本發(fā)明涉及保護(hù)電子設(shè)備免受因靜電放電而導(dǎo)致的破壞的靜電放電保護(hù)設(shè)備。

背景技術(shù)：

以往，廣泛地使用用于抑制因靜電放電(ESD：electro-static discharge)而導(dǎo)致的電子設(shè)備的破壞的靜電放電保護(hù)設(shè)備(ESD保護(hù)設(shè)備)。

例如，專利文獻(xiàn)1記載有一種具有陶瓷多層基板、形成于陶瓷多層基板并以隔開間隔的方式相互對置的至少一對放電電極、以及形成于陶瓷多層基板的表面并與放電電極連接的外部電極的ESD保護(hù)設(shè)備，該ESD保護(hù)設(shè)備的特征在于，在連接一對放電電極之間的區(qū)域具備金屬材料與半導(dǎo)體材料分散而成的輔助電極。專利文獻(xiàn)1所記載的ESD保護(hù)設(shè)備具備連接放電電極之間的輔助電極，由此容易進(jìn)行ESD特性的調(diào)整以及穩(wěn)定化。

另外，專利文獻(xiàn)2記載有一種ESD保護(hù)設(shè)備，其特征在于，具備：陶瓷基材，其具有玻璃成分；對置電極，其在陶瓷基材的內(nèi)部具備以前端部相互隔開間隔地對置的方式形成的一側(cè)對置電極和另一側(cè)對置電極；以及放電輔助電極，其分別與結(jié)構(gòu)對置電極的一側(cè)對置電極以及另一側(cè)對置電極連接，并以從一側(cè)對置電極遍及另一側(cè)對置電極的方式配設(shè)，在放電輔助電極與陶瓷基材之間具備用于防止玻璃成分從陶瓷基材浸入放電輔助電極的密封層。

專利文獻(xiàn)1:國際公開第2010/067503號

專利文獻(xiàn)2:國際公開第2011/040435號

專利文獻(xiàn)1以及2記載有在設(shè)置于陶瓷基材中的空洞部內(nèi)一對放電電極對置配置的ESD保護(hù)設(shè)備。若對具有這樣的結(jié)構(gòu)的ESD保護(hù)設(shè)備外加一定的值以上的電壓，則在放電電極的對置的部分產(chǎn)生氣中放電以及沿面放電。因此，ESD保護(hù)設(shè)備的放電特性根據(jù)放電電極間的分離距離以及空洞部的體積來決定。因此，為了穩(wěn)定地體現(xiàn)規(guī)定的ESD保護(hù)性能，穩(wěn)定地形成放電電極間的距離以及空洞部的體積是有效的。

通過在一對放電電極的對置的部分設(shè)置放電輔助電極，能夠促進(jìn)放電電極間的電子的移動而高效地產(chǎn)生放電現(xiàn)象，從而提高ESD響應(yīng)性。作為放電輔助電極，公知有包含金屬材料以及/或者半導(dǎo)體材料的電極(專利文獻(xiàn)1)。但是，在放電輔助電極作為半導(dǎo)體材料而包含碳化硅(SiC)的情況下，在ESD保護(hù)設(shè)備的制造工序中，因氣體產(chǎn)生而引起的空洞部體積的膨脹，從而有時會產(chǎn)生空洞部變形的問題。由于這樣的空洞部的變形，存在ESD保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生裂縫以及放電電極剝離的擔(dān)憂。放電電極的剝離帶來放電電極間距離的增大，其結(jié)果，可降低ESD保護(hù)設(shè)備的放電特性。而且，有時也不顯示放電特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供可抑制以制造工序的氣體產(chǎn)生為起因的裂縫的產(chǎn)生以及放電電極的剝離，并具有良好的放電特性的靜電放電保護(hù)設(shè)備。

本發(fā)明人反復(fù)研究得出結(jié)果：發(fā)現(xiàn)了上述的氣體產(chǎn)生是以包含于陶瓷基材的堿金屬與SiC的反應(yīng)為起因的。而且，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了通過降低陶瓷基材中的堿金屬元素含量能夠抑制氣體產(chǎn)生以及以此為起因的裂縫的產(chǎn)生以及放電電極的剝離，從而完成了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的第一主旨，提供一種靜電放電保護(hù)設(shè)備，其包括：陶瓷基材；

第一以及第二外部電極，它們設(shè)置于陶瓷基材的外表面；

空洞部，其設(shè)置于陶瓷基材的內(nèi)部；

第一放電電極，其第一端部與第一外部電極電連接，第二端部配置于空洞部內(nèi)；

第二放電電極，其第一端部與第二外部電極電連接，第二端部在空洞部內(nèi)與第一放電電極隔離配置；以及

放電輔助電極，其配置于第一放電電極的第二端部與第二放電電極的第二端部之間，并含有碳化硅，

陶瓷基材中的堿金屬元素含量為3重量％以下。

根據(jù)本發(fā)明的第二主旨，提供一種靜電放電保護(hù)設(shè)備，其包括：陶瓷基材；

第一以及第二外部電極，它們設(shè)置于陶瓷基材的外表面；

空洞部，其設(shè)置于陶瓷基材的內(nèi)部；

第一放電電極，其第一端部與第一外部電極電連接，第二端部配置于空洞部內(nèi)；

第二放電電極，其第一端部與第二外部電極電連接，第二端部在空洞部內(nèi)與第一放電電極隔離配置；以及

放電輔助電極，其配置于第一放電電極的第二端部與第二放電電極的第二端部之間，并含有碳化硅，

密封層設(shè)置在放電輔助電極與陶瓷基材之間的區(qū)域的至少一部分，

陶瓷基材中的堿金屬元素的含量為5重量％以下。

本發(fā)明通過具有上述結(jié)構(gòu)，可抑制以制造工序的氣體產(chǎn)生為起因的裂縫的產(chǎn)生以及放電電極的剝離，從而能夠得到具有良好的放電特性的靜電放電保護(hù)設(shè)備。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。

圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備的外部電極的配置的一個例子的立體圖。

圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備的外部電極的配置的另一個例子的立體圖。

圖4是表示本發(fā)明的ESD保護(hù)設(shè)備的放電電極的配置的一個例子的簡要俯視圖。

圖5是表示本發(fā)明的ESD保護(hù)設(shè)備的放電電極的配置的另一個例子的簡要俯視圖。

圖6是表示本發(fā)明的ESD保護(hù)設(shè)備的放電電極的配置的另一個例子的簡要剖視圖。

圖7是表示本發(fā)明的ESD保護(hù)設(shè)備的放電輔助電極的形態(tài)的一個例子的放大剖視圖。

圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。

圖9是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備的變形例的結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。其中，以下所示的實(shí)施方式將例示作為目的，本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施方式。

[第一實(shí)施方式]

圖1示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的靜電放電保護(hù)設(shè)備(ESD保護(hù)設(shè)備)的簡要剖視圖。圖1所示的ESD保護(hù)設(shè)備1包括：陶瓷基材10；第一外部電極21以及第二外部電極22(總稱外部電極20)，它們設(shè)置于陶瓷基材10的外表面；空洞部30，其設(shè)置于陶瓷基材10的內(nèi)部；第一放電電極41，其第一端部與第一外部電極21電連接，第二端部配置于空洞部30內(nèi)；第二放電電極42(將第一以及第二放電電極總稱為放電電極40)，其第一端部與第二外部電極22電連接，第二端部在空洞部30內(nèi)與第一放電電極41隔離配置；以及放電輔助電極50，其配置于第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部之間，并含有碳化硅。

(陶瓷基材)

作為陶瓷基材10，也可以適當(dāng)?shù)厥褂贸Ｒ?guī)的陶瓷材料。具體而言，作為陶瓷基材10，例如能夠使用包含Ba、Al、Si作為主成分的低溫同時燒成陶瓷(LTCC：Low Temperature Cofirable Ceramics)。

本實(shí)施方式中，陶瓷基材中的堿金屬元素含量為3重量％以下。對于陶瓷基材而言，堿金屬元素通常為了降低陶瓷材料的軟化點(diǎn)而被添加。作為堿金屬元素，例如可舉出Li、Na、K等。

包含于陶瓷基材10中的堿金屬元素有時在制造工序中的燒制時揮發(fā)以及擴(kuò)散，從而存在侵入放電輔助電極50內(nèi)的擔(dān)憂。另一方面，包含于放電輔助電極50的SiC是在粒子表面存在SiO₂作為氧化覆膜因此反應(yīng)性低且穩(wěn)定的化合物。堿金屬元素使該SiO₂的結(jié)合構(gòu)造的間隙擴(kuò)大而進(jìn)行破壞，存在顯示出促進(jìn)氧的內(nèi)側(cè)擴(kuò)散的動作。因此，在陶瓷基材10中存在大量的堿金屬元素的情況下，在燒制時，陶瓷基材10中的堿金屬元素侵入放電輔助電極50中，由此SiO₂的氧化覆膜的至少一部分被破壞，其結(jié)果是，產(chǎn)生SiC的分解反應(yīng)，存在產(chǎn)生CO₂氣體的擔(dān)憂。若CO₂氣體大量產(chǎn)生，則可引起空洞部30的膨脹以及變形，由此產(chǎn)生裂縫。另外，在未達(dá)到產(chǎn)生裂縫的情況下，若引起空洞部30的變形，則放電電極41以及42可能從放電輔助電極50剝離而導(dǎo)致放電電極間的距離(在圖4中由43示出)增大。另外，在未達(dá)到產(chǎn)生剝離的情況下，也認(rèn)為放電電極41以及42與放電輔助電極50之間的固定力變?nèi)酢SD保護(hù)設(shè)備的放電特性由于放電電極間距離的增大以及空洞部的體積膨脹而降低，另外，放電電極41以及42與放電輔助電極50的固定力變?nèi)醵沟闷谀托越档?。而且，考慮可能會不顯示作為ESD保護(hù)設(shè)備的特性。

通過使陶瓷基材10中的堿金屬元素含量成為3重量％以下，可抑制上述的CO₂氣體產(chǎn)生，能夠防止裂縫的產(chǎn)生以及放電電極的剝離。其結(jié)果是，能夠得到放電特性良好的ESD保護(hù)設(shè)備。陶瓷基材中的堿金屬元素含量優(yōu)選為0.1～1重量％。通過使堿金屬元素含量成為1重量％以下，能夠進(jìn)一步抑制氣體產(chǎn)生，從而能夠得到放電特性更好的ESD保護(hù)設(shè)備。若堿金屬元素含量為0.1重量％以上，則能夠充分發(fā)揮基于堿金屬元素的添加的效果(軟化點(diǎn)的降低等)。

陶瓷基材10中的堿金屬元素的含量能夠通過常規(guī)的方法適當(dāng)?shù)販y定。具體而言，例如，能夠通過原子吸收光譜分析法(AAS)、電感耦合等離子體(ICP)發(fā)射光譜分析法等來測定。堿金屬元素的定量優(yōu)選使用ICP發(fā)射光譜分析法。本說明書中，陶瓷基材10中的堿金屬元素的含量意味著在陶瓷基材10的主要部分中被定量的值。

