TW511103B - Polymer composite materials for electrostatic discharge protection - Google Patents

Description

511103 B7 五、發明說明（1 ) 技術範圍 • I----ί---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再頁) 本發明通常係關於用於保護電子元件對抗過電應力（ E〇S )瞬變之聚合體複合材料。 發明背景 對於電氣元件有一增加的需求在於可以保護電路免於 -|線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 E〇 S 瞬 變 1 其 會 產 生 高 電 場 以 及 經 常 性 的 高 尖 m 電 能 而 破壞 電 路 或 電 路 中 的 高 靈 敏 性 電 氣 元 件 ， 使 電 路 及 元 件 暫 時性 地 或 永 遠 地 功能失 常 0 該 E 〇 S 瞬 變 包括 瞬 變 電 壓 或 電流 條 件 會 中 斷 電 路 運 作 或 立 即 破 壞 電 路 〇 尤 其 E 〇 S 瞬變 可 能 升 高 例 如 ， 由 於 電 磁 脈 衝 靜 電 放 電 光 昭 j\w 或 受到 其 他 電 子 或 電 氣 元 件 之 運 作 之 誘 導 〇 該 瞬 變 也 許在 微 秒至 次 毫 微 秒或 更 少 的 時 差 之 內 升 到 彼 之 極 大 振 幅 而 且 可能 白 然 地 反 覆 進 行 〇 一 般 過 電 應 力 瞬 變 之 波 形係 列 於 圖 1中 〇 該 靜 電 放 電 ( E S D ) 瞬 變 波 的 尖 端 振 幅 可 能 超 過 2 5 ， 0 0 0 伏特 而 電 流 多於 1 〇 〇 安 培 0 有 幾 種 標 準 可 定義 E 〇 S 瞬 變 之 模 擬 波 形 〇 其 包括 I E C 1 〇 〇 0 — 4 — 2 、 A N S I 指 標 E S D ( AN S I C 6 3 • 1 6 ) N D 〇 — 1 6 〇 以 及 FA A — 2 〇 — 1 3 6 0 也 有 軍 方 標 準 例 如 MI L S T D 4 6 1 / 4 6 1 以 及 MI L S T D 8 8 3 第 3 0 1 5 部 〇 用 於保 護 對 抗 E 〇 S 瞬 變 的 材 料 ( E 〇 S 材料 ) 係 設 計成 本 :質 上 即 時 回 應 ( 亦即 理 想 上 在 瞬 變 波 達 到 尖 端 之 刖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- A7

511103 五、發明說明（2 ) )以降低傳送電壓成大大減低的値並在E〇S瞬變期間將 電壓鉗位於該低値之下。E 0 S材料之特徵爲在低或正常 操作電壓及電流時具有高電氣阻抗値。回應E〇S瞬變時 ，材料本質上會立即切到低電氣阻抗値。當該E 〇 s威脅 緩和後這些材料將回復到其高阻抗値。這些材料可以在高 及低阻抗狀態之間反覆開關，允許電流保護對抗多重 E〇S事件。達E〇S瞬變終結時E〇S材料也可以本質 上即時回復成其原始高阻抗値。爲達本申請案的目的，高 阻抗狀態將指定爲”關閉狀態”而低阻抗狀態將指定爲”開啓 狀態”。該介於各阻抗狀態間的過渡狀態不是階梯函數，所 以用非線性方法取代關閉狀態及開啓狀態間之轉變。這些 材料係申請專利範圍的主題在此已忍受數千次的E S D事 件並在保護每一次獨立的E S D事件之後回復到想要的關 閉狀態。 圖2表不E 0 S材料之典型的電氣阻抗對直流電壓的 關係。包含E〇S材料之電路元件可以將一部份E〇S瞬 變引起的超過電壓或電流轉到地面，藉此，保護電路及其 元件。該威脅瞬變之主要部份係反射返向威脅來源。該反 射波係被來源減弱、發射掉，或重返波浪保護裝置其對每 一個返回的脈衝產生回應直到威脅能量降至安全水平。 U. S ·專利編號 2，273，704，歸屬 Gnsdale ，發表具有非線性流通電壓關係之微粒複合材料。這些混 合物係由導電微粒及塗佈薄絕緣層之半導微粒構成，壓縮 並結合在一起製成附著體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1' *5---------· I I (請先閱讀背面之注意事項再^1^4頁) 訂· · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 511103 A7 B7 五、發明說明（3 ) U . S ·專利編號2，7 9 6，5 0 5，歸屬 BocciarelU，發表一種非線性電壓規律元件。該元件係由具 有絕緣氧化物表面塗佈物以母膠結合之導電粒構成。該粒 子的外形係不規則並且相互以點接觸。 U · S ·專利編號4，7 2 6，9 9 1 ，歸屬Hyatt等 人，發表一種含有導電及半導粒之混合物的E 0 S保護材 料，其所有表面係以絕緣氧化層塗佈。這些粒子係以絕緣 黏合劑鍵結在一起。該塗佈粒子宜彼此以點接觸並優先以 量子力學穿隧模式傳導。 U · S ·專利編號 5，476，714，歸屬 Hyatt， 發表由介於1 0至1 0 0微米之間的導體及半導電粒混合 物與極少部份1 0 0埃範圍’絕緣粒組成之E〇S複合材料 ，以絕緣黏合劑鍵結在一起.。本發明含有不同等級的粒子 大小藉此該組成物致使粒子彼此間產生優先的關係。 U · S ·專利編號 5，2 6 0，8 4 8，歸屬 Chilers ，發表回饋開關材料其提供對於瞬變過電壓之保護。這些 材料係由介於1 0至2 0 0微米之間之導電粒混合物構成 。半導體及絕緣粒也用於本發明中。