静电保护器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种静电保护器。静电保护器包括： 绝缘的基层；一对电极，每个所述电极均具有形成于所述基层上表面的耦合电极部、覆盖形成于所述耦合电极部侧表面的外层电极部，一对所述电极的耦合电极部间的外层电极部之间具有一缝隙，所述耦合电极部由第一种金属制成，所述外层电极部由第二种金属或金属制成，所述第二种金属或金属的熔点高于第一种金属；压敏材料层，其能够在高电压下呈导通状态并能够在低电压下呈绝缘状态，所述压敏材料层填充在所述缝隙中 。本实用新型的目的是提供一种静电保护器，不影响静电保护器经过多次静电放电电流的冲击后的静电防护能力。
【专利说明】静电保护器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及静电保护器，尤其涉及贴片式的静电保护器。
【背景技术】
[0002]静电是因电荷分布不平衡造成的一种自然现象。当两种不良导体相互摩擦或接触时，会发生电荷分离转移的现象，如果在分离的过程中，电荷积聚，就会使物体带上静电。当静电积累到一定程度会击穿其间的介质放电，这就是静电放电现象。
[0003]静电放电在电子行业中会成为电子元器件的致命杀手。人体、环境或者运输过程中因摩擦产生的静电放电会对元器件造成不可逆转的损伤。为此，IEC61000-4-2标准就是针对静电放电造成的损坏而定义的防护标准和测试等级。
[0004]随着IC线路日趋小型化和高密集型，静电保护在各种电器和电子设备中的地位越来越重要。随之静电保护器的种类也呈多样化，其性能要求也越来越高。其中一种静电保护技术是通过在两个有一定间隙的电极间填充高分子的压敏材料来实现，该高分子的压敏材料的阻值随所施加的电压变化而变化。当静电保护器中与输入端连接的一个电极与高压静电源接触，从而与另一接地的电极间形成高电位差时，高分子压敏材料从高电阻态转变为低电阻态，将静电能量导入地下，从而保护了与输入端相连接的其他元器件。目前已见专利公开这样的静电放电保护器件，只是电极形状、支撑和密封结构及材料的制作方面存在一些区别。
[0005]中国专利CNlO 1226798A揭示了一种以PCB为材料、用多层结构制作防静电保护器的方法，其传导层的内电极为单一金属镍，在电极之间的窄缝中填有高分子的压敏材料。
[0006]中国专利CN101079432B所揭示的器件，其传导层内电极为单一金属层Cu并形成窄缝，并填充高分子压敏材料，与中国专利CN101226798A不同的是用双层Cu内电极，两层之间有复合树脂板。
[0007]中国专利CN101221847A所揭示的器件，是在氧化铝陶瓷基板或者环氧树脂基板上形成两对有窄缝的内电极，并填充高分子和导电颗粒的混合物，其传导层内电极也是单一金属层Cu。
[0008]中国专利CN202948919U揭示了一种以PCB为基材的静电保护器，其传导层内电极也为单一金属层Cu并在电极长度方向交错形成窄缝，并填充高分子压敏材料，上面再覆盖环氧类保护材料。
[0009]上述已经公开的高分子基静电保护器相关专利技术，采用单一金属层做为内电极，且多为Cu金属层。由于静电保护器经受的放电电流往往高达30A或以上，在放电间隙间的电流密度会比较大，电极的端面很容易被烧蚀。尤其是对于Cu金属电极层，相应的熔点较低，更容易被烧蚀，会使放电间隙逐步变大使器件的触发电压逐步上升，导致器件的静电防护能力下降。
【发明内容】
[0010]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种静电保护器，利用由熔点较高的金属制成的外层电极部的抗烧蚀的特点，不影响静电保护器经过多次静电放电电流的冲击后的静电防护能力。
[0011]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
[0012]一种静电保护器，包括：
[0013]绝缘的基层；
[0014]一对电极，每个所述电极均具有形成于所述基层上表面的耦合电极部、覆盖形成于所述耦合电极部侧表面的外层电极部，一对所述电极的耦合电极部间的外层电极部之间具有一缝隙，所述耦合电极部由第一种金属制成，所述外层电极部由第二种金属或合金制成，所述第二种金属或合金的熔点高于第一种金属；
[0015]压敏材料层，其能够在高电压下呈导通状态并能够在低电压下呈绝缘状态，所述压敏材料层填充在所述缝隙中。
[0016]优选地，所述外层电极部由钯、钨、镍、铂、钛、钼、铬中的一种或其合金制成。
