CN102576981B

CN102576981B - Esd保护器件及其制造方法

Info

Publication number: CN102576981B
Application number: CN201080042983.5A
Authority: CN
Inventors: 泽田惠理子; 鹫见高弘; 足立淳
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JPWO2011040435A1; US20120162838A1; EP2453536A4; US8514536B2; EP2453536B1; KR20120061918A; CN102576981A; WO2011040435A1; EP2453536A1; KR101298992B1; JP4984011B2

Abstract

本发明提供一种放电能力优异、短路不良较少、且制造时无需特别的工序、生产率优异的ESD保护器件及其制造方法。本发明的ESD保护器件包括：陶瓷基材(1)，该陶瓷基材(1)具有玻璃成分；相对电极(2)，该相对电极(2)包括一侧相对电极(2a)和另一侧相对电极(2b)而成，所述一侧相对电极(2a)和另一侧相对电极(2b)在陶瓷基材内部以前端部隔开规定间隔而彼此相对的方式形成；以及放电辅助电极(3)，该放电辅助电极(3)配置成在相对电极之间分别与一侧相对电极和另一侧相对电极相连接，并从一侧相对电极跨至另一侧相对电极，在放电辅助电极与陶瓷基材之间具有用于防止玻璃成分从陶瓷基材浸入到放电辅助电极中的密封层(11)。

Description

ESD保护器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及保护半导体装置等免遭静电破坏的ESD保护器件及其制造方法。

背景技术

近年来，在使用民用设备时，作为输入输出接口的电缆的插拔次数有增加的趋势，处于容易对输入输出连接器部施加静电的状况。此外，随着信号频率的高频化，因设计规则的细化而导致难以创建路径，LSI自身对于静电变得脆弱。

因此，对LSI等半导体装置进行保护以避免静电放电(ESD)(Electron-Statics Discharge)的ESD保护器件得到广泛使用。

作为这样的ESD保护器件，提出有一种ESD保护器件(贴片型浪涌吸收器)及其制造方法，上述ESD保护器件包括：绝缘贴片体，该绝缘贴片体具有在中心封入有惰性气体的密闭空间；相对电极，该相对电极在同一个面上具有微间隙；以及外部电极(参照专利文献1)。

然而，在该专利文献1的ESD保护器件(贴片型浪涌吸收器)中，由于需要电子在没有任何辅助的情况下直接越过相对电极的微间隙之间，因此，其放电能力取决于微间隙宽度。而且，该微间隙越窄，作为浪涌吸收器的能力越大，但存在以下问题：即，在使用专利文献1记载的那样的印刷工艺来形成相对电极时，能够形成的间隙宽度存在极限，如果过窄，则相对电极相互耦合而产生短路不良等。

此外，如专利文献1所记载的那样，由于通过将开设有孔的片材进行层叠来形成空洞部，因此，考虑到需要在该空洞部内配置微间隙等，从层叠精度方面来看，产品的小型化也存在极限。而且还存在以下问题：即，为了形成将封入气体填充于密闭空间的结构，在层叠时需要在封入气体下进行层叠、压接，因而制造工序变得复杂，导致生产率下降，并且成本增大。

此外，作为其他ESD保护器件，提出有一种ESD保护器件(浪涌吸收元件)及其制造方法，该ESD保护器件在具有一对外部电极的绝缘性陶瓷层的内部设有与外部电极导通的内部电极及放电空间，并且，在放电空间内封入有放电气体(参照专利文献2)。

然而，该专利文献2的ESD保护器件的情况下，也存在与上述专利文献1的ESD保护器件的情况完全相同的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平9-266053号公报

专利文献2：日本专利特开2001-43954号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种ESD保护器件及其制造方法，该ESD保护器件具有优异的放电能力，短路不良较少，且制造时无需特别的工序，生产率优异。

用于解决技术问题的技术手段

为了解决上述技术问题，本发明的ESD保护器件的特征在于，包括：

陶瓷基材，该陶瓷基材具有玻璃成分；

相对电极，该相对电极包括一侧相对电极和另一侧相对电极而成，所述一侧相对电极和另一侧相对电极在所述陶瓷基材内部以前端部彼此隔开间隔而相对的方式形成；以及

放电辅助电极，该放电辅助电极配置成分别与构成所述相对电极的所述一侧相对电极和所述另一侧相对电极相连接，并从所述一侧相对电极跨至所述另一侧相对电极，

在所述放电辅助电极与所述陶瓷基材之间具有用于防止玻璃成分从所述陶瓷基材浸入到所述放电辅助电极中的密封层。

本发明的ESD保护器件的特征在于，在所述密封层与陶瓷基材的界面上具有反应层，该反应层包含由所述密封层的构成材料与所述陶瓷基材的构成材料进行反应而生成的反应生成物。

