專利名稱：表面具有絕緣層的過電壓保護(hù)元件和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過電壓保護(hù)元件和其制造方法，特別是一種在過電壓保護(hù)元件主體表面上形成含鐵絕緣層以在電鍍外電極過程中保護(hù)所述過電壓保護(hù)元件主體的方法。
背景技術(shù)：
為因應(yīng)現(xiàn)今電子相關(guān)產(chǎn)品輕、薄、短、小的需要，集成電路元件被大量采用，為了保護(hù)這些集成電路元件不受突波的損壞，必須采用可在數(shù)伏特的低電壓下工作的過電壓保護(hù)元件(over-voltage protecting device)，例如變阻器(varistor)，因此低電壓應(yīng)用的積層晶片型變阻器逐漸受到重視。利用積層技術(shù)制作變阻元件除了有減少體積和方便表面粘著技術(shù)應(yīng)用外，并且可精確維持在數(shù)伏特到數(shù)十伏特的低壓范圍內(nèi)。
現(xiàn)有變阻器中氧化鋅系統(tǒng)變阻器被最廣泛地應(yīng)用。中國(guó)臺(tái)灣公告第231357號(hào)專利揭示一種氧化鋅變阻器，其中除了使用至少90摩爾％的氧化鋅外，同時(shí)添加了0.001到2.0摩爾％的氧化鎂和0.005到1.0重量％的稀土元素氧化物，從而降低變阻器的漏電流情形。中國(guó)臺(tái)灣公告第543043號(hào)專利揭露一種以氧化鋅為主成分的變阻器并在所述變阻器的表面上形成具有優(yōu)選耐堿性或耐酸性的析出膜。此外，美國(guó)專利第6,146,552號(hào)也揭露一種氧化鋅陶瓷變阻器，其是在氧化鋅材料粉末中添加由氧化鉍、氧化鈦和氧化銻所組成的合成粉末以增進(jìn)變阻器的電特性和可靠性。
在常規(guī)氧化鋅變阻器的制程中，為了利用電鍍方式制作外電極，首先必須保護(hù)氧化鋅變阻器主體，以防止所述氧化鋅變阻器主體與其上的外電極同時(shí)被電鍍。
美國(guó)專利第5,614,074和5,757,263號(hào)揭示保護(hù)氧化鋅變阻器主體的技術(shù)，其首先將所述氧化鋅變阻器主體浸置在一磷酸根溶液中，以形成一磷酸鋅覆膜保護(hù)所述氧化鋅變阻器主體，之后，所述磷酸鋅覆膜再經(jīng)由熱處理(通常為600℃到800℃)來強(qiáng)化所述磷酸鋅覆膜結(jié)構(gòu)，以利于保護(hù)所述氧化鋅變阻器主體在電鍍過程中免于鍍上金屬，如鎳或錫。
上述常規(guī)覆膜方式的缺點(diǎn)為，在電鍍過程中，由于所述氧化鋅變阻器主體必須置于酸性電鍍液中，而所述磷酸鋅覆膜在酸性電鍍液中被電鍍液腐蝕較快，以至于無法有效保護(hù)所述氧化鋅變阻器主體而造成電鍍蔓延現(xiàn)象，使所述氧化鋅變阻器功能惡化或喪失。
因此，本案發(fā)明人開發(fā)一種新穎的過電壓保護(hù)元件和其制造方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其是在電鍍外電極之前，先在過電壓保護(hù)元件主體表面上形成一含鐵絕緣層以保護(hù)所述過電壓保護(hù)元件主體不被電鍍液腐蝕。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其是在電鍍外電極之前，并在過電壓保護(hù)元件主體表面上形成一磷酸鋅絕緣層之后，通過添加鐵離子以取代部分磷酸鋅中的鋅離子而形成一磷酸鋅鐵絕緣層，再在約600℃到900℃經(jīng)由熱處理以強(qiáng)化磷酸鋅鐵的結(jié)晶性，以保護(hù)所述過電壓保護(hù)元件主體不被電鍍液腐蝕，從而改善常規(guī)磷酸鋅絕緣層抗酸腐蝕性不足的缺點(diǎn)。此外，相對(duì)于其他制作覆膜的方法，本發(fā)明的磷酸鋅鐵覆膜可以達(dá)到剛好100％覆蓋過電壓保護(hù)元件主體，而不會(huì)發(fā)生常規(guī)覆膜方法不是覆蓋不足就是覆蓋過多的情形。因此，應(yīng)用于過電壓保護(hù)元件(如變阻器)組排時(shí)，本發(fā)明可達(dá)到更好的保護(hù)效果。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其是在電鍍外電極之前，在過電壓保護(hù)元件主體表面上印刷一氧化物膏(oxidepaste)，其中所述氧化物膏至少包含磷氧化物和鐵氧化物，之后再加熱所述氧化物膏，以形成一絕緣層。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其是分別在氧化鋅陶瓷薄帶所堆疊成的堆疊體的頂面和底面上設(shè)置一絕緣層薄帶，或是將所述絕緣層薄帶插入所述氧化鋅陶瓷薄帶之間，之后再將所述絕緣層薄帶和氧化鋅陶瓷薄帶一起燒結(jié)。所述絕緣層薄帶可以在接續(xù)的電鍍制程中保護(hù)所述氧化鋅陶瓷薄帶。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種過電壓保護(hù)元件(例如一變阻器)的制造方法，其是在電鍍外電極之前，先在過電壓保護(hù)元件主體表面上形成一含鐵絕緣層以保護(hù)所述過電壓保護(hù)元件主體在電鍍外電極過程中不被電鍍液腐蝕和被電鍍。
本文所述的“鐵離子”可為任何技術(shù)中常規(guī)的鐵離子，其包括(但不限于)Fe2+和Fe3+。
