JP3265898B2 - チップ型サージアブソーバの製造方法 - Google Patents
チップ型サージアブソーバの製造方法Info
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- JP3265898B2 JP3265898B2 JP03860695A JP3860695A JP3265898B2 JP 3265898 B2 JP3265898 B2 JP 3265898B2 JP 03860695 A JP03860695 A JP 03860695A JP 3860695 A JP3860695 A JP 3860695A JP 3265898 B2 JP3265898 B2 JP 3265898B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電話機、ファクシミリ、
電話交換機、モデム等の通信機器用の電子機器に印加さ
れるサージ電圧を吸収する、プリント回路基板に表面実
装可能なチップ型サージアブソーバの製造方法に関す
る。更に詳しくは、マイクロギャップを有する一対の対
向電極が不活性ガスとともに封止(hermetic seal)さ
れたチップ型サージアブソーバの製造方法に関するもの
である。
電話交換機、モデム等の通信機器用の電子機器に印加さ
れるサージ電圧を吸収する、プリント回路基板に表面実
装可能なチップ型サージアブソーバの製造方法に関す
る。更に詳しくは、マイクロギャップを有する一対の対
向電極が不活性ガスとともに封止(hermetic seal)さ
れたチップ型サージアブソーバの製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、ハーメチックシールしたマイクロ
ギャップ式サージアブソーバとして、図8及び図9に示
すようなサージアブソーバ9a及び9bが知られてい
る。2つのサージアブソーバ9a及び9bに内蔵される
ギャップ式サージ吸収素子1は、導電性皮膜1aで被包
した円柱状のセラミック素体1bの中央に円周方向に皮
膜1aを2分割する幅数10μmのマイクロギャップ1
cを形成し、このセラミック素体1bの両端に一対のキ
ャップ電極1d,1eを冠着して作られる。マイクロギ
ャップ1cにより2分割した皮膜間に電気的絶縁が図ら
れる。図8に示すように、サージアブソーバ9aは、サ
ージ吸収素子1を絶縁性を保つ管4内に収容してサージ
吸収素子1の両端に一対の封止電極2,3を配置し、こ
れらの封止電極2,3をキャップ電極1d,1eに電気
的に接続し同時に管4の内部にArガスのような不活性
ガス5を封入して作られる。封止電極2,3にはそれぞ
れリード線6,7が接続される。
ギャップ式サージアブソーバとして、図8及び図9に示
すようなサージアブソーバ9a及び9bが知られてい
る。2つのサージアブソーバ9a及び9bに内蔵される
ギャップ式サージ吸収素子1は、導電性皮膜1aで被包
した円柱状のセラミック素体1bの中央に円周方向に皮
膜1aを2分割する幅数10μmのマイクロギャップ1
cを形成し、このセラミック素体1bの両端に一対のキ
ャップ電極1d,1eを冠着して作られる。マイクロギ
ャップ1cにより2分割した皮膜間に電気的絶縁が図ら
れる。図8に示すように、サージアブソーバ9aは、サ
ージ吸収素子1を絶縁性を保つ管4内に収容してサージ
吸収素子1の両端に一対の封止電極2,3を配置し、こ
れらの封止電極2,3をキャップ電極1d,1eに電気
的に接続し同時に管4の内部にArガスのような不活性
ガス5を封入して作られる。封止電極2,3にはそれぞ
れリード線6,7が接続される。
【0003】図9に示すように、サージアブソーバ9b
は、ギャップ式サージ吸収素子1をその両端のキャップ
電極1d,1eに接続したリード線6,7とともにガラ
ス管8で封止して作られる。ガラス管8にはArガスの
ような不活性ガス5が封入される。上記サージアブソー
バ9a又は9bでは雷サージ等に起因してリード線6,
7に異常電圧が印加すると、最初に円柱状のセラミック
素体1bを被包する導電性皮膜1aに沿ってグロー放電
が起こり、最終的に一対のキャップ電極1d,1e間で
のアーク放電に移行してサージ電圧を吸収する。
は、ギャップ式サージ吸収素子1をその両端のキャップ
電極1d,1eに接続したリード線6,7とともにガラ
ス管8で封止して作られる。ガラス管8にはArガスの
ような不活性ガス5が封入される。上記サージアブソー
バ9a又は9bでは雷サージ等に起因してリード線6,
7に異常電圧が印加すると、最初に円柱状のセラミック
素体1bを被包する導電性皮膜1aに沿ってグロー放電
が起こり、最終的に一対のキャップ電極1d,1e間で
のアーク放電に移行してサージ電圧を吸収する。
【0004】上記サージアブソーバ9a又は9bは、電
子機器の一対の入力線路にこの電子機器に並列に接続さ
れ、電子機器の使用電圧より高い電圧で動作するように
構成される。即ち、上記サージアブソーバはその放電開
始電圧より低い電圧では抵抗値の高い抵抗体であるが、
印加電圧がその放電開始電圧以上のときには数10Ω以
下の抵抗値の低い抵抗体になる。電子機器に雷サージ等
の数kV〜数10kVのサージ電圧が瞬間的に印加され
ると、上記サージアブソーバが放電し、このサージ電圧
を吸収して電子機器を保護するようになっている。電子
機器の前段にこの種のサージアブソーバを設けないと、
異常電圧(サージ)が電子機器内に侵入し、絶縁破壊等
を起こさせ、電子機器の動作不良等を発生させる。
子機器の一対の入力線路にこの電子機器に並列に接続さ
れ、電子機器の使用電圧より高い電圧で動作するように
構成される。即ち、上記サージアブソーバはその放電開
始電圧より低い電圧では抵抗値の高い抵抗体であるが、
印加電圧がその放電開始電圧以上のときには数10Ω以
