專利名稱：瞬時脈沖抑制器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子半導體材料及其在電子線路靜電放電防 護器件中的應用，尤其涉及一種瞬時脈沖抑制器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在高分子電子材料器件的使用過程中由于接觸、離開、摩擦等極
易產(chǎn)生靜電荷積累，在特定條件下這些設(shè)備的1/0端口處極易發(fā)生靜 電放電(ESD)，受到靜電放電的危害，輕則損傷器件，影響設(shè)備的使 用，重則器件發(fā)生永久性損毀，設(shè)備報廢。
這就要求有一種靜電抑制器件，能把靜電放電產(chǎn)生的強烈靜電脈 沖通過靜電抑制器件導入地面，從而把設(shè)備的對電壓敏感的高端器件 有效的保護起來。而現(xiàn)有的無機半導體材料防護器件雖然也能夠防護 靜電放電(ESD)危害，但這些器件本身的固有電容為數(shù)十皮法或者 更高的數(shù)量級，當這些器件防護高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備端口時，由于過高 的固有電容從而使高速數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生數(shù)據(jù)失真或丟失等問題。 這就迫切需要我們制造一種靜電防護元器件，其固有電容為幾皮法甚 至更低的數(shù)值，能有效的處理ESD瞬變時產(chǎn)生的高電流，而不影響高 頻電路信號的傳輸。
本發(fā)明的申請人在其中國公開號CN1805665中公開了一種貼片 式高分子ESD防護器件的制造方法，芯材漿料以介電性能很好的高分 子材料為基體，將導體粒子，半導體粒子及絕緣粒子有效的粘結(jié)組合 制備成高分子基半導體材料，這種材料具有優(yōu)良的加工性能，其應用與靜電防護領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢，由于采用的粒子足夠小，那么就能
把這類基于高分子半導體材料的靜電抑制器件(PESD)的固有電容降 致很低，通常為0. lpf左右，從而滿足對高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的ESD防 護。這類器件可以加工成0603(1. 6X0. 8mm)、 0402(1. 0X0. 5mm)， 甚至在一個元件里面集成2路、4路等多路保護線路。而器件本身的 固有電容在lpf以下。器件能夠根據(jù)不同的需要把靜電脈沖鉗位到數(shù) 百伏至數(shù)十伏等不同的范圍。而器件所能承受的ESD脈沖浪涌的能力 能夠滿足IEC 61000-4-2的標準，器件經(jīng)受數(shù)上百至數(shù)千次的浪涌 沖擊，依然具有靜電防護功能。
高分子基ESD防護器件常被設(shè)計成貼片式器件。這類器件與被保 護電路成并聯(lián)關(guān)系。正常工作電壓下為高阻態(tài)、斷路狀態(tài)，當發(fā)生靜 電放電時，由于量子隧穿效應ESD防護器件在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榈?阻狀態(tài)，把靜電流導向地面。
本發(fā)明的申請人在其中國公開號CN101221847中又公開了一種 貼片式高分子基ESD防護器件及其制造方法，在公開號CN1805665的 基體材料的基礎(chǔ)上，在基材表面的內(nèi)電極上開設(shè)電極槽，芯材漿料涂 覆并充滿電極槽。電極槽的寬度為2 20密耳，約為0.0508 0. 508mm。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種瞬時脈沖抑制器件，基 于具有半導體效應的高分子材料。
本發(fā)明又一所要解決的技術(shù)問題是提供一種瞬時脈沖抑制器件 的制造方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種瞬時脈沖抑制器件，包括基板、內(nèi)電極、端電極和外側(cè)的包封層，所述的內(nèi)電極 中部開設(shè)有狹縫，狹縫中充滿高分子半導體材料，其特征在于所述 狹縫的寬度為0.01 0. lmm，所述的高分子半導體材料由高分子基體、 半導體填料、導體填料、絕緣填料和交聯(lián)助劑混合而成，其中，高分 子基體的體積電阻系數(shù)〉109Q /cm，交聯(lián)助劑占高分子半導體材料重 量百分比0. 1 1%。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的狹縫寬度為0. 01 0. 05mm。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述高分子半導體材料按重量百分比計包 括下述組分
高分子基體 40 60%
半導體填料 10 40%
導體填料 10 40%
絕緣填料 1 15%
交聯(lián)助劑 0. 1 1%。