本文所述的“過電壓保護(hù)元件主體”為含鋅的過電壓保護(hù)元件，其優(yōu)選由復(fù)數(shù)個(gè)表面上具有內(nèi)電極的氧化鋅陶瓷薄帶所堆疊和燒結(jié)而成。本發(fā)明的過電壓保護(hù)元件主體可以任何技術(shù)中的常規(guī)方式制造，例如，所述過電壓保護(hù)元件主體的制造步驟如下(1)提供復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶；(2)印刷內(nèi)電極；(3)堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶以形成一堆疊體；和(4)燒結(jié)所述堆疊體以形成所述過電壓保護(hù)元件主體，所述制造步驟優(yōu)選地可作下列變化，步驟(1)還包括提供至少一絕緣層薄帶，所述絕緣層薄帶的材質(zhì)不同于所述氧化鋅陶瓷薄帶，且步驟(3)為堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶和所述絕緣層薄帶以形成一堆疊體。
其中所述內(nèi)電極可印刷于所述氧化鋅陶瓷薄帶上或可印刷于所述絕緣層薄帶上。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述過電壓保護(hù)元件主體包括至少90摩爾％的氧化鋅和至多10摩爾％的添加劑，其中所述添加劑包含金屬氧化物和其混合物，所述金屬氧化物的金屬選自由鉻、錳、鈷、銻、鋁及鉍所組成的群組。
本文所述的“過電壓保護(hù)元件主體的表面”包括所述過電壓保護(hù)元件主體的頂面、底面和兩個(gè)側(cè)面，但不包括其兩個(gè)端面，其中所述頂面和底面的方向與所述氧化鋅陶瓷薄帶堆疊方向相同，所述兩個(gè)端面用來形成外電極，所述兩個(gè)側(cè)面相對(duì)于所述兩個(gè)端面。
所述過電壓保護(hù)元件的制造方法有下述幾種。
第一實(shí)施例包括以下步驟(a)提供一過電壓保護(hù)元件主體；(b)分別在所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面形成一外電極；(c)將所述過電壓保護(hù)元件主體浸在一磷酸鹽溶液中，以在所述過電壓保護(hù)元件主體的表面上形成一磷酸鋅的絕緣層(d)將鐵離子添加到所述磷酸鹽溶液中，使所述絕緣層包含磷酸鐵；和(e)電鍍所述外電極。
如前文所述，本實(shí)施例的過電壓保護(hù)元件主體可以任何技術(shù)中的常規(guī)方式制造，特定地說，其中所用的磷酸鹽溶液和鐵離子來源在任何技術(shù)中可是已知的。本實(shí)施例的特點(diǎn)在于絕緣層的產(chǎn)生方式，其為先以常規(guī)方法形成一磷酸鋅絕緣層，之后再以鐵離子(例如Fe2+，來自硫酸鐵(FeSO4))部份取代所述磷酸鋅絕緣層的鋅離子，而形成一新的磷酸鋅鐵絕緣層。
然而可以理解的是，上述步驟(c)和(d)的順序是可以互相對(duì)調(diào)的，即，可以將鐵離子先添加到一磷酸鹽溶液后(步驟(d))，再將所述過電壓保護(hù)元件主體浸于所述含鐵的磷酸鹽溶液中(步驟(c))，以生成磷酸鋅鐵絕緣層。
之后，再經(jīng)由在約600℃到約900℃，優(yōu)選為約700℃到約850℃，熱處理以強(qiáng)化磷酸鐵與磷酸鋅的結(jié)晶性，以保護(hù)所述過電壓保護(hù)元件主體不被電鍍液腐蝕，從而改善常規(guī)絕緣層只有磷酸鋅成分而抗酸腐蝕性不足的缺點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在這個(gè)實(shí)施例的另一方面，所述鐵離子也可以全部取代所述磷酸鋅絕緣層的鋅離子，而形成一新的磷酸鐵絕緣層。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，步驟(c)的反應(yīng)式如下
所產(chǎn)生的磷酸鋅為Zn3(PO4)2。
步驟(d)的反應(yīng)式如下
所產(chǎn)生的磷酸鐵為Fe3(PO4)2。
可以理解的是，可以利用此項(xiàng)技術(shù)中已知的其他方式產(chǎn)生FeHPO4的磷酸鐵。
優(yōu)選地，所述外電極為銀電極，所述步驟(d)之后還包括一在約600℃到約900℃，優(yōu)選為約600℃到850℃下熱處理所述絕緣層的步驟，且步驟(e)為電鍍鎳和錫。
本實(shí)施例所制成的過電壓保護(hù)元件包括一個(gè)過電壓保護(hù)元件主體、兩個(gè)外電極和一個(gè)含磷酸鐵的絕緣層。所述過電壓保護(hù)元件主體具有一個(gè)頂面、一個(gè)底面、兩個(gè)側(cè)面和兩個(gè)端面。所述外電極分別位于所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面。所述含磷酸鐵的絕緣層位于所述過電壓保護(hù)元件主體的頂面、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)面。
