变阻器及制造变阻器的方法与流程

本申请要求于2018年11月27日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0148323号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。

本公开涉及一种变阻器及制造变阻器的方法。

背景技术：

通常，诸如高级it终端等的信息通信装置已经被设计为包括应用了精细线宽技术的具有增大的集成密度的半导体器件/芯片/模块，并且被设计为使用诸如多层陶瓷电容器(mlcc)的高效无源器件，以减小尺寸并使用低功率。

然而，这种半导体器件/芯片/模块可能在耐受电压等方面存在弱点，使得半导体器件/芯片/模块由于以各种路径引起的电涌或静电放电(esd)可能损坏或可能故障。

变阻器可用于吸收电涌或过滤静电放电。

而且，近来，汽车已经被开发为基于ict融合的高度先进的电子产品，而不是被开发为机械产品。

汽车中包括的半导体器件/芯片/模块和无源器件也可能由于电涌或静电放电而损坏或发生故障。

例如，如果智能汽车由于任何这种原因而发生故障，则可能损害驾驶员和行人的安全。因此，防止电涌流入电路并控制电涌可能是重要的。

因此，汽车可使用变阻器来保护半导体器件/芯片/模块。

如上所述，变阻器已越来越多地用于各个领域，因此可能需要变阻器具有各种特性以用于各个领域。

例如，可能需要在相对不利的环境中使用的变阻器(诸如，用作车辆组件)具有增加的强度，并且可能需要在it终端中使用的变阻器在指定单元尺寸中具有提高的强度，使得变阻器可具有易于小型化的结构。

确定变阻器的强度的因素中的一个可以是晶界。但是，仅基于晶界可能难以确保高强度。

技术实现要素：

本公开的一方面在于提供一种具有改善的强度和/或具有促进小型化的结构的变阻器及制造所述变阻器的方法。

根据本公开的一方面，提供一种变阻器，所述变阻器包括：基板；第一电极和第二电极，分别设置在所述基板的上侧和下侧上；芯变阻器主体，被所述基板围绕并且设置在所述第一电极和所述第二电极之间；第一端子和第二端子，所述第一端子的至少部分和所述第二端子的至少部分分别设置在所述基板的一端和另一端上，并且所述第一端子和所述第二端子分别电连接到所述第一电极和所述第二电极；以及盖变阻器主体，覆盖所述芯变阻器主体并且设置在比所述基板的上表面高的高度或设置在比所述基板的下表面低的高度。

根据本公开的一方面，提供了一种制造变阻器的方法，所述方法包括：在基板中形成通孔；在所述通孔上印刷第一变阻器膏；干燥其中所述通孔的至少一部分利用所述第一变阻器膏填充的所述基板；在所干燥的基板的所述通孔的上侧或下侧上印刷第二变阻器膏；烧结其上印刷有所述第二变阻器膏的所述基板；在所烧结的基板的上侧和下侧上分别形成第一电极和第二电极；以及在所烧结的基板的一端和另一端上分别形成第一端子和第二端子。

根据本公开的一方面，提供了一种变阻器，所述变阻器包括：基板；第一芯变阻器主体，穿透所述基板并且从所述基板的上表面和下表面暴露；第一端子和第二端子，分别设置在所述基板的相对的端部上，并且延伸到所述基板的所述上表面和所述下表面上；第一电极，从所述第一端子的在所述上表面上的延伸部延伸，并且覆盖所述第一芯变阻器主体的从所述上表面暴露的第一端；以及第二电极，从所述第二端子的在所述下表面上的延伸部延伸，并且覆盖所述第一芯变阻器主体的从所述下表面暴露的第二端。

附图说明

通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更清楚地理解，在附图中：

图1a是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的单芯结构的透视图；

图1b是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的多芯结构的透视图；

图2a是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的单芯结构的侧视图；

图2b和图2c是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的多芯结构的侧视图；

图3a是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的单芯结构的平面图；

图3b和图3c是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的多芯结构的平面图；

图3d和图3e是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的多芯结构的芯在变阻器的上表面和下表面上的布置的示图；

