정보통신기기, 전자기기의 제조기술은 소형화, 대용량화, 신뢰성 향상 및 제조단가의 절감을 위한 기술 개발을 요구하고 있다. 도전성 페이스트의 대표적인 용도는 하이브리드(hybrid)IC, MLCC(Multi Layer Ceramic Capacity), 다층회로기판, 소형 전자부품의 회로(circuit) 또는 전극 재료로 사용되고 있다. 일반적으로 도전성 페이스트에 사용되고 있는 금속 미립자로는 Ag가 가장 많이 사용되어 왔다. 또한 Ag 금속 미립자는 우수한 전자파 차폐 능력 때문에 최근 고출력 통신기기의 전자파 차폐 재료로 사용이 증가하고 있다. 그러나 Ag 미립자는 귀금속 재료로 가격이 고가이기 때문에, 이를 사용하는 전자 부품의 제조 원가를 상승시키는 주요 원인으로 작용하고 있다. ...
정보통신기기, 전자기기의 제조기술은 소형화, 대용량화, 신뢰성 향상 및 제조단가의 절감을 위한 기술 개발을 요구하고 있다. 도전성 페이스트의 대표적인 용도는 하이브리드(hybrid)IC, MLCC(Multi Layer Ceramic Capacity), 다층회로기판, 소형 전자부품의 회로(circuit) 또는 전극 재료로 사용되고 있다. 일반적으로 도전성 페이스트에 사용되고 있는 금속 미립자로는 Ag가 가장 많이 사용되어 왔다. 또한 Ag 금속 미립자는 우수한 전자파 차폐 능력 때문에 최근 고출력 통신기기의 전자파 차폐 재료로 사용이 증가하고 있다. 그러나 Ag 미립자는 귀금속 재료로 가격이 고가이기 때문에, 이를 사용하는 전자 부품의 제조 원가를 상승시키는 주요 원인으로 작용하고 있다. MLCC 또한, 그 크기의 변화는 약 20년 사이에 면적으로는 1/10로 체적으로는 4/100로 축소되었으나, 고용량을 위하여 층수는 10배 증가하게 되었고 한층의 두께는 3/20으로 얇아져 있음을 알 수 있다. 따라서 이들 소재에 사용되고 있는 전극재료인 도전성 페이스트도 사용량이 크게 증가하였고 결과적으로 전극재료가 차지하는 가격도 증가하였다. 그러므로 전자 부품의 가격 경쟁력 확보를 위해서 Ag와 같은 귀금속의 대체 재료가 요구되고 있으며, 그 하나의 대체 재료로 무전해 도금법에 의한 Ag피복 Cu 미립자를 들 수 있다. 본 연구에서는 도전성 페이스트에 사용되는 고가의 귀금속 분말을 대체하기 위한 귀금속 피복 분말로 Ag피복 Cu 분말의 합성에 관한 기초 연구를 하였다. 염화동 수용액으로부터 환원제로 N2H4 5H2O와 C6H8O6를 사용하고, 분산제로는 Na4P2O7과 gelatin, PVA를 사용하여 Cu 분말을 생성하였다. Cu 분말에 Ag코팅하기 위하여 AgNO3용액을 이용하여 피복특성에 영향을 미치는 첨가제의 영향을 알아보기 위하여 (NH4)2SO4과 NH4OH, KNaC4H4O6 사용하여 Ag피복 Cu 분말의 합성을 규명한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. CuCl2·5H2O에 착염형성제 NH4OH을 pH 10.5이상을 첨가하여 환원반응에 의해 Cu 분말을 제조할 경우, CuCl2에서 CuO가 생성되었고, 다시 이들이 환원되어 분산성이 우수한 Cu 미립자를 형성하였다. 