초록 ▼

* 플라즈마 기상합성 공정을 이용하여 결정성이 우수한 MLCC용 초미립 니켈 분말의 개발
- 평균입경 100nm - 400nm의 구형의 니켈 초미립 분말 제조
- 300nm급 분말을 이용한 MLCC 전극용 페이스트의 제품화
* 니켈 초미립 분말 제조용 아크 플라즈마 과일롯 시스템 구축
- 제조량 200kg/월 가능한 플라즈마 시스템 구축
- 금속 니켈 원료를 연속으로 투입하여 연속운전 가능한 시스템 개발
* 플라즈마 기상합성법을 이용한 은 나노분말의 제조공정 개발
- 마이크로 사이즈의 은 분말을

* 플라즈마 기상합성 공정을 이용하여 결정성이 우수한 MLCC용 초미립 니켈 분말의 개발
- 평균입경 100nm - 400nm의 구형의 니켈 초미립 분말 제조
- 300nm급 분말을 이용한 MLCC 전극용 페이스트의 제품화
* 니켈 초미립 분말 제조용 아크 플라즈마 과일롯 시스템 구축
- 제조량 200kg/월 가능한 플라즈마 시스템 구축
- 금속 니켈 원료를 연속으로 투입하여 연속운전 가능한 시스템 개발
* 플라즈마 기상합성법을 이용한 은 나노분말의 제조공정 개발
- 마이크로 사이즈의 은 분말을 원료로 나노사이즈의 은 분말 제조
- 비이송식 아크 플라즈마를 이용한 평균입경 100nm이하의 구형 은 분말 제조
- 폐은 분말을 이용한 은 나노분말의 제조 공정 기초기술 확보

Abstract ▼

Current research on mobile electronic devices such as a cellular phone, camcorder, and computer focused on the miniaturization, higher performance, lower power consumption. Various chips of passive components such as capacitors, inductor, and resistor have been reduced their size, and single-layer c

Current research on mobile electronic devices such as a cellular phone, camcorder, and computer focused on the miniaturization, higher performance, lower power consumption. Various chips of passive components such as capacitors, inductor, and resistor have been reduced their size, and single-layer condenser has been rapidly replaced by multilayer ceramic condenser (MLCC). The global market of MLCC has grown at an annual rate of approx. 15% due to the increase of the market of mobile electronic equipment. According to the miniaturization of the electronic equipment, the case size of the MLCC has also been reduced. The MLCC with EIA 0201 (0.6 by 0.3 mm2) case size is also being put into practical use. For miniaturization and larger capacitance of the MLCC, thinning of the dielectric layers is effective, thus a new production technology for ultra-fine particle has been researched. Also, ultra-fine nickel powder is being required because the roughness of the electrode layer affects the breakdown voltage of MLCC.
In order to synthesize ultra-fine nickel powder, chemical vapor deposition (CVD) and wet chemical precipitation methods have been developed. However, in those methods chemical wastes and agglomeration during post heat treatment. Recently, many researchers are interested in the physical vapor deposition (PVD) method. In the PVD process, pure nickel raw material simply vaporize and the nickel vapor could be rapidly quenched resulting in the solidification to ultra-fine nickel powder.
In this research project, we use arc plasma apparatus to produce ultra-fine nickel powder. We designed the arc plasma system and equipment materials for producing nickel powder with no problem. Synthesized powder were evenly distributed with spherical shape and smooth surface. The characteristics of the synthesized powders depended on the composition of the plasma forming gases and quenching conditions. With increasing the flow rate of quenching gas, the average size of the powder decreased from 400 nm to 40 nm. In order to passivation of the ultra-fine nickel powder,. the gas containing oxygen was injected into the tail of the quenching part. The passivation layer with 3 - 5 nm thickness was observed on the TEM photos, and the layer was analyzed on the X-ray diffraction patterns.
We also synthesized silver nanopowder using plasma system. As raw material, both bulk and micro-sized silver powder were used. Feed materials were rapidly melted, evaporated by the high temperature of the plasma flame and the growth of powder was controlled by quenching process. In order to produce silver nanopowder and a small amount of the effect of additional gas was investigated. With increasing the content of nitrogen in the plasma forming gas, the relative evaporation rate of bulk increased. However, as the relative evaporation rate of bulk increased, the size of produced powder also increased. Silver nanopowder was produced effectively by increasing of $H_{2}$ in micro-sized powder. With increasing additional $H_{2}$ gas, the size of produced powder decreased. Phase composition of produced silver nanopowder was investigated by XRD, EDS. Morphology and size was investigated by SEM, PSA. The mean size of silver nanopowder less than 100 nm could be produced by thermal plasma processing.

