[发明专利]瞬态过电压保护元件结构

说明书

本发明涉及一种瞬态过电压保护元件结构，特别涉及一种利用绝缘层隔离信号电极边缘的尖端与功能材料接触的瞬态过电压保护元件结构。

近来发展起来的瞬态过电压保护元件，是将可变阻抗材料设置在元件结构中，借助于可变阻抗材料将信号电极与接地电极电连接起来。这些可变阻抗材料的特性为可在适当的电压范围内改变其阻抗值。其中，当信号电极处在正常的工作电压范围内时，可变阻抗材料是高阻抗态，使得在正常工作电压范围内信号电极上的电压与电流可以正常工作而不会被导入接地电极。然而，当信号电极上出现异常的脉冲时，可变阻抗材料的特性会转变成低阻抗态，这个时候，脉冲的能量将由信号电极经过瞬态过电压保护元件导入接地电极而排出，因此，信号电极的电压会被限制在允许的范围内，借助于可变阻抗材料的特性实现保护电路的目的。

公知的用可变阻抗材料制作的瞬态过电压保护元件已有多种形式，其中的一种为单层结构，且已经被广泛地使用在市面上。单层结构的元件通常具有较大的体积，其优点在于能够承受极大能量的脉冲如闪电等。另一种为多层结构，多层结构的优点是具有较小的元件体积，并且元件本身为表面粘着形态。

请参照图1，公知的过电压保护元件结构主要是以一基板100为主体，基板100上设置一信号电极102a、一可变阻抗材料层104、以及一接地电极102b。其中，可变阻抗材料层104一部分覆盖于基板100上，另一部分则覆盖于信号电极102a上，而接地电极102b一部分覆盖于基板100上，另一部分则覆盖于可变阻抗材料层104上，呈一叠层结构。

请参照图2，美国专利第6,013,358号公开的过电压保护元件结构主要是以一玻璃或是陶瓷基板为主体，玻璃或陶瓷基板200的密度大于3.5g/cm³，且玻璃或陶瓷基板200上设置一对电极202，包括一信号电极202a与一接地电极202b，信号电极202a与接地电极202b之间还设置一可变阻抗材料层204，可电阻抗材料204覆盖在基板100和部分信号电极202a与接地电极202b上，用于将信号电极202a上的过电压导入接地电极202b而排出。

请参照图3，在信号电极102a形成时，无论以薄膜技术或厚膜技术制作，在信号电极102a的边缘部分厚度都会逐渐变薄，在最边缘处出现信号电极102a的切线与水平线的夹角为锐角的情况，这个锐角在瞬态过电压出现时极易发生尖端放电，并且能量会集中在此处放电，故元件的可承受的瞬态过电压将受到限制，进而影响元件整体的特性。

因此，本发明的目的在于提出一种瞬态过电压保护元件结构，其中利用绝缘体将信号电极的边缘与可变阻抗材料层隔离，以改善瞬态过电压保护元件中信号电极尖端放电的现象，进而将元件可承受的瞬态过电压提高。

本发明的目的在于提出一种瞬态过电压保护元件结构，其中利用绝缘体将信号电极的边缘与可变阻抗材料层隔离，以迫使脉冲能量分散在信号电极与可变阻抗材料层的接触面上，而不会过度集中在电极边缘的小区域造成材料的损坏。

为达本发明的上述目的，提出一种瞬态过电压保护元件结构，其结构为使用一绝缘层，用于隔离信号电极边缘与可变阻抗材料层之间的接触，进而消除信号电极边缘存在的尖端放电效应。如前所述，在信号电极形成时，无论用薄膜技术或厚膜技术制作，在信号电极的边缘部分厚度都逐渐变薄，而在最边缘处出现信号电极的切线与水平线的夹角呈现锐角，这个锐角在瞬态过电压出现时极易发生尖端放电的情形且能量会集中在此处放电，故元件的可承受的瞬态过电压将受到限制。本发明利用绝缘体将信号电极的边缘与可变阻抗材料层隔离，可使得瞬态过电压保护元件可承受的瞬态过电压提高。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并结合附图作详细说明如下：

图1与图2分别表示公知的瞬态过电压保护元件的结构剖面示意图；

图3为图1中信号电极边缘与可变电阻材料接触的局部放大图；

图4至图7表示依照本发明的优选实施例的瞬态过电压保护元件的制作流程示意图；

图8为图7中信号电极边缘与可变电阻材料接触的局部放大图；以及

图9为依照本发明另一较佳实施例的瞬态过电压保护元件的结构示意图。

瞬态过电压保护元件的主要目的是保护电子设备不受脉冲伤害。由于脉冲的瞬间能量很大，一般的电子设备无法承受如此大的能量冲击，因此需要瞬态过电压保护元件的保护。所以，瞬态过电压保护元件的主要特性是必须能够承受脉冲的冲击，因此，必须针对这种特性设计瞬态过电压保护元件。