專利名稱：Esd保護器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種ESD保護器件，詳細而言涉及一種在陶瓷多層基板的空洞部內(nèi)相 對配置有放電電極的ESD保護器件中、防止因陶瓷多層基板的裂紋等而引起的破壞、變形 的技術(shù)。
背景技術(shù)：
所謂ESD (Electro-Static Discharge 靜電放電)，是指帶電的導(dǎo)電性的物體(人 體等)與其它導(dǎo)電性的物體(電子設(shè)備等)接觸、或充分接近時發(fā)生劇烈的放電的現(xiàn)象。因 ESD而會產(chǎn)生電子設(shè)備損傷或誤動作等問題。為了防止這些問題，需要使得放電時產(chǎn)生的過 大的電壓不施加到電子設(shè)備的電路上。ESD保護器件正是用于這種用途，其也被稱為浪涌吸 收元件或浪涌吸收器。ESD保護器件例如配置在電路的信號線路和接地(ground)之間。ESD保護器件 由于采用使一對放電電極隔開并使其相對的結(jié)構(gòu)，因此在通常的使用狀態(tài)下具有較高的電 阻，信號不會流到接地側(cè)。對于該ESD保護器件，若例如從便攜式電話等的天線加有靜電的 情況那樣、加有過大的電壓，則在ESD保護器件的放電電極之間發(fā)生放電，可將靜電引導(dǎo)至 接地側(cè)。由此，對于ESD器件的后級的電路，不會施加因靜電而產(chǎn)生的電壓，能保護電路。例如對于圖9的分解立體圖、圖10的剖視圖所示的ESD保護器件，在層疊絕緣性 陶瓷片2的陶瓷多層基板7內(nèi)形成空洞部5，與外部電極1導(dǎo)通的放電電極6在空洞部5內(nèi) 相對配置，在空洞部5內(nèi)封入有放電氣體。若在放電電極6之間施加會引起絕緣擊穿的電 壓，則在空洞部5內(nèi)，在放電電極6之間發(fā)生放電，利用該放電將過剩的電壓引導(dǎo)至接地側(cè)， 從而能保護后級的電路(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1 日本專利特開2001-43954號公報然而，在這種ESD保護器件中，存在如下問題。在圖9、圖10所示的ESD保護器件中，由于放電電極間的間隔的偏差，導(dǎo)致ESD響 應(yīng)性容易波動。另外，雖然需要利用放電電極相對的區(qū)域的面積來調(diào)整ESD響應(yīng)性，但由于 該調(diào)整受到產(chǎn)品尺寸等的限制，因此有時難以實現(xiàn)所希望的ESD響應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述實際情況，想要提供一種容易調(diào)整ESD特性且容易使其穩(wěn)定的 ESD保護器件。本發(fā)明為了解決上述問題，提供一種如下述那樣構(gòu)成的ESD保護器件。ESD保護器件具有(a)陶瓷多層基板；(b)形成于所述陶瓷多層基板、并設(shè)有間隔 且彼此相對的至少一對放電電極；及(c)形成在所述陶瓷多層基板的表面、并與放電電極 連接的外部電極。ESD保護器件在將所述一對放電電極之間加以連接的區(qū)域中，包括輔助電 極，該輔助電極是分散有利用不具有導(dǎo)電性的無機材料進行涂覆后的導(dǎo)電材料而形成的。上述結(jié)構(gòu)中，若在外部電極間施加預(yù)定大小以上的電壓，則在相對的放電電極之間會發(fā)生放電。該放電沿著一對放電電極間設(shè)有所述間隔的區(qū)域發(fā)生。在發(fā)生該放電的區(qū) 域中，由于包括分散有導(dǎo)電材料而形成的輔助電極，因此容易發(fā)生電子的移動，能更高效地 產(chǎn)生放電現(xiàn)象，提高ESD響應(yīng)性。因此，能減小因放電電極間的間隔的偏差而引起的ESD響 應(yīng)性的波動。因而，容易調(diào)整ESD特性且容易使其穩(wěn)定。而且，由于包括與發(fā)生放電的放電電極的相對部相鄰、且分散有導(dǎo)電材料的輔助 電極，因此可通過調(diào)整輔助電極中包含的導(dǎo)電材料的量和種類等，從而將放電開始電壓設(shè) 定成所希望的值。由此，相比于僅通過改變放電電極的相對部間的間隔來進行調(diào)整的情況， 能以更高的精度來設(shè)定放電開始電壓。最好是，所述無機材料至少含有構(gòu)成所述陶瓷多層基板的一部分元素。通過使得對導(dǎo)電材料進行涂覆的無機材料含有構(gòu)成陶瓷多層基板的一部分元素， 從而輔助電極對于陶瓷多層基板的粘附性提高，在燒成時輔助電極不易發(fā)生剝離。