KR101318091B1 - 금속 및 젖산 축합물로 이루어진 재료, 및 전자 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구리, 은 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 및 젖산 축합물을 포함하는 재료는 물론, 금속, 세라믹 및 산화물로 이루어진 표면을 갖는 전자 부품, 및 전자 부품에 금속 표면을 생성하는 방법에 관한 것이다.

Description

금속 및 젖산 축합물로 이루어진 재료, 및 전자 부품{MATERIAL COMPRISED OF METAL AND LACTIC ACID CONDENSATE AND ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은 금속 및 젖산 축합물로 이루어진 재료는 물론, 이 재료를 포함하는 코팅을 갖는 전자 부품에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 특히 세라믹 표면과 같은 산화 표면에나, 특히 알루미늄, 구리, 은, 금 또는 니켈과 같은 금속에 금속 배선(metallization)을 생성하는 것은 물론, 금속 프라이밍 코트(metal priming coat)를 생성하기 위한 프라이밍 코트, 및 소정 물품의 실장하는 데에 있어서의 그 용도에 관한 것이다.

프라이밍 코트를 생성하는 공지의 방법으로는 예를 들면 스퍼터링 또는 진공증착과 같은 공지의 박막 형성 방법이나, 예를 들면 스크린 인쇄 또는 갈바닉 증착(galvanic deposition)과 같은 공지의 후막 형성 방법이 있다. 갈바닉 및 박막 형성 방법은 근본적으로 그 장치 및 공정으로 인해 비용이 많이 든다. 후막 기법은 실제로 간단하지만 높은 온도를 필요로 하여, 예를 들면 플라스틱과 같은 온도 민감 기판에 대한 금속 배선 형성 방법으로서는 배제되고 있다.

J.J. Berzelius가 저술한 화학 교재[3판, Vol. 6, Dresden and Leipzig(1837)]의 페이지 137 및 138에는 은 및 구리의 젖산 염에 대해 설명하고 있다.

구리, 은 및 금은 경납(hard solder)이다.

본 발명의 목적은, 250℃, 특히 300℃의 온도 부하에 견디지 못하는 전자 부품의 표면에서 부드럽게 작용하는 구리, 은 및 금을 포함하는 금속 배선을 마련하거나, 구리, 은 또는 금에 의해 부드러운 조건에서 물품을 실장하는 데에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 150℃ 내지 300℃, 특히 200℃ 내지 250℃에서 금속으로 분해되는 프라이머(primer)를 제공한다.

이러한 목적의 달성은 독립 청구항에 의해 실현된다. 그 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 구리, 은 또는 금과 젖산으로 이루어진 금속 또는 금속 화합물을 기초로 한 프라이밍 코팅제가 금속 배선을 생성하기 위한 프라이머로서 도포되어, 도포 후에 150℃ 내지 300℃에서 원하는 금속 배선으로 변형된다. 본 발명에 따르면, 그러한 식으로 10 내지 50㎛, 특히 20 내지 30㎛의 층 두께를 갖는 특히 접착식 금속 배선이 특히 용이한 방식으로 실현될 수 있다. 예를 들면 플루오로폴리머 또는 폴리이미드와 같은 내열 플라스틱에도 본 발명에 따른 금속 배선이 마련될 수 있다. 게다가, 복수회의 도포가 가능한데, 예를 들면 알루미늄 상에 은의 도포와 같이 다른 금속 위에 소정 금속을 도포하는 것은 후막 형성 기법에 의해서는 실현될 수 없었지만, 본 발명에서는 실현될 수 있다.

프라미잉 코팅제의 기초를 이루는 재료는 특히 구리, 은, 또는 금의 용액 또는 화합물이다. 여기서, 무엇보다도 구리 또는 은에 기초한 재료는 수용성이다. 젖산 유도체들은 축합물이다. 금속 원자당 4개의 유도 젖산 유닛의 비율이 특히 적합하다.

