CN204947321U - Esd保护器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的在于，提供一种包括一对以狭窄间隔相对的放电电极层的、放电开始电压较小的ESD保护器件、以及该ESD保护器件的制造方法。本实用新型的ESD保护器件(100)的特征在于，包括：陶瓷主体(10)；第1放电电极层(3)及第2放电电极层(5)，该第1放电电极层(3)及第2放电电极层(5)在陶瓷主体(10)的内部以隔开间隔(G)并相对的方式配置，且为层状；空洞(7)，该空洞(7)形成于陶瓷主体(10)的内部；以及多个外部电极(12、12)，该多个外部电极(12、12)形成在陶瓷主体(10)的表面上，与第1放电电极层(3)或第2放电电极层(5)电连接，第1放电电极层(3)及第2放电电极层(5)各自的端面(3a、5a)在空洞(7)的边缘部(7a)露出。
Description
技术领域
本实用新型涉及ESD保护器件及其制造方法。
背景技术
以往，为了保护半导体装置及电子电路不受静电影响，使用例如专利文献1(WO2008/146514)所示的ESD(Electro-StaticDischarge：静电放电)保护器件。
图7示出了专利文献1所示的ESD保护器件600的剖视图。
ESD保护器件600包括内部具有空洞107的陶瓷主体110。
空洞107内形成有端面103a、105a隔着间隔G相对的一对放电电极层103、105。
放电电极层103、105和其相对的区域109的下方形成有放电辅助电极层104。放电辅助电极层104包含导体粒子以及绝缘体材料。
陶瓷主体110的表面上形成有与放电电极层103、105电连接的多个外部电极112、112。
能通过缩小放电电极层103、105的端面103a、105a的间隔G，来降低ESD保护器件600的放电开始电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2008/146514
实用新型内容
实用新型所要解决的技术问题
在以往的ESD保护器件600的制造方法中，端面103a、105a隔着间隔G相对的一对放电电极层103、105通过例如丝网印刷而形成。
然而，丝网印刷的印刷位置精度并不高，因此难以以端面103a、105a隔着狭窄的间隔G相对的方式形成一对放电电极层103、105，难以获得放电开始电压较小的ESD保护器件。
本实用新型的目的在于，提供一种包括一对以狭窄间隔相对的放电电极层的放电开始电压较小的ESD保护器件、以及该ESD保护器件的制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
为了达到上述目的，本实用新型的ESD保护器件的特征在于，包括：陶瓷主体；第1放电电极层及第2放电电极层，该第1放电电极层及第2放电电极层在陶瓷主体的内部以隔开间隔相对的方式配置，且为层状；空洞，该空洞形成于陶瓷主体的内部；以及多个外部电极，该多个外部电极形成在陶瓷主体的表面上，与第1放电电极层或第2放电电极层电连接，第1放电电极层及第2放电电极层各自的端面在空洞的边缘部露出。
本实用新型的ESD保护器件的制造方法包括：形成至少一片第1陶瓷生片的工序；形成多片第2陶瓷生片的工序；通过在第1陶瓷生片的一个主面上涂布放电电极层形成用糊料，来形成未烧成的第1放电电极层的工序；通过在第1放电电极层上涂布包含导体粒子及绝缘体材料在内的放电辅助电极层形成用糊料，来形成未烧成的放电辅助电极层的工序；通过在放电辅助电极层上涂布放电电极层形成用糊料，来形成未烧成的第2放电电极层的工序；形成依次贯穿第2放电电极层、放电辅助电极层、第1放电电极层、及第1陶瓷生片的空洞的工序；通过依次层叠并压接第2陶瓷生片、形成有空洞的第1陶瓷生片、第2陶瓷生片，来形成内部具有空洞的陶瓷主体的工序；对陶瓷主体进行烧成的工序；以及在陶瓷主体的表面上形成与第1放电电极层或第2放电电极层电连接的多个外部电极的工序。
