[发明专利]一种低电容层积型芯片变阻器及其所使用的过电压保护层

说明书

技术领域

本发明涉及一种低电容层积型芯片变阻器，尤其是涉及电容值在1MHz下小于0.3pF且用于抑制过电压、耐静电冲击和保护电子线路的低电容层积型芯片变阻器。

背景技术

如图1所示，一种在高频范围下使用的变阻器10，其结构包括陶瓷本体11、一对表面电极12a和12b、一对端电极13a和13b、和绝缘层20。其中，所述表面电极12a和12b是以薄膜技术制作在该陶瓷本体11的外层或内层同一平面上，而所述端电极13a和13b分别覆盖在该陶瓷本体11的两个端部上，且与所述表面电极12a和12b分别构成电性连接；而且，所述绝缘层20填满所述表面电极12a和12b之间的间隙14。

所述绝缘层20是一种具有过电压保护特性的绝缘材料，其微观结构的特点，如图2所示，是以高分子材料(或称高分子聚合物)21作为绝缘材料的基材(matrix)22，在该高分子基材22的内部，以一级分散(first dispersion)将粒径介于0.1~100μm之间的微米级导体和半导体微粒23均匀散布其中，并且在一级分散的微米级导体和半导体微粒23之间，以二级分散(secondary dispersion)将粒径介于1~100nm之间的纳米级导体和半导体微粒24散布其间，以缩小微米级导体和半导体微粒23与纳米级导体和半导体微粒24之间的间距。

所述变阻器10的电容值极低，在1MHz下小于0.3pF，当受到异常过电压时，借着所述绝缘层20的高分子基材22中的微米级导体和半导体微粒23与纳米级导体和半导体微粒24之间的间距极小，在导体和半导体微粒之间电子会产生隧道效应，而具有极佳的抑制过电压和耐静电能力，因此可作为高频线路中的保护组件使用。

但，所述变阻器10的缺点，也在于其绝缘层20是由高分子材料21所组成，材质会因为高热而发生碳化。当所述变阻器10在高频线路中作为抑制过电压的保护组件使用时，所述绝缘层20的高分子基材22常因静电冲击或突波过电压产生的高热而发生碳化，进而造成所述变阻器10发生电性导通而失去对电子线路或组件的保护作用。所以，这种变阻器10的耐静电冲击的寿命较短，若以8KV静电直接冲击，最多只能耐500次冲击，就会产生失效的情形。

此外，如图1和图3所示，另一种变阻器15的陶瓷主体11如果选用具有微孔结构19的过电压保护材料制成，其微观结构具有相当高比例的孔隙度，包含3~50wt%无机玻璃组成和50~97wt%粒径大于0.1微米的半导体和导体微粒16；其中，所述的半导体和导体微粒16的表面包覆一层无机玻璃薄膜17，且所述的无机玻璃薄膜17中，含有二级分散且粒径小于1微米的亚微米或纳米级半导体微粒和导体微粒18。

这种陶瓷主体15的缺点，又在于所述陶瓷主体11含高含量的半导体和导体微粒16，除造成成本费用高昂外，也因为具有微孔结构19容易受潮而导致所述变阻器10发生电性导通而没有防护功能，不利在高湿环境中使用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种过电压保护材料，以多孔陶瓷材料为基材，应用于高频电子线路的正负电极之间，有抑制过电压（或称瞬时突波电压）和耐数千次以上的8KV静电冲击的能力，其组成包含10~30wt%多孔陶瓷基材、65~80wt%粒径介于0.1~100μm之间的微米级导体和半导体微粒及5~10wt%粒径介于1~100nm之间的纳米级导体和半导体微粒；且该多孔陶瓷基材的内部布满微细开孔，所述微米级导体和半导体微粒以一级分散均匀散布于该多孔陶瓷基材的内部，所述纳米级导体和半导体微粒以二级分散散布于所述微细开孔之间以及一级分散的微米级导体和半导体微粒之间。

所述过电压保护材料的多孔陶瓷基材，可选自刚玉砂、碳化硅、堇青石、氧化铝、氧化锆或硅酸钙中的一种或一种以上组成。

所述过电压保护材料的微米级和纳米级导体微粒，可选自铂(Pt)、钯(Pd)、钨(W)、金(Au)、铝(Al)、银(Ag)、镍(Ni)、铜(Cu)或其合金中的一种或一种以上。

所述过电压保护材料的微米级和纳米级半导体微粒，可选自氧化锌、氧化钛、氧化锡、硅、锗、碳化硅、硅-锗(Si-Ge)合金、锑化铟、砷化镓、磷化铟、磷化镓、硫化锌、硒化锌、碲化锌、钛酸锶或钛酸钡中的一种。