CN204376195U - Esd保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供具有优异的散热性的ESD保护装置。ESD保护装置(1)包括：绝缘材料(10)、第一及第二放电电极(21,22)、第一外部电极(31)、第二外部电极(32)、及内部导体(41,42)。第一及第二放电电极(21,22)设置于绝缘材料(10)中。第一外部电极(31)设置于绝缘材料(10)的外表面上。第一外部电极(31)与第一放电电极(21)进行电连接。第二外部电极(32)设置于绝缘材料(10)的外表面上。第二外部电极(32)与第二放电电极(22)进行电连接。内部导体(41,42)设置在绝缘材料(10)中。内部导体(41,42)与第一或第二外部电极(31,32)相连接。

Description

ESD保护装置

技术领域

本实用新型涉及ESD保护装置。

背景技术

以往，提出了各种用于抑制由静电放电(ESD:electro-staticdischarge:静电释放)引起的电子设备的破坏的ESD保护装置。例如专利文献1中记载了包括陶瓷多层基板及一对放电电极的ESD保护装置，上述一对放电电极配置于陶瓷多层基板内，配置成在设置于陶瓷多层基板的空洞部处前端隔开间隔彼此相对。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2008/146514A1号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

ESD保护装置因放电时产生的热量而劣化。由此，希望能改善ESD保护装置的散热性。

本实用新型的主要目的在于提供具有优异的散热性的ESD保护装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本实用新型所涉及的ESD保护装置包括：绝缘材料、第一、第二放电电极、第一外部电极、第二外部电极、及内部导体。第一及第二放电电极设置于绝缘材料中。第一外部电极设置于绝缘材料的外表面上。第一外部电极与第一放电电极进行电连接。第二外部电极设置于绝缘材料的外表面上。第二外部电极与第二放电电极进行电连接。内部导体设置于绝缘材料中。内部导体与第一或第二外部电极相连接。

本实用新型的ESD保护装置的特定方面在于，第一放电电极和第二放电电极以相互相对的方式进行设置。设置为俯视时内部导体与第一及第二放电电极的相对部相重叠。

本实用新型的ESD保护装置的其他特定方面在于，绝缘材料具有空洞。第一放电电极的前端部和第二放电电极的前端部分别位于空洞内。

本实用新型的ESD保护装置的其他特定方面在于，ESD保护装置具有与第一放电电极相连的内部导体、和与第二放电电极相连的内部导体，来作为内部导体。以使得与第一放电电极相连的内部导体的前端部、和与第二放电电极相连的内部导体的前端部相对的方式来配置内部导体。

本实用新型的ESD保护装置的其他特定方面在于，设置为俯视时内部导体与空洞相重叠。

本实用新型的ESD保护装置的又一其他特定方面在于，内部导体沿着绝缘材料的厚度方向相互隔开间隔而设置有多个。

本实用新型的ESD保护装置的又一其他特定方面在于，绝缘材料包括第一及第二主面、第一及第二侧面、第一及第二端面。第一外部电极包括：设置在第一端面上的第一部分，和至少设置于第一及第二主面中的一个主面上的第二部分。第二外部电极包括：设置在第二端面上的第三部分，和至少设置于第一及第二主面的至少一者之上的第四部分。

本实用新型的ESD保护装置的又一其他特定方面在于，内部导体包括与第一部分相连接的第一内部导体，和与第三部分相连接的第二内部导体。

本实用新型的ESD保护装置的又一其他特定方面在于，设置为俯视时第二和第四部分中的至少一者与空洞相重叠。

本实用新型的ESD保护装置的又一其他特定方面在于，ESD保护装置还具有放电辅助电极。放电辅助电极设置于第一放电电极的前端部和第二放电电极的前端部之间。放电辅助电极使第一放电电极和第二放电电极之间的放电开始电压降低。ESD保护装置还具有保护层。保护层配置于绝缘材料、和第一及第二放电电极中至少一方的前端部之间。

本实用新型的ESD保护装置的又一其他特定方面在于，保护层包含从氧化铝、多铝红柱石、氧化锆、氧化镁、及石英构成的组中选出的至少一种。

实用新型效果

根据本实用新型，能提供具有优异的散热性的ESD保护装置。

附图说明

图1是表示本实用新型的一实施方式所涉及的ESD保护装置的简要剖视图。

图2是表示本实用新型的一实施方式所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图3是表示本实用新型的变形例1所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图4是表示本实用新型的变形例2所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图5是表示本实用新型的变形例3所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图6是表示本实用新型的变形例4所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图7是表示本实用新型的变形例5所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图8是表示本实用新型的变形例6所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图9是表示本实用新型的变形例7所涉及的ESD保护装置的简要剖视图。

