【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器を静電気から保護する静電気対策部品とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の電子機器の小型化、高性能化は急速に進み、それに伴い電子機器に用いられる電子部品の小型化も急速に進んでいる。しかし、その反面、電子機器や電子部品の耐電圧は低下する。そのため、人体と電子機器の端子が接触した時に発生する静電気パルスによる機器内部の電気回路の破壊が増えてきている。静電気パルスにより１ナノ秒以下の速度でかつ数百〜数キロボルトという高電圧が印加されるからである。
【０００３】
従来、このような静電気パルスへの対策としては、静電気が入るラインとグランド間にインダクタや（静電容量の小さい）バリスタを設け、静電気をバイパスさせ、機器の電気回路に印加される電圧を抑制する方法が提案されている。
【０００４】
なお、静電気パルスの対策に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−５６０２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話やパソコン等の電子機器の回路周波数は、年々高周波化が進み、特にアンテナ回路などでは数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚといった高周波になっている。このような高周波回路に用いられる静電気対策部品は、静電容量が信号の挿入損失に大きく影響を与えるので低静電容量であることが望ましく、信号ラインとグランド間に設ける場合、静電容量は数ｐＦ以下が望ましい。
【０００７】
静電気対策部品として用いられる代表的なものとしては、積層タイプの酸化亜鉛バリスタが挙げられるが、酸化亜鉛バリスタの誘電率は大きく（ε：２００以上）、数ｐＦ以下の低静電容量を実現するためには、電極間厚みを厚くするか、電極面積を低減させなければならない。
【０００８】
しかし、電極間厚みを厚くするとバリスタのバリスタ電圧が高くバイパスする電圧が高くなり、その結果、静電気が印加された際、電気回路に印加される抑制後の電圧も高くなり保護効果が小さくなる。また、電極面積を低減させると静電気が印加された際の単位面積あたりの電流量が大きくなり、バリスタ自体が破壊しやすくなる。他の材料のバリスタにおいても同様の問題を有している。
【０００９】
一方、静電気対策部品としてインダクタを用いた場合には、静電容量値に留意する必要は無い。しかしながら、インダクタは、その周波数特性より低周波のサージ・パルスはバイパスさせることができるが、高周波のパルスはバイパスさせることができない。このため、電圧波形が１ナノ秒以下の速度でかつ数百〜数キロボルトという高電圧である静電気に対しては、インダクタでは特に電圧立ち上がり部の高電圧部分をバイパスさせて抑制することができないという問題を有している。
【００１０】
そこで本発明は、高電圧で高周波である静電気に対して、この静電気パルスをバイパスさせて機器の電気回路に印加される電圧を抑制することができる高周波回路に適した静電気対策部品とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも一対の外部電極を有するセラミック焼結体であって、前記セラミック焼結体にバリスタとインダクタとを形成し、前記バリスタの電極および前記インダクタの導体を前記外部電極に電気的に接続するとともに、前記バリスタと前記インダクタとを電気的に並列に接続したという構成を有しており、これにより、バリスタとインダクタとを電気的に並列に接続し一体化した部品であるので、これを機器回路の信号ラインとグランド間に設けた場合、静電気パルスをインダクタによってグランドにバイパスさせると同時に、インダクタで除去しきれない高周波成分をバリスタによって吸収することができ、機器の電気回路に印加される電圧を抑制する効果が大である静電気対策部品となる。同時に、１個の部品としているので機器の小型化が実現できるとともに組み立てコストの低減も図れる。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、バリスタの電極とインダクタの導体とを外部電極を介して電気的に接続したという構成を有しており、これにより、バリスタとインダクタとの電気的な並列接続が容易であるとともに、外部電極の形成前にはバリスタおよびインダクタはそれぞれ電気的に独立しているので、その特性の測定、検査を容易に行うことができる。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、バリスタの電極およびインダクタの導体はセラミック焼結体の内部に形成したという構成を有しており、これにより、耐候的性能等の十分な信頼性が確保できるとともに、バリスタとインダクタとを一つの製造プロセスで同時に形成することができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、バリスタの電極はセラミック焼結体の内部に形成し、インダクタの導体はセラミック焼結体の外表面に形成したという構成を有しており、これにより、セラミック焼結体の外表面にインダクタを形成しているので、インダクタンス特性の調整が容易であり、高精度な特性が得られる。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、セラミック焼結体はＺｎＯを主成分とする電圧依存性抵抗体セラミックからなるという構成を有しており、これにより、優れたバリスタ特性を有するバリスタが形成でき、したがって、静電気に対して優れた吸収抑制効果を有するものとなる。また、セラミック焼結体が非磁性材料であるのでインダクタの高周波での特性が良好なものとなる。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、バリスタは電流１ｍＡを流したときのバリスタ電圧が５０Ｖ以下であるという構成を有しており、これにより、バイパスする電圧が低くなり、その結果、静電気が印加された際、電気回路に印加される抑制後の電圧も低くでき、静電気に対して優れた吸収抑制効果を有するものとなる。
【００１８】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、インダクタンスが１００ｎＨ以下であるという構成を有しており、これにより、静電気に対して優れた吸収抑制効果を有するものとなる。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、静電容量が１０ｐＦ以下であるという構成を有しており、これにより、数百ＭＨｚ以上の高周波回路に用いるのに適した静電気対策部品となる。
【００２０】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、インダクタンスが１００ｎＨ以下であり、かつ静電容量が１０ｐＦ以下であるという構成を有しており、これにより、静電気に対して優れた吸収抑制効果を有し、かつ数百ＭＨｚ以上の高周波回路に用いるのに適した静電気対策部品となる。
【００２１】
本発明の請求項１０に記載の発明は、バリスタの電極となる導体パターンを形成したセラミック生シートとインダクタの導体となる導体パターンを形成したセラミック生シートとを積層して積層体を作製する第１の工程と、前記積層体を焼成してセラミック焼結体の内部にバリスタとインダクタとを形成する第２の工程と、前記セラミック焼結体の前記バリスタおよび前記インダクタの特性を検査する第３の工程と、次に、前記セラミック焼結体に外部電極を形成し前記インダクタの導体と前記バリスタの電極とを電気的に並列接続する第４の工程とを有する静電気対策部品の製造方法であり、これにより、バリスタとインダクタとを一つの製造プロセスで同時に形成することができる。そして、外部電極を形成してインダクタとバリスタとを電気的に並列接続する前のセラミック焼結体について特性の検査を行うので、インダクタおよびバリスタの特性は、それぞれ単独で測定し特性選別することができる。したがって、電圧を抑制する効果が大である静電気対策部品が、安価で高精度に製造できる。
【００２２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、バリスタの電極となる導体パターンを形成したセラミック生シートを積層して積層体を作製する第１の工程と、前記積層体を焼成してセラミック焼結体の内部にバリスタを形成する第２の工程と、前記セラミック焼結体の外表面にインダクタの導体を形成する第３の工程と、前記セラミック焼結体に外部電極を形成し前記インダクタの導体と前記バリスタの電極とを電気的に並列接続する第４の工程とを有する静電気対策部品の製造方法であり、これにより、セラミック焼結体のバリスタの特性を測定して選別し、良品のみにインダクタ部を形成できる。したがって、良品率が向上し、電圧を抑制する効果が大である静電気対策部品が、安価で歩留まり良く製造できる。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、第３の工程におけるインダクタの導体は、セラミック焼結体の外表面に金属膜を形成した後、この金属膜を部分的に除去して形成する請求項１１に記載の静電気対策部品の製造方法であり、これにより、インダクタはセラミック焼結体の外表面に形成した金属膜をトリミングし形成するので、インダクタンス値を測定しつつ形成でき、インダクタンスのバラツキが小さく、極めて高精度の特性が得られる。さらに、バリスタの特性に応じてインダクタンス値を微調整して形成できる。したがって、高精度な静電気対策部品が、歩留まり良く安価に製造できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３および請求項５〜１０に記載の発明について説明する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるセラミック焼結体の模式的分解斜視図、図２は本発明の実施の形態１における静電気対策部品の外観斜視図、図３は本発明の実施の形態１における静電気対策部品の等価回路図である。
