KR101402437B1 - 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조에 관한 것으로, 부정형(不定形)의 구리분말로 제조한 판형 구리분말을 은(Ag)코팅한 후, 표면코팅처리를 하여 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법은 부정형(不定形)의 구리분말 원료를 가공하여 판형 구리분말(coopper flake powder)을 제조하는 제 1단계, 여과장치를 이용하여 상기 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 2단계, 상기 제 2단계를 거친 판형 구리분말에 은(Ag)을 무전해 도금법으로 도금하여 은코팅 판형 구리분말을 제조하는 제 3단계, 상기 은코팅 판형 구리분말을 표면코팅처리 하는 제 4단계, 표면코팅처리된 상기 은코팅 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 5단계를 포함함에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법은 부정형(不定形)의 구리분말 원료를 가공하여 판형 구리분말(coopper flake powder)을 제조하는 제 1단계, 여과장치를 이용하여 상기 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 2단계, 상기 제 2단계를 거친 판형 구리분말에 은(Ag)을 무전해 도금법으로 도금하여 은코팅 판형 구리분말을 제조하는 제 3단계, 상기 은코팅 판형 구리분말을 표면코팅처리 하는 제 4단계, 표면코팅처리된 상기 은코팅 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 5단계를 포함함에 기술적 특징이 있다.
Description
본 발명은 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조에 관한 것으로, 부정형(不定形)의 구리분말로 제조한 판형 구리분말을 은(Ag)코팅한 후, 표면코팅처리를 하여 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트의 전기전도 충진제로 사용되는 금속분말의 제조밥법에 관한 것이다.
최근 가전기기 디자인의 다양화로 인해 생산성이 우수한 박막 스위치 적용의 폭이 넓어지고 그 사용량도 증가하고 있다. 그리고, 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트의 소모량 또한 증가하고 있다.
전도성 페이스트의 전기전도 충진제(filler)로는 종래 은, 구리 등의 금속 분말이 사용되고 있다. 하지만, 고가의 전도성 분말인 고순도 은(Ag)분말의 경우 전기전도성은 우수하나 제조 원가가 높은 단점이 있다.
한국등록특허 제1236245호는 고가의 전도성 분말인 은(Ag)분말을 대신하여 구리분말을 판형으로 제조하여 사용하지만, 구리분말의 경우 은(Ag)분말과 비교하여 밀도는 유사하나 전기전도성이 낮은 단점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 판형 은분말(silver flake power)과 유사한 물성(밀도, 전기전도특성)을 가진 전기전도 충진제(filler)를 제조하기 위한 목적이 있다.
또한, 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트의 원가를 절감하기 위한 또다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 사용가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법에 있어서,
부정형(不定形)의 구리분말 원료를 가공하여, 판형 구리분말(coopper flake powder)을 제조하는 제 1단계, 여과장치를 이용하여 상기 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 2단계, 상기 제 2단계를 거친 판형 구리분말에 은(Ag)을 무전해 도금법으로 도금하여 은코팅 판형 구리분말을 제조하는 제 3단계, 상기 은코팅 판형 구리분말을 표면코팅처리 하는 제 4단계, 표면코팅처리된 상기 은코팅 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 5단계에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법은 판형 은분말(Silver Flake power)의 특성과 유사한 은코팅 판형 구리분말을 제조함으로써, 현재 회로 인쇄용 전도성 페이스트로 사용되고 있는 판형 은분말을 대체하여 원가를 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 은코팅 판형 구리분말의 제조방법,
도 2는 본 발명에 따른 가공 전후의 구리분말의 모습,
도 3은 본 발명에 따른 은코팅 판형 구리분말을 전도성 페이스트의 충진제로 사용한 박막 시트 회로이다.
도 2는 본 발명에 따른 가공 전후의 구리분말의 모습,
도 3은 본 발명에 따른 은코팅 판형 구리분말을 전도성 페이스트의 충진제로 사용한 박막 시트 회로이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 은코팅 판형 구리분말의 제조방법이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 박막 시트(Membrane sheet) 회로(100) 인쇄용 전도성 페이스트에 사용가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법은 부정형(不定形)의 판형 구리분말을 은(Ag)코팅한 후, 표면코팅처리를 하여 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 전도성 충진제를 만들게 된다.
