KR101146410B1 - 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금 나노입자 및 그제조방법 - Google Patents

은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금 나노입자 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자로서, 주석의 함량이 50wt% ~ 95 wt% 범위인 것이 특징인 나노입자, 그 제조방법, 상기 나노입자를 포함하는 잉크, 페이스트, 및 상기 나노입자를 전극배선에 포함하는 회로기판을 제공한다.
본 발명은 주석의 함량이 95 wt% 이하인 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자를 제공함으로써, 전기전도성이 우수한 솔더 재료 또는 소성온도가 낮은 저온소성용 재료로 이용할 수 있다. 또한, 이러한 나노입자를 잉크 또는 페이스트로 제조하여 전극 배선 재료로 사용하거나 또는 전극 배선용 잉크 또는 페이스트에 첨가제로 첨가되는 경우, 전도성 및 부착성을 향상시키고 소성온도를 낮추는 효과가 있다.
은, 구리, 주석, 합금, 나노입자

Description

은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금 나노입자 및 그 제조방법{ALLOY NANO PARTICLE COMPRISING SILVER, COPPER, AND TIN AND PREPARATION METHOD THEREOF}
도 1은 실시예 1에서 실시한 Ag-Cu-Sn합금 나노입자의 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 Ag-Cu-Sn 합금 나노입자의 SEM(Scannig Electron Microscope) 사진이다. (×60,000)
도 3은 실시예 1에서 제조된 Ag-Cu-Sn 합금 나노입자의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 분석 결과이다.
도 4 및 도 5는 실시예 1에서 제조된 Ag-Cu-Sn 합금 나노입자의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이다.
본 발명은 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
나노입자는 나노스케일의 입자크기를 가지는 입자로서, 전자전이에 필요한 에너지가 물질의 크기에 따라 변화되는 양자크기제한현상(quantum confinement effect) 및 넓은 비표면적으로 인하여 벌크 상태의 물질과는 전혀 다른 광학적, 전기적, 자기적 특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 성질 때문에 촉매분야, 전기자기분야, 광학분야, 의학분야 등에서의 이용가능성에 대한 많은 관심이 집중되어 왔다.
나노입자는 벌크와 분자의 중간체라고 할 수 있으므로, 두 가지 방향에서의 접근방법 즉, "top-down" approach와 "bottom-up" approach의 측면에서 나노입자의 합성이 가능하다. "top-down" approach는 벌크물질을 조각내어 작게 만드는 방법으로 나노입자의 크기를 제어하기 용이하다는 장점이 있으나, 50nm 이하의 나노입자를 만들기 힘들다는 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 "bottom-up" approach 즉 원자나 분자수준에서부터 조립하여 나노입자를 만드는 방법이 각광받고 있으며, 화학적인 분자나 원자 전구물질을 통하는 경우 주로 콜로이드 용액상 합성을 통해 이루어진다.
한편, 종래 전자기기에 내장되는 전자 회로 기판에서 기판과 전자부품을 접합하기 위해 Sn-Pb계 솔더재료, 특히 63wt% Sn- 37wt% Pb 등 저융점(m.p. 183℃)을 가지는 재료가 일반적으로 사용되어 왔으나, 근래에는 Sn-Pb계 솔더재료에 포함되는 납이 부적절한 폐기물처리에 의하여 환경오염을 초래할 가능성이 큰 관계로 납을 함유하지 않는 이른바 무연솔더(lead free solder) 재료의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 무연솔더 재료로서 유망한 것 중 하나가 Ag-Cu-Sn계 솔더재료이다. Ag-Cu-Sn계 솔더재료의 조성은 대부분 Sn함량이 95wt% 이상인 재료로서, 예를 들면 3.8wt% Ag - 0.7wt% Cu - 95.5wt% Sn (m.p. 217℃) 또는 3.0wt% Ag - 0.5wt% Cu - 96.5wt% Sn (m.p. 219~220℃) 등이 있다. 솔더재료로서는 녹는점이 중 요하기 때문에, 상기와 같이 Sn 함량 95wt% 이상의 조성에 개발의 초점이 맞춰져 있으며, 나노입자로 구성된 솔더재료의 개발도 상기의 조성에 국한되어 있다.
상기와 같은 Ag - Cu - Sn 계 합금의 나노입자는 전술한 바와 같이 Sn 함량이 95 wt% 이상인 경우만 개발되고 있을 뿐, Sn 함량이 95 wt% 이하인 나노입자는 알려져 있지 않다. Ag - Cu - Sn계 합금의 나노입자는 상기와 같은 솔더재료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 잉크나 페이스트 등으로 제조되거나, 다른 물질의 잉크, 페이스트 등에 첨가되어 고유의 전도성, 부착성 등을 이용할 수 있다.