另外，重 復(fù)耐久性也提高。最好是，對所述輔助電極，添加陶瓷材料。通過在輔助電極中含有陶瓷材料，從而能減小輔助電極和陶瓷多層基板之間的收 縮行為和熱膨脹率的差。另外，通過在導(dǎo)電材料之間介入陶瓷材料，從而由于進一步阻止導(dǎo) 電材料之間的接觸，因此能防止在放電電極之間發(fā)生短路。最好是，所述陶瓷材料至少含有構(gòu)成所述陶瓷多層基板的一部分元素。在這種情況下，容易減小輔助電極和陶瓷多層基板之間的收縮行為和熱膨脹率的 差。最好是，所述陶瓷材料為半導(dǎo)體。在這種情況下，由于介入有半導(dǎo)體材料，因此半導(dǎo)體材料也有助于放電，ESD特性提尚。最好是，輔助電極中，以IOvol %以上、85vol%以下的比例含有利用所述無機材料 進行涂覆后的所述導(dǎo)電材料。輔助電極中，若導(dǎo)電材料的含有比例為IOvol %以上，則能夠使得燒成時的輔助電 極的收縮開始溫度成為放電電極的收縮開始溫度和陶瓷多層基板的收縮開始溫度的中間 值。另一方面，若導(dǎo)電材料的含有比例為85vol%以下，則能夠使得不會因輔助電極內(nèi)的導(dǎo) 電材料而在放電電極之間發(fā)生短路。最好是，所述陶瓷多層基板在其內(nèi)部具有空洞部，所述放電電極沿著所述空洞部 的內(nèi)表面形成。在這種情況下，在外部電極間施加預(yù)定大小以上的電壓而在放電電極間發(fā)生的放 電是主要沿著空洞部和陶瓷多層基板的分界面而發(fā)生的表面放電。由于沿著該表面、即空 洞部的內(nèi)表面形成有輔助電極，因此容易發(fā)生電子的移動，能更高效地產(chǎn)生放電現(xiàn)象，提高 ESD響應(yīng)性。因此，能減小因放電電極間的間隔的偏差而引起的ESD響應(yīng)性的波動。因而， 容易調(diào)整ESD特性且容易使其穩(wěn)定。最好是，所述陶瓷多層基板是交替層疊實質(zhì)上未燒結(jié)的第一陶瓷層、和燒結(jié)完成 的第二陶瓷層而形成的。在這種情況下，陶瓷多層基板是在燒成時利用第一陶瓷層來抑制第二陶瓷層的面 方向的收縮的、所謂無收縮基板。由于無收縮基板幾乎不產(chǎn)生面方向的尺寸偏差，因此若對于陶瓷多層基板使用無收縮基板，則能高精度地形成相對的放電電極間的間隔，能減小放 電開始電壓等的特性偏差。本發(fā)明的ESD保護器件容易調(diào)整ESD特性且容易使其穩(wěn)定。


圖1是ESD保護器件的剖視圖。(實施例1)圖2是ESD保護器件的主要部分放大剖視圖。(實施例1)圖3是沿著圖1的直線A-A切割后的剖視圖。(實施例1)圖4是示意地示出燒成前的輔助電極的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。(實施例1)圖5是ESD保護器件的透視圖。(變形例)圖6是ESD保護器件的透視圖。(變形例)圖7是ESD保護器件的透視圖。(變形例)圖8是ESD保護器件的剖視圖。(實施例2)圖9是ESD保護器件的分解立體圖。(現(xiàn)有例)圖10是ESD保護器件的剖視圖。(現(xiàn)有例)標號說明10、10a 10i、10s ESD 保護器件12、12s陶瓷多層基板13空洞部14、14a 14i、14s 輔助電極15、15s 間隔16、16a 16i、16s 放電電極17、17a 17c 相對部18、18a 18i，18s 放電電極19、19a 19c 相對部22,22a 22i外部電極24、24a 24i外部電極30陶瓷粒32無機材料34導(dǎo)電材料
具體實施例方式下面，參照圖1 圖8，說明實施例以作為本發(fā)明的實施方式。<實施例1>參照圖1 圖4，說明實施例1的ESD保護器件10。圖1是ESD保護 器件10的剖視圖。圖2是示意地示出圖1中用點劃線示出的區(qū)域11的主要部分放大剖視 圖。圖3是沿著圖1的線A-A切割后的剖視圖。如圖1所示，ESD保護器件10在陶瓷多層基板12的內(nèi)部形成有空洞部13、和一對 放電電極16、18。放電電極16、18包含沿著空洞部13的內(nèi)表面形成的相對部17、19。放電 電極16、18從空洞部13延伸至陶瓷多層基板12的外周面，與在陶瓷多層基板12的外側(cè)、即陶瓷多層基板12的表面形成的外部電極22、24連接。外部電極22、24用于安裝ESD保 護器件10。如圖3所示，放電電極16、18的相對部17、19的前端17k、19k設(shè)有間隔15而彼此 相對。