电荷装载仓容性陶瓷半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电荷装载仓容性陶瓷半导体装置及其制造方法。该装置由设定数量的形状相同的几何片状体的陶瓷半导体结构串联组成，串联过渡体为铝箔或锡箔，每一个几何片状体的陶瓷半导体结构串联的截面附着导电金属电极，侧面刷涂玻璃釉绝缘浆料。本发明专利技术通过材料配方技术和工艺，增加异性电荷聚合量，保护角度≥85°，大大的提高了保护半径。闪电电流耐受程度达到150‑400KA。此参数通过国家第三方测试机构的测试验证。在设定保护角度下接闪概率达到100％，减少大约82％的雷电流泄放大地，彻底消除82％的雷电流消除地面保护区域内微电子设备地电位高压反击破坏现象，保护人身安全和设备安全。

Charge loading bin capacity ceramic semiconductor device and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
电荷装载仓容性陶瓷半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及防雷
，尤其涉及一种电荷装载仓容性陶瓷半导体装置及其制造方法。
技术介绍
2012年9月1日中国人民解放军总装备部颁布了GJB7581-2012《机动通信系统雷电防护要求》，标准对适用范围规定了机动通信系统直击雷和雷电电磁脉冲的防护提出了严谨的技术要求，标准适用于机动通信系统直击雷和雷电电磁脉冲防护的设计、研制和使用等强制要求。标准4.6部分规定机动通信系统直击雷雷电防护为甲级，雷电电磁脉冲为乙级防护。地处多雷区、高雷区、强雷区的机动通信系统的防护为甲级和乙级，地处少雷区的机动通信系统的防护为乙级。标准规定了机动通信系统直击雷防护产品为：半导体直雷击防护装置(即：天幕直击雷防护装置)的最基本参数(如：保护角＞65°；接闪电流＞100KA等)。现有的直击雷防护装置中的电荷装载仓容性陶瓷半导体装置的结构特点和缺陷：保护角度太小(保护半径小)，无法满足野战防雷的系统要求，在设定保护角度下接闪概率低(≥95％)，仍有5％的概率雷电入侵阵地设备；不具备限制闪电接闪电流的能力差；闪电电流耐受程度低，经常遭受雷击损坏；耐受较高的接闪电压破坏电压经常发生侧面击穿现象；无散基础热能力，宜发生热击穿效应；无内置高内阻抗消耗雷电流能量；单位体积容纳电荷量小；无法消除或基本消除地面保护区域内微电子设备地电位高压反击破坏现象；无法消除雷电电磁脉冲感应过电压对保护区域微电子设备的破坏现象
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种电荷装载仓容性陶瓷半导体装置及其制造方法，以克服现有技术的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。根据本专利技术的一个方面，提供了一种电荷装载仓容性陶瓷半导体装置，包括：由设定数量的形状相同的几何片状体的陶瓷半导体结构串联组成，串联过渡体为铝箔或锡箔，每一个几何片状体的陶瓷半导体结构串联的截面附着导电金属电极，侧面刷涂玻璃釉绝缘浆料。优选地，所述导电金属电极是氧化铋银浆料或者铝浆料经过300-900°烧结完成熔化附着；或者是，铝浆料经过粘合剂喷涂后烧结附着；或者是，金属铜通过高温溅射的方法附着；或者是，化学沉积法镀镍附着。优选地，所述设定数量为5-30个。优选地，每个几何片状体的陶瓷半导体结构的闪电导通电压在500-5000V之间。优选地，所述电荷装载仓容性陶瓷半导体装置烧结前的组分材料包括：氧化锌、氧化铋、氧化锑、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化硅、氢氧化铝、硝酸银、氧化铝、碳酸银、氧化硼、氧化锡、氧化铜和氧化镍；装载电荷组分辅助材料包括：BaTiO3、SrTiO3、Li3ZrO3、Nb2O5、ZaB2O4、Bi2TiSiO7中的任意一种或者多种材料组合。优选地，所述电荷装载仓容性陶瓷半导体装置烧结前的各个组分材料的摩尔配比的配方为：配方一：ZnO(82-92％)；Bi2O3(4-7％)；Sb2O3(1-2％)；CO2O3(0.1-1.3％)；MnO2(0.2-3％)；Sn2O3(0.1-0.22％)；Cr2O3(0.5-2.5％)；SiO2(0.02-1.0％)；NiO(0.4-1.65％)；AL(OH)3(0.01-0.1％)；AGCO3(0.001-0.009％)；组分辅助材料(0.2-6.6％)；配方二：ZnO(81-93％)；Bi2O3(2.3-5％)；Sb2O3(0.1-2％)；CO2O3(0.7-1.6％)；MnO2(0.1-0.9％)；Sn2O3(0.2-0.42％)；Cr2O3(0.1-0.5％)；SiO2(0.01-0.1.0％)；NiO(0.12-0.95％)；AL(OH)3(0.001-0.01％)；组分辅助材料(0.05-1.6％)。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的电荷装载仓容性陶瓷半导体装置的制作方法，包括：所述制作方法包括配料、球磨混合、喷雾造粒、压片成型、陶瓷烧结、电极附着和侧面绝缘处理工艺完成，具体制作过程包括：1)配料：将氧化锌、氧化铋、氧化锑、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化硅、氢氧化铝、硝酸银、氧化铝、碳酸银、氧化硼、氧化锡、氧化铜和氧化镍按照配方要求组配放入密闭的容器中；2)球磨混合：将配好的料放入球磨机内，在球磨机中添加粘合剂和水后，进行球磨混料；3)喷雾造粒：将球磨混合好的料放入喷雾造粒机内进行造粒，造好颗粒料；4)压片成型：将所述颗粒料放在压力机的磨具里，压力机进行压制、保压和脱模处理，得到几何片状体的陶瓷半导体结构的毛坯体；5)毛坯码片：将若干几何片状体的陶瓷半导体结构的毛坯体码放在专用耐火材料容器中；6)高温排胶：将内装几何片状体的陶瓷半导体结构的毛坯体的耐火材料容器放入隧道窑炉中，实现第一次烧结排胶，烧结温度为：300-800℃，烧结时间2-18小时；7)陶瓷烧结：将高温烧结排胶后的耐火材料容器放入高温隧道窑炉中进行4-24小时的陶瓷烧结，烧结温度为：1000-1300℃；8)电极附着：将氧化铋银浆或者铝浆料经过300-900°烧结完成熔化附着于几何片状体的陶瓷半导体结构的截面，作为导电金属电极；或者，将铝浆料经过粘合剂喷涂后附着于几何片状体的陶瓷半导体结构的截面，作为导电金属电极；或者，高温铜溅射工艺涂附于几何片状体的陶瓷半导体结构的截面，作为导电金属电极；或者，化学沉积法镀镍附着。9)侧面绝缘处理：在几何片状体的陶瓷半导体结构的侧面刷涂玻璃釉绝缘浆料，再经过烘干后烧结处理，烧结温度范围：250-900℃。优选地，所述几何片状体的陶瓷半导体结构未烧结前的毛坯体密度为：2.5-4.0g/cm3，毛坯体烧结后外观呈黑色状陶瓷片，毫米电压为：100-450V/mm范围，毛坯体烧结后经过工艺处理得到的几何片状体的陶瓷半导体结构的密度范围为：3-4.8g/cm3。优选地，所述玻璃釉绝缘浆料的组成成分包括：氧化硅、氧化硼、氧化铝、氧化铅、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化钾和氧化钠。优选地，烧结后几何片状体的陶瓷半导体呈现黑色状态，通过原子发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线光谱法、活性分析法、显微镜分析法、X射线衍射分析法、红外光谱分析法或者扫描电镜方法测试出烧结后几何片状体陶瓷半导体含有Zn、Bi、Sb、CO、Mn、Sn、Cr、Si、Ni、AL和AG中的一个或多个元素。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术通过材料配方技术和工艺，增加异性电荷聚合量，保护角度≥85°，大大的提高了保护半径。闪电电流耐受程度达到150-400KA。此参数通过国家第三方测试机构的测试验证。在设定保护角度下接闪概率达到100％，减少大约82％的雷电流泄放大地，彻底消除82％的雷电流消除地面保护区域内微电子设备地电位高压反击破坏现象，保护人身安全和设备安全。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电荷装载仓容性陶瓷半导体装置，其特征在于，包括：/n由设定数量的形状相同的几何片状体的陶瓷半导体结构串联组成，串联过渡体为铝箔或锡箔，每一个几何片状体的陶瓷半导体结构串联的截面附着导电金属电极，侧面刷涂玻璃釉绝缘浆料。/n

