CN103477402A - 静电应对部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静电应对部件及其制造方法。静电应对部件具有第一高热传导基板、第二高热传导基板、变阻层和多个贯通电极。在第一高热传导基板上设有多个第一贯通孔。在第二高热传导基板上设有多个第二贯通孔。以氧化锌为主要成分的变阻层设于第一高热传导基板与第二高热传导基板之间。变阻层具有内部电极。各贯通电极贯通变阻层，以填埋的方式连接一个第一贯通孔和一个第二贯通孔。

Description

静电应对部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于各种电子设备的静电应对部件及其制造方法。

背景技术

近年来，电子设备的小型化急速发展，随之，构成电子设备的电路的各种电子部件的耐电压逐渐降低。因此，人体和电子设备的导通部接触时产生的静电脉冲等引起的各种电子部件、特别是半导体器件的破坏导致的电子设备的故障事故增加。

另外，作为半导体器件的一种的发光二极管，由于相对于静电脉冲的耐电压性较低，且要求高辉度化，因此，也寻求相对于发热的对策。

相对于这些要求，提出有图6的剖视图所示的静电应对部件。该静电应对部件具有：由氧化铝构成的陶瓷基板1、设于该陶瓷基板1上的变阻层2、进而设于该变阻层2上的玻璃陶瓷层3、进而设于该玻璃陶瓷层3上的外部电极4。设置玻璃陶瓷层3的目的在于在外部电极4上形成镀敷层时或相对于环境保护变阻层2(例如专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-270325号公报

发明内容

本发明提供一种基板的翘曲较小、热传导优异的静电应对部件及其制造方法。本发明的静电应对部件具有第一高热传导基板、第二高热传导基板、变阻层和一对贯通电极。在第一高热传导基板上设有两个第一贯通孔。在第二高热传导基板上设有两个第二贯通孔。以氧化锌为主要成分的变阻层设于第一高热传导基板与第二高热传导基板之间。变阻层在内部具有彼此绝缘的一对内部电极。各贯通电极贯通变阻层，以填埋的方式连接一个第一贯通孔和一个第二贯通孔。各贯通电极分别与内部电极相连接。利用该结构，能防止对变阻层进行烧成时产生翘曲，且能确保较高的热传导性。

附图说明

图1是本发明的实施方式的静电应对部件的剖视图。

图2A是表示本发明的实施方式的静电应对部件的内部电极的形状和贯通电极的配置的示意俯视图。

图2B是表示本发明的实施方式的静电应对部件的内部电极的形状和贯通电极的配置的示意俯视图。

图2C是表示本发明的实施方式的静电应对部件的内部电极的形状和贯通电极的配置的示意俯视图。

图2D是表示本发明的实施方式的静电应对部件的内部电极的形状和贯通电极的配置的示意俯视图。

图3A是说明本发明的实施方式的静电应对部件的制造步骤的图。

图3B是接着图3A的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图3C是接着图3B的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图3D是接着图3C的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图3E是接着图3D的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图3F是接着图3E的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图3G是接着图3F的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图3H是接着图3G的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图4A是说明本发明的实施方式的静电应对部件的另一制造步骤的图。

图4B是接着图4A的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图4C是接着图4B的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图4D是接着图4C的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图4E是接着图4D的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图4F是接着图4E的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图4G是接着图4F的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图4H是接着图4G的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图5A是说明本发明的实施方式的静电应对部件的又一制造方法的图。

图5B是接着图5A的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图5C是接着图5B的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图5D是接着图5C的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图5E是接着图5D的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图5F是接着图5E的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图5G是接着图5F的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图5H是接着图5G的说明静电应对部件的制造步骤的图。

图6是以往的静电应对部件的剖视图。

具体实施方式

在图6所示的静电应对部件中，在烧成玻璃陶瓷层时，基板容易翘曲。在将发光二极管元件安装于电路基板之后，利用引线接合将静电应对部件与发光二极管元件电连接的情况下，基板的翘曲不会成为大的问题。但是，在为了小型化而将发光二极管元件倒装安装于静电应对部件上时，基板的翘曲成为问题。另外，一般而言，玻璃陶瓷层比氧化铝等陶瓷基板的热传导率低。因此，难以将由发光二极管元件产生的热有效地散出。

