KR20090068879A - Electroconductive paste and conductor - Google Patents

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KR20090068879A
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정양일
이창헌
김지현
김봉향
강우승
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엘지전자 주식회사
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Abstract

An electroconductive paste is provided to lower a firing temperature by using the nano-size silver particles, to improve electroconductivity by using nano particle aggregate, and to ensure excellent calcination property. An electroconductive paste comprises silver powder. The Ag powder is silver aggregate(20) formed with the nanosilver particle(10). The silver aggregate is monodispersion. The silver aggregate is sphere and has particle size of 1~2 micron. The average particle size of the nanosilver particle observed on the surface of the aggregate is within 1~300 nm.

Description

전기전도성 페이스트 및 전도체{Electroconductive Paste And Conductor}Electroconductive Paste And Conductor

본 발명은 전기전도성 페이스트 및 전도체에 관한 것이다. The present invention relates to electroconductive pastes and conductors.

일반적인 전도성 페이스트는 은(Ag) 페이스트로서 은 분말과 유리프릿을 유기비히클에서 혼합하고 이를 혼련(混練)시킴으로써 제조된다. A common conductive paste is a silver paste prepared by mixing silver powder and glass frit in an organic vehicle and kneading them.

최근 수많은 전자부품의 내부 전극으로 전기전도성 페이스트의 사용이 확대되고 있다. 전도성 페이스트의 사용은 종래 증착법에 비하여 경제적이고 공정이 수월한 장점이 있으나, 고정세 패턴에 대응하기 어렵고 충분한 전기전도도를 위하여 500℃ 이상의 고온에서 소성을 거쳐야 하는 문제가 있다. 산업발전은 전도성 페이스트의 고정세 대응, 저온 소성을 요구하게 되었고, 이에 따라 은 페이스트에 요구되는 은 분말의 입자크기가 서브마이크론 크기로 요구되고 있으며, 300 nm 이하 크기의 분산된 구형의 은 입자의 제조가 가능하게 되었다. Recently, the use of electroconductive pastes as internal electrodes of many electronic components has been expanded. The use of the conductive paste has the advantage of being more economical and easier to process than the conventional deposition method, but it is difficult to cope with the high-definition pattern and has to be fired at a high temperature of 500 ° C. or higher for sufficient electrical conductivity. Industrial development has required high-precision and low-temperature firing of conductive pastes. Accordingly, the particle size of silver powder required for silver paste is required to be submicron in size. Manufacturing became possible.

한편, 나노입자는 비표면적이 크고 화학포텐셜이 높기 때문에, 동일한 재료 라도 입자크기의 효과만으로 소성가능 온도가 낮아진다. 따라서, 나노입자라는 특성을 활용한 저온소성 페이스트의 개발이 활발하다. 그러나, 은 나노입자를 사용하여 소성온도를 낮추는 방법에는 전기전도도의 확보라는 또 다른 과제가 남아있다. 일반적으로 전기저항은 전도체의 입자크기에 반비례한다. 평균입도가 나노크기로 이루어진 전도체는 마이크로 크기로 이루어진 전도체에 비해 저항이 크다. 이는 입자간 계면에서 전기전도 패스의 단절이 있고, 저항 상승이 있기 때문이다. On the other hand, since the nanoparticles have a large specific surface area and high chemical potential, even if the same material is used, the calcinable temperature is lowered only by the effect of particle size. Therefore, the development of low-temperature firing paste utilizing the property of nanoparticles is active. However, another method of securing electrical conductivity remains in the method of lowering the firing temperature using silver nanoparticles. In general, the electrical resistance is inversely proportional to the particle size of the conductor. Conductors made of nanoscale in average particle size have higher resistance than conductors made of micro size. This is because there is a break in the conduction path at the interface between particles and there is a rise in resistance.

