TWI407457B - Electronic component - Google Patents

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TWI407457B
TWI407457B TW100105071A TW100105071A TWI407457B TW I407457 B TWI407457 B TW I407457B TW 100105071 A TW100105071 A TW 100105071A TW 100105071 A TW100105071 A TW 100105071A TW I407457 B TWI407457 B TW I407457B
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Takashi Naito
Hiroki Yamamoto
Takahiko Kato
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Description

電子元件
本發明關於具備電極配線之電子元件，該電極配線之形成使用之導電糊，及該電子元件之製造方法。
太陽電池芯、電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示器(LCD)或陶瓷多層配線基板等之電子元件，被形成有電極配線。該電極配線係使用導電糊形成。導電糊之金屬粒子係使用Ag(銀)或Al(鋁)。電極配線係將導電糊於大氣中藉由高溫燒結而形成，但導電糊除金屬粒子以外，另含有玻璃粒子，於導電糊之燒結時，係加熱至該玻璃粒子之軟化點以上溫度，使玻璃粒子軟化流動，電極配線成為緻密之同時，強固接著於基板。
使用鋁金屬粒子之導電糊被揭示者有以磷酸系玻璃料之導電糊(專利文獻1)。另外，專利文獻2揭示使用鋁金屬粒子與銀金屬粒子混合者作為金屬粒子之導電糊。
[習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：特開2000-11927號公報
專利文獻2：特開2008-108716號公報
鋁可於表面產生穩定之氧化披膜，因此鋁之金屬粒子呈現難燒結性。因此，使用鋁金屬粒子之導電糊欲獲得充分之電氣特性，只需將燒結溫度設為鋁融點之660.4℃以上。如專利文獻1般將燒結溫度下降至550～600℃時，電子元件之製造較為容易，但是無法獲得充分之電氣特性，對電子元件之設計有所限制。於專利文獻2，導電糊係使用鋁金屬粒子與銀金屬粒子混合者，相較於金屬粒子為鋁之情況下，成功地將金屬粒子之燒結溫度下降。於專利文獻2，將金屬粒子之燒結溫度下降，可獲得充分之電氣特性，但使用銀作為金屬粒子，難以減低成本。
本發明目的在於以低成本提供電子元件、導電糊、及該電子元件之製造方法，該電子元件具備在低的燒結溫度亦可獲得充分之電氣特性的電極配線。
為達成上述目的，本發明之電子元件，係具備電極配線者，該電極配線具有：複數粒子，由Al(鋁)及/或含鋁之合金構成；及氧化物，用於將上述粒子固定於基板；其特徵為：上述氧化物，係渾然含有P(磷)及鋁。
又，本發明之導電糊，其特徵為具有：磷酸溶液；複數粒子，被分散於上述磷酸溶液中，由Al(鋁)及/或含鋁之合金構成。
又，本發明之電子元件之製造方法，其特徵為：將具有複數粒子的導電糊塗布於基板，該複數粒子係由分散於磷酸溶液中之Al(鋁)及/或含鋁之合金構成；對塗布之上述導電糊實施燒結，而形成電極配線。
以下參照圖面詳細說明本發明實施形態。又，各圖中，共通部分被附加同一符號，省略重複說明。另外，本發明不限定於上述說明之複數個實施形態之各個，亦可以適當予以組合。
(第1實施形態)
如表1所示，於第1實施形態係形成實施例1～12及1個比較例之合計13種類之電極配線，評估各種特性。電極配線之形成時，導電糊亦依據實施例1～12及比較例之每一個，變化製造條件予以製造，導電糊(電極配線)之燒結條件亦依據實施例1～12及比較例之每一個予以變化。另外，於導電糊之製造條件，係變化3種類之粒子群構成之鋁(Al)粒子之配製比，及五氧化磷(P2 O5 )和水(H2 O)和乙醇(C2 H5 OH)構成之磷酸溶液之重量比。另外，伴隨磷酸溶液之重量比之變化，鋁之體積相對於鋁及五氧化磷之體積和之比亦加以變化。另外，評估特性係針對電極配線，進行剝離試驗、耐水性試驗、及相對電阻之測試。
以下詳細說明電極配線之形成。
(1.電極配線之形成) (1-1.Al粒子之配製)
首先，使鋁溶融，藉由水噴霧法形成球狀之粒子，由該粒子之一部分，藉由篩選除去粒徑8μm以上之粒子，藉由篩選除去粒徑未滿0.5μm之粒子。針對剩餘之粒子，亦即針對藉由篩選除去大粒子及小粒子後之粒子，藉由篩選予以區分為：粒徑0.5μm以上1.5μm未滿之範圍內具有約95%以上之體積分率的粒子群A，及粒徑1.5μm以上8μm未滿之範圍內具有約95%以上之體積分率的粒子群B。