在以下的说明中，对用于解决上述课题的静电应对部件及其制造方法进行说明。

图1是本发明的实施方式的静电应对部件的剖视图。静电应对部件30具有第一高热传导基板(以下称作基板)11、第二高热传导基板(以下称作基板)13、变阻层12和多个贯通电极15。在基板11上设有两个第一贯通孔(以下称作孔)14A。在基板13上设有两个第二贯通孔(以下称作孔)14B。以氧化锌为主要成分的变阻层12设于基板11与基板13之间。变阻层12在内部具有彼此绝缘的一对内部电极16。各贯通电极15贯通变阻层12，以填埋的方式将一个孔14A和一个孔14B连接。另外，各贯通电极15与内部电极16相连接。即，贯通电极15包括第一贯通电极和第二贯通电极，内部电极16包括第一内部电极和第二内部电极。第一贯通电极与第一内部电极相连接，第二贯通电极与第二内部电极相连接。

基板11、13例如是纯度96％以上的氧化铝烧结板。例如，基板11的平面形状为约3mm×3mm，厚度为约0.12mm。例如，基板13的平面形状为约3mm×3mm，厚度为约0.16mm。变阻层12的厚度例如为约0.2mm。

需要说明的是，所谓高热传导基板是热传导率为18W/m·K以上的绝缘基板。作为基板11、13，除了氧化铝以外，还可以使用氮化铝、氮化硅、碳化硅等的烧结板。

在基板11、13的相同位置分别设有两个直径约0.2mm的孔14A、14B，在变阻层12上也同样地开设有贯通孔。这些贯通孔相连而形成从基板11的下表面连接到基板13的上表面的贯通孔。通过在该贯通孔中填满银钯膏剂而形成从基板11的下表面连接到基板13的上表面的贯通电极15。

变阻层12通过层叠以氧化锌为主要成分的层和成为一对内部电极16的印刷形成的银钯膏剂层而构成。在此，“主要成分”是指为了体现变阻特性所必要的含有量，具体而言例如是70重量％以上。

内部电极16彼此绝缘，分别与一个贯通电极15电连接。另外，在基板11、13的外表面设有与贯通电极15相连接的外部电极17。设于基板13的外部电极17成为发光二极管等半导体元件18的安装用电极。另一方面，设于基板11的外部电极17成为向印刷基板安装的安装用电极。需要说明的是，外部电极17通过在对银钯膏剂进行烧结之后在其上镀敷镍、铜、金等而构成。

如以上所述，在烧结结束的基板11、13之间形成有变阻层12。因此，能抑制静电应对部件30整体的翘曲。另外，氧化铝、氧化锌的热传导率也均为约20W/m·K以上，因此，能高效地传递由半导体元件18产生的热量。另外，变阻层12的上下表面被烧结结束的基板11、13包围，因此，能防止在烧成变阻层12时构成变阻层12的铋等微量成分蒸发而消失。因此，能制作具有稳定的变阻电压的静电应对部件30。

由厚度约0.26mm的陶瓷基板1、厚度约0.2mm的变阻层2、厚度约0.02mm的玻璃陶瓷层3构成平面形状为约3mm×3mm的静电应对部件。在该以往的结构中，伴随变阻层2的烧成，产生约0.2mm的翘曲。另一方面，在静电应对部件30中，翘曲为约0.03mm，大幅改善。该情况下的翘曲是由基板11、13自身引起的。即，实际上几乎未因变阻层12的烧成而产生翘曲。另外，静电应对部件30的热传导率为上述以往结构的静电应对部件的热传导率的约2倍。

