一种具滤波结构的变阻器的制造方法
【专利摘要】一种具滤波结构的变阻器，使用特定配方的电阻膏，在烧结制程方面，氧化锌变阻体与电阻层可以进行共烧，且将电阻层烧结在变阻器主体的内部，制造成本便宜；其中，所述电阻膏的成分，包含60～70wt％的玻璃粉末及40～30wt％的导电粒子，且所述导电粒子是由97～99wt％的二氧化钌(RuO2)及3～1wt％的银钯(Ag/Pd)合金组成。
【专利说明】一种具滤波结构的变阻器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变阻器，特别是一种兼具防护静电放电(ESD)及防护电磁波干扰(EMI)双功能的变阻器。
【背景技术】
[0002]突波吸收器(或称变阻器)是电子组件、电子线路或电子设备的过电压或突波保护组件。随着科技日益进步，电子产品的工作频率愈来愈高，尺寸愈来愈小，电磁噪声的干扰问题也更加复杂。因此，赋予变阻器兼具双功能(下文泛称具滤波结构的变阻器)，除具原本防护静电放电功能外，还兼具滤波功能以防护电磁波干扰，是近来的流行趋势。
[0003]具滤波结构的变阻器，是利用变阻器的主体具备电容功能，将变阻器的主体结合电阻层后，即共同构成兼顾防护电磁波干扰功能的RC滤波器，可以有效解决电子产品电磁干扰的问题。
[0004]所述变阻器的主体，在制造过程中，是以氧化锌为主要成分，并加入铋(Bi)、锑(Sb)、硅(Si)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)等氧化物，经烧结温度900?1100°C高温煅烧后制成；而所述电阻层是使用一般电阻膏经过网版印刷后，再施予温度700?900°C煅烧热处理，使电阻膏固化及成为与变阻器的主体结合的电阻层。
[0005]在制造过程中，变阻器主体的烧结温度(900?1100°C )高于电阻层的热处理温度(700?900°C )，两者不在同一温度范围之内进行热处理，故具滤波结构的变阻器主体与电阻层不能进行共烧，在构造上，将导致所述电阻层不能烧结在所述变阻器主体的内部，需等待到变阻器主体煅烧制成后，再网版印刷电阻层及对电阻层施予二次热处理加工。更具体而言，此结果将使得所述电阻层必须烧结在所述变阻器的主体外部表面，或者，使用不同的制法，将所述变阻器的主体与所述电阻层各自分开制成独立组件，再使用表面黏着(SMT)技术将两个组件结合成一体。
[0006]图1及图2所示的变阻器10，将电阻层烧结在变阻器主体的外部表面，是第一种具滤波结构的变阻器现有技术，其构造包括一变阻器主体11、一电阻层16、一绝缘保护层17、一组以上的外电极18a及18b以及二个接地外电极19a及19b。其中，所述变阻器主体11由一第一基板12、一接地电极层13、一内电极层14及一第二基板15依序迭合及烧结而成；所述变阻器主体11的内电极层14，以氧化锌为主要成分，设有一组以上相对且分开的内电极14a及14b，且与所对应的外电极18a及18b分别连接，具有变阻特性。
[0007]所述电阻层16对应所述内电极14a及14b位置而形成于所述第二基板15上方表面，再使用所述绝缘保护层17覆盖在所述电阻层16上面，以保护所述电阻层16，且所述电阻层16的两端与所对应的外电极18a及18b分别连接，进而与所对应的内电极14a及14b分别连接，使得所述电阻层16与所述内电极层14构成一组RC滤波器；所述接地电极层13以氧化锌为主要成分，且设有接地内电极13a及13b与所对应的接地外电极19a及19b分别连接，以构成并联于RC滤波器的接地电路，并且使得所述变阻器10具滤波功能以防护电磁波干扰。[0008]图3所示的变阻器20，将变阻器与电阻层分开制成独立组件，是第二种具滤波结构的变阻器现有技术，其构造至少包括一变阻器组件21、一电阻基板22及二个外电极25，其中，所述变阻器组件21具变阻特性，所述电阻基板22上面设有一个以上电阻层23及二个接地电极24，以表面黏着(SMT)技术将所述变阻器组件21与所述电阻基板22结合成一体，再使用外电极25并联连接所述变阻器组件21的内电极(图未绘)及所述电阻基板22的电阻层23，以构成一组RC滤波器，同时，所述电阻基板22的接地电极24经过电性连接构成并联于RC滤波器的接地电路，使得所述变阻器20具滤波功能以防护电磁波干扰。
[0009]上述现有技术公开的变阻器10及20，均兼具防护静电放电(ESD)及防护电磁波干扰(EMI)双功能，但其缺点在于变阻器主体与电阻层不能进行共烧，电阻层不能烧结在所述变阻器主体的内部,故制作成本相对偏高。
【发明内容】
[0010]有鉴于此，本发明的主要目的在于开发一种具特定配方的电阻膏，除了适用于制成变阻器的电阻层外，其特性还包括将电阻膏烧成电阻层的温度调整至接近变阻器主体的高温煅烧温度900?1100°C，在烧结过程中，变阻器主体与电阻层可以进行共烧，且将电阻层烧结在所述变阻器主体的内部。
