叠合式低电容过电压保护元件制造技术

一种叠合式低电容过电压保护元件，特征是：该叠合式低电容过电压保护元件，是由一层位于基板上以导体材料构成的下电极板，一层设于下电极板之上的对电压敏感的材料，一层位于对电压敏感的材料上以导体材料的上电极板所构成。优点是：符合低电容特性需求；兼顾保护启动触发电压与保护功能发挥之后的箝制电压特性，可应用标准厚膜印刷生产设备制作，设备投资低、量产容易，在降低成本的同时可得到更佳的特性展现。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种过电压保护元件，特别是一种尤其是叠合式低电容过电压保护元件。从所周知，过电压对于电路系统会造成损害，而在研究日益深入的今天，过电压对于较以前更为精密的系统元件的破坏所产生的经济损失金额也逐渐加大，随着使用系统的个人化与行动化，以及系统高速化与低压化的趋势，过电压的破坏力也相对更为增强。有鉴于此，于系统线路中增设过电压保护元件的需求，也就越来越广泛与迫切。在过电压保护元件的特性上，一般元件均具有电容的特性，相对于系统工作频率的高速化发展，同时考虑过电压保护元件电容值越低、反应速度越快的需要，目前应用此类型产品的元件几乎都朝着采用更低电容值的方向发展。但是在考虑降低过电压保护元件的电容值的同时，还必须考虑保护元件的保护启动触发电压与保护功能发挥之后的箝制电压，若该电压保持的越低将会使对被保护元件的影响降至更低的程度。电压敏感材料现在已有数种材料被发表或使用于过电压保护元件材料，氧化锌是变阻器的主要材料之一，其乃是目前使用最多的过电压保护元件。在美国专利第4,726,991号发表了一种元件，其元件的结构为导体或半导体粉末被覆一层绝缘层，此绝缘层的厚度小于数百原子径(angstroms)。另外，使用各种导体粉末、半导体粉末或非导体粉末均匀混合于含有结合剂的电压敏感材料，已被发表于多篇美国专利中，例如美国专利第3,685,026、3,685,028、4,977,357、5,068,634、5,260,848、5,294,374、5,393,596及5,807,509号等案，均是这些材料可当作过电压保护元件的电压敏感材料，均可运用于本专利技术的叠合式过电压保护元件中。芯片型积层式变阻器元件是目前运用最广的元件之一，但是此种元件的电容值偏高却也是其本质特性上的缺点，虽然靠着结构上的调整，是有机会将电容值降至3pF左右的程度，但是保护启动触发电压与保护功能发挥之后的箝制电压却也相对提高；另一常用的过电压保护元件则为半导体式的特殊二极管元件，但是此种元件亦仅能达成3pF左右的电容值特性。常见完全针对低电容值的过电压保护元件，其构造与作用特点为藉由元件两端电极断面中间形成一微间隙，并将对电压敏感的材料填入此一间隙之中，因电极断面的面积极小，而使过电压保护元件具有极低的电容值，此一电容值一般均在1pF以下。目前已公开的元件结构共有两种第一种使采用一般印刷电路板(PCB)制程来完成元件主体结构，美国专利第6,023,028号及第5,974,661号，即其结构乃如图1所示，具有一以绝缘板材构成的基板100，绝缘基板100上形成分开的左右电极层111、112，其通常是以铜箔构成；在左右电极层111、112之上，以及其间的基板100上方，用为对电压敏感的材料层120；该材料层120之上，复为一起被覆着左、右电极层的主体结构保护层130；另外一种则是采用标准厚膜印刷制程而得的，如美国专利第6,013,358号案，其结构乃如图2所示，具有一陶瓷承载基板200，其上形成一微间隙切割缓冲玻璃材料层220；其上主两侧则形成印刷导体左右电极层231、232，此左右电极层乃分离并被覆部份的左右电极层；对电压敏感的材料层240是形成于左右电极层231、232上，并伸入于上述缓冲玻璃材料层220之中；最上方则是为整个主体结构的保护层250，此种采用标准厚膜印刷制程所制造的过电压保护元件，必需同时配合特殊的微间隙切割制程来完成元件的主体结构。此两种元件的主体结构与相对制程，可以轻易作到符合低电容值的特性需求，但是却也因此产生了如下列叙述所示的诸多缺点、问题与制程困难点1、以印刷电路板(PCB)制程制作低电容过电压保护元件，由于印刷电路板(PCB)制程上的先天限制，微间隙的形成虽相当容易，但是间隙距离却受到限制而无法做得很小，低电容值特性虽然可以符合，但是保护启动触发电压与保护功能发挥之后的箝制电压却也相当高，对于保护功能有不良影响。