[0017]优选地，每个所述电极均具有端电极部，一对所述电极的端电极部分别形成于所述基层上表面的两端上，所述耦合电极部从相应一端的所述端电极部上伸出并朝向另一端的端电极部延伸，且与该另一端的端电极部之间具有间隔空间，所述外层电极部覆盖形成于所述耦合电极部的侧表面和所述端电极部的正对所述间隔空间的侧表面上。
[0018]优选地，所述耦合电极部和所述端电极部为一体成形的。
[0019]更优选地，所述耦合电极部和端电极部均由铜制成。
[0020]优选地，所述外层电极部的宽度为5um~50um。
[0021]优选地，所述压敏材料层由纳米多晶半导体材料制成。
[0022]优选地，该静电保护器还包括高分子覆盖层，所述高分子覆盖层覆盖在一对所述电极的耦合电极部、外层电极部及所述压敏材料层上，所述高分子覆盖层为含有陶瓷粉末和纳米级的长链碳黑的环氧树脂层。
[0023]本实用新型采用以上技术方案，相比现有技术具有如下优点：静电保护器的耦合电极部的侧表面上覆盖形成有熔点较高的第二种金属或合金制成的外层电极部，保证放电电极的端面是由第二种金属或合金制成的外层电极部，这样既可以利用第二种金属或合金制成的外层电极部的抗烧蚀的特点也可以利用第一种金属制成的耦合电极部的良好的导电性，从而不影响器件经过多次静电放电电流的冲击后的静电防护能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]附图I为本实用新型的静电保护器的侧视图；
[0025]附图2为附图I中A-A方向的剖视图；
[0026]附图3为本实用新型的静电保护器的上表面示意图，其中未示出高分子覆盖层和电镀层。
[0027]其中：1、基层；2、外层电极部；3、耦合电极部；4、端电极部；5、压敏材料层；6、高分子覆盖层；7、电镀层。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚明确的界定。
[0029]结合附图I至附图3所示，一种静电保护器，它包括基层1、一对电极、压敏材料层
5、高分子覆盖层6、端面电极及电镀层7。
[0030]基层I为绝缘的环氧树脂板。
[0031]结合附图3所示，一对所述电极为间隔设置的，每个所述电极均具有耦合电极部3、端电极部4及外层电极部2。其中，耦合电极部3和端电极部4形成于基层I的上表面且均由铜制成，耦合电极部3和端电极部4为一体成形的。一对所述电极的端电极部4分别形成于所述基层I上表面的相对的两端头上，所述耦合电极部3从相应一端的所述端电极部4上伸出并朝向另一端的端电极部4延伸，且与该另一端的端电极部4之间具有间隔空间。所述外层电极部2覆盖形成于每个电极的所述耦合电极部3的侧表面及所述端电极部4的正对所述间隔空间的侧表面上，所述外层电极部2由镍制成。一对所述电极的耦合电极部3间的外层电极部2之间具有一缝隙，所述缝隙宽度为10~50cm。即每个电极自基层I端头至内依次为端电极部4、耦合电极部3、外层电极部2。其中，外层电极部2也可由钯、钨、铂、钛、钼、铬中的一种制成，或者由钯、钨、镍、铂、钛、钼、铬中任意两种以上的金属的合金制成，上述的用来制备外层电极部2的金属和合金的熔点均须高于铜。
[0032]压敏材料层5能够在高电压下呈导通状态并能够在低电压下呈绝缘状态。所述压敏材料层5填充在所述缝隙中。所述压敏材料层由纳米多晶半导体材料制成。所述纳米多晶半导体材料包括硅橡胶、金属粒子、覆盖形成在所述金属粒子表面的纳米多晶半导体粒子，所述纳米多晶半导体粒子的粒径为20~400nm。
[0033]高分子覆盖层6覆盖在一对所述电极的親合电极部3、外层电极部2及所述压敏材料层5上，用来保护压敏材料层5、耦合电极部3和外层电极部2。所述高分子覆盖层6为含有绝缘性较高的陶瓷粉末和纳米级的长链碳黑的环氧树脂层。
[0034]端面电极为一对且分别形成于基层I的所述两端头的端面上。基层I的下表面上覆铜，端面电极电连接至相应一端的端电极部4和基层I下表面的铜层。当静电保护器焊接在PCB板上时，基层I上表面的电极通过端面电极、基层I下表面的铜层与PCB板相电连接。
[0035]在实际生产过程中，还会在端电极部4、端面电极和基层I端头处下表面的铜层上电镀可焊接的金属层，形成起保护作用的电镀层7。
[0036]采用内部是Cu，边缘是Ni的单层双金属内电极结构的静电保护器，Cu金属略微内缩，外边缘有宽度5um~50um的Ni金属，可保证放电电极的端面是Ni金属层，这样既可以利用Ni金属层的抗烧蚀的特点也可以利用Cu金属层良好的导电性，从而不影响器件经过多次静电放电电流的冲击后的静电防护能力。此结构可提高高分子压敏材料的印刷填缝效果，降低印刷难度。
[0037]一种如上所述的静电保护器的制造方法，依次包括如下步骤：