針對藉由水噴霧法形成之粒子之一部分，於有機溶媒中實施球磨處理而形成板狀粒子。另外，為提升該板狀粒子之熱穩定性，於還原環境中進行700℃溫度之退火處理。由該板狀粒子，藉由篩選除去粒徑8μm以上之粒子，而且藉由篩選除去粒徑未滿1.5μm之粒子。針對剩餘之粒子，亦即針對藉由篩選除去大粒子及小粒子後之粒子，將粒徑1.5μm以上8μm未滿之範圍內具有約95%以上之體積分率的板狀粒子群，設為粒子群C。
如表1所示，於實施例1～11及比較例，係以使粒子群A之粒子成為50重量%，粒子群B之粒子成為50重量%的方式，將粒子群A與粒子群B之粒子予以混合使用。於實施例12，係以使粒子群A之粒子成為50重量%，粒子群C之粒子成為50重量%的方式，將粒子群A與粒子群C之粒子予以混合使用。
(1-2.磷酸溶液之產生)
之後，依據實施例1～12之每一個產生磷酸溶液。磷酸溶液，係依據如表1所示重量比，將五氧化磷、水與乙醇混合而予以產生。乙醇之使用係為加速磷酸溶液之蒸發、乾燥，使乾燥後不容易吸溼。由實施例1依序至實施例8為止，增加五氧化磷之重量比，減少水之重量比，將五氧化磷與水之和之重量比設為一定。另外，乙醇之重量比設為一定。實施例9～12之五氧化磷、水與乙醇之重量比，係設為10重量%、80重量%、及10重量%，和實施例3相同。又，可取代五氧化磷，改用磷酸(H3 PO4 )。此情況下，調節水量而使磷原子之濃度成為相等。另外，比較例，係不使用磷酸溶液，改用鉛(Pb)系玻璃。
(1-3.導電糊之產生)
之後，依據實施例1～12之每一個，針對於1-1配製之Al粒子之100重量份，添加於1-2產生之30重量份之磷酸溶液予以混合。針對該混合物照射10分鐘之超音波，使Al粒子分散至磷酸溶液中，獲得導電糊。
於比較例，針對於1-1配製之Al粒子之100重量份，將10重量份之鉛系玻璃粉末及作為溶劑之丁基卡必醇醋酸鹽，添加混合於作為黏合劑之乙基纖維素。對該混合物照射10分鐘之超音波，使Al粒子、鉛系玻璃粉末及黏合劑分散至溶劑中，獲得導電糊。
(1-4.電極配線之燒結)
之後，依據實施例1～12及比較例之每一個，於氧化鋁(Al2 O3 )基板上藉由刮刀塗布導電糊。塗布之後，於大氣中藉由150℃溫度加熱30分鐘使導電糊乾燥。之後，藉由電氣爐於大氣中以5℃/分之升溫速度升溫至如表1之燒結條件所示燒結溫度，於該燒結溫度下保持於如表1之燒結條件所示燒結時間而進行燒結，之後予以冷卻。藉由該燒結而完成電極配線。燒結後之塗膜(電極配線)之厚度，實施例1～12及比較例之每一個均為約10μm。實施例1～8及實施例12及比較例之燒結條件設為相同，燒結溫度為700℃，燒結時間為30分。於實施例9～11，燒結溫度變化為400℃、500℃、600℃，燒結時間為相同之30分。
(2.電極配線之特性) (2-1.剝離試驗)
依據實施例1～12及比較例之每一個，藉由剝離試驗針對完成之電極配線基板之接著強度予以評估。於剝離試驗係將市售之玻璃紙帶黏貼於電極配線之後予以剝離。剝離之後，觀察評估電極配線。評估使用之基準，係將Al粒子之幾乎全部被剝離，電極配線成為斷線狀態者設為「×」，將Al粒子之一部分被剝離，電極配線之一部分有缺陷，但末成為斷線狀態者設為「△」，將Al粒子未被剝離(包含電極配線表面之Al粒子輕薄地附著於玻璃紙帶之程度者)，電極配線未成為斷線狀態者設為「○」。如表1所示，剝離試驗結果，實施例1及實施例9為「×」，實施例2為「△」，實施例3～8及實施例10～12為「○」。
於實施例1～8之間進行比較剝離試驗結果可知，較好是五氧化磷之重量比為1重量%以上水之重量比為89重量%以下(實施例2～8：至少可得「△」之評價)，另外，較好是五氧化磷之重量比為10重量%以上水之重量比為80重量%以下(實施例3～8：可得「○」之評價)。如上述說明，剝離試驗結果之所以依存於磷酸溶液中之五氧化磷之重量比，可以推測為該五氧化磷之重量比，係和五氧化磷對於電極配線中之鋁之體積比有關。亦即，欲將Al粒子固定於基板時，對於鋁之體積需要一定比例以上之體積之五氧化磷。表1表示鋁之體積相對於鋁和五氧化磷之體積之和之比，以該體積之比來評估剝離試驗結果可知，該體積之比較好是99.7體積%以下(實施例2～8：至少可得「△」之評價)，另外，較好是97.4體積%以下(實施例3～8：可得「○」之評價)。
另外，於實施例3及實施例9～11之間進行比較剝離試驗結果可知，燒結條件之燒結溫度，400℃(實施例9)為「×」之評價，500℃(實施例10)、600℃(實施例11)、700℃(實施例3)獲得「○」之評價。因此，本發明之電極配線，當燒結溫度為400℃以下時無法密接於基板而容易剝離，大於400℃，例如500℃以上則變為緻密而可以密接於基板。