第二實(shí)施例包括以下步驟(a)提供一過電壓保護(hù)元件主體；(b)分別在所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面形成一外電極；(c)將所述過電壓保護(hù)元件主體浸在一磷酸鹽溶液中，其中所述磷酸鹽溶液至少包含磷酸根離子和鐵離子；(d)在所述過電壓保護(hù)元件主體的表面上形成磷酸鋅鐵析出物；(e)加熱所述磷酸鋅鐵析出物以形成一絕緣層；和(f)電鍍所述外電極。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例的差別在于所述絕緣層的產(chǎn)生方式。在本實(shí)施例中，所述絕緣層的產(chǎn)生方式為先形成磷酸鋅鐵析出物，之后加熱所述磷酸鋅鐵析出物而形成一磷酸鋅鐵化合物(iron zinc phosphate)絕緣層。其鐵離子的來源如第一實(shí)施例中所述。在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述磷酸鋅鐵化合物絕緣層為[(Zn1-x，F(xiàn)ex)3(PO4)2]。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述磷酸鋅鐵化合物絕緣層則為[(Zn1-x，F(xiàn)ex)HPO4]。
本實(shí)施例所制成的過電壓保護(hù)元件包括一個(gè)過電壓保護(hù)元件主體、兩個(gè)外電極和一個(gè)磷酸鋅鐵化合物的絕緣層。所述過電壓保護(hù)元件主體具有一個(gè)頂面、一個(gè)底面、兩個(gè)側(cè)面和兩個(gè)端面。所述外電極分別位于所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面。所述磷酸鋅鐵化合物的絕緣層位于所述過電壓保護(hù)元件主體的頂面、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)面。
第三實(shí)施例包括以下步驟(a)提供一過電壓保護(hù)元件主體；(b)將一氧化物膏(oxide paste)印刷于所述過電壓保護(hù)元件主體的表面上，其中所述氧化物膏至少包含磷氧化物和鐵氧化物；(c)加熱所述氧化物膏以形成一絕緣層；(d)分別在所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面形成一外電極；和(e)電鍍所述外電極。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例的差別在于所述絕緣層的產(chǎn)生方式。在本實(shí)施例中，所述絕緣層的產(chǎn)生方式為利用印刷一含磷氧化物和鐵氧化物的氧化物膏。在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述氧化物膏包括20到65重量％的鐵氧化物、20到65重量％的磷氧化物、0到10重量％的鉍氧化物和0到30重量％的鋅氧化物，其中所述鐵氧化物可為常規(guī)的鐵氧化物，優(yōu)選為Fe2O3。所述磷氧化物可為常規(guī)的磷氧化物，優(yōu)選為P2O5。所述鉍氧化物可為常規(guī)的鉍氧化物，優(yōu)選為Bi2O3。所述鋅氧化物可為常規(guī)的鋅氧化物，優(yōu)選為ZnO。
本實(shí)施例所制成的過電壓保護(hù)元件包括一個(gè)過電壓保護(hù)元件主體、兩個(gè)外電極和一個(gè)含磷氧化物和鐵氧化物的絕緣層。所述過電壓保護(hù)元件主體具有一個(gè)頂面、一個(gè)底面、兩個(gè)側(cè)面和兩個(gè)端面。所述外電極分別位于所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面。所述含磷氧化物和鐵氧化物的絕緣層位于所述過電壓保護(hù)元件主體的頂面、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)面。
第四實(shí)施例包括以下步驟(a)提供復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶；(b)提供至少一絕緣層薄帶，所述絕緣層薄帶的材質(zhì)不同于所述氧化鋅陶瓷薄帶；(c)將內(nèi)電極印刷于所述氧化鋅陶瓷薄帶或所述絕緣層薄帶上；(d)堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶和所述絕緣層薄帶以形成一堆疊體；(e)燒結(jié)所述堆疊體以形成一過電壓保護(hù)元件主體；和(f)在所述過電壓保護(hù)元件主體兩個(gè)端面形成外電極，以形成一過電壓保護(hù)元件。
本實(shí)施例與上述三種實(shí)施例的不同處在于本實(shí)施例的特點(diǎn)在于所述過電壓保護(hù)元件主體的制造方式。在本實(shí)施例中，所述絕緣層為一陶瓷絕緣層薄帶，其與氧化鋅陶瓷薄帶一起堆疊后燒結(jié)而形成所述過電壓保護(hù)元件主體。所述陶瓷絕緣層薄帶可以位于所述過電壓保護(hù)元件主體的頂面和底面，或是插入所述氧化鋅陶瓷薄帶之間。所述陶瓷絕緣層薄帶的材質(zhì)可為氧化鋁、氧化鋯或玻璃陶瓷等。
本實(shí)施例所制成的過電壓保護(hù)元件包括一個(gè)過電壓保護(hù)元件主體和兩個(gè)外電極。所述過電壓保護(hù)元件主體具有一個(gè)頂面、一個(gè)底面、兩個(gè)側(cè)面和兩個(gè)端面。所述過電壓保護(hù)元件主體包括復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶和兩個(gè)陶瓷絕緣層薄帶，所述陶瓷絕緣層薄帶分別位于所述復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶的最上方和最下方。所述外電極分別位于所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面。
