CN103797669B - Esd保护器件及其制造方法 - Google Patents

Esd保护器件及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103797669B
CN103797669B CN201280044289.6A CN201280044289A CN103797669B CN 103797669 B CN103797669 B CN 103797669B CN 201280044289 A CN201280044289 A CN 201280044289A CN 103797669 B CN103797669 B CN 103797669B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric discharge
auxiliary electrode
base material
electrode
protective device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280044289.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103797669A (zh
Inventor
鹫见高弘
足立淳
筑泽孝之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN103797669A publication Critical patent/CN103797669A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103797669B publication Critical patent/CN103797669B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/60—Protection against electrostatic charges or discharges, e.g. Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/291—Oxides or nitrides or carbides, e.g. ceramics, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

本发明提供一种绝缘可靠性较高、并具有良好的放电特性的ESD保护器件。ESD保护器件包括：第1及第2放电电极，该第1及第2放电电极配置成彼此相对；放电辅助电极，该放电辅助电极以横跨第1和第2放电电极之间的方式形成；以及绝缘体基材，该绝缘体基材保持第1及第2放电电极、以及放电辅助电极，在所述ESD保护器件中，放电辅助电极由多个金属粒子（24）的集合体所构成，多个金属粒子（24）被由碳化硅构成的半导体膜（23）所覆盖。为了获得这样的放电辅助电极，对在金属粒子表面固接有由碳化硅构成的半导体粉末的半导体复合化金属粉末进行烧成，但该半导体复合化金属粉末中的半导体粉末的覆盖量Q[重量％]与金属粉末的比表面积S[m2/g]的关系选择为Q/S≥8。

Description

ESD保护器件及其制造方法
技術分野技术领域
本发明涉及ESD（Electrostatic Discharge：静电放电）保护器件及其制造方法，尤其涉及对ESD保护器件中用于促进静电放电而设置的放电辅助电极的改良。
背景技术
例如，在日本专利特开2008-85284号公报（专利文献1）中公开了本发明所关注的过电压保护元件。
专利文献1中记载的过电压保护元件中，包括：非导体粉末（例如，碳化硅：粒径1～50μm）、金属导体粉末（例如，铜：粒径0.01～5μm）以及粘接剂（例如，玻璃粉末），以作为要成为用于促进放电而设置的放电辅助电极的过电压保护元件材料。
此外，专利文献1中记载了一种过电压保护元件的制造方法，该制造方法包括：按照规定的比例将非导体粉末、金属导体粉末和粘接剂均匀地进行混合来形成材料糊料的工序；在基板上印刷该材料糊料的工序；以及对该基板实施烧成处理（温度：300～1200℃）的工序。
