JP2007081012A - 静電気対策部品の特性検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過電圧保護材料層が形成されていない不良品の流出を未然に防止することができる静電気対策部品の特性検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】セラミック基材１１上に対向するように設けられた少なくとも二つの引出電極１２と、前記引出電極１２の一部と前記引出電極１２間を覆うように設けられ、かつ樹脂をベースとした材料で構成される過電圧保護材料層１３と、前記過電圧保護材料層１３の上に設けられた保護樹脂層１４と、前記セラミック基材１１の端部に形成され、かつ前記引出電極１２と電気的に接続される端子電極１５とを備えた静電気対策部品において、前記端子電極１５間に高電圧を印加した後、特性を検査するようにしたものである。
【選択図】図５

Description

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の特性検査方法に関するものである。

近年、携帯電話等の電子機器の小型化、高性能化が急速に進み、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。しかしながら、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の耐電圧は低下するもので、これにより、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って機器内部の電気回路が破壊するのが増えてきている。これは静電気パルスによって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機器内部の電気回路に印加されるからである。

従来においては、このような静電気パルスへの対策として、静電気が入るラインとグランド間に対策部品を設ける方法がとられているが、近年では信号ラインの信号周波数が数百Ｍｂｐｓ以上といった高速化が進んでおり、前記した対策部品の浮遊容量が大きい場合には信号品質が劣るため、より小さい方が好ましく、したがって、数百Ｍｂｐｓ以上の伝送速度になると１ｐＦの低静電容量の対策部品が必要になってくるものである。

このような高速伝送ラインでの静電気対策として、従来においては、対向するギャップ電極の間に過電圧保護材料を充填するタイプの静電気対策部品が提案されている。

なお、この出願の発明に関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。
特表２００２−５３８６０１号公報

上記した対向するギャップ電極の間に過電圧保護材料を充填するタイプの静電気対策部品は、アルミナ等のセラミック基材上に対向するようにギャップ電極を形成した後、このギャップ電極間を覆うように過電圧保護材料層をスクリーン印刷等によって形成し、その後、保護樹脂層を印刷して形成するようにしているが、従来においては、図７、図８に示すように縦横に数十個ずつの同じパターンをシート状のセラミック基材１上に一度に印刷するようにしているため、印刷によるずれで対向するギャップ電極２間を過電圧保護材料層３で十分に覆うことができない箇所が発生していた。この場合、過電圧保護材料層３を印刷した後、保護樹脂層（図示せず）を印刷してしまうと、外観上は過電圧保護材料層３が問題なく形成されているかどうかを判別することはできないものであった。