導電粒之間的間隔在 1〇0 0埃以上。 先前E 0 S聚合體複合材料的實施例也發表於 U . S ·專利編號 4，3 3 1，9 4 8、 4，726.991、4，997，357、 4，992，333、5，142，263、 5 ’189，387、5，294，374、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 1'------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂. -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6- 511103 A7 ___ B7 五、發明說明（4 ) 5 ，476 ，714，以及 5，669 ，381 之中。 這些先前的專利之中無一發表包含摻雜半導體之 E〇S組成物。再者，還發覺E〇S組成物之開關特性可 藉由變化摻雜半導體的含量控制之。本發明則符合這些及 其他需求。 發明總結 本發明以平常的角度來看提供對普通操作電壓値具有 高電氣阻抗之聚合體複合材料，還回應E 0 S瞬變開關成 低電氣阻抗並且在E 0 S瞬變期間將E 0 S瞬變電壓鉗位 於於低水平。 在本發明之第一個體系中該E 0 S組成物包含一種絕 緣黏合劑、摻雜半導粒，以及半導粒。 在本發明之第二個體系中該E 0 S組成物包含一種絕 緣黏合劑、半導粒摻雜具有第一種電導度，以及半導粒摻 雜具有第二種電導度。 在本發明之第三個體系中該E〇S組成物包含一種絕 緣黏合劑、由內部核心及外部的殼構成之導電粒，以及半 導粒。該導電粒之內部核心含有一種電絕緣材料而外部的 殼含有以下材料中之一 ：（i) 一種導體；（U) —種半 導體；（iii) 一種摻雜半導體，或（iv) —種包含於內部 核心材料之外的絕緣材料。或者，該導電粒之內部核心可 能包含一種半導材料而外部的殻包含以下材料中之一：（ i ) 一種導體；（ϋ )—種包含於內部核心材料之外的半 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i.——：---------裝i — (請先閱讀背面之注意事項再不頁) 訂· 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511103 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5) 導體；或（iii) 一種摻雜半導體。還有一種進一步替換的 體系其中該導電粒係包含一個核心-外殼結構，內部核心 包含一種導電材料而外部的殼包含以下材料中之一 ：（i )一種包含於內部核心材料之外的導體；（ϋ ) 一種半導 體；或（iii) 一種摻雜半導體。 在本發明之第四個體系中該E〇S組成物包含一種絕 緣黏合劑、由內部核心及外部的殼構成之導電粒，以及摻 雜半導粒。該核心-外殼構成導電粒之材料可能包含上述 相關於本發明之第三個體系之組合中任一者。 最後，本發明之每一個體可能任意包含小量的絕緣粒 〇 本發明其他的優點及觀點在閱讀底下圖形的說明及本 發明之詳細說明時將突顯出來。 圖形之簡要說明 爲了本發明可以被了解，現將參考底下的圖形說明之 〇 圖1圖示一種典型的E〇S瞬變之電流波形。 圖2圖示典型E〇S材料之電氣阻抗對直流電壓的關 係。 圖3表示一種典型的電子電路其包含一種具有根據本 發之E〇S組成物的裝置。 圖4 A — 4 B表示一種用於測試根據本發明之E〇S 組成物之電氣性質的表面構裝電氣裝置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） —一---^---------裝·-- (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂·' --線· -8 - 511103 A7 ________B7__五、發明說明（6 ) 圖5表示根據本發明幾個體系之導電 結構之橫截面。 圖6 A - 6 E各別表示對於絕緣材料 ，以及半導體之允許能帶的電子占有情狀 圖7圖不在3 0 0 K時砂的電阻係數對不純物濃度的 關係。 圖8圖示金屬、半金屬及半導體之電子負載濃度。 主要元件對照表 5 電流負載物

17 零 意 事 項 再

•裝 頁I 1 0 電 路 1 5 E 〇 S 瞬 變 電 壓 2 〇 電 線 2 5 .'iBL 過 電 FfS Λ/di、 力 保 護 裝置 3 〇 系 統 接 地 1 0 0 組 成 物 1 1 0 電 極 間 隔 1¾ 域 訂 ▲ _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 極極心子殼 電電核粒外 明 說 ο ο ο ο ο 0 2 3 4 5 6 0 1—I 1—- IX 1—*- IX 之 明 發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511103 B7 五、發明說明（7) 在本發明係可容許多不同形式的體系之同時，在圖形 中所表示的將以可理會本發表視爲發明原理之實例在此詳 細敘述本發明之較佳體系，並非企圖限制本發明之廣義觀 點於所列體系之內。 參考圖3，包含根據本發明製成之組成物的電氣裝置 提供電路及電路系統元件其利用保護對抗外來的E 0 S瞬 變。在圖3中的電流負載物5通常操作於小於預定電壓 V η之電壓。E〇S瞬變威脅多於預定操作電壓V n兩三 倍具有足夠周期便可破壞電路及電路元件。一般地， Ε〇S威脅超過預定操作電壓數十、數百，或甚至數千倍 於正常操作中所見電壓。在圖3中，EOS瞬變電壓1 5 表示經由電線2 0流入電路1 0中。