ESD保护装置的制作方法

本发明申请是国际申请号为pct/jp2014/063166，国际申请日为2014年5月19日，进入中国国家阶段的申请号为201480035868.3，名称为“esd保护装置”的发明专利申请的分案申请。本发明涉及esd保护装置。所谓“esd”保护装置是指静电放电(electro-staticdischarge)。esd是带电的导电性物体、例如人体与其它导电性物体接触或充分靠近时发生激烈放电的现象。“esd保护装置”是在发生静电放电时将电荷逃逸至接地并用来保护电路的装置。
背景技术：
：以往，广泛使用用于使电子设备免受esd即静电放电损害的esd保护装置。图13示出使用esd保护装置的电路的一个示例。应保护的电路(下面称作“被保护电路”)502和端子503电连接。被保护电路502例如为ic(集成电路)等。端子503表示在连接器等中导电体露出至外部的部分。自连接被保护电路502与端子503的布线的中途开始分岔的布线前端，连接有esd保护装置501。esd保护装置501和被保护电路502分别接地。如图13所示，esd保护装置501内部的放电电极之间在通常状态下成为没有电流流过的状态。例如人体接触端子503或充分靠近端子503从而发生esd的情况下，会向端子503施加高电压。此时，在该状态下则会向被保护电路502施加过电压，电流如箭头92所示那样流过。然而，若在esd保护装置501的放电电极间发生放电，则因该放电，电流朝箭头91方向流过，因此，不会向被保护电路502施加过电压。即，被保护电路502可得到保护。例如，日本专利特开2009-238563号公报(专利文献1)中记载有称作“过电压保护元器件”的结构：该结构在由绝缘体构成的基体内部形成作为放电部的空洞，在该空洞内部配置有彼此相对的放电电极。专利文献1记载有放电电极通过印刷、镀覆等来形成。例如日本专利特开2001－217057(专利文献2)中记载有称作“贴片型浪涌吸收元件”的结构：该结构在绝缘性陶瓷烧结体的内部配置有相对的内部电极。形成为由内部电极彼此夹着放电空间。专利文献2中记载有在放电空间中通过丝网印刷填充碳糊料，烧结时将其烧掉。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2009－238563号公报专利文献2：日本专利特开2001－217057号公报技术实现要素：发明所要解决的技术问题专利文献1中，放电电极通过印刷、镀覆等形成，因此，放电电极是附着于绝缘体表面的薄导电膜。放电时，电子与该放电电极发生撞击，电子撞击引起的冲击有可能使放电电极剥落。在专利文献1中，在绝缘片材中设置开口部，在该开口部中填充作为放电电极形成材料的丙烯酸树脂，在烧成工序中蒸发该丙烯酸树脂，从而得到空洞。通过这种方式形成空洞即夹着空洞相对的放电电极通过印刷等形成，因此，无法使得放电电极之间的间隙变得较小，即，无法充分实现窄间隙化。在专利文献2中，贴片型浪涌吸收元件通过印刷法、生片法来制作，无法充分实现放电电极之间的窄间隙化。然而，本发明的目的在于提供一种esd保护装置，其能实现放电电极之间的进一步的窄间隙化，能减少放电电极剥落的问题。解决技术问题所采用的技术手段为了实现上述目的，基于本发明的esd保护装置包括：第一绝缘层、重叠于上述第一绝缘层的第二绝缘层、在厚度方向上贯穿上述第一绝缘层的第一过孔导体、在上述第一绝缘层与上述第二绝缘层之间的设置为与上述第一过孔导体相接的放电间隙部、配置于上述第一绝缘层的与上述放电间隙部相反侧的面并与上述第一过孔导体电连接的第一布线、以及配置于上述第二绝缘层的任一面并至少包含隔着上述放电间隙部与上述第一过孔导体相对的部分的第二布线。发明效果根据本发明，能实现放电电极之间的进一步的窄间隙化，能减少放电电极剥落的问题。附图说明图1是基于本发明的实施方式1中的esd保护装置的剖视图。图2是基于本发明的实施方式1中的esd保护装置的层叠前状态的说明图。图3是基于本发明的实施方式2中的esd保护装置的剖视图。图4是基于本发明的实施方式2中的esd保护装置的层叠前状态的说明图。图5是基于本发明的实施方式3中的esd保护装置的剖视图。图6是基于本发明的实施方式3中的esd保护装置的层叠前状态的说明图。图7是基于本发明的实施方式4中的esd保护装置的剖视图。图8是基于本发明的实施方式5中的esd保护装置的剖视图。图9是基于本发明的实施方式6中的esd保护装置的剖视图。图10是基于本发明的实施方式6中的esd保护装置的层叠前状态的说明图。图11是基于现有技术的esd保护装置的剖视图。图12是基于现有技术的esd保护装置的层叠前状态的说明图。图13是使用esd保护装置的一般情况的一个示例的电路图。具体实施方式将绝缘片材层叠来制作esd保护装置的情况下，可考虑将绝缘片材的1层作为空洞来形成放电部。然而，此时由绝缘片材的厚度大致决定空洞的厚度，无法实现充分的窄间隙化。考虑在同一面内配置相邻的放电电极从而在左右排列的放电电极彼此间形成间隙，然而通过印刷形成这种放电电极的情况下，俯视放电电极时的外形线由于印刷渗洇而不稳定，因此，为了避免短路不得不增大间隔，其结果是，无法准确地形成较小的间隙。尤其作为间隙、将20μm左右的较小间隙作为目标的情况下，无法稳定并准确地形成。另一方面，通过印刷形成膜时，其膜厚偏差较小。厚度方向上也几乎没有渗洇的问题。通过印刷形成的膜厚可由糊料的固体成分的量、糊料的喷出量来控制。发明者考虑上述情形而实现以下发明。(实施方式1)参照图1，对基于本发明的实施方式1的esd保护装置进行说明。如图1所示，本实施方式中的esd保护装置101包括：第一绝缘层2a、重叠于第一绝缘层2a的第二绝缘层2b、在厚度方向上贯穿第一绝缘层2a的第一过孔导体6a、在第一绝缘层2a与第二绝缘层2b之间的设置为与第一过孔导体6a相接的放电间隙部10、配置于第一绝缘层2a的与放电间隙部10相反一侧的面并与第一过孔导体6a电连接的第一布线7a、以及配置于第二绝缘层2b的任一面并至少包含隔着放电间隙部10与第一过孔导体6a相对的部分的第二布线7b。第一绝缘层2a和第二绝缘层2b例如为陶瓷层。在图1所示示例中，放电间隙部10包括放电辅助电极4和空洞5。对于本实施方式中的esd保护装置101的构成而言，可如下所述那样，通过糊料印刷来制作放电间隙部结构。若为该结构，可由印刷的层厚来控制放电间隙部的厚度。第一过孔导体6a和第二过孔导体6b分别相当于放电电极。放电电极的方式不限于此，只要是放电电极彼此夹着放电间隙部10而互相相对的结构即可。在此处例示的esd保护装置101中，形成了作为一放电电极的第一过孔导体6a和作为另一放电电极的第二过孔导体6b夹着放电间隙部10而互相相对的结构。下文中详细描述放电间隙部10。可通过向孔中填充导电糊料的方法而非印刷来形成成为放电电极的第一过孔导体6a，因此，成为具有充分的厚度的结构。因而，与作为放电电极附着有印刷得到的薄膜的结构不同，即便反复进行放电，放电电极也不易剥落。在本实施方式中，能实现放电电极之间的进一步的窄间隙化，能进一步减少放电电极剥落的问题。如本实施方式所示，第一过孔导体6a优选具有靠近放电间隙部10一侧较细的梯形形状。通过采用该结构，能提高第一过孔导体6a内部中靠近放电间隙部10一侧的电荷密度，其结果是变得容易在放电电极之间发生放电。此外，由于该梯形形状的取向，放电电极的剥落进一步得到抑制。如本实施方式所示，优选为包括第二过孔导体6b，该第二过孔导体6b在厚度方向上贯穿第二绝缘层2b，其厚度方向上的一端与第二布线7b电连接且另一端与放电间隙部10相接，第二过孔导体6b经由放电间隙部10与第一过孔导体6a相对，第二布线7b配置于第二绝缘层2b的与放电间隙部10相反侧的面。通过采用该结构，得到由成为放电电极的2个过孔导体夹住放电间隙部10的结构，因此，放电电极间的放电变得容易。如本实施方式所示，第二过孔导体6b优选具有靠近放电间隙部10一侧较细的梯形形状。通过采用该结构，能提高第二过孔导体6b内部中靠近放电间隙部10一侧的电荷密度，其结果是变得容易在放电电极之间发生放电。如本实施方式所示，优选在放电间隙部10配置放电辅助电极4。通过采用该结构，因放电辅助电极4的作用，变得容易放电。在之后的制造方法的说明中，进一步详细阐述放电间隙部10。放电间隙部10优选包含如下结构：俯视时以空洞5为中心，由放电辅助电极4包围该空洞5的周围。此外，放电辅助电极4优选包含半导体陶瓷粒子。进一步地，放电辅助电极4优选包含由绝缘性材料包覆的导电性粒子。通过采用这些结构，使得放电间隙部10容易发生放电。对图1所示esd保护装置101的制造方法进行说明。图2示出esd保护装置101层叠前的状态。通过层叠多个绝缘体片材来制作esd保护装置101。绝缘体片材例如为陶瓷片材，但不限于陶瓷片材，也可以是其它种类的绝缘体片材。下面，以esd保护装置101包含的绝缘层为陶瓷层的情况为例进行说明。在要成为第一绝缘层2a的陶瓷片材中开孔并填充导电糊料16a。导电糊料16a随后将成为第一过孔导体6a。另一方面，在要成为第二绝缘层2b的陶瓷片材中开孔并填充导电糊料16b。由在陶瓷片材的哪个面上开孔来决定所形成的孔的梯形形状的取向，因此，能通过在哪个面开孔来适当选择最终形成的过孔导体的梯形形状的取向。导电糊料16a、16b例如为金属糊料。在第一绝缘层2a的上表面印刷放电辅助电极材料14。在第二绝缘层2b的下表面印刷空洞形成糊料15。由此，第一绝缘层2a和第二绝缘层2b成为图2所示状态。在图2所示示例中，放电辅助电极材料14印刷成环状，在落入放电辅助电极材料14的环内侧的位置印刷空洞形成糊料15。另外，放电辅助电极材料14是通过烧成而形成放电辅助电极的材料。其可以是例如在绝缘性陶瓷粉末中混合了半导体陶瓷粉末的材料。或者，放电辅助电极材料14可以是由绝缘层材料包覆的导电性粒子。称作“由绝缘性材料包覆的导电性粒子”的情况下，“包覆”可以是完全包覆，也可以是不完全包覆。包覆可以是在导电性粒子的表面附着有非常小的绝缘性粒子的结构。或者，可以是在绝缘性包膜内收纳有导电性粒子的、所谓核-壳结构的粒子。“导电性粒子”例如可以是cu粒子。另外，也可适用au、al、ag、ni等导电性材料的粒子。包覆导电性粒子的“绝缘性材料”例如可以是al2o3。作为“半导体陶瓷粉末”，例如可优选适用由sic那样的碳化物、mno、nio、coo、cuo等过渡金属的氧化物等半导体陶瓷材料形成的陶瓷粉末。半导体陶瓷粉末例如可由sio2包覆sic粒子。放电辅助电极材料14可以是将半导体陶瓷粉末、以及由绝缘性材料包覆的导电性粒子进行混合的材料。空洞形成糊料15是在烧成温度下消失的材料。这是作为主材料包含例如在烧成温度下消失的树脂小珠的材料。作为满足该条件的树脂，可举出例如丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂等。空洞形成糊料15是根据需要将这些合成树脂小珠与粘合剂树脂、溶剂等混合而得到的材料。空洞形成糊料15的主材料不限于树脂。只要是在烧成温度下消失的固体材料即可，可以是树脂以外的材料。例如可以利用具有某一程度的硬度的蜡等。此外，空洞形成糊料15的主材料不限于小珠状。例如，可以使用柱状树脂材料，其形状不受限制。如图2所示，在第一绝缘层2a下侧层叠有绝缘层2c。在绝缘层2b的上侧层叠有绝缘层2d。在此处所示示例中，绝缘层2c、2d与第一绝缘层2a、第二绝缘层2b相同地，均为陶瓷片材。在绝缘层2c的上表面，预先形成随后将成为第一布线7a的导电糊料层17a。在绝缘层2d的下表面，预先形成随后将成为第二布线7b的导电糊料层17b。可通过在绝缘层表面印刷导电糊料来形成导电糊料层17a、17b。在该示例中，以层叠总计4层陶瓷片材来制作esd保护装置作为前提，但整体层数不限于此。如图2所示，以从下到上为绝缘层2c、第一绝缘层2a、第二绝缘层2b、绝缘层2d的顺序进行层叠，从而将它们一体烧成。其结果是整体成为一体，能得到如图1所示的esd保护装置101。在烧成时，放电辅助电极材料14成为放电辅助电极4，空洞形成糊料15消失从而成为空洞5。烧成时，导电糊料层17a成为第一布线7a，导电糊料层17b成为第二布线7b。(实施方式2)参照图3，对基于本发明的实施方式2的esd保护装置进行说明。如图3所示，本实施方式中的esd保护装置102基本上成为与实施方式1中说明的esd保护装置101相同的结构。在放电间隙部10中，实施方式1的esd保护装置101的空洞5成为随着向下而变细的形状，但本实施方式中，空洞5相反成为随着向上而变细的形状。在本实施方式中，放电辅助电极4的形状也与实施方式1有少许不同。然而，在本实施方式中，放电间隙部10也成为如下结构：即，俯视时以空洞5为中心，放电辅助电极4包围空洞5的周围。在本实施方式所示的esd保护装置102中，也能得到与实施方式1相同的效果。图4示出本实施方式中的esd保护装置102层叠前的状态。与实施方式1中图2所示情况类似，但本实施方式中，并非在不同表面印刷将成为放电间隙部10的材料，而是一并印刷在一个表面。即，放电辅助电极材料14和空洞形成糊料15均印刷于第一绝缘层2a的上表面。在该情况下，在第一绝缘层2a的上表面中的、与导电糊料16a的上表面相对应的位置，首先在俯视时所观察到的中心印刷空洞形成糊料15，之后，印刷放电辅助电极材料14以使其环状地包围空洞形成糊料15。如图4所示，准备各绝缘层，将它们层叠并一体烧成，从而能得到如图3所示的esd保护装置102。(实施方式3)参照图5，对基于本发明的实施方式3的esd保护装置进行说明。如图5所示，本实施方式中的esd保护装置103基本上成为与实施方式2中说明的esd保护装置102相同的结构。但是，与esd保护装置102不同，设于第二绝缘层2b的第二过孔导体6b具有随着向上而变细的取向的梯形形状。即，第二过孔导体6b具有靠近放电间隙部10一侧变粗的梯形形状。在本实施方式中，就第二过孔导体6b的放电间隙部10侧一端处的电荷集中程度而言，比实施方式2要差，但除此之外，本发明的实施方式能得到某种程度的效果。可如图6所示那样层叠多个绝缘层来制作本实施方式中的esd保护装置103。在该情况下，可利用第一绝缘层2a的第一过孔导体6a和第二绝缘层2b的第二过孔导体6b使梯形形状的取向相一致。因而，在层叠时无需反转一绝缘层，因此容易进行层叠操作。(实施方式4)参照图7，对基于本发明的实施方式4的esd保护装置进行说明。如图7所示，本实施方式中的esd保护装置104基本上成为与实施方式1中说明的esd保护装置101相同的结构。其中，放电间隙部10整体成为放电辅助电极4。在本实施方式中，能实现放电电极之间的进一步的窄间隙化，能减少放电电极剥落的问题。通过在层叠前的第一绝缘层2a的上表面印刷充足量的放电辅助电极材料14来得到本实施方式的结构，无需预先印刷空洞形成糊料。可在第二绝缘层2b的下表面印刷放电辅助电极材料14，来代替在第一绝缘层2a的上表面印刷。或者，也可在第一绝缘层2a的上表面和第二绝缘层2b的下表面这双方进行印刷。另外，如本实施方式所示，与整个放电间隙部10成为放电辅助电极4的结构相比，如实施方式1所示的在放电间隙部10中设有放电辅助电极4和空洞5这两者的结构能减轻施加于放电辅助电极4的负载，因此更优选。(实施方式5)参照图8，对基于本发明的实施方式5的esd保护装置进行说明。如图8所示，本实施方式中的esd保护装置105基本上成为与实施方式1中说明的esd保护装置101相同的结构。其中，放电间隙部10整体成为空洞5。如本实施方式所示，放电间隙部10可以是空洞5。在本实施方式中，能实现放电电极之间的进一步的窄间隙化，能减少放电电极剥落的问题。如实施方式1那样设置放电辅助电极4更容易发生放电并能降低放电开始电压，因此优选，但在本实施方式中也能得到本发明的合理效果。通过在层叠前的第一绝缘层2a的上表面印刷充足量的空洞形成糊料15来得到本实施方式的结构，无需预先印刷放电辅助电极材料。可在第二绝缘层2b的下表面印刷空洞形成糊料15，来代替在第一绝缘层2a的上表面进行印刷。或者，也可在第一绝缘层2a的上表面和第二绝缘层2b的下表面这双方进行印刷。目前为止的各实施方式中所说明那样，对于第一过孔导体6a和第二过孔导体6b经由放电间隙部10彼此相对的结构，在第一绝缘层2a和第二绝缘层2b合起来的2层绝缘层的厚度中、在厚度方向上排列并被收纳，因此优选。通过采用该结构，能抑制整个装置的厚度，能实现窄间隙化。进一步地，优选在该情况下的放电间隙部10配置放电辅助电极4。根据本发明，包含放电辅助电极在内，可在2层绝缘层的厚度中进行收纳。到此为止，对第一过孔导体6a以外还包括第二过孔导体6b的结构进行了说明，但对于本发明而言，第二过孔导体6b不是必须的。接着，对不具有第二过孔导体6b的实施方式进行说明。(实施方式6)参照图9，对基于本发明的实施方式6的esd保护装置进行说明。如图9所示，本实施方式中的esd保护装置106包括：第一绝缘层2a、重叠于第一绝缘层2a的第二绝缘层2b、在厚度方向上贯穿第一绝缘层2a的第一过孔导体6a、在第一绝缘层2a与第二绝缘层2b之间的设置为与第一过孔导体6a相接的放电间隙部10、配置于第一绝缘层2a的与放电间隙部10相反一侧的面并与第一过孔导体6a电连接的第一布线7a、以及配置于第二绝缘层2b的任一面并至少包含隔着放电间隙部10与第一过孔导体6a相对的部分的第二布线7b。第二布线7b“配置于第二绝缘层2b的任一面”是指如下情况：如实施方式1～5所示那样存在贯穿第二绝缘层2b的第二过孔导体6b的情况下，第二布线7b可位于第二绝缘层2b的上表面，但如本实施方式那样第二绝缘层2b不存在第二过孔导体6b的情况下，第二布线7b位于第二绝缘层2b的下表面。即，至少在本实施方式中，第二布线7b配置于第二绝缘层2b的下表面。在本实施方式中，第一过孔导体6a和第二布线7b分别相当于放电电极。在此处例示的esd保护装置106中，形成了作为一放电电极的第一过孔导体6a和作为另一放电电极的第二布线7b夹着放电间隙部10而互相相对的结构。对于放电间隙部10的内容，可适用实施方式1～5中说明的任意方案。在本实施方式中，能实现放电电极之间的进一步的窄间隙化，能减少放电电极剥落的问题。如实施方式1～5所示那样，对于设置贯穿第二绝缘层2b的第二过孔导体6b来将其作为放电电极从而形成过孔导体彼此相对的结构，其利用了过孔导体在厚度方向上突出的形状并容易在前端集中电荷，因此容易发生放电。即，上述结构容易降低开始电压，因此优选。然而，如本实施方式那样仅在放电间隙部的单侧存在过孔导体的结构，也能得到作为本发明的某种程度的效果。可如图10所示那样层叠多个绝缘层来制作本实施方式中的esd保护装置106。在该情况下，无需在第二绝缘层2b开孔并填充导电糊料。因而，在减少工序数的方面较为优选。(实验例)为了调查对于esd的放电响应性，准备基于本发明或现有技术的多种esd保护装置作为样本i～v，进行了作为iec(国际电子技术委员会)的标准之一的iec61000-4-2所规定的静电放电抗扰试验。样本i是本实施方式1所示的esd保护装置101。样本ii是本实施方式2所示的esd保护装置102。样本iii是本实施方式3所示的esd保护装置103。样本iv是本实施方式6所示的esd保护装置106。样本v是基于现有技术的esd保护装置，是图11所示的esd保护装置100。esd保护装置100作为绝缘层层叠了陶瓷层，esd保护装置100包含第一布线7a和第二布线7b。第一布线7a的前端与第二布线7b的前端隔着贯穿孔9的内部空间彼此相对。如图12所示那样层叠绝缘层来得到图11所示的结构。即，准备形成有贯穿孔9的绝缘层2f，在分别印刷有导电糊料17a、17b的绝缘层2c、2d之间夹着绝缘层2f来进行配置。进一步地，在绝缘层2d的上侧重叠未形成任何结构的绝缘层2e，将这总计4层一体烧成。由此，得到图11所示的esd保护装置100。作为静电放电抗扰试验，利用接触放电施加8kv的电压，并调查样本的放电电极间是否发生放电。可通过被保护电路是否被施加有电压，来判断样本的放电电极间是否发生放电。可通过被保护电路中检测出的峰值电压来判断样本的放电电极间的放电开始电压的大小。被保护电路中检测出的峰值电压越小，表示样本的动作更优。作为评价结果，如下那样分别进行显示。峰值电压小于350v的样本，视为特别良好，将等级标为“a”。峰值电压在350v以上且小于500v的样本，视为良好，将等级标为“b”。峰值电压在500v以上且小于600v的样本，将等级标为“c”。峰值电压超过600v的样本，视为不合格，将等级标为“d”。在表1的“esd放电响应性”栏中示出评价结果。[表1]评价结果一览表样本esd放电响应性esd反复可靠性综合判定样本iaa优样本iiaa优样本iiiab良样本ivbc合格样本v(比较例)cd不合格此外，为了调查对于esd的反复可靠性，在接触放电中向输入端子503施加100次8kv电压，之后再次通过静电放电抗扰试验来调查放电响应性。在表1的“esd反复可靠性”栏中示出此时的评价结果。综合判定中基于esd放电响应性和esd反复可靠性这2个评价结果，以优、良、合格、不合格4阶段来进行评价。如表1所示，样本i～iii在初始状态下，放电响应性特别良好。样本i和ii的反复可靠性也特别良好。因而，样本i和ii的综合判定为“优”。样本iii在初始状态下的放电响应性特别良好，但反复可靠性比样本i和ii要差。于是，样本iii的综合判定为“良”。样本iii优良程度仅次于样本i和ii。样本iv的综合判定为“合格”，与样本i～iii相比要差，但与基于现有技术的样本v相比要优良，因此，可以说在该情况下某种程度上能得到本发明的效果。样本v的初始状态下的放电响应性小于600v，但反复可靠性不合格，因此综合判定为“不合格”。此外，本次公开的上述实施方式在所有方面均为示例，并不起到限定作用。本发明的范围由权利要求的范围来表示，而并非由上述说明来表示，本发明的范围还包括与权利要求的范围等同的意思以及范围内的所有变更。工业上的实用性本发明可用于esd保护装置。标号说明2a第一绝缘层、2b第二绝缘层、2c、2d、2e绝缘层、4放电辅助电极、5空洞、6a第一过孔导体6b第二过孔导体、7a第一布线、7b第二布线、10放电间隙部、14放电辅助电极材料、15空洞形成糊料、16a、16b导电糊料、17a、17b导电糊料层、91、92箭头、100(基于现有技术的)esd保护装置、101、102、103、104、105、106esd保护装置、501(一般的)esd保护装置、502被保护电路、503端子。当前第1页12