본 발명에 따른 은코팅 판형 구리분말은 전기전도성이 우수한 고가의 판형 은분말(silver flake powder)을 대체하기 때문에, 판형 은분말과 유사한 밀도와 전기전도특성을 지녀야 한다.
종래에 사용되던 판형 은분말의 형상은 판형 타입(Flake type)으로, 가공 밀도(tap density)는 2.0 ~ 2.5g/㎤, 입자의 크기(particle size)는 d50 3.0 ~ 10㎛, 두께(Thickness)는 0.5㎛이하로 형성되어 있다.
상기와 같은 특성의 판형 은분말과 같은 물성을 만들기 위해, 구리분말을 판형(Flake)화 하는 작업을 진행해야 한다. 구리분말의 경우 은분말과 밀도가 다르기 때문에 판형 구리분말의 두께를 판형 은분말과 같은 두께로 제작하여서는 안되고, 판형 은분말 보다 두껍게 제작해야 한다.
또한, 일반적으로 판형 은분말 또는 판형 구리분말 등의 판형(Flake)형상 분말의 원료는 환원석출법이나 Atomize법, 증착법 등으로 제조된 구형 또는 그와 유사한 표면을 갖는 분말을 사용하게 되는데, 이와 같은 분말로 가공된 판형 구리분말은 두께는 판형 은분말과 유사하게 제조가 가능하지만 밀도가 낮아져 판형 은분말을 대체하기에는 작업성, 흐름성 및 전기전도성이 매우 불량하게 된다.
본 발명에서는 상기와 같은 물성의 변화를 감안하여 입자의 크기는 d50 2 ~ 5microns, 가공 밀도는 1.0 ~ 5.0g/㎤의 부정형(不定形)의 구리 원료를 사용하며, 보다 바람직하게는 가공 밀도 1.5 ~ 3.5g/㎤이 될 수 있다.
구체적인 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 사용가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법은, 부정형의 구리분말 원료를 가공하여 판형 구리분말을 제조하는 제 1단계(S100), 제조한 판형 구리분말을 여과장치를 이용하여 여과 및 건조하는 제 2단계(S200), 여과 및 건조를 마친 판형 구리분말에 은을 무전해 도금법으로 도금하여 은코팅 판형 구리분말을 제조하는 제 3단계(S300), 그리고 은코팅 판형 구리분말을 표면코팅하는 제 4단계(S400) 및 표면코팅처리된 은코팅 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 5단계(S500)로 이루어진다.
(1) 판형 구리분말의 제조(Cu powder의 Flake화)
상기에서 설명한 바와 같이, 판형 은분말과 유사한 물성을 가지기 위해서, 구리원료의 밀도는 1.0 ~ 5.0g/㎤인 것을 사용하며, 1.5 ~ 3.5g/㎤가 가장 바람직하다. 판형 구리분말을 제조하는 방법은 혼합기를 이용하여 구리분말을 유기용매와 혼합하는 제 1과정과 밀링기를 이용하여 유기용매와 혼합된 구리분말을 부정형 형태의 판형 구리분말로 제조하는 제 2과정으로 이루어진다. 그리고, 제1 과정에서는 건식 및 습식 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 습식 밀링을 사용하였으며, 용매는 유기용매인 메탄올을 적용하였다. 유기용매를 이용하면, 원료의 가공 중 필요에 따라 표면코팅이 가능하고, 원료의 가공 후 보관시 용매와 분리하는 시간을 줄이고 단시간에 건조가 가능하며 장기간 보관도 가능하다. 밀링기는 어트리션 밀(attrition mill)이 사용된다.
구리 원료 1㎏을 기준으로, 용매 1,000 ~ 5,000㎖ 사용이 가능하며, 최적의 분산 조건과 제조 원가 등을 고려하면, 1,800 ~ 3,500㎖가 가장 바람직하다. 그리고, 혼합기의 RPM은 100 ~ 10,000rpm으로 설정이 가능하며, 원재료의 가공성을 고려하면 1,000 ~ 4,000rpm이 가장 바람직하다.