下の抵抗値の低い抵抗体になる。電子機器に雷サージ等
の数kV〜数10kVのサージ電圧が瞬間的に印加され
ると、上記サージアブソーバが放電し、このサージ電圧
を吸収して電子機器を保護するようになっている。電子
機器の前段にこの種のサージアブソーバを設けないと、
異常電圧(サージ)が電子機器内に侵入し、絶縁破壊等
を起こさせ、電子機器の動作不良等を発生させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記サージア
ブソーバ9a及び9bは形状が円筒になるためにチップ
化が非常に困難であって、プリント回路基板の表面に実
装できない欠点があった。またサージ吸収素子1を絶縁
管4やガラス管8で封止するため、形状が大きくなる不
具合があった。更にカッタやレーザビームで導電性皮膜
1aでカットすることにより、マイクロギャップ1cを
形成するため、放電開始電圧、応答電圧等を所望の値に
調整することが比較的困難であって、量産しにくい問題
点があった。
ブソーバ9a及び9bは形状が円筒になるためにチップ
化が非常に困難であって、プリント回路基板の表面に実
装できない欠点があった。またサージ吸収素子1を絶縁
管4やガラス管8で封止するため、形状が大きくなる不
具合があった。更にカッタやレーザビームで導電性皮膜
1aでカットすることにより、マイクロギャップ1cを
形成するため、放電開始電圧、応答電圧等を所望の値に
調整することが比較的困難であって、量産しにくい問題
点があった。
【0006】本発明の目的は、雷サージのような瞬間的
なサージ電圧を吸収することに加えて、マイクロギャッ
プの調整が容易で放電開始電圧、応答電圧を所望の値に
調整し得るチップ型サージアブソーバの製造方法を提供
することにある。本発明の別の目的は、プリント回路基
板に表面実装可能であって、製造が簡単で、小型化し易
く量産性に優れたチップ型サージアブソーバの製造方法
を提供することにある。
なサージ電圧を吸収することに加えて、マイクロギャッ
プの調整が容易で放電開始電圧、応答電圧を所望の値に
調整し得るチップ型サージアブソーバの製造方法を提供
することにある。本発明の別の目的は、プリント回路基
板に表面実装可能であって、製造が簡単で、小型化し易
く量産性に優れたチップ型サージアブソーバの製造方法
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】図1、図2、図5及び図
7に示すように、本発明の製造方法により製造されるチ
ップ型サージアブソーバ10、20及び40は、絶縁性
のある第1チップ体11と絶縁性のある第2チップ体1
2とが一体的に接合された接合チップ体13と、この接
合チップ体13の接合界面にマイクロギャップ14を有
するように形成された一対の対向電極16,17と、こ
れらの対向電極16,17にそれぞれ接続され接合チッ
プ体13の外面両端部に設けられた一対の端子電極1
8,19と、第2チップ体12のマイクロギャップ14
に臨む位置に形成され内部に不活性ガスが封入された凹
部12aとを備える。図6に示すように、本発明の製造
方法により製造される別のチップ型サージアブソーバ3
0は、不活性ガスが封入された凹部11aが第1チップ
体11に形成される。
7に示すように、本発明の製造方法により製造されるチ
ップ型サージアブソーバ10、20及び40は、絶縁性
のある第1チップ体11と絶縁性のある第2チップ体1
2とが一体的に接合された接合チップ体13と、この接
合チップ体13の接合界面にマイクロギャップ14を有
するように形成された一対の対向電極16,17と、こ
れらの対向電極16,17にそれぞれ接続され接合チッ
プ体13の外面両端部に設けられた一対の端子電極1
8,19と、第2チップ体12のマイクロギャップ14
に臨む位置に形成され内部に不活性ガスが封入された凹
部12aとを備える。図6に示すように、本発明の製造
方法により製造される別のチップ型サージアブソーバ3
0は、不活性ガスが封入された凹部11aが第1チップ
体11に形成される。
【0008】図4(a)〜(h)に示すように、本発明
のチップ型サージアブソーバ10の製造方法は、絶縁性
のある第2基板22の表面に間隔tをあけて複数の凹部
12aを形成する工程と、第1基板21に凹部12aの
間隔tに相応する間隔tで複数対の貫通孔21a,21
aを形成する工程と、これらの貫通孔21a,21aに
導電性材料25を充填する工程と、第1基板21の表面
に貫通孔21a,21aを被覆しそれぞれマイクロギャ
ップ14を有するように複数の第1電極パターン26を
形成する工程と、第1基板21の裏面に貫通孔21a,
21aを含む孔周辺部を被覆するように間隔をあけて複
数の第2電極パターン27を形成する工程と、電極パタ
ーン26,27をそれぞれ形成した第1基板21と凹部
12aを形成した第2基板22を凹部12aとマイクロ
ギャップ14が対向するように不活性ガス雰囲気中で一
体的に接合する工程と、接合した両基板21,22を凹
部12a毎にダイシングして第1チップ体11と第2チ
ップ体12からなる接合チップ体13を作製することに
より接合チップ体13の接合界面に一対の対向電極1
6,17と接合チップ体13の外面両端部に一対の対向
電極16,17にそれぞれ接続された一対の端子電極1
8,19とを形成する工程とを含む方法である。
のチップ型サージアブソーバ10の製造方法は、絶縁性
のある第2基板22の表面に間隔tをあけて複数の凹部
12aを形成する工程と、第1基板21に凹部12aの
間隔tに相応する間隔tで複数対の貫通孔21a,21
aを形成する工程と、これらの貫通孔21a,21aに
導電性材料25を充填する工程と、第1基板21の表面
に貫通孔21a,21aを被覆しそれぞれマイクロギャ
ップ14を有するように複数の第1電極パターン26を
形成する工程と、第1基板21の裏面に貫通孔21a,