然而，在专利文献1记载的技术中，由于将作为粘接剂的玻璃以粉末状态进行添加，因此，根据玻璃粉末的分散状态的不同，有时玻璃成分分布不均匀，其结果是，金属导体粉末与非导体粉末有可能无法充分结合。因此， 存在以下技术问题：尤其在产生高电压的ESD时，容易发生短路不良。
例如，在国际公开第2009/098944号公报（专利文献2）中记载了能解决上述技术问题的方法。
在专利文献2中，使用一种使涂敷了无机材料（Al2O3等）的导电材料（Cu粉末等）分散的材料，以作为放电辅助电极。根据专利文献2中记载的技术，与专利文献1中记载的技术相比，导电材料的露出较少，因此，能提高绝缘可靠性。此外，即使增加导电材料的含有量，也不易产生导电材料彼此之间的短路，因此，通过增加导电材料，能容易地进行放电，由此，能降低峰值电压。
然而，专利文献1中记载的技术还存在以下的要解决的技术问题。
对于专利文献2记载的技术中的“涂敷了无机材料的导电材料”，如专利文献2的段落[0034]及[0094]、以及图4记载的那样，只是将由无机材料构成的微粒子涂敷在导电材料的表面上而已。因此，较难用无机材料完全覆盖导电材料的表面，存在导电材料露出的可能性。因此，要求进一步改善绝缘可靠性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008－85284号公报
专利文献2：国际公开第2009／098944号公报
发明内容
发明所要解决的问题
因此，本发明的目的在于提供一种ESD保护器件及其制造方法，该ESD 保护器件能解决上述的问题，即，绝缘可靠性较高，而且具有良好的放电特性。
解决技术问题所采用的技术方案
首先,本发明适用于ESD保护器件，该ESD保护器件包括：第1及第2放电电极，该第1及第2放电电极配置成彼此相对；放电辅助电极，该放电辅助电极以横跨第1和第2放电电极之间的方式形成；以及绝缘体基材，该绝缘体基材保持第1及第2放电电极、以及放电辅助电极，为了解决上述的技术问题，本发明的特征在于，放电辅助电极由多个金属粒子的集合体所构成，该多个金属粒子被由碳化硅构成的半导体膜所覆盖。
由此，通过利用由碳化硅构成的半导体膜覆盖构成放电辅助电极的金属粒子，能提高放电时的绝缘可靠性。
若在半导体膜的表面存在来自碳化硅的SiO2，则该SiO2起到玻璃状物质的网络形成成分的作用，能使金属粒子彼此牢固地结合，因此，能提高ESD保护器件的可靠性。
优选为金属粒子为铜或以铜为主要成分的铜类合金。由此，能提供比较廉价的ESD保护器件。此外，由于铜具有较高的熔点，因此，能进一步提高放电时的绝缘可靠性。这是由于，若熔点较低，则金属粒子会因放电时的热量而发生熔融并烧结，从而存在发生短路的可能性。
优选为在本发明所涉及的ESD保护器件中，第1及第2放电电极、以及放电辅助电极配置在绝缘体基材的内部，绝缘体基材具有配置第1和第2放电电极之间的间隙的空洞，还包括第1及第2外部端子电极，该第1及第2外部端子电极形成在绝缘体基材的表面上，且分别与第1及第2放电电极电连接。由此，能提高ESD保护器件的耐湿性。
本发明也适用于ESD保护器件的制造方法。
本发明所涉及的ESD保护器件的制造方法的特征在于，包括：准备半导体复合化金属粉末的工序,该半导体复合化金属粉末在金属粒子表面固接有由碳化硅构成的半导体粉末；准备绝缘体基材的工序；在绝缘体基材的表面或内部形成包含所述半导体复合化金属粉末的未烧成的放电辅助电极的工序；在绝缘体基材的表面或内部形成在放电辅助电极上配置成彼此相对的第1及第2放电电极的工序；以及对未烧成的放电辅助电极进行烧成的工序，半导体复合化金属粉末的半导体粉末的覆盖量Q[重量％]与金属粉末的比表面积S[m2/g]的关系为Q／S≥8。
上述的形成放电辅助电极的工序、以及形成第1及第2放电电极的工序中的哪个工序先实施皆可。
在本发明所涉及的ESD保护器件的制造方法的优选实施方式中，准备绝缘体基材的工序包括准备包含第1及第2陶瓷生片在内的多个陶瓷生片的工序。在此情况下，形成未烧成的放电辅助电极的工序、以及形成第1及第2放电电极的工序在第1陶瓷生片上实施。此外，在该优选实施方式中，进一步实施以下工序：以覆盖第1和第2放电电极之间的间隙的方式形成烧去层的工序；将第2陶瓷生片以覆盖未烧成的放电辅助电极、第1及第2放电电极、以及烧去层的方式层叠在第1陶瓷生片上，从而获得未烧成的绝缘体基材的工序；以及在绝缘体基材的表面上形成分别与第1及第2放电电极进行电连接的第1及第2外部端子电极的工序。然后，在烧成工序中，对陶瓷生片进行烧结来获得绝缘体基材，并使烧去层被烧去。