在本发明的ESD保护器件中，优选所述密封层的主要构成材料的碱度B1与构成所述陶瓷基材的非晶质部的碱度B2之差ΔB(＝B1-B2)为1.4以下。

此外，优选所述密封层含有构成所述陶瓷基材的部分元素。

优选所述密封层的主要成分为氧化铝。

此外，优选在所述陶瓷基材内部设有空洞部，构成所述相对电极的所述一侧相对电极和所述另一侧相对电极的前端部彼此相对应的放电间隙部、以及所述放电辅助电极的位于所述放电间隙部的区域面对所述空洞部。

优选所述放电辅助电极包含金属粒子和陶瓷成分。

此外，本发明的ESD保护器件的制造方法的特征在于，包括：

在第一陶瓷生片的一主面上印刷密封层糊料来形成未烧成的密封层的工序；

以覆盖所述密封层的至少一部分的方式印刷放电辅助电极糊料来形成未烧成的放电辅助电极的工序；

在所述第一陶瓷生片的一主面上印刷相对电极糊料，从而形成包括一侧相对电极和另一侧相对电极的未烧成的相对电极的工序，所述一侧相对电极和另一侧相对电极各自覆盖所述放电辅助电极的一部分，且配置成彼此隔开间隔；

以将构成所述相对电极的所述一侧相对电极和所述另一侧相对电极的前端部彼此相对的放电间隙部、以及所述放电辅助电极的位于所述放电间隙部的区域覆盖的方式印刷密封层糊料来形成未烧成的密封层的工序；

在所述第一陶瓷生片的一主面上层叠第二陶瓷生片以形成未烧成的层叠体的工序；以及

将所述层叠体进行烧成的工序。

发明效果

本发明的ESD保护器件包括：相对电极，该相对电极包括一侧相对电极和另一侧相对电极而成，所述一侧相对电极和另一侧相对电极在陶瓷基材内部以前端部彼此隔开间隔而相对的方式形成；以及放电辅助电极，该放电辅助电极配置成分别与一侧相对电极和另一侧相对电极相连接，并从一侧相对电极跨至另一侧相对电极，在所述ESD保护器件中，在放电辅助电极与陶瓷基材之间具有用于防止玻璃成分从陶瓷基材浸入到放电辅助电极中的密封层，因此，能抑制、防止来自含有玻璃成分的陶瓷基材的玻璃成分的流入，并能抑制因放电辅助电极部烧结而产生短路不良等。

另外，在相对电极和放电辅助电极之间的连接部、与陶瓷基材之间也夹置有密封层，从而抑制、防止玻璃成分经过相对电极浸入到放电辅助电极中，使本发明进一步产生实效。

此外，在密封层与陶瓷基材的界面上具有反应层，该反应层包含由密封层的构成材料与陶瓷基材的构成材料进行反应而生成的反应生成物，在采用这种结构的情况下，即使对于在比所形成的密封层的主要成分的熔点要低的温度下进行烧成的产品，也能提供密封层与构成陶瓷基材的陶瓷材料紧贴的、可靠性高的产品。

此外，在构成为密封层的主要构成材料的碱度B1与陶瓷基材的非晶质部的碱度B2之差ΔB(＝B1-B2)为1.4以下的情况下，即，通过对碱度差如上所述那样进行规定，能抑制密封层与陶瓷基材之间的过度反应或反应不足，能提供一种包括不会妨碍作为ESD保护器件的功能的反应层的、可靠性高的ESD保护器件。

此外，在密封层将陶瓷基材中含有的元素作为其一部分的情况下，能抑制密封部与陶瓷基材之间的过度反应，能提供特性良好的ESD保护器件。

在使密封层的主要成分为氧化铝的情况下，关于密封部与陶瓷基材之间的接合，能得到两者之间没有过度反应/反应不足的接合，而且在密封层能可靠地阻止来自陶瓷基材的玻璃的流入，从而抑制、防止因玻璃成分流入到放电辅助电极中并进行烧结而导致短路不良的产生。

此外，在陶瓷基材内部设有空洞部，构成相对电极的一侧相对电极和另一侧相对电极的前端部彼此相对应的放电间隙部、以及放电辅助电极的位于放电间隙部的区域面对空洞部，在采用这种结构的情况下，由于施加ESD时空洞部也产生放电现象，因此，与没有空洞部的情况相比，能提高放电能力，从而能提供特性更为良好的ESD保护器件。