如上所述E〇S瞬變 電壓可能經由電磁脈衝、靜電放電或光照產生。在E〇S 瞬變電壓1 5應用中，過電應力保護裝置2 5從高阻抗關 閉狀態切到低阻抗開啓狀態，藉此將E〇S瞬變電壓1 5 鉗位至安全、低値並且將一部份威脅電流經由電線2 0轉 至系統接地3 0。威脅瞬變之主要部份係反射回威脅來源 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第一個較佳體系中，本發明之E〇S開關材料利用 半導粒摻雜變成電導及半導粒，利用標準混合技術分散於 絕緣黏合劑中。在第二個較佳體系中，該E〇S開關材料 係在絕緣黏合劑中摻雜半導粒，形成不同電導度分散其中 構成。第一及第二個較佳體系可任意包含絕緣粒。 在第一及第二較佳體系中的絕緣黏合劑係選擇具有高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 511103 A7 __ B7 五、發明說明（8) 電介質擊穿強度、高電阻以及高耐追蹤性。該複合材料之 開關特性係由摻雜半導粒的本性，半導粒，粒子大小及大 小分布，以及粒子間間隔而定。粒子間間隔視摻雜半導及 半導粒塡充百分比，以及其大小及大小分布而定。在本發 明之組成物中，粒子間間隔通常大於1 ，0 〇 〇埃。另外 ，該絕緣黏合劑必須在摻雜半導及半導粒之間提供並保持 足夠的粒子間間隔以提供高的關閉狀態阻抗。想要的關閉 狀態阻抗也會受到絕緣黏合劑之電阻及介電強度影響。通 常稱絕緣黏合劑應具供1 0 9歐姆-公分的體積電阻。 在第三個較佳體系中，本發明之E〇S開關材料包含 分散於絕緣黏合劑中由內部核心及外部的殼構成的導電粒 以及半導粒。在第四個較佳體系中，本發明之E〇S開關 材料包含分散於絕緣黏合劑中由內部核心及外部的殼構成 的導電粒以及摻雜半導粒。而第三及第四個體系中可任意 包含絕緣粒。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I.---^---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再^1^4頁) -線· 當包含導電相之粒子之核心及殼具有不同之電導度時 ，可得到優異的結果。例如，如果該導電粒之內部核心係 由電絕緣材料構成’外部的殼也許由底下之一材料構成： (i)導體；（ϋ)摻雜半導體；（iii)半導體；或（iv )除了內部核心之絕緣材料以外的絕緣材料。該導電粒之 內部核心可能由半導材料構成。在該組成物中，外部的殻 也許由底下之一材料構成：（i )導體；（ϋ )摻雜半導 體；或（iii )除了內部核心之半導材料以外的半導材料。 最後，該內部核心可能由導電材料構成，在該例中外部的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 511103 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9) 殼可能由底下之一材料構成：（i )半導體；（ϋ )摻雜 導體；或（m )除了內部核心之導電材料以外的導電材料 〇 材料 通常，用於本發明之材料落於四個範疇之內：一種絕 緣體；一種導體；一種半導體；以及一種摻雜半導體。該 能帶、能帶間隔及允許電子狀態區分同一範疇中各材料， 得到各別可分辨電子性質之材料。通常在材料中，能帶可 在能帶間隔以下或以下。能帶在能帶間隔以上者諸如所知 爲傳導帶，而能帶在能帶間隔以下者諸如所知爲價電帶。 這些範疇材料之電氣特性的更詳細說明，包括能帶、能帶 間隔及允許電子狀態，可在S.M. Sze，John Wily & Sons在 1981 年所著的 Physics of Semiconductor Devices 中，以及 C. Kittel，John Wiley & Sons 在 1996 年戶斤著的 Introduction to Solid State Physics中看到，其所發表倂入本文爲參考資料 〇 參考圖6 A - 6 E，所列允許電子占有之最高能帶係 用於絕緣體、金屬、半金屬、具有熱可激發電子載體之單 純半導體（亦即，在某個有限的溫度內），以及因爲加入 不純物以致缺乏電子之摻雜半導體。在圖6 A — 6 E中， 格子代表該材料之能帶，闇黑面代表塡有電子之帶子區域 。對照圖6 A，完全塡滿的價帶及空傳導帶導致電絕緣性 。另一方面，如圖6 B中所示，部份塡滿的傳導帶例如金 (請先閱讀背面之注意事項再 裝 頁) 訂· _線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12· 511103 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1〇) 屬中可見的允許電子之自由移動，導致材料變成電導度。 半金屬具有一小濃度之傳導電子在傳導帶中，因此係較弱 的電導體（圖6 c )。 在處於凱氏零度（未列出）之單純半導體中，價帶將 完全塡滿電子。下一個較高能階帶，傳導帶係空的。在本 狀態下，單純的半導材料係爲絕緣體。當溫度升高，電子 被從價帶熱激發到傳導帶。該熱激發狀態列於圖6 D中。 傳導帶及留下的洞（由電子造成）二者在價帶中造成電導 度。因此，本材料在升高的溫度範圍中的本質係半導性的 。電子傳導的階層在熱激發半導體中之特徵爲傳導帶最低 點與價帶最高點之間的能差，亦即能帶間隔。 添加特定的不純物（摻雜物）會嚴重的影響半導體之 電導度。用於摻雜半導體材料之不純物或材料可以是電子 提供者或電子接受者。在任一例子中，該不純物占據位於 其他單純半導體之能帶間隔內的能階。圖6 E表示由於不 純物出現造成電子缺乏之摻雜半導體的允許能帶。藉著增 減在摻雜半導體中之不純物濃度可變化該材料之電導度。 