이 때문에, 분말의 전기적 특성을 향상시킬 목적으로 분말의 형상을 변화시키는 연구들이 진행되어 왔다. 비표면적, 표면에너지가 비교적 작아 산화도가 낮은 플레이크(flake)형의 입자를 개발하여, 낮은 코팅 두께로 전도성을 확보하려는 시도가 있었다. 그러나 구형입자와 소정의 혼합을 통해서만 적절한 페이스트 특성이 나타나는 단점이 있다. For this reason, studies have been conducted to change the shape of the powder for the purpose of improving the electrical properties of the powder. Attempts have been made to ensure flake type particles having a low oxidation rate with a relatively small specific surface area and surface energy, thereby ensuring conductivity with a low coating thickness. However, there is a disadvantage in that proper paste properties appear only through predetermined mixing with spherical particles.

또한, 전극 및 도선의 성형에 있어 전기전도성 페이스트를 사용하는 공정으로 디스펜싱, 스크린프린팅, 슬롯코팅, 롤코팅, 옵셋, 그라비아 등은 페이스트를 구성하는 전도성 입자들간에 충분한 충진력을 주지 못한다. 입자들간에 단순접촉으로 페이스트가 형성된 후, 소성은 입자성장과 더불어 입자간 접촉의 단절을 유발한다. 나노입자를 사용하더라도 충분한 충진이 없다면, 소성이 진행되면서 입자성장이 입자간 접합이 떨어져 전기전도의 저항이 증가하고, 전극 및 도선의 기계적강도가 떨어지게 된다. 따라서 전도체 형성 후에 소성도를 높일 필요성이 요구되고 있 다.In addition, in the process of forming an electrode and a conductive wire using an electrically conductive paste, dispensing, screen printing, slot coating, roll coating, offset, gravure, etc. do not provide sufficient filling force between the conductive particles constituting the paste. After the paste is formed by simple contact between the particles, the firing causes the grain growth and the breakage of the interparticle contact. Even if nanoparticles are not used, there is no sufficient filling, and as the sintering proceeds, the grain growth is reduced between the grains, resulting in an increase in the resistance of the electric conduction and a decrease in the mechanical strength of the electrode and the lead. Therefore, there is a need for increasing the plasticity after conductor formation.

상기의 문제점을 해결하기 위한 방법으로서, 기존 은 페이스트의 소성온도를 낮추기 위하여, 마이크론크기 은 입자의 표면에 나노크기 은 입자를 코팅하는 방법으로 표면을 활성화시켜 소성온도를 낮추는 것을 고려해 볼 수 있다. 그러나, 소성은 표면의 나노입자를 통해 마이크론크기 입자간의 결합을 유도하는 형태이나, 나노입자의 코팅공정이 부가적으로 필요한 단점이 있다. As a method for solving the above problem, in order to lower the firing temperature of the existing silver paste, it is possible to consider lowering the firing temperature by activating the surface by coating nano-sized silver particles on the surface of the micron-sized silver particles. However, sintering is in the form of inducing bonding between the micron-sized particles through the nanoparticles on the surface, there is a disadvantage that additional coating process of the nanoparticles is required.

또한, 은 페이스트의 전기전도도를 높이기 위하여 나노크기 입자와 마이크론 크기 입자를 혼합하여 바이모달 분포의 입자혼합을 통하여 충진율을 높여 소성도를 향상시키는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 이종 분말 간의 균일한 혼합과정이 요구되어 실용성이 떨어지는 단점이 있다. In addition, in order to increase the electrical conductivity of the silver paste, a method of improving the plasticity by increasing the filling rate by mixing the nano-sized particles and the micron-sized particles by mixing the bimodal distribution may be considered. There is a disadvantage in that this is required, the practicality is poor.

본 발명의 목적은 나노입자의 소성도를 높임으로써 전기전도도 문제를 효과적으로 해결할 수 있고, 동시에 소성온도를 낮출 수 있는 은 나노입자 원료분말의 형태를 제시하고, 상기 나노입자를 사용한 페이스트를 통하여 낮은 소성온도에서 형성된 전도체를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to increase the plasticity of the nanoparticles to effectively solve the problem of electrical conductivity, and at the same time present a form of silver nanoparticle raw material powder that can lower the firing temperature, low firing through the paste using the nanoparticles It is to provide a conductor formed at a temperature.

