專利名稱：積層式氧化鋅變阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種積層式變阻器，特別涉及一種其本體部份的主要物質(zhì)為氧化鋅的積層式氧化鋅變阻器。
背景技術(shù)：
眾所周知，積層式變阻器的結(jié)構(gòu)，如圖1與圖2所示，包括一本體部份10，分別從本體部份的兩側(cè)端延伸到本體部份10內(nèi)部的內(nèi)電極101、102、103、……，設(shè)于本體部份兩端的端電極20，以及設(shè)于(也可不設(shè))本體頂面的被覆層30，其中，本體部份系以90％以上摩爾(mole％)的氧化鋅(ZnO)為主成分，混合10％摩爾(mole％)以下的金屬氧化物功能性添加劑混合物，諸如鈷(Co)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)、鑭(La)、鈮(Nd)、鋇(Ba)、鎂(Mg)、鈰(Ce)、硼(B)等的氧化物，以硝酸鉛[Al2(NO3)x]、玻璃(Glass)、二氧化硅(SiO2)等為燒結(jié)助劑(flux)，或不用燒結(jié)助劑。以金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銠(Rh)等金屬，或其任兩的合金作為內(nèi)電極(internal electrode)101……，而此積層式變阻器可經(jīng)由設(shè)計(jì)而調(diào)整其崩潰電壓。
一般而言，在電源電路或信號(hào)電路里，不可避免地會(huì)發(fā)生電壓或電流突然增加的情形，此電壓或電流的增加，稱為「突波」(surge)。這些突波通常是由于閃電，或是瞬間切換電器的開關(guān)所引起，而這些突波極可能造成電器的損壞，甚至引起火災(zāi)。變阻器(varistor)，通常也可稱為突波吸收器(surge absorbers)，其常被作為電路或電器中的保護(hù)元件，用以保護(hù)電路或電器的正常運(yùn)作，免受突波的破壞。
近年來(lái)，由于手機(jī)、PDA等手持式電器的功能愈形多樣化，內(nèi)部電路設(shè)計(jì)愈形復(fù)雜，其對(duì)于靜電放電(ESD，electrical static discharge)的防護(hù)需求也逐步增加。而以氧化鋅為基礎(chǔ)的積層式變阻器也可廣泛應(yīng)用于此靜電防護(hù)的領(lǐng)域。
以下即為已揭示的積層式氧化鋅變阻器的材料系統(tǒng)1、氧化物添加劑部分為含氧化鉍的系統(tǒng)，例如中國(guó)臺(tái)灣工研院材料所的美國(guó)專利第5369390號(hào)。其特征在于搭配玻璃(glass)作為燒結(jié)助劑(flux)。通常此種材料系統(tǒng)，燒結(jié)溫度可以在1100℃附近，如此一來(lái)便可使用成本較低的銀(Ag)或銀鈀(Ag/Pd)合金作為內(nèi)電極的材料。
2、如同上述的材料系統(tǒng)，氧化物添加劑部分為含氧化鉍，但是不添加玻璃(glass)作為燒結(jié)助劑，而利用其他特殊添加劑，來(lái)降低燒結(jié)溫度，例如國(guó)巨股份有限公司申請(qǐng)的中國(guó)臺(tái)灣專利公告第593205號(hào)。
3、氧化物部分與上述相同，但是不加燒結(jié)助劑或特殊添加劑，直接以1200℃以上的高溫?zé)Y(jié)。但是此時(shí)，內(nèi)電極便必須采用熔點(diǎn)超過1200℃的材料，例如100％白金(Pt)、100％鈀(Pd)或高鈀(Pd)含量(＞40％)的貴重金屬，此種積層式變阻器，其制造的成本、材料的成本均高。
4、氧化物部分為含氧化鐠(Pr6O11)系統(tǒng)，通常該系統(tǒng)的組成物質(zhì)還有氧化鈷(CoO)、四氧化三鈷(Co3O4)，氧化釔(Y2O3)等等。其特征在于不使用玻璃作為燒結(jié)助劑，也不使用氧化鉍與其他燒結(jié)助劑或特殊添加劑。同樣地，內(nèi)電極便必須采用熔點(diǎn)超過1200℃的材料，例如100％白金(Pt)、100％鈀(Pd)或高鈀(Pd)含量(＞40％)的貴重金屬，才能承受燒結(jié)溫度在1200℃～1400℃的制程，故制程的成本與材料的成本一樣都高。
一般來(lái)說，系統(tǒng)1與系統(tǒng)2的突波承受能力十分良好，但是當(dāng)它制作成低崩潰電壓的元件時(shí)(22V以下)，其靜電承受能力即不佳。
系統(tǒng)3的突波承受能力與靜電放電承受能力均佳，但是由于使用純白金或純鈀做內(nèi)電極，且燒結(jié)溫度高所以成本較高。