另外，於實施例3及實施例12進行比較剝離試驗結果可知，不論使用粒子群B(實施例3)及粒子群C(實施例12)之任一均可獲得「○」之評價)。另外，比較例亦可獲得「○」之評價)。
(2-2.耐水性試驗)
依據實施例1～12及比較例之每一個，藉由耐水性試驗針對完成之電極配線對於水之腐蝕性予以評估。於耐水性試驗，係將電極配線浸漬於70℃溫水30分鐘。浸漬之後觀察評估電極配線。評估使用之基準，係將試驗後電極配線成為黑色化者設為「×」，將電極配線之色稍有變化者設為「△」，將色幾乎未變化者設為「○」。如表1所示，剝離試驗結果，實施例1及實施例9為「×」，實施例2為「△」，實施例3～8及實施例10～12及比較例為「○」。如表1所示，耐水性試驗結果，實施例9及比較例為「×」，實施例1為「△」，實施例2～8及實施例10～12為「○」。
於實施例1～8與比較例之間進行比較耐水性試驗結果可知，較好是五氧化磷之重量比為0.5重量%以上水之重量比為89.5重量%以下(實施例1～8：至少可得「△」之評價)，另外，較好是五氧化磷之重量比為1重量%以上水之重量比為89重量%以下(實施例2～8：可得「○」之評價)。另外，比較例為「×」。和比較例比較可知，實施例1～8之電極配線具有較佳之耐水性。另外，針對耐水性試驗結果，以鋁之體積相對於鋁和五氧化磷之體積之和之比來評估可知，較好是99.9體積%以下(實施例1～8：至少可得「△」之評價)，另外，較好是99.7體積%以下(實施例2～8：可得「○」之評價)。
另外，於實施例3及實施例9～11之間進行比較耐水性試驗結果可知，燒結條件之燒結溫度，400℃(實施例9)為「×」之評價，500℃(實施例10)、600℃(實施例11)、700℃(實施例3)可獲得「○」之評價。因此，本發明之電極配線，當燒結溫度為400℃以下時Al粒子未被緻密之氧化物覆蓋，無法獲得高耐水性，大於400℃，例如500℃以上則覆蓋Al粒子之氧化物變為緻密而可以獲得高耐水性。另外，於比較例，即使700℃亦無法獲得高耐水性，評價成為「×」。於實施例3及實施例9～11及比較例，覆蓋Al粒子之氧化物之形成方法為不同。
另外，於實施例3及實施例12進行比較耐水試驗結果可知，不論使用粒子群B(實施例3)及粒子群C(實施例12)之任一均可獲得「○」之評價。
(2-3.相對電阻測定)
依據實施例1～12及比較例之每一個，針對完成之電極配線的相對電阻進行測定。於相對電阻測定，係測定電極配線之電阻及膜厚，依據該電阻及膜厚算出相對電阻。於實施例1～8與比較例之間進行比較相對電阻測定結果可知，相較於比比較例之相對電阻(5.6×10-5 Ωcm)更小的5.0×10-5 Ωcm，於實施例1～7，相對電阻變低。另外，於實施例1～8之間進行比較可知，實施例3之相對電阻最小而成為0.68×10-5 Ωcm。
伴隨著五氧化磷之重量比由0.5重量%增加至10重量%(實施例1至實施例3)，相對電阻會減少，於10重量%(實施例3)相對電阻成為最小值(0.68×10-5 Ωcm)，伴隨著由10重量%增加至70重量%(實施例3至實施例8)，相對電阻會增加。在五氧化磷之重量比由1重量%至15重量%之範圍內(實施例2至實施例4)，相對電阻成為1.0×10-5 Ωcm以下。在五氧化磷之重量比由0.5重量%至65重量%之範圍內(實施例1至實施例7)，相對電阻成為比比較例之相對電阻(5.6×10-5 Ωcm)更小的小於5.0×10-5 Ωcm。
針對相對電阻測定結果，以鋁之體積相對於鋁和五氧化磷之體積之和之比來評估可知，伴隨其體積之比由99.9體積%減少至97.4體積%(實施例1至實施例3)，相對電阻呈減少，於97.4體積%(實施例3)相對電阻成為最小值(0.68×10-5 Ωcm)，伴隨著由97.4體積%減少至84.2體積%(實施例3至實施例8)，相對電阻會增加。在該體積比由99.7體積%至96.1體積%之範圍內(實施例2至實施例4)，相對電阻成為1.0×10-5 Ωcm以下。在該體積比由99.9體積%至85.1體積%之範圍內(實施例1至實施例7)，相對電阻成為比比較例之相對電阻(5.6×10-5 Ωcm)小的未滿5.0×10-5 Ωcm。
針對相對電阻測定結果，於實施例3與實施例9～11與比較例之間進行比較可知，相較於比比較例之相對電阻(5.6×10-5 Ωcm)更小的5.0×10-5 Ωcm，於實施例3與實施例10與實施例11，相對電阻變低。另外，於實施例3與實施例9～11之間進行比較可知，實施例3之相對電阻最小而成為0.68×10-5 Ωcm。