发明的效果
根据本发明所涉及的ESD保护器件，放电辅助电极由多个金属粒子的集 合体所构成，该多个金属粒子被由碳化硅构成的半导体膜所覆盖，因此，即使重复施加静电也不易产生特性的劣变，能提高放电时的绝缘可靠性。此外，即使增加金属粒子的含有量，也不易产生金属粒子彼此之间的短路，因此，通过增加金属粒子，能容易地进行放电，由此，能降低峰值电压。因此，本发明所涉及的ESD保护器件能广泛适用于半导体装置等各种设备或装置的保护。
根据本发明所涉及的ESD保护器件的制造方法，为了形成放电辅助电极，只要使用在金属粒子表面以规定覆盖量固接有由碳化硅构成的半导体粉末的半导体复合化金属粉末，就能够由能起到上述的作用效果的、被由碳化硅构成的半导体膜所覆盖的多个金属粒子的集合体来构成烧成之后的放电辅助电极。
附图说明
[图1]是表示本发明的实施方式1的ESD保护器件11的剖视图。
[图2]是示意表示构成图1所示的放电辅助电极18的金属粒子24的剖视图。
[图3]是表示本发明的实施方式2的ESD保护器件11a的剖视图。
[图4]是用于说明在实验例中所制作的ESD保护器件42的制造工序的图，是表示在第1陶瓷生片31上形成了未烧成的放电辅助电极32的状态的俯视图。
[图5]是用于说明在实验例中所制作的ESD保护器件42的制造工序的图，是表示在图4所示的工序之后形成了未烧成的第1及第2放电电极33及34的状态的俯视图。
[图6]是用于说明在实验例中所制作的ESD保护器件42的制造工序的图，是表示在图5所示的工序之后形成了未烧成的烧去层35的状态的俯视图。
[图7]是用于说明在实验例中所制作的ESD保护器件42的制造工序的图，是表示在图6所示的工序之后层叠了第2陶瓷生片36的状态的剖视图。
[图8]是用于说明在实验例中所制作的ESD保护器件42的制造工序的图，是表示在图7所示的工序之后形成了未烧成的外部端子电极38及39的状态的剖视图。
[图9]是表示在实验例中，在图8所示的工序之后实施烧成工序所完成的ESD保护器件42的剖视图。
具体实施方式
参照图1对本发明的实施方式1的ESD保护器件11进行说明。
ESD保护器件11包括绝缘体基材12。绝缘体基材12例如由玻璃陶瓷等低温烧结陶瓷（LTCC）、氮化铝、氧化铝等高温烧结陶瓷（HTCC）、铁氧体等磁性体陶瓷所构成。绝缘体基材12具有至少包含上层部13和下层部14的层叠结构。
在绝缘体基材12内部，上层部13与下层部14之间设有：第1及第2放电电极16及17，该第1及第2放电电极16及17配置成隔开规定间隙G彼此相对；以及放电辅助电极18，该放电辅助电极18以横跨第1和第2放电电极16和17之间的方式形成。将绝缘体基材12中的上述间隙G所在的部分作为空洞19。
在绝缘体基材12的外表面上形成有第1及第2外部端子电极20及21。第1及第2外部端子电极20及21分别与上述的第1及第2放电电极16及17进行电连接。
在这样的ESD保护器件11中，如图2所示，放电辅助电极18由多个金属粒子24的集合体所构成，该多个金属粒子24分别被由碳化硅构成的半导体膜23所覆盖。由此，若构成放电辅助电极18的金属粒子24被由碳化硅构成的半导体膜23所覆盖，则能提高放电时的绝缘可靠性。另外，只要对绝缘 可靠性没有实质性的损害，在金属粒子24上也可稍许存在未被半导体膜23覆盖的部分。
作为构成金属粒子24的金属，优选为使用铜或以铜为主要成分的铜类合金，但除此之外也可以使用银、铝、钼、钨等。
ESD保护器件11例如由以下的方法制造而成。
首先，准备要成为绝缘体基材12的多个陶瓷生片。多个陶瓷生片中的第1陶瓷生片例如用于形成绝缘体基材12的下层部14，第2陶瓷生片同样用于形成上层部13。
此外，为了形成放电辅助电极18，准备半导体复合化金属粉末，该半导体复合化金属粉末在金属粒子表面固接有由碳化硅构成的半导体粉末。半导体复合化金属粉末例如通过将由碳化硅构成的半导体粉末和金属粉末按照规定的比例进行调和，并应用机械融合方法制造而成。此时，半导体粉末和金属粉末的调和比例选择为：所获得的半导体复合化金属粉末中的半导体粉末的覆盖量Q[重量％]与金属粉末的比表面积S[m2/g]的关系为Q/S≥8。
接下来，使用包含上述半导体复合化金属粉末的糊料，在第1陶瓷生片上按照规定的图案形成要成为放电辅助电极18的未烧成的糊料膜。