系統(tǒng)4的突波承受能力與靜電放電的承受能力均佳，但是如同系統(tǒng)3，必需使用純白金或純鈀做為內(nèi)電極，所以成本也較高。另外，此系統(tǒng)在制作兼具「低崩潰電壓(10V以下)」與「低電容值(50pF以下)」的元件時(shí)，因其材料特性的影響，有其先天上不便的地方。
有鑒于現(xiàn)有積層式變阻器有上述缺失，本發(fā)明人乃針對(duì)該些缺失研究改進(jìn)之道，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間研究終有本發(fā)明產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種積層式變阻器，通過此種積層式變阻器，其本體的成份組成含有至少包括氧化鐠與氧化銻及其他二種金屬氧化物的功能性添加劑，使得其崩潰電壓可得降低，而其強(qiáng)度也可得提高，靜電承受能力佳。
依本發(fā)明的此種積層式變阻器，其需搭配玻璃(glass)作為燒結(jié)助劑，故仍然可以利用較低的加熱溫度來(lái)燒結(jié)，仍然可以采用成本較低的金屬材料來(lái)作內(nèi)電極，成本較前述，更為降低，此為本發(fā)明的次一目的。
本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的一種積層式氧化鋅變阻器，其中變阻器本體的成分組成包括有至少90％摩爾的氧化鋅(ZnO)與不超過10％摩爾的氧化鐠與氧化銻及其他的功能性添加劑，與0.1％～10.0％重量的玻璃，而以上金屬氧化物的總和小于99.95％摩爾。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中氧化銻的含量為本體的0.1％～5.0％摩爾。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中氧化鐠的含量為本體的0.01％～1.0％摩爾。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中兩內(nèi)電極間的本體厚度為5μm～200μm。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中的其他功能性添加劑，至少包括以下兩種金屬的氧化物鈷(Co)，錳(Mn)，鉻(Cr)，鎳(Ni)，鈦(Ti)，錫(Sn)，鑭(La)，鈮(Nd)，鋇(Ba)，鎂(Mg)，鈰(Ce)，硼(B)。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中內(nèi)部電極為純銀金屬所構(gòu)成。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中內(nèi)部電極為銀與鈀的混和金屬所構(gòu)成。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中內(nèi)部電極為銀與鈀合金的金屬所構(gòu)成。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中銀與鈀的混和金屬，其鈀組成范圍，依照重量來(lái)定義為0％～40％重量。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其中銀與鈀合金的金屬，其鈀組成范圍，依照重量來(lái)定義為0％～40％重量。
前述的積層式氧化鋅變阻器，其燒結(jié)制程的溫度范圍為900℃至1200℃，最高溫的持溫時(shí)間為40分鐘至8小時(shí)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)和有益效果從上所述可知，本發(fā)明的此種積層式變阻器確實(shí)具有強(qiáng)度更高、崩潰電壓較低、制造更簡(jiǎn)單、成本更低的功效，而該等功效確實(shí)可以改進(jìn)現(xiàn)有積層式變阻器目前存在的問題，而其并未見諸公開使用，因此其具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。


圖1為積層式變阻器的結(jié)構(gòu)立體部份截面說明圖；圖2為積層式變阻器的縱截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的積層式氧化鋅變阻器，其本體的基本材料為至少90％摩爾的氧化鋅(ZnO)與至多10％摩爾功能性添加劑混合物，而兩總和小于或等于99.95％摩爾；以此基本材料為基礎(chǔ)，構(gòu)成一個(gè)積層式氧化鋅變阻器的本體部份。而功能性添加劑為氧化鐠與氧化銻以及至少以下兩種金屬氧化物鈷(Co)，錳(Mn)，鉻(Cr)，鎳(Ni)，鈦(Ti)，錫(Sn)，鑭(La)，鈮(Nd)，鋇(Ba)，鎂(Mg)，鈰(Ce)，硼(B)所構(gòu)成。其中，氧化銻的含量為本體的0.1％～5.0％摩爾，氧化鐠(Pr6O11)材料為整個(gè)構(gòu)成本體的0.01％～1.0％摩爾，而本體并含有0.1％～10.0％重量的玻璃(重量比，計(jì)算方式是「玻璃重量」÷「總氧化物重量」×100％)。除玻璃外，本體的原材料的純度至少為99％。