상기의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, As a means for achieving the above object,

본 발명은 은 분말을 포함하여 이루어진 전기전도성 페이스트로서, 상기 은 분말은 은 나노입자가 응집되어 형성된 은 응집체인 전기전도성 페이스트를 제공한다.The present invention provides an electroconductive paste comprising silver powder, wherein the silver powder is a silver aggregate formed by aggregation of silver nanoparticles.

또한, 상기 응집체는 단분산성인 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트를 제공한다.In addition, the aggregate provides an electroconductive paste, characterized in that the monodisperse.

또한, 상기 은 응집체는 구형으로서, 입경이 1~2㎛ 범위내의 크기인 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트를 제공한다.In addition, the silver aggregate is spherical, provides an electroconductive paste, characterized in that the particle size is in the range of 1 ~ 2㎛.

또한, 상기 은 응집체 표면에서 관측되는 상기 은 나노입자의 평균입도는 1~300nm 범위내인 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트를 제공한다.In addition, the average particle size of the silver nanoparticles observed on the surface of the silver aggregate provides an electrically conductive paste, characterized in that in the range of 1 ~ 300nm.

또한, 상기 은 응집체의 내부는 상기 은 나노입자의 경계가 구분되거나, 부분적으로 경계가 없는 거대 입자로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트를 제공한다.In addition, the inside of the silver aggregate provides an electroconductive paste, characterized in that the boundary of the silver nanoparticles is composed of a large particle, or partially borderless.

본 발명은 또한, 전술한전기전도성 페이스트를 사용하여 도선을 형성하고 소성하여 제조된 전도체로서, 비저항 값이 3~20 μΩ·㎝ 범위내인 것을 특징으로 하는 전도체를 제공한다.The present invention also provides a conductor produced by forming and firing a conductive wire using the aforementioned electroconductive paste, wherein the conductor has a specific resistance value in the range of 3 to 20 µΩ · cm.

또한, 상기 소성은 250~400℃의 저온에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전도체를 제공한다. In addition, the firing provides a conductor, characterized in that carried out at a low temperature of 250 ~ 400 ℃.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 전기전도성 페이스트는 은 분말을 포함하여 이루어진 전기전도성 페이스트로서, 상기 은 분말은 은 나노입자가 응집되어 형성된 은 응집체인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 1~2㎛ 범위내의 크기의 구형으로 형성된 은 응집체인 것이 좋다. 상기 은 응집체로 구성됨으로 인하여 전기전도도 및 소성 특성 모두 향상되는 효과를 제공하게 된다.The electroconductive paste of the present invention is an electroconductive paste comprising silver powder, wherein the silver powder is a silver aggregate formed by aggregation of silver nanoparticles. Preferably it is a silver aggregate formed in the shape of a sphere in the range of 1 ~ 2㎛. Since the silver is composed of agglomerate, it provides an effect of improving both electrical conductivity and plasticity.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 은 응집체(20)의 형성 모식도로서, 도시된 바와 같이 은 나노입자(10)가 응집하여 은 응집체(20)가 형성되는 경우, 응집체(20) 내부의 소성은 계면면적의 차이로 인하여 응집체(20) 간의 소성보다 빠르게 일어나게 된다. 입자성장에 따라 응집체 내부의 입자수가 줄어들며, 체적대비 입계비율이 감소하게 된다. 이와같은 현상은 응집체의 전기전도도를 증가시키는 역할을 한다. 1 is a schematic diagram of formation of a silver aggregate 20 according to an embodiment of the present invention. As shown, when silver nanoparticles 10 are aggregated to form a silver aggregate 20, the inside of the aggregate 20 is formed. Firing occurs faster than firing between the aggregates 20 due to the difference in interface area. As the grain grows, the number of particles in the aggregate decreases, and the grain-to-volume ratio decreases. This phenomenon serves to increase the electrical conductivity of the aggregates.

