(57)【要約】      （修正有）【課題】ローコスト高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法の提供。【解決手段】低温或いは高温の大気において焼結でき、金属アルミニウム粉末１の表面に、約数十ｎｍ〜数μｍまでの厚みの銅顆粒を被覆させ、その導電率を向上させ、また、銀で、銅顆粒被膜２を、アルミニウム顆粒の表面に還元させて、金属アルミニウム粉末の表面に、約数十ｎｍ〜数μｍまでの厚みの銀顆粒を被覆させ、高導電率の銀クラッドアルミニウム粉末体が得られる、高導電率卑金属厚膜導体ペーストの製造方法。【効果】ｎｍサイズの銀クラッドアルミニウムであれば、焼結温度が、350°Cまでに、低下することができ、PCBに銅電極を電気めっきする時の黄信号現像の高い工程と電気めっき液の汚染問題を解消でき、基板に金属銀電極をスクリーン印刷する時の材料が高価、又は金属銅電極のスクリーン印刷が、還元雰囲気で行う工程が高価である問題を解消できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
金属銅粉を金属銅溶液に溶解する（Ａ）ステップと、
前処理後の金属アルミニウム粉末と前記金属銅溶液を混合して、第一金属混合溶液が形成され、前記第一金属混合溶液中において、化学置換反応（Displacement Reaction）を行わせて、前記金属銅の電離された銅イオンを、前記の前処理された金属アルミニウム粉末の表面へ移動させ、前記の前処理された金属アルミニウム粉末の表面に、銅層が形成され、その中、前記銅層の被覆厚みが、数十ナノメータから、数マイクロメーターまでの範囲内にある（Ｂ）ステップと、
前記第一金属混合溶液をろ過乾燥した後、銅クラッドアルミニウム粉末を取得する（Ｃ）ステップと、
前記銅クラッドアルミニウム粉末を、大気において、焼結して、銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストが得られる（Ｄ）ステップと、
が含まれる、ことを特徴とする高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項２】
前記（Ｄ）ステップは、低温環境において、焼結を行い、前記低温環境が、220°Cより低い、ことを特徴とする請求項１に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項３】
前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、バインダーと、銅クラッドアルミニウム粉末及び添加物からなり、前記バインダーが、高分子樹脂であり、前記添加物が、分散剤或いはいはレオロジー調整剤である、ことを特徴とする請求項１または２に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項４】
前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率は、1x10-5 W・cmより小さい、ことを特徴とする請求項１または２に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項５】
前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、膜スイッチ（Membrane Switch）やタッチパネル（Touch Panel）及び無線IDタグ（Radio Frequency Identification, RFID）に適用される、ことを特徴とする請求項１または２に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項６】
前記（Ｄ）ステップは、高温環境において、焼結され、前記高温環境が、600°Cより低い、ことを特徴とする請求項１に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項７】
前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、銅クラッドアルミニウム粉末と、添加物及びフリット（Frit）からなり、前記添加物が、分散剤或いはレオロジー調整剤である、ことを特徴とする請求項１または６に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項８】
前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率は、1x10-6 W・cmより小さい、ことを特徴とする請求項１または６に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項９】
前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、受動素子やLED放熱基板及びシリル太陽電池に適用される、ことを特徴とする請求項１または６に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１０】
少なくとも、
請求項１に記載される銅クラッドアルミニウム粉末をエッチ洗浄する（Ａ１）ステップと、
エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末を、エチレングリコールに溶解させて、銅クラッドアルミニウム粉溶液が形成され、また、金属銀粉を、エチレングリコールに溶解させて、金属銀溶液が形成される（Ｂ１）ステップと、
前記銅クラッドアルミニウム粉溶液と前記金属銀溶液とを混合して、第二金属混合溶液が形成され、前記第二金属混合溶液において、化学置換反応を行わせ、前記金属銀の電離された銀離子を、前記エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末の表面へ移動させて、マイクロメーター或いはナノメータの銀に還元させ、前記エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末の表面に、一層のマイクロメーター或いはナノメータの銀が形成され、また、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀の被覆厚みが、数十ナノメータから数マイクロメーターまでの範囲内にある（Ｃ１）ステップと、
前記第二金属混合溶液をろ過乾燥した後、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末が得られる（Ｄ１）ステップと、
前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末を、大気において、焼結して、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストが得られる（Ｅ１）ステップと、
が含有される、
ことを特徴とする高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１１】
前記（Ｅ１）ステップは、低温環境において、焼結を行い、前記低温環境が、300°Cより低い、ことを特徴とする請求項１０に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１２】
前記マイクロメーターの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、バインダーと、銀クラッドアルミニウム粉末及び添加物からなり、前記バインダーが、高分子樹脂であり、前記添加物が、分散剤或いはレオロジー調整剤である、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１３】
前記ナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、銀クラッドアルミニウム粉末と添加物からなり、被膜のナノメータの銀をバインダーとして、前記添加物を、分散剤或いはレオロジー調整剤とする、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１４】
前記マイクロメーターの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率が、1x10-5 W・cmより小さくて、前記ナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率が、1x10-6 W・cmより小さい、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１５】
前記マイクロメーターの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、膜スイッチ（Membrane Switch）やタッチパネル（Touch Panel）及び無線IDタグ（Radio Frequency Identification, RFID）に適用され、前記ナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、高出力プリント配線板や受動素子、LED放熱基板及びシリル太陽電池に適用される、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１６】
前記（Ｅ１）ステップは、高温環境において、焼結され、前記高温環境が、600°Cより低い、ことを特徴とする請求項１０に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１７】
前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末と、添加物及びフリットからなり、前記添加物が、分散剤或いはレオロジー調整剤である、ことを特徴とする請求項１０または１５に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１８】
前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率が、1x10-6 W・cmより小さい、ことを特徴とする請求項１０または１５に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【請求項１９】