图4a至图4d是示出根据本公开的示例实施例的变阻器的多变阻器单元结构的示例的平面图；

图5a是示出根据本公开的示例实施例的制造在制造变阻器中使用的变阻器膏的工艺的流程图；以及

图5b是示出根据本公开的示例实施例的制造变阻器的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。

以充分的细节描述这些实施例以使本领域技术人员能够实现本发明。应当理解，本发明的各种实施例尽管不同，但不一定相互排斥。例如，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，在本公开中的实施例中描述为示例的结构、形状和尺寸可在另一示例实施例中实现。为了描述清楚，附图中的元件的形状和尺寸可被放大，并且相同的元件将由相同的附图标记表示。

为了描述清楚，可省略或简要地示出一些元件，并且可放大元件的厚度以清楚地表示层和区域。

将理解，当部分“包括”元件时，除非另外指出，否则它可进一步包括另一元件，而不排除另一元件。

关于六面体的方向，在附图中指示的l、w和t分别被定义为长度方向、宽度方向和厚度方向。

图1a是示出根据示例实施例的变阻器的单芯结构的透视图。图2a是示出根据示例实施例的变阻器的单芯结构的侧视图。

参照图1a和图2a，示例实施例中的变阻器100a可包括芯变阻器主体110a、盖变阻器主体111a和112a、第一电极121、第二电极122、第一端子131、第二端子132和基板140。

芯变阻器主体110a及盖变阻器主体111a和112a的电阻值可改变。换言之，芯变阻器主体110a及盖变阻器主体111a和112a可具有非线性i-v(电流-电压)特性。例如，芯变阻器主体110a及盖变阻器主体111a和112a可包括zno，并且可利用zno-bi2o3基材料和zno-pr6o11基材料实现，并且还可包括诸如zn、bi、sb、co、mn、si、ni、zr等的添加剂。添加剂可与芯变阻器主体110a以及盖变阻器主体111a和112a的二次结晶相(secondarycrystallinephase)的形成以及液相的形成有关。在一个示例中，芯变阻器主体110a及盖变阻器主体111a和112a可利用相同材料制成，但是本公开不限于此。

第一电极121和第二电极122可分别设置在基板140的上侧和下侧上。当施加在第一电极121和第二电极122之间的电压相对低时，芯变阻器主体110a及盖变阻器主体111a和112a可具有相对高的电阻值，并且可使第一电极121和第二电极122彼此绝缘。

施加在第一电极121和第二电极122之间的电压越高，芯变阻器主体110a及盖变阻器主体111a和112a的电阻值越低，并且当电压高于变阻器100a的击穿电压时电阻值可迅速减小。

因此，施加在第一电极121和第二电极122之间的电压可在变阻器100a中在第一电极121和第二电极122之间的最短路径处形成电场。电场可在第一电极121的一端和第二电极122的一端上积累电子，并且可沿着最短路径积累电子。电场的大小越大，积累电子的高度越高。

当电场大小大于击穿电压的大小时，第一电极121的一端上的电子和第二电极122的一端上的电子可用作电路径。

第一电极121和第二电极122之间的最短距离越长，变阻器100a的击穿电压越高。

第一端子131和第二端子132可分别电连接到第一电极121和第二电极122，可彼此间隔开，并且可分别设置在基板140的一侧(例如，左侧表面)和另一侧(例如，右侧表面)上。

例如，第一端子131和第二端子132可分别包括基体端子131a和132a以及镀层131b和132b。基体端子131a和132a可类似于第一电极121和第二电极122包括ag或agpd，但其示例实施例不限于此。镀层131b和132b可包括ni镀层和sn镀层，但其示例实施例不限于此。