この種の静電気対策部品においては、特性検査を行う場合、通常、静電容量値、誘電正接値、絶縁抵抗値の検査を行うようにしているが、例えば、１ｐＦ以下といった低静電容量の静電気対策部品においては、特に過電圧保護材料層が樹脂をベースとした材料で構成されているため、保護樹脂層との物性の違いが見分けにくく、また前記した不具合を前記特性検査によって判別することも困難なものであり、そのため、不良品を出荷してしまうという危険性を有するものであった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の流出を未然に防止することができる静電気対策部品の特性検査方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、セラミック基材上に対向するように設けられた少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極の一部と前記引出電極間を覆うように設けられ、かつ樹脂をベースとした材料で構成される過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられた保護樹脂層と、前記セラミック基材の端部に形成され、かつ前記引出電極と電気的に接続される端子電極とを備えた静電気対策部品において、前記端子電極間に高電圧を印加した後、特性を検査するようにしたもので、この特性検査方法によれば、セラミック基材の端部に形成され、かつ引出電極と電気的に接続される端子電極間に高電圧を印加した後、特性を検査するようにしているため、過電圧保護材料層が形成されていない場合は絶縁劣化が発生することになり、そしてこの絶縁劣化を測定して選別することにより、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の流出を未然に防止することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、検査する特性として絶縁抵抗値を測定するようにしたもので、この特性検査方法によれば、セラミック基材の端部に形成され、かつ引出電極と電気的に接続される端子電極間に高電圧を印加した後、特性を検査する場合、その検査する特性として絶縁抵抗値を測定するようにしているため、過電圧保護材料層が形成されていない場合は、高電圧印加前と、高電圧印加後とでは絶縁抵抗値が大きく変化することになり、これにより、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の流出を未然に防止することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、端子電極間に印加する高電圧のピーク値までの立ち上がり時間を１０ｎｓ未満に設定したもので、この特性検査方法によれば、静電気対策部品が静電気から機器を保護する際にかかる静電気の電気特性におけるピーク値までの立ち上がり時間が１ｎｓ未満の高周波であるため、端子電極間に印加する高電圧のピーク値までの立ち上がり時間を１０ｎｓ未満とすることにより、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の選別を精度良く行うことができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、検査する静電気対策部品を静電容量が１ｐＦ以下である静電気対策部品に特定したもので、この特性検査方法によれば、信号ラインの信号周波数が数百Ｍｂｐｓ以上といった高速化に対しても対応し得る低静電容量の静電気対策部品の検査が容易に行えるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項５に記載の発明は、特に、過電圧保護材料層をスクリーン印刷によって形成したもので、この特性検査方法によれば、過電圧保護材料層の形成が容易に行えるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項６に記載の発明は、特に、過電圧保護材料層を金属粉と樹脂の混合物により構成したもので、この特性検査方法によれば、過電圧保護材料層が形成されているか否かで絶縁抵抗値が大きく変化するため、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の選別が容易に行えるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項７に記載の発明は、特に、静電気対策部品の端子電極間に高電圧を印加することにより静電気対策部品にかかる抑制後の電圧の波高値をオシロスコープで読み取り、その値によって良品判定を行うようにしたもので、この特性検査方法によれば、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の選別が容易に行えるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の静電気対策部品の特性検査方法は、セラミック基材の端部に形成され、かつ引出電極と電気的に接続される端子電極間に高電圧を印加した後、特性を検査するようにしているため、過電圧保護材料層が形成されていない場合は絶縁劣化が発生することになり、そしてこの絶縁劣化を測定して選別することにより、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の流出を未然に防止することができるという優れた効果を奏するものである。

（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１〜７に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１における静電気対策部品の断面図、図２、図３は同静電気対策部品の製造方法を説明するための仕掛品の外観斜視図、図４は同製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図、図５は同静電気対策部品の製造方法を示す工程フロー図である。

図１〜図４において、１１はセラミック基材、１２は引出電極、１３は過電圧保護材料層、１４は保護樹脂層、１５は端子電極である。

図１〜図４に示すように、本発明の実施の形態１における静電気対策部品は、アルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率材料を用いたセラミック基材１１上に、二つの引出電極１２を所定の間隔で対向するように形成し、そして二つの引出電極１２の一部と二つの引出電極１２間を覆うように過電圧保護材料層１３を設け、さらにこの過電圧保護材料層１３の上に、この過電圧保護材料層１３を完全に覆うように保護樹脂層１４を形成し、そして最後にセラミック基材１１の両端部に前記二つの引出電極１２と電気的に接続される端子電極１５を形成することによって構成している。

次に、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について図２、図３、図４、図５にもとづいて説明する。

まず、図２、図５に示すように、アルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率材料を９００〜１３００℃で焼成することにより得られたセラミック基材１１上に、図２に示すようなパターンで、スパッタ、蒸着等によってＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｄ等のいずれかからなる少なくとも二つの引出電極１２を対向するように１０ｎｍ〜２０μｍの厚みで形成した。図２に示すパターン形成は、スパッタや蒸着等によって少なくとも二つの引出電極１２を形成する際にマスクを使用してパターン形成したり、あるいは一つの引出電極１２を形成した後、フォトリソ法を用いてエッチングすることにより少なくとも二つの引出電極１２が対向するように形成しても良いが、過電圧保護材料の過電圧保護効果は対向する二つの引出電極１２間の間隔を小さくした方が優れているため、この二つの引出電極１２間の間隔を小さくするためには、フォトリソ法を用いることが望ましい。なお、前記二つの引出電極１２間の間隔は５０μｍ以下が望ましい。

次に、図３、図５に示すように、Ａｇ等の金属粉とエポキシ樹脂等の硬化用樹脂の混合物からなる過電圧保護材料ペーストを、スクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで印刷し、かつ１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより過電圧保護材料層１３を形成した。この場合、過電圧保護材料層１３は、図２に示す対向する二つの引出電極１２の一部と、対向する二つの引出電極１２間を覆うようにパターン形成されるものである。

最後に、図４、図５に示すように、前記過電圧保護材料層１３を完全に覆い、かつ両端に引出電極１２の端部が残った状態となるように、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなる保護樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて１０〜１００μｍの厚みで印刷し、かつ１５０℃で５〜１５分間乾燥させ、その後、１５０〜２００℃で１５〜６０分間硬化させることにより、保護樹脂層１４を形成するとともに、引出電極１２の端部と電気的に接続されるように、Ａｇ等の金属粉とエポキシ樹脂等の硬化用樹脂の混合物からなる電極ペーストを塗布して乾燥させ、かつ硬化させることによりセラミック基材１１の両端部に端子電極１５を形成して本発明の実施の形態１における静電気対策部品を得た。

上記した本発明の実施の形態１における静電気対策部品は、図６に示す回路により、図５の工程フロー図における高電圧の印加を行った。

すなわち、図６に示すスイッチ１６を接続（オン）することにより直流電源１７より抵抗１８、スイッチ１６を介して容量ボックス１９に所定の電圧を印加し、これにより、容量ボックス１９に電荷をチャージし、その後、スイッチ１６を開放（オフ）するとともに、スイッチ２０を接続（オン）して、容量ボックス１９にチャージした電荷を、抵抗２１を介して信号ライン２２より本発明の実施の形態１における静電気対策部品２３に印加していた。この静電気対策部品２３は、図６に示すように、信号ライン２２とグランドライン２４間に接続した。

そして高電圧を印加した時の本発明の実施の形態１における静電気対策部品２３の直前の信号ライン２２とグランドライン２４間の電圧波形をオシロスコープ２５で測定することにより、本発明の実施の形態１における静電気対策部品２３にかかる電圧を実際に評価した。

（表１）は過電圧保護材料層１３が形成されたサンプルと、過電圧保護材料層１３が形成されていないサンプルの高電圧印加前後の特性と高電圧印加時の印加電圧値を示したものである。印加条件は図６に示す直流電源１７の電圧値が８ｋＶ、容量ボックス１９の静電容量が１５０ｐＦ、抵抗２１の抵抗値が３３０Ωである。

（表１）から明らかなように、高電圧印加前においては、静電容量および絶縁抵抗値は、過電圧保護材料層１３が形成されたサンプルと、過電圧保護材料層１３が形成されていないサンプルとでは特に大きな差はないが、高電圧印加後においては、過電圧保護材料層１３が形成されていないサンプルでは絶縁抵抗値が大きく劣化しており、一方、静電容量も正確に測定することは不可能であった。また静電気対策部品２３にかかった電圧は、過電圧保護材料層１３が形成されたサンプルはバイパス効果があるため、オシロスコープ２５で捕捉した電圧は過電圧保護材料層１３が形成されていないサンプルと比較して大幅に減少していることがわかる。これによって、過電圧保護材料層１３が形成されているかいないかの判定を行うことができるため、過電圧保護材料層１３が形成されていない不良品の流出を未然に防止することができるものである。

なお、上記本発明の実施の形態１においては、印加条件として、容量ボックス１９の静電容量を１５０ｐＦ、抵抗２１の抵抗値を３３０Ωとしたが、この印加条件は、これに限定されるものではなく、過電圧保護材料層１３が形成されていないサンプルで絶縁抵抗値が劣化し、一方、過電圧保護材料層１３が形成されたサンプルで絶縁抵抗値の劣化が生じない条件であれば、どのような組み合わせでも構わない。

また、上記本発明の実施の形態１においては、絶縁抵抗値、静電容量の変化あるいは静電気対策部品に実際に印加された電圧値によって選別を行ったが、誘電正接等の他の電気特性によって選別を行っても良い。

そしてまた、上記本発明の実施の形態１においては、オシロスコープ２５によって静電気対策部品２３に実際に印加された電圧値を測定したが、その電圧値によって製品の出来栄え（静電気吸収特性）を検査することも可能である。

さらに、上記本発明の実施の形態１においては、端子電極１５間に印加する高電圧のピーク値までの立ち上がり時間を１０ｎｓ未満に設定しているもので、この場合、前記静電気対策部品２３が静電気から機器を保護する際にかかる静電気の電気特性は、ピーク値までの立ち上がり時間が１ｎｓ未満の高周波であるため、端子電極１５間に印加する高電圧のピーク値までの立ち上がり時間を１０ｎｓ未満とすることにより、過電圧保護材料層１３が形成されていない不良品の選別を精度良く行うことができるものである。また、不良品の選別においては、１０ｎｓ未満の高周波の高電圧を印加する方が望ましく、この場合、１ｎｓ以下の高電圧であればさらに良いものである。

さらにまた、上記本発明の実施の形態１においては、過電圧保護材料層１３をスクリーン印刷によって形成しているため、過電圧保護材料層１３の形成が容易に行え、また、検査する静電気対策部品２３は静電容量が１ｐＦ以下である静電気対策部品に特定しているため、信号ラインの信号周波数が数百Ｍｂｐｓ以上といった高速化に対しても対応し得る低静電容量の静電気対策部品の検査が容易に行えるという効果も得られるものである。

本発明にかかる静電気対策部品の特性検査方法は、セラミック基材の端部に形成され、かつ引出電極と電気的に接続される端子電極間に高電圧を印加した後、特性を検査するようにしているため、過電圧保護材料層が形成されていない場合は絶縁劣化が発生することになり、そしてこの絶縁劣化を測定して選別することにより、過電圧保護材料層が形成されていない不良品の流出を未然に防止することができるものである。

本発明の実施の形態１における静電気対策部品の断面図 同静電気対策部品の製造方法を説明するための仕掛品の外観斜視図 同静電気対策部品の製造方法を説明するための仕掛品の外観斜視図 同製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図 同静電気対策部品の製造方法を示す工程フロー図 同静電気対策部品に高電圧を印加するための回路図 従来の静電気対策部品におけるギャップ電極を複数形成した状態を示すシート状のセラミック基材の上面図 同静電気対策部品におけるギャップ電極間に過電圧保護材料層を形成した状態を示すシート状のセラミック基材の上面図

符号の説明

１１ セラミック基材
１２ 引出電極
１３ 過電圧保護材料層
１４ 保護樹脂層
１５ 端子電極
１６ スイッチ
１７ 直流電源
１８ 抵抗
１９ 容量ボックス
２０ スイッチ
２１ 抵抗
２２ 信号ライン
２３ 静電気対策部品
２４ グランドライン
２５ オシロスコープ

Claims (7)

1. セラミック基材上に対向するように設けられた少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極の一部と前記引出電極間を覆うように設けられ、かつ樹脂をベースとした材料で構成される過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられた保護樹脂層と、前記セラミック基材の端部に形成され、かつ前記引出電極と電気的に接続される端子電極とを備えた静電気対策部品において、前記端子電極間に高電圧を印加した後、特性を検査するようにした静電気対策部品の特性検査方法。
2. 検査する特性として絶縁抵抗値を測定するようにした請求項１記載の静電気対策部品の特性検査方法。
3. 端子電極間に印加する高電圧のピーク値までの立ち上がり時間を１０ｎｓ未満に設定した請求項１記載の静電気対策部品の特性検査方法。
4. 検査する静電気対策部品を静電容量が１ｐＦ以下である静電気対策部品に特定した請求項１記載の静電気対策部品の特性検査方法。
5. 過電圧保護材料層をスクリーン印刷によって形成した請求項１記載の静電気対策部品の特性検査方法。
6. 過電圧保護材料層を金属粉と樹脂の混合物により構成した請求項１記載の静電気対策部品の特性検査方法。
7. 静電気対策部品の端子電極間に高電圧を印加することにより静電気対策部品にかかる抑制後の電圧の波高値をオシロスコープで読み取り、その値によって良品判定を行うようにした請求項１記載の静電気対策部品の特性検査方法。

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