CN201303206Y - 具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件：在一片基片上，形成一对相向延伸且间隔一个微隙的放电电极，且在与微隙间隔一个预定距离有一壁部，其顶接一个跨越微隙的覆盖部，其中壁部及覆盖部藉由在一个预定环境气体中融合处理，以形成一气密气室，并于气室上形成一层外保护层，随后在基片上形成连接上述导接部的端电极。本实用新型作为过电压保护的元件，当两导接部间形成适当电位差时，透过存在于上述气室的气体游离而抑制通过保护元件的ESD的电压。

Description

具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件

【技术领域】

本实用新型是关于一种晶片型保护元件，尤其是一种具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件。

【背景技术】

为避免不可控制的电压异常或静电放电(Electro-Static Discharge，简称ESD)伤害电子产品，并因应电子产品小型化的潮流，晶片型保护元件已广泛应用在各类电子产品中；如图1，中国台湾专利I253881号「晶片型微气隙放电保护元件及其制造方法」所述的一陶瓷基片11，其上依序形成端电极14、端电极14间的第一缓冲层17、第一缓冲层17上方以含钯(Pd)或铂(Pt)量高于10％的导体材料并与端电极14相连结的电极层、及第二缓冲层18。随后在中央部份，以钻石刀或激光束由上而下切断第二缓冲层18、电极层直至深入第一缓冲层17的一间隙16，此时电极层被切割成为图示左右两个放电电极12，并于间隙16内填入易受热成为气体的挥发性材料。

随后如图2所示，在保护元件1两端电极以外的主要结构区域上制作外保护层15；再对基片11整体加热，使挥发性材料成为气体，而在放电电极之间形成一个充满上述挥发性材质的气体的气室134，且气室134外部为外保护层15包覆；最后在陶瓷基片11端面电镀连接电极14的銲锡介面层。

常见的保护元件1因系透过钻石刀或激光束等切割方式形成间隙，放电电极的间距因而无法缩减(约10～30μm之间)。由于间距偏高，不仅需待静电电压稍高才能导通放电，对于其余电路元件的保障遗留相当风险；另一方面，因外保护层15是经高温烧结而成，制造保护元件1的设备及元件本身的制造材料因而需能耐受高温，制造成本无法降低，制造流程因而繁复。尤其，填充于间隙中的挥发性材料气化后，充斥于气室134中，挥发性材料必须不能与电极产生化学作用，又给材料选用增加麻烦。

因此，提供一种使电子产品在受到异常电压或静电放电时，能确实保护电子产品的晶片型保护元件，不仅适用在放电电极间产生更小间距的黄光微影制程，确实保障电子产品，并令气室内皆为预期的填充气体，本实用新型实为一最佳解决方案。

【实用新型内容】

因此，本实用新型的主要目的，在于提供一种制造流程无须以高温将微隙内材质气化、并使外保护层烧结，从而易于制造的具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件。

本实用新型的另一目的，在于提供一种微隙内可选择真空、空气、或惰性气体等环境，确保电极不易损坏的具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件。

本实用新型的再一目的，在于提供一种有效控制微隙内环境，延长产品使用寿命的具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件。

本实用新型的又一目的，在于提供一种以较低的启始放电电压即可驱动放电，以提供良好静电保护的具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件。

故本实用新型的具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件，包括：一片具有两不良导体相反侧面的基片；多组彼此平行排列，在该等侧面之一上分别形成一对各自具有延伸至基片一端缘的导接部、及由所述导接部相向延伸至彼此间隔一个微隙的放电部的放电电极；及一组与基片共同气密环绕包覆该等微隙形成一组充满一种预定环境气体的气室的环绕壁，包括一组分别与微隙间隔一预定距离、形成于对放电电极上的架高部；及至少一个设置在架高部上、跨越所述微隙的覆盖部。

本实用新型具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件，由于成型气室的过程，是在所选择的气体环境下完成，而将预期的填充气体包入中空气室，一方面确保电极所处环境条件符合预期，使预定的放电条件被有效执行；另一方面确保电极不受气室内气体的杂质等副作用影响，有效延长元件寿命；尤其制作过程无须高温环境，大幅降低制造困难度及成本、提升产品良率；更可选择高精度的电极制造方法，而提升本实用新型的产品灵敏度，在更低的启始电压下即可放电，更有效保护其余电路免受静电危害。

