CN111128435A - 混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其包含有一具有第一熔点的第一金属合金粉末，一具有第二熔点的第二金属粉末以及一助焊剂用以均匀混合第一金属合金粉末与第二金属粉末。其中，第一熔点的温度低于第二熔点的温度。当电子浆料的烘烤温度高于第一熔点温度时，第一金属合金粉末熔解成焊料，而第二金属粉末不会熔解，经冷却后形成毛细结构。由此，本发明的电子浆料系一种新颖的浆料组成物，不仅可以应用在制作扁平微热导管制程上毛细结构，控制毛细结构厚度，并增加量产效率，解决需要耗费大量热能及电力的问题。

Description

混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料
技术领域
本发明关于一种电子浆料；并且特别地，关于一种混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料。
背景技术
电子浆料是一种集冶金、化工、电子技术于一体的电子功能材料。除此之外，在航空、印刷、建筑及军事等工业领域也有广泛的运用。电子浆料是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合均匀的膏状物。依照不用的用途，电子浆料可大致分为电阻浆料、介质浆料、绝缘浆料、包装浆料以及导体浆料。在一般的制程中，先将混合均匀成膏状的电子浆料涂布在基板(如：陶瓷基板、聚合物基板或金属绝缘基板等)上。经由所需的烧结温度烘烤并形成一具功能性的厚膜材料。
由于电子浆料可经由有机溶剂或其他添加剂调整其流变性、分散性和粘性，因此电子浆料具有良好的粉末均匀分布性，而且能满足印刷和小孔填充等工艺要求。在习知技术中，如图1所示，习知做为焊接用途的电子浆料3的组成是一种功能性粉末31(焊锡合金粉末)和助焊剂32经过三辊轧制混合均匀形成，在加温烘烤的过程中，焊锡合金粉末31会熔解而焊接不同元件。然而习知技术并没有以电子浆料形成亲水性毛细结构的应用概念，因此，习知制作微热导管(Micro Heat Pipe)及均温板(Vapor Chamber)的毛细结构时需要使用加工沟槽(Groove)、烧结铜粉末(Sintered Powder)、塞入纤维(fiber)或金属网(mesh)等方法，然而用这些方法来制作毛细结构，在元件厚度很薄(等于或小于0.4mm)且空腔高度及空间不足时，将导致该毛细结构的毛细力功能不足，而且制作困难等问题。
以烧结铜粉末的微热导管(Micro Heat Pipe)毛细结构的制造方式为例，是将一中心棒置入一铜质管体中心后，于铜质管体内部倒入铜粉末后进行长时间的高温烧结。烧结完成后予以冷却，再将中心棒从铜质管体中拔出，以形成铜质管体内部管壁上的多孔性毛细结构。而均温板(Vapor Chamber)毛细结构的制造方式是将铜质粉末铺设在一铜板上进行高温烧结处理,烧结完成后予以冷却，以形成铜板表面上的毛细结构。由于铜粉末粒径大小和分布会影响孔隙率，并且要让铜粉在部分熔解的状况下烧结于铜质管体，又要避免孔隙率过低和铜质管体变形，实务上烧结的时间与温度必须精准的控制。而且，将铜粉末铺设在铜质管或铜板上时，无法平均掌握铜粉末的平整度及密度，烧结后的毛细结构亦有可能分布不均。再者，铜的熔点为摄氏1085度，进行高温烧结铜粉末时需要耗费大量热能及电力。
虽然习知微热导管及均温板的毛细结构有沟槽(Groove)、纤维(Fiber)、铜网(Mesh)以及烧结铜粉末(Sintered Powder)四种类型，其中以烧结铜粉末(SinteredPowder)毛细力最佳，亦不受重力影响，但在超薄的微热导管(Micro Heat Pipe)及均温板(Vapor Chamber)制作上，烧结铜粉末(Sintered Powder)的毛细结构很难制作，而铺设纤维(Fiber)或铜网(Mesh)成为主流，然而要在只有不到0.2mm深的沟槽中铺设纤维(Fiber)或铜网(Mesh)在量产上不易自动化，良率控制不易。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混合两种不同熔点金属粉末的。
电子浆料，可应用在扁平的微热导管(Flatten Micro Heat Pipe)及均温板(Vapor Chamber)的毛细结构的制作，除了能在狭小的空间内容易控制毛细结构厚度，也易于自动化大量生产为实现上述目的，本发明公开了一种混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于包含有：
一具有第一熔点的第一金属合金粉；
一具有第二熔点的第二金属粉末；以及
一助焊剂，用以均匀混合该第一金属合金粉末与该第二金属粉末成为浆料状；
