专利名称：半导性陶瓷元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导性陶瓷元件及其制造方法，特别是一种将至少一个陶瓷绝缘层与一个半导性陶瓷本体一起烧结，使得所述陶瓷绝缘层可以于电镀端电极过程中保护所述半导性陶瓷本体的方法。
背景技术：
为适应现今电子相关产品轻、薄、短、小的需要，集成电路元件被大量采用，为了保护这些集成电路元件不受突波的损坏，必须采用可在数伏特的低电压下工作的过电压保护元件(over-voltage protecting device)，例如变阻器(varistor)，因而低电压应用的积层芯片型变阻器逐渐受到重视。利用积层技术制作变阻元件，除了具有减小体积及方便表面粘着技术应用之外，并且可精确维持于数伏特到数十伏特的低压范围。
现有的变阻器中以氧化锌系统变阻器最为广泛地应用。中华民国公告第231357号专利揭示一种氧化锌变阻器，其中除了使用至少90莫耳％的氧化锌外，同时添加了0.001到2.0莫耳％的氧化镁和0.005到1.0重量％的稀土元素氧化物，使得降低变阻器的漏电流情形。中华民国公告第543043号专利揭露一种以氧化锌为主要成份的变阻器并且于所述变阻器的表面上形成具有优选耐碱性或耐酸性的析出膜。此外，美国专利第6,146,552号同样揭露一种氧化锌陶瓷变阻器，其于氧化锌材料粉末中添加氧化铋、氧化钛及氧化锑所组成的合成粉末以增强变阻器的电特性及可靠性。
在常规氧化锌变阻器的制程中，为了利用电镀方式制作端电极，首先必须保护氧化锌变阻器本体，以防止所述氧化锌变阻器本体与其上的端电极同时被电镀。
美国专利第5,614,074号及第5,757,263号揭示保护氧化锌变阻器本体的技术，其首先将所述氧化锌变组器本体浸渍于一磷酸根溶液中，以沉积(deposite)一磷酸锌覆膜保护所述氧化锌变阻器本体，之后，所述磷酸锌覆膜再经由热处理(通常为600℃到800℃)以强化所述磷酸锌覆膜结构，以利于保护所述氧化锌变阻器本体在电镀过程中免于镀上金属，如镍或锡。
上述常用覆膜方式的缺点为，在电镀过程中，由于所述氧化锌变阻器本体必须置于酸性电镀液中，而所述磷酸锌覆膜在酸性电镀液中被电镀液腐蚀得很快，以致于无法有效保护所述氧化锌变阻器本体，造成电镀蔓延现象，使所述氧化锌变阻器功能恶化或丧失。
因此，本案发明人开发一种新颖的半导性陶瓷元件及其制造方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种半导性陶瓷元件，其包括一半导性陶瓷本体及至少一个陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层位于所述半导性陶瓷本体的顶面、底面或其内部，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导性陶瓷本体，且所述陶瓷绝缘层的电阻率大于106Ω-m。
本发明的另一目的在于提供一种半导性陶瓷元件的制造方法，其将一陶瓷绝缘层分别设置于半导性陶瓷本体所堆叠成的堆叠体的顶面、底面或其内部，或是将半导性陶瓷本体印刷于所述陶瓷绝缘层，之后再将所述陶瓷绝缘层与所述半导性陶瓷本体一起烧结。因此在后续的电镀端电极的制程中，所述陶瓷绝缘层可以保护所述半导性陶瓷本体不被电镀及不被电镀液腐蚀，以改进常用沉积方法所生成的磷酸锌保护膜抗酸腐蚀性不足的缺点。
图1显示本发明实例1的氧化锌变阻器的示意图；图2显示本发明实例2的氧化锌变阻器的示意图；图3显示本发明实例3的氧化锌变阻器的示意图；图4显示本发明实例4的氧化锌变阻器的示意图；
图5显示本发明实例5的过电压保护元件的示意图；图6显示本发明实例6的过电压保护元件的示意图；图7显示本发明实例7的过电压保护元件的示意图；图8显示本发明实例8的过电压保护元件的示意图；图9显示本发明实例9的过电压保护元件的示意图；图10显示本发明实例10的过电压保护元件的示意图；图11显示本发明实例11的过电压保护元件的示意图；图12显示本发明实例12的过电压保护元件的示意图；和图13显示本发明实例13的过电压保护元件的示意图。
具体实施例方式
本发明涉及一种半导性陶瓷元件(例如，一过电压保护元件)的制造方法，其于电镀端电极之前，将至少一个陶瓷绝缘层与一半导性陶瓷本体一起烧结，使得所述陶瓷绝缘层可以于电镀端电极过程中保护所述半导性陶瓷本体不被电镀并且不被电镀液腐蚀。所述制造方法优选地可以应用于制造一过电压保护元件(例如，一变阻器)。
本文所述的「半导性陶瓷本体」的材质包括但不限于氧化锌(ZnO)、碳化硅(SiC)、钛酸钡(BaTiO3)、氧化铁(Fe2O3)、氧化锡(SnO或SnO2)、钛酸锶(SrTiO3)、二氧化钛(TiO2)、钛酸钙(CaTiO3)、氧化钨(WO3)及其混合物。在一优选实施例中，所述半导性陶瓷本体为含锌的陶瓷材料，其优选地由复数个氧化锌陶瓷薄带所堆叠而成，或者其为一氧化锌陶瓷膏。在一优选实施例中，所述半导性陶瓷本体包括至少90莫耳％的氧化锌及至多10莫耳％的添加剂，其中所述添加剂包含金属氧化物及其混合物，所述金属氧化物的金属是选自由铬、锰、钴、锑、铝及铋所组成的群组。
本文所述的「陶瓷绝缘层」为具有电性隔绝的陶瓷材料，其烧结后的电阻率大于106Ω-m，优选为大于1010Ω-m。优选地，所述陶瓷绝缘层为一陶瓷薄带，用以与所述氧化锌陶瓷薄带堆叠，或者供所述氧化锌陶瓷膏印刷于其上。
本发明的半导性陶瓷元件的制造方法包括至少以下两个实施例。
第一实施例包括以下步骤(a)提供一半导性陶瓷本体，所述半导性陶瓷本体具有一顶面及一底面；(b)提供至少一个陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导体陶瓷本体；(c)将所述陶瓷绝缘层置于所述半导性陶瓷本体的顶面、底面或其内部，以形成一堆叠体；和(d)烧结所述堆叠体。