【００２６】
図１および図２において、１０はセラミックス層、１１はインダクタ導体、１２は配線導体、１３はビア導体、１４は内部電極、１５はインダクタ部、１６はバリスタ部、１７は無効層部、２０はセラミック焼結体、３０は外部電極である。
【００２７】
図１および図２に示すように、本実施の形態１における静電気対策部品は、無効層部１７、インダクタ部１５およびバリスタ部１６を積層一体化した構造のセラミック焼結体２０に一対の外部電極３０を設けたものである。
【００２８】
そして、インダクタ部１５は、セラミックス層１０に形成した配線導体１２をビア部に形成したビア導体１３で接続して、スパイラル状のインダクタ導体１１をセラミック焼結体２０の内部に形成し、このインダクタ導体１１の両端をセラミック焼結体２０の両端部に引き出して形成している。また、バリスタ部１６は、セラミック層１０と内部電極１４とを交互に積層し、内部電極１４をセラミック焼結体２０の両端部に交互に引き出して形成している。さらに、このセラミック焼結体２０の両端部に、インダクタ導体１１および内部電極１４に電気的に接続するように形成した外部電極３０を有する構成としている。
【００２９】
上記したように、本実施の形態１における静電気対策部品は、インダクタとバリスタとをセラミック焼結体として積層一体化した構造であり、インダクタ導体１１とバリスタの内部電極１４とを外部電極３０を介して電気的に並列接続した構成としている。そして、本発明の実施の形態１における静電気対策部品の回路は、図３に示す等価回路となる。図３において、２０１はバリスタであり２０２はインダクタである。
【００３０】
このような構造に構成することにより、バリスタとインダクタとを電気的に並列に接続し一体化した部品であるので、これを機器回路の信号ラインとグランド間に設けた場合、静電気パルスをインダクタによってグランドにバイパスさせると同時に、インダクタで除去しきれない高周波成分をバリスタによって吸収することができ、機器の電気回路に印加される電圧を抑制する効果が大きく優れた静電気対策部品となる。同時に、１個の部品としているので機器の小型化が実現できるとともに組み立てコストの低減も図れる。さらに、インダクタとバリスタとをセラミック焼結体として積層一体化した構造であるので、耐候的性能等の十分な信頼性が確保できるとともに、バリスタとインダクタとを一つの製造プロセスで同時に形成することができる。
【００３１】
続いて、本発明の実施の形態１における静電気対策部品の製造方法および静電気に対する抑制効果について説明する。
【００３２】
まず、ＺｎＯを主成分とし添加物として少なくともＢｉ２Ｏ３を０．０１〜５ｍｏｌ％、Ｃｏ３Ｏ４を０．０１〜５ｍｏｌ％を含むセラミック粉末にブチラール樹脂等のバインダ、フタル酸ジブチル等の可塑剤、酢酸ブチル等の溶剤を適量加えたものをボールミルで混合、分散させてスラリーを作製した。このスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、１５〜５０μｍの厚みのセラミック生シートを作製した。
【００３３】
次に、図１における無効層部１７、インダクタ部１５およびバリスタ部１６となるシートをそれぞれ次のようにして準備した。無効層部１７となるシートは上記のセラミック生シートをそのまま用いた。バリスタ部１６となるシートは、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｐｔ等の金属粉末と有機ビヒクル、有機溶剤とからなる導体ペーストを用いて、内部電極１４となる矩形パターンを上記のセラミック生シート上に印刷形成して準備した。インダクタ部１５となるシートは、まず、上記のセラミック生シートに５０〜３００μｍの穴径でビア部を形成し、上記と同様の導体ペーストを用いて、このビア部にビア導体１３となる導体ペーストを充填し、さらにこのセラミック生シート上に配線導体１２となる幅２５〜２００μｍの導体パターンを印刷形成して準備した。
【００３４】
なお、印刷形成した内部電極１４となる矩形パターン、および、ビア部のビア導体１３および配線導体１２となる導体パターンは、切断した後に図１に示した形状となるよう多数個を縦横に配列したパターン形状とした。
【００３５】
次に、上記で準備したそれぞれのシートを、図１に示したように、まず、下の無効層部１７となるシートを複数枚積層し、この上に、バリスタ部１６となるシートを複数枚積層し、さらに、インダクタ部１５となるシートを複数枚積層し、さらにこの上に、上の無効層部１７となるシートを複数枚積層した後、５００ｋｇ／ｃｍ２で加圧して積層体ブロックを得た。
【００３６】
次に、上記積層体ブロックを所望の寸法に切断分離して、個片の積層体とした。この積層体を、２００〜７００℃で熱処理しバインダを除去した後、９００〜１２００℃で０．５〜５時間焼成し、セラミック焼結体２０を得た。
【００３７】
次に、このセラミック焼結体２０の端面にＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の金属粉末と有機ビヒクル、適量のガラスフリットからなるペーストを塗布、乾燥し、５００〜９００℃で焼き付けを行って下地電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃ（図示せず）を形成し、特性検査した。
【００３８】
次に、この下地電極を形成したセラミック焼結体２０の端面の下地電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃの上にＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の金属粉末と有機ビヒクル、適量のガラスフリットからなるペーストを塗布、乾燥し、５００〜９００℃で焼き付けを行って外部電極３０を形成し、インダクタ導体１１とバリスタの内部電極１４とを外部電極３０を介して電気的に並列接続し、図２に示した本実施の形態１の静電気対策部品の完成品を作製した。
【００３９】
なお上記のように、本実施の形態１の静電気対策部品の特性検査は、外部電極３０を形成する前のセラミック焼結体２０について検査し特性選別を行い、その後、外部電極３０を形成し完成品とした。それは以下の理由によるものである。
【００４０】
つまり、通常、バリスタの特性は、電圧−電流特性からのバリスタ電圧、静電容量等を測定し、特性選別を行う。しかしながら、本実施の形態１の静電気対策部品の完成品のように、インダクタとバリスタとを電気的に並列接続した場合には、インダクタは低周波ではインピーダンスが小さく、見かけ上ショート状態になり、バリスタの特性の測定が困難なためである。
【００４１】
したがって、上記のように外部電極３０を形成する前のセラミック焼結体２０について検査し特性選別を行うことが好ましい。このため、セラミック焼結体２０には特性検査を行うための下地電極を形成した。下地電極は、図１に示すセラミック焼結体２０の一方の端面にバリスタ部１６の内部電極１４ａとインダクタ部１５の配線導体１２ａとに接続するように一つの下地電極２５ａを形成し、セラミック焼結体２０の他方の端面にバリスタ部１６の内部電極１４ｂに接続する下地電極２５ｂとインダクタ部１５の配線導体１２ｂに接続する下地電極２５ｃの二つの下地電極を形成した。
【００４２】
下地電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃを形成したセラミック焼結体２０は、インダクタ部１５とバリスタ部１６とは電気的に直列接続でありそれぞれ電気的に独立しているので、インダクタの特性とバリスタの特性は、それぞれ独立で測定し特性選別することができる。具体的に、特性検査は以下のようにした。
【００４３】
まず、図１のバリスタ部１６の内部電極１４ａに接続する下地電極２５ａとバリスタ部１６の内部電極１４ｂに接続する下地電極２５ｂに測定端子を当接し、バリスタの特性として、直流での電圧−電流特性を測定しバリスタ電圧Ｖ１ｍＡ（１ｍＡの電流を流したときにかかる電圧値）を検査した。そして、１Ｖ、１ｋＨｚの交流下での静電容量を測定し検査した。
【００４４】
次に、図１のインダクタ部１５の配線導体１２ａに接続する下地電極２５ａとインダクタ部１５の配線導体１２ｂに接続する下地電極２５ｃに測定端子を当接し、インダクタの特性として、１Ｖ、１００ＭＨｚの交流下でのインダクタンスを測定し検査した。
【００４５】
なお、上記本実施の形態１のように特性検査を行うために下地電極を形成することが好ましいが、バリスタ部１６の内部電極１４ａ，１４ｂおよびインダクタ部１５の配線導体１２ａ，１２ｂがセラミック焼結体２０の端面に十分に露出し、特性検査のための測定端子と電気的接続がとれる場合は、下地電極は必ずしも必要ではない。
【００４６】
続いて、上記で作製した本実施の形態１の静電気対策部品について、静電気試験を行い評価した。また、比較のために、従来のバリスタ、従来のインダクタについても同様の静電気試験を行い評価した。
【００４７】
静電気試験は、図４に示す回路により行った。抵抗１０２を介してスイッチ１０３を接続して直流電源１０１より所定の電圧（２〜８ｋＶ）を印加して、静電容量１５０ｐＦの容量ボックス１０４に電荷をチャージした後、スイッチを切り替えてスイッチ１０３を開放しスイッチ１０５を接続して、容量ボックス１０４にチャージした電荷を静電気パルスとして、抵抗１０６を介して信号ライン１０８を通して被保護機器１１０に印加するというものである。また、静電気対策部品は評価試料１０９として、被保護機器１１０に接続する信号ライン１０８とグランドライン１０７間に接続した。
【００４８】
そして静電気パルスを印加した時の、被保護機器１１０の直前の信号ライン１０８とグランドライン１０７間の電圧波形を測定することにより、静電気パルスをバイパスさせて被保護機器１１０に印加される電圧を抑制する効果、つまり、評価試料１０９である静電気対策部品の静電気パルスに対する吸収抑制効果を評価した。
【００４９】
評価結果の電圧波形の一例を図５、図６、図７および図８に示す。図５は、静電気対策部品を信号ライン１０８とグランドライン１０７間に設けない場合であり、すなわち図４に示す静電気試験回路により印加される静電気パルスの電圧波形である。そして、図６は従来のインダクタを接続した場合の被保護機器１１０に印加される電圧波形であり、図７は従来のバリスタを接続した場合の被保護機器１１０に印加される電圧波形であり、図８は本実施の形態１の静電気対策部品を接続した場合の被保護機器１１０に印加される電圧波形である。
【００５０】
図５、図６、図７および図８に示したように、図６の従来のインダクタを設けた場合には、波形の立ち上がり部の電圧の抑制効果が小さく被保護回路へかかる電圧は高いが、数十ナノ秒後にはグランド側にバイパスさせ被保護回路にかかる電圧を弱めていることがわかる。これはインダクタは高周波領域でインピーダンスが高く、数百ＭＨｚ程度の高周波の静電気波形に対しては特に立ち上がり部ではバイパスさせて吸収抑制することができないためと考えられる。
【００５１】
また、図７の従来のバリスタを設けた場合には、波形の立ち上がり部の電圧の抑制には大きな効果があり、被保護回路にかかる電圧の最大値を大幅に小さくできることがわかる。しかし、静電気が完全に放電されるまでに時間を要し、長時間被保護回路に電圧がかかっている状態であることがわかる。
【００５２】
一方、図８の本実施の形態１の静電気対策部品を設けた場合には、インダクタとバリスタの並列回路であるため、立ち上がり部ではバリスタの特性が支配的となり被保護回路にかかる電圧の最大値を大幅に小さくでき、その後はインダクタの特性が支配的になり、短時間にグランド側にバイパスさせ被保護回路にかかる電圧を弱めていることがわかる。このように時間の経過に伴いバリスタのエネルギー分担が小さくなるので静電気に対する電圧の吸収抑制効果に加えて、バリスタの破壊限界値も向上させることができ、バリスタの低静電容量化等の設計自由度も向上する。
【００５３】
次に、上記で説明した静電気試験により、本実施の形態１の静電気対策部品の静電気パルスに対する吸収抑制効果を評価した結果について、従来のバリスタ、従来のインダクタの評価結果と併せて具体的に説明する。
【００５４】
評価に供した試料はそれぞれ次の特性のものである。本実施の形態１の静電気対策部品は、バリスタ部のバリスタ電圧Ｖ１ｍＡが２７Ｖ、静電容量が２．５ｐＦとし、インダクタ部のインダクタンスが１０ｎＨのものを試料とした。そしてこの特性に合わせて、従来のバリスタは、バリスタ電圧Ｖ１ｍＡが２７Ｖ、静電容量が２．５ｐＦのものを試料とし、従来のインダクタは、インダクタンスが１０ｎＨのものを試料とした。なお、バリスタ電圧Ｖ１ｍＡはバリスタに１ｍＡの電流を流したときにかかる電圧を示す。
【００５５】
評価は、図４に示す回路により印加される静電気パルスの電圧（図５に示すＶｐｐ）を、２ｋＶ、４ｋＶ、８ｋＶと電圧を変えて印加し、それぞれの部品を評価試料１０９に接続した場合の被保護機器１１０に印加される電圧波形を測定して行い、この電圧波形の電圧の最大値をＶｐ、印加後５０ナノ秒後の電圧をＶ５０として、その抑制効果を評価した。（表１）はその評価結果である。
【００５６】
【表１】
【００５７】
（表１）に示すように、本実施の形態１の静電気対策部品は、従来のバリスタおよび従来のインダクタを単独で用いた場合に比べ、ＶｐおよびＶ５０がともに極めて小さく、静電気パルスに対する抑制効果が大きく、被保護機器１１０に対する保護効果が大きいことがわかる。
【００５８】
次に、本実施の形態１の静電気対策部品の特性とその静電気パルスに対する吸収抑制効果の関係を評価した結果について具体的に説明する。
【００５９】
まず、バリスタ部の特性を、バリスタ電圧Ｖ１ｍＡを２７Ｖ、静電容量を２．５ｐＦとして固定し、インダクタ部のインダクタンスを変えて被保護機器１１０に印加される電圧波形を測定した結果を（表２）に示す。なお上記と同様に、評価は電圧波形の電圧の最大値Ｖｐ、印加後５０ナノ秒後の電圧Ｖ５０を測定しその抑制効果を評価した。また、後述する評価も同様にＶｐ、電圧Ｖ５０を測定しその抑制効果を評価した。
【００６０】
【表２】
【００６１】
（表２）に示すように、インダクタンスが大きくなると被保護機器１１０に印加される電圧も大きくなる。これはインダクタのインピーダンスがインダクタンスに依存し、バイパスされにくくなるためと考えられる。この結果から、インダクタのインダクタンスが小さいほど静電気パルスに対する吸収抑制効果が大きいことがわかり、被保護機器の耐圧レベルを考慮すると１００ｎＨ以下であることが望ましい。
【００６２】
次に、インダクタ部のインダクタンスを１０ｎＨとして固定し、さらにバリスタ部の特性のうちバリスタ電圧Ｖ１ｍＡを２７Ｖと固定して、バリスタ部の静電容量を変えて被保護機器１１０に印加される電圧波形を測定した結果を（表３）に示す。
【００６３】
【表３】
【００６４】
（表３）に示すように、バリスタの静電容量が大きくなると被保護機器１１０に印加される電圧が小さくなっていることがわかる。この結果から、バリスタの静電容量が大きいほど抑制効果が大きいことがわかる。
【００６５】
一方、バリスタの静電容量を大きくするとバリスタのインピーダンスが小さくなり、高周波回路になればなるほど、正常信号の信号電圧が減衰し伝送特性に影響を与えるので、数ＭＨｚ以上の周波数の高周波回路に用いる場合には、バリスタの静電容量は１０ｐＦ以下にすることが望ましい。
【００６６】
次に、インダクタ部のインダクタンスを１０ｎＨとして固定し、さらにバリスタ部の特性のうち静電容量を２．５ｐＦと固定して、バリスタ部のバリスタ電圧Ｖ１ｍＡを変えて被保護機器１１０に印加される電圧波形を測定した結果を（表４）に示す。
【００６７】
【表４】
【００６８】
（表４）に示すように、バリスタ電圧Ｖ１ｍＡを上げていくと被保護機器１１０に印加される電圧も上昇していることがわかる。これはバリスタの電流−電圧カーブがそのまま高電圧側に移行しているためである。この結果から、バリスタのバリスタ電圧Ｖ１ｍＡは低いほど抑制効果が大きく、被保護機器の耐圧レベルを考慮するとバリスタ電圧Ｖ１ｍＡは５０Ｖ以下であることが望ましい。
【００６９】
このように本実施の形態の静電気対策部品は、インダクタ部のインダクタンスが小さく、バリスタ部の静電容量は大きくバリスタ電圧Ｖ１ｍＡは低いほど静電気に対する抑制効果は大きいが、回路特性に合わせて最適な値を取るように作製する必要がある。
【００７０】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４および請求項１１，１２に記載の発明について説明する。
【００７１】
以下、本発明の実施の形態２について図面を参照して説明する。図９は実施の形態２における静電気対策部品の一部切り欠き斜視図であり、図１０は実施の形態２におけるセラミック焼結体の模式的分解斜視図である。
【００７２】
図９および図１０において、６０はセラミックス層、６４は内部電極、６６はバリスタ部、６７は無効層部、７０はセラミック焼結体、７１はインダクタ導体、７５はインダクタ部、８０は外部電極である。
【００７３】
図９および図１０に示すように、本実施の形態２における静電気対策部品は、無効層部６７のセラミック層６０と、セラミック層６０と内部電極６４とを交互に積層したバリスタ部６６を積層一体化した構造のセラミック焼結体７０と、このセラミック焼結体７０の外表面に設けたらせん状のインダクタ導体７１で形成したインダクタ部７５と、内部電極６４とインダクタ導体７１とを電気的に接続するようにセラミック焼結体７０の両端部に形成した一対の外部電極８０とを有する構成としている。
【００７４】
上記したように、本実施の形態２における静電気対策部品は、セラミック焼結体７０の内部に形成したバリスタとこのセラミック焼結体７０の外表面に設けたインダクタとを一体化した構造であり、バリスタの内部電極６４とインダクタ導体７１とを外部電極８０を介して電気的に並列接続した構成としている。
【００７５】
このような構造に構成することにより、実施の形態１の静電気対策部品と同様に、バリスタとインダクタとを電気的に並列に接続し一体化した部品であるので、静電気に対して機器の電気回路に印加される電圧を抑制する効果が大である静電気対策部品となるとともに、１個の部品としているので機器の小型化が実現できるとともに組み立てコストの低減も図れる。さらに、セラミック焼結体の外表面にインダクタを形成しているので、インダクタンス特性の調整が容易であり、高精度な特性を有するものとなる。
【００７６】
続いて、本発明の実施の形態２における静電気対策部品の製造方法および静電気に対する抑制効果について説明する。
【００７７】
まず、上述した実施の形態１においてバリスタ部１６を形成した方法と同様に、セラミック生シートの作製、内部電極となる矩形パターン印刷、積層体ブロックの作製、切断分離、個片の積層体のバインダを除去、焼成を行って、電圧依存性抵抗体のセラミック層６０と内部電極６４とからなるセラミック焼結体７０を作製した。
【００７８】
次に、このセラミック焼結体７０の端面に内部電極６４と接続が取れるようにＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の金属粉末と有機ビヒクル、適量のガラスフリットからなるペーストを塗布、乾燥し、５００〜９００℃で焼き付けを行って外部電極８０を形成した。この外部電極８０を形成したセラミック焼結体７０は、バリスタとしては完成状態である。
【００７９】
次に、この外部電極８０を形成したセラミック焼結体７０について、バリスタとしての特性を検査し選別した。特性は、直流での電圧−電流特性を測定しバリスタ電圧Ｖ１ｍＡを検査し、そして、１Ｖ、１ｋＨｚの交流下での静電容量を測定し検査した。
【００８０】
続いて、この外部電極８０を形成したセラミック焼結体７０の外表面全体に乾式メッキ法、あるいは無電解メッキ法を用いてＡｇあるいはＮｉの下地膜を０．５〜５μｍ形成した後、電解メッキ法を用いてＡｇの金属膜を３０〜５０μｍ形成した。
【００８１】
そして、レーザートリミング装置を用いて、この金属膜を形成したセラミック焼結体７０の金属膜にレーザーを照射し金属膜を部分的に除去して、除去幅を５〜５０μｍ、残存させる導体部の幅を５〜５０μｍとしてらせん状にインダクタ導体７１からなるインダクタ部７５を形成した。
【００８２】
次に、レーザー照射することで不安定相になったセラミック焼結体７０のインダクタ導体間のセラミックを安定化させるために５００〜９００℃で熱処理して、本実施の形態２の静電気対策部品を得た。
【００８３】
この本実施の形態２の静電気対策部品は、上記したように外部電極８０を形成したセラミック焼結体７０であるバリスタを形成した後、インダクタ部７５を形成する。
【００８４】
従って、バリスタとインダクタとを同時に積層形成した実施の形態１と異なり、作製したバリスタの特性を測定して選別し、良品のみにインダクタ部を形成できる。
【００８５】
また、インダクタ部は、セラミック焼結体７０の外表面に形成した金属膜をトリミングし形成するので、インダクタンス値を測定しつつ形成でき、インダクタンスのバラツキが小さく、極めて高精度の特性が得られる。さらに、バリスタの特性に応じてインダクタンス値を微調整して形成できる。したがって、良品率が向上する。
【００８６】
次に、上記で作製した本実施の形態２の静電気対策部品について、静電気パルスに対する抑制効果を評価した結果について説明する。評価に供した本実施の形態２の静電気対策部品は、その特性としてバリスタ部のバリスタ電圧Ｖ１ｍＡが２７Ｖ、静電容量が２．５ｐＦとし、インダクタ部のインダクタンスが１０ｎＨのものを試料とした。
【００８７】
評価は、実施の形態１で説明した静電気試験と同様に、図４に示す回路により印加される静電気パルスの電圧（図５に示すＶｐｐ）を、２ｋＶ、４ｋＶ、８ｋＶと電圧を変えて印加し、評価試料１０９に本実施の形態２の静電気対策部品を接続した場合の被保護機器１１０に印加される電圧波形を測定し、この電圧波形の電圧の最大値をＶｐ、印加後５０ナノ秒後の電圧をＶ５０として、その抑制効果を評価した。その評価結果を実施の形態１の評価結果と併せて（表１）に示した。
【００８８】
（表１）に示すように、本実施の形態２の静電気対策部品も実施の形態１の静電気対策部品と同様に、従来のバリスタおよび従来のインダクタを単独で用いた場合に比べ、ＶｐおよびＶ５０がともに極めて小さく、静電気パルスに対する抑制効果が大きく、被保護機器１１０に対する保護効果が大きいことがわかる。
【００８９】
なお、上記本実施の形態２においては、インダクタの形成は、セラミック焼結体７０の外表面に金属膜を形成した後、レーザーを用いてらせん状にインダクタ導体７１からなるインダクタ部７５を形成したが、金属線をセラミック焼結体の外表面に巻いて形成しても構わない。
【００９０】
また、上記本実施の形態２においては、外部電極を形成した後、セラミック焼結体の外表面全体に金属膜を形成しインダクタ部を形成したが、セラミック焼結体の外表面全体に金属膜を形成しインダクタ部を形成した後に、外部電極を形成しても良い。また、外部電極を塗布焼付けして形成せずにセラミック焼結体の外表面全体に金属膜を形成し、この金属膜の端面部分を外部電極としても良い。
【００９１】
また、上記本実施の形態２においては、インダクタ導体の金属膜の表面には特に処理は施さなかったが、エポキシ樹脂等のオーバーコートを施すことにより、さらに高い耐候性、信頼性を得ることができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように本発明は、少なくとも一対の外部電極を有するセラミック焼結体であって、前記セラミック焼結体にバリスタとインダクタとを形成し、前記バリスタの電極および前記インダクタの導体を前記外部電極に電気的に接続するとともに、前記バリスタと前記インダクタとを電気的に並列に接続した静電気対策部品であり、バリスタとインダクタとを電気的に並列に接続し一体化した部品であるので、これを機器回路の信号ラインとグランド間に設けた場合、静電気パルスをインダクタによってグランドにバイパスさせると同時に、インダクタで除去しきれない高周波成分をバリスタによって吸収することができ、機器の電気回路に印加される電圧を抑制する効果が大きく優れた静電気対策部品となる。同時に、１個の部品としているので機器の小型化が実現できるとともに組み立てコストの低減も図れるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック焼結体の模式的分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における静電気対策部品の外観斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における静電気対策部品の等価回路図
【図４】本発明の実施の形態１および２における静電気試験の回路図
【図５】静電気試験回路により印加される静電気パルスの電圧波形の一例を示す図
【図６】従来のインダクタを接続した場合の被保護機器に印加される電圧波形の一例を示す図
【図７】従来のバリスタを接続した場合の被保護機器に印加される電圧波形の一例を示す図
【図８】本実施の形態１の静電気対策部品を接続した場合の被保護機器に印加される電圧波形の一例を示す図
【図９】実施の形態２における静電気対策部品の一部切り欠き斜視図
【図１０】実施の形態２におけるセラミック焼結体の模式的分解斜視図
【符号の説明】
１０，６０ セラミックス層
１１，７１ インダクタ導体
１２ 配線導体
１３ ビア導体
１４，６４ 内部電極
１５，７５ インダクタ部
１６，６６ バリスタ部
１７，６７ 無効層部
２０，７０ セラミック焼結体
３０，８０ 外部電極
１０１ 直流電源
１０２，１０６ 抵抗
１０３，１０５ スイッチ
１０４ 容量ボックス
１０７ グランドライン
１０８ 信号ライン
１０９ 評価試料
１１０ 被保護機器
２０１ バリスタ
２０２ インダクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a component for protecting an electronic device from static electricity and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as mobile phones have been rapidly reduced in size and performance, and accordingly, electronic components used in the electronic devices have been rapidly reduced in size. However, on the other hand, the withstand voltage of electronic devices and electronic components decreases. For this reason, destruction of an electric circuit inside a device due to an electrostatic pulse generated when a terminal of the electronic device comes into contact with a human body is increasing. This is because a high voltage of several hundreds to several kilovolts is applied at a speed of 1 nanosecond or less by the electrostatic pulse.
[0003]
Conventionally, as a countermeasure against such an electrostatic pulse, an inductor or a varistor (small capacitance) is installed between the line into which the static electricity enters and the ground to bypass the static electricity and suppress the voltage applied to the electric circuit of the device. A way to do that has been proposed.
[0004]
As prior art document information related to countermeasures against an electrostatic pulse, for example, Patent Document 1 is known.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-63-56023
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The circuit frequency of electronic devices such as mobile phones and personal computers has been increasing year by year, and particularly in antenna circuits and the like, the frequency is several hundred MHz to several GHz. Electrostatic measures used in such a high-frequency circuit desirably have a low capacitance because the capacitance greatly affects the insertion loss of a signal. It is desirable to be several pF or less.
[0007]
A typical example used as an anti-static component is a laminated zinc oxide varistor. The zinc oxide varistor has a large dielectric constant (ε: 200 or more) and realizes a low capacitance of several pF or less. For this purpose, the thickness between the electrodes must be increased or the area of the electrodes must be reduced.
[0008]
However, when the thickness between the electrodes is increased, the varistor voltage of the varistor is increased, and the bypass voltage is increased. As a result, when static electricity is applied, the voltage applied to the electric circuit after suppression is increased, and the protection effect is reduced. In addition, when the electrode area is reduced, the amount of current per unit area when static electricity is applied increases, and the varistor itself is easily broken. Varistors of other materials have similar problems.
[0009]
On the other hand, when an inductor is used as an antistatic component, it is not necessary to pay attention to the capacitance value. However, the inductor can bypass low frequency surge pulses due to its frequency characteristics, but cannot bypass high frequency pulses. For this reason, with respect to static electricity whose voltage waveform is at a speed of 1 nanosecond or less and a high voltage of several hundreds to several kilovolts, the inductor cannot suppress the high voltage portion, especially at the rising portion of the voltage, by using the inductor. Have a problem.
[0010]
Therefore, the present invention provides a static electricity countermeasure component suitable for a high frequency circuit capable of suppressing a voltage applied to an electric circuit of a device by bypassing the electrostatic pulse with respect to static electricity of high voltage and high frequency, and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0012]
The invention according to claim 1 of the present invention is a ceramic sintered body having at least a pair of external electrodes, wherein a varistor and an inductor are formed on the ceramic sintered body, and an electrode of the varistor and a conductor of the inductor are provided. Is electrically connected to the external electrode, and the varistor and the inductor are electrically connected in parallel, whereby the varistor and the inductor are electrically connected in parallel and integrated. If this component is installed between the signal line of the equipment circuit and ground, the electrostatic pulse can be bypassed to the ground by the inductor and the varistor can absorb the high-frequency components that cannot be completely removed by the inductor. In addition, the antistatic component has a great effect of suppressing the voltage applied to the electric circuit of the device. At the same time, since it is a single component, the size of the device can be reduced, and the assembly cost can be reduced.
[0013]
The invention described in claim 2 of the present invention particularly has a configuration in which the electrode of the varistor and the conductor of the inductor are electrically connected to each other via the external electrode. Parallel connection is easy, and the varistor and the inductor are electrically independent before the external electrodes are formed, so that the characteristics can be easily measured and inspected.
[0014]
The invention according to claim 3 of the present invention particularly has a configuration in which the electrodes of the varistor and the conductor of the inductor are formed inside the ceramic sintered body, thereby providing sufficient reliability such as weather resistance. The varistor and the inductor can be formed simultaneously in one manufacturing process, while ensuring the performance.
[0015]
The invention according to claim 4 of the present invention particularly has a configuration in which the electrodes of the varistor are formed inside the ceramic sintered body, and the conductor of the inductor is formed on the outer surface of the ceramic sintered body. Thus, since the inductor is formed on the outer surface of the ceramic sintered body, the adjustment of the inductance characteristics is easy, and high-precision characteristics can be obtained.
[0016]
The invention according to claim 5 of the present invention has a structure in which the ceramic sintered body is made of a voltage-dependent resistor ceramic containing ZnO as a main component, thereby having excellent varistor characteristics. A varistor can be formed, and therefore has an excellent absorption suppressing effect on static electricity. In addition, since the ceramic sintered body is a non-magnetic material, the characteristics of the inductor at high frequencies are good.
[0017]
The invention according to claim 6 of the present invention particularly has a configuration in which the varistor has a varistor voltage of 50 V or less when a current of 1 mA flows, thereby reducing the voltage to be bypassed. In addition, when static electricity is applied, the voltage after suppression applied to the electric circuit can also be lowered, and an excellent effect of suppressing absorption of static electricity can be obtained.
[0018]
The invention according to claim 7 of the present invention particularly has a configuration in which the inductance is 100 nH or less, thereby having an excellent absorption suppressing effect on static electricity.
[0019]
The invention according to claim 8 of the present invention particularly has a configuration in which the capacitance is 10 pF or less, and thereby, an antistatic component suitable for use in a high-frequency circuit of several hundred MHz or more. Become.
[0020]
The ninth aspect of the present invention particularly has a configuration in which the inductance is 100 nH or less and the capacitance is 10 pF or less, thereby having an excellent absorption suppressing effect on static electricity. , And suitable for use in high-frequency circuits of several hundred MHz or higher.
[0021]
According to a tenth aspect of the present invention, a laminated body is formed by laminating a ceramic green sheet having a conductor pattern serving as an electrode of a varistor and a ceramic green sheet having a conductor pattern serving as a conductor of an inductor. A second step of firing the laminate to form a varistor and an inductor inside the ceramic sintered body; and a third step of inspecting characteristics of the varistor and the inductor of the ceramic sintered body. And a fourth step of forming an external electrode on the ceramic sintered body and then electrically connecting the conductor of the inductor and the electrode of the varistor in parallel with each other. Thus, the varistor and the inductor can be formed simultaneously in one manufacturing process. Then, since the characteristics of the ceramic sintered body before the external electrodes are formed and the inductor and the varistor are electrically connected in parallel are inspected, the characteristics of the inductor and the varistor can be individually measured and selected. it can. Therefore, an antistatic component having a large voltage suppressing effect can be manufactured at low cost and with high precision.
[0022]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a first step of forming a laminate by laminating ceramic raw sheets on which a conductor pattern to be an electrode of a varistor is formed, and firing the laminate to form a ceramic sintered body. A second step of forming a varistor inside the body, a third step of forming a conductor of the inductor on the outer surface of the ceramic sintered body, and forming a conductor of the inductor by forming an external electrode on the ceramic sintered body. And a fourth step of electrically connecting the electrodes of the varistor in parallel with the varistor, whereby the characteristics of the varistor of the ceramic sintered body are measured and sorted, and only the non-defective products are measured. An inductor part can be formed. Therefore, an anti-static component having an improved non-defective product rate and a large voltage suppressing effect can be manufactured at low cost and with high yield.
[0023]
According to the twelfth aspect of the present invention, in particular, the conductor of the inductor in the third step is formed by forming a metal film on the outer surface of the ceramic sintered body and then partially removing the metal film. 12. The method of claim 11, wherein the inductor is formed by trimming a metal film formed on the outer surface of the ceramic sintered body, so that the inductor can be formed while measuring the inductance value. And the characteristics with extremely high precision can be obtained. Further, it can be formed by finely adjusting the inductance value according to the characteristics of the varistor. Therefore, a high-precision antistatic component can be manufactured at a high yield and at low cost.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
[0025]
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a ceramic sintered body according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an external perspective view of an antistatic component according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the ESD protection component of FIG.
[0026]
1 and 2, 10 is a ceramic layer, 11 is an inductor conductor, 12 is a wiring conductor, 13 is a via conductor, 14 is an internal electrode, 15 is an inductor section, 16 is a varistor section, 17 is an ineffective layer section, and 20 is The ceramic sintered body 30 is an external electrode.
[0027]
As shown in FIGS. 1 and 2, the antistatic component according to the first embodiment includes a pair of external electrodes formed on a ceramic sintered body 20 having a structure in which an ineffective layer 17, an inductor 15, and a varistor 16 are integrated. 30 are provided.
[0028]
The inductor portion 15 connects the wiring conductor 12 formed on the ceramic layer 10 with the via conductor 13 formed on the via portion to form the spiral inductor conductor 11 inside the ceramic sintered body 20. Both ends of the conductor 11 are drawn out to both ends of the ceramic sintered body 20. Further, the varistor portion 16 is formed by alternately stacking the ceramic layers 10 and the internal electrodes 14, and alternately pulling out the internal electrodes 14 to both ends of the ceramic sintered body 20. Further, the ceramic sintered body 20 has external electrodes 30 formed at both ends thereof so as to be electrically connected to the inductor conductor 11 and the internal electrodes 14.
[0029]
As described above, the antistatic component according to the first embodiment has a structure in which an inductor and a varistor are laminated and integrated as a ceramic sintered body, and the inductor conductor 11 and the internal electrode 14 of the varistor are connected via the external electrode 30. And electrically connected in parallel. The circuit of the ESD protection component according to Embodiment 1 of the present invention is an equivalent circuit shown in FIG. In FIG. 3, 201 is a varistor and 202 is an inductor.
[0030]
With this structure, the varistor and inductor are electrically connected in parallel and integrated, so if this is provided between the signal line of the equipment circuit and the ground, the electrostatic pulse will be applied by the inductor. At the same time as bypassing to the ground, high-frequency components that cannot be completely removed by the inductor can be absorbed by the varistor, so that an antistatic component having a great effect of suppressing the voltage applied to the electric circuit of the device is excellent. At the same time, since it is a single component, the size of the device can be reduced, and the assembly cost can be reduced. Furthermore, since the inductor and varistor are laminated and integrated as a ceramic sintered body, sufficient reliability such as weather resistance can be secured, and the varistor and inductor can be formed simultaneously in one manufacturing process. it can.
[0031]
Next, a method for manufacturing an antistatic component and an effect of suppressing static electricity according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0032]
First, ZnO is used as a main component and at least Bi is used as an additive. 2 O 3 From 0.01 to 5 mol%, Co 3 O 4 Was added to a ceramic powder containing 0.01 to 5 mol% of a binder such as butyral resin, a plasticizer such as dibutyl phthalate, and a suitable amount of a solvent such as butyl acetate, and the mixture was mixed and dispersed by a ball mill to prepare a slurry. This slurry was formed into a sheet shape by a doctor blade method or the like to produce a ceramic raw sheet having a thickness of 15 to 50 μm.
[0033]
Next, sheets to be the ineffective layer portion 17, the inductor portion 15, and the varistor portion 16 in FIG. 1 were prepared as follows. The above-mentioned ceramic raw sheet was used as it is as the sheet to be the ineffective layer portion 17. The sheet serving as the varistor portion 16 is formed by printing a rectangular pattern serving as the internal electrode 14 on the above ceramic raw sheet using a conductive paste including a metal powder such as Ag, Ag-Pd, and Pt, an organic vehicle, and an organic solvent. Formed and prepared. The sheet to be the inductor portion 15 is formed by first forming a via portion with a hole diameter of 50 to 300 μm on the above-mentioned ceramic raw sheet, and using the same conductive paste as above to form a conductive paste to become the via conductor 13 in this via portion. And a conductor pattern having a width of 25 to 200 μm to be the wiring conductor 12 was formed by printing on the ceramic green sheet.
[0034]
A large number of printed rectangular patterns serving as the internal electrodes 14 and a large number of conductor patterns serving as the via conductors 13 and the wiring conductors 12 in the via portion were arranged vertically and horizontally so as to have the shape shown in FIG. 1 after cutting. It was a pattern shape.
[0035]
Next, as shown in FIG. 1, each of the sheets prepared above is first laminated with a plurality of sheets serving as a lower ineffective layer portion 17, and a plurality of sheets serving as a varistor portion 16 are placed thereon. After laminating a plurality of sheets to form the inductor portion 15 and further laminating a plurality of sheets to form the upper ineffective layer portion 17 thereon, 2 To obtain a laminate block.
[0036]
Next, the laminate block was cut and separated into desired dimensions to obtain individual laminates. This laminate was heat-treated at 200 to 700 ° C to remove the binder, and then fired at 900 to 1200 ° C for 0.5 to 5 hours to obtain a ceramic sintered body 20.
[0037]
Next, a paste composed of a metal powder such as Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, an organic vehicle, and an appropriate amount of glass frit is applied to the end face of the ceramic sintered body 20, dried, and baked at 500 to 900 ° C. To form base electrodes 25a, 25b and 25c (not shown), and the characteristics were inspected.
[0038]
Next, a metal powder such as Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, an organic vehicle, and an appropriate amount of glass frit are formed on the base electrodes 25a, 25b, and 25c on the end surfaces of the ceramic sintered body 20 on which the base electrodes are formed. The paste is applied, dried, and baked at 500 to 900 ° C. to form the external electrode 30, and the inductor conductor 11 and the internal electrode 14 of the varistor are electrically connected in parallel via the external electrode 30. The completed antistatic component according to the first embodiment shown above was manufactured.
[0039]
As described above, in the characteristic inspection of the antistatic component according to the first embodiment, the ceramic sintered body 20 before the external electrode 30 is formed is inspected and characteristics are selected, and then the external electrode 30 is formed and completed. Goods. It is for the following reasons.
[0040]
That is, usually, the characteristics of the varistor are determined by measuring the varistor voltage, the capacitance, and the like from the voltage-current characteristics. However, when the inductor and the varistor are electrically connected in parallel as in the completed antistatic component of the first embodiment, the inductor has a small impedance at low frequencies and is in an apparently short-circuited state. This is because it is difficult to measure the characteristics of.
[0041]
Therefore, it is preferable that the ceramic sintered body 20 before the external electrode 30 is formed as described above is inspected and the characteristics are selected. For this reason, a base electrode for performing a characteristic test was formed on the ceramic sintered body 20. As the base electrode, one base electrode 25a is formed on one end surface of the ceramic sintered body 20 shown in FIG. 1 so as to be connected to the internal electrode 14a of the varistor part 16 and the wiring conductor 12a of the inductor part 15, and the ceramic firing body is formed. Two other base electrodes, a base electrode 25b connected to the internal electrode 14b of the varistor part 16 and a base electrode 25c connected to the wiring conductor 12b of the inductor part 15, were formed on the other end face of the unit 20.
[0042]
In the ceramic sintered body 20 on which the base electrodes 25a, 25b and 25c are formed, the inductor portion 15 and the varistor portion 16 are electrically connected in series and are electrically independent from each other. Can be independently measured and characterized. Specifically, the characteristic inspection was performed as follows.
[0043]
First, a measurement terminal is brought into contact with a base electrode 25a connected to the internal electrode 14a of the varistor part 16 and a base electrode 25b connected to the internal electrode 14b of the varistor part 16 as shown in FIG. Measure the characteristics and determine the varistor voltage V 1mA (A voltage value applied when a current of 1 mA flows) was inspected. Then, the capacitance under an alternating current of 1 V and 1 kHz was measured and inspected.
[0044]
Next, a measurement terminal is brought into contact with a base electrode 25a connected to the wiring conductor 12a of the inductor section 15 and a base electrode 25c connected to the wiring conductor 12b of the inductor section 15 in FIG. The inductance below was measured and inspected.
[0045]
Although it is preferable to form a base electrode in order to perform a characteristic test as in the first embodiment, the internal electrodes 14a and 14b of the varistor part 16 and the wiring conductors 12a and 12b of the inductor part 15 are ceramic sintered. The base electrode is not necessarily required if it is sufficiently exposed at the end face of the body 20 and can be electrically connected to a measurement terminal for characteristic inspection.
[0046]
Subsequently, the static electricity countermeasure component of the first embodiment manufactured as described above was evaluated by performing an electrostatic test. For comparison, a conventional varistor and a conventional inductor were evaluated by performing the same static electricity test.
[0047]
The static electricity test was performed by the circuit shown in FIG. A switch 103 is connected via a resistor 102 to apply a predetermined voltage (2 to 8 kV) from a DC power supply 101 to charge a capacitance box 104 having a capacitance of 150 pF. The switch 105 is opened and the charge charged in the capacitance box 104 is applied as an electrostatic pulse to the protected device 110 via the signal line 108 via the resistor 106. Further, the antistatic component was connected between the signal line 108 connected to the protected device 110 and the ground line 107 as an evaluation sample 109.
[0048]
By measuring the voltage waveform between the signal line 108 and the ground line 107 immediately before the protected device 110 when the electrostatic pulse is applied, the electrostatic pulse is bypassed and the voltage applied to the protected device 110 is suppressed. That is, the effect of suppressing the absorption of the electrostatic countermeasure component, which is the evaluation sample 109, against the electrostatic pulse was evaluated.
[0049]
Examples of the voltage waveforms of the evaluation results are shown in FIGS. 5, 6, 7 and 8. FIG. 5 shows a case where no ESD protection component is provided between the signal line 108 and the ground line 107, that is, a voltage waveform of an electrostatic pulse applied by the electrostatic test circuit shown in FIG. FIG. 6 shows a voltage waveform applied to the protected device 110 when the conventional inductor is connected, and FIG. 7 shows a voltage waveform applied to the protected device 110 when the conventional varistor is connected. FIG. 8 shows a voltage waveform applied to the protected device 110 when the ESD protection component of the first embodiment is connected.
[0050]
As shown in FIGS. 5, 6, 7 and 8, when the conventional inductor of FIG. 6 is provided, the effect of suppressing the voltage at the rising portion of the waveform is small and the voltage applied to the protected circuit is high. After several tens of nanoseconds, the voltage is bypassed to the ground side to reduce the voltage applied to the protected circuit. This is presumably because the inductor has a high impedance in a high-frequency region, and cannot absorb and suppress a high-frequency electrostatic waveform of about several hundred MHz, particularly by bypassing the rising portion.
[0051]
Further, it can be seen that when the conventional varistor of FIG. 7 is provided, there is a great effect in suppressing the voltage at the rising portion of the waveform, and the maximum value of the voltage applied to the protected circuit can be significantly reduced. However, it can be seen that it takes time until the static electricity is completely discharged, and that the voltage is applied to the protected circuit for a long time.
[0052]
On the other hand, when the ESD protection component of the first embodiment shown in FIG. 8 is provided, the characteristics of the varistor dominates at the rising portion because the circuit is a parallel circuit of the inductor and the varistor, and the maximum value of the voltage applied to the protected circuit Can be significantly reduced, and thereafter, the characteristics of the inductor become dominant, and the voltage applied to the protected circuit is weakened by bypassing to the ground side in a short time. As described above, the energy share of the varistor decreases with the passage of time. In addition to the effect of suppressing the absorption of static electricity, the limit value of the varistor can be improved. The degree also improves.
[0053]
Next, the results of the evaluation of the absorption suppression effect of the ESD protection component of the first embodiment against electrostatic pulses by the electrostatic test described above will be specifically described together with the evaluation results of the conventional varistor and the conventional inductor. I do.
[0054]
The samples used for evaluation have the following characteristics. The antistatic component according to the first embodiment has a varistor voltage V 1mA Was 27 V, the capacitance was 2.5 pF, and the inductance of the inductor portion was 10 nH. According to this characteristic, the conventional varistor has a varistor voltage V 1mA Of 27 V and a capacitance of 2.5 pF was used as a sample, and a conventional inductor was used as a sample having an inductance of 10 nH. Note that the varistor voltage V 1mA Indicates a voltage applied when a current of 1 mA flows through the varistor.
[0055]
The evaluation was performed when the voltage of the electrostatic pulse (Vpp shown in FIG. 5) applied by the circuit shown in FIG. 4 was applied while changing the voltage to 2 kV, 4 kV, and 8 kV, and each component was connected to the evaluation sample 109. The voltage waveform applied to the protected device 110 is measured and measured. The maximum value of the voltage of this voltage waveform is Vp, and the voltage 50 nanoseconds after application is V 50 The effect of the suppression was evaluated. (Table 1) shows the evaluation results.
[0056]
[Table 1]
[0057]
As shown in (Table 1), the ESD protection component of the first embodiment has Vp and Vp compared to the case where the conventional varistor and the conventional inductor are used alone. 50 Are extremely small, the effect of suppressing the electrostatic pulse is large, and the effect of protecting the protected device 110 is large.
[0058]
Next, the results of evaluation of the relationship between the characteristics of the ESD protection component of the first embodiment and the effect of suppressing absorption of the ESD pulses by the ESD protection component will be specifically described.
[0059]
First, the characteristics of the varistor section are determined by the varistor voltage V 1mA Is fixed at 27 V and the capacitance is fixed at 2.5 pF, and the results of measuring the voltage waveform applied to the protected device 110 by changing the inductance of the inductor section are shown in Table 2. In the same manner as described above, the evaluation was performed using the maximum value Vp of the voltage of the voltage waveform and the voltage V 50 Was measured, and its inhibitory effect was evaluated. In addition, the evaluation described later also applies to Vp and V 50 Was measured, and its inhibitory effect was evaluated.
[0060]
[Table 2]
[0061]
As shown in Table 2, as the inductance increases, the voltage applied to the protected device 110 also increases. It is considered that this is because the impedance of the inductor depends on the inductance and is hardly bypassed. From this result, it can be seen that the smaller the inductance of the inductor, the greater the effect of suppressing the absorption of the electrostatic pulse, and it is desirable that the value be 100 nH or less in consideration of the withstand voltage level of the protected device.
[0062]
Next, the inductance of the inductor section is fixed at 10 nH, and the varistor voltage V 1mA Is fixed at 27 V, and the results of measuring the voltage waveform applied to the protected device 110 while changing the capacitance of the varistor section are shown in Table 3.
[0063]
[Table 3]
[0064]
As shown in Table 3, when the capacitance of the varistor increases, the voltage applied to the protected device 110 decreases. From this result, it can be seen that the larger the capacitance of the varistor, the greater the suppression effect.
[0065]
On the other hand, if the capacitance of the varistor is increased, the impedance of the varistor decreases, and the higher the frequency of the varistor, the more the signal voltage of the normal signal attenuates and affects the transmission characteristics. In this case, it is desirable that the capacitance of the varistor be 10 pF or less.
[0066]
Next, the inductance of the inductor portion was fixed at 10 nH, and the capacitance of the varistor portion was fixed at 2.5 pF, and the varistor voltage V of the varistor portion was fixed. 1mA Table 4 shows the results of measuring the voltage waveform applied to the protected device 110 while changing.
[0067]
[Table 4]
[0068]
As shown in (Table 4), the varistor voltage V 1mA It can be seen that the voltage applied to the device to be protected 110 also increases as the value increases. This is because the current-voltage curve of the varistor shifts to the high voltage side as it is. From this result, the varistor voltage V 1mA The lower the value, the greater the suppression effect. Considering the withstand voltage level of the protected device, the varistor voltage V 1mA Is desirably 50 V or less.
[0069]
As described above, in the ESD protection component of the present embodiment, the inductance of the inductor portion is small, the capacitance of the varistor portion is large, and the varistor voltage V 1mA The lower the value, the greater the effect of suppressing static electricity, but it is necessary to fabricate it so as to take an optimum value according to the circuit characteristics.
[0070]
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in particular with reference to claims 4 and 11 and 12.
[0071]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a partially cutaway perspective view of an antistatic component according to the second embodiment, and FIG. 10 is a schematic exploded perspective view of the ceramic sintered body according to the second embodiment.
[0072]
9 and 10, reference numeral 60 denotes a ceramic layer, 64 denotes an internal electrode, 66 denotes a varistor portion, 67 denotes an ineffective layer portion, 70 denotes a ceramic sintered body, 71 denotes an inductor conductor, 75 denotes an inductor portion, and 80 denotes an external electrode. is there.
[0073]
As shown in FIGS. 9 and 10, the antistatic component according to the second embodiment includes a ceramic layer 60 of an ineffective layer portion 67 and a varistor portion 66 in which the ceramic layer 60 and the internal electrode 64 are alternately stacked. The ceramic sintered body 70 having a simplified structure, an inductor portion 75 formed of a spiral inductor conductor 71 provided on the outer surface of the ceramic sintered body 70, and the internal electrode 64 and the inductor conductor 71 are electrically connected. And a pair of external electrodes 80 formed at both ends of the ceramic sintered body 70.
[0074]
As described above, the antistatic component according to the second embodiment has a structure in which the varistor formed inside the ceramic sintered body 70 and the inductor provided on the outer surface of the ceramic sintered body 70 are integrated. The internal electrode 64 of the varistor and the inductor conductor 71 are electrically connected in parallel via the external electrode 80.
[0075]
With such a structure, the varistor and the inductor are electrically connected in parallel and integrated as in the case of the antistatic component of the first embodiment. And a large effect of suppressing the voltage applied to the device, and since it is a single component, the size of the device can be reduced and the assembly cost can be reduced. Furthermore, since the inductor is formed on the outer surface of the ceramic sintered body, the adjustment of the inductance characteristics is easy, and the characteristics have high accuracy.
[0076]
Next, a method of manufacturing an antistatic component and an effect of suppressing static electricity according to the second embodiment of the present invention will be described.
[0077]
First, similarly to the method of forming the varistor portion 16 in the first embodiment described above, production of a ceramic raw sheet, printing of a rectangular pattern serving as an internal electrode, production of a laminate block, cutting and separation, and binder of an individual laminate Was removed and baked to produce a ceramic sintered body 70 including the ceramic layer 60 of the voltage-dependent resistor and the internal electrode 64.
[0078]
Next, a paste composed of a metal powder such as Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, an organic vehicle, and an appropriate amount of glass frit is applied to the end surface of the ceramic sintered body 70 so as to be connected to the internal electrode 64, and dried. The external electrodes 80 were formed by baking at 500 to 900 ° C. The ceramic sintered body 70 on which the external electrodes 80 are formed is in a completed state as a varistor.
[0079]
Next, the ceramic sintered body 70 on which the external electrodes 80 were formed was inspected for characteristics as a varistor and selected. The characteristics were measured by measuring the DC voltage-current characteristics and the varistor voltage V 1mA Was inspected, and the capacitance under alternating current of 1 V and 1 kHz was measured and inspected.
[0080]
Subsequently, an underlayer of Ag or Ni is formed on the entire outer surface of the ceramic sintered body 70 on which the external electrodes 80 are formed by using a dry plating method or an electroless plating method in a thickness of 0.5 to 5 μm. An Ag metal film was formed in a thickness of 30 to 50 μm by using the method.
[0081]
Then, using a laser trimming device, the metal film of the ceramic sintered body 70 on which the metal film is formed is irradiated with a laser to partially remove the metal film, and the removal width is 5 to 50 μm. An inductor portion 75 composed of an inductor conductor 71 was formed in a spiral shape with a width of 5 to 50 μm.
[0082]
Next, in order to stabilize the ceramic between the inductor conductors of the ceramic sintered body 70 that has become an unstable phase by laser irradiation, heat treatment is performed at 500 to 900 ° C. Obtained.
[0083]
In the ESD protection component of the second embodiment, the varistor, which is the ceramic sintered body 70 on which the external electrodes 80 are formed as described above, is formed, and then the inductor portion 75 is formed.
[0084]
Therefore, unlike the first embodiment in which the varistor and the inductor are simultaneously laminated, the characteristics of the manufactured varistor are measured and selected, and the inductor portion can be formed only in a non-defective product.
[0085]
Further, since the inductor portion is formed by trimming a metal film formed on the outer surface of the ceramic sintered body 70, the inductor portion can be formed while measuring the inductance value, the variation in inductance is small, and extremely high-precision characteristics can be obtained. Further, it can be formed by finely adjusting the inductance value according to the characteristics of the varistor. Therefore, the non-defective rate is improved.
[0086]
Next, a description will be given of a result of evaluating the effect of suppressing the electrostatic pulse with respect to the antistatic component of Embodiment 2 manufactured as described above. The ESD protection component of the second embodiment used for evaluation has a varistor voltage V 1mA Was 27 V, the capacitance was 2.5 pF, and the inductance of the inductor portion was 10 nH.
[0087]
In the evaluation, the voltage of the electrostatic pulse (Vpp shown in FIG. 5) applied by the circuit shown in FIG. 4 is applied by changing the voltage to 2 kV, 4 kV, and 8 kV, similarly to the electrostatic test described in the first embodiment. The voltage waveform applied to the protected device 110 when the antistatic component of the second embodiment is connected to the evaluation sample 109 is measured, and the maximum value of the voltage waveform is Vp, and 50 ns after application. Voltage of V 50 The effect of the suppression was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 together with the evaluation results of the first embodiment.
[0088]
As shown in (Table 1), the ESD protection component of the second embodiment is similar to the ESD protection component of the first embodiment in that Vp and V are lower than those in the case where the conventional varistor and the conventional inductor are used alone. 50 Are extremely small, the effect of suppressing the electrostatic pulse is large, and the effect of protecting the protected device 110 is large.
[0089]
In the second embodiment, the inductor is formed by forming a metal film on the outer surface of the ceramic sintered body 70 and then forming an inductor portion 75 including the inductor conductor 71 in a spiral using a laser. However, a metal wire may be wound around the outer surface of the ceramic sintered body.
[0090]
In the second embodiment, after the external electrodes are formed, the metal film is formed on the entire outer surface of the ceramic sintered body to form the inductor portion. However, the metal film is formed on the entire outer surface of the ceramic sintered body. After forming the inductor portion and forming the inductor portion, the external electrode may be formed. Further, a metal film may be formed on the entire outer surface of the ceramic sintered body without forming the external electrode by coating and baking, and an end portion of the metal film may be used as the external electrode.
[0091]
In the second embodiment, the surface of the metal film of the inductor conductor is not particularly treated. However, by applying an overcoat of an epoxy resin or the like, higher weather resistance and reliability can be obtained. it can.
[0092]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is a ceramic sintered body having at least a pair of external electrodes, wherein a varistor and an inductor are formed on the ceramic sintered body, and the varistor electrode and the inductor conductor are connected to the external electrode. The varistor and the inductor are electrically connected in parallel, and the varistor and the inductor are electrically connected in parallel and integrated. When installed between the signal line of the equipment circuit and the ground, the electrostatic pulse can be bypassed to the ground by the inductor, and at the same time, the high frequency component that cannot be removed by the inductor can be absorbed by the varistor and applied to the electrical circuit of the equipment This is an excellent antistatic component that has a large voltage suppressing effect. At the same time, since it is a single component, it is possible to reduce the size of the device and to reduce the assembly cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a ceramic sintered body according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an external perspective view of an antistatic component according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the ESD protection component according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of an electrostatic test according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a voltage waveform of an electrostatic pulse applied by an electrostatic test circuit;
FIG. 6 is a diagram showing an example of a voltage waveform applied to a protected device when a conventional inductor is connected.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a voltage waveform applied to a protected device when a conventional varistor is connected.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a voltage waveform applied to a protected device when the ESD protection component of the first embodiment is connected.
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view of an antistatic component according to the second embodiment.
FIG. 10 is a schematic exploded perspective view of a ceramic sintered body according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10,60 ceramics layer
11,71 Inductor conductor
12 Wiring conductor
13 Via conductor
14,64 internal electrode
15,75 Inductor part
16,66 Varistor section
17,67 invalid layer
20,70 Ceramic sintered body
30,80 external electrode
101 DC power supply
102,106 resistance
103, 105 switch
104 capacity box
107 Ground Line
108 signal line
109 Evaluation sample
110 Protected equipment
201 Varistor
202 Inductor
