專(zhuān)利名稱(chēng)：具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種晶片型保護(hù)元件，尤其是一種具有涵蓋電極微隙的 氣室的晶片型保護(hù)元件。
背景技術(shù)：
為避免不可控制的電壓異常或靜電放電(Electro- Static Discharge,簡(jiǎn)稱(chēng) ESD)傷害電子產(chǎn)品，并因應(yīng)電子產(chǎn)品小型化的潮流，晶片型保護(hù)元件已廣泛 應(yīng)用在各類(lèi)電子產(chǎn)品中；如圖1，中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利1253881號(hào)「晶片型微氣隙 放電保護(hù)元件及其制造方法」所述的一陶瓷基片11，其上依序形成端電極 14、端電極14間的第一緩沖層17、第一緩沖層17上方以含鈀(Pd)或鉑(Pt) 量高于10%的導(dǎo)體材料并與端電極14相連結(jié)的電極層、及第二緩沖層18。 隨后在中央部份，以鉆石刀或激光束由上而下切斷第二緩沖層18、電極層直 至深入第一緩沖層17的一間隙16，此時(shí)電極層被切割成為圖示左右兩個(gè)放 電電極12，并于間隙16內(nèi)填入易受熱成為氣體的揮發(fā)性材料。
隨后如圖2所示，在保護(hù)元件1兩端電極以外的主要結(jié)構(gòu)區(qū)域上制作外 保護(hù)層15;再對(duì)基片11整體加熱，使揮發(fā)性材料成為氣體，而在放電電極 之間形成一個(gè)充滿(mǎn)上述揮發(fā)性材質(zhì)的氣體的氣室134，且氣室134外部為外 保護(hù)層15包覆；最后在陶瓷基片11端面電鍍連接電極14的銲錫介面層。
常見(jiàn)的保護(hù)元件1因系透過(guò)鉆石刀或激光束等切割方式形成間隙，放電 電極的間距因而無(wú)法縮減(約10 30^m之間)。由于間距偏高，不僅需待靜電 電壓稍高才能導(dǎo)通放電對(duì)于其余電路元件的保障遺留相當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，因外保護(hù)層15是經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成制造保護(hù)元件1的設(shè)備及元件本身的制造 材料因而需能耐受高溫，制造成本無(wú)法降低，制造流程因而繁復(fù)。尤其，填 充于間隙中的揮發(fā)性材料氣化后，充斥于氣室134中，揮發(fā)性材料必須不能 與電極產(chǎn)生化學(xué)作用，又給材料選用增加麻煩。
因此，提供一種使電子產(chǎn)品在受到異常電壓或靜電放電時(shí)，能確實(shí)保護(hù) 電子產(chǎn)品的晶片型保護(hù)元件，不僅適用在放電電極間產(chǎn)生更小間距的黃光微 影制程，確實(shí)保障電子產(chǎn)品，并令氣室內(nèi)皆為預(yù)期的填充氣體，本實(shí)用新型 實(shí)為一最佳解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容
因此，本實(shí)用新型的主要目的，在于提供一種制造流程無(wú)須以高溫將微 隙內(nèi)材質(zhì)氣化、并使外保護(hù)層燒結(jié)，從而易于制造的具有涵蓋電極微隙的氣 室的晶片型保護(hù)元件。
本實(shí)用新型的另一目的，在于提供一種微隙內(nèi)可選擇真空、空氣、或惰 性氣體等環(huán)境，確保電極不易損壞的具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù) 元件。
本實(shí)用新型的再一目的，在于提供一種有效控制微隙內(nèi)環(huán)境，延長(zhǎng)產(chǎn)品 使用壽命的具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件。
本實(shí)用新型的又一目的，在于提供一種以較低的啟始放電電壓即可驅(qū)動(dòng) 放電，以提供良好靜電保護(hù)的具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件。
故本實(shí)用新型的具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件，包括一 片具有兩不良導(dǎo)體相反側(cè)面的基片；多組彼此平行排列，在該等側(cè)面之一上 分別形成一對(duì)各自具有延伸至基片一端緣的導(dǎo)接部、及由所述導(dǎo)接部相向延 伸至彼此間隔一個(gè)微隙的放電部的放電電極；及一組與基片共同氣密環(huán)繞包覆該等微隙形成一組充滿(mǎn)一種預(yù)定環(huán)境氣體的氣室的環(huán)繞壁，包括一組分別