또한 응집체(20)와 응집체(20) 간의 소성거동은 기존의 두입자 모델로 설명이 가능하며[R. L. Coble, J. Appl. Phys., 32, p.789, 1961], 접촉된 입자간의 크기는 응집체(20)의 크기보다 작으므로 물질이동은 두입자 모델에서 예측되는 값보다 크다. 따라서 응집체(20) 간의 소성은 접촉되는 나노입자로 인해서 촉진되는 효 과가 있게 된다.In addition, the plastic behavior between the aggregate 20 and the aggregate 20 can be explained by the existing two-particle model [R. L. Coble, J. Appl. Phys., 32, p.789, 1961], since the size of the contacted particles is smaller than the size of the aggregate 20, the mass transfer is larger than the value predicted in the two-particle model. Therefore, the sintering between the aggregates 20 has an effect that is promoted due to the nanoparticles in contact.

상기 응집체(20)는 제한되지 않으나 단분산성인 것이 좋다. 본 발명에서 정의하는 입자 또는 응집체의 단분산성은 입자 또는 응집체의 입도의 표준편차가 15% 이내의 값을 갖는다는 것을 의미한다. 단분산성을 갖게 됨으로써, 균일한 혼합이 가능하며, 입도의 불균일로 인하여 소성시 입자간의 연결이 불완전하여 전기전도도가 떨어질 수 있다.The aggregate 20 is not limited but may be monodisperse. Monodispersity of the particles or aggregates defined in the present invention means that the standard deviation of the particle size of the particles or aggregates has a value within 15%. By having monodispersity, uniform mixing is possible, and due to the nonuniformity of the particle size, the connection between particles during firing may be incomplete, resulting in poor electrical conductivity.

상기 은 응집체(20) 표면에서 관측되는 상기 은 나노입자(10)의 평균입도는 1~300nm 범위, 보다 바람직하게는 10~150nm 범위인 것이 바람직하다. 이를 위해 은 나노입자(10)의 형태가 평균입도 300 nm 이하, 더욱 바람직하게는 평균입도 150 nm 이하의 크기를 갖도록 하는 것이 좋다.The average particle size of the silver nanoparticles 10 observed on the surface of the silver aggregate 20 is preferably in the range of 1 to 300 nm, more preferably in the range of 10 to 150 nm. To this end, the shape of the silver nanoparticles 10 may have a size of 300 nm or less, more preferably, 150 nm or less in average particle size.

상기 은 응집체(20)의 내부는 상기 은 나노입자의 경계가 구분되거나, 부분적으로 경계가 없는 거대 입자로 구성되는 것이 좋다. 은 나노입자가 응집하여 응집체(20)를 형성할 때 응집체의 내부는 은 나노입자들이 서로 융합되어 마치 하나의 거대 입자로 형성될 수 있다. 이 경우 응집체의 전기전도도가 증가하게 되어 바람직하다. 특히 페이스트를 소성하게 되면, 응집체 내부의 소성이 응집체 상호간의 소성보다 빨라 은 나노입자들 간의 융합으로 인해 응집체 내부의 입자수가 더 줄어들게 되며, 체적대비 입계비율이 감소하게 되어 응집체의 전기전도도가 더 증 가하게 된다. The inside of the silver aggregate 20 is preferably composed of large particles having a boundary between the silver nanoparticles or partially borderless. When the silver nanoparticles are aggregated to form the aggregate 20, the inside of the aggregate may be formed as one large particle as the silver nanoparticles are fused with each other. In this case, the electrical conductivity of the aggregate is increased, which is preferable. In particular, when the paste is calcined, the agglomeration in the agglomerate is faster than the agglomeration between the agglomerates, and the number of particles in the agglomerates is further reduced due to the fusion between the silver nanoparticles, and the grain size ratio is reduced. Will be added.