若從外部電極22、24施加預(yù)定值以上的電壓，則在放電電極16、18的相對部17、19 之間發(fā)生放電。如圖1所示，在空洞部13的周邊邊緣，與放電電極16、18的相對部17、19及相對 部17、19間形成有間隔15的部分相鄰而形成有輔助電極14。S卩，輔助電極14形成在將放 電電極16、18之間加以連接的區(qū)域。輔助電極14與放電電極16、18的相對部17、19和陶 瓷多層基板12相接，如圖2簡略地所示，輔助電極14包含分散在陶瓷材料的基材中的粒子 狀的導(dǎo)電材料34。詳細而言，如圖4的示意圖示意地示出的結(jié)構(gòu)那樣，輔助電極14包含利用不具有 導(dǎo)電性的無機材料32進行涂覆后的導(dǎo)電材料34和陶瓷材料30。例如，導(dǎo)電材料34為直徑 2 3 μ m的Cu粒子，無機材料32為直徑1 μ m以下的Al2O3粒子，陶瓷材料30為由A1203、 Ba、Si構(gòu)成的BAS材料的粒子。無機材料32和陶瓷材料30在燒成時發(fā)生反應(yīng)，有可能在燒成后變質(zhì)。另外，陶瓷 材料和構(gòu)成多層基板12的陶瓷粉末也會在燒成時發(fā)生反應(yīng)，有可能在燒成后變質(zhì)。在未利用無機材料32對導(dǎo)電材料34進行涂覆的情況下，可能在燒成前的狀態(tài)下 導(dǎo)電材料34之間已經(jīng)相接，可能會因?qū)щ姴牧?4之間連接而發(fā)生短路。導(dǎo)電材料34的比 率越高，發(fā)生短路的可能性越高。 與此不同的是，若利用無機材料32對導(dǎo)電材料34進行涂覆，則在燒成前導(dǎo)電材料 34之間不可能相接。另外，在燒成后即使無機材料32變質(zhì)，也保持導(dǎo)電材料34之間隔開的 狀態(tài)。因此，通過使導(dǎo)電材料34被無機材料32涂覆，從而因?qū)щ姴牧?4之間連接而發(fā)生 短路的可能性降低。輔助電極14的基材中的陶瓷材料30既可與陶瓷多層基板12的陶瓷材料相同，也 可與其不同，但若采用相同的材料，則容易使收縮行為等與陶瓷多層基板12相一致，且可 減少使用的材料的種類。特別是在陶瓷材料30與陶瓷多層基板12的陶瓷材料相同、而無法 區(qū)別的情況下，輔助電極也可看作是僅由利用無機材料進行涂覆后的導(dǎo)電材料而形成的。輔助電極14中包含的導(dǎo)電材料34既可與放電電極16、18相同，也可與其不同，但 若采用相同的材料，則容易使收縮行為等與放電電極16、18相一致，且可減少使用的材料 的種類。由于輔助電極14包含導(dǎo)電材料34和陶瓷材料30，因此能夠使得輔助電極14在燒 成時的收縮行為成為包含相對部17、19的放電電極16、18和陶瓷多層基板12的中間狀態(tài)。 由此，能夠利用輔助電極14緩和放電電極16、18的相對部17、19和陶瓷多層基板12在燒 成時的收縮行為的差。其結(jié)果是，能減小因放電電極16、18的相對部17、19的剝離等而引 起的不佳和特性偏差。另外，由于在放電電極16、18的相對部17、19之間，間隔15的偏差 也變小，因此能減小放電開始電壓等特性的偏差。另外，能夠使得輔助電極14的熱膨脹率成為放電電極16、18和陶瓷多層基板12 的中間值。由此，能夠利用輔助電極14緩和放電電極16、18的相對部17、19和陶瓷多層基 板12的熱膨脹率的差。其結(jié)果是，能減小因放電電極16、18的相對部17、19的剝離等而引起的不佳和特性的時效變化。而且，通過調(diào)整輔助電極14中包含的導(dǎo)電材料34的量和種類等，從而能將放電開 始電壓設(shè)定成所希望的值。由此，相比于僅利用放電電極16、18的相對部17、19間的間隔 15來調(diào)整放電開始電壓的情況，能以高精度設(shè)定放電開始電壓接著，說明ESD保護器件10的制作例。(1)準備材料對于成為陶瓷多層基板12的材料的陶瓷材料，使用以Ba、Al、Si為主要組分而構(gòu) 成的材料。將各原材料調(diào)配、混合成預(yù)定的組分，以800 1000°C進行預(yù)燒。利用氧化鋯球 磨機對所得到的預(yù)燒粉末進行12小時粉碎，得到陶瓷粉末。在該陶瓷粉末中添加混合甲苯 或液體燃料等有機溶劑。進一步添加混合粘合劑、增塑劑，得到漿料。利用刮刀涂布法對這 樣所得到的漿料進行成形，得到厚度50 μ m的陶瓷生片。另外，制作用于形成放電電極16、18的電極糊料。在由平均粒徑約2μπι的80wt% 的Cu粉和乙基纖維素等構(gòu)成的粘合劑樹脂中添加溶劑，利用輥筒進行攪拌、混合，從而得 到電極糊料。通過以預(yù)定的比例對平均粒徑約2 μ m的Al2O3涂層Cu粉、和上述BAS材料預(yù)燒后 陶瓷粉末進行調(diào)配，添加粘合劑樹脂和溶劑，利用輥筒進行攪拌、混合，從而得到用于形成 輔助電極14的混合糊料?；旌虾现?，設(shè)樹脂和溶劑占20wt%，剩余的80wt%為陶瓷和涂 層Cu粉。以下的表1中示出各混合糊料的陶瓷和涂層Cu粉的比率。表2中示出用于比較 評估的涂層Cu粉原料。表2中的涂層量(wt% )為涂層Cu粉中所占的涂層原料的質(zhì)量比 例。[表1]陶瓷和涂層Cu體積比率 *標記本發(fā)明的范圍外