伴隨著燒結條件之燒結溫度由400℃增加至700℃(實施例9、10、11至實施例3)，相對電阻會減少，於700℃(實施例3)相對電阻成為最小值(0.68×10-5 Ωcm)。在燒結溫度由600℃至700℃之範圍內(實施例11與實施例3)，相對電阻成為1.0×10-5 Ωcm以下。在燒結溫度大於400℃，例如為500℃以上之範圍(實施例10與實施例11與實施例3)，相對電阻成為比比較例之相對電阻(5.6×10-5 Ωcm)更小的未滿5.0×10-5 Ωcm。
另外，於實施例3及實施例12進行相對電阻測定結果之比較可知，相較於粒子群B(球狀之粒子：實施例3)之使用，使用粒子群C(板狀粒子：實施例12)更能減低相對電阻。
(2-4.製造條件之最佳化)
由剝離試驗、耐水性試驗及相對電阻測定之結果，針對鋁之體積相對於鋁和五氧化磷之體積和之比進行評估可知，該體積比在99.7體積%以下84.2體積%以上範圍內時(實施例2～8)，可獲得良好密接性(剝離試驗結果)及良好耐水性(耐水性試驗結果)。另外，該體積比以五氧化磷之體積比予以改寫時，由100體積%減掉Al之體積比之值係成為五氧化磷之體積比，因此，在0.3體積%以上15.8體積%以下範圍內時(實施例2～8)，可獲得良好密接性(剝離試驗結果)及良好耐水性(耐水性試驗結果)。
另外，該體積比在99.7體積%以下85.1體積%以上範圍內時(實施例2～7)，可獲得良好密接性(剝離試驗結果)及良好耐水性(耐水性試驗結果)及良好相對電阻(相對電阻測定結果)。另外，該體積比在97.4體積%以下96.1體積%以上範圍內時(實施例3、4)，可獲得更良好密接性(剝離試驗結果)、良好耐水性(耐水性試驗結果)及相對電阻為1.0×10-5 Ωcm以下之更良好相對電阻(相對電阻測定結果)。
另外，針對燒結溫度之評估可知，該燒結溫度在500℃以上700℃以下範圍內時(實施例10、11、3)，可獲得良好密接性(剝離試驗結果)、良好耐水性(耐水性試驗結果)及良好相對電阻(相對電阻測定結果)。另外，該燒結溫度在600℃以上700℃以下範圍內時(實施例11、3)，可獲得良好密接性(剝離試驗結果)、良好耐水性(耐水性試驗結果)及相對電阻為1.0×10-5 Ωcm以下之更良好相對電阻(相對電阻測定結果)。
另外，針對A1粒子之粒子群B及粒子群C之配製進行評估可知，取代粒子群B，改用粒子群C(實施例12)時，可獲得良好密接性(剝離試驗結果)、良好耐水性(耐水性試驗結果)及較使用實施例3之粒子群B時更良好之相對電阻(相對電阻測定結果)。
圖1表示本發明第1實施形態之電子元件1具備之電極配線2之斷面圖之一部分擴大圖。電子元件1係具有氧化鋁基板3，及接著固定於氧化鋁基板3上的電極配線2。電極配線2係具有：鋁(Al)及/或含鋁之合金所構成之複數粒子4，及氧化物5，用於將粒子4固定於基板3。
圖1係針對表1之例如實施例11所製作之電極配線2，使用掃描型電子顯微鏡-能量分散型X線分析裝置(SEM-EDX)觀察之結果。複數粒子4彼此藉由燒結而結合(縮頸(necking))。於該縮頸結合部6，藉由能量分散型X線分析裝置(EDX)之分析結果觀察到鋁(Al)之自然氧化物之層。
氧化物5，係具有以磷及氧(O)為主成份之磷之氧化物，在不考慮氧之成份比率下磷之含有率成為50原子%以上。另外，於氧化物5中除磷以外亦檢測出鋁。由此可推測出，在導電糊之燒結前、或燒結中，覆蓋分散於磷酸溶液中之粒子4之表面的鋁之自然氧化膜會被磷酸溶液溶解，鋁被溶出於磷酸溶液中，經由燒結，最後使含有該鋁的磷酸溶液成為包含磷以及鋁的氧化物5。覆蓋鋁及鋁合金之粒子4之表面的鋁之自然氧化膜，於燒結時消失而可以容易產生縮頸結合部6，可以減低電極配線2之相對電阻。
另外，藉由乙醇之添加等使鋁及鋁合金之粒子4之表面成為高親水性，如此而使粒子4之表面全面被磷酸溶液潤溼，成為被磷酸溶液覆蓋。因此，燒結時，除去縮頸結合部6以外之粒子4之全表面被以氧化物5覆蓋。另外，鋁之自然氧化膜被除去，氧化物5係直接接觸粒子4，氧化物5不設為2層化而為單層，因此，於氧化物5，磷(P)原子與鋁(Al)原子成為渾然包含於膜中之全體。
另外，電極配線2，如表1之實施例10及實施例11所示，於鋁之融點660.4℃以下之燒結溫度亦呈現良好導電性。習知技術之鋁之燒結之所以無法進展，乃基於其之氧化披膜(自然氧化膜)之故，之所以需要融點以上燒結溫度係為破壞該氧化披膜。於電極配線2，於酸性磷酸溶液中鋁之粒子4之表面之氧化披膜被蝕刻除去。亦即，燒結中，鋁成份溶出於磷酸溶液中，於磷酸溶液中或磷酸之氧化物5中作為磷與鋁之氧化化合物或氧化鋁而析出。藉由氧化披膜被除去可以促進鋁之燒結，於低於融點溫度之燒結亦可呈現良好導電性。
另外，磷酸溶液係覆蓋粒子4之表面，燒結時，磷酸與溶出之鋁成份起反應，而產生成為化合物(氧化化合物)之氧化物5。於電極配線2，耐水性提升之主要原因可推測為，由鋁之粒子4之全表面除去疏鬆的氧化披膜，於鋁之粒子4之全表面被形成均勻、緻密之磷與鋁之化合物，粒子4之表面不露出，化學穩定性被提升。但是，耐水性，在大於400℃，例如於500℃以上燒結時可得良好之耐水性。
