[논문]V2O5 도핑된 NiCuZn 페라이트로 제조된 칩인덕터에서의 Ag/cu 석출

제해준; 김병국

doi:10.3740/mrsk.2003.13.8.503

문제 정의

이러한 소결 첨가제 실험은 벌크(bulk) 코어의 제조를 통한 특성 고찰에 머무르며, 내부전극 Ag 층이 적층된 칩인 덕터에 적용했을 때 일어날 수 있는 페라이트의 미세구조 변화 및 이에 따른 자기적 특성 변화를 간과하고 있다. 따라서 V2O₅가 첨가된 NiCuZn 페라이트로 칩인덕터를 제조했을 때의 페라이트의 미세구조 변화 및 이에 따른 자기적 특성 변화에 관한 연구결과를 일차적으로 보고하였다.12)
본 연구에서는 V2O₅가 첨가된 NiCuZn 페라이트 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄법으로 칩인덕터를 제조했을 때, 페라이트의 미세구조 상에 발생하는 Ag와 Cu의 석출현상에 대하여 고찰하고자 하였다.
흰 선의 형태로 늘어선 4층의 Ag 내부전극이 주위의 페라이트 층과 비교적 균일한 형태로 적층되었으며, 내부전극의 두께는 30 μm, 내부전극간 거리는 150//m 정도 됨을 알 수 있다. 본 연구에서는 VQ5의 첨가에 따른 Ag 내부전극 주위를 둘러싸고 있는 페라이트 층에서 발생하는 Ag 및 Cu의 석출 현상을 조사하였다.

제안 방법

8에 나타내었다. AES 분석 시 표면의 오염 층을 제거하기 위해 ion etching을 한 후에 분석하였다. 분석 결과 주성분이 Cu 및 O, 즉 Cu의 산화물임을 확인할 수 있다.
V2O₅가 0~0.5wt% 첨가된 NiCuZn 페라이트 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄법으로 7.7X4.5X1.4mm 크기의 칩인덕터를 제조했을 때, 페라이트 층의 미세구조상에 발생하는 Ag와 Cu의 석출현상에 대하여 고찰하였다.
석출물의 성분은 EPMA(JEOL, JXA-8600) EDX로 정성분석을 하였으며, 정확한 표면분석을 위하여 AES(Perkin-Elmer, 0>-670)를 사용하였다. 또한 XPS(SSI, 2803-S) 분석을 통하여 석출물의 원자가 분석을 하였다.
미세구조 관찰을 위해 840℃에서 10분간 열간 엣칭하였다. 석출물의 성분은 EPMA(JEOL, JXA-8600) EDX로 정성분석을 하였으며, 정확한 표면분석을 위하여 AES(Perkin-Elmer, 0>-670)를 사용하였다. 또한 XPS(SSI, 2803-S) 분석을 통하여 석출물의 원자가 분석을 하였다.
4mm를 유지하였다. 열처리된 시편의 양쪽에 상용 외부 전극 Ag 페이스트(Heraeus ET1643)를 입혀 850℃-10분간 열처리하여 최종 칩인덕터 시편을 제조하였다. Fig.
이러한 Ag 및 Cu-rich 상의 생성이 입계부식을 위한 840℃ 열처리 시 내부전극 Ag의 확산에 의한 영향인지를 확인하기 위하여, V2O₅ 0.5 wt% 첨가된 칩인덕터 시편을 870~900℃에서 소결하여 내부전극 부위를 모두 제거한 후, 페라이트 층만을 경면 연마하여 열처리하고, 광학현미경으로 관찰한 결과를 Fig. 5에 나타내었다. 소결 온도가 낮을 경우에는 흰색의 Ag 상이 주로 석출 되며 소결 온도가 높아질수록 검은색의 Cu-rich 상이 많이 석출되는 것을 확인할 수 있다.
칩인덕터 시편의 미세구조 분석은 광학현미경과 SEM을 이용하여 페라이트 층에 발생되는 Ag 및 Cu의 석출 현상을 중점적으로 관찰하였다. 미세구조 관찰을 위해 840℃에서 10분간 열간 엣칭하였다.
분말 혼합은 원료와 분산매(물), 그리고 steel 볼을 사용하여 6시간 볼 밀링하였으며, 건조 후 750℃에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말에 V2O₅를 0, 0.1, 0.3, 0.5 wt% 각각 첨 가하였으며 , 저온 소결을 위한 분말의 소결도를 증진시키기 위하여 4시간 attrition 밀링하여 평균입자크기 0.65/zm의 페라이트 분말을 준비하였다.

