專利名稱：一種防靜電器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，具體涉及一種防靜電器件。
背景技術(shù)：
壓敏陶瓷是指電阻值與外加電壓成顯著非線性關(guān)系的半導(dǎo)體陶瓷。由此制成的壓敏電阻的阻值可以隨著外場(chǎng)電壓的升降，在線形高阻狀態(tài)和近似導(dǎo)通的低阻狀態(tài)之間往復(fù)告訴轉(zhuǎn)換，是一種典型“智能型”電子元件。壓敏電阻通常與被保護(hù)電路或電子元件并聯(lián)， 當(dāng)電路中有過載出現(xiàn)時(shí)，壓敏電阻可以自動(dòng)將過載旁路，從而使電路或元件免遭順壞。氧化鋅壓敏電阻是一種以SiO為主體，添加多種金屬氧化物(Bi203，Mn02，Co203， Cr203，Sb203等)，用陶瓷工藝燒結(jié)而成的多晶陶瓷材料，其電流-電壓(I-V)特性類似雙向齊納二極管，具有很高的非線性。燒成后的氧化鋅非線性電阻片以ZnO晶粒為主晶相，尺寸在幾 幾十微米，屬于N型半導(dǎo)體；ZnO晶粒周圍是很薄的晶界層，厚度約幾十納米，晶界層含有豐富的表面態(tài)。冷卻過程中晶界層和晶粒之間形成雙肖特基勢(shì)壘，因此每個(gè)晶界層就是一個(gè)微小的非線性電阻元件，其I-V特性類似于雙向齊納二極管，在正常工作電壓下電阻值很高，接近兆歐級(jí)，隨著電壓地加大，阻值急劇下降，在浪涌電壓沖擊時(shí)，阻值只有幾歐姆，甚至是零點(diǎn)幾歐姆，可見阻值隨電壓而變化，即具有顯著的非線性特征。ZnO壓敏陶瓷由于具有高非線性、高浪涌吸收能力、響應(yīng)迅捷、低成本、制作工藝簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，目前已經(jīng)成為應(yīng)用范圍最廣的壓敏電阻材料。ZnO壓敏電阻最初被廣泛應(yīng)用在各種高壓電路中，防止瞬間過載(如雷電)對(duì)電路的損害。隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，在低壓電子防靜電領(lǐng)域，可靠性高，小型化的疊片式ZnO壓敏電阻得到廣泛的應(yīng)用。但隨著電子信號(hào)的傳輸頻率越來越高，疊片式壓敏電阻的大電容以及微安級(jí)的漏電流已經(jīng)不能滿足需求。2、高分子防靜電(PESD)元件
PESD是在聚合物中嵌入導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣粒子構(gòu)成的高分子壓敏材料。其電阻隨兩端電壓呈非線性變化。也就是說，當(dāng)施加在其兩端的電壓小于某個(gè)特定電壓值時(shí)，PESD呈現(xiàn)為絕緣體，電阻很大，不影響電路的正常工作；當(dāng)施加在兩端的電壓大于某個(gè)特定電壓值時(shí)，PESD轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體，電阻很小，可以短時(shí)間大電流放電，因此可與被保護(hù)電路并聯(lián)使用。同時(shí)這種PESD靜電防護(hù)元件具有自恢復(fù)性，即過電壓放電之后又恢復(fù)到常態(tài)，不必更換，可以有效阻止電子產(chǎn)品的受到靜電沖擊而遭到破壞，
由于PESD材料由高分子基組成，不能承受高溫，且易受加工過程的污染。因此，PESD元件的加工成本較為昂貴，難以實(shí)現(xiàn)像氧化鋅壓敏電阻低成本大規(guī)模生產(chǎn)，大大地限制了產(chǎn)品的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種防靜電器件，此防靜電器件具有強(qiáng)耐靜電沖擊能力，可將正常工作狀態(tài)下漏電流降至ι μ A以下。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種防靜電器件，所述防靜電器件設(shè)有由保護(hù)層封裝的印有第一金屬層的基板和第二金屬層，此第一金屬層的基板和第二金屬層留有微間隙，所述微間隙涂覆一壓敏材料層，所述第一金屬層和第二金屬層通過所述壓敏材料層連接；壓敏材料層通過以下工藝制備包括以下步驟
步驟一、制備玻璃包覆原料，此玻璃包覆原料的配方主要由下列質(zhì)量百分含量的材料組成
