专利名称：芯片型空气放电保护组件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种放电保护组件及其制备方法，特别是涉及一种经由黄光微影制程和 金属电极电铸制程制得金属电极偶，使两金属电极偶为弧形相对，两金属电极偶之间的 间隙可被控制在0.5-10ii m之间，并且经由一不需额外填充气体于间隙内的架桥制程， 来完成整体制作的一种芯片型空气放电保护组件及其制备方法。
背景技术：
过电压保护或放电保护组件被广泛应用于电话机、传真机、调制解调器等各种电子 系统产品，尤其是电子通讯设备，对于如何避免因为电压异常或是因为静电放电 (Electro-Static Discharge, ESD)而对电子设备造成伤害损失尤为重要。
目前而言，关于静电放电的设计保护有多种方式，例如屏蔽(Shielding)保护、 间隙放电(Gap Discharge)、电容(Capacitor)、积层型MLV、半导体组件等。
其中，以间隙放电做为过电压防护的原理较广泛应用，但攸关过电压保护的效能的， 除了电极的形状之外，影响间隙放电运作最大的因子即为两电极间的介质材料，目前以 气体做为介质为最理想材料之一。
以两铜电极中填充空气(即介质为空气下之间隙放电原理)为例，当组件受ESD冲 击时电极间距与其组件的触发电压的关系如图4所示。
但是，以目前常被使用的空气放电组件而言，由于主要需透过钻石刀片切割或者是 雷射切割方式切割等制程来形成间隙，使得放电电极之间的间距偏高(约10 30"m之 间)，如此，组件触发的能量也相当高，仅能适合使用在雷击或高能量突波的保护，对 于电子通讯设备的静电保护则仍有不足。
发明内容
本发明的目的在于，通过提供一种芯片型空气放电保护组件及其制备方法，以黄光 微影制程和金属电极电铸制程，制造出相互之间间隙仅0.5-10um的金属电极偶。
依本发明的芯片型空气放电保护组件及其制备方法，经由黄光微影制程和金属电极 电铸制程所获得的金属电极偶，其相对端为弧形，可避免避免尖端放电导致放电尖端被 破坏的缺失，为本发明的次一目的。
依本发明的芯片型空气放电保护组件及其制备方法，因为金属电极偶之间的放电 间隙可被控制在10um以下，使得崩溃电压得以降低，而得以更广泛地适用在多种电 子电路，为本发明的另一目的。
本发明是采用以下技术手段实现的
一种芯片型空气放电保护组件的制备方法，包括有铜电极偶制备步骤以及中空气室 制备步骤；所述的铜电极偶制备步骤，为利用黄光微影制程制作出相对间距为数微米的 铜电极偶。
前述的中空气室制备步骤，为使用高分子材料作为架桥层，贴覆于两铜电极偶的上 方，且该架桥层位于两铜电极偶的间隙上开设有微孔，再以高分子干膜贴覆作保护层。 前述的铜电极偶制备步骤，包括以下步骤
制备基板材料；在基板材料上被覆种子层；在种子层上被覆光阻；经曝光、显影后 将部分光阻移除；将铜电极镀在未被光阻覆盖的种子层裸露处，以形成一相距几个微米 且尖端相对的铜电极偶；将剩余的光阻层移除；将种子层移除。
前述的中空气室制备步骤，包括以下步骤
在间距仅数微米的两铜电极偶上方，使用高分子材料作为架桥层，该架桥层于间隙 的位置形成微孔；以高分子干膜贴覆于架桥层上方作保护；在高分子干膜上方进行第二 次保护层被覆；实施背电极被覆；被覆锡焊界面层；端电极被覆。
前述的种子层为钨化钛/铜(TiW/Cu)薄膜。
本发明还可以采用以下技术手段实现
一种芯片型空气放电保护组件，包括 一基板； 一种子层，形成于基板上方； 一对 凸形电极偶，形成于种子层上方，两凸形电极偶的放电端相互隔离具有间隙； 一架桥层， 贴覆于两电极偶上方； 一高分子干膜保护层，系形成于架桥层上方； 一外保护层，系形 成于高分子干膜保护层上方； 一对背电极； 一对端电极；以及一对锡焊界面层。
前述的电极材料与种子层材料可为铜、铜合金、银、银合金、钕、钛合金、镍、 镍合金、金、金合金、铂、铂合金、铝或铝合金。