21aを含む孔周辺部を被覆するように間隔をあけて複
数の第2電極パターン27を形成する工程と、電極パタ
ーン26,27をそれぞれ形成した第1基板21と凹部
12aを形成した第2基板22を凹部12aとマイクロ
ギャップ14が対向するように不活性ガス雰囲気中で一
体的に接合する工程と、接合した両基板21,22を凹
部12a毎にダイシングして第1チップ体11と第2チ
ップ体12からなる接合チップ体13を作製することに
より接合チップ体13の接合界面に一対の対向電極1
6,17と接合チップ体13の外面両端部に一対の対向
電極16,17にそれぞれ接続された一対の端子電極1
8,19とを形成する工程とを含む方法である。
【0009】図示しないが、図5に示したチップ型サー
ジアブソーバ20の製造方法は、第2基板22に複数の
凹部12aと複数対の貫通孔22a,22aを形成し、
第2基板22から作られた第2チップ体12の外面両端
部に一対の端子電極18,19を形成する方法である。
また図示しないが、図6に示したチップ型サージアブソ
ーバ30の製造方法は、第1基板21に複数の凹部11
aと複数対の貫通孔21a,21aを形成し、第1基板
21から作られた第1チップ体11の外面両端部に一対
の端子電極18,19を形成する方法である。
ジアブソーバ20の製造方法は、第2基板22に複数の
凹部12aと複数対の貫通孔22a,22aを形成し、
第2基板22から作られた第2チップ体12の外面両端
部に一対の端子電極18,19を形成する方法である。
また図示しないが、図6に示したチップ型サージアブソ
ーバ30の製造方法は、第1基板21に複数の凹部11
aと複数対の貫通孔21a,21aを形成し、第1基板
21から作られた第1チップ体11の外面両端部に一対
の端子電極18,19を形成する方法である。
【0010】以下、本発明を詳述する。 (a) 第1基板及び第2基板 本発明の第1チップ体11及び第2チップ体12をそれ
ぞれ作り出す第1基板21及び第2基板は絶縁性のある
基板である。これらの基板としては、絶縁性ガラス基
板、アルミナ、ムライト等の絶縁性セラミック基板、又
はシリコンウェーハが例示される。このシリコンウェー
ハはドーパントを実質的に含まない抵抗率が1000〜
10000cmΩのものが選ばれる。このシリコンウェ
ーハを用いれば既存の半導体チップの製造装置を利用し
て安価にチップ型サージアブソーバを作製することがで
きる。第1基板及び第2基板のいずれか一方又は双方に
上記例示した基板が用いられる。第1基板及び第2基板
は一方又は双方が透明又は半透明体からなることが、サ
ージアブソーバの放電状況をサージアブソーバの外部か
ら観察できるので、好ましい。この透明体としてはガラ
ス基板の他、PLZT、透明アルミナのような可視光線
を透過するセラミック焼結体から作られたセラミック基
板が挙げられる。
ぞれ作り出す第1基板21及び第2基板は絶縁性のある
基板である。これらの基板としては、絶縁性ガラス基
板、アルミナ、ムライト等の絶縁性セラミック基板、又
はシリコンウェーハが例示される。このシリコンウェー
ハはドーパントを実質的に含まない抵抗率が1000〜
10000cmΩのものが選ばれる。このシリコンウェ
ーハを用いれば既存の半導体チップの製造装置を利用し
て安価にチップ型サージアブソーバを作製することがで
きる。第1基板及び第2基板のいずれか一方又は双方に
上記例示した基板が用いられる。第1基板及び第2基板
は一方又は双方が透明又は半透明体からなることが、サ
ージアブソーバの放電状況をサージアブソーバの外部か
ら観察できるので、好ましい。この透明体としてはガラ
ス基板の他、PLZT、透明アルミナのような可視光線
を透過するセラミック焼結体から作られたセラミック基
板が挙げられる。
【0011】(b) 凹部及び貫通孔 基板の凹部11a,12a及び貫通孔21a,22a
は、凹部や貫通孔を形成しようとする部分を残してそれ
以外をマスキングした後、スパッタリング、レーザ光等
のドライエッチングにより形成するか、或いは凹部や貫
通孔を形成しようとする部分を残してそれ以外をレジス
ト膜で被覆した後、基板を浸食するエッチャントにより
ウエットエッチングにより形成する。また基板がシリコ
ンウェーハの場合、凹部や貫通孔を同様にレーザドリル
もしくはケミカル(化学)エッチング、又はこれらを複
合することにより形成することができる。これらの凹部
及び貫通孔は、図1や図5に示す接合チップ体13が得
られるように、基板に所定の間隔で複数個形成される。
即ち第1基板と第2基板を接合したときに1個の凹部を
中心にしてこの凹部を一対の貫通孔が挟むように形成さ
れる(図4(a)〜(g))。
は、凹部や貫通孔を形成しようとする部分を残してそれ
以外をマスキングした後、スパッタリング、レーザ光等
のドライエッチングにより形成するか、或いは凹部や貫
通孔を形成しようとする部分を残してそれ以外をレジス
ト膜で被覆した後、基板を浸食するエッチャントにより
ウエットエッチングにより形成する。また基板がシリコ
ンウェーハの場合、凹部や貫通孔を同様にレーザドリル
もしくはケミカル(化学)エッチング、又はこれらを複
合することにより形成することができる。これらの凹部
及び貫通孔は、図1や図5に示す接合チップ体13が得
られるように、基板に所定の間隔で複数個形成される。
即ち第1基板と第2基板を接合したときに1個の凹部を
中心にしてこの凹部を一対の貫通孔が挟むように形成さ
れる(図4(a)〜(g))。
【0012】(c) 第1電極パターン及び第2電極パター
ン 第1電極パターン26及び第2電極パターン27はA
u,Ag,Ag/Pd,Cu等を含む導電性ペーストを
スクリーン印刷等によりコーティングする厚膜形成法に
より、又はこれらの金属をスパッタリング法、蒸着法、
イオンプレーティング法、めっき法、CVD法等の薄膜