另外，在安装发光二极管作为半导体元件18的情况下，要求提高发光二极管的安装面的反射率。若减薄氧化铝基板，则光的透过率提高，能看见基板下的变阻层，结果反射率降低。相对于此，在静电应对部件30中，优选使安装半导体元件18的一侧的基板13的厚度比基板11的厚度厚。通过使用这样的基板11、13，能提高半导体元件18的安装面的反射率。其结果是，作为安装发光二极管的用途更加优选。

接着，参照图2A～图2D说明内部电极16的形状和贯通电极15的配置的优选的状态。图2A～图2D是表示内部电极16的形状和贯通电极15的配置的示意俯视图。

如图2A所示，一般而言，相对于平面形状为正方形的基板11、13，在对边附近形成贯通电极15，并形成长方形的内部电极16。如此，从品质方面出发，在静电应对部件30的外周与内部电极16和贯通电极15之间确保一定距离而决定内部结构。但是，在小型化的情况下，内部电极16的重合部分16C大幅减少。在比较最大面积设计下的重合部分16C的面积的情况下，例如从3mm×3mm的平面形状向2mm×2mm的平面形状小型化时，内部电极16的重合面积为约1/5。另外，向1.5mm×1.5mm的平面形状小型化时，重合部分16C的面积为约1/20以下。因此，为了获得同等的变阻特性，产生多层化的需要。但是，这样的多层化导致生产率降低、成本上升。或者，根据制品厚度尺寸规格不同，制品设计可能不成立。

与此相对，如图2B所示，通过将贯通电极15配置在对角位置，重合部分16C的面积变为约2倍。这样，优选将贯通电极15在基板11的面方向上配置于最远离的位置。在图2B的例中，说明了基板11的平面形状为正方形的情况，但在除此以外的形状的情况下，也是只要将贯通电极15在基板11的面方向上配置于最远离的位置即可。

另外，如图2C、图2D所示，内部电极16也可以分别形成为包围贯通电极15中的未连接的一方的形状。在图2C、图2D所示的结构中，与图2A所示的结构相比，重合部分16C的面积为约4倍。

通过采用以上那样的内部电极16的形状、贯通电极15的配置，既能维持变阻特性又能将静电应对部件30小型化。

接着，说明本发明的实施方式的静电应对部件的制造方法。在以下的说明中，使用平面尺寸为基板11的n倍的第一高热传导大基板(以下称作基板)11A和平面尺寸为基板13的n倍的第二高热传导大基板(以下称作基板)13A。而且，说明在构成n个静电应对部件30之后分为单片的方法。图3A～图3H是说明本发明的实施方式的静电应对部件的制造方法的图。

首先，如图3A所示，使用激光等在厚度约0.14mm的氧化铝板即基板11A的规定位置形成多个孔14A。孔14A的大小为直径约0.2mm。同样地，在厚度约0.14mm的氧化铝板即基板13A上也形成孔14B。基板11A和基板13A不需要使用完全相同的材料，但为了减少翘曲，优选使用线膨胀率之差较小的材料，更优选使用相同材料。需要说明的是，需要在基板11A和基板13B的相同的位置设置孔14A、14B。因此，通过形成完全相同的结构，不需要分别管理基板11A和基板13B，能提高量产性。

接着，如图3B所示，在基板11A上形成用于形成图3E所示的变阻层12A的未烧成层19。未烧成层19通过层叠以氧化锌为主要成分的层和印刷了银钯膏剂的内部电极16用的层而构成。未烧成层19可以通过印刷形成于基板11上，也可以将另外层叠好的层重叠于基板11上。另外，内部电极16用的图案优选形成为在从层叠方向看时覆盖用于形成连接的贯通电极15而设置的孔14A。这样，能提高内部电极16和贯通电极15的连接性。

接着，如图3C所示，在未烧成层19上重叠基板13A并进行冲压，从而将基板11A、未烧成层19、基板13A一体化。此时，以使孔14A和孔14B位于相同位置的方式重叠基板13A。