可以理解的是，當(dāng)利用本實(shí)施例所制造出的過電壓保護(hù)元件主體只有上下兩個(gè)絕緣層薄帶時(shí)，可以再利用上述第一到第三實(shí)施例而在所述過電壓保護(hù)元件主體表面形成絕緣層，主要是在兩個(gè)側(cè)面，但是也可以在頂面和底面形成絕緣層。
現(xiàn)以下列實(shí)例詳細(xì)說明本發(fā)明，但并不意味本發(fā)明僅局限于這些實(shí)例所揭示的內(nèi)容。
實(shí)例1首先，將94摩爾％氧化鋅(ZnO)粉末、各1.5摩爾％氧化銻(Sb2O3)和氧化錳(Mn2O3)、和各1摩爾％的氧化鉻(Cr2O3)、氧化鉍(Bi2O3)和氧化鈷(Co2O3)等形成一組合物。利用常規(guī)的陶瓷制程技術(shù)，將所述組合物全部加入去離子水中混合分散5小時(shí)，之后，加入7.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自Air Products公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。接著，將所述漿體以刮刀成形技術(shù)制成復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶。
接著，再以銀/鈀膏(Ag/Pd paste)(其中銀為80重量％，鈀為20重量％)絲網(wǎng)印刷于所述陶瓷薄帶上作為內(nèi)電極，經(jīng)烤干后，將多層經(jīng)印刷的陶瓷薄帶堆疊并以壓力壓制，得到一堆疊體。之后，將所述堆疊體切割成長(zhǎng)約1.2mm，寬約0.65mm的單體。再將所述單體在300℃下燒制約24小時(shí)以移除有機(jī)粘合劑，之后在約900℃下燒結(jié)約90分鐘而制成一氧化鋅變阻器主體。
接著，利用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行去銳角(tumbling)，再分別在所述氧化鋅變阻器主體的兩個(gè)端面形成一銀外電極，并燒結(jié)所述銀外電極。
接著，將所述氧化鋅變阻器主體浸在一磷酸鉀(K3(PO4))溶液中，并將溫度控制在約70℃，同時(shí)進(jìn)行攪拌，以利于所述氧化鋅變阻器主體的氧化鋅可以與磷酸根反應(yīng)，而在所述氧化鋅變阻器主體的表面上形成一磷酸鋅(Zn3(PO4)2)絕緣層。
接著，將硫酸鐵(FeSO4)添加到所述磷酸鉀溶液中，以產(chǎn)生鐵離子(Fe2+)，所述鐵離子部份取代所述磷酸鋅絕緣層的鋅離子而形成磷酸鐵(Fe3(PO4)2)，從而形成一新的絕緣層，其包括磷酸鋅和磷酸鐵。之后，將所述絕緣層在約700℃到850℃溫度下維持10分鐘到6小時(shí)的熱處理以強(qiáng)化磷酸鐵與磷酸鋅的結(jié)晶性與抗酸性。
之后，將所述氧化鋅變阻器主體置于一鎳溶液中進(jìn)行電鍍，將所述外電極電鍍鎳2μm，清洗后，再置于一錫溶液中進(jìn)行電鍍錫3μm，即可制成一氧化鋅變阻器。
實(shí)例2首先，將94摩爾％氧化鋅(ZnO)粉末、各1.5摩爾％氧化銻(Sb2O3)和氧化錳(Mn2O3)、和各1摩爾％的氧化鉻(Cr2O3)、氧化鉍(Bi2O3)和氧化鈷(Co2O3)等形成一組合物。利用常規(guī)的陶瓷制程技術(shù)，將所述組合物全部加入去離子水中混合分散5小時(shí)，之后，加入7.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自Air Products公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。接著，將所述漿體以刮刀成形技術(shù)制成復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶。
接著，再以銀/鈀膏(Ag/Pd paste)(其中銀為80重量％，鈀為20重量％)絲網(wǎng)印刷于所述陶瓷薄帶上作為內(nèi)電極，經(jīng)烤干后，將多層經(jīng)印刷的陶瓷薄帶堆疊并以壓力壓制，得到一堆疊體。之后，將所述堆疊體切割成長(zhǎng)約1.2mm，寬約0.65mm的單體。再將所述單體在約300℃下燒制約24小時(shí)以移除有機(jī)粘合劑，之后在約900℃下燒結(jié)約90分鐘而制成一氧化鋅變阻器主體。
接著，利用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行去銳角(tumbling)，再分別在所述氧化鋅變阻器主體的兩個(gè)端面形成一銀外電極，并燒結(jié)所述銀外電極。
接著，將所述氧化鋅變阻器主體浸在一磷酸鉀(K3(PO4))溶液中，此磷酸鉀溶液中具有約200ppm的鐵離子。待所述氧化鋅變阻器主體的表面形成磷酸鋅鐵析出物，隨后在約700℃下加熱約30分鐘，使其生成一磷酸鋅鐵化合物(iron zinc phosphate)的絕緣層，所述磷酸鋅鐵化合物的化學(xué)式為[(Zn1-x，F(xiàn)ex)3(PO4)2]或[(Zn1-x，F(xiàn)ex)HPO4]。