【附图说明】

图1是常见保护元件于制造过程示意图，说明在电极间隙中填入挥发性材料；

图2是常见保护元件剖面示意图；

图3、4是本实用新型第一实施例制造过程中，在基片上形成具有微隙的放电电极俯视、剖视示意图；

图5、6是上述实施例制造过程中，在放电电极上形成两支架的架高部的俯视、剖视示意图；

图7、8是上述实施例制造过程中，在架高部上设置跨越该微隙的覆盖部的俯视、剖视示意图；

图9、10是上述实施例制造过程中，架高部、覆盖部经处理而形成涵盖电极微隙的气室的俯视、剖视示意图；

图11是上述实施例，元件已覆盖有外保护层时的俯视示意图；

图12是上述实施例具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件的部分剖视立体示意图；

图13是上述实施例完成具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件横向剖面示意图；

图14是本实用新型第二实施例的支架结构示意图；

图15是本实用新型第三实施例的环绕支架示意图；

图16是本实用新型第四实施例的支架示意图。

【主要元件符号说明】

1...常见保护元件                    2...晶片型保护元件

11、21、21’、21’”...基片

12、22、22’、22’、22’”...放电电极

23...环绕壁                         14、24...端电极

15、25...外保护层                   16...间隙

17...第一缓冲层                     18...第二缓冲层

71～75...剖面线                     134、234、234”...气室

221...导接部                        223...放电部

224、224”、224’”...微隙          231、231”、231’”...架高部

232...覆盖部                        235、235’、235”...支架

【实施方式】

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。

请参照图3及依图3剖面线71示意的图4，本实用新型第一实施例的晶片型保护元件2包含一片基片21，为避免干扰元件本身运作，基片21至少在顶面与底面两侧均为不良导体。在本实施例中，虽是以一片氧化铝基片21为例，但熟于此技术者当可轻易推知，此处采陶瓷基板、甚至外层为绝缘表面的金属片等基片均可实施。基片21上形成有多对彼此独立的放电电极22，本实施例中是以四对为例。为便于说明，定义放电电极22分别延伸至基片21相对端缘部分为导接部221，而由导接部221相向延伸的部分为放电部223。

利用黄光微影制程和金属电极电铸制程，每一对放电电极22的放电部223间，分别间隔一个间隙仅0.5-10μm的微隙224。且本实施例中，放电部223尖端为弧形，可避免放电部223尖端放电导致放电尖端被破坏的缺失。由于微隙224的宽窄决定放电的启始电压，故当微隙224愈窄，保护元件愈可在更低的静电电压下即行放电，确保采用本元件的电路不受高电压的静电冲击。相反地，上述常用技术因需在微隙中填入高挥发性材质，故当微隙过窄，则无法确保材料确实填满微隙，因而无法应用更精密的制造方式。

请参照图5及依图5剖面线72示意的图6，本实施例中，是在四对电极22的放电部223上，沿四对电极22的微隙224两侧，分别压印一道可低温烧合的干膜光阻作为支架235，为说明起见，统称所述支架为一架高部231。随后见请参照图7及依图7剖面线73示意的图8，在架高部231上更设置一片跨越微隙224的干膜光阻作为覆盖部232，并藉由架高部231、覆盖部232与基片21共同涵括四组电极对的微隙224，从而形成一个气室的雏形。

此时，确保操作的气体环境为真空，则气室中亦为极低压而近真空的气体环境，由于本例中的覆盖部232与架高部231均采相同的低温烧合材料，仅需加热至例如摄氏百余度左右，且藉由架高部231的支撑，有效避免覆盖部232向下垂落侵入微隙224，并保持微隙中均为极低压的近似真空气体环境，从而确保放电电极22的电气特性符合预期。

