TWI666660B

TWI666660B - 導電端子材料、電阻器與其製作方法

Info

Publication number: TWI666660B
Application number: TW107109143A
Authority: TW
Inventors: 黃宗熙; 蔡承琪
Original assignee: 新力應用材料有限公司
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-07-21
Also published as: TW201939525A

Abstract

本發明揭露一種導電端子材料、電阻器與其製作方法。導電端子材料包括多個導電粒子，每一個導電粒子包含一核心層及包覆核心層的一包覆層，核心層的材料包含金屬或其合金，包覆層的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合。本發明可符合電機電子產品中有害物質禁限用指令(RoHS)所規定的有害物質要求。

Description

導電端子材料、電阻器與其製作方法

本發明關於一種導電端子材料、電阻器與其製作方法。

按，歐盟議會和歐盟部長級理事會一致同意自2006年7月起禁止在電子電器設備中使用鉛、鎘、汞、鉻等四種重金屬。因此，銷往歐盟的電子電器產品需要符合電機電子產品中有害物質禁限用指令(RoHS)所規定的有害物質要求。

本發明的目的為提供一種導電端子材料、電阻器與其製作方法。本發明的電阻器可符合電機電子產品中有害物質禁限用指令(RoHS)所規定的有害物質要求。

本發明提出一種導電端子材料，包括多個導電粒子，每一個導電粒子包含一核心層及包覆核心層的一包覆層，核心層的材料包含金屬或其合金，包覆層的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合。

本發明更提出一種電阻器，包括一基材、一阻抗元件以及兩導電端子。阻抗元件設置於基材上。兩導電端子設置於基材上，並分別連接阻抗元件的兩側，兩導電端子分別具有多個導電粒子，每一個導電粒子包含一核心層及包覆核心層的一包覆層，核心層的材料包含金屬或其合金，包覆層的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合。

在一實施例中，金屬為銀、銅、錳、鎳、金、鋁、鐵或錫。

在一實施例中，基材具有一第一表面、兩第二表面與一第三表面，阻抗元件設置於第一表面，兩第二表面分別連接第一表面與第三表面，且兩導電端子分別設置於第一表面上，並經由兩第二表面且延伸至第三表面。

在一實施例中，電阻器更包括一保護層，其覆蓋在阻抗元件上。

本發明更提出一種電阻器的製作方法，包括：設置一阻抗元件於一基材上；將多個導電粒子與一溶劑混合，以形成一混合材料，其中導電粒子包含一核心層及包覆核心層的一包覆層，核心層的材料包含金屬或其合金，且包覆層的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合；設置混合材料於基材上，並使混合材料分別連接阻抗元件的兩側；以及進行一燒結製程，以於基材上形成兩導電端子。

在一實施例中，溶劑為水、二甲基甲醯胺、四氫呋喃、酮類、醇類、醋酸乙脂、或甲苯。

在一實施例中，設置混合材料於基材的步驟中，是利用塗佈、沾粘、印刷或濺鍍方式設置。

在一實施例中，燒結製程的燒結溫度介於800℃~1050℃。

在一實施例中，製作方法更包括：設置一保護層覆蓋在阻抗元件上。

承上所述，在本發明的一種導電端子材料、電阻器與其製作方法中，導電端子材料或導電端子包括多個導電粒子，每一個導電粒子包含核心層及包覆核心層的包覆層，核心層的材料包含金屬或其合金，包覆層的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合。藉此，可使本發明的電阻器可符合電機電子產品中有害物質禁限用指令(RoHS)所規定的有害物質要求。

1‧‧‧電阻器

11‧‧‧基材

12‧‧‧阻抗元件

13a、13b‧‧‧導電端子

131‧‧‧導電粒子

1311‧‧‧核心層

1312‧‧‧包覆層

14‧‧‧保護層

M‧‧‧混合材料

S‧‧‧溶劑

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

S3‧‧‧第三表面

S01~S05‧‧‧步驟

圖1為本發明較佳實施例的一種電阻器的製作方法的流程步驟圖。

圖2A至圖2F分別為本發明較佳實施例的電阻器的製作過程示意圖。

圖3為本發明較佳實施例的電阻器製作方法的另一流程步驟圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例的導電端子材料、電阻器與其製作方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖1、圖2A至圖2F所示，其中，圖1為本發明較佳實施例的一種電阻器1的製作方法的流程步驟圖，而圖2A至圖2F分別為本發明較佳實施例的電阻器1的製作過程示意圖。