接着，如图3D所示，通过孔14A、14B照射激光，除去位于孔14A与孔14B之间的未烧成层19的一部分。这样，形成从形成于基板11A的孔14A连接到形成于基板13A的孔14B的通孔20。然后，将该层叠体放入炉中，对未烧成层19进行热处理。此时，由于未烧成层19中含有可塑剂等，因此，首先升温至105～175℃并保持温度，从而除去可塑剂等。然后，升温至约925℃，形成变阻层12A。

通常，即使在作为平板的基板11A、13A之间夹着未烧成层19地进行烧成也不能充分地除去可塑剂等成分而有所残留，因此，不能很好地烧成变阻层12A。与此相对，在本实施方式中，由于在基板11A、13A上设置多个孔14A、14B，因此，可塑剂等成分能通过孔14A、14B排出，能充分地形成变阻层12A。

另外，通过基板11A和基板13A使用相同的氧化铝基板，能防止由于烧成而产生翘曲。为了有效地排出可塑剂等成分，优选增大孔14A、14B相对于基板11A、13A的面积，通过使其比例为0.06％以上，能充分地排出可塑剂等成分。但是，若该比例过大，则静电应对部件30的机械强度变弱，因此，优选为12％以下。

然后，也可以将烧成的层叠体浸渍于氢氧化钠水溶液等碱性溶液中，对通孔20周边的氧化锌的一部分进行蚀刻。构成内部电极16的银钯层未被碱性溶液蚀刻。因此，这样，能使内部电极从通孔20周边的变阻层12A的壁面突出。其结果是，在通孔20中形成贯通电极15时，能进一步提高内部电极16和贯通电极15的连接性。

接着，如图3E所示，通过在通孔20中填充银钯膏剂并进行烧成，而形成从基板11的下表面连接到基板13的上表面的贯通电极15。

接着，如图3F所示，在基板11A及基板13B的表面形成与贯通电极15相连接的外部电极17。外部电极17通过利用镀铜形成图案之后通过镀敷形成镍、金的层。此时，氧化锌的层未露出到基板11A、13B的外周部分以外，因此，变阻层12A不会由于镀敷而受到腐蚀等影响。

接着，如图3G所示，在设于基板13A表面的外部电极17上安装半导体元件18。在半导体元件18的端子间连接有变阻层12A。因此，能防止由静电等引起的半导体元件18的破坏。

最后，利用切割机将这样地构成多个(n个)器件的前驱体单片化，从而能制作成图3H所示那样安装了半导体元件18的静电应对部件30。

需要说明的是，在图3D中，利用激光除去位于孔14A与孔14B之间的未烧成层19的一部分，但也可以利用除此以外的方法除去。例如，也可以应用喷射加工(微喷射)。

接着，说明本发明的实施方式的静电应对部件的另一制造方法。图4A～图4H是说明本发明的实施方式的静电应对部件的另一制造方法的图。

首先，如图4A所示，在基板11A上形成多个孔14A，并且在基板13上形成孔14B。接着，如图4B所示，在基板11上形成用于形成变阻层12A的未烧成层19。接着，如图4C所示，在未烧成层19上重叠基板13并进行冲压，从而将基板11、未烧成层19、基板13一体化。以上的步骤与参照图3A～图3C说明的步骤相同，因此，省略详细的说明。

然后，将一体化的层叠体放入炉中，对未烧成层19进行热处理，而形成变阻层12A。在该情况下，未烧成层19所含有的可塑剂等成分也能通过孔14A、14B排出。

接着，如图4D所示，将烧成的层叠体浸渍于氢氧化钠水溶液等碱性溶液中，对位于孔14A与孔14B之间的变阻层12A的氧化锌进行蚀刻。利用该操作，形成从孔14A连接到孔14B的通孔20。在该情况下，内部电极16用的图案优选为在从层叠方向看时相对于为了形成连接的贯通电极而设置的孔14A、14B重合的面积为孔14A、14B的面积的1/3以下。这样，能顺利地对变阻层12A中的氧化锌进行蚀刻，并且成为内部电极16从氧化锌的层突出的形状。因此，能提高贯通电极15与内部电极16的连接性。