例如，對照圖7，矽之電導度將隨著不純物之濃度（亦即 ，硼或磷）而大槪分爲八個等級。圖8，表示半導體、半 金屬以及金屬之傳導電子濃度。純半導體之電導度可藉著 增加傳導電子濃度往上延伸（到半金屬或金屬中），或藉 著減少傳導電子濃度往下延伸（到絕緣體中）。 爲達本發明之目的，半導材料係一種能帶間隔中無允 許能階存在之材料。摻雜半導材料係一種材料其摻雜之不 (請先閱讀背面之注意事項再 裝 頁) · · •線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 511103 A7 B7 五、發明說明（n) 純物在能帶間隔內具有一特徵能階。 A .絕緣黏合劑 用於本發明之適當絕緣黏合劑包括熱固型聚合體、熱 塑型聚合體、彈性體、橡膠，或聚合體摻混物。該聚合體 可能交連以促進材料之強度。同樣地，彈性體可能加硫以 增加材料強度。在一較佳體系中，該絕緣黏合劑由Dow Corrmig STI製造，註冊商標Q4 — 2 9 0 1之矽氧橡膠構 成。該矽氧樹脂係利用過氧化合物硬化劑交連；例如，2 ，5 —雙一（新一丁基過氧）—2，5 —二甲基一 1 ，3 —己炔，可由Aldrich Chemical購得。過氧化合物之選擇一 部份係由想要的硬化時間及溫度而定。幾乎任何黏合劑皆 可使用只要該材料在高粒子間電流密度出現時不會優先追 蹤即可。 B .摻雜半導粒 在一體系中，本發明之組成物利用一種藉由摻雜一材 料使其變成導電半導粒之導電相。該摻雜半導粒可能包含 任何傳統的半導體材料，摻雜適當的不純物（無論電子提 供者或電子接受者）其具有一特徵能階位於半導體材料之 能帶間隔內。這其中較佳的半導體材料係砂、鍺、碳化砂 、氮化硼、磷化硼、氮化鎵、磷化鎵、磷化銦、磷化鎘、 氧化鉢、硫化鋪以及硫化鲜。适些材料係摻雜以適當的電 于提供者（例如，二價磷、砷，或銻）或電子接受者（例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ·1·---:---------裝： (請先閱讀背面之注意事項 訂·- 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 511103 A7 B7 五、發明說明（12) 如，鐵、鋁、硼’或鎵）以達到想要的電導程度。 在一特別佳的體系中該摻雜半導粒係矽粉末摻雜鋁（ 將近摻雜半導粒重量之0 · 5 % )使其變成導電的。此一 材料由 Atlantic Equipment Engineers 註冊，商品名爲 S χ - 1〇〇 - F。在另一個特別佳的體系中該摻雜半導粒係銻 摻雜氧化錫，註冊商品名爲Zelec 3 0 1 0 — X C ° 宜用於本發明之ί爹雜半導具有平均粒徑小於1 0微 米。然而，爲了得到極大粒子塡充密度並得到適當的鉗位 電壓以及開關特性，半導粒之平均粒徑宜介於大約7至大 約5微米之間，或甚至小於1微米。 C .半導粒 宜用於本發明之半導粒係由碳化矽構成。然而，底下 之半導粒材料也可用於本發明中：矽、鍺、碳化矽、氮化 硼、磷化硼、氮化鎵、磷化鎵、磷化銦、磷化鎘、氧化鋅 、硫化鎘以及硫化鋅。 在一較佳體系中該半導粒係由Agsco製造， # 1 2 0 0砂粒之碳化矽。在第二個較佳體系中用於本發 明中之該半導粒具有一平均粒徑小於5微米而且宜介於大 約1至大約3微米。 D .絕緣粒 實際上，用於本發明之絕緣粒係由矽煙構成’例如可 以商品名Cabosil T S — 7 2 ◦取得。應該要了解的是’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） '---^---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再^1^4頁) 訂. -丨線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 511103 A7 B7 五、發明說明（13) 無論如何，可能使用其他絕緣材料。例如，玻璃球、碳酸 鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、氫氧化鋁、金屬氧化物例如二氧化 鈦、高嶺土及高嶺石，而超高密度聚乙烯（UHDPE )也可 用於本發明中。用於本發明之絕緣粒具有一平均粒徑介於 大約5 0埃至大約2 0 〇埃。 E .具有核心-外殼結構之導電粒 對照圖5，根據本發明之組成物的導電相可具有核心 .一外殼結構。粒子1 5 0具有核心1 4 0由外殼1 6 0環 繞著。適用於該導電核心-外殼粒子之導電材料包括底下 的金屬及彼之合金：銀、鎳、銅、金、鉑、鋅、鈦及鈀。 在本發明中碳黑也可用作一種導電材料。上述之半導的、 摻雜的半導體及絕緣材料也適合用於本發明使用之導電核 心-外殼結構粒子之組成物。 用於本發明之導電核心-外殼粒子之特定例子包括二 氧化鈦（絕緣體）核心以及銻摻雜之氧化錫（摻雜半導體 )外殼。此粒子註冊之商品名爲Zelec 1 4 1 0 — T。另 一種適用的材料註冊之商品名爲Zelec 1 6 1 0 — S而且 包含一個中空的矽（絕緣體）核心以及一個銻摻雜的氧化 錫（摻雜的半導體）外殼。具有一個飛灰（絕緣體）核心 以及鎳（導體）外殼之粒子，以及具有鎳（導體）核心以 及銀（導體）外殼之粒子係由No v ame t所註冊’也 適合用於本發明中。