另外，針對表1之比較例所製作之電極配線2，使用掃描型電子顯微鏡-能量分散型X線分析裝置(SEM-EDX)觀察之結果發現，鉛(Pb)金屬析出於鋁粒子4彼此之界面，觀察出玻璃成份之偏析。此可推測為，鋁粒子4經由鉛系玻璃引起之氧化，鉛系玻璃之鉛被還原而析出。因此，於習知使用之鉛系玻璃觀察到，使鋁粒子表面之疏的氧化披膜殘留狀態下，鋁粒子之表面被氧化，因而新形成之氧化披膜亦為疏的氧化披膜，無法緻密地予以覆蓋。
粒子4，不僅為鋁之粒子4，亦可使用由含鋁之合金構成之粒子4。含鋁之合金可以包含Ag(銀)、Cu(銅)、矽(Si)、Mg(鎂)、Ca(鈣)之其中至少一種元素。例如藉由銀之添加可以提高合金(Al-Ag)之導電率。藉由銅之添加可以提高合金(Al-Cu)之強度。藉由矽之添加可以提高合金(Al-Si)之耐磨耗性。藉由鎂或鈣之添加可以提高合金(Al-Mg、Al-Ca)之強度或耐腐蝕性。
粒子4，係由粒徑在0.5μm以上1.5μm未滿之範圍內具有約95%之體積分率的粒子群A(第1粒子群)4A；及粒徑在1.5μm以上8μm未滿之範圍內具有約95%之體積分率的粒子群B(第2粒子群)4B構成。粒子群A(4A)之複數粒子4之總重量與粒子群B(4B)之複數粒子4之總重量大略相等。如此則，粒徑小的粒子群A(4B)之粒子4會進入粒徑大的粒子群B(4B)之粒子4間之間隙，可以提升粒子4之密度，可形成緻密之電極配線2。
(第2實施形態)
圖2表示本發明第2實施形態之電漿顯示面板(PDP：電子元件)11(1)之斷面圖之一部分。於第2實施形態，作為適用本發明之電子元件1，係說明電漿顯示面板11之例。於電漿顯示面板11(1)之顯示電極20及位址電極21，係使用本發明之電子元件1之電極配線2。電漿顯示面板11(1)，係由前面板12(3)與背面板13(3)隔著100～150μm之間隙呈對向配置，前面板12(3)與背面板13(3)之間隙係藉由間隔壁14予以維持。前面板12(3)與背面板13(3)之周緣部藉由封裝材料15予以氣密密封，前面板12(3)與背面板13(3)之間隙之面板內部被填充稀有氣體。
於前面板12(3)上形成顯示電極20(2)。前面板12(3)相當於第1實施形態之基板3，顯示電極20(2)相當於第1實施形態之電極配線2。於顯示電極20(2)上被形成介電體層23，於介電體層23上被形成保護層25(例如氧化鎂(MgO)之蒸鍍膜)用於保護顯示電極20(2)等免受放電影響。
於背面板13(3)上形成位址電極21(2)。背面板13(3)相當於第1實施形態之基板3，位址電極21(2)相當於第1實施形態之電極配線2。於平面上，位址電極21(2)係和顯示電極20(2)呈正交而被形成。於位址電極21(2)上形成介電體層24，於介電體層24上設置構成格16之隔壁14。隔壁14為條紋形狀或格子(box)形狀之構造體。
在前面板12(3)與背面板13(3)之間之間隙，藉由隔壁14被區隔成微小空間而成為格16。於格16填充螢光體17、18、19。藉由填充有紅色螢光體17的格16與填充有綠色螢光體18的格16與填充有藍色螢光體19的格16之3原色所對應之3個格16而構成1畫素。各畫素係對應於施加於顯示電極20(2)與位址電極21(2)之信號可以發出各種色之光。
以下說明電漿顯示面板11(1)之製造方法。
(導電糊之製作)
首先，作為導電糊包含之粒子而準備如表1所示粒子群A。粒子係設為鋁之金屬粒子。粒子群A之粒子，其粒徑在0.5μm以上1.5μm未滿之範圍內具有約95%以上之體積分率。粒子群B及粒子群C不被使用，粒子群A之配製比係使用100重量%者。另外，磷酸溶液係使用和表1之實施例3同一重量比之磷酸溶液。亦即，使用五氧化磷為10重量%、水為80重量%、乙醇為10重量%之重量比的磷酸溶液。針對先前準備之粉末之100重量份，添加該磷酸溶液30重量份。於彼等混合物進行10分鐘之超音波照射使粒子分散於磷酸溶液中，完成導電糊。
(電漿顯示面板之製作)
之後，製作電漿顯示面板。首先，藉由網版印刷法將導電糊塗布於前面板12(3)與背面板13(3)之全面，於大氣中150℃進行乾燥。藉由微影成像技術法及蝕刻法除去導電糊塗布膜之多餘部分，進行顯示電極20(2)與位址電極21(2)之圖案化。之後，和表1之實施例11之燒結條件同一，在大氣中，燒結溫度600℃、燒結時間30分鐘進行燒結，完成顯示電極20(2)與位址電極21(2)。燒結時，燒結環境成為酸性環境，但藉由該燒結，不會有顯示電極20(2)與位址電極21(2)之特別是鋁之金屬粒子產生化學反應而變色之情況。