상기의 은 응집체는 은 함유 수용액 또는 은 착물염 함유 수용액을 환원 처리하여 은 분말을 침착시키는 방법으로 제조가 가능하며, 응집체를 형성하기 위해서 환원제와 더불어, pH를 높이기 위한 염기와 암모늄염 등을 더 첨가하여 응집체의 제조 조건을 조절할 수 있다. 또한, 분산제로 지방산, 지방산 염, 계면활성제, 유기 금속 및 보호성 콜로이드를 더 첨가할 수도 있다. 자세한 제조방법은 구체적 실시예를 들어 후술하도록 한다.The silver aggregate can be prepared by reducing the silver-containing aqueous solution or silver complex salt-containing aqueous solution by depositing silver powder, and in addition to the reducing agent, a base and an ammonium salt for increasing the pH are further added to form the aggregate. The conditions for producing the aggregates can be adjusted. In addition, it is also possible to further add fatty acids, fatty acid salts, surfactants, organometallics and protective colloids as dispersants. Detailed manufacturing method will be described later for a specific embodiment.

본 발명의 전기전도성 페이스트는 상기 은 응집체와 더불어 일반적으로 페이스트의 조성으로 알려진 성분들을 더 추가할 수 있다. 일례로, 다음과 같은 용제를 이용하여 페이스트화 할 수 있다. 히드록시 용제: 에탄올, 프로판올, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트라이에틸렌글리콜 등, 케톤 용제: 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소프로필케톤, 시클로헥사논 등, 에스테르 용제: 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트 등, 에테르 용제: 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등; 아크릴계 용제: 메틸메타크릴레이트, 메타크릴릭엑시드 등, 에틸 셀룰로오스 등, 아세테이트계 용제: 부틸카르비톨아세테이트, 에틸카르비톨아세테이트, 셀로솔브아세테이트 등, 기타 용제: 트리글라임, 이소포론, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨 등을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있으며, 본 발명에 사용되는 용제 및 용제는 용해도, 고형분 함량, 생성된 페이스트 조성물의 점도, 비점 등을 고려하여 1종 이상 혼합하여 선택할 수 있다. 특히, 300℃ 이하의 비점을 갖는 용제를 사용하는 경우에는 300℃ 이하의 저온 소성이 가능하다.The electroconductive paste of the present invention may further add components, generally known as the composition of the paste, together with the silver aggregate. For example, it can paste into the following solvents. Hydroxy solvent: ethanol, propanol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, etc., ketone solvent: acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, cyclohexanone, etc., ester solvent: ethyl acetate, isopropyl acetate, etc. Ether solvent: tetrahydrofuran, dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether and the like; Acrylic solvent: Methyl methacrylate, methacrylic acid, etc., ethyl cellulose, etc. Acetate solvent: Butyl carbitol acetate, ethyl carbitol acetate, cellosolve acetate, etc. Other solvents: Triglyme, isophorone, butyl carbitol , Ethyl carbitol and the like may be used alone or in combination. The solvent and solvent used in the present invention may be selected by mixing at least one type in consideration of solubility, solid content, viscosity of the resulting paste composition, boiling point and the like. In particular, when using the solvent which has a boiling point of 300 degrees C or less, low-temperature baking of 300 degrees C or less is possible.

또한, 기타 전기전도성 페이스트의 공지의 성분으로 알려진 것들을 필요에 따라 더 첨가할 수 있으며, 모두 본 발명에 포함된다.In addition, those known as known components of other electroconductive pastes may be further added as necessary, and all are included in the present invention.

본 발명은 또한, 상기 전기전도성 페이스트를 사용하여 도선을 형성하고 소성하여 제조된 전도체로서, 비저항 값이 3~20 μΩ·㎝ 범위내인 것을 특징으로 하는 전도체를 제공한다. 특히 상기 전기전도성 페이스트는 종래의 500℃ 이상의 고온 소성에 비하여 현저히 낮은 250~400℃의 저온에서 수행될 수 있으므로 소성 특성이 우수하다. The present invention also provides a conductor produced by forming a conductive wire and firing the same using the electroconductive paste, wherein the conductor has a specific resistance value in the range of 3 to 20 µΩ · cm. In particular, the electroconductive paste can be performed at a low temperature of 250 ~ 400 ℃ significantly lower than the conventional high temperature firing of more than 500 ℃ excellent plasticity characteristics.

