KR101886963B1 - Method for controlling resistivity of nickel based metal foil - Google Patents

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김창구
박정근
김준현
박창진
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아주대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for controlling resistivity of nickel-based metal foil, which comprises a step of forming a nickel/tin alloy layer on a surface of nickel-based metal foil by depositing tin on the nickel-based metal foil through chemical vapor deposition using a tin precursor on the nickel-based metal foil.

Description

니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법{METHOD FOR CONTROLLING RESISTIVITY OF NICKEL BASED METAL FOIL}[0001] METHOD FOR CONTROLLING RESISTENCE OF NICKEL BASED METAL FOIL [0002]

본 발명은 니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 니켈계 금속 포일의 비저항을 임의의 목표값으로 조절하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling the resistivity of a nickel-based metal foil, and more particularly, to a method of adjusting the resistivity of a nickel-based metal foil to an arbitrary target value.

비저항(resistivity)은 물질이 전류의 흐름에 얼마나 세게 맞서는 지를 측정한 물리량으로, 전도도의 역수이며, 저항률이라고도 한다. 저항률이 낮다는 것은 물질이 전하의 움직임을 덜 방해한다는 것이다. 저항률의 SI 단위는 옴미터(Ωm)이다. 전기저항과는 달리, 같은 물질이라면 물체의 크기와는 상관없이 같은 값을 가지는 세기성질(intensive property)이다.Resistivity is a measure of how strongly a material confronts the flow of current, the reciprocal of the conductivity, and also called the resistivity. A low resistivity means that the material is less likely to interfere with the movement of the charge. The SI unit of resistivity is ohmmeter (Ωm). Unlike electrical resistance, the same material is an intensive property with the same value regardless of the size of the object.

야금(metallurgy)은 광석에서 금속을 추출한 후에, 제련(smelting)하고 각종 사용 목적에 맞도록 조성 및 조직을 조절하여 필요한 형태로 만드는 기술로서, 종래에는 금속의 비저항을 조절하기 위한 기술로 야금이 있었다. 야금은 광석에서 금속을 추출하여 제련하는 금속 제련 분야와 각종 목적에 맞는 성질의 금속 및 합금을 만드는 금속재료 분야로 나눌 수 있다. 금속의 전기적, 물리적 성질을 변화시키기 위해서는 금속 재료 분야의 방법을 이용하여 새로운 합금을 제작해야한다. 합금을 만들기 위해서는 여러 금속을 용융하여 가공해야한다. 그러나 금속의 녹는점이 매우 높기 때문에 합금 제작에 소모되는 공정 시간과 공정 비용이 매우 크다. 따라서, 종래의 기술보다 공정비용과 공정시간을 단축시키면서 금속의 비저항을 조절할 수 있는 새로운 기술이 요구된다.Metallurgy is a technique for extracting metals from ores, smelting them, adjusting the composition and organization to suit the purpose of use, and conventionally, there is metallurgy as a technique for controlling the resistivity of metals . Metallurgy can be divided into metal smelting, which extracts and smelts metals from ore, and metal materials, which make metals and alloys suitable for various purposes. To change the electrical and physical properties of metals, new alloys must be made using methods in the field of metal materials. To make alloys, several metals must be melted and processed. However, since the melting point of metal is very high, the process time and process cost consumed for alloy manufacture are very large. Therefore, there is a need for a new technique capable of controlling the resistivity of the metal while reducing the process cost and the process time, compared with the prior art.