通过使放电辅助电极包含金属粒子和陶瓷成分，从而陶瓷成分介于金属粒子之间，金属粒子间隔开与陶瓷成分所存在的量相对应的间隔，因此，在对放电辅助电极糊料进行烧成以形成放电辅助电极的工序中，放电辅助电极的烧结得到缓解，能抑制、防止因放电辅助电极过度烧结而产生短路不良。此外，通过使放电辅助电极包含陶瓷成分，能抑制其与密封层的过度反应。

此外，如上所述，本发明的ESD保护器件的制造方法包括：在第一陶瓷生片的一主面上印刷密封层糊料来形成未烧成的密封层的工序；以覆盖密封层的一部分的方式印刷放电辅助电极糊料来形成未烧成的放电辅助电极的工序；印刷相对电极糊料，从而形成包括一侧相对电极和另一侧相对电极的未烧成的相对电极的工序，所述一侧相对电极和另一侧相对电极各自覆盖放电辅助电极的一部分，且配置成彼此隔开间隔；以将一侧相对电极和另一侧相对电极的前端部彼此相对的放电间隙部、以及放电辅助电极的位于放电间隙部的区域覆盖的方式印刷密封层糊料来形成未烧成的密封层的工序；在第一陶瓷生片的一主面上层叠第二陶瓷生片以形成未烧成的层叠体的工序；以及将层叠体进行烧成的工序，由于各工序是在通常的陶瓷电子元器件的制造工序中广泛使用的通用工序，因此适合批量生产。此外，由于使密封层形成为围住放电间隙部及位于该处的放电辅助电极部，因此，放电间隙部及放电辅助电极通过密封层与构成陶瓷基材的陶瓷隔离，因而能可靠地防止因玻璃成分的流入所引起的放电辅助电极的过烧结而产生短路不良等，能确保稳定的放电性能。

另外，在本发明的ESD保护器件的制造方法中，可以在对上述层叠体进行烧成的工序之前，在未烧成的层叠体表面上以与相对电极相连接的方式印刷外部电极糊料，之后进行烧成，从而能经过一次烧成获得包括外部电极的ESD保护器件，此外，也可以在上述层叠体烧成之后，在层叠体表面上印刷外部电极糊料并进行烧结，从而形成外部电极。

附图说明

图1是示意性示出本发明的实施例所涉及的、包括空洞部的ESD保护器件的结构的主视剖视图。

图2是将本发明的实施例所涉及的、包括空洞部的ESD保护器件的主要部分放大表示的主要部分放大主视剖视图。

图3是表示本发明的实施例所涉及的、包括空洞部的ESD保护器件的内部结构的俯视图。

图4是表示图1～图3所示的ESD保护器件的变形例的图。

图5是示意性示出本发明的实施例所涉及的、没有空洞部的ESD保护器件的结构的主视剖视图。

图6是表示本发明的实施例所涉及的ESD保护器件中的、ΔB与反应层厚度之间的关系的曲线图。

图7是表示本发明的实施例所涉及的ESD保护器件的其他示例的主视剖视图。

图8是表示本发明的实施例所涉及的ESD保护器件的又一示例的主视剖视图。

图9是表示本发明的实施例所涉及的ESD保护器件的又一示例的主视剖视图。

图10是表示本发明的实施例所涉及的ESD保护器件的又一示例的主视剖视图。

具体实施方式

以下示出本发明的实施例，进一步详细说明本发明的特征部分。

实施例1

[实施例所涉及的ESD保护器件的结构]

图1是示意性示出本发明的一实施例所涉及的ESD保护器件的结构的剖视图，图2是将其主要部分放大表示的主要部分放大主视剖视图，图3是本发明的一实施例所涉及的ESD保护器件的内部结构的俯视图。

如图1～图3所示，该ESD保护器件包括：陶瓷基材1，该陶瓷基材1含有玻璃成分；相对电极(引出电极)2，该相对电极2由在陶瓷基材1内的同一平面上形成的、前端部彼此相对的一侧相对电极2a和另一侧相对电极2b所构成；放电辅助电极3，该放电辅助电极3以与一侧相对电极2a及另一侧相对电极2b的一部分相接触、并从一侧相对电极2a跨至另一侧相对电极2b的方式形成；以及外部电极5a、5b，该外部电极5a、5b以与构成相对电极2的一侧相对电极2a及另一侧相对电极2b导通的方式配置在陶瓷基材1的两端部上，用于与外部进行电连接。