전도체는 상기 전기전도성 페이스트를 디스펜싱, 스크린프린팅, 슬롯코팅, 롤코팅, 옵셋, 그라비아 등과 같은 코팅공정 등으로 도포하여 전자제품의 전극 및 도선 등의 전도체를 형성할 수 있다. 형성된 전극 및 도선은 건조 후, 용제의 비점을 고려하여, 250 ~ 500℃, 보다 바람직하게는 300~400℃의 온도에서 소성한다. 특히, 300℃ 이하의 비점을 갖는 용제를 사용하는 경우에는 300℃ 이하의 저온 소성도 가능하다.The conductor may be formed by applying the electroconductive paste in a coating process such as dispensing, screen printing, slot coating, roll coating, offset, gravure, or the like to form a conductor such as an electrode and a conductor of an electronic product. After drying, the formed electrode and the conductive wire are fired at a temperature of 250 to 500 ° C, more preferably 300 to 400 ° C in consideration of the boiling point of the solvent. Especially when using the solvent which has a boiling point of 300 degrees C or less, low-temperature baking of 300 degrees C or less is also possible.

본 발명에서는 나노크기 은 입자를 사용하여 종래 전기전도성 페이스트의 소 성온도를 500℃ 이상에서 250~400℃ 수준으로 감소시켰으며, 기존 나노입자 소성체에서 나타나는 전기전도도의 열악함을 나노입자 응집체를 사용하여 현저히 개선하였고 소성 특성도 우수하였다.In the present invention, using the nano-size silver particles, the firing temperature of the conventional electroconductive paste was reduced from 500 ° C. to 250 ° C. to 400 ° C., and the inferior conductivity of the conventional nano particle fired body was found in the nano particle aggregate. It was remarkably improved by using and the plasticity property was also excellent.

또한, 나노입자 응집체는 나노입자를 제조하기 위한 액상환원 과정에서 분산제와 환원제의 제어를 통해 손쉽게 얻어진다. 일반적으로 단분산된 나노입자를 얻기위해 많은 연구와 노력이 필요한데 비해, 나노입자의 응집체는 제어가 용이하며, 필터링을 통하여 원하는 응집체 크기로 선별할 수도 있다. 따라서 저렴한 공정을 통한 원료분말 제조에 대한 원가절감도 기대할 수 있다.In addition, the nanoparticle aggregates are easily obtained through the control of the dispersant and the reducing agent in the liquid phase reduction process for producing the nanoparticles. In general, much research and effort are required to obtain monodispersed nanoparticles, but aggregates of nanoparticles are easy to control and can be screened to the desired aggregate size through filtering. Therefore, cost reduction for raw material powder production through inexpensive process can be expected.

이하, 실시예 및 도면을 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명의 구체적 일례로서, 비록 단정적, 한정적 표현이 있더라도 이에 제한되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and drawings. The following examples are specific examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto even though there is a certain or definite expression.

[실시예 1] Example 1

은 응집체의 제조Preparation of Silver Aggregates

출발물질로서 1중량%의 AgNO3 용액에 pH를 높이는 목적으로 AgNO3와 같은 질량의 NaOH를 첨가한 후 NH4OH를 소량 적하하여 투명용액의 반응액을 제조하였다. 환원제로서 HCHO와 H2O2를 1:3의 부피 비율로 혼합하여 환원액을 제조한 후, 상기 제조된 반응액에 반응액의 5 부피%의 환원액을 상온에서 빠르게 적하하여 환원반응시켜 응집체를 얻었다. 얻어진 응집체를 건조하고 분쇄하여 채질을 통해 균일한 1.5㎛ 입경의 최종 응집체를 얻었다.As a starting material, NaOH of the same mass as AgNO 3 was added to a 1% by weight AgNO 3 solution, and then a small amount of NH 4 OH was added dropwise to prepare a reaction solution of a transparent solution. After preparing a reducing solution by mixing HCHO and H 2 O 2 as a reducing agent in a volume ratio of 1: 3, a reducing solution of 5 vol% of the reaction solution was rapidly added dropwise at room temperature to reduce the reaction to obtain an aggregate. The obtained aggregate was dried and pulverized to obtain a final aggregate having a uniform 1.5 탆 particle size through the filling.