【技术特征摘要】
1.一种电荷装载仓容性陶瓷半导体装置，其特征在于，包括：
由设定数量的形状相同的几何片状体的陶瓷半导体结构串联组成，串联过渡体为铝箔或锡箔，每一个几何片状体的陶瓷半导体结构串联的截面附着导电金属电极，侧面刷涂玻璃釉绝缘浆料。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电金属电极是氧化铋银浆料或者铝浆料经过300-900°烧结完成熔化附着；或者是，铝浆料经过粘合剂喷涂后烧结附着；或者是，金属铜通过高温溅射的方法附着；或者是，化学沉积法镀镍附着。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述设定数量为5-30个。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个几何片状体的陶瓷半导体结构的闪电导通电压在500-5000V之间。


5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述电荷装载仓容性陶瓷半导体装置烧结前的组分材料包括：氧化锌、氧化铋、氧化锑、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化硅、氢氧化铝、硝酸银、氧化铝、碳酸银、氧化硼、氧化锡、氧化铜和氧化镍；
装载电荷组分辅助材料包括：BaTiO3、SrTiO3、Li3ZrO3、Nb2O5、ZaB2O4、Bi2TiSiO7中的任意一种或者多种材料组合。


6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电荷装载仓容性陶瓷半导体装置烧结前的各个组分材料的摩尔配比的配方为：
配方一：ZnO(82-92％)；Bi2O3(4-7％)；Sb2O3(1-2％)；CO2O3(0.1-1.3％)；MnO2(0.2-3％)；Sn2O3(0.1-0.22％)；Cr2O3(0.5-2.5％)；SiO2(0.02-1.0％)；NiO(0.4-1.65％)；AL(OH)3(0.01-0.1％)；AGCO3(0.001-0.009％)；组分辅助材料(0.2-6.6％)；
配方二：ZnO(81-93％)；Bi2O3(2.3-5％)；Sb2O3(0.1-2％)；CO2O3(0.7-1.6％)；MnO2(0.1-0.9％)；Sn2O3(0.2-0.42％)；Cr2O3(0.1-0.5％)；SiO2(0.01-0.1.0％)；NiO(0.12-0.95％)；AL(OH)3(0.001-0.01％)；组分辅助材料(0.05-1.6％)。


7.一种权利要求1至6任一项所述的电荷装载仓容性陶瓷半导体装置的制作方法，其特征在于，包括：
所述制作方法包括配料、球磨混合、喷雾造粒、压片成型、陶瓷烧结、电极附着和侧面绝缘处理工艺完成，具体制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：全宇辰，
申请(专利权)人：北京捷安通达科贸有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11