이에 본 발명은 Sn 함량이 95 wt% 이하인 Ag - Cu - Sn 계 합금의 나노입자, 그 제조방법, 이를 포함하는 잉크, 페이스트, 및 회로기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자로서, 주석의 함량이 50wt% ~ 95 wt% 범위인 것이 특징인 나노입자를 제공한다.
또한 본 발명은 A) 은, 구리, 주석의 염을 분산제와 함께 용매에 용해시키는 제 1단계; B) 상기의 용액에 환원제를 투입하여 은-구리-주석의 합금입자를 석출시키는 제 2단계; C) 상기 합금입자가 분산된 용액에 세척용 용매를 투입하고 원심분리하여 세척하는 제 3단계; 및 D) 상기 분산액으로부터 합금입자를 분리하는 제 4단계; 를 포함하여 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자로서, 주석의 함량이 50wt% ~ 95 wt% 범위인 것이 특징인 나노입자를 제조하는 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자로서, 주석의 함량이 50wt% ~ 95 wt% 범위인 것이 특징인 나노입자를 포함하는 잉크, 페이스트, 및 상기의 나노입자를 전극 배선에 포함하는 회로기판을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 합금 나노입자는 은, 구리, 및 주석을 합금의 성분으로 할 수 있으며, 주석의 함량이 95 wt% 이하인 것이 특징이다. 일반적인 은, 구리 및 주석의 3성분계로 이루어진 합금의 경우, 솔더 재료로 사용하기 위해서 주석의 함량을 95 wt% 이상으로 하는 것이 보통이며, 이 때 합금의 녹는점은 230℃ 이하인 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명에서는 은, 구리, 및 주석을 합금의 성분으로 포함하면서 주석의 함량이 95 wt% 이하이므로, 녹는점은 230℃ 이상이 될 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 합금 나노입자의 주석 함량은 50 wt% ~ 95 wt%의 범위일 수 있다. 순수한 Ag의 융점은 961℃, Sn은 232℃, Cu는 1085℃이고, 공융조성은 Sn:Ag:Cu = 95:4:1이고 융점은 217-219 ℃이므로, Sn의 함량이 95 wt% 이하인 본 발명의 경우에는 Sn의 함량이 작아질수록 융점은 높아지게 된다. 따라서, 솔더 재료 또는 저온소성용으로 사용하기 위해서는 Sn의 함량이 최소 50 wt% 이상인 것이 바람직하며, 이 때 본 발명의 합금 나노입자의 녹는점은 200℃ ~ 500℃ 의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 하나의 특징으로서 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 입자가 나노입자인 것이 특징이며, 입자의 직경이 1㎛ 이하인 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 2 nm ~ 100 nm 범위일 수 있다.
동일한 조성의 합금이더라도 벌크 상태의 합금에 비하여 나노입자 형태의 합금은 녹는점이 20 ~ 30℃ 정도 낮아질 수 있으며, 그 이유는 다음과 같다. 나노입자의 경우 결정의 크기가 작으므로 전체 원자에 대한 표면원자의 비가 크게 증가하며 이러한 결과는 물질의 열역학적 성질에 큰 변화를 일으킨다. 일반적으로 고체 물질의 표면 원자들은 내부 원자들에 비해 자유 에너지에 큰 기여를 하는데 표면원자의 증가는 나노 결정의 열역학적 성질(예: 녹는점 내림, 상전이)을 변화시킨다. 결정의 크기가 감소하면 배위 수가 충족되지 않은 표면원자의 비가 전체 원자 중에 상당히 큰 부분을 차지하게 된다. 따라서 결정의 에너지상태는 불안정해지고, 높은 에너지를 갖는 표면 원자의 에너지에 의해 큰 영향을 받는다. 일반적으로 결정이 고체상에서 액체상으로 전이가 일어나면, 결합이 단단한 고체상에서와는 달리 액체상에서 표면 원자들의 재구성을 통해 표면적을 최소화하는 경향이 있으며, 에너지가 높은 표면 원자들을 감소시켜 쉽게 표면 에너지를 낮출 수 있게 된다. 따라서 나노 결정의 액체상은 안정화되고 이에 따라 녹는점은 감소하게 된다.
