一種片式靜電抑制器功能漿料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，包括以下步驟：①將下述化合物按質量組分比混合：氧化鉛30～40，三氧化二鋁30～45，二氧化硅4～6，三氧化二硼15～25，氧化鋅2～6；②將混合物進行球磨并在100℃烘干；③烘干的原料3小時升溫至1200℃并保溫1小時后，自然冷卻；④將反應得到的陶瓷物質進行振磨和球磨，得到陶瓷粉，并進行粒度、比表面積測試；⑤在陶瓷粉中加入一定量的鋁粉和玻璃粉，充分混合，再加入有機載體軋制成漿料。本發(fā)明研制出的功能漿料可應用于片式靜電抑制器，耐8KV靜電沖擊可達1000次以上。
【專利說明】 一種片式靜電抑制器功能漿料的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對靜電產生的過電壓保護元件材料，特別是涉及一種利用厚膜工藝平臺制作小尺寸片式靜電抑制器所用的功能漿料的制備方法。

【背景技術】
[0002]靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)是造成電子產品受到過度電應力(Electrical Overstress,EOS)而失效的主要原因，主要的靜電放電模式包括:人體放電模式(HBM)、機器放電模式(MM)、元件充電模式(CDM)以及電場感應模式(FIM)。
[0003]通常情況下，靜電放電對電子產品的危害形式有:一，靜電脈沖直接沖擊電子產品，造成器件損壞，其中便攜式電子產品尤其容易受到人體接觸產生的ESD的損壞。二，靜電沖擊金屬物體，瞬間產生的電磁場造成附近的電子產品功能喪失。
[0004]隨著電子通訊技術和表面貼裝技術SMT (Surface Mount Technology)的不斷發(fā)展，高密度、小型化和輕量化的電子器件，已成為市場的主流。但是，由于其工作電壓低，極易受到靜電放電的威脅；同時由于器件特征尺寸逐漸縮小，集成電路的有源層及柵氧化層相對更薄，對電路瞬間電流、電壓的沖擊更為敏感。因此ESD將導致電子器件以及電路系統(tǒng)不可逆轉的損害，使電子產品無法正常工作。據(jù)美國貝爾實驗室的估計，全球僅集成電路制造業(yè)一項，每年因靜電放電影響造成損失達數(shù)百億美元。
[0005]為了抑制靜電危害，已采用了很多措施:主要包括硅半導體ESD器件、瞬態(tài)電壓抑制器件(TVS)、壓敏電阻器、聚合物ESD器件等，這些器件都能夠減小流進電路的電壓和能量，使其達到一個比較低的水平，避免ESD對組件及元器件的損壞，但是各有優(yōu)缺點，例如硅半導體ESD器件具有極性，只能單方向保護電路，且電容值與漏電流高，價格昂貴；多層壓敏電阻器也有精確箝位能力差，漏電流、電容大、工藝復雜的缺點。
[0006]本發(fā)明中涉及的靜電抑制器采用厚膜印刷工藝:將靜電抑制功能層印刷在氧化鋁陶瓷基板上，然后使用性能優(yōu)異的玻璃漿料進行包封，具有工藝簡單、便于生產、產品微型化、成本低、性能優(yōu)異等特點。
[0007]該器件的核心材料即靜電抑制器漿料，該材料體系在被施加低電壓時呈高電阻，在被施加高電壓時呈低阻態(tài)，因此可并聯(lián)在電路中接地，在ESD發(fā)生時，能迅速將能量導入至地面，起到有效保護整個電子線路元器件的作用。
[0008]目前，該類型的靜電抑制器主要朝高可靠、低觸發(fā)電壓、低箝位電壓方向發(fā)展，其決定性因素就是材料，因此對該漿料的研究意義重大。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有靜電防護元器件制作工藝復雜、成本較高等不足，提供一種厚膜靜電抑制器功能漿料的制備方法。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0011]一種片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，包括以下的步驟:
