变阻器钝化层及其制造方法技术

总体上公开了包含钝化层的变阻器和形成这样的变阻器的方法。变阻器包括陶瓷主体，该陶瓷主体包括多个交替的介电层和电极层。变阻器还包括在第一端表面上的第一外部端子和在与第一端表面相对的第二端表面上的第二外部端子，其中至少两个侧表面在第一端表面和第二端表面之间延伸。变阻器还包括在陶瓷主体的至少一个侧表面上的在第一外部端子与第二外部端子之间的钝化层。钝化层包括磷酸盐和金属添加剂，该金属添加剂包括碱金属、碱土金属或其混合物。钝化层的平均厚度为0.1微米至30微米。钝化层的平均厚度为0.1微米至30微米。钝化层的平均厚度为0.1微米至30微米。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】变阻器钝化层及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求提交日为2018年7月18日的美国临时专利申请No.62/699,893的提交优先权，并且将其整体通过引用并入本文中。
[0003]专利技术背景
[0004]变阻器是电压相关的非线性电阻器，并且已经用作电涌吸收电极、避雷器和稳压器。变阻器典型地由多个堆叠的介电—电极层构成。在制造期间，通常可以将这些层按压且形成垂直堆叠的结构。之后，可以在端面以及侧面的末端上形成外部端子和镀层，以用于电接触和表面安装。典型地，使用镀覆溶液形成镀层。然而，这样的镀覆溶液具有与变阻器的暴露的陶瓷反应的倾向。尽管已经采用钝化技术来保护陶瓷免受镀覆，但是这些技术典型地已经导致内电极与端子镀覆之间的电路径的质量下降。
[0005]因此，需要提供改进的方法，以用于在镀覆外部端子之前钝化变阻器的任何暴露的陶瓷，并用于提供根据这样的过程制造的变阻器。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的一个实施例，公开了变阻器。变阻器包括陶瓷主体，该陶瓷主体包括多个交替的介电层和电极层。变阻器还包括在第一端表面上的第一外部端子和在与第一端表面相对的第二端表面上的第二外部端子，其中至少两个侧表面在第一端表面与第二端表面之间延伸。变阻器还包括钝化层，在第一外部端子与第二外部端子之间的陶瓷主体的至少一个侧表面上。钝化层包含磷酸盐和金属添加剂，该金属添加剂包含碱金属、碱土金属或其混合物。钝化层的平均厚度为从0.1微米至30微米。
[0007]根据本专利技术的另一个实施例，公开了形成变阻器的方法。该方法包括将含有磷酸以及包含碱金属、碱土金属或其混合物的金属添加剂的溶液施加到包含以下的部件：包括多个交替的介电层和电极层的陶瓷主体，在第一端表面上的第一外部端子，在与第一端表面相对的第二端表面上的第二外部端子，以及在第一端表面与第二端表面之间延伸的至少两个侧表面。变阻器还包括在第一外部端子与第二外部端子之间的陶瓷主体的至少一个侧表面上的钝化层。钝化层的平均厚度为从0.1微米至30微米。
附图说明
[0008]本说明书中阐述了本主题的完整且可行的公开，包含针对本领域普通技术人员的本主题的最佳模式，其参考附图，附图中：
[0009]图1图示了根据本公开的方面的包含钝化层的变阻器；
[0010]图2a-2c图示了根据本公开的方面的制造包含钝化层的变阻器的方法；
[0011]图3图示了根据本公开的示例的暴露的陶瓷主体和各种钝化层的表面形态；
[0012]图4图示了根据本公开的示例的在烧结后的各种钝化层的表面形态；以及
[0013]图5和6图示了根据本公开的示例的寿命测试和温度湿度偏置测试的结果。
[0014]贯穿本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本主题的相同或类似的特征、
电极或步骤。
具体实施方式
[0015]本领域普通技术人员要理解，本公开仅是对示例性实施例的描述，而不旨在作为限制本主题的更宽泛的方面，将该更宽泛的方面实施在示例性构造中。
[0016]总体上，本公开针对具有钝化层的变阻器及其制造方法。总体地，钝化层是电绝缘层，特别是无机电绝缘层，其可以在镀覆外部端子之前用于保护或钝化任何暴露的陶瓷。根据本专利技术，这样的钝化层由改性磷酸溶液形成。本专利技术人已经发现，如本文进一步描述的改性磷酸溶液可以增强钝化层和对应的变阻器的性质。
[0017]例如，金属添加剂可以允许更好地控制钝化层的形态和厚度。特别地，通过采用如本文所公开的金属添加剂，钝化层的结构和形态随着变阻器和钝化层煅烧而变化。特别地，晶体结构总体上塌陷成覆盖暴露的陶瓷的玻璃状表面。下文关于示例和图3至4进一步讨论这样的变化。如图4所图示，与图3相比，特别是在以650℃煅烧后，小于50％的表面积、诸如小于40％的表面积、诸如小于30％的表面积、诸如小于20％的表面积、诸如小于10％的表面积、诸如小于5％的表面积可以包含如本领域通常所理解的片晶(platelets)。这样的表面积可以是钝化层的整个表面积或可以为至少50μm2、诸如至少100μm2、诸如至少250μm2、诸如至少为500μm2、诸如至少为1000μm2、诸如至少5000μm2、诸如至少10,000μm2、诸如至少25,000μm2、诸如至少50,000μm2、诸如至少100,000μm2、诸如至少150,000μm2的钝化层。
[0018]继而，本专利技术人已经发现钝化层更稳定并且不导电。此外，通过这样的控制，本专利技术人能够获得具有从0.1微米至30微米的平均厚度的钝化层。总体地，钝化层的平均厚度可以是30微米或更小、诸如20微米或更小、诸如15微米或更小、诸如10微米或更小、诸如8微米或更小、诸如5微米或更小。钝化层的厚度可以是0.1微米或更大、诸如0.5微米或更大、诸如1微米或更大、诸如2微米或更大、诸如3微米或更大、诸如5微米或更大。
