ESD保护器件及其制造方法技术

技术编号:10644440 阅读:104 留言:0更新日期:2014-11-12 17:50
本发明专利技术提供绝缘可靠性较高并具有良好的放电特性的ESD保护器件。ESD保护器件包括:配置成彼此相对的第一及第二放电电极;形成为横跨在第一及第二放电电极间的放电辅助电极(18);以及对第一及第二放电电极和放电辅助电极(18)进行保持的绝缘体基材,其中,放电辅助电极(18)由具有核壳结构的多个金属粒子(24)的集合体构成,所述核壳结构由以第一金属为主要成分的核部(22)、及以包含第二金属的金属氧化物为主要成分的壳部(23)构成。壳部(23)至少有一部分存在空孔(26)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种ESD(Electrostatic Discharge:静电放电)保护器件及其制造方法,特别涉及对ESD保护器件中为促进静电放电而设置的放电辅助电极的改良。
技术介绍
本专利技术关注的过电压保护元件记载在例如日本专利特开2008-85284号公报(专利文献1)中。在专利文献1中,对于要成为用于促进放电而设置的放电辅助电极的过电压保护元件材料,记载有包含非导体粉末(例如,碳化硅:粒径1~50m)、金属导体粉末(例如,铜:粒径0.01~5μm)、粘合剂(例如,玻璃粉末)的材料。另外,在专利文献1中,作为过电压保护元件的制造方法,记载有包含以下工序的方法:以规定的比例使非导体粉末、金属导体粉末及粘合剂均匀混合以形成糊料的工序;将该糊料印刷于基板上的工序;以及对该基板实施烧成处理(温度:300~1200℃)的工序。然而,在专利文献1所记载的技术中,存在以下需要解决的问题。首先,由于金属导体粉末的表面露出,因此,在放电时所露出的金属导体彼此会结合,从而绝缘可靠性有可能会降低。另外,用作为非导体粉末的碳化硅是绝缘电阻较低的半导体,因此,难以提高绝缘可靠性。作为解决上述问题的技术,例如有国际公开第2009/098944号刊物(专利文献2)所记载的技术。在专利文献2中,记载有将被无机材料(Al2O3等)所包覆的导电材料(Cu粉末等)进行分散后所得的材料用作为放电辅助电极的技术。根据专利文献2所记载的技术,与专利文献1所记载的技术相比,导电材料的露出较少,因此,能提高绝缘可靠性。另外,即使增加导电材料的含量,导电材料彼此之间也不容易发生短路,因此,通过增加导电材料,能使得放电容易,由此,能降低峰值电压。然而,专利文献1所记载的技术也存在以下需要解决的问题。专利文献2所记载的技术中的“被无机材料所包覆的导电材料”如专利文献2的第[0034]、[0094]段及图4所记载的那样,只是在导电材料的表面包覆有由无机材料所构成的微粒子的材料。因此,难以用无机材料来将导电材料的表面完全覆盖。另外,在烧成前的阶段,假设即使用无机材料来将导电材料的表面完全覆盖,但如图12所示,在烧成时导电材料1发生热膨胀时,变得无法完全被无机材料2所覆盖,烧成后导电材料1有可能会露出。因此,要求进一步改善绝缘可靠性。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2008-85284号公报专利文献2:国际公开第2009/098944号刊物
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题因此,本专利技术的目的是为了解决上述问题,即,提供一种绝缘可靠性较高并具有良好的放电特性的ESD保护器件及其制造方法。解决技术问题的技术方案本专利技术所适用的ESD保护器件包括:第一及第二放电电极,该第一及第二放电电极配置成彼此相对;放电辅助电极,该放电辅助电极形成为横跨在第一及第二放电电极间;以及绝缘体基材,该绝缘体基材对第一及第二放电电极和放电辅助电极进行保持,为了解决上述技术问题,本专利技术的特征在于,放电辅助电极由具有核壳结构的多个金属粒子的集合体构成,所述核壳结构由以第一金属为主要成分的核部、及以包含第二金属的金属氧化物为主要成分的壳部构成,壳部至少有一部分存在空孔。这样,由于构成放电辅助电极的金属粒子处于被以金属氧化物为主要成分的壳部完全或几乎完全覆盖的状态,因此,能提高放电时的绝缘可靠性,并且由于壳部具有空孔,因此,在空孔周围壳部较薄,从而能以较低的ESD施加电压来开始进行放电。优选为核部在空孔附近具有凹陷,所述凹陷具有容纳该空孔的形状。由于存在凹陷,因此电荷容易集中于凹陷部分,由此,能使得放电变得容易,能提高放电特性,特别是能实现较低的峰值电压。优选为上述多个金属粒子通过含玻璃质物质而互相结合。由此,能抑制掉落冲击后的峰值电压特性劣化。优选为上述壳部的厚度为50~1500nm。由此,不仅能实现较高的绝缘可靠性,还能实现良好的放电特性,特别是能实现较低的峰值电压。在优选的实施方式中,第二金属是比第一金属更容易发生氧化的金属。由此,运用后述的制造方法,能容易地获得具有核壳结构的多个金属粒子,所述核壳结构由以第一金属为主要成分的核部、及以包含第二金属的金属氧化物为主要成分的壳部构成。在上述实施方式中,优选为第一金属是铜或以铜为主要成分的铜类合金。