形成法により形成する。後述するはんだバンプ18b及
び19bは電極パターン形成後に形成することもでき
る。一対の対向電極16及び17となる第1電極パター
ンは図2に破線で示されるパターンに限らず、上記厚膜
又は薄膜形成法により、図3(a)〜(f)に示すよう
な種々の電極パターンが形成される。これらの電極1
6,17の間に形成されるマイクロギャップ14のギャ
ップ幅w(図3(a))はギャップの形状に応じてまた
所望の放電開始電圧、応答電圧の値に応じて0.1μm
〜1000μmの範囲から決められる。図2ではギャッ
プ14の形状、即ちギャップを形成する電極16及び1
7の対向する各端部の形状は、平坦である。図3(a)
では山形であり、図3(b)では櫛形であり、図3
(c)では3本のヤリ形であり、図3(d)は図3
(b)と図3(c)の複合形である。また図3(e)に
示す例では小さい円形の電極16をマイクロギャップ1
4を介して帯状の電極17が包囲するように設けられ
る。この場合、図示しないが電極16に接続される貫通
孔21aが凹部に臨むので、凹部の気密を保つため、凹
部に対向する基板は2枚以上積層する。図3(e)の例
では電極16,17間にサージ電圧が印加されたときに
小円形の電極16の周囲で均等に放電するため、局所的
に高電圧が印加されず電極パターンの破壊が防止され
る。図3(f)に示す例では図3(b)の櫛形の各先端
を鈍らせることにより電極16,17間の対向距離を長
くして、局部高電圧による電極破壊を防止する。
ン 第1電極パターン26及び第2電極パターン27はA
u,Ag,Ag/Pd,Cu等を含む導電性ペーストを
スクリーン印刷等によりコーティングする厚膜形成法に
より、又はこれらの金属をスパッタリング法、蒸着法、
イオンプレーティング法、めっき法、CVD法等の薄膜
形成法により形成する。後述するはんだバンプ18b及
び19bは電極パターン形成後に形成することもでき
る。一対の対向電極16及び17となる第1電極パター
ンは図2に破線で示されるパターンに限らず、上記厚膜
又は薄膜形成法により、図3(a)〜(f)に示すよう
な種々の電極パターンが形成される。これらの電極1
6,17の間に形成されるマイクロギャップ14のギャ
ップ幅w(図3(a))はギャップの形状に応じてまた
所望の放電開始電圧、応答電圧の値に応じて0.1μm
〜1000μmの範囲から決められる。図2ではギャッ
プ14の形状、即ちギャップを形成する電極16及び1
7の対向する各端部の形状は、平坦である。図3(a)
では山形であり、図3(b)では櫛形であり、図3
(c)では3本のヤリ形であり、図3(d)は図3
(b)と図3(c)の複合形である。また図3(e)に
示す例では小さい円形の電極16をマイクロギャップ1
4を介して帯状の電極17が包囲するように設けられ
る。この場合、図示しないが電極16に接続される貫通
孔21aが凹部に臨むので、凹部の気密を保つため、凹
部に対向する基板は2枚以上積層する。図3(e)の例
では電極16,17間にサージ電圧が印加されたときに
小円形の電極16の周囲で均等に放電するため、局所的
に高電圧が印加されず電極パターンの破壊が防止され
る。図3(f)に示す例では図3(b)の櫛形の各先端
を鈍らせることにより電極16,17間の対向距離を長
くして、局部高電圧による電極破壊を防止する。
【0013】(d) 基板の接合と不活性ガスの封入 第1基板21及び第2基板22の接合は、先ずマイクロ
ギャップ14が凹部11a又は12aの中心に位置する
ように位置決めして行われる。接合方法としては、第一
の方法では第1電極パターンをAu導体で作り、同時に
気密封止するために両基板の接合面をメタライズした
後、両基板を400℃程度の温度で熱圧着する。第二の
方法では基板にガラス基板を用いる場合、両基板を重ね
合わせた後、これをカーボンヒータにより熱軟化させる
ことにより接合する。また第三の方法では両基板をエポ
キシ系接着剤、はんだ、ろう材等により接合する。凹部
に不活性ガスを封入するため、接合時の雰囲気は不活性
ガス雰囲気で行われる。この凹部に封入される不活性ガ
スは、He,Ne,Ar,Kr,Xe,N2及びCO2ガ
スからなる群から1種又は2種以上選ばれたガスであ
る。
ギャップ14が凹部11a又は12aの中心に位置する
ように位置決めして行われる。接合方法としては、第一
の方法では第1電極パターンをAu導体で作り、同時に
気密封止するために両基板の接合面をメタライズした
後、両基板を400℃程度の温度で熱圧着する。第二の
方法では基板にガラス基板を用いる場合、両基板を重ね
合わせた後、これをカーボンヒータにより熱軟化させる
ことにより接合する。また第三の方法では両基板をエポ
キシ系接着剤、はんだ、ろう材等により接合する。凹部
に不活性ガスを封入するため、接合時の雰囲気は不活性
ガス雰囲気で行われる。この凹部に封入される不活性ガ
スは、He,Ne,Ar,Kr,Xe,N2及びCO2ガ
スからなる群から1種又は2種以上選ばれたガスであ
る。
【0014】(e) チップ化と端子電極の形成 接合した両基板は、凹部が中央に位置するようにかつ凹
部を形成した間隔でダイヤモンドブレードによりダイシ
ングしてチップ化される。得られた接合チップ体13は
直方体を形成する。このチップ化により第2電極パター
ンから作り出される一対の端子電極18及び19は、図
4に示した第2電極パターン27から作られた電極層1
8a及び19aのみで形成してもよいが、図1、図2、
図5及び図6に示すように電極層18a及び19aの上
にSn又はSn/Pbからなるはんだバンプ18b及び
19bを設けてこれらにより形成してもよい。前述した
ようにこれらのはんだバンプは第2電極パターンを形成
した直後にダイシングする前に形成しておいてもよい。
また図7に示すようにはんだバンプの代わりにリード線
