CN115441307A - 瞬态电压保护器件 - Google Patents

Abstract

瞬态电压保护器件包括：元件主体；设置在元件主体内的空洞部；设置在元件主体内的一对内部电极；和与一对内部电极连接的一对外部电极。一对内部电极沿第一方向延伸，并且在与第一方向交叉的第二方向上彼此相对。空洞部包含在第二方向上位于一对内部电极间的间隙区域。一对内部电极的至少一者的前端部仅与元件主体接触。

Description

瞬态电压保护器件

技术领域

本发明涉及一种瞬态电压保护器件。

背景技术

在国际公开第2009/098944号中记载了一种ESD(Electro-Static Discharge：静电放电)保护器件，其包括陶瓷多层基板、设置在陶瓷多层基板内的空洞部、在空洞部内彼此相对地配置的一对放电电极、和与一对放电电极连接的一对外部电极。在该ESD保护器件中，由于空洞部容易产生放电，所以能够实现高ESD耐受量。

发明内容

在国际公开第2009/098944号所记载的ESD保护器件中，电场集中于放电电极的前端部，所以放电电极的前端部容易劣化。因此，无法实现ESD保护器件的长寿命化。

本发明的一个方式提供一种能够实现高ESD耐受量和长寿命化的瞬态电压保护器件。

本发明的一个方式的瞬态电压保护器件包括：元件主体；设置在元件主体内的空洞部；设置在元件主体内的一对内部电极；和与一对内部电极连接的一对外部电极。一对内部电极沿第一方向延伸，并且在与第一方向交叉的第二方向上彼此相对。空洞部包含在第二方向上位于一对内部电极间的间隙区域。一对内部电极的至少一者的前端部仅与元件主体接触。

在上述瞬态电压保护器件中，空洞部的间隙区域位于彼此相对的一对内部电极之间。因此，能够在一对内部电极间容易地产生放电。一对内部电极的至少一者的前端部仅与元件主体接触。因此，一对内部电极的至少一者的前端部的放电被抑制，其结果是，该前端部的劣化被抑制。因此，能够实现高ESD耐受量和长寿命化。

一对内部电极各自的前端部也可以仅与元件主体接触。在该情况下，能够进一步实现长寿命化。

一对内部电极的至少一者也可以具有面对空洞部中的间隙区域以外的区域的部分。在该情况下，能够在一对内部电极间更容易地产生放电，所以能够进一步实现高ESD耐受量。

上述瞬态电压保护器件也可以还包括设置在元件主体内的放电辅助部，放电辅助部与一对内部电极接触，并且将一对内部电极相互连接。在该情况下，能够在一对内部电极间可靠地产生放电。因此，能够可靠地实现高ESD耐受量。

放电辅助部也可以面对间隙区域。在该情况下，放电辅助部具有面对间隙区域的部分，所以能够在一对内部电极间更可靠地产生放电。因此，能够更可靠地实现高ESD耐受量。

一对内部电极也可以分别具有面对间隙区域的侧缘和与侧缘相邻且与放电辅助部接触的第一面。在该情况下，在内部电极中，面对间隙区域的侧缘和与放电辅助部接触的第一面彼此相邻，所以能够在一对内部电极间更可靠地产生放电。因此，能够更可靠地实现高ESD耐受量。

也可以一对内部电极分别还具有与侧缘相邻并且与第一面相对的第二面，第二面面对空洞部。在该情况下，能够在一对内部电极间更容易地产生放电，所以能够更可靠地实现高ESD耐受量。

一对外部电极也可以以在第一方向上彼此相对的方式配置于元件主体。在该情况下，能够将一对外部电极配置于元件主体的第一方向的两端，所以能够抑制在一对外部电极间发生短路。

附图说明

图1是表示实施方式的瞬态电压保护器件的立体图。

图2是图1的瞬态电压保护器件的展开立体图。

图3是从层叠方向观察图1的瞬态电压保护器件的透视图。

图4是沿着图1的IV-IV线的截面图。

图5是从层叠方向观察第一变形例的瞬态电压保护器件的透视图。

图6是从层叠方向观察第二变形例的瞬态电压保护器件的透视图。

图7是图6的瞬态电压保护器件的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。另外，在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复的说明。