[0012]步驟(I):按質量比將氧化鉛30?40，三氧化二鋁30?45，二氧化硅4?6，三氧化二硼15?25,氧化鋅2?6先充分混合，然后加去離子水，球磨1.5?2.5h,轉速300?350轉/分鐘，得到的球磨混合物在80?120°C烘干備用；
[0013]步驟(2):制備陶瓷粉，包括以下子步驟，
[0014]步驟(2.1):將步驟⑴烘干的原料在2.5?3.5h內升至1000?1300°C并且保溫0.5?1.5h后，自然冷卻得到白色陶瓷；
[0015]步驟(2.2):對步驟(2.1)所得陶瓷先進行振磨，使得粒度小于2mm，再球磨3?5h，轉速350?400轉/分鐘，并在80?120°C烘干、粉碎過80?120目篩備用；
[0016]步驟(3):軋制片式靜電抑制器功能漿料，包括以下子步驟，
[0017]步驟(3.1):將步驟(2.2)得到的陶瓷粉、以及預先準備的金屬粉和玻璃粉進行粒度測試；
[0018]步驟(3.2):稱取100份陶瓷粉，加入15?40份玻璃粉及5?15份金屬粉，充分混合，再加入占總固體粉末質量15?30%的有機載體，利用三輥軋機軋漿。
[0019]作為本發(fā)明進一步的方案:所述的陶瓷粉通過振磨、球磨后粒度為0.1?20 μ m。
[0020]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述的陶瓷粉通過振磨、球磨后粒度為I?10 μ m。
[0021]作為本發(fā)明進一步的方案:步驟(I)中用瑪瑙罐行星球磨2h，轉速322rpm，得到的球磨混合物在100°c烘干備用；所述瑪瑙罐中球:料:水的質量比為3:1:1。
[0022]作為本發(fā)明進一步的方案:步驟(2.2)中用瑪瑙罐行星球磨4h，轉速387轉/分鐘，并在100°C烘干、粉碎過100目篩備用，所述瑪瑙罐中球:料:水的質量比為2:1:1。
[0023]作為本發(fā)明進一步的方案:所述的片式靜電抑制器功能漿料的固體材料含有玻璃粉，主要起粘接作用，根據(jù)片式靜電抑制器功能漿料的燒結溫度選擇具有合適軟化點及熱膨脹系數(shù)的玻璃粉，本發(fā)明中所用的是一類硼硅酸鉛玻璃粉，軟化點450?500°C，粒度0.1 ?2 μ m0
[0024]作為本發(fā)明進一步的方案:所述的金屬粉是銀、銅、鎳或鋁，粒度為0.1?5μπι。
[0025]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述的金屬粉是鋁粉，粒度I?5μπι。
[0026]作為本發(fā)明進一步的方案:所述的有機載體由乙基纖維素和丁基卡必醇在水浴加熱條件下制備而成，起到將固體材料分散均勻，且適合厚膜絲網(wǎng)印刷工藝平臺的作用。
[0027]作為本發(fā)明進一步的方案:所述的片式靜電抑制器功能漿料的燒結溫度由漿料中的金屬粉特性決定，選取的金屬粉為鋁粉時，燒結溫度在600°C，空氣中燒結。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:電子元器件片式化、小型化是一個必然的發(fā)展方向，而片式靜電抑制器作為保護類元器件在電子線路不可缺少，因此高性能的靜電抑制器功能漿料可有效推進片式靜電抑制器向小型化、低觸發(fā)電壓、低箝位電壓、耐擊打能力強方向快速發(fā)展。本發(fā)明解決了一個核心問題:制備一種厚膜靜電防護漿料，使得該漿料能通過絲網(wǎng)印刷烘干后在600?850°C下燒成一種復合膜層，該復合膜層具有很強的靜電抑制能力，在很小的空間內能解決靜電發(fā)生時，快速響應、釋放能量、且耐高能量沖擊問等題，能有效防護靜電，起到保護整個電路的作用。本發(fā)明所述的金屬粉采用鋁粉制備的片式靜電抑制器功能漿料具有較好的綜合性能，漿料應用于片式靜電抑制器上耐8KV靜電擊打能力次數(shù)超過1000次，觸發(fā)電壓與箝位電壓較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明片式靜電抑制器功能漿料燒成后的利用掃描電子顯微鏡觀察的圖像。

【具體實施方式】