其中，该第一熔点的温度低于该第二熔点的温度。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该第一金属合金粉末为熔点温度低于450℃的一锡基合金软焊材料。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该第二金属粉末为一铜粉末。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该第二金属粉末为一包镀金属粉末，该包镀金属粉末是一种表面镀有其它可焊性金属材质的金属粉末。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该助焊剂由一松香树脂、一表面活性剂、一添加剂以及一有机溶剂所组成。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该第一金属合金粉末及该第二金属粉末的颗粒大小分别呈现常态分布。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该第一金属合金粉末及该第二金属粉末的颗粒皆小于100um。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该电子浆料应用于制作一扁平微热导管的一毛细结构。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件该电子浆料应用于制作一均温板的一毛细结构。
其中：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件上，并且藉由加热该电子浆料，进而在该元件的表面形成具多孔性的一毛细结构。
综上所述，本发明的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料藉由两种不同熔点金属粉末的加温烘烤与冷却以制作毛细结构，提升了制作流程弹性，增加量产效率，亦可解决需要耗费大量热能及电力的问题，并且，是一种崭新的电子浆料应用概念。
附图说明
图1：绘示先前技术的电子浆料的组成示意图。
图2：绘示根据本发明的一具体实施例的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料的组成示意图。
图3a至图3c：绘示根据本发明的一具体实施例中电子浆料应用于形成毛细结构的步骤示意图。
图4：绘示根据本发明的一具体实施例的包镀金属粉末的示意图。
图5a至5c：绘示根据本发明的一具体实施例中电子浆料应用于形成毛细结构的步骤示意图。
具体实施方式
为了让本发明的优点，精神与特征可以更容易且明确地了解，后续将以具体实施例并参照所附图式进行详述与讨论。值得注意的是，这些具体实施例仅为本发明代表性的具体实施例，其中所举例的特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本发明或对应的具体实施例。又，图中各装置仅系用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述，合先叙明。
请参考图2及图3a至3c。图2系绘示根据本发明的一具体实施例的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料的组成示意图。图3a至图3c系绘示根据本发明的一具体实施例中电子浆料应用于形成毛细结构的步骤示意图。本具体实施例的一种混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料1，其包含有具有第一熔点的第一金属合金粉末11、具有第二熔点的第二金属粉末12以及一助焊剂13。助焊剂13用以均匀混合第一金属合金粉末11与第二金属粉末12。其中，第一熔点的温度低于第二熔点温度。本发明的电子浆料1可应用于制作扁平微热导管的毛细结构或均温板的毛细结构，电子浆料1以喷涂、钢版印刷或网版印刷的方式涂布在具有表面可焊性的一元件上，并且藉由加热电子浆料1，在元件的表面形成毛细结构。在本具体实施例中，元件可为扁平微热导管或均温板的结构或部份结构如：基板20，而基板20可以是扁平微热导管或均温板的内壁或是扁平的微热导管中的内壁沟槽需形成毛细结构的平面或结构。
在实际应用中，首先将第一金属合金粉末11与第二金属粉末12以及助焊剂13均匀混合成电子浆料1，接着利用钢版印刷的方式将电子浆料1涂布在扁平微热导管或均温板的基板20上。在此具体实施例中，首先，隔板50上设置有数个孔对应热导管或均温板的基板20中需形成毛细结构15的沟槽201，将隔板50放置在基板20上后，接着再用刮刀60以印刷的方式将电子浆料1涂布在热导管或均温板的基板20，此时，电子浆料1会穿过隔板50上的孔涂布至基板20的沟槽201内。涂布完成后将含有电子浆料1的基板20进行加温烘烤。首先于电子浆料内的助焊剂中的有机溶剂会先挥发掉，当基板20加热到达并超过第一熔点的温度时，第一金属合金粉末11熔解成焊料，由于第二金属粉末12的第二熔点温度大于第一熔点的温度，因此，第二金属粉末12不会熔解。此时，焊料沾附在基板20以及第二金属粉末12上。当焊料冷却凝固时，数个第二金属粉末12之间互相焊接，同时第二金属粉末12也被焊接在基板20上，进而形成多孔性的毛细结构15。
在一具体实施例中，其中第一金属合金粉末为熔点温度低于450℃的软焊材料合金。实际应用中，第一金属合金粉末为锡基合金。在实际应用中，第一金属合金粉末可为63/37比例的锡铅合金，熔点为183℃；96.5/3/0.5比例的锡银铜合金，熔点为218℃；96.5/3.5比例的锡银合金，熔点为221℃；99.3/0.7比例的锡铜合金，熔点为227℃，或其他软焊材料合金。在电子浆料的烧结过程中，仅需加热到达并超过前述各锡基合金的焊锡材料熔点温度，第一金属合金粉末即可熔解成焊料，当焊料冷却凝固时，数个第二金属粉末之间互相焊接，同时第二金属粉末也被焊接在基板上，进而形成毛细结构。因此，不需耗费大量热能及电力。