实用新型效果
根据本实用新型，能获得包括一对以狭窄间隔相对的放电电极层的、放电开始电压较小的ESD保护器件。
附图说明
图1(A)是本实用新型的实施方式1所涉及的ESD保护器件100的分解立体图。图1(B)是ESD保护器件100的剖视图，与图1(A)的A-A线相对应。图1(C)是ESD保护器件100的剖视图，与图1(A)的B-B线相对应。另外，图1(A)中省略了外部电极12。
图2(A)～图2(D)分别是表示本实用新型的实施方式1所涉及的ESD保护器件100的制造方法中应用的各工序的俯视图。
图3是本实用新型的实施方式2所涉及的ESD保护器件200的分解立体图。另外，图3中省略了外部电极12。
图4是本实用新型的实施方式3所涉及的ESD保护器件300的分解立体图。
图5是本实用新型的实施方式4所涉及的ESD保护器件400的分解立体图。
图6是本实用新型的实施方式5所涉及的ESD保护器件500的分解立体图。
图7是现有的ESD保护器件600的剖视图。
具体实施方式
以下，对用于实施本实用新型的实施方式与附图一起进行说明。
(实施方式1)
图1示出了本实用新型的实施方式1所涉及的ESD保护器件100。
ESD保护器件100包括由第1陶瓷生片1以及第2陶瓷生片2、2构成的陶瓷主体10。陶瓷主体10的材料使用BAS材料，该BAS材料通过对以例如Ba、Al、Si为主的各原材料进行混合而成。
陶瓷主体10的内部形成有空洞7。
陶瓷主体10的内部以隔着间隔并相对的方式配置有由Cu等构成的层状的第1放电电极层3以及第2放电电极层5。
在被第1放电电极层3以及第2放电电极层5夹持的区域中形成有放电辅助电极层4。放电辅助电极层4包含氧化铝被膜Cu粒子等导体粒子以及由BAS材料等构成的绝缘体材料。
第1放电电极层3、放电辅助电极层4、以及第2放电电极层5各自的端面3a、4a、5a在空洞7的边缘部7a露出。
如图1(B)所示，陶瓷主体10的表面上形成有多个外部电极12、12，使得与第1放电电极层3或第2放电电极层5电连接。
如图1(B)、图1(C)所示，以上所示的ESD保护器件100中，第1放电电极层3及第2放电电极层5各自的端面3a、5a以最短距离即与放电辅助电极层4的厚度相对应的间隔G相对。如后所述，本实用新型的ESD保护器件100的制造方法中，能将放电辅助电极层4的厚度形成得较小，因此能将间隔G设定得较小。
ESD保护器件100通过在空洞7的边缘部7a中、产生第1放电电极层3及第2放电电极层5各自的端面3a、5a之间的沿面放电和气体放电来进行动作。具备以狭窄间隔G相对的一对放电电极层3、5，因此能减小放电开始电压。
表1中，示出了图7所示的现有的ESD保护器件600、间隔G不同的两种本实用新型的实施方式1所涉及的ESD保护器件100(实施例1、2)的放电开始电压值。实施例1中，第1放电电极层3和第2放电电极层5的间隔G为20μm，实施例2为10μm。现有的ESD保护器件600中的间隔G为30μm。
通过利用基于IEC标准(IEC61000-4-2)的接触放电从低电压施加ESD，来测定放电开始电压。在ESD保护器件100、600工作的情况下用○标记表示，不工作的情况下用×标记表示。
[表1]
根据表1可知，本实用新型的实施方式1所涉及的ESD保护器件100能以比现有的ESD保护器件600要低的电压来工作。
本实用新型的ESD保护器件100中，放电电极层3、5的端面3a、5a在封闭的空洞7的边缘部7a露出，因此能提高对于外部环境的可靠性。
此外，无需以保护膜来覆盖端面4a、3a、5a，因此能减小放电开始电压。
以下，参照图1、图2，对本实用新型的实施方式1所涉及的ESD保护器件100的制造方法进行说明。
