KR20160125922A - Bonding material with amorphous characteristics and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a bonding material with amorphous characteristics and a manufacturing method thereof, comprising the following steps: preparing a water-based alloy electrolysis solution containing two or more metal salts including a first and a second metal salt; immersing electrodes in the water-based alloy electrolysis solution to form an electrolysis circuit; applying, to a control unit for controlling the electrolysis circuit, a reduction potential to the electrodes according to a reduction potential value of the metal salts to be plated; and forming an amorphous metal plate film including a first and a second metal, and alloy of the first and the second metal. A step of applying the reduction potential applies a square pulse voltage including a first application section to apply a first voltage (V_1) and a second application section to apply a second voltage (V_2). The first voltage (V_1) is higher than the second voltage (V_2), and the first and the second voltage (V_1, V_2) are 0 to -4.5 V. According to the present invention, potential (voltage) is alternatingly applied through a power source capable of applying the potential in a state of immersing a mother material in a plating bath including two or more metal salts, a complex multilayer can be easily formed in a short time through inexpensive equipment. A time and a current density of each potential cycle are adjusted, so a plating thickness of each layer can be adjusted. Moreover, the number of complex layers can be easily adjusted by the number of potential cycles.

Description

비정질 특성을 갖는 접합소재 및 이의 제조방법{BONDING MATERIAL WITH AMORPHOUS CHARACTERISTICS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bonding material having amorphous properties and a method of manufacturing the same,

본 발명은 비정질 특성을 갖는 접합소재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속이 비정질 상태에서 결정질로 변화하는 과정에서 나타나는 발열반응을 이용하여 저온에서 용융되는 특성을 갖도록 한 금속 접합 매개물인 접합소재의 제조방법 및 이러한 접합소재를 이용하여 피접합재를 기존의 브레이징 및 솔더링 온도에 비해 낮은 온도에서 접합하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bonded material having amorphous properties and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a bonding material having amorphous characteristics, and more particularly, A method of manufacturing a bonded material, and a method of bonding a bonded material at a lower temperature than a conventional brazing and soldering temperature using such a bonded material.

다층 박막 층 형성 방법과 관련된 기술이 특허등록 제0560296호 및 특허등록 제0932694호에 제안된 바 있다.Techniques related to the method of forming a multilayer thin film layer have been proposed in Patent Registration No. 0560296 and Patent Registration No. 0932694. [

이하에서 종래기술로서 특허등록 제0560296호 및 특허등록 제0932694호에 개시된 다층 금속 박막의 제조 방법 및 다층박막 코팅 장치 및 방법을 간략히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a multilayer metal thin film and a multilayer thin film coating apparatus and method disclosed in the patent registration Nos. 0560296 and 0932694 are described briefly.

도 1은 특허등록 제0560296호(이하 '종래기술 1'이라 함)에서 다층 금속 박막의 제조 방법을 도시한 도면이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1의 다층 금속 박막의 제조 방법은 금속 박막의 제조 방법에 있어서, 이오나이즈드 물리적기상증착법을 이용하여 <002>방향으로 배향하는 티타늄막(22, 25)을 50Å~149Å의 두께로 증착하는 단계; 상기 티타늄막(22, 25) 상에 <111>방향으로 배향하는 티타늄나이트라이드막(23, 26)을 증착하는 단계; 및 상기 티타늄/티타늄나이트라이드막(22, 23, 25, 26)의 적층막 상에 <111>방향으로 배향하는 알루미늄막(24)을 증착하는 단계를 포함한다.1 is a view showing a method of manufacturing a multilayer metal thin film in Patent Registration No. 0560296 (hereinafter referred to as "Prior Art 1"). As shown in FIG. 1, in the method of manufacturing a multilayered metal thin film of the prior art 1, in the method of manufacturing a thin metal film, titanium films 22 and 25 oriented in the <002> direction by ionized physical vapor deposition To about 149 A thick; Depositing titanium nitride films (23, 26) oriented in the <111> direction on the titanium films (22, 25); And depositing an aluminum film 24 oriented in the <111> direction on the laminated film of the titanium / titanium nitride films 22, 23, 25 and 26.

그러나 종래기술 1에 의한 다층 금속 박막 제조 방법은 물리적기상증착법(PVD), 유기금속화학기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 또는 IPVD 중 어느 하나를 이용하여 증착하므로 비용 상승과 고가 장비인 증착 기계를 통해 구현해야 한다는 단점이 있었다.However, since the method of manufacturing the multilayered metal thin film according to the prior art 1 is deposited by using physical vapor deposition (PVD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), or IPVD, But it had to be implemented through a machine.

특허등록 제0932694호(이하 '종래기술 2'라 함)의 기판에 금속층을 증착하는 방법은, 제품의 표면에 플라즈마 클리닝 또는 이온빔 클리닝을 실시하는 전처리단계와; 전처리된 제품의 표면에 증발 증착, 스퍼터링, 반응성 스퍼터링 중의 하나를 실시하여 제1박막층을 형성하는 제1박막층 형성단계와; 상기 제1박막층의 표면에 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, 플라즈마 침투, 이온빔 침투 중의 하나를 실시하여 제2박막층을 형성하는 제2박막층 형성단계 및; 상기 제1박막층 형성단계와 제2박막층 형성단계를 반복 수행하는 반복단계;를 포함한다.A method for depositing a metal layer on a substrate of Patent Registration No. 0932694 (hereinafter, referred to as 'Prior Art 2') includes: a pretreatment step of performing plasma cleaning or ion beam cleaning on the surface of the product; A first thin film layer forming step of forming a first thin film layer by performing one of evaporation deposition, sputtering and reactive sputtering on the surface of the pretreated product; A second thin film layer forming step of forming a second thin film layer on the surface of the first thin film layer by performing one of sputtering, reactive sputtering, plasma penetration, and ion beam penetration; And repeating the first thin film layer forming step and the second thin film layer forming step.

그러나 종래기술 2에 의한 기판에 금속층을 증착하는 방법 역시 증착을 통해 다층 박막을 구성하므로 비용 상승과 고가 장비인 증착 기계를 통해 구현해야 한다는 단점이 있었다.However, the method of depositing the metal layer on the substrate according to the prior art 2 also has disadvantages in that the multilayer thin film is formed by vapor deposition, so that the cost is increased and the vapor deposition machine is expensive.

또한, 스퍼터링(sputtering)을 포함하는 PVD공정의 경우 진공에서 공정이 진행되므로 진공 장비가 필수적이며, CVD를 포함하는 화학적 박막 형성법 또한 진공에서 공정이 진행되어야 하고, 공정온도가 고온이므로 기판에 손상을 줄 수 있다. ALD법의 경우 원소재가 제한적이며, 층의 성장속도가 느리다. 롤 프린팅 방법을 포함하는 프린팅 법은 층의 두께를 조절하기가 어려우며 다층을 형성하는 시간이 오래 걸린다.In addition, in the case of a PVD process including sputtering, a vacuum apparatus is necessary because a vacuum process is performed, and a chemical thin film forming process including a CVD process must also be carried out in a vacuum, and since the process temperature is high, You can give. In the case of the ALD method, the source material is limited and the growth rate of the layer is slow. Printing methods including the roll printing method are difficult to control the thickness of the layer and take a long time to form a multilayer.

한국등록특허 제10-0560296호(2006.03.06)Korean Patent No. 10-0560296 (Mar. 2006) 한국등록특허 제10-0932694호(2009.12.10)Korean Patent No. 10-0932694 (December 10, 2009)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 적어도 2개 이상의 금속을 전해도금을 통해 금속 도금층으로 적층하여 제조한 다층 금속 도금막으로서, 접합 시 비정질에서 결정질로의 변화에 의한 발열반응을 일으켜 저온 접합이 가능한 접합부재를 제공한다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a multilayered metal plating film which is produced by laminating at least two metals with a metal plating layer through electrolytic plating, A joining member capable of joining is provided.

또한 본 발명은 상기 다층 금속 도금막의 제조방법으로서, 2 이상의 금속염이 포함된 도금욕 내에 모재를 침지시킨 상태에서 전원을 통해 전위(전압)를 가하여 저가 장비를 통해 분말에 비해 안전하고 단시간에 제조 가능한 접합소재의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing the multilayered metallic plating film, wherein a base material is immersed in a plating bath containing two or more metal salts and a potential (voltage) is applied thereto through a power source to manufacture the multilayered metallic plating film in a safe and short time A method for manufacturing a bonded material is provided.

또한 본 발명은 상기 접합소재를 접합매개물로 사용한 전기, 전자 부품 등의 피접합재의 저온 접합 방법을 제공한다. The present invention also provides a low-temperature bonding method of a material to be bonded such as an electric or electronic part using the bonding material as a bonding medium.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 제1 금속염 및 제2 금속염을 포함하는 두 가지 이상의 금속염이 포함된 수계 합금 도금액을 준비하는 단계; 전극을 상기 수계 합금 도금액에 침지시켜 전해 도금 회로를 구성하는 단계; 상기 전해 도금 회로를 제어하는 제어부에 도금하고자 하는 상기 금속염의 환원전위 값에 따라 상기 전극에 환원 전위를 인가하는 단계; 및 상기 제1 금속, 상기 제2 금속, 및 상기 제1 금속과 상기 제2 금속의 합금을 포함하는 비정질 금속 도금막을 형성하는 단계;를 포함하는 접합소재의 제조방법으로서, 상기 환원 전위를 인가하는 단계는 제1 전압(V1)을 인가하는 제1 인가구간 및 제2 전압(V2)을 인가하는 제2 인가구간을 포함하는 스퀘어 펄스전압을 인가하며, 상기 제1 전압(V1)은 상기 제2 전압(V2) 보다 높고, 상기 제1 전압(V1) 및 상기 제2 전압(V2)은 0V에서 -4.5V 사이의 전압인 접합소재의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for preparing a water-based alloy plating solution comprising: preparing an aqueous alloy plating solution containing at least two metal salts including a first metal salt and a second metal salt; Immersing the electrode in the aqueous alloy plating solution to form an electrolytic plating circuit; Applying a reduction potential to the electrode according to a reduction potential value of the metal salt to be plated to a control unit for controlling the electrolytic plating circuit; And forming an amorphous metal plating film including the first metal, the second metal, and an alloy of the first metal and the second metal, the method comprising the steps of: Wherein the first voltage V 1 is applied to the first voltage V 1 and the second voltage V 2 is applied to the first voltage V 1 , the second is higher than the second voltage (V 2), and the first voltage (V 1) and said second voltage (V 2) is provided a method of manufacturing a voltage of -4.5V on the joining material between 0V.

또한 상기 금속염들의 환원전위 값의 범위는 +1.83V 내지 -1.67V 인 접합소재의 제조방법을 제공한다. And the range of the reduction potential value of the metal salts is + 1.83V to -1.67V.

또한 상기 수계 합금 도금액은 물을 베이스로 한 도금액에 상기 제1 금속염, 제2 금속염과 산 및 첨가제를 더 포함하는 접합소재의 제조방법을 제공한다. The water based alloy plating solution further comprises a first metal salt, a second metal salt, an acid, and an additive in a plating solution based on water.

또한 상기 도금액 중의 상기 제1 금속염과 상기 제2 금속염의 농도비는 2:1에서 100:1의 범위인 접합소재의 제조방법을 제공한다. And the concentration ratio of the first metal salt and the second metal salt in the plating solution is in the range of 2: 1 to 100: 1.

또한 상기 제1, 2 금속염은 서로 다른 금속염이고, Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb 및 Bi의 금속염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속염인 접합소재의 제조방법을 제공한다. The first and second metal salts may be different metal salts and may be Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, And at least one metal salt selected from the group consisting of Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb and Bi. &Lt; / RTI &gt;

또한 상기 제1, 2 금속염은 표준 환원 전위의 차이가 0.029V 이상, 1.0496V 이하인 금속의 금속염을 2 이상 선택하여 사용하는 접합소재의 제조방법을 제공한다. The first and second metal salts may be selected from two or more metal salts of a metal having a standard reduction potential difference of 0.029 V or more and 1.0496 V or less.

또한 상기 산은 황산, 염산, 메탄술포나이트산(MSA), 질산, 붕산, 아세트산, 유기 황산, 구연산, 포름산, 아스코로브산, 불산, 인산, 젖산, 아미노산, 하이포아염소산 중에 선택하여 사용하는 접합소재의 제조방법을 제공한다. The acid may be selected from among sulfuric acid, hydrochloric acid, methanesulfonic acid (MSA), nitric acid, boric acid, acetic acid, organic sulfuric acid, citric acid, formic acid, ascorbic acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, lactic acid, amino acid, hypochlorous acid Of the present invention.

또한 상기 첨가제는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(POELE), 도금 평탄제(평활제), 가속제, 억제제, 거품제거제, 광택제, 산화억제제 중에 선택하여 사용하는 접합소재의 제조방법을 제공한다. Further, the additive is selected from polyoxyethylene lauryl ether (POELE), a plating flatting agent (smoothing agent), an accelerator, an inhibitor, a defoamer, a polishing agent and an oxidation inhibitor.

또한 상기 비정질 금속 도금막을 형성하는 단계는 적어도 2개 이상의 층을 형성하는 단계이며, 상기 제1 인가구간에서는 제1 도금층이 형성되고, 상기 제2 인가구간에서는 제2 도금층이 형성되는 접합소재의 제조방법을 제공한다. The forming of the amorphous metal plating layer may include forming at least two layers, forming a first plating layer in the first application period and forming a second plating layer in the second application period &Lt; / RTI &gt;

또한 상기 비정질 금속 도금막을 제1 도금층 및 제2 도금층이 포함되는 2개 층으로 적층 시, 상기 제1 시간(t1)을 0 < t1 ≤ 10 (min)로 하고, 상기 제2 시간(t2)을 0 < t2 ≤ 200 (min) 로 하여 상기 제1 도금층 및 상기 제2 도금층의 두께를 각각 10nm 내지 150nm 범위로 형성하는 접합소재의 제조방법을 제공한다. Also, when the amorphous metal plating film is laminated with two layers including a first plating layer and a second plating layer, the first time t 1 is set to 0 <t 1 ≤ 10 (min), the second time t 2 ) is set to 0 < t 2 &amp;le; 200 (min), and thicknesses of the first plating layer and the second plating layer are respectively set in the range of 10 nm to 150 nm.

또한 상기 비정질 금속 도금막은 전체 두께가 0.6nm 내지 300㎛ 범위로 형성되는 접합소재의 제조방법을 제공한다. And the amorphous metal plating film has a total thickness ranging from 0.6 nm to 300 mu m.

또한 본 발명은 표준 환원 전위의 차이가 0.029V 이상, 1.0496V 이하인 적어도 2개 이상의 금속을 포함하고, 적어도 2개 층 이상의 비정질 금속 도금막을 포함하며, 용융 후 응고되어 피접합재들을 접합하는 접합소재로서, 상기 비정질 금속 도금막은 최초 용융 시 발열반응이 일어나며, 상기 최초 용융되는 온도(Tm1)는 상기 응고 후 재용융되는 온도(Tm2)보다 낮은 접합소재를 제공한다. The present invention also provides a bonding material comprising at least two metals having a difference in standard reduction potential of not less than 0.029 V and not more than 1.0496 V and comprising at least two amorphous metal plating films, , The amorphous metal plating film undergoes an exothermic reaction during the initial melting, and the temperature (T m1 ) at which the amorphous metal plating film is first melted provides a bonding material having a temperature lower than the temperature (T m2 ) at which it is melted after the solidification.

또한 상기 비정질 금속 도금막은 제1 도금층 및 제2 도금층을 포함하고, 각 도금층의 두께는 10nm 내지 150nm인 접합소재를 제공한다. Further, the amorphous metal plating film includes a first plating layer and a second plating layer, and each of the plating layers has a thickness of 10 nm to 150 nm.

또한 상기 금속은 Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb 및 Bi 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속인 접합소재를 제공한다. The metal may be selected from the group consisting of Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, And at least one metal selected from the group consisting of Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb and Bi.

또한 상기 비정질 금속 도금막 전체의 두께는 0.6nm 내지 300㎛인 접합소재를 제공한다. The total thickness of the amorphous metal plating film is 0.6 to 300 탆.

또한 상기 비정질 금속 도금막은 상기 제1 도금층 및 제2 도금층이 6회 이상 반복 적층된 구조로 이루어진 접합소재를 제공한다. Also, the amorphous metal plating film provides a bonding material having a structure in which the first plating layer and the second plating layer are repeatedly laminated six or more times.

또한 상기 비정질 금속 도금막은 상기 최초 용융 시 용융되는 온도(Tm1)는 상기 비정질 금속 도금막을 구성하는 전체 벌크 조성의 융점(Tma)보다 낮은 접합소재를 제공한다. Also, the amorphous metal plating film provides a bonding material whose melting temperature (T m1 ) at the initial melting is lower than the melting point (T ma ) of the total bulk composition constituting the amorphous metal plating film.

또한 상기 접합소재는 상기 비정질 금속 도금막이 비정질에서 결정질로의 결정상 변화에 의한 발열반응에 의해 피접합재들을 접합하는 저온 접합용 소재인 접합소재를 제공한다. Also, the bonding material is a material for low-temperature bonding in which the amorphous metal plating film bonds the materials to be bonded by an exothermic reaction caused by a change in crystal phase from amorphous to crystalline.

본 발명에 의하면, 접합소재를 제조하는데 있어서, 2 이상의 금속염이 포함된 도금욕 내에 모재를 침지시킨 상태에서 전원을 통해 전위(전압)를 교대로 가하여 저가 장비를 통해 단시간 내에 용이하게 다층을 형성할 수 있고, 각 전위 사이클의 전압, 전류 밀도 혹은 시간을 조절하여 비정질에서 결정질로의 변화에 의한 발열반응이 일어날 수 있도록 각 도금층의 도금 두께를 조절할 수 있으며, 전위 사이클의 수로 쉽게 다층의 수를 조절할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, in producing a bonded material, a potential (voltage) is alternately applied through a power source in a state in which a base material is immersed in a plating bath containing two or more metal salts to easily form a multilayer through a low-cost equipment in a short time The plating thickness of each plating layer can be controlled so that the exothermic reaction due to the change from amorphous to crystalline can be controlled by controlling the voltage, current density or time of each potential cycle. The number of potential layers can be easily controlled by the number of potential cycles There is an effect that can be.

또한, 본 발명에 따른 접합소재를 접합매개물로 사용한 피접합재의 저온 접합시, 피접합재의 표면이 산화되지 않는 진공 상태, 불활성 가스, 환원성가스 분위기 및 대기 중에서도 용제(flux)를 이용하여 접합 가능하며, 도금막 재질로 귀금속은 물론 일반 금속(예; 구리, 주석, 아연, 니켈 등 다양한 금속)도 모두 도금하여 접합매개물로 사용할 수 있다. 이종 금속으로 이루어진 적층된 개별 금속 도금층의 두께가 나노미터급 수준으로까지 제조된 접합매개물은 비정질 특성이 나타나게 된다. 비정질은 불안정하여 결정질로의 상변화 시 발열반응이 일어나게 된다. 또한 적층된 금속 도금층의 두께가 나노미터급 수준으로 형성된 경우 도금층 간 표면적이 넓어져서 더욱 불안정하게 되고 기존의 벌크소재의 융점보다 낮은 온도에서 발열 반응에 의해 용융된다.Further, when bonding the material to be bonded using the bonding material according to the present invention to the bonding material at a low temperature, it is possible to bond the surface of the material to be bonded by using a flux in a vacuum state, an inert gas, a reducing gas atmosphere, , Plated film materials can be used as a bonding medium by plating all metals such as common metals (eg, copper, tin, zinc, nickel) as well as precious metals. The laminated individual metal plating layer made of dissimilar metals has amorphous properties in the junction medium produced to the nanometer scale level. The amorphous phase is unstable and an exothermic reaction occurs during the phase change to the crystalline phase. In addition, when the thickness of the laminated metal plating layer is formed at the nanometer level, the surface area between the plating layers becomes wider and becomes more unstable and melts by the exothermic reaction at a temperature lower than the melting point of the conventional bulk material.

나노 금속 분말도 융점이 저하되는 현상이 나타나는데, 나노 금속 분말을 제조하기 위해서는 대기 중 산소와의 접촉 면적이 넓어 산화되기 쉬워 주로 산화가 잘 일어나지 않는 금, 은 등의 고가의 귀금속 분말을 사용하고 있다. 반면 본 발명으로 제조한 접합소재인 접합매개물의 가격은 나노 분말에 비해 매우 저렴하다.In order to produce nano-metal powder, expensive noble metal powders, such as gold and silver, which are easily oxidized and easily oxidized due to their large contact area with oxygen in the atmosphere, are used . On the other hand, the cost of the bonding medium, which is a bonding material produced by the present invention, is much lower than that of the nano powder.

또한, 제조 중 산화의 염려가 있는 나노 분말과 달리, 본 발명으로 제조한 접합소재 접합매개물은 귀금속이 아닌 금속도 대기 분위기의 상온 도금조 속에서 층층이 도금되기 때문에 산화의 염려(최외층은 대기 중 자연 산화막만 형성)가 없는 효과가 있다.In addition, unlike nano powders which are likely to be oxidized during manufacturing, since the bonding material of the bonding material prepared according to the present invention is plated with a layer other than a noble metal in a room-temperature plating bath in an atmospheric environment, Natural oxide film only).

또한, 본 발명은, 나노 분말이 급격한 산화 및 발열로 폭발이나 화재의 위험이 있는 기존과 달리 다층 도금막은 취급이 용이하고, 안전한 효과가 있다.In addition, unlike the conventional nano powder having a risk of explosion or fire due to rapid oxidation and heat generation of the nano powder, the multilayered plating film is easy to handle and has a safe effect.

또한, 본 발명은, 진공 중 증착(sputtering) 등 물리적 증착법(PVD, physical vapor deposition) 또는 화학적 증착법(CVD, chemical vapor deposition)으로 다층 적층되는 방법과 달리 도금법을 이용하여 간편하게 대량 생산이 가능한 효과가 있다.The present invention is also advantageous in that it can be easily mass produced using a plating method unlike a method in which a multilayer is formed by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) such as sputtering in vacuum have.

또한, 본 발명은, 롤 형태의 도금 전극을 사용하면 접합소재를 박리하여 독립적인 별개의 박판(foil) 형태의 접합재료로 제조할 수 있으며, 박판제조 생산성이 높아지는 효과가 있다.Further, in the present invention, if a roll-shaped plating electrode is used, the joining material can be peeled off and can be produced as independent independent foil-type joining material, and the production efficiency of the thin plate is increased.

또한, 본 발명은, 도금액 조성과 펄스 및 도금시간을 조절하여 임의로 비정질에서 결정질로의 변화에 의한 발열반응이 일어날 수 있도록 접합소재의 두께 조절이 가능한 효과가 있다.Further, the present invention has an effect that the thickness of the bonding material can be controlled so that an exothermic reaction can be arbitrarily performed by changing the amorphous to crystalline state by controlling the composition of the plating liquid, the pulse and the plating time.

또한, 본 발명에서 비정질에서 결정질로의 변화에 의한 발열특성을 갖도록 제조된 접합소재는 기존의 벌크(bulk)형 접합매개물에 비해 접합 온도를 크게 낮출 수 있어서 에너지 가격을 크게 절약할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 전자산업에서 구리를 접합하는 용도로 많이 사용하는 Sn-Ag계 납땜재의 벌크소재는 최저융점(eutectic 온도)이 약 221℃로서, 이때의 조성인 Sn-3.5wt%Ag 납땜재는 통상 250℃에서 피접합재인 구리를 접합한다. 반면 본 발명으로 제조된 Sn과 Ag를 교대로 쌓은 Sn-Ag계 다층 도금막은 융점이 저하되어, 이를 접합매개물로 이용하면 벌크소재보다 낮은 약 160℃ 혹은 접합소재 적층 조건에 따라 그 이하의 온도에서도 피 접합재인 구리를 접합할 수 있다.In addition, in the present invention, a bonded material manufactured to have a heat generation characteristic by changing from an amorphous to a crystalline state can significantly lower a bonding temperature compared to a conventional bulk type bonding medium, have. For example, the bulk material of the Sn-Ag based brazing material, which is widely used for bonding copper in the electronics industry, has a lowest melting point (eutectic temperature) of about 221 DEG C, and the Sn-3.5 wt% At 250 캜, copper to be bonded is bonded. On the other hand, the Sn-Ag based multilayer plating films alternately stacked with Sn and Ag prepared according to the present invention have a lower melting point and can be used at a temperature of about 160 ° C lower than the bulk material or at a lower temperature Copper to be bonded can be bonded.

또한, 기존의 방법에서는 통상 한 종류의 나노 미터급 크기의 귀금속 분말로 융점이 저하되어 저온 접합을 행하는데, 본 발명에서는 서로 다른 종류의 도금층을 나노 미터급 크기로 교대로 층을 만들어 저온 접합할 수 있는 효과가 있다. 서로 다른 종류의 금속층을 접합매개물로 사용하면 접합 후 두 금속층이 확산, 용융되어 합금을 이루므로 한 종류의 금속보다 접합부의 강도가 더 향상되는 효과가 있다. In addition, in the conventional method, a noble metal powder having a nanometer-scale size is generally used as a kind of noble metal powder, and the melting point of the noble metal powder is lowered to perform low-temperature bonding. In the present invention, different kinds of plating layers are alternately layered at a nanometer- There is an effect that can be. If different types of metal layers are used as the bonding medium, the two metal layers are spread and melted to form an alloy, so that the strength of the joints is more improved than that of one kind of metal.

또한, 본 발명을 통해 제조한 접합소재는 벌크형태의 기존 접합 매개물 합금 융점의 52.3%(Ni-Cu계 다층박막)이상 87.1%(Cu-Ag계 다층박막)이하의 온도 범위에서 피크가 나타났으며, 기존의 벌크형태의 접합매개물이 용융되지 않는 이 온도 범위에서도 본 발명에 따른 접합소재를 이용하면 접합(브레이징, 솔더링)이 가능하다. 또한 이때의 접합온도는 도금층을 구성하는 전체 벌크 조성의 융점 이하에서도 접합이 가능하며, 하나의 접합 온도의 실시예로서(실시예 4) Ni-Cu계 접합소재의 제1 도금층 및 제2 도금층의 최저융점인 1083℃ 이하인 600℃ - 1000℃에서 접합하였다.In addition, the bonding material produced by the present invention showed a peak in a temperature range of not less than 52.3% (Ni-Cu multilayer thin film) and 87.1% (Cu-Ag multilayer thin film) of the bulk of the conventional bonding medium alloy melting point And bonding (brazing, soldering) is possible by using the bonding material according to the present invention even in this temperature range in which the conventional bulk type bonding medium is not melted. Also, the bonding temperature at this time can be bonded even below the melting point of the entire bulk composition constituting the plating layer, and as one embodiment of the bonding temperature (Example 4), the first plating layer and the second plating layer of the Ni- And they were bonded at 600 ° C to 1000 ° C, which is the lowest melting point of 1083 ° C or less.

물론, 본 발명법의 매개물을 사용하면 접합 상한 온도는 87.1% 보다 더 높은 온도인 기존 접합 매개물의 융점 혹은 피접합재의 융점 이하 범위까지 가능해지는 효과가 있다. Of course, when the medium of the present invention is used, the upper limit of the junction temperature is effective to the melting point of the existing bonding medium or the melting point of the material to be bonded, which is higher than 87.1%.

또한, 다른 종류의 도금층을 교번되게 층상으로 적층시켜 전해도금 혹은 무 전해도금으로 제조된 접합소재는 적층된 개별 금속층이 얇아질수록 비정질 특성이 나타나게 되고 각 도금층 간 표면적의 증가로 인하여 불안정해지며, 접합소재를 이루는 각각의 도금층은 저온에서 승온 시 쉽게 발열 반응이 나타난다. 이 경우 기존의 벌크소재의 융점보다 낮은 온도에서 용융되며, 이러한 용융 현상은 접합소재를 이루는 각각의 도금층들의 적층 순서와는 상관이 없다.In addition, the bonding material produced by alternately laminating different types of plating layers in the form of layers and having a thinned individual metal layer formed by electrolytic plating or electroless plating exhibits amorphous characteristics and becomes unstable due to an increase in the surface area between the respective plating layers, Each of the plated layers constituting the bonding material has an exothermic reaction easily when it is heated at a low temperature. In this case, melting is performed at a temperature lower than the melting point of the conventional bulk material, and this melting phenomenon has no relation with the stacking order of the respective plating layers constituting the bonding material.

이를 사용하여 피접합재들을 저온에서 접합할 수 있다. 따라서, 저온 솔더링이나 저온 브레이징이 가능해지는 효과가 있다. This can be used to bond the bonded materials at low temperatures. Therefore, low-temperature soldering or low-temperature brazing is enabled.

도 1은 종래기술 1에 의한 다층 금속 박막의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 접합소재 제조방법을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 접합소재 제조방법을 구현하기 위한 접합소재 제조 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 제조된 접합소재를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 접합소재 제조방법을 구현하기 위한 환원 전위 측정법을 도시한 블럭도이다.
도 6은 제 1구간의 금속이 도금되는 전류, 전위 및 도금전원 장치의 기록 사진이다.
도 7은 제 2구간의 금속이 도금되는 전류, 전위, 반복 수 설정 및 도금전원 장치의 기록 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 도금액에서 금속염의 함량비 및 환원전위 차이에 따른 접합소재의 형성 여부를 나타낸 그래프이다.
도 9a 내지 도 9h는 본 발명에 따른 도금액에 제1 금속염과 제2 금속염의 종류 및 환원전위 값 조건을 각각 다르게 하였을 경우의 접합소재의 단면 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 도금액에서 금속염의 함량비 및 환원전위 차이에 따른 접합소재의 형성 여부를 나타낸 범위 그래프이다.
도 11은 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 형성된 Sn-Cu 다층 도금막의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 12는 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 적층된 개별 도금층이 두껍게 제조된 Sn-Cu 다층 도금막의 단면을 나타낸 주사전자현미경 (SEM)사진이다.
도 13은 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 형성된 Zn-Ni 다층 도금막의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 14는 본 발명에 따른 금속염에 제3 금속염을 추가하는 경우, 제1 도금층, 제2 도금층, 제3 도금층이 교대로 적층되는 접합소재의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 접합소재를 이용하여 저온에서 접합하는 방법을 설명하기 위해 금속의 산화 환원이 이루어지는 조건을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재의 가열 시 열 특성을 DTA(Differential Thermal Analysis)로 측정한 그래프이다.
도 17은 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재를 접합 매개물로 이용하여 600℃, 700℃, 800℃, 1000℃에서 10분간 304스테인레스강을 저온 접합한 사진이다.
도 18은 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재를 접합 매개물로 이용하여 900℃에서 10분간 304스테인레스강을 저온 접합한 후 인장 시험한 파면 사진이다.
도 19는 본 발명에서 제조된 Sn-Cu 접합소재의 가열 시 열 특성을 DSC(Differential scanning calorimetry)로 측정한 그래프이다.
도 20은 본 발명에서 제조된 Sn-Cu 접합소재를 구리기판 위에 형성한 사진이다.
도 21은 본 발명에서 제조된 Sn-Cu 접합소재를 접합매개물로 사용하여 10-3 torr의 진공로에서 160℃, 170℃, 210℃의 각각의 온도로 10분간 구리판을 저온 접합한 사진이다.
도 22는 본 발명에서 제조된 Cu-Ag 접합소재의 가열 시 열 특성을 DTA로 측정한 그래프이다.
도 23은 본 발명에서 제조된 Sn-Cu 접합소재의 가열 전 도금된 상태 그대로의 제1 및 제2 도금층(좌)과 가열 후 확산으로 제1 및 제2 도금층이 소멸된(우) 모습의 사진이다.
도 24는 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재의 가열 전 도금된 상태 그대로의 제 1 및 제 2 도금층(좌)과 가열 후 확산으로 제1 및 제 2도금층이 소멸된(우) 모습의 사진이다.
도 25는 본 발명에서 제조된 Sn-Cu 접합소재의 가열 전 XRD 상분석한 결과 비정질 특성이 나타나는 그래프(파란색)와, 가열 후 XRD 상분석한 결과 결정질 특성이 나타나는 그래프(빨간색)이다.
도 26은 다층막 금속 소재를 각 두 개의 도금층 두께의 합이 5㎛로 두껍게 제조하여 단면부를 나타낸 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 27은 다층막 금속 소재를 각 두 개의 도금층 두께의 합이 5㎛로 두껍게 제조하여 시차 주사 열량계(DSC)를 이용한 열특성을 측정한 가열 그래프이다.
도 28은 다층막 금속 소재를 각 두 개의 도금층 두께의 합이 5㎛로 두껍게 제조하여 접합한 접합부의 접합 후 실제 단면을 나타낸 광학현미경 사진이다.
도 29는 다층막 금속 소재의 층수를 6층으로 적층하는 것으로 제조하여 저온접합 한 구리전극 단면부를 나타낸 광학현미경 사진이다.
도 30은 다층막 금속 소재의 도금 시간을 길게 하여 전체 도금 두께가 300㎛인 것으로 제조한 Sn-Cu계 금속 도금 박막의 단면부를 나타낸 광학현미경 사진이다.
1 is a schematic view showing a method of manufacturing a multilayered metal thin film according to the prior art 1;
2 is a block diagram showing a method of manufacturing a bonded material according to the present invention.
3 is a schematic view of a bonding material manufacturing apparatus for implementing the bonding material manufacturing method of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a bonded material produced by the method of manufacturing a bonded material of the present invention.
5 is a block diagram showing a reduced potential measurement method for implementing the method of manufacturing a bonded material of the present invention.
6 is a photograph photograph of a current, a potential and a plating power source apparatus in which the metal of the first section is plated.
7 is a photograph of a current, a potential, a repetition rate, and a recording power of the plating power source in which the metal of the second section is plated.
8 is a graph showing the formation of a bonding material according to a content ratio of a metal salt and a reduction potential difference in a plating solution according to the present invention.
FIGS. 9A to 9H are cross-sectional photographs of a bonding material in which the types of the first metal salt, the second metal salt, and the reduction potential are different in the plating solution according to the present invention.
10 is a graph showing a range of formation of a bonding material according to a content ratio of a metal salt and a reduction potential difference in a plating solution according to the present invention.
11 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a Sn-Cu multilayer plated film formed by the method for producing a bonded material of the present invention.
12 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a Sn-Cu multilayered plated film in which individual plated layers stacked by the method for producing a bonded material of the present invention are made thick.
13 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a Zn-Ni multi-layered plated film formed by the method for producing a bonded material of the present invention.
14 is a cross-sectional view of a bonded material in which a first plating layer, a second plating layer, and a third plating layer are alternately laminated when a third metal salt is added to the metal salt according to the present invention.
FIG. 15 is a graph showing a condition under which a metal is oxidized and reduced to explain a method of bonding at a low temperature using a bonding material of the present invention.
16 is a graph showing the thermal characteristics of the Ni-Cu bonded material produced by the present invention measured by DTA (Differential Thermal Analysis).
FIG. 17 is a photograph showing low temperature bonding of 304 stainless steel for 10 minutes at 600 ° C, 700 ° C, 800 ° C and 1000 ° C using the Ni-Cu bonding material prepared in the present invention as a bonding medium.
18 is a photograph of a fractured surface obtained by low temperature bonding of 304 stainless steel at 900 DEG C for 10 minutes using the Ni-Cu bonding material prepared in the present invention as a bonding medium.
FIG. 19 is a graph of DSC (Differential scanning calorimetry) measurement of thermal properties of the Sn-Cu bonded material produced in the present invention during heating.
20 is a photograph of the Sn-Cu bonding material produced in the present invention on a copper substrate.
FIG. 21 is a photograph showing low temperature bonding of a copper plate for 10 minutes at 160 ° C., 170 ° C. and 210 ° C. in a vacuum of 10 -3 torr using the Sn-Cu bonding material prepared in the present invention as a bonding medium.
22 is a graph showing the thermal characteristics of the Cu-Ag bonded material produced in the present invention when measured by DTA.
FIG. 23 is a photograph (left) of the first and second plating layers (left) as plated before heating of the Sn-Cu bonded material produced in the present invention and a view (right) showing the disappearance of the first and second plating layers by diffusion after heating to be.
Fig. 24 is a photograph (right) of the first and second plating layers (left) in the plated state before heating of the Ni-Cu bonded material produced in the present invention and the first and second plating layers disappearing due to diffusion after heating to be.
FIG. 25 is a graph (blue) showing the amorphous characteristics of the Sn-Cu bonded material produced by the present invention as analyzed by XRD before heating, and a graph (red) showing the crystalline characteristics as a result of XRD analysis after heating.
26 is an electron micrograph (SEM) photograph showing a cross section of a multi-layered metal material produced by thickening the sum of the thicknesses of the two plated layers to 5 μm.
27 is a heating graph in which a multilayer metal material is manufactured such that the sum of the thicknesses of the two plating layers is 5 탆 thick and the thermal characteristics are measured using a differential scanning calorimeter (DSC).
28 is an optical microscope photograph showing an actual cross-section of a joint of a multi-layered metal material prepared by thickening the sum of the thicknesses of the two plated layers to 5 탆 and joining them.
FIG. 29 is an optical microscope photograph showing the copper electrode cross section made by laminating six layers of multilayer film metal materials at a low temperature.
30 is an optical microscope photograph showing an end face portion of a Sn-Cu-based metal plating thin film produced by lengthening the plating time of the multilayer metal material to have a total plating thickness of 300 mu m.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention, which is defined solely by the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise stated.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, the word "comprise", "comprises", "comprising" means including a stated article, step or group of articles, and steps, , Step, or group of objects, or a group of steps.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.On the contrary, the various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiments as long as there is no clear counterpoint. Any feature that is specifically or advantageously indicated as being advantageous may be combined with any other feature or feature that is indicated as being preferred or advantageous. Hereinafter, embodiments of the present invention and effects thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명의 접합소재 제조방법을 도시한 블록도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 접합소재 제조방법을 구현하기 위한 접합소재 제조 장치의 개략도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 제조된 접합소재를 도시한 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 접합소재 제조방법을 구현하기 위한 환원 전위 측정법을 도시한 블록도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a block diagram showing a method for manufacturing a bonded material according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic view of a bonded material manufacturing apparatus for implementing the method for manufacturing a bonded material according to the present invention. And FIG. 5 is a block diagram showing a reduced potential measurement method for implementing the method of manufacturing a bonded material according to the present invention. As shown in FIG.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 도금법을 이용한 접합소재 제조방법은 두 가지 이상의 금속염이 포함된 수계 합금 도금액(15)에 전극(12, 13, 14)을 침지시킨 후 상기 전극(12, 13, 14)에 전압을 인가하여 제1 도금층(33)과 제2 도금층(34)이 교대로 도금된 접합소재를 형성할 수 있다. Referring to these drawings, the method for manufacturing a bonded material using the plating method of the present invention comprises immersing electrodes 12, 13, and 14 in an aqueous alloy plating liquid 15 containing two or more metal salts, The first plating layer 33 and the second plating layer 34 are alternately plated with each other to form a bonded material.

본 명세서에서 제1 도금층은 이론적으로 제1 금속 및 제2 금속이 모두 환원되어 도금되는 층이지만 제2 도금층에는 제1 금속이 미량으로 도금되므로 상대적으로 제1 금속이 주로 도금된 층이며, 실제 제1 금속 및 제2 금속의 합금과 제2 금속도 함유된 제1 금속 리치층을 의미한다. In this specification, the first plating layer is the layer in which the first metal and the second metal are theoretically reduced and plated, but the first plating layer is a layer in which the first metal is mainly plated because the first metal is plated in a minute amount, Means a first metal-rich layer also containing an alloy of one metal and a second metal and a second metal.

또한 제2 도금층은 제2 금속이 주로 도금된 층으로서 이론적으로는 순수 제2금속층을 의미하지만, 실제로는 제1 금속과 제2 금속의 합금, 및 제1 금속도 미량 함유되므로 이를 포함한 개념의 제2 금속 리치층을 의미한다. The second plating layer is a layer mainly plated with the second metal. Theoretically, the second plating layer is the pure second metal layer. In practice, however, the alloy contains the first metal and the second metal, 2 metal rich layer.

각 도금층에 제1 금속, 제2 금속, 및 그 합금이 모두 포함되는 것은 하나의 전해조를 이용하는 경우 가해지는 전위가 이론상 특정 금속만을 환원시키는 전위이더라도 실제적인 전해도금의 특성상 어느 한 금속만으로 도금되지 않고, 나머지 금속도 같이 도금되는 경향이 있기 때문으로 보인다. The reason why the first metal, the second metal, and the alloy are included in each of the plating layers is that, even if one electric potential is theoretically a potential for reducing only a specific metal in the case of using one electrolytic bath, , And the remaining metals tend to be plated together.

이를 구현하기 위한 방법으로 전극 및 수계 합금 도금액 준비 단계(S100), 전해 도금 회로 구성 단계(S110), 환원 전위 혹은 전류 인가 단계(S120), 전압 혹은 상응 전류, 시간 값 입력 단계(S130) 및 다층 도금 단계(S140)를 포함한다.As a method for implementing this, a method of preparing an electrode and an aqueous alloy plating solution (S100), an electrolytic plating circuit forming step (S110), a reducing potential or a current applying step (S120), a voltage or a corresponding current, And a plating step (S140).

본 발명에서 도금액 속의 금속염은 이온화가 되어 있는 형태로서, 전류를 이용하여 음극에 석출시키기 위해서는 각 금속 원소의 환원 전위 보다 높은 전압을 걸어 주어야 한다. 두 가지 이상의 금속염이 존재하는 도금액의 경우 두 원소의 표준 환원 전위 차이가 존재하며, 이에 따라 우세하게 도금되는 금속의 종류가 달라지는 전압 구간이 나타난다. 이러한 전압 구간을 교대로 인가하면 우세하게 도금되는 금속의 종류가 다른 도금층이 교대로 석출되게 된다. 이때의 전압 구간은 제1 금속이 우세하게 도금되는 제1 인가구간과, 제2 금속이 우세하게 도금되는 제2 인가구간으로 나타낼 수 있다.In the present invention, the metal salt in the plating solution is ionized, and in order to deposit on the cathode using electric current, a voltage higher than the reduction potential of each metal element should be applied. In the case of a plating solution having two or more metal salts, there is a difference in standard reduction potential between the two elements, and thus, a voltage range in which the type of the metal to be plated is different varies. When these voltage sections are alternately applied, plating layers having different kinds of metals to be plated are alternately deposited. The voltage section may be represented by a first application period in which the first metal is predominantly plated and a second application period in which the second metal is plated predominantly.

이와 같이, 본 발명에서 교대로 석출되는 도금층은 넓은 면의 형태로 이루어진 박막이 규칙적인 순서로 쌓여 층상 구조를 이루게 된다. 이때, 다층 도금층 내의 개별 금속층의 두께가 나노미터 급으로 얇아지게 되면 그 특성이 벌크(Bulk) 금속의 특성과는 현저하게 달라진다. 구체적으로 나노미터급 두께로 적층된 각각의 도금층은 비정질 특성을 갖게 되고 각 금속층 간 표면적의 증가로 인하여 불안정해지며, 적층된 각각의 도금층들은 저온에서 승온 시 쉽게 발열 반응이 나타난다. 이로 인해 벌크 소재 상태에서의 용융점보다 낮은 온도에서도 쉽게 용융되어 합금을 형성할 수 있다. 따라서, 일반적으로 고온에서 수행되는 접합 공정을 저온에서도 수행할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.As described above, in the present invention, the alternately deposited plating layers have a laminated structure in which thin films having a wide surface are piled up in a regular order. At this time, if the thickness of the individual metal layer in the multi-layered plating layer becomes thinner to the nanometer scale, the characteristics are significantly different from those of the bulk metal. Specifically, each of the plated layers laminated at a nanometer level has an amorphous characteristic and becomes unstable due to an increase in the surface area between the respective metal layers, and each of the plated layers laminated easily shows an exothermic reaction when it is heated at a low temperature. This allows the alloy to be easily melted to form an alloy even at a temperature lower than the melting point in the bulk material state. Therefore, it is generally possible to perform the bonding process performed at a high temperature at a low temperature.

여기서, 본 발명의 도금법을 이용한 접합소재 제조방법을 구현하기 위한 접합소재 제조 장치(10)는 용기(11), 기준 전극(12), 양극(13), 음극(14), 교반용 마그네틱(16) 및 제어부로서 PC(20)를 포함한다.A bonding material manufacturing apparatus 10 for implementing a bonding material manufacturing method using the plating method according to the present invention comprises a container 11, a reference electrode 12, an anode 13, a cathode 14, a stirring magnet 16 And a PC 20 as a control unit.

용기(11)는 개구된 상단을 마개(11a)로 마감하며, 내부 바닥에 교반용 마그네틱(16)이 설치되는 도금욕이다.The vessel (11) is a plating bath in which an opened top is closed with a stopper (11a) and a stirring magnet (16) is installed on an inner bottom.

기준 전극(12)으로는 포화 칼로멜 전극을 사용하였다. 양극(13) 전극으로는 10mm X 0mm의 백금(Pt) 전극을 사용하였으며, 음극(14) 전극으로는 10mm X 0mm의 구리(Cu) 전극을 사용하였다. 양극과 음극은 도금 조건에 따라 다른 종류의 전도성 금속을 사용할 수 있으며 크기 조정도 가능하다. 전원은 일정전류와 일정전압을 줄 수 있는 것을 모두 사용할 수 있다.As the reference electrode 12, a saturated calomel electrode was used. A 10 mm X 0 mm platinum (Pt) electrode was used as the anode 13 and a 10 mm X 0 mm copper electrode was used as the cathode 14 electrode. Different types of conductive metals can be used for the anode and cathode depending on the plating conditions and the size can be adjusted. The power supply can use both a constant current and a constant voltage.

교반용 마그네틱(16)은 상기 용기(11)의 바닥면에 배치되어 상기 용기(11) 내에 저장된 도금액을 교반시키며, 상기 용기(11)의 하단에서 구동축에 구동 마그네틱(도면에 미도시)이 구비된 구동모터(도면에 미도시)를 구동시키면 자력에 의해 상기 구동 마그네틱이 상기 용기(11)의 바닥면에 배치된 교반용 마그네틱(16)이 연동시키는 원리를 이용하여 작동된다.The stirring magnet 16 is disposed on the bottom surface of the container 11 to stir the plating liquid stored in the container 11 and drive magnet (not shown) is provided on the drive shaft at the lower end of the container 11 (Not shown in the drawing) is driven, the driving magnet is operated by the principle of interlocking the stirring magnet 16 disposed on the bottom surface of the container 11 by the magnetic force.

제어부로서 PC(20)는 전압 및 전류 파형이 조절 가능한 전원, 파형 조절 프로그램 등의 소프트웨어가 설치되어 있고, 입력 및 조작을 통해 전압 및 전류 파형 제어가 가능하다. 한편, 상기 PC(20)에는 양극(13)과 전선을 통해 전기적으로 연결되도록 전원의 양극(17)이 설치되고, 기준 전극(12)과 전선을 통해 전기적으로 연결되도록 전원의 기준전극(18)이 설치되며, 음극(14)과 전선을 통해 전기적으로 연결되도록 전원의 음극(19)이 설치된다.The PC 20 as the control unit is provided with software such as a power supply capable of adjusting voltage and current waveforms and a waveform adjustment program, and is capable of controlling voltage and current waveforms through input and manipulation. The PC 20 is provided with a positive electrode 17 of a power source to be electrically connected to the positive electrode 13 through a wire and a reference electrode 18 of a power source to be electrically connected to the reference electrode 12 through a wire, And a negative electrode 19 of a power source is provided so as to be electrically connected to the negative electrode 14 through electric wires.

전극 및 수계 합금 도금액 준비 단계(S100)는 전극과 수계 합금 도금액(15)을 각각 준비, 제조하는 단계이다. 이때, 상기 전극은 기준 전극(12)과, 양극(13) 및 음극(14)을 포함한다. 그리고 도금액(15)에는 제1 금속염과 제2 금속염이 포함되며, 산 및 첨가제도 포함될 수 있다.The electrode and aqueous alloy plating solution preparation step (S100) is a step of preparing and manufacturing an electrode and an aqueous alloy plating solution (15), respectively. At this time, the electrode includes a reference electrode 12, an anode 13, and a cathode 14. The plating solution 15 includes the first metal salt and the second metal salt, and may include an acid and an additive.

여기서, 제1, 2 금속염은 주석(Sn), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 비소(As), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무트(Bi) 등의 금속을 포함하며, 바람직하게는 표준 환원 전위가 0.029V 이상, 1.0496V 이하 범위에서 차이가 나는 원소의 금속염을 둘 이상 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 도금액 중의 상기 제1, 2 금속염의 농도비는 바람직하게는 2:1에서 100:1의 범위에서 선택하여 사용한다. 이때, 본 실시 예에서는 가장 활용도가 높은 Cu, Sn, Pb, Bi, Ag, Ni, Zn을 선택하여 다층 도금을 실시하는 것으로 예시한다. The first and second metal salts may be at least one selected from the group consisting of Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Gallium, Ge, As, Zr, Nb, Mo, (Rh), Pd, Ag, Cd, In, Sb, Tell, Hf, Ta, W, Metals such as rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), thallium (Tl), lead (Pb) and bismuth (Bi) Two or more metal salts of the elements which differ in the reduction potential in the range of 0.029 V to 1.0496 V can be used. The concentration ratio of the first and second metal salts in the plating solution is preferably selected in the range of 2: 1 to 100: 1. In this embodiment, Cu, Sn, Pb, Bi, Ag, Ni, and Zn, which have the highest utilization, are selected and multilayer plating is performed.

또한 제1 금속염 및 제2 금속염으로 사용되는 2 이상의 금속염 중 상대적으로 표준 환원 전위가 높은 금속을 제1 금속염으로, 상대적으로 표준 환원 전위가 낮은 금속을 제2 금속염으로 칭한다. 본 명세서에서 표준수소전극의 표준환원전위( 0.000V)를 기준으로 해당 금속염의 금속이온이 수소이온보다 환원되기 어려운 정도를 비교하여 수소이온보다 더 환원되기 어려울수록 '표준 환원 전위가 높다'고 기재하였으며, 표준 환원 전위의 부호가 (-)이고 절대값이 클수록 '표준 환원 전위가 높다'는 것을 의미한다. A metal having a relatively high standard reduction potential among the two or more metal salts used as the first metal salt and the second metal salt is referred to as a first metal salt and a metal having a relatively low standard reduction potential is referred to as a second metal salt. The standard reduction potential (0.000 V) of the standard hydrogen electrode in the present specification is compared with the degree of difficulty in reducing the metal ion of the metal salt compared to the hydrogen ion, , The sign of the standard reduction potential is (-), and the larger the absolute value, the higher the 'standard reduction potential'.

그리고 산의 경우 염산, 황산, 메탄술포나이트산(MSA), 질산, 붕산, 아세트산, 유기 황산, 구연산, 포름산, 아스코로브산, 불산, 인산, 젖산, 아미노산, 하이포아염소산 등 이온화되어 전기를 통하기 쉬운 산을 사용할 수 있으며, 실시 예에서는 저가로 구하기가 용이한 황산을 사용하였다.In the case of acid, it is ionized and electricity such as hydrochloric acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid (MSA), nitric acid, boric acid, acetic acid, organic sulfuric acid, citric acid, formic acid, ascorbic acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, amino acid, hypochlorous acid Sulfuric acid, which is easy to obtain at low cost, is used in the examples.

그리고 첨가제의 경우 도금막 표면을 균일하게 하기 위함이며, 평탄제(평활제), 가속제, 억제제를 첨가할 수 있다. 또한, 경우에 따라 거품제거제, 광택제, 입자미세화제 등 여러 가지 다양한 첨가제를 사용할 수 있다. 실시 예에서는 첨가제로 평탄제 중 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxiethylene Lauryl Ether, POELE)를 사용하였으나, 이를 사용하지 않아도 다층막 형성은 가능하다.In the case of additives, the surface of the plated film is made uniform, and a leveling agent (smoothing agent), an accelerator and an inhibitor may be added. In addition, various additives such as a defoaming agent, a polishing agent, a particle refining agent and the like may be used in some cases. In the examples, polyoxyethylene lauryl ether (POELE) was used as an additive in the flattening agent, but it is possible to form a multilayer film without using it.

전해 도금 회로 구성 단계(S110)는 수계 합금 도금액(15)에 기준 전극(12)과, 양극(13) 및 음극(14)을 침지시킨 후 전원을 연결하여 전해 도금 회로를 구성하는 단계이다. 즉, 상기 전해 도금 회로 구성 단계(S110)에서 회로의 전자 이동은 양극(13), 전원, 음극(14) 순서로 이동한다.The electrolytic plating circuit forming step S110 is a step of forming the electrolytic plating circuit by immersing the reference electrode 12, the anode 13, and the cathode 14 in the water-based alloy plating solution 15 and then connecting the power source. That is, in the electrolytic plating circuit forming step S110, the electron movement of the circuit moves in the order of the anode 13, the power source, and the cathode 14.

환원 전위 혹은 전류 인가 단계(S120)는 제어부인 PC(20)의 소프트웨어를 통해 환원 전위(전압) 혹은 전류를 입력하여 인가하는 단계이다. 이때, 상기 환원 전위 혹은 전류 인가 단계(S120) 수행 시 스퀘어 펄스 형태로 전압 또는 전류를 입력하고, 펄스 전압 및 전류는 제1 금속이 우세하게 도금되는 제1 인가구간과 제2 금속이 우세하게 도금되는 제2 인가구간이 반복되도록 인가된다. The reduction potential or current application step (S120) is a step of inputting and applying a reduced potential (voltage) or current through the software of the PC 20 which is a control unit. At this time, a voltage or a current is input in the form of a square pulse when the reduction potential or the current application step (S120) is performed. The pulse voltage and the current are applied to the first application period where the first metal is dominantly plated, The second application period is repeated.

각 구간은 시간에 따른 입력 전압 또는 전류의 변화, 즉 도금 전압(또는 전류) 및 지속시간으로 나타낼 수 있으며, 제1 인가구간은 제1 전압(또는 이에 상응하는 전류)이 제1 시간 동안 인가되고, 제2 인가구간은 제2 전압(또는 이에 상응하는 전류)이 제2 시간 동안 인가되는 펄스 형태를 나타낸다. Each section may be represented by a change in input voltage or current over time, i.e., a plating voltage (or current) and a duration. In a first application period, a first voltage (or a corresponding current) is applied for a first time , And the second application period represents a pulse shape in which the second voltage (or the corresponding current) is applied for the second time.

도금 박막의 두께 조건 입력 단계(S130)는 제1 도금층(33)과 제2 도금층(34)에 대해 원하는 발열 특성을 갖는 도금 두께에 맞는 전압 혹은 상응하는 전류, 시간 및 사이클 수를 PC(20)의 소프트웨어를 통해 입력하는 단계이다.The thickness condition input step S130 of the plated thin film is a step of inputting a voltage or a corresponding current, time and cycle number corresponding to the plating thickness having a desired heat generating characteristic for the first plating layer 33 and the second plating layer 34, Through the software of FIG.

더욱 구체적으로 제1 도금층(33)이 형성되는 제1 인가구간은 제1 전압(V1)을 제1 시간(t1) 동안 인가하는 구간으로서, 제1 전압(V1)은 0V에서 -4.5V 사이의 전압, 더욱 바람직하게는 0V에서 -1.67V 사이의 전압으로 인가된다. 제1 전압(V1)은 제1 금속이 우세하게 도금되는 전압으로 인가된다. More specifically, the first plating layer 33 as the interval is that during a first interval is applied to the first voltage (V 1) which is formed a first time (t 1), the first voltage (V 1) is at 0V -4.5 V, more preferably between 0V and -1.67V. The first voltage (V 1 ) is applied at a voltage at which the first metal is predominantly plated.

제1 시간(t1)의 조절을 통해 제1 도금층의 두께를 조절하며, 제1 시간(t1)은 0 < t1 ≤ 10 (min) 범위 내에서 하나의 제1 인가구간에서 형성되는 제1 도금층의 단일 두께가 10nm 내지 150nm가 되도록 제1 시간(t1)을 결정한다. The adjusting the thickness of the first plating layer by adjusting a one hour (t 1), and a first time (t 1) is first formed in a first application zone in the 0 <t 1 ≤ 10 (min ) Range The first time (t 1 ) is determined so that the single thickness of the one plating layer becomes 10 nm to 150 nm.

또한 제2 도금층(34)이 형성되는 제2 인가구간은 제2 전압(V2)을 제2 시간(t2) 동안 인가하는 구간으로서, 제2 전압(V2)은 0V에서 -4.5V 사이의 전압, 더욱 바람직하게는 0V에서 -1.67V 사이의 전압으로 인가된다. 제2 전압(V2)은 제2 금속이 우세하게 도금되는 전압으로 인가된다. Also, the second plating layer 34, as applied during the period in which the second section is applied to the second voltage (V 2) which is formed the second time (t 2), between the second voltage (V 2) is at 0V -4.5V , More preferably between 0 V and -1.67 V. The second voltage (V 2 ) is applied at a voltage at which the second metal is predominantly plated.

제2 시간(t2)의 조절을 통해 제2 도금층의 조성 및 두께를 조절하며, 제2 시간(t2)은 0 < t2 ≤ 200 (min) 범위 내에서 하나의 제2 인가구간에서 형성되는 제2 도금층의 단일 두께가 10nm 내지 150nm가 되도록 제2 시간을 결정한다. 또한 제2 시간(t2)은 제1 시간(t1)의 0.5 내지 20배인 것이 바람직하다.The adjusting the composition and thickness of the second plating layer over the control of two hours (t 2), and a second time (t 2) is formed in one second is region within 0 <t 2 ≤ 200 (min ) Range The second thickness is determined so that the single thickness of the second plating layer becomes 10 nm to 150 nm. The second time t 2 is preferably 0.5 to 20 times the first time t 1 .

제1 인가구간 및 제2 인가구간이 각 1회씩 도금되는 경우를 1 사이클이라고 할 때, 본 발명에 따른 접합소재는 적어도 1 사이클 이상으로 하여 적어도 1층 이상의 제1 도금층 및 적어도 1층 이상의 제2 도금층이 포함되도록 한다. 바람직하게는 6 사이클 이상으로 하여 적어도 6층 이상의 제1 도금층 및 적어도 6층 이상의 제2 도금층이 반복하여 형성되도록 한다. When the first application section and the second application section are plated one time each, it is assumed that one cycle is one cycle, the bonded material according to the present invention has at least one cycle and at least one first plating layer and at least one second Plating layer should be included. Preferably at least 6 cycles, so that at least 6 layers of the first plating layer and at least 6 layers of the second plating layer are repeatedly formed.

적어도 1층 이상의 제1 도금층 및 적어도 1층 이상의 제2 도금층을 반복하여 포함하는 다층 도금층의 전체 두께가 0.6nm 내지 300μm로 형성되도록 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)을 1 사이클 이상 반복한 총 시간을 조절한다. The first time period t 1 and the second time period t 2 are set so that the total thickness of the multilayered plating layer including at least one layer of the first plating layer and the at least one layer of the second plating layer is set to be 1 Adjust the total time that the cycle repeats.

즉, 상기 도금 박막의 두께 조건 입력 단계(S130)는 두께 조건에 따라 0V에서 -4.5V 사이의 전압 혹은 상응하는 전류, 시간 값을 조절함으로써 1, 2 구간층의 발열 특성을 갖는 도금 두께를 조절할 수 있다. 바람직하게는 본 발명에서 0V에서 -1.67V 사이의 전압 혹은 상응하는 전류, 시간 값을 조절함으로써 1, 2 구간층의 발열 특성을 갖는 도금 두께를 조절할 수 있다.  That is, in the step of inputting the thickness condition of the plated thin film (S130), the thickness of the plating layer having the exothermic characteristics of the first and second interlayer layers is adjusted by adjusting the voltage between 0 V and -4.5 V or the corresponding current and time according to the thickness condition . Preferably, in the present invention, the thickness of the plating layer having the exothermic characteristics of the first and second regions can be controlled by controlling the voltage between 0 V and -1.67 V or the corresponding current and time.

환원 전위가 -1.67V보다 높은 경우의 원소들은 (예를 들어 Li, Na, Ca등) 본 발명의 도금법으로 환원이 어려워서 제조가 어렵고, 0V 이하인 경우 귀금속 재료로서 이온화되기 어려워 도금이 곤란하다. 또한 0V 이하인 경우 금속 에칭이 일어나 도금층이 잘 형성되지 않는 문제점이 있다.Elements when the reduction potential is higher than -1.67V (for example, Li, Na, Ca, etc.) are difficult to be reduced by the plating method of the present invention, and it is difficult to form the noble metal material when the potential is lower than 0V. In addition, if it is 0 V or less, metal etching may occur and the plating layer may not be formed well.

다층 도금 단계(S140)는 제1 도금층(33)과 제2 도금층(34)의 순차적인 도금을 통해 접합소재를 획득하는 단계이다. 도금액 속의 금속염은 이온화가 되어있는 형태로서 환원하여 음극에 석출시키기 위해서는 각 원소의 환원 전위보다 높은 전압을 걸어 주어야 하는데, 전술한 것과 같이 제1 전압 및 제2 전압을 반복하여 인가하여 제1 금속이 우세하게 석출되는 층과 제2 금속이 우세하게 석출되는 층이 교대로 나타나게 된다. 교대로 나타나는 도금층은 적층된 수가 많을수록 도금층간 표면적이 넓어져 불안정하다. 단, 도금 시의 전류밀도는 한계 전류밀도를 넘지 않도록 하여야 한다.The multi-layer plating step S140 is a step of acquiring a bonding material through sequential plating of the first plating layer 33 and the second plating layer 34. The metal salt in the plating solution is in the ionized form. In order to reduce the metal salt in the plating solution, a voltage higher than the reduction potential of each element must be applied. As described above, by repeatedly applying the first voltage and the second voltage, The layer predominantly precipitated and the layer predominantly precipitating the second metal are alternately displayed. The number of alternating plating layers is unstable because the surface area between the plating layers is wider as the number of layers is increased. However, the current density at plating should not exceed the limit current density.

한편, 접합소재는 제1 도금층(33)과 제2 도금층(34)이 발열특성을 나타낼 수 있도록, 제1 인가구간 및 제2 인가구간을 1회 반복한 1 사이클 후 형성된 제1 도금층(33) 및 제2 도금층(34)의 두께의 합이 0.1nm 에서 5㎛ 범위의 두께로 형성되도록 한다. On the other hand, the bonding material is a first plating layer 33 formed after one cycle in which the first applying period and the second applying period are repeated once so that the first plating layer 33 and the second plating layer 34 can exhibit heat generating characteristics, And the thickness of the second plating layer 34 is set to a thickness ranging from 0.1 nm to 5 占 퐉.

또한, 상기 접합소재에서 상기 제1 도금층(33) 및 제2 도금층(34)들과 같은 각각의 비정질 금속 도금막들은 적어도 6층 이상의 적층된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 각각의 비정질 금속 도금막들이 6층 미만일 경우에는 접합 시 발열반응보다 흡열반응이 더 크게 발생하여 비정질인 접합소재의 결정질로의 결정상 변화가 잘 이루어지지 않아 접합부의 접합력이 떨어지고 접합신뢰도가 저하될 수 있으므로, 바람직하지 않다.In addition, it is preferable that each of the amorphous metal plating films such as the first plating layer 33 and the second plating layer 34 in the bonded material has a laminated structure of at least six layers or more. When each of these amorphous metal plating films is less than 6 layers, the endothermic reaction occurs more than the exothermic reaction at the time of bonding, and the crystalline phase of the amorphous bonding material is not changed to the crystalline state, so that the bonding strength of the bonding portion is lowered and the bonding reliability is lowered It is not preferable.

더욱이, 상기 다층 도금 단계(S140) 수행 시 전위 사이클의 수로 쉽게 다층의 수를 조절할 수 있다.Furthermore, the number of multiple layers can easily be controlled by the number of dislocation cycles in the multi-layer plating step (S140).

또한, 제1 금속염과 제2 금속염의 환원 전위 차이를 측정하여, 본 발명의 제1 도금층(33)과 제2 도금층(34)이 교대로 도금된 접합소재 제조를 위한 환원 전위 혹은 전류 인가 단계(S120)를 수행할 수 있다.The reduction potential difference between the first metal salt and the second metal salt was measured and the reduction potential or the current application step for manufacturing the bonded material in which the first plating layer 33 and the second plating layer 34 of the present invention were alternately plated S120).

이때, 상기 금속염의 환원 전위 차이를 측정하는 단계는 합금 도금액 제조 단계(S200), 전극 준비 단계(S210), 전해 도금 회로 구성 단계(S220), 전원 인가 단계(S230), 분극 곡선 측정 단계(S240) 및 도금될 금속의 환원 전위 및 전류 측정 단계(S250)를 포함하며, 금속염의 환원 전위를 측정하는 이유는 제1 도금층과 제2 도금층을 형성하기 위해 이들 금속이 환원되는 전위 이상의 전압을 주기 위함이다.At this time, the step of measuring the reduction potential difference of the metal salt may include a step S200 of preparing an alloy plating liquid, an electrode preparing step S210, an electrolytic plating circuit forming step S220, a power applying step S230, And measuring the reduction potential and current of the metal to be plated. The reason for measuring the reduction potential of the metal salt is to give a voltage higher than the potential at which these metals are reduced so as to form the first plating layer and the second plating layer to be.

여기서, 상기 합금 도금액 제조 단계(S200), 전극 준비 단계(S210), 전해 도금 회로 구성 단계(S220) 및 전원 인가 단계(S230)는 상기 접합소재 제조방법의 구성 단계인 상기 전극 및 수계 합금 도금액 준비 단계(S100), 전해 도금 회로 구성 단계(S110) 및 환원 전위 혹은 전류 인가 단계(S120)와 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.Here, the alloy plating solution preparation step (S200), the electrode preparation step (S210), the electrolytic plating circuit forming step (S220), and the power applying step (S230) are the steps of preparing the electrode and aqueous alloy plating solution Step S100, the electrolytic plating circuit configuration step S110, and the reduction potential or current application step S120, detailed description thereof will be omitted.

그리고 환원 전위를 알고 있다고 하면 접합소재 제조방법을 바로 실행할 수 있다. 한편, 상기 분극 곡선 측정 단계(S240) 및 도금될 금속의 환원 전위 및 전류 측정 단계(S250)는 최초 1회만 실시한 후 다시 실행하지 않아도 된다. 더욱이, 환원 전위 차이를 측정하기 위한 방법은 타펠(Tafel) 곡선(단위시간당 일정 전압을 변화시켜 그때의 전류밀도를 히스테리시스 곡선으로 나타내면 기울기의 변화가 나타나는 구간이 환원전위로 나타남)을 측정하는 것이다.If the reduction potential is known, the method of manufacturing the bonded material can be carried out immediately. Meanwhile, the polarization curve measuring step (S240) and the reducing potential of the metal to be plated and the current measuring step (S250) may be performed only once but not once again. Furthermore, a method for measuring the reduction potential difference is to measure a Tafel curve (a constant voltage per unit time is changed, and a current density at that time is represented by a hysteresis curve, and a section where a change in slope is represented by a reduction potential).

결국, 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 제조된 접합소재는 발열 특성을 갖도록 하기 위해 쉽게 나노미터 두께까지의 적층을 형성할 수 있으며, 적층의 수를 수만 층 이상 늘릴 수도 있다.As a result, the bonded material produced by the method of manufacturing a bonded material of the present invention can easily form a laminate up to a nanometer thickness so as to have a heat generating characteristic, and can increase the number of laminated layers to several tens of thousands or more.

한편, 본 발명에 의한 접합소재 제조방법에 의해 제조된 접합소재(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 가장자리에 절연테이프(32)가 마감된 전도성 기판(31) 상에 제1 도금층(33)과 제2 도금층(34)이 순차적으로 적층되는 것이다. 이때, 상기 제1 도금층(33)은 제1 금속이 제1 금속과 제2 금속의 합금이나 제2 금속보다 우세하게 도금된 제1 인가구간 도금층이고, 상기 제2 도금층(34)은 제2 금속이 제1 금속과 제2 금속의 합금이나 제1 금속보다 우세하게 도금된 제2 인가구간 도금층을 말한다.4, the bonding material 30 manufactured by the method of manufacturing a bonded material according to the present invention includes a first plating layer 33 on a conductive substrate 31 having an insulating tape 32 at its edges, And the second plating layer 34 are sequentially stacked. In this case, the first plating layer 33 is a first applied region plating layer in which the first metal is plated predominantly than an alloy or a second metal of the first metal and the second metal, Refers to an alloy of the first metal and the second metal or a second applied section plating layer which is predominantly plated over the first metal.

상기 접합소재는 종류가 다른 낱개의 도금층이 수 층에서 수 만 층 이상까지 교번된 형태로 구현하여 접합성을 더욱 향상시킬 수 있다.The bonding material can be implemented in a form in which a plurality of different types of plating layers are alternated from several layers to several tens of layers or more, thereby further improving the bonding property.

한편, 상기 접합소재를 형성한 모재의 저온 접합은 접합면의 산화를 일으키지 않는 분위기인 진공, 불활성 기체, 환원성기체 분위기에서 실시되며, 대기 중에서도 용제(flux)를 사용하여 실시될 수 있다.On the other hand, the low-temperature bonding of the base material on which the bonding material is formed is performed in a vacuum, an inert gas, or a reducing gas atmosphere, which is an atmosphere that does not cause oxidation of the bonding surface, and may be performed using a flux in the air.

상기 접합소재는 모재의 표면에 도금된 다층 도금막 형태, 이외에 다층 박막 포일 시트(foil sheet) 형태, 다층 박막 포일 시트의 분쇄입자 형태, 입자 표면에 접합소재를 형성한 분말 혹은 볼, 다층 박막 포일 시트의 분쇄입자 혹은 접합소재를 형성한 분말을 액체와 혼합하여 제조한 페이스트 형태로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형태로 모재의 접합부에 배치되어 접합매개물로서 사용될 수 있다. The bonding material may be a multi-layered plated film on the surface of the base material, a multilayer foil sheet in the form of a multilayer foil sheet, a powder or ball in which the bonding material is formed on the surface of the multilayer foil sheet, A paste form prepared by mixing powders in which a sheet is formed by pulverizing particles or a bonding material with a liquid, and the like, may be disposed in the joint portion of the base material and used as a bonding medium.

상기 제조한 페이스트 형태에서 액체는 용제로서 예를 들어, 알콜류, 페놀류, 에테르류, 아세톤류, 탄소수 5∼18의 지방족 탄화수소, 등유, 경유, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소, 실리콘 오일 등을 사용할 수 있으며, 이중에서도 바람직하게는 물에 대한 용해도를 어느 정도 가진 알콜류, 에테르류, 또는 아세톤류가 사용될 수 있다.The liquid in the paste form can be used as a solvent, for example, alcohols, phenols, ethers, acetone, aliphatic hydrocarbons having 5 to 18 carbon atoms, aromatic hydrocarbons such as kerosene, diesel, toluene, xylene, Among them, alcohols, ethers, or acetones having preferably some solubility in water may be used.

또한, 상기 모재(피접합재)는 금속, 세라믹 및 고분자재료로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다.The base material (material to be bonded) may be selected from the group consisting of metals, ceramics, and high molecular materials.

본 발명에 따른 상기 접합소재를 형성한 모재(피접합재)는 발열 특성을 가지며, 벌크 형태의 기존 접합매개물에 비해 저온에서 접합할 수 있다.The base material (bonding material) forming the bonding material according to the present invention has a heat generating characteristic and can be bonded at a lower temperature than a conventional bonding medium in a bulk form.

또한, 상기 접합소재는 비정질에서 결정질로의 결정상 변화에 의한 발열반응에 의해 모재와 피접합재를 접합하는 저온 접합용 접합소재인 것이 바람직하다. 즉 상기 접합소재는 합금 시 발열반응을 나타내는 금속원소를 포함하는 다층 도금막 형태로 형성되어 모재와 피접합재의 접합시, 비정질에서 결정질로의 결정상 변화에 의한 발열반응에 의해 모재와 피접합재를 접합하므로 저온에서 용이하고 안정적으로 접합을 수행할 수 있다. 또한 비정질 상태에서 결정질 상태로 변화된 상기 접합소재는 모재와 피접합재를 더욱 견고하고 안정적으로 접합하여 우수한 접합력을 나타낸다.Preferably, the bonding material is a bonding material for low-temperature bonding which bonds the base material and the bonding material by an exothermic reaction caused by a change in crystal phase from amorphous to crystalline. That is, the bonding material is formed in the form of a multi-layered plated film including a metallic element exhibiting an exothermic reaction upon alloying, and when the base material and the bonding material are bonded, the bonding material and the bonding material are bonded by an exothermic reaction caused by a change in crystal phase from amorphous to crystalline So that the bonding can be easily and stably performed at a low temperature. Further, the bonded material changed from the amorphous state to the crystalline state exhibits excellent bonding strength by firmly and stably bonding the base material and the material to be bonded.

본 발명은 또한, 합금 시 발열반응을 나타내는 적어도 2개 이상의 금속을 포함하고, 적어도 2개 층 이상의 비정질 금속 도금막을 포함하는 접합소재를 제공한다.The present invention also provides a bonding material comprising at least two or more metals exhibiting an exothermic reaction upon alloying and comprising at least two layers of amorphous metal plating films.

더욱 구체적으로 표준 환원 전위의 차이가 0.029V 이상, 1.0496V 이하인 적어도 2개 이상의 금속을 포함하고, 적어도 2개 층 이상의 비정질 금속 도금막을 포함하며, 용융 후 응고되어 피접합재들을 접합하는 접합소재로서, 상기 비정질 금속 도금막은 최초 용융 시 발열반응이 일어나며, 상기 최초 용융되는 온도(Tm1)는 상기 응고 후 재용융되는 온도(Tm2)보다 낮은 접합소재를 제공한다. More specifically, a bonding material comprising at least two or more amorphous metal plating films containing at least two metals whose difference in standard reduction potential is not less than 0.029 V and not more than 1.0496 V, and which is solidified after melting to bond the materials to be bonded, The amorphous metal plating film undergoes an exothermic reaction during the initial melting, and the initial melting temperature (T m1 ) provides a bonding material having a temperature lower than the temperature (T m2 ) after the solidification.

여기서, 상기 접합소재는 상기 비정질 금속 도금막이 6층 이상의 도금층이 적층된 구조로 이루어지고, 상기 비정질 금속 도금막의 도금층을 구성하는 전체 벌크 조성의 융점보다 낮은 온도에서 접합재로 사용되는 것이 바람직하며, 상기 접합소재는 비정질에서 결정질로의 결정상 변화에 의한 발열반응에 의해 모재와 피접합재를 접합하는 저온 접합용 소재인 것이 바람직하다. The bonding material preferably has a structure in which the amorphous metal plating film has a lamination structure of six or more layers of plated layers and is preferably used as a bonding material at a temperature lower than the melting point of the entire bulk composition constituting the plating layer of the amorphous metal plating film, The bonding material is preferably a material for low-temperature bonding which bonds the base material and the material to be bonded by an exothermic reaction caused by a change in crystal phase from amorphous to crystalline.

또한, 상기 금속은 Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb, Bi 금속로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 금속염 상태일 때, 표준 환원 전위의 차이가 나타나는 금속원소를 둘 이상 선택하여 사용할 수 있다.The metal may be selected from the group consisting of Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, At least one metal selected from the group consisting of Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb and Bi may be used. Two or more metal elements showing a difference in reduction potential can be selected and used.

한편, 상기 비정질 금속 도금막은 2개의 도금층으로의 적층 시, 상기 2개의 층 두께의 합이 0.1nm 내지 5㎛까지 범위의 두께로 구현되는 것이 바람직하며, 상기 비정질 금속 도금막 전체의 두께가 0.6nm 내지 300㎛까지 범위의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.When the amorphous metal plating film is laminated on two plating layers, it is preferable that the total thickness of the two amorphous metal plating films is in the range of 0.1 nm to 5 μm, and the total thickness of the amorphous metal plating film is 0.6 nm Lt; RTI ID = 0.0 &gt; um. &Lt; / RTI &gt;

본 발명에 따른 접합소재는 발열 및 비정질 특성에 의해 모재와 피접합재를 저온에서 접합할 수 있으며, 한번 접합된 후에는 저온에서 용융되지 않아 우수한 내열 특성을 갖는다. The bonded material according to the present invention can bond the base material and the material to be bonded at a low temperature due to heat generation and amorphous characteristics and has excellent heat resistance characteristics because it is not melted at a low temperature once bonded.

더욱 구체적으로 본 발명에 따른 비정질 금속 도금막은 최초 용융 시 발열반응이 일어나며, 접합을 위한 가열 시 비정질 금속 도금막을 구성하는 전체 벌크 조성의 융점(Tma)보다도 낮은 온도에서 최초 용융이 일어난다. 또한, 최초 용융되는 온도(Tm1)는 응고 후 재용융되는 온도(Tm2)보다 낮다. More specifically, the amorphous metal plating film according to the present invention undergoes an exothermic reaction during the initial melting, and the initial melting occurs at a temperature lower than the melting point (T ma ) of the entire bulk composition constituting the amorphous metal plating film during heating for bonding. In addition, the temperature (T m1 ) at which the initial melting is lower than the temperature (T m2 ) at which it is melted after solidification.

이는 비정질 상태인 금속 도금막이 가열에 의해 결정질 상태로 변화하고, 이 과정에서 나타나는 발열반응에 기인한다. 이종 금속으로 이루어진 적층된 개별 도금 금속층의 두께가 나노미터급 수준으로까지 제조된 접합소재는 비정질 특성이 나타나게 되는데, 비정질은 불안정하여 결정질로의 상변화 시 발열반응이 일어나게 된다. 또한 적층된 도금층 간 표면적이 넓어져서 더욱 불안정하게 되고 벌크 조성의 용융 온도(Tma)보다 낮은 온도에서 발열 반응에 의해 용융된다.This is because the amorphous metal plating film changes to a crystalline state by heating and is caused by the exothermic reaction that occurs in this process. The amorphous characteristics of the bonded material produced by the lamination of the individual metal layers of different metals to the nanometer scale level are accompanied by the instability of the amorphous phase and the exothermic reaction in the phase change of the crystalline phase. Further, the surface area between the laminated plated layers becomes wider and becomes more unstable and melts by an exothermic reaction at a temperature lower than the melting temperature (T ma ) of the bulk composition.

또한 본 발명에 따른 접합소재는 최초 용융으로 모재와 피접합재를 접합한 이후 이를 냉각하여 응고시킨 후 다시 용융시키는 경우, 1차 용융 온도(Tm1)에서 용융이 일어나지 않고 1차 용융 온도(Tm1) 이상의 온도에서 용융이 일어난다. 즉, 본 발명에 따른 접합소재를 최초로 가열한 이후 냉각 후 다시 가열할 경우 용융이 일어나는 온도를 2차 용융 온도(Tm2)라고 할 때, Tm2 > Tm1이다. In addition, the bonding material according to the present invention, since the bonding to the first melting the base material and the target bonding material was solidified by cooling it the case of re-melting, the first melting point (T m1) primary melting temperature (T m1 does not become molten at ). &Lt; / RTI &gt; That is, when the bonding material according to the present invention is first heated and then cooled and then heated again, the temperature at which the melting occurs is referred to as a second melting temperature ( Tm2 ), and Tm2 > Tm1 .

이는 접합소재가 접합 시 가열에 의하여 비정질 상태에서 결정질 상태로 변화하면서 다층 박막이 소멸되고, 이 과정에서 나타나는 상호 확산에 의한 제1 금속 및 제2 금속의 합금 효과에 기인한다. 접합소재는 1차 가열을 통해 불안정한 상태인 비정질 상태에서 안정한 상태인 결정질 상태로 변화하여 냉각 후 재 가열 시 1차 용융 온도보다 높은 온도에서 2차 용융이 일어난다. 모재와 피접합재를 접합하기 위하여 본 발명에 따른 접합소재를 가열하면 불안정한 상태인 비정질 상태에서 안정한 상태인 결정질 상태로 변화하여 1차 용융 온도보다 높은 온도에서 2차 용융이 일어나기 때문에 우수한 내열 특성을 갖는다. This is due to the alloying effect of the first metal and the second metal due to the interdiffusion occurring in the process, as the bonding material changes from an amorphous state to a crystalline state due to heating at the time of bonding, and the multilayer film disappears. The bonding material changes from an amorphous state in an unstable state to a crystalline state in a stable state through primary heating, and secondary melting occurs at a temperature higher than the primary melting temperature upon reheating after cooling. When the bonded material according to the present invention is heated to bond the base material and the material to be bonded, the amorphous state changes from an unstable state to a crystalline state, which is stable, and secondary melting occurs at a temperature higher than the primary melting temperature. .

이하 도면과 실시예를 통해 본 발명에 따른 접합소재에 대해 구체적으로 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

도 6에는 제 1구간의 제1 도금층이 도금되는 전류, 전위 및 도금전원 장치의 기록 사진이 개시되어 있고, 도 7에는 제 2구간의 제2 도금층이 도금되는 전류, 전위, 반복 수 설정 및 도금전원 장치의 기록 사진이 개시되어 있다.FIG. 6 is a photograph showing a current, a potential and a plating power supply apparatus in which a first plating layer of the first section is plated, and FIG. 7 is a graph showing a current, a potential, A recorded picture of a power supply unit is disclosed.

도 8에는 본 발명에 따른 도금액에서 금속염의 함량비 및 환원전위 차이에 따른 접합소재의 형성 여부를 나타낸 표가 도시되어 있고, 도 9a 내지 도 9h에는 본 발명에 따른 도금액에 제1 금속염과 제2 금속염의 종류 및 환원전위 값 조건을 각각 다르게 하였을 경우의 접합소재의 단면 사진이 개시되어 있으며, 도 10에는 본 발명에 따른 도금액에서 금속염의 함량비 및 환원전위 차이에 따른 접합소재의 형성 여부를 나타낸 범위 그래프가 도시되어 있다.FIG. 8 is a table showing the formation of a bonding material according to a content ratio of a metal salt and a difference in reduction potential in a plating solution according to the present invention. FIGS. 9A to 9H show the first metal salt and the second metal salt in the plating solution according to the present invention. Sectional view of the bonding material in which the types of the metal salt and the reducing potential are different from each other is shown in FIG. 10, and FIG. 10 shows the formation of the bonding material according to the content ratio of the metal salt and the reduction potential in the plating solution according to the present invention A range graph is shown.

도 11에는 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 형성된 Sn-Cu 다층 도금막의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이 개시되어 있고, 도 12에는 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 적층된 개별 도금층이 두껍게 제조된 Sn-Cu 다층 도금막의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이 개시되어 있으며, 도 13에는 본 발명의 접합소재 제조방법에 의해 형성된 Zn-Ni 다층 도금막의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이 개시되어 있고, 도 14는 본 발명에 따른 금속염에 제3 금속염을 추가하는 경우, 제1 도금층, 제2 도금층, 제3 도금층이 교대로 적층되는 접합소재의 단면도가 도시되어 있다.11 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a Sn-Cu multilayered plated film formed by the method for producing a bonded material of the present invention. Fig. 12 shows a cross section of an individual plated layer 13 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a thick Sn-Cu multilayer plated film produced by the method of the present invention, (SEM), and FIG. 14 is a sectional view of a bonded material in which a first plating layer, a second plating layer, and a third plating layer are alternately laminated when a third metal salt is added to the metal salt according to the present invention .

도 15에는 본 발명의 접합소재를 이용하여 저온에서 접합하는 방법을 설명하기 위해 금속의 산화 환원이 이루어지는 조건을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.Fig. 15 is a graph showing the conditions under which the metal is oxidized and reduced in order to explain a method of bonding at a low temperature using the bonding material of the present invention.

도 16에는 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재의 가열 시 열 특성을 DTA(Differential Thermal Analysis)로 측정한 그래프가 도시되어 있고, 도 17에는 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재를 접합 매개물로 이용하여 600℃, 700℃, 800℃, 1000℃에서 10분간 304스테인레스강을 저온 접합한 사진이 개시되어 있으며, 도 18에는 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재를 접합 매개물로 이용하여 900℃에서 10분간 304스테인레스강을 저온 접합한 후 인장 시험한 파면 사진이 개시되어 있다.FIG. 16 is a graph showing the thermal characteristics of the Ni-Cu bonded material produced by the present invention measured by DTA (differential thermal analysis) during heating, and FIG. 17 is a graph showing the Ni- Temperature bonding of 304 stainless steel at 600 ° C, 700 ° C, 800 ° C, and 1000 ° C for 10 minutes. FIG. 18 is a graph showing the results of the low temperature bonding of 900 stainless steel using 900- Temperature tensile test after 304 low-temperature jointing of 304 stainless steel for 10 minutes.

도 19에는 본 발명에서 제조된 Sn-Cu 접합소재의 가열 시 열 특성을 DSC(Differential scanning calorimetry)로 측정한 그래프가 도시되어 있고, 도 20에는 본 발명에 따른 접합소재 제조방법으로 Sn-Cu 접합소재를 구리기판 위에 형성한 사진이 개시되어 있으며, 도 21에는 본 발명에 따른 접합소재 제조방법으로 제조된 Sn-Cu 접합소재를 접합매개물로 사용하여 대기 중 혹은 10-3 torr의 진공로에서 160℃, 170℃, 210℃의 각각의 온도로 10분간 구리판을 저온 접합한 사진이 개시되어 있다.FIG. 19 is a graph showing the thermal characteristics of the Sn-Cu bonded material produced by the present invention measured by differential scanning calorimetry (DSC). FIG. 20 is a graph showing the Sn- which discloses a one picture form a material on a copper substrate, 21 is by using the bonding material of Sn-Cu bonding material manufactured by the method according to the invention in the bonding medium 160 in a 10 -3 torr, or in the vacuum atmosphere A low temperature bonding of the copper plate for 10 minutes at respective temperatures of 占 폚, 170 占 폚 and 210 占 폚 is disclosed.

도 22에는 본 발명에 따른 접합소재 제조방법으로 제조된 Cu-Ag 접합소재의 가열 시 열 특성을 DTA로 측정한 그래프가 도시되어 있고, 도 23에는 본 발명에 따른 접합소재 제조방법으로 제조된 Sn-Cu 접합소재의 도금된 상태 그대로의 제1 및 제2 도금층 모습의 사진(좌)과 가열 후 확산으로 제1 및 제2도금층이 소멸된 모습의 사진(우)이 개시되어 있다.FIG. 22 is a graph showing the thermal characteristics of the Cu-Ag bonded material produced by the method of manufacturing a bonded material according to the present invention when measured by DTA. FIG. 23 is a graph showing the Sn (Left) of the first and second plating layers in a plated state of the Cu bonding material and a photograph (right) of the first and second plating layers disappearing due to diffusion after heating.

도 24에는 본 발명에서 제조된 Ni-Cu 접합소재의 가열 전 도금된 상태 그대로의 제1 및 제2 도금층 모습의 사진(좌)과 가열 후 확산으로 제1 및 제 2 도금층이 소멸된 모습의 사진(우)이 개시되어 있다. 도 25는 본 발명에서 제조된 Sn-Cu 접합소재의 가열 전 XRD 상분석한 결과 비정질 특성이 나타나는 그래프(파란색)와, 가열 후 XRD 상분석한 결과 결정질 특성이 나타나는 그래프(빨간색)가 개시되어 있다.FIG. 24 is a photograph (left) of the first and second plating layers in a state of being plated before heating of the Ni-Cu bonded material produced in the present invention and a photograph of a state in which the first and second plating layers are extinguished (Right). FIG. 25 is a graph (blue) showing the amorphous characteristics and a graph (red) showing the crystalline characteristics as a result of XRD analysis after heating according to the XRD analysis of the Sn-Cu bonded material produced in the present invention .

도 26에는 다층막 금속 소재를 각 두 개의 도금층 두께의 합이 5㎛로 두껍게 제조하여 단면부를 나타낸 전자현미경(SEM) 사진이 개시되어 있고, 도 27에는 다층막 금속 소재를 각 두 개의 도금층 두께의 합이 5㎛로 두껍게 제조하여 시차 주사 열량계(DSC)를 이용한 열특성을 측정한 가열 그래프가 개시되어 있으며, 도 28에는 다층막 금속 소재를 각 두 개의 도금층 두께의 합이 5㎛로 두껍게 제조하여 접합한 접합부의 접합 후 실제 단면을 나타낸 광학현미경 사진이 개시되어 있고, 도 29에는 다층막 금속 소재의 층수를 6층으로 적층하는 것으로 제조하여 저온접합 한 구리전극 단면부를 나타낸 광학현미경 사진이 개시되어 있다.FIG. 26 shows an electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a multi-layered metal material produced by thickening the sum of the thicknesses of the two plated layers to 5 .mu.m. FIG. 27 shows the sum of the thicknesses of the two plated layers 28 shows a heating graph in which the thickness of the coating layer is 5 占 퐉 and the thermal property is measured using a differential scanning calorimeter (DSC). Fig. 28 shows a heating graph in which a multi- FIG. 29 shows an optical microscope photograph showing a cross-section of a copper electrode made by laminating six layers of a multi-layered metal material to form a low-temperature bonded structure.

도 30에는 다층막 금속 소재의 도금 시간을 길게 하여 전체 도금 두께가 300㎛인 것으로 제조한 Sn-Cu계 금속 도금 박막의 단면부를 나타낸 광학현미경 사진이 개시되어 있다.30 shows an optical microscope photograph showing an end face portion of a Sn-Cu-based metal plating thin film produced by lengthening the plating time of a multilayer metal material to have a total plating thickness of 300 mu m.

이하, 이들 도면을 참조하여 본 발명의 접합소재의 제조방법의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to these drawings, specific examples of the method for producing a bonded material of the present invention will be described.

일 예로, 본 발명의 도금법을 이용한 접합소재 제조방법에 의해 다층 도금막을 형성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.For example, a process of forming a multi-layered plated film by a method of manufacturing a bonded material using the plating method of the present invention will be described.

[실시예1][Example 1]

본 실시 예에서는 합금 도금액 내 제1 금속염과 제2 금속염의 비율을 1:1~200:1의 몰 비율로 용해시켜 도금을 실시하였다. 도 8과 도 9a 내지 도 9h를 참조하면, 제1 금속염과 제2 금속염의 비율이 2:1 미만인 경우, 예를 들어 6:4, 5:5의 비율로 되면 제1 도금층 및 제2 도금층의 제2 금속의 농도 차이가 적어져서 접합소재가 형성되지 않는다. 제1 금속염과 제2 금속염의 비율이 100:1을 초과하면, 예를 들어 200:1의 비율로 되면 도금 시 제2 금속염이 쉽게 소모되어, 제2 금속염의 농도가 희박해지고 제2 금속염의 환원 대신 도금액내의 수소이온이 환원되어 수소 기포가 발생된다. 따라서 접합소재의 형성이 어려워진다. In this embodiment, the plating was performed by dissolving the first metal salt and the second metal salt in a molar ratio of 1: 1 to 200: 1 in the alloy plating solution. 8 and 9A to 9H, when the ratio of the first metal salt to the second metal salt is less than 2: 1, for example, when the ratio of 6: 4 and 5: 5 is satisfied, the first and second plating layers The difference in the concentration of the second metal is reduced and the bonding material is not formed. If the ratio of the first metal salt to the second metal salt exceeds 100: 1, for example, when the ratio of the first metal salt to the second metal salt is in the range of 200: 1, the second metal salt is easily consumed during plating and the concentration of the second metal salt becomes thin, Instead, the hydrogen ions in the plating liquid are reduced to generate hydrogen bubbles. Therefore, it is difficult to form the bonding material.

또한, 접합소재를 형성하는 제1, 2 금속염을 결정하기 위해 표준 환원 전위가 0.004V 이상, 1.5614V 이하의 차이가 나는 원소의 금속염을 선택하여 다층 도금을 실시하였다 (도 8과 도 9a 내지 도 9h 참조). 제1, 2 금속염의 환원전위 차이가 0.029V 미만으로 작아지게 되면 제1 도금층 및 제2 도금층을 형성할 때 제1, 2 금속염이 모두 환원되어 도금층 간 경계가 사라져 다층도금 박막이 형성되지 않았다. 또한, 제1, 2 금속염의 환원전위 차이가 1.0496V를 초과하여 커지는 경우 제2 금속이 제1 금속의 도금을 방해하여 역시 도금층 간 경계가 사라져 다층도금 박막이 형성되지 않았다.Further, in order to determine the first and second metal salts forming the bonding material, a metal salt of an element having a standard reduction potential of 0.004 V or more and 1.5614 V or less was selected and multilayer plating was performed (FIGS. 8 and 9A to 9D 9h). When the reduction potential difference of the first and second metal salts is reduced to less than 0.029 V, the first and second metal salts are reduced when the first and second plating layers are formed, and the boundary between the plating layers disappears and the multilayered thin film is not formed. In addition, when the reduction potential difference of the first and second metal salts exceeds 1.0496 V, the second metal interferes with the plating of the first metal, so that the boundary between the plating layers also disappears and the multilayered thin film is not formed.

또한 도 8의 각 조건에 해당하는 접합소재 단면을 도 9a 내지 도 9h에 나타내었으며, 도금 조건에 따른 접합소재 형성 여부를 사진으로 확인할 수 있다. 도 9a 내지 도 9h의 숫자는 도 8의 숫자에 대응된다. 예를 들어, 도 8의 2-3’조건의 사진은 도 9a 내지 도 9h에서 ‘2-3’사진을 나타낸다.9A to 9H show cross sections of the bonded materials corresponding to the respective conditions of FIG. 8, and it is possible to confirm by photographs whether or not the bonded materials are formed according to the plating conditions. The numbers in Figs. 9A to 9H correspond to the numbers in Fig. For example, the photograph of the condition 2-3 'in FIG. 8 shows the photograph' 2-3 'in FIGS. 9A to 9H.

도 10에는 도 8의 결과인 다층 도금이 형성되는 조건의 범위를 설정하여 그래프로 나타내었다. FIG. 10 is a graph showing the range of conditions under which the multilayer plating is formed as a result of FIG.

결과적으로, 본 발명에 따른 제조방법에서 접합소재를 제조하기 위해서는 도금액 중 제1 금속염과 제2 금속염의 환원 전위 차이가 0.029V 이상, 1.0496V 이하의 범위인 금속염을 사용하고, 제1 금속염과 제2 금속염의 농도비는 2:1에서 100:1의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하다.As a result, in the production method according to the present invention, a metal salt having a reduction potential difference of 0.029 V or more and 1.0496 V or less in the reduction potential between the first metal salt and the second metal salt in the plating solution is used, 2 metal salt is preferably in the range of 2: 1 to 100: 1.

[실시예2][Example 2]

Sn과 Cu 다층 도금막을 형성하기 위하여 황산 계열 Sn-Cu 합금 도금액을 200ml 제조하였으며, 그 조성은 다음과 같다.200 ml of a sulfuric acid-based Sn-Cu alloy plating solution was prepared in order to form a multi-layer plated film of Sn and Cu.

SnSO4: 17.175gSnSO 4 : 17.175 g

CuSO4·6H2O: 1.998gCuSO 4 .6H 2 O: 1.998 g

H2SO4: 10.72mlH 2 SO 4 : 10.72 ml

HCl: 0.03mlHCl: 0.03 ml

POELE: 0.8g POELE: 0.8g

이때의 도금조건은 제1 인가구간에서 도금전압이 -0.6V, 전류밀도를 -30mA/cm2, 도금시간을 30초로 하였으며, 제2 인가구간에서 도금전압이 -0.45V, 전류밀도를 -2mA/cm2, 도금시간을 2분으로 하였다. 제1, 제 2구간을 각각 400회씩 반복(400 사이클)하여 실험하였다.The plating conditions were as follows: the plating voltage was -0.6 V, the current density was -30 mA / cm 2 , the plating time was 30 seconds, the plating voltage was -0.45 V, the current density was -2 mA / cm 2 , and the plating time was 2 minutes. The first and second sections were repeated 400 times each (400 cycles).

도금 결과로 도 11에서와 같이 두께 600nm인 Sn 리치층과 100nm인 Cu 리치층이 교대로 각각 400개층씩 도금되었음을 확인할 수 있다. As a result of the plating, it can be confirmed that the Sn rich layer having a thickness of 600 nm and the Cu rich layer having a thickness of 100 nm are alternately plated by 400 layers, respectively, as shown in FIG.

동일한 도금액을 사용하여, 도금전류 혹은 도금시간을 증가시키면 Sn, Cu 층이 더 두껍게 교대로 도금되었다. 이때의 도금조건은 제1 인가구간에서 도금전압이 -0.6V, 전류밀도를 -30mA/cm2, 도금시간을 10분으로 하였으며, 제2 인가구간에서 도금전압이 -0.45V, 전류밀도를 -2mA/cm2, 도금시간을 10분으로 하였다. 제1, 제 2구간을 각각 5회씩 반복(5 사이클)하여 실험하였다.Using the same plating solution, when the plating current or plating time was increased, the Sn and Cu layers were alternately plated thicker. The plating conditions were as follows: the plating voltage was -0.6 V, the current density was -30 mA / cm 2 , the plating time was 10 minutes, the plating voltage was -0.45 V, the current density was- 2 mA / cm 2 , and the plating time was 10 minutes. The first and second sections were repeated five times each (5 cycles).

도금결과로서, 도 12에서 두께 7㎛인 Sn 리치층과 10㎛인 Cu 리치층이 각각 5개 층씩 좀 더 두껍게 교대로 도금되었음을 확인할 수 있다.As a result of the plating, it can be confirmed that the Sn rich layer having a thickness of 7 탆 and the Cu rich layer having a thickness of 10 탆 are alternately thickened by five layers each in FIG. 12.

[실시예3][Example 3]

본 발명의 도금법을 이용한 접합소재 제조방법에 의해 Zn-Ni 다층 도금막을 형성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of forming a Zn-Ni multi-layered plating film by a method of manufacturing a bonded material using the plating method of the present invention is as follows.

우선, Zn과 Ni 다층 도금막을 형성하기 위하여 황산 계열 Zn-Ni 합금 도금액을 200ml 제조한 후 도금을 진행하였다.First, 200 ml of a sulfuric acid-based Zn-Ni alloy plating solution was prepared to form a Zn and Ni multi-layered plating film, followed by plating.

ZnSO4-7H2O: 46.0gZnSO 4 -7H 2 O: 46.0 g

NiSO4-6H2O: 4.20gNiSO 4 -6H 2 O: 4.20 g

H2SO4: 4mlH 2 SO 4 : 4 ml

HCl: 0.03mlHCl: 0.03 ml

POELE: 0.8g POELE: 0.8g

도 13에서와 같이 두께 6㎛인 Zn 리치층과 3㎛인 Ni 리치층이 교대로 각각 20개 층씩 도금되었다. 이때의 도금조건은 제1 인가구간에서 도금전압이 -1.8V, 전류밀도를 -250mA/cm2, 도금시간을 10분으로 하였으며, 제2 인가구간에서 도금전압이 -1.2V, 전류밀도를 -100mA/cm2, 도금시간을 10분으로 하였다. 제1, 제2 인가구간을 각각 20회씩 반복(20 사이클)하여 실험하였다.As shown in Fig. 13, a Zn-rich layer having a thickness of 6 탆 and a Ni-rich layer having a thickness of 3 탆 were alternately plated by 20 layers each. The plating conditions were as follows: the plating voltage was -1.8 V, the current density was -250 mA / cm 2 , and the plating time was 10 minutes in the first application period, the plating voltage was -1.2 V, 100 mA / cm 2 , and the plating time was 10 minutes. The first and second application intervals were repeated 20 times each for 20 cycles.

더욱이, 도면에는 도시하지 않았지만 동일한 도금액을 사용하여, 도금전류 혹은 도금시간을 증가시키면 Zn 리치층, Ni 리치층이 더 두껍게 교대로 도금되는 것이다.Further, although not shown in the drawing, if the same plating solution is used and the plating current or plating time is increased, the Zn-rich layer and the Ni-rich layer are alternately plated thicker.

또한, 위 [실시예 1,2,3]의 도금액에 제3 금속염을 추가로 첨가하여 이 금속염의 환원 전위를 가하면, 제3 금속이 석출하여 제1 도금층, 제2 도금층, 제3 도금층이 교대로 적층되는 다층 도금막을 형성할 수 있다. 이때 형성된 도금층의 단면도를 도 14에 나타내었으며 모재(41)상에 제1 도금층(42), 제2 도금층(43), 제3 도금층(44)들로 이루어진 다층 박막층이 교대로 적층된 구조를 확인할 수 있다.When a third metal salt is additionally added to the plating solution of the above [Examples 1, 2 and 3] and the reducing potential of the metal salt is applied, a third metal precipitates and the first plating layer, the second plating layer, Layered plating film can be formed. A sectional view of the formed plating layer is shown in FIG. 14, and a structure in which a multilayer thin film layer composed of the first plating layer 42, the second plating layer 43, and the third plating layer 44 are alternately laminated is shown on the base material 41 .

도 15는 본 발명의 도금법을 이용한 접합소재를 이용하여 저온에서 접합하는 방법을 설명하기 위해, 피 접합재의 산화피막이 제거되는 즉, 환원이 이루어지는 조건을 나타낸 그래프이다. 금속의 솔더링 및 브레이징 접합에서 피접합재 표면의 산화층은 접합성을 크게 저하시킨다. 금과 같은 귀금속을 제외한 일반적인 금속은 대기 중 상온의 분위기에서 표면 산화층을 형성하기 때문에, 양호한 접합을 하기 위해서는 온도 및 접합 분위기를 조정하여 표면의 산화층을 제거하여야 한다. 본 발명에서 제조한 접합소재 접합 매개물은 적층된 도금층 간 표면적이 증가해서 불안정하며, 저온에서 쉽게 원자의 확산 및 용융이 일어나고 이를 통해 저온에서의 접합을 가능하게 한다. 이때의 접합은 도 15의 피접합재 표면의 산화막이 제거되는 온도 이상에서 양호한 접합이 이루어진다.15 is a graph showing conditions under which an oxide film of the material to be bonded is removed, that is, reduction is performed to explain a method of bonding at a low temperature using a bonding material using the plating method of the present invention. In the soldering and brazing joints of metals, the oxide layer on the surface of the bonding material greatly reduces the bonding property. Since ordinary metals except precious metals, such as gold, form a surface oxide layer in an atmospheric ambient atmosphere, in order to achieve good bonding, the oxide layer on the surface must be removed by adjusting the temperature and the bonding atmosphere. The bonding material of the present invention is unstable due to an increase in the surface area between the laminated plated layers, and diffusion and melting of the atoms can be easily performed at a low temperature, thereby enabling bonding at a low temperature. At this time, the bonding is performed at a temperature equal to or higher than the temperature at which the oxide film on the surface of the bonding material of Fig. 15 is removed.

도 15의 그래프에서 X축은 온도를 나타내고 좌측 Y축은 접합 시 수소를 포함한 분위기에서의 이슬점(dew point) 온도를 나타내며, 우측 Y축은 접합 시 진공분위기에서의 진공도 혹은 수증기의 분압을 나타낸다. 그림 중 각 곡선의 위쪽은 금속이 산화된 산화물상태에서 안정하고, 곡선의 아래쪽은 금속이 환원된 상태에서 안정하다. 피접합재가 브레이징 혹은 솔더링 되기 위해서는 반드시 도 15의 산화물 곡선 아래쪽에 속하는 환원영역의 온도 및 분위기가 필요하다. 분위기는 대기 중일 경우 산화물을 제거하는 화학물질(브레이징, 솔더링 플럭스)을 사용하여 만들 수도 있다. In the graph of FIG. 15, the X axis represents the temperature and the left Y axis represents the dew point temperature in the atmosphere containing hydrogen at the time of bonding, and the right Y axis represents the degree of vacuum or the partial pressure of water vapor in the vacuum atmosphere at the time of bonding. In the figure, the upper part of each curve is stable in the state of the metal oxide and the lower part of the curve is stable in the state of the metal being reduced. In order for the material to be bonded to be brazed or soldered, the temperature and atmosphere of the reduction zone belonging to the lower part of the oxide curve of Fig. 15 are necessarily required. The atmosphere can also be created using chemicals (brazing, soldering flux) that remove oxides when in the atmosphere.

일례로 모든 스테인레스 강은 크롬을 함유하고 있는데, 스테인레스강 성분 중 크롬 산화막이 강하기 때문에 스테인레스 강을 접합하기 위하여는 반드시 크롬 산화막을 크롬으로 환원하여야 한다. 즉, 도 15에서 1번으로 표시된 크롬산화물(Cr2O3) 곡선의 아래쪽으로 온도 및 분위기를 유지하는 것이 스테인레스 강의 브레이징 및 솔더링을 위해 반드시 필요하다. 예를 들어, 접합 분위기를 10-2 torr로 유지시킬 경우에는 800 ℃ 이상의 온도에서, 10-3torr로 유지시킬 경우에는 600℃ 이상의 온도에서 표면의 크롬산화물(Cr2O3)이 크롬으로 환원되어 스테인레스 강의 접합이 가능하게 된다. 또한 10-5torr를 유지시킬 경우에는 500℃ 이상의 온도에서 표면의 크롬산화물(Cr2O3)이 존재하지 않게 되어 역시 스테인레스 강의 접합이 가능하다. 수소를 포함한 환원성 가스 분위기에서 접합할 경우에는, 진공도 대신 좌측 Y축의 이슬점을 기준으로 삼으면 된다. For example, all stainless steels contain chromium. In order to bond stainless steel, chromium oxide must be reduced to chromium because the chromium oxide is strong in stainless steel. That is, maintaining the temperature and atmosphere below the chromium oxide (Cr 2 O 3 ) curve indicated by number 1 in FIG. 15 is indispensable for brazing and soldering stainless steels. For example, when the bonding atmosphere is maintained at 10 -2 torr, the chromium oxide (Cr 2 O 3 ) on the surface is reduced to chromium at a temperature of 800 ° C or higher and maintained at 10 -3 torr at a temperature of 600 ° C or higher So that the joining of the stainless steel becomes possible. When 10 -5 torr is maintained, the chromium oxide (Cr 2 O 3 ) on the surface is not present at a temperature of 500 ° C. or higher, so that stainless steel bonding is also possible. When joining in a reducing gas atmosphere containing hydrogen, the dew point of the left Y-axis may be used instead of the degree of vacuum.

그러나, 일반적으로 스테인레스 강을 접합하기 위해 Ni-Cu계 합금(벌크 소재)을 접합 매개물로 사용할 경우 Ni이 증가함에 따라 융점이 증가하므로, 가장 낮은 용융온도는 100%Cu-0%Ni 일 때 (실질적으로 Cu)의 융점인 1083℃이다. 따라서, Ni-Cu 계 벌크 합금을 접합매개물로 사용한 통상의 접합온도 (예; Ni-Cu 계 벌크 합금, 혹은 Cu, Ni을 접합매개물로 사용한 스테인레스강의 브레이징 온도)는 대략 1200℃ 혹은 그 이상이다.However, when a Ni-Cu-based alloy (bulk material) is used as a bonding medium for bonding stainless steel in general, the melting point increases as Ni increases. Therefore, the lowest melting temperature is 100% Cu-0% Ni Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1083 C, &lt; / RTI &gt; Therefore, a normal bonding temperature (for example, a brazing temperature of a Ni-Cu bulk alloy or stainless steel using Cu or Ni as a bonding medium) using a Ni-Cu bulk alloy as a bonding medium is approximately 1200 ° C or higher.

반면, 본 발명의 제조방법으로 제조한 Ni-Cu 접합소재를 접합매개물로 사용한 경우에는 표면적이 넓어 불안정하며, 가열 중 저온에서 다층 박막층 간 원자의 상호 확산과정에서 발열반응이 일어나게 된다. 이때 Ni-Cu 접합소재는 저온에서 용융을 하며, 실시예 4 에서 보듯이 900℃ 이하의 온도에서 스테인레스강을 저온접합 할 수 있다. 또한, 접합소재의 도금조건에 따라 800℃, 700℃ 혹은 그 이하에서도 접합이 가능하다. 따라서, 피접합재의 표면 산화물이 제거되는 환원영역에서 접합이 가능하다는 도 15의 그래프의 내용에 부합된다는 것을 알 수 있다. On the other hand, when the Ni-Cu bonding material prepared by the manufacturing method of the present invention is used as a bonding medium, the surface area is wide and unstable, and an exothermic reaction occurs during interdiffusion of atoms between the multilayer thin film layers at low temperatures during heating. At this time, the Ni-Cu bonding material melts at a low temperature, and as shown in Example 4, the stainless steel can be bonded at a low temperature at a temperature of 900 ° C or lower. In addition, bonding can be performed at 800 ° C or 700 ° C or less depending on the plating conditions of the bonded material. Thus, it can be seen that the content of the graph of Fig. 15 conforms to the fact that bonding is possible in the reduction region where the surface oxide of the material to be bonded is removed.

기존의 일반적 벌크 소재의 Ni-Cu 계 접합매개물 합금의 스테인레스강의 접합온도(1200℃)에 비해 본 발명의 Ni-Cu 접합소재를 접합매개물로 사용하는 경우 접합 온도가 200~600℃ 낮고, 퍼센트로는 기존 접합온도 대비 50~83% 에 불과하다. 따라서, Ni-Cu 접합소재를 사용한 접합법의 에너지 절감율이 17~50% 가 된다. 물론 크롬이 함유되지 않은 일반 탄소강(도 14에서 FeO는 Cr2O3보다 좌측 상단에 위치)에서도 유사한 효과를 얻을 수 있다.When the Ni-Cu bonding material of the present invention is used as a bonding medium in comparison with the bonding temperature (1200 ° C) of the stainless steel of the conventional general bulk Ni-Cu bonding medium alloy, the bonding temperature is 200 to 600 ° C lower, Is only 50 ~ 83% of the junction temperature. Therefore, the energy saving rate of the bonding method using the Ni-Cu bonding material is 17 to 50%. Of course, a similar effect can be obtained in ordinary carbon steel containing no chromium (in FIG. 14, FeO is located on the upper left side of Cr 2 O 3 ).

[실시예4][Example 4]

본 발명에서 개발한 Ni-Cu 접합소재는 적층된 도금층 간에 저온에서 확산이 일어나며 열이 발생하여 DTA로 측정하면 도금층을 이루는 원소인 Cu(융점 1083℃), Ni(융점 1445℃)보다 융점이 낮은 567℃에서 피크(peak)가 나타나고, Ni-Cu 접합소재는 용융된다. 이때의 Ni-Cu 접합소재의 열 특성을 DTA로 측정하여 도 16에 나타내었다. 도 16의 피크는 Ni-Cu계 합금의 최저융점인 1083℃의 약 52.3%에 해당한다. 이 결과를 통해 Ni-Cu 접합소재를 접합 매개물로 하여 도금층을 이루는 원소인 Cu(융점 1083℃), Ni(융점 1445℃)보다 융점이 낮고, Ni-Cu계 벌크 합금의 최저융점인 1083℃보다 낮은 온도인 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃에서 304 스테인레스강을 저온 접합하였다. 다층 금속 도금 박막의 발열반응의 효과로 Cu(융점 1083℃), Ni(융점 1445℃)의 융점 및 이들 벌크 합금의 최저융점 보다 낮은 온도에서 다층 금속 도금 박막이 용융되어 저온 접합이 일어나게 된다.The Ni-Cu bonding material developed in the present invention diffuses at a low temperature between the laminated plated layers and when heat is generated and measured by DTA, the melting point is lower than that of Cu (melting point 1083 ° C) and Ni (melting point 1445 ° C) Peaks appear at 567 ° C, and the Ni-Cu bonding material melts. The thermal properties of the Ni-Cu bonded material at this time were measured by DTA and are shown in FIG. The peak in Fig. 16 corresponds to about 52.3% of the lowest melting point of 1083 캜 of the Ni-Cu-based alloy. The results show that the melting point of Ni-Cu bonding material is lower than that of Cu (melting point 1083 ℃) and Ni (melting point 1445 ℃), which are the elements of the plating layer, and the lowest melting point of Ni-Cu bulk alloy is 1083 ℃ 304 stainless steel was bonded at low temperatures at low temperatures of 600 ° C, 700 ° C, 800 ° C, 900 ° C and 1000 ° C. Layer metal plating thin film is melted at a temperature lower than the melting point of Cu (melting point: 1083 DEG C), Ni (melting point: 1445 DEG C) and the lowest melting point of these bulk alloys due to the exothermic effect of the multilayered metal-plated thin film.

상세하게는 30 X 10 X 0.3 (mm) 크기의 304스테인레스강 판재에 Ni-Cu 접합소재를 형성하였다. 접합소재가 형성된 스테인레스강 시편을 도금되지 않은 스테인레스강 시편과 마주보게 겹쳐서 10-4 torr의 진공로를 이용하여 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃에서 10분간 저온접합 하였으며, 그 결과를 도 17에 나타내었다. 900℃에서 접합한 스테인레스강 시편은 인장시험하였으며 그 결과 인장강도는 117kgf에 도달하였다.Specifically, a Ni-Cu bonding material was formed on a 304 stainless steel sheet having a size of 30 X 10 X 0.3 (mm). Stainless steel specimens with bonded materials were stacked facing each other with uncoated stainless steel specimens and bonded at 600 ° C, 700 ° C, 800 ° C, 900 ° C and 1000 ° C for 10 minutes using a vacuum of 10 -4 torr. The results are shown in Fig. Stainless steel specimens bonded at 900 ℃ were subjected to tensile test. The tensile strength reached 117kgf.

이때의 접합부 파면을 도 18에 나타내었으며, 다층 도금박막이 양호하게 접합되었음을 확인할 수 있다.FIG. 18 shows the wavefront of the joint at this time, and it can be confirmed that the multilayered plated thin film is well bonded.

한편, 도 15에서 2번으로 표시된 철산화물(FeO)의 경우 그림의 좌상쪽에 존재하게 되어 크롬산화물에 비해 환원이 훨씬 용이하다. 즉, 그래프에서 보듯이 약 50torr 진공도이면 100℃ 이상의 온도에서는 FeO가 Fe금속으로 환원되어 양호한 저온 접합을 이룰 수 있다. 또, 10-3torr 이하의 고 진공도에서는 100℃ 이하의 온도에서도 Fe로 존재하게 되어 양호한 저온 접합을 이룰 수 있다.On the other hand, the iron oxide (FeO) indicated by 2 in FIG. 15 exists in the upper left of the figure and is much easier to be reduced than the chromium oxide. That is, as shown in the graph, at a temperature of 100 ° C or more, FeO is reduced to Fe metal and a good low-temperature bonding can be achieved. In addition, at a high degree of vacuum of 10 -3 torr or less, Fe is present even at a temperature of 100 ° C or lower, so that good low-temperature bonding can be achieved.

그리고 도 15에서 3번에 나타난 금속 군 Au, Pt, Ag, Pd, Ir, Cu, Pb, Co, Ni, Sn, Os, Bi는 그래프에 나타난 FeO보다 더 좌상부에 존재하며, FeO보다 산화막을 제거하기가 더 쉬워서, FeO가 환원되는 조건보다 더 낮은 온도(예를 들어 100℃ 이하) 혹은, 진공 및 환원성 분위기가 더 나빠져도 접합이 가능함을 알 수 있다.The metal group Au, Pt, Ag, Pd, Ir, Cu, Pb, Co, Ni, Sn, Os and Bi shown in FIG. 15 are present in the upper left part of the graph, It can be seen that it is easier to remove and that bonding can be performed at a lower temperature (for example, 100 ° C or less) than that under which FeO is reduced, or even if the vacuum and reducing atmosphere is worse.

한편, Sn-Cu계 합금(벌크 소재)의 가장 낮은 융점은 99.3%Sn-0.7%Cu 조성일 때 227℃ (공정(eutectic) 온도라 함)로서, 위 금속 군 중 구리를 접합하기 위해서 벌크 소재의 Sn-Cu계 합금을 접합 매개물로 사용하는 경우의 접합(솔더링)온도는 융점보다 약 40℃ 높은 약 260~270℃이다. 예를 들어 전자부품을 99.3%Sn-0.7%Cu 조성의 땜납재로 솔더링할 경우, 솔더링(납땜) 온도는 약 260~270℃이다.On the other hand, the lowest melting point of the Sn-Cu alloy (bulk material) is 227 ° C (eutectic temperature) when the composition is 99.3% Sn-0.7% Cu. When a Sn-Cu alloy is used as a bonding medium, the bonding (soldering) temperature is about 260 to 270 ° C, which is about 40 ° C higher than the melting point. For example, when an electronic component is soldered to a brazing material having a composition of 99.3% Sn-0.7% Cu, the soldering temperature is about 260 to 270 ° C.

반면, 본 발명에서 개발한 Sn-Cu 접합소재를 접합매개물로 사용한 경우 접합소재는 표면적이 넓어 불안정하며, 가열 중 적층된 도금층 간에 저온에서 원자의 상호 확산으로 발열반응이 나타난다(실시예 5 참조). 이때 Sn-Cu 접합소재는 저온에서 용융을 하며, 실시예 5 에서 보듯이 도금층을 이루는 원소인 Sn(융점 232℃), Cu(융점 1083℃)보다 융점이 낮고, Sn-Cu계 벌크 합금의 최저융점인 227℃보다 낮은 온도인 160, 170, 210℃ 의 온도에서 구리를 저온 접합할 수 있다. 따라서, 기존의 일반적인 벌크 소재의 Sn-Cu계 합금을 접합매개물(땜납)로 사용하는 접합온도(260~270℃)에 비해 본 발명법으로 제조한 Sn-Cu 접합소재를 접합매개물로 사용하는 경우 접합온도가 50~110℃ 더 낮고, 퍼센트로는 기존 접합온도 대비 59~81% 에 불과하다. 이로 인해, Sn-Cu 접합소재를 사용한 접합법의 에너지 절감율이 기존 Sn-Cu계 땜납 대비 19~41% 가 된다.On the other hand, when the Sn-Cu bonding material developed in the present invention is used as a bonding medium, the bonding material is unstable due to its wide surface area, and an exothermic reaction occurs due to interdiffusion of atoms at low temperature between the laminated plating layers during heating (see Example 5) . At this time, the Sn-Cu bonding material melts at a low temperature and has a melting point lower than that of Sn (melting point 232 ° C) and Cu (melting point 1083 ° C), which are elements of the plating layer, as shown in Example 5, Copper can be bonded at a low temperature of 160, 170 and 210 ° C, which is lower than the melting point of 227 ° C. Therefore, when a Sn-Cu bonding material manufactured by the present invention method is used as a bonding medium in comparison with a bonding temperature (260 to 270 ° C) in which a conventional general bulk Sn-Cu alloy is used as a bonding medium (solder) The junction temperature is 50-110 ° C lower, and the percentage is only 59-81% of the junction temperature. As a result, the energy saving rate of the bonding method using the Sn-Cu bonding material is 19 to 41% of that of the conventional Sn-Cu-based solder.

[실시예 5][Example 5]

본 발명에서 개발한 Sn-Cu 접합소재는 저온에서 확산하며 열이 발생하여 DSC로 측정하면 144℃에서 피크(peak)가 나타나고, Sn-Cu 접합소재는 용융된다. 이때의 열 특성을 DSC로 측정하여 도 19에 나타내었다. 도 19의 피크는 Sn-Cu계 합금의 최저융점 (공정(eutectic) 온도)인 227℃의 약 63.4%에 해당한다. 도 19의 결과를 통해 Sn-Cu 접합소재를 접합 매개물로 하여 구리판을 160℃, 170℃, 210℃에서 저온 접합하였다. 상세하게는 30 X 10 X 0.3 (mm) 크기의 Cu 판재에 Sn-Cu 접합소재를 형성하였다. 이때의 Sn-Cu 접합소재가 형성된 사진을 도 20에 나타내었다. Sn-Cu 접합소재가 형성된 Cu 시편을 도금층이 마주보게 겹쳐서 대기 중 혹은 10-3 torr의 진공로에서 160℃, 170℃, 210℃의 온도로 10분간 저온접합하였다. 이때의 접합사진을 도 21에 나타내었다. 170℃에서 접합한 시편을 인장 시험한 결과 인장강도는 38kgf에 도달하였다. The Sn-Cu bonding material developed in the present invention diffuses at a low temperature and generates heat. When measured by DSC, a peak appears at 144 ° C, and the Sn-Cu bonding material melts. The thermal properties at this time are measured by DSC and are shown in Fig. The peak in Fig. 19 corresponds to about 63.4% of the lowest melting point (eutectic temperature) of 227 캜 of the Sn-Cu-based alloy. As shown in FIG. 19, the copper plate was bonded at 160 ° C., 170 ° C., and 210 ° C. at a low temperature using the Sn-Cu bonding material as a bonding medium. Specifically, a Sn-Cu bonding material was formed on a Cu plate having a size of 30 X 10 X 0.3 (mm). A photograph of the Sn-Cu bonding material formed at this time is shown in FIG. Cu specimens with Sn-Cu bonding material were laminated facing the plated layer and bonded at low temperatures of 160 ° C, 170 ° C and 210 ° C for 10 minutes in air or a vacuum of 10 -3 torr. FIG. 21 shows a joint photograph at this time. The tensile strength of the specimens bonded at 170 ℃ reached 38kgf.

본 발명의 실시예 5에서는 구리를 대기 중 혹은 10-3 torr의 진공로에서 160℃이상의 온도로 접합하였고, 실시예 4에서는 스테인레스 강을 10-4 torr의 진공로에서 600℃이상의 온도로 접합하였다. 이들 접합 실시예를 도 15에 표시하였다. 결국 본 발명법으로 제조한 접합소재를 접합 매개물로 사용하면, 피접합재가 환원되는 영역의 해당온도 이상의 조건에서 저온접합이 가능함을 알 수 있다. 물론 최고 접합 온도는 피접합재의 융점 이하까지이다.In Example 5 of the present invention, copper was bonded at a temperature of 160 ° C or higher in the atmosphere or in a vacuum of 10 -3 torr, and in Example 4, stainless steel was bonded at a temperature of 600 ° C or higher in a vacuum of 10 -4 torr . These bonding examples are shown in Fig. As a result, when the bonding material produced by the method of the present invention is used as a bonding medium, it can be seen that the bonding at a low temperature is possible at a temperature higher than the corresponding temperature in the region where the bonding material is reduced. The highest bonding temperature, of course, is below the melting point of the bonding material.

또 다른 실시예로, 본 발명법으로 Cu-Ag 발열 및 비정질 특성을 나타내는 다층 나노 박막을 제조 하였으며, 이때의 열 특성을 DTA로 측정하여 도 22에 나타내었다. 이때 발열 특성으로 인해 도금층을 이루는 원소인 Ag(융점 961℃), Cu(융점 1083℃)보다 융점이 낮은 678.54℃에서 피크(peak)가 나타나고, 이는 Cu-Ag계 벌크합금의 최저융점 (공정(eutectic) 온도, Cu-40%Ag)인 779℃의 약 87.1%에 해당한다.In another embodiment, a multilayered nanotube film exhibiting Cu-Ag heating and amorphous characteristics was prepared by the present invention, and the thermal characteristics at this time were measured by DTA and shown in FIG. At this time, a peak appears at 678.54 ° C, which is lower than the melting points of Ag (melting point 961 ° C) and Cu (melting point 1083 ° C), which are elements of the plating layer due to heat generation characteristics. eutectic temperature, Cu-40% Ag), which is about 87.1% of 779 ℃.

상기의 열 특성 실험 실시예로부터, 본 발명을 통해 제조한 접합소재는 벌크형태의 기존 접합 매개물 합금 융점의 52.3%(Ni-Cu계 다층박막)이상 87.1%(Cu-Ag계 다층박막)이하의 온도 범위에서 피크가 나타났으며, 기존의 접합매개물로는 용융되지 않아 접합(브레이징, 솔더링)이 불가능한 이 온도 범위에서도 본 발명법을 이용하면 발열반응에 의해 접합매개물이 용융되어 접합(브레이징, 솔더링)이 가능하다. 또한, 당연히 상기 87.1% 이상의 온도에서도 본 발명법의 매개물을 사용하면 접합이 가능하며, 접합 상한 온도는 기존 접합 매개물의 융점 혹은 피접합재의 융점 이하 범위이다.From the experimental results of the above thermal characteristics, it was found that the bonded material produced through the present invention has a bulk density of not higher than 52.3% (Ni-Cu system multilayer thin film) or more of 87.1% (Cu-Ag system multilayer thin film) In this temperature range where peaks appear in the temperature range and the conventional bonding medium does not melt so that the bonding (brazing, soldering) is impossible, the present invention can be used to melt the bonding medium by the exothermic reaction, ) Is possible. Naturally, even at the above-mentioned temperature of 87.1% or higher, bonding can be carried out by using the medium of the present invention, and the upper limit of the bonding temperature ranges from the melting point of the existing bonding medium or the melting point of the bonding material.

본 발명의 접합소재는 도금된 상태에서는 층상의 구조로 존재하지만, 저온 접합을 위해 접합매개물로 사용하는 경우, 가열하면 접합소재 중 제1 및 제2 도금층은 상호 확산에 의해 소멸되며 쉽게 용융되어 접합부를 이루어 결정화된다. 실제로 발열특성을 갖는 Sn-Cu 계열 다층 나노 박막층을 형성하고, 이를 160℃에서 가열하여 다층 나노 박막층이 소멸됨을 확인하였다. 이때의 Sn-Cu 접합소재의 가열 전 제1 및 제2 도금층과, 가열 후 확산으로 제1 및 제2 도금층이 소멸된 모습은 도 23에 나타내었다.The bonding material of the present invention has a layered structure in a plated state, but when used as a bonding medium for low temperature bonding, the first and second plated layers of the bonding material disappear due to mutual diffusion when heated, . A Sn-Cu-based multi-layered nano-thin film layer having a heat generation characteristic was formed and heated at 160 ° C to confirm that the multi-layered nano-film layer was extinguished. FIG. 23 shows the first and second plating layers before the heating of the Sn-Cu bonding material at this time and the first and second plating layers disappear due to diffusion after heating.

또한 Ni-Cu 접합소재를 형성하고, 이를 650℃에서 가열하여 다층 나노 박막층이 소멸됨을 확인하였다. 이때의 Ni-Cu 계열 다층 나노 박막층의 가열 전 제1 및 제2 도금층과, 가열 후 확산으로 제1 및 제2 도금층이 소멸된 모습은 도 24에 나타내었다.Further, a Ni-Cu bonding material was formed and heated at 650 ° C to confirm that the multi-layered nano thin film layer was extinguished. FIG. 24 shows the first and second plating layers before the heating of the Ni-Cu based multi-layered nano thin film layer and the disappearance of the first and second plating layers due to diffusion after heating.

또한, 접합소재의 비정질 상 특성을 확인하기 위해 XRD를 이용하여 상을 분석하였다. 본 발명에 따른 접합소재의 제조방법으로 제조된 Sn-Cu 접합소재의 가열 전 XRD 상분석한 결과 비정질 특성이 나타나는 그래프(파란색)와, 가열 후 XRD 상분석한 결과 결정질 특성이 나타나는 그래프(빨간색)를 도 25에 나타내었다. 도 25에 나타나는 것과 같이 도금되지 않은 Cu 플레이트의 결정질 특성인 long range order를 나타내는 XRD 그래프(연두색)와 비교할 때, 제1 도금층(Sn 리치층) 및 제2 도금층(Cu 리치층)을 형성하고 열처리하기 이전의 경우, 2-theta 값 5 ~ 20(deg) 사이에서 비정질 특성인 short range order를 나타내는 브로드(broad)한 피크(peak)를 나타내어 비정질 특성을 갖는 것(파란색)을 확인할 수 있으며, 열처리 이후 2-theta 값이 5 ~ 20(deg) 사이의 브로드(broad)한 피크(peak)가 사라져 결정질 특성을 갖는 것(빨간색)을 확인할 수 있다. In addition, the phase was analyzed using XRD to confirm the amorphous phase characteristics of the bonded material. The graph (blue) showing the amorphous characteristics and the graph (red) showing the crystalline characteristics as a result of the XRD analysis after heating showed that the Sn-Cu bonded material produced by the method of the present invention exhibited the amorphous characteristics, Is shown in Fig. (Sn rich layer) and a second plating layer (Cu rich layer) were formed as compared with an XRD graph (yellowish green) showing a long range order, which is a crystalline property of an unplated Cu plate as shown in FIG. 25, In the case of before, a broad peak showing a short range order of amorphous characteristics is observed between 2 and theta values of 5 to 20 (deg), and it can be confirmed that the amorphous characteristic (blue) Thereafter, a broad peak between 2 and 5 theta values of 5 to 20 (deg.) Disappears and crystallographic properties (red) can be confirmed.

[비교예 1] 발열 반응이 없는 다층 금속 소재[Comparative Example 1] A multilayered metal material having no exothermic reaction

다층 금속 도금층의 각 층의 두께가 두꺼워지거나, 도금층의 수가 줄어들면 다층 금속 도금층 내 계면의 면적이 작아진다. 본 실시예에서는 발열 반응을 갖지 않도록 두 층의 두께의 합이 5㎛로 두껍게 제조된 Sn-Cu계 접합소재를 제조 하였다. 이때의 두 층의 두께의 합이 5㎛로 제조된 Sn-Cu 다층 소재의 단면을 전자현미경으로 확인하여 도 26에 나타내었다. 또한, 이 다층 소재의 열 특성을 DTA로 측정하여 도 27에 나타내었다. 그 결과 DSC측정에서 저온발열피크가 나타나지 않고, 고온에서 도금을 구성하는 원소인 주석이 용융되는 온도인 228℃에서 흡열 피크가 나타났다. 즉, 두 층의 두께의 합이 40nm로 얇게 제조된 Sn-Cu계 접합소재에서 나타났던 144℃의 발열 피크가 5㎛로 두껍게 제조된 소재에서는 나타나지 않았다.If the thickness of each layer of the multilayer metal plating layer becomes thicker or the number of plating layers decreases, the area of the interface in the multilayer metal plating layer becomes smaller. In this embodiment, a Sn-Cu-based bonding material having a thickness of 5 μm and a thickness of two layers is prepared so as not to generate an exothermic reaction. The cross section of the Sn-Cu multi-layer material manufactured to have a total thickness of 5 占 퐉 of the two layers at this time was confirmed by an electron microscope and is shown in Fig. The thermal characteristics of the multi-layer material were measured by DTA and are shown in Fig. As a result, the DSC measurement did not show a low-temperature exothermic peak, and an endothermic peak appeared at 228 ° C at which the tin, which is an element constituting the plating, melts at a high temperature. That is, an exothermic peak at 144 ° C, which was exhibited in a Sn-Cu-based bonding material prepared by thinning the thickness of the two layers to 40 nm, was not found in the thick-made 5 μm thick material.

이때의 발열 반응을 갖지 않도록 각 도금층이 두껍게 제조된 소재를 이용하여 반도체를 구리전극에 170℃ 온도에서 가열하였다. 이때의 반도체와 전극의 접합부를 광학현미경으로 관찰한 결과 접합되지 않았으며, 그 결과를 도 28에 나타내었다. 각 도금층이 두껍게 제조된 접합소재는 열분석결과 흡열피크만을 나타냈고 흡열량이 발열량보다 크기 때문에 접합되지 않은 것으로 판단할 수 있다.In order to avoid the exothermic reaction at this time, the semiconductor was heated to a copper electrode at a temperature of 170 ° C using a material in which each plating layer was made thick. The junction between the semiconductor and the electrode at this time was observed by an optical microscope and was not bonded. The result is shown in Fig. The bonding material in which each of the plated layers is made thick can be judged not to be bonded because only the endothermic peak is shown by the thermal analysis and the endothermic quantity is larger than the calorific value.

또한 도금층 수를 6층으로 제조된 Sn-Cu계 다층 금속 도금 박막을 제조하여 구리전극을 160℃ 온도에서 저온 접합하였으며, 이때의 단면을 도 29에 나타내었다. 이때의 접합부는 부분적으로 접합되었다. 이는 도금층 수가 적어 발열량이 충분하지 않았으며, 용융금속도 충분하지 않았기 때문이다. In addition, a Sn-Cu multilayered metal plating thin film having 6 layers of plating layers was prepared, and the copper electrode was bonded at a low temperature of 160 ° C, and a cross section thereof is shown in FIG. The joints at this time were partially bonded. This is because the amount of the plated layer was insufficient and the amount of molten metal was not sufficient.

또한 도금 시간을 길게 하여 전체의 도금 두께가 300㎛인 Sn-Cu계 다층 금속 도금 박막을 제조하였으며, 이때의 단면을 도 30에 나타내었다. 본 발명을 통해 제조하는 다층 금속 박막은 도금이 진행이 되면서 도금층 표면에 결함이 생길 수 있으며, 결함은 수직면으로 계속하여 성장하고 300㎛ 이상의 두께로 도금층이 형성되면 다층 도금층 내의 결함의 비율이 높아져 다층 도금층이 잘 형성되지 않고 비정질 및 발열특성이 나타나지 않으며, 저온 접합이 되지 않는다.In addition, the plating time was elongated to produce a Sn-Cu-based multilayered metal plating thin film having a total plating thickness of 300 m, and a cross section at this time is shown in Fig. The multilayered metal thin film produced by the present invention may have defects on the surface of the plating layer as the plating progresses. When the defects grow continuously on the vertical surface and the plating layer is formed to a thickness of 300 탆 or more, the proportion of defects in the multilayered plating layer increases, The plating layer is not well formed, the amorphous and exothermic characteristics are not exhibited, and the low temperature bonding is not achieved.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the appended claims, as well as the appended claims.

10: 접합소재 제조 장치
11: 용기
12: 기준 전극
13: 양극
14: 음극
16: 교반용 마그네틱
20: PC
30: 접합소재
31: 전도성 기판
32: 절연테이프
33: 제1 도금층
34: 제2 도금층
41: 도금 기판
42: 제1 도금층
43: 제2 도금층
44: 제3 도금층
10: Device for manufacturing bonded material
11: container
12: Reference electrode
13: anode
14: cathode
16: Magnetic for stirring
20: PC
30: Bonded material
31: conductive substrate
32: Insulation tape
33: First plating layer
34: Second plating layer
41: Plated substrate
42: First plating layer
43: Second plating layer
44: Third plated layer

Claims (18)

제1 금속염 및 제2 금속염을 포함하는 두 가지 이상의 금속염이 포함된 수계 합금 도금액을 준비하는 단계;
전극을 상기 수계 합금 도금액에 침지시켜 전해 도금 회로를 구성하는 단계;
상기 전해 도금 회로를 제어하는 제어부에 도금하고자 하는 상기 금속염의 환원전위 값에 따라, 전압 또는 이에 상응하는 전류값을 입력하여 상기 전극에 환원 전위를 인가하는 단계; 및
상기 제1 금속, 상기 제2 금속, 및 상기 제1 금속과 상기 제2 금속의 합금을 포함하는 비정질 금속 도금막을 형성하는 단계;를 포함하는 접합소재의 제조방법으로서,
상기 환원 전위를 인가하는 단계는 제1 전압(V1)을 인가하는 제1 인가구간 및 제2 전압(V2)을 인가하는 제2 인가구간을 포함하는 스퀘어 펄스전압을 인가하며,
상기 제1 전압(V1)은 상기 제2 전압(V2) 보다 높고,
상기 제1 전압(V1) 및 상기 제2 전압(V2)은 0V에서 -4.5V 사이의 전압인 접합소재의 제조방법.
Preparing an aqueous alloy plating solution containing two or more metal salts including a first metal salt and a second metal salt;
Immersing the electrode in the aqueous alloy plating solution to form an electrolytic plating circuit;
Applying a voltage or a corresponding current value according to a reduction potential value of the metal salt to be plated to a control unit for controlling the electrolytic plating circuit to apply a reduction potential to the electrode; And
Forming an amorphous metal plating film including the first metal, the second metal, and an alloy of the first metal and the second metal, the method comprising:
The step of applying the reduction potential may include applying a square pulse voltage including a first application period for applying the first voltage (V 1 ) and a second application period for applying the second voltage (V 2 )
Wherein the first voltage (V 1 ) is higher than the second voltage (V 2 )
Wherein the first voltage (V 1 ) and the second voltage (V 2 ) are voltages between 0V and -4.5V.
제1항에 있어서,
상기 금속염들의 환원전위 값의 범위는 +1.83V 내지 -1.67V 인 접합소재의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the range of the reduction potential value of the metal salts is from + 1.83V to -1.67V.
제1항에 있어서,
상기 수계 합금 도금액은 물을 베이스로 한 도금액에 상기 제1 금속염, 제2 금속염과 산 및 첨가제를 더 포함하는 접합소재의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the water based alloy plating solution further comprises a first metal salt, a second metal salt, an acid, and an additive in a plating solution based on water.
제3항에 있어서,
상기 도금액 중의 상기 제1 금속염과 상기 제2 금속염의 농도비는 2:1에서 100:1의 범위인 접합소재의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein a concentration ratio of the first metal salt and the second metal salt in the plating solution is in the range of 2: 1 to 100: 1.
제3항에 있어서,
상기 제1, 2 금속염은 서로 다른 금속염이고, Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb 및 Bi의 금속염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속염인 접합소재의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the first and second metal salts are different metal salts and at least one of Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Wherein at least one metal salt selected from the group consisting of Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, .
제5항에 있어서,
상기 제1, 2 금속염은 표준 환원 전위의 차이가 0.029V 이상, 1.0496V 이하인 금속의 금속염을 2 이상 선택하여 사용하는 접합소재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the first and second metal salts are selected from two or more metal salts of a metal having a standard reduction potential difference of 0.029 V or more and 1.0496 V or less.
제3항에 있어서,
상기 산은 황산, 염산, 메탄술포나이트산(MSA), 질산, 붕산, 아세트산, 유기 황산, 구연산, 포름산, 아스코로브산, 불산, 인산, 젖산, 아미노산, 하이포아염소산 중에 선택하여 사용하는 접합소재의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the acid is selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, methanesulfonic acid (MSA), nitric acid, boric acid, acetic acid, organic sulfuric acid, citric acid, formic acid, ascorbic acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, lactic acid, amino acid and hypochlorous acid Gt;
제3항에 있어서,
상기 첨가제는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(POELE), 도금 평탄제(평활제), 가속제, 억제제, 거품제거제, 광택제, 산화억제제 중에 선택하여 사용하는 접합소재의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the additive is selected from polyoxyethylene lauryl ether (POELE), a plating flatting agent (smoothing agent), an accelerator, an inhibitor, a defoaming agent, a polishing agent, and an oxidation inhibitor.
제1항에 있어서,
상기 비정질 금속 도금막을 형성하는 단계는 적어도 2개 이상의 층을 형성하는 단계이며,
상기 제1 인가구간에서는 제1 도금층이 형성되고, 상기 제2 인가구간에서는 제2 도금층이 형성되는 접합소재의 제조방법.

The method according to claim 1,
The forming of the amorphous metal plating film is a step of forming at least two layers,
Wherein a first plating layer is formed in the first application period and a second plating layer is formed in the second application period.

제9항에 있어서,
상기 비정질 금속 도금막을 제1 도금층 및 제2 도금층이 포함되는 2개 층으로 적층 시,
상기 제1 시간(t1)을 0 < t1 ≤ 10 (min)로 하고, 상기 제2 시간(t2)을 0 < t2 ≤ 200 (min) 로 하여 상기 제1 도금층 및 상기 제2 도금층의 두께를 각각 10nm 내지 150nm 범위로 형성하는 접합소재의 제조방법.
10. The method of claim 9,
When the amorphous metal plating film is laminated with two layers including a first plating layer and a second plating layer,
The first plating layer and the second plating layer may be formed so that the first time t 1 is 0 <t 1 ≤ 10 (min) and the second time t 2 is 0 <t 2 ≤ 200 (min) Is formed in the range of 10 nm to 150 nm, respectively.
제1항에 있어서,
상기 비정질 금속 도금막은 전체 두께가 0.6nm 내지 300㎛ 범위로 형성되는 접합소재의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the amorphous metal plating film has a total thickness ranging from 0.6 nm to 300 mu m.
표준 환원 전위의 차이가 0.029V 이상, 1.0496V 이하인 적어도 2개 이상의 금속을 포함하고, 적어도 2개 층 이상의 비정질 금속 도금막을 포함하며, 용융 후 응고되어 피접합재들을 접합하는 접합소재로서,
상기 비정질 금속 도금막은 최초 용융 시 발열반응이 일어나며, 상기 최초 용융되는 온도(Tm1)는 상기 응고 후 재용융되는 온도(Tm2)보다 낮은 접합소재.
A bonding material comprising at least two or more amorphous metal plating films containing at least two metals having a difference in standard reduction potential of not less than 0.029 V and not more than 1.0496 V and which is solidified after melting to bond the materials to be bonded,
Wherein the amorphous metal plating film has an exothermic reaction during the initial melting and the temperature (T m1 ) at which the amorphous metal plating film is initially melted is lower than the temperature (T m2 ) at which the amorphous metal plating film is melted after the solidification.
제12항에 있어서,
상기 비정질 금속 도금막은 제1 도금층 및 제2 도금층을 포함하고, 각 도금층의 두께는 10nm 내지 150nm인 접합소재.
13. The method of claim 12,
Wherein the amorphous metal plating film includes a first plating layer and a second plating layer, and each of the plating layers has a thickness of 10 nm to 150 nm.
제12항에 있어서,
상기 금속은 Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb 및 Bi 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속인 접합소재.
13. The method of claim 12,
The metal may be selected from the group consisting of Sn, Cu, Zn, Ni, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Ge, As, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, At least one metal selected from the group consisting of Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Tl, Pb and Bi.
제12항에 있어서,
상기 비정질 금속 도금막 전체의 두께는 0.6nm 내지 300㎛인 접합소재.
13. The method of claim 12,
Wherein the total thickness of the amorphous metal plating film is 0.6 nm to 300 占 퐉.
제12항에 있어서,
상기 비정질 금속 도금막은 상기 제1 도금층 및 제2 도금층이 6회 이상 반복 적층된 구조로 이루어진 접합소재.
13. The method of claim 12,
Wherein the amorphous metal plating film has a structure in which the first plating layer and the second plating layer are repeatedly laminated six or more times.
제12항에 있어서,
상기 비정질 금속 도금막은 상기 최초 용융 시 용융되는 온도(Tm1)는 상기 비정질 금속 도금막을 구성하는 전체 벌크 조성의 융점(Tma)보다 낮은 접합소재.
13. The method of claim 12,
Wherein the amorphous metal plating film has a temperature (T m1 ) at which the amorphous metal plating film melts at the initial melting is lower than a melting point (T ma ) of the entire bulk composition constituting the amorphous metal plating film.
제12항에 있어서,
상기 접합소재는 상기 비정질 금속 도금막이 비정질에서 결정질로의 결정상 변화에 의한 발열반응에 의해 피접합재들을 접합하는 저온 접합용 소재인 접합소재.
13. The method of claim 12,
Wherein the bonding material is a material for low-temperature bonding in which the amorphous metal plating film bonds the materials to be bonded by an exothermic reaction caused by a change in crystal phase from amorphous to crystalline.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002256478A (en) * 2001-03-05 2002-09-11 Shinko Electric Ind Co Ltd METHOD FOR MANUFACTURING Cu-In LAMINATING FILM
JP2004518022A (en) * 2000-11-03 2004-06-17 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ,エル.エル.シー. Electrochemical co-deposition of metals for electronic device fabrication
KR100560296B1 (en) 2000-06-30 2006-03-10 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing multi-thin film metal layer
KR100932694B1 (en) 2009-03-24 2009-12-21 한국진공주식회사 Device and method for coating multi-layer thin film

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4175857B2 (en) * 2002-09-27 2008-11-05 株式会社Neomaxマテリアル Method for producing solder-coated balls
KR20120068560A (en) * 2010-12-17 2012-06-27 한국생산기술연구원 Soldering method for magnesium alloy using plating and magnesium alloy phase shifter for mobile phone antenna using the same
KR101175062B1 (en) * 2011-12-26 2012-08-21 주식회사 에이엔씨코리아 Method for plating sn-ag of lead free solder
KR101193960B1 (en) * 2012-04-16 2012-10-26 주식회사엑소 Manufacturing method of tip for soldering device
KR101417998B1 (en) * 2012-11-29 2014-07-09 (주)우리정도 Bimetals using Electroplating and Process of the Same
KR101536401B1 (en) * 2013-06-13 2015-07-13 주식회사 포스코 Method for electrophoretic deposition of nano-ceramics for the photo-generated non-sacrificial cathodic corrosion protection of metal substrates and the metal substrate thereof
KR102254372B1 (en) * 2014-02-20 2021-05-24 엘지이노텍 주식회사 Method for bright electroplating without brightener

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100560296B1 (en) 2000-06-30 2006-03-10 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing multi-thin film metal layer
JP2004518022A (en) * 2000-11-03 2004-06-17 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ,エル.エル.シー. Electrochemical co-deposition of metals for electronic device fabrication
JP2002256478A (en) * 2001-03-05 2002-09-11 Shinko Electric Ind Co Ltd METHOD FOR MANUFACTURING Cu-In LAMINATING FILM
KR100932694B1 (en) 2009-03-24 2009-12-21 한국진공주식회사 Device and method for coating multi-layer thin film

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