異丙醇鈣(((CH3) 2CH0) 2Ca)，粉體，10% 20%，
硼酸三丁脂(B2O3 B (CH3(CH2) 30) 3)，粉體，24% 34%， 乙醇鋁(Al2O3: (CH3CH2O)3Al), 粉體，19% 四％， 正硅酸四乙脂(SiO2: Si (OCH2CH3)4),液體，27% 37%;
步驟二、將松油醇在水浴中加熱至90°C，然后將乙基纖維素、蓖麻油和表面活性劑加入所述松油醇獲得松油醇載體，所述松油醇、乙基纖維素、蓖麻油和表面活性劑質(zhì)量百分比為
松油醇87. 2% 91.2%，
乙基纖維素2. 5% 6. 5%,
蓖麻油1. 7% 5. 7%,
表面活性劑0. 6% 4. 6% ；
步驟三、將所述玻璃包覆原料與所述松油醇載體混合并攪拌至其完全溶解后，冷卻至室溫從而形成膏狀載體；所述玻璃包覆原料和松油醇載體質(zhì)量百分比為 松油醇載體65% 85%，
玻璃包覆原料15% 35% ；
步驟四、將三氧化二鈷、二氧化錳、二氧化硅、氧化鎳和三氧化二鉻摻雜到氧化鋅粉末中，其各個(gè)組份的純度均大于99. 95%，所述氧化鋅、三氧化二鈷、二氧化錳、二氧化硅、氧化鎳和三氧化二鉻質(zhì)量百分比為
氧化鋅94 % --96%,三氧化二鈷0.5% --0.7%,二氧化錳0.4% --2.4%,二氧化硅0.5% --0.7%,氧化鎳0.6% --0.8%,三氧化二鉻1.6% --1.8%
步驟五、將所述摻雜的氧化鋅粉體通過球磨工藝球磨48小時(shí)，烘干后造粒、壓塊，然后在1200°C下煅燒4小時(shí)獲得預(yù)燒塊體，再將煅燒后的預(yù)燒塊體經(jīng)機(jī)械破碎，放入球磨罐中再球磨M小時(shí)，烘干后即得到獲得中粒徑為1 μ m的半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒；
步驟六、將中粒徑為0. 5 1. 5μπι的鋁粉顆粒放入電爐中獲得表面被充分氧化的鋁粉顆粒；
步驟七、將所述半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒和鋁粉顆粒與無機(jī)非導(dǎo)電相放入所述膏狀載體中，并加熱至60°C，同時(shí)攪拌4小時(shí)；所述無機(jī)非導(dǎo)電相中粒徑為0. Γ0. 3 μ m，此無機(jī)非導(dǎo)電相為Al2O3，SiO2, CaO, MgO中的任意一種或是它們的任意混合物；所述半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒、鋁粉顆粒、無機(jī)非導(dǎo)電相和膏狀載體質(zhì)量百分比為半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒49. 5 % 59. 5%，
鋁粉顆粒無機(jī)非導(dǎo)電相膏狀載體
9. 8% 19. 8 %， 1 5%，
25. 7% ㈨· 7% ；
步驟八、采用三輥研磨機(jī)將步驟七制得的混合物分散后即得防靜電漿料，此防靜電漿料顆粒細(xì)度小于IOym;
步驟九、所述防靜電漿料經(jīng)以下升溫階段處理 室溫 150°C 烘干，漿料中的所述松油醇揮發(fā)；
150°C ^400oC 漿料中的所述乙基纖維素、蓖麻油、表面活性劑發(fā)生分解、灼燒而消耗干凈；
3000C ^SOO0C 所述異丙醇鈣、硼酸三丁脂、乙酸鋁、正硅酸四乙脂逐步分解生成二次生成物，此二次生成物分別為氧化鈣、三氧化二硼、氧化鋁和氧化硅，二次生成物均勻包覆在半導(dǎo)化的氧化鋅、鋁粉顆粒和無機(jī)非導(dǎo)電相顆粒表面；
800oC ^lOOO0C 所述二次生成物逐漸形成玻璃態(tài)物質(zhì)，在所述半導(dǎo)化的氧化鋅、鋁粉顆粒和無機(jī)非導(dǎo)電相顆粒表面形成一層厚度l(T200nm的玻璃包覆層；
800oC ^llOO0C 所述半導(dǎo)化的氧化鋅、鋁粉顆粒和無機(jī)非導(dǎo)電相顆粒通過其表面的玻璃包覆層相互連接。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下