图1～图4所示的本实施方式的瞬态电压保护器件1是安装在未图示的电子设备上、保护电子设备免受ESD等瞬态电压影响的电子部件。保护对象的电子设备例如是电路基板或电子部件。瞬态电压保护器件1包括元件主体2、一对外部电极3、4、一对内部电极5、6、放电辅助部7和空洞部S。内部电极5、6是以放电的方式构成的放电电极。内部电极5、6与放电辅助部7和空洞部S一起构成瞬态电压抑制器。瞬态电压抑制器具有瞬态电压吸收性能。

元件主体2呈长方体形状。长方体形状例如包括角部和棱线部被倒角的长方体的形状、和角部和棱线部被倒圆的长方体的形状。元件主体2具有彼此相对的一对端面2a、2b、彼此相对的一对侧面2c、2d、彼此相对的一对侧面2e、2f作为外表面。四个侧面2c、2d、2e、2f分别与端面2a和端面2b相邻，并且以将端面2a与端面2b连接的方式沿端面2a、2b的相对方向延伸。四个侧面2c、2d、2e、2f中的一个侧面被规定为与保护对象的电子设备相对的安装面。

在本实施方式中，将端面2a、2b的相对方向设为第一方向D1，将侧面2e、2f的相对方向设为第二方向D2，将侧面2c、2d的相对方向设为第三方向D3。第一方向D1是元件主体2的长度方向，第二方向D2是元件主体2的宽度方向，第三方向D3是元件主体2的高度方向。元件主体2的长度(元件主体2的第一方向D1的长度)例如为0.6mm以上2.0mm以下。元件主体2的宽度(元件主体2的第二方向D2的长度)例如为0.3mm以上1.2mm以下。元件主体2的高度(元件主体2的第三方向D3的长度)例如为0.3mm以上1.2mm以下。

元件主体2具有在第三方向D3上层叠的多个绝缘体层10。在本实施方式中，元件主体2是层叠多个绝缘体层10而构成的。各绝缘体层10呈矩形板状。各绝缘体层10是具有电绝缘性的绝缘体，由绝缘体生片的烧结体构成。在实际的元件主体2中，各绝缘体层10以不能视觉辨认其间的边界的程度被一体化。

绝缘体层10由Fe₂O₃、NiO、CuO、ZnO、MgO、SiO₂、TiO₂、MnCO₃、SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃、Al₂O₃、ZrO₂、B₂O₃等陶瓷材料构成。绝缘体层10可以由单独的陶瓷材料构成，也可以通过使两种以上的陶瓷材料混合而构成。绝缘体层10也可以含有玻璃。为了能够进行低温烧结，绝缘体层10也可以含有氧化铜(CuO、Cu₂O)。

外部电极3、4设置于元件主体2的外表面。外部电极3、4以在第一方向D1上彼此相对的方式配置于元件主体2。外部电极3、4设置于元件主体2的第一方向D1的两端部。外部电极3、4在第一方向D1上相互分离。

外部电极3设置于端面2a，与内部电极5连接。外部电极3形成为覆盖端面2a，并且其一部分绕到侧面2c、2d、2e、2f上。外部电极3设置于端面2a的整个面和侧面2c、2d、2e、2f的端面2a侧的端部。

外部电极4设置于端面2b，与内部电极6连接。外部电极4形成为覆盖端面2b，并且其一部分绕到侧面2c、2d、2e、2f上。外部电极4设置于端面2b的整个面和侧面2c、2d、2e、2f的端面2b侧的端部。

内部电极5、6相互分离地设置在元件主体2内。内部电极5、6沿第一方向D1延伸。内部电极5、6在第二方向D2上隔开间隔地排列。内部电极5、6隔着后述的间隙区域Sg在第二方向D2上彼此相对。内部电极5靠近侧面2e配置。内部电极6靠近侧面2f而配置。内部电极5、6在第三方向D3上配置于相同的高度位置(即，相同的层叠位置)。内部电极5、6配置在彼此相同的绝缘体层10上。内部电极5、6设置于层叠方向(第三方向D3)的大致中央。

内部电极5、6在俯视时(即，从第三方向D3观察)呈以第一方向D1为长边方向的矩形形状。内部电极5、6例如呈彼此相同的形状。内部电极5、6的长度(内部电极5、6的第一方向D1的长度)例如为0.5mm以上且1.6mm以下。内部电极5、6的宽度(内部电极5、6的第二方向D2的长度)例如为0.1mm以上且0.5mm以下。内部电极5、6的厚度(内部电极5、6的第三方向D3的长度)例如为3μm以上且20μm以下。