따라서, 본 발명의 합금 나노입자는 종래에 솔더재료 등으로 사용되지 않은 Sn 함량 95 wt%이하의 조성인 경우에도 녹는점이 벌크 또는 마이크로 사이즈의 입자에 비해 낮아 솔더 재료 또는 저온소성용 재료 등으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자는 일반적인 솔더 재료에 비하여 은 및/또는 구리의 함량이 높기 때문에 전기전도성이 우수하다. 또한, 주석을 포함하므로 녹는점이 낮아 솔더 재료 또는 저온소성용 재료로 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자를 잉크 또는 페이스트로 제조하여 전극 배선 재료로 사용하거나 또는 전극 배선용 잉크 또는 페이스트에 첨가제로 첨가되어 전도성 및 부착성을 향상시키고 소성온도를 낮추는 효과를 발휘할 수도 있다.
특히, 본 발명의 Ag - Cu - Sn의 3성분계에서 Cu의 함량이 클수록 고가의 Ag를 대체하는 효과가 있기 때문에, 본 발명에서 구리의 함량은 바람직하게는 5wt% ~ 50wt%의 범위일 수 있다.
Cu의 함량이 상기 범위 이하일 경우에는 재료원가 절감의 효과가 미미하며, 상기 범위 이상일 경우에는 전기전도도가 낮고 녹는점이 높아 솔더재료 또는 저온소성용 재료로 사용하기 힘들다.
본 발명의 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자는 다음과 같이,
A) 은, 구리, 주석의 염을 분산제와 함께 용매에 용해시키는 제 1단계;
B) 상기의 용액에 환원제를 투입하여 은-구리-주석의 합금입자를 석출시키는 제 2단계;
C) 상기 합금입자가 분산된 용액에 세척용 용매를 투입하고 원심분리하여 세척하는 제 3단계; 및
D) 상기 분산액으로부터 합금입자를 분리하는 제 4단계;
를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 제 1단계에서 은, 구리, 주석의 염은 금속염의 환원반응에 사용하는 것으로 당업자에게 알려진 것이라면 특별히 제한하지 않고, 그 비제한적인 예는 상기 금속의 질산화물(Nitrate, NO3 -), 할로겐화물(Cl-, Br-, I-), 수산화물(Oxyhydrate, OH-), 황산화물(Sulfate, SO4 -), 아세테이트(acetate, C2H3O2 -) 등이 있다.
상기 제 1단계에서 분산제는 합금 나노입자의 합성공정에 사용되는 계면활성제로서, 합금 표면을 안정화시키는 역할을 하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 계면활성제는 용액 속에서 계면에 흡착하여 표면장력을 감소시키는 물질로서, 일반적으로 하나의 분자 속에 친수성기와 친유성기가 함께 들어있는 양쪽 친매성 물질이다. 계면활성제는 이온화여부 및 활성제 주체 등에 따라, 음이온성, 양이온성, 양쪽성, 비이온성 등으로 분류하며, 본 발명에서 분산제의 비제한적인 예로는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리메틸비닐에테르(poly methyl vinyl ether, PMVE), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르(polyoxyethylene alkyl phenyl ether), 폴리에틸렌 소비탄 모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate) 또는 이들의 유도체 등이 있다. 이들 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 제 1단계에서 용매는 금속염의 환원반응에 통상 사용하고 있는 용매이면 특별히 제한하지 않으며, 그 비제한적인 예로는 물, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), DMSO, DMF, 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 에틸렌글리콜 모노메틸에테르(ethylene glycol monomethyl ether), 에틸렌글리콜 모노에틸에테르(ethylene glycol monoethyl ether), 에틸렌글리콜 디메틸에테르(ethylene glycol dimethyl ether), 에틸렌글리콜 디에틸에테르(ethylene glycol diethyl ether), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 프로필렌글리콜 프로필에테르(propylene glycol propyl ether), 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate), N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone), 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 아세토니트릴(acetonitrile), THF, 헥사데칸(hexadecane), 펜타데칸(pentadecane), 테트라데칸(tetradecane), 트리데칸(tridecane), 도데칸(dodecane), 운데칸(undecane), 데칸(decane), 노난(nonane), 옥탄(octane), 헵탄(heptane), 헥산(hexane), 자일렌(xylene), 톨루엔(toluene), 벤젠(benzene) 등이 있다. 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용매들 중 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜의 혼합용매를 사용하는 경우, 금속 전구체의 용해도를 높일 수 있고, 반응 전 환원제를 안정화시킬수 있으며, 합금 나노입자의 환원반응 속도를 제어할 수 있는 등의 장점이 있다.