최근 전자기기는 다양한 기능과 높은 성능을 갖추게 되었으며, 이에 따라 필요한 전력량 또한 증가하였다. 또한 태양전지, 풍력발전, 운송 수단 등 여러 분야에 고전력 소자가 사용되면서 고전력 소자의 사용량이 증가하였다. 이러한 고전력 소자는 높은 전력의 사용을 위해 과부하로 인한 전력을 사용하기 때문에 과부하로 인한 전력 손실과 전자기기 손상 위험이 높다. 그로인하여 전자기기와 회로를 보호하기 위하여 고전류용 보호소자의 개발이 요구되고 있다. 대표적인 보호소자인 퓨즈형 저항기는 정상상태에서 저항기로 동작하고 과전류가 흐를 때는 용단되어 퓨즈의 기능을 하는 소자이다. 지금까지 퓨즈형 저항기에는 Sn, Sn/Zn, Sn/Pb 등의 금속이 사용되었다. 그러나 이와 같은 금속들은 비저항과 융점이 각각 20 μΩcm 및 200 ℃ 정도로 허용 전류가 낮아 고전류용 퓨즈형 저항기에 사용할 수 없으므로 융점이 높은 금속이 필요하다. 니켈계 합금은 융점이 높아 허용전류가 높기 때문에 고전류용 퓨즈형 저항기에 사용이 가능하다. 그러나 다양한 기능을 구현하기 위해 복잡해지는 전자 회로에 적용하기 위해서는 다양한 비저항의 고전류용 퓨즈형 저항기가 필요하며 이를 제작하기 위해서는 금속 재료의 비저항을 조절하는 기술이 필요한 실정이다.Recently, electronic devices are equipped with various functions and high performance, and accordingly, the amount of power required has also increased. In addition, the use of high-power devices has increased in many fields such as solar cells, wind power generation, transportation, and the like. These high power devices use power due to overloading for high power usage, so there is a high risk of power loss due to overload and damage to electronic equipment. Therefore, it is required to develop protective devices for high current to protect electronic devices and circuits. A typical protection element, a fuse-type resistor, operates as a resistor in a steady state and is fused when the overcurrent flows and functions as a fuse. Until now, metals such as Sn, Sn / Zn and Sn / Pb have been used for the fuse type resistor. However, these metals have a low resistivity and a melting point of about 20 μΩcm and 200 ° C., respectively. Therefore, they can not be used in high current fused resistors. Nickel-based alloys can be used in fuse-type high-current resistors because they have high permissible current due to their high melting point. However, in order to realize various functions, a fuse-type resistor having a high resistivity of various resistances is required to be applied to a complicated electronic circuit, and a technique for controlling the resistivity of a metal material is required to fabricate the fuse resistor.

본 발명의 일 목적은 니켈계 금속 포일의 비저항을 조절하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for controlling the resistivity of a nickel-based metal foil.

본 발명의 일 목적을 위한 니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법은 니켈계 금속 포일 상에 주석 전구체를 이용하는 화학기상증착법을 통해 주석을 상기 니켈계 금속 포일 상에 증착하여, 상기 니켈계 금속 포일 표면에 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계;를 포함한다.A method for controlling the resistivity of a nickel-based metal foil for an object of the present invention includes depositing tin on the nickel-based metal foil by chemical vapor deposition using a tin precursor on the nickel-based metal foil, And forming a nickel / tin alloy layer.

일 실시예에서 상기 화학기상증착법은 10 Torr 이하의 압력에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the chemical vapor deposition process can be performed at a pressure of 10 Torr or less.

일 실시예에서 상기 주석의 화학기상증착은 250 ℃ 내지 950 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the chemical vapor deposition of the tin may be performed at a temperature of from 250 캜 to 950 캜.

일 실시예에서 상기 주석 전구체는 디부틸틴 디아세테이트(dibutyltin diacetate)(C12H24O4Sn, DBTDA), 테트라메틸 틴(tetrametyl tin)(C4H12Sn), 테트라부틸 틴(tetrabutyl tin)(C16H36Sn), 틴 클로라이드(tin chloride)(SnCl4) 및 틴 알콕시드(tin alkoxide)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the tin precursor is selected from the group consisting of dibutyltin diacetate (C 12 H 24 O 4 Sn, DBTDA), tetrametyl tin (C 4 H 12 Sn), tetrabutyl tin (C 16 H 36 Sn), tin chloride (SnCl 4 ), and tin alkoxide.

일 실시예에서 상기 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계에서, 상기 니켈/주석 합금층 상부에 주석층이 형성될 수 있다.In one embodiment, in the step of forming the nickel / tin alloy layer, a tin layer may be formed on the nickel / tin alloy layer.

