CN104078447B - 过电压保护元件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过电压保护元件及其制备方法，包含一基板；一绝缘层，设置于该基板上，该绝缘层具有一凹槽；以及一导体层，设置于该绝缘层上，该导体层具有一第一电极及一第二电极，二者形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路下方。本发明的过电压保护元件的制备方法包含形成一绝缘层于一基板上；形成一凹槽于该绝缘层之内；形成一光阻图案，其填满该凹槽并凸伸出该绝缘层；形成一导体层于该绝缘层上，该光阻图案分隔该导体层而形成一第一电极及一第二电极；以及去除该光阻图案，由此该第一电极及该第二电极形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路下方。

Description

过电压保护元件及其制备方法

技术领域

本发明关于一种过电压保护元件及其制备方法，特别关于一种采用空气放电技术的过电压保护元件及其制备方法。

背景技术

电子电路在运作中，若产生电压异常或静电放电(ESD)，则电子电路上的电子元件可能损坏。为此，电子电路中，常设置过电压保护器，以保护电子电路上的电子元件，使其不受电压异常或静电放电的影响。

在现今电子产品的先进以及工艺技术提升的进步下，电子产品尺寸逐渐缩小，使得静电放电对于精密电子零件的损害程度渐趋严重，加上近年來手持式行动设备的发展迅速，因此在静电防护的要求日益增加。比照目前应用于静电防护的方法中，以空气放电的方式最为常見。

然而，现有的空气放电保护元件的设计方式，多属于直接在基版上制作放电电极，此一保护元件容易有漏电问题产生，造成静电保护稳定度降低。

发明内容

本发明提供一种采用空气放电技术的过电压保护元件及其制备方法，其具有一绝缘凹槽，可容纳放电过程中掉落的金属碎屑，避免形成短路，以确保过电压保护元件的稳定性。

本发明的过电压保护元件的一实施例，包含一基板；一绝缘层，设置于该基板之上，该绝缘层具有一凹槽；以及一导体层，设置于该绝缘层之上，该导体层具有一第一电极及一第二电极，该第一电极及该第二电极形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路的下方。

本发明的过电压保护元件的另一实施例，包含一绝缘基板，具有一凹槽；以及一导体层，设置于该绝缘基板之上，该导体层具有一第一电极及一第二电极，该第一电极及该第二电极形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路的下方。

本发明的过电压保护元件的制备方法的一实施例，包含形成一绝缘层于一基板之上；形成一凹槽于该绝缘层之内；形成一光阻图案，其填满该凹槽并凸伸出该绝缘层；形成一导体层于该绝缘层之上，该光阻图案分隔该导体层而形成一第一电极及一第二电极；以及去除该光阻图案，藉此该第一电极及该第二电极形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路的下方。

本发明的过电压保护元件的制备方法的另一实施例，包含形成一凹槽于一绝缘基板之内；形成一光阻图案，其填满该凹槽并凸伸出该绝缘基板；以及形成一导体层于该绝缘基板之上，该光阻图案分隔该导体层而形成一第一电极及一第二电极；以及去除该光阻图案，由此该第一电极及该第二电极形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路的下方。

上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的申请专利范围标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本发明所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中具有通常知识者也应了解，这类等效建构无法脱离后附的申请专利范围所界定的本发明的精神和范围。

附图说明

通过参照前述说明及下列图式，本发明的技术特征及优点得以获得完全了解。

图1例示本发明一实施例的过电压保护元件；

图2至图10例示本发明一实施例的过电压保护元件的制备方法；

图11例示本发明另一实施例的过电压保护元件；以及

图12至图19例示本发明另一实施例的过电压保护元件的制备方法。

其中，附图标记说明如下：

10：过电压保护元件

11：基板

13：绝缘层

13A：凹槽

13B：预定区域

14：种晶层

15：导体层

15A：第一电极

15B：第二电极

16：光阻层

16A：预定区域

16B：光阻图案

17：垫高层

17A：开口

18：光阻层

18A：预定区域

18B：光阻图案

19：保护层

60：过电压保护元件

61：基板

61A：凹槽

64：种晶层

65：导体层

65A：第一电极

65B：第二电极

66：光阻层

66A：预定区域

66B：光阻图案

67：垫高层

67A：开口

68：光阻层

68A：预定区域

68B：光阻图案

69：保护层

具体实施方式

为了使具有通常知识者能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及结构。显然地，本发明的实现并未限定于相关领域的具有通常知识者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的结构或步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他实施例中，且本发明的范围不受限定，其以后附的申请专利范围为准。