(外部電極)

第一外部電極21以及第二外部電極22設(shè)置于陶瓷基材10的外表面。作為第一外部電極21以及第二外部電極22中能夠使用的金屬材料，例如可舉出Cu、Ag、Pd、Ni等的合金，或?qū)⑦@些組合的材料。金屬材料可以是粒子狀，也可以是例如球狀、扁平狀等，或者是這些的組合。也可以對第一外部電極21以及第二外部電極22除了金屬材料之外添加玻璃材料。作為玻璃材料，可以單獨(dú)使用一種，也可以將軟化點(diǎn)不同的玻璃材料組合使用。第一外部電極21以及第二外部電極22可以例如圖2所示，以覆蓋陶瓷基材10的兩端面并且沿陶瓷基材10的側(cè)面的至少一部分延伸的方式配置，或者可以如圖3所示以埋入陶瓷基材10的兩端面的方式配置，但本發(fā)明不限定于這些結(jié)構(gòu)。

(空洞部)

在陶瓷基材10的內(nèi)部設(shè)置有空洞部30?？斩床?0的尺寸以及形狀只要是使得第一放電電極41的端部與第二放電電極42的端部對置的部分配置于空洞部30內(nèi)那樣的結(jié)構(gòu)，則沒有特別的限定。例如圖1所示，除了上側(cè)成為曲面的形狀之外，也能夠適當(dāng)?shù)剡x擇矩形、圓柱形等形狀。

(放電電極)

ESD保護(hù)設(shè)備1具備第一放電電極41以及第二放電電極42。第一放電電極41的第一端部與第一外部電極21電連接，第一放電電極41的第二端部配置于空洞部30內(nèi)。第二放電電極42的第一端部與第二外部電極22電連接，第二放電電極42的第二端部配置于空洞部30內(nèi)。第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部在空洞部30內(nèi)隔離配置，在其隔離部分產(chǎn)生放電。

圖4是表示本發(fā)明的ESD保護(hù)設(shè)備的放電電極的配置的一個例子的簡要俯視圖。第一放電電極41以及第二放電電極42可以如圖4所示，以第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部對置配置的方式進(jìn)行配置。圖4所示的配置中，放電電極間距離43是指第一放電電極41以及第二放電電極42的端部間的距離。此外，本說明書中，“放電電極間距離”意味著放電電極與放電輔助電極接觸的面上的第一放電電極與第二放電電極的最短距離。

作為其他方式，第一放電電極41以及第二放電電極42也可以不在端部對置，可以如圖5所示，在俯視下相互平行地配置。在圖5所示的配置中，第一放電電極41以及第二放電電極42配置為：第一放電電極的第一端部與第二端部之間的側(cè)部同第二放電電極的第一端部與第二端部之間的側(cè)部在俯視下以局部對置的方式配置。該結(jié)構(gòu)中，放電電極間距離43是指第一放電電極41以及第二放電電極42的側(cè)部間的距離。

此外，在圖4以及5所示的結(jié)構(gòu)中，空洞部30具有俯視下大于放電輔助電極50的尺寸，但本發(fā)明不限定于這樣的結(jié)構(gòu)，也可以是空洞部30具有俯視下小于放電輔助電極50的尺寸。

作為另一個其他方式，第一放電電極41以及第二放電電極42可以圖6所示在高度方向上相互平行地配置。在圖6所示的配置中，第一放電電極41以及第二放電電極42配置為：第一放電電極41的第一端部與第二端部之間的上部同第二放電電極42的第一端部與第二端部之間的下部在高度方向上以局部對置的方式配置。該結(jié)構(gòu)中，放電電極間距離是指第一放電電極41的上部與第二放電電極42的下部之間的距離。放電輔助電極50如圖6所示，能夠在第一放電電極41與第二放電電極42對置的部分，配置于第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部之間。圖6所示的結(jié)構(gòu)包括兩個放電輔助電極50。一方的放電輔助電極50可以以將第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的下部連接起來的方式配置，另一方的放電輔助電極50可以以將第二放電電極42的第二端部與第一放電電極41的上部連接起來的方式配置。

放電電極間距離43能夠與所希望的放電特性對應(yīng)地適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。具體而言，放電電極間距離43例如能夠設(shè)定為5～50μm。

作為能夠用于第一放電電極41以及第二放電電極42的金屬材料，例如可舉出，Ni、Ag、Pd以及這些的合金、以及上述的任意組合。

(放電輔助電極)

放電輔助電極50配置于第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部之間。此外，放電輔助電極50至少在第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部對置的部分中存在即可。其中，放電輔助電極50除了設(shè)置于第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部之間，也可以設(shè)置于第一放電電極41以及第二放電電極42與陶瓷基材10之間。

放電輔助電極50含有作為半導(dǎo)體材料的碳化硅(SiC)。放電輔助電極50中存在SiC，由此作為放電電極間的放電，除了沿面放電以及氣中放電之外，也能夠產(chǎn)生經(jīng)由放電輔助電極50的放電。通常，在經(jīng)由沿面放電、氣中放電以及放電輔助電極50的放電中，經(jīng)由放電輔助電極50的放電的開始電壓最低。因此，通過設(shè)置放電輔助電極50，能夠降低放電開始電壓。其結(jié)果，能夠抑制ESD保護(hù)設(shè)備1的絕緣破壞，另外，能夠提高ESD保護(hù)設(shè)備1的響應(yīng)性。