首先，以规定的比例调和并混合以Ba、Al、Si为主的各原材料，并通过在800～1000℃下进行预烧结，从而形成BAS材料。利用氧化锆球磨机对所获得的BAS材料进行12小时的粉碎，从而形成由平均粒径约1μm的BAS材料构成的绝缘体材料。在该绝缘体材料中添加甲苯、燃料酒精等有机溶剂并进行混合。之后，添加粘合剂、可塑剂，并进行混合，形成浆料。
接着，利用刮刀法将浆料成形，形成厚度50μm的第1陶瓷生片及第2陶瓷生片。
接着，在由平均粒径约2μm的Cu粉和乙基纤维素等构成的粘合树脂中添加溶剂，利用三辊机进行搅拌、混合，从而形成放电电极层形成用糊料。另外，以80wt％的Cu粉、20wt％的粘合树脂和溶剂的比例进行混合。
接着，如图2(A)所示，在第1陶瓷生片1的一个主面上，利用丝网印刷涂布放电电极层形成用糊料，从而形成未烧成的第1放电电极层3。第1放电电极层3的厚度例如为10μm。
接着，形成包含导体粒子及绝缘体材料的放电辅助电极层形成用糊料。具体而言，以规定的比例调和平均粒径约2μm的氧化铝被膜Cu粒子和形成上述浆料时所使用的由平均粒径约1μm的BAS材料构成的绝缘体材料，添加粘合树脂和溶剂，利用三辊机进行搅拌、混合，从而形成放电辅助电极层形成用糊料。另外，以80wt％的氧化铝被膜Cu粒子和绝缘体材料、20wt％的粘合树脂和溶剂的比例进行混合。此外，氧化铝被膜Cu粒子和绝缘体材料以80vol％、20vol％的比例混合。
接着，如图2(B)所示，在第1放电电极层3上，利用丝网印刷涂布放电辅助电极层形成用糊料，从而形成未烧成的放电辅助电极层4。放电辅助电极层4的厚度能设定得较小，例如设定为10μm或20μm。
接着，如图2(C)所示，在放电辅助电极层4上，利用丝网印刷涂布放电电极层形成用糊料，从而形成未烧成的第2放电电极层5。第2放电电极层5的厚度例如为10μm。
接着，如图2(D)所示，利用机械穿孔机等形成依次贯穿第2放电电极层5、放电辅助电极层4、第1放电电极层3及第1陶瓷生片1的空洞7。其结果是，第2放电电极层5、放电辅助电极层4、第1放电电极层3的端面5a、4a、3a露出到空洞7的边缘部7a。
接着，如图1(A)所示，按第2陶瓷生片2、形成有空洞7的第1陶瓷生片1、第2陶瓷生片2的顺序进行层叠、压接，从而形成内部具有空洞7的厚度为0.3mm的陶瓷主体10。
接着，在N2气氛中对陶瓷主体10进行烧成。
接着，如图1(B)所示，通过在陶瓷主体10的表面上涂布导电糊料，并进行烧接，从而形成与第1放电电极层3或第2放电电极层5电连接的多个外部电极12、12。
最后，通过电解电镀在外部电极12、12上形成由Ni及Sn构成的膜，从而完成ESD保护器件100。
根据以上所述的本实用新型的ESD保护器件100的制造方法，丝网印刷的印刷厚度精度较高，因此能形成以例如10μm或20μm的狭窄间隔G相对的第1放电电极层3及第2放电电极层5。
由于使用丝网印刷及机械穿孔机这样成本较低的方法，因此能以低成本制造ESD保护器件。
(实施方式2)
图3示出了本实用新型的实施方式2所涉及的ESD保护器件200的分解立体图。
实施方式1所涉及的ESD保护器件100中，形成有一组由第1放电电极层3、放电辅助电极层4、第2放电电极层5构成的放电部，但实施方式2所涉及的ESD保护器件200中，2片第1陶瓷生片1、1分别形成有2组放电部。
ESD保护器件200中形成有多组由第1放电电极层3、放电辅助电极层4、第2放电电极层5构成的放电部，因此能将一个ESD保护器件200使用于多个电路。因此，能削减电子设备内的ESD保护器件的使用个数，能实现电子设备内的电路的小型化。
(实施方式3)
图4示出了本实用新型的实施方式3所涉及的ESD保护器件300的俯视图。