前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、受動素子やLED放熱基板及びシリル太陽電池に適用される、ことを特徴とする請求項１０または１５に記載される高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法に関し、特に、卑金属電極厚膜材料に関し、大気において、低温下で銀或いは銅クラッドアルミニウム顆粒を焼結して、高導電率の卑金属導体ペーストが得られるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属導電率は、銀が最もよく、その次は、それぞれ、銅や金及びアルミニウムになるが、銀の値段が銅より高くて、三番目の金の値段も銀や銅より高いため、一番目と二番目の金属である銀と銅を導線材とすることは、最も好ましいことになる。この十数年、銅導体がより利用される材料であり、それは、銅が、ローコストやロー抵抗率、基板との良い粘着性、優れた溶接腐蝕抵抗力、低散漫性及びハイ抗エレクトロマイグレーション等の特性を有するためである。ただ、銅は、強い酸化力を持つから、調製や応用過程において、容易に酸化することが発生して、その導電力が低下するため、酸素分圧が10ppmより低い窒素下で調製することが必要となり、また、銅電極の導電率は、焼結（sintering）により温度の向上に伴って、増大する。
【０００３】
表１を参照しながら、二種類の高低温焼結の金属銀と銅導体厚膜ペーストの特性や応用を説明する。一般の厚膜卑金属銅ペーストは、焼結温度の高低に係わらず、金属銅顆粒が、大気において、容易に酸化されるから、還元雰囲気下で焼結することにより、銅酸化の問題を避けることが必要であり、また、高焼結温度下で焼結しなければ高導電率が得られないが、一般の厚膜銀ペーストは、大気下で焼結しても、高導電率が得られるとしても、銀が、貴金属であるため、値段が高いし、不安定である。低温で銅ペースト或いは銀ペースト（paste）を焼結すれば、一部の非導電樹脂を含有するため、その導電率が大幅に低下する問題がある。
【０００４】
【表１】
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【０００５】
銀が貴金属であるため、貴金属の銀粉を主な導体材料としては、材料コストが高くなり、値段による変化によって、大きく影響され、材料コストを低下するために、卑金属の銅を材料として選択しかないが、銅ペーストを、還元雰囲気下で焼結することが必要であれば、工程のコストが膨大になり、また、低温で銅ペースト或いは銀ペーストを焼結する場合、高分子樹脂を利用して連結するため、導電性が高くない欠点があり、そのため、四番目のアルミニウムを選択し、アルミニウムは、材料コストが低いし、高導電金属であるが、アルミニウム金属は、表面に、容易に一層の薄い酸化アルミニウムが形成されて、アルミニウム金属が更に酸化されることを避ける特性があり、そのため、厚膜アルミニウムペーストは、金属アルミニウム玉表面の酸化層が、金属アルミニウム玉とアルミニウム玉との接触に悪影響を与え、それで、厚膜アルミニウムペーストの導電率が、一般の厚膜銀ペースト或いは銅ペーストより大幅に低くなる。その故、一般の従来のものは、厚膜金属アルミニウムペーストの導電性を改善できず、実用的なものではない。
【０００６】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、従来の諸欠点を解消でき、大気且つ低温で、銀或いは銅クラッドアルミニウム顆粒を焼結しても、高導電率が得られる卑金属導体ペーストを実現できる、高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法を提供する。
【０００８】
本発明の他の目的は、低温或いは高温の大気において焼結でき、卑金属アルミニウム、銅、貴金属の銀の順に、高い還元電位を有する卑金属アルミニウムの最も高い還元電位を利用して、金属アルミニウム粉末の表面に、約数十ナノメータから数マイクロメーターまでの厚みの銅顆粒を被覆させ、その導電率を向上させ、また、銀で、銅顆粒被膜を、アルミニウム顆粒の表面に還元させて、金属アルミニウム粉末の表面に、約数十ナノメータから数マイクロメーターまでの厚みの銀顆粒を被覆させ、高導電率の銀クラッドアルミニウム粉末体が得られ、ナノメータの銀クラッドアルミニウムであれば、焼結温度が350°Cまでに低下することができ、大幅に材料コストを低減でき、また、PCB基板或いはセラミック基板に適用できるローコストや高導電率の卑金属厚膜導体ペーストの調製方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するため、高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法であり、銅クラッドアルミニウム粉の実施例によれば、少なくとも、金属銅粉を金属銅溶液に溶解する（Ａ）ステップと、前処理後の金属アルミニウム粉末と前記金属銅溶液を混合して、第一金属混合溶液を形成し、前記第一金属混合溶液中において、化学置換反応（Displacement Reaction）を行わせて、前記金属銅の電離された銅イオンを、前記の前処理された金属アルミニウム粉末の表面へ移動させ、前記の前処理された金属アルミニウム粉末の表面に、銅層を形成し、その中、前記銅層の被覆厚みが、数十ナノメータから数マイクロメーターまでの範囲内にある（Ｂ）ステップと、前記第一金属混合溶液をろ過乾燥した後、銅クラッドアルミニウム粉末を取得する（Ｃ）ステップと、前記銅クラッドアルミニウム粉末を、大気において焼結して、銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストが得られる（Ｄ）ステップと、が含まれる。