高分子基體的用量具體可以為40， 42， 45， 48， 50， 52， 55， 58或60%;半導體填料的用量具體可以為10， 15, 20， 25， 30， 35 或40%;導體填料的用量具體可以為10， 15， 20， 25， 30， 35或40%; 絕緣填料的用量具體可以為1， 2， 3， 5， 8， 10， 12或15%;交聯(lián)助 劑的用量具體可以為0. 1， 0.2， 0.5, 0.6， 0.8或1%。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的高分子基體為聚乙烯、聚丙烯、聚 氨酯、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、硅橡膠中的一種或多種的混合物。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的半導體填料為氧化鋅、鈦酸鋇、碳 化硅中的一種或多種的混合物，粒徑為l 20um,或為l 100nm。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的導電填料為鎳粉、鎳粉、鋁粉、銀 粉中的一種或多種的混合物，粒徑為O. 1 30um。
6在上述方案的基礎(chǔ)上，絕緣填料為氧化硅、氧化鋁、氫氧化鎂、
氫氧化鋁中的一種或多種的混合物，粒徑為0.1 10um，或為l 100nm。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的交聯(lián)助劑為多官能團不飽和化合 物，如硅垸偶聯(lián)劑。
針對上述的瞬時脈沖抑制器件的制造方法，包括下述步驟
a、 取雙面覆有金屬箔片的基板，用化學蝕刻、機械切割或激光切割 在一面銅箔上加工形成內(nèi)電極及端電極，在另一面銅箔加工形成焊 盤；
b、 在內(nèi)電極中部用機械或激光打孔或切割形成一條狹縫，狹縫的寬 度為0.01 0. lmm，對狹縫進行鈍化防氧化處理，并在內(nèi)表面依次鍍 銅和金或依次鍍鎳和金；
c、 將高分子基體、半導體填料、導體填料、絕緣填料和交聯(lián)助劑按 比混合均勻，將制得高分子半導體材料在內(nèi)電極的狹縫處采用印刷涂 印并通過高溫輻射交聯(lián)；
d、 將包封層材料印刷于高分子半導體材料表面，并加熱固化，形成 包封層；
e、 按設(shè)計形狀用劃片設(shè)備沿切割線切割，獲得單個瞬時脈沖抑制器 件。
本發(fā)明的有益效果是
通過減小狹寬度可有效降低器件作用時間；而通過加入偶聯(lián)劑則 可以增大材料的穩(wěn)定性進而提高器件的使用壽命。


圖1為本發(fā)明瞬時脈沖抑制器件的電極結(jié)構(gòu)示意圖及局部放大圖。
7圖2為本發(fā)明瞬時脈沖抑制器件的悍盤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明加工電極后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明印刷高分子半導體材料后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明印刷包封層后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明瞬時脈沖抑制器件的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖,
附圖中標號說明
l一狹縫 2-內(nèi)電極 3 —端電極 4一焊盤 5—切割線 6 —切割線
7—環(huán)氧樹脂基體 8-高分子半導體材料 9一包封層
具體實施例方式
請參與圖1為本發(fā)明瞬時脈沖抑制器件的電極結(jié)構(gòu)示意圖及局 部放大圖，圖2為本發(fā)明瞬時脈沖抑制器件的焊盤結(jié)構(gòu)示意圖，圖3 為本發(fā)明加工電極后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明印刷高分子半導體 材料后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本發(fā)明印刷包封層后的結(jié)構(gòu)示意圖和圖 6為本發(fā)明瞬時脈沖抑制器件的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖所示， 一種瞬時 脈沖抑制器件，包括基板、內(nèi)電極、端電極和外側(cè)的包封層，所述的 內(nèi)電極中部開設(shè)有狹縫，狹縫中充滿高分子半導體材料，其特征在于-所述狹縫的寬度為0. 01 0. 05mm。
所述高分子半導體材料按重量百分比計包括下述組分
高分子基體 40 60%
半導體填料 10 40%
導體填料 10 40%絕緣填料 1 15% 交聯(lián)助劑 0. 1 1%。
所述的高分子基體為聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、硅樹 脂、硅橡膠中的一種或多種的混合物。
所述的半導體填料為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅中的一種或多種的 混合物，粒徑為l 20um，或為納米級。
所述的導電填料為鎳粉、鎳粉、鋁粉、銀粉中的一種或多種的混 合物，粒徑為O. 1 30um。
絕緣填料為氧化硅、氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或多 種的混合物，粒徑為O. 1 10um，或為納米級。
所述的交聯(lián)助劑為硅烷偶聯(lián)劑。
所述的高分子半導體材料由高分子基體、半導體填料、導體填料、 絕緣填料和交聯(lián)助劑混合而成，其中，高分子基體的體積電阻系數(shù)〉 109Q/cm，交聯(lián)助劑占高分子半導體材料重量百分比O. 1 1%。