전기전도성 페이스트의 제조 및 전극의 제조Preparation of Electroconductive Paste and Preparation of Electrode

상기 얻어진 은 응집체 70중량%와 트리에틸렌글리콜 30중량%를 혼련하여 페이스트를 제조한 후 0.5mm 노즐을 통해 디스펜싱으로 전극 라인 패턴을 형성하고 300℃에서 30분간 소성하여 전극을 완성하였다.70 wt% of the silver aggregate and 30 wt% of triethylene glycol were kneaded to prepare a paste, and then, an electrode line pattern was formed by dispensing through a 0.5 mm nozzle and baked at 300 ° C. for 30 minutes to complete the electrode.

도 2는 상기 실시예 1의 응집체의 SEM 사진으로서, 150 nm 크기의 평균입도를 갖는 은 입자가 응집되어 1.5㎛ 전후의 크기의 응집체가 분산된 것을 볼 수 있다. Figure 2 is an SEM image of the aggregate of Example 1, it can be seen that the silver particles having an average particle size of 150 nm is agglomerated to disperse the aggregate of about 1.5㎛ size.

또한, 도 3은 실시예 1의 페이스트를 소성하여 제조한 전극의 미세조직 사진이다. 실시예에서의 응집체는 그 내부에서의 형상은 파악할 수 없으나, 표면에서의 형상을 볼 때 나노입자의 응집체로 판단할 수 있다. 3 is a microstructure photograph of an electrode prepared by baking the paste of Example 1. FIG. The aggregate in the embodiment can not determine the shape therein, but can be determined as the aggregate of the nanoparticles in view of the shape on the surface.

300℃는 일반적인 소성온도인 500~700℃ 보다 절반이상 낮은 온도이나, 소성 후 미세조직은 은 입자간에 뚜렷한 계면을 형성하고 있으며, 입자크기는 응집체의 크기 정도로 성장한 것을 볼 수 있다. 입자 간에 충분한 계면이 형성되었으며, 입자의 성장이 수반되었고, 충진율이 우수하므로, 전기전도에 대한 전자이동의 패스단절 효과가 낮을 것으로 예측된다. 실제로 four-point-probe를 이용하여 측정한 비저항은 6.6 mW·cm로 순수한 벌크 은의 값으로 알려진 1.6 mW·cm 에 비하여 하여 4배 수준의 우수한 저항특성을 보였다. 다양한 실시예로 실험한 결과 대부분 비저항 값이 3~20 μΩ·㎝ 범위내로 들어와 전기전도성이 좋은 것을 볼 수 있었다.300 ℃ is more than half lower than the general firing temperature of 500 ~ 700 ℃, but after firing the microstructure forms a distinct interface between the silver particles, the particle size can be seen to grow to the size of the aggregate. Since sufficient interface was formed between the particles, the growth of the particles was accompanied, and the filling rate is excellent, the effect of electron transfer on the electric conduction on the electric conduction is expected to be low. In fact, the specific resistance measured using four-point-probe was 6.6 mW · cm, which was 4 times higher than that of 1.6 mW · cm, which is known as pure bulk silver. As a result of experiments with various examples, it was found that most of the resistivity values were in the range of 3 to 20 μΩ · cm and the electrical conductivity was good.

[비교예 1] Comparative Example 1

상기 실시예에서, 은 응집체 대신에 150 nm 크기의 평균입도로 단분산된 은 분말을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In the above examples, the same procedure was conducted except that monodispersed silver powder was used instead of silver aggregates with an average particle size of 150 nm.

도 4는 비교예 1의 은 분말의 SEM 사진이며, 도 5는 비교예 1의 페이스트로 소성하여 제조한 전극의 미세조직 사진이다. FIG. 4 is a SEM photograph of the silver powder of Comparative Example 1, and FIG. 5 is a microstructure photograph of the electrode manufactured by baking with the paste of Comparative Example 1. FIG.