[0038]A在双面附有第一种金属的绝缘基板上进行耦合电极部3和端电极部4的制作；
[0039]B外层电极部2的制作；
[0040]C填充压敏材料层5;
[0041]D覆盖高分子覆盖层6;
[0042]E对基板进行切割，进行端面电极的制作；
[0043]F切割出静电保护器的侧面，制得单个静电保护器。
[0044]具体地，该制造方法以大块的双面覆铜的环氧树脂绝缘基板为基材，依次经过步骤A-F同时制造出多个静电保护器后，再切割分离成单个的静电保护器，实现静电保护器的批量加工，提高生产效率和产能、且生产成本低。即，基板包括由环氧树脂板制成的所述基层1、覆于所述基层I上表面的铜层、覆于所述基层I下表面的铜层三部分。
[0045]步骤A中，在基板的上表面通过光刻技术以及酸性选择蚀刻技术制得成对间隔设置的所述电极的耦合电极部3和端电极部4。
[0046]步骤B中，在步骤A制得的耦合电极部3和端电极部4的上表面上覆盖感光干膜后，通过电镀技术，在耦合电极部3的侧表面、端电极部4的正对间隔空间的侧表面上电镀镍，以生长出所述外层电极部2。
[0047]步骤C中，在一对所述电极的耦合电极部3侧表面处的外层电极部2之间印刷纳米多晶半导体材料，填充并热固化后形成压敏材料层5。所述纳米多晶半导体材料是压敏材料的一种，它包括硅橡胶、金属粒子、覆盖形成在所述金属粒子表面的纳米多晶半导体粒子，所述纳米多晶半导体粒子的粒径为20~400nm。所述纳米多晶半导体材料在高电压下呈导通状态(低电阻态)，在低电压下呈绝缘状态（高电阻态)。
[0048]步骤D中，在压敏材料层5、耦合电极部3及外层电极部2之上覆盖高分子层，并热固化成型，形成有一定强度的所述高分子覆盖层6，来保护压敏材料层5和耦合电极部3以及外层电极部2。所述高分子覆盖层6为含有陶瓷粉末和纳米级的长链碳黑的环氧树脂层O
[0049]步骤E中，对经过步骤A至D的基板进行切割以切割出静电保护器的两端头，在切割面沉积碳粉作为导电层，制得端面电极，所述端面电极与所述端电极部4相电连。在端电极部4、端面电极和基层I端头处下表面的铜层上电镀可焊接的金属层，形成起保护作用的电镀层7。
[0050]步骤F中，对基板进行切割，切割出静电保护器的两侧面，制得多个单个的静电保护器。
[0051]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种静电保护器，其特征在于，包括: 绝缘的基层(I); 一对电极，每个所述电极均具有形成于所述基层(I)上表面的耦合电极部(3)、覆盖形成于所述耦合电极部(3)侧表面的外层电极部(2)，一对所述电极的耦合电极部(3)间的外层电极部之间具有一缝隙，所述耦合电极部(3)由第一种金属制成，所述外层电极部(2)由第二种金属或合金制成，所述第二种金属或合金的熔点高于第一种金属； 压敏材料层(5)，其能够在高电压下呈导通状态并能够在低电压下呈绝缘状态，所述压敏材料层(5 )填充在所述缝隙中。
2.根据权利要求1所述的静电保护器，其特征在于:所述外层电极部(2)由钮、鹤、镲、铂、钛、钼、铬中的一种或其合金制成。
3.根据权利要求1所述的静电保护器，其特征在于:每个所述电极均具有端电极部(4)，一对所述电极的端电极部(4)分别形成于所述基层(I)上表面的两端上，所述耦合电极部(3)从相应一端的所述端电极部(4)上伸出并朝向另一端的端电极部(4)延伸，且与该另一端的端电极部(4)之间具有间隔空间，所述外层电极部(2)覆盖形成于所述耦合电极部(3)的侧表面和所述端电极部(4)的正对所述间隔空间的侧表面上。
4.根据权利要求3所述的静电保护器，其特征在于:所述耦合电极部(3)和所述端电极部(4)为一体成形的。
5.根据权利要求4所述的静电保护器，其特征在于:所述耦合电极部(3)和端电极部(4)均由铜制成。
6.根据权利要求1所述的静电保护器，其特征在于所述外层电极部(2)的宽度为5um?50umo
7.根据权利要求1所述的静电保护器，其特征在于:所述压敏材料层(5)由纳米多晶半导体材料制成。
8.根据权利要求1所述的静电保护器，其特征在于:该静电保护器还包括高分子覆盖层(6 )，所述高分子覆盖层(6 )覆盖在一对所述电极的耦合电极部(3 )、外层电极部(2 )及所述压敏材料层(5)上，所述高分子覆盖层(6)为含有陶瓷粉末和纳米级的长链碳黑的环氧树脂层。
【文档编号】H01L23/60GK204230236SQ201420758652
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】孙建英, 韩胜振, 李向明 申请人:Aem科技(苏州)股份有限公司