본 발명에 따르면, 니켈계 금속 포일 상에 주석 전구체를 화학기상증착법으로 상기 니켈계 금속 포일 상에 증착하여, 상기 니켈계 금속 포일 표면에 니켈/주석 합금층을 형성하고, 주석의 함량 및 증착 속도에 따라 니켈계 금속 포일의 비저항을 조절할 수 있다. 융점이 높은 니켈계 금속 포일에 니켈/주석 합금이 형성되어 니켈 표면의 비저항을 조절이 가능해짐으로써, 다양한 기능을 구현하는 복잡한 전자회로에 고전류용 퓨즈형 저항기를 적용할 수 있을 것이다.According to the present invention, a tin precursor is deposited on the nickel-based metal foil by a chemical vapor deposition method on a nickel-based metal foil to form a nickel / tin alloy layer on the surface of the nickel-based metal foil, The resistivity of the nickel-based metal foil can be controlled. The nickel / tin alloy is formed on the nickel-based metal foil having a high melting point, so that the resistivity of the nickel surface can be controlled, so that a high-current fuse-type resistor can be applied to a complicated electronic circuit that implements various functions.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 구현하기 위한 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 공정 온도에 따른 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 공정 온도에 따른 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 공정 온도에 따른 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 니켈/주석 합금층에 대한 도면이다.
도 6은 공정 온도에 따른 합금층 증착 속도를 나타낸 도면이다.
도 7은 공정 온도에 따른 주석 함량을 나타낸 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an apparatus for implementing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a change with the process temperature. FIG.
3 is a view showing a change with the process temperature.
4 is a view showing a change with the process temperature.
5 is a view of a nickel / tin alloy layer.
6 is a view showing an alloy layer deposition rate according to a process temperature.
7 is a view showing tin content according to the process temperature.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify that there is a feature, step, operation, element, part or combination thereof described in the specification, , &Quot; an ", " an ", " an "

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

본 발명의 실시예에 따른 니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법은 니켈계 금속 포일 상에 주석 전구체를 이용하는 화학기상증착법을 통해 주석을 상기 니켈계 금속 포일 상에 증착하여, 상기 니켈계 금속 포일 표면에 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of controlling the resistivity of a nickel-based metal foil according to an embodiment of the present invention includes depositing tin on the nickel-based metal foil by a chemical vapor deposition method using a tin precursor on the nickel-based metal foil, And forming a nickel / tin alloy layer.

상기 니켈계 금속은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 니켈계 금속으로는 Ni/Fe, Ni/Cu 또는 Ni/Cr 등과 같은 니켈 함유 합금이 사용될 수도 있고, 순수 니켈이 사용될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 니켈계 금속 포일로는 니켈 포일이 사용될 수 있다.The nickel-based metal is not particularly limited. For example, as the nickel-based metal, a nickel-containing alloy such as Ni / Fe, Ni / Cu or Ni / Cr may be used, or pure nickel may be used. In one embodiment, the nickel-based metal foil may be a nickel foil.

상기 주석 전구체는 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서 주석 전구체는 디부틸틴 디아세테이트(dibutyltin diacetate)(C12H24O4Sn, DBTDA), 테트라메틸 틴(tetrametyl tin)(C4H12Sn), 테트라부틸 틴(tetrabutyl tin)(C16H36Sn), 틴 클로라이드(tin chloride)(SnCl4) 및 틴 알콕시드(tin alkoxide)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 주석 전구체는 기체 상태 또는 액체 상태 일 수 있으며, 액체 상태의 주석 전구체는 기체 상태로 만들어 사용할 수 있다.The tin precursor is not particularly limited, and in one embodiment of the present invention, the tin precursor is dibutyltin diacetate (C 12 H 24 O 4 Sn, DBTDA), tetrametyl tin (C 4 H 2 Sn), tetrabutyl tin (C 16 H 36 Sn), tin chloride (SnCl 4 ), and tin alkoxide. . The tin precursor may be in a gaseous state or in a liquid state, and the tin precursor in a liquid state may be used in a gaseous state.

