JP2010129320A - Ｅｓｄ保護デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＳＤ特性の調整や安定化が容易であるＥＳＤ保護デバイス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＥＳＤ保護デバイス１０は、（ａ）内部に空洞部１３が形成され、空洞部１３の内周面の少なくとも一部が、導電材料１４ｋが分散されている補助電極部１４により形成された、絶縁性基板１２と、（ｂ）補助電極部１４に接し、かつ絶縁性基板１２の内部において平面方向に延在する第一の放電電極１６と、（ｃ）補助電極部１４に接し、かつ絶縁性基板１２の内部において第一の放電電極１６とは異なる平面に含まれ平面方向に延在する、第二の放電電極１８と、（ｄ）絶縁性基板１２の表面に形成され、第一の放電電極１６及び第二の放電電極１８とそれぞれ接続された外部電極２２，２４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＳＤ保護デバイス及びその製造方法に関し、詳しくは、絶縁性基板の空洞部内に放電電極が対向して配置されたＥＳＤ保護デバイスについてＥＳＤ特性及び信頼性を向上する技術に関する。

ＥＳＤ（Electro-Static Discharge；静電気放電）とは、帯電した導電性の物体（人体等）が、他の導電性の物体（電子機器等）に接触、あるいは充分接近したときに、激しい放電が発生する現象である。ＥＳＤにより電子機器の損傷や誤作動などの問題が発生する。これを防ぐためには、放電時に発生する過大な電圧が電子機器の回路に加わらないようにする必要がある。このような用途に使用されるのがＥＳＤ保護デバイスであり、サージ吸収素子やサージアブソーバとも呼ばれている。

ＥＳＤ保護デバイスは、例えば回路の信号線路とグランド（接地）との間に配置する。ＥＳＤ保護デバイスは、一対の放電電極を離間して対向させた構造であるので、通常の使用状態では高い抵抗を持っており、信号がグランド側に流れることはない。これに対し、例えば携帯電話等のアンテナから静電気が加わる場合のように、過大な電圧が加わると、ＥＳＤ保護デバイスの放電電極間で放電が起こり、静電気をグランド側に導くことができる。これにより、ＥＳＤデバイスよりも後段の回路には、静電気による電圧が印加されず、回路を保護することができる。

例えば図１２の分解斜視図及び図１３の断面図に示すＥＳＤ保護デバイスは、絶縁性セラミックシート２が積層されるセラミック多層基板７内に空洞部５が形成され、外部電極１と導通した放電電極６が空洞部５内に対向配置され、空洞部５に放電ガスが閉じ込められている。放電電極６間で絶縁破壊を起こす電圧が印加されると、空洞部５内において放電電極６間で放電が起こり、その放電により過剰な電圧をグランドへ導き、後段の回路を保護することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−４３９５４号公報

しかし、このようなＥＳＤ保護デバイスでは、次のような問題点がある。

放電電極間の間隔のばらつきによって、ＥＳＤ応答性が変動し易い。また、放電電極が対向する領域の面積によってＥＳＤ応答性を調整する必要があるが、その調整には製品サイズ等による制限のため、所望とするＥＳＤ応答性を実現しにくい場合がある。

本発明は、かかる実情に鑑み、ＥＳＤ特性の調整や安定化が容易であるＥＳＤ保護デバイス及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したＥＳＤ保護デバイスを提供する。

ＥＳＤ保護デバイスは、（ａ）内部に空洞部が形成され、該空洞部の内周面の少なくとも一部が、導電材料が分散されている補助電極部により形成された、絶縁性基板と、（ｂ）前記補助電極部に接し、かつ前記絶縁性基板の内部において平面方向に延在する第一の放電電極と、（ｃ）前記補助電極部に接し、かつ前記絶縁性基板の内部において前記第一の放電電極とは異なる平面に含まれ平面方向に延在する、第二の放電電極と、（ｄ）前記絶縁性基板の表面に形成され、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極とそれぞれ接続された外部電極とを有する。

上記構成によれば、外部電極間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、放電電極間で放電が発生する。この放電は、主に空洞部の内周面に沿って発生する。このような沿面放電が発生する空洞部の内周面の少なくとも一部が、導電材料を含む補助電極部で形成されているため、電子の移動が起こりやすくなり、より効率的に放電現象を生じさせることができる。

補助電極部の寸法・形状、補助電極部に含まれる導電材料の量や種類、分布等より、放電開始電圧等のＥＳＤ特性の調整が可能となる。そのため、ＥＳＤ特性の調整が容易になる。また、補助電極部によってもＥＳＤ特性の調整が可能となるため、放電電極間の間隔のみでＥＳＤ特性を調整する場合と比べ、ＥＳＤ特性のバラツキを小さくすることができ、ＥＳＤ特性の安定化を図ることができる。