另一個適合的替代品，敘述於以下表 2 - 5 中，由 Composite Particles of Allentown，P A 註冊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ^ ^ -16 請先閱讀背面之注意事項再^1^4頁) 裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511103 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 五、發明說明（14) 之商品名爲Vistamer T i — 9 1 1 5。這些導電的核心 -外殼粒子含有一個超高密度聚乙烯（U H D P E )絕緣 外殻以及一個碳化鈦（T i C )導電核心材料。最後，具 有碳黑（導體）核心及一個由Martek Corporation註冊商品 名爲Eeonyx F — 40 — 1 0DG之聚苯胺（摻雜的半導 體）外殼可以在本發明之組成物中用作導電的核心-外殼 結構粒子。 根據本發明在該E 0 S組成物中，以總組成之體積而 言，該絕緣黏合劑包含大約3 0至大約6 5 %，以大約 3 5至大約5 0 %爲宜。該摻雜半導粒以總組成之體積而 言，包含大約1 0至大約6 0 %，以大約1 5至大5 0 % 爲宜。該半導粒以總組成之體積而言，包含大約5至大約 4 5 %，以大約1 0至大4 0 %爲宜。該絕緣粒以總組成 之體積而言，包含大約1至大約1 5 %，以大約2至大 1 0 %爲宜。 經由適當絕緣黏合劑及具有較佳粒徑及體積百分比之 摻雜半導、半導及絕緣粒之使用，本發明之組成物通常可 量身訂做以提供紺位電壓介於大約2 0伏特至大約 2，0 0 0伏特之間。本發明之較佳體系包含之鉗位電壓 從大約2 0至大約5 0 0伏特’而以大約2 0至大約 1 0 0伏特爲宜。 許多組成物已藉由在聚合物混合單元例如Brabender或 Haake混合單元中混合各成份製成。熟於此藝之士應該了解 標準的聚合物加工技術及設備可用於製造本發明之組成物 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） ~ I;---：---------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再頁) 訂- -1線· 511103 A7 ______B7 五、發明說明（15) ’其包括雙滾輪機、Banbiuy混合機、押出機及其他相似的 混合設備。對照圖4 A — 4 B，該組成物1 〇 0係疊於電 @ 1 2 0、1 3 0之間的電極間隔區域1 1 0內並且接著 在加熱及壓力下硬化。材料之感應對：（1 )穿透線壓脈 衝（T L P )接近6 5奈秒之久；而，（2 )由Key Tek Mini zapped. ( Μ Z )產生之E〇S瞬變已被測得。不同間隔 寬度係被測試。該組成物及感應係敘述於以下表1 - 5中 I ^---^---------裝·-- (請先閱讀背面之注咅？事項再頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511103 A7 B7 五、發明說明（16) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 T漱 109s61 15.0 40.0 45.0 〇 CnI g oo oo VO C?N un 20000 109s58 45.0 10.0 45.0 寸 CN 艺 oo oo g oo 20000 109s57 1 50.0 1 1 10.0 1 40.0 〇 ro s CNl oo CO O CO | 1.2E+6 | 109s57 50.0 ο ο 40.0 寸 CNl CNl csl oo \ ' i oo g 22000 109s57 1 50.0 1 1 ίσο 1 40.0 Cs! csi csi υο ! 1 i 安 i—H oo ΙΟ TO 109sl7 1 55.0 1 ο ο MD 34.0 CNl CN) a\ s oo oo 109sl6 50.0 10.0 ρ 一 36.0 CN) C<1 s r—^ s τ 1 H oo § 109sl3 1 45.0 1 1 15.0 1 ρ 寸· 36.0 CNl csl 〇\ oo r- oo VO 筆記本(l〇9s) 配方 (組成物體積百分比） Zelec ECP-3010-XC(0.7 微米級） 石夕 1-5 微米級(Atlentic Equipment Engineers) 碳化矽(Norton, #10,000 砂粒） 碳化矽(Agsco, #1200砂粒） Cabosil TS-720(Cabot 公司） 接著劑(Q4-2901) 電氣特性 電極間隔(mil) TLP結果 過電應力脈衝(kV) 從脈衝前緣時之鉗位電壓(V): 25 ns 50 ns MZ結果 過電應力脈衝(kV) 從脈衝前緣時之鉗位電壓(V): 25 ns 50 ns 100 ns ； 設計電阻(5V時之百萬歐姆數） I:---^---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再^11^4頁) -I線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q X 297公釐） -19- 511103 A7 B7 五、發明說明（17) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 S漱 ο 2000 〇 350 CS m 〇 460 CN Ο CNl 1750 ο 380 oo CNl 1 t o \D 460 m m Ο CN) 1500 110 330 i' ''i r—f o cn 460 <m 寸 Ο CN 1000 ο ο 290 〇 r-H 〇 O ....... 