111之間的邊界不容易明顯。
[0060]介電層可以包括具有高介電常數(shù)的陶瓷粉體作為主要成分，陶瓷粉體的示例可以包括鈦酸鋇(BaT13)-基粉體和鈦酸鍶(SrT13)-基粉體，但是陶瓷粉體的示例不限于此。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一內(nèi)部電極121和第二內(nèi)部電極122可以使用包括導(dǎo)電金屬的導(dǎo)電漿料形成。
[0062]導(dǎo)電金屬可以是鎳(Ni )、銅(Cu )、鈀(Pd)或它們的合金，但不限于此。
[0063]另外，內(nèi)部電極可以通過(guò)諸如絲網(wǎng)印刷方法或凹版印刷方法的印刷方法，使用導(dǎo)電漿料印刷在形成介電層的陶瓷生片上。
[0064]其上印刷有內(nèi)部電極的陶瓷生片可以交替地堆疊并燒結(jié)，由此形成陶瓷主體110。
[0065]再就是，第一外部電極131和第二外部電極132可以分別電連接到第一內(nèi)部電極121和第二內(nèi)部電極122，而第一外部電極和第二外部電極可以包括金屬顆粒，在金屬顆粒的表面上可檢測(cè)到氮(N)。
[0066]更具體地說(shuō)，第一外部電極131和第二外部電極132可以通過(guò)將用于外部電極的導(dǎo)電漿料涂覆在陶瓷主體的外表面上并且執(zhí)行燒結(jié)工藝，同時(shí)被設(shè)置為分別電連接到第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極而形成。
[0067]可以通過(guò)混合導(dǎo)電粉體、玻璃料、基體樹(shù)脂、有機(jī)載體等制備導(dǎo)電漿料，包括在導(dǎo)電漿料中的導(dǎo)電粉體可以包括根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例制造的金屬粉體。
[0068]由于包括在導(dǎo)電衆(zhòng)料中的金屬粉體的描述與根據(jù)本發(fā)明前一實(shí)施例的金屬粉體的描述重疊，因此將省略其細(xì)節(jié)。
[0069]基體樹(shù)脂、有機(jī)載體和其他添加劑不被具體地限制，只要它們普遍被用在制備用于外部電極的導(dǎo)電漿料成分即可，并且其的量可以根據(jù)預(yù)期的目的而變化。
[0070]由于通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例制造的金屬粉體包括具有均勻顆粒尺寸分布的細(xì)顆粒，因此在外部電極使用包括金屬粉體的導(dǎo)電漿料制造的情況下，可以提高最終制造的外部電極的密度。
[0071]發(fā)明示例I
[0072]將硫酸銅(CuSO4)溶解在水中，并利用氨水來(lái)制備pH為8的第一溶液。
[0073]然后，通過(guò)將明膠和抗環(huán)血酸溶解在水中來(lái)制備第二溶液。接下來(lái)，將第二溶液加熱到80°C，將第一溶液和加熱后的第二溶液混合，以制備第三溶液。
[0074]在攪拌第三溶液大約I小時(shí)之后，溶液中的顆粒通過(guò)利用離心分離機(jī)來(lái)清洗并且被干燥，以生產(chǎn)發(fā)明示例I的金屬粉體。
[0075]對(duì)比例I
[0076]將硫酸銅(CuSO4)溶解在水中，并利用氨水來(lái)制備pH為8的第四溶液。
[0077]然后，通過(guò)將抗環(huán)血酸溶解在水中來(lái)制備第五溶液。接下來(lái)，將第五溶液加熱到80°C，將第四溶液和加熱后的第五溶液混合，以制備第六溶液。
[0078]在攪拌第六溶液大約I小時(shí)之后，溶液中的顆粒通過(guò)利用離心分離機(jī)來(lái)清洗并且被干燥，以生產(chǎn)對(duì)比例I的金屬粉體。
[0079]圖4是根據(jù)發(fā)明示例I的金屬粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像，圖5是根據(jù)對(duì)比例I的金屬粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
[0080]圖6是發(fā)明示例I和對(duì)比例I的X射線光電子能譜(XPS)分析曲線圖。
[0081]可以從圖4和圖5中認(rèn)識(shí)到，發(fā)明示例I的金屬粉體由具有I μ m的極小尺寸的顆粒形成，并且具有均勻的顆粒尺寸分布；然而，對(duì)比例I的金屬粉體包括具有2 μ m或更大的尺寸的多個(gè)顆粒，并且具有不均勻的顆粒尺寸分布。
[0082]更具體地說(shuō)，可以認(rèn)識(shí)到的是，在發(fā)明示例I的情況下，合成了平均顆粒尺寸為大約1.17μπι以及標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.18ym(g卩，具有相對(duì)小的尺寸和均勻的顆粒尺寸分布)的金屬粉體顆粒，而在對(duì)比例I的情況下，合成了平均顆粒尺寸為2.0 μ m以及標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.53 μ m(即，具有相對(duì)大的尺寸和不均勻的顆粒尺寸分布)的金屬粉體顆粒。
[0083]另外，參照示出XPS分析結(jié)果的圖6，在根據(jù)發(fā)明示例I的金屬粉體中在大約400eV處檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于氮(N)的峰，而在根據(jù)對(duì)比例I中的金屬粉體中未檢測(cè)對(duì)應(yīng)于氮(N)的峰。
[0084]因此，可以認(rèn)識(shí)到的是，在根據(jù)發(fā)明示例I制造的金屬粉體顆粒的表面上檢測(cè)到氮(N)。
[0085]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以提供由具有改善的顆粒尺寸分布的細(xì)顆粒形成的金屬粉體、該金屬粉體的制造方法和使用該制造方法制造的多層陶瓷電容器。
[0086]雖然已經(jīng)結(jié)合實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種制造金屬粉體的方法，所述方法包括: 制備第一溶液，第一溶液包括金屬前驅(qū)體和水基溶劑； 制備第二溶液，第二溶液包括還原劑、水基溶劑和含有氮的表面活性劑； 加熱第二溶液； 通過(guò)混合第一溶液和加熱后的第二溶液來(lái)制備第三溶液； 通過(guò)攪拌第三溶液生產(chǎn)金屬顆粒，金屬顆粒的表面上能檢測(cè)到氮。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，金屬前驅(qū)體包括選自于由銀、金、銅、鎳、鈷、鉬、鈀和它們的合金組成的組中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，金屬前驅(qū)體包括硫酸銅、氯化銅和硝酸銅中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一溶液還包括邱調(diào)節(jié)劑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，邱調(diào)節(jié)劑包括氨水。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一溶液的邱為6到10。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生產(chǎn)金屬顆粒的步驟包括攪拌第三溶液1到2小時(shí)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，表面活性劑包括明膠。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還原劑包括抗壞血酸。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將第二溶液加熱到501和901之間的溫度。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括在生產(chǎn)金屬顆粒之后，使用離心分離機(jī)來(lái)清洗金屬顆粒。
12.—種多層陶瓷電容器，所述多層陶瓷電容器包括: 陶瓷主體，包括介電層； 第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極，設(shè)置為在陶瓷主體內(nèi)彼此面對(duì)，介電層介于第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間； 第一外部電極和第二外部電極，分別電連接到第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極， 其中，第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極包括表面上能檢測(cè)到氮的金屬顆粒。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK104416165SQ201310656813
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】宋玲娥, 吳源根, 權(quán)志漢, 李貴鐘 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社