在下文中本发明的实施例系配合所附图式以阐述细节。说明书所提及的“实施例”、“此实施例”、“其他实施例”等等，意指包含在本发明的该实施例所述有关的特殊特性、构造、或特征。说明书中各处出现的“在此实施例中”的片语，并不必然全部指相同的实施例。

本发明关于一种过电压保护元件及其制备方法。下列记载详细说明本发明的实施步骤及结构以使本发明得以被完整地了解。本发明的实现并不限于具有特定知识的具有通常知识者。此外，现有的结构及步骤并未记载于下文，以免本发明受到不必要的限制。本发明的较佳实施例将于下文中描述，然而本发明除了下文之外，也可广泛地实现于其它实施例中。本发明的范围不应限制于下文的记载，而应由申请专利范围予以定义。

图1例示本发明一实施例的过电压保护元件10。在一实施例中，该过电压保护元件10包含一基板11、一绝缘层13、一导体层15、一垫高层17、及一保护层19。在此实施例中，该绝缘层13设置于该基板11之上，且具有一凹槽13A；该导体层15设置于该绝缘层13之上，具有一第一电极15A及一第二电极15B，形成一放电通路，且该凹槽13A位于该放电通路的下方；该垫高层17设置于该导体层15之上，具有一开口17A，至少局部曝露该第一电极15A及该第二电极15B；该保护层19设置于该垫高层17之上，且该保护层19遮蔽该开口17A。

在一实施例中，该开口17A的断面宽度大于该凹槽13A的断面宽度，该第一电极15A的断面具有一第一尖部，该第二电极15B的断面具有一第二尖部，面向该第一尖部，且该第一尖部及该第二尖部设置于该凹槽13A之上。如此，当高电压施加于该第一电极15A与该第二电极15B时，该第一尖部与该第二尖部经由其间的空气放电，其作用如同电弧放电，使得该第一电极15A与该第二电极15B产生电极碎屑，而该凹槽13A即可容纳放电过程中掉落的金属碎屑，避免金属碎屑堆积而造成该第一电极15A与该第二电极15B形成短路，进而确保该过电压保护元件10的稳定性。

在一实施例中，该基板11包含氧化铝或陶瓷材料，该绝缘层13包含聚亚酰胺，该导体层15包含铜，该垫高层17包含环氧树脂或聚亚酰胺，该保护层19包含环氧树脂或聚亚酰胺。在一实施例中，为避免外部环境的物质落入该第一电极15A该第二电极15B之间，造成该第一电极15A与该第二电极15B形成短路，过电压保护元件10也包含该保护层19，经配置以隔离该导体层15与外部环境。在一实施例中，该垫高层17隔离该保护层19与该导体层15之外，其开口17A也提供额外的空间，该第一尖部与该第二尖部得经由其间的空气进行放电。

图2至图10例示本发明一实施例的过电压保护元件10的制备方法。参考图2，在一实施例中，首先形成一绝缘层13(例如，感光性聚亚酰胺层)于一基板11(例如，氧化铝基板或陶瓷基板)之上，并对该绝缘层13的一预定区域13B进行一曝光工艺，再进行一显影工艺以局部去除该预定区域13B而形成一凹槽13A于该绝缘层13之内，如图3所示。

参考图4，进行一溅镀工艺以形成一种晶层14(例如，钛钨合金层、铜层、镍铬合金层)于该绝缘层13及该基板11之上，并进行一涂布工艺以形成一光阻层16于该种晶层14之上，再对该光阻层16的一预定区域16A进行一曝光工艺。之后，进行一显影工艺以局部去除该预定区域16A而形成一形成一光阻图案16B，其填满该凹槽13A并凸伸出该绝缘层13，如图5所示。在一实施例中，该光阻图案16B具有一上窄下宽的断面。