SiC的平均粒徑優(yōu)選為0.1～5μm。若SiC的平均粒徑為0.1μm以上，則能夠得到良好的ESD放電特性。若SiC的平均粒徑為5μm以下，則能夠得到良好的絕緣耐性。另外，放電輔助電極50的SiC的含量優(yōu)選為15～70重量％。若SiC的含量為15重量％以上，則能夠進(jìn)一步提高絕緣耐性。若SiC的含量為70重量％以下，則能夠進(jìn)一步提高ESD放電特性。

放電輔助電極50除了SiC之外，也可以進(jìn)一步包含金屬材料等導(dǎo)體材料、SiC以外的半導(dǎo)體材料、陶瓷材料以及它們的任意的組合。在放電輔助電極50中，包含SiC粒子的各材料各自分散存在，作為整體具有絕緣性即可。作為一個例子，圖7示出包含與陶瓷基材10相同種類的陶瓷材料與SiC的放電輔助電極50的示意圖。圖7中，放電輔助電極50中的SiC粒子51以粒狀分散在陶瓷材料(未圖示)中。

作為導(dǎo)體材料，能夠使用Cu、Ag、Pd、Pt、Al、Ni、W、Mo、它們的合金以及它們的任意的組合等，但不限定于此。導(dǎo)體材料粒子的直徑能夠成為例如0.1μm～3μm左右。作為其他方式，可以使用通過無機(jī)材料對導(dǎo)體材料粒子的表面進(jìn)行了涂層的材料。作為涂層所使用的無機(jī)材料，例如能夠使用Al₂O₃等無機(jī)氧化物、陶瓷材料(包含陶瓷基材的結(jié)構(gòu)要素的材料等)。

作為SiC以外的半導(dǎo)體材料，能夠使用例如碳化鈦、碳化鋯、碳化鉬或碳化鎢等碳化物、氮化鈦、氮化鋯、氮化鉻、氮化釩或氮化鉭等的氮化物、硅化鈦、硅化鋯、硅化鎢、硅化鉬、硅化鉻等硅化物、硼化鈦、硼化鋯、硼化鉻、硼化鑭、硼化鉬、硼化鎢等硼化物、氧化鋅、鈦酸鍶等氧化物等，但不限定于此。

作為陶瓷材料，能夠使用包含與陶瓷基材10的成分的一部分或者全部相同的材料。通過成為這樣的結(jié)構(gòu)，容易使放電輔助電極50的收縮動作等與陶瓷基材10的收縮動作等匹配，放電輔助電極50朝陶瓷基材10的緊貼性提高，難以產(chǎn)生燒制時的放電輔助電極50的剝離。另外，ESD疲勞耐性也提高。另外，能夠減少使用的材料的種類，由此能夠減少制造成本。其中，陶瓷材料不限定于上述材料，能夠適當(dāng)?shù)厥褂酶鞣N陶瓷材料。

放電輔助電極50可以進(jìn)一步包含氧化鋁等絕緣性粒子。

[第二實(shí)施方式]

接下來，以下參照圖8對本發(fā)明的第二實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備進(jìn)行說明。圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。圖8所示的ESD保護(hù)設(shè)備1包括：陶瓷基材10；第一外部電極21以及第二外部電極22，它們設(shè)置于陶瓷基材10的外表面；空洞部30，其設(shè)置于陶瓷基材10的內(nèi)部；第一放電電極41，其第一端部與第一外部電極21電連接、第二端部配置于空洞部30內(nèi)；第二放電電極42，其第一端部與第二外部電極22電連接、第二端部在空洞部30內(nèi)與第一放電電極41隔離配置；以及放電輔助電極50，其配置于第一放電電極41的第二端部與第二放電電極42的第二端部之間并含有碳化硅，密封層60設(shè)置于放電輔助電極50與陶瓷基材10之間的區(qū)域的至少一部分。以下，以與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心對第二實(shí)施方式進(jìn)行說明，只要沒有特別說明，則適用與第一實(shí)施方式相同的說明。

(密封層)

本實(shí)施例中，密封層60設(shè)置于放電輔助電極50與陶瓷基材10之間的區(qū)域。密封層60用于防止陶瓷基材10中的堿金屬元素侵入放電輔助電極50中。作為密封層60，只要與陶瓷基材10的反應(yīng)性低，則沒有特別限定而能夠適當(dāng)?shù)厥褂?。具體而言，例如，密封層60可以將Al₂O₃作為主成分。密封層60的厚度優(yōu)選為3～20μm。若密封層60的厚度為3μm以上，則能夠有效地防止陶瓷基材10中的堿金屬元素朝放電輔助電極50中的侵入。若密封層60的厚度為20μm以下，則能夠有效地抑制以密封層60與陶瓷基材10的收縮動作差為起因的變形、裂縫的產(chǎn)生。

本實(shí)施例中，陶瓷基材10中的堿金屬元素的含量為5重量％以下。密封層60設(shè)置于放電輔助電極50與陶瓷基材10之間的區(qū)域的至少一部分，由此堿金屬元素朝放電輔助電極50中的擴(kuò)散量減少，因此即使在陶瓷基材10中的堿金屬元素的含量超過3重量％的情況下，只要含量為5重量％以下，則能夠防止裂縫的產(chǎn)生以及放電電極40的剝離，從而能夠得到具有良好的放電特性的ESD保護(hù)設(shè)備。

陶瓷基材中的堿金屬元素含量優(yōu)選為0.1～3重量％。使堿金屬元素含量成為3重量％以下，由此能夠進(jìn)一步抑制氣體產(chǎn)生，能夠得到放電特性更好的ESD保護(hù)設(shè)備。若堿金屬元素含量為0.1重量％以上，能夠充分發(fā)揮基于堿金屬元素的添加的效果(軟化點(diǎn)的降低等)。