放电辅助电极3构成为包含金属粒子和陶瓷成分，能缓解放电辅助电极3的过度烧结，抑制因过烧结而产生短路不良。

作为金属粒子，可以使用铜粉，优选使用表面被无机氧化物或陶瓷成分涂覆的铜粉末等。此外，对陶瓷成分没有特别的限制，作为较优选的陶瓷成分，可以举例示出包含陶瓷基材的构成材料的陶瓷成分(在此情况下，为Ba-Si-Al类)，或包含SiC等半导体成分的陶瓷成分等。

此外，将构成相对电极2的一侧相对电极2a和另一侧相对电极2b的彼此相对的放电间隙部10、以及放电辅助电极3的位于放电间隙部10的区域配置成面对设于陶瓷基材1内部的空洞部12。即，在该ESD保护器件中，放电间隙部10、将一侧相对电极2a和另一侧相对电极2b进行连接的放电辅助电极3等的、发挥作为ESD保护器件的作用的功能部配置成面对陶瓷基材1内部的空洞部12。

而且，在该ESD保护器件中，配置密封层11，使其覆盖一侧相对电极2a与另一侧相对电极2b的相对部分(放电间隙部10)、相对电极2与放电辅助电极3之间的连接部、以及放电辅助电极3的位于放电间隙部10的区域、空洞部12等，并且，使其夹置于陶瓷基材1与放电辅助电极3之间。该密封层11例如是由氧化铝等陶瓷粒子所构成的多孔层，用于吸收并保持(捕获)陶瓷基材1中含有的玻璃成分、或烧成工序中在陶瓷基材1中生成的玻璃成分，从而发挥防止玻璃成分流入空洞部12或其内部的放电间隙部10等的作用。

若玻璃成分渗透到放电辅助电极3中，则金属粒子会发生过度烧结，施加ESD时，Cu粉有可能相互熔接而产生短路不良，但如图1所示，通过配置密封层11，使其覆盖放电间隙部10、相对电极2与放电辅助电极3之间的连接部、以及放电辅助电极3的位于放电间隙部10的区域、空洞部12等，并且，使其夹置于陶瓷基材1与放电辅助电极3之间，从而能防止玻璃成分流入放电辅助电极3中，进而防止发生短路不良。

另外，密封层11无需如图1～图3所示的ESD保护器件那样覆盖整个空洞部12，只要如图4所示那样，配置成至少夹置于放电辅助电极3与陶瓷基材1之间，就能充分降低发生短路不良的可能性。

以下，说明具有上述结构的ESD保护器件的制造方法。

[ESD保护器件的制造]

(1)制作陶瓷生片

作为成为陶瓷基材1的材料的陶瓷材料，准备以Ba、Al、Si为主要成分的材料。

然后，将各材料按照规定的组分进行调和，在800～1000℃下进行预烧结。利用氧化锆球磨机对所得到的预烧结粉末进行12个小时的粉碎，从而获得陶瓷粉末。

将甲苯、燃料乙醇(EKINEN)等有机溶剂加入该陶瓷粉末中进行混合，然后，进一步加入粘合剂、可塑剂并进行混合，从而制作浆料。

利用刮刀法使该浆料成形，从而制作出厚度为50μm的陶瓷生片。

(2)制作相对电极糊料

此外，作为用于形成一对相对电极2a、2b的相对电极糊料，将由80重量％的平均粒径约为2μm的Cu粉、乙基纤维素等所构成的粘合剂树脂进行调和，然后向其中添加溶剂并利用三根辊进行搅拌、混合，从而制作出相对电极糊料。另外，上述Cu粉的平均粒径是指根据由微型跟踪仪(Microtrack)进行的粒度分布测定而求出的中心粒径(D50)。

(3)制作放电辅助电极糊料

此外，作为用于形成放电辅助电极3的放电辅助电极糊料，对

(a)表面被无机氧化物涂覆的金属粒子(金属导体粉末)、

(b)将陶瓷成分混合到上述(a)的金属粒子中所得到的混合材料、或

(c)进一步将无机氧化物混合到上述(a)的金属粒子中所得到的混合材料、或

(d)进一步将半导体粉末混合到上述(a)的金属粒子中所得到的混合材料

添加有机载体(vehicle)并利用三根辊进行搅拌、混合，从而制作出放电辅助电极糊料。

(4)制作用于形成密封层的密封层糊料

本实施例中，作为密封层糊料，准备了包含无机氧化物和有机载体的多种糊料。

另外，本发明中，虽然作为密封层糊料的主要构成材料，优选使用其碱度B 1与陶瓷基材的非晶质部的碱度B2之差ΔB(＝B1-B2)为1.4以下的材料，但本实施例中，对密封层糊料的主要成分(密封层主要成分)使用了表1所示那样的无机氧化物M1～M10。