参考图6，进行一电镀工艺以形成一导体层15于该绝缘层13之上，该光阻图案16B分隔该导体层15而形成一第一电极15A及一第二电极15B。之后，去除该光阻图案16B，由此该第一电极15A及该第二电极15B形成一放电通路，且该凹槽13A位于该放电通路的下方，如图7所示。在图6及图7中，该种晶层14已并入该导体层15，而未显示于图中。在一实施例中，由于该光阻图案16B具有一上窄下宽的断面，使得该第一电极15A的断面具有一第一尖部，该第二电极15B的断面具有一第二尖部，且该第一尖部及该第二尖部设置于该凹槽13A之上。

参考图8，进行一涂布工艺以形成一光阻层18于该导体层15之上，并对该光阻层18的一预定区域18A进行一曝光工艺，再进行一显影工艺以局部去除该预定区域18A的光阻层16而形成一光阻图案18B。之后，利用该光阻图案18B，形成一垫高层17于该导体层15之上，如图9所示。在一实施例中，该垫高层17可为导体层或绝缘层，其制备方法与该导体层15的制备方法相似。

参考图10，去除该光阻图案18B以形成一开口17A于该垫高层17之内，该开口17A至少局部曝露该第一电极15A及该第二电极15B，其中该开口17A的断面宽度大于该凹槽13A的断面宽度。之后，在该垫高层17之上粘贴一保护层19(例如，聚亚酰胺干膜)，其遮蔽该开口17A。

图11例示本发明另一实施例的过电压保护元件60。在一实施例中，该过电压保护元件60包含一绝缘基板61、一导体层65、一垫高层67、及一保护层69。在此实施例中，该绝缘基板61具有一凹槽61A；该导体层65设置于该绝缘基板61之上，具有一第一电极65A及一第二电极65B，二者形成一放电通路，且该凹槽61A位于该放电通路的下方；该垫高层67设置于该导体层65之上，具有一开口67A，至少局部曝露该第一电极65A及该第二电极65B；该保护层69设置于该垫高层67之上，且该保护层69遮蔽该开口67A。在一实施例中，该绝缘基板61包含氧化铝或陶瓷材料，该导体层65包含铜，该垫高层67包含环氧树脂或聚亚酰胺，该保护层69包含环氧树脂或聚亚酰胺。

在一实施例中，该开口67A的断面宽度大于该凹槽61A的断面宽度，该第一电极65A的断面具有一第一尖部，该第二电极65B的断面具有一第二尖部，面向该第一尖部，且该第一尖部及该第二尖部设置于该凹槽61A之上。如此，当高电压施加于该第一电极65A与该第二电极65B时，该第一尖部与该第二尖部经由其间的空气放电，其作用如同电弧放电，使得该第一电极65A与该第二电极65B产生电极碎屑，而该凹槽61A即可容纳放电过程中掉落的金属碎屑，避免金属碎屑堆积而造成该第一电极65A与该第二电极65B形成短路，进而确保该过电压保护元件60的稳定性。

在一实施例中，为避免外部环境的物质落入该第一电极65A与该第二电极65B之间，造成该第一电极65A与该第二电极65B形成短路，过电压保护元件60也包含该保护层69，经配置以隔离该导体层65与外部环境。在一实施例中，该垫高层67隔离该保护层69与该导体层65之外，其开口67A也提供额外的空间，该第一尖部与该第二尖部得经由其间的空气进行放电。

图12至图19例示本发明另一实施例的过电压保护元件60的制备方法。参考图12，在一实施例中，首先在一绝缘基板61(例如，氧化铝基板或陶瓷基板)的一上表面形成一凹槽61A，其可采用红外光雷射或紫外光雷射对该绝缘基板61的上表面进行雕刻而形成该凹槽61A。

参考图13，进行一溅镀工艺以形成一种晶层64(例如，钛钨合金层、铜层、镍铬合金层)于该绝缘基板61之上，并进行一涂布工艺以形成一光阻层66于该种晶层64之上，再对该光阻层66的一预定区域66A进行一曝光工艺。之后，进行一显影工艺以局部去除该预定区域66A而形成一形成一光阻图案66B，其填满该凹槽61A并凸伸出该绝缘基板61，如图14所示。在一实施例中，该光阻图案66B具有一上窄下宽的断面。