图10是表示本实用新型的变形例8所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图11是表示本实用新型的变形例9所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图12是表示本实用新型的变形例10所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

图13是表示本实用新型的变形例11所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

具体实施方式

下面，对实施本实用新型的优选实施方式的一个示例进行说明。然而，下述实施方式仅仅是例示。本实用新型不限于下述任一实施方式。

此外，在实施方式等所参照的各附图中，以相同的标号来参照实质上具有相同功能的构件。此外，实施方式等所参照的附图是示意性描述的图，附图中所绘制的物体的尺寸比率等可能会与现实中的物体的尺寸比率等不同。附图相互间的物体的尺寸比率等也有可能不同。具体的物体的尺寸比率等应当参考以下的说明来进行判断。

图1是表示本实施方式所涉及的ESD保护装置的简要剖视图。图2是表示本实施方式所涉及的ESD保护装置的简要俯视图。

如图1及图2所示，ESD保护装置1具有包括空洞11的绝缘材料10。绝缘材料10是六面体。此处，所谓“六面体”是指所有具有六个面的立体形状。构成六面体的六个面也可以分别为非平面。构成六面体的面中的相对的面既可以是相互平行的，也可以是相互不平行的。六面体的角部及棱线部可以分别是倒角状，也可以分别具有圆形形状。在本实施方式中，具体而言，绝缘材料10大致设置为长方体状。绝缘材料10包括：相互平行的第一及第二主面10a、10b,相互平行的第一及第二侧面10c、10d，相互平行的第一及第二端面10e、10f。

绝缘材料10可以由适合的陶瓷构成。具体而言，绝缘材料10例如以Ba、Al、Si为主要成分，利用低温共烧陶瓷(LTCC:Low Tempertature Co-firedCeramics)构成。作为绝缘材料10，也可以使用包含聚酰亚胺树脂、环氧树脂等的树脂基板。

在绝缘材料10的内部设置有第一及第二放电电极21、22。第一及第二放电电极21、22分别与第一及第二主面10a、10b平行地设置。第一放电电极21引出至第一端面10e。另一方面，第二放电电极22引出至第二端面10f。第一放电电极21的前端部和第二放电电极22的前端部位于空洞11内。第一放电电极21的前端部和第二放电电极22的前端部在空洞11内相对。通过采用上述结构，能提高ESD保护装置1的响应性并能提高ESD保护装置1的耐久性。

在绝缘材料10的外表面上设置有第一及第二外部电极31、32。具体而言，第一外部电极31包括：设置在第一端面10e上的第一部分31a，和至少设置于第一及第二主面10a、10b的其中一个主面上的第二部分31b1、31b2。第一外部电极也可仅设于第一端面上。第一外部电极31在第一部分31a处与第一放电电极21电连接。

第二外部电极32包括：设置在第二端面10f上的第三部分32a，和至少设置于第一及第二主面10a、10b的其中一个主面上的第四部分32b1、32b2。第二外部电极也可仅设于第二端面上。第二外部电极32在第三部分32a处与第二放电电极22电连接。

在空洞11的内表面上，在第一放电电极21的前端部和第二放电电极22的前端部之间配置有放电辅助电极51。除了将放电辅助电极设置于第一放电电极的前端部和第二放电电极的前端部之间，也可将其设置于第一及第二放电电极和绝缘材料10之间。

放电辅助电极51具有降低放电开始电压的功能。具体而言，通过设置放电辅助电极51，从而使得不仅能产生沿面放电和气体放电，还能产生经由放电辅助电极51的放电。通常在沿面放电、气体放电、和经由放电辅助电极51进行放电中，经由放电辅助电极51进行放电的开始电压最低。因而，通过设置放电辅助电极51，从而能降低放电开始电压。因而，能抑制ESD保护装置1的绝缘破坏。通过设置放电辅助电极51，能改善ESD保护装置1的响应性。

放电辅助电极51例如能由分散有表面被不具有导电性的无机材料所涂敷的多个金属粒子51a、和多个半导体陶瓷粒子51b的粒子分散体构成。在这情况下，放电辅助电极51例如能通过以下方式形成：即，对包含有表面被不具有导电性的无机材料所涂敷的多个金属粒子51a、和多个半导体陶瓷粒子51b的糊料进行涂布，并进行烧成。

