KR20170019727A - 고온 소결형 도전성 페이스트용 은 분말의 제조방법 - Google Patents

고온 소결형 도전성 페이스트용 은 분말의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은 이온, 암모니아 및 질산을 포함하는 제1 반응액 및 환원제를 포함하는 제2 반응액을 제조하는 반응액제조단계(S21), 및 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22),를 포함하는 은 염 환원단계(S2);를 포함하는 은 분말 제조방법에 관한 것으로, 상기 제조방법에 의해 260~400℃ 구간의 수축율이 10% 이하인 은 분말을 제공할 수 있다.

Description

고온 소결형 도전성 페이스트용 은 분말의 제조방법{The manufacturing method of silver powder for high temperature sintering conductive paste}
본 발명은 고온 소결형 도전성 페이스트용 은 분말의 제조방법에 관한 것이다.
도전성 금속 페이스트는 도막 형성이 가능한 도포 적성을 갖고 건조된 도막에 전기가 흐르는 페이스트로서, 수지계 바인더와 용매로 이루어지는 비히클 중에 도전성 필러(금속 필러)를 분산시킨 유동성 조성물이며, 전기 회로의 형성이나 세라믹 콘덴서의 외부 전극의 형성 등에 널리 사용되고 있다. 최근 유기 고분자에도 전기가 흐른다라는 사실이 알려 진 후, 전도성 고분자에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있지만, 전도성 고분자는 공액 이중 결합 구조를 기본으로 전도성을 얻고 있기 때문에, 분자 사슬이 강직하고, 결정성이 높아 용제에 의해 잘 용해되지 못한다라는 점에서 도포 적성이 우수한 페이스트로 제조하기에는 어렵다는 문제점을 가지고 있다.
현재 실용화되고 있는 도전성 금속 페이스트는 200℃ 이하의 낮은 온도에서 수지의 경화에 의하여 도전성 필러가 압착되어 도통(導通)을 확보하는 수지 경화형과, 500~1200℃의 고온 분위기 하에서 유기 비히클 성분이 휘발하여 도전성 필러가 소결해서 도통을 확보하는 소결형이 있다.
이 중, 소결형 도전성 페이스트는 귀금속을 중심으로 하는 도전성 필러와 글라스 프릿(glass frit), 유기 비히클(수지와 유기 용제)로 구성되며, 도포된 도막을 건조한 후, 고온에서 처리함에 따라 유기 비히클 성분이 소성 증발되고, 금속 필러들 사이에 융착이 일어나 소결된 도막은 전도성을 발현하게 된다. 이 때 글라스 플릿 성분은 도막 내에서 소결된 채 무기 바인더로써의 역할을 하게 되어 기판과의 접착력을 부여한다. 유기 비히클은 금속 분말 및 유리 프리트를 인쇄 가능하게 하기 위한 유기 액체 매체로서 작용하는데, 경화된 도막 내부에 잔존하는 유기물은 전기적 저항을 증가시키는 등 어플리케이션의 성능에 좋지 않은 영향을 미치므로, 잔존 유기물의 함량을 낮추어야 하는 문제를 야기한다.
소결형 도전성 페이스트에 사용되는 은분에 대해서는 전극이나 회로의 파인라인화 추세에 대응하기 위하여, 미립이며 또한 샤프한 입도 분포를 갖는 은분이 요구되기 때문에, 그에 대응한 새로운 기술이 제안되어 오고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1(일본국 특개2005-48237호 공보)에 있어서, 은염 함유 수용액에, 알칼리 또는 착화제를 첨가하여, 0.6㎛ 이하의 미립자화한 고분산성의 구상의 은분을 환원 석출시킴에 의해, 미립의 은분이며, 또한 분립의 응집이 적은 단분산에 보다 가까운 분산성을 구비하는 미립 은분을 얻는 방법이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 2(일본국 특개2010-70793호 공보)에는, 질산은 수용액과 암모니아수를 혼합하여 반응시켜서 은 암민 착체 수용액을 얻고, 시드가 되는 입자 및 이민 화합물의 존재 하에 있어서, 당해 은 암민 착체 수용액과 환원제 수용액을 혼합하여, 은 입자를 환원 석출시킴으로써, 평균 입경이 0.1㎛ 이상, 1㎛ 미만이며, 입도 분포가 샤프하고 또한 고분산성의 구상 은분을 얻는 방법이 제안되어 있다.