また、同一平面内に含まれる放電電極間で放電を発生させる場合と比べると、放電電流が流れる放電領域の幅（放電電流が流れる方向に直角方向の寸法）を大きくすることができるため、放電開始電圧等のＥＳＤ特性の調整がより容易である。

好ましくは、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極の少なくとも一方は、前記空洞部の内底面から離れて形成されている。

この場合、第一の放電電極及び第二の放電電極の少なくとも一方は空洞部内に露出しないため、第一の放電電極と第二の放電電極とは空洞部を介して重ならない。そのため、第一の放電電極と第二の放電電極とが空洞部を介して重なって不要な容量が発生することを防止できる。

好ましくは、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極は、前記空洞部内に露出している。

この場合、第一の放電電極と第二の放電電極とが空洞部を介して対向しているため、第一の放電電極と第二の放電電極との間で、沿面放電だけでなく、空洞部内での空中放電も発生させることができる。これによって、よりＥＳＤに対する応答特性を向上させることができる。

好ましくは、前記補助電極部は、前記導電材料とともに絶縁材料が分散されてなる。

この場合、導電材料同士の接触が防止される。また、補助電極部と基板本体との密着性が向上する。

好ましくは、前記補助電極部は、前記導電材料の含有率が１０ｖｏｌ％以上、５０ｖｏｌ％以下である。

補助電極部の導電材料の含有率が１０ｖｏｌ％以上であると、導電材料が空洞部の内周面に露出する面積が大きくなり、沿面放電を促進させることができる。補助電極部の導電材料の含有率が５０ｖｏｌ％以下であると、導電材料同士の接触率が低下し、補助電極部自体の絶縁性を保つことができる。

好ましくは、前記絶縁性基板は、（ａ）貫通孔が形成された少なくとも１層の第一の絶縁層と、（ｂ）前記第一の絶縁層の両側にそれぞれ積層された、少なくとも１層の第二の絶縁層及び少なくとも１層の第三の絶縁層と、（ｃ）前記第一の絶縁層の前記貫通孔に形成された前記補助電極部とを含む多層基板である。

この場合、ＥＳＤ保護デバイスの作製が容易である。

好ましくは、前記絶縁性基板はセラミック基板である。

この場合、ＥＳＤ保護デバイスの作製が容易である。

また、本発明は、以下のように構成したＥＳＤ保護デバイスの製造方法を提供する。

ＥＳＤ保護デバイスの製造方法は、（ｉ）第一の絶縁層に貫通孔を形成する、第１の工程と、（ii）第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面の少なくとも一部に、導電材料を含む補助電極部形成用材料を付着させる、第２の工程と、（iii）第二の絶縁層及び第三の絶縁層の一方主面にそれぞれ、第一の放電電極及び第二の放電電極を形成する、第３の工程と、（iｖ）前記第一の絶縁層の一方主面及び前記第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面に付着させられた前記補助電極部形成用材料に前記第一の放電電極が接するように前記第二の絶縁層を積層するとともに、前記第一の絶縁層の他方主面及び第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面に付着させられた前記補助電極部形成用材料に前記第二の放電電極が接するように前記第三の絶縁層を積層する、第４の工程と、（ｖ）前記第４の工程により得られた積層体に、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極とそれぞれ接続された外部電極を形成する、第５の工程とを備える。

この場合、ＥＳＤ保護デバイスの作製が容易である。

好ましくは、前記第１の工程において、前記第一の絶縁層の両主面に形成された前記貫通孔の開口の大きさが異なる。

この場合、第１の絶縁層の貫通孔がテーパ状になるため、補助電極部形成用材料を貫通孔の内周面に付着させやすい。

好ましくは、前記第２の工程において、前記第一の絶縁層の前記貫通孔の大きい側の前記開口から、スクリーン印刷法、電子写真法又はインクジェット法のいずれかの方法により、前記補助電極部形成用材料を、前記貫通孔の内周面に付着させる。

この場合、第一の絶縁層の貫通孔の内周面に、補助電極部形成用材料を付着させるのが容易である。

好ましくは、前記第２の工程と前記第３の工程との間に、前記第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面に前記補助電極部形成用材料が付着させられた状態を保ちつつ、前記第一の絶縁層の前記貫通孔内に空洞部形成用材料を充填する工程をさらに備える。前記第４の工程と前記第５の工程の間、又は前記第５の工程の後に、前記空洞部形成用材料を消失させる工程をさらに備える。

この場合、空洞部形成用材料で補助電極部形成用材料の剥離を防ぎ、確実に補助電極部を形成できる。補助電極部形成用材料は、例えば、第４の工程により得られた積層体の焼成時に消失する樹脂ペーストやカーボンペーストなどである。

