| 초록 |
지금까지 인쇄전자용 전도성 잉크 및 페이스트 제조를 위해 전기전도도 및 내산화성이 높고 취급이 용이하며 접촉 저항성이 낮은 은 나노입자를 이용한 연구가 활발히 이루어져 왔다. 그러나 은은 높은 가격 및 이온 마이그레이션 현상에 의한 전기적 단락 문제 때문에 상업적으로 많은 걸림돌이 되고 있다. 한편, 구리는 은 대비 1/80의 가격이면서 은과 유사한 전기적 특성을 가지고 있어 대체 물질로써 많은 관심을 갖게 되었다. 하지만 구리는 대기 중에서 쉽게 산화되고, 특히 입자 크기가 나노가 되었을 때 표면의 활성에너지가 더욱 커져서 산화가 가속화되는 문제점이 있다. 이러한 산화막은 높은 전기저항을 가지기 때문에 전기전도도를 저하시키는 주원인이 되고, 산화막 제거를 위해 높은 소결 온도를 필요로 한다. 본 연구에서는 전기선 폭발법을 이용하여 구리 나노입자가 제조됨과 동시에 비정질 카본코팅이 이루어지도록 함으로써 표면에 산화막이 없는 고순도의 구리 나노입자(평균입도 23nm, 카본층 두께 ~1.0nm)를 제조하였다. 분석 결과 비정질 카본층은 약 180도에서 burn-off 되기 시작하고, 그와 동시에 구리 나노입자끼리 necking이 일어나는 것을 확인하였다. 카본 코팅된 구리 나노입자를 포함하는 페이스트를 제조하여 200∼250 oC에서 10분 이내의 신속한 산화-환원 소결공정을 통해 14.0~25.1 μΩ cm의 전기저항값을 갖는 고전도성 구리금속 막 및 패턴 구현 기술을 확립하였다. |