如圖1所示，電阻器1的製作方法可包括：設置一阻抗元件於一基材上(步驟S01)；將多個導電粒子與一溶劑混合，以形成一混合材料，其中導電粒子包含一核心層及包覆核心層的一包覆層，核心層的材料包含金屬或其合金，且包覆層的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合(步驟S02)；設置混合材料於一基材上，並使混合材料分別連接阻抗元件的兩側(步驟S03)；以及進行一燒結製程，以於基材上形成兩導電端子(步驟S04)。以下，請分別配合圖2A至圖2F所示，以說明電阻器1的製作過程。

首先，如圖2A所示，步驟S01為：設置一阻抗元件12於一基材11上。其中，基材11可為硬性基材或軟性基材，硬性基材可為玻璃、金屬、陶瓷或樹脂基材、或是複合式基材。本實施例的基材11是以氧化鋁(Al₂O₃)的硬性基材為例。另外，阻抗元件12為一電阻材料所構成，不含鉛、鎘、汞、鉻等四種重金屬，以符合電機電子產品中有害物質禁限用指令(RoHS)所規定的有害物質要求。在圖2A中，基材11具有一第一表面S1、兩第二表面S2與一第三表面S3，第一表面S1與第三表面S3為基材11的相反表面，且兩個第二表面S2位於基材11的左右側，並分別連接第一表面S1與第三表面S3，而阻抗元件12是設置於基材11的第一表面S1。

另外，如圖2B與圖2C所示，步驟S02為：將多個導電粒子131與一溶劑S混合，以形成一混合材料，其中導電粒子131包含一核心層1311及包覆核心層1311的一包覆層1312，核心層1311的材料包含金屬或其合金，且包覆層1312的材料包含石墨烯(graphene)、石墨(graphite)、奈米碳管(carbon nanotube，CNT)、奈米碳球(carbon nanoball)、或其組合。於此，可將包含多個導電粒子131的導電端子材料混合於溶劑S中並攪拌均勻，以得到膏狀的混合材料。其中，導電粒子131的核心層1311為不含鉛、鎘、汞、鉻等四種重金屬之金屬，例如銀、銅、錳、鎳、金、鋁、鐵或錫等金屬，或上述金屬的任意組合的合金，並不限定。另外，若導電粒子131的包覆層1312的材料是石墨時，其可為天然石墨或人工石墨，並不限制。在本實施例的導電粒子131中，包覆層1312包覆核心層1311的目的是為了可快速導熱，避免使用時溫度太高而燒毀電阻器1。

另外，溶劑S可例如為水、二甲基甲醯胺(DMF)、四氫呋喃(THF)、酮類、醇類、醋酸乙脂、或甲苯。本實施例的溶劑S是以水為例。在不同的實施例中，當溶劑S為酮類時，其可為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、或丙酮；當溶劑S為醇類時，其可為乙醇(Ethanol)、或乙二醇(Ethylene glycol)。此外，溶劑S亦可為上述溶劑(水、二甲基甲醯胺、四氫呋喃、酮類、或醇類)的任意混合，並不限定。

接著，如圖2D所示，進行步驟S03為：設置混合材料M於一基材11上，並使混合材料M分別連接阻抗元件12的兩側。混合材料M可利用塗佈、沾粘、印刷或濺鍍(sputtering)等方式設置於基材11上。於此，塗佈可為噴射塗佈(spray coating)、或旋轉塗佈(spin coating)，而印刷可為噴墨列印(inkjet printing)、或網版印刷(screen printing)，並不限定。值得一提的是，上述設置於基材11的順序依序為步驟S01的阻抗元件12與步驟S02、S03的混合材料M，然並不以此為限，在不同的實施例中，也可先進行步驟S02、S03的混合材料M的設置，再進行步驟S01之阻抗元件12的設置。

接著，進行一燒結製程，以於基材11上形成兩導電端子13a、13b(步驟S04)。其中，燒結製程的燒結溫度可介於800℃~1050℃，以去除混合材料M中的溶劑S(例如水分)，並使混合材料M中留下來的導電端子材料(多個導電粒子131)的分子重新排列，經冷卻(可為室溫冷卻)後可在基材11上形成兩導電端子13a、13b。如圖2D所示，導電端子 13a、13b分別位於基材11的第一表面S1上，並分別連接阻抗元件12的兩側，且經由兩個第二表面S2而延伸至第三表面S3，使得本實施例的電阻器1為一表面貼裝元件(surface-mount device,SMD)。在不同的實施例，電阻器1也可為不同型式的電阻，本發明並不限制其實際呈現的態樣。在一些實施例中，導電端子13a、13b的成份及其重量百分比可如下：銅粉，80%~90%；錳粉，5%~15%；鎳粉，1%~10%；錫粉，1%~10%；碳，1%~10%。