内部电极5具有与外部电极3连接的连接端(连接端面)5a和位于与外部电极3相反侧的前端部5b。连接端5a在端面2a露出。前端部5b与端面2b分离。前端部5b是在内部电极5的延伸方向(第一方向D1)上具有规定的长度的部分。前端部5b不仅包括内部电极5的前端(前端面)，还包括与前端相邻的部分。前端部5b埋入元件主体2，仅与元件主体2接触。前端部5b以不从元件主体2露出的方式被元件主体2覆盖。前端部5b不仅在第一方向D1上，在与第一方向D1交叉的方向上也与元件主体2接触。从第三方向D3观察，前端部5b与外部电极4分离，不与外部电极4重叠。

内部电极5具有与内部电极6相对的侧缘(侧面)5c、与侧缘5c相对的侧缘(侧面)5d、与放电辅助部7接触的第一面5e、和与第一面5e相对的第二面5f。侧缘5c具有面对后述的间隙区域Sg的部分。第二面5f具有面对空洞部S中的间隙区域Sg以外的区域的部分。侧缘5c分别与第一面5e和第二面5f相邻。内部电极5与端面2b和侧面2c、2d、2e、2f分离地设置。

内部电极6具有与外部电极4连接的连接端(连接端面)6a和位于与外部电极4相反侧的前端部6b。连接端6a在端面2b露出。前端部6b与端面2a分离。前端部6b是在内部电极6的延伸方向(第一方向D1)上具有规定的长度的部分。前端部6b不仅包含内部电极6的前端(前端面)，还包含与前端相邻的部分。前端部6b埋入元件主体2，仅与元件主体2接触。前端部6b以不从元件主体2露出的方式被元件主体2覆盖。前端部6b不仅在第一方向D1上，在与第一方向D1交叉的方向上也与元件主体2接触。从第三方向D3观察，前端部6b与外部电极3分离，不与外部电极3重叠。

内部电极6具有与内部电极5的侧缘5c相对的侧缘(侧面)6c、与侧缘6c相对的侧缘(侧面)6d、与放电辅助部7接触的第一面6e、和与第一面6e相对的第二面6f。侧缘6c具有面对后述的间隙区域Sg的部分。第二面6f具有面对空洞部S中的间隙区域Sg以外的区域的部分。侧缘6c分别与第一面6e和第二面6f相邻。内部电极6与端面2a和侧面2c、2d、2e、2f分离地设置。

外部电极3、4和内部电极5、6例如由含有Ag、Pd、Au、Pt、Cu、Ni、Al、Mo或者W的导体材料构成。外部电极3、4和内部电极5、6例如也可以由Ag/Pd合金、Ag/Cu合金、Ag/Au合金或者Ag/Pt合金构成。外部电极3、4和内部电极5、6可以由彼此相同的材料构成，也可以由彼此不同的材料构成。

外部电极3、4例如通过将包含上述导电材料的导体膏赋予到元件主体2的外表面后，热粘导体膏而形成。外部电极3、4也可以具有镀层。内部电极5、6例如通过将包含上述导电材料的导体膏通过印刷赋予到绝缘体生片上之后，将导体膏与绝缘体生片一起烧成而形成。

放电辅助部7设置在元件主体2内。放电辅助部7在俯视时(即，从第三方向D3观察)呈以第一方向D1为长边方向的矩形形状。放电辅助部7的长度(放电辅助部7的第一方向D1的长度)例如为0.4mm以上且1.5mm以下。放电辅助部7的宽度(放电辅助部7的第二方向D2的长度)例如为0.15mm以上0.95mm以下。放电辅助部的厚度(放电辅助部的第三方向D3的长度)例如为3μm以上且20μm以下。

放电辅助部7以不从元件主体2露出的方式与元件主体2的外表面分离设置。放电辅助部7与内部电极5、6接触，并且将内部电极5、6相互连接。放电辅助部7的第二方向D2的一端与内部电极5的第二方向D2的一端一致。放电辅助部7的第二方向D2的另一端与内部电极6的第二方向D2的另一端一致。放电辅助部7从内部电极5、6露出，面对间隙区域Sg。

放电辅助部7包括第一部分7a、第二部分7b和第三部分7c。第一部分7a被内部电极5覆盖，与第一面5e接触。第二部分7b被内部电极6覆盖，与第一面6e接触。第三部分7c在第二方向D2上延伸，将第一部分7a与第二部分7b相互连接。第三部分7c具有从内部电极5、6露出且面对间隙区域Sg的区域。