接下来，在第1陶瓷生片上的作为上述未烧成的放电辅助电极18的糊料膜上，以隔开规定间隙G彼此相对的方式形成第1及第2放电电极16及17。放电电极16及17例如通过提供导电性糊料来形成。
接下来，以覆盖第1和第2放电电极16和17之间的间隙G的方式形成烧去层。烧去层用于在后述的烧成工序中被烧去，从而在绝缘体基材12内部 留下上述的空洞19。烧去层例如由包含树脂颗粒的糊料所形成。
另外，用于分别形成上述的放电辅助电极18、第1及第2放电电极16及17、以及烧去层所使用的糊料可以直接添加在添加对象物上，或者使用转印法等进行添加。
接下来，在第1陶瓷生片上以覆盖未烧成的放电辅助电极18、第1及第2放电电极16及17、以及烧去层的方式层叠第2陶瓷生片，并进行压接。由此，获得未烧成的绝缘体基材12。
接下来，在未烧成的绝缘体基材12的表面上形成第1及第2外部端子电极20及21。外部端子电极20及21例如通过添加导电性糊料来形成。
接下来，实施烧成工序。在烧成工序中，能获得将陶瓷生片进行烧结而成的绝缘体基材12，并且对放电电极16及17、放电辅助电极18、以及外部端子电极20及21进行烧结。
在上述的烧成工序中，在未烧成的放电辅助电极18中含有的半导体复合化金属粉末中的金属粒子表面，由碳化硅构成的半导体粉末发生熔融，如图2所示，生成覆盖金属粒子24表面的、由碳化硅构成的半导体膜23。
此外，在该烧成过程中，金属粒子24表面上的碳化硅的一部分与氧接触，从而生成能成为玻璃状物质的网络形成成分的SiO2。该SiO2即使是少量的，也能起到使金属粒子24彼此牢固结合的作用。因此，能提高ESD保护器件11的可靠性。
在该烧成工序中，还使烧去层被烧去，在绝缘体基材12的内部形成空洞19。
如上所述，完成ESD保护器件11。
另外，作为构成金属粒子24的金属，使用铜或铜类合金，在放电辅助电极18与绝缘体基材12一起进行烧成的情况下，绝缘体基材12优选为由LTCC所构成。
在图3中示出了本发明的实施方式2的ESD保护器件11a。在图3中，对与图1所示的要素相当的要素标注同样的参照标号，并省略重复的说明。
图3所示的ESD保护器件11a的特征在于，沿着放电辅助电极18与绝缘体基材12相接触的界面形成有例如由Al2O3构成的保护层26。尤其在绝缘体基材12由LTCC或磁性体陶瓷所构成的情况下，该结构是有效的。即，在绝缘体基材12由LTCC所构成的情况下，在烧成工序中，保护层26中来自绝缘体基材12一侧的玻璃成分在放电辅助电极18内进行扩散、浸透，从而起到防止放电辅助电极18的绝缘性发生劣变的作用。此外，在绝缘体基材12由磁性体陶瓷所构成的情况下，在施加ESD时，磁性体陶瓷的材料被还原，保护层26起到防止绝缘体基材12的绝缘性发生劣变的作用。
在本发明的范围内还可以具有以下的变形例。
在图示的实施方式中，放电电极16及17、以及放电辅助电极18配置在绝缘体基材12的内部，但也可以配置在绝缘体基材的外表面上。
此外，即使在将放电电极16及17、以及放电辅助电极18配置在绝缘体基材12的内部的情况下，也并非一定要形成空洞19。
此外，放电辅助电极18除了包含被由碳化硅构成的半导体膜所覆盖的金 属粒子24以外，还可以包含碳化硅等半导体粉末、氧化铝等绝缘体粉末。
而且，ESD保护器件11a也可以与其它功能元件一起内置在基板内。
此外，在上述的制造方法中，在用于使放电电极16及17、以及放电辅助电极18进行烧结的烧成的同时，实施了用于使绝缘体基材12进行烧结的烧成，但也可以预先准备由经过烧结的陶瓷构成的绝缘体基材，在该绝缘体基材上形成放电电极及放电辅助电极。
接下来，对为了确认本发明的效果而实施的实验例进行说明。
[实验例]
＜评价试料的制作＞
（1）陶瓷生片的制作
作为陶瓷材料，准备了以Ba、Al、及Si为主要成分的材料。然后，将各材料进行调和直到成为规定的组分，然后在800～1000℃下进行了预烧。利用氧化锆球磨机对所得到的预烧粉末进行12小时的粉碎，从而获得陶瓷粉末。
接下来，对该陶瓷粉末添加包含甲苯及燃料用酒精（日语：エキネン）的有机溶剂，并将它们进行混合，然后，进一步添加粘合剂及可塑剂，再次将它们进行混合，从而得到了浆料。
接下来，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。在此处所制作出的一个陶瓷生片在图4至图8中作为陶瓷生片31进行图示，而且，另一个陶瓷生片在图7及图8中作为陶瓷生片36进行图示。