18c及び19cを電極層18a及び19aにはんだ付
けしてこれらにより一対の端子電極18及び19を形成
することによりチップ型サージアブソーバ40を得るこ
ともできる。
部を形成した間隔でダイヤモンドブレードによりダイシ
ングしてチップ化される。得られた接合チップ体13は
直方体を形成する。このチップ化により第2電極パター
ンから作り出される一対の端子電極18及び19は、図
4に示した第2電極パターン27から作られた電極層1
8a及び19aのみで形成してもよいが、図1、図2、
図5及び図6に示すように電極層18a及び19aの上
にSn又はSn/Pbからなるはんだバンプ18b及び
19bを設けてこれらにより形成してもよい。前述した
ようにこれらのはんだバンプは第2電極パターンを形成
した直後にダイシングする前に形成しておいてもよい。
また図7に示すようにはんだバンプの代わりにリード線
18c及び19cを電極層18a及び19aにはんだ付
けしてこれらにより一対の端子電極18及び19を形成
することによりチップ型サージアブソーバ40を得るこ
ともできる。
【0015】
【作用】本発明の製造方法により得られたチップ型サー
ジアブソーバ10〜40は一対の端子電極18及び19
が接続された線路に継続して過電圧又は過電流が侵入す
ると、凹部14内に位置する対向電極16及び17のマ
イクロギャップ間で放電を生じる。この放電の発熱によ
る対向電極の損傷程度が甚だしくなり、ギャップ間隔が
広がる。この結果、サージアブソーバ10〜40は致命
的な熱損傷になり得る前にその抵抗値は高まって放電開
始電圧及び放電維持電圧が過電圧より高くなり、放電は
停止する。
ジアブソーバ10〜40は一対の端子電極18及び19
が接続された線路に継続して過電圧又は過電流が侵入す
ると、凹部14内に位置する対向電極16及び17のマ
イクロギャップ間で放電を生じる。この放電の発熱によ
る対向電極の損傷程度が甚だしくなり、ギャップ間隔が
広がる。この結果、サージアブソーバ10〜40は致命
的な熱損傷になり得る前にその抵抗値は高まって放電開
始電圧及び放電維持電圧が過電圧より高くなり、放電は
停止する。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例を比較例とともに図面
に基づいて詳しく説明する。 <実施例1>図1及び図2に示すギャップ式のチップ型
サージアブソーバ10を図4に基づいて製造した。先
ず、絶縁性のある厚さ0.6mmのシリコンウェーハ2
2の表面にt=1.57mmの等間隔で複数の凹部12
aを形成した。この間隔tmmが接合チップ体13の長
さに相応する。具体的には図4(a)及び(b)に示す
ようにシリコンウェーハ22の表面に凹部を形成しよう
とする部分に窓孔28aが明けられたマスク28をウェ
ーハ22の表面を被覆し、ドライエッチングした。図4
(a)において、t1は0.5mm、t2は1.07mm
である。一方、絶縁性のある厚さ0.2mmのガラス基
板21にt=1.57mmの間隔で複数対の貫通孔21
aを形成した。具体的には図4(c)及び(d)に示す
ように貫通孔を形成しようとする部分にレーザドリルと
ケミカルエッチングを行うことにより直径0.2mmの
貫通孔21aをあけた。図4(c)において、29はレ
ジスト膜、29aはその孔であり、t3は0.61m
m、t4は0.96mmである。
に基づいて詳しく説明する。 <実施例1>図1及び図2に示すギャップ式のチップ型
サージアブソーバ10を図4に基づいて製造した。先
ず、絶縁性のある厚さ0.6mmのシリコンウェーハ2
2の表面にt=1.57mmの等間隔で複数の凹部12
aを形成した。この間隔tmmが接合チップ体13の長
さに相応する。具体的には図4(a)及び(b)に示す
ようにシリコンウェーハ22の表面に凹部を形成しよう
とする部分に窓孔28aが明けられたマスク28をウェ
ーハ22の表面を被覆し、ドライエッチングした。図4
(a)において、t1は0.5mm、t2は1.07mm
である。一方、絶縁性のある厚さ0.2mmのガラス基
板21にt=1.57mmの間隔で複数対の貫通孔21
aを形成した。具体的には図4(c)及び(d)に示す
ように貫通孔を形成しようとする部分にレーザドリルと
ケミカルエッチングを行うことにより直径0.2mmの
貫通孔21aをあけた。図4(c)において、29はレ
ジスト膜、29aはその孔であり、t3は0.61m
m、t4は0.96mmである。
【0017】図4(e)に示すように、複数の貫通孔2
1aに導電性材料であるAgポリイミド接着剤ペースト
25を厚膜技術で充填印刷し、180℃30分で硬化し
た。次いでガラス基板21の表面にそれぞれ幅10μm
のマイクロギャップ14を有するように複数の第1電極
パターン26を形成した。これは薄膜技術で導体膜を形
成した後、フォトエッチングでパターンニングすること
により行った。図4(f)に示すように、ガラス基板2
1を裏返して、基板21の裏面に貫通孔21aを含む孔
周辺部を被覆するように間隔をあけて第1電極パターン
と同じ方法で複数の第2電極パターン27を形成した。
次いで、図4(g)に示すように電極パターン26,2
7をそれぞれ形成したガラス基板21と凹部12aを形
成したシリコンウェーハ22を凹部12aとマイクロギ
ャップ14が対向するようにArガスからなる不活性ガ
ス雰囲気中で一体的に接合した。接合にはエポキシ系接
着剤を用いた。これにより凹部12内にArガスが封入
された。図4(g)の破線に示すように、接合したガラ
ス基板21とシリコンウェーハ22を凹部12a毎にダ
イシングした。
1aに導電性材料であるAgポリイミド接着剤ペースト
25を厚膜技術で充填印刷し、180℃30分で硬化し
た。次いでガラス基板21の表面にそれぞれ幅10μm
のマイクロギャップ14を有するように複数の第1電極
パターン26を形成した。これは薄膜技術で導体膜を形
