나노기술 및 정책 정보

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이시하라(石原)산업이 홋카이도(北海道)대학팀이 기본 설계한 구리 나노 입자를 기반으로 당사의 입자 합성 기술 및 양산화 기술을 융합시킴으로써, 기존에 없었던 질소 환경·150℃에서 저온 소성으로 제막하는 구리 나노 입자의 스케일 업 합성에 성공함. 저온 소결 구리 나노 입자의 기대 용도는 파워 반도체의 금속 계면 접합 재료로서 납-free 솔더 대체, 플렉시블 기판으로의 미세 배선용 금속 잉크 등이 있음. 현재 이러한 용도로는 주로 은 나노 입자가 사용되는데, 전압 인가에 의한 은 이온의 확산 현상, 이른바‘이온 마이그레이션(ion migration)’에 의한 단선, 단락 등이 발생하여, 이 문제를 해결할 수 있는 구리 나노 입자에 대한 요구가 있었음. 그러나 기존의 구리 나노 입자는 높은 온도에서만 소결이 진행되기 때문에 열에 약한 플라스틱 기판에 사용할 수 없는 등 사용 범위가 한정적이었음.

홋카이도대학은 저온 소결에 적합한 표면 보호제를 선택했으며, 그 피복 처리 방법도 연구함. 당사는 홋카이도대학의 기본적인 기술에 자사의 입자 합성 기술과 분산 기술을 부여하고, 입자 크기 및 입자 크기 분포 연구 기술 등을 결합한 결과, 저온 소결이 가능한 구리 나노 입자를 실현함. 본 구리 나노 입자는 질소 환경 하에서 150℃의 가열로 소결이 완료되며, 금속 구리에 거의 필적하는 10-5 옴 센티미터(Ωcm) 수준의 낮은 저항값을 얻을 수 있었으며, 금속 간의 접합 강도는 질소 환경 200℃ 가압 접합 조건에서 20메가 파스칼(MPa) 이상을 달성함. 20 메가 파스칼은 해당 분야에서 필요한 강도에 충분히 대응할 수 있는 수준임. 당사는 향후 저온 소결 구리 나노 입자의 용도 전개를 모색할 예정임.