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公開番号2025115903
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024010615
出願日2024-01-26
発明の名称大気の下での熱処理によりはんだ付け可能な卑金属スズまたは卑金属スズ合金の電極を作製する方法
出願人國立成功大學,NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY
代理人個人
主分類H01G 4/30 20060101AFI20250731BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、エアーの下ではんだ付け可能な卑金属と合金素子を焼結できる作製方法を提供する。
【解決手段】電気めっき工程の代わりに、熱処理で、はんだ付け可能な電極を作製できる。本方法は、直接に、電極に大量の金属パウダーを添加し、また、高酸化生成エンタルピーの金属アルミニウム粉末を添加して、酸化からスズを保護し、そして、例えば、金属銅粉のその他の金属を添加することにより、銅スズ合金を生成させてその融解点を向上させ、本方法も、直接に、スズを主体とする電極を利用でき、スズ電極の上にアルミニウムフィルムを覆って、スズ電極が、熱処理によって酸化することを防止でき、また、スズフィルムに、例えば、銅の適当な金属を添加して、スズ銅合金が生成されることにより、電極の融解点が向上される。これにより、本発明は、電気めっき工程の代わりに、熱処理工程を利用して、スズの電気めっき工程を必要しなく、電子素子電極を作製できるが、電極は、はんだ付性や高機能特性を有するはんだ付け可能な電極になる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
印刷した厚膜の卑金属スズ導体ペーストフィルムや卑金属スズ合金導体ペーストフィルムに、10～90 wt%の金属アルミニウム粉末を添加するか、或いは、先ず、一層の厚膜の卑金属スズ導体ペーストフィルムや卑金属スズ合金導体ペーストフィルムを印刷してから、その上に、更に、一層の厚膜のアルミニウム保護層を印刷して、大気の下で、300～600°Cの熱処理を行う時、当該金属アルミニウム粉末や当該アルミニウム保護層の高好気性を利用し、当該卑金属スズ導体ペーストフィルムや卑金属スズ合金導体ペーストフィルムを保護して、高温の大気の下での焼結する時、酸化することを避けることができ、または、当該卑金属スズ導体ペーストフィルムや卑金属スズ合金導体ペーストフィルムが、高温の大気の下での焼結によって酸化した後、当該金属アルミニウム粉末や当該アルミニウム保護層の強い復元特質によって、酸化した後の当該卑金属スズ導体ペーストフィルムや卑金属スズ合金導体ペーストフィルムを、金属や合金に復元させて、はんだ付性がつけられ、電極の融解点が高くなる、厚膜の卑金属スズ電極や卑金属スズ合金電極が得られる、ことを特徴とする、エアーの下ではんだ付け可能な卑金属と合金素子を焼結できる作製方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
当該卑金属スズ合金導体ペーストフィルムは、スズ-銅合金或いはすず-ニッケル合金のいずれかの一つである、ことを特徴とする、請求項1に記載されるエアーの下ではんだ付け可能な卑金属と合金素子を焼結できる作製方法。
【請求項３】
当該アルミニウム保護層は、アルミニウムフィルムやアルミニウム合金フィルム或いは、アルミニウム酸化物フィルムのいずれかの一つである、ことを特徴とする、請求項2に記載されるエアーの下ではんだ付け可能な卑金属と合金素子を焼結できる作製方法。
【請求項４】
当該アルミニウム合金フィルムは、銅アルミニウム合金であり、当該アルミニウム酸化物フィルムは、酸化銅である、ことを特徴とする、請求項3に記載されるエアーの下ではんだ付け可能な卑金属と合金素子を焼結できる作製方法。
【請求項５】
少なくとも、両側に位置する外端電極を有し、上記両側に位置する外端電極は、請求項1乃至4の何れかの一つの方法に従って、焼結によって形成された厚膜の卑金属スズの外端電極や卑金属スズ合金の外端電極である、ことを特徴とする、ブロック状セラミック素子。
【請求項６】
当該ブロック状セラミック素子は、GPSセラミックアンテナや負温度係数(Negative Temperature Coefficient, NTC)のサーミスタ、正温度係数(Positive Temperature Coefficient, PTC)のサーミスタ、電圧依存抵抗器(Voltage Dependent Resistor, VDR)或いは、安全コンデンサである、ことを特徴とする、請求項3に記載されるブロック状セラミック素子。
【請求項７】
少なくとも、外端電極を有し、上記外端電極は、請求項1乃至4の何れかの一つの方法により、焼結されて形成される厚膜の卑金属スズの外端電極や卑金属スズ合金の外端電極である、ことを特徴とする、積層セラミック素子。