（2）放电辅助电极用糊料的制作
作为坯原料，准备了表1记载的半导体粉末、以及表2记载的金属粉末。
表1
表2
在表1及表2中，“平均粒径”利用激光衍射式粒度分布法进行了测定，“SSA”（比表面积）利用BET法进行了测定，“比重”利用气相置换法进行了测定。
接下来，将由表3的“半导体粉末种类”一栏所示的记号所表示的表1记载的半导体粉末、以及由表3的“金属粉末种类”一栏所示的记号所表示的表2记载的金属粉末按照由表3的“重量组分”及“体积组分”二栏所示的比例进行调和，并利用机械融合法得到表3记载的半导体复合化金属粉末。
表3
在表3中，对于本发明的范围之外的试料，对该试料编号标注了*。
在表3中，对“比重”利用气相置换法进行了测定。此外，“半导体量/金属粉末的SSA”中的“半导体量”表示固接在金属粒子表面上的半导体粉末的覆盖量，利用ICP-AES法（电感耦合等离子体原子发射光谱法）进行测定，“金属粉末的SSA”利用BET法进行测定。
另一方面，使重均分子量为5×104的ETHOCEL（日语：エトセル）树脂和重均分子量为8×103的醇酸树脂溶解到萜品醇内，从而获得有机载体。在有机载体中，ETHOCEL树脂的含有率为9.0重量％，醇酸树脂的含有率为4.5重量％，萜品醇的含有率为86.5重量％。
接下来，将表1记载的半导体粉末、表2记载的金属粉末或表3记载的半导体复合化金属粉末、以及上述有机载体调和成表4所示的数值的体积％，并利用三辊机进行分散处理，从而得到放电辅助电极用糊料S-1～S-26。
表4
在表4中，对于本发明的范围之外的试料，对该试料编号标注了*。
（3）放电电极用糊料的制作
将40重量％的平均粒径1μm的Cu粉末、40重量％的平均粒径3μm的Cu粉末、以及20重量％的通过使乙基纤维素溶解到萜品醇内而制成的有机载体进行调和，并利用三辊机进行混合，从而制作出放电电极用糊料。
（4）烧去层用树脂颗粒糊料的制作
为了形成在烧成时被烧去而成为空洞的烧去层，制作树脂颗粒糊料。将38重量％的平均粒径1μm的交联丙烯酸树脂珠、以及62重量％的通过使乙基纤维素溶解到二氢松油醇乙酸酯（日语：ジヒドロターピニルアセテート）内制作而成的有机载体进行调和，并利用三辊机进行混合，从而制作出烧去层用树脂颗粒糊料。
（5）外部端子电极用糊料的制作
将80重量％的平均粒径约1μm的Cu粉末、5重量％的转化点620℃且软化点720℃的平均粒径约为1μm的硼硅酸盐碱玻璃料、以及15重量％的通过使乙基纤维素溶解到萜品醇内制作而成的有机载体进行调和，并利用三辊机进行混合，从而制作出外部端子电极用糊料。
（6）各糊料的印刷
首先，如图4所示，在陶瓷生片31的一个主面上涂布放电辅助电极用糊料，从而形成尺寸为150μm×100μm的未烧成的放电辅助电极32。此处，作为放电辅助电极用糊料，将表4所示的各种组分的放电辅助电极用糊料S-1～S～26中的某一个如表5的“放电辅助电极糊料”一栏所示的那样进行使用。
接下来，在陶瓷生片31的上述主面上，以与未烧成的放电辅助电极32一部分重合的方式涂布放电电极用糊料，从而如图5所示，形成未烧成的第1及第2放电电极33及34。在未烧成的放电辅助电极32上，未烧成的第1及第2放电电极33及34隔开20μm的间隙G彼此相对，相对部的宽度W为100μm。在图5中也显示了其它部分的尺寸。
接下来，如图6所示，以覆盖未烧成的第1和第2放电电极33和34之间的间隙G的方式涂布烧去层用树脂颗粒糊料，从而形成尺寸为140μm×150μm的未烧成的烧去层35。
（7）层叠、压接
如图7所示，将多片未涂布糊料的第2陶瓷生片36层叠在如上所述地形成了未烧成的放电辅助电极层32、未烧成的放电电极33及34、以及未烧成的烧去层35的第1陶瓷生片31的主面上，并进行压接，从而得到未烧成的绝缘体基材37。将该绝缘体基材37设置为在烧成后的厚度为0.3mm。
（8）切割以及外部端子电极用糊料的印刷
利用微型切割机对上述绝缘体基材37进行切割，并使烧成后的平面尺寸为1.0mm×0.5mm。另外，应该理解为图5所示的尺寸以及图4至图7所示的陶瓷生片31等的外形形状是该切割工序之后的阶段的尺寸和形状。
接下来，如图8所示，在绝缘体基材37的外表面上涂布外部端子电极用糊料，由此，形成分别与第1及第2放电电极33及34相连接的未烧成的第1及第2外部端子电极38及39。由此，得到未烧成的ESD保护器件40。