본 발명의 상기 화학기상증착법은 특별히 제한되는 것은 아니나, 도 1에 도시된 화학기상증착 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예를 구현하기 위한 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액상의 주석 전구체 및 질량 흐름 제어기(MFC)로 흐름이 제어되는 비활성 기체(예를들면 아르곤과 같은 비활성 기체)를 기포발생기(bubbler)에 주입하여 액체 상태의 주석 전구체를 기체 상태로 만든다. 기체 상태의 주석 전구체를 튜브를 통해 고온 퍼니스(furnace)로 투입한다. 고온 퍼니스에서 주석은 니켈계 금속 포일 상에 증착되며, 니켈계 금속 포일 표면에 니켈/주석 합금층이 형성된다. 이때 기체 상태의 주석 전구체의 유량은 밸브와 펌프로 조절될 수 있다.The chemical vapor deposition method of the present invention is not particularly limited, but may be performed using the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an apparatus for implementing an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an inert gas (for example, an inert gas such as argon) whose flow is controlled by a liquid tin precursor and a mass flow controller (MFC) is injected into a bubbler to form a liquid tin precursor To the gaseous state. The gaseous tin precursor is introduced through a tube into a high temperature furnace. In the high temperature furnace, tin is deposited on a nickel-based metal foil, and a nickel / tin alloy layer is formed on the surface of the nickel-based metal foil. At this time, the flow rate of the tin precursor in the gaseous state can be controlled by a valve and a pump.

상기 화학기상증착법은 대기압(760 torr)보다 낮은 압력에서 수행될 수 있고, 10 Torr 이하의 압력에서 수행될 수 있다. 예를 들어 4 Torr의 압력에서 수행될 수 있다. 니켈계 금속 포일로 니켈 포일을 사용하는 경우, 니켈 포일의 융점이 1455 ℃로 매우 높기 때문에, 주석과 반응하여 니켈/주석 박막을 형성하기 어렵다. 이러한 어려움을 해결하기 위해서 저압 화학기상증착 장치를 이용하면, 공정압력을 낮출 수 있고, 니켈 포일 융점보다 낮은 온도에서 니켈계 금속 포일과 주석 전구체를 반응시킬 수 있다.The chemical vapor deposition method may be performed at a pressure lower than atmospheric pressure (760 torr) and may be performed at a pressure of 10 Torr or lower. For example at a pressure of 4 Torr. In the case of using a nickel foil with a nickel-based metal foil, since the melting point of the nickel foil is as high as 1455 DEG C, it is difficult to react with tin to form a nickel / tin thin film. To solve this difficulty, a low-pressure chemical vapor deposition apparatus can lower the process pressure and react the tin precursor with the nickel-based metal foil at a temperature lower than the melting point of the nickel foil.

일 실시예에서 상기 합금층을 형성하는 단계는 10 분 이상 수행될 수 있고 예를 들어 1 시간 이상 수행될 수 있다.In one embodiment, the step of forming the alloy layer may be performed for 10 minutes or more and may be performed for 1 hour or more, for example.

본 발명의 일 실시예에서 상기 주석의 화학기상증착은 250 ℃ 내지 950 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 예를 들어 300 ℃ 내지 900 ℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chemical vapor deposition of the tin may be performed at a temperature of 250 ° C to 950 ° C, and may be performed at a temperature of 300 ° C to 900 ° C, for example.

상기 니켈/주석 합금층은 특별히 제한되지 않으며, 니켈 및 주석을 포함하는 합금층을 나타낸다. 예를 들어, Ni3Sn일 수 있고, Ni3Sn2일 수 있다.The nickel / tin alloy layer is not particularly limited and represents an alloy layer containing nickel and tin. For example, Ni 3 Sn and may be Ni 3 Sn 2 .

본 발명의 일 실시예에서 상기 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계에서, 상기 니켈/주석 합금층 상부에 주석층이 형성될 수 있다. 상기 주석층은 주석 전구체를 이용하는 화학기상증착법을 통해 니켈계 금속 포일 상에 증착된 주석으로 형성된 주석층일 수 있고 니켈을 포함하지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the step of forming the nickel / tin alloy layer, a tin layer may be formed on the nickel / tin alloy layer. The tin layer may be a tin layer formed of tin deposited on a nickel-based metal foil via chemical vapor deposition using a tin precursor and may not contain nickel.

