CN117900492A - 一种空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，以热处理取代电镀制程制作可焊性电极。本方法在电极内直接加入大量金属锡粉，再添加高氧化生成焓的金属铝粉来保护锡免于氧化，并通过添加其他金属如金属铜粉让其生成铜锡合金来提高其熔点；本方法也可以锡为主体直接当电极使用，在锡电极上面覆盖铝膜以避免锡电极在热处理氧化，并可在锡膜内加入适当金属如铜，让锡铜生成合金来提高电极的熔点。由此，本发明通过利用热处理制程取代电镀制程制作出可使电子元件电极不需要电镀锡制程但电极即具有焊锡性且高功能特性的可焊性电极。
Description
技术领域
本发明有关于一种空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，尤指涉及一种利用热处理制程取代电镀制程，特别指制作出可使电子元件电极不需要电镀锡制程但电极即具有焊锡性且高功能特性的可焊性电极的方法。
背景技术
现有技术1，厚膜印刷贵金属银或银钯合金虽可在空气下进行高温热处理，但是贵金属或合金材料昂贵。
现有技术2，利用厚膜印刷卑金属铜、镍或铜镍合金取代贵金属银或银钯合金则必须在还原气氛下热处理才可以避免卑金属铜、镍或铜镍合金氧化失去其特性，虽然材料从贵金属改成卑金属可以降低成本，但热处理制程必须从空气烧结改成还原气氛烧结，反而大幅增加制程成本。
现有技术3，目前电子元件不管是使用上述现有技术1在空气中烧结的贵金属，或现有技术2在还原气氛烧结的卑金属当电极，都必须进一步利用电镀锡才可以焊接在电路板子上。
据此，现有技术问题及其缺陷在于，目前电子元件必须透过制作电极来达成以下三功能：
功能一，连接电子元件导通电子元件特性。
功能二，连接电子元件紧密机械强度连结。
功能三，透过焊锡结合电子电路板。
因此，不管是空气下烧结的贵金属电极或者还原气氛下烧结的卑金属电极，最后都必须透过电镀锡制程，让电极表面电镀一层锡层以产生可焊性方可透过锡膏与电子电路板结合。然而电镀属于高污染环境的制程，因此发展一种可让金属电极不需要额外利用电镀一层锡层来具有可焊性的发明有其必要。
鉴此，查锡膏的成份主要由助焊剂(flux)与锡粉(powder)两大部分组合且完全混合而成。锡膏虽然价格便宜且导电率佳，但锡膏在热处时容易氧化且聚集成团，因此无法应用于电极使用，只能应用于当焊锡连接银电极或者铜电极。
由于不同尺寸的锡膏颗粒所装载的焊接效果有差异；在相同品质下，颗粒小锡膏黏度更大、润湿性更好、熔化速度更快，更适合细粒度、高精密产品，惟其更容易被氧化，而且价格更贵。故，本领域技术人员在实际使用时达到不使用电镀制程但电极仍然具有可焊性的需求。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有技术所遇到的上述问题并提供一种利用热处理制程取代电镀制程制作出可使电子元件电极不需要电镀锡制程但电极即具有焊锡性且高功能特性的可焊性电极的方法。
为达以上的目的，本发明提供的一种空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，在印刷厚膜卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜内添加10～90wt％的金属铝粉；或者先印刷一层厚膜卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜，并在所述厚膜卑金属锡导电膏膜或所述卑金属锡合金导电膏膜上再印刷一层厚膜铝保护层，在空气下进行300～600℃热处理，得到具有焊锡性且能提高电极熔点的厚膜卑金属锡外端电极或卑金属锡合金外端电极。
本发明利用所述金属铝粉或者所述厚膜铝保护层的高亲氧性保护所述卑金属锡导电膏膜或所述卑金属锡合金导电膏膜在高温空气下烧结时免于氧化；或者所述卑金属锡导电膏膜或所述卑金属锡合金导电膏膜在高温空气下烧结氧化后，通过所述金属铝粉或者所述铝保护层的强还原特性将氧化后的所述卑金属锡导电膏膜或所述卑金属锡合金导电膏膜还原成金属与合金，以得到具有焊锡性且能提高电极熔点的厚膜卑金属锡外端电极或卑金属锡合金外端电极。