前述的高分子材料可为环氧树脂(Epoxy)、聚亚胺(Polyimide)、压克力(Acrylic)或硅 胶(Silicon)。
本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果
依本发明的芯片型空气放电保护组件及其制备方法，当金属电极偶之间隙降至10 ym以下时，若静电(ESD)通过组件，则在500mV以下便能被触发而驱动，达到真正
的过电压保护功能。
图la至图lg为本发明于铜电极偶制备流程的上视图和剖面图2a至图2f为本发明于中空气室制备流程的上视图和剖面图3为本发明的芯片型空气放电保护组件的剖面图4为组件受ESD冲击时电极间距与触发电压的关系图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施例加以说明
本发明的芯片型空气放电保护组件，其制备步骤包括-
请参阅图la所示，制备一氧化铝基板ll;
请参阅图lb所示，将钛化钨/铜(TiW/Cu)薄膜被覆在清洁过后的氧化铝基板11上， 作为种子层12;
请参阅图lc所示，在种子层12表面被覆一层光阻13;
请参阅图ld所示，曝光、显影，将预备图形141、 142部份的光阻移除，以做为后 续电铸制程之用；
请参阅图le所示，将金属电极镀在预备图形141、 142处，以形成一相距几个微米且相对的金属电极偶151、 152;
请参阅图lf所示，将金属电极偶151、 152以外的光阻层161、 162移除；
以蚀刻方式将金属电极偶151、 152以外的种子层171、 172移除；
请参阅图lg所示，完成在氧化铝基板11上备制一间隙约为数个微米的金属电极偶151、 152;
请参阅图2a所示，在金属电极偶151、 152的间隙(以下称中空气室)上方，贴覆一 层高分子干膜材料作为架桥层21，架桥层21的大小适可盖覆中空气室22，该架桥层 21相对至中空气室22的位置留一微孔23，架桥层21的设置在使中空气室厚度增厚， 以避免后续光阻贴覆时，光阻贴覆至基板而破坏中空架构；
请参阅图2b所示，以高分子干膜贴覆于架桥层21的外部，作第一保护层24，以 形成完全密封的中空气室22;
请参阅图2c所示，进行第二保护层25印刷被覆，以遮蔽所有气隙并保护线路；
请参阅图2d所示，实施背电极261、 262材料被覆；
请参阅图2e所示，使用镍-铬/镍-铜合金(Ni-Cr/Ni-Cualloy)作为端电极材料，进行 端电极271、 272被覆；
请参阅图2f所示，以镍/锡(Ni/Sn)作锡焊界面层281、 282。
完成本发明的芯片型空气放电保护组件。
上述的金属电极材料或种子层材料，可为铜、铜合金、银、银合金、钛、钛合金、镍、镍合金、金、金合金、铂、铂合金、铝或铝合金。
上述的高分子材料或光阻，可为环氧树脂(Epoxy)、聚亚胺(Polyimide)、压克力 (Acrylic)或硅胶(Sili謹)。
由上述制程所获得的芯片型空气放电保护组件3，如图3所示，该芯片型空气放电 保护组件3包含
一氧化铝基板31; —种子层32，系形成于氧化铝基板31的上方；
一对凸形电极偶331、 332，形成于种子层32的上方，该两凸形电极偶331、 332 的放电端331A、 332A相互隔离具有间隙333，该放电端331A、 332A前方为凸弧形；
一架桥层34,贴覆于两电极偶331、 332的放电端331A、 332A的上方，该架桥层 34的中心形成有微孔341，该微孔341正位于两电极偶的间隙333的上方处；
一高分子干膜保护层35，形成于架桥层34的上方，其包覆范围及于部份电极偶、 部份种子层；
一外保护层36，形成于高分子干膜保护层的上方，其包覆范围及于部份电极偶、 部份种子层；