当然，如本领域普通技术人员所能轻易理解的，即便上述实施例是以极低压环境为例，但藉由本实用新型的揭示，仅需将上述步骤保持在一个预定气体环境，无论是真空、充满干燥空气或惰性气体，并参照图9及依图9剖面线74示意的图10，于该环境中加热基片21，使得前文所述的架高部231及覆盖部232共同熔成一体，形成环绕壁23，并结合至基片21上，即可确保放电电极22放电端所处的气室234环境，使得放电端没有受污染或受氧化的风险，不仅易于制造，更可保持电极电气特性，使良品率提升、使用寿命有效延长。

值得强调的是，为便于大量制造，直到此步骤，形成有上述构造的基片21都仍然可属于一大片未经裁切的基板，并以整片基板作为批次加工的对象，从而一次在单一片基板上制造例如百颗、甚至千颗以上的保护元件。

参照图11、图12及图13，形成气室234后，将覆盖一外保护层25于气室234上，以提供更进一步的保护。且在基片21端缘处，利用镍-铬/镍-铜合金(Ni-Cr/Ni-Cu alloy)或类似金属作为端电极24的内层材料，对元件侧面进行被覆，并以镍/锡(Ni/Sn)或其他类似材料，更被覆于端电极24的最外侧而作为锡焊介面层。

当然，如熟悉此技术者所能轻易理解，前述架高部未必只有前一实施例的态样，如图14本实用新型第二较佳实施例所示，支架235’亦可形成在对应基片21’的每一电极22’的放电部处共同构成架高部，随后受处理而与覆盖部共同围绕出围绕壁。

如图15本实用新型第三实施例所示，架高部231”则可包括与成对放电电极22”数目对应的多个矩形环绕支架235”，且在本实施例中，支架235”为环绕各微隙224”的具有黏着性光阻材料，覆盖部则直接受压与各支架235”黏着，并利用一特定光照(例如紫外线)，令架高部231”及覆盖部融合形成前文所述的气室。此外，上述光阻可为环氧树脂(Epoxy)、聚亚胺(Polyimide)、压克力(Acrylic)或硅胶(Silicon)等类的高分子材料。

再者，如图16本实用新型第四实施例所示，放电电极的构成，亦未必要采用上述由侧壁凹陷的结构，亦可采用申请人所拥有的中国台湾第I281842号「具凸出端电极多电路元件晶片的制造方法」发明案所揭示的技术，即便是将放电电极22’”的导接部形成于基片21’”的侧壁凸伸部分，仍可顺利应用如同前述实施例的架高部231’”结构，于放电电极22’”间形成涵盖微隙224’”的气室，从而制成良好的保护元件。

依本实用新型施行的具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件，能使制造流程困难度降低，有效降低成本而提升良品率；并藉由在特定气体环境下形成涵盖电极微隙的气室，使得成对放电电极间的气体环境稳定，并避免气室内气体包含杂质或与电极产生化学反应导致放电时缺乏足够的电气稳定性。如此，更确实地保障各类应用本实用新型的电子产品。

惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种具有涵盖电极微隙的气室的晶片型保护元件，包括：

一片具有两不良导体相反侧面的基片；

多组彼此平行排列，在该等侧面之一上分别形成一对各自具有延伸至该基片一端缘的导接部、及由该等导接部相向延伸至彼此间隔一个微隙的放电部的放电电极；及

一组与该基片共同气密环绕包覆该等微隙形成一组充满一种预定环境气体的气室的环绕壁，包括

一组分别与该微隙间隔一预定距离、形成于该等对放电电极上的架高部；及

至少一个设置在该等架高部上、跨越该等微隙的覆盖部。

2.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于，其中该组架高部系两道分别设置于跨越每一该等彼此平行放电电极对之一的支架。

3.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于，其中该组架高部系多个分别形成于各该放电电极上的支架。

4.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于，其中该组架高部系多个分别对应环绕该等微隙、且分别跨越该对对应放电电极的环绕支架。

5.如权利要求1、2、3或4所述的保护元件，其特征在于，其中该架高部及该覆盖部均系受热软化结合的干膜光阻。

6.如权利要求5所述的保护元件，其特征在于，更包含覆盖于该环绕壁上的外保护层。

7.如权利要求1、2、3或4所述的保护元件，其特征在于，其中该架高部及该覆盖部均系具有黏着性的光硬化材料。

8.如权利要求7所述的保护元件，其特征在于，更包括覆盖于该环绕壁上的外保护层。

Images