其中，所述陶瓷绝缘层的厚度为3μm以上，优选为10μm以上。
优选地，所述陶瓷绝缘层烧结后的电阻率大于106Ω-m。
优选地，所述半导性陶瓷本体由复数层氧化锌陶瓷薄带组成，且所述陶瓷绝缘层同样为一陶瓷薄带的形式，所述陶瓷绝缘层位于所述半导性陶瓷本体的顶面及底面，或插设于所述半导性陶瓷本体的氧化锌陶瓷薄带之间。
优选地，所述半导性陶瓷本体由复数层陶瓷薄带组成，所述步骤(a)之后还包括一将复数个内电极印刷于所述陶瓷薄带上的步骤。所述步骤(d)之后还包括一使一保护膜形成于所述半导性陶瓷本体上未被所述陶瓷绝缘层覆盖的表面上的步骤。
优选地，所述步骤(d)之后还包括一于所述堆叠体的端面形成端电极的步骤。所述端电极的数目可以是两个个、四个或六个以上，其中当所述端电极的数目为两个时，其位置分别位于所述堆叠体的两个端面；其中当所述端电极的数目为四个时，其位置分别位于所述堆叠体的两个端面，即每一端有两个端电极，此即为排阻或排容(array)的型式；另外，当所述端电极的数目为四个时，其位置也可以分别位于所述堆叠体的四个端面，即每一端有一个端电极，此为例如贯穿式(feedthru)的型式。
所述陶瓷绝缘层薄带的材质有以下两种类型(1)高温绝缘层所述绝缘层薄带的烧结温度高于所述氧化锌陶瓷薄带，其成份可为技艺中的常规陶瓷成份，优选为氧化铝(Al2O3)或氧化锆(ZrO2)。
(2)低温绝缘层所述绝缘层薄带的烧结温度低于所述氧化锌陶瓷薄带，其成份可为技艺中的常规陶瓷成份，优选为氧化铝(Al2O3)+玻璃陶瓷(glass-ceramic)或氧化铝(Al2O3)+玻璃。优选地，所述低温绝缘层可包括1到10重量％的强烧结助剂，其可为常规的强烧结助剂，优选为氧化钒。
本实施例所制成的半导性陶瓷元件包括一半导性陶瓷本体及至少一个陶瓷绝缘层。所述半导性陶瓷本体具有一顶面及一底面。所述陶瓷绝缘层位于所述半导性陶瓷本体的顶面、底面或其内部，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导性陶瓷本体，且所述陶瓷绝缘层的电阻率大于106Ω-m。优选地，所述陶瓷绝缘层位于所述半导性陶瓷本体的顶面及底面。
第二实施例包括以下步骤(a)提供一陶瓷绝缘层；(b)提供一半导性陶瓷膏，所述半导性陶瓷膏的材质不同于所述陶瓷绝缘层；(c)将所述半导性陶瓷膏形成于所述陶瓷绝缘层上；及(d)烧结所述陶瓷绝缘层及所述半导性陶瓷膏。
优选地，所述陶瓷绝缘层烧结后的电阻率大于106Ω-m。
在本实施例中，所述陶瓷绝缘层为一陶瓷薄带的形式，用以供所述半导性陶瓷膏印刷于其上(步骤(c))，且其材质如第一实施例所述。
优选地，所述步骤(a)之后还包括一将复数个第一内电极印刷于所述陶瓷绝缘层上的步骤，所述步骤(c)之后还包括一将复数个第二内电极印刷于所述半导性陶瓷本体上的步骤。所述第二内电极延伸到所述陶瓷绝缘层的顶面。
本实施例所制成的半导性陶瓷元件包括一陶瓷绝缘层及一半导性陶瓷本体。所述陶瓷绝缘层具有一顶面。所述半导性陶瓷本体位于所述陶瓷绝缘层的顶面，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导性陶瓷本体，且所述陶瓷绝缘层的电阻率大于106Ω-m。
本发明的过电压保护元件(例如，一变阻器)的制造方法包括以下至少两个实施例。
第一实施例包括以下步骤(a)提供一半导性陶瓷本体，所述半导性陶瓷本体具有一顶面及一底面；(b)提供至少一个陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导体陶瓷本体；(c)印刷内电极；(d)叠置所述半导性陶瓷本体及所述陶瓷绝缘层，以形成一堆叠体；(e)烧结所述堆叠体；和(f)于所述堆叠体的端面形成端电极，以形成一过电压保护元件。
优选地，所述陶瓷绝缘层烧结后的电阻率大于106Ω-m。
优选地，所述步骤(a)中所述半导性陶瓷本体由复数层陶瓷薄带组成，且每一陶瓷薄带在步骤(c)中将内电极印刷于其上。此外，所述陶瓷绝缘层同样为一陶瓷薄带的形式。在所述步骤(d)中，先堆叠所述陶瓷薄带，再将所述陶瓷绝缘层置于所述堆叠后的陶瓷薄带的顶面及底面，或是插设于所述陶瓷薄带之间。此外，在步骤(d)中，也可先置放一陶瓷绝缘层，再叠上所述陶瓷薄带，最后再叠上一陶瓷绝缘层。
优选地，所述步骤(e)之后还包括一将一保护膜形成于所述半导性陶瓷本体上未被所述陶瓷绝缘层覆盖的表面上的步骤，其中所述保护膜可以是磷酸锌、聚合物(polymer)、玻璃(glass)或其他常规材质。可以理解的是，可以利用技艺中的常规方式(例如沉积或其他方式)产生所述保护膜。
在所述步骤(f)中，所述端电极的数目可以是两个、四个或六个以上，其中当所述端电极的数目为两个时，其位置分别位于所述堆叠体的两个端面；其中当所述端电极的数目为四个时，其位置分别位于所述堆叠体的两个端面，即每一端有两个端电极，此即为排阻或排容(array)的型式；另外，当所述端电极的数目为四个时，其位置也可以分别位于所述堆叠体的四个端面，即每一端有一个端电极，此为例如贯穿式(feedthru)的型式。
此外，所述步骤(f)之后可以去除或不去除所述陶瓷绝缘层。然而可以理解的是，如果所述陶瓷绝缘层插设于所述半导性陶瓷本体内部时，所述陶瓷绝缘层则无法去除掉。
本实施例所制成的过电压保护元件包括一半导性陶瓷本体、至少一个陶瓷绝缘层、复数个内电极及两个端电极。所述半导性陶瓷本体具有一顶面、一底面及两个端面。所述陶瓷绝缘层位于所述半导性陶瓷本体的顶面、底面或其内部，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导体陶瓷本体，且所述陶瓷绝缘层的电阻率大于106Ω-m。所述内电极位于所述半导性陶瓷本体内。所述端电极分别位于所述半导性陶瓷本体及所述陶瓷绝缘层所形成的堆叠体的两个端面。