如圖9所示，密封層60優(yōu)選實(shí)際覆蓋空洞部30的內(nèi)表面全體。密封層60不僅設(shè)置于放電輔助電極50與陶瓷基材10之前的區(qū)域，還基本覆蓋空洞部30的內(nèi)表面全體，由此能夠有效地防止在燒制時產(chǎn)生的來自陶瓷基材10內(nèi)的堿金屬元素的揮發(fā)成分經(jīng)由空洞部30內(nèi)而侵入放電輔助電極50內(nèi)。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步有效地防止裂縫的產(chǎn)生以及放電電極40的剝離，從而能夠得到具有更好的放電特性的ESD保護(hù)設(shè)備。

[ESD保護(hù)設(shè)備的制造方法]

以下對ESD保護(hù)設(shè)備的制造方法的一個例子進(jìn)行說明，但本發(fā)明不限定于以下所示的方法。

(1)陶瓷胚片的制備

制備用于形成陶瓷基材的陶瓷胚片。

以堿金屬元素的含量成為3重量％以下(形成密封層的情況下為5重量％以下)的方式對形成陶瓷基材的陶瓷材料的各原料進(jìn)行調(diào)配以及混合，以800～1000℃煅燒。通過氧化鋯球磨機(jī)對得到的煅燒粉末進(jìn)行十二小時粉碎，得到陶瓷粉末。此外，將陶瓷材料中的堿金屬含量看作與完成品的ESD保護(hù)設(shè)備的陶瓷基材中的堿金屬元素含量實(shí)際上相同也無妨。在該陶瓷粉末加入甲苯、EKINEN等有機(jī)溶劑而混合。在該混合物添加粘合劑、增塑劑等而進(jìn)一步混合得到漿料。通過刮片法使該漿料成形，得到規(guī)定的厚度的陶瓷胚片。

(2-1)放電輔助電極糊料的制備

制備用于形成放電輔助電極的放電輔助電極糊料。

將規(guī)定的平均粒徑的SiC粉末、根據(jù)情況導(dǎo)體材料SiC以外的半導(dǎo)體材料以及/或者陶瓷材料、以及在松油醇等的有機(jī)溶劑中溶解基纖維素等粘合劑而得到的有機(jī)載體以規(guī)定的比例調(diào)配，使用三個滾子等混合由此制備放電輔助電極糊料。

(2-2)放電電極糊料的制備

制備用于形成放電電極的放電電極糊料。

將規(guī)定的平均粒徑的Cu粉末、與在松油醇等有機(jī)溶劑中溶解乙基纖維素等粘合劑而得到的有機(jī)載體以規(guī)定的比例調(diào)配，使用三個滾子等混合由此制備放電電極用糊料。

(2-3)空洞部形成糊料的制備

制備用于形成空洞部的空洞部形成糊料。作為空洞部形成糊料，能夠使用燒制時分解而消失的樹脂，例如能夠使用PET、聚丙烯、乙基纖維素、丙烯酸樹脂等。

具體而言，作為一個例子，將規(guī)定的平均粒徑的交聯(lián)的丙烯酸類樹脂珠粒、與在松油醇等的有機(jī)溶劑中溶解乙基纖維素等粘合劑而得到的有機(jī)載體以規(guī)定的比例調(diào)配，使用三個滾子等混合由此制備空洞部形成糊料。

(2-4)外部電極糊料的制備

制備用于形成外部電極的外部電極糊料。

將規(guī)定的平均粒徑的Cu粉末、具有規(guī)定的轉(zhuǎn)移點(diǎn)、軟化點(diǎn)以及平均粒徑的堿硼硅酸鹽玻璃料、以及在松油醇等的有機(jī)溶劑中溶解基纖維素等的粘合劑而得到的有機(jī)載體以規(guī)定的比例調(diào)配，使用三個滾子等混合，由此制備外部電極用糊料。

(2-5)密封層糊料的制備

在制造具備密封層的ESD保護(hù)設(shè)備的情況下，制備用于形成密封層的密封層糊料。

通過將規(guī)定的平均粒徑2um的Al₂O₃粉末與有機(jī)載體混合來制備密封層糊料。

(3)各糊料的涂覆

在第一陶瓷胚片上以規(guī)定的圖案涂覆放電輔助電極糊料。接下來，以一對放電電極糊料在放電輔助電極糊料上以規(guī)定的放電電極間距離對置的方式以規(guī)定的圖案涂覆放電電極糊料。最后，以覆蓋放電電極糊料的對置部分的方式以規(guī)定的圖案涂覆空洞部形成糊料。作為各糊料的涂覆方法，能夠使用絲網(wǎng)印刷等的方法。此外，在各糊料的涂覆厚度較厚的情況下等，也可以在預(yù)先設(shè)置于陶瓷胚片的凹部以依次填充各糊料的方式進(jìn)行各糊料的涂覆。

在制造具備密封層的ESD保護(hù)設(shè)備的情況下，以下述的順序涂覆各糊料。

在第一陶瓷胚片上以規(guī)定的圖案涂覆密封層糊料。在該密封層糊料上以規(guī)定的圖案涂覆放電輔助電極糊料。接下來，以一對放電電極糊料在放電輔助電極糊料上以規(guī)定的放電電極間距離對置的方式以規(guī)定的圖案涂覆放電電極糊料。接下來，以覆蓋放電電極糊料的對置部分的方式以規(guī)定的圖案涂覆空洞部形成糊料。最后，以覆蓋空洞部形成糊料的方式以規(guī)定的圖案涂覆密封層糊料。最后的密封層糊料也可以省略。