之后，將所述氧化鋅變阻器主體置于一鎳溶液中進(jìn)行電鍍，將所述外電極電鍍鎳2μm，清洗后，再置于一錫溶液中進(jìn)行電鍍錫3μm，即可制成一氧化鋅變阻器。
實(shí)例3首先，將94摩爾％氧化鋅(ZnO)粉末、各1.5摩爾％氧化銻(Sb2O3)和氧化錳(Mn2O3)、和各1摩爾％的氧化鉻(Cr2O3)、氧化鉍(Bi2O3)和氧化鈷(Co2O3)等形成一組合物。利用常規(guī)的陶瓷制程技術(shù)，將所述組合物全部加入去離子水中混合分散5小時(shí)，之后，加入7.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自Air Products公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。接著，將所述漿體以刮刀成形技術(shù)制成復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶。
接著，再以銀/鈀膏(Ag/Pd paste)(其中銀為80重量％，鈀為20重量％)絲網(wǎng)印刷于所述陶瓷薄帶上作為內(nèi)電極，經(jīng)烤干后，將多層經(jīng)印刷的陶瓷薄帶堆疊并以壓力壓制，得到一堆疊體。之后，將所述堆疊體切割成長(zhǎng)約1.2mm，寬約0.65mm的單體。再將所述單體在約300℃下燒制約24小時(shí)以移除有機(jī)粘合劑，之后在約900℃下燒結(jié)約90分鐘而制成一氧化鋅變阻器主體。
接著，利用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行去銳角(tumbling)。
接著，將在所述氧化鋅變阻器主體頂面、底面和兩個(gè)側(cè)面上利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷一氧化物膏，其中所述氧化物膏包括40重量％的氧化鐵(Fe2O3)、40重量％的氧化磷(P2O5)、2重量％的氧化鉍(Bi2O3)、18重量％的氧化鋅(ZnO)。此外所述氧化物膏還包括其他溶劑(solvent)和粘合劑(binder)。
隨后在約700℃下加熱所述氧化物膏約30分鐘，使其生成一絕緣層。再分別在所述氧化鋅變阻器主體的兩個(gè)端面形成一銀外電極，并燒結(jié)所述銀外電極。
之后，將所述氧化鋅變阻器主體置于一鎳溶液中進(jìn)行電鍍，將所述外電極電鍍鎳2μm，清洗后，再置于一錫溶液中進(jìn)行電鍍錫3μm，即可制成一氧化鋅變阻器。
實(shí)例4首先，將94摩爾％氧化鋅(ZnO)粉末、各1.5摩爾％氧化銻(Sb2O3)和氧化錳(Mn2O3)、和各1摩爾％的氧化鉻(Cr2O3)、氧化鉍(Bi2O3)和氧化鈷(Co2O3)等形成一組合物。利用常規(guī)的陶瓷制程技術(shù)將所述組合物全部加入去離子水中混合分散5小時(shí)，之后，加入7.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自AirProducts公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。接著，將所述漿體以刮刀成形技術(shù)制成復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶。
接著，將85重量％的氧化鋁(Al2O3)粉末和15重量％的硼硅酸鹽玻璃填充到一球磨罐中，添加水以將固體含量維持到約65重量％。之后，加入8.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自Air Products公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。再通過刀片壓過鑄造漿(cast slurry)而形成具有80μm厚度的陶瓷絕緣層薄帶。
接著，再以銀/鈀膏(Ag/Pd paste)(其中銀為80重量％，鈀為20重量％)絲網(wǎng)印刷于所述陶瓷薄帶上作為內(nèi)電極，經(jīng)烤干后，將多層經(jīng)印刷的陶瓷薄帶堆疊，得到一堆疊體。之后，將所述陶瓷絕緣層薄帶置于所述堆疊體的頂面和底面，再以壓力壓制。將所述堆疊體切割成長(zhǎng)約1.2mm，寬約0.65mm的單體。再將所述單體在約300℃下燒制約24小時(shí)以移除有機(jī)粘合劑，之后在約900℃下燒結(jié)約90分鐘，而制成一氧化鋅變阻器主體。
實(shí)例5首先，以實(shí)例4的方式制作一氧化鋅變阻器主體。接著，利用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行去銳角(tumbling)，再分別在所述氧化鋅變阻器主體的兩個(gè)端面形成一銀外電極。
接著，再以實(shí)例1中絕緣層的產(chǎn)生方式在所述氧化鋅變阻器主體的表面上形成一包含磷酸鋅和磷酸鐵的絕緣層。
之后，將所述氧化鋅變阻器主體電鍍鎳和錫，即可制成一氧化鋅變阻器。
實(shí)例6首先，以實(shí)例4的方式制作一氧化鋅變阻器主體。接著，利用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行去銳角(tumbling)，再分別在所述氧化鋅變阻器主體的兩個(gè)端面形成一銀外電極。