第二实施例包括以下步骤(a)提供一陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层具有一顶面且其电阻率大于106Ω-m；(b)将复数个内电极印刷于所述陶瓷绝缘层的顶面；(c)提供一半导性陶瓷膏，所述半导性陶瓷膏的材质不同于所述陶瓷绝缘层；(d)将所述半导性陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层的顶面，且所述半导性陶瓷膏连接所述内电极；(e)烧结所述半导性陶瓷膏及所述陶瓷绝缘层；和(f)于所述陶瓷绝缘层的端面形成端电极，以形成一过电压保护元件。
优选地，所述步骤(a)中的所述陶瓷绝缘层为一陶瓷薄带。
优选地，所述步骤(e)之后还包括一将一保护层形成于所述陶瓷绝缘层的顶面的步骤，其中所述保护层覆盖所述半导性陶瓷膏及所述内电极。所述保护层可以为另一陶瓷绝缘层或是磷酸锌等其他常规的保护膜。
在所述步骤(f)中，所述端电极的数目可以是两个、四个或六个以上，其中当所述端电极的数目为两个时，其位置分别位于所述堆叠体的两个端面；其中当所述端电极的数目为四个时，其位置分别位于所述堆叠体的两个端面，即每一端有两个端电极，此即为排阻或排容(array)的型式；另外，当所述端电极的数目为四个时，其位置也可以分别位于所述堆叠体的四个端面，即每一端有一个端电极，此为例如贯穿式(feedthru)的型式。
此外，所述步骤(f)之后可以去除或不去除所述陶瓷绝缘层。
本实施例所制成的过电压保护元件包括一陶瓷绝缘层、复数个内电极、一半导性陶瓷本体及两个端电极。所述陶瓷绝缘层具有一顶面及两个端面，所述陶瓷绝缘层的电阻率大于106Ω-m。所述内电极位于所述陶瓷绝缘层的顶面。所述半导性陶瓷本体位于所述陶瓷绝缘层的顶面，连接所述内电极，所述半导性陶瓷本体的材质不同于所述陶瓷绝缘层。所述端电极分别位于所述陶瓷绝缘层的两个端面。
优选地，所述过电压保护元件还包括一保护层，其位于所述陶瓷绝缘层的顶面，且覆盖所述半导性陶瓷本体及所述内电极。所述保护层可以为另一陶瓷绝缘层或是磷酸锌等其他常规的保护膜。
现以下列实例来详细说明本发明，但并不意味着本发明仅局限于此等实例所揭示的内容。
实例1参考图1，其为显示实例1的氧化锌变阻器的示意图。所述氧化锌变阻器10包括一半导性陶瓷本体12、一陶瓷绝缘层14、复数个内电极16、两个端电极18和一保护膜24。所述半导性陶瓷本体12由复数个氧化锌陶瓷薄带20烧结而成，所述半导性陶瓷本体12具有一顶面121、一底面122和两个端面123。
所述陶瓷绝缘层14位于所述半导性陶瓷本体12的顶面121，所述陶瓷绝缘层14的材质不同于所述半导体陶瓷本体12，且所述陶瓷绝缘层14烧结后的电阻率大于106Ω-m。所述陶瓷绝缘层14的厚度为10μm。所述内电极16位于所述半导性陶瓷本体12内。所述端电极18为银电极，其分别位于所述半导性陶瓷本体12及所述陶瓷绝缘层14所形成的堆叠体的两个端面123，所述端电极18上电镀有一电镀层22。所述保护膜24位于所述半导性陶瓷本体12的底面122及两个侧面。所述陶瓷绝缘层14及所述保护膜24是可去除的。
所述氧化锌变阻器10的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷薄带20。将94莫耳％氧化锌(ZnO)粉末、各1.5莫耳％氧化锑(Sb2O3)及氧化锰(Mn2O3)、及各1莫耳％的氧化铬(Cr2O3)、氧化铋(Bi2O3)及氧化钴(Co2O3)等形成一组合物。利用常规的陶瓷制程技术，将所述组合物全部加入去离子水中予以混合分散5小时，之后，加入7.5重量％的粘着剂(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的塑化剂(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡剂(Triton，购自Air Products公司)和1.0重量％的离型剂(releasing agent)等以制备成一浆体。接着，将所述浆体以刮刀成形技术制成复数个氧化锌陶瓷薄带20。
接着，制备所述陶瓷绝缘层薄带14。将75重量％的氧化铝(Al2O3)粉末和25重量％的硼硅酸盐玻璃填充入一球磨罐中，添加水以将固体含量维持到约65重量％。将所述材料研磨到平均粒径约0.8μm。之后，加入8.5重量％的粘着剂(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的塑化剂(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡剂(Triton，购自Air Products公司)和1.0重量％的离型剂等以制备成一浆体。再通过刀片压过铸造浆(cast slurry)而形成厚度为80μm的陶瓷绝缘层薄带14。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将内电极16施加于所述氧化锌陶瓷薄带上，经烤干后，将多层经印刷的氧化锌陶瓷薄带20堆叠后再将所述陶瓷绝缘层薄带14置于其顶面121，接着以压力压制，得到一堆叠体。之后，将所述堆叠体切割成长约1.2mm，宽约0.65mm的单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时以移除有机粘着剂，之后于约1000℃下烧结约90分钟。烧结后，所述陶瓷绝缘层薄带14的电阻率大于106Ω-m。
接着，再将一银端电极18分别形成于所述堆叠体的两个端面123，且烧结所述银端电极18。
接着，于所述半导性陶瓷本体12的底面122和两个侧面形成聚合物的保护膜24。
之后，进行电镀制程以形成所述电镀层22，首先将所述端电极18电镀镍2μm，清洗后，再电镀锡3μm(即所述电镀层22包括一层镍及一层锡)，即可制成所述氧化锌变阻器10。
