CN105722307B - 静电放电保护器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种静电放电保护器件及其制造方法，所述静电放电保护器件包括：基板；一对电极，被设置为在基板上彼此分开；有机绝缘层，堆叠在一对电极和基板上，以完整地覆盖所述电极的各自的一部分，其中，形成在一对电极之间的中空部形成在有机绝缘层中。

Description

静电放电保护器件及其制造方法

本申请要求于2014年12月23日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0187488号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被包含于此。

技术领域

本公开涉及一种静电放电保护器件及其制造方法。

背景技术

随着对便携式电子产品以及在各种环境下所使用的新型的电子产品的需求的增加，对于保护这种电子产品所使用的静电放电(ESD)保护器件的必要性也增加。也就是说，随着小型化和高集成度，以及电子产品的运行速度的提高，使用静电放电保护器件的必要性进一步提高。

同时，根据电子产品的特性，瞬态电压抑制器(TVS)二极管、多层压敏电阻器(MLV)、电压可变聚合物等已被用作静电放电保护器件。

发明内容

根据本公开的示例性实施例，一种静电放电保护器件可包括：基板；一对电极；有机绝缘层，其中，形成在一对电极之间的中空部形成在有机绝缘层中。

根据本公开的另一方面，一种制造静电放电保护器件的方法可包括：在基板上设置彼此分开的一对电极；在基板和所述电极上涂敷包含挥发性溶剂的膏；对膏进行热处理，以使挥发性溶剂挥发，从而在所述电极之间形成中空部；使膏固化，以形成有机绝缘层。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的上述和其他方面、特点及优点将会被更加清楚地理解，在附图中：

图1是根据本公开的示例性实施例的静电放电保护器件的透视图；

图2是沿图1的线I-I截取的静电放电保护器件的剖视图；

图3是图2的A部分的放大图；

图4是示出制造根据本公开的示例性实施例的静电防电保护器件的方法的流程图；

图5至图10是示出根据本公开的示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法的过程的视图。

具体实施方式

以下，将参照附图在下面描述本发明构思的实施例。

然而，本发明构思可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的具体实施例。更确切地说，提供这些实施例以使本公开将是彻底的和完整的，并将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。

在整个说明书中，将理解的是，当元件(诸如，层、区域或晶片(基板))被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其他元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可以不存在介于它们之间的元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。如在此所使用的，术语“和/或”包括列出的相关项的一项或更多项的任何和全部组合。

将明显的是，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可在此用于描述各个构件、组件、区域、层和/或部分，但这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面论述的第一构件、组件、区域、层或部分可被命名为第二构件、组件、区域、层和/或部分。

在这里可使用诸如“在…之上”、“上方”、“在…之下”和“下方”等的空间相对术语，以易于描述如附图所示的一个元件与其他元件的关系。将理解的是，空间相对术语意图包含除了在附图中所描绘的方位之外装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件“之上”或“上方”的元件随后将定位为在其他元件“之下”或“下方”。因此，术语“在…之上”可根据附图的特定方向而包括“在…之上”和“在…之下”两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其他方位)，并可对在这里使用的空间相对描述符做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述特定实施例，而不是意图限制本发明构思。除非上下文另外清楚地指明，否则如在此所使用的单数形式“一个(种)”和“该(所述)”也意图包括复数的形式。还应理解的是，在该说明书中使用的术语“包含”和/或“包括”列举存在的所陈述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们组成的组，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们组成的组。

在下文中，将参照示出本发明构思的实施例的示意图描述本发明构思的实施例。在附图中，例如，由于生产技术和/或公差，可估计所示出的区域的形状的变形。因此，本发明构思的实施例不应被理解为局限于在此示出的区域的特定形状，例如，不局限于包括由于制造导致的形状的改变。下面的实施例也可由一个或它们的组合而构成。

下面描述的本发明构思的内容可具有各种构造，并且虽然仅提出了在此所需的构造，但不限于此。

图1是根据本公开的示例性实施例的静电放电保护器件100的透视图，图2是沿图1的线I-I截取的静电放电保护器件100的剖视图。

参照图1和图2，根据本示例性实施例的静电放电保护器件100可包括基板110、一对电极120和有机绝缘层130，并且还可包括保护层140和外电极150。

作为基板110，可使用形成为支撑堆叠在基板110和有机绝缘层130上的一对电极120的基底。如图1所示，基板110可形成为呈板状。然而，基板110的形状不限于图1中示出的形状，除矩形形状外，基板110也可形成为具有圆板形状等。

