防静电部件以及其制造方法

专利名称：防静电部件以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种保护电子设备不受静电损害的防静电部件以及其制造 方法。
背景技术：
近年，随着移动电话等电子设备的小型化、高性能化的快速发展，用于 电子设备的电子部件的小型化也快速发展。但是，另一方面，随着小型化， 电子设备、电子部件的耐电压下降。由此，由于人体与电子设备的端子接触 时产生的静电脉冲而引起设备内部的电路损坏的情况增加。这是因为由于静 电脉沖，以1纳秒以下的升高速度将数百 数千伏的高电压施加到设备内部 的电路。
从以往开始，作为针对这种静电脉冲的对策，采用在进入有静电的线与
接地之间设置防静电部件的方法。近年，信号线的传输速度是数百Mbps以 上的高速化正在发展，上述防静电部件的杂散电容较大时信号品质恶化，因 此优选防静电部件的杂散电容较小。因此，若为数百Mbps以上的传输速度， 则需要lpF以下的低静电容量的防静电部件。
作为在这种高速传输线中的静电对策，目前提出一种由过电压保护材料 层覆盖形成于相对的一对引出电极间的间隙和一部分引出电极的类型的防 静电部件。但是，不易制作对静电的反复施加具有耐受性、且防静电部件承 受的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件。
另外，作为与该申请发明相关的现有技术文献资料，已知有例如专利文 献1。
此处，对成为防静电部件的恶化、特性偏差的原因的原理进行说明。现 有的由过电压保护材料层覆盖形成于相对的一对引出电极间的间隙和一部 分引出电极的类型的防静电部件的特性表现原理如下。由静电引起的过电压 被施加到相对的一对引出电极间的间隙时，位于相对的一对引出电极间的间隙的过电压保护材料层中分散存在的导电粒子间或半导体粒子间流过放电 电流，因此将其作为电流而旁路接地。这种类型的现有防静电部件中，发现 由于反复施加静电，使静电旁路接地的特性恶化的情况。反复施加静电后， 通过X射线透射显微镜等非破坏性分析方法观察防静电部件，得知与初期 状态比较，相对的一对引出电极间的间隙长度少许增大。对于此，认为由于 施加静电时流过的电流使相对的一对引出电极发热，由于该热量， 一对引出 电极的材料本身极小地熔解而受到损坏也是一个原因。
上述一对引出电极本身的损坏大多主要是由于施加静电放电(ESD)时 流过引出电极的电流而产生的热量引起的。因此，为了减少引出电极的损坏， 需要抑制引出电极中产生的热量，并且需要使用耐热性较高的材料。该情况 下，为了抑制引出电极中产生的热量，使用电阻率较小的材料，且使膜厚增 厚，从而降低引出电极的电阻即可。此外，作为耐热性较高的材料，例如是 熔点较高的材料。
但是，以降低引出电极电阻值为目的使引出电极的膜厚增厚的情况下， 难以狭窄且高精度地形成相对的一对引出电极间的间隙。另一方面，使用钨 或钼这种熔点较高的金属作为耐热性较高的材料时，与金相比熔点较高，因 此抑制由热量引起的损坏的效果较大。但是，其表面容易氧化，因此2pm 以下的较薄膜厚时，电阻值变得极大，从而发热量增大。为了防止这种情况， 使钨或钼的膜厚增厚的情况下，由于与上述相同的理由，难以形成高精度的 间隙。
专利文献1:日本专利特表2002 — 538601号公报

发明内容
本发明具备绝缘基板；设置在该绝缘基板的上表面的一对第一电极；位 于该一对第一电极间的间隙；以及覆盖该间隙的过电压保护材料层。使用电 阻率较小的材料将一对第一电极构成为膜厚较厚的状态。以位于一对第一电 极间且与第一电极电连接的方式，将由熔点较高的材料构成的第二电极设置 为膜厚较薄的状态。在该第二电极间形成间隙。
通过该结构，使用电阻率较小的材料将一对第一电极构成为膜厚较厚的 状态，因此能够使构成引出电极的一对第一电极本身的电阻降低。由此，能 够抑制由于施加静电时流过的电流引起的发热。此外，以位于一对第一电极间且与第一电极电连接的方式，将由熔点较高的材料构成的第二电极设置为 膜厚较薄的状态，并且在该第二电极间形成间隙。因此，能够一边抑制由施
加静电引起的电极损坏， 一边切实地在第二电极上高精度地形成10jim左右
的窄间隙。由此，能够制作对静电的反复施加具有耐受性、且防静电部件承
受的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件。