【００１０】
本発明の上記実施例によれば、前記（Ｄ）ステップは、低温環境において焼結を行い、前記低温環境が220°Cより低い。
【００１１】
本発明の上記実施例によれば、前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、バインダーと、銅クラッドアルミニウム粉末及び添加物からなり、前記バインダーが高分子樹脂であり、前記添加物が分散剤或いはいはレオロジー調整剤である。
【００１２】
本発明の上記実施例によれば、前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率は1x10-5 W・cmより小さい。
【００１３】
本発明の上記実施例によれば、前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、膜スイッチ（Membrane Switch）やタッチパネル（Touch Panel）及び無線IDタグ（Radio Frequency Identification, RFID）に適用される。
【００１４】
本発明の上記実施例によれば、前記（Ｄ）ステップは、高温環境において焼結され、前記高温環境が600°Cより低い。
【００１５】
本発明の上記実施例によれば、前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、銅クラッドアルミニウム粉末と、添加物及びフリット（Frit）からなり、前記添加物が分散剤或いはレオロジー調整剤である。
【００１６】
本発明の上記実施例によれば、前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率は1x10-6 W・cmより小さい。
【００１７】
本発明の上記実施例によれば、前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、受動素子やLED放熱基板及びシリル太陽電池に適用される。
【００１８】
本発明は、高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法であり、銀クラッドアルミニウム粉末の実施例よれば、少なくとも、上記の銅クラッドアルミニウム粉末をエッチ洗浄する（Ａ１）ステップと、エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末をエチレングリコールに溶解させて、銅クラッドアルミニウム粉溶液を形成し、また、金属銀粉をエチレングリコールに溶解させて、金属銀溶液が形成される（Ｂ１）ステップと、前記銅クラッドアルミニウム粉溶液と前記金属銀溶液とを混合して、第二金属混合溶液が形成され、前記第二金属混合溶液において、化学置換反応を行わせ、前記金属銀の電離された銀離子を、前記エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末の表面へ移動させて、マイクロメーター或いはナノメータの銀に還元させ、前記エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末の表面に、一層のマイクロメーター或いはナノメータの銀が形成され、また、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀の被覆厚みが、数十ナノメータから数マイクロメーターまでの範囲内にある（Ｃ１）ステップと、前記第二金属混合溶液をろ過乾燥した後、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末が得られる（Ｄ１）ステップと、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末を、大気において焼結して、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストが得られる（Ｅ１）ステップと、が含有される。
【００１９】
本発明の上記実施例によれば、前記（Ｅ１）ステップは、低温環境において焼結を行い、前記低温環境が300°Cより低い。
【００２０】
本発明の上記実施例によれば、前記マイクロメーターの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、バインダーと、銀クラッドアルミニウム粉末及び添加物からなり、前記バインダーが高分子樹脂であり、前記添加物が分散剤或いはレオロジー調整剤である。
【００２１】
本発明の上記実施例によれば、前記ナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、銀クラッドアルミニウム粉末と添加物からなり、被膜のナノメータの銀をバインダーとして、前記添加物を分散剤或いはレオロジー調整剤とする。
【００２２】
本発明の上記実施例によれば、前記マイクロメーターの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率が1x10-5 W・cmより小さくて、前記ナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率が1x10-6 W・cmより小さい。