在本发明上述实施例中，所述卑金属锡合金导电膏膜为锡铜合金、或锡镍合金中的任意一种。
在本发明上述实施例中，所述铝保护层为铝膜、铝合金膜或铝氧化物膜中的任意一种。
在本发明上述实施例中，所述铝合金膜为铜铝合金，所述铝氧化物膜为氧化铜。
为达以上的目的，本发明还提供一种块状陶瓷元件，至少包括两边外端电极，且所述两边外端电极包含使用上述方法而形成的厚膜卑金属锡外端电极或卑金属锡合金外端电极。
在本发明上述实施例中，所述块状陶瓷元件为GPS陶瓷天线、正温度系数的热敏电阻、负温度系数的热敏电阻、压敏电阻或安规电容。
其中，正温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)，负温度系数(Positive Temperature Coefficient,PTC)，压敏电阻(Voltage Dependent Resistor,VDR)。
为达以上的目的，本发明还提供一种积层陶瓷共烧元件，至少包括外端电极，且所述外端电极包含使用上述方法而形成的厚膜卑金属锡外端电极或卑金属锡合金外端电极。
在本发明上述实施例中，所述积层陶瓷元件为低温陶瓷共烧元件、积层陶瓷电容器、积层NTC元件或积层VDR元件。
其中，低温陶瓷共烧元件(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)，积层陶瓷电容器(Multi-layer ceramic capacitors,MLCC)，积层NTC(Multilayer NTC)元件，积层VDR(MultilayerVDR)元件。
在本发明上述实施例中，所述外端电极为所述积层陶瓷共烧元件进行高温烧结完成并经过电镀镍后，进行浸镀卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜，再浸镀铝保护层，在空气中热处理烧结去除所述铝保护层而形成。
在本发明上述实施例中，所述外端电极为所述积层陶瓷共烧元件进行高温烧结完成后直接浸镀卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜，再浸镀铝保护层，在空气中热处理烧结去除该铝保护层而形成。
为达以上的目的，本发明还提供一种晶片电阻器，至少包括与电阻层连接的正电极或背电极，且所述正电极或背电极包含使用上述方法而形成烧结的厚膜卑金属正锡电极或卑金属正锡合金电极，或者卑金属背锡电极或卑金属背锡合金电极。
为达以上的目的，本发明还提供一种制作晶片合金电阻器包含卑金属当合金电阻层的方法，先印刷一层厚膜卑金属合金电阻膏膜并在其上再印刷一层厚膜铝保护层，以晶片电阻制程在空气下进行500～1400℃热处理，利用该铝保护层的高亲氧性保护该卑金属合金电阻膏膜在高温空气下烧结时免于氧化，使该铝保护层形成绝缘性但具高导热的散热层，以得到具有焊锡性且能维持电阻特性的厚膜卑金属合金电阻层。
在本发明上述实施例中，该卑金属合金电阻膏膜为铜镍膜、铜锰膜、或镍铬(矽)膜中的任意一种。
在本发明上述实施例中，该铝保护层为铝膜、铝合金膜、或铝氧化物膜中的任意一种。
在本发明上述实施例中，该铝合金膜为铜铝合金，该铝氧化物膜为氧化铜。
在本发明上述实施例中，在该晶片电阻制程中折条后，进行侧导制作以溅镀高导电率金属锡与内部该卑金属合金电阻层连接形成欧姆接触，然后依该晶片电阻制程，完成后续标准制程，制作成该晶片合金电阻器。
附图说明
图1为本发明一个实施例的铝加锡烧结微结构图。
图2为本发明一个实施例的铝加铜锡烧结微结构图。
图3为本发明一个实施例的锡铜膜覆盖铝膜烧结微结构图。
图4为本发明创新制程制作陶瓷元件铝铜锡外电极微结构图。
图5为本发明创新制程制作陶瓷元件锡外电极微结构图。
图6为本发明创新制程应用积层陶瓷元件烧结锡外电极的结构示意图。
图7为本发明创新制程应用积层陶瓷元件直接烧结锡外电极的结构示意图。
图8为本发明一个实施例晶片电阻器正锡与背锡电极的结构示意图。
图9为本发明一个实施例空气烧结合金电阻器的保护层微结构图。