此外，作为有机载体，使用了将表2所示的树脂P1及P2、溶剂(萜品醇)按照表3所示的比例进行调和而成的有机载体OV1。

[表1]

[表2]

试料编号	树脂种类	重量平均分子量
			P1	乙基纤维素树脂	5×10⁴
P2	醇酸树脂	8×10³

[表3]

其中，对密封层主要成分的种类、其制造方法等没有特别的限制。例如，使表1的M3(Al₂O₃)的粒径在D50＝0.2～2.5μm的范围内进行变化，并对特性进行了评价，但可确认特性不受影响，此外，对使用了制法不同的M3进行评价，也可确认特性不受影响。另外，本实施例中，作为密封层主要成分，使用了D50＝0.4～0.6μm程度的粒径的材料。

[关于碱度B(B1、B2)]

氧化物熔体的碱度大致分为：通过计算从作为对象的体系的组分求出的平均氧离子活度(概念性碱度)；对化学反应等从外部施加的刺激的响应(氧化/还原电位测定、光学频谱测定等)进行测定所得到的氧离子活度(作用点碱度)。

在关于氧化物熔体的本质和结构的研究中、作为组分参数进行使用的情况下，优选使用概念性碱度。另一方面，对于氧化物熔体所涉及的各种现象，适合用作用点碱度来进行整理。本申请中的碱度即为前者的概念性碱度。

即，氧化物(无机氧化物)M_iO的M_i-O之间的结合力可用阳离子与氧离子之间的引力来表示，由下述式(1)示出。

A_i＝Z_i·Zo^2-/(r_i+ro^2-)²＝2Z_i/(r_i+1.4)²……(1)

其中，A_i：阳离子—氧离子之间的引力

Z_i：i成分阳离子价数

r_i：i成分阳离子半径

单组分氧化物M_iO的供氧能力取决于A_i的倒数，因此，下述式(2)成立。

B_i ⁰≡1/A_i……(2)

此处，为了对供氧能力进行概念性且定量的处理，将所得到的B_i ⁰值进行指标化。

将由上述(2)式所得到的B_i ⁰值代入下述(3)式中，通过重新计算，能定量地处理所有的氧化物的碱度。

B_i＝(B_i ⁰-B_SiO2 ⁰)/(B_CaO ⁰-B_SiO2 ⁰)……(3)

另外，在指标化时，将CaO的B_i值定义为1.000(B_i ⁰＝1.43)，将SiO₂的B_i值定义为0.000(B_i ⁰＝0.41)。

将表1所示的各无机氧化物M1～M10和如表3所示的组分的有机载体OV1按照表3所示的比例进行调和，并利用三个辊式粉碎机等进行混炼、分散，从而制作出如表4所示的密封层糊料P1～P10。

[表4]

(5)制作空洞部形成用的树脂糊料

作为用于形成上述空洞部12的糊料，准备了使树脂、有机溶剂、以及有机粘合剂等在烧成工序中进行分解、燃烧而消失的树脂糊料。

(6)印刷各糊料

在本实施例中，制作出图1～图3所示的具有包括空洞部12的结构的ESD保护器件、以及图5所示的没有空洞部的ESD保护器件。

另外，图1～图3、图5是表示完成烧成的ESD保护器件的图，在制造ESD保护器件时，在涂布各糊料的工序中，各个部分处于未烧成的状态，但为了便于理解，参照包括通过对涂布的各糊料进行烧成而形成的各个部分的图1～图3、图5，使用各图中标注的标号进行说明。

首先，在第一陶瓷生片上涂布密封层糊料，从而形成未烧成的密封层11。

然后，利用丝网印刷法进行印刷，使得放电辅助电极糊料在密封层11上形成规定的图案，从而形成未烧成的放电辅助电极3。

进一步涂布相对电极糊料，从而形成构成相对电极的一侧相对电极2a和另一侧相对电极2b。由此，在一侧相对电极2a和另一侧相对电极2b的彼此相对的前端部相互之间形成放电间隙10(参照图1～图3)。