金属粒子51a能例如由Cu、Ni等构成。金属粒子51a的直径可以设为例如2μm～3μm左右。金属粒子51a的涂敷膜能例如由氧化铝等构成。

半导体陶瓷粒子51b可以由以下材料构成：碳化硅、碳化钛、碳化锆、碳化钼或碳化钨等碳化物、氮化钛、氮化锆、氮化铬、氮化钒或氮化钽等氮化物、硅化钛、硅化锆、硅化钨、硅化钼或硅化铬等硅化物、硼化钛、硼化锆、硼化铬、硼化镧、硼化钼或硼化钨等硼化物、或者氧化锌或钛酸锶等氧化物等。

放电辅助电极51可以不仅包括金属粒子51a及半导体陶瓷粒子51b，还可以包括由氧化铝等构成的绝缘性粒子。

在绝缘材料10和第一及第二放电电极21、22中的至少一方的前端部之间设置有保护层52。具体而言，保护层52以实质上覆盖空洞11的整个内壁的方式进行设置。通过设置该保护层52，能抑制绝缘材料10中所包含的成分到达前端部。由此，能抑制ESD保护装置1的第一及第二放电电极21、22的劣化所引起的放电特性的降低。

优选保护层52由比构成绝缘材料10的陶瓷的烧结温度要高的陶瓷构成。优选保护层52包含例如从铝、多铝红柱石、氧化锆、氧化镁、及石英所构成的组中选出的至少一种。在绝缘材料10中设置有第一及第二内部导体41、42.第一内部导体41的前端部和第二内部导体42的前端部相对。第一内部导体41的前端部和第二内部导体41的前端部相对，从而能将所产生的热较为平衡地散热至第一外部电极和第二外部电极。因而，能高效地进行散热。第一内部导体41的前端部和第二内部导体42的前端部之间的距离L2大于第一放电电极21的前端部和第二放电电极22的前端部之间的距离L1。优选L2是L1的两倍以上，更优选是L1的三倍以上。若L2过小，则会导致内部导体41、42间产生放电。

第一内部导体41引出至第一端面10e。第一内部导体41与第一外部电极31的第一部分31a相连。第一内部导体41包括：位于空洞11的厚度方向的一侧的第一内部导体41a，和位于空洞11的厚度方向的另一侧的第一内部导体41b。即，第一内部导体41a、41b设置在空洞11的厚度方向上的两侧。也可以使第一内部导体41a、41b分别在厚度方向上相互隔开相隔而设置多个。

第二内部导体42引出至第二端面10f。第二内部导体42与第二外部电极32的第三部分32a相连。第二内部导体42包括：位于空洞11的厚度方向上的一侧的第二内部导体42a，和位于空洞11的厚度方向上的另一侧的第二内部导体42b。即，第二内部导体42a、42b设置在空洞11的厚度方向上的两侧。也可以使第二内部导体42a、42b分别在厚度方向上相互隔开相隔而设置多个。

设置为第一及第二内部导体41、42中的至少一方在俯视时(从厚度方向观察时)与空洞11相重叠。同样的，设置为第二部分31b1、31b2、及第四部分32b1、32b2也分别在俯视时与空洞11相重叠。

此外，第一及第二放电电极21、22、第一及第二外部电极31、32、及第一及第二内部导体41、42能分别采用例如由包含Cu、Ag、Pd、Pt、Al、Ni、及W中的至少一种的金属(包括合金)等构成。优选第一及第二放电电极21、22、第一及第二外部电极31、32及第一及第二内部导体41、42由相同材料构成。

如上述说明的那样，在本实施方式中，设置有比绝缘材料10的热传导率要高的第一及第二内部导体41、42。因而，绝缘材料10中的热容易经由第一及第二内部导体41、42及第一及第二外部电极31、32来进行放热。因此，能实现具有改良后的散热性的ESD保护装置1。

特别是在本实施方式中，设置为第一及第二内部导体41、42中的至少一方在俯视时与空洞11相重叠。因此，能使得设置有容易散热的空洞11的部分的热量高效地散发。

而且，对第一及第二外部电极31、32设置第二、第四部分31b1、31b2、32b1、32b2，从而能增大第一及第二外部电极31、32的表面积。因而，能进一步高效地散热。

特别是在本实施方式中，设置为第二、第四部分31b1、31b2、32b1、32b2在俯视时与空洞11相重叠。因此，能使得设置有容易散热的空洞11的部分的热量被高效地散发。