图1是本发明第一实施方式的防静电部件的剖面图。 图2A是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图2B是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图3A是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图3B是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图3C是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图3D是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图4A是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图4B是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图4C是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图4D是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图5A是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图5B是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的背面图。 图5C是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图5D是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图5E是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图6A是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图6B是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图6C是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图6D是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图7A是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的剖面图。 图7B是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法的俯视图。 图8是表示本发明第一实施方式的防静电部件的静电试验方法的示意 。图9是表示本发明第一实施方式的防静电部件的静电试验的试验结果 的图表。
图io是本发明第一实施方式的另一防静电部件的剖面图。
图11是表示本发明第二实施方式的防静电部件的静电试验的试验结果 的图表。
图12是表示本发明第三实施方式的防静电部件的静电试验的试验结果
的图表。 附图标记说明
1 氧化铝基板
2 第一电极
3 第二电极
4 间隙
7 过电压保护材料层
具体实施例方式
(第一实施方式)
下面，使用第一实施方式一边参照附图一边对防静电部件以及其制造方 法进行说明。图1是表示本发明第一实施方式的防静电部件的剖面图的附 图。如图1所示，本发明第一实施方式的防静电部件具有一对第一电极2， 该一对第一电极2在相对介电常数为50以下优选10以下的绝缘基板即氧化 铝基板l的上表面上构成引出电极。以位于该一对第一电极2之间， 一部分 与第一电极2重合且电连接的方式设置第二电极3。第二电极3由熔点较高 的材料构成，膜厚比第一电极2薄。形成通过激光切断该第二电极3的中央 部而设置的间隙4。间隙4是不存在电极的狭窄空间。在一对第一电极2上 形成一对上电极5。进而，在氧化铝基板1的背面形成一对背面电极6。以 覆盖间隙4和第二电极3的一部分的方式，设置至少由金属粉和硅酮系树脂 构成的过电压保护材料层7。在该过电压保护材料层7上形成至少由一种以 上的绝缘体粉和硅酮系树脂构成的中间层8。在该中间层8上，以完全覆盖 该中间层8并覆盖上电极5的一部分的方式形成保护树脂层9。进而，在氧 化铝基板1的两端部形成与一对第一电极2、上电极5以及背面电极6电连 接的端面电极10。使用滚镀法而设置的镀镍层11和镀锡层12形成为覆盖端面电极10。
接着，对本发明第一实施方式的防静电部件的制造方法进行说明。
图2A、图2B、图3A 图3D、图4A 图4D、图5A 图5E、图6A 图6D以及图7A、图7B是表示本发明第一实施方式的防静电部件的制造方 法的步骤顺序的剖面图、俯视图以及背面图。下面，对该制造方法进行说明。 图2A、图3A、图3C、图4A、图4C、图5A、图5C、图6A、图6C以及 图7A表示单片状基板的剖面图，此外，图2B、图3B、图3D、图4B、图 4D、图5D、图5E、图6B、图6D以及图7B表示单片状基板的俯视图，并 且图5B表示单片状基板的背面图。
首先，如图2A、图2B所示，在将相对介电常数是50以下优选10以下 的氧化铝在900 1300。C下焙烧而制成的氧化铝基板1的上表面的两端部形 成构成引出电极的一对第一电极2。此处，形成功能元件的绝缘基板使用氧 化铝是因为氧化铝是耐热性以及与功能元件的密着性优异的材料。另外，该 图2A、图2B中，表示了防静电部件的单片尺寸是长边为L (mm)且短边 为W (mm)的矩形氧化铝基板1。下面的制造工序的说明中也使用该单片 尺寸的氧化铝基板l进行说明。但是，在实际的制造工序中，使用能够在纵 横方向得到多个该单片尺寸的氧化铝基板1的片状集合氧化铝基板，在后述 端面电极的形成工序之前分割成长条状或单片状。