另外，在本实施例中，在经过烧成工序等后所得到的ESD保护器件中，使构成相对电极2的一侧相对电极2a和另一侧相对电极2b的宽度W(图3)成为100μm，放电间隙10的尺寸G(图3)成为30μm。

然后，从相对电极2及放电辅助电极3的上方，对需要形成空洞部12的区域涂布空洞部形成用的树脂糊料。

进一步从上方以覆盖空洞部形成用的树脂糊料的方式涂布密封层糊料，从而形成未烧成的密封层11。

另外，既可以将以密封层糊料为代表的各糊料直接涂布在涂布对象上，也可以利用转印法等其他方法进行涂布。

此外，各糊料的涂布顺序和具体的图案等不受上述示例的限制。不过，需要将相对电极和放电辅助电极始终设置成相邻接。此外，对于密封层，需要形成将其配置于构成陶瓷基材的陶瓷与电极之间的结构。

(7)层叠、压接

将未涂布有糊料的第二陶瓷生片层叠在如上所述那样按照密封层糊料、放电辅助电极糊料、相对电极糊料、树脂糊料、密封层糊料的顺序涂布了各糊料的第一陶瓷生片上，然后进行压接。此处，形成厚度为0.3mm的层叠体。

(8)烧成、外部电极的形成

将层叠体切割成规定的尺寸，然后，在利用N₂/H₂/H₂O进行了气氛控制的烧成炉中，在最高温度980～1000℃的条件下进行烧成。然后，将外部电极糊料涂布在完成烧成的芯片(试料)的两端，进一步在进行了气氛控制的烧成炉中进行烧结，从而得到具有如图1～图3所示那样的结构的ESD保护器件。

此外，在上述(6)的印刷各糊料的工序中，通过省去涂布空洞部形成用的树脂糊料的工序，其他工序按照如上所述那样实施，从而制作出图5所示那样的没有空洞部的ESD保护器件。

另外，在本实施例中，为了评价特性，作为密封层糊料，使用表4所示的密封层糊料P1～P10，制作出没有空洞部的ESD保护器件(表5的试料编号1～10的试料)、以及包括空洞部的ESD保护器件(表5的试料编号12～21的试料)。

此外，为了比较，制作出没有空洞部、也没有密封层的ESD保护器件(表5的试料编号11的试料)以及包括空洞部、但没有密封层的ESD保护器件(表5的试料编号22的试料)。

[表5]

[特性的评价]

接下来，利用以下方法对如上所述那样制作的各ESD保护器件(试料)的各种特性进行了调查。

(1)反应层厚度

沿着厚度方向切断试料，将切断面进行研磨，然后利用SEM、及WDX观察密封层与陶瓷基材的界面，对形成于上述界面的反应层的厚度进行了调查。

(2)短路特性

在8kV×50次、20kV×10次这两个条件下对各试料施加电压，将log IR＞6Ω的试料评价为短路特性良好(○)，将在连续施加电压期间只要出现过一次log IR≤6Ω的试料评价为短路特性不良(×)。

(3)Vpeak及Vclamp

根据IEC的标准、IEC61000-4-2，利用8kV的接触放电，测定了峰值电压值：Vpeak、以及从峰值经过30ns后的电压值：Vclamp。对各试料施加的次数为20次。

将Vpeak_max≤900V的试料评价为Vpeak良好(○)，将Vclamp_max≤100V的试料评价为Vclamp良好(○)。

(4)重复特性

施加短路：8kV×100次

Vclamp：8kV×1000次

的负载，将全部测定结果为log IR＞6、Vclamp_max≤100V的试料评价为重复特性良好(○)。

(5)基板开裂、基板翘曲

通过对烧结好的产品的外观进行目测观察，还对截面研磨后的产品进行显微镜观察，将没有发生开裂的试料评价为良好(○)。此外，对于基板翘曲，将产品放置在水平板上，将中央部和端部不存在翘起的试料评价为良好(○)。

表6示出如上述那样地评价特性所得到的结果。

[表6]

首先，关于反应层厚度，如表6所示，在试料编号1～10的各试料中，ΔB值(参照表1)与反应层厚度之间存在相关关系，确认出具有ΔB值越大、反应层厚度越厚的趋势(参照图6)。

另外，在试料编号1～10的试料(即，ΔB为1.4以下的试料)中，能充分确保密封层和构成陶瓷基材的陶瓷的界面的紧贴力，即使在烧成温度低于构成密封层的材料的熔点的情况下，也确认出可以使用。