实例2参考图2，其显示实例2的氧化锌变阻器的示意图。所述氧化锌变阻器26包括一半导性陶瓷本体12、一陶瓷绝缘层14、复数个内电极16、两个端电极18和一保护膜24。本实例的氧化锌变阻器26的结构及制造方法与所述实例1的氧化锌变阻器10大致相同，不同处仅在于所述陶瓷绝缘层14及所述保护膜24的位置。在本实例中，所述陶瓷绝缘层14位于所述半导性陶瓷本体12的底面122，所述保护膜24位于所述半导性陶瓷本体12的顶面121。
实例3参考图3，其显示实例3的氧化锌变阻器的示意图。所述氧化锌变阻器28包括一半导性陶瓷本体12、两个陶瓷绝缘层14、复数个内电极16、两个端电极18和一保护膜(未图示)。本实例的氧化锌变阻器28的结构及制造方法与所述实例1的氧化锌变阻器10大致相同，不同处仅在于所述陶瓷绝缘层14及所述保护膜的位置。在本实例中，所述陶瓷绝缘层14位于所述半导性陶瓷本体12的顶面121及底面122，所述保护膜位于所述半导性陶瓷本体12的侧面(未图示)。
实例4参考图4，其显示实例4的氧化锌变阻器的示意图。所述氧化锌变阻器30包括一半导性陶瓷本体12、两个陶瓷绝缘层14、复数个内电极16、两个端电极18和一保护膜24。本实例的氧化锌变阻器30的结构及制造方法与所述实例1的氧化锌变阻器10大致相同，不同处仅在于所述陶瓷绝缘层14及所述保护层的位置。在本实例中，所述陶瓷绝缘层14插设于所述氧化锌陶瓷薄带20之间，所述保护膜24位于所述半导性陶瓷本体12的顶面121、底面122及侧面。
实例5参考图5，其显示实例5的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件32包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体36和复数个内电极38。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体36所共烧(co-fire)而成，其具有一顶面341且其烧结后的电阻率大于106Ω-m。所述内电极38印刷于所述陶瓷绝缘层34的顶面341。所述半导性陶瓷本体36为一氧化锌陶瓷膏，印刷于所述陶瓷绝缘层34的顶面341，用以连接所述内电极38，所述半导性陶瓷本体36的材质不同于所述陶瓷绝缘层34。
所述过电压保护元件32的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷膏。将94莫耳％氧化锌(ZnO)粉末、各1.5莫耳％氧化锑(Sb2O3)和氧化锰(Mn2O3)以及各1莫耳％的氧化铬(Cr2O3)、氧化铋(Bi2O3)和氧化钴(Co2O3)等形成一组合物。利用常规的陶瓷制程技术，将所述组合物全部混合后加入一有机溶剂中并添加一粘结剂(binder)以形成所述氧化锌陶瓷膏，其中所述有机溶剂包含松脂醇(terpineol)和乙基纤维素(ethyl cellulose)。
接着，制备所述陶瓷绝缘层薄带。将75重量％的氧化铝(Al2O3)粉末和25重量％的硼硅酸盐玻璃填充入一球磨罐中，添加水以将固体含量维持到约65重量％。将所述材料研磨到平均粒径约为0.8μm。之后，加入8.5重量％的粘着剂(聚乙烯醇，PVA)、3.0重量％的塑化剂(聚乙二醇，PEG)、0.5重量％的消泡剂(Triton，购自Air Products公司)和.0重量％的离型剂等以制备成一浆体。再通过刀片压过铸造浆(cast slurry)而形成厚度为80μm的陶瓷绝缘层薄带。所述陶瓷绝缘层薄带于烧结后的电阻率大于106Ω-m。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将内电极38施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将所述氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层薄带上，且连接所述内电极38。之后，将所述陶瓷绝缘层薄带切割成复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时，之后于约100℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件32。
实例6参考图6，显示实例6的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件40包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体36、复数个内电极38、复数个端电极42和一保护膜44。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体36所共烧而成。所述半导性陶瓷本体36为一氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层34的顶面341。本实例的过电压保护元件40的结构与实例5的过电压保护元件32大致相同，不同处仅在于本实例的过电压保护元件40多了所述端电极42和所述保护膜44，每一端电极42包括一侧导421和一背导422，所述背导422位于所述陶瓷绝缘层34的底面。所述侧导421位于所述陶瓷绝缘层34的端面，用以连接所述内电极38与所述背导422。
所述过电压保护元件40的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷膏和所述陶瓷绝缘层薄带，其方式与实例5相同。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将内电极38施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将所述氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层薄带上，且连1接所述内电极38。之后，将所述陶瓷绝缘层薄带切割成复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时，之后于约1000℃下烧结约90分钟。
