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| 日 산업기술종합연구소와 공동연구 '주목'(Joint Research with Japan’s National Institute of Advanced Industrial Science and Technology ‘Draws Attention’) | |||
| 작성자 | 대외홍보센터 | 작성일 | 2026-09-11 |
| 조회수 | 354 | ||
| 日 산업기술종합연구소와 공동연구 '주목'(Joint Research with Japan’s National Institute of Advanced Industrial Science and Technology ‘Draws Attention’) | |||||
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대외홍보센터 |  |
2026-09-11 |  |
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국립부경대-일본 AIST, 강자성·고전도성 갖춘 철-구리-은 복합 분말 공동개발
- 한일 국제공동연구 성과…반도체 테스트 소켓용 전도성 필러로 활용 기대
- 기존 니켈 분말 대비 우수한 전기전도성 확인…국내외 특허 출원 중
△ 철(Fe)-구리(Cu)-은(Ag) 복합 분말의 전자현미경 이미지.
국립부경대학교와 일본 산업기술종합연구소(AIST)가 국제공동연구를 통해 강자성과 높은 전기전도성을 동시에 갖는 철(Fe)-구리(Cu)-은(Ag) 복합 분말 소재를 개발했다.
반도체의 미세화·다핀화에 따라 고성능 전도성 소재에 대한 수요가 커지는 가운데, 차세대 반도체 테스트 소켓용 전도성 필러로의 활용 가능성이 기대된다.
국립부경대 신소재시스템공학전공 권한상 교수 연구팀은 AIST 멀티머티리얼연구부문 박광재 박사 등 연구진과 공동으로 Fe-Cu-Ag 복합 분말을 개발하고, 자기적·전기적·기계적 특성을 밝혔다. 연구 결과는 9월 11일 일본 삿포로에서 열린 제87회 응용물리학회 추계학술대회에서 발표됐다.
연구팀은 강자성을 갖는 Fe에 높은 전기전도성을 지닌 Cu와 Ag를 복합해 Fe-Cu-Ag 분말을 제조했다. 특히 Fe:Cu:Ag의 질량비를 3:5:2로 설계하고, 가스 아토마이즈법과 열 플라즈마법을 적용해 평균 입경 약 50㎛의 마이크로 복합 분말과 약 100㎚의 나노 복합 분말을 각각 합성했다.
개발된 복합 분말은 기존 반도체 테스트 소켓에 널리 사용되는 니켈(Ni) 분말과 비교해 높은 전기 전도성을 나타냈다. 물체가 자성을 얼마나 띨 수 있는지 나타내는 값인 포화자화(saturation magnetization) 또한 마이크로 복합 분말(약 63 emu/g)과 나노 복합 분말(약 56 emu/g) 모두 Ni(약 57 emu/g)보다 높거나 동등한 수준을 보였다.
마이크로 복합 분말의 비커스 경도 역시 127 HV로, Ni 분말(100~110 HV)보다 높은 것으로 측정돼 기계적 특성 측면에서도 우수한 특성의 가능성을 확인했다.
이번 연구의 핵심은 서로 잘 섞이지 않는 Fe·Cu·Ag의 특성을 활용해 Fe가 자기적 기능을 담당하고 Cu와 Ag가 높은 전기 전도성을 담당하는 복합 미세구조를 구현했다는 것이다. 마이크로 복합 분말에서는 Fe와 Cu가 Ag 기반 조직에 분산됐으며, 나노 복합 분말에서는 Fe가 입자 중심부에 집중되고 Cu와 Ag가 외곽에 분포하는 구조가 형성됐다.
이 같은 특성은 엘라스토머형 반도체 테스트 소켓의 전도성 필러 소재에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 전도성 필러는 반도체 단자와 검사장비 사이의 전기적 연결을 담당하기 때문에 높은 전도성뿐 아니라 적절한 기계적 강도와 내구성이 요구된다. 특히 강자성 소재를 활용하면 제조 과정에서 자기장을 이용해 전도성 입자를 원하는 방향으로 배열하는 것도 가능하다.