[0011]所述电阻膏的成分配方，包括50?90wt%的玻璃粉末及50?IOwt %的导电粒子，其中，所述玻璃粉末以二氧化硅(SiO2)为主要成分，可选自硅酸盐玻璃、硅铝酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或铅酸盐玻璃，且视实际需要，可另添加氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化I丐(CaO)、氧化钡(BaO)、氧化秘(Bi2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、氧化银(Nb2O5)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)或氧化钠(Na2O)的其中一种以上氧化物；所述导电粒子由97?99wt%的二氧化钌(RuO2)及3?lwt%的银钮(Ag/Pd)合金组成。
[0012]本发明的另一主要目的在于开发一种具滤波结构的变阻器，具防护静电放电及防护电磁波干扰双功能，结构特点是变阻器的内部设有电阻层，该变阻器的具体结构包含一氧化锌变阻体，其外部设有一组以上外电极及一组接地外电极，且所述氧化锌变阻体为一体化结构，其内部设有:
[0013]一内电极层，设有一组以上相对且分开的内电极，且与所对应的外电极分别连接;
[0014]一电阻夹层，设有一个以上电阻层，每个电阻层的两端与所对应的外电极分别连接，且每个电阻层的组成，包含有以下成分:
[0015]a) 50?90wt%的玻璃粉末，选自硅酸盐玻璃、硅铝酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或铅酸盐玻璃；及
[0016]b) 50?IOwt %的导电粒子，由97?99wt%的二氧化钌(RuO2)及3?Iwt %的银钮(Ag/Pd)合金组成；及
[0017]一接地电极层，设有二个接地电极，与所对应的接地外电极分别连接。
[0018]作为优选实施例，所述电阻夹层的电阻层的组成，由60?70wt%的玻璃粉末及40?30wt%的导电粒子取代。
[0019]作为优选实施例，所述电阻夹层的电阻层组成中的玻璃粉末，可另添加选自氧化招(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化I丐(CaO)、氧化钡(BaO)、氧化秘(Bi2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、氧化铌(Nb2O5)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)或氧化钠(Na2O)的其中一种以上氧化物。
[0020]作为优选实施例，所述具滤波结构的变阻器的电阻层，其电阻值介于10Ω~80k Ω。
[0021]作为优选实施例，所述具滤波结构的变阻器的电阻层，其电阻值介于50 Ω~1200 Ω。
[0022]作为优选实施例，所述具滤波结构的变阻器的电阻层，其电阻值介于50 Ω~200 Ω。 [0023]本发明的具滤波结构的变阻器，具有以下有益效果:
[0024]1.在氧化锌变阻体的烧结制程方面，氧化锌变阻体与电阻层可以进行共烧，制造成本相对便宜；
[0025]2.在结构方面，将电阻层烧结在变阻器主体的内部，可以减少焊点及增加变阻器产品的可靠度，尤其是可以缩小变阻器产品的体积，符合轻、薄、短、小的趋势及要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为第一种具滤波结构的变阻器现有技术示意图。
[0027]图2为图1的具滤波结构的变阻器分解图。
[0028]图3为第二种具滤波结构的变阻器现有技术示意图。
[0029]图4为本发明的具滤波结构的变阻器示意图。
[0030]图5为图4的具滤波结构的变阻器分解图。
[0031]附图标记
[0032]10……具滤波结构的变阻器
[0033]11......变阻器主体
[0034]12......第一基板
[0035]13......接地电极层
[0036]13a、13b......接地内电极
[0037]14......内电极层
[0038]14a、14b......内电极
[0039]15......第二基板
[0040]16......电阻层
[0041]17......绝缘保护层
[0042]18a、18b......外电极
[0043]19a、19b......接地外电极
[0044]20......具滤波结构的变阻器