(4)層疊以及壓焊

在如上述那樣依次涂覆了放電輔助電極糊料、放電電極糊料以及空洞部形成糊料的第一陶瓷胚片上層疊第二陶瓷胚片，從而以整體的厚度成為規(guī)定的厚度方式壓焊而得到層疊體。

(5)燒制

利用微型切削刀具將得到的層疊體切割為規(guī)定的尺寸而成為芯片，在氮?dú)猸h(huán)境下以900～1000℃進(jìn)行90分鐘燒制。在電極材料是Ag等燒制時不被氧化的材料的情況下，也可以在大氣環(huán)境下燒制。通過燒制，空洞部形成糊料分解揮發(fā)，形成空洞部。另外，通過燒制，存在于陶瓷胚片以及各糊料中的有機(jī)溶劑以及粘合劑也分解揮發(fā)。

(6)外部電極的形成

通過在燒制的芯片的兩端涂覆并燒接外部電極糊料而形成外部電極。而且，在外部電極上實(shí)施電解Ni-Sn電鍍而完成ESD保護(hù)設(shè)備。

這樣得到的ESD保護(hù)設(shè)備可防止裂縫的產(chǎn)生以及放電電極的剝離，顯示出良好的放電特性。

實(shí)施例1

關(guān)于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備，以下述的順序制成試料1～7的ESD保護(hù)設(shè)備。

[試料1]

以下述的(1)～(6)的順序制成試料1的ESD保護(hù)設(shè)備。

(1)陶瓷胚片的制備

作為構(gòu)成陶瓷基材的材料，制備了含有Si以及Al作為主成分，包含不含有堿金屬元素的LTCC(低溫?zé)铺沾?的陶瓷胚片。以使LTCC的各原料成為規(guī)定的組成的方式進(jìn)行調(diào)配以及混合，以800～1000℃進(jìn)行了兩小時煅燒。利用氧化鋯球磨機(jī)對得到的煅燒粉末進(jìn)行十二小時粉碎，得到陶瓷粉末。在該陶瓷粉末45重量份，作為有機(jī)溶劑加入甲苯35重量份以及EKINEN10重量份而進(jìn)行混合。在該混合物加入粘合劑5重量份以及增塑劑5重量份而進(jìn)一步混合，得到漿料。通過刮片法使該漿料成形，得到厚度50μm的第一以及第二陶瓷胚片。

(2-1)放電輔助電極糊料的制備

對平均粒徑0.5μm的SiC粉末5重量份、在無機(jī)材料進(jìn)行了涂層的粒徑Cu粉末50重量份、以及在松油醇中以重量10％溶解乙基纖維素(注冊商標(biāo))樹脂而得到的有機(jī)載體45重量份進(jìn)行調(diào)配，使用三個滾子混合由此制備了放電輔助電極糊料。

(2-2)放電電極糊料的制備

對平均粒徑1μm的Cu粉末40重量份、平均粒徑3μm的Cu粉末40重量份、以及在松油醇中以重量10％溶解乙基纖維素而得到的有機(jī)載體20重量份進(jìn)行調(diào)配，使用三個滾子而混合，由此制備了放電電極用糊料。

(2-3)空洞部形成糊料的制備

對平均粒徑1μm的架橋丙烯酸樹脂珠粒40重量份、與在松油醇中溶解重量10％乙基纖維素樹脂而得到的有機(jī)載體60重量份進(jìn)行調(diào)配，使用三個滾子混合由此制備了空洞部形成糊料。

(2-4)外部電極糊料的制備

對平均粒徑1μm的Cu粉末75重量份、轉(zhuǎn)移點(diǎn)620℃軟化點(diǎn)720℃平均粒徑1μm的堿硼硅酸鹽玻璃料10重量份、以及在松油醇中溶解重量30％乙基纖維素而得到的有機(jī)載體15重量份進(jìn)行調(diào)配，使用三個滾子混合由此制備外部電極用糊料。

(3)各糊料的涂覆

在第一陶瓷胚片上以長度300μm、寬度200μm、厚度10μm的形狀涂覆了放電輔助電極糊料。接下來，以長度600μm、寬度100μm、厚度5μm的一對放電電極糊料在放電輔助電極糊料上在長度方向上對置那樣的形狀涂覆了放電電極糊料。對置的一對放電電極糊料間的距離以15μm設(shè)定。最后，以覆蓋放電電極糊料的對置部分的方式以長度300μm、寬度100μm、厚度10μm的形狀涂覆空洞部形成糊料。

(4)層疊以及壓焊

如上述那樣放電輔助電極糊料，在依次涂覆了放電電極糊料以及空洞部形成糊料的第一陶瓷胚片上層疊第二陶瓷胚片，以整體的厚度成為0.3mm的方式進(jìn)行壓焊而得到層疊體。

(5)燒制

利用微型切削刀具將得到的層疊體切割為1.0mm×0.5mm的尺寸而成為芯片，在氮?dú)猸h(huán)境下以900～1000℃燒制90分鐘。

(6)外部電極的形成

通過在燒制的芯片的兩端涂覆并燒接外部電極糊料而形成外部電極。而且，在外部電極上實(shí)施電解Ni-Sn電鍍而完成ESD保護(hù)設(shè)備。

[試料2～7]