基板110可由绝缘材料形成，从而与堆叠在基板110上的一对电极绝缘。详细地讲，基板110可全部由绝缘材料形成，以具有绝缘特性，并且基板110的堆叠有一对电极120的一个表面上形成绝缘膜，使得基板110可与一对电极120绝缘。

基板110或者形成在基板110的一个表面上的绝缘膜可由无机或有机绝缘材料形成。也就是说，基板110可以是由诸如氧化铝、二氧化硅等的无机绝缘材料形成的基板，或者是由诸如环氧树脂等有机绝缘材料形成的基板。

一对电极120可被设置为在基板110上彼此分开。一对电极120可被设置为在它们之间彼此分开预定间距(Δd)的情况下在基板110上彼此面对。一对电极120之间的间距(Δd)可根据期望的静电放电性能适当地选择。

参照图2，一对电极120的各自的前端部122可被设置为彼此面对。每个电极120的前端部122可指的是每个电极120的设置在基板110上的内部区域中的一个端部，并且每个电极120的设置在基板110的外部区域中的一个端部可被称为后端部124。

电极120中的每个电极的前端部122可彼此面对，并且电极120中的每个电极的后端部124可被设置为与基板110的侧表面平行，以分别连接到下面将要描述的外电极150，从而后端部124可暴露到基板110的外部。

由于一对电极120的各自的前端部122彼此分开预定间距(Δd)，因此在施加到电极的两端部的电压小于预定值的情况下，无电流流过。然而，在具有等于或大于预定电压值的电压(即，操作电压)施加到电极的两端的情况下，即使在两个电极120被设置为彼此分开的情况，也会有电流流过。因此，两个电极120之间的间距(Δd)可根据将要设置的操作电压而改变。

参照图1，基板110可具有彼此相交的长度方向(D1)和宽度方向(D2)。一对电极120可被设置为在基板110的长度方向(D1)上彼此分开，而在基板110的宽度方向(D2)上设置在基板110的中部区域。

如图1所示，一对电极120可形成为具有比基板110的宽度窄的宽度，并可设置在基板110上且仅覆盖基板110的一部分。

有机绝缘层130可堆叠在一对电极120和基板110上，以完整地分别覆盖一对电极120的一部分。由于有机绝缘层130形成为完整地分别覆盖一对电极120的一部分，因此，有机绝缘层130可完整地覆盖形成在一对电极120之间的间隔空间以及电极120中的每个电极的一部分(即，电极120中的每个的靠近电极120中的每个的前端部122的特定区域)。

如图1所示，有机绝缘层130可形成为在基板110的设置有一对电极120的一个表面上沿着基板110的宽度方向(D2)覆盖基板110的未被电极120中的每个所覆盖的剩余区域。也就是说，有机绝缘层130可具有与基板110的宽度相对应的宽度。

设置在一对电极120之间的中空部135可形成在有机绝缘层130中。形成在有机绝缘层130中的中空部135可设置在一对电极120之间，当具有等于或大于操作电压值的电压施加到电极120时，电流可通过中空部135在两个电极120之间流动。

在施加诸如静电的脉冲电压并因此电流在一对电极120之间流动的情况下，如果电流流经覆盖一对电极120的有机绝缘层130，则有机绝缘层130可被流经其中的电流所产生的热而损坏。

当覆盖一对电极120的有机绝缘层130由于上述原因而被损坏时，由于在反复使用时耐用性会显著恶化，因此根据期望的放电性能所确定的设计值可改变，因此即使在施加操作电压的情况下，电流也不会在两个电极之间流动，或者在施加了小于操作电压的电压的情况下，电流也可流动。

在如本示例性实施例的中空部135形成在有机绝缘层130的情况下，由于电流可流经中空部135，因此可防止对有机绝缘层130的损坏，并可改善器件的整体耐用性和操作可靠性。