基板140可围绕芯变阻器主体110a。因此，基板140可保护芯变阻器主体110a不受外部冲击，从而改善示例实施例的变阻器100a的整体强度。

基板140可具有与芯变阻器主体110a相同或基本相同的厚度h1，并且与芯变阻器主体110a相比可具有增强的强度，从而改善具有减小的尺寸的变阻器100a的整体强度。因此，在示例实施例中，变阻器100a可确保可靠性并且可具有减小的尺寸和厚度。

例如，基板140可被构造为氧化铝基板，以与芯变阻器主体110a相比以减小的厚度具有改善的强度。氧化铝基板可具有大的强度，并且可有效地散发从芯变阻器主体110a产生的热量。

当周围温度升高时(例如，在烧结工艺中)，由于基板140和芯变阻器主体110a之间的收缩率的差异，基板140的体积变化量可能与芯变阻器主体110a的体积变化量不同。

因此，在基板140与芯变阻器主体110a之间可能形成间隙。间隙可能降低芯变阻器主体110a的i-v特性的可靠性或容量特性的可靠性，并且可能在施加相对高的浪涌电压等时用作第一电极121与第二电极122之间的电火花路径。间隙还可能降低具有减小的尺寸的变阻器100a的强度。

盖变阻器主体111a和112a可连接到芯变阻器主体110a，并且可设置在比基板140的上表面高的高度或者可设置在比基板140的下表面低的高度。

因此，通过包括盖变阻器主体111a和112a，基板140和芯变阻器主体110a之间的间隙的至少一部分可由盖变阻器主体填充。

因此，在示例实施例中，变阻器100a可改善芯变阻器主体110a的i-v特性的可靠性或容量特性的可靠性，可防止第一电极121与第二电极122之间的电火花路径，并且可以以减小的厚度具有改善的强度。

例如，盖变阻器主体111a可具有比芯变阻器主体110a的上表面大的下表面，盖变阻器主体112a可具有比芯变阻器主体110a的下表面大的上表面。因此，盖变阻器主体111a和112a中的每个的宽度d1可比芯变阻器主体110a的宽度d0大。因此，基板140和芯变阻器主体110a之间的间隙可有效地由盖变阻器主体填充。

例如，盖变阻器主体111a和112a可分别设置在芯变阻器主体110a的上侧和下侧上，以与芯变阻器主体110a形成i形的形式。因此，基板140与芯变阻器主体110a之间的间隙可有效地由盖变阻器主体填充。

示例实施例中的变阻器100a还可包括：第一绝缘层141，设置在第一电极121的上侧上；第二绝缘层142，设置在第二电极122的下侧上。因此，可防止电火花在基板140的第一电极121和第二电极122之间的侧表面上流过。

例如，第一绝缘层141和第二绝缘层142可利用诸如玻璃、环氧树脂、sio2、al2o3、有机材料等的绝缘材料实现，并且可包括设置在上部和下部中的两种类型的绝缘材料。

第一电极121和第二电极122的宽度可分别大于盖变阻器主体111a和112a的宽度，并且可小于基板140的宽度。第一绝缘层141和第二绝缘层142可分别覆盖基板140的其中未设置第一电极121和第二电极122的上表面的一部分和下表面的一部分，并且因此可有效地使第一电极121和第二电极122绝缘。

第一绝缘层141和第二绝缘层142中的每个的厚度h4可大于第一电极121和第二电极122中的每个的厚度h3，并且可大于盖变阻器主体111a和112a中的每个的厚度h2。然而，其示例实施例不限于此。

图1b是示出根据示例实施例的变阻器的多芯结构的透视图。图2b是示出根据示例实施例的变阻器的多芯结构的侧视图。

参照图1b和图2b，示例实施例中的变阻器100b可包括多个芯变阻器主体110b、盖变阻器主体111b和112b、第一电极121、第二电极122、第一端子131、第二端子132和基板140。

多个芯变阻器主体110b可包括第一芯变阻器主体和第二芯变阻器主体，并且可具有与图1a和图2a中所示的芯变阻器主体110a的形式相似的形式。

在示例实施例中，变阻器100b的i-v特性可取决于多个芯变阻器主体110b的长度-宽度截面中的面积之和。这是因为多个芯变阻器主体110b的长度-宽度截面中的面积之和可对应于电阻模型的面积。