[表 2]評估涂層Cu原料 另外，用于形成空洞部13的樹脂糊料也可利用相同的方法來制作。樹脂糊料僅由 樹脂和溶劑形成。對于樹脂材料，使用在燒成時會分解、消失的樹脂。例如，為PET、聚丙烯、 乙基纖維素、丙烯酸樹脂等。(2)利用絲網(wǎng)印刷來涂布混合糊料、電極糊料、樹脂糊料在陶瓷生片上，利用絲網(wǎng)印刷涂布混合糊料使其成為預(yù)定的圖案，以形成輔助電 極14。在混合糊料的厚度較大等情況下，也可在預(yù)先設(shè)于陶瓷生片的凹部，填充陶瓷和涂層 金屬的混合糊料。在其之上，涂布電極糊料，形成在相對部17、19間具有成為放電間隙的間隔15的 放電電極16、18。這里，將放電電極16、18的粗細形成為100 μ m，將放電間隙寬度(相對部 17,19間的間隔15的尺寸)形成為30μπι。進一步，在其之上，涂布樹脂糊料，以形成空洞 部13。(3)層疊、壓接與通常的陶瓷多層基板相同，對陶瓷生片進行層疊、壓接。在制作例中，層疊成厚 度為0. 3mm，使得在其中央配置放電電極16、18的相對部17、19、空洞部13。(4)切割、涂布端面電極與LC濾波器那樣的片型電子元器件相同，利用微型切割機進行切割，劃分成各小 片。在制作例中，切割成為1.OmmXO. 5mm。此后，在端面涂布電極糊料，形成外部電極22、 24。(5)燒成接著，與通常的陶瓷多層基板相同，在N2的氣體環(huán)境中進行燒成。另外，在向空洞 部13導(dǎo)入Ar、Ne等稀有氣體以減小對于ESD的響應(yīng)電壓的情況下，只要在陶瓷材料進行收 縮、燒結(jié)的溫度區(qū)域中，在Ar、Ne等稀有氣體環(huán)境下進行燒成即可。在不氧化的電極材料 (Ag等)的情況下，也可為大氣環(huán)境。樹脂糊料因燒成而消失，形成空洞部13。另外，陶瓷生片中的有機溶劑、和混合糊 料中的粘合劑樹脂及溶劑也因燒成而消失。(6)電鍍與LC濾波器那樣的片型電子元器件相同，在外部電極上進行Ni-Sn電鍍。至此，完成剖面如圖1 圖3那樣構(gòu)成的ESD保護器件10。此外，陶瓷材料并不特別限于上述材料，也可為對鎂橄欖石添加玻璃后的材料、對 CaZrO3添加玻璃后的材料等，添加其它材料。從抑制脫層的角度來看，最好與形成所述陶瓷多層基板的至少1層的陶瓷材料相 同。另外，由于半導(dǎo)體材料也對表面放電作出貢獻，因此從ESD響應(yīng)性的角度來看，陶瓷材料最好為半導(dǎo)體。所謂半導(dǎo)體的陶瓷材料，是指碳化硅、碳化鈦、碳化鋯、碳化鉬、碳化 鎢等碳化物、氮化鈦、氮化鋯、氮化鉻、氮化釩、氮化鉭等氮化物、硅化鈦、硅化鋯、硅化鎢、硅 化鉬、硅化鉻、硅化鉻等硅化物、硼化鈦、硼化鋯、硼化鉻、硼化鑭、硼化鉬、硼化鎢等硼化物、 氧化鋅、鈦酸鍶等氧化物。特別是，由于比較廉價、且在市場上有銷售各種粒徑的不同種類， 因此特別優(yōu)選碳化硅。這些半導(dǎo)體的陶瓷材料也可適當?shù)貑为毣蚧旌蟽煞N以上來進行使 用。另外，半導(dǎo)體的陶瓷材料也可適當?shù)嘏c氧化鋁和BAS材料等絕緣性陶瓷材料混合使用。導(dǎo)電材料不僅可為Cu，也可為Ag、Pd、Pt、Al、Ni、W和它們的組合。作為導(dǎo)電材料， 也可使用SiC粉等半導(dǎo)體材料和電阻材料等、導(dǎo)電性比金屬材料要低的材料。若使用半導(dǎo) 體材料和電阻材料以作為導(dǎo)電材料，則可得到抑制短路的效果。對導(dǎo)電材料進行涂覆的涂覆材料只要為無機材料即可，并無特別限定。也可為 Al2O3、&02、Si02等無機材料、和BAS那樣的混合預(yù)燒材料等。從抑制脫層的角度來看，最好 為，具有與所述陶瓷材料相同的成分，或者至少含有構(gòu)成所述陶瓷材料或所述陶瓷多層基 板的元素。這是因為，若對導(dǎo)電材料進行涂覆的涂覆材料含有構(gòu)成陶瓷多層基板的一部分 元素，則輔助電極對于陶瓷多層基板的粘附性提高，在燒成時輔助電極不易發(fā)生剝離，重復(fù) 耐久性也提高。