또한, 상기 합금층은 상기 합금층의 표면에서부터 깊이가 깊어질수록 주석의 함량이 낮아질 수 있다. 상기 합금층을 형성하는 단계의 온도가 증가할수록 상기 합금층의 니켈/주석 합금 결정 크기가 증가할 수 있다.In addition, the depth of the alloy layer from the surface of the alloy layer may decrease as the depth of the alloy layer increases. As the temperature of the step of forming the alloy layer increases, the nickel / tin alloy crystal size of the alloy layer may increase.

도 2 내지 도 4는 공정 온도에 따른 변화를 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 2는 온도에 따른 니켈 포일의 비저항 변화를 나타낸 도면이고 도 3은 온도에 따른 니켈 포일 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지를 나타낸 것이다. 이때 니켈계 금속 포일로는 니켈 포일, 주석 전구체로는 DETDA을 사용하였고, 온도는 300 ℃ 내지 900 ℃, 주석 전구체로 사용된 DETDA의 유속은 25 sccm, 공정 압력은 4 Torr 및 공정 시간은 1 시간으로 조건을 맞추어 수행하였다.FIGS. 2 to 4 are diagrams showing changes with process temperatures. FIG. Specifically, FIG. 2 is a graph showing a change in specific resistance of a nickel foil according to a temperature, and FIG. 3 is an image obtained by observing a surface of a nickel foil with a scanning electron microscope. In this case, nickel foil was used as the nickel metal foil and DETDA was used as the tin precursor. The temperature was 300 to 900 DEG C, the flow rate of the DETDA used as the tin precursor was 25 sccm, the process pressure was 4 Torr, and the process time was 1 hour .

도 2에 나타낸 그래프를 참조하면, 니켈 포일은 공정의 온도가 400 ℃일 때 측정된 비저항 값이 공정 전의 니켈 포일의 비저항 값(bare)보다 28.9 % 증가한 것을 알 수 있다. 또한, 온도가 증가할수록 비저항이 증가하는 증가 폭은 감소되었으나, 계속해서 비저항 값은 증가되어, 900 ℃ 일 때는 원래의 비저항 값보다 42.2 % 증가된 것을 알 수 있다.Referring to the graph shown in FIG. 2, it can be seen that the resistivity value measured when the temperature of the nickel foil was 400 ° C was 28.9% greater than the specific resistance bare of the nickel foil before the process. In addition, the increase in the resistivity increases with increasing temperature, but the resistivity increases continuously, which is 42.2% higher than the original resistivity at 900 ℃.

도 3을 참조하면, 공정의 온도가 증가할수록 표면에 생성되는 니켈/주석 합금의 결정계(grain)의 크기가 증가되는 것을 알 수 있다. 특히, 온도가 800 ℃ 이상인 경우에는 니켈 포일 표면 전체에서 니켈/주석 합금층 결정의 형상이 뚜렷하게 관찰된다.Referring to FIG. 3, as the temperature of the process increases, the grain size of the nickel / tin alloy formed on the surface increases. In particular, when the temperature is 800 ° C or higher, the shape of the nickel / tin alloy layer crystal is clearly observed over the entire surface of the nickel foil.

도 4는 온도에 따른 니켈 포일의 결정도 변화를 나타낸 XRD(X-ray Diffraction Spectroscopy) 스펙트럼(spectrum)을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 니켈 포일은 공정의 온도가 증가할수록 니켈/주석 합금인 Ni3Sn, Ni3Sn2의 피크(Peak)가 커지고 뚜렷해졌다.FIG. 4 is a graph showing an X-ray diffraction spectroscopy (XRD) spectrum showing a change in crystallinity of a nickel foil according to a temperature. Referring to FIG. 4, as the temperature of the nickel foil increases, the peaks of Ni 3 Sn and Ni 3 Sn 2 , which are nickel / tin alloys, become larger and more pronounced.

따라서, 도 2 내지 4를 통해서, 온도가 증가할수록 니켈 포일 표면 상에 니켈/주석 합금이 잘 형성되고, 비저항이 증가하는 것을 알 수 있다.2 through 4, it can be seen that as the temperature increases, the nickel / tin alloy is well formed on the nickel foil surface and the resistivity increases.