试料编号12～21的试料是用与试料编号1～10的试料相同的陶瓷种类、在相同的烧成条件下制作的试料，反应层厚度也与试料编号1～10的试料的情况相同，由于这是显而易见的，因此没有测定反应层厚度。

此外，由于试料编号11、22的试料是没有设置密封层的试料，因此没有测定反应层厚度。

关于短路特性，试料编号1～10、12～21的各试料中，无论是初始短路还是施加连续ESD之后，都没有发生短路不良，确认出在短路特性方面没有任何问题。

另一方面，对于没有设置密封层的试料编号11、22的试料的情况，虽然在8kV的评价中没有发生短路不良，但若插入的电压值升高，则短路发生率上升，虽然表6中没有示出，但确认出特别是没有空洞部的试料编号11的试料，其短路发生率高于试料编号22的试料。这可以认为是由以下原因造成的：即，相比于仅放电辅助电极的下表面一侧与陶瓷进行接触的试料编号22的试料，放电辅助电极的上下两面都与构成陶瓷基材的陶瓷直接进行接触的试料编号11的试料中，来自陶瓷的玻璃成分的流入量增多，其放电辅助电极进一步烧结。另外，若放电辅助电极发生过烧结，则Cu粉相互接近，施加ESD时，Cu粉相互熔接而容易产生短路不良。

此外，对于试料编号11的试料，确认出在施加连续ESD时其短路不良发生率高于试料编号22的试料。

此外，关于Vpeak、Vclamp，获得了以下认识。即，可知在试料编号1～22的任一个试料中，对于Vpeak、Vclamp均获得了所需的特性，在施加ESD时，在保护元件内快速产生放电现象。另外，虽然在表6中没有示出数值，但确认出具有存在空洞部的试料编号12～22的试料的Vpeak、Vclamp值低于不存在空洞部的试料编号1～11的试料的Vpeak、Vclamp值的趋势，并确认出具有空洞部的试料的放电能力较高。

此外，关于重复特性，获得了以下认识。即，试料编号1～10、12～21的各试料中，确认出即使施加电压的次数增加，也能良好地维持放电能力。

不过，在没有密封层的试料编号11、22的试料的情况下，对于Vpeak、Vclamp获得了所需的特性，但对于短路特性，在连续施加电压的过程中发现有些会发生短路。另外，关于短路发生率，虽然在表6中没有示出，但确认出具有空洞部的结构的试料的短路发生率较低。这可以认为是因具有空洞部的试料的放电辅助电极不易进行烧结而导致的。

此外，关于基板开裂、基板翘曲，如表6所示，在对密封层使用含有构成陶瓷基板的部分元素的材料的情况下，或使用表1所示的其他材料的情况下，确认出在ΔB(构成密封层的主要成分的碱度B1与构成陶瓷基材的陶瓷的非晶质部的碱度B2之差ΔB)为1.33以下时，均没有发生基板开裂和基板翘曲。另外，从表6中没有示出的其他试料的有关基板开裂、基板翘曲的情况等可确认，若ΔB为1.4以下，则能形成没有结构破坏等问题的、良好的密封层。

关于有无空洞部，如在上文稍微说明过地那样，虽然在表6中没有示出，但可确认在具有空洞部的试料编号12～22的试料的情况下，与没有空洞部的试料编号1～11的试料相比，其有关Vpeak、Vclamp的特性较佳。这可以推测为是由于具有空洞部，从而在放电辅助电极部以外的空中也产生放电，向外部排出的电子量增多。

此外，在背景技术一栏中所说明的专利文献1及2的ESD保护器件的情况下，由于需要将惰性气体等封入空洞部来制作产品，因此，需要使用能在需封入的气体气氛下进行层叠的设备，但本发明的ESD保护器件的情况下，由于通过印刷树脂糊料，在烧成时使其分解、燃烧(使其消失)来形成空洞部，因此，无需特别的设备，能降低设备成本。

此外，本发明中，由于能利用印刷工艺来形成空洞部，因此，与专利文献1及2的现有技术相比，能将层叠时的累积偏差的影响抑制得更小。

此外，在本发明中，虽然在空洞部中没有封入惰性气体，但可确认，对于利用本发明的方法制作出的试料，在保管于低温气氛下(-55℃/1000h)或高温气氛下(125℃/1000h)的情况下，或者，在对其施加湿气负载(85℃/85％RH/15V/1000h)、或热冲击(-55℃