上述第一电极2以图2B所示的图案由以金为主成分的电阻率较小的材 料形成。该情况下，通过丝网印刷方法将以金为主成分的导体膏印刷成带状， 并且在约85(TC下焙烧45分钟，由此形成第一电极2。在生产率、成本方面， 与选择其他金系材料，例如金系溅镀物等相比，优选该方法。另外，该第一 电极2焙烧后的厚度是2 20)iim，优选是2 10pm。为了使电阻值降低且稳 定，将膜厚构成为较厚的状态。此外，该第一电极2是在氧化铝基板1的长 边侧留有空白而印刷而成的。
接着，如图3A、图3B所示，以位于一对第一电极2之间且一部分与第 一电极2重合的方式，溅镀熔点较高的材料即钨，由此以与第一电极2电连 接的方式形成由薄膜构成的第二电极3。该情况下，第二电极3既可以形成 为覆盖一对第一电极2的一部分，也可以形成为如图3C、图3D所示地覆盖 第一电极2的全部。第二电极3形成在形成后述间隙的区域即可。因此，为 了削减第二电极3的材料成本，此外也为了延长形成第二电极3所使用的溅镀用掩膜图案的寿命，优选第二电极3形成为在能够良好地得到与氧化铝基
板l以及第一电极2的密着性的范围内，如图3A、图3B所示地覆盖第一电 极2的一部分。此外，构成该第二电极3的钨的热膨胀系数是4.3xl(T6 4.5x10—S/K，因为是接近氧化铝基板1的热膨胀系数即6.4x10—6 8.0xl(T6/K 的值，所以第二电极3与氧化铝基板1的密着性良好。另外，形成第二电极 3所使用的溅镀装置使用连续式的DC溅镀装置，并且以输出为3KW，氩气 气压为0.5 4.5mmTorr (66 600Pa)的成膜条件进行30 60分钟的成膜。 此外，使第二电极3的宽度A如图3B、图3D所示比第一电极2的宽度B 大，确保与氧化铝基板1的密着性。
接着，如图4A、图4B所示，使用UV激光将第二电极3的大致中央部 切断，由此形成宽度约为10pm的间隙4。此处，第二电极3通过使用熔点 较高的材料即钨进行掩膜溅镀而形成为薄膜状态，因此其厚度较薄。因此， 能够使用较低输出即0.2W的输出的UV激光，物理切削第二电极3从而切 实地高精度形成间隙4。其在与通过光刻工艺在第二电极3之间形成间隙的 情况相比的情况下，不易产生间隙4的短路。
接着，如图4C、图4D所示，以覆盖一对第一电极2的一部分的方式， 使用丝网印刷方法以3 20|am的厚度进行印刷，在100 20(TC下干燥5 15分钟，由此形成由树脂银膏构成的一对上电极5。
接着，如图5A、图5B所示，使用丝网印刷方法，在氧化铝基板l的背 面以3 20pm的厚度进行印刷，且在100 20(TC下干燥5 15分钟，由此 形成由树脂银膏构成的一对背面电极6。此处，使背面电极6的、延伸到氧 化铝基板l的短边侧的部分的宽度比其他部分的宽度窄。即，着眼于片状氧 化铝基板的单片区域时，将其两端部形成为T字型。利用这种结构，通过沿 着相当于一次分割线的、氧化铝基板1的短边侧进行切割，分割成长条状基 板时不易产生毛边，制造微小尺寸的防静电部件时，能够得到其尺寸精度提 高的效果。
接着，如图5C、图5D所示，以覆盖间隙4和第二电极3的一部分的方 式，使用丝网印刷方法以5 50pm的厚度印刷过电压保护材料膏体，在约 15(TC下干燥5 15分钟，由此形成过电压保护材料层7。构成该过电压保 护材料层7的过电压保护材料膏体是通过在平均粒径是0.3 10pm的、球状 的、由Ni、 Al、 Ag、 Pd、 Cu等任一个构成的金属粉和甲基硅树脂等硅酮系树脂的混合物中添加适当的有机溶剂，由三个辊磨机使它们揉合、分散而制 成的。
接着，如图5E所示，以覆盖过电压保护材料层7的方式，使用丝网印 刷方法以5 50pm的厚度印刷中间层用膏体。此时，特别是以与位于间隙4 的上部的过电压保护材料层7几乎相同的大小，以完全覆盖的方式进行印 刷，在约15(TC下干燥5 15分钟，由此形成中间层8。形成该中间层8的 中间层用膏体是通过在平均粒径是0.3 10pm的、由刖203、 Si02、 MgO或 它们的复合氧化物构成的绝缘体粉和甲基硅树脂等硅酮系树脂的混合物中 添加适当的有机溶剂，由三个辊磨机使它们揉合、分散而制成的。另外，此 处为了得到充分的静电耐量，使过电压保护材料层7和中间层8的干燥后的 厚度之和在30)im以上。另外，过电压保护材料层7的厚度足够厚且静电耐 量满足所期望的条件时，没有必须形成中间层8的必要。
接着，如图6A、图6B所示，以完全覆盖中间层8且在两端露出一对上 电极5的端部的状态，使用丝网印刷方法印刷由环氧树脂、酚醛树脂等构成 的保护树脂膏体，在约15(TC下干燥5 15分钟。之后，在150 20(TC下固 化15 60分钟，由此形成保护树脂层9。此时，使保护树脂层9的干燥后 的厚度为15 35pm。
接着，如图6C、图6D所示，在氧化铝基板1的两端部涂布树脂银膏， 由此形成与第一电极2、上电极5以及背面电极6电连接的端面电极10。具 体而言，虽未图示，沿着相当于一次分割线的氧化铝基板l的短边侧切割集 合氧化铝基板，由此制作长条状基板。利用上述方法，在该长条状基板的端 面形成端面电极IO。