另外，陶瓷和涂層金屬的混合材料不僅可形成為糊料，也可形成為片材來進行配置。另外，雖然是涂布了樹脂糊料以形成空洞部13，但也可不是樹脂而是碳等在燒成 下會消失的材料，另外，也可不通過糊料化并利用印刷來形成，而是配置樹脂薄膜等將其僅 粘貼在預(yù)定的位置。對于上述的制作例的ESD保護器件10的100個試樣，通過內(nèi)部剖視觀察，評估放 電電極16、18間的短路、燒成后的斷線、有無脫層。將短路不佳率為40%以下的試樣判定 為短路特性良好，將短路不佳率超過40%的試樣判定為短路特性不佳。將完全沒有看到發(fā) 生脫層的試樣判定為合格(〇標記)，將看到即使僅發(fā)生1個脫層的試樣判定為不合格(X 標記)。所謂脫層，是表示在輔助電極和放電電極之間或者在輔助電極和陶瓷多層基板之間 的剝離。進一步，對糊料的收縮開始溫度進行比較。具體而言，將糊料干燥后對其粉末進行 加壓，制作高度3mm的壓接體，并利用TMA (熱機械分析)法進行測定，以調(diào)查各糊料單體的 收縮行為。陶瓷的收縮開始溫度與試樣No. 1的糊料相同，為885°C。另外，評估了對于ESD的放電響應(yīng)性。通過IEC標準、IEC61000_4_2所給定的、靜 電放電抗擾度試驗，來進行對于ESD的放電響應(yīng)性的評估。調(diào)查當利用接觸放電施加SkV 時，在試樣的放電電極之間是否發(fā)生放電。將在保護電路側(cè)檢測出的峰值電壓超過700V的 試樣判定為放電響應(yīng)性不佳(X標記)，將峰值電壓為500V 700V的試樣判定為放電響應(yīng) 性良好(〇標記)，將峰值電壓不足500V的試樣判定為放電響應(yīng)性特別良好(◎標記)。而且，評估了 ESD重復(fù)耐久性。利用接觸放電施加10次8kV，施加10次4kV，施加 10次2kV，施加10次IkV，施加10次0. 5kV，施加10次0. 2kV，接著，評估所述對于ESD的放 電響應(yīng)性。將在保護電路側(cè)檢測出的峰值電壓超過700V的試樣判定為放電響應(yīng)性不佳(X 標記)，將峰值電壓為500V 700V的試樣判定為放電響應(yīng)性良好(〇標記)，將峰值電壓 不足500V的試樣判定為放電響應(yīng)性特別良好(◎標記)。
以下的表3 表5中，示出陶瓷和涂層金屬的混合糊料的條件和評估結(jié)果。[表 3]涂層量Owt % (無涂層) *標記本發(fā)明的范圍外[表 4]涂層量Iwt % *標記本發(fā)明的范圍外[表5]涂層量3wt% *標記本發(fā)明的范圍外由表3 表5可知，通過使用陶瓷和涂層金屬的混合糊料，從而即使在陶瓷粉比率 較低的條件下，也能使糊料的收縮開始溫度接近陶瓷的收縮開始溫度，可以看到消除了脫 層、放電電極剝離。由表3可知，在輔助電極由陶瓷和金屬構(gòu)成的情況下，ESD重復(fù)耐久性極差，另外， 若陶瓷和金屬的混合糊料中所占的金屬的比例超過50vol %，則由于混合糊料中的金屬粒 之間接觸從而導(dǎo)致放電電極間的短路發(fā)生率超過25%，無法得到可供實用的ESD保護器 件。另一方面，由表4及表5可知，在輔助電極由陶瓷和涂層金屬構(gòu)成的情況下，即使增加 涂層金屬的含有量，也能獲得短路耐久性的提高。由表3 表5可知，即使配置陶瓷和涂層金屬的混合糊料，對于ESD的放電響應(yīng)性 也較佳而不變差。另外，放電電極間的間隙寬度的偏差也較小。若涂層量超過7wt %，則雖然短路發(fā)生率為0 %，但糊料收縮開始溫度與放電電極 的收縮開始溫度相差過大，而會發(fā)生脫層。涂層量為0. 5 5wt%較佳。如上所述，通過將涂層金屬和陶瓷的混合材料配置在放電電極和陶瓷多層基板之 間及放電間隙部，從而能減小加在電極和陶瓷間的應(yīng)力，不易發(fā)生放電電極的斷線和放電 電極的脫層、因空洞部中的電極剝離而引起的短路和因電極的收縮偏差而引起的放電間隙 寬度的偏差。將涂層量0. 5 5wt%的涂層金屬比例設(shè)為混合材料中10 85vol%較佳。在無涂層的情況下，為了不發(fā)生短路，混合材料中的金屬份額最好為50vol%以 下。通過使用涂層金屬從而抑制短路發(fā)生，可放入涂層金屬直至85vol%。通過增加金屬份 額，從而能使靜電放電(產(chǎn)生火花)時產(chǎn)生的熱量進一步散發(fā)。由于提高了散熱性，因此能 減少因熱應(yīng)力而對陶瓷產(chǎn)生的微裂。<變形例 > 參照圖5 圖7，說明變形例的ESD保護器件IOa 10i。