TWI527183B - 過電壓保護元件及其製備方法 - Google Patents

Description

過電壓保護元件及其製備方法

本揭露係關於一種過電壓保護元件及其製備方法，特別係關於一種採用空氣放電技術之過電壓保護元件及其製備方法。

電子電路在運作中，若產生電壓異常或靜電放電(ESD)，則電子電路上之電子元件可能損壞。為此，電子電路中，常設置過電壓保護器，以保護電子電路上之電子元件，使其不受電壓異常或靜電放電之影響。

在現今電子產品之先進以及製程技術提升的進步下，電子產品尺寸逐漸縮小，使得靜電放電對於精密電子零件的損害程度漸趨嚴重，加上近年來手持式行動設備的發展迅速，因此在靜電防護的要求日益增加。比照目前應用於靜電防護的方法中，以空氣放電的方式最為常見。

然而，習知之空氣放電保護元件的設計方式，多屬於直接在基版上製作放電電極，此一保護元件容易有漏電問題產生，造成靜電保護穩定度降低。

本揭露提供一種採用空氣放電技術之過電壓保護元件及其製備 方法，其具有一絕緣凹槽，可容納放電過程中掉落之金屬碎屑，避免形成短路，以確保過電壓保護元件的穩定性。

本揭露之過電壓保護元件之一實施例，包含一基板；一絕緣層，設置於該基板之上，該絕緣層具有一凹槽；以及一導體層，設置於該絕緣層之上，該導體層具有一第一電極及一第二電極，該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。

本揭露之過電壓保護元件之另一實施例，包含一絕緣基板，具有一凹槽；以及一導體層，設置於該絕緣基板之上，該導體層具有一第一電極及一第二電極，該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。

本揭露之過電壓保護元件的製備方法之一實施例，包含形成一絕緣層於一基板之上；形成一凹槽於該絕緣層之內；形成一光阻圖案，其填滿該凹槽並凸伸出該絕緣層；形成一導體層於該絕緣層之上，該光阻圖案分隔該導體層而形成一第一電極及一第二電極；以及去除該光阻圖案，藉此該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。

本揭露之過電壓保護元件的製備方法之另一實施例，包含形成一凹槽於一絕緣基板之內；形成一光阻圖案，其填滿該凹槽並凸伸出該絕緣基板；以及形成一導體層於該絕緣基板之上，該光阻圖案分隔該導體層而形成一第一電極及一第二電極；以及去除該光阻圖案，藉此該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。

上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可 作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。

10‧‧‧過電壓保護元件

11‧‧‧基板

13‧‧‧絕緣層

13A‧‧‧凹槽

13B‧‧‧預定區域

14‧‧‧種晶層

15‧‧‧導體層

15A‧‧‧第一電極

15B‧‧‧第二電極

16‧‧‧光阻層

16A‧‧‧預定區域

16B‧‧‧光阻圖案

17‧‧‧墊高層

17A‧‧‧開口

18‧‧‧光阻層

18A‧‧‧預定區域

18B‧‧‧光阻圖案

19‧‧‧保護層

60‧‧‧過電壓保護元件

61‧‧‧基板

61A‧‧‧凹槽

64‧‧‧種晶層

65‧‧‧導體層

65A‧‧‧第一電極

65B‧‧‧第二電極

66‧‧‧光阻層

66A‧‧‧預定區域

66B‧‧‧光阻圖案

67‧‧‧墊高層

67A‧‧‧開口

68‧‧‧光阻層

68A‧‧‧預定區域

68B‧‧‧光阻圖案

69‧‧‧保護層

藉由參照前述說明及下列圖式，本揭露之技術特徵及優點得以獲得完全瞭解。

圖1例示本揭露一實施例之過電壓保護元件；圖2至圖10例示本揭露一實施例之過電壓保護元件的製備方法；圖11例示本揭露另一實施例之過電壓保護元件；以及圖12至圖19例示本揭露另一實施例之過電壓保護元件的製備方法。

為了使具有通常知識者能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及結構。顯然地，本發明的實現並未限定於相關領域之具有通常知識者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的結構或步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以後附的申請專利範圍為準。

在下文中本揭露的實施例係配合所附圖式以闡述細節。說明書所提及的「實施例」、「此實施例」、「其他實施例」等等，意指包含在本發明之該實施例所述有關之特殊特性、構造、或特徵。說明書中各處出現之「在此實施例中」的片語，並不必然全部指相同的實施例。