2、以标准厚膜印刷制程，同时配合特殊的微间隙的切割制程来完成元件的主体结构；虽然此标准厚膜印刷制程可以完成叠层结构，微间隙切割制程也可以达到相当小的间隙尺寸，但是特殊的微间隙切割制程，需要有特殊的微间隙切割设备，所需投资的设备成本高；此外，切割制程非常容易形成电极于间隙断面的毛边，产生的尖端放电效应对元件生产合格率有极大影响，而且切割作业的速度不能太快，也使得生产速度受到极大的限制。有鉴于上述的常见低电容值的过电压保护元件所具有的缺点，本技术的主要目的旨在提供一种叠合式低电容过电压保护元件，依本技术的此种叠合式低电容过电压保护元件，不但符合低电容特性需求，又兼顾保护启动触发电压与保护功能发挥之后的箝制电压特性的可能结构设计，藉由结构上的考虑调整制程，即可应用标准厚膜印刷生产设备制作完成低电容值的过电压保护元件主体结构，不仅设备投资低、量产容易，同时因为相关制程作业调整性佳，在降低成本的同时也得到更佳的特性展现。本技术的另一主要目的是提供一种叠合式低电容过电压保护元件，其电容值可以轻易的达到1pF以下，可以符合低电容过电压保护的需求。本技术的又一目的是提供一种叠合式低电容过电压保护元件，其于达成低电容值特性需求之外，保护启动触发电压与保护功能发挥之后的箍制电压特性，仍然可以保持于相当低的位准。本技术的再一目的提供一种叠合式低电容过电压保护元件，其设备投资相当低廉，可轻易地以批量生产低成本，高合格率低电容过电压保护元件。本技术的上述目的是由如下技术方案来实现的。一种叠合式低电容过电压保护元件，其特征在于是种叠合式低电容过电压保护元件，其结构包括一层位于基板上以导体材料构成的下电极板，一层设于下电极板之上的对电压敏感的材料，以及一层位于对电压敏感的材料上导体材料的上电极板构成。除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下
技术实现思路
在设于下电极板之上的对电压敏感的材料，以及一层位于对电压敏感的材料上导体材料的上电极板之间，设有一层位于对电压敏感的材料上以预留连接孔位电容值限制低介电系数材料层。对电压敏感的材料的厚度为3μm到150μm。低介电系数材料为玻璃材料。低介电系数材料为高分子材料。低介电系数材料为陶瓷材料。本技术的优点在于1、本技术叠合式低电容过电压保护元件，元件电容值可以由印刷叠合面积与对电压敏感的材料层的厚度加以控制，可以轻易作到符合电容值小于1pF以下的需求。2、本技术叠合式低电容过电压保护元件中对电压敏感的材料层的厚度可以利用模具与印刷参数调整，故保护启动触发电压与保护功能发挥之后的箝制电压特性，即可以经由调整而保护于相当低的位准。3、利用标准厚膜印刷制程即可完成本技术的制作，设备与相关产品共用性高，极具批量生产性，同时成本低；此外印刷叠合接触部位为平面，无尖端放电效应，结构批量生产容易、合格率高。以下结合附图及较佳实施例对本技术作进一步说明。 附图说明图1是常见PCB式低电容过电压保护元件结构的剖面结构图；图2是常见微间隙切割、厚膜印刷式低电容过电压保护元件结构的剖面结构图；图3是本技术叠合式低电容过电压保护元件结构的剖面结构的一图6A至图6E是图5A至图5E所示制程实施例的侧面图；图7是本技术的静电放电的反应曲线。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠合式低电容过电压保护元件，其特征在于：是由一层位于基板上以导体材料构成的下电极板，一层设于下电极板之上的对电压敏感的材料，以及一层位于对电压敏感的材料上导体材料的上电极板构成。

【技术特征摘要】
1.一种叠合式低电容过电压保护元件，其特征在于是由一层位于基板上以导体材料构成的下电极板，一层设于下电极板之上的对电压敏感的材料，以及一层位于对电压敏感的材料上导体材料的上电极板构成。2.如权利要求1所述的叠合式低电容过电压保护元件，其特征在于在设于下电极板之上的对电压敏感的材料，以及一层位于对电压敏感的材料上导体材料的上电极板之间，设有一层位于对电压敏感的材料上以预留连接孔位的电容值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊远，徐康能，
申请(专利权)人：佳邦科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]