同时，在如本示例性实施例的覆盖一对电极120的绝缘层由有机绝缘材料形成的情况下，与绝缘层由无机绝缘材料形成的情况相比，可降低介电常数，并因此可降低电容量。因此，可降低高速信号中的干扰，从而可改善放电性能。

此外，考虑到制造过程，在绝缘层由有机绝缘材料形成的情况下，由于绝缘层可在低温下形成，因此还可确保经济优势。

参照图2，一对电极120可被设置为暴露在中空部135中。电极120中的每个电极的前端部122可暴露在中空部135中，使得在电极120中的每个电极之间流动的电流不经过有机绝缘层130，而可流经中空部135。

图3是图2的A部分的放大图。

参照图3，有机绝缘层130可包括分散地设置在其中的导电颗粒131。导电颗粒131可以均匀地或不均匀地分散设置在有机绝缘层130中，并可包括导电无机材料或导电有机材料。

虽然在图3中示出了具有球形形状的导电颗粒131分散地设置在有机绝缘层130中的情况，但导电颗粒131可形成为具有除了球形形状之外的诸如板状等的各种形状。导电颗粒131可设置在有机绝缘层130中，使得有机绝缘层130可用作辅助电极。

详细地讲，由于有机绝缘层130由绝缘材料形成，因此，电流不会流经有机绝缘层130，但在导电颗粒131分散地设置在有机绝缘层130中的情况下，在低于预定电压值的电压值时没有电流流过，而在预定电压值或更高电压值时会有电流流过。也就是说，除了一对电极120之外，有机绝缘层130可因设置在其中的导电颗粒131而用作辅助电极。

同时，绝缘膜132可形成在分散地设置在有机绝缘层130中的导电颗粒131的表面上。导电颗粒131的表面可涂敷有绝缘膜132，使得导电颗粒131可更密集地设置在有机绝缘层130中。

也就是说，导电颗粒131可分散地设置在有机绝缘层130中，从而导电颗粒131可与与其相邻的导电颗粒保持绝缘。当导电颗粒131之间的间距减小时，即使处于低电压，也会有电流流过。因此，需要保持导电颗粒131之间的间距处于预定值或更大值。然而，在绝缘膜132形成在导电颗粒131的每个的表面上的情况下，可减小导电颗粒131之间的间距。

同时，有机绝缘层130可由包含环氧树脂、聚氨酯和硅树脂中的至少一种的材料形成。也就是说，有机绝缘层130可由诸如聚合物树脂的有机绝缘材料形成，由于与无机绝缘材料相比，这种材料具有低介电常数，因此，可降低高速信号中的干扰，从而可保持整体高放电性能。

再次参照图1和图2，根据本示例性实施例的静电放电保护器件100还可包括保护层140和一对外电极150。

保护层140可堆叠在一对电极120、有机绝缘层130以及基板110上，以覆盖所述电极120、有机绝缘层130和基板110。保护层140可由包含环氧树脂的材料形成，从而保护层140可如基板110那样与电极120电绝缘。

保护层140可完整地覆盖基板110的未被有机绝缘层130、电极120覆盖的剩余区域以及绝缘层130的上表面和侧表面。基板110可用于支撑一对电极120和有机绝缘层130，保护层140可覆盖基板110、电极和有机绝缘层130的上表面，以保护每个组件。

一对外电极150可分别电连接到一对电极120，并且可被设置为覆盖基板110和保护层140的侧表面。电力可施加到一对外电极150，并且施加的电力可传输到分别电连接到一对外电极150并设置在基板110上的一对电极120。

图4是示出根据本公开的示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法的流程图，图5至图10是示出根据本公开的示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法的过程的视图。

参照图4，根据本示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法可包括：在基板上设置一对电极(S100)，将膏涂敷到基板和电极(S200)，对膏进行热处理(S300)，使膏固化以形成有机绝缘层(S400)。下面，将参照图5至图10详细地描述每个过程。

参照图5，在将一对电极设置在基板上的步骤(S100)中，一对电极120可被设置为在制备的基板110的一个表面上彼此分开。在基板110上设置一对电极120的方法可从现有技术已知的方法中适当地选择。例如，一对电极120可通过诸如涂布法、转印法、电镀法、非电镀沉积法、溅射法等方法设置并形成在基板110上。