[0045]21……变阻器组件
[0046]22......电阻基板
[0047]23......电阻层
[0048]24......接地电极
[0049]25......外电极[0050]30……具滤波结构的变阻器
[0051]31......氧化锌变阻体
[0052]32a......下层变阻体
[0053]32b......中层变阻体
[0054]32c......上层变阻体
[0055]33......电阻夹层
[0056]34......电阻层
[0057]35……接地电极层
[0058]35a、35b......接地电极
[0059]36......内电极层
[0060]36a、36b......内电极
[0061]38a、38b......外电极
[0062]39a、39b.... ..接地外电极
【具体实施方式】
[0063]如图4及图5所示，本发明的具滤波结构的变阻器30，是以发展成熟的刮刀制程及薄带成型(tape casting)将楽;料制成一张张薄生胚,再堆栈数张薄生胚制成预定厚度的生胚薄带，透过网版印刷技术，在不同薄生胚上面分别印刷电阻层34、接地电极35a及35b或内电极36a及36b，依序叠合不同生胚薄带及网版印刷不同电极，再经过压合、切割及烧结生胚晶粒等制程后，对烧结完成的晶粒加工，在晶粒的电阻层34及内电极36a及36b的外露端披覆上外电极38a及38b，对同颗晶粒的接地电极35a及35b的外露端披覆上接地外电极39a及39b后，再经过还原热处理，即制得所述具滤波结构的变阻器30。
[0064]本发明的具滤波结构的变阻器30的特点，包括:将电阻层烧结在变阻器主体的内部；在烧结过程中，变阻器主体与电阻层可以进行共烧，且所制得的变阻器兼具防护静电放电(ESD)及防护电磁波干扰(EMI)双功能。
[0065]所述具滤波结构的变阻器30，其具体结构包含一氧化锌变阻体31、一组或一组以上(以下简称一组以上)外电极38a及38b及一组接地外电极39a及39b。
[0066]如图5所示，所述氧化锌变阻体31为一体化结构，其内部包含一电阻夹层33、一接地电极层35及一内电极层36。所述氧化锌变阻体31的微观结构，由氧化锌晶粒及晶粒间的晶界层构成，包括90~97.5mol %的氧化锌主原料及总添加量最多2.5~IOmol %的副原料，其中，所述副原料选自铋(Bi)、锑(Sb)、硅(Si)、钴(Co)、锰(Mn)或铬(Cr)氧化物的其中一种或一种以上混合。
[0067]为方便说明，以所述氧化锌变阻体31内部的电阻夹层33、接地电极层35及内电极层36为界限，将一体化结构的氧化锌变阻体31区分成三部分迭合而成，包括一下层变阻体32a、一中层变阻体32b及一上层变阻体32c。
[0068]本发明的氧化锌变阻体31，按照电阻夹层33、接地电极层35及内电极层36的不同位置安排，而具有不同实施例。所述电阻夹层33设置在氧化锌变阻体31内部的位置，可选择设置所述中层变阻体32b及所述上层变阻体32c间，或是选择设置在所述中层变阻体32b及所述下层变阻体32a间。[0069]所述氧化锌变阻体31的其中一种具体实施例，如图5所示，电阻夹层33是介于下层变阻体32a及中层变阻体32b间，而接地电极层35及内电极层36则介于中层变阻体32b及上层变阻体32c之间；另一种具体实施例为对调电阻夹层33与接地电极层35的位置、或是对调电阻夹层33与内电极层36的位置。
[0070]所述电阻夹层33设有一个以上电阻层34，由具特定配方的电阻膏烧结而成；所述电阻膏的物性，与所述氧化锌变阻体31的物性相近，所述电阻膏的烧结温度介于900?1100°C，接近所述氧化锌变阻体31的高温煅烧温度，是达成在烧结过程中变阻器主体31与电阻层34可以进行共烧的关键性技术，也是将电阻层34烧结在变阻器主体31内部的关键性技术。
[0071]所述电阻膏(或电阻层34)的特定成分，包括50?90wt%的玻璃粉末及50?IOwt %的导电粒子，优选为包括60?70wt %的玻璃粉末及40?30wt %的导电粒子。其中，所述导电粒子由97?99wt%的二氧化钌(RuO2)及3?lwt%的银钮(Ag/Pd)合金组成；所述玻璃粉末以二氧化硅(SiO2)为主要成分，可选自硅酸盐玻璃、硅铝酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或铅酸盐玻璃，且视实际需要，可另添加氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化隹丐(CaO)、氧化钡(BaO)、氧化秘(Bi2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、氧化银(Nb2O5)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)或氧化钠(Na2O)的其中一种以上氧化物。
