KR101240751B1 - 미세 금속 분말의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 미세 금속 분말 - Google Patents

미세 금속 분말의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 미세 금속 분말 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 금속 분말의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 미세 금속 분말에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 분말의 제조방법은 베이스 기재 상에 소정의 크기 및 형상을 갖는 패턴부를 형성하는 단계; 상기 패턴부에 금속막을 형성하는 단계; 및 상기 패턴부로부터 금속막을 분리하여 소정의 크기 및 형상을 갖는 개별화된 금속 입자를 얻는 단계;를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 미세 금속 분말은 균일한 형상 및 균일한 입도 분포를 가지며, 두께에 대한 입경의 비가 큰 박편형상을 갖는다.

Description

미세 금속 분말의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 미세 금속 분말{A method of manufacturing fine metal powder and fine metal powder manufactured thereby}
본 발명은 미세 금속 분말의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 미세 금속 분말에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입도 분포가 균일한 박편형의 미세 금속 분말의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 미세 금속 분말에 관한 것이다.
전자 제품의 고기능화 및 소형화 경향에 따라 전자제품에 사용되는 각종 전자부품 및 재료의 경우에도 경박 단소화가 급속히 진행되고 있다. 전자 부품과 전기적 회로를 구성하는 핵심 소재인 도전성 전극 재료의 경우에 박형이면서 전극 연결성과 전도성이 우수한 전극 재료의 필요성이 증가하고 있다.
특히 세라믹과 동시소성이 요구되는 칩 부품용 내부전극의 경우 세라믹층의 박층화 및 고적층화에 따라 전극 연결성이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 세라믹과 동시 소성하는 과정에서의 세라믹과 전극 재료의 수축율 차이로 인하여 내부결함이 증가되고, 전극 연결성이 저하되어 정전 용량등의 특성이 감소하는 문제가 발생하고 있다.
최근에는 고기능성의 전자부품을 구현하기 위하여 기존에 도전성 전극재료의 주성분으로 사용되고 있는 구형의 금속분말을 박편형 금속분말로 대체하고자 하는 시도가 진행되고 있다. 박편형의 금속분말을 이용함으로써 내부전극층의 박층화와 전극의 소결 수축율을 제어하여 전자 부품의 기능을 향상시키고자 하는 것이다.
구형 금속분말의 경우 습식법 또는 기상법 등으로 제조되고 있다. 특히 전극 재료용 구형 금속분말의 경우 액상 환원법, 수열 합성법, 전기 화학법, CVD법 및 RF-플라즈마법 등을 이용하여 제조되고 있다.
금속분말이 보다 미립화됨에 따라 입자크기 및 입도 분포의 제어가 더욱 어려워지고 있다. 또한 미립의 금속분말을 전극 재료로 사용하는 경우 세라믹 재료와 동시 소성리시 소결 온도의 저하와 급격한 소결 수축이 일어날 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 전극 내에 소결지연을 부여할 수 있는 미립의 세라믹분말을 분산시키거나 금속입자 표면을 코팅하는 방법 등이 검토되고 있다.
또한, 상술한 바와 같이 박편형의 금속 분말을 이용하면, 전극층의 박층화가 가능하고, 전극의 연결성을 향상시킬 수 있다.
박편형 금속분말은 밀링 공법에 의한 기계적 분쇄 방법에 의하여 제조되고 있다. 밀링 공법은 일정한 입도 분포를 갖는 구형의 금속 분말에 기계적 에너지를 가하여 구형의 분말을 플레이크화 하는 것이다. 그러나 밀링 공법에 의해 제조된 플레이크형 금속분말은 형상 및 사이즈가 균일하지 않으며 종횡비(aspect ratio)를 크게 만들기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 입도 분포가 균일한 박편형의 미세 금속 분말의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 미세 금속 분말을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시형태는 베이스 기재 상에 오목부 및 볼록부로 구성되는 패턴부를 형성하는 단계; 상기 오목부 및 볼록부에 금속막을 형성하는 단계; 및 상기 오목부 및 볼록부로부터 상기 금속막을 분리하여 소정의 크기 및 형상을 갖는 개별화된 금속 입자를 얻는 단계; 를 포함하며, 상기 오목부 및 볼록부는 금속입자를 얻기 위한 소정의 크기 및 형상을 갖는 미세 금속 분말의 제조방법을 제공한다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서, 상기 금속막을 형성하는 단계 이전에 상기 패턴부 상에 분리층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분리층은 상기 금속막의 두께보다 두껍게 형성될 수 있고, 상기 분리층은 상기 베이스 기재의 패턴부를 변형시키지 않고, 상기 금속막과 반응성이 낮은 물질로 이루어질 수 있다.