一对背电极371、 372; —对端电极381、 382;以及一对锡焊界面层391 、 392。 由上述制程所获得的本发明芯片型空气放电保护组件，由于其放电间隙得以被有 效控制在仅约数个lim，因此，当存在适当的电位差时，存在于电极偶间的气体即可因 而游离而抑制通过组件的ESD的电压。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方 案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是， 本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱 离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1、一种芯片型空气放电保护组件的制备方法，包括有铜电极偶制备步骤以及中空气室制备步骤；其特征在于所述的铜电极偶制备步骤，为利用黄光微影制程制作出相对间距为数微米的铜电极偶。
2、 根据权利要求书l所述的芯片型空气放电保护组件的制备方法，其特征在于 所述的中空气室制备步骤，为使用高分子材料作为架桥层，贴覆于两铜电极偶的上方， 且该架桥层位于两铜电极偶的间隙上开设有微孔，再以高分子干膜贴覆作保护层。
3、 根据权利要求书l所述的芯片型空气放电保护组件的制备方法，其特征在于-所述的铜电极偶制备步骤，包括以下步骤制备基板材料；在基板材料上被覆种子层；在种子层上被覆光阻；经曝光、显影后将部分光阻移除；将铜电极镀在未被光阻覆盖的种子层裸露处，以形成一相距几个微米且尖端相对的 铜电极偶；将剩余的光阻层移除； 将种子层移除。
4、 根据权利要求书1或3所述的芯片型空气放电保护组件的制备方法，其特征在 于所述的中空气室制备步骤，包括以下步骤在间距数微米的两铜电极偶上方，使用高分子材料作为架桥层，该架桥层于间隙的位置形成微孔；以高分子干膜贴覆于架桥层上方作保护；于高分子干膜上方进行第二次保护层被覆；实施背电极被覆；被覆锡焊界面层；端电极被覆。
5、 根据权利要求书3所述的芯片型空气放电保护组件的制备方法，其特征在于 所述的种子层为钨化钛/铜(TiW/Cu)薄膜。
6、 一种芯片型空气放电保护组件，其特征在于包括-一基板；一种子层，形成于基板上方；一对凸形电极偶，形成于种子层上方，两凸形电极偶的放电端相互隔离具有间隙； 一架桥层，贴覆于两电极偶上方； 一高分子干膜保护层，形成于架桥层上方；一外保护层，形成于高分子干膜保护层上方；一对背电极；一对端电极；以及一对锡焊界面层。
7、 根据权利要求书6所述的芯片型空气放电保护组件，其特征在于所述的电极 材料与种子层材料为铜、铜合金、银、银合金、钛、钕合金、镍、镍合金、金、金合金、铂、铂合金、铝或铝合金。
8、 根据权利要求书6所述的芯片型空气放电保护组件，其特征在于所述的高分 子材料为环氧树脂(Epoxy)、聚亚胺(Polyimide)、压克力(Acrylic)或硅胶(Silicon)。
全文摘要
一种芯片型空气放电保护组件的制备方法，包括有铜电极偶制备步骤以及中空气室制备步骤；铜电极偶制备步骤，为利用黄光微影制程制作出相对间距为数微米的铜电极偶。用上述方法制造的一种芯片型空气放电保护组件，包括一基板；一种子层，形成于基板上方；一对凸形电极偶，形成于种子层上方，两凸形电极偶的放电端相互隔离具有间隙；一架桥层，贴覆于两电极偶上方；一高分子干膜保护层，系形成于架桥层上方；一外保护层，系形成于高分子干膜保护层上方；一对背电极；一对端电极；以及一对锡焊界面层。两金属电极偶之间隙可被控制在0.5-10μm之间，并因其相对端面为弧形，而能避免尖端放电容易导致放电尖端被破坏。
文档编号H01T21/00GK101202422SQ200610161169
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者余河洁, 庄弘毅, 林俊佑, 江财宝 申请人:大毅科技股份有限公司