[发明专利]过压保护装置的基于微变阻器粉体

说明书

技术领域

本发明涉及例如雷电、电磁脉冲、开关冲击或接地回路瞬变的保 护或者静电放电(electrostatic discharge：ESD)保护等的电气和/或电子 电路的过压保护领域。具体来说，本发明涉及用于这些方面的非线性 电气材料和装置。本发明基于依照独立权利要求的导言产生非线性粉 体(powder)的方法、包含这种粉体的化合物以及包含这种粉体的过电 压或场(field)控制装置。

技术背景

微变阻器填充聚合物呈现非线性电流电压特性，并且可用于过电 压保护，例如防止灵敏电子器件受到静电放电。由填充有导电和/或 半导电和/或绝缘颗粒的聚合物基体组成的非线性材料是已知的，并 且用于电子芯片的过应力保护。电子器件所需的保护电压等级很低， 这表示材料应当具有低箝位或开关电压，或者应当很薄。

本发明始于EP 0992042(WO 99/56290)，它公开了包含嵌入基体 的微变阻器填充剂颗粒的变阻器合成物以及这类变阻器合成物的产 生方法。非线性填充剂材料包括由掺杂氧化锌制成的烧结微变阻器微 粒。合成物的开关电压可通过用微尺寸(micro-sized)金属片涂敷微变 阻器颗粒来降低。在涂敷过程中，在第一步骤，微变阻器颗粒和金属 片密切混合，以及在第二步骤，通过热处理使薄片与微变阻器颗粒接 合。这个过程遭遇微米金属颗粒趋向于结块的事实。在干磨机中分解 这些结块是不可能的，因为金属是易延展的。这些结块而是趋向于通 过冷焊来凝固。因此，涂敷的质量与金属粉体的处理密切相关，导致 化合物的不可再生非线性性质。

在F.Greuter等人的论文《微变阻器：新电子陶瓷合成物的功能 填充剂》(“Microvaristors：Functional Fillers ofr Novel Electroceramic Composites”，J.Electroceramics，13，739-744(2004))中，公开了用于电 子器件的静电放电(ESD)保护的包含嵌入聚合物基体的ZnO变阻器的 合成物。ZnO微变阻器颗粒将其电阻的极强非线性呈现为所施加电场 的函数。合成材料的非线性特性取决于微变阻器颗粒非线性、它们的 充填(packing)结构以及颗粒-颗粒接触的微观性质。通过用小金属片 来涂敷微变阻器，降低了合成物的开关场(switching field)并且改进了 能量吸收。使用金属片的常规涂敷过程遇到上述结块问题。对于ESD 保护中的应用，可将填充有涂敷微变阻器颗粒的聚合物模塑或浇铸到 要保护的电子元件上。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于产生非线性电粉体的改进方法以 及提供具有改进的非线性电气性质的变阻器粉体和变阻器装置。根据 本发明，这个目的通过独立权利要求中所述的主题来实现。

在第一方面，要求用于产生包含具有非线性电流电压特性的涂敷 微变阻器颗粒的非线性粉体的方法的权益，该方法包括以下产生步 骤：(i)将非金属颗粒与微变阻器颗粒混合；以及(ii)在混合状态， 对混合物进行热处理，用于将非金属颗粒分解为导电颗粒，并且用于 将导电颗粒接合或熔合到微变阻器颗粒。因此，本发明在于在微变阻 器之中混合非金属或不导电颗粒，其中这些不导电颗粒可分解或分离 为导电或金属颗粒，其中，这些不导电颗粒也不结块，或者即便结块 了也是易碎的，与混合期间趋向于结块和冷焊的金属颗粒相反。因此， 以崭新的同质性和可再生性实现了采用金属颗粒的新微变阻器涂敷 方法。因此，能以极大改进的可靠性来产生具有规定非线性电流电压 特性的变阻器粉体。整体上，实现了改进的非线性电气性质，具体来 说，实现了变阻器降低的电开关场，这对静电放电保护有利。

在其它方面，本发明涉及包含按上文所述产生的粉体的化合物和 过电压或场控制装置。

在一个优选实施例中，不导电纳米颗粒与微变阻器混合，以及在 均质分布时被分解为导电颗粒，并且接合或熔合到微变阻器表面。

纳米颗粒的有利之处在于，它们实现开关场的进一步降低，以及 可对开关场进行微调，具体来说是通过增加混合能量使其为最小。

通过权利要求或权利要求组合，以及通过思考以下详细描述和附 图，本发明的其它实施例、优点和应用将会变得非常清楚。

附图说明

这种描述参照附图，附图在下图中示意示出

图1是示出根据本发明的优选实施例所产生的粉体的相对开关 场强度的图表。