[0030]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]一種片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，利用具有非線性電阻特性的玻璃、金屬及陶瓷三相復合物材料體系，含有多種氧化物的陶瓷相、玻璃相保證了該材料體系在被施加低電壓時呈高電阻，而合適的金屬相保證該材料在被施加高電壓時呈低阻態(tài):在20V電壓下，電阻一般在106Ω以上，保證了在正常工作電路中沒有靜電發(fā)生時，漏電流低至納安級別，這相比于氧化鋅壓敏電阻器等具備明顯優(yōu)勢。
[0032]另外，對于金屬粉、玻璃粉及陶瓷粉采用合適的比例，確保金屬粉周圍被陶瓷相包覆，從而在靜電擊打過程中不會形成歐姆接觸，大大提高了耐擊打能力。
[0033]實施例1
[0034]本發(fā)明實施例中，所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，步驟如下:
[0035]步驟(I):按質量比將氧化鉛30，三氧化二鋁30，二氧化硅4，三氧化二硼15，氧化鋅2先充分混合，然后加去離子水，用瑪瑙罐行星球磨1.5h，轉速300轉/分鐘，得到的球磨混合物在80°C烘干備用；
[0036]步驟(2):制備陶瓷粉，包括以下子步驟，
[0037]步驟(2.1):將步驟⑴烘干的原料在2.5h內升至1000°C并且保溫0.5h后，自然冷卻得到白色陶瓷；
[0038]步驟(2.2):對步驟(2.1)所得陶瓷先進行振磨，使得粒度小于2mm，再用瑪瑙罐行星球磨3h，轉速350轉/分鐘，并在80°C烘干、粉碎過80目篩備用；
[0039]步驟(3):軋制片式靜電抑制器功能漿料，包括以下子步驟，
[0040]步驟(3.1):將步驟(2.2)得到的陶瓷粉、以及預先準備的金屬粉和玻璃粉進行粒度測試；
[0041]步驟(3.2):稱取100份陶瓷粉，加入15份玻璃粉及5份金屬粉，充分混合，再加入占總固體粉末質量15 %的有機載體，利用三輥軋機軋漿。
[0042]實施例2
[0043]本發(fā)明實施例中，所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，步驟如下:
[0044]步驟(I):按質量比將氧化鉛35，三氧化二鋁40，二氧化硅5，三氧化二硼20，氧化鋅4先充分混合，然后加去離子水，用瑪瑙罐行星球磨2h，轉速322轉/分鐘，得到的球磨混合物在100°C烘干備用；
[0045]步驟(2):制備陶瓷粉，包括以下子步驟，
[0046]步驟(2.1):將步驟⑴烘干的原料在a內升至1200°C并且保溫Ih后，自然冷卻得到白色陶瓷；
[0047]步驟(2.2):對步驟(2.1)所得陶瓷先進行振磨，使得粒度小于2mm，再用瑪瑙罐行星球磨4h，轉速387轉/分鐘，并在100°C烘干、粉碎過100目篩備用；
[0048]步驟(3):軋制片式靜電抑制器功能漿料，包括以下子步驟，
[0049]步驟(3.1):將步驟(2.2)得到的陶瓷粉、以及預先準備的金屬粉和玻璃粉進行粒度測試；
[0050]步驟(3.2):稱取100份陶瓷粉，加入30份玻璃粉及10份金屬粉，充分混合，再加入占總固體粉末質量20%的有機載體，利用三輥軋機軋漿。
[0051]實施例3
[0052]本發(fā)明實施例中，所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，步驟如下:
[0053]步驟(I):按質量比將氧化鉛40，三氧化二鋁45，二氧化硅6，三氧化二硼25，氧化鋅6先充分混合，然后加去離子水，用瑪瑙罐行星球磨2.5h，轉速350轉/分鐘，得到的球磨混合物在120°C烘干備用；
[0054]步驟(2):制備陶瓷粉，包括以下子步驟，
[0055]步驟(2.1):將步驟⑴烘干的原料在3.5h內升至1300°C并且保溫1.5h后，自然冷卻得到白色陶瓷；
[0056]步驟(2.2):對步驟(2.1)所得陶瓷先進行振磨，使得粒度小于2mm，再用瑪瑙罐行星球磨5h，轉速400轉/分鐘，并在120°C烘干、粉碎過120目篩備用；
[0057]步驟(3):軋制片式靜電抑制器功能漿料，包括以下子步驟，