本揭露係關於一種過電壓保護元件及其製備方法。下列記載詳 細說明本揭露之實施步驟及結構以使本揭露得以被完整地瞭解。本揭露之實現並不限於具有特定知識之具有通常知識者。此外，習知之結構及步驟並未記載於下文，以免本揭露受到不必要之限制。本揭露之較佳實施例將於下文中描述，然而本揭露除了下文之外，亦可廣泛地實現於其它實施例中。本揭露之範圍不應限制於下文之記載，而應由申請專利範圍予以定義。

圖1例示本揭露一實施例之過電壓保護元件10。在一實施例中，該過電壓保護元件10包含一基板11、一絕緣層13、一導體層15、一墊高層17、及一保護層19。在此實施例中，該絕緣層13設置於該基板11之上，且具有一凹槽13A；該導體層15設置於該絕緣層13之上，具有一第一電極15A及一第二電極15B，形成一放電通路，且該凹槽13A位於該放電通路之下方；該墊高層17設置於該導體層15之上，具有一開口17A，至少局部曝露該第一電極15A及該第二電極15B；該保護層19設置於該墊高層17之上，且該保護層19遮蔽該開口17A。

在一實施例中，該開口17A之斷面寬度大於該凹槽13A之斷面寬度，該第一電極15A之斷面具有一第一尖部，該第二電極15B之斷面具有一第二尖部，面向該第一尖部，且該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽13A之上。如此，當高電壓施加於該第一電極15A與該第二電極15B時，該第一尖部與該第二尖部經由其間之空氣放電，其作用如同電弧放電，使得該第一電極15A與該第二電極15B產生電極碎屑，而該凹槽13A即可容納放電過程中掉落之金屬碎屑，避免金屬碎屑堆積而造成該第一電極15A與該第二電極15B形成短路，進而確保該過電壓保護元件10的穩定性。

在一實施例中，該基板11包含氧化鋁或陶瓷材料，該絕緣層13包含聚亞醯胺，該導體層15包含銅，該墊高層17包含環氧樹脂或聚亞醯胺，該保護層19包含環氧樹脂或聚亞醯胺。在一實施例中，為避免外 部環境之物質落入該第一電極15A該第二電極15B之間，造成該第一電極15A與該第二電極15B形成短路，過電壓保護元件10亦包含該保護層19，經配置以隔離該導體層15與外部環境。在一實施例中，該墊高層17隔離該保護層19與該導體層15之外，其開口17A亦提供額外之空間，該第一尖部與該第二尖部得經由其間之空氣進行放電。

圖2至圖10例示本揭露一實施例之過電壓保護元件10的製備方法。參考圖2，在一實施例中，首先形成一絕緣層13(例如，感光性聚亞醯胺層)於一基板11(例如，氧化鋁基板或陶瓷基板)之上，並對該絕緣層13之一預定區域13B進行一曝光製程，再進行一顯影製程以局部去除該預定區域13B而形成一凹槽13A於該絕緣層13之內，如圖3所示。

參考圖4，進行一濺鍍製程以形成一種晶層14(例如，鈦鎢合金層、銅層、鎳鉻合金層)於該絕緣層13及該基板11之上，並進行一塗佈製程以形成一光阻層16於該種晶層14之上，再對該光阻層16之一預定區域16A進行一曝光製程。之後，進行一顯影製程以局部去除該預定區域16A而形成一形成一光阻圖案16B，其填滿該凹槽13A並凸伸出該絕緣層13，如圖5所示。在一實施例中，該光阻圖案16B具有一上窄下寬之斷面。

參考圖6，進行一電鍍製程以形成一導體層15於該絕緣層13之上，該光阻圖案16B分隔該導體層15而形成一第一電極15A及一第二電極15B。之後，去除該光阻圖案16B，藉此該第一電極15A及該第二電極15B形成一放電通路，且該凹槽13A位於該放電通路之下方，如圖7所示。在圖6及圖7中，該種晶層14已併入該導體層15，而未顯示於圖中。在一實施例中，由於該光阻圖案16B具有一上窄下寬之斷面，使得該第一電極15A之斷面具有一第一尖部，該第二電極15B之斷面具有一第二尖部，且該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽13A 之上。

參考圖8，進行一塗佈製程以形成一光阻層18於該導體層15之上，並對該光阻層18之一預定區域18A進行一曝光製程，再進行一顯影製程以局部去除該預定區域18A之光阻層16而形成一光阻圖案18B。之後，利用該光阻圖案18B，形成一墊高層17於該導體層15之上，如圖9所示。在一實施例中，該墊高層17可為導體層或絕緣層，其製備方法與該導體層15之製備方法相似。

參考圖10，去除該光阻圖案18B以形成一開口17A於該墊高層17之內，該開口17A至少局部曝露該第一電極15A及該第二電極15B，其中該開口17A之斷面寬度大於該凹槽13A之斷面寬度。之後，在該墊高層17之上黏貼一保護層19(例如，聚亞醯胺乾膜)，其遮蔽該開口17A。

圖11例示本揭露另一實施例之過電壓保護元件60。在一實施例中，該過電壓保護元件60包含一絕緣基板61、一導體層65、一墊高層67、及一保護層69。在此實施例中，該絕緣基板61具有一凹槽61A；該導體層65設置於該絕緣基板61之上，具有一第一電極65A及一第二電極65B，二者形成一放電通路，且該凹槽61A位於該放電通路之下方；該墊高層67設置於該導體層65之上，具有一開口67A，至少局部曝露該第一電極65A及該第二電極65B；該保護層69設置於該墊高層67之上，且該保護層69遮蔽該開口67A。在一實施例中，該絕緣基板61包含氧化鋁或陶瓷材料，該導體層65包含銅，該墊高層67包含環氧樹脂或聚亞醯胺，該保護層69包含環氧樹脂或聚亞醯胺。

在一實施例中，該開口67A之斷面寬度大於該凹槽61A之斷面寬度，該第一電極65A之斷面具有一第一尖部，該第二電極65B之斷面具有一第二尖部，面向該第一尖部，且該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽61A之上。如此，當高電壓施加於該第一電極65A與該第二 電極65B時，該第一尖部與該第二尖部經由其間之空氣放電，其作用如同電弧放電，使得該第一電極65A與該第二電極65B產生電極碎屑，而該凹槽61A即可容納放電過程中掉落之金屬碎屑，避免金屬碎屑堆積而造成該第一電極65A與該第二電極65B形成短路，進而確保該過電壓保護元件60的穩定性。

在一實施例中，為避免外部環境之物質落入該第一電極65A與該第二電極65B之間，造成該第一電極65A與該第二電極65B形成短路，過電壓保護元件60亦包含該保護層69，經配置以隔離該導體層65與外部環境。在一實施例中，該墊高層67隔離該保護層69與該導體層65之外，其開口67A亦提供額外之空間，該第一尖部與該第二尖部得經由其間之空氣進行放電。

圖12至圖19例示本揭露另一實施例之過電壓保護元件60的製備方法。參考圖12，在一實施例中，首先在一絕緣基板61(例如，氧化鋁基板或陶瓷基板)之一上表面形成一凹槽61A，其可採用紅外光雷射或紫外光雷射對該絕緣基板61之上表面進行雕刻而形成該凹槽61A。

參考圖13，進行一濺鍍製程以形成一種晶層64(例如，鈦鎢合金層、銅層、鎳鉻合金層)於該絕緣基板61之上，並進行一塗佈製程以形成一光阻層66於該種晶層64之上，再對該光阻層66之一預定區域66A進行一曝光製程。之後，進行一顯影製程以局部去除該預定區域66A而形成一形成一光阻圖案66B，其填滿該凹槽61A並凸伸出該絕緣基板61，如圖14所示。在一實施例中，該光阻圖案66B具有一上窄下寬之斷面。

參考圖15，進行一電鍍製程以形成一導體層65於該絕緣基板61之上，該光阻圖案66B分隔該導體層65而形成一第一電極65A及一第二電極65B。之後，去除該光阻圖案66B，藉此該第一電極65A及該第二電極65B形成一放電通路，且該凹槽61A位於該放電通路之下方， 如圖16所示。在圖15及圖16中，該種晶層64已併入該導體層65，而未顯示於圖中。在一實施例中，由於該光阻圖案66B具有一上窄下寬之斷面，使得該第一電極65A之斷面具有一第一尖部，該第二電極65B之斷面具有一第二尖部，且該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽61A之上。

參考圖17，進行一塗佈製程以形成一光阻層68於該導體層65之上，並對該光阻層68之一預定區域68A進行一曝光製程，再進行一顯影製程以局部去除該預定區域68A之光阻層66而形成一光阻圖案68B。之後，利用該光阻圖案68B，形成一墊高層67於該導體層65之上，如圖18所示。在一實施例中，該墊高層67可為導體層或絕緣層，其製備方法與該導體層65之製備方法相似。

參考圖19，去除該光阻圖案68B以形成一開口67A於該墊高層67之內，該開口67A至少局部曝露該第一電極65A及該第二電極65B，其中該開口67A之斷面寬度大於該凹槽61A之斷面寬度。之後，在該墊高層67之上黏貼一保護層69(例如，聚亞醯胺乾膜)，其遮蔽該開口67A。

本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。

此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功 能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。

10‧‧‧過電壓保護元件

11‧‧‧基板

13‧‧‧絕緣層

13A‧‧‧凹槽

15‧‧‧導體層

15A‧‧‧第一電極

15B‧‧‧第二電極

17‧‧‧墊高層

17A‧‧‧開口

19‧‧‧保護層

Claims (25)

1. 一種過電壓保護元件，包含：一基板；一絕緣層，設置於該基板之上，該絕緣層具有一凹槽；以及一導體層，設置於該絕緣層之上，該導體層具有一第一電極及一第二電極，該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。
2. 根據請求項1所述之過電流保護元件，其中該基板包含氧化鋁或陶瓷材料，該絕緣層包含聚亞醯胺，該導體層包含銅。
3. 根據請求項1所述之過電流保護元件，另包含一墊高層，設置於該導體層之上，該墊高層具有一開口，至少局部曝露該第一電極及該第二電極。
4. 根據請求項3所述之過電流保護元件，其中該墊高層包含環氧樹脂或聚亞醯胺。
5. 根據請求項3所述之過電流保護元件，其中該開口之斷面寬度大於該凹槽之斷面寬度。
6. 根據請求項3所述之過電流保護元件，其另包含一保護層，設置於該墊高層之上，且該保護層遮蔽該開口。
7. 根據請求項6所述之過電流保護元件，其中該保護層包含環氧樹脂或聚亞醯胺。
8. 根據請求項1所述之過電流保護元件，其中該第一電極之斷面具有一第一尖部，該第二電極之斷面具有一第二尖部，面向該第一尖部。
9. 根據請求項8所述之過電流保護元件，其中該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽之上。
10. 一種過電壓保護元件，包含：一絕緣基板，具有一凹槽；以及一導體層，設置於該絕緣基板之上，該導體層具有一第一電極及一第二電極，該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。
11. 根據請求項10所述之過電流保護元件，另包含一墊高層，設置於該導體層之上，該墊高層具有一開口，至少局部曝露該第一電極及該第二電極。
12. 根據請求項11所述之過電流保護元件，其中該墊高層包含環氧樹脂或聚亞醯胺。
13. 根據請求項11所述之過電流保護元件，其中該開口之斷面寬度大於該凹槽之斷面寬度。
14. 根據請求項11所述之過電流保護元件，其另包含一保護層，設置於該墊高層之上，且該保護層遮蔽該開口。
15. 根據請求項14所述之過電流保護元件，其中該保護層包含環氧樹脂或聚亞醯胺。
16. 根據請求項10所述之過電流保護元件，其中該第一電極之斷面具有一第一尖部，該第二電極之斷面具有一第二尖部，面向該第一尖部。
17. 根據請求項16所述之過電流保護元件，其中該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽之上。
18. 一種過電壓保護元件之製備方法，包含：形成一絕緣層於一基板之上；形成一凹槽於該絕緣層之內；形成一光阻圖案，其填滿該凹槽並凸伸出該絕緣層；形成一導體層於該絕緣層之上，該光阻圖案分隔該導體層而 形成一第一電極及一第二電極；以及去除該光阻圖案，藉此該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。
19. 根據請求項18所述之過電流保護元件之製備方法，另包含：形成一墊高層於該導體層之上，該墊高層具有一開口，至少局部曝露該第一電極及該第二電極；以及形成一保護層於該墊高層之上，且該保護層遮蔽該開口。
20. 根據請求項19所述之過電流保護元件之製備方法，其中該開口之斷面寬度大於該凹槽之斷面寬度。
21. 根據請求項18所述之過電流保護元件之製備方法，其中該光阻圖案具有一上窄下寬之斷面，使得該第一電極之斷面具有一第一尖部，該第二電極之斷面具有一第二尖部，該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽之上。
22. 一種過電壓保護元件之製備方法，包含：形成一凹槽於一絕緣基板之內；以及形成一光阻圖案，其填滿該凹槽並凸伸出該絕緣基板；形成一導體層於該絕緣基板之上，該光阻圖案分隔該導體層而形成一第一電極及一第二電極；以及去除該光阻圖案，藉此該第一電極及該第二電極形成一放電通路，且該凹槽位於該放電通路之下方。
23. 根據請求項22所述之過電流保護元件之製備方法，另包含：形成一墊高層於該導體層之上，該墊高層具有一開口，至少局部曝露該第一電極及該第二電極；以及形成一保護層於該墊高層之上，且該保護層遮蔽該開口。
24. 根據請求項23所述之過電流保護元件之製備方法，其中該開口之斷面寬度大於該凹槽之斷面寬度。
25. 根據請求項22所述之過電流保護元件之製備方法，其中該光阻圖案具有一上窄下寬之斷面，使得該第一電極之斷面具有一第一尖部，該第二電極之斷面具有一第二尖部，該第一尖部及該第二尖部設置於該凹槽之上。