코팅제, 특히 프라이밍 코팅제를 제조하기 위해, 본 발명에 따르면 금속 또는 금속 화합물은 점성 또는 페이스트형 물질이 생성될 때까지 100℃ 이상의 온도에서 수성 젖산 용액과 함께 끓여진다. 이는 특히 유리, 세라믹 및 알루미늄과 갖는 재료에서의 금속 배선 형성에 적합한 금속 화합물, 특히 은 화합물의 특별히 간단한 제조 방법이다.

본 발명에 따른 코팅제는 열 또는 전기 전도성 접점을 생성하거나 전도체 스트립을 형성하도록 가소결(pre-sintered) 금속, 특히 은의 표면들 간의 접착제로서 적합하다.

본 발명에 따라 코팅된 DCB의 세라믹 상에서 소결함으로써 냉각 바디를 용이하게 적용할 수 있다.

실리콘 웨이퍼의 코팅은 문제없이 수행된다. 특히, 광전지 재료의 경우에 실리콘 웨이퍼 상에 알루미늄 표면의 본 발명에 따른 코팅은 구리 또는 은의 작은 밴드와 접촉을 단순화시킨다.

유리 땜납의 본 발명에 따른 코팅은 유리와 금속의 접속을 단순화시킨다.

유리 섬유의 금속 코팅이 단순화된다. 이러한 식으로, 전도성을 갖는 셀룰로오스, 스레드, 및 직물의 간단한 제조가 가능해진다.

또한, 본 발명에 따른 금속 용액은 특히 아크릴레이트 및 시안 에스테르를 위한 경화제로서 적합하다.

게다가, 본 발명에 따른 재료는 특히 아크릴레이트 및 시안 에스테르를 위한 경화제로서 적합하다. 본 발명에 따른 Cu, Ag, 및 Au의 화합물은 단지 100℃ 이상의 온도에서 분해되어, 저장 가능한 방식으로 폴리머계 재료와 혼합될 수 있다. 그 경화 효과는 필요한 경우에 단지 온도를 상승시킴으로써 시작된다.

350℃ 이하, 특히 300℃ 이하에서 젖산 유도체의 분해에 의해 본 발명에 따라 형성될 수 있는 금속 표면의 간단한 생성은 새로운 접합 기법을 창시하였다. 본 발명에 따르면, 종래에 경납으로서 400℃ 이상에서 이용되었던 구리, 은 또는 금을 기초로 한 금속이 연납땜 조건에서 적용될 수 있다. 따라서, 통상의 연납 대신에, 종래에 연납땜 공정에 대해서는 부적합하였던 금속, 특히 구리, 은, 또는 금의 함량이 높은 주석 합금이 연납땜 조건하에서 적용될 수 있다.

아래에서, 실시예를 참조함으로써 본 발명을 잘 이해할 수 있을 것이다.

구리 분말 또는 구리 산화물 분말을 수성 젖산 용액 내에서 끓일 시에, 더 이상 수용성을 갖지 않을 때까지 180℃로 가열하면 밝은 녹색 용액이 생성된다. 이러한 물 불용성의 구리 함유 물질이 금속 배선을 생성하도록 전자 부품의 세라믹 표면 상에 프라이밍 코트로서 인쇄된다. 이렇게 인쇄된 물질은 건조된 후에, 구리 금속 배선이 존재하게 될 때까지 특히 보호 가스 하에서 200℃ 내지 250℃에서 어닐링된다.

은 분말 또는 은 산화물 분말을 수성 젖산 용액 내에서 끓일 시에, 그 혼합물을 200℃로 가열하면 물 불용성의 황색 점성 용액 또는 유동성 페이스트형 물질로 된다. 그 은 함량은 20 내지 25중량%에 이른다. 과잉의 은 성분은 용해되지 않은 채로 유지된다.