125℃/400循环)的情况下，完全没有出现对短路、放电电压特性(V特性)的影响，没有必要对空洞部封入惰性气体，能利用通用的工艺来制作。

通过上述实施例可确认，根据本发明，能利用密封层来抑制玻璃成分从含有玻璃的陶瓷基材流入到放电辅助电极或放电间隙部，能高效地制造出放电能力优异、可靠性较高的ESD保护器件。

[变形例]

在上述实施例中，以具有图1～图4所示的包括空洞部的结构的ESD保护器件、以及具有图5所示的未包括空洞部的结构的ESD保护器件为例进行了说明，但作为应用了本发明的ESD保护器件的示例，除此之外，还可举出如下等：

(1)如图7所示的具有以下的结构的ESD保护器件：其包括空洞部12，将放电辅助电极3配置成围住该空隙部12，并将密封层11配置成围住该放电辅助电极3。

(2)如图8所示的具有以下的结构的ESD保护器件：其没有空洞部，将构成相对电极2的一侧相对电极2a及另一侧相对电极2b的前端部配置成埋没在放电辅助电极3中，并将密封层11配置成围住放电辅助电极3。

(3)如图9所示的具有以下的结构的ESD保护器件：其没有空洞部，整个相对电极2及整个放电辅助电极3由密封层11从两个主面侧夹着。

(4)如图10所示的具有以下的结构的ESD保护器件：其没有空洞部，相对电极2与放电辅助电极3的连接部及该连接部之间(放电间隙10)由密封层11从两个主面侧夹着，从而与构成陶瓷基材1的陶瓷隔开。

不过，关于密封层和空洞部的具体形状和配置方式、相对电极和放电辅助电极的具体结构等，还可以是图7～图10所示的结构以外的其他结构。

此外，在本发明的ESD保护器件中，由于密封层的主要构成材料的碱度B1与构成陶瓷基材的陶瓷的非晶质部的碱度B2之差(ΔB值)和反应层厚度之间存在相关关系，因此，对密封层的构成材料使用具有规定的ΔB值的材料，从而可获得能形成具有所希望厚度的反应层的密封层糊料，通过使用上述密封层糊料，能高效地制造出具有所需特性的ESD保护器件。

另外，本发明并不限于上述实施例，关于构成密封层的材料的种类和形成方法、空洞部的形成方法、相对电极和放电辅助电极的构成材料及其具体形状、构成陶瓷基材的包含玻璃的陶瓷的组分等，在发明的范围内可以进行各种应用、变形。

工业上的实用性

如上所述，根据本发明，能提供一种具有稳定的特性、即使重复施加静电也不会产生特性劣变的ESD保护器件。因此，本发明能广泛地适用于为保护以半导体装置等为代表的各种设备和装置而使用的ESD保护器件的领域。

标号说明

1陶瓷基材

2相对电极

2a构成相对电极的一侧相对电极

2b构成相对电极的另一侧相对电极

3放电辅助电极

5a、5b外部电极

11密封层

12空洞部

10放电间隙部

W相对电极的宽度

G放电间隙部的尺寸

Claims

1.一种ESD保护器件，其特征在于，包括：

陶瓷基材，该陶瓷基材具有玻璃成分；

在所述放电辅助电极与所述陶瓷基材之间具有用于防止玻璃成分从所述陶瓷基材浸入到所述放电辅助电极中的密封层，

在所述密封层与陶瓷基材的界面上具有反应层，该反应层包含由所述密封层的构成材料与所述陶瓷基材的构成材料进行反应而生成的反应生成物。

2.如权利要求1所述的ESD保护器件，其特征在于，所述密封层的主要构成材料的碱度B1与构成所述陶瓷基材的非晶质部的碱度B2之差△B(＝B1－B2)为1.4以下。

3.如权利要求1或2所述的ESD保护器件，其特征在于，所述密封层含有构成所述陶瓷基材的部分元素。

4.如权利要求1或2所述的ESD保护器件，其特征在于，所述密封层的主要成分为氧化铝。

5.如权利要求1或2所述的ESD保护器件，其特征在于，在所述陶瓷基材内部设有空洞部，构成所述相对电极的所述一侧相对电极和所述另一侧相对电极的前端部彼此相对应的放电间隙部、以及所述放电辅助电极的位于所述放电间隙部的区域面对所述空洞部。

6.如权利要求1或2所述的ESD保护器件，其特征在于，所述放电辅助电极包含金属粒子和陶瓷成分。

7.一种ESD保护器件的制造方法，其特征在于，包括：

将所述层叠体进行烧成的工序，