最后，如图7A、图7B所示，以覆盖端面电极10的方式形成镀镍层11 和镀锡层12。虽未图示，但沿着相当于二次分割线的氧化铝基板的长边 侧进行分割，由此制作单片状的基板。使用滚镀方法在该单片状基板的端面 形成镀镍层11和镀铜层12。这样能够得到本发明第一实施方式的防静电部 件。
通过上述制造方法制造的本发明第一实施方式的防静电部件在正常使 用时(额定电压下)，因为覆盖相对的第二电极3间形成的间隙4的过电压 保护材料层7的硅酮系树脂具有绝缘性，因此为电开路。但是，在施加有静 电脉冲等高电压的情况下，在过电压保护材料层7中夹着硅酮系树脂而存在的金属粒子间产生放电电流，阻抗明显减少。本发明第一实施方式的防静电 部件利用该现象使静电脉冲、浪涌等异常电压旁路接地。
接着，对于如上构成的本发明第一实施方式的防静电部件，实施以下所 示的试验。如图8所示，本发明第一实施方式的防静电部件13的一个端子
接地到接地点14并且使静电试验喷枪16与从另一个端子引出的静电脉冲施 加部15接触，从而施加静电脉冲。静电试验条件是使放电电阻为330D，放 电电容为150pF，施加电压为8kV。
图9是表示图8所示静电试验的试验结果的图表。该图表中，横轴表示 施加静电脉冲的反复次数，此外纵轴表示当时的峰值电压。另外，峰值电压 的增加表示电极的恶化。
该图9表示以下条件的防静电部件的各自的试验结果。
(1) 组合有金构成的且间隙宽度为50(im的第一电极2和钨构成的且 溅镀膜厚为0.7pm的第二电极3的防静电部件；
(2) 组合有金构成的且间隙宽度为100)im的第一电极2和钨构成的且 溅镀膜厚为1.4pm的第二电极3的防静电部件；
(3) 由金的树脂酸盐("^承一卜金)的第一电极2构成的防静电部 件(现有产品)；
(4) 钩构成的且溅镀膜厚为0.7nm的第一电极2所构成的防静电部件；
(5) 钨构成的且溅镀膜厚为1.4pm的第一电极2所构成的防静电部件。 根据图9可知，在反复次数的初期(1次)，条件(4)的防静电部件和
条件(5)的防静电部件中，第一电极2的电阻较高，因此峰值电压高。此 外，反复次数为IO次时，条件(1)的防静电部件和条件(2)的防静电部 件与条件(3)的防静电部件(现有产品)的峰值电压是相同程度。条件(4) 的防静电部件和条件(5)的防静电部件的峰值电压的偏差较大且不稳定。 反复次数为100次以上时，条件(3)的防静电部件(现有产品)的峰值电 压为IOOOV，从而为完全损坏状态。但是，条件(1)的防静电部件和条件 (2)的防静电部件与其他相比，峰值电压较低，静电放电(ESD)的抑制 特性稳定。这样，将由熔点较高的材料构成的第二电极3设置为比第一电极 2的膜厚薄的状态，在第二电极3之间形成间隙4，由此能够得到对于静电 的反复施加也具有耐受性的防静电部件。
此外，上述本发明第一实施方式中，设置覆盖过电压保护材料层7的中间层8，并且由保护树脂层9完全覆盖该中间层8以及过电压保护材料层7， 因此能够防止施加静电脉冲时产生的、位于最外层的保护树脂层9的绝缘恶
此外，该本发明第一实施方式中，以与第一电极2的一部分重合的方式 形成上电极5，因此不会有从镀锡层12和保护树脂层9的缝隙流入的安装 时的焊料与第一电极2直接接触的情况。并且，焊料与上电极5接触，因此 不会有在第一电极2产生焊料腐蚀现象，从而电阻值上升，且静电抑制效果 下降的情况，能够得到静电抑制效果稳定的防静电部件。
另外，本发明第一实施方式中，对由以金为主成分的材料构成构成引出 电极的一对第一电极2，.并且由以钨为主成分的材料构成位于该一对第一电 极2之间而设置的第二电极3进行了说明。但是，在由代替上述钨而以钼为 主成分的材料构成第二电极3的情况下也能够得到与上述本发明第一实施 方式相同的效果。
此外，上述本发明第一实施方式中表述的是由以金为主成分的材料构成 构成引出电极的一对第一电极2，并且由以钨为主成分的材料构成位于该一 对第一电极2之间而设置的第二电极3。但是，其是考虑到在使用金、钨构 成第一电极2、第二电极3的情况下，有可能混入任何杂质而进行表述的， 并不意味是合金。
此外，本发明第一实施方式中，在氧化铝基板1的两端部形成一对第一 电极2后，以覆盖该第一电极2的一部分的方式形成第二电极3。但是，也 能够使该形成顺序颠倒。图10是本发明第一实施方式的另一防静电部件的 剖面图。如图10所示，在氧化铝基板1的大致中央部形成第二电极3后， 以覆盖该第二电极3的一部分的方式在氧化铝基板1的两端部形成一对第一 电极2也可，在该情况下也能得到与上述本发明第一实施方式相同的效果。
另夕卜，该第一电极2焙烧后的厚度是2 20pm，优选是2 lO4m。第一 电极2的厚度越厚电阻值越低，在降低电阻值方面是有利的，但若使膜厚过 厚，则存在电极的部位与不存在电极的部位的落差较大，难以均匀地形成在 其上形成的过电压保护层7、中间层8。 (第二实施方式)
下面， 一边参照附图一边对第二实施方式的防静电部件以及其制造方法 进行说明。本发明第二实施方式的防静电部件中，由以镍为主成分的材料构成第二电极3。除此点之外，其余是与上述本发明第一实施方式相同的结构。