2. CuCl2·5H2O로부터 구상형의 Cu 분말의 제조에 있어서 환원제로는 N2H4․H2O보다 C6H8O6를 사용할 경우, 분산성과 입도분포가 우수한 Cu분말이 얻어졌고 분산제로는 Na4P2O7과 PVA를 혼합하여 사용하였을 때 평균입경이 3~5 ㎛이고 분산성이 우수한 구상형의 Cu분말을 얻을 수 있었다. 3. Ag 피복량을 10wt%~50wt%까지 변화 실험시 전자현미경 관찰을 통하여 비교해본 결과 10wt%와 20wt%인 경우 Ag입자들이 Cu표면에 군데군데 응집된 현상과 Ag가 붙지 않은 Cu표면이 관찰되었다. 그러나 피복량이 30wt%와 40wt%가 되면 Cu의 표면에 Ag가 완전히 피복되었음을 관찰할 수 있었다. 50wt%에서는 피복이 이루어지고도 독립적인 Ag분말들이 형성되었다. 이는 Ag의 과포화도가 높아져 균일핵생성으로 인한 Ag끼리 응집이 일어나는 것으로 판단된다. 색차계를 통한 백색도 값을 측정한 결과 피복량이 증가할수록 백색도 값이 증가하였고, XRD분석 결과 Ag peak intensity값이 피복량에 따라 증가함을 알 수 있었다. 그러나 50wt%에서는 오히려 Ag intensity값이 낮아지고 Cu intensity값이 높아지는 결과를 보여주는데, 이 이유는Ag의 과포화로 인하여 피복이 이루어지지 않고 Ag의 응집현상 때문으로 판단된다. 입도분석 결과에서는 피복량의 증가에 따라 6㎛, 7.5㎛, 6.5㎛, 6.7㎛, 7.6㎛, 9.4㎛로 입경이 증가하는 경향을 보였다. 7.5㎛는 Cu표면에 응집된 Ag들로 인하여 평균 입도값에 영향을 주었다고 판단된다. 4. 첨가제 NH4OH와 KNaC4H4O6 을 소량만 첨가하여도 58~61정도의 백색도 값을 나타내었고, 그 이상 첨가량을 증가시켜도 피복특성의 뚜렷한 효과를 보이지 않았다. (NH4)2SO4 는 3.3g에서 백색도 값이 58로 크게 증가하였고 9.9g 첨가 후 최대 백색도 값인 63을 나타내었다. 이들 첨가제는 피복상태 개선의 효과를 나타내었으며 첨가하는 것이 좋은 피복특성을 나타내는 것으로 판단되었다.
정보통신기기, 전자기기의 제조기술은 소형화, 대용량화, 신뢰성 향상 및 제조단가의 절감을 위한 기술 개발을 요구하고 있다. 도전성 페이스트의 대표적인 용도는 하이브리드(hybrid)IC, MLCC(Multi Layer Ceramic Capacity), 다층회로기판, 소형 전자부품의 회로(circuit) 또는 전극 재료로 사용되고 있다. 일반적으로 도전성 페이스트에 사용되고 있는 금속 미립자로는 Ag가 가장 많이 사용되어 왔다. 또한 Ag 금속 미립자는 우수한 전자파 차폐 능력 때문에 최근 고출력 통신기기의 전자파 차폐 재료로 사용이 증가하고 있다. 그러나 Ag 미립자는 귀금속 재료로 가격이 고가이기 때문에, 이를 사용하는 전자 부품의 제조 원가를 상승시키는 주요 원인으로 작용하고 있다. MLCC 또한, 그 크기의 변화는 약 20년 사이에 면적으로는 1/10로 체적으로는 4/100로 축소되었으나, 고용량을 위하여 층수는 10배 증가하게 되었고 한층의 두께는 3/20으로 얇아져 있음을 알 수 있다. 따라서 이들 소재에 사용되고 있는 전극재료인 도전성 페이스트도 사용량이 크게 증가하였고 결과적으로 전극재료가 차지하는 가격도 증가하였다. 