390 oo cn 卜 39.40 0.60 30.00 | 15.00 | 15.00 110 G 200 G Ο CN 750 3 270 g OO IT) 〇 CNl cs ON 11 H — 39.40 0.60 30.00 15.00 15.00 559 K 115 M Ο 500 CN 210 100 m 寸 230 ι/Ί r—H T—H r—H 1 < 筆記本（138S18R): 配方 (組成物之體積百分比） Dow Corning Stl Q4-2901 DTPBMH Ni (Novamet Ni 型 4sp-10) TiC (VISTAMER Ti-9115) ZnO (AEE Zn-601) 電氣特性 初始阻抗 最終阻抗 TLP結果 電極間隔（mil) 電壓 樣品1 Imax (A) 過冲（V) 鉗位（V): 25 ns 50 ns 樣品2 Imax (A) 過冲（V) 鉗位（V): 25 ns 50 ns I ^ ^---------裝--------訂---------線--- ^請先閱讀背面之注意事項再^1^4頁) 響 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20- 511103 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（18) ε谳 t/Ί ΟΙ 160 490 CNl oo \o VO m un VO un CNJ [180 1 600 1 105 1 寸 oo oo 寸 -17 0,. 1 L」2.l 〇\ o v〇 寸 寸 寸 寸 1 120 1 1 630 1 128 1 1()3 1 m oo 寸 ο 170 440 1' 1 < t—H 〇\ oo m CNl ο r—Η 1 140 1 〇 i I 00 1 " ^ 0 1 — m r- 〇\ ...12〇 - L 5,30, J 〇 o cs 寸 Ον 1 120 ] 1 63〇Π 124 \D OO 卜 Ό 寸 ΟΟ I 200 1,.47,0 〇0 CNl ON wo 卜 wn OO 1 180 1 470 1 〇\ t A \ i On O OO \o 卜 〇 r—H ψ H 420 σ> o oo S On 卜 —16 〇_ 1 600 1 122 寸 r—H OO \ο 100 470 o oo un r- un 寸 寸 KO ο 1 590 I 109 oo ON o un 160 300 卜 oo CNi r- 卜 \〇 Ο VO 200 1 420 1 i 1 i H un oo τ 1 Ή 卜 i~i \o 寸 100 430 ON On 〇 oo CN 卜 r- 寸 1 140 1 | 480 1 ON c〇 \o m 160 330 Γ ΟΟ Ό CNl un \〇 寸 m 200 1 420 J 127 1 108 1 o OO 〇\ CNJ 180 390 卜 1 Ό 1 200 1 1 530 1 123 cn ON 寸 0^ 〇〇 〇〇 〇〇 挎 ru mm <ΨΤ ο CNl > 寸 130 290 ο oo 寸 OO 寸 OO cn wn r—H Ο τ i 寸 1 < 140 |54〇_______1 00 1 " i On 〇\ 寸 OO o oo 200 G 694 G 間隔（mil) 測試 Μ Z結果 樣品1 脈衝 I m a x ( A ) 過冲（V) 鉗位（V): OO c： un CN oo 仁 Ο un 10 0ns 15 0ns 初始阻抗 最終阻抗 ng »ων 3® 脈衝 I m a x (A ) 過冲（V) 鉗位（V): oo G CO C/D C 〇 10 0ns 15 0ns 初始阻抗 最終阻抗 I; ：---------裝---(請先閱讀背面之注意事項再頁) -νά‘ -線- 本紙張尺度適用中國國家標準娜4規格⑽X謂 21 _ 511103 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（19) 1嗽 UTi CN 2 00 800 cn 卜 ^T) 卜 寸 〇 co IT) Csl 200 870 oo νο un 寸 IT) 200 1. 5 7〇……J 102 〇 oo m un un 200 | 890 | 卜 ON O r- CTn 寸 寸 o < < 190 670 ON 1 < oo 寸 i i un O t—H 200 880 C^) I < 1 < Ό OO 寸 卜 VO Os 200 790 寸 on Γ- 寸 csj C^) L 190 | [7 20 | o r—H 寸 r- Γ<1 寸 oo 200 76 〇„J CO oo 寸 CNl 寸 CS) OO 200 | 8 30 | On 卜 寸 〇 卜 200 1 660 1 o tn Ο 寸 cn 卜 200 1 8 30 j 卜 a\ un r- 寸 oo 〇 m \o 200 700 O r- 寸 m 寸 寸 CN) cn 200 820 un On oo 卜 oo υη 寸 寸 un 丨190」 | 690 | CNl 卜 O \o CNl 寸 CO cn 200 1 650 .1 ! < 〇> r- r- CNl \〇 r i un 寸 1 200 1 790 r- oo o 〇 oo cn 寸 200 780 CN 1 11 < i" i r- On m 卜 寸 CO 1 200 1 1 670 1 〇\ as oo Ό \ 1 1 寸 200 o un i H i 1 oo ON 1 i 卜 卜 csi ! 