1、上述方案中，所述保護(hù)層為環(huán)氧層或者玻璃層。2、上述方案中，所述步驟八中三輥研磨機(jī)分散好的防靜電漿料經(jīng)過真空抽濾，從而除去此漿料中的氣泡。3、上述方案中，所述步驟二中，先將所述乙基纖維素加入松油醇中進(jìn)行攪拌，待其完全溶解后在加入蓖麻油和表面活性劑并攪拌至其完全溶解。4、上述方案中，所述步驟三中，所述玻璃包覆原料在所述松油醇載體的溫度為 60°C時(shí)混合。5、上述方案中，所述步驟六中，所述鋁粉顆粒氧化在電爐中2小時(shí)升溫至450°C， 保溫M小時(shí)的條件下形成。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果
本發(fā)明氧化鋅表面包覆一層l(T200nm的絕緣玻璃層，能大幅度的提高其耐靜電沖擊能力，將正常工作狀態(tài)的漏電流將至ΙμΑ以下；其次，本發(fā)明具有無機(jī)非導(dǎo)電相大大提高了漿料的觸變性，可以降低材料的漏電；再次，本發(fā)明采用表面具有氧化鋁的鋁粉顆?？烧{(diào)節(jié)其靜電觸發(fā)電壓，同時(shí)鋁粉氧化后可以降低材料的漏電，也可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)不同的擊穿電壓。


圖1為本發(fā)明防靜電器件結(jié)構(gòu)示意圖一； 圖2為本發(fā)明防靜電器件結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖3為本發(fā)明壓敏材料層微觀示意圖。以上附圖中1、第一金屬層；2、基板；3、第二金屬層；4、微間隙；5、壓敏材料層；6、氧化鋅顆粒；7、玻璃包覆層；8、鋁粉顆粒；9、鋁粉氧化層；10、無機(jī)非導(dǎo)電相。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例1 5 —種防靜電器件，如附圖1-3，所述防靜電器件設(shè)有由保護(hù)層封裝的印有第一金屬層1的基板2和第二金屬層3，此第一金屬層1的基板2和第二金屬層3留有微間隙4，所述微間隙4涂覆一壓敏材料層5，所述第一金屬層1和第二金屬層3通過所述壓敏材料層5連接；所述保護(hù)層為環(huán)氧層或者玻璃層；壓敏材料層5通過以下工藝制備包括以下步驟
步驟一、制備玻璃包覆原料，此玻璃包覆原料的配方主要由下列質(zhì)量百分含量的材料組成，如表1所示 表權(quán)利要求
1. 一種防靜電器件，其特征在于所述防靜電器件設(shè)有由保護(hù)層封裝的印有第一金屬層(1)的基板(2)和第二金屬層(3)，此第一金屬層(1)的基板(2)和第二金屬層(3)留有微間隙(4)，所述微間隙(4)涂覆一壓敏材料層(5)，所述第一金屬層(1)和第二金屬層(3) 通過所述壓敏材料層(5)連接；所述壓敏材料層(5)通過以下工藝制備包括以下步驟步驟一、制備玻璃包覆原料，此玻璃包覆原料的配方主要由下列質(zhì)量百分含量的材料組成異丙醇鈣，粉體，10% 20%，硼酸三丁脂，粉體，24% ；34%，乙醇鋁，粉體，19% 四％，正硅酸四乙脂， 液體，27% 37% ；步驟二、將松油醇在水浴中加熱至90°C，然后將乙基纖維素、蓖麻油和表面活性劑加入所述松油醇獲得松油醇載體，所述松油醇載體中松油醇、乙基纖維素、蓖麻油和表面活性劑各組分質(zhì)量百分比為松油醇87. 2% 91.2%，乙基纖維素2. 5% 6. 5%,蓖麻油1. 7% 5. 7%,表面活性劑0. 6% 4. 6% ；步驟三、將所述玻璃包覆原料與所述松油醇載體混合并攪拌至其完全溶解后，冷卻至室溫從而形成膏狀載體；所述玻璃包覆原料和松油醇載體質(zhì)量百分比為 松油醇載體65% 85%，玻璃包覆原料15% 35% ；步驟四、將三氧化二鈷、二氧化錳、二氧化硅、氧化鎳和三氧化二鉻摻雜到氧化鋅粉末中，其各個(gè)組份的純度均大于99. 95%，所述氧化鋅、三氧化二鈷、二氧化錳、二氧化硅、氧化鎳和三氧化二鉻質(zhì)量百分比為氧化鋅94 %--96%,三氧化二鈷0.5% --0.7%,二氧化錳0.4% --2.4%,二氧化硅0.5% --0.7%,氧化鎳0.6% --0.8%,三氧化二鉻1.6% --1.8%步驟五、將所述摻雜的氧化鋅粉體通過球磨工藝球磨48小時(shí)，烘干后造粒、壓塊，然后在1200°C下煅燒4小時(shí)獲得預(yù)燒塊體，再將煅燒后的預(yù)燒塊體經(jīng)機(jī)械破碎，放入球磨罐中再球磨M小時(shí)，烘干后即得到獲得中粒徑為1 μ m的半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒；步驟六、將中粒徑為0. 5 1. 