（9）烧成
在使用N2/H2/H2O进行了气氛控制的烧成炉中，将上述未烧成的ESD保护器件40在980～1000℃的范围内的适当的最高温度下进行烧成，从而得到图 9所示的具有空洞部41的ESD保护器件42。另外，将烧成炉的气氛设定为Cu始终不会氧化的氧浓度。
＜特性评价＞
接下来，利用以下的方法，对如上所述那样制成的各试料所涉及的ESD保护器件分别进行作为初始特性的初始短路特性和峰值电压特性、以及作为可靠性特性的重复峰值电压特性和重复短路特性的评价。
（1）初始短路特性
对各试料所涉及的ESD保护器件的外部端子电极之间施加50V的直流电压来测定绝缘电阻。在绝缘电阻表示为108Ω以上时判定为初始短路特性良好，并在表5的“初始短路”栏中表示为“○”，在绝缘电阻表示为小于108Ω时判定为初始短路特性不良，并在表5的“初始短路”栏中表示为“×”。
另外，对于判定为初始短路特性不良的ESD保护器件，判定为无法实际应用，因此未实施此后的特性评价（峰值电压特性、重复峰值电压特性、重复短路特性）。
（2）峰值电压特性
使用静电枪对各试料所涉及的ESD保护器件施加8kV的静电。此时，将利用示波器测定得到的电压定义为峰值电压，在峰值电压小于500V时判定为峰值电压特性良好，并在表5的“峰值电压”栏中表示为“○”，在峰值电压为500V以上时判定为峰值电压特性不良，并在表5的“峰值电压”栏中表示为“×”。
（3）重复峰值电压特性
使用与上述峰值电压特性的评价的情况相同的装置，对各试料所涉及的ESD保护器件施加100次8kV的静电。在施加了100次静电之后，再次施加 8kV的静电来测定峰值电压，在峰值电压小于500V时判定为重复峰值电压特性良好，并在表5的“重复峰值电压”栏中表示为“○”，在峰值电压为500V以上时判定为重复峰值电压特性不良，并在表5的“重复峰值电压”栏中表示为“×”。
（4）重复短路特性
使用与评价上述峰值电压特性及重复峰值电压特性的情况相同的装置，对各试料所涉及的ESD保护器件施加100次8kV的静电。每次施加静电都进行各试料的绝缘电阻的测定，一次也没有测定到电阻值小于106Ω的情况下判定为重复短路特性良好，并在表5的“重复短路”一栏中表示为“○”，只要有一次测定到电阻值小于106Ω的情况下判定为重复短路特性不良，并在表5的“重复短路”一栏中表示为“×”。
（5）综合评价
对上述初始短路特性、峰值电压特性、重复峰值电压特性及重复短路特性的各评价中全部判定为良好的试料判定为能实际应用，并在表5的“综合评价”一栏内表示为“○”，对至少有一个特性（此处为初始短路特性）被判定为不良的试料判定为不能实际应用，并在表5的“综合评价”一栏内表示为“×”。
[表5]
在表5中，对于本发明的范围之外的试料，对该试料编号标注了*。
本发明的范围内的试料3～5、10、及15的ESD保护器件具有优异的初始特性（初始短路特性、峰值电压特性）和优异的可靠性特性（重复峰值电压特性、重复短路特性）。对于这些试料，对放电辅助电极部进行SEM观察，呈现为Cu粉末彼此通过由SiO2构成的较薄的玻璃状物质进行结合的状态。
与之不同的是，本发明的范围外的试料1、2、6～9、11～14、及16的ESD保护器件的初始短路特性不良。对于这些试料，对放电辅助电极部进行SEM观察，呈现为Cu粉末彼此粒子生长的状态。初始短路特性不良的原因可以推断为：对于试料1、2、6～9、及11～14，表3的“半导体量/金属粉末的SSA”小于8，Cu粉末的单位表面上覆盖的碳化硅粉末量较少，因此，所露出的Cu粉末表面增多，该露出面彼此烧结。此外，对于试料16的原因可以推断为：作为半导体粉末，使用了表1所示的平均粒径为500nm这样的较大的半导体粉末H-2，因此，所露出的Cu粉末表面增多，该露出面彼此烧结。
此外，本发明的范围外的试料17～26的ESD保护器件的初始短路特性不良。对于这些试料，对放电辅助电极部进行SEM观察，确认了Cu粉末彼此进行粒子生长的部位、以及玻璃状物质产生偏析的部位。初始短路特性不良的原因可以推断为：未使用在Cu粉末表面固接有碳化硅粉末的半导体复合化金属粉末，而是在碳化硅粉末与Cu粉末没有复合化的状态下进行使用，因此，露出的Cu粉末表面较多，该露出面彼此烧结。