【請求項８】
当該積層セラミック素子は、低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)や積層セラミックコンデンサ(Multi-layer ceramic capacitors, MLCC)、積層NTC(Multilayer NTC)素子或いは、積層VDR(Multilayer VDR)素子である、ことを特徴とする、請求項7に記載される積層セラミック素子。
【請求項９】
当該外端電極は、当該積層セラミック共燒素子を高温焼結して、ニッケルメッキした後、卑金属スズ導体ペーストフィルムや卑金属スズ合金導体ペーストフィルムの浸漬鍍金してから、更に、アルミニウム保護層の浸漬鍍金を行い、それから、エアーの下で、熱処理して、焼結により当該アルミニウム保護層を除去することによって形成される、ことを特徴とする、請求項7に記載される積層セラミック素子。
【請求項１０】
当該外端電極は、当該積層セラミック共燒素子を高温焼結した後、直接、卑金属スズ導体ペーストフィルムや卑金属スズ合金導体ペーストフィルムを浸漬鍍金して、更にアルミニウム保護層を浸漬鍍金し、それから、エアーの下で、熱処理して、焼結により当該アルミニウム保護層を除去することによって形成される、ことを特徴とする、請求項7に記載される積層セラミック素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアーの下ではんだ付け可能な卑金属と合金素子を焼結できる作製方法に関し、特に、電気めっき工程の代わりに、熱処理工程を行い、更に特に、スズの電気めっき工程を必要しなく、電子素子電極を作成でき、そして、電極が、はんだ付性を有しながら、高機能特性を有しながら、はんだ付け可能な電極を作製できる方法である。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
既存技術1によれば、大気の下で、厚膜印刷の貴金属銀や銀パラジウム合金の高温熱処理を行うことができるが、貴金属や合金材料は、非常に高価である。
【０００３】
既存技術2によれば、貴金属の銀や銀パラジウム合金の代わりに、厚膜印刷の卑金属の銅やニッケル或いは、銅ニッケル合金を利用できるが、復元雰囲気の下で、熱処理を行わなければ、卑金属の銅やニッケル或いは、銅ニッケル合金が、酸化することにより、その特性が失う。そのため、材料を、貴金属を卑金属に変更してコストを低下できるが、熱処理工程は、大気焼結から、復元雰囲気焼結に変更しなければならないため、工程コストが大幅に高騰する。
【０００４】
既存技術3によれば、既存の電子素子は、電極として、上記既存技術1のエアーの下で焼結する貴金属を利用するか、或いは、既存技術2の復元雰囲気の下で焼結する卑金属を利用するが、更にスズの電気めっきで、回路ボードに溶接することができる。
【０００５】
上記のように、既存技術によれば、既存の電子素子は、電極を作製して下記の三つの機能を実現でき、
機能一、電子素子を接続して、電子素子特性を実現し、
機能二、緊密機械連結に電子素子を接続し、そして、
機能三、半田付けを介して電子回路ボードに結合する。
【０００６】
上記のように、大気の下で貴金属電極を焼結することや、復元雰囲気の下で卑金属電極を焼結することによっても、何方にしても、スズの電気めっき工程で、電極の表面に一層のスズ層を電気めっきすることにより、はんだ付け可能性が得られ、これにより、半田ペーストによって電子回路ボードに結合される。しかしながら、電気めっきが、高環境汚染の工程であるため、格別に一層のスズ層を電気めっきすることを必要しなくて、はんだ付け可能な金属電極は、要請される。
【０００７】
上記のように、半田ペーストの成分は、主として、フラックス(flux)とパウダー(powder)の両部分からなる。半田ペーストは、価額が安くて、導電率が良いが、半田ペーストは、熱処理する時、用意に酸化して、また、一団になりやすいため、電極として利用できなく、半田付けとして、銀電極や銅電極に接続することだけに応用できる。
【０００８】
異なるサイズの半田ペースト粒体の溶接効果が異なるため、同じな品質でも、小さい粒体の半田ペーストの粘度がより大きくて、濡れ性がより優れ、そして、より速いスピードで溶けて、微粒状になるが、用意に酸化し、また、価額がより高くなる。その故に、一般従来のものは、実用上、電気めっき工程を行わなくて、電極が、はんだ付け可能になることはできない。
【０００９】
本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の主な目的は、従来技術の上記問題を解消でき、電気めっき工程の代わりに、熱処理工程を利用して、スズの電気めっき工程を必要しなくて、電極にはんだ付性を有しながら高機能特性を維持できる電子素子を作製する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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