[0019]除了控制钝化层的性质以外，如本文所公开的包含钝化层的变阻器可以展现改善的电性能。典型地，当以高温煅烧变阻器和对应的钝化层时，得到的变阻器会展现出总体上低的击穿电压。然而，本专利技术人已经发现，通过使用如本文所公开的含有金属添加剂的改性磷酸溶液，变阻器的击穿电压可以为4伏特或更大、诸如5伏特或更大、诸如10伏特或更大、诸如15伏特或更大、诸如20伏特或更大、诸如25伏特或更大、诸如30伏特或更大、诸如40伏特或更大、诸如45伏特或更大、诸如50伏特或更大。击穿电压可以是300伏特或更小、诸如250伏特或更小、诸如200伏特或更小、诸如175伏特或更小、诸如150伏特或更小、诸如125伏特或更小、诸如100伏特或以下。小于，例如90伏特或更小、诸如80伏特或更小、诸如70伏特或更小、诸如60伏特或更小、诸如55伏特或更小。
[0020]尽管初始击穿电压可能相对较高，但是本专利技术人已经发现，甚至在进行各种测试后，这样的击穿电压上也可以有最小的变化。特别地，甚至在32伏特的操作电压和125℃的温度下进行100个小时的寿命测试后，也可以实现这样的击穿电压。例如，击穿电压可以是至少70％、诸如至少80％、诸如至少85％、诸如至少90％、诸如至少95％、诸如至少97％、诸如至少98％、诸如至少99％的初始击穿电压。此外，这样的击穿电压甚至在进行200小时的测试后也可以实现，并且在一个实施例中，甚至在进行500小时的测试后也可以实现。这样的击穿电压甚至在进行1000小时的测试后也可以实现。
[0021]此外，这样的击穿电压在以85℃的温度、85％的湿度、32伏特的操作电压进行100小时的温度湿度偏置测试后也可以实现。例如，击穿电压可以是至少70％、诸如至少80％、诸如至少85％、诸如至少90％、诸如至少95％、诸如至少97％、诸如至少98％、诸如至少99％的初始击穿电压。此外，这样的击穿电压甚至在进行200小时的测试也可以实现，并且在一个实施例中，甚至在进行的测试500小时后也可以实现。这样的击穿电压甚至在进行1000小时的测试后也可以实现。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种变阻器，包括：陶瓷主体，包括多个交替的介电层和电极层，在第一端表面上的第一外部端子和在与所述第一端表面相对的第二端表面上的第二外部端子，至少两个侧表面在所述第一端表面与所述第二端表面之间延伸，钝化层，在所述第一外部端子与所述第二外部端子之间的陶瓷主体的至少一个侧表面上，其中所述钝化层包括磷酸盐和金属添加剂，所述金属添加剂包含碱金属、碱土金属或其混合物，其中所述钝化层的平均厚度为从0.1微米至30微米。2.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述金属添加剂包括碱金属。3.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述碱金属包括钾。4.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述金属添加剂包括碱土金属。5.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述碱土金属包括镁。6.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述碱土金属包括钙。7.根据权利要求1所述的变阻器，其中如由能量色散x射线光谱确定的，所述磷酸盐的磷的摩尔与所述金属添加剂的摩尔的元素比可为从0.01至100。8.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述介电层包含包括锌氧化物的介电材料。9.根据权利要求8所述的变阻器，其中所述磷酸盐包括磷酸锌。10.根据权利要求1所述的变阻器，还包括在所述第一外部端子和所述第二外部端子上的金属镀层。11.根据权利要求10所述的变阻器，其中所述金属镀层包括镍。12.根据权利要求10所述的变阻器，其中所述金属镀层包括锡。13.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述变阻器的击穿电压为4伏特或更大。14.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述变阻器的击穿电压为10伏特或更大。15.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述变阻器的击穿电压为从20伏特至80伏特。16.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述变阻器在经受以32伏特的操作电压和125℃的温度进行500个小时的寿命测试后，所述变阻器的击穿电压至少为初始击穿电压的90％。17.根据权利要求16所述的变阻器，其中所述变阻器在经受以32伏特的操作电压和125℃的温度进行1000个小时的寿命测试后，所述变阻器的击穿电压至少为初始击穿电压的90％。18.根据权利要求1所述的变阻器，其中所述变阻器在经受以85℃的温度、85％的湿度和32伏特的操作电压进行500个小时的温度湿度偏置测试后，所述变阻器的击穿电压至少为初始击穿电压的90％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：P拉文德拉纳坦，M贝罗里尼，
申请(专利权)人：阿维科斯公司，
类型：发明
国别省市：