而玻璃的種類與成分，則如下下表所示

將依上述所列的原料以及比率，秤取適當(dāng)配比，置入球磨罐中，以去離子水與磨球分散研磨(ball mill)，該混合物球磨16～24小時(shí)后烘干，然后配成漿料(slurry)，其中，漿料包含適當(dāng)?shù)暮娓珊笱趸锓勰Ａ?，黏合?binder)，分散劑(dispersant)，可塑劑(plasticizer)和離形劑(releasing agent)。以刮刀成型法讓漿料在離型膜上形成厚度為20μm到200μm的薄帶(green tape)。然后于薄帶上形成經(jīng)設(shè)計(jì)過的內(nèi)電極圖形，其內(nèi)電極的成分可以是純金屬銀，或金屬銀與金屬鈀的混和粉末，或銀鈀金屬合金，其混和的銀鈀金屬粉末或銀鈀合金中鈀含量為0％～50％重量。其后元件依照一般悉知的積層元件制程制進(jìn)行堆迭與成形，待完成脫脂(debinder)后以低于1200℃的溫度進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)(sintering)最高溫持續(xù)時(shí)間為1～8小時(shí)。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中變阻器本體的成分組成包括有至少90％摩爾的氧化鋅(ZnO)與不超過10％摩爾的氧化鐠與氧化銻及其他的功能性添加劑，與0.1％～10.0％重量的玻璃，而以上金屬氧化物的總和小于99.95％摩爾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中氧化銻的含量為本體的0.1～5.0％摩爾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中氧化鐠的含量為本體的0.01～1.0％摩爾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中兩內(nèi)電極間的本體厚度為5μm～200μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中的其他功能性添加劑，至少包括以下兩種金屬的氧化物鈷(Co)，錳(Mn)，鉻(Cr)，鎳(Ni)，鈦(Ti)，錫(Sn)，鑭(La)，鈮(Nd)，鋇(Ba)，鎂(Mg)，鈰(Ce)，硼(B)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中內(nèi)部電極為純銀金屬所構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中內(nèi)部電極為銀與鈀的混和金屬所構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中內(nèi)部電極為銀與鈀合金的金屬所構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中銀與鈀的混和金屬，其鈀組成范圍，依照重量來(lái)定義為0％～40％重量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其中銀與鈀合金的金屬，其鈀組成范圍，依照重量來(lái)定義為0％～40％重量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層式氧化鋅變阻器，其特征在于其燒結(jié)制程的溫度范圍為900℃至1200℃，最高溫的持溫時(shí)間為40分鐘至8小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種積層式氧化鋅變阻器，其具有一本體部份，分別從本體部份的兩側(cè)端延伸到本體部份內(nèi)部的內(nèi)電極，設(shè)于本體部份兩端的端電極等部份，所述本體的成分組成包括至少90％摩爾的氧化鋅(ZnO)，0.1～5.0％摩爾的氧化銻(Antimony oxide)功能性添加劑，0.01～1.0％摩爾的氧化鐠(praseodymium oxide)功能性添加劑，以及0.01～10.0％重量的玻璃；而以上金屬氧化物的總和小于99.95％摩爾。
文檔編號(hào)H01C7/105GK1873842SQ200510073129
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者劉世寬, 馮輝明 申請(qǐng)人:佳邦科技股份有限公司