另外，通过设置内部导体41、42，从而能抑制因烧成而导致制造ESD保护装置1时的收缩所引发的裂纹。

此外，内部导体41、42的形状不限于图1及图2所示的形状。

例如图3所示那样，也可以设置在端面10e、10f侧的部分的宽度较窄，而中央侧的宽度较宽的内部导体41、42。

如图4所示，也可以设置有沿宽度方向排列的多个内部导体41、42。

也可以如图5所示，以横跨空洞11的方式设置内部导体41。在这种情况下，俯视时内部导体41与第一放电电极21的前端部和第二放电电极22的前端部的相对部重叠。因此，能使得设置有容易散热的空洞11的部分的热量被高效地散发。

如图6所示，内部导体41、42中的一方也可以比另一方要长。

如图7、图8所示，也可以设置为内部导体41、42不与空洞11相重叠。在图7所示的例子中，内部导体41、42设置于绝缘材料10的四个角。

此外，如图9所示，也可以不在绝缘材料10中设置空洞10。

在上述实施方式中，说明了第一放电电极21的前端部、和第二放电电极22的前端部在放电电极21、22的延长方向(长度方向L)上相对的例子。但本实用新型并不限于该结构。例如图10～图13所示那样，第一放电电极21的前端部和第二放电电极22的前端部在放电电极21、22的延长方向(长度方向L)上并不相对。

在图10所示的例子中，第一放电电极21的前端部在宽度方向W上的位置、和第二放电电极22的前端部在宽度方向W上的位置不同。第一放电电极21的前端部在长度方向L上的位置、和第二放电电极22的放电电极22的前端部在长度方向L上的位置大致相同。因此，第一放电电极21在宽度方向W上的一侧的角部、和第二放电电极22在宽度方向W上的另一侧的角部相互相对。

在图11及图12所示的例子中，第一放电电极21的前端部在宽度方向W上的位置、和第二放电电极22的前端部在宽度方向W上的位置不同。第一放电电极21的一部分和第二放电电极22的一部分在宽度方向W上相对。

同样，在图13所示的例子中，第一放电电极21的一部分和第二放电电极22的一部分在宽度方向W上相对。对于第一放电电极21和第二放电电极22在宽度方向W上相互相对的部分间的最短距离，其比第一放电电极21的前端部和第二放电电极22之间在长度方向L上的距离要短，也比第二放电电极22的前端部和第一放电电极21之间在长度方向L上的距离要短。因此，第一放电电极21和第二放电电极22在宽度方向W上相互相对的部分间产生放电。

(实施例1)

在以下条件下，制造与上述实施方式的ESD保护装置1实质上具有相同结构的ESD保护装置。

绝缘材料的结构中所使用的陶瓷：以Ba、Al、及Si为主体的BAS材料

放电电极、外部电极、内部导体：Cu

ESD保护装置的尺寸：长1.0mm×宽0.5mm×厚0.3mm

空洞的俯视性质：矩形

空洞的长度：200μm

距离L2：100μm(第一及第二内部导体分别与空洞重叠(250μm-100μm)/2＝50μm)

第一及第二外部电极的第二及第四部分：无

(实施例2)

制造出的ESD保护装置与实施例1的不同点仅在于，第一及第二外部电极的第二及第四部分分别设置为与第一或第二内部导体具有相同长度。

(实施例3)

制造出的ESD保护装置与实施例1的不同点仅在于，将距离L2设为500μm，第一及第二内部导体均不与空洞相重叠。

(实施例4)

制造出的ESD保护装置与实施例2的不同点仅在于，将距离L2设为500μm，第一及第二内部导体均不与空洞相重叠,并且第二及第四部分的长度与第一或第二内部导体相同。

(实施例5)

制造出的ESD保护装置与实施例1的不同点仅在于，如图5所示，形成横跨空洞的内部导体。

(实施例6)

制造出的ESD保护装置与实施例2的不同点仅在于，如图5所示，形成横跨空洞的内部导体，并且设置与该内部导体相同的第二部分。

(比较例)

制造出的ESD保护装置与实施例1的不同点仅在于，未设置有内部导体。

(ESD重复特性评价)

利用接触放电按照表1所示的次数来施加8kV，接着，评价ESD的放电响应性。对于ESD的放电响应性，进行由IEC标准、IEC61000－4－2规定的、抗静电放电性试验。利用接触放电施加8kV，检验样品的放电电极之间是否产生放电。将在保护电路侧检测出的峰值电压超过700V的样品判定为ESD重复特性不良(×标记)，将峰值电压为600V～700V的样品判定为ESD重复特性一般(△标记)，将峰值电压为450V～600V的样品判定为ESD重复特性良好(○标记)，将峰值电压小于450V的试料判定为ESD重复特性特别良好(◎标记)。