그러므로 전자 부품의 가격 경쟁력 확보를 위해서 Ag와 같은 귀금속의 대체 재료가 요구되고 있으며, 그 하나의 대체 재료로 무전해 도금법에 의한 Ag피복 Cu 미립자를 들 수 있다. 본 연구에서는 도전성 페이스트에 사용되는 고가의 귀금속 분말을 대체하기 위한 귀금속 피복 분말로 Ag피복 Cu 분말의 합성에 관한 기초 연구를 하였다. 염화동 수용액으로부터 환원제로 N2H4 5H2O와 C6H8O6를 사용하고, 분산제로는 Na4P2O7과 gelatin, PVA를 사용하여 Cu 분말을 생성하였다. Cu 분말에 Ag코팅하기 위하여 AgNO3용액을 이용하여 피복특성에 영향을 미치는 첨가제의 영향을 알아보기 위하여 (NH4)2SO4과 NH4OH, KNaC4H4O6 사용하여 Ag피복 Cu 분말의 합성을 규명한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. CuCl2·5H2O에 착염형성제 NH4OH을 pH 10.5이상을 첨가하여 환원반응에 의해 Cu 분말을 제조할 경우, CuCl2에서 CuO가 생성되었고, 다시 이들이 환원되어 분산성이 우수한 Cu 미립자를 형성하였다. 2. CuCl2·5H2O로부터 구상형의 Cu 분말의 제조에 있어서 환원제로는 N2H4․H2O보다 C6H8O6를 사용할 경우, 분산성과 입도분포가 우수한 Cu분말이 얻어졌고 분산제로는 Na4P2O7과 PVA를 혼합하여 사용하였을 때 평균입경이 3~5 ㎛이고 분산성이 우수한 구상형의 Cu분말을 얻을 수 있었다. 3. Ag 피복량을 10wt%~50wt%까지 변화 실험시 전자현미경 관찰을 통하여 비교해본 결과 10wt%와 20wt%인 경우 Ag입자들이 Cu표면에 군데군데 응집된 현상과 Ag가 붙지 않은 Cu표면이 관찰되었다. 그러나 피복량이 30wt%와 40wt%가 되면 Cu의 표면에 Ag가 완전히 피복되었음을 관찰할 수 있었다. 50wt%에서는 피복이 이루어지고도 독립적인 Ag분말들이 형성되었다. 이는 Ag의 과포화도가 높아져 균일핵생성으로 인한 Ag끼리 응집이 일어나는 것으로 판단된다. 색차계를 통한 백색도 값을 측정한 결과 피복량이 증가할수록 백색도 값이 증가하였고, XRD분석 결과 Ag peak intensity값이 피복량에 따라 증가함을 알 수 있었다. 그러나 50wt%에서는 오히려 Ag intensity값이 낮아지고 Cu intensity값이 높아지는 결과를 보여주는데, 이 이유는Ag의 과포화로 인하여 피복이 이루어지지 않고 Ag의 응집현상 때문으로 판단된다. 입도분석 결과에서는 피복량의 증가에 따라 6㎛, 7.5㎛, 6.5㎛, 6.7㎛, 7.6㎛, 9.4㎛로 입경이 증가하는 경향을 보였다. 7.5㎛는 Cu표면에 응집된 Ag들로 인하여 평균 입도값에 영향을 주었다고 판단된다. 4. 첨가제 NH4OH와 KNaC4H4O6 을 소량만 첨가하여도 58~61정도의 백색도 값을 나타내었고, 그 이상 첨가량을 증가시켜도 피복특성의 뚜렷한 효과를 보이지 않았다. (NH4)2SO4 는 3.3g에서 백색도 값이 58로 크게 증가하였고 9.9g 첨가 후 최대 백색도 값인 63을 나타내었다. 이들 첨가제는 피복상태 개선의 효과를 나타내었으며 첨가하는 것이 좋은 피복특성을 나타내는 것으로 판단되었다.
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