KR20030049682A - 압전소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법 - Google Patents

압전소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PZT소자에 무전해 도금을 수행하기 위한 방법에 있어서, 탈지공정, 에칭공정, 캐탈라이징공정, 엑설러레이팅공정 및 도금공정을 순차적으로 수행하여 PZT소자에 무전해 도금을 수행하되, 무전해도금공정이전에 pH9-14사이의 염기성 용액에 상기 PZT소자를 0.5-10분간 침지시킨 후, 수세하는 것을 특징으로 하는 PZT소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법을 제공함으로써, 촉매독을 갖는 PZT소자에 무전해 도금이 가능하도록 하는 것이다.

Description

압전소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법{Elimination method of catalytically poisoning metals on PZT for electrode formation}
본 발명은 PZT소자에 무전해도금으로 전극을 형성하기 위한 촉매독 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 염기성분위기의 용액에 PZT소자를 침지시켜 촉매독이 되는 금속을 PZT소자 표면에서 녹여내어 무전해 도금이 가능하도록 하는 PZT소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법에 관한 것이다.
최근 전자공업의 발달과 더불어 전자부품에 세라믹의 사용이 점차 확대되고 있는 추세이다. 특히 전기 에너지와 기계 에너지간의 변환능력이 우수한 압전재료인 Pb(Zr,Ti)O3[PZT]를 사용하여 만든 소자는 우수한 압전효과로 인해 초음파 진동자로서 해저의 깊이 측정, 어군탐지, 태아진단, 재료의 결함조사, 맥박, 혈류 측정, 고전압 발생장치로서 압전 착화소자, 압전 트랜스 및 액추에이터 등에 광범위하게 활용되고 있다.
이러한 압전세라믹에 전기적 신호나 기계적 진동을 얻기 위해서는 부도체인 압전세라믹 상에 밀착력 및 전기적 특성이 우수한 전극을 형성하여야 하며, PZT와 같은 반도체소자상에 전극을 형성하는 상용화된 방법으로는 은페이스트방법이나 기계적 스크린 페인팅법등이 있으며, 그 실시 예를 하기에서 살펴본다.
우선, 국내 특허출원 1992-0022862호에 기재된 페이스트방법의 일 예를 살펴보면, 니켈 페이스트를 내부 전극으로 사용하여 만든 미소성체를 중성 또는 환원성 분위기 하에서 1300℃로 소결한 후, 이 소성체의 양면에 외부전극으로 약 25~35㎛의 두께로 도포한 후, 이것을 건조대에서 150℃, 1시간 건조한 후, 중성 또는 환원성 분위기 하에서 950℃, 1시간 소성 하여 적층형 압전 세라믹 콘덴서를 제조하였다.
그리고, 일본국 특개평 제 7-193293호 공보에 개시된 압전 트랜스포머에서는 도전 페이스트를 이용한 스크린 인쇄로 Ag 전극 또는 Ag-Pd 합금 전극을 형성하였다.
그러나, 상기 일본국 특개평 제 7-193293호 공보에 개시된 방법에서는 평판형 압전체의 능부(稜部, ampullar crista)에서 전극의 파손이 용이하게 발생되는데, 그 이유는 도전 페이스트가 능부에서 더 얇게 증착될 수 있기 때문이다.
더욱이, 상기 도전성 페이스트는 40-60%의 도전성 금속분말과 유기 바인더(binder)로 구성되는데, 이때 유기 바인더(binder)는 페이스트(paste)의 유동성을 결정하며, 도전성금속분발의 분산성을 좌우한다. 특히 금속분말의 분산성이 나쁜 경우에는 도포 되는 페이스트의 양이 많아져 원가를 높이며, 소결시 팔라듐(Pd)의 산화로 인해 데라미네이전(delamination)이 유발되고, 전극외 불연속성으로 인한 정전 용량의 저하 및 손실증대등 적층 세라믹 콘덴서의 전기적 특성을 열화시켜 고신뢰성을 요구하는 제품생산을 불가능하게 한다.
또한, 상기한 바와 같이 은페이스트법은 고온의 열처리가 수반되어야 하는 문제점이 있으며, 페이스트의 단가가 비싼 문제점이 있었다.