그러나 은분말이 미립화될수록 열수축률이 커지는 경향이 있는데, 400~800℃ 의 고온에서 소결되는 소결형 도전성 페이스트의 금속 필러와 기판과의 열수축 거동의 차이가 크면 기판과 금속 도막 사이의 박리, 휨, 변형, 크랙 등이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 소결형 도전성 페이스트의 도전성 금속 필러로서 호적하게 사용될 수 있는 은 분말로서, 260~400℃의 온도범위에서의 열수축율이 낮아, 기판과 은분말의 열수축 거동의 차를 억제할 수 있는 은 분말의 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 은 이온, 암모니아 및 질산을 포함하는 제1 반응액 및 환원제를 포함하는 제2 반응액을 제조하는 반응액제조단계(S21) 및 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22)를 포함하는 은 염 환원단계(S2);를 포함하는 은 분말 제조방법을 제공한다.
또한 상기 암모니아는 상기 은 이온 100 중량부에 대하여 250 내지 600 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 질산은 상기 은 이온 100 중량부에 대하여 20 내지 230 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 환원제는 상기 제1 반응액에 포함되는 은 이온 100 중량부에 대하여 50 내지 60 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 반응액제조단계(S21)는 용제에 은 이온, 암모니아 수용액 및 질산 수용액을 첨가하고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 제조하고, 상기 반응액제조단계(S21)는 용제에 환원제를 첨가하고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 제조하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 석출단계(S22)는 상기 제1 반응액을 교반하는 상태에서 상기 제2 반응액을 적가하거나 일괄 첨가하여 반응시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 석출단계(S22)는 지방산, 지방산염, 계면활성제, 유기금속, 킬레이트 형성제 및 보호 콜로이드로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 더 첨가하여 반응시키는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 환원제는 하이드로퀴논, 아스코르브산, 알칸올아민, 히드라진 및 포르말린으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 결정자 평균 지름이 1.5um 내지 3um인 은 분말로서, 상기 은 분말을 이용하여 제조된 필름을 공기 중 승온 속도 3℃/min로 상온에서 260℃로 승온 후 2시간 유지, 승온 속도 3℃/min로 260℃에서 400℃까지 승온 후 2시간 유지하여, 260~400℃ 구간의 수축율이 10% 이하인 은 분말을 제공한다.
본 발명은 고온 소결형 도전성 페이스트용 은 분말의 제조방법으로서 암모니아와 질산사용량을 변화시켜 균일한 은분말을 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 260~400℃에서의 수축율을 10% 미만으로 하여 기판과 은 분말의 열수축 거동의 차를 억제하여 고온 소결 후 신뢰성이 우수한 고온 소결형 도전성 페이스트를 제공할 수 있다.
또한 260~400℃에서의 수축율을 억제할 수 있기 때문에, 특히 적층형 세라믹 콘덴서용의 소결형 도전성 페이스트에 사용하는 도전성 필러로서 호적하게 사용할 수 있다.
도 1에 은 분말의 열처리 온도 프로파일을 나타내었다.
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.
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.
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.
본 발명의 일실시예에 따른 고온 소결형 도전성 페이스트용 은 분말의 제조방법은 은 염 제조단계(S1); 은 염 환원단계(S2); 여과 및 세척 등 정제단계(S3); 및 표면처리단계(S4);를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따른 은 분말의 제조방법은 은 염 환원단계(S2)를 반드시 포함하고, 이외의 단계는 생략 가능하다.
1. 은 염 제조단계(S1)
본 발명의 일실시예에 따른 은 염 제조단계(S1)는 잉곳, 립, 그래뉼 형태의 은(silver, Ag)을 산처리하여 은 이온(Ag+)을 포함하는 은 염(silver salt) 용액을 제조하는 단계로서, 본 단계를 거쳐 은 염 용액을 직접 제조하여 은 분말을 제조할 수 있으나, 시중에서 구입한 질산은, 은염착체 또는 은 중간체 용액을 이용하여 이 후 단계를 진행할 수 있다.
2. 은 염 환원단계(S2)
본 발명의 일실시예에 따른 은 염 환원단계(S2)는 은 염 용액에 환원제 및 암모니아를 첨가하여 은 이온을 환원시켜 은 입자(silver particle)를 석출하는 단계로서, 은 이온, 암모니아 및 질산을 포함하는 제1 반응액 및 환원제를 포함하는 제2 반응액을 제조하는 반응액제조단계(S21) 및 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 반응액제조단계(S21)는 은 이온을 포함하는 은 염 용액에 암모니아 및 질산을 첨가하고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 제조한다.
상기 은 이온은 은 양이온의 형태라면 제한되지 않는다. 일례로 질산은, 은염 착체 또는 은 중간체일 수 있다. 은 이온의 농도는 제한되지 않으나 6g/L 내지 40g/L 범위 내가 좋다. 6g/L 미만의 경우 수율이 낮아져 경제성이 문제되며, 40g/L 초과하는 경우 분말의 응집을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 제1 반응액에 암모니아와 질산을 첨가함으로써, 260~400℃ 소성구간에서의 수축율을 감소시킬 수 있다. 고온 소결용 도전성 페이스트가 사용되는 세라믹 시트는 보통 600℃ 이상에서 수축이 일어나는데, 도 1의 은 분말의 열처리 온도 프로파일에 나타나는 것과 같이, 은분말이 260℃~400℃ 유지구간에서 수축이 많이 일어나면, 세라믹 시트에 변형 또는 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 260℃ 내지 400℃ 구간에서의 수축률을 감소시킴으로써 세라믹 시트에의 영향을 줄일 필요가 있으며, 일반적으로 260~400℃ 구간에서의 은 분말 수축율이 10% 미만이면 세라믹 시트에 거의 영향을 주지 않는 것으로 볼 수 있다.
본 발명은 은 염 용액에 암모니아 및 질산을 첨가함으로써, 질산염과 암모늄 이온이 결합한 질산암모늄이 제조(석출)되는 은 분말에 포함되어 소성 온도를 증가시키는 것으로 추정되며, 질산과 암모니아를 대신하여 질산암모늄을 사용하여도 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
암모니아는 수용액 형태로 사용될 수 있으며, 암모니아 수용액의 사용량은 은 이온 100 중량부에 대하여 250 내지 600 중량부로 첨가하는 것이 좋다. 암모니아가 250 중량부 미만으로 첨가되는 경우 열수축율 감소 효과가 미비하며, 암모니아가 600 중량부를 초과하여 첨가되는 경우 제조된 은 분말의 크기(size)가 크게 감소하는 문제점이 있다. 25% 암모니아 수용액을 사용하는 경우 은 이온 100 중량부에 대하여 60 내지 150 중량부로 첨가하는 것이 좋다. 상기 암모니아는 그 유도체를 포함한다.
질산의 사용량은 은 이온 100 중량부에 대하여 20 내지 230 중량부로 첨가하는 것이 좋다. 질산이 20 중량부 미만으로 첨가되는 경우 수축율 감소 효과가 미비하며, 질산이 230 중량부를 초과하여 첨가되는 경우 제조된 은 분말의 크기(size)와 유기물 함량이 크게 증가하는 문제점이 있다. 상기 질산은 그 유도체를 포함한다.
은 이온, 암모니아 및 질산을 포함하는 제1 반응액은 물 등의 용제에 은 이온, 암모니아 수용액, 질산 수용액을 첨가하고 교반하여 용해시켜 수용액 상태로 제조될 수 있으며, 또한 슬러리 형태로 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 반응액제조단계(S21)는 또한 환원제를 포함하는 제2 반응액을 제조한다.
상기 환원제는 아스코르브산, 알칸올아민, 하이드로퀴논, 히드라진 및 포르말린으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이 중에서 하이드로퀴논을 바람직하게 선택할 수 있다. 환원제의 함량은 제1 반응액에 포함되는 은 이온 100 중량부에 대하여 50 내지 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 50 중량부 미만을 사용하는 경우, 은 이온이 모두 환원되지 않을 수 있고, 60 중량부를 초과하여 사용하는 경우 유기물 함량이 증가하여 문제가 될 수 있다.
환원제를 포함하는 제2 반응액은 물 등의 용매에 환원제를 첨가하고 교반하여 용해시켜 수용액 상태로 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 석출단계(S22)는 제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 단계로서, 반응액제조단계(S21)에 의해 제조된 제1 반응액을 교반하는 상태에서 제2 반응액을 천천히 적가하거나, 일괄 첨가하여 반응시킬 수 있다. 바람직하기로는 일괄 첨가하는 것이 빠른 시간 내에 환원 반응이 일괄 종료되어 입자끼리의 응집을 방지하고 분산성을 높일 수 있어 좋다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 은 입자의 분산성 향상 및 응집 방지를 위해 상기 분산제가 더 첨가되어 반응시키는 것을 권리범위에서 제외하지 않는다. 분산제의 예로는 지방산, 지방산염, 계면활성제, 유기 금속, 킬레이트 형성제 및 보호 콜로이드 등을 들 수 있다.
그러나, 상기 분산제가 첨가되는 경우, 잔존 유기물 함량이 증가하여 문제될 수 있으므로, 분산제의 첨가 없이 은 분말의 입경, 잔존 유기물 함량 및 결정자 지름을 제어하는 것이 바람직하다.
3. 정제단계(S3)
본 발명의 일실시예에 따른 정제단계(S3)는 은 염 환원단계(S2)를 통해 은 입자 석출 반응을 완료한 후 수용액 또는 슬러리 내에 분산되어 있는 은 분말을 여과 등을 이용하여 분리하고 세척하는 단계(S31)를 포함한다. 더욱 구체적으로는 은 분말 분산액 중의 은 입자를 침강시킨 후, 분산액의 상등액을 버리고 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정한다. 세척을 하는 과정은 분말을 세척한 세척수를 완전히 제거를 해야 이루어 진다. 따라서 함수율 10% 미만으로 감소시킨다. 선택적으로 여과 전에 반응 완료 용액에 상기 언급된 분산제를 첨가하여 은 분말의 응집을 방지하는 것도 가능하다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 정제단계(S3)는 세척 후 건조 및 해쇄단계(S34)를 더 포함할 수 있다.
4. 표면처리단계(S4)
본 발명의 일실시예에 따른 표면처리단계(S4)는 은 분말의 친수 표면을 소수화하는 단계로서, 선택적으로 이루어질 수 있다. 더욱 구체적으로는 여과 후 얻어지는 습윤 케이크(wet cake)의 함수율을 10% 미만으로 조절한 후 은 분말의 표면처리를 위해 표면처리제를 첨가하고 함수율을 70% ~ 85%로 조절할 수 있다. 이 후 건조, 해쇄 과정을 거쳐 은 분말을 얻을 수 있다. 은 분말을 표면처리할 때 분말의 분산이 잘 되어야 표면처리가 충분히 이루어지고, 함수율이 낮으면 분산 효율이 떨어지기 때문에 일정량을 함수율을 가지고 표면처리를 하는 것이 좋다.
본 발명의 일실시예에 따라 제조된 은 분말은 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 파우더 100개 각각의 지름 크기를 측정한 후 평균을 내어 측정한 size가 1.5um 내지 3um 범위 내이며, 공기 중 승온 속도 10℃/min로 상온에서 500℃까지의 범위에서 TGA 분석을 행하여 측정된 유기물 함량이 1.0 중량% 이하이다.
또한 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 은 분말을 이용하여 제조된 필름 시편을 공기 중 승온 속도 3℃/min로 상온에서 260℃, 260℃ 2시간 유지, 승온 속도 3℃/min로 400℃까지 승온, 400℃에서 2시간 유지하여 260~400℃ 구간의 수축율이 10% 이하이다.
실시예 및 비교예
<실시예 1>
상온의 순수 880g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 58g 및 질산 용액(농도 60%) 11g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
<실시예2>
상온의 순수 850g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 87g 및 질산 용액(농도 60%) 17g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
<실시예3>
상온의 순수 830g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 87g 및 질산 용액 41g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
<실시예4>
상온의 순수 920g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 29g 및 질산 용액 7g, 질산암모늄 용액 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
<실시예5>
상온의 순수 920g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 29g 및 질산 용액 7g, 질산암모늄 용액 33g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
<실시예6>
상온의 순수 920g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 29g 및 질산 용액 7g, 질산암모늄 용액 50g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
<비교예 1>
상온의 순수 930g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 30g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다. 한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
<비교예 2>
상온의 순수 930g에 질산은 용액 64g, 암모니아 용액(농도 25%) 29g 및 질산 용액 8g, 질산칼륨 용액 42g, 황산암모늄 28g을 넣고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 조제하였다.한편 상온의 순수 1000g에 하이드로퀴논 10g을 넣고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 조제하였다.
이어서, 제1 반응액을 교반한 상태로 하고, 이 제1 반응액에 제2 반응액을 일괄 첨가하여, 첨가 종료 후부터 5분간 더 교반하여 혼합액 중에서 입자를 성장시켰다. 그 후 교반을 멈추고, 혼합액 중의 입자를 침강시킨 후, 혼합액의 상등액을 버리고 혼합액을 원심분리기를 이용하여 여과하고, 여재를 순수로 세정하고, 건조하여, 은분을 얻었다.
