高导电率厚膜铝膏的制造方法技术

一种高导电率厚膜铝膏的制造方法，其至少包含步骤为：首先提供一含不同粒径的铝粉，且该铝粉的大小粒径比例为4±50%:1±50%；然后将该铝粉与一玻璃粉混合，其中该玻璃粉的固体含量为7.5wt%±50%，且该铝粉与该玻璃粉总固体含量比例为10:1；以及最后将该铝粉与该玻璃粉的混合物在至少500°C以上烧结温度下进行液相烧结，此烧结温度可使该混合物中铝粉利用表面氧化铝破裂机制搭配液相玻璃粉包覆住所有铝粉破裂的表面以抑制裸露的液态金属铝接触空气而氧化，并促使相邻裸露的液态金属铝互相接触而形成导电通路，得到一致密且无收缩的厚膜导电浆料。

Manufacturing method of high conductivity thick film aluminium paste

A method for manufacturing high conductivity aluminum thick film paste, which at least comprises the steps of: firstly provides a different particle size of aluminum powder, and the powder size ratio of 4: 1 + 50% + 50%; then the powder is mixed with a glass powder, wherein the solid content of the glass powder is 7.5wt% 50%, the aluminum powder and glass powder and the total solid content ratio of 10:1; and finally the mixture of aluminum powder and the glass powder at least above 500 DEG C sintering temperature of liquid phase sintering, the sintering temperature can make the surface of the powder mixture using alumina surface rupture mechanism of liquid glass powder coated collocation all aluminum rupture to suppress the bare liquid metal contact air oxidation, and the liquid metal adjacent exposed contact with each other to form a conductive path, get tight and no shrinkage of thick film paste.