再說明的是，在阻抗的公式中，電阻值=電阻常數(ρ)×長度/面積，因此，影響導電端子13a、13b的阻抗值的因素可包括材料本身(導電粒子131的核心層1311與包覆層1312)特性、導電粒子131的粒徑大小、導電粒子131的截面積或厚度與製程溫度，設計者可藉由上述因素通過適當的調配組成成份來控制導電端子13a、13b(混合材料)的阻抗值，使其阻抗值越低越好，以成為可適用於電阻器1的導電端子。

另外，請參照圖3所示，其為本發明較佳實施例的電阻器1製作方法的另一流程步驟圖。與圖1不同的是，除了步驟S01至步驟S04之外，圖3的製作方法更可包括步驟S05：設置一保護層14覆蓋在阻抗元件12上。如圖2E與圖2F所示，保護層14是設置並覆蓋在阻抗元件12上，以保護阻抗元件12不被異物破壞其特性。在一些實施例中，保護層14的材料例如但不限於為環氧樹脂(Epoxy)或壓克力。

因此，本實施例的電阻器1為表而貼裝元件(SMD)，其包括基材11、阻抗元件12、兩導電端子13a、13b及保護層14。阻抗元件12設置於基材11上，兩導電端子13a、13b設置於基材11上，並分別連接阻抗元件12的兩側，其中，兩導電端子13a、13b分別具有多個導電粒子131，每個導電粒子131包含核心層1311及包覆核心層1311的包覆層1312，核心層1311的材料包含金屬或其合金，而包覆層1312的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合。另外，保護層14覆蓋在阻抗元件12上，以保護阻抗元件12免於被異物破壞其特性。

通過上述的導電端子材料，可使本實施例所製得的電阻器1可符合電機電子產品中有害物質禁限用指令(RoHS)所規定的有害物質要求(無鉛、鎘、汞、鉻等四種重金屬)。

綜上所述，在本發明的一種導電端子材料、電阻器與其製作方法中，導電端子材料或導電端子包括多個導電粒子，每一個導電粒子包含核心層及包覆核心層的包覆層，核心層的材料包含金屬或其合金，包覆層的材料包含石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合。藉此，可使本發明的電阻器可符合電機電子產品中有害物質禁限用指令(RoHS)所規定的有害物質要求。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於後附的申請專利範圍中。

Claims

一種導電端子材料，包括：多個導電粒子，每一個該導電粒子包含一核心層及包覆該核心層的一包覆層，該核心層的材料為金屬或其合金，該包覆層的材料為石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合；其中該核心層的材料不包含鉛、鎘、汞、鉻之金屬。
一種電阻器，包括：一基材；一阻抗元件，設置於該基材上；以及兩導電端子，設置於該基材上，並分別連接該阻抗元件的兩側，該兩導電端子分別具有多個導電粒子，每一個該導電粒子包含一核心層及包覆該核心層的一包覆層，該核心層的材料為金屬或其合金，該包覆層的材料為石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合；其中該核心層的材料不包含鉛、鎘、汞、鉻之金屬。
如申請專利範圍第2項所述的電阻器，其中該金屬為銀、銅、錳、鎳、金、鋁、鐵或錫。
如申請專利範圍第2項所述的電阻器，其中該基材具有一第一表面、兩第二表面與一第三表面，該阻抗元件設置於該第一表面，該兩第二表面分別連接該第一表面與該第三表面，且該兩導電端子分別位於該第一表面上，並經由該兩第二表面且延伸至該第三表面。
如申請專利範圍第2項所述的電阻器，更包括：一保護層，覆蓋在該阻抗元件上。
一種電阻器的製作方法，包括；設置一阻抗元件於一基材上；將多個導電粒子與一溶劑混合，以形成一混合材料，其中該導電粒子包含一核心層及包覆該核心層的一包覆層，該核心層的材料為金屬或其合金，且該包覆層的材料為石墨烯、石墨、奈米碳管、奈米碳球、或其組合；其中該核心層的材料不包含鉛、鎘、汞、鉻之金屬；設置該混合材料於該基材上，並使該混合材料分別連接該阻抗元件的兩側；以及進行一燒結製程，以於該基材上形成兩導電端子。
如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中該溶劑為水、二甲基甲醯胺、四氫呋喃、酮類、醇類、醋酸乙脂、或甲苯。
如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中設置該混合材料於該基材的步驟中，是利用塗佈、沾粘、印刷或濺鍍方式設置。
如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中該燒結製程的燒結溫度介於800℃~1050℃。
如申請專利範圍第6項所述的製作方法，更包括：設置一保護層覆蓋在該阻抗元件上。