상기 분리층은 고분자 물질로 형성될 수 있다.
상기 금속막을 분리하는 단계는 상기 분리층이 용해되는 용매를 이용하여 상기 분리층을 제거하여 수행될 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서, 상기 금속막 상에 분리층을 형성하는 단계 및 상기 분리층 상에 금속막을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 분리층 및 상기 금속막의 형성 공정은 1회 이상 수행될 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서, 상기 금속막 상에 또 다른 금속막을 1층 이상 형성하는 단계를 추가로 포함하여 상기 개별화된 금속 입자는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서, 상기 금속막 상에 금속 산화물층을 형성하는 단계를 추가로 포함하여 상기 개별화된 금속 입자는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 베이스 기재는 유리 또는 고분자 물질로 이루어질 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서, 상기 미세 금속 분말은 입도 분포가 평균입경(D50)의 ±20% 범위에 있도록 제조될 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서, 상기 금속 입자는 두께에 대한 입경의 비(입경/두께)가 20 내지 100일 수 있다.
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상기 미세 금속 분말의 제조방법에서 상기 금속 입자는 입경이 1 내지 10㎛일 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서 상기 금속 입자는 두께가 10 내지 100nm일 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서 상기 금속 입자는 다각형 또는 원형의 형상을 가질 수 있다.
상기 미세 금속 분말의 제조방법에서 상기 금속 입자는 복수의 금속층이 적층된 다층 구조이거나, 상기 금속 입자는 복수의 금속층 및 복수의 금속 산화물층이 적층된 다층 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 미세 금속 분말은 균일한 형상 및 균일한 입도 분포를 가지며, 두께에 대한 입경의 비가 큰 박편형상을 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 미세 금속 분말을 이용하여 도전성 페이스트나 전자파 차폐재를 제조하는 경우에는 전극 연결성이 높은 전극막을 형성할 수 있다. 이에, 동시 소성이 요구되는 적층 세라믹 커패시터, 적층 세라믹 인덕터에 있어서, 내부 전극을 보다 얇게 형성할 수 있다. 또한, 고온 수축에 의해 전극의 연결성이 저하되는 문제를 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 미세 금속 분말의 제조 방법은 패턴을 이용하여 미세금속분말을 형성하므로, 미세금속분말의 형상 및 크기를 자유롭게 제어할 수 있다. 이에 따라 특수한 형상의 금속분말도 용이하게 제조할 수 있다.
또한 패턴으로부터 개별화된 금속 입자를 분리하는 방법을 사용함으로써, 금속 입자끼리 뭉쳐거나 응집체를 형성하는 문제없이 금속 입자의 크기나 형상이 균일하게 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 분말을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 분말을 촬영한 전자주사현미경 사진(SEM, scanning electron microscope)이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 금속 분말을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 금속 분말을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세 금속 분말의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 미세 금속 분말의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 분말을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 분말을 촬영한 전자주사현미경 사진(SEM, scanning electron microscope)이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 미세 금속 분말은 얇은 박편의 금속 입자(30)로 이루어져 있다.
본 실시예에서, 각 금속 입자(30)는 사각의 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 원형, 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 미세 금속 분말은 소정의 크기 및 형상을 갖는 금속 입자(30)가 집합된 것으로, 미세 금속 분말을 이루는 금속 입자는 형상 및 크기 균일한 특징을 갖는다. 이에 대해서는 후술하는 미세 금속 분말의 제조방법에서 보다 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 금속 입자(30)의 입경(w)은 1 내지 10㎛일 수 있다. 금속 입자의 입경은 표면적이 가장 큰 면에서의 가장 큰 길이를 기준으로 할 수 있다.