圖5 圖7是 ESD保護器件IOa IOi的透視圖，對于彼此設(shè)有間隔而形成的放電電極16a 16i ；18a 18 的電極對、輔助電極14a 14i、外部電極22a 22i ；24a 24i，分別附有斜線。雖然 圖中示出了輔助電極14a 14i僅形成在放電電極16a 16i ；18a 18i間的間隙區(qū)域的 情況，但也可形成為比圖中示出的區(qū)域要大，例如與放電電極16a 16i ；18a 18i重疊。 即，輔助電極14a 14i只要形成在將放電電極16a 16i ；18a 18i之間加以連接的區(qū) 域即可。圖中未示出的空洞部形成為與放電電極16a 16i ；18a 18i間的區(qū)域和其附近 部分的放電電極16a 16i ；18a 18i重疊。放電電極16a 16i ；18a 18i中，放電電 極16a 16i ；18a 18i間的區(qū)域的附近部分是配置成沿著空洞部的內(nèi)表面彼此相對的相 對部。圖5所示的ESD保護器件IOa IOc中，大致直線狀的放電電極16a 16c ； 18a 18c的前端之間相對。由于放電電極16a 16c ； 18a 18c的彼此相對的相對部17a 17c ；19a 19c的寬度越大，放電開始電壓越低，因此能加快對于ESD的響應(yīng)。圖6所示的ESD保護器件IOd IOf形成為使得放電電極16d 16f ；18d 18f 之間相對的區(qū)域、即輔助電極14d 14f成為彎曲的形狀，由于放電電極16d 16f ；18d 18f之間相對的寬度與圖5的ESD保護器件IOa IOc相比更大，因此能進一步加快對于 ESD的響應(yīng)。圖7(g)及(h)所示的ESD保護器件10g、10h中，沿著矩形的陶瓷多層基板的長邊 形成有外部電極22g、22h ；24g、24h。與圖5及圖6的ESD保護器件IOa IOf那樣沿著矩 形的陶瓷多層基板的短邊形成外部電極22a 22f ；22a 24f的情況相比，容易增大放電 電極16g、16h ； 18g、18h之間相對的寬度。圖7(i)所示的ESD保護器件IOi在一個ESD保護器件IOi中，包括多組放電電極 16i、18i、輔助電極14i及外部電極22i、24i。即使利用這種形狀，也能增大放電電極16i、 18i之間相對的寬度，加快對于ESD的響應(yīng)。<實施例2>參照圖8，說明實施例2的ESD保護器件10s。圖8是ESD保護器件 IOs的剖視圖。實施例2的ESD保護器件IOs構(gòu)成為與實施例1的ESD保護器件10大致相同。下 面，對于和實施例1相同的構(gòu)成部分使用相同的標號，以和實施例1的ESD保護器件10之 間的不同點為主進行說明。如圖8所示，實施例2的ESD保護器件IOs與實施例1的ESD保護器件10的不同 點在于不具有空洞部13。S卩，實施例2的ESD保護器件IOs中，在陶瓷多層基板12s的上表 面12t形成有彼此相對的一對放電電極16s、18s，并用樹脂42覆蓋。放電電極16s、18s與實施例1的ESD保護器件10相同，形成為設(shè)有間隔15s且彼 此相對。在陶瓷多層基板12s的上表面12t —側(cè)，與放電電極16s、18s間形成間隔15s的 部分及其附近相鄰，即在將放電電極15s、18s之間加以連接區(qū)域中，形成有輔助電極14s， 該輔助電極14s分散有利用不具有導(dǎo)電性的無機材料進行涂覆后的導(dǎo)電材料34。放電電極 16s、18s與形成在陶瓷多層基板12s的表面的外部電極22、24連接。接著，說明實施例2的制作例。雖然實施例2的ESD保護器件利用與實施例1的 ESD保護器件大致相同的方法進行制作，但由于實施例2的ESD保護器件不具有空洞部，因 此不涂布樹脂糊料。作為導(dǎo)電材料，使用與實施例1的制作例相同的3wt 1^AI2O3涂層Cu， 作為陶瓷材料，使用與實施例1的制作例相同的BAS材料預(yù)燒后陶瓷粉末。
下面的表6中，示出陶瓷和涂層金屬的混合糊料的條件和評估結(jié)果。[表 6]涂層量3wt%