图10为本发明一个实施例空气烧结合金电阻器的侧导制程及其电极微结构示意图。
元件标号对照：
积层陶瓷共烧元件 11
内电极 111
端电极 12
电镀镍层 13
电镀锡层 14
锡层 15
铝保护层 16
烧结锡层外电极 17
锡膜 21
电阻膜 22
铝保护层 23
背锡电极 24
正锡电极 25
电阻层 26
正银电极 27
电镀镍层 28
电镀锡层 29
基板 31
合金电阻膏膜 32
铝保护层 33
合金电阻层 34
铜层 35。
具体实施方式
请参阅图1～图10所示，分别为本发明的铝加锡烧结微结构图、本发明的铝加铜锡烧结微结构图、本发明的锡铜膜覆盖铝膜烧结微结构图、本发明创新制程制作陶瓷元件铝铜锡外电极微结构图、本发明创新制程制作陶瓷元件锡外电极微结构图、本发明创新制程应用积层陶瓷元件烧结锡外电极的结构示意图、本发明创新制程应用积层陶瓷元件直接烧结锡外电极的结构示意图、本发明晶片电阻器正锡与背锡电极的结构示意图、本发明空气烧结合金电阻器的保护层微结构图、以及本发明空气烧结合金电阻器的侧导制程及其电极微结构示意图。
如图所示：本发明是一种空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，在印刷厚膜卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜内添加金属铝粉，或者先印刷一层厚膜卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜并在其上再印刷一层厚膜铝保护层，在空气下进行300～600℃热处理，利用该金属铝粉或者该铝保护层的高亲氧性保护该卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜在高温空气下烧结时免于氧化，或者该卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜在高温空气下烧结氧化后，通过该金属铝粉或者该铝保护层的强还原特性将氧化后的该卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜还原成金属与合金，令原先在空气下高温烧结容易氧化的卑金属锡或者锡合金仍可以维持金属导电率或者合金的特性，以得到具有焊锡性且能提高电极熔点的厚膜卑金属锡电极或卑金属锡合金电极。
当运用时，本发明为了让金属电极不需要额外利用电镀一层锡层来具有可焊性，因此提出两种以热处理取代电镀制程制作出可焊性电极的作法：
第一种，本发明在电极内直接加入大量金属锡粉，但要保证一金属电极必须在烧结温度下不能氧化且也不可熔解成为液态，所以为了避免金属锡粉在空气下热处理氧化，通过添加高氧化生成焓的金属铝粉来保护锡免于氧化，另外金属锡粉的低熔点可以透过添加其他金属如金属铜粉让其生成铜锡合金来提高其熔点。
第二种，本发明以锡为主体直接当电极使用，并直接在锡电极上面覆盖铝膜以避免锡电极在热处理时氧化，且为了避免锡在热处理熔解成液态，可以在锡膜内加入适当金属如铜，让锡铜生成合金来提高电极的熔点。
以下实施例仅举例以供了解本发明的细节与内涵，但不用于限制本发明的保护范围。
下列表1与表2通过添加金属铝粉到金属锡粉、或者金属铜与锡制作成厚膜导电膏膜，利用网版印刷成为厚膜，再经过在空气中热处理300～600℃烧结的电阻值与电阻特性。
表1
由表1所示，金属锡粉随着金属铝粉的添加量增加，在热处理抗氧化能力愈强，其中40wt％的金属铝粉添加到60wt％的金属锡粉，或者30wt％的金属铝粉添加到70wt％的金属锡粉的比例，都可以让锡铝混合导电膏膜在空气中600℃烧结仍可以维持高导电率。
表2
| 阻值 | 600℃ | 650℃ |
| 3C7A-Sn10％ | 103m | 105m |
| 3C7A-Sn20％ | 112m | 136m |
| 3C7A-Sn30％ | 169m | 156m |
| 3C7A-Sn40％ | 172m | 220m |
| 4C6A-Sn10％ | 103m | 165m |
| 4C6A-Sn20％ | 152m | 236m |