结果如下表1中所示。

【表1】

根据表1所示的结果可知，通过设置内部导体，从而能提高ESD重复特性。另外，通过设置第二及第四部分，能进一步提高ESD重复特性。通过使内部导体与空洞重叠，能进一步提高ESD重复特性。

标号说明

1   ESD保护装置

10  绝缘材料

10a 第一主面

10b 第二主面

10c 第一侧面

10d 第二侧面

10e 第一端面

10f 第二端面

11  空洞

21  第一放电电极

22  第二放电电极

31  第一外部电极

31a 第一部分

31b1、31b2 第二部分

32  第二外部电极

32a 第三部分

32b1、32b2 第四部分

41、41a、41b 第一内部导体

42、42a、42b 第二内部导体

51  放电辅助电极

51a 金属粒子

51b 半导体陶瓷粒子

52 保护层

Claims (11)

1.一种ESD保护装置，其特征在于，包括：

绝缘材料；

设置于所述绝缘材料中的第一及第二放电电极；

设置于所述绝缘材料的外表面上，与所述第一放电电极电连接的第一外部电极；

设置于所述绝缘材料的外表面上，与所述第二放电电极电连接的第二外部电极；以及

设置于所述绝缘材料中，与所述第一外部电极或所述第二外部电极相连接的内部导体，

还具有放电辅助电极，该放电辅助电极配置在所述第一放电电极的前端部和所述第二放电电极的前端部之间，使所述第一放电电极和所述第二放电电极之间的放电开始电压降低。

2.如权利要求1所述的ESD保护装置，其特征在于，

所述第一放电电极和所述第二放电电极设置为相互相对，

所述内部导体设置为俯视时与所述第一放电电极及所述第二放电电极的相对部相重叠。

3.如权利要求1或2所述的ESD保护装置，其特征在于，

所述绝缘材料具有空洞，

所述第一放电电极的前端部和所述第二放电电极的前端部分别位于所述空洞内。

4.如权利要求3所述的ESD保护装置，其特征在于，

所述内部导体设置为俯视时与所述空洞相重叠。

5.如权利要求1、2、4中任一项所述的ESD保护装置，其特征在于，

作为所述内部导体，包括与所述第一放电电极相连接的内部导体，和与所述第二放电电极相连接的内部导体，

配置所述内部导体，以使得与所述第一放电电极相连接的内部导体的前端部、和与所述第二放电电极相连接的内部导体的前端部相对。

6.如权利要求1、2、4中任一项所述的ESD保护装置，其特征在于，

所述内部导体在所述绝缘材料的厚度方向上相互隔开间隔而设置有多个。

7.如权利要求1、2、4中任一项所述的ESD保护装置，其特征在于，

绝缘材料具有：第一主面和第二主面，第一侧面和第二侧面，以及第一端面和第二端面，

所述第一外部电极包括：设置在所述第一端面上的第一部分，和至少设置于所述第一主面及所述第二主面中的至少一个主面上的第二部分，

所述第二外部电极包括：设置在所述第二端面上的第三部分，和至少设置于所述第一主面及所述第二主面中的至少一个主面上的第四部分。

8.如权利要求7所述的ESD保护装置，其特征在于，

所述内部导体包括：与所述第一部分相连接的第一内部导体，和与所述第三部分相连接的第二内部导体。

9.如权利要求1所述的ESD保护装置，其特征在于，

所述绝缘材料具有空洞，

所述第一放电电极的前端部和所述第二放电电极的前端部分别位于所述空洞内，

绝缘材料具有：第一主面和第二主面，第一侧面和第二侧面，以及第一端面和第二端面，

所述第一外部电极包括：设置在所述第一端面上的第一部分，和至少设置于所述第一主面及所述第二主面中的至少一个主面上的第二部分，

所述第二外部电极包括：设置在所述第二端面上的第三部分，和至少设置于所述第一主面及所述第二主面中的至少一个主面上的第四部分，

设置为俯视时所述第二部分及所述第四部分中的至少一个与所述空洞相重叠。

10.如权利要求1、2、4、8中任一项所述的ESD保护装置，其特征在于，

还具有保护层，该保护层配置在所述绝缘材料、和所述第一放电电极及所述第二放电电极中的至少一方的前端部之间。

11.如权利要求10所述的ESD保护装置，其特征在于，

所述保护层包含从氧化铝、多铝红柱石、氧化锆、氧化镁、及石英中 选出的至少一种。