接著，再根據(jù)實(shí)例2所述的方式，在所述氧化鋅變阻器主體的表面上形成一磷酸鋅鐵化合物的絕緣層。
之后，將所述氧化鋅變阻器主體電鍍鎳和錫，即可制成一氧化鋅變阻器。
實(shí)例7首先，以實(shí)例4的方式制作一氧化鋅變阻器主體。接著，利用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行去銳角(tumbling)。
接著，再根據(jù)實(shí)例3所述方式，在所述氧化鋅變阻器主體上印刷一氧化物膏。然而要注意的是，由于所述氧化鋅變阻器主體的頂面和底面已分別具有一陶瓷絕緣層薄帶，因此，所述氧化物膏僅需印刷在所述氧化鋅變阻器主體的兩個(gè)側(cè)面即可。隨后在約700℃下加熱所述氧化物膏約30分鐘，使其生成一絕緣層。再分別在所述氧化鋅變阻器主體的兩個(gè)端面形成一銀外電極。
之后，將所述氧化鋅變阻器主體電鍍鎳和錫，即可制成一氧化鋅變阻器。
實(shí)例8本實(shí)例與實(shí)例4大致相同，不同處只在于所述陶瓷絕緣層薄帶的材質(zhì)。在本實(shí)例中，將85重量％的氧化鋯(ZrO2)粉末和15重量％的硼硅酸鹽玻璃填充到一球磨罐中，添加水以將固體含量維持到約65重量％。之后，加入8.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自Air Products公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。再通過刀片壓過鑄造漿而形成具有80μm厚度的陶瓷絕緣層薄帶。
實(shí)例9本實(shí)例與實(shí)例4大致相同，不同處只在于所述陶瓷絕緣層薄帶的材質(zhì)。在本實(shí)例中，將85重量％的玻璃陶瓷(glass-ceramic)粉末和15重量％的硼硅酸鹽玻璃填充到一球磨罐中，添加水以將固體含量維持到約65重量％。之后，加入8.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自Air Products公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。再通過刀片壓過鑄造漿而形成具有80μm厚度的陶瓷絕緣層薄帶。
實(shí)例10本實(shí)例與實(shí)例4大致相同，不同處只在于所述陶瓷絕緣層薄帶的材質(zhì)。在本實(shí)例中，將42.5重量％的氧化鋯(ZrO2)粉末、42.5重量％的玻璃陶瓷(glass-ceramic)粉末和15重量％的硼硅酸鹽玻璃填充到一球磨罐中，添加水以將固體含量維持到約65重量％。之后，加入8.5重量％的粘合劑(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的增塑劑(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡劑(Triton，購(gòu)自Air Products公司)和1.0重量％的脫模劑等以制備成一漿體。再通過刀片壓過鑄造漿而形成具有80μm厚度的陶瓷絕緣層薄帶。
本發(fā)明的材料、方法和特征經(jīng)上述實(shí)例說明將更為明顯，現(xiàn)應(yīng)了解的是，在不脫離本發(fā)明精神的情況下所進(jìn)行的修改或改變都是本發(fā)明所要保護(hù)的。
權(quán)利要求
1.一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其特征在于，在電鍍外電極之前先在所述過電壓保護(hù)元件主體的表面上形成一含鐵絕緣層。
2.一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其包括以下步驟(a)提供一過電壓保護(hù)元件主體；(b)分別在所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面形成一外電極；(c)將所述過電壓保護(hù)元件主體浸在一磷酸鹽溶液中，以在所述過電壓保護(hù)元件主體的表面上形成一磷酸鋅的絕緣層；(d)將鐵離子添加到所述磷酸鹽溶液中，使所述絕緣層包含磷酸鐵；和(e)電鍍所述外電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述過電壓保護(hù)元件主體包括至少90摩爾％的氧化鋅和至多10摩爾％的添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述添加劑包含金屬氧化物和其混合物，所述金屬氧化物的金屬選自由鉻、錳、鈷、銻、鋁和鉍所組成的群組。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述磷酸鐵選自由Fe3(PO4)2、FeHPO4和其混合物所組成的群組。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述步驟(d)中的絕緣層為一磷酸鐵層。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述步驟(d)中的絕緣層包含磷酸鐵和磷酸鋅。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述步驟(e)為電鍍鎳和錫。