实施方式1及实施方式2所涉及的ESD保护器件100、200中，形成为一个放电部在空洞7的边缘部7a的一个面露出，但实施方式3所涉及的ESD保护器件300中，形成为一个放电部在空洞7的边缘部7a的相对的两个面露出。因此，能增加可沿面放电的区域，能提高连续动作性。
(实施方式4)
图5示出了本实用新型的实施方式4所涉及的ESD保护器件400的分解立体图。
实施方式3所涉及的ESD保护器件300中，形成为一个放电部在空洞7的边缘部7a的相对的两个面露出，但实施方式4所涉及的ESD保护器件400中，形成为一个放电部在空洞7的边缘部7a的所有面露出因此，与ESD保护器件300相比能进一步增加可进行沿面放电的区域，能进一步提高连续动作性。
(实施方式5)
图6示出了本实用新型的实施方式5所涉及的ESD保护器件500的分解立体图。
与实施方式1至实施方式4所示的ESD保护器件100、200、300、400不同，实施方式5所涉及的ESD保护器件500中，第1放电电极层3、第2放电电极层5各自的端面3a、5a比放电辅助电极层4的端面4a更向空洞7的内侧突出。ESD保护器件500的其它结构与ESD保护器件100相同。
ESD保护器件500中，不仅第1放电电极层3、第2放电电极层5的端面3a、5a相对，第1放电电极层3、第2放电电极层5的主面3b、5b也相对。因此，第1放电电极层3及第2放电电极层5的相对面积变宽，能提高ESD保护器件500的连续动作性。
以下，参照图6，对本实用新型的实施方式5所涉及的ESD保护器件500的制造方法进行说明。
与本实用新型的实施方式1不同，实施方式5中，使用烧成后收缩率不同的放电辅助电极层形成用糊料及放电电极层形成用糊料。具体而言，调整放电辅助电极层形成用糊料及放电电极层形成用糊料，使得放电辅助电极层4烧成后的收缩率为85％，第1放电电极层3及第2放电电极层5烧成后的收缩率为86～90％。
另外，放电辅助电极层形成用糊料例如以80wt％的氧化铝被膜Cu粒子和由BAS材料构成的绝缘体材料、20wt％的粘合树脂和溶剂的比例进行混合而得。
放电电极层形成用糊料例如在实施方式1的组分中新添加氧化铝粉末，以80wt％的Cu粒子和氧化铝粉、20wt％的粘合树脂和溶剂的比例进行混合而得。Cu粒子和氧化铝粉以95vol％、5vol％的比例进行混合。
通过如上所述那样设定烧成后的收缩率，从而在烧成陶瓷主体10的工序中，由于收缩率的不同而导致第1放电电极层3、第2放电电极层5的端面3a、5a与放电辅助电极层4的端面4a相比向空洞7的内侧突出。
根据以上所述的ESD保护器件500的制造方法，仅通过将放电辅助电极层形成用糊料烧成后的收缩率设定得小于放电电极层形成用糊料，就能形成端面3a、5a向空洞7的内侧突出的第1放电电极层3、第2放电电极层5。
另外，本实用新型的实施方式所涉及的ESD保护器件及其制造方法并不限于上述内容，可以根据实用新型构思作各种改变。
例如，在上述实施方式中，使用Cu作为放电电极层形成用糊料所包含的导体粒子的材料，但也可以使用Ag、Pd、Pt、Al、Ni、W或它们的组合。
在第1放电电极层3和第2放电电极层5夹持的区域中形成有包含导体粒子和绝缘体材料的放电辅助电极层4，但也可以形成由陶瓷构成的层等。由陶瓷构成的层能通过在第1放电电极层3上层叠第1陶瓷生片1或第2陶瓷生片2来形成，以取代在第1放电电极层3上涂布放电辅助电极层形成用糊料。
在该情况下，通过将第1陶瓷生片1或第2陶瓷生片2烧成后的收缩率设定为小于放电电极层形成用糊料，从而能使第1放电电极层3及第2放电电极层5的端面3a、5a向空洞7的内侧突出。
使用将以Ba、Al、Si为主的各原材料混合而成的BAS材料来作为陶瓷主体10所使用的材料，但也可以使用对镁橄榄石添加玻璃后的材料、对CrZrO3添加玻璃后的材料等。