5μπι的鋁粉顆粒放入電爐中獲得表面被充分氧化的鋁粉顆粒；步驟七、將所述半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒和鋁粉顆粒與無機(jī)非導(dǎo)電相放入所述膏狀載體中，并加熱至60°C，同時(shí)攪拌4小時(shí)；所述無機(jī)非導(dǎo)電相中粒徑為0. Γ0. 3 μ m，此無機(jī)非導(dǎo)電相為Al2O3，SiO2, CaO, MgO中的任意一種或是它們的任意混合物；所述半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒、鋁粉顆粒、無機(jī)非導(dǎo)電相和膏狀載體質(zhì)量百分比為半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒鋁粉顆粒無機(jī)非導(dǎo)電相膏狀載體·49. 5 % 59. 5%, 9. 8% 19. 8 %， 1 5%，·25. 7% ㈨· 7% ；步驟八、采用三輥研磨機(jī)將步驟七制得的混合物分散后即得防靜電漿料，此防靜電漿料顆粒細(xì)度小于IOym;步驟九、所述防靜電漿料經(jīng)以下升溫階段處理室溫 150°C 烘干，漿料中的所述松油醇揮發(fā)；150°C ^400oC 漿料中的所述乙基纖維素、蓖麻油、表面活性劑發(fā)生分解、灼燒而消耗干凈；3000C ^SOO0C 所述異丙醇鈣、硼酸三丁脂、乙酸鋁、正硅酸四乙脂逐步分解生成二次生成物，此二次生成物分別為氧化鈣、三氧化二硼、氧化鋁和氧化硅，二次生成物均勻包覆在半導(dǎo)化的氧化鋅、鋁粉顆粒和無機(jī)非導(dǎo)電相顆粒表面；800oC ^lOOO0C 所述二次生成物逐漸形成玻璃態(tài)物質(zhì)，在所述半導(dǎo)化的氧化鋅、鋁粉顆粒和無機(jī)非導(dǎo)電相顆粒表面形成一層厚度l(T200nm的玻璃包覆層；800oC ^llOO0C 所述半導(dǎo)化的氧化鋅、鋁粉顆粒和無機(jī)非導(dǎo)電相顆粒通過其表面的玻璃包覆層相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防靜電器件，其特征在于所述保護(hù)層為環(huán)氧層或者玻璃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防靜電器件，其特征在于所述步驟八中三輥研磨機(jī)分散好的防靜電漿料經(jīng)過真空抽濾，從而除去此漿料中的氣泡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防靜電器件，其特征在于所述步驟二中，先將所述乙基纖維素加入松油醇中進(jìn)行攪拌，待其完全溶解后在加入蓖麻油和表面活性劑并攪拌至其完全溶解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防靜電器件，其特征在于所述步驟三中，所述玻璃包覆原料在所述松油醇載體的溫度為60°C時(shí)混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防靜電器件，其特征在于所述步驟六中，所述鋁粉顆粒氧化在電爐中2小時(shí)升溫至450°C，保溫M小時(shí)的條件下形成。
全文摘要
一種防靜電器件，所述防靜電器件設(shè)有由保護(hù)層封裝的印有第一金屬層的基板和第二金屬層，此第一金屬層的基板和第二金屬層留有微間隙，所述微間隙涂覆一壓敏材料層，所述壓敏材料層制備包括以下步驟制備玻璃包覆原料，此玻璃包覆原料包括異丙醇鈣，硼酸三丁脂，乙醇鋁，正硅酸四乙脂；將乙基纖維素、蓖麻油和表面活性劑加入所述松油醇獲得松油醇載體；將所述玻璃包覆原料與所述松油醇載體混合；將所述半導(dǎo)化的氧化鋅顆粒和鋁粉顆粒與無機(jī)非導(dǎo)電相放入所述膏狀載體中，所述無機(jī)非導(dǎo)電相為Al2O3，SiO2，CaO，MgO中的任意一種或是它們的任意混合物。本發(fā)明防靜電器件具有強(qiáng)耐靜電沖擊能力，可將正常工作狀態(tài)下漏電流降至1μA以下。
文檔編號(hào)C09D7/12GK102184913SQ20111010324
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者仇利民, 吳長(zhǎng)和, 楊濤 申請(qǐng)人:蘇州晶訊科技股份有限公司