【技术实现步骤摘要】
高导电率厚膜铝膏的制造方法
本专利技术有关于一种高导电率厚膜铝膏的制造方法，尤指一种改善传统铝膏低导电率的问题，提供一低成本、高导电率，且可在空气中烧结的厚膜导电铝膏，特别指可广泛地取代现有高成本的导电银膏与需在还原气氛下烧结的导电铜膏的应用。
技术介绍
厚膜电阻器的端电极可以分成三部分：正面端电极、侧面端电极与背面端电极，其中侧面端电极与背面端电极只是用来供后续制程电镀镍与锡晶种层使用，而正面端电极除了用来供后续制程电镀镍与锡晶种层使用之外，同时也必需作为连接电阻层导通的路径，因此正面端电极的导电率必须远低于电阻层电阻率才可形成奥姆接触。目前市面上端电极所用的导电浆料以银膏为主，其亦为目前技术最成熟且应用最广泛的厚膜导电浆料，具有高导电率，且可在空气中烧结等优点，但成本过于昂贵，且随着国际银价持续上涨，银粉价格仍高居不下。考虑到成本问题，部分应用慢慢转往以成本较低廉的铜做为金属填充物，但因铜容易氧化，必须在还原气氛下烧结，而还原气氛烧结炉价格昂贵，故铜膏的应用还是有限。而铝膏具有成本低且可在空气中烧结的优势，但目前市售铝膏的电阻率往往偏高。造成传统铝膏呈现低导电率的主要原因为，金属铝在空气中表面会自然生成一层薄薄的氧化铝层阻止内部持续氧化，而这层氧化层阻挡了内部金属铝的接触也抑制铝在烧结过程中的收缩，造成烧结完后形成多孔洞与铝空壳等缺陷结构，导致高电阻率，其微结构如图9所示。由此图中可明显看到传统铝膏多孔洞与铝空壳的结构(或缺陷)。再者，一般导电银膏或铜膏在填充基板的孔洞与金属化线路时都会面临一个严重问题，一般导电银膏或铜膏印刷后的尺寸会在烧结后因银膏或铜膏的收缩而尺寸减少，这个问题对于填孔特别严重，因为会造成填孔导电膏无法填满孔洞而留有空隙，可能影响导电或导热行为，甚至在真空封装时会有漏气问题。鉴于银膏成本昂贵；铜膏虽然价格相对便宜但必须在还原气氛下烧结，限制了铜膏的应用。而金属铝具有高导电率、低成本且可在空气中烧结等优势，但制作成铝膏之后却无法发挥其高导电率的特性。故，一般已用者无法符合使用者于实际使用时的所需。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于，克服已知技艺所遭遇的上述问题并提供一种改善传统铝膏多孔洞与铝空壳等缺陷造成低导电率的问题，能大幅提升导电率，实现一低成本、高导电率，且可在空气中烧结的厚膜导电铝膏，并可广泛地取代现有高成本的导电银膏与需在还原气氛下烧结的导电铜膏应用的高导电率厚膜铝膏的制造方法。本专利技术的次要目的在于，提供一种可应用于厚膜电阻器端电极与LED陶瓷基板金属化制程的高导电率厚膜铝膏。为达以上的目的，本专利技术系一种高导电率厚膜铝膏的制造方法，其至少包含下列步骤：(A)提供一含不同粒径的铝粉，且该铝粉的大小粒径比例为4±50％:1±50％；(B)将该铝粉与一玻璃粉混合，其中该玻璃粉的固体含量为7.5wt％±50％，且该铝粉与该玻璃粉总固体含量比例为10:1；以及(C)将该铝粉与该玻璃粉的混合物在至少500℃以上烧结温度下进行液相烧结，此烧结温度可使该混合物中铝粉利用表面氧化铝破裂机制搭配液相玻璃粉包覆住所有铝粉破裂的表面以抑制裸露的液态金属铝接触空气而氧化，并促使相邻裸露的液态金属铝互相接触而形成导电通路，得到一致密且无收缩的厚膜导电浆料。于本专利技术上述实施例中，高导电率厚膜铝膏的电阻率小于10-4Ω·cm，该厚膜导电浆料的片电阻值小于5mΩ/cm2。于本专利技术上述实施例中，该铝粉大粒径控制在4～6μm，小粒径控制在1～3μm。本专利技术利用较广的粒径分布与提高固体含量来解决多孔洞的问题，并充分利用表面氧化铝破裂机制搭配上足够的玻璃粉抑制裸露的液态金属铝接触空气而氧化，进一步促使相邻裸露的液态金属铝互相接触，形成导电通路，彻底改善铝膏低导电率的问题。接着提高固体含量，实现低成本、高导电率且可在空气中烧结的厚膜导电铝膏。附图说明图1A，系本专利技术的制造流程示意图。图1B，系本专利技术的氧化铝破裂机制示意图。图1C，系本专利技术的使用态样示意图。图2A，系本专利技术大小铝粉颗粒的热重分析示意图。图2B，系本专利技术大小铝粉颗粒的表面微结构示意图。图3，系本专利技术使用不同比例的大小粒径铝粉的微结构示意图。图4A，系本专利技术添加不同玻璃量的热重分析示意图。图4B，系本专利技术添加不同比例玻璃的微结构示意图。图5，系本专利技术铝粉与玻璃粉匹配与不匹配情况的微结构示意图，其中(a)为不匹配状况，(b)为匹配状况。