对放电辅助电极层形成用糊料中所包含的绝缘体材料使用BAS材料，但也可以使用氧化铝、二氧化硅、氧化锆等陶瓷材料。
在N2气氛中对陶瓷主体10进行烧成，但也可以在Ar、Ne等惰性气体气氛中进行烧成。在该情况下，在空洞7中导入了惰性气体，因此能进一步减小放电开始电压。
在第1放电电极层3、第2放电电极层5及放电辅助电极层4由不会氧化的材料构成的情况下，也可以在大气气氛中进行烧成。
并不限于实施方式5所示的放电电极层形成用糊料及放电辅助电极层形成用糊料各自的组分比例、收缩率，只要使烧成后第1放电电极层3、第2放电电极层5的端面3a、5a比放电辅助电极层4的端面4a更向空洞7的内侧突出即可，可以是任意的组分比例、收缩率。
另外，根据作为完成品的ESD保护器件100、200、300、400、500的大小来形成陶瓷主体10，但也能以母基板的状态来形成陶瓷主体10，通过对该陶瓷主体10进行切割，来提高本实用新型的实施方式所涉及的制造方法的量产性。
标号说明
1第1陶瓷生片
2第2陶瓷生片
3第1放电电极层
3a第1放电电极层的端面
3b第1放电电极层的主面
4放电辅助电极层
4a放电辅助电极层的端面
5第2放电电极层
5a第2放电电极层的端面
5b第2放电电极层的主面
7空洞
7a边缘部
10陶瓷主体
12外部电极
100、200、300、400、500ESD保护器件
G间隔
Claims (4)
1.一种ESD保护器件，其特征在于，包括：
陶瓷主体；
第一放电电极层及第二放电电极层，该第一放电电极层及第二放电电极层在所述陶瓷主体的内部以隔开间隔并相对的方式配置，且为层状；
空洞，该空洞形成于所述陶瓷主体的内部；以及
多个外部电极，该多个外部电极形成在所述陶瓷主体的表面上，与所述第一放电电极层或所述第二放电电极层电连接，
所述第一放电电极层及所述第二放电电极层各自的端面在所述空洞的边缘部露出。
2.如权利要求1所述的ESD保护器件，其特征在于，
在所述第一放电电极层及所述第二放电电极层夹持的区域中形成有包含导体粒子及绝缘体材料的放电辅助电极层，
所述放电辅助电极层的端面在所述空洞的边缘部露出。
3.如权利要求2所述的ESD保护器件，其特征在于，
所述第一放电电极层及所述第二放电电极层的端面比所述放电辅助电极层的端面向所述空洞的内侧突出。
4.如权利要求1至3的任一项所述的ESD保护器件，其特征在于，
配置有多个所述第一放电电极层及所述第二放电电极层。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/083087 WO2015087394A1 (ja) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Ｅｓｄ保護デバイスとその製造方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN204947321U true CN204947321U (zh) | 2016-01-06 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| WO (1) | WO2015087394A1 (zh) |
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|---|---|---|---|---|
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-
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Granted publication date: 20160106 |
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