針對上述的瞬時脈沖抑制器件的制造方法，包括下述步驟
a、 取雙面覆有金屬箔片的基板，用化學蝕刻、機械切割或激光切割 在一面銅箔上加工形成內(nèi)電極及端電極，在另一面銅箔加工形成焊 盤；
b、 在內(nèi)電極中部用機械或激光打孔或切割形成一條狹縫，狹縫的寬 度為0.01 0. lram，對狹縫進行鈍化防氧化處理，并在內(nèi)表面依次鍍 銅和金或依次鍍鎳和金；
c、 將高分子基體、半導體填料、導體填料、絕緣填料和交聯(lián)助劑按 比混合均勻，將制得高分子半導體材料在內(nèi)電極的狹縫處采用印刷涂 印并通過高溫輻射交聯(lián)；
d、 將包封層材料印刷于高分子半導體材料表面，并加熱固化，形成包封層；
e、按設(shè)計形狀用劃片設(shè)備沿切割線切割，獲得單個瞬時脈沖抑制器 件。
權(quán)利要求
1、一種瞬時脈沖抑制器件，包括基板、內(nèi)電極、端電極和外側(cè)的包封層，所述的內(nèi)電極中部開設(shè)有狹縫，狹縫中充滿高分子半導體材料，所述的高分子半導體材料包括高分子基體、半導體填料、導體填料、絕緣填料，其特征在于所述的高分子半導體材料還含有交聯(lián)助劑，所述狹縫的寬度為0.01～0.1mm，其中，高分子基體的體積電阻系數(shù)>109Ω/cm，交聯(lián)助劑占高分子半導體材料重量百分比0.1～1％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子半導體材料瞬時脈沖抑制器件，其 特征在于所述的狹縫寬度為0.01 0.05mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子半導體材料瞬時脈沖抑制器件， 其特征在于所述高分子半導體材料按重量百分比計包括下述組分高分子基體 40 60% 半導體填料 10 40% 導體填料 10 40% 絕緣填料 1 15% 交聯(lián)助劑 0. 1 1%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瞬時脈沖抑制器件，其特征在于所述的 高分子基體為聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、硅橡膠 中的一種或多種的混合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瞬時脈沖抑制器件，其特征在于所述的半導體填料為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅中的一種或多種的混合物，粒徑為l 20um，或為1 100nm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瞬時脈沖抑制器件，其特征在于所述的 導電填料為鎳粉、鎳粉、鋁粉、銀粉中的一種或多種的混合物，粒徑 為0. 1 30um。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瞬時脈沖抑制器件，其特征在于絕緣填 料為氧化硅、氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或多種的混合物，粒徑為0. 1 10y m，或為1 100nm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瞬時脈沖抑制器件，其特征在于所述的 交聯(lián)助劑為硅烷偶聯(lián)劑。
9、 針對權(quán)利要求1至8之一所述的瞬時脈沖抑制器件的制造方法， 其特征在于包括下述步驟a、 取雙面覆有金屬箔片的基板，用化學蝕刻、機械切割或激光切割 在一面銅箔上加工形成內(nèi)電極及端電極，在另一面銅箔加工形成焊 盤；b、 在內(nèi)電極中部用機械或激光打孔或切割形成一條狹縫，狹縫的寬 度為0.01 0. lmm，對狹縫進行鈍化防氧化處理，并在內(nèi)表面依次鍍 銅和金或依次鍍鎳和金；c、 將高分子基體、半導體填料、導體填料、絕緣填料和交聯(lián)助劑按 比混合均勻，將制得高分子半導體材料在內(nèi)電極的狹縫處采用印刷涂 印并通過高溫輻射交聯(lián)；d、 將包封層材料印刷于高分子半導體材料表面，并加熱固化，形成 包封層；e、 按設(shè)計形狀用劃片設(shè)備沿切割線切割，獲得單個瞬時脈沖抑制器 件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分子半導體材料及其在電子線路靜電放電防護器件中的應用，為一種瞬時脈沖抑制器件，包括基板、內(nèi)電極、端電極和外側(cè)的包封層，所述的內(nèi)電極中部開設(shè)有狹縫，狹縫中充滿高分子半導體材料，所述狹縫的寬度為0.01～0.1mm，所述的高分子半導體材料由高分子基體、半導體填料、導體填料、絕緣填料和交聯(lián)助劑混合而成，其中，高分子基體的體積電阻系數(shù)＞10⁹Ω/cm，交聯(lián)助劑占高分子半導體材料重量百分比0.1～1％。優(yōu)點是通過減小狹寬度可有效降低器件作用時間；而通過加入偶聯(lián)劑則可以增大材料的穩(wěn)定性進而提高器件的使用壽命。
文檔編號H01C7/13GK101488386SQ20091004619
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者偉 劉, 吳興農(nóng), 張玉月, 江 李 申請人:上海長園維安微電子有限公司