【００２３】
本発明の上記実施例によれば、前記マイクロメーターの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、膜スイッチ（Membrane Switch）やタッチパネル（Touch Panel）及び無線IDタグ（Radio Frequency Identification, RFID）に適用され、前記ナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、高出力プリント配線板や受動素子、LED放熱基板及びシリル太陽電池に適用される。
【００２４】
本発明の上記実施例によれば、前記（Ｅ１）ステップは、高温環境において焼結され、前記高温環境が600°Cより低い。
【００２５】
本発明の上記実施例によれば、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末と、添加物及びフリットからなり、前記添加物が分散剤或いはレオロジー調整剤である。
【００２６】
本発明の上記実施例によれば、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストの抵抗率係小於1x10-6 W・cm。
【００２７】
本発明の上記実施例によれば、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペーストは、受動素子やLED放熱基板及びシリル太陽電池に適用される。
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は参考や説明のためであり、本発明は、それによって制限されることが無い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の銅クラッドアルミニウム粉体と銀クラッドアルミニウム粉末体がアルミニウム粉末体の外観と比較する時の概念図である。
【図２】本発明の銅クラッドアルミニウム粉と銀クラッドアルミニウム粉末がアルミニウム粉末と比較する時の熱分析図である。
【図３】本発明の銅クラッドアルミニウム粉の作製流れの概念図である。
【図４】本発明の銅被覆金属アルミニウム粉末表面のSEM図である。
【図５】本発明の銀クラッドアルミニウム粉末の作製流れの概念図である。
【図６】本発明の銀被覆金属アルミニウム粉末表面のSEM図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１〜図６は、それぞれ、本発明の銅クラッドアルミニウム粉体と銀クラッドアルミニウム粉末体がアルミニウム粉末体の外観と比較する時の概念図や、本発明の銅クラッドアルミニウム粉と銀クラッドアルミニウム粉末がアルミニウム粉末と比較する時の熱分析図、本発明の銅クラッドアルミニウム粉の作製流れの概念図、本発明の銅被覆金属アルミニウム粉末表面のSEM図、本発明の銀クラッドアルミニウム粉末の作製流れの概念図及び、本発明の銀被覆金属アルミニウム粉末表面のSEM図である。図のように、本発明は、高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法であり、大気且つ低温下、銀或いは銅クラッドアルミニウム顆粒を焼結して、高導電率の卑金属導体ペーストが得られるものである。
【００３１】
厚膜金属アルミニウムペーストの導電性を改善するため、本発明は、高導電率の銅或いは銀をアルミニウム金属玉の表面に被膜させ、これにより、酸化アルミニウムが金属アルミニウム粉末の表面に生成することを防止しながら、銅或いは銀が被膜された金属アルミニウム粉末の高導電率を維持できる。アルミニウム粉末体と銅クラッドアルミニウム粉体及び銀クラッドアルミニウム粉末体の外観が、図１のように、左から右へ示され、これらの粉体を、高圧により、直径1センチメーター、厚み3.5mmの銀やアルミニウム、銅クラッドアルミニウム及び銀クラッドアルミニウム鋳塊が形成され、測定して、その抵抗値が、表２に示されるように、アルミニウム鋳塊が、アルミニウム粉末体の表面に、一層の酸化層があるため、金属アルミニウム粉末とアルミニウム粉末の接触が隔離され、アルミニウム鋳塊の抵抗値が銀鋳塊の抵抗値の50〜100倍以上になる。しかしながら、アルミニウム粉末の表面に銅膜或いは銀膜を被膜する銅クラッドアルミニウム鋳塊と銀クラッドアルミニウム鋳塊は、その抵抗値が銀鋳塊に相当的に接近する。それは、銅クラッドアルミニウム粉或いは銀クラッドアルミニウム粉末同士の接触抵抗が大幅に改良される。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
図２において、左から右へ、それぞれ、金属アルミニウム粉末と銅クラッドアルミニウム粉及び銀クラッドアルミニウム粉末の重量変化熱分析結果であり、その中、金属アルミニウム粉末は、表面にある酸化アルミニウム膜によって保護されて、温度が上昇しても、酸化反応がないため、重量変化がない。銅クラッドアルミニウム粉は、温度が220°C以上に上昇するとともに重量が増加し、それは、酸化反応が発生したと意味し、また、銀クラッドアルミニウム粉末の方は、アルミニウム表面にある銀膜によって保護されるため、温度が続けて上昇しても、酸化反応が発生しない。
【００３４】
本発明に係る高導電率卑金属厚膜導体ペーストの調製方法は、ローコストの化学置換法で、アルミニウム（Al）>亜鉛（Zn）>鉄（Fe）>ニッケル（Ni）>スズ（Sn）>鉛（Pb）>銅（Cu）>銀（Ag）>プラチナ（Pt）>金（Au）の順の金属還元電位の特性を利用して、金属アルミニウム粉末に銅或いは銀を被膜させる。
【００３５】
銅クラッドアルミニウム粉の実施例によれば、本発明方法の流れは、図３のように、少なくとも、例えば、硫酸銅粉末２ａの金属銅粉を溶液２１に溶解させて、硫酸銅溶液２２が混合されるステップs11と、前処理後金属アルミニウム粉末１と前記硫酸銅溶液２２とを混合して第一金属混合溶液３１が形成されて、前記第一金属混合溶液３１において、化学置換反応（Displacement Reaction）を行わせ、アルミニウム金属の活性が、銅金属より高い特性を利用して、第一金属混合溶液３１のアルミニウムが銅によって置換され、アルミニウム顆粒が第一金属混合溶液３１に解離されて、銅イオンがアルミニウム顆粒の表面に析出され、本発明では、必要とする置換温度と時間内で化学置換反応を行って、前記金属銅から電離された銅イオンが前記前処理された金属アルミニウム粉末１の表面へ移動して、前記前処理された金属アルミニウム粉末１の表面に銅層２が形成されるステップs12と、前記第一金属混合溶液３１をろ過乾燥して、銅クラッドアルミニウム粉末３ａを取得するステップs13と、前記銅クラッドアルミニウム粉末３ａを大気で焼結して、銅クラッドアルミニウム厚膜ペースト３が得られ、その中、前記銅クラッドアルミニウム厚膜ペースト３の銅層２の被覆厚みが、数十ナノメータから数マイクロメーターまでの範囲内にあるステップs14と、を有する。
【００３６】
具体的な実施例によれば、本発明は、ガルバニー電気の置換反応を利用して、銅クラッドアルミニウム粉末を調製し、また、金属銅粉を代替して、高温高導電率或いは低焼結温度低導電率の厚膜導体ペーストを作製し、実験の流れは、図３のように、表面に生成された銅層２を、金属アルミニウム粉末１の接触粘着剤とすることにより、金属アルミニウム粉末の接触抵抗を低減させる。図４から分かるように、銅層２の被覆厚みが約200〜1000nmで、 また、金属アルミニウム粉末１の表面に均一に被覆される。
【００３７】
銀クラッドアルミニウム粉末の実施例によれば、本発明方法の流れは、図５のように、少なくとも、上記銅クラッドアルミニウム粉末３ａをエッチ洗浄するステップs21と、エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末３ｂをエチレングリコール３２に溶解させて、銅クラッドアルミニウム粉溶液３３が形成され、また、例えば、硝酸銀粉末４ａの金属銀粉をエチレングリコール４１に溶解させて、硝酸銀溶液４２が形成されるステップs22と、前記銅クラッドアルミニウム粉溶液３３と前記硝酸銀溶液４２とを混合して、第二金属混合溶液５１を形成し、前記第二金属混合溶液５１において、化学置換反応を行わせ、銅金属の活性が銀金属より高い特性を利用して、第二金属混合溶液５１にある銅と銀が置換されて、銅顆粒が第二金属混合溶液５１に解離されて、銀離子が銅クラッドアルミニウム顆粒の表面に析出され、本発明の必要とする置換温度と時間内で化学置換反応を行って、前記金属銀から電離された銀離子が、前記エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末の表面へ移動して、マイクロメーター或いはナノメータの銀に還元されて、前記被エッチ洗浄された銅クラッドアルミニウム粉末３ｂの表面に、一層のマイクロメーター或いはナノメータの銀４が形成されるステップs23と、前記第二金属混合溶液５１をろ過乾燥して、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末６ａを取得するステップs24と、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム粉末６ａを大気で焼結し、マイクロメーター或いはナノメータの銀クラッドアルミニウム厚膜ペースト６を取得し、その中、前記マイクロメーター或いはナノメータの銀４の被覆厚みが、数十ナノメータから数マイクロメーターまでの範囲内にあるステップs25と、を有する。
【００３８】
具体的な実施例によれば，本発明は、ガルバニー電気の置換反応を利用して、銀クラッドアルミニウム粉末を調製して、高温高導電率や低焼結温度低導電率の導体ペーストを作製し、実験の流れは、図５のように、表面に生成されたマイクロメーター或いはナノメータの銀４を、金属アルミニウム粉末１の接触黏著劑とするため、金属アルミニウム粉末の接触抵抗が低下される。図６から分かるように、銀の被覆厚みが約200〜1000nm、また、金属アルミニウム粉末１の表面に均一に被覆される。
【００３９】
以上のように、前処理によって、金属アルミニウム粉末の表面にある酸化アルミニウムを除去すれば、銅の還元電位がアルミニウムより低い特性を有するため、また、化学置換反応で銅をアルミニウム顆粒に析出させることにより、銅クラッドアルミニウム粉によって調製された導体ペーストは、1.全体の導電率が向上され、2.内部にあるアルミニウムにより、表面に酸化アルミニウムが形成されなく、3.コストが元の銅だけを使用する時より低く、4.抗エレクトロマイグレーションが優れ、5.アルミニウムが、銅によって被覆された後、低温樹脂だけを混合して、低温樹脂銅ペーストの代わりに、低温大気で焼結することができる、等の利点が実現される。
【００４０】
また、銀の還元電位が銅より低いため、銅クラッドアルミニウムの金属玉に対して、化学置換反応を再利用して、銀を金属アルミニウム粉末の表面に析出して、銀クラッドアルミニウムの金属玉が形成され、この銀クラッドアルミニウム粉末によって調製された導体ペーストは、1.全体の導電率が教条され、2.内部にあるアルミニウムにより、表面に酸化アルミニウムが形成されなく、3. コストが元の銀だけを使用する時より低く、4.抗エレクトロマイグレーションが優れ、5.アルミニウムが銀によって被覆された後、低温樹脂だけを混合して、低温樹脂銀ペーストの代わりに、低温大気で焼結することができ、フリットを混合するだけで、高温厚膜銀ペーストの代わりに、大気高温で焼結できる、等の利点が実現される。
【００４１】
表３は、銅クラッドアルミニウムに、それぞれ、樹脂或いはフリットを添加して作製した厚膜銅クラッドアルミニウムペーストを、低温大気で焼結（<220°C）或いは、高温、窒素で焼結する時の電気特性と応用分野であり、この銅クラッドアルミニウム粉は、市販の銅粉の代わりに、厚膜ペーストの低温導体ペーストとして開発できる。また、銀クラッドアルミニウムペーストに、それぞれ、樹脂或フリットを添加して作製した厚膜銀クラッドアルミニウムペーストを、低温大気で焼結或いは高温大気で、焼結する時の電気特性と応用分野であり、この銀クラッドアルミニウム粉末は、市販の銀粉の代わりに、厚膜ペーストの低温導体ペーストとして開発できる。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
アルミニウムの表面に被膜された銀が、ナノメータの銀であれば、300°Cの焼結下で、アルミニウム顆粒に被膜されたナノメータの銀が融化された後、アルミニウムとアルミニウム顆粒との間にあるバインダーとされるため、低温で焼結されても、その微細構成が、緻密的であり、この緻密な微細構成も、シート抵抗値の測定結果に反応され、200〜350°C、15分で、ナノメータの銀クラッドアルミニウムは、非常に低いシート抵抗値になり、このシート抵抗値を抵抗率に変換すれば、その値が、既存の商業化されたナノメータの銀ペーストの抵抗率と、相当する。これは、本発明によって、大気で焼結でき、高導電率を有する（マイクロメーター或いはナノメータ）銀クラッドアルミニウムペーストを、確実に開発したことを意味し、この開発された新規のアルミニウムペーストは、既存の低温銅ペーストの低温熱処理後の低導電率問題を解消でき、また、アルミニウムの表面に、マイクロメーター銀或いはナノメータの銀が被覆されるため、直接に、大気で焼結しても、銀ペーストと相当する高導電率が実現される。
【００４４】
本発明は、プリント配線板（PCB）に銅電極を電気めっきすることが可能で、現在の工業電極材料を改良することにある。本発明は、高価な黄色ライトの開発の必要性を解決し、電気めっき液の汚染問題を解消することにある。また、本発明は、金属銀電極は高価で、また金属銅電極は還元雰囲気で高価な工程を必要とするが、本発明は、太陽エネルギー基板やLED基板及び受動素子基板において使用される金属銅あるいは金属銀の電極を、置換する。
【００４５】
以上のように、本発明は、ローコストと高導電率の卑金属厚膜導体ペーストの調製方法であり、低温或いは高温、大気で焼結でき、有効に従来の諸欠点を解消でき、卑金属アルミニウム、銅、貴金属の銀の順に、高い還元電位を有する卑金属アルミニウムの最も高い還元電位を利用して、金属アルミニウム粉末の表面に、約数十ナノメータから数マイクロメーターなでの厚みの銅顆粒を被覆させ、その導電率を向上させ、また、銀で銅顆粒被膜をアルミニウム顆粒の表面に還元させて、金属アルミニウム粉末の表面に、約数十ナノメータから数マイクロメーターまでの厚みの銀顆粒を被覆させ、高導電率の銀クラッドアルミニウム粉末体が得られ、ナノメータの銀クラッドアルミニウムであれば、焼結温度が、350°Cまでに低下することができ、大幅に材料コストを低減でき、また、PCB基板或いはセラミック基板に適用でき、そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って特許請求を出願する。
【００４６】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１    金属アルミニウム粉末
２    銅層
２ａ  硫酸銅粉末
２１  溶液
２２  硫酸銅溶液
３    銅クラッドアルミニウム厚膜ペースト
３ａ、３ｂ  銅クラッドアルミニウム粉末
３１  金属混合溶液
３２  エチレングリコール
３３  銅クラッドアルミニウム粉溶液
４    マイクロメーター或いはナノメータの銀
４ａ  硝酸銀粉末
４１  エチレングリコール
４２  硝酸銀溶液
５１  第二金属混合溶液
６    銀クラッドアルミニウム厚膜ペースト
６ａ  銀クラッドアルミニウム粉末
s11〜s14  ステップ
s21〜s25  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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