본 발명의 일 실시예에서 상기 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계에서, 상기 주석의 함량이 증가할수록 니켈계 금속 포일의 비저항이 증가될 수 있다. 따라서 상기 주석의 함량을 제어하여 니켈계 금속 포일의 비저항을 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the step of forming the nickel / tin alloy layer, the resistivity of the nickel-based metal foil may be increased as the content of tin is increased. Therefore, the specific resistance of the nickel-based metal foil can be controlled by controlling the content of the tin.

일 실시예에서 상기 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계에서, 상기 주석의 증착 속도가 증가할수록 니켈계 금속 포일의 비저항이 증가될 수 있다. 따라서, 상기 주석의 증착 속도를 제어하여 니켈계 금속 포일의 비저항을 조절할 수 있다.In one embodiment, in the step of forming the nickel / tin alloy layer, the resistivity of the nickel-based metal foil can be increased as the deposition rate of the tin is increased. Accordingly, the resistivity of the nickel-based metal foil can be controlled by controlling the deposition rate of the tin.

도 5는 니켈/주석 합금층에 대한 도면이다. 도 5는 니켈/주석 합금층의 깊이에 따른 주석의 검출 양을 나타낸 그래프이다. 도 2 내지 도 4에서 확인된 비저항 변화의 원인이 니켈/주석 합금층에 의한 것인지 주석 원자의 확산에 의한 것인지를 확인하기 위해서 분석을 수행하였다. 도 5의 그래프는 이차이온질량분석(secondary ion mass spectroscopy, SIMS)으로 분석한 것이고, 주석 원자의 확산 여부를 확인하기 위하여 공정 시간을 12 분으로 조절하였고, 니켈/주석 합금층의 두께를 200 nm 정도로 조절하여 비교하였다. 도 5를 참조하면, 니켈/주석 합금층의 깊이가 깊어질수록 주석의 검출 량은 줄어들었으며, 160 nm 이후에는 거의 검출되지 않았다. 따라서 니켈 포일의 비저항이 변화한 원인이 시료의 내부로의 주석 원자의 확산이 아니라 시료 표면에 형성된 니켈/주석 합금층이라는 것을 확인할 수 있다.5 is a view of a nickel / tin alloy layer. 5 is a graph showing the amount of tin detected according to the depth of the nickel / tin alloy layer. Analysis was performed to determine whether the change in resistivity identified in FIGS. 2 to 4 was due to the nickel / tin alloy layer or tin atom diffusion. The graph of FIG. 5 was analyzed by secondary ion mass spectroscopy (SIMS). In order to confirm the diffusion of tin atoms, the process time was adjusted to 12 minutes and the thickness of the nickel / tin alloy layer was adjusted to 200 nm Respectively. Referring to FIG. 5, as the depth of the nickel / tin alloy layer became deeper, the amount of tin detected decreased, and little was detected after 160 nm. Therefore, it can be confirmed that the cause of the change in the resistivity of the nickel foil is not the diffusion of tin atoms into the sample but the nickel / tin alloy layer formed on the surface of the sample.

도 6은 공정 온도에 따른 합금층 증착 속도를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 공정의 온도가 증가함에 따라 니켈/주석 합금층의 증착속도가 증가하다가 420 ℃ 부근에서 증가폭이 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6의 온도에 따른 니켈/주석 합금층의 증착속도 그래프의 양상과 도 2의 온도에 따른 비저항 변화 그래프의 양상과 유사하게 증가폭은 감소하지만 계속해서 증가하는 양상을 나타낸다.6 is a view showing an alloy layer deposition rate according to a process temperature. Referring to FIG. 6, as the temperature of the process increases, the deposition rate of the nickel / tin alloy layer increases, and the increase in the vicinity of 420 ° C. decreases. In addition, although the increase is similar to the aspect of the graph of the deposition rate graph of the nickel / tin alloy layer according to the temperature of FIG. 6 and the graph of the change of the specific resistance with respect to the temperature of FIG. 2, it shows a continuously increasing pattern.

도 7은 공정 온도에 따른 주석 함량을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 공정 온도가 400 ℃일 때 니켈 포일의 주석 함량이 13 % 정도 증가한 후, 400 ℃ 내지 900 ℃의 구간에서는 증가폭이 감소하지만, 공정 온도가 계속해서 증가하여 900 ℃일 때, 주석 함량은 16 % 정도인 것을 알 수 있다.7 is a view showing tin content according to the process temperature. Referring to FIG. 7, when the process temperature is 400 ° C., the tin content of the nickel foil increases by about 13%. However, the increase range decreases in the range of 400 ° C. to 900 ° C., The tin content is about 16%.