また、本発明は、以下のように構成したＥＳＤ保護デバイスの製造方法を提供する。

ＥＳＤ保護デバイスの製造方法は、（ｉ）貫通孔を有し、かつ導電材料と絶縁性材料とを含む補助電極部形成層を用意する、第１の工程と、（ii）第二の絶縁層及び第三の絶縁層の一方主面に、それぞれ、第一の放電電極及び第二の放電電極を形成する、第２の工程と、（iii）前記第二の絶縁層と前記第三の絶縁層との間に前記補助電極部形成層が挟持され、前記補助電極部形成層の一方主面に前記第一の放電電極が接し、前記補助電極部形成層の他方主面に前記第二の放電電極が接するように、前記補助電極部形成層の両側に第二の絶縁層及び第三の絶縁層をそれぞれ積層する、第３の工程と、（iｖ）前記第３の工程により得られた積層体に、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極とそれぞれ接続された外部電極を形成する、第４の工程とを備える。

この場合、ＥＳＤ保護デバイスの作製が容易である。

好ましくは、前記第１の工程と前記第２の工程との間に、前記補助電極部形成層の前記貫通孔に空洞部形成用材料を充填する工程をさらに備える。前記第３の工程と前記第４の工程の間、又は前記第４の工程の後に、前記空洞部形成用材料を消失させる工程をさらに備える。

この場合、空洞部形成用材料で補助電極部形成層の剥離を防ぎ、確実に補助電極部を形成できる。空洞部形成用材料は、例えば、第４の工程により得られた積層の焼成時に消失する樹脂ペーストやカーボンペーストなどである。

本発明によれば、ＥＳＤデバイスのＥＳＤ特性の調整や安定化が容易である。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１１を参照しながら説明する。

＜実施例１＞ 実施例１のＥＳＤ保護デバイス１０について、図１〜図５を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、ＥＳＤ保護デバイス１０の断面図である。図１（ｂ）は、ＥＳＤ保護デバイス１０の要部斜視図である。

図１（ａ）に示すように、ＥＳＤ保護デバイス１０は、複数の絶縁層が積層されたセラミック多層基板の基板本体１２の内部に、空洞部１３が形成されている。空洞部１３内には、互いに異なる面に含まれる一対の放電電極１６，１８の一部１６ｓ，１８ｓが露出し、空洞部１３を介して互いに対向している。放電電極１６，１８は、空洞部１３から基板本体１２の表面まで互いに逆向きに平面方向に延在し、それぞれ、基板本体１２の表面に形成された外部電極２２，２４に接続されている。外部電極２２，２４は、ＥＳＤ保護デバイス１０を実装するために用いる。

空洞部１３は、図１（ｂ）に示すように略筒形状に形成されている。図１（ａ）に模式的に示すように、空洞部１３の内周面に沿って、絶縁材料中に導電材料１４ｋが分散されている補助電極部１４が形成され、補助電極部１４によって、空洞部１３の内周面の少なくとも一部が形成されている。補助電極部１４中の導電材料１４ｋは分散した状態で分布しているので、補助電極部１４自体は絶縁性を有する。補助電極部１４が導電材料１４ｋとともに絶縁材料が分散されてなる場合には、導電材料１４ｋ同士の接触が防止される。また、補助電極部１４と基板本体１２との密着性が向上する。

放電電極１６，１８間は、通常は導通しないが、外部電極２２，２４間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、空洞部１３内において放電が発生し、放電電流が流れる。このとき、主として空洞部１３と基板本体１２との界面、すなわち空洞部１３の内周面に沿って沿面放電が発生する。この空洞部１３の内周面に沿って、導電材料１４ｋを含む補助電極部１４が形成されているので、導電材料１４ｋによって電子の移動が起こりやすくなる。その結果、補助電極部を設けない場合よりも効率的に放電現象を生じさせることができる。

補助電極部１４の寸法・形状や、補助電極部１４に含まれる導電材料１４ｋの量や種類、分布等より、放電開始電圧等のＥＳＤ特性の調整が可能となる。そのため、ＥＳＤ特性の調整が容易になる。また、補助電極部１４によってもＥＳＤ特性の調整が可能となるため、放電電極間の間隔のみによってＥＳＤ特性を調整する場合と比べ、ＥＳＤ特性のバラツキを小さくすることができ、ＥＳＤ特性の安定化を図ることができる。

さらには、放電電極１６，１８の一部１６ｓ，１８ｓが空洞部１３を介して対向しているため、放電電極１６，１８間で、沿面放電だけでなく、空洞部１３内での空中放電も発生させることができる。これによって、ＥＳＤに対する応答特性をさらに向上させることができる。