放电辅助部7包含绝缘体和金属颗粒。绝缘体例如由陶瓷材料构成。作为陶瓷材料，例如可举出Fe₂O₃、NiO、CuO、ZnO、MgO、SiO₂、TiO₂、MnCO₃、SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃、Al₂O₃、ZrO₂或B₂O₃。放电辅助部7可以仅包含这些陶瓷材料中的一种，也可以混合包含两种以上。金属颗粒例如由Ag、Pd、Au、Pt、Ag/Pd合金、Ag/Cu合金、Ag/Au合金或Ag/Pt合金构成。放电辅助部7也可以包含RuO₂等半导体颗粒。放电辅助部7也可以包含玻璃。

放电辅助部7例如通过在利用印刷将包含上述陶瓷材料和金属颗粒等的浆料赋予到绝缘体生片上之后，将浆料与绝缘体生片一起烧成而形成。

空洞部S设置在元件主体2内。空洞部S包含在第二方向D2上位于内部电极5、6间的间隙区域Sg。间隙区域Sg的宽度(间隙区域Sg的第二方向D2的长度)、即内部电极5、6的间隔例如为10μm以上且70μm以下。空洞部S与元件主体2的外表面分离设置。划分空洞部S的面包括内部电极5的侧缘5c和第二面5f、内部电极6的侧缘6c和第二面6f、放电辅助部7的第三部分7c中的从内部电极5、6露出的面。

从第三方向D3观察，空洞部S位于放电辅助部7的外缘的内侧。放电辅助部7在第一方向D1和第二方向D2上分别比空洞部S长。空洞部S例如是通过印刷将含有有机溶剂和有机粘合剂的有机漆(organic lacquer)赋予到绝缘体生片上之后，与绝缘体生片一起烧成有机漆，烧掉有机漆而形成的。

如以上说明的那样，在瞬态电压保护器件1中，空洞部S的间隙区域Sg位于彼此相对的内部电极5、6之间。因此，能够在内部电极5、6之间容易地产生放电。内部电极5、6的前端部5b、6b分别埋入元件主体2，仅与元件主体2接触。因此，抑制了前端部5b、6b的放电，其结果是，抑制了前端部5b、6b的劣化。因此，瞬态电压保护器件1能够兼顾高ESD耐受量和长寿命化。在瞬态电压保护器件1中，由于沿着长边方向延伸的侧缘5c、6c相对，所以能够使放电的部分的长度变长。因此，能够进一步实现高ESD耐受量。

放电辅助部7与内部电极5、6接触，并且将内部电极5、6相互连接。因此，能够在内部电极5、6间可靠地产生放电。因此，能够可靠地实现高ESD耐受量。

放电辅助部7具有从内部电极5、6露出且面对间隙区域Sg的第三部分7c，所以能够在内部电极5、6间更可靠地产生放电。因此，能够更可靠地实现高ESD耐受量。

在内部电极5、6中，面对间隙区域Sg的侧缘5c、6c和与放电辅助部7接触的第一面5e、6e彼此相邻，所以能够在内部电极5、6之间更可靠地产生放电。因此，能够更可靠地实现高ESD耐受量。

内部电极5、6的第二面5f、6f面对空洞部S，所以在第二面5f、6f也容易产生放电。因此，能够在内部电极5、6之间更容易地产生放电。因此，能够更可靠地实现高ESD耐受量。

外部电极3、4以在第一方向D1上彼此相对的方式配置于元件主体2。即，外部电极3、4配置于元件主体2的第一方向D1的两端部，所以能够使外部电极3、4相互分离。因此，能够抑制在外部电极3、4间产生短路。

本发明不一定限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。

如图5所示，在第一变形例的瞬态电压保护器件1A中，从第三方向D3观察，放电辅助部7A在第二方向D2上延伸到内部电极5、6的外侧，在这一点上与瞬态电压保护器件1(参照图3)不同。即，放电辅助部7A除了第一部分7a、第二部分7b和第三部分7c之外，还具有沿着第二方向D2向第一部分7a的外侧延伸的部分和沿着第二方向D2向第二部分7b的外侧延伸的部分。放电辅助部7A在第二方向D2上比放电辅助部7(参照图3)长。

在瞬态电压保护器件1A中，间隙区域Sg也位于内部电极5、6之间，并且内部电极5、6的前端部5b、6b仅与元件主体2接触，所以能够兼顾高ESD耐受量和长寿命化。在瞬态电压保护器件1A中，从第三方向D3观察，放电辅助部7A在第二方向D2上延伸至内部电极5、6的外侧，但放电辅助部7A也可以在第二方向D2上位于内部电极5、6的内侧。即，从第三方向D3观察，放电辅助部7的第二方向D2的一端也可以位于比内部电极5的第二方向D2的一端靠内侧的位置。放电辅助部7的第二方向D2的另一端也可以位于比内部电极6的第二方向D2的另一端靠内侧的位置。