온도에 따른 비저항, 니켈/주석 합금층 증착 속도, 주석 함량의 변화 그래프를 보면, 세 가지 그래프가 모두 증가폭은 감소하지만 계속해서 값은 증가하는 유사한 양상을 보였다. 주석의 함량, 주석의 증착 속도 및 공정의 온도가 증가할수록 니켈계 금속 포일의 비저항은 증가되는 것을 알 수 있다. 따라서, 주석의 함량, 주석의 증착 속도 및 공정의 온도를 통해서 비저항 변화를 예측할 수 있고, 주석의 함량, 주석의 증착 속도 및 공정의 온도를 제어하여 니켈계 금속 포일의 비저항을 조절할 수 있다.In the graph of change in resistivity, nickel / tin alloy layer deposition rate, and tin content with temperature, all of the three graphs showed a similar pattern in which the increase was decreased but the value increased continuously. As the tin content, tin deposition rate and process temperature increase, the resistivity of the nickel-based metal foil increases. Thus, the resistivity change can be predicted through the content of tin, the rate of deposition of tin, and the temperature of the process, and the resistivity of the nickel-based metal foil can be controlled by controlling the content of tin, the rate of deposition of tin, and the temperature of the process.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

Claims (5)

니켈계 금속 포일 상에 주석 전구체를 이용하는 화학기상증착법을 통해 주석을 상기 니켈계 금속 포일 상에 증착하여, 상기 니켈계 금속 포일 표면에 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계;를 포함하는,
니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법.
Depositing tin on the nickel-based metal foil by chemical vapor deposition using a tin precursor on the nickel-based metal foil to form a nickel / tin alloy layer on the surface of the nickel-based metal foil.
A method for controlling the resistivity of a nickel - based metal foil.
제1항에 있어서,
상기 화학기상증착법은 10 Torr 이하의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the chemical vapor deposition process is performed at a pressure of 10 Torr or less.
A method for controlling the resistivity of a nickel - based metal foil.
제1항에 있어서,
상기 주석의 화학기상증착은 250 ℃ 내지 950 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the chemical vapor deposition of the tin is carried out at a temperature of from < RTI ID = 0.0 > 250 C < / RTI &
A method for controlling the resistivity of a nickel - based metal foil.
제1항에 있어서,
상기 주석 전구체는 디부틸틴 디아세테이트(dibutyltin diacetate)(C12H24O4Sn, DBTDA), 테트라메틸 틴(tetrametyl tin)(C4H12Sn), 테트라부틸 틴(tetrabutyl tin)(C16H36Sn), 틴 클로라이드(tin chloride)(SnCl4) 및 틴 알콕시드(tin alkoxide)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법.
The method according to claim 1,
The tin precursor may be selected from the group consisting of dibutyltin diacetate (C 12 H 24 O 4 Sn, DBTDA), tetrametyl tin (C 4 H 12 Sn), tetrabutyl tin (C 16 H 36 Sn), tin chloride (SnCl 4 ), and tin alkoxide. The method of claim 1,
A method for controlling the resistivity of a nickel - based metal foil.
제1항에 있어서,
상기 니켈/주석 합금층을 형성하는 단계에서, 상기 니켈/주석 합금층 상부에 주석층이 형성되는 것을 특징으로 하는,
니켈계 금속 포일의 비저항 조절 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that in the step of forming the nickel / tin alloy layer, a tin layer is formed on top of the nickel / tin alloy layer.
A method for controlling the resistivity of a nickel - based metal foil.
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Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Onda et al. Journal of Catalysis. 2001, Vol. 201, pp. 13-21. *
O. Dreirach et al. Journal of Physics F: Metal Physics. 1972, Vol. 2, pp. 709-725. *
S. Vinayak et al. Thin Solid Films. 2006, Vol. 514, pp.52-57. *
Y. Yao et al. Physica Status Solidi (a). 1990, Vol. 121, pp.213-218. *

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