專利名稱：：高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及高分子基靜電放電抑制器，用于高頻電路壓敏元件靜電防護(hù)，尤其是一種高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代材料技術(shù)特別是高分子電子材料的發(fā)展，現(xiàn)代通訊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的速率越來越快，功能越來越強(qiáng)大，所采用的高端芯片對過電壓極為敏感，但這類器件的耐受電壓沖擊的能力提升有限，使設(shè)備的造價(jià)越來越高。在使用過程中這些設(shè)備的1/0端口處由于接觸、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(bào)廢。這就要求有一種靜電浪涌抑制器，把靜電放電產(chǎn)生的強(qiáng)烈靜電脈沖通過靜電抑制器導(dǎo)入地面，從而把設(shè)備中對電壓敏感的高端器件有效的保護(hù)起來。而現(xiàn)有的無機(jī)半導(dǎo)體材料防護(hù)器件雖然也能夠防護(hù)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(dāng)這些器件防護(hù)高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備端口時(shí)，由于過高的固有電容而使高速數(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(hù)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(shí)產(chǎn)生的高電流，而不影響高頻電路信號的傳輸。以介電性能很好的高分子材料為基體，將導(dǎo)體離子，半導(dǎo)體離子及絕緣離子有效的粘結(jié)組合可制備一種高分子基半導(dǎo)體材料，這種材料具有優(yōu)良的加工性能，其應(yīng)用于靜電防護(hù)領(lǐng)域具有獨(dú)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(dǎo)體材料的靜電抑制器件(PESD)的固有電容降致很低，通常為0.2pf左右，從而滿足對高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的ESD防護(hù)。這類器件可以加工成0603(1.6X0.8mm)、0402(1.0X0.5mm)，甚至在一個(gè)元件里面集成2路、4路等多路保護(hù)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IEC61000-4-2的標(biāo)準(zhǔn)，器件經(jīng)受數(shù)百至數(shù)千次的浪涌沖擊，依然具有靜電防護(hù)功能。高分子基ESD防護(hù)器件常被設(shè)計(jì)成貼片式器件，這類器件與被保護(hù)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(dāng)發(fā)生靜電放電時(shí)，由于量子隧穿效應(yīng)ESD防護(hù)器件在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，把靜電流導(dǎo)向地面。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件，可有效抑制靜電放電，用于高頻電路壓敏元件靜電防護(hù)。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供上述高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法。4本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件，包括基板、內(nèi)電極、芯材，端部設(shè)有的端電極，其中，所述的基板包括上下兩塊，在上、下基板之間夾有一塊半固化片，半固化片上設(shè)有通孔，上基板、半固化片、下基板依次疊置，上、下基板上內(nèi)電極的前端相對設(shè)置，并且半固化片上的通孔對應(yīng)于兩內(nèi)電極前端的相匯處，通孔中填充有芯材漿料，該芯材漿料分別與上、下基板的內(nèi)電極接觸，構(gòu)成靜電防護(hù)器件。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述上、下基板上內(nèi)電極的寬度為0.20.5mm，端電極為齊平或開半圓缺口的形狀。具體的，內(nèi)電極的寬度可以為0.2，0.25，0.3，0.35，0.4，0.45或0.5mm。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述半固化片的厚度為0.020.lmm，半固化片上通孔的孔徑為0.30.6mm。具體的，半固化片的厚度可以為0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09或0.lmm，通孔孔徑可以為0.3，0.35，0.4，0.45，0.5，0.55或0.6mm。針對上述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，包括下述步驟第一步在雙面覆銅的環(huán)氧樹脂基板上采用化學(xué)蝕刻、機(jī)械切割或激光切割的方法在銅箔上加工內(nèi)電極和端電極，并進(jìn)行防氧化處理，加工成上基板和下基板，同時(shí)在上、下基板上加工形成定位孔；第二步取半固化片根據(jù)設(shè)計(jì)圖形加工形成通孔和定位孔，定位孔與上、下基板上的定位孔位置對應(yīng)；第三步制備芯材漿料，在下基板的內(nèi)電極前端印刷芯材漿料；第四步將半固化片通過定位孔貼敷于下基板上的同時(shí)將上基板通過定位孔壓敷于半固化片上，使上、下基片內(nèi)電極的前端相對設(shè)置，并且半固化片上的通孔對應(yīng)于兩內(nèi)電極前端的相匯處，下基板上的芯材漿料填充在半固化片的通孔中，上、下基板上的內(nèi)電極通過半固化片通孔夾貼于芯材漿料上下兩側(cè)，制成半成品；第五步將貼合好的半成品在熱壓機(jī)上加壓并加熱固化芯材漿料及半固化片；第六步在端電極的中心部位采用機(jī)械或激光方式打孔或切割一條狹縫，并在孔或狹縫內(nèi)表面依次鍍銅和金，或依次鍍鎳和金；第七步按設(shè)計(jì)尺寸切割，制成雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的芯材由包括高分子基體材料、半導(dǎo)體填料、金屬填料、絕緣填料和交聯(lián)劑按比例混合而成，各組分按體積百分比計(jì)為高分子基體材料4060半導(dǎo)體±真料1040金屬±真料1040絕緣填料115交聯(lián)劑0.11。具體的，高分子基體材料的體積百分比可以為40，42，45，48，50，52，55，58或60;半導(dǎo)體填料的體積百分比可以為10，15，20，25，30，35或40;金屬填料的體積百分比可以為1Q，15，20，25，30，35或40;絕緣填料的體積百分比可以為1，2，5，8，10，12或15;交聯(lián)劑的體積百分比可以為0.l，O.2，0.3，0.5，0.6，0.8或1。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的高分子基體材料可以為熱塑性、熱固性聚合物、橡膠、彈性體等，具體可以為聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、硅樹脂，硅橡膠中的一種或以上的組合物，其體積電阻系數(shù)>109Q/cm。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的半導(dǎo)體填料為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅中的一種或以上的組合物，半導(dǎo)體粒子的粒徑為lOOnm10iim。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的金屬填料為銅粉、鎳粉、鋁粉、銀粉中的一種或以上的組合物，粒徑為0.130微米。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的絕緣粒子為二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或以上的組合物，粒徑為100nm10iim。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的交聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或多官能團(tuán)不飽和化合物。本發(fā)明的有益效果是1、采用層壓復(fù)合技術(shù)，器件電器性能更好，可實(shí)現(xiàn)更低嵌位電壓功能；2、復(fù)合方式將芯材漿料密封于基體內(nèi)部可提高器件的耐候性；3、完全封閉的器件結(jié)構(gòu)使得器件能夠耐受更高能量的沖擊；4、雙面的設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品更易在安裝過程中無須正反面識別，更易使用。圖1為本發(fā)明雙面覆銅的環(huán)氧樹脂基板的電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明半圓化片結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明印刷芯材漿料后的下基板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明上基板、半固化片、下基板相互復(fù)合的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明復(fù)合后半成品的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明靜電防護(hù)器件的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)號說明1-上基板11-內(nèi)電極2-下基板21-內(nèi)電極3-端電極4-半固化片41-通孔5-芯材具體實(shí)施方式實(shí)施例1請參閱圖1為本發(fā)明雙面覆銅的環(huán)氧樹脂基板的電極結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明半固化片結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明印刷芯材漿料后的下基板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明上基板、半固化片、下基板相互復(fù)合的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本發(fā)明復(fù)合后半成品的結(jié)構(gòu)示意圖和圖6為本發(fā)明靜電防護(hù)器件的半剖結(jié)構(gòu)示意圖所示，高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，包括下述步驟第一步在雙面覆銅的環(huán)氧樹脂上基板1和下基板2上采用化學(xué)蝕刻、機(jī)械切割12-定位孔22-定位孔42-定位孔6或激光切割的方法在銅箔上加工內(nèi)電極11、21和端電極3，其中，內(nèi)電極11、21的寬度為0.5mm，端電極3為開半圓缺口的形狀，并進(jìn)行沉金等防氧化處理，同時(shí)在上、下基板1、2上加工形成定位孔12、22，如圖1;第二步取半固化片4根據(jù)設(shè)計(jì)圖形加工形成通孔41和定位孔42，半固化片4的厚度為0.lmm，半固化片4上通孔41的孔徑為0.5mm，定位孔42與上、下基板1、2上的定位孔12、22位置對應(yīng)，如圖2;第三步將高分子基體材料、半導(dǎo)體填料、金屬填料、絕緣填料和交聯(lián)助劑等按比混合均勻制成芯材5漿料，在下基板2的內(nèi)電極21前端印刷芯材漿料形成芯材5，如圖3;第四步將半固化片4通過定位孔42貼敷于下基板2上的同時(shí)將上基板1通過定位孔12壓敷于半固化片4上，使上、下基片1、2上的內(nèi)電極11、21相對設(shè)置，并且半固化片4上的通孔41對應(yīng)在上、下基片內(nèi)電極11、21的交疊處，下基板2上的芯材5填充在半固化片4的通孔41中，上、下基板上的內(nèi)電極11、21通過半固化片通孔41夾貼于芯材5漿料的上下兩側(cè)，如圖4，制成半成品；第五步將貼合好的半成品在熱壓機(jī)上加壓并加熱固化芯材5漿料及半固化片4;第六步在端電極3的中心部位采用機(jī)械或激光方式打孔，并在孔的內(nèi)表面依次鍍銅和金，或依次鍍鎳和金，如圖5;第七步按設(shè)計(jì)尺寸切割，制成雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件，如圖6。具體的，所述的芯材漿料中各組份典型配比如表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和制備方法與實(shí)施例1相同，只是內(nèi)電極寬度為0.3mm，半固化片的厚度為0.03mm，通孔孔徑為0.3mm。權(quán)利要求一種高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件，包括基板、內(nèi)電極、芯材，端部設(shè)有的端電極，其特征在于所述的基板包括上下兩塊，在上、下基板之間夾有一塊半固化片，半固化片上設(shè)有通孔，上基板、半固化片、下基板依次疊置，上、下基板上內(nèi)電極的前端相對設(shè)置，并且半固化片上的通孔對應(yīng)于兩內(nèi)電極前端的相匯處，通孔中填充有芯材漿料，該芯材漿料分別與上、下基板的內(nèi)電極接觸，構(gòu)成靜電防護(hù)器件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件，其特征在于所述上、下基板上內(nèi)電極的寬度為0.20.5mm，端電極為齊平或開半圓缺口的形狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件，其特征在于所述半固化片的厚度為0.020.lmm，半固化片上通孔的孔徑為0.30.6mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，其特征在于包括下述步驟第一步在雙面覆銅的環(huán)氧樹脂基板上采用化學(xué)蝕刻、機(jī)械切割或激光切割的方法在銅箔上加工內(nèi)電極和端電極，并進(jìn)行防氧化處理，加工成上基板和下基板，同時(shí)在上、下基板上加工形成定位孔；第二步取半固化片根據(jù)設(shè)計(jì)圖形加工形成通孔和定位孔，定位孔與上、下基板上的定位孔位置對應(yīng)；第三步制備芯材漿料，在下基板的內(nèi)電極前端印刷芯材漿料；第四步將半固化片通過定位孔貼敷于下基板上的同時(shí)將上基板通過定位孔壓敷于半固化片上，使上、下基片內(nèi)電極的前端相對設(shè)置，并且半固化片上的通孔對應(yīng)于兩內(nèi)電極前端的相匯處，下基板上的芯材漿料填充在半固化片的通孔中，上、下基板上的內(nèi)電極通過半固化片通孔夾貼于芯材漿料上下兩側(cè)，制成半成品；第五步將貼合好的半成品在熱壓機(jī)上加壓并加熱固化芯材漿料及半固化片；第六步在端電極的中心部位采用機(jī)械或激光方式打孔或切割一條狹縫，并在孔或狹縫內(nèi)表面依次鍍銅和金，或依次鍍鎳和金；第七步按設(shè)計(jì)尺寸切割，制成雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，其特征在于所述的芯材由包括高分子基體材料、半導(dǎo)體填料、金屬填料、絕緣填料和交聯(lián)劑按比例混合而成，各組分按體積百分比計(jì)為高分子基體材料40--60半導(dǎo)體填料10--40金屬填料10--40絕緣填料115交聯(lián)劑0.116.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，其特征在于所述的高分子基體材料為聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、硅樹脂，硅橡膠中的一種或以上的組合物，其體積電阻系數(shù)>109Q/cm。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，其特征在于所述的半導(dǎo)體填料為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅中的一種或以上的組合物，半導(dǎo)體粒子的粒徑為100nm10iim。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，其特征在于所述的金屬填料為銅粉、鎳粉、鋁粉、銀粉中的一種或以上的組合物，粒徑為0.130微米。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，其特征在于所述的絕緣粒子為二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或以上的組合物，粒徑為100nm10iim。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件的制備方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或多官能團(tuán)不飽和化合物。全文摘要本發(fā)明涉及一種高分子基體雙面表面貼裝型靜電防護(hù)器件及其制備方法，包括基板、內(nèi)電極、芯材，端部設(shè)有的端電極，其中，所述的基板包括上下兩塊，在上、下基板之間夾有一塊半固化片，半固化片上設(shè)有通孔，上基板、半固化片、下基板依次疊置，上、下基板上內(nèi)電極的前端相對設(shè)置，并且半固化片上的通孔對應(yīng)于兩內(nèi)電極前端的相匯處，通孔中填充有芯材漿料，該芯材漿料分別與上、下基板的內(nèi)電極接觸，構(gòu)成靜電防護(hù)器件。優(yōu)點(diǎn)是采用層壓復(fù)合技術(shù)，器件電器性能更好，實(shí)現(xiàn)更低嵌位電壓功能；復(fù)合方式將芯材漿料密封于基體內(nèi)部可提高器件的耐候性；完全封閉的器件結(jié)構(gòu)能夠耐受更高能量的沖擊；雙面設(shè)計(jì)使產(chǎn)品在安裝過程中無須正反面識別。文檔編號B32B37/10GK101730371SQ200910198公開日2010年6月9日申請日期2009年11月11日優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日發(fā)明者劉偉,吳興農(nóng),李江申請人:上海長園維安微電子有限公司