成した後、フォトエッチングでパターンニングすること
により行った。図4(f)に示すように、ガラス基板2
1を裏返して、基板21の裏面に貫通孔21aを含む孔
周辺部を被覆するように間隔をあけて第1電極パターン
と同じ方法で複数の第2電極パターン27を形成した。
次いで、図4(g)に示すように電極パターン26,2
7をそれぞれ形成したガラス基板21と凹部12aを形
成したシリコンウェーハ22を凹部12aとマイクロギ
ャップ14が対向するようにArガスからなる不活性ガ
ス雰囲気中で一体的に接合した。接合にはエポキシ系接
着剤を用いた。これにより凹部12内にArガスが封入
された。図4(g)の破線に示すように、接合したガラ
ス基板21とシリコンウェーハ22を凹部12a毎にダ
イシングした。
【0018】図4(h)及び図1に示すように、このダ
イシングにより第1チップ体11と第2チップ体12か
らなる接合チップ体13を作製した。第2電極パターン
27により形成した電極層18a,19a(図2)の上
にははんだバンプ18b,19bをそれぞれ形成した。
これにより接合チップ体13の接合界面に一対の対向電
極16,17と、第1チップ体11の外面両端部に電極
層18a,19aとはんだバンプ18b,19bからな
る一対の端子電極18,19とを形成した。一対の端子
電極18,19は貫通孔に充填された導電性材料を介し
て一対の対向電極16,17にそれぞれ接続された。こ
のチップ型サージアブソーバ10は長さが約1.42m
m、幅が約1.42mm、高さが約0.8mmであっ
た。
イシングにより第1チップ体11と第2チップ体12か
らなる接合チップ体13を作製した。第2電極パターン
27により形成した電極層18a,19a(図2)の上
にははんだバンプ18b,19bをそれぞれ形成した。
これにより接合チップ体13の接合界面に一対の対向電
極16,17と、第1チップ体11の外面両端部に電極
層18a,19aとはんだバンプ18b,19bからな
る一対の端子電極18,19とを形成した。一対の端子
電極18,19は貫通孔に充填された導電性材料を介し
て一対の対向電極16,17にそれぞれ接続された。こ
のチップ型サージアブソーバ10は長さが約1.42m
m、幅が約1.42mm、高さが約0.8mmであっ
た。
【0019】<実施例2>図3(a)に示すギャップ幅
wが10μmの電極パターンにより一対の対向電極1
6,17を形成した以外は、実施例1と同一にしてチッ
プ型サージアブソーバを作製した。
wが10μmの電極パターンにより一対の対向電極1
6,17を形成した以外は、実施例1と同一にしてチッ
プ型サージアブソーバを作製した。
【0020】<実施例3>図3(b)に示すギャップ幅
wが10μmの電極パターンにより一対の対向電極1
6,17を形成した以外は、実施例1と同一にしてチッ
プ型サージアブソーバを作製した。
wが10μmの電極パターンにより一対の対向電極1
6,17を形成した以外は、実施例1と同一にしてチッ
プ型サージアブソーバを作製した。
【0021】<比較例1>図8に示すギャップ式サージ
アブソーバ9aを比較例1とした。このサージアブソー
バ9aは導電性皮膜1aで被包した円柱状のセラミック
素体1bの中央に円周方向に皮膜1aを2分割する幅3
0μmのマイクロギャップ1cを形成し、このセラミッ
ク素体1bの両端に一対のキャップ電極1d,1eを冠
着して作られた。サージアブソーバ9aは、サージ吸収
素子1を絶縁性を保つ管4内に収容してサージ吸収素子
1の両端に一対の封止電極2,3を配置し、これらの封
止電極2,3をキャップ電極1d,1eに電気的に接続
し同時に管4の内部にArガス5を800Torrの圧
力で封入して作られた。封止電極2,3にはそれぞれリ
ード線6,7が接続された。
アブソーバ9aを比較例1とした。このサージアブソー
バ9aは導電性皮膜1aで被包した円柱状のセラミック
素体1bの中央に円周方向に皮膜1aを2分割する幅3
0μmのマイクロギャップ1cを形成し、このセラミッ
ク素体1bの両端に一対のキャップ電極1d,1eを冠
着して作られた。サージアブソーバ9aは、サージ吸収
素子1を絶縁性を保つ管4内に収容してサージ吸収素子
1の両端に一対の封止電極2,3を配置し、これらの封
止電極2,3をキャップ電極1d,1eに電気的に接続
し同時に管4の内部にArガス5を800Torrの圧
力で封入して作られた。封止電極2,3にはそれぞれリ
ード線6,7が接続された。
【0022】<比較試験と評価>実施例1〜3と比較例
1のサージアブソーバについて、それぞれ放電開始電
圧、(1.2×50)μsec10kVサージ電圧に
対する応答電圧、絶縁抵抗及び静電容量を測定し、
過電圧・過電流の印加試験及びサージ耐量試験を行
った。過電圧・過電流の印加試験はAC600V−3
00mAの過電圧・過電流を5分間印加した。またサ
ージ耐量試験は(8×20)μsecサージにて耐え得
る電流値を測定した。その結果を表1に示す。
1のサージアブソーバについて、それぞれ放電開始電
圧、(1.2×50)μsec10kVサージ電圧に
対する応答電圧、絶縁抵抗及び静電容量を測定し、
過電圧・過電流の印加試験及びサージ耐量試験を行
った。過電圧・過電流の印加試験はAC600V−3
00mAの過電圧・過電流を5分間印加した。またサ
ージ耐量試験は(8×20)μsecサージにて耐え得
る電流値を測定した。その結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1から明らかなように、実施例1〜実施
例3のチップ型サージアブソーバは従来のサージアブソ
ーバ9aと比べて放電性能は同等であった。特にギャッ
プ幅及びギャップ形状を変えることにより、放電開始電
圧及び応答電圧を変えることができた。
例3のチップ型サージアブソーバは従来のサージアブソ