参考图15，进行一电镀工艺以形成一导体层65于该绝缘基板61之上，该光阻图案66B分隔该导体层65而形成一第一电极65A及一第二电极65B。之后，去除该光阻图案66B，藉此该第一电极65A及该第二电极65B形成一放电通路，且该凹槽61A位于该放电通路的下方，如图16所示。在图15及图16中，该种晶层64已并入该导体层65，而未显示于图中。在一实施例中，由于该光阻图案66B具有一上窄下宽的断面，使得该第一电极65A的断面具有一第一尖部，该第二电极65B的断面具有一第二尖部，且该第一尖部及该第二尖部设置于该凹槽61A之上。

参考图17，进行一涂布工艺以形成一光阻层68于该导体层65之上，并对该光阻层68的一预定区域68A进行一曝光工艺，再进行一显影工艺以局部去除该预定区域68A的光阻层66而形成一光阻图案68B。之后，利用该光阻图案68B，形成一垫高层67于该导体层65之上，如图18所示。在一实施例中，该垫高层67可为导体层或绝缘层，其制备方法与该导体层65的制备方法相似。

参考图19，去除该光阻图案68B以形成一开口67A于该垫高层67之内，该开口67A至少局部曝露该第一电极65A及该第二电极65B，其中该开口67A的断面宽度大于该凹槽61A的断面宽度。之后，在该垫高层67之上粘贴一保护层69(例如，聚亚酰胺干膜)，其遮蔽该开口67A。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中具有通常知识者应了解，在不背离后附申请专利范围所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代，或者采用上述二种方式的组合。

此外，本案的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中具有通常知识者应了解，基于本发明教示及揭示工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者系以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，也可使用于本发明。因此，以下的申请专利范围用以涵盖用以此类工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。

Claims (8)

1.一种过电压保护元件的制备方法，包含：

形成一绝缘层于一基板之上；

形成一凹槽于该绝缘层之内；

形成一光阻图案，其填满该凹槽并凸伸出该绝缘层；

形成一导体层于该绝缘层之上，该光阻图案分隔该导体层而形成一第一电极及一第二电极；以及

去除该光阻图案，由此该第一电极及该第二电极形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路的下方。

2.根据权利要求1所述的过电压保护元件的制备方法，还包含：

形成一垫高层于该导体层之上，该垫高层具有一开口，至少局部曝露该第一电极及该第二电极；以及

形成一保护层于该垫高层之上，且该保护层遮蔽该开口。

3.根据权利要求2所述的过电压保护元件的制备方法，其中该开口的断面宽度大于该凹槽的断面宽度。

4.根据权利要求1所述的过电压保护元件的制备方法，其中该光阻图案具有一上窄下宽的断面，使得该第一电极的断面具有一第一尖部，该第二电极的断面具有一第二尖部，该第一尖部及该第二尖部设置于该凹槽之上。

5.一种过电压保护元件的制备方法，包含：

形成一凹槽于一绝缘基板之内；以及

形成一光阻图案，其填满该凹槽并凸伸出该绝缘基板；

形成一导体层于该绝缘基板之上，该光阻图案分隔该导体层而形成一第一电极及一第二电极；以及

去除该光阻图案，藉此该第一电极及该第二电极形成一放电通路，且该凹槽位于该放电通路的下方。

6.根据权利要求5所述的过电压保护元件的制备方法，还包含：

形成一垫高层于该导体层之上，该垫高层具有一开口，至少局部曝露该第一电极及该第二电极；以及

形成一保护层于该垫高层之上，且该保护层遮蔽该开口。

7.根据权利要求6所述的过电压保护元件的制备方法，其中该开口的断面宽度大于该凹槽的断面宽度。

8.根据权利要求5所述的过电压保护元件的制备方法，其中该光阻图案具有一上窄下宽的断面，使得该第一电极的断面具有一第一尖部，该第二电极的断面具有一第二尖部，该第一尖部及该第二尖部设置于该凹槽之上。