在将一对电极设置在基板上的步骤(S100)中，一对电极120可设置为彼此面对，并且它们之间具有预设的间距(Δd)。形成在彼此分开的一对电极120之间的间距(Δd)可根据期望的放电性能而合适地选择。

参照图6，在将膏涂敷到基板和电极的步骤(S200)中，可将包含挥发性溶剂的膏136涂敷到基板110和一对电极120。膏136可被涂敷为完整地覆盖电极120中的每个电极的前端部。因此，膏136可涂敷在形成在一对电极120之间的间隔空间。

膏136可由包含挥发性溶剂的有机粘合剂形成。有机粘合剂可由包含环氧树脂、聚氨酯和硅树脂中的至少一种的材料形成。也就是说，膏136可以是其中诸如环氧树脂、聚氨酯和硅树脂的聚合物处于熔化状态的有机粘合剂。

在这种情况下，导电颗粒可填充在有机粘合剂中，并且绝缘膜可形成在到导电颗粒的表面上。填充在有机粘合剂中的导电颗粒的量可根据所需的放电性能合适地选择，导电颗粒可通过有机粘合剂与设置为与其相邻的其他导电颗粒一次绝缘，并通过形成在导电颗粒的表面的绝缘膜与设置为与其相邻的其他导电颗粒二次绝缘。

膏136可以是其中的挥发性溶剂添加到由聚合物材料形成的处于熔化状态的有机粘合剂的复合物材料。这里，挥发性溶剂可以是丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)，膏136的黏度可以根据添加的挥发性溶剂的量进行调节。

换句话说，涂敷到基板110和一对电极120的膏136可包含有机粘合剂、挥发性溶剂和导电颗粒。膏136可涂敷在基板110和电极120上。可替换地，膏136可转印或印刷在基板110和电极120上。

参照图7，在膏的热处理(S300)中，膏136可被热处理，以使包含在膏136中的挥发性溶剂挥发，从而形成电极120之间的中空部135。热处理可在200℃或更低的温度执行。

包含在膏136中的挥发性溶剂可在200℃或更低的温度挥发，在挥发性溶剂挥发的同时，中空部135可形成在一对电极120之间。同时，在膏136的热处理时，膏136的热处理可被快速地执行，使得膏136的暴露到外部的表面可被首先固化。

图7示出了膏136的表面被首先固化的状态。在膏136的表面被首先固化后，膏136中的挥发性溶剂沿着从膏136的内部到外部的方向进行挥发，当挥发性溶剂挥发后，可在基板110的表面和一对电极120之间形成中空部135。

如上所述，在根据本示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法中，由于处于熔化状态的聚合物树脂用作膏136，并且挥发性溶剂添加到膏136中来形成中空部，因此可在低温下执行热处理。

根据现有技术，为了形成中空部，已经使用通过将聚合物树脂添加到无机绝缘材料中并灼烧聚合物树脂而在无机绝缘层中形成中空部的方法。由于在根据现有技术的方法中在500℃至1000℃的温度来执行热处理，因此只有耐高温的材料可用作基板的材料，从而严重限制了器件的类型。

在根据本示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法中，由于与根据现有技术的方法相比，热处理在低温下执行，因此，可使用由有机绝缘材料形成的基板以及现有技术中使用的陶瓷材料形成的基板。例如，印刷电路板也可用作基板。

此外，通过根据本示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法，由于覆盖一对电极120和基板110的绝缘层可由具有比无机绝缘层的介电常数低的介电常数的有机绝缘层形成，因此可降低高速信号中的干扰，从而与由无机材料形成绝缘层的情况相比，可进一步改善放电性能。

参照图8，在使膏固化以形成有机绝缘层(S400)的步骤中，可通过使膏136整体固化来形成有机绝缘层130。可通过在包含于膏136中的挥发性溶剂被挥发的状态下的使膏136固化来形成有机绝缘层130。

同时，参照图9，根据本示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法还可包括：在使膏固化以形成有机绝缘层(S400)的步骤后，形成覆盖一对电极120、有机绝缘层130和基板110的保护层(S500)。