例如，多个芯变阻器主体110b整体上可具有与图1a和图2a中所示的芯变阻器主体110a的面积和/或体积相似的总面积和/或体积，以具有与图1a和图2a中所示的芯变阻器主体110a的i-v特性相似的i-v特性。

由于示例实施例中的变阻器100b具有多芯结构，因此，即使当多个芯变阻器主体110b中的一些发生缺陷时，也可保持变阻器100b的基本功能。

在示例实施例中的变阻器100b中，由于多个芯变阻器主体110b被分散，因此热量可有效地从基板140散出。

盖变阻器主体111b和112b可将多个芯变阻器主体110b一起覆盖。盖变阻器主体111b和112b可在竖直方向(附图中的厚度方向)上彼此叠置。

因此，即使当在多个芯变阻器主体110b中的一些中发生缺陷时，示例实施例中的变阻器100b也可稳定地保持i-v特性的可靠性或容量特性的可靠性，并且在多个芯变阻器主体110b和基板140之间的多个间隙可被有效地填充。

第一电极121和第二电极122可被构造为将多个芯变阻器主体110b一起覆盖。

图2c是示出根据示例实施例的变阻器的多芯结构的侧视图。

参照图2c，示例实施例中的变阻器100d可包括多个芯变阻器主体110d和盖变阻器主体111d。

盖变阻器主体111d可设置在多个芯变阻器主体110d中的每个的上侧和下侧中的一个上。例如，盖变阻器主体111d可仅设置在多个芯变阻器主体110d中的每个的上侧和下侧中的一者上，但其示例实施例不限于此。

图3a是示出根据示例实施例的变阻器的单芯结构的平面图。

参照图3a，示例实施例中的变阻器100e的第一电极121的宽度可大于盖变阻器主体111a的宽度，并且第一电极121可从盖变阻器主体111a的上侧延伸至第一端子131。

图3b和图3c是示出根据示例实施例的变阻器的多芯结构的平面图。

参照图3b和图3c，变阻器100f和100g可进一步包括第三电极123和第四电极124。第一电极121的覆盖变阻器主体的部分和第二电极122的覆盖变阻器主体的部分可彼此重叠，并且第三电极123的覆盖变阻器主体的部分和第四电极124的覆盖变阻器主体的部分可彼此重叠。

多个盖变阻器主体111a可包括第一盖变阻器主体和第二盖变阻器主体。

第一电极121和第三电极123可设置在多个盖变阻器主体111a中的每个的上侧上，第一电极121和第三电极123中的每个可电连接到第一端子131和第二端子132中的一个，并且第一电极121和第三电极123可彼此间隔开。如图3c中所示，第一电极121和第三电极123可交替地设置在上侧上，但是本公开不限于此。

第二电极122和第四电极124可设置在多个盖变阻器主体111a中的每个的下表面上，第二电极122和第四电极124中的每个可电连接到第一端子131和第二端子132中的一个，并且第二电极122和第四电极124可彼此间隔开。如图3c中所示，第二电极122和第四电极124可交替地设置在下侧上，但是本公开不限于此。

图3b和图3c示出其中第一电极121和第三电极123分别电连接到第一端子131和第二端子132的示例，但其示例实施例不限于此。在另一示例实施例中，第一电极121和第三电极123可连接到第一端子131，第二电极122和第四电极124可连接到第二端子132。

当第一电极121和第三电极123分别电连接到第一端子131和第二端子132，第二电极122和第四电极124分别电连接到第二端子132和第一端子131时，可改善变阻器100f和100g中的每个的上侧和下侧的电平衡。因此，可延长变阻器100f和100g中的每个的寿命。

例如，在当施加到第一电极121、第二电极122、第三电极123和第四电极124中的每个上的电压为正电压时影响变阻器主体的效果与当施加到第一电极121、第二电极122、第三电极123和第四电极124中的每个上的电压为负电压时影响变阻器主体的效果不同的情况下，基于上侧和下侧的电平衡，变阻器100f和100g可具有延长的寿命。

