KR20140121190A - 자기복원 가능한 전도성 성분을 포함하는 금속기반 솔더복합재료 - Google Patents

자기복원 가능한 전도성 성분을 포함하는 금속기반 솔더복합재료 Download PDF

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Abstract

본 개시에서는, 전기 전도성 자기 복원 물질을 함유하는 솔더를 제공한다. 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 일 구현예는, 금속계 솔더 매트릭스; 상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및 상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물을 형성할 수 있는 자기복원 물질;을 포함한다.

Description

자기복원 가능한 전도성 성분을 포함하는 금속기반 솔더복합재료 {Metal based solder composite including conductive self-healing materials}
본 개시는 솔더(solder)에 관한 것이다.
솔더는 금속 부품들 간의 전기적 및/또는 기계적 접합(bonding)을 제공하는데 사용된다. 솔더는 통상적으로 용융가능한 금속 합금을 포함한다. 솔더를 사용하는 접합 방식을 솔더링(soldering)이라 한다. 전통적으로, 솔더링(soldering)은 융점 450℃ 이하의 연납을 솔더로 사용하였다. 솔더링에 있어서, 가열에 의하여 용융된 솔더는 금속 부품들 사이에 스며든 후 냉각되어 솔더 접합부(solder junction)를 형성한다. 솔더 접합부는 금속 부품들 간의 전기적 및/또는 기계적 접합을 제공한다.
솔더 접합부에는 외부 충격이 가해질 수 있다. 또한, 솔더 접합부에는 열팽창에 의한 내부 응력이 발생할 수 있다. 외부 충격 및 내부 응력으로 인하여 솔더 접합부는 파손될 수 있다. 솔더 접합부의 파손은 솔더 접합부의 전기 저항을 급격하게 상승시킨다. 또한, 솔더 접합부의 파손은 솔더 접합부의 기계적 강도를 급격하게 감소시킨다. 따라서, 솔더 접합부의 파손은 솔더 접합부의 재작업(rework)을 요한다. 재작업이 불가능한 경우, 파손된 솔더 접합부를 포함하는 제품은 폐기된다. 파손된 솔더 접합부의 재작업 또는 파손된 솔더 접합부를 포함하는 제품의 폐기는 비용 및 시간을 소모한다. 게다가, 파손된 솔더 접합부는, 파손된 솔더 접합부를 포함하는 제품의 예상치 못한 오작동을 야기할 수 있다.
본 개시에서는, 전기 전도성 자기 복원 물질을 함유하는 솔더를 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제1 구현예는,
금속계 솔더 매트릭스;
상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물을 형성할 수 있는 자기복원 물질;을 포함한다.
본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제2 구현예는,
금속계 솔더 매트릭스;
상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질;을 포함한다.
본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제3 구현예는,
금속계 솔더 매트릭스;
상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 상기 자기복원 물질은, i) 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물을 형성하는 자기복원 물질; 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 합금을 형성하는 자기복원 물질; 및 iii) 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질; 중의 적어도 둘 이상을 포함하는, 자기복원 물질;을 포함한다.
본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 일 구현예는, 전자 패키징에 통상적으로 사용되고 있는 솔더 페이스트 재료에 자기복원 기능을 부여할 수 있다. 즉, 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 일 구현예를 사용하여 형성되는 솔더 접합부에 균열이 발생하면, 솔더 접합부에 포함된 캡슐 중 균열부에 걸쳐있는 캡슐이 깨지게 되며, 그에 따라, 자기복원 물질이 깨진 캡슐로부터 흘러나와 균열부를 채우게 된다. 균열부에 채워진 자기복원 물질은 솔더 매트릭스와 반응하여 금속간 화합물을 형성하면서 고화된다. 그리하여, 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 일 구현예를 사용하여 형성된 솔더 접합부에 발생되는 균열은, 고화된 자기복원 물질에 의하여, 자동적으로 복원될 수 있다. 게다가, 자기복원 물질과 솔더 매트릭스와의 반응으로 형성되는 금속간 화합물은 전기전도성을 갖기 때문에, 자동적으로 복원된 솔더 접합부는 여전히 매우 우수한 전기전도성을 유지할 수 있다. 결국, 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 일 구현예를 사용하여 형성된 솔더 접합부는, 외부 충격 및 내부 응력에 의한 균열 발생에 대항하는 자기복원 기능을 갖춤으로써, 전자 패키지의 보호 및 유지 보수에 많은 이점을 가져온다.
이하에서는, 본 개시의 일 측면에 따른 솔더를 더욱 자세하게 설명한다. 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제1 구현예는,
금속계 솔더 매트릭스;
상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물 또는 전기전도성 합금을 형성할 수 있는 자기복원 물질;을 포함한다.
금속계 솔더 매트릭스는, 당해 기술분야에 공지되어 있는 임의의 금속계 솔더 재료를 포함할 수 있다. 금속계 솔더 매트릭스는 통상적으로 페이스트의 형태를 가질 수 있다. 금속계 솔더 매트릭스는, 비제한적인 예를 들면, Pb-Sn계 (원자비의 예: 5.0 ≤ Pb ≤ 65.0, 35.0 ≤ Sn ≤ 95.0), Pb-In계 (원자비의 예: 30.0 ≤ Pb ≤ 95.0, 5.0 ≤ In ≤ 70.0), In-Sn계 (원자비의 예: 8.0 ≤ In ≤ 52.0, 48.0 ≤ Sn ≤ 92.0, In-Ga계 (원자비의 예: 5.0 ≤ In ≤ 99.5, 0.5 ≤ Ga ≤ 95.0), Sn-Ag계 (원자비의 예: 95.0 ≤ Sn ≤ 97.5, 2.5 ≤ Ag ≤ 5.0), In-Ag계 (원자비의 예: 90.0 ≤ In ≤ 97.0, 3.0 ≤ Ag ≤ 10.0), Sn-Cu계 (원자비의 예: 91.0 ≤ Sn ≤ 99.5, 0.5 ≤ Cu ≤ 9.0)를 포함할 수 있다. 이들 재료는 약 250 ℃ 이하의 융점을 가질 수 있다.
바람직하게는, 금속계 솔더 매트릭스 재료는, 솔더 접합부 형성을 위한 리플로우(reflow) 공정시, 캡슐의 열손상을 방지하기 위해, 저융점 솔더일 수있다. 예를 들어, 저융점 솔더로서는, 인듐 및 주석 계열 솔더 또는 나노 실버 페이스트가 사용될 수 있다.
캡슐은 솔더 매트릭스에 분산되어 있다. 또한, 캡슐은 자기복원 물질을 담고 있다. 캡슐에 의하여 자기복원 물질 상(phase)은 솔더 매트릭스 상(phase)과 분리될 수 있다.
캡슐은 고체, 액체, 기체 또는 이들의 조합을 담을 수 있는 폐쇄된 물체이다. 캡슐은 단축과 장축을 가질 수 있다. 단축과 장축이 반드시 직교할 필요는 없다. 캡슐의 종횡비(단축 대 장축의 비율)는, 예를 들면, 약 1:1 내지 약 1:10 일 수 있다. 캡슐의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 캡슐은 구, 환상체(toroid) 또는 불규칙한 아메바 형태를 가질 수 있다. 캡슐의 직경(단축 또는 장축)은, 예를 들면, 약 0.01 내지 약 500 ㎛일 수 있다.
캡슐 재료는, 예를 들면, 폴리머 또는 세라믹일 수 있다. 구체적인 예를 들면, 캡슐 재료는, 폴리우레탄, 멜라민-포름알데히드 수지, 요소-포름알데히드(urea-formaldehyde) 수지, 젤라틴, 폴리요소(polyurea), 폴리스티렌(polystyrenes), 폴리디비닐벤젠(polydivinylbenzenes), 또는 폴리아미드와 같은 폴리머 재료일 수 있다. 구체적인 예를 들면, 캡슐 재료는, SiO2, TiO2, Al2O3, 또는 ZrO2와 같은 세라믹 재료일 수 있다. 일반적으로, 솔더 매트릭스 재료의 융점에 따라, 리플로우(reflow) 공정의 온도가 정해진다. 리플로우 공정의 온도에서도, 캡슐 재료는 열에 의하여 깨지지 않아야 한다. 리플로우 공정의 온도가 높은 경우(예를 들어 약 200 ℃ 이상인 경우), 적합한 캡슐 재료는, 열에 의한 손상을 덜 받는 세라믹 재료일 수 있다.
캡슐의 벽두께는, 예를 들면, 약 0.1 nm 내지 약 5 ㎛일 수 있다. 캡슐의 벽두께는, 더욱 구체적인 예를 들면, 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎛일 수 있다. 캡슐 벽의 두께가 너무 두꺼우면 균열이 진행되어도 캡슐이 파열되지 않을 수 있다. 캡슐 벽이 너무 얇으면 리플로우 공정 중에 캡슐이 파열될 수 있다.
캡슐과 솔더 매트릭스 재료와의 접착력이 약하면, 솔더 접합부에 균열이 발생하여도, 균열부에 걸쳐있는 캡슐이 깨지지 않을 수도 있다. 캡슐과 솔더 매트릭스 재료와의 접착력을 강화하기 위하여, 캡슐의 표면에, 예를 들어, 불포화 실란 결합제와 같은 접착 증진제를 코팅할 수도 있다.
자기복원 물질은 캡슐 내에 담겨있다. 자기복원 물질은, 금속계 솔더 매트릭스와 접촉시 금속계 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물을 형성할 수 있는 임의의 물질을 포함할 수 있다.
자기복원 물질은, 예를 들면, 액체 금속(liquid metal)일 수 있다. 액체 금속은 상온(즉, 25 ℃, 1 기압)에서 액체 상태인 금속을 의미한다. 구체적인 예를 들면, 액체 금속은 공융(eutectic) 갈륨-인듐 합금, 공융 갈륨-은 합금, 공융 갈륨-주석 합금, 또는 갈륨일 수 있다. 더욱 구체적인 예를 들면, 공융 갈륨-인듐 합금에 있어서, 갈륨 대 인듐의 원자비는 약 75 : 약 25, 또는, 약 95 : 약 5 일 수 있다. 공융 갈륨-인듐 합금의 융점은 약 15.3 ℃이기 때문에, 깨진 캡슐로부터 효과적으로 흘러나와, 인듐계 솔더 매트릭스와 금속간 화합물을 쉽게 형성할 수 있다. 액체 금속과 금속계 솔더 매트릭스의 금속간 화합물은, 예를 들면, Ag3Ga2, In99 .5Ga0 .5 일 수 있다. 액체 금속과 금속계 솔더 매트릭스의 금속간 화합물의 융점은, 예를 들면, Ag3Ga2의 경우 약 301 ℃, In99 .5Ga0 .5의 경우 약 154 ℃ 일 수 있다. 또한, 액체 금속과 금속계 솔더 매트릭스의 금속간 화합물은 매우 우수한 전기전도도를 갖는다.
자기복원 물질은, 다른 예를 들면, 금속계 솔더 매트릭스 보다 낮은 융점을갖는 저융점 솔더일 수 있다. 구체적인 예를 들면, 저융점 솔더는 공융 Bi-Sn 합금, In-Ga 합금, In-Sn 합금, In-Bi 합금, In-Ag 합금, 또는 Sn-Ag 합금일 수 있다. 더욱 구체적인 예를 들면, 공융 Bi-Sn 합금에 있어서, Bi : Sn의 원자비는 약 1:0.19 내지 약 1:0.72 일 수 있다. 균열 발생 후에, 패키지 전체 온도를 저융점 솔더의 융점 이상으로 높이면, 깨진 캡슐로부터 용융된 저융점 솔더가 흘러나와 균열부를 채우고 또한 금속계 솔더 매트릭스 재료와 삼원계 합금을 형성할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 공융 Bi-Sn 합금계 저융점 솔더는 In 계 또는 In-Pb 계 솔더 매트릭스와 반응하여 In-Ga-Sn, In-Bi-Sn, In-Bi-Pb, Pb-Bi-Sn, 또는 In-Ga-Ag 계 삼원 합금을 형성할 수 있다. 저융점 솔더와 금속계 솔더 매트릭스의 합금은, 예를 들면, GaInSn, BiInPb, BiPbSn, InPbSn, 또는 InAgGa 일 수 있다. 저융점 솔더와 금속계 솔더 매트릭스의 합금의 융점은, 예를 들면, GaInSn의 경우 약 10.7 ℃, BiInPb의 경우 약 73℃, BiPbSn의 경우 약 95 ℃, InPbSn의 경우 약 120 ℃, InAgGa의 경우 약 381 ℃일 수 있다. 또한, 저융점 솔더와 금속계 솔더 매트릭스의 합금은 매우 우수한 전기전도도를 갖는다.
캡슐 내에 담겨 있는 자기복원 물질의 총 사용량은, 예를 들면, 금속계 솔더 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.5 중량부 내지 약 10 중량부일 수 있다. 자기복원 물질의 사용량이 너무 작으면 자기복원 효과가 미미할 수 있다. 자기복원 물질의 사용량이 너무 크면, 증가된 캡슐 함유량에 의하여, 솔더 접합부의 전기 전도도, 접합강도, 인장강도 등이 저하될 수 있다.
이하에서는, 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제2 구현예를 더욱 자세하게 설명한다. 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제2 구현예는,
금속계 솔더 매트릭스;
상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질;을 포함한다.
금속계 솔더 매트릭스; 및 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐;은 앞에서 설명한 바와 같다.
제2 구현예의 자기복원 물질은 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함한다. 전기전도성 고체 입자는, 예들 들면, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 그라파이트, 그래핀, 플러렌(Fullerene), 또는 카본블랙일 수 있다. 용매는, 예를 들면, EPA(ethyl phenylacetate, C20H30O2), 또는 PhCl(chlorobenzene, C6H5Cl)일 수 있다. 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질에 있어서, 고형분 함량은, 예를 들면, 약 0.05 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다. 고형분의 경우, 일정 함량 이상이 되면, 퍼콜레이션(percolation theory)에 따라, 급격하게 전기전도도가 증가하게 된다. 고형분의 함량이 너무 낮으면 이러한 효과를 기대하기가 어려울 수 있다. 반면에, 고형분의 함량이 증가할수록, 고형분간 인력이 강하게 작용하여 용매 내부에 골고루 분산이 안되고 서로 뭉치게 되어 전기전도도가 특정 값에서 포화(saturation)하게 된다. 또한, 고형분의 함량이 증가할수록, 용매를 포함하는 자기복원 물질의 점도가 증가하게 되어 깨진 캡슐로부터 흘러나오기 어렵게 된다.
전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질은 잘 흐르기 때문에, 깨진 캡슐로부터 용이하게 흘러나와, 균열부를 채우게 된다. 그 다음, 용매는 증발하고, 균열부에는 전기전도성 고체 입자가 잔류하게 된다. 잔류된 전기전도성 고체 입자는 균열부의 전기전도성을 보상하게 된다.
또한, 본 개시에서는, 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제3 구현예를 제공한다. 본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 제3 구현예는,
금속계 솔더 매트릭스;
상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 상기 자기복원 물질은, i) 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물을 형성하는 자기복원 물질; 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 합금을 형성하는 자기복원 물질; 및 iii) 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질; 중의 적어도 둘 이상을 포함하는, 자기복원 물질;을 포함한다.
본 개시의 일 측면에 따른 솔더의 구현예들은, 예를 들면, 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
자기복원 물질을 함유하는 캡슐의 제조
액체 금속; 용융된 저융점 솔더; 및/또는, 전기전도성 고체입자와 용매를 함유하는 현탁액;을 포함하는 자기복원 물질을, 교반 하에서, 폴리머 용액에 투입한다. 그리하여, 폴리머 용액 중에 자기복원 물질의 액적이 분산된다. 폴리머 용액의 용매는, 자기복원 물질을 용해하지 않는 용매 중에서 선택될 수 있다. 또는, 폴리머 용액의 용매는, 자기복원 물질과 섞이지 않는 용매 중에서 선택될 수 있다. 그 다음, 폴리머 용액과 자기복원 물질의 혼합물을 냉각시켜서, 폴리머 용액 중에 분산되어 있는 자기복원 물질의 액적을 고화시킨다. 그 다음, 고화된 자기복원 물질 액적을 폴리머 용액으로부터, 예를 들어 여과 또는 원심분리에 의하여, 분리한다. 고화된 자기복원 물질 액적의 표면에는 폴리머 용액이 코팅되어 있다. 그 다음, 고화된 자기복원 물질 액적의 표면에 코팅되어 있는 폴리머 용액으로부터 용매를, 예를 들어 건조, 기화 또는 휘발에 의하여, 제거한다. 그 결과, 자기복원 물질이 담겨있는 폴리머 캡슐이 얻어진다. 폴리머 캡슐의 크기는 자기복원 물질 액적의 크기에 의존하고, 자기복원 물질 액적의 크기는 상기 교반의 속도에 의하여 제어될 수 있다.
무기물질 캡슐 제조 방법은 예를 들면 다음과 같다 [한국공개특허 10-2010-0112707 참조]. 액체 금속, 저융점 솔더, 전기전도성 고체입자와 용매를 함유하는 현탁액과 같은 자기치유 물질을 무기질로 감싸는 방법으로는 여러 가지가 있을 수 있다. 그러나, 언급된 자기치유 물질과 실리카와의 친화성은 그다지 높은 편이 아니기 때문에 음전하를 갖는 실리카 전구체와 친화성을 높이기 위하여 커플링 에이전트로 자기치유 물질 표면에 양이온성을 띄는 화합물 처리를 하면 실리카와 같은 무기물과의 친화력을 높일 수 있다. 비록 재료가 일치하지는 않지만 이에 해당하는 예로 Chem. Commun.((2003), p.1010~1011)에서는 0.1 내지 1 ㎛의 폴리스티렌 입자를 무유화제 유화 중합을 통하여 제조할 때 -NH2/-COOH 또는 -NH2의 기능기를 도입시킨 입자를 제조한 후, 이 라텍스 입자를 소듐 실리케이트에 넣어 입자 표면에 실리실산을 침전시키고, 이를 실리카로 변환시켜 폴리스티렌 입자 표면을 실리카로 감싸는 방법에 대하여 기재하고 있다. 본 발명에서는 용매에 자기복원 물질을 투입하여 분산시키고, 자기복원 물질이 충분히 분산된 용액에 계면활성제(surfactant)와 수산화암모늄(NH4OH)과 같은 염기성 용액을 첨가하여 교반한다. 상기 용매는 에탄올 (Ethanol)과 같은 알코올, 물 또는 이들의 혼합 용액이거나 싸이클로헥산(cyclohexane) 용액 등일 수 있다. 실리카 코팅시 적은 양의 염기성 용액은 고르지 못한 모양을 얻을 수 있으며 크기도 불균일할 수 있으므로 적절하게 그 양을 조절하는 것이 바람직하다. 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TEOS)를 사용하여 실리카(SiO2)를 코팅하기 전에 아이게팔(Igepal) Co-520(폴리(옥시에틸렌) 노닐페닐 에테르)와 같은 계면활성제(surfactant)를 이용하여 자기복원 물질의 표면개질을 해줌으로써 나노 분말의 실리카(silica) 코팅이 가능하다. 이때 표면개질 시 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TEOS) 및 계면활성제의 양을 조절하여 코팅되는 실리카의 두께를 조절할 수 있다. 염기성 용액을 투입하여 일정 시간(예컨대, 5분∼2시간) 동안 교반한 후, 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TEOS)를 투입한다. 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TEOS)를 투입한 후 일정 시간(예컨대, 1∼30시간) 동안 교반한다. 이때, 너무 빠른 교반은 코팅되는 실리카의 모양 및 두께를 매우 불균일하게 만들 수 있고, 너무 느린 교반 또한 코팅되는 실리카의 두께를 불균일하게 만들 수 있으므로 적절하게 조절하는 것이 바람직하며, 이러한 점들을 고려하여 교반 속도는 50∼1000 rpm 정도인 것이 바람직하다.
금속계 솔더 매트릭스 제조
솔더 매트릭스 재료와 에탄올을 4(솔더) : 6(에탄올)의 부피비로 혼합하여 솔더 용액을 제조한 후, 솔더 용액에 알루미나볼을 넣는다. 이후 알루미나볼이 혼합된 솔더 용액을 볼밀한다. 볼밀이 끝나면 거름망을 사용하여 솔더 용액으로부터 알루미나 볼을 제거한다. 그 다음, 솔더 용액에 약 80 ℃ 정도의 열을 가하여 에탄올을 증발시키고, 솔더 용액을 진공건조기에서 4시간 이상 건조시킨다. 그리하여 솔더 매트릭스 재료 파우더를 얻는다.
솔더 페이스트용 플럭스 ( flux ) 제조
플럭스(flux)는 솔더링과 모재 금속 표면의 산화막을 제거하여 솔더링 작업 중 가열하는 동안에 금속의 재산화를 방지하며, 용융 솔더링의 표면장력을 저하시킴으로서 솔더링의 넓어짐(퍼짐성 또는 젖음성)을 좋게 하는 역할을 한다. 솔더 페이스트용 플럭스를 제조하는 방법에서는 수지, 가소제, 용제, 활성제, 칙소제, 분산제 등을 혼합하여 솔더 페이스트용 플럭스를 제조한다. 우선 핫 플레이트에 의하여 150~210℃의 온도로 유지된 상태에서 가소제와 용제를 잘 섞이도록 교반한다. 그리고 활성제를 첨가한 후에 일례로 100~160rpm의 교반 속도로 5~35분 동안 교반하여 활성제를 용해한다. 그리고 활성제가 완전해 용해된 후에 수지와 분산제를 첨가하고 교반 없이 5~35분 동안 용해시킨 후, 200~400rpm의 교반 속도로 5~20분 동안 추가로 교반한다. 수지 및 분산제가 완전히 용해된 후에 칙소제 등을 투입하고 300~500 rpm의 교반 속도로 5~20분 동안 교반하여 용해시킨다. 칙소제 등이 완전히 용해되면 핫 플레이트에서 분리하여 상온에서 안정화시켜 솔더 페이스트용 플럭스의 제조를 완료한다. 솔더 페이스트용 플럭스의 사용량은, 예를 들면, 자기복원 물질을 담고 있는 캡슐 및 솔더 매트릭스 재료의 총 중량 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 내지 약 15 중량부일 수 있다.
자기복원 물질 함유 캡슐을 함유하는 솔더의 제조
자기복원 물질 함유 캡슐을 함유하는 솔더 페이스트는, 솔더 페이스트용 플럭스, 자기복원용 캡슐 파우더 및 솔더 매트릭스 재료 파우더를 혼합하는 것에 의하여 제조된다. 일례로, 플레네터리 혼합기(planetary mixer)에 솔더 페이스트용 플럭스와 자기복원용 캡슐 파우더 및 솔더 파우더를 투입한 후 혼합기를 이용하여 교반 속도 또는/및 교반 시간을 달리 한 복수의 단계에 의하여 교반을 할 수 있다. 이때, 상술한 복수의 단계에서는 교반 속도를 단계적으로 올릴 수 있다. 이에 의하여 솔더 페이스트용 플럭스와 솔더 파우더를 효과적으로 혼합할 수 있다. 그에 따라, 자기복원 물질 함유 캡슐을 함유하는 솔더 페이스트가 얻어진다.

Claims (16)

  1. 금속계 솔더 매트릭스;
    상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
    상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물 또는 전기전도성 합금을 형성할 수 있는 자기복원 물질;을 포함하는
    솔더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속계 솔더 매트릭스 재료는, 인듐 및 주석 계열 솔더 또는 나노 실버 페이스트인 것을 특징으로 하는 솔더.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐의 종횡비는 1:1 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 솔더.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐의 직경은, 10 nm 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 솔더.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐 재료는, 폴리머 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는 솔더.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐의 벽두께는, 0.1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 솔더.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 자기복원 물질은, 액체 금속인 것을 특징으로 하는 솔더.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 자기복원 물질은 공융 갈륨-인듐 합금, 공융 갈륨-은 합금, 공융 갈륨-주석 합금, 또는 갈륨인 것을 특징으로 하는 솔더.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 자기복원 물질은 상기 금속계 솔더 매트릭스 보다 낮은 융점을 갖는 저융점 솔더인 것을 특징으로 하는 솔더.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 자기복원 물질은 Bi-Sn 합금, In-Ga 합금, In-Sn 합금, In-Bi 합금, In-Ag 합금, 또는 Sn-Ag 합금인 것을 특징으로 하는 솔더.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐 내에 담겨 있는 상기 자기복원 물질의 총 사용량은, 상기 금속계 솔더 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 0.5 중량부 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 솔더.
  12. 금속계 솔더 매트릭스;
    상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
    상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질;을 포함하는
    솔더.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전기전도성 고체 입자는, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 그라파이트, 그래핀, 풀러렌, 또는 카본블랙인 것을 특징으로 하는 솔더.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 용매는, EPA(ethyl phenylacetate, C20H30O2), 또는 PhCl(chlorobenzene, C6H5Cl)인 것을 특징으로 하는 솔더.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질에 있어서, 상기 전기전도성 고체 입자의 함량은, 0.05 중량% 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 솔더.
  16. 금속계 솔더 매트릭스;
    상기 솔더 매트릭스에 분산되어 있는 캡슐; 및
    상기 캡슐 내에 담겨있는 자기복원 물질로서, 상기 자기복원 물질은, i) 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 금속간 화합물을 형성하는 자기복원 물질; 상기 솔더 매트릭스와 접촉시 상기 솔더 매트릭스와 반응하여 전기전도성 합금을 형성하는 자기복원 물질; 및 iii) 전기전도성 고체 입자 및 용매를 포함하는 자기복원 물질; 중의 적어도 둘 이상을 포함하는, 자기복원 물질;을 포함하는
    솔더.
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