| 4C6A-Sn30％ | 269m | 665m |
| 4C6A-Sn40％ | 472m | 1350m |
| 5C5A-Sn10％ | 234m | 224m |
| 5C5A-Sn20％ | 321m | 386m |
| 5C5A-Sn30％ | 381m | 282m |
| 6C4A-Sn10％ | 487m | 294m |
| 6C4A-Sn20％ | 600m | 1.44 |
| 6C4A-Sn30％ | 2600m | 13 |
由表2所示，金属锡粉混合铜粉随着金属铝粉的添加量增加，热处理抗氧化能力愈强，其中50wt％的金属铝粉添加到50wt％的金属铜粉，或者40wt％的金属铝粉添加到60wt％的金属铜粉的比例，都可以让铜铝混合导电膏膜在空气中600℃烧结仍可以维持高导电率。
图1显示添加金属铝粉到金属锡粉在空气下不同烧结温度500℃、600℃的微结构(1000倍的显微放大倍率)，由于高亲氧性铝金属粉体的存在，很明显地看到即使在空气下高温烧结，锡仍维持金属高导电的特性。
图2显示添加金属铝粉到金属锡粉混合铜粉在空气下不同烧结温度的微结构，其中图2(a)为放大1000倍的显微结构图，图2(b)为能量散射光谱仪(Energy DispersiveSpectrometer,EDS)分层影像，图2(c)为材料分析图。由于高亲氧性铝金属粉体的存在，很明显地看到即使在空气下高温烧结，形成锡铜合金或者锡、铜金属仍维持金属高导电的特性。
图3显示印刷铝膜、或者铝相关合金(如铜铝)膜覆盖到印刷金属锡膜上面，在空气下烧结温度400℃的微结构，其中图3(a)为放大1000倍的显微结构图，图3(b)为EDS分层影像。由于高亲氧性与强还原特性的金属铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜的存在，很明显地看到即使在空气下高温烧结，下层金属锡膜仍维持金属高导电的特性。
实施例1
在本发明之一较佳具体实施例中，本发明将创新制程应用于块状陶瓷元件外电极，该块状陶瓷元件可为GPS陶瓷天线、正温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)的热敏电阻、负温度系数(Positive Temperature Coefficient,PTC)的热敏电阻、压敏电阻(Voltage Dependent Resistor,VDR)或安规电容。
本发明利用锡铝铜混合制造导电膏膜印刷在块状陶瓷元件两边作为外端电极，在空气中进行300～600℃的热处理，如图4所示。
另外，在块状陶瓷元件两边分别先印刷锡或电极，在锡电极上印刷铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜的铝保护层，然后在空气中进行300～600℃热处理，以上面铝电极保护下面的锡或者锡合金电极避免氧化，如图5所示，其中图5(a)为放大1000倍的显微结构图，图5(b)为EDS分层影像。
表3为通过厚膜印刷铝锡相关合金(如铜锡铝)膜到块状VDR元件当作外端电极，再经过在空气中热处理烧结300～600℃的电性与焊特性，可以得到非常优越的电阻特性。
表3
| 4C6ASn30％ | 4C6ASn40％ | 5C5ASn40％ | |
| Rdc | 191M | 180M | 177M |
| Rs | 8.6k | 8.7k | 12.3k |
| Cp | 458p | 479p | 470p |
| D | 0.014 | 0.016 | 0.026 |
| 表面阻值 | 138m | 186m | 290m |
表4为厚膜印刷金属锡膜、或者锡合金(如锡铜)膜在盘状压敏电阻器，再通过厚膜印刷覆盖金属铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜到其上，最后再经过在空气中热处理烧结300～600℃的电性与焊特性，有覆盖金属铝膜的金属锡膜、锡合金膜可以保持极低的电阻值，有覆盖金属铝膜的合金锡膜电极的压敏电阻器可以得到非常优越的压敏电阻特性。
表4