当完成膏136的固化并因此形成有机绝缘层130时，保护层140可堆叠在有机绝缘层130上并由包含环氧树脂的材料形成。

保护层140可保护基板110、一对电极120和有机绝缘层130，并由绝缘材料形成，从而与一对电极120绝缘。

参照图10，根据本示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法还可包括：在形成保护层(S500)后，形成一对外电极(S600)。

在形成一对外电极(S600)的步骤中，分别电连接到一对电极120的一对外电极150可被设置为覆盖基板110和保护层140的侧表面。

当诸如静电的脉冲电压施加到一对外电极150时，由于一对外电极150分别电连接到设置在基板110上的一对电极120，因此，电流可通过施加到外电极150的电压而流经设置在一对电极120之间的中空部135。

在根据本公开的示例性实施例的静电放电保护器件100中，由于覆盖基板110和设置在基板110上的一对电极120的绝缘层130由具有相对低的介电常数的有机绝缘材料形成，因此可改善放电性能。

此外，由于设置在一对电极120之间的中空部135设置在有机绝缘层130中，因此当诸如静电的脉冲电压施加到一对电极120的两端时，电流可流经设置两个电极120之间的中空部135，因此可改善有机绝缘层130的耐久性，从而可确保器件的整体操作可靠性。

同时，在根据本公开的示例性实施例的制造静电放电保护器件的方法中，由于形成在有机绝缘层130中的中空部135利用在200℃或更低的温度下挥发的挥发性溶剂形成，因此与根据现有技术的灼烧树脂的方法相比，可确保经济效率并且静电放电保护器件可更易于制造。

此外，由于整个过程在低温下执行，因此形成包含在静电放电保护器件100中的基板110和有机绝缘层130的材料的选择会更宽。

虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出修改和变型。

Claims (17)

1.一种静电放电保护器件，包括：

基板；

一对电极，被设置为在基板上彼此分开；

有机绝缘层，堆叠在一对电极和基板上，以完整地覆盖所述电极的各自的一部分，

其中，形成在一对电极之间的中空部通过使有机绝缘层中的挥发性溶剂挥发而形成。

2.如权利要求1所述的静电放电保护器件，其中，所述一对电极暴露在中空部中。

3.如权利要求1所述的静电放电保护器件，其中，有机绝缘层包含分散地设置在其中的导电颗粒。

4.如权利要求3所述的静电放电保护器件，其中，绝缘膜形成在导电颗粒的表面上。

5.如权利要求1至4中任一项所述的静电放电保护器件，其中，有机绝缘层由包含环氧树脂、聚氨酯和硅树脂中的至少一种的材料形成。

6.如权利要求1至4中任一项所述的静电放电保护器件，所述静电放电保护器件还包括保护层，所述保护层堆叠在所述电极、有机绝缘层和基板上，以覆盖所述电极、有机绝缘层和基板。

7.如权利要求6所述的静电放电保护器件，其中，所述保护层由包含环氧树脂的材料形成。

8.如权利要求6所述的静电放电保护器件，所述静电放电保护器件还包括一对外电极，所述一对外电极分别电连接到所述一对电极，并被设置为覆盖基板和保护层的侧表面。

9.一种制造静电放电保护器件的方法，所述方法包括：

在基板上设置彼此分开的一对电极；

在基板和所述电极上涂敷包含挥发性溶剂的膏；

对膏进行热处理，以使挥发性溶剂挥发，从而在所述电极之间形成中空部；

使膏固化，以形成有机绝缘层。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述挥发性溶剂是丙二醇甲醚醋酸酯。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中，在膏的热处理步骤中，在200℃或更低的温度下执行热处理。

12.如权利要求9或10所述的方法，其中，所述膏由有机粘合剂形成，所述有机粘合剂中填充有导电颗粒。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在导电颗粒的表面上形成绝缘膜。

14.如权利要求12所述的方法，其中，有机粘合剂由包含环氧树脂、聚氨酯和硅树脂中的至少一种的材料形成。

15.如权利要求9或10所述的方法，所述方法还包括：在形成有机绝缘层后，形成覆盖所述电极、有机绝缘层和基板的保护层。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述保护层由包含环氧树脂的材料形成。

17.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括：在形成保护层之后，形成一对外电极，所述一对外电极分别电连接到一对电极，并被设置为覆盖基板和保护层的侧表面。