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述步驟(d)之后還包括一在約600℃到約900℃下熱處理所述絕緣層的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述步驟(a)包括(a1)提供復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶；(a2)印刷內(nèi)電極；(a3)堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶以形成一堆疊體；和(a4)燒結(jié)所述堆疊體以形成所述過電壓保護(hù)元件主體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述步驟(a1)還包括一提供至少一絕緣層薄帶的步驟，其中所述絕緣層薄帶的材質(zhì)不同于所述氧化鋅陶瓷薄帶，且所述步驟(a3)堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶和所述絕緣層薄帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述步驟(a3)為先堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶，再將所述絕緣層薄帶置于所述堆疊后的氧化鋅陶瓷薄帶的頂面和底面。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述步驟(a3)中，將所述絕緣層薄帶插入所述氧化鋅陶瓷薄帶之間。
14.一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其包括以下步驟(a)提供一過電壓保護(hù)元件主體；(b)分別在所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面形成一外電極；(c)將所述過電壓保護(hù)元件主體浸在一磷酸鹽溶液中，其中所述磷酸鹽溶液至少包含磷酸根離子和鐵離子；(d)在所述過電壓保護(hù)元件主體的表面上形成磷酸鋅鐵析出物；(e)加熱所述磷酸鋅鐵析出物以形成一絕緣層；和(f)電鍍所述外電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述過電壓保護(hù)元件主體包括至少90摩爾％的氧化鋅和至多10摩爾％的添加劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述添加劑包含金屬氧化物和其混合物，所述金屬氧化物的金屬選自由鉻、錳、鈷、銻、鋁和鉍所組成的群組。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述絕緣層選自由[(Zn1-x，F(xiàn)ex)3(PO4)2]、[(Zn1-x，F(xiàn)ex)HPO4]和其混合物所組成的群組。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述步驟(f)為電鍍鎳和錫。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述步驟(a)包括(a1)提供復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶；(a2)印刷內(nèi)電極；(a3)堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶以形成一堆疊體；和(a4)燒結(jié)所述堆疊體以形成所述過電壓保護(hù)元件主體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述步驟(a1)還包括一提供至少一絕緣層薄帶的步驟，其中所述絕緣層薄帶的材質(zhì)不同于所述氧化鋅陶瓷薄帶，且所述步驟(a3)為堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶和所述絕緣層薄帶。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述步驟(a3)為先堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶，再將所述絕緣層薄帶置于所述堆疊后的氧化鋅陶瓷薄帶的頂面和底面。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在所述步驟(a3)中，將所述絕緣層薄帶插入所述氧化鋅陶瓷薄帶之間。