在一具体实施例中，其中第二金属粉末为铜粉末。在实际应用中，当包含电子浆料的基板加热到达并超过第一熔点的温度时，第一金属合金粉末熔解成焊料，由于铜的熔点为1085℃，又铜粉末的熔点温度大于第一熔点的温度，因此，铜粉末不会熔解。此时，焊料沾附在基板以及铜粉末上。当焊料冷却凝固时，铜粉末之间互相焊接，同时铜粉末也被焊接在基板上，进而形成毛细结构。
请参考图4及图5a至5c。图4系绘示根据本发明的一具体实施例的包镀金属粉末的示意图。图5a至5c系绘示根据本发明的一具体实施例中电子浆料应用于形成毛细结构的步骤示意图。在一具体实施例中，其中第二金属粉末为包镀金属粉末22，包镀金属粉末22是一种表面镀有其他可焊性金属材质的金属粉末。在实际应用中，包镀金属粉末22包含两层结构，外层金属221为可焊性金属，内层金属222为金属粉末，其中，外层金属221的第三熔点小于内层金属222的第二熔点。在此具体实施例中，外层金属221可为银或镍金属，内层金属222可为铜金属。因此，当基板20加热到达并超过第一熔点时，第一金属合金粉末11熔解成焊料，又因内层金属222的熔点为前述的第二熔点，高于第一金属合金粉末11的第一熔点以及包镀金属粉末22的外层金属221的第三熔点，因此，内层金属222不会熔解，而焊料可焊接外层金属221并且将第二金属粉末相互焊接并焊接于基板20上而形成多孔性的毛细结构15。
在一具体实施例中，助焊剂由松香树脂、表面活性剂、添加剂以及有机溶剂所组成。在实际应用中，松香树脂用来确保焊接过程顺利进行的材料；表面活性剂用来降低表面张力；添加剂用来调整流动性、分散性、粘性等性能；有机溶剂用来分散、包裹浆料中的粉末，并赋予浆料流动性。因此，藉由助焊剂可将电子浆料中的金属及金属合金粉末均匀的印刷在基板20上并进一步形成具多孔性的毛细结构。此外，藉由调整助焊剂及金属粉末的成分比例不同还可以用来调整加热后形成毛细结构的厚度，藉以调整热导管内空腔的剩余气道空间。
在一具体实施例中，第一金属合金粉末及第二金属粉末的颗粒大小分别呈现常态分布。在实际应用中，第一金属合金粉末及第二金属粉末的颗粒大小可介于1μm至100μm。在现有的工艺技术中，粉末的颗粒不易确保皆能维持在同一大小，本发明也不须相同大小的粉末颗粒。因此，在本发明的技术中，当第一金属合金粉末及第二金属粉末的颗粒大小分别呈现常态分布时，即可利用本发明的技术形成不规则状的多孔性毛细结构。在部分具体实施例中，第一金属合金粉末及/或第二金属粉末的颗粒大小可于1μm至30μm的范围中呈现常态分布。
综上所述，本发明的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料藉由两种不同熔点金属粉末的加温烘烤与冷却以制作多孔性的毛细结构，提升了制作流程弹性，增加量产效率，亦可解决需要耗费大量热能及电力的问题，并且，是一种崭新的电子浆料应用概念。
藉由以上较佳具体实施例的详述，系希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (10)

1.一种混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于包含有：
一具有第一熔点的第一金属合金粉；
一具有第二熔点的第二金属粉末；以及
一助焊剂，用以均匀混合该第一金属合金粉末与该第二金属粉末成为浆料状；
其中，该第一熔点的温度低于该第二熔点的温度。
2.根据权利要求1所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该第一金属合金粉末为熔点温度低于450℃的一锡基合金软焊材料。
3.根据权利要求1所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该第二金属粉末为一铜粉末。
4.根据权利要求3所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该第二金属粉末为一包镀金属粉末，该包镀金属粉末是一种表面镀有其它可焊性金属材质的金属粉末。
5.根据权利要求1所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该助焊剂由一松香树脂、一表面活性剂、一添加剂以及一有机溶剂所组成。
6.根据权利要求5所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该第一金属合金粉末及该第二金属粉末的颗粒大小分别呈现常态分布。
7.根据权利要求1所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该第一金属合金粉末及该第二金属粉末的颗粒皆小于100um。
8.根据权利要求1所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该电子浆料应用于制作一扁平微热导管的一毛细结构。
9.根据权利要求1所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该电子浆料应用于制作一均温板的一毛细结构。
10.根据权利要求1所述的混合两种不同熔点金属粉末的电子浆料，其特征在于：该电子浆料用钢板印刷、网版印刷或喷涂的方式涂布在具有表面可焊性的一元件上，并且藉由加热该电子浆料，进而在该元件的表面形成具多孔性的一毛细结构。
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