需要说明的是，为了形成通孔20，也可以如参照图3D说明的那样，通过孔14A、14B照射激光。利用这样的方法，也能除去孔14A与孔14B之间的变阻层12A，形成通孔20。在该情况下，如参照图3D说明的那样，内部电极16用的图案优选形成为在从层叠方向看时覆盖用于形成连接的贯通电极15而设置的孔14A、14B。这样，能提高内部电极16与贯通电极15的连接性。

接着，如图4E所示，通过在通孔20中填充银钯膏剂并进行烧成，而形成贯通电极15。然后，如图4F所示，在基板11A及基板13A的表面形成与贯通电极15相连接的外部电极17。另外，如图4G所示，在设于基板13A的表面的外部电极17上安装半导体元件18。最后，通过利用切割机单片化，能制作图4H所示的、安装了半导体元件18的静电应对部件30。图4E～图4H的步骤与图3E～图3H的步骤相同，因此，省略详细的说明。

接着，说明本发明的实施方式的静电应对部件的又一制造方法。图5A～图5H是说明本发明的实施方式的静电应对部件的又一制造方法的图。

首先，如图5A所示，准备厚度约0.14mm的氧化铝板即基板11A。在基板11A上未设置贯通孔。

接着，如图5B所示，在基板11A上形成未烧成层19。未烧成层19的详细内容见前述。

接着，如图5C所示，在未烧成层19上重叠基板13A并进行冲压，从而形成将基板11A、未烧成层19、基板13A一体化了的层叠体。需要说明的是，基板13A与基板11A相同，未设置贯通孔。这样，由于未在基板11A、13A上设置贯通孔，因此，不需要进行贯通孔的对位。因此，也不会产生位置偏移，也能简化工序。

接着，如图5D所示，通过照射激光，而形成贯通基板11A、未烧成层19、基板13A的通孔20。

然后，将层叠体放入炉中，对未烧成层19进行热处理，形成变阻层12A。然后，如图5E所示，在通孔20中填充银钯膏剂并进行烧成，从而形成从基板11A的表面连接到基板13A的贯通电极15。

接着，如图5F所示，在基板11及基板13的表面形成与贯通电极15相连接的外部电极17。另外，如图5G所示，在设于基板13的表面的外部电极17上安装半导体元件18。最后，通过利用切割机单片化，能制作图5H所示的、安装了半导体元件18的静电应对部件30。图5E～图5H的步骤与图3E～图3H的步骤相同，因此，省略详细的说明。

在以上的制造方法中，基板11A的厚度与基板13A的厚度相同，但也可以如参照图1说明的那样，使安装发光二极管一侧的基板11A(基板11)的厚度比基板13A(基板13)厚。这样，能提高安装发光二极管的面的反射率。

另外，在以上的说明中，使用平面尺寸为基板11的n倍的基板11A和平面尺寸为基板13的n倍的基板13A构成n个静电应对部件30之后分为单片。该方法的生产率优异。但是，也可以使用基板11、13同样地制作单独的静电应对部件30。

工业实用性

根据本发明，能制作翘曲较少、热传导性优异的静电应对部件，在工业上有用。

符号说明

11  第一高热传导基板

11A  第一高热传导大基板

12、12A  变阻层

13  第二高热传导基板

13A  第二高热传导大基板

14A、14B  贯通孔

15  贯通电极

16  内部电极

17  外部电极

18  半导体元件

19  未烧成层

20  通孔

30  静电应对部件

Claims (7)