从以上的实验例可见，根据本发明，能获得一种ESD保护器件，该ESD保护器件具有稳定的特性，即使重复施加静电也不易产生特性的劣变。因此，本发明能广泛应用于为了保护以半导体装置等为代表的各种设备、装置而使用的ESD保护器件的领域。
标号说明
11、11a、42 ESD保护器件
12 绝缘体基材
16、17 放电电极
18 放电辅助电极
19、41 空洞
20、21 外部端子电极
23 半导体膜
24 金属粒子
31、36 陶瓷生片
32 未烧成的放电辅助电极
33、34 未烧成的放电电极
35 未烧成的烧去层
37 未烧成的绝缘体基材
38、39 未烧成的外部端子电极
40 未烧成的ESD保护器件
G 间隙

Claims (2)

1.一种ESD保护器件的制造方法，其特征在于，包括：
准备半导体复合化金属粉末的工序,该半导体复合化金属粉末在金属粒子表面固接有由碳化硅构成的半导体粉末；
准备绝缘体基材的工序；
在所述绝缘体基材的表面或内部形成包含所述半导体复合化金属粉末的未烧成的放电辅助电极的工序；
在所述绝缘体基材的表面或内部形成在所述放电辅助电极上配置成彼此相对的第1及第2放电电极的工序；以及
对所述未烧成的放电辅助电极进行烧成的工序，
所述半导体复合化金属粉末的所述半导体粉末的覆盖量Q与所述金属粉末的比表面积S的关系为Q/S≥8，其中，覆盖量Q的单位为重量％，比表面积S的单位为m2/g。
2.如权利要求1所述的ESD保护器件的制造方法，其特征在于，
准备所述绝缘体基材的工序包括准备包含第1及第2陶瓷生片在内的多个陶瓷生片的工序，
形成所述未烧成的放电辅助电极的工序、以及形成所述第1及第2放电电极的工序在所述第1陶瓷生片上实施，
所述ESD保护器件的制造方法还包括以下工序：
以覆盖所述第1及第2放电电极之间的间隙的方式形成烧去层的工序；
将所述第2陶瓷生片以覆盖所述未烧成的放电辅助电极、所述第1及第2放电电极、以及所述烧去层的方式层叠在所述第1陶瓷生片上，从而获得未烧成的绝缘体基材的工序；以及
在所述绝缘体基材的表面上形成分别与所述第1及第2放电电极进行电连接的第1及第2外部端子电极的工序，
所述进行烧成的工序包含对所述陶瓷生片进行烧结来获得所述绝缘体基材的工序、以及使所述烧去层被烧去的工序。
CN201280044289.6A 2011-09-14 2012-08-26 Esd保护器件及其制造方法 Active CN103797669B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011200089 2011-09-14
JP2011-200089 2011-09-14
PCT/JP2012/071518 WO2013038892A1 (ja) 2011-09-14 2012-08-26 Ｅｓｄ保護デバイスおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103797669A CN103797669A (zh) 2014-05-14
CN103797669B true CN103797669B (zh) 2016-08-17

Family

ID=47883126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280044289.6A Active CN103797669B (zh) 2011-09-14 2012-08-26 Esd保护器件及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9117834B2 (zh)
JP (1) JP5713112B2 (zh)
KR (1) KR101540388B1 (zh)
CN (1) CN103797669B (zh)
WO (1) WO2013038892A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204376195U (zh) * 2012-03-28 2015-06-03 株式会社村田制作所 Esd保护装置
WO2019005159A1 (en) * 2017-06-30 2019-01-03 Intel Corporation METAL-INSULATION TRANSITION DEVICES FOR PROTECTION AGAINST ELECTROSTATIC DISCHARGE
