Application in Conductive Filler by Low-Temperature Densification and Synthesis of Core-Shell Structure Powder for Prevention from Copper Oxidation

Recently, it has been increasing trend to use conductive materials as electronics and communication technology in electronics industry are developing. The noble metal such as Ag, Pt, Pd etc. are mostly used as conductive materials, To reduce production cost, alternative materials with similar characteristics of noble metals are needed. Copper has advantages, i.e its electronic properties are similar to noble metals and low cost than noble metal, but its use has been restricted because of oxidation in air. In this study, the tin film was coated on copper by electroless plating to protect copper from oxidation and to confirm the effects of temperature, pH, amount of $SnCl_2$, and feeding speed in plating conditions. Additionally, we apply $Cu_{core}Sn_{shell}$ powder as conductive filler with low-temperature densification and analysis by SEM, XRD, FIB and 4-Point Probe techniques. As result of the study, tin film was coated well on copper and was protected from oxidation. After low-temperature densification treatment, the meted tin made chemical interconnections with copper. Accordingly, conductivity was increased than before condition. We hope $Cu_{core}Sn_{shell}$ powder to replace noble metals and use in the electronic field.

구리 산화 방지를 위한 Core-Shell 구조 입자 합성과 저온 치밀화를 통한 도전성 필러 응용

전자 통신 산업이 발달하면서 도전성 재료의 사용이 증가하게 되었다. 그에 따라 주로 사용되어오던 귀금속들을 대신할 저렴한 재료들이 필요하게 되었다. 그 중 구리는 귀금속에 비해 값이 저렴하고, 유사한 열 전기적 특성을 가졌지만 대기 중에서 쉽게 산화가 되는 문제점이 있다. 산화를 방지하기 위해서는 제조공정이 복잡해져 사용에 제한이 되어왔다. 구리의 산화 방지를 위한 방법 중 하나로 산화에 강한 금속을 Core-Shell 구조로 도금시켜 고유의 특성을 유지하며 산화를 방지하는 방법이 있다. 본 연구에서는 무전해 도금법으로 구리분말에 주석(Sn) 도금을 했고, 도금에 영향을 주는 인자들에 대해서 연구했다. XRD, FE-SEM, FIB, 4-Point Probe 등의 분석결과 구리 표면에 치밀한 주석피막이 도금되었고, 대기 중에서 산화가 되지 않았다. 분석결과를 바탕으로 최적의 도금 조건을 도출했고, 추가적으로, 도전성 필러 응용 가능성에 대한 실험을 했다. 합성된 분말을 pellet 형태로 압분 성형한 후 저온 열처리 전과 후의 변화를 분석했다. 그 결과 저온 치밀화를 통해 용융된 주석이 구리 입자들을 상호연결 시켰고, 전기 전도가 향상되었다.