소성 후, 미세조직은 기공도가 높으며, 대부분의 입자들은 성장이 없고, 일부 입자만이 응집체를 형성하며 크게 자란 것을 확인할 수 있다. 계면이 형성되지 않고, 입자성장이 불균일하므로, 전기전도도는 낮을 것으로 예측된다. 실제 측정된 비저항은 132 μΩ·㎝로 실시예 1에 비하여 20배 정도 높은 값을 나타냈다. 또한, 순수한 은에 비해 80배 이상의 높은 값으로 전도체로는 실용성이 매우 적다. After firing, the microstructure has high porosity, and most of the particles do not grow, and only some of the particles form aggregates and grow large. Since no interface is formed and grain growth is nonuniform, electrical conductivity is expected to be low. The actual measured specific resistance was 132 µΩ · cm, which was about 20 times higher than that of Example 1. In addition, the practical value of the conductor is very low as 80 times higher than that of pure silver.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 은 응집체의 형성 모식도,1 is a schematic diagram of formation of silver aggregates according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예 1의 응집체의 SEM 사진,2 is a SEM photograph of the aggregate of Example 1 of the present invention,

도 3은 본 발명의 실시예 1의 페이스트를 소성하여 제조한 전극의 미세조직 사진,Figure 3 is a microstructure photograph of the electrode prepared by firing the paste of Example 1 of the present invention,

도 4는 비교예 1의 은 분말의 SEM 사진,4 is a SEM photograph of the silver powder of Comparative Example 1;

도 5는 비교예 1의 페이스트로 소성하여 제조한 전극의 미세조직 사진이다. 5 is a microstructure photograph of an electrode prepared by baking with the paste of Comparative Example 1. FIG.

** 도면의 주요부호에 대한 설명**** Description of the major symbols in the drawings **

10: 은 나노입자10: silver nanoparticles

20: 은 응집체20: silver aggregate

Claims (7)

은 분말을 포함하여 이루어진 전기전도성 페이스트로서,An electroconductive paste comprising silver powder, 상기 은 분말은 은 나노입자가 응집되어 형성된 은 응집체인 전기전도성 페이스트.The silver powder is an electrically conductive paste is a silver aggregate formed by agglomeration of silver nanoparticles. 제1항에 있어서, 상기 은 응집체는 단분산성인 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트.The electroconductive paste of claim 1, wherein the silver aggregate is monodisperse. 제1항에 있어서, 상기 은 응집체는 구형으로서, 입경이 1~2㎛ 범위내의 크기인 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트.The electrically conductive paste of claim 1, wherein the silver aggregate is spherical and has a particle size in a range of 1 to 2 μm. 제1항에 있어서, 상기 은 응집체 표면에서 관측되는 상기 은 나노입자의 평균입도는 1~300nm 범위내인 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트.The electroconductive paste of claim 1, wherein the average particle size of the silver nanoparticles observed on the surface of the silver aggregate is in a range of 1 to 300 nm. 제1항에 있어서, 상기 은 응집체의 내부는 상기 은 나노입자의 경계가 구분 되거나, 부분적으로 경계가 없는 거대 입자로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기전도성 페이스트. The electrically conductive paste of claim 1, wherein the inside of the silver agglomerate is composed of large particles having a boundary of the silver nanoparticles or partially bordering. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 전기전도성 페이스트를 사용하여 도선을 형성하고 소성하여 제조된 전도체로서,A conductor manufactured by forming and firing a conductive wire using the electroconductive paste of any one of claims 1 to 5, 비저항 값이 3~20 μΩ·㎝ 범위내인 것을 특징으로 하는 전도체.A conductor, characterized in that the resistivity value is in the range of 3 to 20 µΩ · cm. 제6항에 있어서, 상기 소성은 250~400℃의 저온에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전도체.The conductor according to claim 6, wherein the firing is performed at a low temperature of 250 to 400 ° C.
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