图3d和图3e是示出根据示例实施例的变阻器的多芯结构的芯在变阻器的上表面和下表面上的布置的示图。

参照图3d和图3e，多个盖变阻器主体111a中的一部分可被设置为相对于长度方向(基板的形成有第一端子和第二端子的两端之间的方向)上的中心与一侧邻近(例如，在+l方向上)，并且多个盖变阻器主体111a中的另一部分可被设置为相对于在长度方向上的中心与另一侧邻近(例如，在-l方向上)。

因此，在确保基板140中的多个盖变阻器主体111a之间的间隙的同时，多个盖变阻器主体111a可具有增加的宽度。

因此，在示例实施例中，可在变阻器100h中有效地利用基板140的相对增强的强度，并且变阻器100h可具有灵活调节的i-v特性。

第三电极123可包括：第三盖电极部123a，设置在多个盖变阻器主体111a中的一部分中的每个的上侧上；以及第三引出电极部123b，被构造为使第三盖电极部123a和第二端子132彼此电连接。

第三盖电极部123a的宽度d2可大于第三引出电极部123b的宽度d3。

因此，在示例实施例中，变阻器100h可包括多个芯变阻器主体，所述多个芯变阻器主体均具有相对大的宽度，同时确保多个芯变阻器主体之间的间隙，并且电极之间的绝缘特性可得到改善。

与上述构造相似，第一电极121可包括第一盖电极部121a和第一引出电极部121b，第二电极122可包括第二盖电极部122a和第二引出电极部122b，第四电极124可包括第四盖电极部124a和第四引出电极部124b。第三盖电极部123a与基板140的一侧之间的最短距离d5可大于第一盖电极部121a与基板140的所述一侧之间的最短距离d4。

第一绝缘层141可将第一电极121和第三电极123一起覆盖，第二绝缘层142可将第二电极122和第四电极124一起覆盖。因此，可防止在第一电极121和第三电极123之间以及第二电极122和第四电极124之间产生电火花。

图4a至图4d是示出根据示例实施例的变阻器的多变阻器单元结构的示例的平面图。

参照图4a至图4d，多个盖变阻器主体111a中的一个和多个芯变阻器主体中的一个可包括在单个变阻器单元中。因此，示例实施例中的变阻器100i、100j和100k可包括多个变阻器单元。

单个变阻器单元可包括单个第一电极121或单个第三电极123，并且可包括单个第二电极122或单个第四电极124。

例如，当示例实施例中的变阻器包括n个变阻器单元时，在基板140的上侧上的多个电极的数量可以是n，并且在基板140的下侧上的多个电极的数量可以是n。在图4a中示出的变阻器100i中，n可以是2，并且在图4b至图4d中示出的变阻器100j和100k中，n可以是4，但其示例实施例不限于此。

基板140的上侧上的多个电极可连接到不同的端子，并且基板140的下侧上的多个电极可连接到不同的端子。因此，多个端子的数量可以是n。多个端子可电连接到电路(例如，芯片组)的不同节点/块，或者可电连接到不同的电路(例如，射频集成电路、电力管理集成电路等)。因此，可保护电路的多个节点/块或多个电路不受浪涌电流或静电放电的影响。

因此，由于示例实施例中的变阻器100i、100j和100k包括多个盖变阻器主体111a和多个芯变阻器主体，因此多个变阻器单元中的每个的可靠性可在多个变阻器单元中的每个的指定的尺寸下改善。

因此，电路的多个节点/块中的每个或多个电路中的每个可具有减小的指定尺寸，以具有屏蔽浪涌电流或静电放电的功能，并且屏蔽浪涌电流或静电放电的功能的可靠性可得到改善。

图5a是示出根据示例实施例的制造在制造变阻器中使用的变阻器膏的工艺的流程图。

参照图5a，制造变阻器膏的工艺可包括：称量金属氧化物组成比s110，混合/研磨称量材料s120，煅烧s130，研磨/干燥/粉碎煅烧产物s140，称量复合粉末s150，湿式混合/干燥/粉碎复合粉末s160，称量复合粉末、粘合剂、分散剂等s170，预混合s180和碾磨(milling)s190。