1.一种静电应对部件，其中，包括：

第一高热传导基板，其设有两个第一贯通孔；

第二高热传导基板，其设有两个第二贯通孔；

变阻层，其设于所述第一高热传导基板与所述第二高热传导基板之间，在内部具有彼此绝缘的一对内部电极，且以氧化锌为主要成分；

第一贯通电极，其贯通所述变阻层，以填埋的方式连接所述第一贯通孔的一方和所述第二贯通孔的一方，并且与所述内部电极的一方相连接；

第二贯通电极，其贯通所述变阻层，以填埋的方式连接所述第一贯通孔的另一方和所述第二贯通孔的另一方，并且与所述内部电极的另一方相连接。

2.根据权利要求1所述的静电应对部件，其中，

所述第一贯通电极、第二贯通电极在所述第一高热传导基板的面方向上配置于最远离的位置。

3.根据权利要求1所述的静电应对部件，其中，

所述第一高热传导基板、第二高热传导基板的平面形状为四边形，所述第一贯通电极、第二贯通电极配置于所述第一高热传导基板的对角位置。

4.根据权利要求1所述的静电应对部件，其中，

所述一对内部电极分别为包围所述第一贯通电极、第二贯通电极中的未连接的一方的形状。

5.一种静电应对部件的制造方法，其中，包括：

在设有多个第一贯通孔的第一高热传导基板上形成用于形成变阻层的未烧成层的步骤，所述变阻层在内部具有彼此绝缘的一对内部电极，且以氧化锌为主要成分；

在所述未烧成层的与所述第一高热传导基板相反的一侧贴合设有多个第二贯通孔的第二高热传导基板的步骤；

通过除去位于所述第一贯通孔与第二贯通孔之间的所述未烧成层的一部分，从而形成贯通所述第一高热传导基板、所述未烧成层、所述第二高热传导基板的通孔的步骤；

在形成所述通孔之后，通过对所述未烧成层进行烧成而形成被所述第一高热传导基板和所述第二高热传导基板夹着的变阻层、以及在所述变阻层的内部彼此绝缘的一对内部电极的步骤；

通过在所述通孔中填充金属而形成分别与所述一对内部电极相连接的第一贯通电极、第二贯通电极的步骤；

在所述第一高热传导基板上及所述第二高热传导基板上分别形成与所述第一贯通电极、第二贯通电极相连接的外部电极的步骤。

6.一种静电应对部件的制造方法，其中，包括：

在设有多个第一贯通孔的第一高热传导基板上形成用于形成变阻层的未烧成层的步骤，所述变阻层在内部具有彼此绝缘的一对内部电极，且以氧化锌为主要成分；

在所述未烧成层的与所述第一高热传导基板相反的一侧贴合设有多个第二贯通孔的第二高热传导基板的步骤；

通过对所述未烧成层进行烧成而形成被所述第一高热传导基板和所述第二高热传导基板夹着的变阻层、以及在所述变阻层的内部彼此绝缘的一对内部电极的步骤；

通过除去位于所述第一贯通孔与所述第二贯通孔之间的变阻层的一部分，从而形成贯通所述第一高热传导基板、所述变阻层、所述第二高热传导基板的通孔的步骤；

通过在所述通孔中填充金属而形成分别与所述一对内部电极相连接的第一贯通电极、第二贯通电极的步骤；

在所述第一高热传导基板上及所述第二高热传导基板上分别形成与所述第一贯通电极、第二贯通电极相连接的外部电极的步骤。

7.一种静电应对部件的制造方法，其中，包括：

将第一高热传导基板、用于形成变阻层的未烧成层、第二高热传导基板依次贴合而制作层叠体的步骤，所述变阻层在内部具有彼此绝缘的一对内部电极，且以氧化锌为主要成分；

对所述层叠体照射激光而形成贯通所述第一高热传导基板、所述未烧成层、所述第二高热传导基板的多个通孔的步骤；

通过对所述未烧成层进行烧成而形成被所述第一高热传导基板和所述第二高热传导基板夹着的变阻层、以及在所述变阻层的内部彼此绝缘的一对内部电极的步骤；

通过在所述通孔中填充金属而形成分别与所述一对内部电极相连接的第一贯通电极、第二贯通电极的步骤；

在所述第一高热传导基板上及所述第二高热传导基板上分别形成与所述第一贯通电极、第二贯通电极相连接的外部电极的步骤。

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