이러한 은 코팅제는 PTFE, 폴리이미드, 또는 유리로 이루어진 플레이트, 알루미늄 산화물로 이루어진 세라믹 기판, 및 Al, Cu, Ag, Si 및 Ni로 이루어진 표면을 갖는 기판에 도포되며, 도포 후에 280℃에서 은 금속 배선으로 분해된다. 그 금속 배선은 해당 기재에 매우 단단히 접착된다. 그 은 금속 배선은 그 기재에 대해 이전에는 그렇지 않았더라도 연납땜에 의해 납땜될 수 있다. 은 금속 배선 상에는 추가의 금속 페이스트가 도포되며 이에 의해 이전에는 느슨했던 2개의 부품 사이에 기계적으로 단단하고 열 및 전기 전도성을 갖는 화합물이 생성된다.

은 락티드(silver lactide)는 아크릴레이트, 에폭사이드, 락티드 또는 시안염을 경화될 수지로 중합화하는 데에 경화제로서 첨가된다. 그 혼합물은 저장에 대해 안정하다. 경화는 120℃ 이상의 온도, 특히 180℃ 이상의 온도에서 이루어진다.

금 코팅제는 금 화합물을 수성 젖산 용액에서 끓임으로써 생성되는데, 그 혼합물을 300℃로 가열함으로써, 먼저 용액이 생성되고 이는 물 불용성의 유동성 물질로 변형된다. 금 함량은 금 대 젖산 유닛의 1 : 4의 화학양론비에 이르게 최대 20 내지 30중량%에 상응한다.

이러한 물 불용성 금 코팅제는 PTFE, 폴리이미드, 또는 유리로 이루어진 플레이트, 알루미늄 산화물로 이루어진 세라믹 기판, 및 Al, Cu, Ag, 및 Ni로 이루어진 표면을 갖는 기판에 도포되며, 도포 후에 200℃ 내지 300℃에서 금 금속 배선으로 분해된다. 그 금속 배선은 해당 기재에 매우 단단히 접착된다. 금 금속 배선 상에는 추가의 금속 페이스트가 도포되며, 이에 의해 이전에는 느슨했던 2개의 부품 사이에 기계적으로 단단하고 열 및 전기 전도성을 갖는 화합물이 생성된다.

Claims (12)

1. 금속, 세라믹, 또는 산화물로 이루어진 표면을 갖는 전자 부품에 있어서,
   상기 표면은 금속 및 젖산 축합물을 포함하는 재료로 코팅되고, 상기 재료의 금속은 구리, 은 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전자 부품.
2. 제1항에 있어서, 상기 재료의 젖산 축합물은 락티드, 디락티드, 또는 폴리락티드로부터 선택되는 것인 전자 부품.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재료는 금속 원자당 4개의 젖산 유도체의 단위체를 갖는 것인 전자 부품.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재료는 용액 또는 화합물인 것인 전자 부품.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자 부품은 300℃보다 높은 온도에서 손상되는 것인 전자 부품.
6. 전자 부품에 금속 표면을 생성하는 방법에 있어서,
   금속 분말 또는 금속 화합물 분말 형태의 금속을 물 및 젖산과 함께, 물의 비등점 이상에서 점성 또는 페이스트형 생성물로 전환하고, 이 점성 또는 페이스트형 생성물을 전자 부품의 표면 상에 도포하고, 도포된 층은 금속층으로 전환되는 것인 전자 부품에 금속 표면 생성 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 금속은 은, 구리 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 부품에 금속 표면 생성 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 150℃ 내지 300℃에서 기판 표면에 금속을 도포하는 것을 특징으로 하는 전자 부품에 금속 표면 생성 방법.
9. 금속 및 젖산 축합물을 포함하는 재료를 사용하여 금속 접점을 위한 프라이밍 코트를 형성하는 방법에 있어서, 상기 재료의 금속은 구리, 은 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 프라이밍 코트를 형성하는 방법.
10. 금속 및 젖산 축합물로부터 만들어진 재료를 사용하여 전자 부품들을 연결하는 방법에 있어서, 상기 재료의 금속은 구리, 은 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전자 부품들을 연결하는 방법.
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