称量材料、煅烧产物和复合粉末可包括zno，并且当称量材料、煅烧产物和复合粉末为液相烧结型时，称量材料、煅烧产物和复合粉末可包括诸如bi2o3、sb、co、mn等的过渡金属氧化物，以及诸如si、ni、zr等的氧化物添加剂。当称量材料、煅烧产物和复合粉末是固相烧结型时，称量材料、煅烧产物和复合粉末可包括诸如pr6o11、co、mn、cr等的金属氧化物添加剂，和诸如ca、ba、ti等的氧化物添加剂。煅烧温度可以接近700℃，但温度的示例不限于此。

图5b是示出根据示例实施例的制造变阻器的方法的流程图。

参照图5b，示例实施例中的制造变阻器的方法可包括以下步骤中的至少部分：加工基板s210，填充/印刷变阻器膏s220，干燥/烧结s230，印刷/干燥/烧结盖变阻器主体s240，印刷/干燥/烧结电极s250，印刷/干燥绝缘膏s260，对绝缘层执行热处理s270，执行初次分割s280，涂覆/干燥/烧结端子s290，执行二次分割s300，以及镀覆端子s310。

加工基板s210包括在基板中形成通孔。可使用激光来加工通孔，但其示例实施例不限于此。

填充/印刷变阻器膏s220可包括在通孔上印刷第一变阻器膏。第一变阻器膏可包括通过参照图5a描述的方法制备的材料。

干燥/烧结s230可包括使其中通孔的至少一部分由第一变阻器膏填充的基板干燥。干燥的温度可接近130℃，但是温度的示例不限于此。

印刷/干燥/烧结盖变阻器s240可包括在干燥的基板的通孔的上侧或下侧上印刷第二变阻器膏，并且可包括烧结其上印刷有第二变阻器膏的基板。第二变阻器膏可包括通过参照图5a描述的方法制备的材料。在一个实施例中，第一变阻器膏和第二变阻器膏可利用包含例如通过参照图5a描述的方法制备的材料的相同材料制成，但是本公开不限于此。烧结的温度可以是900℃至1150℃，但温度的示例不限于此。

印刷/干燥/烧结电极s250可包括在烧结的基板的上侧和下侧上形成第一电极和第二电极。

例如，形成电极s250可包括在烧结的基板的上侧和下侧上印刷电极膏，并且在低于上述烧结基板的温度且高于干燥温度的温度下烧结印刷的电极膏，从而形成第一电极和第二电极。烧结电极的温度可以接近600℃，并且烧结电极的时间可以接近45分钟，但其示例实施例不限于此。

涂覆/干燥/烧结端子s290可包括在烧结的基板的一侧和另一侧上形成第一端子和第二端子。第一端子和第二端子可通过浸渍工艺和溅射工艺形成，并且可通过镀覆工艺镀覆，但其示例实施例不限于此。

根据前述示例实施例，变阻器可具有改善的强度和/或有利于小型化的结构。

此外，变阻器的工作可靠性可在指定的强度和尺寸下得到改善，并且变阻器的特性(例如，i-v特性、容量特性、击穿电压特性、最大电流特性等)可被灵活地设计和稳定地实现。

此外，变阻器可提供多个变阻器单元，并且可在多个变阻器单元中的每个的指定尺寸下改善多个变阻器单元中的每个的可靠性。因此，电路的多个节点/块或多个电路中的每个可具有减小的指定尺寸，以具有屏蔽浪涌电流或静电放电的功能，并且可改善屏蔽浪涌电流或静电放电的功能的可靠性。

虽然以上已经示出并描述了示例实施例，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可进行修改和变型。