[0058]步驟(3.1):將步驟(2.2)得到的陶瓷粉、以及預先準備的金屬粉和玻璃粉進行粒度測試；
[0059]步驟(3.2):稱取100份陶瓷粉，加入40份玻璃粉及15份金屬粉，充分混合，再加入占總固體粉末質量30%的有機載體，利用三輥軋機軋漿。
[0060]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0061]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，包括以下的步驟: 步驟(1):按質量比將氧化鉛30?40，三氧化二鋁30?45，二氧化硅4?6，三氧化二硼15?25，氧化鋅2?6先充分混合，然后加去離子水，球磨1.5?2.5h，轉速300?350轉/分鐘，得到的球磨混合物在80?120°C烘干備用； 步驟(2):制備陶瓷粉，包括以下子步驟， 步驟(2.1):將步驟(1)烘干的原料在2.5?3.5h內升至1000?1300°C并且保溫0.5?1.5h后，自然冷卻得到白色陶瓷； 步驟(2.2):對步驟(2.1)所得陶瓷先進行振磨，使得粒度小于2mm，再球磨3?5h，轉速350?400轉/分鐘，并在80?120°C烘干、粉碎過80?120目篩備用； 步驟(3):軋制片式靜電抑制器功能漿料，包括以下子步驟， 步驟(3.1):將步驟(2.2)得到的陶瓷粉、以及預先準備的金屬粉和玻璃粉進行粒度測試； 步驟(3.2):稱取100份陶瓷粉，加入15?40份玻璃粉及5?15份金屬粉，充分混合，再加入占總固體粉末質量15?30%的有機載體，利用三輥軋機軋漿。
2.根據(jù)權利要求1所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，所述的陶瓷粉通過振磨、球磨后粒度為0.1?20 μ m。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，所述的陶瓷粉通過振磨、球磨后粒度為1?10 μ m。
4.根據(jù)權利要求1所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中用瑪瑙罐行星球磨2h，轉速322轉/分鐘，得到的球磨混合物在100°C烘干備用；所述瑪瑙罐中球:料:水的質量比為3:1:1。
5.根據(jù)權利要求1所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，步驟(2.2)中用瑪瑙罐行星球磨4h，轉速387轉/分鐘，并在100°C烘干、粉碎過100目篩備用，所述瑪瑙罐中球:料:水的質量比為2:1:1。
6.根據(jù)權利要求1所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，所述的玻璃粉采用的是一類硼硅酸鉛玻璃粉，軟化點450?500°C，粒度0.1?2 μ m。
7.根據(jù)權利要求1所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，所述的金屬粉是銀、銅、鎳或鋁，粒度為0.1?5μπι。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，所述的金屬粉是鋁粉，粒度1?5 μ m。
9.根據(jù)權利要求1所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，所述的有機載體由乙基纖維素和丁基卡必醇在水浴加熱條件下制備而成。
10.根據(jù)權利要求1或7所述的片式靜電抑制器功能漿料的制備方法，其特征在于，所述的片式靜電抑制器功能漿料的燒結溫度由漿料中的金屬粉特性決定，選取的金屬粉為鋁粉時，燒結溫度在600°C，空氣中燒結。
【文檔編號】H01C7/12GK104464992SQ201310429127
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】龐錦標, 張秀, 韓玉成 申請人:中國振華集團云科電子有限公司