180 770 o oo cn σ> 寸 OO m CNl 200 | 690 1 00 1 i r—H On OO CN OO σ> 卜 ^、 〇〇 C/D CO cn 件 ru mu. m <ψιΓ Ο ΓΝΙ > 〇〇 1 < 200 7 60 to OG oo r- OO 〇 〇 寸 |1.2 G I r—H 200 |7 10 一| 贅 < r—H O OO m 寸 694 G 1 t ί < 間隔（mil) 測試 Μ Z結果 樣品1 脈衝 I m a x (A ) 過冲（V) 鉗位（V): 00 a m csi 00 〇 10 0 ns 15 0ns 初始阻抗 最終阻抗 ro ng 脈衝 I m a x (A) 過冲（V) 鉗位（V): OO c wn csi CO C 〇 10 0 ns 150 ns 初始阻抗 最終阻抗 -----^----------1 ·(請先閱讀背面之注意事項再頁 訂. 丨線- 本紙張尺度適用中國國家標準娜4獅詞7 _ 511103 A7 B7 五、發明說明（2〇) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Lnt( un CN 〇 〇 rsi o o CNl 寸 r- On cn un 寸 IT) CNl Ο m Ο ο 卜 o wn 〇 寸 CN rn 〇 o csi o o T·.·— < Ή 〇\ On o oo oo CN ν/Ί ο ，丨 ___ < ο ο ON 卜 卜 wn CNl 寸 un m ο 〇 o CN| o o CN Ο r Η r—< oo 卜 Λ〇 un o ο ，—Η m ο ο rsi r—< ^s〇 CN] VO 寸 ON m ON o o CNj o o o \ i Ο oo r- o υο oo cn On ο ον ΓΝ| Ο οο O' t i ι 1 oo un 〇 寸 寸 cn OO o o CN o o o t—H VO 卜 o 寸 寸 寸 cn OO ο 1 < m ο ο m OO 寸 un oo m 〇\ cn r- o o CN o 0 T—< 1 H 寸 \〇 cn 寸 CO 卜 ο 丨，— CO Ο ο Γ〇 ，丨— 寸 卜 ON un r—t IT) 〇 寸 o o csl 〇 〇 〇 t " < cn c— o r- 寸 On cn VO ο τ—^ m Ο ο cn 1 < VO 寸 〇 寸 oo CNl o o CNl 〇 o CNl CO oo wn ο un CNl 寸 ο ί1 m Ο Ο CNI 寸 〇 寸 oo CO 寸 o o rsi o o oo r- 寸 寸 cn 寸 ο ο CO ο ο ο ι Η 卜 wn 寸 m cn o o CNl o o r—H f — < oo On Ό ο u〇 cn 寸 m Ο Ο Ο Ο 寸 ι i O r- ν/Ί 寸 寸 寸 CnI o o CNi o o Csl r-H cn 〇\ OO un 寸 cs Ο ο ΓΟ Ο Ο OO oo s in CNl 寸 oo 〇0 OO 柃 ru ιΐιια <ψιΓ o C<l > r"-H ” i o o CNJ 〇 OO 1 —< ON C<1 r- 寸 寸 〇 CNl i i Ο τ—Η οο i "H Ο m ο ΟΝ ΟΟ σ> oo m VO τ—< vo m s 产 H i—M Ο ^Γ) ，^、 >"' H i 、^〆 歷 Se 誠 Μ mV 〇te Ν 2 ng < X ε h—( N > ^-s > N-^ OO c l〇 CNl C/D C 〇 〇Q c 0 〇 1 ) oo a o v〇 酿 CNl ng j]lnUr C X οΰ e h—Η > •g: m > 、^ oo a CNl oo C 〇 wo C/3 c o o t—H 00 C 〇 vn 丨^ ^---------裝--------訂----------線(請先閱讀背面之注意事項再1^|^冬頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -23- 511103 A7 _B7 五、發明說明（21) 當特定的體系悉皆被列示並且說明後，許多浮現心頭 無顯著背離本發明之精神以及保護之範圍之改良只受限於 附加申請專利範圍。 ----^---------裝·-- (請先閱讀背面之注意事項再丰頁) 訂·- --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(C賴規格(，謂

Claims (1)

1. 511103 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種用於提供保護以對抗過電應力（electncal overs tress )之組成物，該組成物包含： 一種絕緣黏合劑； 摻雜半導粒；以及 半導粒。 2 ·如申請專利範圍第1項中之組成物，進一步包含 絕緣粒。 3 .如申請專利範圍第1項中之組成物，其中絕緣黏 合劑之體積百分比係總組成物之大約3 0 - 6 5 %範圍內 ，摻雜半導粒之體積百分比係總組成物之大約1 0 - 6 0 %範圍內，而半導粒之體積百分比係總組成物之大約5 - 4 5 %範圍內。 4 .如申請專利範圍第2項中之組成物，其中絕緣黏 合劑之體積百分比係總組成物之大約3 0 - 6 5 %範圍內 ，摻雜半導粒之體積百分比係總組成物之大約1 0 - 6 0 %範圍內，半導粒之體積百分比係總組成物之大約5 -4 5 %範圍內，而絕緣粒之體積百分比係總組成物之大約 1 — 1 5 %範圍內。 5 .如申請專利範圍第1項中之組成物，其中該絕緣 黏合劑包含砂氧樹脂（s i 1 i c ο n e r e s 1 η )。 6 .如申請專利範圍第5項中之組成物，其中該矽氧 樹脂係利用一種過氧化合物硬化劑交連之。 7 .如申請專利範圍第1項中之組成物，其中該摻雜 半導粒包含矽及摻雜物材料。 -----‘---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂·· 線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -25 - 川103