因此，其剖面图与图1相同，此外表示其制造方法的制造工序图也与图2A 图7B相同。进而，其静电试验方法与第一实施方式相同也通过使用图8的 方法而进行。因为相同，所以省略其剖面图、制造工序图以及静电试验方法 的说明。
如上构成的本发明第二实施方式的防静电部件中，实施静电试验后的结 果如图11的图表所示。该图11的图表中，横轴表示施加静电脉冲的反复次 数，此外，纵轴表示当时的峰值电压。峰值电压的增加表示电极的恶化。
该图ll表示以下条件的防静电部件(现有产品)的各自的试验结果。 O)组合有金构成的且间隙宽度为50pm的第一电极2和镍构成的且 溅镀膜厚为0.5|iim的第二电极3的防静电部件；
(2) 组合有金构成的且间隙宽度为50pm的第一电极2和镍构成的且 溅镀膜厚为1.5pm的第二电极3的防静电部件；
(3) 由金的树脂酸盐的第一电极2构成的防静电部件。
根据图11可知，在反复次数的初期(1次)，上述三种防静电部件的峰 值电压没有很大差别。反复次数为IO次时，与其他两种防静电部件相比， 条件(2)的防静电部件的峰值电压较低，因而较好。此外，反复次数为100 次以上时，条件(3)的防静电部件(现有产品)的峰值电压变为IOOOV， 为完全损坏状态。但是，条件(1)的防静电部件和条件(2)的防静电部件 与现有产品相比，峰值电压较低，静电放电(ESD)的抑制特性稳定。它们 随之对静电的反复施加也具有耐受性。由此，与第二电极中使用钨薄膜的本 发明第一实施方式相比，能够得到更好的特性。
该理由如下。镍的熔点是1455'C，比钨的熔点3407X:低，但比金的熔 点1064'C高，因此，与引出电极是金的树脂酸盐的单层结构即现有结构相 比，能够期待有耐热性优异的效果。本来，由于钨的熔点极高，耐热性优异， 但其薄膜容易氧化，并且该氧化反应进行引起钨薄膜的电阻值变高。与之相
对，镍薄膜在其表面牢固且致密地形成氧化膜，从而氧化反应不进行至内部， 因此能够稳定且较低地保持薄膜的电阻，由此，能够得到防静电部件承受的 峰值电压较低，且即使在反复进行静电放电后，静电放电(ESD)的抑制特 性也稳定的防静电部件。为了确认钨薄膜比镍薄膜容易氧化，在耐湿试验实 施前和耐湿试验实施后，对防静电部件的峰值电压进行比较的结果是，在第一电极2是金且第二电极3是钨的组合中，与耐湿试验前相比，耐湿试验后
的峰值电压变高50 100%。与之相对，在第一电极2是金且第二电极3是 镍的组合中，与耐湿试验前相比，耐湿试验后的峰值电压几乎不变。
并且，镍的电阻率是6.8pQcm，比钨的电阻率5.5pQcm略高，但上述 难氧化的性质非常有利于将电阻值稳定得较低。因此，使用镍的防静电部件 如图11所示，与使用钨的情况相比能够得到良好的特性。
另外，上述本发明第二实施方式中，与上述本发明第一实施方式相同， 设置覆盖过电压保护材料层7的中间层8并且由保护树脂层9完全覆盖该中 间层8以及过电压保护材料层7。因此，能够防止施加静电脉冲时产生的、 位于最外层的保护树脂层9的绝缘恶化。
此外，上述本发明第二实施方式中，与上述本发明第一实施方式相同， 以与第一电极2的一部分重合的方式形成上电极5，因此，从镀锡层12和 保护树脂层9的缝隙流入的安装时的焊料不与第一电极2直接接触。并且， 焊料与上电极5接触，因此不会有在第一电极2上产生焊料腐蚀现象，从而 电阻值上升，且静电抑制效果降低的情况。即，能够得到静电抑制效果稳定 的防静电部件。
上述本发明第二实施方式中表示的是，由以金为主成分的材料构成构成 引出电极的一对第一电极2，并且由以镍为主成分的材料构成位于该一对第 一电极2之间而设置的第二电极3。但是，其是考虑到在使用金、镍构成第 一电极2、第二电极3的情况下，有可能混入任何杂质而进行表述的，并不 意味是合金。
并且，上述本发明第二实施方式中，在氧化铝基板l的两端部形成一对 第一电极2后，以覆盖该第一电极2的一部分的方式形成第二电极3。但是， 使该形成顺序颠倒，如图IO所示在氧化铝基板1的大致中央部形成第二电 极3后，以覆盖该第二电极3的一部分的方式在氧化铝基板1的两端部形成 一对第一电极2也可。与第一实施方式相同，在该情况下也能得到与上述本
发明第二实施方式相同的效果。 (第三实施方式)
下面，使用第三实施方式， 一边参照附图一边说明防静电部件以及其制 造方法。
本发明第三实施方式的防静电部件由以铝为主成分的材料构成第二电极3。除该点之外，其余是与上述本发明第一实施方式相同的结构，因此，
其剖面图与图1相同，此外表示其制造方法的制造工序图也与图2A 图7B 相同，并且其静电试验方法也与图8说明的相同。因此，省略说明其剖面图、 制造工序图以及静电试验方法。
如上构成的本发明第三实施方式的防静电部件中，实施静电试验后的结 果如图12的图表所示。该图12的图表中，横轴表示施加静电脉冲的反复次 数，此外，纵轴表示当时的峰值电压。另外，峰值电压的增加表示电极的恶 化。
该图12表示以下条件的防静电部件的试验结果。
(1) 组合有金构成的且间隙宽度为50pm的第一电极2和铝构成的且 溅镀膜厚为l.Opm的第二电极3的防静电部件；
(2) 由金的树脂酸盐的第一电极2构成的防静电部件(现有产品)。 根据上述图12可知，在反复次数的初期(1次)，上述两种防静电部件
的峰值电压没有很大差别，但是，反复次数为IO次以上时，与条件(2)的 现有产品的防静电部件相比，条件(1)的防静电部件的峰值电压变低，因 而较好。
该理由如下。铝的熔点是660。C，与钨的熔点3407i:、金的熔点1064°C 相比较低，但是构成第二电极3的铝的溅镀膜的表面由致密的氧化铝皮膜覆 盖，该氧化铝的熔点高至2020°C，与仅以金的树脂酸盐构成引出电极的现 有产品相比，耐热性优异。在铝的溅镀膜构成的第二电极3与氧化铝基板1 的界面产生氧化反应，从而存在氧化铝，该氧化铝与金属铝的界面不是明确 地分离的，而是组成是几乎连续地变化的状态。因此，氧化铝基板l与第二 电极3的密着性极好。此外，对于第一电极2与第二电极3的电导通，第一 电极2是以金为主成分的厚膜材料，其表面几乎不被氧化，具有适度的凹凸。 因此，第一电极2与第二电极3的界面几乎不存在阻碍电导通的氧化铝，第 一电极2与第二电极3之间能够确保良好的电导通。
并且，铝的电阻率是2.6pQcm，低至钨的电阻率5.5pQcm的一半以下， 第二电极3由于铝具有的电阻值较低的性质和氧化铝具有的耐热性优异的 性质的协同效果，能够得到图12所示的良好的特性。
另外，上述本发明第三实施方式中，与上述本发明第一实施方式相同， 设置覆盖过电压保护材料7的中间层8，并由保护树脂层9完全覆盖该中间层8以及过电压保护材料层7。因此，能够防止施加静电脉冲时产生的、位 于最外层的保护树脂层9的绝缘恶化。
此外，上述本发明第三实施方式中，与上述本发明第一实施方式相同，
以与第一电极2的一部分重合的方式形成上电极5。因此，从镀锡层12与 保护树脂层9的缝隙流入的安装时的焊料不与第一电极2直接接触。并且， 焊料与上电极5接触，因此也不会有在第一电极2上产生焊料腐蚀现象，从 而电阻值上升，且静电抑制效果降低的情况。g卩，能够得到静电抑制效果稳 定的防静电部件。
上述本发明第三实施方式中表示的是，由以金为主成分的材料构成构成 引出电极的一对第一电极2，并且由以铝为主成分的材料构成位于该一对第 一电极2之间而设置的第二电极3。其是考虑到在使用金、铝构成第一电极 2、第二电极3的情况下，有可能混入任何杂质而进行表述的，并不意味是 合金。
并且，上述本发明第三实施方式中，在氧化铝基板1的两端部形成一对 第一电极2后，以覆盖该第一电极2的一部分的方式形成第二电极3。使该 形成顺序颠倒，如图10所示在氧化铝基板1的大致中央部形成第二电极3 后，以覆盖该第二电极3的一部分的方式在氧化铝基板1的两端部形成一对 第一电极2也可。与第一实施方式所述的相同，在该情况下也能得到与上述 本发明第三实施方式相同的效果。
如上所述，本发明中，通过设置与绝缘基板即氧化铝基板1的密着性较 高的第二电极3，能够在第二电极上切实地高精度形成10pm左右的窄间隙。 并且，能够抑制引出电极从氧化铝基板l剥离，因此具有能够得到对静电的 反复施加具有耐受性且防静电部件承受的峰值电压较低、静电放电(ESD) 的抑制特性稳定的防静电部件的作用效果。
此外，本发明中，由以金为主成分的材料构成第一电极2，且由以钨或 钼为主成分的薄膜材料构成第二电极3。通过该结构，由以金为主成分的材 料构成成为引出电极的第一电极2，因此能够得到不易腐蚀且抗硫化特性优 异的防静电部件。此外，第二电极3由以钨或钼为主成分的薄膜材料构成。 该钨、钼具有熔点较高的特征，因此通过使用以它们中的任一个为主成分的 材料形成薄膜的第二电极3，在该第二电极3之间形成间隙4时，能够通过 较低输出的激光对第二电极3进行切削。由此，能够得到防静电部件的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件。
此外，钨的热膨胀系数是4.3x10—6 4.5xlO—6/K,钼的热膨胀系数是 5.1x10—6/K，是接近氧化铝基板1的热膨胀系数6.4x10—s 8.0xl0力K的值。 因此，第二电极3与氧化铝基板1的密着性极好，且由反复施加静电时的发 热而导致的引出电极损坏的可能性较低，由此能够得到防静电部件承受的峰 值电压较低且静电放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件。
此外，本发明中，由以金为主成分的材料构成第一电极2，且由以镍为 主成分的薄膜材料构成第二电极。通过该结构，由以金为主成分的材料构成 成为引出电极的第一电极2，因此能够得到不易腐蚀且抗硫化特性优异的防 静电部件。此外，第二电极3由以镍为主成分的薄膜材料构成。该镍具有熔 点较高且耐热性优异的特征，因此通过使用以镍为主成分的薄膜材料形成第 二电极3，在该第二电极3之间形成间隙4时，能够利用较低输出的激光对 第二电极3进行切削，能够得到耐热性优异的引出电极。此外，镍牢固且致 密地形成表面氧化膜，从而氧化反应不会进行至内部。因此，以镍为主成分 的第二电极3的电阻值也稳定且能够保持得较低，由此能够得到防静电部件 承受的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件。
此外，本发明中，由以铝为主成分的薄膜材料构成第二电极3。通过该 结构，由以金为主成分的材料构成成为引出电极的第一电极2，因此能够得 到不易腐蚀且抗硫化特性优异的防静电部件。此外，第二电极3是由以铝为 主成分的薄膜材料构成的，因此通过使用以铝为主成分的薄膜材料形成第二 电极，在该第二电极3之间形成间隙时，能够利用较低输出的激光对第二电 极进行切削。此外，以铝为主成分的薄膜材料与氧化铝基板1接触的部分存 在氧化铝，因此在氧化铝基板1与第二电极3接触的部分，第二电极3的热 膨胀系数接近氧化铝基板1的热膨胀系数。因此，第二电极3与氧化铝基板 1的密着性极好。进而，以铝为主成分的薄膜在其表面上牢固且致密地形成 耐热性优异的氧化铝，从而氧化反应不会进行至内部，因此，以铝为主成分 的第二电极3的电阻值也稳定且能够保持得较低。由此能够得到防静电部件 承受的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件。
本发明的制造方法中，具备在氧化铝基板1的上表面形成由电阻率较小 的材料构成的厚膜的第一电极2的步骤，因此能够降低构成引出电极的第--电极2本身的电阻。由此，能够抑制施加静电时流过的电流所引起的发热。此外，以位于第一电极2之间且与第一电极2电连接的方式，使由熔点较高
的材料构成的第二电极3形成为膜厚较薄的状态，并在该第二电极3之间形 成间隙，因此能够一边抑制静电施加导致的电极损坏一边切实地在第二电极 3上高精度地形成10pm左右的窄间隙。由此，能够得到对静电的反复施加 具有耐受性且防静电部件承受的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特 性稳定的防静电部件。
本发明的制造方法中，在氧化铝基板1的上表面形成由电阻率较小的材 料构成的厚膜的第一电极，因此能够降低构成引出电极的一对第一电极2本 身的电阻。另外，厚膜的电阻率较小是指优选至少与金的树脂酸盐膏体构成 的相同或比其低，数值上优选lxl0—2。cm以下。由此，能够抑制施加静电 时流过的电流引起的发热。此外，以位于第一电极2之间且与第一电极2电 连接的方式，将由与氧化铝基板1的密着性较高的材料构成的第二电极3形 成为膜厚较薄的状态，并在该第二电极3之间形成间隙4，因此能够切实地 在第二电极3上高精度地形成10pm左右的窄间隙。并且通过设置与氧化铝 基板1的密着性较高的薄膜的第二电极3，能够抑制引出电极从氧化铝基板 1剥离。因此具有能够得到对静电的反复施加具有耐受性且防静电部件承受 的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件的作用效 果。另外，此处，膜厚较薄是指膜厚比用于普通电阻器等的一般的厚膜电极 薄，数值上优选不足约2nm的膜厚。
本发明的制造方法中，利用印刷焙烧技术使用以金为主成分的材料形成 构成引出电极的厚膜的第一电极2，因此能够得到不易腐蚀且抗硫化特性优
异的防静电部件。此外，通过溅镀以钨或钼为主成分的材料而形成薄膜的第 二电极3，进而，通过利用激光对第二电极3进行切削而形成间隙4。该钨、 钼具有熔点较高的特征，因此通过使用以任一个为主成分的材料形成薄膜的 第二电极3，在该第二电极3上形成间隙4时能够利用较低输出的激光对第 二电极3进行切削。由此，能够得到防静电部件承受的峰值电压较低、静电 放电(ESD)的抑制特性稳定的防静电部件。
进而，本发明的制造方法中，利用印刷焙烧技术使用以金为主成分的材 料形成构成引出电极的厚膜的第一电极2，因此能够得到不易腐蚀且抗硫化 特性优异的防静电部件。此外，通过溅镀以镍为主成分的材料而形成薄膜的 第二电极3，进而，通过利用激光对第二电极3进行切削而形成间隙。因此，使用以镍为主成分的材料形成薄膜的第二电极3，并在该第二电极上形成间 隙时，能够利用较低输出的激光对第二电极3进行切削。此外，镍的熔点较 高，牢固且致密地形成表面氧化膜，从而氧化反应不会进行至内部，因此，
以镍为主成分的第二电极3的电阻值也稳定且能够保持得较低。由此，能够 得到防静电部件承受的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑制特性稳定的 防静电部件。
此外，通过本发明的制造方法，由以金为主成分的材料构成成为引出电 极的第一电极2。因此，能够得到不易腐蚀且抗硫化特性优异的防静电部件。 此外，通过溅镀以铝为主成分的材料而形成第二电极3，因此在该第二电极 3上形成间隙时，能够利用较低输出的激光对第二电极3进行切削。此外， 通过溅镀而形成以铝为主成分的薄膜材料时,该薄膜材料与氧化铝基板接触 的部分存在氧化铝，因此，在氧化铝基板1与第二电极3接触的部分，第二 电极3的热膨胀系数接近氧化铝基板1的热膨胀系数6.4x10—6 8.0xl0—6/K。 由此，第二电极3与氧化铝基板1的密着性极好。进而，第二电极3在其表 面上牢固且致密地形成耐热性优异的氧化铝薄膜，从而氧化反应不会进行至 内部，因此，以铝为主成分的第二电极3的电阻值稳定且能够保持得较低， 由此具有能够得到防静电部件承受的峰值电压较低、静电放电(ESD)的抑 制特性稳定的防静电部件的作用效果。
另外，此处例举金属的熔点是钨为3407°C，钼为2620°C，镍为1455°C， 金为1064。C，铝为66(TC。起到熔点较高的材料的效果的是镍以上的材料。 即，本发明所述的熔点较高的材料是指约140(TC以上的材料。
此外，各实施方式中所例举的金属与氧化铝基板的密着性良好是由于热 膨胀系数与氧化铝基板接近。即，钨的热膨胀系数是4.3x10—6 4.5xlO—6/K， 钼的热膨胀系数是5.1x10—6/K，氧化铝基板l的热膨胀系数接近64xl0一6 8.0x10—6/K。根据以上内容，可以说热膨胀系数至少在4》10—6 8.0><10—6/K 范围的金属与氧化铝基板的密着性良好。
此外，对于绝缘基板，是介电常数较低、难燃性且优选热膨胀系数接近 第二电极的较好，并不限定于各实施例所列举的氧化铝基板1。可使用氮化 铝、莫来石一硅系陶瓷(厶，4卜一* V力系七，S 7夕)或硼酸盐陶瓷(水
々酸塩七，、；7夕)等。 工业利用可能性本发明的防静电部件能够使构成引出电极的第一电极的发热以及损坏 降低，且能够较窄且高精度地形成第二电极的间隙宽度。由此，具有对静电
的反复施加具有耐受性且防静电部件承受的峰值电压较低、静电放电(ESD)
的抑制特性稳定的效果，特别能够用于保护电子设备免于静电破坏的微小尺 寸的防静电部件。
权利要求
1、一种防静电部件，其具备绝缘基板；设置在所述绝缘基板的上表面的一对第一电极；以一部分与所述一对第一电极重合且与所述第一电极电连接的方式而设置的一对第二电极；位于所述一对第二电极之间的间隙；以及以至少覆盖所述间隙的方式而设置的过电压保护材料层，所述一对第一电极由电阻率较小的材料构成，所述一对第二电极形成为比所述一对第一电极的膜厚薄。
2、 根据权利要求1所述的防静电部件，其中，所述第二电极由熔点较 高的材料构成。
3、 根据权利要求2所述的防静电部件，其中，所述第一电极由以金为主成分的材料构成，并且所述第二电极由以镍为主成分的薄膜材料构成。
4、 根据权利要求1或2所述的防静电部件，其中，所述第一电极由以金为主成分的材料构成，并且所述第二电极由以钨或钼为主成分的薄膜材料 构成。
5、 根据权利要求1所述的防静电部件，其中，所述电阻率是1x10—2Qcm 以下，所述第一电极的膜厚是2^m以上，所述第二电极的膜厚不足2)im。
6、 根据权利要求1所述的防静电部件，其中，所述绝缘基板是氧化铝 基板，所述第二电极是具有4.3xl0-s 8.0xl0—"K范围的热膨胀系數的金属。
7、 根据权利要求1所述的防静电部件，其中，所述第一电极由以金为 主成分的材料构成，并且所述第二电极由以铝为主成分且表面具有氧化铝皮 膜的薄膜构成。
8、 一种防静电部件的制造方法，其具备.-在绝缘基板的上表面形成由电阻率较小的材料构成的一对第一电极的 步骤；以位于所述一对第一电极之间且与所述第一电极电连接的方式形成膜厚比所述第一电极薄的第二电极的步骤；在所述第二电极上形成间隙的步骤；以及以至少覆盖所述间隙的方式形成过电压保护材料层的步骤。
9、 根据权利要求8所述的防静电部件的制造方法，其中，以熔点较高 的材料形成所述第二电极。
10、 根据权利要求8所述的防静电部件的制造方法，其中，以电阻率在 lxl(T2QCm以下的材料形成所述第一电极，并且厚度形成为2(im以上，将 所述第二电极的膜厚形成为不足2pm。
11、 根据权利要求8所述的防静电部件的制造方法，其中，使用以金为 主成分的材料通过印刷焙烧形成所述第一电极，并且通过溅镀以镍为主成分 的材料，形成所述第二电极，进而通过利用激光对所述第二电极进行切削而 形成间隙。
12、 根据权利要求8所述的防静电部件的制造方法，其中，使用氧化铝 基板作为所述绝缘基板，使用具有4.3x10—6 8.0xlO—6/K范围的热膨胀系数 的金属作为所述第二电极。
13、 根据权利要求8所述的防静电部件的制造方法，其中，使用以金为主成分的材料通过印刷焙烧形成所述第一电极，并且通过溅镀以钨或钼为主 成分的材料，形成所述第二电极，进而通过利用激光对所述第二电极进行切 削而形成所述间隙。
14、 根据权利要求8所述的防静电部件的制造方法，其中，使用以金为主成分的材料通过印刷焙烧形成所述第一电极，并且通过溅镀以铝为主成分 的材料，形成所述第二电极，进而通过利用激光对所述第二电极进行切削而 形成间隙。
全文摘要
一种防静电部件及其制造方法，其中，使用电阻率较小的材料将设置在氧化铝基板(1)的上表面的一对第一电极(2)构成为膜厚较厚的状态，且将位于上述一对第一电极(2)之间的、由熔点较高的材料构成的第二电极(3)设置为膜厚较薄的状态，并且在该第二电极(3)上形成间隙(4)。能够使构成引出电极的第一电极(2)的发热以及损坏减少，且能够较窄且高精度地形成第二电极(3)的间隙宽度。由此，提供一种对静电的反复施加具有耐受性且防静电部件承受的峰值电压较低、静电放电抑制特性稳定的防静电部件。
文档编号H01C7/10GK101548347SQ200880000859
公开日2009年9月30日 申请日期2008年6月19日 优先权日2007年6月21日
发明者井关健, 吉冈功一, 森野贵, 绳手优克, 野添研治 申请人:松下电器产业株式会社