목차 Contents

• 아크 플라즈마를 이용한 MLCC용 금속 초미립분말의 제조기술 개발...1
• 제출문...2
• 요약문...6
• SUMMARY...11
• CONTENTS...13
• 목차...16
• 표목차...19
• 그림목차...20
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...22
• 제 1 절 연구개발의 필요성...22
• 1. 니켈 초미립 분말 개발의 필요성...22
• 2. 은 나노분말 연구개발의 필요성...24
• 3. 열플라즈마 공정 기술...25
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 내용...26
• 1. 연구개발의 최종 목표...26
• 2. 연구개발의 연차별 목표 및 내용...26
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...27
• 제 1 절 MLCC 소재 시장 현황...27
• 1. 국내 시장...27
• 2. 국외 시장...28
• 제 2 절 국내외 니켈분말 제조기술 동향...30
• 1. 니켈 분말의 제조 방법...30
• 2. 국내의 제조기술 동향...31
• 3. 국외의 제조기술 동향...32
• 4. 국내외 특허 동향...33
• 5. 현존 공정기술의 문제점 및 해결방안...35
• 제 3 절 은 나노분말의 시장동향과 제조방법...36
• 1. 은 나노분말의 용도 및 적용분야...36
• 2. 은 나노분말의 연구개발 동향...38
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과...39
• 제 1 절 금속 분말 제조를 위한 열플라즈마 공정의 원리...39
• 1. 열플라즈마 공정의 특징...39
• 2. 열플라즈마 공정의 전망...42
• 제 2 절 니켈 초미립 분말 제조용 이송식 아크 시스템의 개발...43
• 1. 열역학적 화학평형조성에 대한 고찰...43
• 2. 니켈 금속 증발용 반응기 및 냉각기의 설계와 검증...45
• 제 3 절 아크 플라즈마를 이용한 니켈 초미립 분말 제조공정 최적화...53
• 1. 플라즈마 발생가스 조성에 대한 영향 고찰...53
• 2. 냉각 가스 유량에 대한 영향 고찰...61
• 3. In-situ 산화 피막처리 공정의 개발...62
• 4. MLCC 내부 전극용 니켈 페이스트의 특성 고찰...64
• 5. 니켈 초미립 분말 제조 공정의 요약...66
• 제 4 절 플라즈마 공정을 이용한 은 나노분말의 제조...67
• 1. 은 bulk로부터의 은 나노분말의 생성...67
• 2. Micro-sized powder를 이용한 은 나노분말의 생성...68
• 3. 나노은 합성 실험 결과...71
• 4. 나노은 합성 공정 요약...82
• 제 5 절 결론...83
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...85
• 1. 목표달성도...85
• 2. 관련분야에의 기여도...85
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...87
• 1. 니켈 초미립 분말 제조기술의 실용화(상용화) 전략...87
• 2. 기대효과...87
• 3. 첨단 열플라즈마 공정 개발을 위한 기반기술로 활용...89
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...90
• 제 1 절 선진국의 기술개발 동향...90
• 1. 일본의 기술개발 동향...90
• 2. 미국 및 캐나다의 기술개발 동향...90
• 제 2 절 중국의 기술개발 동향...91
• 1. Kaier Nanometer Technology and Development Co.(Hefei시)...91
• 제 7 장 참고문헌...92