대상 데이터

페라이트의 조성은 저손실 특성을 가지는 (NigCUM Zno.50)l.o3(Fe203)o.97+ CO₃O₄ (1 wt%) 조성으로 고정하였으며, FeQa와 ZnO는 국산 공업용 고순도(>99.9%) 분말을, NiO, CuO 및 CsQ는 일제 시약급(>99.9%) 분말을 사용하였다. 분말 혼합은 원료와 분산매(물), 그리고 steel 볼을 사용하여 6시간 볼 밀링하였으며, 건조 후 750℃에서 2시간 동안 하소하였다.

성능/효과

4(a)와 같이 단일로 존재하기보다 Fig. 4(b)와 같이 Cu 성분과 인접하여 존재하며 그 형태는 다면체이거나 구 형상임을 알 수 있었다.
')또한 페라이트 조성을 Fe2O₃ 결핍 조성의 비화학양론적 비를 갖게 하여 산소공홍 확산에 의한 소결 촉진을 도모하고 있다.2)그러나 FezCh가 결핍된 조성의 NiCuZn 페라이트 소결시, Cu 첨가에 의해 생성된 산소 공공은 냉각시 공기 중의 산소로 채워져 Cu 금속 상이 석출하게 된다.3)또한 전극 부위에서의 Cu 석출은 확산된 Ag와의 반응에 의해 보다 낮은 융점의 Cu-Ag 상을 형성하여, 냉각 시 Cu와 Ag로 분리되면서 Cu가 입계에 석출하여 페라이트 입자 내부에 응력을.
2)그러나 FezCh가 결핍된 조성의 NiCuZn 페라이트 소결시, Cu 첨가에 의해 생성된 산소 공공은 냉각시 공기 중의 산소로 채워져 Cu 금속 상이 석출하게 된다.3)또한 전극 부위에서의 Cu 석출은 확산된 Ag와의 반응에 의해 보다 낮은 융점의 Cu-Ag 상을 형성하여, 냉각 시 Cu와 Ag로 분리되면서 Cu가 입계에 석출하여 페라이트 입자 내부에 응력을.야기해 인덕턴스를 .
분석결과를 보면 대다수가 Cu2O 피크와 겹치며, 일부 CuO 피크가 중복되어 나타남을 알 수 있다. 결론적으로 Cu 산화물은 840℃ 열처리 시 Cu가 페라이트 표면으로 석출되어 나오면서 공기 중의 산소와 반응하여, 바깥쪽은 CuO로, 내부로 갈수록 산소량이 적은 Cl0O로 산화되는 것으로 판단된다. 또한 Cu나 CuO, Cu2O 모두 용융점이 1000℃ 이상인 점을 감안할 때, 페라이트 층 내에 존재하는 Cu는 산화물 형태가 아니라 금속상으로 존재하다가, 840℃ 열처리 시 다시 Ag-Cu 저융점 액상을 형성하여 합쳐지면서 표면으로 석출되는 것으로 생각된다.
5 wt%로 첨가량이 늘어날수록 석출물 양이 늘어남을 알 수 있다. 결론적으로 V2O₅ 첨가가 Ag 및 Cu-rich 상 석출에 결정적인 영향을 미침을 알 수 있다. 또한 V2O₅ 0.
소결 온도가 낮을 경우에는 흰색의 Ag 상이 주로 석출 되며 소결 온도가 높아질수록 검은색의 Cu-rich 상이 많이 석출되는 것을 확인할 수 있다. 결론적으로 내부전극이 제거된 시편에서 Ag 및 Cu-rich 상이 표면에 석출되는 것이 확인됨으로써, 이러한 석출물은 페라이트 층에 존재하고 있다가 840℃ 열처리 시 표면으로 용출되어 나오는 것으로 나타났다.
따라서 자기적 특성 결과12) 및 본 연구결과를 고려할 때, 칩인 덕 터 제조시 페라이트의 저온소결을 위한 V2O₅ 첨가량은 0.3 wt% 이하가 적절한 것으로 판단된다.
AES 분석 시 표면의 오염 층을 제거하기 위해 ion etching을 한 후에 분석하였다. 분석 결과 주성분이 Cu 및 O, 즉 Cu의 산화물임을 확인할 수 있다. 또한 AES 분석 결과 석출물 Ag나 Cu 산화물 어디에도 첨가물인 V은 검출되지 않았다.