除了使用作為堿金屬元素而含有下述的表1所示的量的鋰的陶瓷粉末而制備了第一以及第二陶瓷胚片以外，以與試料1相同的順序制成試料2～7的ESD保護(hù)設(shè)備。含有鋰的陶瓷粉末通過將包含表1所示的量的鋰的LTCC的各原料進(jìn)行調(diào)配以及混合，并在800～1000℃煅燒來制備。

(陶瓷基材中的堿金屬含量)

通過ICP發(fā)射光譜分析法測定出得到的試料1～7的ESD保護(hù)設(shè)備中的陶瓷基材中的鋰濃度。將陶瓷基材的主要部分在酸中溶解而作為樣本進(jìn)行了測定。其結(jié)果，可確認(rèn)陶瓷基材中的鋰濃度與作為陶瓷基材的原料的陶瓷粉末中的鋰濃度實(shí)際上相同(即，表1所示的值)。

針對試料1～7的ESD保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行了下述的評價(jià)。

(有無產(chǎn)生放電電極的剝離以及裂縫)

利用金屬顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)觀察ESD保護(hù)設(shè)備的剖面，由此對有無放電電極的剝離以及有無產(chǎn)生以空洞部的膨脹為起因的裂縫進(jìn)行了評價(jià)。將觀察出放電電極的剝離評價(jià)為“不良(×)”，將未觀察出剝離評價(jià)為“良(○)”，將確認(rèn)出裂縫的產(chǎn)生評價(jià)為“不良(×)”，將未確認(rèn)出裂縫的產(chǎn)生評價(jià)為“良(○)”。另外，針對各試料，確認(rèn)出放電電極間距離為30μm。

(放電特性試驗(yàn))

基于國際電工委員會(IEC)規(guī)定的規(guī)格IEC61000-4-2對ESD保護(hù)設(shè)備的放電特性進(jìn)行了評價(jià)。在接觸放電8kV的條件下，對峰值電壓值(V_peak)以及從波峰值起30ns后的電壓值(V_clamp)進(jìn)行了測定。接觸放電的外加次數(shù)針對各試料為20次。針對V_peak，將700V以上評價(jià)為“不良(×)”，將500V以上且不足700V評價(jià)為“可(△)”，將不足500V評價(jià)為“良(○)”。另外，針對V_clamp，將“V_clamp＜100V”的次數(shù)不足10次評價(jià)為“不良(×)”，將10～19次評價(jià)為“可(△)”，將20次評價(jià)為“良(○)”。

下述的表1示出以上的結(jié)果。此外，作為綜合判定，將一個以上的項(xiàng)目為“不良(×)”的情況評價(jià)為“不良(×)”，將全部項(xiàng)目為“可(△)”的情況評價(jià)為“可(△)”，將沒有“不良(×)”的項(xiàng)目，且“良(○)”以及“可(△)”的項(xiàng)目分別為一個以上的情況評價(jià)為“良(○)”，將全部的項(xiàng)目為“良(○)”的情況評價(jià)為“非常良好(◎)”。

表1：

對于陶瓷基材中的鋰含量(堿金屬元素含量)為0～3重量％的試料1～4的ESD保護(hù)設(shè)備而言，放電電極沿著放電輔助電極存在，未觀察到放電電極的剝離。放電電極間距離在試料1～4的任一個中幾乎相同。另外，在試料1～4的ESD保護(hù)設(shè)備中，未觀察出裂縫等形狀不良以及構(gòu)造缺陷。由此可認(rèn)為這是由于抑制了以放電輔助電極中的碳化硅的分解反應(yīng)為起因的氣體產(chǎn)生，其結(jié)果是，空洞部的膨脹較輕微。與此相對，在鋰含量為5重量％以上的試料5～7的ESD保護(hù)設(shè)備中，觀察出存在放電電極的剝離以及裂縫的產(chǎn)生?？烧J(rèn)為這是由于以放電輔助電極中的碳化硅的分解反應(yīng)為起因的氣體產(chǎn)生，從而使空洞部過度膨脹。

另一方面，若著眼于放電特性，則對于陶瓷基材的鋰含量為0～1重量％的試料1～3的ESD保護(hù)設(shè)備而言，V_peak以及V_clamp雙方被判定為“良(○)”，鋰含量為3重量％的試料4的ESD保護(hù)設(shè)備被判定為“可(△)”。根據(jù)其結(jié)果，可知若陶瓷基材的鋰含量(堿金屬元素含量)為3重量％以下，則ESD保護(hù)設(shè)備的放電特性提高，若為1重量％以下則放電特性進(jìn)一步提高。

若根據(jù)各特性綜合地進(jìn)行判斷，則可知在第一實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備中，陶瓷基材中的鋰含量(堿金屬元素含量)優(yōu)選為3重量％以下，更優(yōu)選為1重量％以下。

實(shí)施例2

關(guān)于本發(fā)明的第二實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備，以下述的順序制成了試料8～14的ESD保護(hù)設(shè)備。

[試料8]

以與試料1相同的順序，制備第一以及第二陶瓷胚片、放電輔助電極糊料、放電電極糊料、空洞部形成糊料以及外部電極糊料。

通過將平均粒徑2μm的Al₂O₃粉末與有機(jī)載體混合而制備了密封層糊料。

在第一陶瓷胚片上以長度400μm、寬度300μm、厚度10μm的形狀涂覆了密封層糊料。在該密封層糊料上以長度300μm、寬度200μm、厚度10μm的形狀涂覆了放電輔助電極糊料。接下來，以長度600μm、寬度100μm、厚度5μm的一對放電電極糊料在放電輔助電極糊料上在長度方向上對置的形狀涂覆了放電電極糊料。對置的一對放電電極糊料間的距離設(shè)定為15μm。接下來，以覆蓋放電電極糊料的對置部分的方式并以長度300μm、寬度100μm、厚度30μm的形狀涂覆了空洞部形成糊料。最后，以覆蓋空洞部形成糊料的方式以長度300μm、寬度100μm、厚度10μm的形狀涂覆了密封層糊料。