그리고, 상기 기계적 스크린 페인팅법은 균일한 두께를 얻을 수 없어서 생산성이 저하되는 등의 문제점을 야기시킬 뿐 아니라 원형의 내외부 및 굴곡이 심한것 등과 같이 형상이 복잡한 것은 전혀 전극을 형성할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 상기 PZT소자에는 그 성능을 향상시키고자 무전해도금에서 촉매독이 되는 Bi, Sb, As, Cd, Zn, Mn, Pb, Nb 등의 금속이 첨가되므로, 상기 PZT상에 전극을 형성하기 위하여 무전해 도금을 실시할 경우, 상기 첨가성분이 촉매독으로 작용하여 표면에 도금이 되는 것을 방해하게 되는데, 이는 무전해도금에서는 석출금속의 촉매작용에 의해 금속이온의 환원반응이 계속되기 때문에, 촉매독성을 가지는 금속이 도금액중에 용해 혼입하면 이것이 환원 석출하여 피 도금체 표면의 촉매작용이 없어져 도금이 방해되며, 실 예로 니오브(Nb)가 알칼리 용융하면 녹아서 니오브산염이 되므로 도금액중에서 니오브나 안티모니가 녹아 나온 부분은 도금이 되지 않아서 불균일 도금이 이루어지거나 도금이 되지 않았다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 염기성분위기의 용액에 PZT소자를 침지시켜 촉매독이 되는 금속을 PZT소자 표면에서 녹여내어 무전해 도금이 가능하도록 하는 PZT소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예를 하기에서 살펴본다.
본 발명에 따른 PZT소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법은 pH9-14사이의 염기성 용액에 PZT소자를 침지시켜 촉매독이 되는 금속을 침전시킨 후, 수세하여 무전해 도금을 실시하는 것이다.
상기한 본 발명에서 염기성 용액은 NaOH, NH4OH와 같은 pH 조절제를 사용하여 만들 수 있으며, pH9이상에서 성능을 나타내었으며 pH13에서는 처리시간이 1분 정도에서도 충분하였으며 그 반응식은 하기와 같다.
Nb2O5+ 6NaOH → 2NbO3 3-+ 6 Na++ 3 H2O
Nb2O5가 산성 산화물이므로, 약한 염기인 NH4OH와도 반응하여, NaOH의 경우와 같이 니오브산 염을 생성한다.
상기한 바와 같은 본 발명에서 촉매독 제거공정은 무전해도금을 위한 전처리공정을 포함한 전체공정중 무전해도금 직전까지 언제든 1회 이상 실시하면 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 촉매독 제거방법의 일 실시 예를 하기에서 살펴본다.
우선, PZT소자를 CH3OH, 물, NaHCO3(45g/ℓ), 물의 순으로 각각 상온에서 5분씩 침전시켜 탈지공정을 수행하여 유지분이나 지문 같은 오염물을 제거한 후, 0.2-1.5% HBF4용액에 상기 탈지공정을 마친 PZT소자를 상온에서 1-3분간 침지시켜 에칭공정을 거침으로써, PZT소자의 표면에 미소한 요철이 형성되어 갈고리효과에 의하여 도금의 밀착성을 향상시키고 친수성도 부여한다.
상기한 바와 같은 에칭공정을 수행한 후, 상온에서 증류수에 5분간 담궈서 수세공정을 수행하고, 65℃의 NaOH용액(pH13)에서 5분 동안 촉매독중화공정을 수행한 후 증류수로 상온에서 5분 동안 수세한다.
이후에, PdCl2(0.4g/ℓ), SnCl2·2H2O(20g/ℓ), Conc. HCl(50㎖/ℓ)의 안정된 중합액인 PdCl2-SnCl2-Cln액에 45℃에서 5분간 침지하여 캐탈라이징(Catalyzing)공정을 수행하고, 증류수로 상온에서 1분간 수세하며, 10% H2SO4용액에 상온에서 1분간 액셀러레이팅(Accelerating)공정을 수행한 후 다시 증류수로 상온에서 1부간 수세하고, 65℃의 NaOH용액(pH13)에서 0.5분간 촉매독중화공정을 더 수행한다.
그리고, 다시 증류수로 상온에서 1분간 수세한 후 NH4OH에 의하여 pH6.0-8.0으로 조절된 무전해도금액에 상기 PZT소자를 1시간동안 담궈서 도금을 수행하여, PZT 소자 상에 전극을 형성한다. 이때 무전해 도금용액은 반드시 염기성 분위기에서 수행해야 하는데 이는 PZT의 주성분인 Pb 가 산성분위기 도금용액에서는 용액내로 용출되어 무전해 도금용액의 수명을 저하시키기 때문이다.
따라서, 본 발명에 의하면 복잡한 형상의 PZT에도 전극형성이 가능하여 다양한 제품에 전극형성이 가능하게 되는 효과가 있으며, 촉매독이 있는 조성의 제품에도 전극형성이 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 탈지공정, 에칭공정, 캐탈라이징공정, 엑설러레이팅공정 및 도금공정을 순차적으로 수행하여 전극을 형성하는 무전해 도금방법에 있어서,
    상기 무전해 도금방법에 따라 PZT소자에 무전해 도금을 행하되, 무전해도금공정이전에 pH9-14사이의 염기성 용액에 상기 PZT소자를 0.5-10분간 침지시킨 후, 수세하는 것을 특징으로 하는 PZT소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법.
KR1020010079976A 2001-12-17 2001-12-17 압전소자의 무전해도금을 위한 촉매독 제거 방법 KR20030049682A (ko)

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