由此,能以较低的价格提供ESD保护器件。另外,由于铜的熔点较高,因此,能进一步提高放电时的绝缘可靠性。这是由于,若熔点较低,则金属粒子会因放电时的热量而熔融烧结,从而有可能会导致发生短路。另外,在上述实施方式中,优选为包含第二金属的金属氧化物是从氧化铝、氧化硅、氧化镁及氧化镍中所选出的至少一种金属氧化物。由于这些氧化物具有较高的绝缘性,因此,能进一步提高放电时的绝缘可靠性。此外,核部也可以不仅包含第一金属,还包含第二金属作为次要成分。若核部包含第二金属,则在壳部因某些理由而破损时,能利用放电时的热量来修复壳部。在本专利技术所涉及的ESD保护器件中,优选为第一及第二放电电极和放电辅助电极配置于绝缘体基材的内部,绝缘体基材具有用于配置第一及第二放电电极间的间隙的空洞,所述ESD保护器件还包括第一及第二外部端子电极,该第一及第二外部端子电极形成在绝缘体基材的表面上,且分别与第一及第二放电电极进行电连接。由此,能提高ESD保护器件的耐湿性。本专利技术还适用于ESD保护器件的制造方法。本专利技术所涉及的ESD保护器件的制造方法包括:准备合金粉末的工序,所述合金粉末由包含第一金属及比第一金属更容易发生氧化的第二金属的合金构成;准备绝缘体基材的工序;在绝缘体基材上形成包含上述合金粉末的未烧成的放电辅助电极的工序;在绝缘体基材上形成第一及第二放电电极的工序,所述第一及第二放电电极以互相隔开规定间隙而相对的方式配置于放电辅助电极上;以及将未烧成的放电辅助电极进行烧成的工序。而且,其特征在于,上述烧成工序包括对构成合金粉末的各合金粒子进行以下处理的工序:(1)在具有第一金属不会发生氧化而第二金属发生氧化的氧浓度的气氛下进行热处理的工序,从而使第二金属向该合金粒子的表面移动,在到达表面的时刻发生氧化,成为包含第二金属的金属氧化物,以该金属氧化物为主要成分而形成壳部,并且,以第二金属向合金粒子的表面移动而残留下来的第一金属为主要成分而形成核部;(2)接着,进行热处理的工序,使得以第一金属本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种ESD保护器件,其特征在于,包括:第一及第二放电电极,该第一及第二放电电极配置成彼此相对;放电辅助电极,该放电辅助电极形成为横跨在所述第一及第二放电电极间;以及绝缘体基材,该绝缘体基材对所述第一及第二放电电极和所述放电辅助电极进行保持,所述放电辅助电极由具有核壳结构的多个金属粒子的集合体构成,所述核壳结构由以第一金属为主要成分的核部、及以包含第二金属的金属氧化物为主要成分的壳部构成,所述壳部至少有一部分存在空孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.29 JP 2012-0427381.一种ESD保护器件,其特征在于,包括:
第一及第二放电电极,该第一及第二放电电极配置成彼此相对;
放电辅助电极,该放电辅助电极形成为横跨在所述第一及第二放电电
极间;以及
绝缘体基材,该绝缘体基材对所述第一及第二放电电极和所述放电辅
助电极进行保持,
所述放电辅助电极由具有核壳结构的多个金属粒子的集合体构成,所
述核壳结构由以第一金属为主要成分的核部、及以包含第二金属的金属氧
化物为主要成分的壳部构成,
所述壳部至少有一部分存在空孔。
2.如权利要求1所述的ESD保护器件,其特征在于,
所述核部在所述空孔附近具有凹陷。
3.如权利要求1或2所述的ESD保护器件,其特征在于,
所述多个金属粒子的集合体包含将多个所述金属粒子间进行结合的含
玻璃质物质。
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,
所述壳部的厚度为50~1500nm。
5.如权利要求1至4的任一项所述的ESD保护器件,其特征在于,
所述第二金属比所述第一金属更容易发生氧化。
6.如权利要求5所述的ESD保护器件,其特征在于,
所述第一金属是铜或以铜为主要成分的铜类合金。
7.如权利要求5或6所述的ESD保护器件,其特征在于,
包含所述第二金属的所述金属氧化物是从氧化铝、氧化硅、氧化镁及
氧化镍中所选出的至少一种。
8.如权利要求5至7的任一项所述的ESD保护器件,其特征在于,
所述核部含有所述第二金属作为次要成分。
9.如权利要求1至8的任一项所述的ESD保护器件,其特征在于,
所述第一及第二放电电极和所述放电辅助电极配置于所述绝缘体基材
的内部,所述绝缘体基材具有对所述第一及第二放电电极间的所述间隙进
行配置的空洞,
所述ESD保护器件还包括第一及第二外部端子电极,该第一及第二外
部端子电极形成在所述绝缘体基材的表面上,且分别与所述第一及第二放
电电极进行电连接。
10.一种ESD保护器件的制造方法,其特征在于,包括:
准备合金粉末的工序,所述合金粉末由包含第一金属及比所述第一金
属更容易发生氧化的第二金属的合金构成;...

【专利技术属性】
技术研发人员:鹫见高弘足立淳筑泽孝之石川久美子
申请(专利权)人:株式会社村田制作所
类型:发明
国别省市:日本;JP

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