如图6和图7所示，在第二变形例的瞬态电压保护器件1B中，从第三方向D3观察，空洞部SB在第二方向D2上延伸到内部电极5、6和放电辅助部7的外侧，在这一点上与瞬态电压保护器件1(参照图3)不同。空洞部SB在第二方向D2上比空洞部S(参照图3)长。在瞬态电压保护器件1B中，间隙区域Sg也位于内部电极5、6之间，并且内部电极5、6的前端部5b、6b仅与元件主体2接触，所以能够兼顾高ESD耐受量和长寿命化。

在瞬态电压保护器件1B中，从第三方向D3观察，空洞部SB也可以不在第二方向D2上延伸，而是在第一方向D1上延伸至放电辅助部7的外侧。从第三方向D3来看，空洞部SB也可以分别在第一方向D1和第二方向D2上延伸至放电辅助部7的外侧。

在瞬态电压保护器件1、1A、1B中，只要前端部5b、6b的至少一者仅与元件主体2接触即可。在瞬态电压保护器件1、1A、1B中，只要至少侧缘5c、6c具有面对间隙区域Sg的部分即可，内部电极5、6也可以不具有面对空洞部S、SB中的间隙区域Sg以外的区域的部分。空洞部S、SB也可以不具有间隙区域Sg以外的区域。内部电极5、6的至少一者也可以具有面对空洞部S、SB中的间隙区域Sg以外的区域的部分。

在瞬态电压保护器件1、1A、1B中，内部电极5、6彼此呈相同形状，但也可以彼此呈不同的形状。在瞬态电压保护器件1、1A、1B中，内部电极5、6整体上沿第一方向D1延伸，但也可以包含例如弯曲或曲折而不沿第一方向D1的部分。

在瞬态电压保护器件1、1A、1B中，内部电极5、6、放电辅助部7、7A和空洞部S、SB设置在层叠方向(第三方向D3)的大致中央，但也可以设置在比层叠方向的中央更靠侧面2c侧或侧面2d侧。

上述实施方式和变形例也可以适当组合。例如，在瞬态电压保护器件1A中，也可以设置空洞部SB来代替空洞部S。在该情况下，从第三方向D3观察，放电辅助部7A的第二方向D2的两端可以与空洞部SB的第二方向D2的两端一致，也可以位于空洞部SB的第二方向D2的两端的外侧，还可以位于空洞部SB的第二方向D2的两端的内侧。

Claims (8)

1.一种瞬态电压保护器件，其特征在于，包括：

元件主体；

设置在所述元件主体内的空洞部；

设置在所述元件主体内的一对内部电极；和

与所述一对内部电极连接的一对外部电极，

所述一对内部电极沿第一方向延伸，并且在与所述第一方向交叉的第二方向上彼此相对，

所述空洞部包含在所述第二方向上位于所述一对内部电极间的间隙区域，

所述一对内部电极的至少一者的前端部仅与所述元件主体接触。

2.如权利要求1所述的瞬态电压保护器件，其特征在于：

所述一对内部电极各自的前端部仅与所述元件主体接触。

3.如权利要求1或2所述的瞬态电压保护器件，其特征在于：

所述一对内部电极中的至少一者具有面对所述空洞部中的所述间隙区域以外的区域的部分。

4.如权利要求1～3中任一项所述的瞬态电压保护器件，其特征在于：

所述瞬态电压保护器件还包括设置在所述元件主体内的放电辅助部，

所述放电辅助部与所述一对内部电极接触，并且将所述一对内部电极相互连接。

5.如权利要求4所述的瞬态电压保护器件，其特征在于：

所述放电辅助部面对所述间隙区域。

6.如权利要求4或5所述的瞬态电压保护器件，其特征在于：

所述一对内部电极分别具有面对所述间隙区域的侧缘、和与所述侧缘相邻且与所述放电辅助部接触的第一面。

7.如权利要求6所述的瞬态电压保护器件，其特征在于：

所述一对内部电极分别还具有与所述侧缘相邻并且与所述第一面相对的第二面，

所述第二面面对所述空洞部。

8.如权利要求1～7中任一项所述的瞬态电压保护器件，其特征在于：

所述一对外部电极以在所述第一方向上彼此相对的方式配置于所述元件主体。

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