23.一種過電壓保護(hù)元件的制造方法，其包括以下步驟(a)提供一過電壓保護(hù)元件主體；(b)在所述過電壓保護(hù)元件主體的表面上印刷一氧化物膏(oxidepaste)，其中所述氧化物膏至少包含磷氧化物和鐵氧化物；(c)加熱所述氧化物膏以形成一絕緣層；(d)分別在所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面形成一外電極；和(e)電鍍所述外電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述過電壓保護(hù)元件主體包括至少90摩爾％的氧化鋅和至多10摩爾％的添加劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述添加劑包含金屬氧化物和其混合物，所述金屬氧化物的金屬選自由鉻、錳、鈷、銻、鋁和鉍所組成的群組。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述步驟(e)為電鍍鎳和錫。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述氧化物膏包括20到65重量％的鐵氧化物和20到65重量％的磷氧化物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述鐵氧化物為Fe2O3，所述磷氧化物為P2O5。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述氧化物膏還包括0到10重量％的鉍氧化物和0到30重量％的鋅氧化物。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述鉍氧化物為Bi2O3，所述鋅氧化物為ZnO。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述步驟(a)包括(a1)提供復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶；(a2)印刷內(nèi)電極；(a3)堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶以形成一堆疊體；和(a4)燒結(jié)所述堆疊體以形成所述過電壓保護(hù)元件主體。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述步驟(a1)還包括一提供至少一絕緣層薄帶的步驟，其中所述絕緣層薄帶的材質(zhì)不同于所述氧化鋅陶瓷薄帶，且所述步驟(a3)為堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶和所述絕緣層薄帶。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述步驟(a3)為先堆疊所述氧化鋅陶瓷薄帶，再將所述絕緣層薄帶置于所述堆疊后的氧化鋅陶瓷薄帶的頂面和底面。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中在所述步驟(a3)中，將所述絕緣層薄帶插入所述氧化鋅陶瓷薄帶之間。
35.一種過電壓保護(hù)元件，其包括一過電壓保護(hù)元件主體，具有一個(gè)頂面、一個(gè)底面、兩個(gè)側(cè)面和兩個(gè)端面；兩個(gè)外電極，其分別位于所述過電壓保護(hù)元件主體的兩個(gè)端面；和一含鐵的絕緣層，其位于所述過電壓保護(hù)元件主體的頂面、一個(gè)底面和兩個(gè)側(cè)面。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述過電壓保護(hù)元件為一氧化鋅變阻器。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述含鐵的絕緣層為磷酸鐵。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述含鐵的絕緣層包括磷酸鋅和磷酸鐵。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述含鐵的絕緣層為磷酸鋅鐵化合物。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述含鐵的絕緣層包括磷氧化物和鐵氧化物。
41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述過電壓保護(hù)元件主體包括復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶和兩個(gè)陶瓷絕緣薄帶，所述陶瓷絕緣薄帶分別位于所述氧化鋅陶瓷薄帶的最上方和最下方。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述過電壓保護(hù)元件主體包括復(fù)數(shù)個(gè)氧化鋅陶瓷薄帶和至少一陶瓷絕緣薄帶，所述陶瓷絕緣薄帶被插入所述氧化鋅陶瓷薄帶之間。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的過電壓保護(hù)元件，其中所述絕緣層薄帶包括一氧化物，所述氧化物選自由氧化鋁、氧化鋯、玻璃陶瓷和其混合物所組成的群組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種過電壓保護(hù)元件，其包括一過電壓保護(hù)元件主體和一含鐵絕緣層，所述含鐵絕緣層位于所述過電壓保護(hù)元件主體的表面，用來在電鍍外電極過程中保護(hù)所述過電壓保護(hù)元件主體。本發(fā)明也涉及所述過電壓保護(hù)元件的制造方法。
文檔編號(hào)H01C7/18GK1881486SQ20051007720
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者李文熙, 蘇哲儀, 吳文正, 詹菊招, 林世彬, 黃國(guó)禎 申請(qǐng)人:國(guó)巨股份有限公司