ーバ9aと比べて放電性能は同等であった。特にギャッ
プ幅及びギャップ形状を変えることにより、放電開始電
圧及び応答電圧を変えることができた。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の製造方法に
よれば、得られたチップ型サージアブソーバは、雷サー
ジのような瞬間的なサージ電圧を吸収することに加え
て、継続的な過電圧又は過電流の侵入があった場合には
導電性セラミック薄膜の導電性皮膜が熱損傷して、ギャ
ップ間隔が広がることにより放電開始電圧及び放電維持
電圧が上昇し、サージアブソーバの異常発熱のみなら
ず、電子機器及びこの機器を搭載するプリント基板の熱
的損傷、発火等を防止することができる。また本発明の
製造方法によれば、得られたサージアブソーバは従来の
ような円筒状の絶縁管でないため、チップ化が容易で小
型化でき、占有スペースが僅かで済み、組立が簡便で量
産性に優れる。これによりプリント回路基板の表面に容
易に実装することができる。更にマイクロギャップをレ
ーザ光やダイヤモンドブレードで形成する従来法と比べ
て、本発明では薄膜又は厚膜形成技術により形成するた
め、ギャップ形成時間を短縮できるだけでなく、ギャッ
プ幅及びギャップ形状を所望の放電特性に応じて容易に
最適なものにすることができる。
よれば、得られたチップ型サージアブソーバは、雷サー
ジのような瞬間的なサージ電圧を吸収することに加え
て、継続的な過電圧又は過電流の侵入があった場合には
導電性セラミック薄膜の導電性皮膜が熱損傷して、ギャ
ップ間隔が広がることにより放電開始電圧及び放電維持
電圧が上昇し、サージアブソーバの異常発熱のみなら
ず、電子機器及びこの機器を搭載するプリント基板の熱
的損傷、発火等を防止することができる。また本発明の
製造方法によれば、得られたサージアブソーバは従来の
ような円筒状の絶縁管でないため、チップ化が容易で小
型化でき、占有スペースが僅かで済み、組立が簡便で量
産性に優れる。これによりプリント回路基板の表面に容
易に実装することができる。更にマイクロギャップをレ
ーザ光やダイヤモンドブレードで形成する従来法と比べ
て、本発明では薄膜又は厚膜形成技術により形成するた
め、ギャップ形成時間を短縮できるだけでなく、ギャッ
プ幅及びギャップ形状を所望の放電特性に応じて容易に
最適なものにすることができる。
【図1】本発明の方法により得られたチップ型サージア
ブソーバの図2のA−A線断面図。
ブソーバの図2のA−A線断面図。
【図2】その平面図。
【図3】本発明の種々のギャップの形状を示す一対の対
向電極の平面図。
向電極の平面図。
【図4】図1及び図2のチップ型サージアブソーバの製
造方法を示す断面図。
造方法を示す断面図。
【図5】本発明の別のチップ型サージアブソーバを示す
図1に対応する断面図。
図1に対応する断面図。
【図6】本発明の更に別のチップ型サージアブソーバを
示す図1に対応する断面図。
示す図1に対応する断面図。
【図7】本発明の更にまた別のチップ型サージアブソー
バを示す図1に対応する断面図。
バを示す図1に対応する断面図。
【図8】従来例のギャップ式サージアブソーバの中央縦
断面図。
断面図。
【図9】別の従来例のギャップ式サージアブソーバの中
央縦断面図。
央縦断面図。
10,20,30,40 チップ型サージアブソーバ 11 第1チップ体 11a,12a 凹部 12 第2チップ体 13 接合チップ体 14 マイクロギャップ 16,17 対向電極 18,19 端子電極 21 ガラス基板(第1基板) 21a,22a 貫通孔 22 シリコンウェーハ(第2基板) 25 導電性材料 26 第1電極パターン 27 第2電極パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−68949(JP,A) 特開 平1−175191(JP,A) 特開 平1−175190(JP,A) 特開 昭62−278781(JP,A) 特開 昭62−24588(JP,A) 特公 昭60−40150(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01T 1/00 - 4/20
Claims (3)
- 【請求項1】 絶縁性のある第1基板(21)又は絶縁性の
ある第2基板(22)のいずれか一方の基板の表面に間隔
(t)をあけて複数の凹部(11a又は12a)を形成する工程
と、 前記第1基板(21)又は第2基板(22)のいずれか他方の基
板に前記凹部(11a又は12a)の間隔(t)に相応する間隔(t)
で複数対の貫通孔(21a,21a又は22a,22a)を形成する工程
と、 前記貫通孔(21a,21a又は22a,22a)に導電性材料(25)を充
填する工程と、 前記第1基板(21)又は第2基板(22)のいずれか他方の基
板の表面に前記貫通孔(21a,21a又は22a,22a)を被覆しそ
れぞれマイクロギャップ(14)を有するように複数の第1
電極パターン(26)を形成する工程と、 前記他方の基板の裏面に前記貫通孔(21a,21a又は22a,22
a)を含む孔周辺部を被覆するように間隔をあけて複数の
第2電極パターン(27)を形成する工程と、 前記凹部(12a)と第1電極パターン(26)と第2電極パタ
ーン(27)をそれぞれ形成した第1基板(21)及び第2基板
(22)を前記凹部(11a又は12a)と前記マイクロギャップ(1
4)が対向するように不活性ガス雰囲気中で一体的に接合
する工程と、 前記接合した両基板(21,22)を前記凹部(11a又は12a)毎
にダイシングして第1チップ体(11)と第2チップ体(12)
からなる接合チップ体(13)を作製することにより前記接
合チップ体(13)の接合界面に一対の対向電極(16,17)と
前記第1チップ体(11)の外面両端部に前記一対の対向電