상기 금속 입자(30)는 두께(t)에 대한 입경(w)의 비가 큰 박편형일 수 있다. 상기 두께에 대한 입경의 비(w/t)는 20 내지 100일 수 있다. 상기 금속 입자(30)의 두께(t)는 10 내지 100nm일 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 입자의 크기의 제어가 가능하여, 미세 금속 분말의 입도 분포를 균일하게 할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 미세 금속 분말의 입도 분포는 평균입경(D50)의 ±20%의 범위에 있을 수 있다. 상기 미세 금속 분말의 평균입경(D50)은 1 내지 10㎛일 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 금속 분말은 Ni, Cu, Ag, Au, Al 등의 금속일 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 금속 분말은 도전성 페이스트의 제조에 사용될 수 있다. 상기 도전성 페이스트는 전자회로의 배선 재료로 사용되거나, 전자파 차폐재로 사용될 수 있다. 또한 적층 세라믹 커패시터(MLCC, Multilayer Ceramic Capacitor), 적층 세라믹 인덕터 등의 내부전극으로 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 금속 분말은 박편의 형태로 형성될 수 있어, 전도성이 저하되지 않고, 전극의 연결성이 우수해 질 수 있다. 또한, 세라믹층과 동시 소성이 필요한 전자 부품에 적용되는 경우, 박층의 전극층을 형성할 수 있고, 소결 수축률이 제어되어 전자 부품의 용량을 확보할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 금속 분말을 개략적으로 도시한 사시도이다. 상술한 실시예와 다른 구성요소를 중심으로 설명하며, 동일한 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 금속 입자는 복수의 금속막이 적층된 다층 구조를 갖는 것으로, 제1 금속층(31) 및 상기 제1 금속층 상에 적층된 제2 금속층(32)을 포함한다.
도 3은 2개의 금속층이 적층된 형태를 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 2개 이상의 금속층이 적층된 형태일 수 있다.
상기 제1 금속층(31) 또는 제2 금속층(32)은 Ni, Cu, Ag, Au, Al 등의 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제1 금속층(31)과 제2 금속층(32)은 서로 다른 금속으로 형성될 수 있고, 각 금속층은 하나 이상의 금속을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 미세 금속 분말은 소정의 크기 및 형상을 갖는 금속 입자(30)가 집합된 것으로, 미세 금속 분말을 이루는 금속 입자는 형상 및 크기 균일한 특징을 갖는다.
본 실시예에 따르면, 미세 금속 분말의 입도 분포는 평균입경(D50)의 ±20%의 범위에 있을 수 있다. 상기 미세 금속 분말의 평균입경(D50)은 1 내지 10㎛일 수 있다.
본 실시예에서 금속 입자(30)의 입경은 1 내지 10㎛일 수 있다. 상기 제1 금속층(31) 및 제2 금속층(32) 각각의 두께는 10 내지 100nm일 수 있다. 상기 제1 금속층(31) 및 제2 금속층(32)의 두께를 조절하여 금속 입자의 두께에 대한 입경비(입경/두께)를 조절할 수 있다. 상기 금속 입자의 두께에 대한 입경비는 두께에 대한 입경의 비(입경/두께)는 20 내지 100일 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세 금속 분말을 개략적으로 도시한 사시도이다. 상술한 실시예와 다른 구성요소를 중심으로 설명하며, 동일한 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 금속 입자(30)는 다층 구조를 가지는 것으로, 제1 금속층(31), 상기 제1 금속층(31) 상에 적층된 금속 산화물층(33), 및 상기 금속 산화물층(33) 상에 적층된 제2 금속층(32)을 포함한다.
도 4는 2개의 금속층과 1개의 금속 산화물층이 적층된 형태를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 2개 이상의 금속층과 2개 이상의 금속 산화물층이 적층된 형태일 수 있다. 상기 금속층과 금속 산화물층의 적층 순서는 특별히 제한되지 않는다. 필요로 하는 기능에 따라 금속 입자의 다층 구조를 적절히 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 금속층(31) 또는 제2 금속층(32)은 Ni, Cu, Ag, Au, Al 등의 금속으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 금속 입자(30)의 입경은 1 내지 10㎛일 수 있다. 상기 제1 금속층(31), 제2 금속층(32) 및 금속 산화물층(33) 각각의 두께는 10 내지 100nm일 수 있다. 상기 제1 금속층(31), 제2 금속층(32) 및 금속 산화물층(33)의 두께를 조절하여 금속 입자의 두께에 대한 입경비를 조절할 수 있다. 상기 금속 입자의 두께에 대한 입경의 비(입경/두께)는 20 내지 100일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세 금속분말의 제조 방법에 대하여 설명한다. 미세 금속 분말의 제조 방법에 대한 이하의 설명으로부터 전술한 미세 금속분말의 구성 또한 보다 명확해질 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세금속분말 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
우선, 도 5a에 도시된 바와 같이 베이스 기재(10) 상에 소정의 크기 및 형상을 갖는 패턴부(P)를 형성한다.