또한, 혼합기의 흐름 속도(folw rate)는 10 ~ 1,000cc/min으로 설정이 가능하며, 200 ~ 500cc/min이 가장 바람직하다.
그리고, 밀링기의 비드볼(bead ball) 직경은 0.3 ~ 5㎜에서 가능하며, 0.5 ~ 2㎜로 선정하는 것이 가장 바람직하다.
마지막으로, 구리원료 분말의 판형(Flake)화 가공 횟수는 0.5 ~ 5회이며, 상기에서 설명한 판형 은분말과 같은 밀도를 구현하기 위해서는 판형 은분말 보다 두꺼워야 하기 때문에 1회는 5 ~ 6분으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.
(2) 여과 및 건조
구리원료의 판형(Fake)화 작업 종료 후 다양한 여과장치(진공여과기, 원심 분리기, 가열식 수분증발기 등)를 이용하여 구리원료를 선택적으로 분리 및 건조하게 된다. 건조 온도는 20 ~ 80℃의 범위에서 가능하며, 가장 바람직하게는 50 ~ 75℃가 될 수 있다.
(3) 은코팅 판형 구리분말의 제조
상기 공정을 통해 제조된 판형 구리분말에 은(Ag)을 무전해 도금법으로 도금하여 은코팅 판형 구리분말을 제조하게 된다. 도금하는 은(Ag)의 함량은 5.0 ~ 30.0%가 바람직하며, 도금 방법은 질산은 도금, 시안은도금, Non-Cyanide 도금, 증착 도금 등 다양한 방법이 있으며, 작업자의 의지에 따라 선택적으로 적용이 가능하다. 그리고, 도금이 완료되면 순수를 이용하여 세척을 하게 된다.
(4)은코팅 판형 구리분말의 표면코팅처리
은코팅 판형 구리분말의 표면코팅처리는 은코팅 판형 구리분말을 수지와 배합하고 인쇄하는 과정에서 필요한 분산성과 부착성 및 액의 안정성을 개선하기 위해 이루어 진다. 표면코팅제로서의 적용 가능한 첨가제로는 올레산(oleic acid), 스테아르산(stearic acid), 아디프산(adipic acid) 또는 말레산(maleic acid)과 각종 커플링제(coupling agent) 등이 있으며, 이 중에서 올레산(oleic acid)과 스테아르산(stearic acid)이 가장 바람직하다.
올레산(oleic acid)의 코팅량은 은코팅 판형 구리분말의 중량(g) 대비 0.01 ~ 5.0wt%에서 선택적으로 코팅이 가능하며, 가장 바람직하게는 0.1 ~ 2.0wt%이다.
스테아르산(stearic acid)의 코팅량은 은코팅 판형 구리분말의 중량(g) 대비, 0.01 ~ 5.0wt%에서 선택적으로 코팅이 가능하며, 가장 바람직하게는 0.1 ~ 1.5wt%이다.
(5) 여과 및 건조
작업 종료 후 다양한 여과장치(진공여과기, 원심 분리기, 가열식 수분증발기 등)를 이용하여 분리 및 건조하게 된다. 건조 온도는 20 ~ 80℃의 범위에서 가능하며, 가장 바람직하게는 50 ~ 75℃가 될 수 있다.
실시예)
구리분말의 판형(Flake)화를 위한 작업으로 Basket-Mill type의 Milling 기계를 이용하며, 스테인레스 반응용기에 Particle size : d50 4㎛, 밀도(Tap Density) 1.0 ~ 3.0g/㎤의 부정형(不定形)의 구리원료와 메탄올 3,000㎖를 넣고 교반기를 이용하여 구리분말을 분산 시킨다. Blade가 있는 Basket-Mill 내부에 0.1 ~ 1.5Φ Ceramic bead를 충진하고 3,000rpm으로 회전시킨 후 분산되어 있는 구리분말 페이스트를 Basket-Mill 내부로 넣어서 Milling 가공을 한다.