| 4C6ASn30％ | Sn | |
| Rdc | 191M | 185M |
| Rs | 8.6k | 8.7k |
| Cp | 458p | 466p |
| D | 0.014 | 0.018 |
| 表面阻值 | 138m | 66m |
实施例2
在本发明之一较佳具体实施例中，本发明将创新制程应用于积层陶瓷元件外端电极，该积层陶瓷元件为低温陶瓷共烧元件(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)、积层陶瓷电容器(Multi-layer ceramic capacitors,MLCC)、积层NTC(MultilayerNTC)元件、或积层VDR(MultilayerVDR)元件。
1.对于积层陶瓷共烧元件11在进行高温烧结完成后，利用银膏或者铜膏浸镀制程后，再经过空气或者氮气下高温烧结形成外端电极12，传统为了让积层陶瓷元件能够焊接在电路板上，必须经过电镀镍与电镀锡制程形成电镀镍层13与电镀锡层14，如图6(a)、图7(a)所示结构；为了避免电镀镍与电镀锡对于环境造成污染的制程，本发明利用浸镀锡与浸镀铝形成锡层15与铝保护层16，进行热处理烧结300～600℃，去掉外面铝保护层16，形成烧结锡层外电极17，利用此烧结锡层取代传统的电镀锡层14，如图6(b)、图6(c)所示结构。
2.对于积层陶瓷共烧元件11在进行高温烧结完成后，直接利用浸镀锡与浸镀铝形成锡层15与铝保护层16，进行热处理烧结300～600℃，去掉外面铝保护层16，形成烧结锡外电极17取代烧结银或者铜外电极，除了连接内电极111之外，也无须进行电镀锡制程即可以直接焊在电路板上面，如图7(b)、图7(c)所示结构。
实施例3
晶片电阻
1.本发明将创新制程应用于晶片电阻电极，如图8所示，其中图8(a)为传统电阻端电极结构、图8(b)、图8(c)为本发明创作电阻端电极结构。
对于晶片电阻器与电阻层连接的正电极与背电极制作，可以先印刷锡膜21连结电阻膜22，再印刷一层铝膜或者铝合金膜的铝保护层23，再进行300～600℃热处理，如此就可以产生空气下烧结的高导电率的背锡电极24或者正锡电极25来连接电阻层26，如图8(b)、图8(c)所示结构，确保电阻器的特性稳定性可以跟目前空气下烧结的高导电率的正银电极27相当，而且无需要再进行电镀制程来形成图8(a)所示的电镀镍层28与电镀锡层29。
2.本发明将创新制程应用于合金晶片电阻，如图9所示，其中图9(a)为不同温度(800℃/10min、850℃/10min、750℃/10min+850℃/10min)下的显微结构图，图9(b)为图9(a)不同温度处理下的EDS分层影像。
(一)保护层
先印刷合金电阻膏(如铜镍、铜锰、镍铬(矽))膜，然后在合金电阻膏膜上面再印刷一层厚膜的铝膜、铝合金膜(如铜铝)或者铝氧化物膜来当铝保护层，保护在500～1400℃高温热处理合金电阻膏膜避免氧化，保持合金电阻膏膜的高功能电阻特性，而其上的铝保护层会形成绝缘且高导热的特性，如图9所示。
(二)结构
先在基板31上印刷合金电阻膏(如铜镍、铜锰、镍铬(矽))膜32，然后在合金电阻膏膜32上面再印刷一层完全覆盖下面合金电阻膏膜的厚膜铝、铝合金膜(如铜铝)或者铝氧化物膜来当铝保护层33，保护在500～1400℃高温热处理合金电阻膏膜被氧化。为了连接合金电阻层34，通过晶片电阻器折条制程与溅镀侧导制程，溅镀上高导电率金属如铜或者锡，以铜层35或锡层来连接空气下烧结卑金属合金电阻层34，如图10所示，传统溅镀铜的晶片合金电阻器再经由电镀镍与电镀锡制程即可形成元件，而溅镀锡的晶片合金电阻器无需经由电镀镍与电镀锡即可形成元件，其中图10为空气烧结合金电阻器侧导电极结构，图10(a)为蚀刻制程，图10(b)为无蚀刻制程。此创新结构可空气烧结晶片电阻器的电性特性如表5所示。
表5
因此，实施本发明所提方法的必要技术特征为：
1.厚膜印刷卑金属粉体(如镍、铜)添金属锡粉(10～50wt％)与添加(10～90wt％)的金属铝粉，在空气下进行300～600℃的热处理，可以避免卑金属镍、铜、锡的氧化，同时也提高锡合金的熔点，可以得到具有焊锡性且高功能特性的厚膜卑金属电极膜。