之後，將成為介電體層23、24之導電糊分別塗布於前面板12(3)與背面板13(3)，於大氣中，於燒結溫度610℃進行燒結時間30分鐘之燒結。燒結時，燒結環境成為酸性環境，介電體層23雖直接接觸顯示電極20(2)，介電體層24直接接觸位址電極21(2)，但是藉由該燒結，介電體層23與顯示電極20(2)不會起化學反應，介電體層24與位址電極21(2)不會起化學反應。由前面板12(3)之介電體層23側進行保護層25之蒸鍍。
隔壁14，係將至少包含粉末形狀之玻璃組成物及填料的材料，成形為條紋形狀或格子形狀，對該成形之構造體於500～600℃進行燒結而製作。將該隔壁14配置於介電體層24之上而構成格16。於個別之格16，填充三原色對應之螢光體用糊，於450～500℃進行燒結而將紅色螢光體17、綠色螢光體18、藍色螢光體19形成於格16內。
之後，藉由分配法或印刷法等將封裝材料15塗布於前面板12(3)與背面板13(3)之其中之一方之周緣部，之後，將前面板12(3)與背面板13(3)密封。於前面板12(3)與背面板13(3)之密封，係使前面板12(3)與背面板13(3)正確定位之同時，呈對向予以配置，加熱至420～500℃。於該加熱時，進行格16內之氣體之排氣而改封入稀有氣體。另外，封裝材料15，可於螢光體17～19之形成時之螢光體用糊之燒結同時進行暫時燒結。藉由對封裝材料15進行暫時燒結可以減少封裝材料15內包含之氣泡。另外，於圖2，封裝材料15與位址電極21(2)呈直接接觸，顯示電極20(2)，為將電極引出至外部而亦直接接觸於封裝材料15。封裝材料15，係於暫時燒結及玻璃封裝時被加熱，於該加熱，燒結環境係成為酸性環境，藉由該加熱，封裝材料15與顯示電極20(2)及位址電極21(2)不會起化學反應。以上而完成電漿顯示面板11(1)。
(電漿顯示面板之評價) (外觀檢測)
進行顯示電極20(2)與位址電極21(2)之外觀檢測。在顯示電極20(2)與前面板12(3)之界面部，或顯示電極20(2)與介電體層23之界面部未發現空隙之產生或變色。另外，在位址電極21(2)與背面板13(3)之界面部，或位址電極21(2)與介電體層24之界面部未發現空隙之產生或變色。可於外觀上良好狀態製作電漿顯示面板11(1)。
(點亮實驗)
之後，進行製作之電漿顯示面板11(1)之點亮實驗。欲使電漿顯示面板11(1)之格16點亮(發光)時，係對欲點亮之格16之顯示電極20(2)與位址電極21(2)之間施加電壓而於格16內進行位址放電，將稀有氣體激發成為電漿狀態而於格16內儲存壁電荷。之後，對顯示電極20(2)之對施加一定電壓，僅使儲存有壁電荷之格16產生顯示放電而產生紫外線22。利用該紫外線22使螢光體17～19發光而顯示畫像(資訊)。
於該畫像(資訊)之顯示前後，顯示電極20(2)與位址電極21(2)之相對電阻並未增加。另外，鄰接之顯示電極20(2)彼此以及連接之位址電極21(2)彼此等之電氣耐壓特性未降低，可使電壓升壓而點亮格16。另外，亦未產生如銀厚膜之電極配線般之遷移現象，亦未發現其他特別不利之點。於第2實施形態之電漿顯示面板11(1)之顯示電極20(2)與位址電極21(2)，基於未使用高價位之銀，因此對降低成本有很大幫助。
(第3實施形態)
圖3A表示本發明第3實施形態之太陽電池芯(電子元件)31(1)之底面圖(背面圖)。圖3B表示將圖3A之A-A方向之箭頭斷面圖，以受光面側(表面側)為上側，背面側為下側予以表示者。於第3實施形態，作為適用本發明之電子元件1係說明太陽電池芯31之例。於圖3A、3B，表示背接觸型(back contact，背面電極型)結晶矽太陽電池芯31(1)之一例。太陽電池芯31(1)之背面p型電極37係使用本發明之電子元件1之電極配線2。另外，於p型矽基板構成之芯晶圓38上形成背面p型電極37(2)。芯晶圓38(3)相當於第1實施形態之基板3，背面p型電極37(2)相當於第1實施形態之電極配線2。於背接觸型(背面電極型)太陽電池芯31，係於背面側形成背面p型電極37(2)及背面n型電極36。
於芯晶圓38(1)形成貫穿表背兩面間之貫穿孔39，於貫穿孔39之側壁及芯晶圓38(1)之受光面側(表面側)形成n型半導體層33。於貫穿孔39內填埋銀製之貫穿電極34。以連接於貫穿電極34的方式，於芯晶圓38(1)之受光面側(表面側)形成銀製之柵格(grid)狀之集電用柵格電極32。
於芯晶圓38(1)背面側，遠離貫穿孔39及貫穿電極34，而形成高濃度摻雜層35。高濃度摻雜層35係為防止載子之再度結合。於高濃度摻雜層35，以位置整合的方式，於芯晶圓38(1)之背面側形成鋁製之柵格狀之背面p型電極37(2)。另外，於貫穿電極34，以位置整合的方式，於芯晶圓38(1)之背面側形成銀製之柵格狀之背面n型電極36。
之後，說明太陽電池芯31(1)之製造方法。