제1 반응액
용제 질산은 용액 암모니아수 (25%) 용액 질산 용액 (60%) 추가 물질
실시예 1 H2O
880g
AgNO3 64g 58g 11g
실시예 2 H2O
850g
AgNO3
64g
87g 17g
실시예 3 H2O
830g
AgNO3
64g
87g 41g
실시예 4 H2O
920g
AgNO3
64g
29g 7g NH4NO3
10g
실시예 5 H2O
920g
AgNO3
64g
29g 7g NH4NO3
33g
실시예 6 H2O
920g
AgNO3 64g 29g 7g NH4NO3
50g
비교예 1 H2O
930g
AgNO3
64g
30g -
비교예 2 H2O
920g
AgNO3
64g
29g 8g KNO3 42g
(NH4)2SO4 28g
실험예
(1) SEM size 측정
본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 은 분말을 지올(JEOL) 회사제 주사전자현미경을 이용하여, 파우더 100개 각각의 지름 크기를 측정한 후 평균을 내어 측정하였다.
(2) 유기물 함량 측정
본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 은 분말을 세이코 인스트루먼트(Seiko Instruments) 회사제 TG/DTA EXART6600을 이용하여, 공기 중, 승온 속도 10℃/min로 상온에서 500℃까지의 범위에서 TGA 분석을 행하여 유기물 함량을 측정하였다.
(3) 열수축율 측정
본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 은 분말을 티에이 인스트루먼트 (TA Instruments) 회사제 TMA Q400을 이용하여, 공기 중, 승온 속도 3℃/min로 상온에서 260℃, 260℃ 2시간 유지, 승온 속도 3℃/min로 400℃까지 승온, 400℃에서 2시간 유지하여 260~400℃ 구간의 수축율을 측정하였다.
SEM size (㎛) 유기물 함량 (wt.%) 열수축율
(%)
실시예 1 1.54 0.22 7.8
실시예 2 1.67 0.40 6.3
실시예 3 1.61 0.68 7.5
실시예 4 1.82 0.21 7.5
실시예 5 1.95 0.10 6.0
실시예 6 1.61 0.10 3.7
비교예 1 1.43 0.49 16.2
비교예 2 1.29 0.10 14.6
표 2에 나타난 바와 같이, 암모니아와 질산을 사용했을 때, 260~400도 구간 수축율이 10% 미만임을 확인할 수 있다. 또한 암모니아 용액 및 질산 용액만을 사용한 경우(실시예 1 내지 실시예 3)뿐만 아니라 질산암모늄을 함께 사용하여 암모늄 이온, 질산 이온을 공급하더라도 수축률 감소의 효과가 동등 이상으로 나타나는 것을 알 수 있으며, 비교예 2를 통해 암모늄 이온 및 질산 이온을 제공하는 질산칼륨 및 황산암모늄을 사용하더라도 수축율 감소에 효과가 없음을 알 수 있다.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 은 이온, 암모니아 및 질산을 포함하는 제1 반응액 및 환원제를 포함하는 제2 반응액을 제조하는 반응액제조단계(S21) 및
    제1 반응액 및 제2 반응액을 반응시켜 은 분말을 얻는 석출단계(S22)를 포함하는 은 염 환원단계(S2);를 포함하는 은 분말 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 암모니아는 상기 은 이온 100 중량부에 대하여 250 내지 600 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질산은 상기 은 이온 100 중량부에 대하여 20 내지 230 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 환원제는 상기 제1 반응액에 포함되는 은 이온 100 중량부에 대하여 50 내지 60 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응액제조단계(S21)는 용제에 은 이온, 암모니아 수용액 및 질산 수용액을 첨가하고 교반하여 용해시켜 제1 반응액을 제조하고,
    또한 상기 반응액제조단계(S21)는 용제에 환원제를 첨가하고 교반하여 용해시켜 제2 반응액을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 석출단계(S22)는 상기 제1 반응액을 교반하는 상태에서 상기 제2 반응액을 적가하거나 일괄 첨가하여 반응시키는 단계인 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 석출단계(S22)는 지방산, 지방산염, 계면활성제, 유기금속, 킬레이트 형성제 및 보호 콜로이드로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상을 더 첨가하여 반응시키는 단계인 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 환원제는 하이드로퀴논, 아스코르브산, 알칸올아민, 히드라진 및 포르말린으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 은 분말 제조방법.
  9. 결정자 평균 지름이 1.5um 내지 3um인 은 분말로서,
    상기 은 분말을 이용하여 제조된 필름을 공기 중 승온 속도 3℃/min로 상온에서 260℃로 승온 후 2시간 유지, 승온 속도 3℃/min로 260℃에서 400℃까지 승온 후 2시간 유지하여, 260~400℃ 구간의 수축율이 10% 이하인 은 분말.
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