상기 제 2단계에서 환원제는 금속 및/또는 합금의 용액상 환원반응에 통상 사용되는 것으로 당업자에게 알려진 것이라면 특별히 제한되지는 않으며, 그 비제한적인 예는 NaBH4, NH2NH2, LiAlH4 , LiBEt3H 등의 강한 환원제 및 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(tri(ethylene) glycol), 테트라에틸렌글리 콜(tetra(ethylene) glycol) 등의 폴리올과 아민계 화합물등이 가능하다.
한편, 상기 제 2단계의 환원에 의한 합금 나노입자 석출 공정은 80℃ ~ 200℃ 범위의 온도에서 행해지는 것이 바람직하다.
본 발명에 기재된 합금의 나노입자를 포함하는 잉크 또는 페이스트는 당업자에게 통상적으로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있으며, 그 일 예로는 본 발명에 의한 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자를 용매에 분산시키고, 분산제, 기타 첨가제 등을 첨가하여 제조될 수 있다.
본 발명의 잉크 또는 페이스트는 추가로 경화개시제 또는 경화촉진제, 착색제를 더 함유할 수 있으며, 점도조절을 위한 첨가제를 더 함유할 수도 있다. 경화개시제 또는 경화촉진제는 수용성이거나 유화제에 의해 용해되는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 기재된 합금의 나노입자를 전극배선에 포함하는 회로기판은 당업자에게 통상적으로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있으며, 그 일 예로는 본 발명에 의한 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자가 분산된 상기의 잉크 또는 페이스트를 이용하여, 기판 상에 전면도포 후 사진식각하거나, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 등의 방법으로 원하는 패턴을 가진 기판을 제조할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] Ag : Cu : Sn = 1 : 1 : 2( 몰비 ) 인 합금 나노입자의 제조.
1당량의 AgNO3, 1당량의 Cu(C2H5O2)2, 및 2당량의 SnCl2를 PVP(Polyviny Pyrrolidone)가 용해된 DEG(Diethylene Glycol)용액에 첨가 후 교반시키고, 80℃로 1시간 가열하여 유백색의 현탁액(white suspension)을 얻었다. 여기에 5당량의 NaBH4 를 가하고 120℃로 가열하여 Ag-Cu-2Sn (몰비) 합금 나노입자가 포함된 분산액을 얻었다. 상기의 분산액에 아세톤을 가하고, 이를 원심분리(3400rpm, 5분)하여 잔류 계면활성제 등의 유기물등을 세척한 합금 나노입자를 얻었다. 상기 얻어진 합금 나노입자를 물과 아세톤의 혼합용매 및 물과 이소프로필알코올(IPA)의 혼합용매에 재분산시켜 상기의 세척과정을 2회 반복하여 Ag : Cu : Sn 의 몰비가 1 : 1 : 2인 합금 나노입자를 얻을 수 있었다.
상기의 얻어진 나노입자의 물성은 SEM(Scanning Electron Microscope), TEM(Transmission Electron Microscope), EDS(Energy Dispersive Spectroscopy), TGA(Thermal Gravimetry Analysis) 을 이용하여 분석하였다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 합금 입자를 6만배로 확대한 SEM사진으로써 약 5nm급의 균일한 합금입자를 관찰할 수 있다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 합금 입자의 EDS 분석결과로서, Ag : Cu : Sn의 몰비가 1 : 1 : 2 인 것을 알 수 있다.
도 4 및 도 5는 실시예 1에서 제조된 합금 입자를 TEM으로 관찰한 것이며, 약 4~6nm 크기의 입자를 관측할 수 있으나 Sn을 포함하기 때문에 낮은 온도에서 녹아 결정성을 확인 할 수 는 없었다.
본 발명은 주석의 함량이 95 wt% 이하인 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자를 제공함으로써, 전기전도성이 우수한 솔더 재료 또는 소성온도가 낮은 저온소성용 재료로 이용할 수 있다.
또한, 이러한 나노입자를 잉크 또는 페이스트로 제조하여 전극 배선 재료로 사용하거나 또는 전극 배선용 잉크 또는 페이스트에 첨가제로 첨가되는 경우, 전도성 및 부착성을 향상시키고 소성온도를 낮추는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 은, 구리, 및 주석을 포함하는 합금의 나노입자로서, 주석의 함량이 50wt% ~ 90wt% 의 범위이고, 구리의 함량이 5wt% ~ 45wt%의 범위이며, 은의 함량이 잔량의 범위인 것이 특징인 나노 입자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 입자의 크기는 2 nm ~ 100 nm 의 범위인 것이 특징인 나노입자.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 합금 입자의 녹는점이 200℃ ~ 500℃ 의 범위인 것이 특징인 나노입자.