(導電糊之製作)
於第3實施形態，作為導電糊而製作和表1之實施例2使用之導電糊同一者。
(太陽電池芯之製作)
準備p型矽基板作為芯晶圓38(3)。之後，於芯晶圓38(3)，藉由雷射微調或蝕刻等形成貫穿孔39。之後，雖未特別圖示，為提升光射入效率，而使用1%鹼性蘇打(氫氧化鈉：NaOH)與10%異丙醇(CH3 CH(OH)CH3 )之混合液，蝕刻芯晶圓38(3)之受光面側(表面側)而形成結構(texture)。
於芯晶圓38(3)之受光面側(表面側)塗布含有五氧化磷之液體，於900℃實施30分鐘之處理，使磷(P)由五氧化磷擴散至芯晶圓38(1)，於受光面側形成n型半導體層33。又，雖未特別圖示，於n型半導體層33形成同樣厚度之矽氮化膜(Si3 N4 )之抗反射膜亦可。該矽氮化膜可以矽烷(SiH4 )與氨(NH3 )之混合氣體為原料藉由電漿CVD法來形成。
之後，於先前形成之貫穿孔39內部藉由印刷法填充市售之銀糊，於受光面側藉由印刷使上述銀糊成為柵格狀，而形成貫穿電極34及集電用柵格電極32，針對形成之貫穿電極34及集電用柵格電極32，於150℃下使乾燥30分鐘。
於受光面之相反側之背面側藉由網版印刷將銀糊印刷成為條紋狀，而形成背面n型電極36。另外，於受光面之相反側之背面側，使用和第2實施形態使用之導電糊同一之導電糊，藉由網版印刷將其印刷成為條紋狀，而形成背面p型電極37(2)，針對形成之背面n型電極36及背面p型電極37(2)，於150℃下使乾燥30分鐘。
針對貫穿電極34、集電用柵格電極32、背面n型電極36及背面p型電極37(2)，於850℃下進行持續2秒之燒結，而完成背接觸型太陽電池芯31(1)。另外，藉由該燒結，於背面p型電極37(2)下部之芯晶圓38(3)，同時形成高濃度摻雜層35用於防止鋁之由背面p型電極37(2)擴散，載子之再度結合。
另外，作為比較而使用和表1之比較例所使用之導電糊同一之導電糊，製作形成有背面p型電極37(2)之背接觸型太陽電池芯31(1)。
(太陽電池芯之評估)
第3實施形態之背接觸型太陽電池芯31(1)，判斷其轉換效率係較作為比較而製作之太陽電池芯為高效率。此乃基於背面p型電極37(2)之電阻值降低之故。由上述可以確認，本發明之電極配線2(參照圖1)可以適用於背接觸型太陽電池芯31(1)之背面p型電極37(2)。另外，上述說明之太陽電池芯之背面p型電極37(2)之製作方法，不限定於背接觸型太陽電池芯，亦可以對應於各種太陽電池芯之p型電極之製作方法。
(第4實施形態)
圖4表示本發明第4實施形態之陶瓷多層配線基板(電子元件)41(1)之斷面圖。第4實施形態係說明本發明之電子元件1(參照圖1)適用於多層配線基板之例。於圖4，作為多層配線基板之一例，而表示低溫燒結陶瓷(LTCC：Low Temperature Co-fired Ceramics)之5層構成之多層配線基板41(1)。多層配線基板41(1)之貫穿電極43(2)及配線44(2)，係使用本發明之電子元件1之電極配線2。於陶瓷基板42(3)個別之上面與下面被形成配線44(2)。於圖4，配線44(2)被形成為6層。各層之配線44(2)係藉由貫穿電極43(2)予以連接。貫穿電極43(2)係貫穿陶瓷基板42(3)。於多層配線基板41(1)，配線44(2)及貫穿電極43(2)係以三維方式形成。陶瓷基板42(3)相當於第1實施形態之基板3，貫穿電極43(2)及配線44(2)相當於第1實施形態之電極配線2。
以下說明多層配線基板41(1)之製造方法。
(導電糊之製作)
第4實施形態之導電糊，係使用和表1之實施例2使用之導電糊同一者予以製作。
(多層配線基板之製作)
首先，準備由玻璃粉末與陶瓷粉末與黏合劑被混製而成之複數片母片(green sheet)。母片係藉由如後述說明之燒結而成為各層之陶瓷基板42(3)。於母片之所要位置設置貫穿孔。針對設有貫穿孔之母片，藉由印刷法將和實施例2使用者同一之導電糊塗布成為所要之配線圖案。此時，於貫穿孔亦被填充導電糊。塗布成為配線圖案之導電糊，係藉由如後述說明之燒結而成為貫穿電極43(2)及配線44(2)。必要時，例如於如圖4所示最下層之母片背面亦藉由印刷法塗布導電糊而形成配線圖案。塗布於母片背面時，係在表面塗布之導電糊乾燥之後進行。
將形成有特定之配線圖案的複數母片予以積層，實施一體之燒結。圖5表示燒結時之溫度尺度之一例。如圖5所示，由室溫至700℃為止之升溫過程係設為大氣中，700℃～900℃之溫度範圍(包含60分鐘之900℃之保持時間)之過程係設為氮環境中，由700℃至室溫為止之降溫過程再度被設為大氣中。另外，升溫速率及降溫速率設為5℃/分。另外，燒結之溫度尺度不限定於如圖5所示者。700℃～900℃之溫度範圍之所以設為氮環境中，係為抑制導電糊中之粒子4之氧化。