권한상 교수는 “이번 연구는 Fe의 강자성과 Cu·Ag의 높은 전기 전도성을 하나의 복합 분말에 구현함으로써 기존 소재의 한계를 보완할 수 있는 새로운 소재 설계 가능성을 제시했다”며 “향후 반도체 테스트 소켓뿐 아니라 자기장에 의해 전도 경로를 제어할 수 있는 다양한 전자·전기 소재 분야로 응용 가능성을 확대해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
연구팀은 향후 실제 실리콘 고무 기반 테스트 소켓에 적용하기 위해 분말의 조성·입자 크기·미세구조를 최적화하고 접촉저항, 반복 사용에 따른 내구성 및 신호전달 특성 등을 평가할 예정이다. 해당 기술은 국내외 특허로 출원 중이며, 향후 반도체 검사 공정용 소재 분야의 기술사업화도 추진할 계획이다. <부경투데이>
Pukyong National University and Japan’s AIST Jointly Develop Iron-Copper-Silver Composite Powder with Ferromagnetism and High Electrical Conductivity
- Korea-Japan joint research achievement … Expected to be used as a conductive filler for semiconductor test sockets
- Superior electrical conductivity compared with conventional nickel powder demonstrated … Patent applications underway in Korea and abroad
Pukyong National University and Japan’s National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) have jointly developed an iron (Fe)-copper (Cu)-silver (Ag) composite powder that combines ferromagnetism with high electrical conductivity through international collaborative research.
As demand for high-performance conductive materials continues to grow with the miniaturization of semiconductors and the increasing number of pins, the newly developed material is expected to have potential applications as a conductive filler for next-generation semiconductor test sockets.
Professor Han-Sang Kwon’s research team in the Major of Materials System Engineering at Pukyong National University jointly developed the Fe-Cu-Ag composite powder with researchers including Dr. Kwang-Jae Park of AIST’s Multi-Materials Research Institute and characterized its magnetic, electrical, and mechanical properties. The research findings were presented on September 11 at the 87th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics in Sapporo, Japan.
The research team produced the Fe-Cu-Ag composite powder by combining ferromagnetic Fe with Cu and Ag, both of which have high electrical conductivity. In particular, the team designed an Fe:Cu:Ag mass ratio of 3:5:2 and applied gas atomization and thermal plasma methods to synthesize micro-composite powder with an average particle size of approximately 50 μm and nano-composite powder of approximately 100 nm, respectively.
The developed composite powders exhibited higher electrical conductivity than nickel (Ni) powder, which is widely used in conventional semiconductor test sockets. Their saturation magnetization, a measure of the maximum magnetization a material can attain, was also higher than or comparable to that of Ni (approximately 57 emu/g), reaching approximately 63 emu/g for the micro-composite powder and 56 emu/g for the nano-composite powder.
The micro-composite powder also recorded a Vickers hardness of 127 HV, higher than the 100？110 HV of Ni powder, demonstrating its potential for superior mechanical properties as well.
The key to this study lies in utilizing the immiscible nature of Fe, Cu, and Ag to create a composite microstructure in which Fe provides magnetic functionality, while Cu and Ag provide high electrical conductivity. In the micro-composite powder, Fe and Cu were dispersed within an Ag-based matrix, while the nano-composite powder formed a structure in which Fe was concentrated at the center of the particles, with Cu and Ag distributed toward the outer regions.
These properties are expected to make the material suitable for use as a conductive filler in elastomer-based semiconductor test sockets. Because conductive fillers provide the electrical connection between semiconductor terminals and testing equipment, they require not only high electrical conductivity but also appropriate mechanical strength and durability. In particular, the use of ferromagnetic materials makes it possible to apply a magnetic field during manufacturing to align conductive particles in the desired direction.
Professor Han-Sang Kwon said, “This study presents a new material design strategy that can overcome the limitations of conventional materials by combining the ferromagnetism of Fe with the high electrical conductivity of Cu and Ag in a single composite powder. Going forward, we plan to expand its potential applications beyond semiconductor test sockets to a wide range of electronic and electrical materials in which conductive pathways can be controlled using magnetic fields.”
The research team plans to optimize the powder’s composition, particle size, and microstructure for application in actual silicone rubber-based test sockets and evaluate its contact resistance, durability under repeated use, and signal transmission characteristics. Patent applications for the technology are currently underway in Korea and abroad, and the team plans to pursue its commercialization for materials used in semiconductor testing processes. <Pukyong Today>