2.厚膜印刷一层卑金属导电膏膜如锡或卑金属合金导电膏膜如锡合金(如10～90wt％锡铜)在陶瓷基板上面，再印刷一层厚膜印刷铝或铝相关合金(如铜铝)的铝保护层在该卑金属导电膏膜或卑金属合金导电膏膜的上面，在空气中进行300～600℃的热处理可以避免卑金属锡、铜氧化与熔解，得到可焊锡且高功能特性的厚膜卑金属锡电极膜或锡合金电极膜。
3.对于介电陶瓷安规电容器或者压敏变阻器外电极，除了需要高导电率之外也需要可焊性，可以通过调整铜、锡(10～50wt％)与铝(10～90wt％)添加的比例来达到传导电性功能与可焊性电极。
4.对于半导体陶瓷NTC、PTC外端电极除了需要高导电率与可焊性之外，也需要与半导化陶瓷形成欧姆接触，可以通过调整铜、镍、锡(10～50wt％)与铝(10～90wt％)添加的比例达到不同功函数的厚膜电极形成欧姆接触达到传导电性功能与可焊性电极。
5.对于积层陶瓷共烧元件的外端电极制作可以在电镀镍后再进行浸镀锡或者铜锡，再浸镀铝保护锡，于空气中热处理(300～600℃)进行锡或者铜锡烧结，再去除上层铝保护层形成烧结的锡或者锡铜层取代电镀锡层。
6.对于积层陶瓷共烧元件的外端电极制作直接浸镀锡或者铜锡取代目前需要电镀锡的高温烧结银电极或者铜电极，再浸镀铝保护锡或者锡铜，于空气中热处理(300～600℃)进行锡或者铜锡烧结，再去除上层铝保护层形成烧结的锡或者锡铜外端电极，取代目前烧结铜或者银，再电镀镍与锡的外端电极。
7.对于晶片电阻器与电阻层连接的正电极制作，先印刷一层锡或者铜锡导电膏膜来连结电阻膜，上面再印刷一层铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜的铝保护层来保护锡或者铜锡导电膏膜避免高温氧化，再进行热处理(500～1400℃)。
8.先印刷合金电阻膏(如铜镍、铜锰、或镍铬(矽))膜，然后在合金电阻膏膜上面再印刷一层厚膜铝膜、铝相关合金[如铝铜(10～90wt％)]膜或者铝与氧化物混合[如铝与氧化铜(10～90wt％)]膜当作铝保护层，来保护在热处理(500～1400℃)时，避免铜镍锰系列合金电阻膏膜被氧化，保持合金电阻膏膜的高功能电阻特性，同时也达到上层铝保护层在高温烧结后形成绝缘性但是有高导热的散热层。
9.上述8.空气中可烧结的晶片合金电阻器为了导出合金电阻的特性，在晶片电阻制程中折条后，进行侧导制作时以溅镀高导电率的金属如铜与内部合金电阻层如铜镍形成欧姆接触，再进行晶片电阻后续标准制程。
本发明与现有技术的关键技术特征区别为：
1.对比现有技术在热处理卑金属厚膜印刷导电铜、镍或者铜镍合金膏膜都必须在还原气氛下(氮气或氮氢混合气)进行热处理烧结，以避免这些卑金属铜、镍或者合金氧化而失去其功能，或者银膏在空气中烧结来当外电极，除了导电性与附着力要好，也必须要有好的焊锡特性。
本发明所提创新技术利用添加或者覆盖具有高度亲氧性与高还原性的铝粉或者铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜来保护卑金属锡或者锡的合金(如铜锡)即使在空气中高温热处理烧结不会因锡被氧化而失去其功能。
2.对比目前积层陶瓷元件在与内电极共烧后，利用浸镀制程制作外面端电极如空气中烧结的银电极与氮气烧结的铜电极，再进行电镀制程镀镍与镀锡来保护端电极与好的焊锡特性。
本发明所提创新技术利用厚膜铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜保护厚膜锡制作出烧结的锡电极取代电镀的锡电极，如此一来既可以取代积层陶瓷元件制作外端电极时的电镀锡层，或者以烧结锡外端电极直接取代积层陶瓷元件原先的银外端电极或者外端铜电极，减少电镀污染制程，符合环境、社会与企业治理(Environmental、Social、Governance,ESG)趋势。
3.对比目前许多陶瓷元件在制作外端电极时，因烧结后陶瓷体在还原气氛烧结外端电极时会让烧结后的陶瓷体特性改变(如晶片电阻器、NTC、PTC、VDR及压电PZT)，因此无法使用氮气烧结的铜电极。
本发明所提创新技术利用厚膜铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜保护厚膜铜电极膜在空气下进行热处理，所以可以让晶片电阻器、NTC、PTC、VDR、及压电PZT等陶瓷元件制作铜电极。
4.对比目前晶片合金电阻器有非常低的电阻温度系数，其制作方式主要利用空气烧结的贵金属银钯合金来制造，或者利用氮气(氮氢气)还原气氛烧结的卑金属铜镍合金来制作。
本发明所提创新技术利用厚膜铝膜或者铝相关合金(如铜铝)膜或者铝加上氧化物(如氧化铜)膜当保护厚膜，当在制作卑金属合金(如铜镍、铜锰、镍铬)电阻器可以在空气气氛下烧结避免氧化，达到跟还原气氛烧结(如铜镍、铜锰、镍铬)特性相当。
综上所述，本发明是一种空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，可有效改善现有技术的种种缺点，利用热处理制程取代电镀制程制作出可使电子元件电极不需要电镀锡制程但电极即具有焊锡性且高功能特性的可焊性电极，进而使本发明产生能更进步、更实用、更符合使用者所须，确已符合发明专利申请的要件，依法提出专利申请。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围；因此，凡是依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，其特征在于：在印刷厚膜卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜内添加10～90wt％的金属铝粉；或者先印刷一层厚膜卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜，并在所述厚膜卑金属锡导电膏膜或所述卑金属锡合金导电膏膜上再印刷一层厚膜铝保护层，在空气下进行300～600℃热处理，得到具有焊锡性且能提高电极熔点的厚膜卑金属锡外端电极或卑金属锡合金外端电极。
2.根据权利要求1所述的空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，其特征在于：所述卑金属锡合金导电膏膜为锡铜合金、或锡镍合金中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，其特征在于：所述铝保护层为铝膜、铝合金膜或铝氧化物膜中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的空气中烧结可焊卑金属与合金元件制作方法，其特征在于：所述铝合金膜为铜铝合金，所述铝氧化物膜为氧化铜。
5.一种块状陶瓷元件，其特征在于：至少包括两边外端电极，且所述两边外端电极包含使用如权利要求1至4项中任一项所述的方法而形成的厚膜卑金属锡外端电极或卑金属锡合金外端电极。
6.根据权利要求5所述的块状陶瓷元件，其特征在于：所述块状陶瓷元件为GPS陶瓷天线、正温度系数的热敏电阻、负温度系数的热敏电阻、压敏电阻或安规电容。
7.一种积层陶瓷元件，其特征在于：至少包括外端电极，且所述外端电极包含使用如权利要求1至4项中任一项所述的方法而形成的厚膜卑金属锡外端电极或卑金属锡合金外端电极。
8.根据权利要求7所述的积层陶瓷元件，其特征在于：所述积层陶瓷元件为低温陶瓷共烧元件、积层陶瓷电容器、积层NTC元件或积层VDR元件。
9.根据权利要求7所述的积层陶瓷元件，其特征在于：所述外端电极为所述积层陶瓷共烧元件进行高温烧结完成并经过电镀镍后，进行浸镀卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜，再浸镀铝保护层，在空气中热处理烧结去除所述铝保护层而形成。
10.根据权利要求7所述的积层陶瓷元件，其特征在于：所述外端电极为所述积层陶瓷共烧元件进行高温烧结完成后直接浸镀卑金属锡导电膏膜或卑金属锡合金导电膏膜，再浸镀铝保护层，在空气中热处理烧结去除该铝保护层而形成。
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