상기 베이스 기재(10)는 패턴의 형성이 용이한 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 유리 또는 고분자 물질를 사용할 수 있다.
상기 고분자 물질은 이에 제한되는 것은 아니나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 등을 이용할 수 있다.
베이스 기재(10)에 패턴(P)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 베이스 기재의 재료에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 감광성 레진(Resin)을 이용한 광학적 리소그래피(Optical Lithography, Photolithography) 기술을 이용할 수 있고, 자외선 경화형 레진이나 열 경화형 레진을 이용한 나노 임프린트 리소그래피(NIL, Nano imprint Lithography) 기술을 이용할 수도 있다.
또는, 그라비아(Gravure) 인쇄 방법, 화학적 에칭 방법, 기계적 가공 방법 등을 이용하여 베이스 기재 상에 패턴(P)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 베이스 기재의 패턴(P)은 오목부과 볼록부가 교대로 배치되도록 구성되어 있다. 본 실시예에 의하는 경우 상기 오목부와 볼록부는 각각 소정의 형상 및 크기를 갖도록 형성되고, 상기 오목부와 볼록부의 상면을 모두 이용하여 소정의 형상 및 크기를 갖는 미세 금속 분말을 제조할 수 있다.
미세 금속 분말의 제조 수율을 높이기 위해서는 유효패턴의 비율을 높게 형성하는 것이 바람직하다. 유효패턴이란 금속막이 형성되고, 상기 금속막의 분리에 의하여 금속입자가 형성되는 부분을 의미한다. 이를 위하여, 유효패턴 간의 간격을 좁히거나, 본 실시예와 같이 오목부 및 볼록부로 형성할 수 있다. 또한 베이스 기재의 양면 모두에 패턴부를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이 베이스 기재의 패턴부(P) 상에 분리층(strip layer, 20)을 형성할 수 있다.
분리층(20)을 형성하지 않고, 베이스 기재(10)의 패턴부(P)에 금속막(30a)을 형성할 수 있으나, 분리층(20)을 형성하는 경우 금속막(30a)을 보다 용이하게 분리할 수 있다.
상기 분리층(20)은 특별히 제한되지 않으나, 베이스 기재의 패턴부를 변형시키지 않고, 금속막(30a)과 반응성이 낮거나 없는 물질로 형성될 수 있다. 또한, 쉽게 제거될 수 있는 물질로 형성될 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 고분자 물질로 형성될 수 있다. 상기 고분자 물질은 이에 제한되는 것은 아니나, 특정 용매 내에서 쉽게 제거될 수 있는 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들면 에틸셀룰로오스(ethylcellulose)등을 사용할 수 있다.
에틸셀룰로오스의 경우 에탄올, IPA(Iso Propyl Alcohol) 등의 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK, Methyl Ethyl Ketone) 등의 케톤류 등의 용매 내에서 쉽게 분해되는 특성을 지니고 있다.
또한, 상기 분리층(20)은 폴리비닐 알코올(PVA. polyvinyl alcohol)과 같은 수용성 레진을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 분리층(20)은 폴리비닐 부티랄(PVB, polyvinyl butyral), 폴리스티렌(PS), 아크릴 수지, 노볼락 레진(Novolac resin) 등의 페놀계 수지를 사용할 수 있다.
상기 분리층(20)은 고분자 물질이 용해된 용액을 베이스 기재상에 도포하여 형성될 수 있다. 상기 용액의 용매는 상기 고분자 물질을 용이하게 용해시키면서, 베이스 기재(10)에 형성된 패턴(P)을 변형시키지 않는 물질이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 고분자 용액의 형성 방법은 고분자 용액의 물성이나 패턴(P)의 형상 및 특성 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 고분자 용액의 점도가 비교적 낮고 베이스 기재의 패턴(P)이 미세한 크기로 형성되는 경우, 스프레이 코팅 방법이 이용될 수 있다. 이 경우, 고분자 용액의 건조 특성과 함께 스프레이 노즐의 크기나 압력, 공기압 등의 변수들에 대한 최적화된 수치를 실험적으로 도출하고, 이를 활용하여 균일한 두께의 분리층(20)을 형성할 수 있다.
또한, 분리층(20)의 형성은 마이크로 그라비아(Micro-gravure) 공정을 이용하는 전사방식의 도포 방법, 바코터(bar-coater)나 롤러(roller)등을 이용한 접촉식 도포 방법 등의 다양한 도포 방법이 이용될 수 있다.