TWI790003B (zh) * 2021-11-18 2023-01-11 佳邦科技股份有限公司 過電壓保護元件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1805665A (zh) * 2005-12-30 2006-07-19 上海维安热电材料股份有限公司 贴片式高分子基esd防护器件的制造方法
CN101183576A (zh) * 2007-12-13 2008-05-21 上海维安热电材料股份有限公司 具有过流和esd双重防护的插件型热敏元件及其制造方法
CN101933204A (zh) * 2008-02-05 2010-12-29 株式会社村田制作所 Esd保护器件

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297524A (ja) * 2002-03-29 2003-10-17 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ及びその製造方法
TW200816232A (en) 2006-09-28 2008-04-01 Inpaq Technology Co Ltd Material of an over voltage protection device, over voltage protection device and manufacturing method thereof
JPWO2010067503A1 (ja) * 2008-12-10 2012-05-17 株式会社村田製作所 Ｅｓｄ保護デバイス
CN102576586B (zh) * 2009-09-30 2015-06-03 株式会社村田制作所 Esd保护器件及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1805665A (zh) * 2005-12-30 2006-07-19 上海维安热电材料股份有限公司 贴片式高分子基esd防护器件的制造方法
CN101183576A (zh) * 2007-12-13 2008-05-21 上海维安热电材料股份有限公司 具有过流和esd双重防护的插件型热敏元件及其制造方法
CN101933204A (zh) * 2008-02-05 2010-12-29 株式会社村田制作所 Esd保护器件

Also Published As

Publication number Publication date
KR101540388B1 (ko) 2015-07-29
US9117834B2 (en) 2015-08-25
KR20140046072A (ko) 2014-04-17
WO2013038892A1 (ja) 2013-03-21
JP5713112B2 (ja) 2015-05-07
JPWO2013038892A1 (ja) 2015-03-26
US20140191360A1 (en) 2014-07-10
CN103797669A (zh) 2014-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102576586B (zh) Esd保护器件及其制造方法
CN102224649B (zh) Esd保护器件及其制造方法
CN104145386B (zh) Esd保护器件及其制造方法
KR101555047B1 (ko) Esd 보호 디바이스 및 그 제조방법
CN103270656B (zh) Esd保护装置及其制造方法
CN103797669B (zh) Esd保护器件及其制造方法
CN104160567B (zh) Esd保护器件及其制造方法
CN103155312B (zh) Esd保护器件及其制造方法
CN108701972A (zh) Esd保护装置及其制造方法
JP5716835B2 (ja) Ｅｓｄ保護デバイスおよびその製造方法
JP5783320B2 (ja) Ｅｓｄ保護デバイス
CN105359360A (zh) 浪涌保护器件及其制造方法以及包含该器件的电子元器件
CN108701969A (zh) Esd保护装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant