JP2013182755A - Electrostatic protective element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電気保護素子に関し、特に、静電気保護素子の電極構造に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic protection element, and more particularly to an electrode structure of the electrostatic protection element.
近年、高速な信号伝送インターフェースとしてUSBやHDMIなどの規格が広く普及し、パーソナルコンピュータやデジタルハイビジョンテレビなど数多くのデジタル機器に用いられている。これらのインターフェースは、古くから一般的であったシングルエンド伝送方式とは異なり、一対の信号ラインを用いて差動信号(ディファレンシャルモード信号)を伝送する差動信号方式が採用されている。 In recent years, standards such as USB and HDMI are widely used as high-speed signal transmission interfaces, and are used in many digital devices such as personal computers and digital high-definition televisions. Unlike the single-ended transmission method that has been common for a long time, these interfaces employ a differential signal method that transmits a differential signal (differential mode signal) using a pair of signal lines.
差動伝送方式は、シングルエンド伝送方式と比べて信号ラインから発生する放射電磁界が少ないだけでなく、外来ノイズの影響を受けにくいという優れた特徴を有している。このため、信号の小振幅化が容易であり、小振幅化による立ち上がり時間及び立ち下がり時間の短縮によって、シングルエンド伝送方式よりも高速な信号伝送を行うことが可能となる。 The differential transmission system has an excellent feature that not only the radiation electromagnetic field generated from the signal line is small compared to the single-end transmission system, but also it is less susceptible to external noise. For this reason, it is easy to reduce the amplitude of the signal, and by shortening the rise time and the fall time due to the small amplitude, it becomes possible to perform signal transmission at a higher speed than the single-ended transmission method.
一方、これらの高速デジタルインターフェースでは、高転送レートの微小信号を取り扱うため、静電気に対して非常に敏感なICが使用され、静電気が大きな問題となる。特に、ICの微細化に伴う低容量化により、ESD(Electro-Static Discharge)耐性はますます低下する方向にあるため、帯電した人体との接触やケーブルの挿抜などで発生する静電気パルスからICを保護することが重要な技術課題となっている。さらに、USB3.0やHDMI1.4などの最新の規格では、携帯電話での使用を想定した超小型コネクタが規定されており、今後はこれらのインターフェースを搭載した小型機器の静電気対策が求められている。 On the other hand, since these high-speed digital interfaces handle minute signals with high transfer rates, ICs that are very sensitive to static electricity are used, and static electricity becomes a big problem. In particular, ESD (Electro-Static Discharge) resistance is increasingly decreasing due to the reduction in capacitance associated with IC miniaturization, so the IC can be removed from electrostatic pulses generated by contact with a charged human body or insertion / extraction of a cable. Protecting is an important technical issue. Furthermore, the latest standards such as USB3.0 and HDMI1.4 define ultra-small connectors that are intended for use in mobile phones, and in the future, countermeasures against static electricity will be required for small devices equipped with these interfaces. Yes.
静電気によるICの破壊を防止するため、信号ラインとグランドとの間に静電気対策部品としてのバリスタを挿入する方法が知られている。しかし、バリスタを使用すると信号波形が鈍り、信号品質が劣化することから、より低容量の静電気対策部品が求められている。 In order to prevent IC destruction due to static electricity, a method of inserting a varistor as a static electricity countermeasure component between a signal line and a ground is known. However, when a varistor is used, the signal waveform becomes dull and the signal quality deteriorates, so there is a demand for a lower-capacity antistatic component.
特許文献1では、基体の絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された一対の電極と、電極間に配置された機能層とを備えた静電気保護素子が提案されている。機能層は、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料が不連続に分散したコンポジットであり、過電圧が印加された際に機能層を介して放電電極間で初期放電が確保される。さらに、この静電気保護素子は、一対の電極間のギャップが基体に向かって狭くなる多段構造を有しているので、基体側(下段)の電極間での放電が促進されるとともに、その上段の電極により放電の際に発生する熱が高効率で拡散される。そのため、放電による電極の破損を抑制することができ、素子の耐久性、つまり繰り返し放電可能回数を高めることができる。
しかしながら、上記従来の静電気保護素子はその繰り返し放電可能回数の増加、耐久性のさらなる向上が求められている。また、非常に小型で製造も容易な静電気保護素子が求められている。 However, the conventional electrostatic protection element is required to increase the number of times that it can be repeatedly discharged and to further improve the durability. There is also a need for an electrostatic protection element that is very small and easy to manufacture.
上記課題を解決するため、本発明による静電気保護素子は、絶縁性表面を有する基体と、前記絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された一対の放電電極と、少なくとも前記一対の放電電極間に設けられた機能層と、前記一対の放電電極上にそれぞれ設けられ且つ当該放電電極と電気的に接続された一対の端子電極とを備え、前記一対の端子電極は、めっきにより形成された厚膜電極であり、前記端子電極と重なる領域における前記放電電極の幅は、前記一対の放電電極が相互に近接する先端部の幅よりも広いことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an electrostatic protection element according to the present invention includes a base having an insulating surface, a pair of discharge electrodes disposed opposite to each other on the insulating surface, and at least the pair of discharge electrodes. And a pair of terminal electrodes provided on the pair of discharge electrodes and electrically connected to the discharge electrodes, the pair of terminal electrodes being formed by plating. The discharge electrode is a thick film electrode, and a width of the discharge electrode in a region overlapping with the terminal electrode is wider than a width of a tip portion where the pair of discharge electrodes are close to each other.
本発明によれば、放電電極上にボリュームの大きい端子電極が設けられると共に、放電電極と端子電極との接触面積が広く確保されているので、放熱性を高めることができ、これにより放電電極の耐久性を向上させることができる。また、端子電極と接続される領域の幅だけが広く設定され、放電電極の先端部の幅は相対的に狭いので、放電電極の先端部がチップの側面(外周面)に近づくことで静電破壊が素子の外部に影響することを防止することができる。 According to the present invention, the terminal electrode having a large volume is provided on the discharge electrode, and the contact area between the discharge electrode and the terminal electrode is ensured widely, so that the heat dissipation can be improved. Durability can be improved. In addition, since only the width of the region connected to the terminal electrode is set wide and the width of the tip of the discharge electrode is relatively narrow, the electrostatic discharge occurs when the tip of the discharge electrode approaches the side surface (outer peripheral surface) of the chip. It is possible to prevent the breakdown from affecting the outside of the element.
本発明による静電気保護素子は、前記一対の端子電極間に設けられ、前記機能層を覆う保護層をさらに備え、前記一対の端子電極の各々は、前記保護層の外表面に露出する電極面を有することが好ましい。この構成によれば、静電破壊によって生じた熱を素子の実装面側へ速やかに放熱させることができる。 The electrostatic protection element according to the present invention further includes a protective layer provided between the pair of terminal electrodes and covering the functional layer, and each of the pair of terminal electrodes has an electrode surface exposed on an outer surface of the protective layer. It is preferable to have. According to this configuration, heat generated by electrostatic breakdown can be quickly radiated to the mounting surface side of the element.
本発明において、前記一対の放電電極の各々の前記先端部の端面は、前記絶縁性表面に向かって下りのテーパー面であることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the end surface of the said front-end | tip part of each of a pair of said discharge electrode is a taper surface which descends toward the said insulating surface.
本発明において、前記一対の放電電極の前記幅は段階的に変化することが好ましい。この場合、一対の放電電極の前記幅は2段階に変化してもよく、3段階に変化してもよい。なお、一対の放電電極の幅は直線的に変化してもよい。 In the present invention, it is preferable that the width of the pair of discharge electrodes changes stepwise. In this case, the width of the pair of discharge electrodes may change in two steps or may change in three steps. Note that the width of the pair of discharge electrodes may change linearly.
本発明において、前記一対の端子電極の各々は多層構造を有し、当該端子電極の上層部間の距離は下層部間の距離よりも広いことが好ましい。この構成によれば、素子の表面に露出する一対の端子電極間の距離をある程度引き離しながら、端子電極全体の十分なボリュームを確保して放電電極の放熱性を向上させ、これにより繰り返し放電可能回数を向上させることができる。 In the present invention, each of the pair of terminal electrodes preferably has a multilayer structure, and the distance between the upper layer portions of the terminal electrode is preferably wider than the distance between the lower layer portions. According to this configuration, the distance between the pair of terminal electrodes exposed on the surface of the element is separated to some extent, while ensuring a sufficient volume of the entire terminal electrode to improve the heat dissipation of the discharge electrode, thereby enabling repeated discharges. Can be improved.
本発明において、前記一対の放電電極は、前記基体に向かって該放電電極間のギャップ幅が狭くなる多段構造を有することが好ましい。静電気吸収は放電電極の破壊を伴うため、放電を繰り返すといずれ放電電極が使えなくなり、静電気吸収機能が失われる。しかし、本発明によれば、ギャップを介して対面する一対の放電電極の端面を多段構造としているので、下段側の放電電極(主電極層)における静電気吸収性能の低下を、上段側の放電電極(補助電極層)によって補強することができる。したがって、繰り返しの使用による耐久性を高めることができる。 In the present invention, the pair of discharge electrodes preferably have a multistage structure in which a gap width between the discharge electrodes becomes narrower toward the substrate. Since electrostatic absorption accompanies destruction of the discharge electrode, the repeated discharge will eventually make the discharge electrode unusable and the electrostatic absorption function will be lost. However, according to the present invention, since the end faces of the pair of discharge electrodes facing each other through the gap have a multi-stage structure, the deterioration of the electrostatic absorption performance in the lower discharge electrode (main electrode layer) is reduced. It can be reinforced by (auxiliary electrode layer). Therefore, durability due to repeated use can be enhanced.
本発明において、前記一対の放電電極は多層構造であり、前記一対の放電電極の下層の電極幅は等幅であり、前記一対の放電電極の上層の電極幅は等幅であって、前記下層の電極幅よりも広いことが好ましい。 In the present invention, the pair of discharge electrodes has a multilayer structure, the electrode width of the lower layer of the pair of discharge electrodes is equal, the electrode width of the upper layer of the pair of discharge electrodes is equal, and the lower layer It is preferable that the electrode width is wider.
本発明において、前記一対の放電電極は多層構造であり、前記一対の放電電極の下層の電極幅は段階的に変化し、前記一対の放電電極の上層の電極幅は等幅であって、前記下層の電極幅よりも広いこともまた好ましい。 In the present invention, the pair of discharge electrodes has a multilayer structure, the electrode width of the lower layer of the pair of discharge electrodes changes stepwise, the electrode width of the upper layer of the pair of discharge electrodes is equal, It is also preferable that the width of the lower electrode is wider.
本発明において、前記一対の放電電極は多層構造であり、前記一対の放電電極の下層の電極幅は段階的に変化し、前記一対の放電電極の上層の電極幅は前記下層の電極幅とともに段階的に変化し、かつ、各段の幅は前記下層の対応する段の幅よりも広いこともまた好ましい。 In the present invention, the pair of discharge electrodes has a multilayer structure, the electrode width of the lower layer of the pair of discharge electrodes changes stepwise, and the electrode width of the upper layer of the pair of discharge electrodes is stepped with the electrode width of the lower layer. It is also preferred that the width of each step varies and that the width of each step is wider than the width of the corresponding step in the lower layer.
本発明においては、前記一対の放電電極の少なくとも前記先端部のコーナー部がラウンド状であることが好ましい。この構成によれば、電界集中によって特定の箇所で静電気吸収が繰り返されることを防止することができ、素子の寿命を長くすることができる。 In this invention, it is preferable that the corner part of the said front-end | tip part of a pair of said discharge electrode is round shape. According to this configuration, it is possible to prevent static electricity absorption from being repeated at a specific location due to electric field concentration, and to extend the lifetime of the element.
本発明による静電気保護素子は、前記保護層の外表面であって、少なくとも前記ギャップと平面視にて重なる領域に設けられた、樹脂材料からなる保護膜をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、耐候性を高めることができ、保護層では保護しきれない水分や機械的ダメージから機能層を確実に保護することができる。 The electrostatic protection element according to the present invention preferably further includes a protective film made of a resin material provided on the outer surface of the protective layer and at least in a region overlapping with the gap in plan view. According to this configuration, the weather resistance can be enhanced, and the functional layer can be reliably protected from moisture and mechanical damage that cannot be protected by the protective layer.
本発明において、前記機能層は、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料が不連続に分散したコンポジットであることが好ましい。 In the present invention, the functional layer is preferably a composite in which a conductive inorganic material is discontinuously dispersed in a matrix of an insulating inorganic material.
本発明において、前記絶縁性無機材料は、Al2O3、TiO2、SiO2、ZnO、In2O3、NiO、CoO、SnO2、V2O5、CuO、MgO、ZrO2、AlN、BN及びSiCよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。また、前記導電性無機材料は、C、Ni、Cu、Au、Ti、Cr、Ag、Pd及びPtよりなる群から選択される少なくとも1種の金属又はこれらの金属化合物であることが好ましい。 In the present invention, the insulating inorganic material includes Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , ZnO, In 2 O 3 , NiO, CoO, SnO 2 , V 2 O 5 , CuO, MgO, ZrO 2 , AlN, It is preferably at least one selected from the group consisting of BN and SiC. The conductive inorganic material is preferably at least one metal selected from the group consisting of C, Ni, Cu, Au, Ti, Cr, Ag, Pd, and Pt, or a metal compound thereof.
本発明の他の側面による静電気保護素子は、絶縁性表面を有する基体と、前記絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された一対の放電電極と、少なくとも前記一対の放電電極間に設けられた機能層と、前記一対の放電電極上にそれぞれ設けられ且つ当該放電電極と電気的に接続された一対の端子電極とを備え、前記一対の端子電極は、めっきにより形成された厚膜電極であり、前記一対の端子電極間のギャップ幅は、前記一対の放電電極間のギャップ幅よりも広く、前記端子電極は多段構造を有し、上段の端子電極間の距離は下段の端子電極間の距離よりも広いことを特徴とすることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, an electrostatic protection element is provided between a base having an insulating surface, a pair of discharge electrodes spaced apart from each other on the insulating surface, and at least between the pair of discharge electrodes. And a pair of terminal electrodes provided on the pair of discharge electrodes and electrically connected to the discharge electrodes, wherein the pair of terminal electrodes is a thick film electrode formed by plating. The gap width between the pair of terminal electrodes is wider than the gap width between the pair of discharge electrodes, the terminal electrodes have a multi-stage structure, and the distance between the upper terminal electrodes is between the lower terminal electrodes. It is characterized by being wider than the distance.
本発明のさらに他の側面による静電気保護素子は、絶縁性表面を有する基体と、前記絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された一対の放電電極と、少なくとも前記一対の放電電極間に設けられた機能層と、前記一対の放電電極上にそれぞれ設けられ且つ当該放電電極と電気的に接続された一対の端子電極とを備え、前記一対の端子電極は、めっきにより形成された厚膜電極であり、前記一対の放電電極が相互に近接する先端部のコーナー部の平面形状がラウンド状であることを特徴とすることを特徴とする。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an electrostatic protection element comprising: a base having an insulating surface; a pair of discharge electrodes disposed opposite to each other on the insulating surface; and at least between the pair of discharge electrodes. And a pair of terminal electrodes provided on the pair of discharge electrodes and electrically connected to the pair of discharge electrodes, wherein the pair of terminal electrodes is a thick film formed by plating. It is an electrode, The planar shape of the corner part of the front-end | tip part which a pair of said discharge electrode adjoins mutually is round shape, It is characterized by the above-mentioned.
本発明のさらに他の側面による静電気保護素子は、絶縁性表面を有する基体と、前記絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された一対の放電電極と、少なくとも前記一対の放電電極間に設けられた機能層と、前記一対の放電電極上にそれぞれ設けられ且つ当該放電電極と電気的に接続された一対の端子電極とを備え、前記一対の端子電極は、めっきにより形成された厚膜電極であり、前記一対の放電電極が相互に近接する先端部の端面は、前記絶縁性表面に向かって下りのテーパー面となっていることを特徴とすることを特徴とする。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an electrostatic protection element comprising: a base having an insulating surface; a pair of discharge electrodes disposed opposite to each other on the insulating surface; and at least between the pair of discharge electrodes. And a pair of terminal electrodes provided on the pair of discharge electrodes and electrically connected to the pair of discharge electrodes, wherein the pair of terminal electrodes is a thick film formed by plating. It is an electrode, The end surface of the front-end | tip part which a pair of said discharge electrode adjoins mutually is a taper surface which descends toward the said insulating surface, It is characterized by the above-mentioned, It is characterized by the above-mentioned.
本発明のさらに他の側面による静電気保護素子は、絶縁性表面を有する基体と、前記絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された一対の放電電極と、少なくとも前記一対の放電電極間に設けられた機能層と、前記一対の放電電極上にそれぞれ設けられ且つ当該放電電極と電気的に接続された一対の端子電極と、前記保護層の外表面であって少なくとも前記ギャップと平面視にて重なる領域に設けられた樹脂材料からなる保護膜とを備え、前記一対の端子電極は、めっきにより形成された厚膜電極であることを特徴とする。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an electrostatic protection element comprising: a base having an insulating surface; a pair of discharge electrodes disposed opposite to each other on the insulating surface; and at least between the pair of discharge electrodes. A functional layer provided; a pair of terminal electrodes provided on the pair of discharge electrodes and electrically connected to the pair of discharge electrodes; and an outer surface of the protective layer, at least in the gap and in plan view And a protective film made of a resin material provided in the overlapping region, and the pair of terminal electrodes are thick film electrodes formed by plating.
本発明によれば、静電気保護素子の繰り返し放電可能回数を増加させることができ、素子の耐久性を向上させることができる。また、本発明によれば、非常に小型で高性能な静電気保護素子を実現することができる。 According to the present invention, the number of times that the electrostatic protection element can be repeatedly discharged can be increased, and the durability of the element can be improved. In addition, according to the present invention, a very small and high-performance electrostatic protection element can be realized.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態による静電気保護素子の構成を示す略側面図である。また、図2は、図1に示す静電気保護素子の略平面図である。 FIG. 1 is a schematic side view showing the configuration of the electrostatic protection element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view of the electrostatic protection element shown in FIG.
図1及び図2に示すように、この静電気保護素子1は、基体2と、基体2上に配設された一対の放電電極3a,3bと、一対の放電電極3a,3bの間に配設された機能層4と、一対の放電電極3a,3bとそれぞれ電気的に接続された一対の端子電極5a,5bと、機能層4の上方およびその周辺領域を覆う保護層6と、機能層4の上方であって保護層6の上面に形成された保護膜7とを備える。この静電気保護素子1において、機能層4は低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能し、静電気などの過電圧が印加された際に、放電電極3a,3b間で初期放電が確保されるように設計されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基体2は、絶縁性表面2aを有する。ここで、絶縁性表面2aを有する基体2とは、絶縁性材料からなる基板の他、基板上の一部に又は全面に絶縁膜が製膜されたものを含む概念である。なお、基体2は、少なくとも放電電極3a,3b及び機能層4を支持可能なものであれば、その寸法形状は特に制限されないが、例えば0.3×0.6×0.2(mm)とすることができる。このような小型の素子は、最新のインターフェースに対応した非常に小型な機器に好ましく使用することができる。
The
基体2の具体例としては、例えば、NiZnフェライトやアルミナ、シリカ、マグネシア、窒化アルミ等の誘電率が50以下、好ましくは20以下の低誘電率材料を用いたセラミック基板や単結晶基板等が挙げられる。また、各種公知の基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いてもよい。絶縁膜としては、NiZnフェライトやアルミナ、シリカ、マグネシア、窒化アルミ等の誘電率が50以下、好ましくは20以下の低誘電率材料を用いることができる。絶縁膜は、基体2の絶縁性表面を提供するだけでなく、基体2の表面の凹凸を吸収し、放電電極3a,3bの下地面の平坦性を確保する役割を果たす。なお、絶縁膜の形成方法は、特に限定されず、真空蒸着法、反応性蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVDやPVD等の気相法等の公知の手法を適用できる。また、基板及び絶縁膜の膜厚は、適宜設定可能である。
Specific examples of the
基体2の絶縁性表面2aには、一対の放電電極3a,3bが相互に離間して配設されている。本実施形態では、一対の放電電極3a,3bは単層の薄膜電極であり、基体2の平面略中央位置に所定幅のギャップを介して対向配置されている。
A pair of
放電電極3a,3bを構成する素材としては、例えば、Ni、Cr、Al、Pd、Ti、Cu、Ag、Au及びPtなどから選ばれた少なくとも一種類の金属、或いはこれらの合金等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
Examples of the material constituting the
放電電極3a,3bの厚みは、後述する機能層4の形成を損なわない観点から、0.1〜2μmの範囲内で設定することが好ましく、放電電極3a,3b間のギャップ幅ΔGの等倍以下にすることが特に好ましい。放電電極3a,3bが厚すぎると機能層4の平坦性や連続性が悪くなり、静電気吸収性能が低下するからである。
The thickness of the
図2に示すように、放電電極3a,3bの各々の平面形状は凸パターンであり、その先端部どうしがギャップを介して互いに向き合った構成を有している。放電電極3a,3bは、相互に近接する一対の先端部の幅W1は比較的狭いが、中央部から後端部にかけての幅W2は、先端部の幅W1よりも広い。ここで「先端部」とは、相手側の放電電極に近いほうの部分を意味し、「後端部」とは、相手側の放電電極から遠いほうの部分を意味する。
As shown in FIG. 2, each of the
このような形状により、端子電極5a,5bと重なる領域(端子電極形成領域)における放電電極3a,3bの幅W2は、放電電極3a,3bが相互に近接する先端部の幅W1よりも広くなる。換言すると、ギャップを介して互い向き合う平行な辺の長さは比較的短く、これとは反対側に位置する辺の長さは比較的長い。基体2の幅W0に対し、先端部の幅W1は0.5W0〜0.6W0であることが好ましく、後端部の幅W2は0.7W0〜0.9W0であることが好ましい。さらに、放電電極3a(または3b)の先端から端子電極5a(または5b)までの距離(あるいは、幅W1を有する放電電極3a,3bの先端部の長さ)ΔLは20〜250μmであることが好ましい。
By such a shape, the
このように、放電電極3a,3bを凸パターンにし、対向面よりもその後ろ側の幅を広くした場合には、放電電極3a,3bの後ろ側にそれぞれ設けられる端子電極5a,5bとの接触面積を広くすることができるので、放電電極3a,3bの放熱性を高めることができる。また、放電電極3a,3bは、端子電極5a,5bと接続される領域の幅だけが広く、相互に対向する先端部の幅W1は相対的に狭いので、放電電極3a,3bの先端部が素子の側面(外周面)に近づきすぎ、静電破壊が素子の外部に影響することを防止することができる。
Thus, when the
放電電極3a,3b間のギャップ幅ΔGは、好ましくは0.5〜10μm、より好ましくは0.5〜8μmの範囲内で設定される。この範囲内であれば、低電圧初期放電を確保できるとともに、ギャップ形成時の加工容易性を保ちつつ放電電極間の短絡を抑制することができる。ここで「ギャップ幅ΔG」とは、放電電極3a,3b間の最短距離を意味する。ただし、先端部の対向する辺は互いに平行であるため、ギャップ幅ΔGは先端部の幅方向の全体にわたって実質的に一定である。
The gap width ΔG between the
本実施形態において、一対の放電電極3a,3bの先端部のコーナー部R1の平面形状はラウンド状である。コーナー部R1の曲率半径は2〜10μmであることが好ましい。この形状によれば、電界集中によって放電電極3a,3bの先端部のコーナー部で静電気吸収が繰り返されることを防止することができ、素子の寿命を長くすることができる。なお、本発明では先端部以外のコーナー部をラウンドさせてもかまわない。
In this embodiment, a pair of
本実施形態において、放電電極3a,3bの先端部の端面の断面形状はテーパー状である。詳細は後述するが、放電電極3a,3bの先端部の端面を下地面(絶縁性表面2a)に対して下りのテーパー面とした場合には、機能層4に含まれる導電性無機材料の島状パターンが放電電極の端面による段差の影響を受けないので、きれいに分散した島状パターンを形成することができ、静電気吸収効果を高めることができる。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the end surface of the distal end portion of the
機能層4は、一対の放電電極3a,3b間に配設されている。本実施形態では、上述した基体2の絶縁性表面2a上及び放電電極3a,3b上に、機能層4が積層された構成となっている。この機能層4の平面形状、寸法及びその配置は、過電圧が印加された際に自身を介して放電電極3a,3b間で初期放電が確保されるように設計されている限り、特に限定されない。機能層4の詳細については後述する。
The
一対の端子電極5a,5bは、放電電極3a,3bの表面にそれぞれめっきにより形成された厚膜電極(バンプ電極)である。端子電極5a,5bの厚さは、特に限定されないが、10〜45μmの範囲内で設定することが好ましい。端子電極5a,5bの平面形状は図2において破線で示すように矩形である。
The pair of
一対の端子電極5a,5bの各々は、保護層6を貫通してその外表面に露出する電極面を有する。そのため、静電気保護素子1は、図1における上面を下向きにして表面実装されるものである。
Each of the pair of
例えば、端子電極5a,5bがチップの底面、側面及び上面にかけて連続的に形成されたコの字状の薄膜電極である場合、接続不良やコンタクト抵抗の増加の問題がある。しかし、本実施形態のように端子電極のボリュームが大きくしかもLGA(Land Grid Array)の場合にはこのような問題がなく、電気の流れの連続性を良くすることができる。静電気吸収時のエネルギーは熱に変換されるが、この熱を吸収する電極部材を実装端子として使用することで、放電電極3a,3bの破壊の原因となる熱を実装面側に早く逃すことができる。
For example, when the
保護層6は一対の端子電極5a,5b間のギャップを埋めるように設けられており、機能層4を覆っている。保護層6の材料は、特に限定されるものではないが、アルミナ等の無機絶縁材料であることが好ましく、機能層4の無機絶縁材料と同一の材料であることが特に好ましい。
The
保護層6の外表面には樹脂材料からなる保護膜7が設けられている。この保護膜7は、機能層4と平面視にて重なる領域に設けられている。この構成によれば、素子の耐候性をさらに高めることができ、保護層6では保護しきれない水分や機械的ダメージから機能層を確実に保護することができる。
A
端子電極5a,5bの表面にはめっき膜8a,8bがそれぞれ形成されている。めっき膜8a,8bは、例えば、Ni及びAuを順に成膜してなる2層のめっき膜である。このめっき膜8a,8bにより、端子電極5a,5bの半田の濡れ性を高めることができ、電気的および機械的接続の信頼性を高めることができる。また、端子電極面を保護層6の表面、さらには保護膜7の表面よりも高くすることができる。
Plating
図3は、機能層4の構造を示す略平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing the structure of the
図3に示すように、機能層4は、絶縁性無機材料4aのマトリックス中に島状の導電性無機材料4bの集合体が不連続に点在した海島構造のコンポジットから構成されている。本実施形態では、機能層4は、逐次スパッタリングを行うことにより形成されている。より具体的には、下地絶縁膜の表面及び/又は放電電極3a,3b上に、導電性無機材料4bをスパッタリングして部分的に(不完全に)成膜した後、引き続き絶縁性無機材料4aをスパッタリングすることにより、謂わば、島状に点在した導電性無機材料4bの層とこれを覆う絶縁性無機材料4aの層との積層構造のコンポジットが形成されている。
As shown in FIG. 3, the
マトリックスを構成する絶縁性無機材料4aの具体例としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。絶縁性やコスト面を考慮すると、Al2O3、TiO2、SiO2、ZnO、In2O3、NiO、CoO、SnO2、V2O5、CuO、MgO、ZrO2、AlN、BN及びSiCが好ましい。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、絶縁性マトリックスに高度の絶縁性を付与する観点からは、Al2O3やSiO2等を用いることがより好ましい。一方、絶縁性マトリックスに半導体性を付与する観点からは、TiO2やZnOを用いることがより好ましい。絶縁性マトリックスに半導体性を付与することで、より低い電圧より放電を開始する静電気保護素子を得ることができる。絶縁性マトリックスに半導体性を付与する方法は、特に限定されないが、例えば、これらTiO2やZnOを単独で用いたり、これらを他の絶縁性無機材料4aと併用すればよい。特に、TiO2は、アルゴン雰囲気中でスパッタリングする際に酸素が欠損し易く、電気伝導度が高くなる傾向にあるので、絶縁性マトリックスに半導体性を付与するにはTiO2を用いることが特に好ましい。
Specific examples of the insulating
導電性無機材料4bの具体例としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。導電性を考慮すると、C、Ni、Cu、Au、Ti、Cr、Ag、Pd及びPt、或いは、これらの合金が好ましい。
Specific examples of the conductive
絶縁性無機材料4a及び導電性無機材料4bの好ましい組み合わせとしては、特に限定されないが、例えば、AuとAl2O3の組み合わせ、CuとSiO2の組み合わせ、及び、AuとSiO2の組み合わせが挙げられる。これらの材料で構成された静電気保護素子は、電気的特性に優れるだけでなく、島状の導電性無機材料4bの集合体が不連続に点在した海島構造のコンポジットを高精度且つ容易に形成することができ、加工性やコスト面でも極めて有利である。
A preferable combination of the insulating
機能層4の総厚みは、特に限定されるものではなく、適宜設定することができるが、より一層の薄膜化を達成し、この静電気保護素子1を用いた電子機器のより一層の小型化及び高性能化を実現する観点から、10nm〜10μmであることが好ましく、15nm〜1μmであることがより好ましく、15〜500nmであることがより好ましい。しかも、無機材料からなる厚みが10nm〜1μmの極めて薄いコンポジットは、スパッタリング法や蒸着法等の公知の薄膜形成方法を適用して形成することができるので、これにより、静電気保護素子1の生産性及び経済性が高められる。本実施形態の如く、謂わば、不連続に点在した島状の導電性無機材料4bの層と絶縁性無機材料4aのマトリックスの層とを形成する場合、導電性無機材料4bの層の厚みは、1〜10nmであることが好ましく、絶縁性無機材料4aの層の厚みは、10nm〜10μmであることが好ましく、より好ましくは10nm〜1μmであり、さらに好ましくは10〜500nmである。
The total thickness of the
機能層4の形成方法は、上述したスパッタリング法に限定されるものではない。基体2の絶縁性表面2a上及び/又は放電電極3a,3b上に、公知の薄膜形成方法を適用して、上述した絶縁性無機材料4a及び導電性無機材料4bを付与することにより、機能層4を形成することができる。すなわち、この静電気保護素子1は、上記従来の印刷法により形成する有機−無機複合膜とは異なり、スパッタリング法や蒸着法等による層形成が適用可能な絶縁性無機材料4aと導電性無機材料4bとのコンポジットを機能層4として採用した点に、格別の優位性を有する。なお、本実施形態の静電気保護素子1は、放電電極3a,3b間に電圧を印加することにより機能層4中へ放電電極3a,3bの一部が飛散した結果、機能層4が、放電電極3a,3bを構成する素材を含む構成であってもよい。
The method for forming the
本実施形態の静電気保護素子1においては、絶縁性無機材料4aのマトリックス中に不連続に点在した島状の導電性無機材料4bを含む機能層4が、低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能する。具体的には、一対の放電電極3a,3b間に静電気による電圧が印加されたとき、絶縁性無機材料4aのマトリックス中に不連続に点在した島状の導電性無機材料4bによって構成される任意の経路、つまり放電電極3a,3b間においてエネルギー集中が大きい地点間で放電が発生し、静電気の放電エネルギーは吸収される。高電圧放電を行った場合、放電後の電極や機能層の一部が破壊されることもあるが、不連続に点在した島状の導電性無機材料4bによって多数の電流経路が形成されているため、複数回の静電気吸収が可能である。
In the
しかも、本実施形態においては、低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能する機能層4として、少なくとも絶縁性無機材料4aと導電性無機材料4bとから構成されるコンポジットが採用されている。そのため、この静電気保護素子1は、上記従来の有機−無機複合膜のものに比して、静電容量が小さく、放電開始電圧が低く、且つ、耐熱性及び耐候性に格別優れたものとなる。その上さらに、スパッタリング法により機能層4が形成されているので、生産性及び経済性に優れたものとなる。
Moreover, in the present embodiment, a composite composed of at least an insulating
とりわけ、本実施形態の静電気保護素子1は、端子電極5a,5bを有し、放電電極3a,3b間での放電が促進されるとともに、端子電極5a,5bが有する大きな熱容量によって放電時に発生した熱の拡散が容易となり、繰り返し使用時の耐久性が高められたものとなる。
In particular, the
なお、上記の第1実施形態の静電気保護素子1においては、絶縁性無機材料4aのマトリックス中に導電性無機材料4bが不連続に分散したコンポジットを機能層4として採用しているが、機能層4として、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性の高い樹脂中に、一例としてAg、Cu、Ni、Al、Feのような金属粒子或いは導電性を有する金属化合物の粒子を分散させたコンポジットを採用することもできる。
In the
図4は、静電気保護素子の製造方法について説明するためのフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the electrostatic protection element.
本実施形態による静電気保護素子1の製造方法は、放電電極3a,3bをいわゆる薄膜工法で形成し、端子電極5a,5bをいわゆる厚膜工法で形成することを特徴としている。ここで、薄膜工法とは、スパッタリング等によって厚さ0.1〜10μm程度の非常に薄い導体パターンを形成する工法であり、厚膜工法とは、電解めっき等によって厚さ2〜100μm程度の比較的厚い導体パターンを形成する工法である。
The manufacturing method of the
図4に示すように、静電気保護素子1の製造では、まず基体2を用意し(ステップS11)、その絶縁性表面2a上に一対の放電電極3a,3bを形成する(ステップS12)。基体2は、例えば、非磁性のNiZnフェライトの表面にAl2O3等の絶縁膜を成膜したものである。絶縁膜の形成方法は、特に限定されず、真空蒸着法、反応性蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVDやPVD等の気相法等の公知の手法を適用できる。また、絶縁膜の厚さは適宜設定可能である。
As shown in FIG. 4, in the manufacture of the
放電電極3a,3bは、下地面の全面にCu等の電極材料をスパッタリングにより形成し、これをパターニングすることにより形成することができる。一対の放電電極3a,3b間のギャップ幅ΔGは0.5〜10μm程度と非常に微細であることから、高精度なパターニングが要求され、下地面の平坦性も要求される。ここで、放電電極3a,3bは平坦性の高い基体2の絶縁性表面2a上に形成されることから、微細なギャップ幅を高精度に制御することができる。
The
次に、放電電極3a,3b間の狭いギャップ領域及びその周囲に、Au等の導電性無機材料をスパッタリングして部分的に(不完全に)成膜した後、引き続きAl2O3などの絶縁性無機材料をスパッタリングすることにより、謂わば、島状に点在した導電性無機材料の層とこれを覆う絶縁性無機材料の層との積層構造のコンポジットを形成する。さらに、フォトリソグラフィによりコンポジットを選択的に除去し、ギャップ領域及びその周囲に残す。以上により、機能層4が完成する(ステップS13)。
Next, a conductive inorganic material such as Au is sputtered and partially (incompletely) formed in and around the narrow gap region between the
次に、放電電極3a,3bの表面に端子電極5a,5bをめっきにより形成する(ステップS14)。端子電極5a,5bは、下地面の全面にCu等の下地導電膜を無電解めっきまたはスパッタリングにより形成し、次いで肉厚なめっき電極を電解めっきにより形成し、さらに不要な下地導電膜をエッチングで除去することにより形成することができる。また、放電電極3a,3bをそのままめっきの下地膜として使用してもよい。ここで、機能層4の導電性無機材料4bは絶縁性無機材料4aで覆われて保護されているため、端子電極5a,5bを形成する際のエッチングの影響を受けることはない。
Next,
次に、放電電極3a,3b、機能層4、及び端子電極5a,5bが形成された基体2上に保護層6を形成する(ステップS15)。保護層6は、Al2O3等の絶縁材料を成膜した後、その上面をCMPにより平坦化することにより形成することができる。続いて、保護層6の表面に表れた端子電極5a,5bの露出面にNi及びAuを順に成膜してなるめっき膜8a,8bを形成する(ステップS16)。
Next, the
次に、保護層6の表面にポリイミドなどの樹脂からなる保護膜7を形成する(ステップS17)。この保護膜7により、保護層6が傷ついたり水分の影響を受けたりすることを防止することができる。以上により、本実施形態による静電気保護素子1が完成する。
Next, the
以上説明したように、本実施形態による静電気保護素子1は、放電電極3a,3b上にボリュームの大きい端子電極5a,5bが設けられると共に、放電電極3a,3bと端子電極5a,5bとの接続面積が広く確保されているので、放電電極3a,3bの熱容量を大きくすることができ、これにより放電電極3a,3bの耐久性を向上させることができる。また、放電電極3a,3bの先端部の幅W1は、放電電極3a,3bと端子電極5a,5bとが重なる端子電極形成領域における放電電極の幅W2よりも狭いので、放電電極3a,3bの先端部を素子の側面(外周面)から遠ざけることができ、静電破壊が素子の外部に影響することを防止することができる。
As described above, in the
図5は、本発明の第2の実施形態による静電気保護素子の構成を示す略側面図である。また、図6は、図5に示す静電気保護素子の略平面図である。 FIG. 5 is a schematic side view showing the configuration of the electrostatic protection element according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic plan view of the electrostatic protection element shown in FIG.
第2の実施形態による静電気保護素子10の特徴は、端子電極5a,5bが2段構造となっている点にある。第1の実施形態では端子電極5a,5bが単層構造であったが、第2の実施形態では多層(2層)構造となっており、平面サイズは端子電極の下層部5al,5blのほうが大きく、上層部5au,5buは比較的小さい。これにより、素子の表面に露出する一対の端子電極間の距離L0aをある程度引き離すことができる。その他の構成は第1の実施形態と実質的に同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
The
特に限定されるものではないが、端子電極の下層部5al,5blの厚みは3〜15μmであることが好ましく、上層部5au,5buの厚みは8〜30μmであることが好ましく、上層部5au,5buの厚みは、下層部5al,5blの厚みよりも厚くてもよく、薄くてもよい。また、下層部5al,5bl間の距離L0bは10〜40μm程度であることが好ましく、上層部5au,5bu間の距離L0aは150〜250μm程度であることが好ましい。端子電極の下層部5al,5bl及び上層部5au,5buは共にCuの電解めっきによって形成される。 Although not particularly limited, the thickness of the lower layer parts 5al and 5bl of the terminal electrode is preferably 3 to 15 μm, the thickness of the upper layer parts 5au and 5bu is preferably 8 to 30 μm, and the upper layer parts 5au, The thickness of 5bu may be thicker or thinner than the thickness of the lower layer portions 5al and 5bl. The distance L 0b between the lower layer portions 5al and 5bl is preferably about 10 to 40 μm, and the distance L 0a between the upper layer portions 5au and 5bu is preferably about 150 to 250 μm. Both the lower layer portions 5al and 5bl and the upper layer portions 5au and 5bu of the terminal electrode are formed by electrolytic plating of Cu.
端子電極の上層部5au,5buの外周面のうち、互いに向かい合う面を除いた3つの側面は、下層部5al,5blよりも外側に出っ張っていることが好ましい。そのため、端子電極の上層部5au,5buの幅は、下層部5al,5blの幅よりも広いことが好ましい。この構成によれば、上層部5au,5buが下層部5al,5blの上面を確実に覆う構成となるので、放熱性を高めることができる。 Of the outer peripheral surfaces of the upper layer portions 5au and 5bu of the terminal electrode, it is preferable that the three side surfaces excluding the surfaces facing each other protrude outward from the lower layer portions 5al and 5bl. Therefore, it is preferable that the width of the upper layer portions 5au and 5bu of the terminal electrode is wider than the width of the lower layer portions 5al and 5bl. According to this configuration, the upper layer portions 5au and 5bu surely cover the upper surfaces of the lower layer portions 5al and 5bl, so that heat dissipation can be improved.
本実施形態において、端子電極の下層部5al,5blは、後述する第3の実施形態と同様、放電電極3a,3bの補助電極層としても機能する。静電気吸収は放電電極の破壊を伴うため、放電を繰り返すといずれ放電電極が使えなくなり、静電気吸収機能が失われる。しかし、端子電極の下層部5al,5blがあることにより、ギャップを介して対面する一対の放電電極3a,3bの端面を実質的に多段構造とすることができ、これにより静電気吸収性能の低下を食い止めることができる。したがって、繰り返しの使用による耐久性を高めることができる。
In the present embodiment, the lower layer portions 5al and 5bl of the terminal electrode also function as auxiliary electrode layers of the
放電電極3a(または3b)の先端から端子電極5a(または5b)までの距離(あるいは、幅W1を有する放電電極3a,3bの先端部の長さ)△Lは、放電電極3a,3b間の放電を促進して端子電極5a,5bの放電破損を抑制するとともに端子電極5a,5bによる熱の拡散効率を高める観点から、1〜30μmが好ましく、5〜20がさらに好ましく、10〜20μmが特に好ましい。なお、上述した下層部5al,5bl間の距離L0bは、△L×2+△Gとして定義される。
Distance from the tip of the
以上説明したように、本実施形態によれば、2層構造の端子電極の上層部5au,5bu間の距離L0aが下層部5al,5bl間の距離L0bよりも広いので、素子の表面に露出する一対の端子電極間の距離をある程度引き離しながら、端子電極全体の十分なボリュームを確保して放電電極3a,3bの放熱性を向上させ、これにより繰り返し放電可能回数を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the distance L 0a between the upper layer portions 5au and 5bu of the terminal electrode having the two-layer structure is wider than the distance L 0b between the lower layer portions 5al and 5bl. While separating the distance between the exposed pair of terminal electrodes to some extent, it is possible to secure a sufficient volume of the entire terminal electrode and improve the heat dissipation of the
図7は、本発明の第3の実施形態による静電気保護素子11の構成を示す略側面図である。また、図8は、図7に示す静電気保護素子の略平面図である。
FIG. 7 is a schematic side view showing the configuration of the
第3の実施形態による静電気保護素子11の特徴は、ギャップを介して対向する一対の放電電極が、基体2に向かって該電極間のギャップが狭くなる多段構造を有する点にある。静電気吸収は放電電極の破壊を伴うため、放電を繰り返すといずれ放電電極が使えなくなり、静電気吸収機能が失われる。しかし、本実施形態においては、ギャップを介して対面する一対の放電電極3a,3bの端面を多段構造としているので、静電気吸収性能の低下を食い止めることができる。したがって、繰り返しの使用による耐久性を高めることができる。
The
放電電極3a,3bは、下層3al,3blと上層3au,3buとの積層構造体であり、上層3au,3buのギャップ側端面が下層3al,3blのギャップ側端面よりもギャップ方向へ延出するように積層されることにより、放電電極3a,3b間のギャップが基体2に向かって狭くなる多段構造が形成されている。放電電極の下層3al,3blは静電気吸収機能を提供する主電極層であり、放電電極の上層3al,3blは主電極層の静電気吸収性能の低下を抑制する補助電極層である。
The
放電電極3a,3bの多段構造は、放電電極3a,3b間のギャップが基体2に向かって狭くなるように構成されていれば、特に限定されない。基体2に向かって放電電極3a,3b間のギャップが狭くなる態様は、放電電極3a,3bの形成が容易なので、生産性及び経済性が高められる。なお、本実施形態では下層3al,3bl及び上層3au,3buによる2段構造の放電電極3a,3bが採用されているが、例えば、2段以上の多段(例えば、3段や4段)構造としてもよく、多段構造がテーパー状に形成されていてもよい。
The multistage structure of the
放電電極3a,3bの厚みは、特に限定されず、目的に応じて適宜設定することができるが、0.1〜2μmの範囲内で設定することが好ましい。下層3al,3blの厚み△Tlは、後述する機能層4の形成を損なわない観点から、放電電極3a,3b間のギャップ距離△Gの等倍以下であって、0.1〜2μmにすることが好ましい。また、上層3au,3buの厚み△Tuは、熱伝導の効率を高める観点から、下層3al,3blの厚み△Tlの倍以上にすることが好ましい。なお、上層3au,3buから延出する下層3al,3blの延出寸法(段差の奥行き:踏みづら寸法ともいう。)△Lは、下層3al,3bl間の放電を促進して上層3au,3buの放電破損を抑制するとともに上層3au,3buによる熱の拡散効率を高める観点から、1〜30μmが好ましく、5〜20μmがさらに好ましく、10〜20μmが特に好ましい。放電電極の上層3au,3buはCuのスパッタリングによって形成することが好ましい。また、放電電極の下層3al,3blの形成は、Cuのスパッタリングにより形成してもよく、Cuの電解めっきにより形成してもよい。
The thicknesses of the
放電電極の下層3al,3blの破壊は静電気吸収を繰り返すことで徐々に進行し、電極間距離(ギャップ幅ΔG)は拡大するが、上層3au,3buの端面の位置でいったん止まる。上層3au,3buがあることによって電極全体に厚みが出るので、破壊されにくくなり、電極間距離が一定に保たれるようになる。ここで、放電電極の下層3al,3blの厚さを最初から厚くしておけば上記問題を回避できるように思われるが、最初から厚くしておくと、機能層4の導電性無機材料4bを形成する際、電極の一方から他方に亘って島状パターンを自然に形成できないことから、下地面の平坦性をある程度確保するため、薄い電極を重ねて用いて大きな段差ができないようにしている。
The breakdown of the lower layers 3al and 3bl of the discharge electrode gradually proceeds by repeating electrostatic absorption, and the distance between the electrodes (gap width ΔG) increases, but temporarily stops at the position of the end surfaces of the upper layers 3au and 3bu. Due to the presence of the upper layers 3au and 3bu, the thickness of the entire electrode is increased, so that it is difficult to be destroyed and the distance between the electrodes is kept constant. Here, it seems that the above problem can be avoided if the thickness of the lower layers 3al and 3bl of the discharge electrode is increased from the beginning, but if the thickness is increased from the beginning, the conductive
本実施形態において、放電電極の下層3al,3blの先端部の端面の断面形状はテーパー状である。放電電極3a,3bの先端部の端面を下地面(絶縁性表面2a)に対して下りのテーパー面とした場合には、機能層4に含まれる導電性無機材料の島状パターンが下層3al,3blの端面による段差の影響を受けないので、自然に分散した島状パターンを形成することができ、静電気吸収効果を高めることができる。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the end surface of the tip portion of the lower layer 3al, 3bl of the discharge electrode is tapered. In the case where the end surface of the distal end portion of the
以下、図9(a)〜(c)の平面図を参照しながら、多段構造の放電電極3a,3bの平面形状のバリエーションについて説明する。なお、一対の放電電極3a,3bは同一形状であるため、図9には、片方の放電電極3a側のみを示すものとする。
Hereinafter, variations in the planar shape of the
図9(a)に示す第1のバリエーションは、下層3al、上層3auともに矩形パターンであるが、上下層が重なることによる平面的な合成パターンが凸パターンとなっている点にある。そのため、下層3alの幅W1は等幅であり、上層3auの幅W4は等幅であって、下層の幅W1よりも広い。さらに、端子電極5aの幅W5は、上層の幅W4以上(W5≧W3)である。すなわち、W5≧W4>W1である。
A first variation shown in FIG. 9A is that both the lower layer 3al and the upper layer 3au are rectangular patterns, but a planar composite pattern formed by overlapping upper and lower layers is a convex pattern. Therefore, the width W 1 of the lower layer 3al is monospace, the width W 4 of the upper 3au is a monospace, wider than the width W 1 of the lower layer. Furthermore, the width W 5 of the
図9(b)に示す第2のバリエーションは、下層3alだけが凸パターンであり、上層3auは矩形パターンからなる点にある。下層3alの幅は段階的に変化し、後端部の幅W2は先端部の幅W1よりも広い。上層3auの放電電極の幅W4は等幅であって、上層の後端部の幅W2よりも広い。さらに、端子電極5aの幅W5は、上層3auの幅W4以上(W4≧W3)である。すなわち、W5≧W4≧W2>W1である。
The second variation shown in FIG. 9B is that only the lower layer 3al is a convex pattern and the upper layer 3au is a rectangular pattern. The width of the lower layer 3al stepwise changed, the width W 2 of the rear end portion is wider than the width W 1 of the distal end portion. Width W 4 of the discharge electrodes of the upper 3au is a monospace, wider than the width W 2 of the upper rear portion. Furthermore, the width W 5 of the
図9(c)に示す第3のバリエーションは、下層3al、上層3auともに凸パターンである点にある。下層3alの放電電極の幅は段階的に変化し、後端部の幅W2は先端部の幅W1よりも広い。上層3auの放電電極の幅もまた段階的に変化し、後端部の幅W4は先端部の幅W3よりも広く、さらに各段の幅W4,W3はそれぞれ上層3auの対応する段の幅W2,W1以上である。さらに、端子電極5aの幅W5は、上層3auの幅W4以上(W5≧W4)である。すなわち、W5≧W4≧W2であり、W3≧W1である。
A third variation shown in FIG. 9C is that both the lower layer 3al and the upper layer 3au are convex patterns. Width of the discharge electrodes of the lower layer 3al stepwise changed, the width W 2 of the rear end portion is wider than the width W 1 of the distal end portion. Width of the discharge electrodes of the upper 3au also stepwise changed, the width W 4 of the rear end portion wider than the width W 3 of the tip portion, further the width W 4 of each stage, W 3 are corresponding respectively upper 3au The step width is W 2 or W 1 or more. Furthermore, the width W 5 of the
このように、各電極層の平面形状によらず、多層構造の放電電極の合成的な平面形状は、先端部の幅が狭く、後端部の幅が広いので、第1の実施形態と同様、静電気保護素子の繰り返し使用可能回数を高めることができる。 Thus, regardless of the planar shape of each electrode layer, the composite planar shape of the multi-layered discharge electrode has a narrow front end width and a wide rear end portion, and is similar to the first embodiment. The number of times that the electrostatic protection element can be used repeatedly can be increased.
図10は、図8に示した多段構造の放電電極のさらに他のバリエーションを示す略平面図である。 FIG. 10 is a schematic plan view showing still another variation of the multi-stage discharge electrode shown in FIG.
図10に示すように、放電電極の下層3al,3blは、先端部から後端部に向かってその幅が3段階に変化しており、また上層3au,3buもまた、下層3al,3blの形状に合わせて、その幅が3段階に変化している。 As shown in FIG. 10, the widths of the lower layers 3al and 3bl of the discharge electrode change in three steps from the front end portion to the rear end portion, and the upper layers 3au and 3bu also have shapes of the lower layers 3al and 3bl. The width has changed in three steps.
特に限定されないが、放電電極の下層3al,3blの最も幅が狭い先端部分の長さL1及びその次に幅の狭い部分の長さL2は共に40μm程度とすることができる。また、上層3au,3bu間のギャップ幅は下層3al,3blよりも広くする必要があることから、放電電極の上層3au,3buの最も幅が狭い先端部分の長さL3は30μm程度とすることが好ましく、2段目の先端部分の長さL4は40μm程度とすることが好ましい。 Is not particularly limited, the lower layer 3al of the discharge electrode, the length L 1 and length L 2 of the narrow portion to the next most narrow tip portion of 3bl can both be about 40 [mu] m. Further, the upper layer 3AU, the gap width between 3bu lower layer 3al, it is necessary to widen than 3BL, upper 3AU discharge electrodes, the length L 3 of the most narrow tip portion of 3bu be about 30μm preferably, the length L 4 of the tip portion of the second stage is preferably about 40 [mu] m.
放電電極の下層3al,3blと同様、放電電極の上層3au,3buの先端部のコーナー部の形状はラウンド状である。ここで、上層3au,3buのコーナー部R2の曲率半径は、下層3al,3blのコーナー部R1の曲率半径よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、上層3au,3buのコーナー部において、電界集中によって下層3al,3bl間よりも優先して静電気吸収が繰り返されることを防止することができる。 Like the lower layers 3al and 3bl of the discharge electrode, the shape of the corner portion at the tip of the upper layers 3au and 3bu of the discharge electrode is round. Here, the upper layer 3AU, corner radius of curvature R 2 of 3bu is lower 3al, is preferably larger than the radius of curvature of the corner portion R 1 of 3BL. According to this configuration, electrostatic absorption can be prevented from being repeated at the corners of the upper layers 3au and 3bu in preference to the lower layers 3al and 3bl due to electric field concentration.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、上記実施形態においては、一対の放電電極間のギャップがストレートに対向しているが、必ずしもストレートである必要はなく、うねっていてもよく、櫛歯状でもよい。ただし、パターニング精度によってばらつきが出ることを考慮すれば、ストレートが好ましい。なお、向かい合う長さはできるだけ長いほうがよい。 For example, in the above-described embodiment, the gap between the pair of discharge electrodes is opposed straight, but it is not necessarily straight, and may be wavy or comb-like. However, the straight is preferable in consideration of variations depending on the patterning accuracy. The opposite length should be as long as possible.
また、上記実施形態においては、放電電極3a,3bの幅は段状に変化しているが、図11に示すようにテーパー状に変化してもよい。ただしこの場合、テーパー状のほうが放電電極の対向面積が実質的に大きくなり、これにより静電容量が大きくなるので、放電電極3a,3bの幅は階段状に変化したほうが有利である。
Moreover, in the said embodiment, although the width | variety of
また、上記実施形態において、静電気保護素子は、静電気保護機能のみを有する単体のチップ部品であるが、コイル等の他の素子と一体化された複合部品として提供されてもよい。 In the above embodiment, the electrostatic protection element is a single chip part having only an electrostatic protection function, but may be provided as a composite part integrated with another element such as a coil.
1,10〜12 静電気保護素子
2 基体
2a 基体の絶縁性表面
3a,3b 放電電極
3al,3bl 放電電極の下層
3au,3bu 放電電極の上層
4 機能層
4a 絶縁性無機材料
4b 導電性無機材料
5a,5b 端子電極
5al,5bl 端子電極の下層部
5au,5bu 端子電極の上層部
6 保護層
7 保護膜
8a,8b めっき膜
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された一対の放電電極と、
少なくとも前記一対の放電電極間に設けられた機能層と、
前記一対の放電電極上にそれぞれ設けられ且つ当該放電電極と電気的に接続された一対の端子電極とを備え、
前記一対の端子電極は、めっきにより形成された厚膜電極であり、
前記端子電極と重なる領域における前記放電電極の幅は、前記一対の放電電極が相互に近接する先端部の幅よりも広いことを特徴とする静電気保護素子。 A substrate having an insulating surface;
A pair of discharge electrodes disposed opposite and spaced from each other on the insulating surface;
A functional layer provided at least between the pair of discharge electrodes;
A pair of terminal electrodes respectively provided on the pair of discharge electrodes and electrically connected to the discharge electrodes;
The pair of terminal electrodes are thick film electrodes formed by plating,
The electrostatic protection element, wherein a width of the discharge electrode in a region overlapping with the terminal electrode is wider than a width of a tip portion where the pair of discharge electrodes are close to each other.
前記一対の端子電極の各々は、前記保護層の外表面に露出する電極面を有する、請求項1に記載の静電気保護素子。 A protective layer provided between the pair of terminal electrodes and covering the functional layer;
The electrostatic protection element according to claim 1, wherein each of the pair of terminal electrodes has an electrode surface exposed on an outer surface of the protective layer.
前記一対の放電電極の下層の電極幅は等幅であり、
前記一対の放電電極の上層の電極幅は等幅であって、前記下層の電極幅よりも広い、請求項6に記載の静電気保護素子。 The pair of discharge electrodes has a multilayer structure,
The electrode width of the lower layer of the pair of discharge electrodes is equal,
The electrostatic protection element according to claim 6, wherein the upper electrode width of the pair of discharge electrodes is equal and wider than the lower electrode width.
前記一対の放電電極の下層の電極幅は段階的に変化し、
前記一対の放電電極の上層の電極幅は等幅であって、前記下層の電極幅よりも広い、請求項6に記載の静電気保護素子。 The pair of discharge electrodes has a multilayer structure,
The electrode width of the lower layer of the pair of discharge electrodes changes stepwise,
The electrostatic protection element according to claim 6, wherein the upper electrode width of the pair of discharge electrodes is equal and wider than the lower electrode width.
前記一対の放電電極の下層の電極幅は段階的に変化し、
前記一対の放電電極の上層の電極幅は前記下層の電極幅とともに段階的に変化し、かつ、各段の幅は前記下層の対応する段の幅よりも広い、請求項6に記載の静電気保護素子。 The pair of discharge electrodes has a multilayer structure,
The electrode width of the lower layer of the pair of discharge electrodes changes stepwise,
The electrostatic protection according to claim 6, wherein the upper electrode width of the pair of discharge electrodes changes stepwise with the lower electrode width, and the width of each step is wider than the corresponding step width of the lower layer. element.
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