極(16,17)にそれぞれ接続された一対の端子電極(18,19)
とを形成する工程とを含むチップ型サージアブソーバの
製造方法。 - 【請求項2】 絶縁性のある第1基板又は絶縁性のある
第2基板のいずれか一方の基板の表面に間隔をあけて複
数の凹部を形成する工程と、 前記凹部を挟むように前記一方の基板に間隔をあけて複
数対の貫通孔を形成する工程と、 前記貫通孔に導電性材料を充填する工程と、 前記第1基板又は第2基板のいずれか他方の基板の表面
に前記凹部の間隔に相応する間隔でマイクロギャップを
有するように複数の第1電極パターンをそれぞれ形成す
る工程と、 前記一方の基板の裏面に前記貫通孔を含む孔周辺部を被
覆するように間隔をあけて複数の第2電極パターンを形
成する工程と、 前記凹部と第1電極パターンと第2電極パターンをそれ
ぞれ形成した第1基板及び第2基板を前記凹部と前記マ
イクロギャップが対向するように不活性ガス雰囲気中で
一体的に接合する工程と、 前記接合した両基板を前記凹部毎にダイシングして第1
チップ体(11)と第2チップ体(12)からなる接合チップ体
(13)を作製することにより前記接合チップ体(13)の接合
界面に一対の対向電極(16,17)と前記第2チップ体(12)
の外面両端部に前記一対の対向電極(16,17)にそれぞれ
接続された一対の端子電極(18,19)とを形成する工程と
を含むチップ型サージアブソーバの製造方法。 - 【請求項3】 第1基板(21)及び第2基板(22)のいずれ
か一方又は双方が透明又は半透明の基板からなる請求項
1又は2記載のチップ型サージアブソーバの製造方法。
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---|---|---|---|
JP03860695A JP3265898B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | チップ型サージアブソーバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001077909A Division JP3489627B2 (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | チップ型サージアブソーバ |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08236260A JPH08236260A (ja) | 1996-09-13 |
JP3265898B2 true JP3265898B2 (ja) | 2002-03-18 |
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JP03860695A Expired - Fee Related JP3265898B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | チップ型サージアブソーバの製造方法 |
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JP4618440B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2011-01-26 | 日本電波工業株式会社 | 水晶振動片および振動デバイス |
JP4582718B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2010-11-17 | 日本電波工業株式会社 | 音叉型水晶振動子素子 |
EP2061123B1 (en) * | 2007-05-28 | 2014-12-03 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Esd protection device |
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WO2009136535A1 (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-12 | 株式会社 村田製作所 | Esd保護機能内蔵基板 |
JP2010108746A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | 静電気対策部品およびその製造方法 |
JP5614315B2 (ja) * | 2010-02-15 | 2014-10-29 | 株式会社村田製作所 | Esd保護装置 |
JP5447180B2 (ja) * | 2010-05-21 | 2014-03-19 | 株式会社村田製作所 | セラミック多層基板および電子モジュール |
JP6371080B2 (ja) * | 2014-03-04 | 2018-08-08 | Koa株式会社 | チップ抵抗器の製造方法 |
KR102613778B1 (ko) * | 2015-03-17 | 2023-12-15 | 본스인코오포레이티드 | 평탄한 가스 방전관 디바이스들 및 방법들 |
US10897130B2 (en) * | 2018-03-30 | 2021-01-19 | The Boeing Company | Micro plasma limiter for RF and microwave circuit protection |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP03860695A patent/JP3265898B2/ja not_active Expired - Fee Related
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