1회 Milling이 완료 된 후 파우더와 용매를 꺼내고, 여과장치를 이용하여 파우더를 분리하고 건조를 진행한다. 이때 건조온도는 50 ~ 75℃에서 2시간을 진행하게 된다.
건조 후 파우더를 계량하여, Milling한 구리분말의 은코팅 공정을 진행하여 은코팅 판형 구리분말을 제조후, Stearic Acid 0.1 ~ 1.5wt%, Oleic Acid 0.1 ~ 2.0wt%를 유기용매에 희석하여 메탄올 800㎖에 은코팅 판형 구리분말을 넣어 교반기로 분산을 한 후, 메탄올에 희석한 표면코팅제를 넣고, 10 ~ 25분간 교반 및 표면코팅을 진행한다. 이후 여과장치를 이용하여 파우더를 분리한 후, 건조 온도 50 ~ 75℃에서 2시간 건조를 진행하여 Membrane sheet 회로(100) 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말을 제조하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 가공 전후의 구리분말의 모습이며, 도 3은 본 발명에 따른 은코팅 판형 구리분말을 전도성 페이스트의 충진제로 사용한 Membrane sheet 회로이다.
도 2에 도시된 (a) 구리원료 분말의 가공전, (b) 구리원료 분말의 가공후 사진에서와 같이 구리원료 분말을 가공하고 나면, 가공하기 전과 비교하여 구리분말이 판형 형태를 가지게 된다.
또한, 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 은코팅 판형 구리분말을 전도성 페이스트의 충진제로 사용할 경우, 종래에 사용되던 판형 은분말과 같은 효과를 낼 수 있는 박막 시트 회로(100)를 제작할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 박막 시트 회로
Claims (9)
- 박막(membrane) 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 사용가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법에 있어서,
부정형(不定形)의 구리분말 원료를 가공하여, 판형 구리분말(coopper flake powder)을 제조하는 제 1단계;
여과장치를 이용하여 상기 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 2단계;
상기 제 2단계를 거친 판형 구리분말에 은(Ag)을 무전해 도금법으로 도금하여 은코팅 판형 구리분말을 제조하는 제 3단계;
상기 은코팅 판형 구리분말을 표면코팅처리 하는 제 4단계;
표면코팅처리된 상기 은코팅 판형 구리분말을 여과 및 건조하는 제 5단계
로 이루어지되, 상기 제 1단계의 상기 판형 구리분말을 제조하는 방법은
혼합기를 이용하여 구리분말을 유기용매와 혼합하는 제 1과정;
어트리션 밀(attrition mill)을 이용하여 유기용매와 혼합된 상기 구리분말을 부정형 형태의 판형 구리분말로 제조하는 제 2과정
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 혼합기의 RPM은 100 ~ 10,000rpm으로 설정하며, 흐름 속도(folw rate)는 10 ~ 1,000cc/min으로 설정하는 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 어트리션 밀에 포함된 비드볼(bead ball) 직경은 0.3 ~ 5mm이며, 가공 횟수는 0.5 ~ 5회이며, 1회는 5 ~ 6분인 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 여과장치는 진공여과기, 원심분리기 또는 가열식 수분증발기 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3단계에서 도금하는 상기 은(Ag)의 함량은 5 ~ 30%이며, 도금 방법은 질산은도금, 시안은도금, Non-Cyanide 도금 또는 증착도금 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 4단계에서 상기 표면코팅처리는 첨가제를 사용하며, 상기 첨가제는 올레산(oleic acid), 스테아르산(stearic acid), 아디프산(adipic acid) 또는 말레산(maleic acid) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 표면코팅처리에 사용되는 상기 첨가제는 상기 은코팅 판형 구리분말의 중량(g) 대비 0.01 ~ 5.0wt%인 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 5단계의 건조 온도는 20 ~ 80℃인 것을 특징으로 하는 박막 시트 회로 인쇄용 전도성 페이스트에 적용 가능한 은코팅 판형 구리분말의 제조방법.
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