接着，再分别于所述陶瓷绝缘层薄带的端面及底面形成银端电极42，且烧结所述银端电极42。
接着，于所述半导性陶瓷本体36的上形成一聚合物的保护膜44。
之后，进行电镀制程以电镀所述端电极42，即可制成所述过电压保护元件40。
实例7参考图7，其显示实例7的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件46包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体36、复数个内电极38和一保护层48。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体36所共烧而成。所述半导性陶瓷本体36为一氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层34的顶面341。本实例的过电压保护元件46的结构与实例5的过电压保护元件32大致相同，不同处仅在于本实例的过电压保护元件46多了所述保护层48，所述保护层48位于所述陶瓷绝缘层34的顶面341，且覆盖所述半导性陶瓷本体36和所述内电极38。
所述过电压保护元件46的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷膏和所述陶瓷绝缘层薄带，其方式与实例5相同。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将内电极38施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将所述氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层薄带上，且连接所述内电极38。之后，再将另一未印有内电极的陶瓷绝缘层薄带覆盖所述半导性陶瓷本体36和所述内电极38以作为所述保护层48且形成一堆叠体。之后，将所述堆叠体切割成复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时，之后于约1000℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件46。
如果所述过电压保护元件46需要再经过电镀制程，所述保护层48和所述陶瓷绝缘层34已经可以完全保护所述半导性陶瓷本体36而可直接电镀，不需要事先生成保护膜。
实例8参考图8，其显示实例8的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件50包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体36、复数个第一内电极381和复数个第二内电极382。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体36所共烧而成。所述半导性陶瓷本体36为一氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层34的顶面341。本实例的过电压保护元件50的结构与实例5的过电压保护元件32大致相同，不同处仅在于本实例的内电极可分为第一内电极381和第二内电极382，其中所述第一内电极381位于所述陶瓷绝缘层34的顶面341，所述第二内电极382位于所述陶瓷绝缘层34的顶面341且延伸到所述半导性陶瓷本体36上。
所述过电压保护元件50的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷膏和所述陶瓷绝缘层薄带，其方式与实例5相同。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将第一内电极381施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将所述氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层薄带上，且部份覆盖所述第一内电极381。之后，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将第二内电极382施加于所述陶瓷绝缘层薄带和所述氧化锌陶瓷膏上。之后，将所述陶瓷绝缘层薄带切割成复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时，之后于约1000℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件50。
实例9参考图9，其显示实例9的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件52包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体36、复数个第一内电极381、复数个第二内电极382和一保护层54。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体36所共烧而成。所述半导性陶瓷本体36为一氧化锌陶瓷膏印刷于所述陶瓷绝缘层34的顶面341。本实例的过电压保护元件52的结构与实例8的过电压保护元件50大致相同，不同处仅在于本实例的过电压保护元件52多了所述保护层54。
所述过电压保护元件52的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷膏和所述陶瓷绝缘层薄带，之后印刷所述第一内电极381和第二内电极382，其方式与实例8相同。之后，再将另一未印有内电极的陶瓷绝缘层薄带覆盖所述半导性陶瓷本体36、所述第一内电极381和第二内电极382以作为所述保护层54且形成一堆叠体。之后，将所述堆叠体切割成复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时，之后于约1000℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件52。
如果所述过电压保护元件52需要再经过电镀制程，所述保护层54和所述陶瓷绝缘层34已经可以完全保护所述半导性陶瓷本体36而可直接电镀，不需要事先生成保护膜。
实例10参考图10，其显示实例10的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件56包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体58和复数个内电极38。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体58所共烧而成。本实例的过电压保护元件56的结构与所述实例5的过电压保护元件32大致相同，不同处仅在于本实例的过电压保护元件56中所述半导性陶瓷本体58是由至少一氧化锌陶瓷薄带所烧结而成的。
所述过电压保护元件56的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷薄带和所述陶瓷绝缘层薄带，其方式与实例1相同。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将内电极38施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将多层氧化锌陶瓷薄带堆叠于所述陶瓷绝缘层薄带上以形成一堆叠体。之后，将所述堆叠体切割成长约1.2mm，宽约0.65mm的单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时以移除有机粘着剂，之后于约1000℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件56。
实例11参考图11，其显示实例11的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件60包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体58、复数内电极38和一保护层62。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体58所共烧而成。所述半导性陶瓷本体58由至少一氧化锌陶瓷薄带所烧结而成。本实例的过电压保护元件60的结构与实例10的过电压保护元件56大致相同，不同处仅在于本实例的过电压保护元件60中多了一保护层62。
所述过电压保护元件60的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷薄带和所述陶瓷绝缘层薄带，其方式与实例10相同。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将内电极38施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将多层氧化锌陶瓷薄带堆叠于所述陶瓷绝缘层薄带上。接着，将另一未印刷电极的陶瓷绝缘层薄带置于所述氧化锌陶瓷薄带上以作为所述保护层62且形成一堆叠体。之后，将所述堆叠体切割成复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时以移除有机粘着剂，之后于约1000℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件60。
如果所述过电压保护元件60需要再经过电镀制程，所述保护层62和所述陶瓷绝缘层34可以保护大部分的所述半导性陶瓷本体58，因此只需要再保护所述半导性陶瓷本体58外露的两端即可。
实例12参考图12，其显示实例12的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件64包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体58、复数个第一内电极381和复数个第二内电极382。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体58所共烧而成。所述半导性陶瓷本体58由至少一氧化锌陶瓷薄带所烧结而成。本实例的过电压保护元件64的结构与所述实例10的过电压保护元件56大致相同，不同处仅在于本实例的内电极可分为第一内电极381和第二内电极382，其中所述第一内电极381位于所述陶瓷绝缘层34的顶面341，所述第二内电极382位于所述所述半导性陶瓷本体58上。
所述过电压保护元件64的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷薄带和所述陶瓷绝缘层薄带，其方式与实例1相同。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将第一内电极381施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将多层氧化锌陶瓷薄带堆叠于所述陶瓷绝缘层薄带上以形成一堆叠体。之后，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将第二内电极382施加于所述氧化锌陶瓷薄带上。之后，将所述堆叠体切割复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时以移除有机粘着剂，之后于约1000℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件64。
实例13参考图13，其显示实例13的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件66包括一陶瓷绝缘层34、一半导性陶瓷本体58、复数个第一内电极381、复数个第二内电极382和一保护层68。所述陶瓷绝缘层34为一陶瓷绝缘层薄带与所述半导性陶瓷本体58所共烧而成。所述半导性陶瓷本体58由至少一氧化锌陶瓷薄带所烧结而成。本实例的过电压保护元件66的结构与所述实例12的过电压保护元件64大致相同，不同处仅在于本实例的过电压保护元件66中多了一保护层68。
所述过电压保护元件66的制造方法如下首先，制备所述氧化锌陶瓷薄带和所述陶瓷绝缘层薄带，其方式与实例12相同。
接着，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将第一内电极381施加于所述陶瓷绝缘层薄带上，经烤干后，将多层氧化锌陶瓷薄带堆叠于所述陶瓷绝缘层薄带上以形成一堆叠体。之后，再以银/钯合金金属膏(Ag/Pd paste)(其中银为70重量％，钯为30重量％)以众所周知的网版印刷技术将第二内电极382施加于所述氧化锌陶瓷薄带上。
接着，将另一未印刷电极的陶瓷绝缘层薄带置于所述氧化锌陶瓷薄带上以作为所述保护层68且形成一堆叠体。之后，将所述堆叠体切割成复数个单体。再将所述单体于300℃下烧制约24小时以移除有机粘着剂，之后于约1000℃下烧结约90分钟，即可制成所述过电压保护元件66。
如果所述过电压保护元件66需要再经过电镀制程，所述保护层68和所述陶瓷绝缘层34可以保护大部分的所述半导性陶瓷本体58，因此只需要再保护所述半导性陶瓷本体58外露的两端即可。
本发明材料、方法及特征，经上述实例说明将更为明显，现应了解的是，任何不脱离本发明精神下所做出的修正或改变，均属于本发明旨在保护的内容。
权利要求
1.一种半导性陶瓷元件，其包括一半导性陶瓷本体，其具有一顶面和一底面；和至少一陶瓷绝缘层，其位于所述半导性陶瓷本体的顶面、底面或其内部，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导性陶瓷本体。
2.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层的电阻率大于106Ω-m。
3.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层位于所述半导性陶瓷本体的顶面和底面。
4.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述半导性陶瓷本体由复数层陶瓷薄带所烧结而成，所述陶瓷绝缘层为一绝缘层陶瓷薄带与所述陶瓷薄带所共烧而成。
5.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述半导性陶瓷本体包括至少90莫耳％的氧化锌和至多10莫耳％的添加剂。
6.根据权利要求5所述的半导性陶瓷元件，其中所述添加剂包含金属氧化物及其混合物，所述金属氧化物的金属选自由铬、锰、钴、锑、铝和铋所组成的群组。
7.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层的烧结温度高于所述半导性陶瓷本体。
8.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层的烧结温度低于所述半导性陶瓷本体。
9.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层的材质选自由氧化铝、玻璃陶瓷、玻璃、氧化锆及其混合物所组成的群组。
10.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其中所述半导性陶瓷本体和所述陶瓷绝缘层是一起烧结。
11.根据权利要求1所述的半导性陶瓷元件，其还包括复数个内电极，其位于所述半导性陶瓷本体内；和复数个端电极，其分别位于所述半导性陶瓷本体和所述陶瓷绝缘层所形成的堆叠体的端面。
12.根据权利要求11所述的半导性陶瓷元件，其中所述半导性陶瓷本体由复数层陶瓷薄带组成，所述陶瓷薄带印刷有所述内电极。
13.根据权利要求11所述的半导性陶瓷元件，其为一变阻器。
14.一种半导性陶瓷元件的制造方法，其包括(a)提供一半导性陶瓷本体，所述半导性陶瓷本体具有一顶面和一底面；(b)提供至少一陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导体陶瓷本体；(c)堆叠所述陶瓷绝缘层和所述半导性陶瓷本体，以形成一堆叠体；和(d)烧结所述堆叠体。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述步骤(d)中，所述陶瓷绝缘层烧结后的电阻率大于106Ω-m。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述步骤(c)将所述陶瓷绝缘层置于所述半导性陶瓷本体的顶面和底面。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述步骤(c)将所述陶瓷绝缘层插设于所述半导性陶瓷本体的内部。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述半导性陶瓷本体由复数层陶瓷薄带组成。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述陶瓷绝缘层为一陶瓷薄带。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述陶瓷绝缘层的烧结温度高于所述半导性陶瓷本体。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述陶瓷绝缘层的烧结温度低于所述半导性陶瓷本体。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述步骤(a)之后还包括一将复数个内电极印刷于所述陶瓷薄带上的步骤。
23.根据权利要求14所述的方法，其中所述步骤(d)之后还包括一将一保护膜形成于所述半导性陶瓷本体上未被所述陶瓷绝缘层覆盖的表面上的步骤。
24.根据权利要求14所述的方法，其中所述步骤(d)之后还包括一将端电极形成于所述堆叠体的步骤。
25.一种半导性陶瓷元件，其包括一陶瓷绝缘层，其具有一顶面；和一半导性陶瓷本体，其位于所述陶瓷绝缘层的顶面，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导性陶瓷本体。
26.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层的电阻率大于106Ω-m。
27.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层为一绝缘层陶瓷薄带，所述半导性陶瓷本体为一半导性陶瓷膏印刷于所述绝缘层陶瓷薄带上。
28.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其中所述半导性陶瓷本体由复数层陶瓷薄带所烧结而成，所述陶瓷绝缘层为一绝缘层陶瓷薄带与所述陶瓷薄带所共烧而成。
29.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其中所述半导性陶瓷本体包括至少90莫耳％的氧化锌和至多10莫耳％的添加剂。
30.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其中所述陶瓷绝缘层的材质选自由氧化铝、玻璃陶瓷、玻璃、氧化锆及其混合物所组成的群组。
31.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其中所述半导性陶瓷本体和所述陶瓷绝缘层是一起烧结。
32.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其还包括复数个内电极，所述内电极位于所述陶瓷绝缘层的顶面，且所述半导性陶瓷本体连接所述内电极。
33.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其还包括复数个第一内电极和复数个第二内电极，所述第一内电极位于所述陶瓷绝缘层的顶面，且连接所述半导性陶瓷本体，所述第二内电极位于所述半导性陶瓷本体的顶面。
34.根据权利要求25所述的半导性陶瓷元件，其还包括一保护层，位于所述陶瓷绝缘层的顶面，且覆盖所述半导性陶瓷本体和所述内电极。
35.根据权利要求34所述的半导性陶瓷元件，其中所述保护层包括磷酸锌。
36.根据权利要求34所述的半导性陶瓷元件，其中所述保护层为另一陶瓷绝缘层。
37.根据权利要求34所述的半导性陶瓷元件，其还包括复数个端电极，分别位于所述陶瓷绝缘层的端面。
38.一种半导性陶瓷元件的制造方法，其包括(a)提供一陶瓷绝缘层；(b)提供一半导性陶瓷本体，所述半导性陶瓷本体的材质不同于所述陶瓷绝缘层；(c)使所述半导性陶瓷本体形成于所述陶瓷绝缘层上；和(d)烧结所述陶瓷绝缘层和所述半导性陶瓷本体。
39.根据权利要求38所述的方法，其中步骤(d)中所述陶瓷绝缘层烧结后的电阻率大于106Ω-m。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述陶瓷绝缘层的烧结温度高于所述半导性陶瓷本体。
41.根据权利要求38所述的方法，其中所述陶瓷绝缘层的烧结温度低于所述半导性陶瓷本体。
42.根据权利要求38所述的方法，其中所述陶瓷绝缘层的材质选自由氧化铝、玻璃陶瓷、玻璃、氧化锆及其混合物所组成的群组。
43.根据权利要求38所述的方法，其中所述陶瓷绝缘层为一绝缘层陶瓷薄带，所述半导性陶瓷本体为一半导性陶瓷膏，所述步骤(c)是将所述半导性陶瓷膏印刷于所述绝缘层陶瓷薄带上。
44.根据权利要求38所述的方法，其中所述半导性陶瓷本体为至少一陶瓷薄带，所述陶瓷绝缘层为一绝缘层陶瓷薄带，所述步骤(c)是堆叠所述陶瓷薄带和所述绝缘层陶瓷薄带。
45.根据权利要求38所述的方法，其中所述步骤(a)之后还包括一将复数个内电极印刷于所述陶瓷绝缘层上的步骤。
46.根据权利要求38所述的方法，其中所述步骤(a)之后还包括一将复数个第一内电极印刷于所述陶瓷绝缘层上的步骤，所述步骤(c)之后还包括一将复数个第二内电极印刷于所述半导性陶瓷本体上的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种半导性陶瓷元件，其包括一半导性陶瓷本体及至少一个陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层位于所述半导性陶瓷本体的顶面、底面或其内部，所述陶瓷绝缘层的材质不同于所述半导性陶瓷本体，且所述陶瓷绝缘层的电阻率大于10
文档编号H01C7/00GK1929046SQ20051009878
公开日2007年3月14日 申请日期2005年9月7日 优先权日2005年9月7日
发明者苏哲仪, 李文熙, 林世彬, 胡庆利 申请人:国巨股份有限公司