試樣體積比率(vol%)糊料收縮開短路斷線有無ESD放電ESD重復(fù)綜合編號陶瓷粉涂層Cu粉始溫度(° C)率(%)率(%)脫層響應(yīng)性耐久性判定*11000885106XO-X2901086000OOO〇3703084000〇O〇O4505081000OO〇O5406080000〇〇OO6307079000OOOO7208078500O〇〇〇8158578550O〇〇〇90100780202OOOO*標記本發(fā)明的范圍外通過比較表5及表6可以看出，實施例2的不具有空洞部的ESD保護器件盡管可 供實用，但與具有空洞部的實施例1的ESD保護器件相比，ESD放電響應(yīng)性有下降的趨勢。 可以推測出，具有空洞部的ESD保護器件由于能在施加ESD時在放電電極的輔助電極中發(fā) 生表面放電，因此ESD放電響應(yīng)性較好。<實施例3>對于實施例3的ESD保護器件進行說明。實施例3的ESD保護器件除了輔助電極的陶瓷材料為半導(dǎo)體以外，其它與實施例 1相同。實施例3的制作例中，使用陶瓷半導(dǎo)體的碳化硅以作為陶瓷材料來制作ESD保護 器件。此外，碳化硅的粒徑使用了約Iym的大小。另外，作為導(dǎo)電材料，使用了與實施例1 的制作例相同的3wt% Al2O3涂層Cu。下面的表7中，示出陶瓷和涂層金屬的混合糊料的條件和評估結(jié)果。[表 7]涂層量3wt% *標記本發(fā)明的范圍外通過比較表5及表7可知，通過使用碳化硅以作為陶瓷材料，從而即使涂層金屬含 有量較少，也能提高ESD放電響應(yīng)性。這是因為，陶瓷半導(dǎo)體也有助于放電，從而ESD特性提尚。<實施例4>對于實施例4的ESD保護器件進行說明。實施例4的ESD保護器件除了對涂層材料和陶瓷材料使用相同的材料以外，其它 與實施例1的ESD保護器件相同。實施例4的ESD保護器件的制作例中，除了使用利用BAS材料預(yù)燒超細粉進行涂 覆后的Cu粉末以外，其它與實施例1的制作例相同地制作ESD保護器件。S卩，將實施例1 的制作例中得到的BAS材料預(yù)燒后陶瓷粉末分散到丙酮介質(zhì)中，在該分散液中放入氧化鋯 制微小介質(zhì)，利用連續(xù)式介質(zhì)型濕式粉碎機進行粉碎。粉碎后，除去丙酮及氧化鋯制微小介 質(zhì)，制作粒徑約IOOnm的BAS材料預(yù)燒超細粉。利用機械融合法對所得到的BAS材料預(yù)燒 超細粉和平均粒徑約2 μ m的Cu粉進行混合，得到利用BAS材料預(yù)燒超細粉進行涂覆后的 Cu粉末。此外，BAS材料預(yù)燒超細粉的涂層量約為Iwt %。下面的表8中，示出陶瓷和涂層金屬的混合糊料的條件和評估結(jié)果。[表 8]涂層量Iwt % *標記本發(fā)明的范圍外通過比較表3及表8可以看出，通過使用與陶瓷材料相同成分的無機材料以作為 涂覆材料，從而雖然不清楚明確的機理，但短路發(fā)生率及斷線率有改善的趨勢。<實施例5>對于實施例5的ESD保護器件進行說明。實施例5的ESD保護器件除了使用交替層疊收縮抑制層和基材層的陶瓷多層基板 以外，其它與實施例1的ESD保護器件相同。實施例5的ESD保護器件的制作例中，在與實施例1的制作例相同的陶瓷生片上， 利用絲網(wǎng)印刷在整個表面涂布收縮抑制層用糊料(例如，由Al2O3粉末和玻璃料和有機載體 構(gòu)成)。進一步，在其之上，利用絲網(wǎng)印刷涂布混合糊料使其成為預(yù)定的圖案，以形成輔助 電極14。進一步，在其之上，涂布電極糊料，形成在相對部17、19間具有成為放電間隙的間 隔15的放電電極16、18。這里，將放電電極16、18的粗細形成為100 μ m，將放電間隙寬度 (相對部17、19間的間隔15的尺寸)形成為30μπι。進一步，在其之上，涂布樹脂糊料，以 形成空洞部13。進一步，在其之上，利用絲網(wǎng)印刷涂布所述收縮抑制用糊料。如上所述除了交替層疊收縮抑制層和基材層以外，使陶瓷多層基板與實施例1的 制作例相同，形成陶瓷多層基板為交替層疊收縮抑制層和基材層的無收縮基板的ESD保護 器件。即，燒成后，基材層燒結(jié)完成，但收縮抑制層實質(zhì)上未燒結(jié)。此外，導(dǎo)電材料使用了與 實施例1的制作例相同的Al2O3涂層Cu。下面的表9中，示出陶瓷和涂層金屬的混合糊料的條件和評估結(jié)果。[表 9]涂層量3wt% *標記本發(fā)明的范圍外由表9可知，與實施例1的制作例相同，能得到優(yōu)異的ESD器件。而且，由于無收 縮基板在燒成時利用收縮抑制層來抑制基材層的面方向的收縮，幾乎不產(chǎn)生面方向的尺寸 偏差，因此通過使陶瓷多層基板成為無收縮基板，從而能得到翹曲極小的ESD保護器件。<總結(jié) > 如上所述，若將利用導(dǎo)電材料和陶瓷材料的混合而具有陶瓷材料和電極 材料的中間收縮行為的材料，配置在放電電極和陶瓷多層基板之間及放電電極的前端間的 間隙部來形成輔助電極，則能減小作用在放電電極和陶瓷多層基板之間的應(yīng)力，從而不易 發(fā)生放電電極的斷線和放電電極的脫層、空洞部中的放電電極的剝離和因放電電極的收縮 偏差而引起的放電間隙寬度的偏差、短路等。