[0072]所述电阻层34的电阻值介于10 Ω?80k Ω ,优选为介于50 Ω?1200Ω,最优选为介于50 Ω?200Ω。所述电阻层34的电阻值,可依据电阻层34的网版印刷宽度、长度、厚度来适度调整，电阻层34的印刷图形宽度越宽，电阻值越低，印刷图形长度越长，电阻值越高，印刷图形厚度越厚，电阻值越低。
[0073]所述内电极层36设置在所述氧化锌变阻体31的内部，也就是设置所述中层变阻体32b及所述上层变阻体32c间，或是设置在所述中层变阻体32b及所述下层变阻体32a间。
[0074]所述内电极层36设有一组以上相对且分开的内电极36a及36b,且与所对应的外电极38a及38b分别连接，具有变阻特性。
[0075]所述电阻夹层33的电阻层34的两端，亦与所对应的外电极38a及38b分别连接，进而与所述内电极层36的内电极36a及36b构成并联连接，而构成一组RC滤波器。
[0076]所述接地电极层35设置在所述氧化锌变阻体31的内部，也就是设置所述中层变阻体32b及所述上层变阻体32c间，或是设置在所述中层变阻体32b及所述下层变阻体32a间，且所述接地电极层35设有二个接地内电极35a及35b，与所对应的接地外电极39a及39b分别连接后，则构成并联于所述RC滤波器的接地电路，使得本发明的具滤波结构的变阻器30兼具滤波功能。
[0077]所述接地内电极35a及35b、内电极36a及36b、外电极38a及38b、或接地外电极39a及39b的电极材料,可选用银(Ag)JH (Cu)或银钮合金等材料。
[0078]实施例1-9
[0079]按表I的特定成分及比例，分别调配用于实施例1-9的电阻膏备用，其中玻璃粉末选用以二氧化硅(SiO2)为主要成分的硅酸盐玻璃；实施例1的导体粒子选用由99wt%的二氧化钌(RuO2)及lwt%的银钮(Ag/Pd)合金组成；实施例2-8的导体粒子选用由98界1:%的二氧化钌(RuO2)及2wt%的银钮(Ag/Pd)合金组成；实施例9的导体粒子选用由97界1:%的二氧化钌(RuO2)及3wt%的银钮(Ag/Pd)合金组成。
[0080]调配用于实施例1-9的相同成分氧化锌浆料，在共烧过程中使用实施例1-9的电阻膏，分别制成实施例1-9的具滤波结构的变阻器30，其结构如图4及图5所示。
[0081]实施例1-9的具滤波结构的变阻器30，兼具防护静电放电(ESD)及防护电磁波干扰(EMI)双功能，制程特点是变阻器主体31与电阻层34在烧结过程中进行共烧，结构特点是电阻层34烧结在变阻器主体31的内部，电气特性则如表1所示，电阻值介于10 Ω~80k Ω。
[0082]表1
【权利要求】
1.一种具滤波结构的变阻器，其具有防护静电放电及防护电磁波干扰双功能，所述变阻器包含一氧化锌变阻体，其外部设有一组以上外电极及一组接地外电极，其特征在于，所述氧化锌变阻体为一体化结构，其内部设有: 一内电极层，设有一组以上相对且分开的内电极，且与所对应的外电极分别连接；一电阻夹层，设有一个以上电阻层，每个电阻层的两端与所对应的外电极分别连接，且每个电阻层的组成，由具有以下特定成分的电阻膏烧结而成: a)50?90wt %的玻璃粉末，选自硅酸盐玻璃、硅铝酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或铅酸盐玻璃；及 b)50?10wt%的导电粒子，由97?99wt%的二氧化钌及3?lwt%的银钮合金组成；及 一接地电极层，设有二个接地电极，与所对应的接地外电极分别连接。
2.根据权利要求1所述的具滤波结构的变阻器，其特征在于，所述电阻夹层的电阻层的组成，由60?70wt%的玻璃粉末及40?30wt%的导电粒子取代。
3.根据权利要求1或2所述的具滤波结构的变阻器，其特征在于，所述玻璃粉末另添加选自氧化铝、氧化锌、氧化钙、氧化钡、氧化铋、氧化镁、氧化钛、氧化铌、氧化硼、氧化钾或氧化钠的其中一种以上氧化物。
4.根据权利要求3所述的具滤波结构的变阻器，其中，所述电阻层的电阻值介于.10 Ω ?80kQ。
5.根据权利要求3所述的具滤波结构的变阻器，其中，所述电阻层的电阻值介于.50 Ω ?1200 Ω。
6.根据权利要求3所述的具滤波结构的变阻器，其中，所述电阻层的电阻值介于.50 Ω ?200 Ω。
【文档编号】H01C1/06GK103971866SQ201410213764
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】连清宏, 许鸿宗, 邱治盈 申请人:立昌先进科技股份有限公司