  5. 제 1항에 있어서, 페이스트나 잉크의 첨가제로 사용되는 것이 특징인 나노입자.
  6. A) 은, 구리, 주석의 염을 분산제와 함께 용매에 용해시키는 제 1단계; B) 상기의 용액에 환원제를 투입하여 은-구리-주석의 합금입자를 석출시키는 제 2단계; C) 상기 합금입자가 분산된 용액에 세척용 용매를 투입하고 원심분리하여 세척하는 제 3단계; 및 D) 상기 세척 이후의 합금입자가 분산된 용액으로부터 합금입자를 분리하는 제 4단계; 를 포함하여 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 나노입자를 제조하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1단계에 사용된 용매는 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜의 혼합용매인 것이 특징인 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 제 2단계는 80℃ ~ 200℃ 범위의 온도에서 행해지는 것이 특징인 제조방법.
  9. 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 나노입자를 포함하는 잉크.
  10. 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 나노입자를 포함하는 페이스트.
  11. 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 나노입자를 전극 배선에 포함하는 회로기판.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101007326B1 (ko) 2008-08-11 2011-01-13 삼성전기주식회사 주석-구리-은 합금나노입자, 이의 제조 방법 및 상기 합금나노입자를 이용한 잉크 또는 페이스트
US8486305B2 (en) 2009-11-30 2013-07-16 Lockheed Martin Corporation Nanoparticle composition and methods of making the same
US9011570B2 (en) 2009-07-30 2015-04-21 Lockheed Martin Corporation Articles containing copper nanoparticles and methods for production and use thereof
US9072185B2 (en) 2009-07-30 2015-06-30 Lockheed Martin Corporation Copper nanoparticle application processes for low temperature printable, flexible/conformal electronics and antennas
WO2011109660A2 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 Lockheed Martin Corporation Compositions containing tin nanoparticles and methods for use thereof
US10544483B2 (en) 2010-03-04 2020-01-28 Lockheed Martin Corporation Scalable processes for forming tin nanoparticles, compositions containing tin nanoparticles, and applications utilizing same
KR20120080987A (ko) * 2011-01-10 2012-07-18 김용상 낮은 용융 온도를 가지는 주석/주석합금 나노입자 및 그 제조방법
KR101537134B1 (ko) * 2011-12-30 2015-07-16 주식회사 엘지화학 마이크로 반응기를 이용한 금속 나노입자의 제조방법
WO2013108942A1 (ko) * 2012-01-19 2013-07-25 Kim Young Sang 금속과 비금속 파우더에 나노 주석을 부착하여 제조한 복합소재
WO2013120110A1 (en) 2012-02-10 2013-08-15 Lockheed Martin Corporation Nanoparticle paste formulations and methods for production and use thereof
KR101239238B1 (ko) * 2012-08-27 2013-03-06 아이에스피(주) 주석계 나노 입자가 첨가된 은 복합 잉크의 제조 방법과 그에 의한 은 복합 잉크 및 그 소결 방법과 은 복합 잉크의 소결체
CN106475711A (zh) * 2016-10-21 2017-03-08 中国计量大学 一种纳米锡银铜焊粉的制备工艺
CN115592123B (zh) * 2021-06-28 2023-11-17 厦门市敬微精密科技有限公司 一种纳米银锡合金、其制备方法及其制备装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030026142A (ko) * 2001-09-25 2003-03-31 주연준 주석 분말 제조 방법
JP2003306707A (ja) 2002-04-16 2003-10-31 Mitsubishi Materials Corp 超微粒子金属錫とその製造方法および装置
JP2005319470A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Katsuaki Suganuma 鉛フリーはんだ材料、電子回路基板およびそれらの製造方法
JP2006002234A (ja) 2004-06-18 2006-01-05 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 含銅スズ粉及びその含銅スズ粉の製造方法並びにその含銅スズ粉を用いた導電ペースト

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030026142A (ko) * 2001-09-25 2003-03-31 주연준 주석 분말 제조 방법
JP2003306707A (ja) 2002-04-16 2003-10-31 Mitsubishi Materials Corp 超微粒子金属錫とその製造方法および装置
JP2005319470A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Katsuaki Suganuma 鉛フリーはんだ材料、電子回路基板およびそれらの製造方法
JP2006002234A (ja) 2004-06-18 2006-01-05 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 含銅スズ粉及びその含銅スズ粉の製造方法並びにその含銅スズ粉を用いた導電ペースト

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