(多層配線基板之評估)
進行配線44(2)之周圍之外觀檢測。在配線44(2)與陶瓷基板42(3)之界面部未發現空隙之產生或變色。可於外觀上良好狀態製作多層配線基板41(1)。另外，測定配線44(2)與貫穿電極43(2)之相對電阻，獲得和表1之實施例2同樣設計之值。之後，進行製作之多層配線基板41(1)之斷面觀察。結果發現製作之多層配線基板41(1)十分緻密地被燒結。因此，相對電阻亦成為良好設計之值。此可推測為母片在700℃之升溫過程中脫黏合劑大略完全終了。另外，亦可以確認母片之玻璃粉末，和貫穿電極43(2)及配線44(2)未起化學反應，在互相之界面附近亦未產生空隙。由上述可知，本發明之電極配線2(參照圖1)可以適用於多層配線基板41(1)之配線44(2)與貫穿電極43(2)。配線44(2)及貫穿電極43(2)無須使用高價位之銀膜厚之電極配線，對於成本降低之貢獻極大。
實施形態中，電子元件1係說明電漿顯示面板11、太陽電池芯31、多層配線基板41之例，但電子元件1不限定於此，可以適用於能使用鋁之電極配線的電子元件，適用範圍廣泛。
(發明效果)
依據本發明，可以低成本提供電子元件、導電糊、及該電子元件之製造方法，該電子元件具備在低的燒結溫度亦可獲得充分之電氣特性的電極配線。
1．．．電子元件
2．．．電極配線
3．．．基板
4．．．粒子
4A．．．粒子群A(第1粒子群)
4B．．．粒子群B(第2粒子群)
5．．．氧化物
6．．．縮頸結合部
圖1表示本發明第1實施形態之電子元件具備之電極配線之斷面圖之一部分。
圖2表示本發明第2實施形態之電漿顯示面板(電子元件)之斷面圖之一部分。
圖3A表示本發明第3實施形態之太陽電池芯(電子元件)之底面圖。
圖3B表示將圖3A之A-A方向之箭頭斷面圖上下反轉予以表示者。
圖4表示本發明第4實施形態之陶瓷多層配線基板(電子元件)之斷面圖。
圖5表示本發明第4實施形態之陶瓷多層配線基板(電子元件)燒結時之溫度尺度之一例。
1．．．電子元件
2．．．電極配線
3．．．基板
4．．．粒子
4A．．．粒子群A(第1粒子群)
4B．．．粒子群B(第2粒子群)
5．．．氧化物
6．．．縮頸結合部

Claims (11)

  1. 一種電子元件，其特徵為：具備電極配線，該電極配線具有：由Al(鋁)及/或含鋁之合金構成的複數粒子；及氧化物，係直接覆蓋上述粒子之同時將其固定於基板；上述氧化物，係渾然含有P(磷)及鋁。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中上述粒子，係包含Ag(銀)、Cu(銅)、矽(Si)、Mg(鎂)、Ca(鈣)之其中至少一種元素。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中於上述電極配線，上述粒子為84.2體積%以上99.7體積%以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中複數上述粒子係由以下構成：第1粒子群，具有粒徑在0.5μm以上1.5μm未滿之範圍內約95%之體積分率；及第2粒子群，具有粒徑在1.5μm以上8μm未滿之範圍內約95%之體積分率；上述第1粒子群與上述第2粒子群之重量大略相等。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中上述粒子係含有板狀粒子。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中上述氧化物，係以P(磷)及O(氧)為主成份，在不考慮上述氧的成份比率時磷之含有率為50原子%以 上。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中複數上述粒子彼此係藉由燒結予以結合。
  8. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中上述氧化物，係含有P(磷)與鋁(Al)之氧化化合物。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中上述電極配線之相對電阻為5×10-5 Ωcm未滿。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中上述電極配線之相對電阻為1×10-5 Ωcm未滿。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之電子元件，其中電子元件為電漿顯示面板、太陽電池芯、陶瓷安裝基板之其中之一。
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