상리 분리층(20)의 두께는 제조되는 금속 입자의 크기에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 상기 분리층의 두께는 형성될 금속막(30a)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
예를 들면, 분리층(20)의 두께는 0.1 내지 1㎛일 수 있다. 상기 분리층의 두께가 너무 얇으면 용매의 침투가 어려워 분리층을 제거하기 어려울 수 있다. 또한, 분리층의 두께가 너무 두꺼우면 분리층의 제거에 많은 시간 및 에너지가 소비될 수 있어, 금속막이 손상될 우려가 있다.
다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 분리층(20) 상에 금속막(30a)을 형성한다.
상기 금속막(30a)의 형성방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 공지된 방법에 의하여 형성될 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 열증착(thermal evaporation), 전자빔 증착(e-beam evaporation) 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 물리적 증착 방법이 이용될 수 있다.
또한, 분리층(20) 상에 스퍼터링 방법 등으로 금속 씨드층(seed layer)을 형성한 후, 이 금속 씨드층을 기반으로 하여 전해 도금 공정을 수행하여 원하는 두께의 금속막(30a)을 형성할 수 있다. 이러한 전해 도금 공정은 보다 두꺼운 금속막을 형성하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서 금속막(30a)은 10 내지 100㎚의 두께로 형성될 수 있다.
이후, 상기 베이스 기재의 패턴부로부터 금속막을 분리하여 패턴부의 형상 및 크기에 대응하는 소정의 크기 및 형상을 갖는 개별화된 금속 입자를 얻을 수 있다. 이는 상기 분리막의 제거에 의하여 수행될 수 있으며, 이에 대한 구체적은 설명은 후술하도록 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 금속막(30a) 및 분리막(20)의 형성 공정을 한번 더 수행할 수 있다. 분리층 및 금속 박막의 형성방법은 상술한 바와 같다.
상기 금속막 및 분리막의 형성 공정의 횟수 및 순서는 특별히 제한되지 않는다. 분리막 및 금속막의 형성 공정을 반복적으로 수행하는 경우 한번의 공정으로 보다 많은 갯수의 금속 입자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 베이스 기재(10)의 패턴(P)으로부터 금속막(30a)을 분리하여 개별화된 금속 입자를 얻을 수 있다. 분리층을 형성한 경우에는 베이스 기재(10)와 금속막(30a) 사이에 형성된 분리층(20)을 제거하는 방법에 의해 개별화된 금속 입자를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 분리층(20)을 쉽게 용해할 수 있는 특정 용매를 이용하여 분리층(20)을 제거할 수 있다.
예를 들어, 분리층으로 에틸셀룰로오스를 이용한 경우 에틸 셀룰로오스는 에탄올이나 톨루엔 또는 이의 혼합 용매 등에서 우수한 용해도를 나타낸다. 따라서 이러한 용매에 베이스 기재를 잠입시키면 에틸셀룰로오스로 형성된 분리층(20)은 쉽게 용해되고, 이에 금속막(30a)은 분리되어 도 1에 도시된 바와 같은 개별화된 금속 입자(30)가 된다.
분리층을 형성하지 않은 경우에는 베이스 기재의 패턴으로부터 금속막을 분리하여 개별화된 금속 입자를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 입자는 패턴부의 형상 및 크기에 대응하는 소정의 크기 및 형상을 갖는 개별화된 금속 입자를 얻을 수 있고, 형상 및 크기가 일정한 복수 개의 금속 입자를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 상기 패턴부의 형상 및 크기는 용이하게 조절할 수 있으므로, 설계된 형상 및 크기대로 금속 입자를 용이하게 제조할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 미세 금속 분말의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 상술한 실시예와 다른 구성요소를 중심으로 설명하며, 동일한 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 6은 상술한 도 5b에 연속한 공정으로 이해될 수 있다. 도 5b에 도시된 금속막(30a)은 본 실시예에서는 제1 금속막(31a)으로 이해될 수 있다. 상기 제1 금속막(31a)을 형성한 이후에 상기 제1 금속막(31a) 상에 제2 금속막(32a)을 형성할 수 있다. 상기 제2 금속막(32a)의 형성방법은 상술한 금속막의 형성방법을 이용할 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나, 상기 제2 금속막 상에 추가적으로 1층 이상의 금속막을 형성하여 2층 이상의 다층 구조를 갖는 금속 입자를 제조할 수 있다.
이후, 상술한 바와 같이 베이스 기재의 패턴으로부터 상기 제1 금속막(31a) 및 제2 금속막(32a)을 분리하여 도 3에 도시된 바와 같이 제1 금속층(31) 및 제2 금속층(32)을 갖는 개별화된 금속 입자(30)를 얻을 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나 본 발명의 다른 실시형태에 따르면 제1 금속막 상에 금속 산화물층 및 제2 금속막을 형성할 수 있다.
이후 상술한 바와 같이 베이스 기재의 패턴으로부터 분리하여 도 4에 도시된 바와 같이 제1 금속층(31), 금속 산화물층(33) 및 제2 금속층(32)을 갖는 다층 구조의 개별화된 금속 입자(30)를 얻을 수 있다.
상기 금속막 및 금속 산화물층의 형성 순서 및 반복 횟수는 제한되지 않으며, 이들의 조절하여 금속 입자의 다층 구조를 다양화 할 수 있다.
이상과 같은 방법을 통해 제조되는 미세 금속 분말은 다양하게 활용될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 미세 금속 분말, 수지 결합제 및 유기 용제를 혼합하여 도전성 페이스트(paste)를 제조할 수 있다.
이 경우, 수지 결합제로는 소성 과정에서 용이하게 소실되는 유기 화합물인 알키드 수지나 에틸셀룰로오스 등이 사용될 수 있으며, 유기 용제로는 페이스트에 적당한 점성을 주고 또한 그린 시트에 도포한 후에 건조 처리에 의해 용이하게 휘발되는 유기 화합물인 테르피네올, 부틸카르비톨아세테이트, 케로신 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 제조된 도전성 페이스트는 전자 회로의 배선, 전자 소자(예컨대, MLCC, MLCI)의 전극을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 베이스 필름 P: 패턴부
20: 분리층 30: 금속 입자
30a, 31a, 32a: 금속막 31: 제1 금속층
32: 제2 금속층 33: 금속 산화물층

Claims (20)

  1. 베이스 기재 상에 오목부 및 볼록부로 구성되는 패턴부를 형성하는 단계;
    상기 오목부 및 볼록부에 금속막을 형성하는 단계; 및
    상기 오목부 및 볼록부로부터 상기 금속막을 분리하여 소정의 크기 및 형상을 갖는 개별화된 금속 입자를 얻는 단계; 를 포함하며,
    상기 오목부 및 볼록부는 금속입자를 얻기 위한 소정의 크기 및 형상을 갖는 미세 금속 분말의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속막을 형성하는 단계 이전에 상기 패턴부 상에 분리층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 미세 금속 분말의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분리층은 상기 금속막의 두께보다 두껍게 형성되는 미세 금속 분말의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분리층은 상기 베이스 기재의 패턴부를 변형시키지 않고, 상기 금속막과 반응성이 낮은 물질로 이루어지는 미세 금속 분말의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 분리층은 고분자 물질로 형성되는 미세 금속 분말의 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 금속막을 분리하는 단계는 상기 분리층이 용해되는 용매를 이용하여 상기 분리층을 제거하여 수행되는 미세 금속 분말의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속막 상에 분리층을 형성하는 단계 및 상기 분리층 상에 금속막을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 분리층 및 상기 금속막의 형성 공정은 1회 이상 수행되는 미세 금속 분말의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속막 상에 또 다른 금속막을 1층 이상 형성하는 단계를 추가로 포함하여 상기 개별화된 금속 입자는 다층 구조를 가지는 미세 금속 분말의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속막 상에 금속 산화물층을 형성하는 단계를 추가로 포함하여 상기 개별화된 금속 입자는 다층 구조를 가지는 미세 금속 분말의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기재는 유리 또는 고분자 물질로 이루어지는 미세 금속 분말의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 미세 금속 분말은 입도 분포가 평균입경(D50)의 ±20% 범위에 있도록 제조되는 미세 금속 분말의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 두께에 대한 입경의 비(입경/두께)가 20 내지 100 인 미세 금속 분말의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 입경이 1 내지 10㎛인 미세 금속 분말의 제조방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 두께가 10 내지 100nm인 미세 금속 분말의 제조방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 다각형 또는 원형의 형상을 가지는 미세 금속 분말의 제조방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 복수의 금속층이 적층된 다층 구조인 미세 금속 분말의 제조방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 복수의 금속층 및 복수의 금속 산화물층이 적층된 다층 구조인 미세 금속 분말의 제조방법.
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