图6,系传统铝膏与本专利技术新型铝膏微结构对比图，其中(a)为传统铝膏，(b)为本专利技术新型铝膏。图7，系本专利技术高导电率厚膜铝膏应用厚膜电阻器端电极的可靠度硫化测试结果示意图。图8，系本专利技术应用于LED陶瓷基板填孔与金属化制程的结构示意图及其烧结结果示意图。图9，系传统厚膜铝膏烧结后微结构示意图。标号对照：铝粉1；固态金属铝11；液态金属铝12；表面氧化铝13；导电通路14；玻璃粉2；黏着剂3；铝膏4；陶瓷基板5。具体实施方式请参阅图1A～图8所示，分别为本专利技术的制造流程示意图、本专利技术的氧化铝破裂机制示意图、本专利技术的使用态样示意图、本专利技术大小铝粉颗粒的热重分析示意图、本专利技术大小铝粉颗粒的表面微结构示意图、本专利技术使用不同比例的大小粒径铝粉的微结构示意图、本专利技术添加不同玻璃量的热重分析示意图、本专利技术添加不同比例玻璃的微结构示意图、本专利技术铝粉与玻璃粉匹配与不匹配情况的微结构示意图、本专利技术新型铝膏与传统铝膏的微结构示意图、本专利技术高导电率厚膜铝膏应用厚膜电阻器端电极的可靠度硫化测试结果示意图、以及本专利技术应用于LED陶瓷基板填孔与金属化制程的结构示意图。如图所示：本专利技术系一种高导电率厚膜铝膏的制造方法，其至少包含下列步骤：(A)如图1A所示，提供一含不同粒径的铝粉1，且该铝粉1的大小粒径比例为4±50％:1±50％，其中大粒径铝粉1控制在4～6μm，小粒径铝粉1控制在1～3μm；(B)将该铝粉1与一玻璃粉2混合，其中该玻璃粉2的固体含量为7.5wt％±50％，且该铝粉1与该玻璃粉2总固体含量比例为10:1；以及(C)将该铝粉1与该玻璃粉2的混合物在至少500℃以上烧结温度下进行液相烧结，此烧结温度可使该混合物中铝粉1从固态金属铝11转变为液态金属铝12，利用表面氧化铝13破裂机制(如图1B所示)搭配液相玻璃粉2包覆住所有铝粉1破裂的表面以抑制裸露的液态金属铝12接触空气而氧化，并促使相邻裸露的液态金属铝12互相接触而形成导电通路14，得到一致密且无收缩的厚膜导电铝膏。如是，藉由上述揭露的流程构成一全新的高导电率厚膜铝膏的制造方法。传统铝膏多孔洞与铝空壳的缺陷结构(如图9所示)，其中多孔洞可藉由不同粒径堆栈与提高固体含量来改善，而造成铝空壳主要原因为在烧结温度超过铝的熔点(660℃)使内部金属铝熔化而膨胀，因膨胀系数的差异造成表面氧化铝破裂使内部液态金属铝流出之后随即氧化形成铝空壳。对此，本专利技术充分利用上述所提创新技术，当运用时，如图1C所示，将上述铝粉1与玻璃粉2的混合物，与一黏着剂3混成浆料，将其印刷于基板后进行烧结，使黏着剂3烧除且玻璃粉2软化为液相玻璃粉2，藉由表面氧化铝13破裂机制并搭配足够的玻璃粉2抑制裸露的液态金属铝12接触空气而氧化，进一步促使相邻裸露的液态金属铝12互相接触，形成导电通路。因此，本专利技术利用提高固体含量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导电率厚膜铝膏的制造方法，其至少包含下列步骤：（Ａ）提供一含不同粒径的铝粉，且该铝粉的大小粒径比例为4±50%:1±50%；（Ｂ）将该铝粉与一玻璃粉混合，其中该玻璃粉的固体含量为7.5wt%±50%，且该铝粉与该玻璃粉总固体含量比例为10:1；以及（Ｃ）将该铝粉与该玻璃粉的混合物在至少500°C以上烧结温度下进行液相烧结，此烧结温度使该混合物中铝粉利用表面氧化铝破裂机制搭配液相玻璃粉包覆住所有铝粉破裂的表面以抑制裸露的液态金属铝接触空气而氧化，并促使相邻裸露的液态金属铝互相接触而形成导电通路，得到一致密且无收缩的厚膜导电铝膏。

【技术特征摘要】
1.一种高导电率厚膜铝膏的制造方法，其至少包含下列步骤：（Ａ）提供一含不同粒径的铝粉，且该铝粉的大小粒径比例为4±50%:1±50%；（Ｂ）将该铝粉与一玻璃粉混合，其中该玻璃粉的固体含量为7.5wt%±50%，且该铝粉与该玻璃粉总固体含量比例为10:1；以及（Ｃ）将该铝粉与该玻璃粉的混合物在至少500°C以上烧结温度下进行液相烧结，此烧结温度使该混合物中铝粉利用表面氧化铝破裂机制搭...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文熙，
申请(专利权)人：李文熙，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71