與微隙間隔一預(yù)定距離、形成于對(duì)放電電極上的架高部；及至少一個(gè)設(shè)置在 架高部上、跨越所述微隙的覆蓋部。
本實(shí)用新型具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件，由于成型氣室 的過(guò)程是在所選擇的氣體環(huán)境下完成而將預(yù)期的填充氣體包入中空氣室， 一方面確保電極所處環(huán)境條件符合預(yù)期，使預(yù)定的放電條件被有效執(zhí)行；另 一方面確保電極不受氣室內(nèi)氣體的雜質(zhì)等副作用影響，有效延長(zhǎng)元件壽命； 尤其制作過(guò)程無(wú)須高溫環(huán)境，大幅降低制造困難度及成本、提升產(chǎn)品良率； 更可選擇高精度的電極制造方法，而提升本實(shí)用新型的產(chǎn)品靈敏度，在更低 的啟始電壓下即可放電，更有效保護(hù)其余電路免受靜電危害。


圖1是常見(jiàn)保護(hù)元件于制造過(guò)程示意圖，說(shuō)明在電極間隙中填入揮發(fā)性 材料；
圖2是常見(jiàn)保護(hù)元件剖面示意圖3、 4是本實(shí)用新型第一實(shí)施例制造過(guò)程中，在基片上形成具有微隙的 放電電極俯視、剖視示意圖5、 6是上述實(shí)施例制造過(guò)程中，在放電電極上形成兩支架的架高部的 俯視、剖視示意圖7、 8是上述實(shí)施例制造過(guò)程中，在架高部上設(shè)置跨越該微隙的覆蓋部 的俯視、剖視示意圖9、 IO是上述實(shí)施例制造過(guò)程中，架高部、覆蓋部經(jīng)處理而形成涵蓋 電極微隙的氣室的俯視、剖視示意圖11是上述實(shí)施例，元件已覆蓋有外保護(hù)層時(shí)的俯視示意圖；圖12是上述實(shí)施例具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件的部分 剖視立體示意圖13是上述實(shí)施例完成具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件橫 向剖面示意圖14是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的支架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖15是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的環(huán)繞支架示意圖； 圖16是本實(shí)用新型第四實(shí)施例的支架示意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
I. ..常見(jiàn)保護(hù)元件
II、 21、 21，、 21"，…基片
12、 22、 22，、 22，、 22"，…放電電極 23...環(huán)繞壁 15、 25...外保護(hù)層 17…第一緩沖層 71 75…剖面線 221…導(dǎo)接部 224、 224"、 224"，.. 232...覆蓋部
實(shí)施方式
2...晶片型保護(hù)元件
.微隙
14、 24...端電極
16...間隙
18...第二緩沖層
134、 234、 234"…氣室
223...放電部
231、 231"、 231，，，...架高部 235、 235，、 235"…支架
有關(guān)本實(shí)用新型的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合附圖 的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚地呈現(xiàn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D3及依圖3剖面線71示意的圖4，本實(shí)用新型第一實(shí)施例的晶 片型保護(hù)元件2包含一片基片21，為避免干擾元件本身運(yùn)作，基片21至少在頂面與底面兩側(cè)均為不良導(dǎo)體。在本實(shí)施例中，雖是以一片氧化鋁基片21 為例，但熟于此技術(shù)者當(dāng)可輕易推知，此處采陶瓷基板、甚至外層為絕緣表 面的金屬片等基片均可實(shí)施?；?1上形成有多對(duì)彼此獨(dú)立的放電電極22, 本實(shí)施例中是以四對(duì)為例。為便于說(shuō)明，定義放電電極22分別延伸至基片 21相對(duì)端緣部分為導(dǎo)接部221，而由導(dǎo)接部221相向延伸的部分為放電部 223。
利用黃光微影制程和金屬電極電鑄制程，每一對(duì)放電電極22的放電部 223間，分別間隔一個(gè)間隙僅0.5-10網(wǎng)的微隙224。且本實(shí)施例中，放電部 223尖端為弧形，可避免放電部223尖端放電導(dǎo)致放電尖端被破壞的缺失。 由于微隙224的寬窄決定放電的啟始電壓，故當(dāng)微隙224愈窄，保護(hù)元件愈 可在更低的靜電電壓下即行放電，確保采用本元件的電路不受高電壓的靜電 沖擊。相反地，上述常用技術(shù)因需在微隙中填入高揮發(fā)性材質(zhì)，故當(dāng)微隙過(guò) 窄，則無(wú)法確保材料確實(shí)填滿(mǎn)微隙，因而無(wú)法應(yīng)用更精密的制造方式。
請(qǐng)參照?qǐng)D5及依圖5剖面線72示意的圖6，本實(shí)施例中，是在四對(duì)電極 22的放電部223上，沿四對(duì)電極22的微隙224兩側(cè)，分別壓印一道可低溫 燒合的干膜光阻作為支架235，為說(shuō)明起見(jiàn)，統(tǒng)稱(chēng)所述支架為一架高部231。 隨后見(jiàn)請(qǐng)參照?qǐng)D7及依圖7剖面線73示意的圖8，在架高部231上更設(shè)置一 片跨越微隙224的干膜光阻作為覆蓋部232，并藉由架高部231、覆蓋部232 與基片21共同涵括四組電極對(duì)的微隙224，從而形成一個(gè)氣室的雛形。
此時(shí)，確保操作的氣體環(huán)境為真空，則氣室中亦為極低壓而近真空的氣 體環(huán)境，由于本例中的覆蓋部232與架高部231均采相同的低溫?zé)喜牧希?僅需加熱至例如攝氏百余度左右，且藉由架高部231的支撐，有效避免覆蓋 部232向下垂落侵入微隙224，并保持微隙中均為極低壓的近似真空氣體環(huán) 境，從而確保放電電極22的電氣特性符合預(yù)期。當(dāng)然，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能輕易理解的，即便上述實(shí)施例是以極 低壓環(huán)境為例，但藉由本實(shí)用新型的揭示，僅需將上述步驟保持在一個(gè)預(yù)定
氣體環(huán)境，無(wú)論是真空、充滿(mǎn)干燥空氣或惰性氣體，并參照?qǐng)D9及依圖9剖 面線74示意的圖10，于該環(huán)境中加熱基片21，使得前文所述的架高部231 及覆蓋部232共同熔成一體，形成環(huán)繞壁23，并結(jié)合至基片21上，即可確 保放電電極22放電端所處的氣室234環(huán)境使得放電端沒(méi)有受污染或受氧化 的風(fēng)險(xiǎn)，不僅易于制造，更可保持電極電氣特性，使良品率提升、使用壽命 有效延長(zhǎng)。
值得強(qiáng)調(diào)的是，為便于大量制造，直到此步驟，形成有上述構(gòu)造的基片 21都仍然可屬于一大片未經(jīng)裁切的基板，并以整片基板作為批次加工的對(duì) 象，從而一次在單一片基板上制造例如百顆、甚至千顆以上的保護(hù)元件。
參照?qǐng)D11、圖12及圖13，形成氣室234后，將覆蓋一外保護(hù)層25于氣 室234上，以提供更進(jìn)一步的保護(hù)。且在基片21端緣處，利用鎳-鉻/鎳-銅合 金(Ni-Cr/Ni-Cu alloy)或類(lèi)似金屬作為端電極24的內(nèi)層材料，對(duì)元件側(cè)面進(jìn) 行被覆，并以鎳/錫(Ni/Sn)或其他類(lèi)似材料，更被覆于端電極24的最外側(cè)而 作為錫焊介面層。
當(dāng)然，如熟悉此技術(shù)者所能輕易理解，前述架高部未必只有前一實(shí)施例 的態(tài)樣，如圖14本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例所示，支架235'亦可形成在對(duì) 應(yīng)基片21，的每一電極22'的放電部處共同構(gòu)成架高部，隨后受處理而與覆蓋 部共同圍繞出圍繞壁。
如圖15本實(shí)用新型第三實(shí)施例所示，架高部231"則可包括與成對(duì)放電 電極22"數(shù)目對(duì)應(yīng)的多個(gè)矩形環(huán)繞支架235"，且在本實(shí)施例中，支架235"為 環(huán)繞各微隙224"的具有黏著性光阻材料，覆蓋部則直接受壓與各支架235" 黏著，并利用一特定光照(例如紫外線)，令架高部231"及覆蓋部融合形成前文所述的氣室。此外，上述光阻可為環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy)、聚亞胺(Polyimide)、 壓克力(Acrylic)或硅膠(Silicon)等類(lèi)的高分子材料。
再者，如圖16本實(shí)用新型第四實(shí)施例所示，放電電極的構(gòu)成，亦未必要 采用上述由側(cè)壁凹陷的結(jié)構(gòu)，亦可采用申請(qǐng)人所擁有的中國(guó)臺(tái)灣第1281842 號(hào)「具凸出端電極多電路元件晶片的制造方法」發(fā)明案所揭示的技術(shù)，即便 是將放電電極22'"的導(dǎo)接部形成于基片21"'的側(cè)壁凸伸部分，仍可順利應(yīng)用 如同前述實(shí)施例的架高部231"，結(jié)構(gòu)，于放電電極22，"間形成涵蓋微隙224，"
的氣室，從而制成良好的保護(hù)元件。
依本實(shí)用新型施行的具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件，能使
制造流程困難度降低，有效降低成本而提升良品率；并藉由在特定氣體環(huán)境
下形成涵蓋電極微隙的氣室，使得成對(duì)放電電極間的氣體環(huán)境穩(wěn)定，并避免
氣室內(nèi)氣體包含雜質(zhì)或與電極產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致放電時(shí)缺乏足夠的電氣穩(wěn)定
性。如此，更確實(shí)地保障各類(lèi)應(yīng)用本實(shí)用新型的電子產(chǎn)品。
惟以上所述者，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本
實(shí)用新型實(shí)施的范圍，即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍及實(shí)用新型說(shuō)明內(nèi)容
所作簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本實(shí)用新型專(zhuān)利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件，包括一片具有兩不良導(dǎo)體相反側(cè)面的基片；多組彼此平行排列，在該等側(cè)面之一上分別形成一對(duì)各自具有延伸至該基片一端緣的導(dǎo)接部、及由該等導(dǎo)接部相向延伸至彼此間隔一個(gè)微隙的放電部的放電電極；及一組與該基片共同氣密環(huán)繞包覆該等微隙形成一組充滿(mǎn)一種預(yù)定環(huán)境氣體的氣室的環(huán)繞壁，包括一組分別與該微隙間隔一預(yù)定距離、形成于該等對(duì)放電電極上的架高部；及至少一個(gè)設(shè)置在該等架高部上、跨越該等微隙的覆蓋部。
2. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)元件，其特征在于，其中該組架高部系兩道分別 設(shè)置于跨越每一該等彼此平行放電電極對(duì)之一 的支架。
3. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)元件，其特征在于，其中該組架高部系多個(gè)分別 形成于各該放電電極上的支架。
4. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)元件，其特征在于，其中該組架高部系多個(gè)分別 對(duì)應(yīng)環(huán)繞該等微隙、且分別跨越該對(duì)對(duì)應(yīng)放電電極的環(huán)繞支架。
5. 如權(quán)利要求1、 2、 3或4所述的保護(hù)元件，其特征在于，其中該架高部及該覆蓋部均系受熱軟化結(jié)合的干膜光阻。
6. 如權(quán)利要求5所述的保護(hù)元件，其特征在于，更包含覆蓋于該環(huán)繞壁上的 外保護(hù)層。
7. 如權(quán)利要求1、 2、 3或4所述的保護(hù)元件，其特征在于，其中該架高部及 該覆蓋部均系具有黏著性的光硬化材料。
8. 如權(quán)利要求7所述的保護(hù)元件，其特征在于，更包括覆蓋于該環(huán)繞壁上的 外保護(hù)層。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種具有涵蓋電極微隙的氣室的晶片型保護(hù)元件在一片基片上，形成一對(duì)相向延伸且間隔一個(gè)微隙的放電電極，且在與微隙間隔一個(gè)預(yù)定距離有一壁部，其頂接一個(gè)跨越微隙的覆蓋部，其中壁部及覆蓋部藉由在一個(gè)預(yù)定環(huán)境氣體中融合處理，以形成一氣密氣室，并于氣室上形成一層外保護(hù)層，隨后在基片上形成連接上述導(dǎo)接部的端電極。本實(shí)用新型作為過(guò)電壓保護(hù)的元件，當(dāng)兩導(dǎo)接部間形成適當(dāng)電位差時(shí)，透過(guò)存在于上述氣室的氣體游離而抑制通過(guò)保護(hù)元件的ESD的電壓。
文檔編號(hào)H01T1/15GK201303206SQ20082017842
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者余河潔, 莊弘毅, 林俊佑 申請(qǐng)人:大毅科技股份有限公司