   、申請專利範圍 8 ·如申請專利範圍第7項中之組成物，其中該摻雜 物材料含有鋁。 9 ·如申請專利範圍第7項中之組成物，其中該摻雜 物材料含有鐵。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項中之組成物，其中半導 粒包括選自矽、鍺、碳化矽、氮化硼、磷化硼、氮化鎵、 磷化鎵、磷化銦、磷化鎘、氧化鋅、硫化鎘以及硫化鋅之 材料。 1 1 .如申請專利範圍第2項中之組成物，其中絕緣 粒包括選自矽石煙（fumed siHca )、玻璃、碳酸鈣、硫酸 鈣、硫酸鋇、鋁三水合物、二氧化鈦、高嶺土及高嶺石之 材料構成。 1 2 ·如申請專利範圍第1項中之組成物，其中該摻 雜半導粒之平均粒徑小於1 0微米。 1 3 ·如申請專利範圍第1項中之組成物，其中該半 導粒之平均粒徑小於5微米。 • 1 4 ·如申請專利範圍第2項中之組成物’其中該絕 緣粒之平均粒徑介於大約5 0埃至大約2 0 0埃範圍內。 1 5 · —種用於提供保護以對抗過電應力之組成物’ 該組成物包含： 一種絕緣黏合劑； 平均粒徑小於1 0微米之摻雜半導粒； 平均粒徑小於5微米之半導粒；以及 平均粒徑介於大約5 0至大約2 0 〇埃之絕緣粒。 -----------— II - I I (請先閱讀背面之注意事項再ml本頁) 軒： 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 26 A8 B8 C8

   六、申請專利範圍 1 6 .如申請專利範圍第1 5項中之組成物，其中該 摻雜半導粒、該半導粒及該絕緣粒具有粒子間間隔大於 1，0 0 0 埃。 1 7 · —種用於提供保護以對抗過電應力之組成物， 該組成物包含： 一種絕緣黏合劑； 摻入具有第一電導度之第一材料的半導粒； 搶入具有弟一電導度之弟一*材料的半導粒。 1 8 · —種用於提供保護以對抗過電應力之組成物， 該組成物包含： 一種絕緣黏合劑； 由內部核心及外部的殼構成之傳導粒；以及 半導粒。‘ 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項中之組成物，其中該 傳導粒之內部核心含有電絕緣材料。 2〇·如申請專利範圍第1 9項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有傳導性材料。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有半導材料。 2 2 ·如申請專利範圍第1 9項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有摻雜半導體材料。 2 3 .如申請專利範圍第1 9項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有內部核心所含材料之外的電絕緣材料。 2 4 .如申請專利範圍第i 8項中之組成物，其中該 -----·---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再ml.本頁) ^1· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) -27 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511103 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 傳導粒之內部核心含有半導材料。 2 5 ·如申請專利範圍第2 4項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有傳導性材料。 2 6 ·如申請專利範圍第2 4項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有摻雜半導體材料。 2 7 ·如申請專利範圍第2 4項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有內部核心所含材料之外的半導材料。 2 8 ·如申請專利範圍第1 8項中之組成物，其中該 傳導粒之內部核心含有傳導性材料。 2 9 ·如申請專利範圍第2 8項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有半導材料。 3 0 ·如申請專利範圍第2 8項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有摻雜半導體材料。 3 1 ·如申請專利範圍第2 8項中之組成物，其中該 傳導粒之外殼含有內部核心所含材料之外的傳導性材料。 3 2 · —種用於提供保護以對抗過電應力之組成物， 該組成物包含： 一種絕緣黏合劑； 由內部核心及外部的殼構成之傳導粒；以及 摻雜半導粒。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · 28 · -----；---------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再本頁) il· •線·