另外，由于導(dǎo)電材料被不具有導(dǎo)電性的無機材料涂覆，因此能防止在輔助電極內(nèi) 導(dǎo)電材料之間相接。由此，導(dǎo)電材料之間連接而發(fā)生短路的可能性降低。因而，能高精度地設(shè)定ESD保護器件的放電開始電壓，容易調(diào)整ESD保護器件且容 易使其穩(wěn)定。本發(fā)明的效果如下。(1)由于使用涂層導(dǎo)電材料，因此能提高導(dǎo)電材料含有量，能實現(xiàn)優(yōu)異的ESD響應(yīng)性。(2)由于使用涂層導(dǎo)電材料，因此即使重復(fù)施加ESD，ESD響應(yīng)性也不會變差。(3)由于無機材料含有與陶瓷材料相同的成分、或者至少含有構(gòu)成所述陶瓷材料 或所述陶瓷多層基板的一部分元素，因此不易發(fā)生脫層。(4)由于陶瓷材料與形成陶瓷多層基板的至少1層的陶瓷材料相同，因此不易發(fā) 生脫層。(5)若具有空洞部，則可期待表面放電，能進一步提高ESD響應(yīng)性。(6)若使用陶瓷半導(dǎo)體以作為陶瓷材料，則即使涂層金屬含有量較低，也能得到優(yōu) 異的ESD響應(yīng)性。
(7)通過使用碳化硅以作為陶瓷材料，從而能提供廉價、且良好的ESD保護器件。(8)通過使用Cu粉末以作為導(dǎo)電材料，從而能提供廉價、且良好的ESD保護器件。此外，本發(fā)明并不限于上述的實施方式，可增加各種變更來加以實施。例如，雖然實施例2中將輔助電極形成在陶瓷多層基板側(cè)，但也可在樹脂側(cè)形成 輔助電極。
權(quán)利要求
一種ESD保護器件，具有陶瓷多層基板；形成于所述陶瓷多層基板、并設(shè)有間隔且彼此相對的至少一對放電電極；及形成在所述陶瓷多層基板的表面、并與所述放電電極連接的外部電極，其特征在于，所述ESD保護器件在將所述一對放電電極之間加以連接的區(qū)域中，包括輔助電極，該輔助電極是分散有利用不具有導(dǎo)電性的無機材料進行涂覆后的導(dǎo)電材料而形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的ESD保護器件，其特征在于， 所述無機材料至少含有構(gòu)成所述陶瓷多層基板的一部分元素。
3.如權(quán)利要求1或2所述的ESD保護器件，其特征在于， 對所述輔助電極，添加陶瓷材料。
4.如權(quán)利要求3所述的ESD保護器件，其特征在于， 所述陶瓷材料至少含有構(gòu)成所述陶瓷多層基板的一部分元素。
5.如權(quán)利要求3所述的ESD保護器件，其特征在于， 所述陶瓷材料為半導(dǎo)體。
6.如權(quán)利要求3至5中的任一項所述的ESD保護器件，其特征在于，所述輔助電極中，以IOvol %以上、85vol%以下的比例含有利用所述無機材料進行涂 覆后的所述導(dǎo)電材料。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項所述的ESD保護器件，其特征在于，所述陶瓷多層基板在其內(nèi)部具有空洞部，所述放電電極沿著所述空洞部的內(nèi)表面形成。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項所述的ESD保護器件，其特征在于，所述陶瓷多層基板是交替層疊實質(zhì)上未燒結(jié)的第一陶瓷層、和燒結(jié)完成的第二陶瓷層 而形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種容易調(diào)整ESD特性且容易使其穩(wěn)定的ESD保護器件。ESD保護器件(10)具有(a)陶瓷多層基板(12)；(b)形成于陶瓷多層基板(12)、并設(shè)有間隔(15)且彼此相對的至少一對放電電極(16、18)；及(c)形成在陶瓷多層基板(12)的表面、并與放電電極(16、19)連接的外部電極。ESD保護器件(10)在將一對放電電極(16、18)之間加以連接的區(qū)域中，包括輔助電極(14)，該輔助電極(14)是分散有利用不具有導(dǎo)電性的無機材料進行涂覆后的導(dǎo)電材料(34)而形成的。
文檔編號H01T4/12GK101933204SQ20098010431
公開日2010年12月29日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者北爪貴大, 浦川淳, 足立淳, 鷲見高弘 申請人:株式會社村田制作所