참고로 Cu?O의 결합에너지 피크를 실선으로, CuO를 점선으로 나타내었다. 분석결과를 보면 대다수가 Cu2O 피크와 겹치며, 일부 CuO 피크가 중복되어 나타남을 알 수 있다. 결론적으로 Cu 산화물은 840℃ 열처리 시 Cu가 페라이트 표면으로 석출되어 나오면서 공기 중의 산소와 반응하여, 바깥쪽은 CuO로, 내부로 갈수록 산소량이 적은 Cl0O로 산화되는 것으로 판단된다.
이러한 결과를 바탕으로 NiCuZn 페라이트 내에 V2O₅가 첨가되면 소결 시 V이 페라이트 내에 고용되어 들어가고, 계면에서의 Cu 석출 및 내부전극 Ag의 확산 현상에 따른 Cu-Ag의 저융점 액상이 형성되며, V2O₅ 첨가량이 많을수록, 소결온도가 높을수록 그 양이 증가되는 것으로 생각된다. 냉각시 Cu-Ag 저융점 액상은 Cu와 Ag 성분으로 분리되면서 주로 페라이트의 여러 입자간의 접합점에 존재하다가, 840℃ 재 열처리시 다시 Cu-Ag 저융점액상으로 녹으며 합쳐져 페라이트 표면으로 용출되면서 퍼지게 되며, 냉각시 다시 Cu와 Ag 성분으로 분리되면서 Ag는 합쳐지고 Cu의 표면이 산화되는 것으로 판단된다.
현재까지의 실험 결과를 종합하여 보면, V2O₅ 첨가량이 많고 소결온도가 높을수록 페라이트 표면에 Ag 및 Cu 산화물 석출량이 많아지며, 이 물질들은 소결 이후에 페라이트 층에 존재하고 있었음을 알 수 있다. 이러한 결과는 여러 문헌들에서 보고된 여러 가지 반응, 즉 Fe2O₃ 결핍 조성에서의 여러 입자간의 접합점에 Cu 금속 석출,3) 내부전극 Ag의 페라이트 내로 확산에 따른 Cu 석출 및 입계의 CuO-Ag 생성, 4)소결시 Ag와의 반응을 통한 저융점 Cu-Ag 액상의 생성' 등과 관련이 있는 것으로 생각된다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

V2O5 도핑된 NiCuZn 페라이트로 제조된 칩인덕터에서의 Ag/cu 석출
Ag and Cu Precipitation in Multi-Layer Chip Inductors Prepared with V2O5 Doped NiCuZn Ferrites 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

V2O5 도핑된 NiCuZn 페라이트로 제조된 칩인덕터에서의 Ag/cu 석출 Ag and Cu Precipitation in Multi-Layer Chip Inductors Prepared with V2O5 Doped NiCuZn Ferrites 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

제해준 (31) 김병국 (37)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

V2O5 도핑된 NiCuZn 페라이트로 제조된 칩인덕터에서의 Ag/cu 석출
Ag and Cu Precipitation in Multi-Layer Chip Inductors Prepared with V2O5 Doped NiCuZn Ferrites 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper