专利名称：过电压保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过电压保护装置，特别涉及一种通过两个非矩形导体的凸部形成放 电通路的过电压保护装置。
背景技术：
集成电路接受外部的电源供应与待处理的输入信号，并输出处理后的信号。明确地 说，由于集成电路的输入端直接连接于输入级开关的栅极，因而相当容易受到损害。当 集成电路通过手动夹持或自动设备而焊接在电路板上时，易受损害的输入端和输出端就 可能受到静电放电而损害。例如，人体可接受静电后再经由输入端对半导体元件的集成 电路进行放电。 '
自动组装机台或测试机台的工具也可能被充电后再经由集成电路的输入端对半导 体元件的集成电路进行放电。半导体技术不断演进，半导体元件的线宽也随之縮小，对 抗静电放电的保护机制的需求也随之显现。集成电路元件大多配置有ESD保护机制以避 免过高的输入电流，例如在输入端配置有电阻元件，借此限制输入电流。
US 6,642,297揭示一种可提供过电压/过电流保护的组合物，其包含绝缘黏结剂、掺 杂半导性粒子以及导电性粒子。所述组合物在正当操作电压时具有高电阻，但在承受一 瞬时过电压事件时就切换到低电阻状态且在所述过电压瞬时事件中将所述过电压限制 到较低电平。
US 6,013,358揭示一种过电压保护装置，其使用钻石锯在接地导体与另一导体之间 形成间隙。所述过电压保护装置的衬底材料可选自特定陶瓷材料，其密度小于3.8g/cm3。
US 5,068,634揭示一种过电压保护装置和材料，其通过将导电粒子均匀地分散在黏 结剂之中，使得电压保护材料具有非线性的电阻特性。非线性的电阻特性取决于粒子在 黏结剂内的间距和黏结剂的电气特性。通过调整导电粒子的间距，非线性材料的电气特 性可在较大范围内改变。
US 6,498,715揭示一种堆叠式低电容过电压保护装置，包含衬底、设置在衬底上的 导电性下电极、设置在所述导电性下电极上的电压敏感材料以及设置在所述电压敏感材 料上的导电上电极。
US 6,645,393揭示一种可抑制瞬时电压的材料，包含两种均匀混合的粉末，其中一种粉末具有非线性电阻特性，另一种粉末为导电粉末。导电粉末分散在具有非线性电阻 特性的粉末中以降低元件的整体非线性电阻特性，即降低元件的崩溃电压。
发明内容
本发明提出一种具有两个非矩形导体的过电压保护装置，其通过所述非矩形导体的 凸部形成放电通路。
本发明的过电压保护装置包含衬底、设置在所述衬底上的第一非矩形导体、设置在 所述衬底上的第二非矩形导体以及设置在所述第一非矩形导体与所述第二非矩形导体 之间的可变阻抗材料。所述第一非矩形导体具有设置在所述第一表面的第一凸部，所述 第二非矩形导体具有设置在所述第一表面的第二凸部。所述可变阻抗材料设置在所述第 一凸部与所述第二凸部之间，且所述第二凸部面向所述第一凸部以形成放电通路，其中 所述第一凸部或所述第二凸部之一为锥形凸部。
常规的过电压保护装置都采用两个等宽且以某一间隙分隔的导体，因此常规的过电 压保护装置的放电通路位置无法预测。相对地，本发明的过电压保护装置具有两个非矩 形导体，且两个非矩形导体的凸部彼此相向，因此两个非矩形导体的间距并非均匀一致。 明确地说，两个非矩形导体的间隙在其凸部位置的宽度比其它位置的宽度窄，因此所述 放电通路就设计在所述凸部位置，且所述可变阻抗材料覆盖所述凸部位置。
图1到图5示范本发明第一实施的过电压保护装置； 图6是本发明的可变阻抗材料的电阻与所施加电压的关系图； 图7展示本发明的过电压保护装置承受瞬时电压时的响应；以及 图8示范本发明第二实施例的过电压保护装置。
具体实施例方式
图1到图5示范本发明第一实施的过电压保护装置10。参考图1，电极结构20形 成于衬底12上，所述衬底12可由绝缘材料(例如塑料材料)构成，即所述衬底12可 为塑料衬底，且具有上表面12A和下表面12B。所述电极结构20包含第一非矩形导体 14、第二非矩形导体16、第一侧边电极22以及第二侧边电极24。所述第一非矩形导体 14具有设置在所述上表面12A的第一凸部14A，所述第二非矩形导体16具有设置在所 述上表面12A的第二凸部16A，所述第一侧边电极22设置在所述衬底12的一侧边且连 接于所述第一非矩形导体14,所述第二侧边电极24设置在所述衬底12的另一侧边且连 接于所述第二非矩形导体16。此外，所述电极结构20进一步包含第一导电件22'和第二导电件24'，其可为电镀 金属层或导电通孔。所述第一导电件22'夹设在所述衬底12与所述第一侧边电极22之 间，所述第二导电件24'夹设在所述衬底12与所述第二侧边电极24之间。优选地，所 述第一凸部14A与所述第二凸部16A之一为锥状凸部，其具有渐縮的宽度。所述第二 凸部16A面向所述第一凸部14A以形成介于二者之间的放电通路18。
优选地，所述第一非矩形导体14与所述第二非矩形导体16呈梯形且以镜像方式设 置在所述衬底12上。明确地说，所述第一非矩形导体14的外形可不同于所述第二非矩 形导体16。所述第一凸部14A具有第一平缘14B,所述第二凸部16A具有第二平缘16B， 且所述第二平缘16B面向所述第一平缘14B。
参考图2，其为图1的电极结构20的剖示图。所述第一凸部14A与所述第二凸部 16A的上端的宽度大于中段的宽度，即所述第一凸部14A与所述第二凸部16A具有非均 匀的宽度。因此，与中段处相比，所述第一凸部14A与所述第二凸部16A在上端处较 靠近彼此，因此所述放电通路18形成于所述第一凸部14A上端与所述第二凸部16A上 端之间。
参考图3，可变阻抗材料26形成于所述第一凸部14A与所述第二凸部16A之间。 优选地，所述可变阻抗材料26包含导电粉末、半导性粉末和绝缘黏结物。导电粉末的 量可介于所述可变阻抗材料重量的10%与30%之间，半导性粉末的量可介于所述可变阻 抗材料重量的30%与卯％之间，绝缘黏结物的量可介于所述可变阻抗材料重量的3%与 50%之间。
优选地，所述导电粉末可选自铝、银、钯、铂、金、镍、铜、钨、铬、铁、锌、钛、 铌、钼、钌、铅和铱所组成的群组中的一者，所述半导性粉末可包含氧化锌或碳化硅， 所述绝缘黏结物包含环氧树脂或硅胶。此外，所述可变阻抗材料26可进一步包含绝缘 粉末，其量介于所述可变阻抗材料重量的10%与60%之间，其中所述绝缘粉末可包含金 属氧化物，例如氧化铝或氧化锆。
参考图4和图5，放电保护层30覆盖所述可变阻抗材料26，且绝缘层32覆盖所述 放电保护层30。优选地，所述放电保护层30可包含无机绝缘材料和有机绝缘材料，其 中所述无机绝缘材料可包含金属氧化物，而所述有机绝缘材料可包含环氧树脂或硅胶。 所述绝缘层32可包含无机绝缘材料和有机绝缘材料，其中所述无机绝缘材料包含金属 氧化物，而所述有机绝缘材料包含环氧树脂或硅胶。
图6是本发明的可变阻抗材料26的电阻与所施加电压的关系图。所述可变阻抗材 料26在低施加电压状态呈现高电阻特性，但在高施加电压状态则呈现低电阻特性。通过将所述可变阻抗材料26设置在所述第一非矩形导体14与所述第二非矩形导体16的 间隙，所述过电压保护装置10的整体就具有在低施加电压时呈现低电阻并在高施加电 压时则呈现低电阻的电气特性。
图7显示本发明的过电压保护装置IO承受瞬时电压时的响应。当1900伏特的瞬时 电压施加于所述过电压保护装置10的第一非矩形导体14与第二非矩形导体16时，所 述过电压保护装置IO切换到低电阻状态且将1900伏特的瞬时电压限縮约为518伏特。 换句话说，与所述过电压保护装置10并联的电子元件将承受限縮后约为518伏特的瞬 时电压，而不是承受1900伏特的瞬时电压。
图8示范本发明第二实施例的过电压保护装置10'。与图5所示的过电压保护装置 IO相比，图8的过电压保护装置10'进一步包含至少一个设置在所述下表面12B的对位 区块34。当所述过电压保护装置10'要附着在电路板上时，所述对位区块34就可用以对 准所述电路板上的另一对位区块。此外，所述对位区块34并未电气连接于所述过电流 保护装置10'的导电元件，且所述对位区块34还可被选择性地设计为两个或多个。
常规的过电压保护装置都采用两个等宽且以某一间隙分隔的导体，因此常规的过电 压保护装置的放电通路位置无法预测。相对地，本发明的过电压保护装置10具有两个 非矩形导体14、 16，且两个非矩形导体14、 16的凸部14A、 16A彼此相向，因此两个 非矩形导体14、 16的间距并非均匀一致。明确地说，两个非矩形导体14、 16的间隙在 其凸部14A、 16A位置的宽度比其它位置的宽度窄，因此所述放电通路就被设计在所述 凸部14A、 16A位置，且所述可变阻抗材料26覆盖所述凸部14A、 16A位置。
本发明的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可基于本发 明的教示和揭示内容而做出种种不脱离本发明精神的替换和修改。因此，本发明的保护 范围应不限于实施例所揭示的范围，而应包括各种不脱离本发明的替换和修改，并为所 附权利要求书所涵盖。
权利要求
1. 一种过电流保护装置，其特征在于包含衬底，其具有第一表面和第二表面；第一非矩形导体，其具有设置在所述第一表面的第一凸部；第二非矩形导体，其具有设置在所述第一表面的第二凸部，所述第二凸部面向所述第一凸部以形成放电通路，所述第一凸部或所述第二凸部之一为锥形凸部；以及可变阻抗材料，其设置在所述第一凸部与所述第二凸部之间。
2. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述第一非矩形导体与所述第 二非矩形导体以镜像方式设置在所述衬底上。
3. 根据权利要求l所述的过电流保护装置，其特征在于所述第一凸部具有第一平缘， 所述第二凸部具有第二平缘，所述第二平缘面向所述第一平缘。
4. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述第一凸部的厚度并非均 匀。
5. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述第一凸部的上端的宽度大 于中段的宽度。
6. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述衬底包含绝缘材料。
7. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述衬底为绝缘衬底。
8. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于进一步包含第一侧边电极，其设置在所述衬底的一侧且连接于所述第一非矩形导体；以及 第二侧边电极，其设置在所述衬底的另一侧且连接于所述第二非矩形导体。
9. 根据权利要求8所述的过电流保护装置，其特征在于进一步包含-第一导电件，其夹设在所述衬底与所述第一侧边电极之间以及 第二导电件，其夹设在所述衬底与所述第二侧边电极之间。
10. 根据权利要求9所述的过电流保护装置，其特征在于所述第一导电件和所述第二导 电件为电镀金属层或导电通孔。
11. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述第一非矩形导体与所述第 二非矩形导体呈梯形。
12. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述可变阻抗材料局部覆盖所 述第一非矩形导体与所述第二非矩形导体。
13. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述可变阻抗材料包含导电粉末，其量介于所述可变阻抗材料重量的10%与30%之间； 半导性粉末，其量介于所述可变阻抗材料重量的30%与90%之间；以及 绝缘黏结物，其量介于所述可变阻抗材料重量的3%与5.0%之间。
14. 根据权利要求13所述的过电流保护装置，其特征在于所述导电粉末的材质选自铝、 银、钯、铂、金、镍、铜、钨、铬、铁、锌、钛、铌、钼、钌、铅和铱所组成的群 组中的一者。
15. 根据权利要求13所述的过电流保护装置，其特征在于所述半导性粉末包含氧化锌 或碳化硅。
16. 根据权利要求13所述的过电流保护装置，其特征在于所述绝缘黏结物包含环氧树 脂或硅胶。
17. 根据权利要求13所述的过电流保护装置，其特征在于所述可变阻抗材料进一步包 含绝缘粉末，其量介于所述可变阻抗材料重量的10%与60%之间。
18. 根据权利要求17所述的过电流保护装置，其特征在于所述绝缘粉末包含金属氧化 物。
19. 根据权利要求18所述的过电流保护装置，其特征在于所述金属氧化物为氧化铝或 氧化锆。
20. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于进一步包含放电保护层，覆盖 所述可变阻抗材料。
21. 根据权利要求20所述的过电流保护装置，其特征在于所述放电保护层包含无机绝 缘材料和有机绝缘材料。
22. 根据权利要求21所述的过电流保护装置，其特征在于所述无机绝缘材料包含金属 氧化物，所述有机绝缘材料包含环氧树脂或硅胶。
23. 根据权利要求20所述的过电流保护装置，其特征在于进一步包含绝缘层，覆盖所 述放电保护层。
24. 根据权利要求23所述的过电流保护装置，其特征在于所述绝缘层包含无机绝缘材 料和有机绝缘材料。
25. 根据权利要求24所述的过电流保护装置，其特征在于所述无机绝缘材料包含金属 氧化物，所述有机绝缘材料包含环氧树脂或硅胶。
26. 根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于进一步包含至少一个对位区 块，设置在所述第二表面。
27. 根据权利要求26所述的过电流保护装置，其特征在于所述对位区块未电气连接于所述过电流保护装置的导电件。
全文摘要
一种过电压保护装置包含衬底、设置在所述衬底上的第一非矩形导体、设置在所述衬底上的第二非矩形导体以及设置在所述第一非矩形导体与所述第二非矩形导体之间的可变阻抗材料。所述第一非矩形导体具有设置在所述第一表面的第一凸部，所述第二非矩形导体具有设置在所述第一表面的第二凸部。所述可变阻抗材料设置在所述第一凸部与所述第二凸部之间，且所述第二凸部面向所述第一凸部以形成放电通路，其中所述第一凸部或所述第二凸部之一为锥形凸部。
文档编号H01C7/13GK101533696SQ200810170509
公开日2009年9月16日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年3月12日
发明者余锦汉, 王绍裘, 蔡东成, 陈葆萱 申请人:聚鼎科技股份有限公司