在像這樣依次涂覆了密封層糊料、放電輔助電極糊料、放電電極糊料、空洞部形成糊料以及密封層糊料的第一陶瓷胚片上層疊第二陶瓷胚片，并以使整體的厚度成為0.3mm的方式進(jìn)行壓焊，從而得到層疊體。

以與試料1相同的順序?qū)@樣得到的層疊體進(jìn)行切割，燒制，形成外部電極，由此完成試料8的ESD保護(hù)設(shè)備。

[試料9～14]

除了使用作為堿金屬元素而含有下述的表2所示的量的鋰的陶瓷粉末而制備了第一以及第二陶瓷胚片以外，以與試料8相同的順序制成試料9～14的ESD保護(hù)設(shè)備。含有鋰的陶瓷粉末通過將包含表2所示的量的鋰的LTCC的各原料進(jìn)行調(diào)配以及混合，并以800～1000℃煅燒而制備。

(陶瓷基材中的堿金屬含量)

利用ICP發(fā)射光譜分析法對得到的試料8～14的ESD保護(hù)設(shè)備的陶瓷基材中的鋰濃度進(jìn)行了測定。將陶瓷基材的主要部分在酸中溶解作為樣本進(jìn)行了測定。其結(jié)果是，可確認(rèn)陶瓷基材中的鋰濃度與作為陶瓷基材的原料的陶瓷粉末中的鋰濃度基本相同(即，表2所示的值)。

針對試料8～14的ESD保護(hù)設(shè)備，以與實(shí)施例1相同的順序，對有無產(chǎn)生放電電極的剝離和裂縫、以及放電特性進(jìn)行了評價(jià)。表2示出結(jié)果。此外，表2的“◎”、“○”、“△”以及“×”的判定與上述的表1中的判定相同。

表2

在陶瓷基材的鋰含量(堿金屬元素含量)為0～5重量％的試料8～12的ESD保護(hù)設(shè)備中，放電電極沿著放電輔助電極存在，未觀察到放電電極的剝離。放電電極間距離在試料8～12的任一個中幾乎相同。另外，在試料8～12的ESD保護(hù)設(shè)備中，未觀察到裂縫等的形狀不良以及構(gòu)造缺陷。由此可以認(rèn)為這是由于抑制了以放電輔助電極中的碳化硅的分解反應(yīng)為起因的氣體產(chǎn)生，其結(jié)果是，空洞部的膨脹較輕微。與此相對，對于鋰含量為7重量％以上的試料13以及14的ESD保護(hù)設(shè)備而言，觀察了放電電極的剝離以及裂縫的產(chǎn)生。可以認(rèn)為這是由于以放電輔助電極中的碳化硅的分解反應(yīng)為起因的氣體產(chǎn)生，從而空洞部過度膨脹。

若將實(shí)施例1與實(shí)施例2進(jìn)行比較，則在未設(shè)置密封層的情況下(實(shí)施例1)，在鋰含量為5重量％的試料5中觀察出了放電電極的剝離以及裂縫的產(chǎn)生，相對于此，在設(shè)置密封層的情況下(實(shí)施例2)，在鋰含量為5重量％的試料12中未觀察出放電電極的剝離以及裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)上述內(nèi)容，可知通過設(shè)置密封層，可抑制陶瓷基材中的堿金屬元素侵入放電輔助電極中，即使在陶瓷基材中的堿金屬元素的含量高于5重量％的情況下，也可抑制以放電輔助電極中的碳化硅的分解反應(yīng)為起因的氣體產(chǎn)生以及以此為起因的空洞部的膨脹。

另一方面，若著眼于放電特性，則對于陶瓷基材的鋰含量為0～3重量％的試料8～11的ESD保護(hù)設(shè)備而言，V_peak以及V_clamp雙方被判定為“良(○)”，鋰含量為5重量％的試料12的ESD保護(hù)設(shè)備被判定為“可(△)”。根據(jù)其結(jié)果，可知若陶瓷基材的鋰含量(堿金屬元素含量)為5重量％以下，則ESD保護(hù)設(shè)備的放電特性提高，若為3重量％以下則放電特性進(jìn)一步提高。另外，若將實(shí)施例1與實(shí)施例2比較，則通過設(shè)置于密封層，由此在陶瓷基材中的堿金屬元素的含量高于5重量％的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)充分的放電特性。

若根據(jù)各特性綜合地判斷，則可知在第二實(shí)施方式的ESD保護(hù)設(shè)備中，優(yōu)選陶瓷基材中的鋰含量(堿金屬元素含量)為5重量％以下，更優(yōu)選3重量％以下。

工業(yè)上的利用可能性

本發(fā)明的ESD保護(hù)設(shè)備能夠穩(wěn)定地顯示出良好的放電特性，能夠有效地防止以ESD為起因的電子設(shè)備的損傷以及錯誤工作等。

附圖標(biāo)記的說明

1...ESD保護(hù)設(shè)備；10...陶瓷基材；20...外部電極；21...第一外部電極；22...第二外部電極；30...空洞部；40...放電電極；41...第一放電電極；42...第二放電電極；43...放電電極間距離；50...放電輔助電極；51...碳化硅粒子；60...密封層。