次に、ＥＳＤ保護デバイス１０の製造方法について、図２〜図５を参照しながら説明する。

（１）材料の作製
まず、基板本体１２、放電電極１６，１８、空洞部１３を形成するため材料を作製する。

基板本体１２のセラミック材料には、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｉを中心とした組成からなる材料（ＢＡＳ材）を用いる。各素材を所定の組成になるよう調合、混合し、８００℃〜１０００℃で仮焼して得られた仮焼粉末を、ジルコニアボールミルで１２時間粉砕し、セラミック粉末を得る。このＢＡＳ材仮焼後セラミック粉末に、トルエン・エキネンなどの有機溶媒を加え混合する。さらにバインダー、可塑剤を加え混合し、スラリーを得る。このようにして得られたスラリーを、ドクターブレード法によりＰＥＴフィルム上へ成形し、任意の厚み（１０μｍ〜５０μｍ）のセラミックグリーンシートを得る。

放電電極１６，１８を形成するために、電極ペーストを作製する。平均粒径約２μｍのＣｕ粉８０ｗｔ％とエチルセルロース等からなるバインダー樹脂に溶剤を添加し、攪拌、混合することで、電極ペーストを得る。

空洞部１３を形成するために、樹脂と溶剤のみからなる樹脂ペーストを、電極ペーストと同様の方法にて作製する。樹脂材料には、例えば、ＰＥＴ、ポリプロピレン、エチルセルロース、アクリル樹脂など、焼成時に燃焼、分解、溶融、気化などにより消失する樹脂を用いる。

（２）補助電極部形成
厚さ１０μｍのセラミックグリーンシートにレーザー加工にて貫通孔を形成する。貫通孔の内周面に、スクリーン印刷法、電子写真法、又はインクジェット法により、補助電極部を形成する。

（ａ）スクリーン印刷法による補助電極部形成方法
スクリーン印刷法による場合は、補助電極部形成用材料としてペーストを作製し、作製したペーストを用いて補助電極部を形成する。

補助電極部形成用のペーストは、次のいずれかの方法によって作製する。

［ペースト作製法（１）−１］
図２（ａ）の概略図に示すように、ペースト５０は、平均粒径約３μｍのＣｕ粉６０を所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤７０を添加し攪拌、混合することで得る。樹脂と溶剤を７０ｗｔ％とし、残りの３０ｗｔ％をＣｕ粉とする。ペースト５０は、通常の電極ペースト（８０Ｐａ・ｓ）よりも低粘度（３０Ｐａ・ｓ）の状態にする。このペースト５０は、Ｃｕ粉６０の含有率が低いため、焼成後も絶縁性を保つ。

［ペースト作製法（１）−２］
図２（ｂ）の概略図に示すように、ペースト５２は、Ｃｕ粉６１がＡｌ_２Ｏ_３被覆層６２で被覆された平均粒径約３μｍのＡｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉６４を所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤７２を添加し攪拌、混合することで得る。樹脂と溶剤７２を５０ｗｔ％とし、残りの５０ｗｔ％をＡｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉６４とする。ペースト５２は、通常の電極ペースト（８０Ｐａ・ｓ）よりも低粘度（３０Ｐａ・ｓ）の状態にする。このペースト５２は、Ａｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉６４を用いているため、焼成後も絶縁性を保つ。

［ペースト作製法（２）−１］
図２（ｃ）の概略図に示すように、ペースト５４は、平均粒径約３μｍのＣｕ粉６０とＢＡＳ材仮焼後セラミック粉６６を所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤７４を添加し、攪拌、混合することで得る。樹脂と溶剤７４を４０ｗｔ％とし、Ｃｕ粉６０を４０ｗｔ％、セラミック粉６６を２０ｗｔ％とした。ペースト５４は、通常の電極ペースト（８０Ｐａ・ｓ）よりも低粘度（３０Ｐａ・ｓ）の状態にする。このペースト５４は、Ｃｕ粉６０以外にセラミック粉６６を含むため、焼成後も絶縁性を保つ。

［ペースト作製法（２）−２］
図２（ｄ）の概略図に示すように、ペースト５６は、平均粒径約３μｍのＡｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉６４とＢＡＳ材仮焼後セラミック粉６６を所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤７６を添加し、攪拌、混合することで得る。樹脂と溶剤７６を４０ｗｔ％とし、Ａｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉６４を５０ｗｔ％、セラミック粉６６を１０ｗｔ％とする。ペースト５６は、通常の電極ペースト（８０Ｐａ・ｓ）よりも低粘度（３０Ｐａ・ｓ）の状態にする。ペースト５６は、Ａｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉６５とセラミック粉６７とを用いており、焼成後も絶縁性を保つ。

［補助電極部形成］
補助電極部は、セラミックグリーンシートの貫通孔の内周面に、作製した補助電極部形成用ペーストを付着させることにより形成する。

具体的には、例えば図３の要部拡大断面図に示すように、ＰＥＴフィルム上にセラミックグリーンシート１５が形成されている状態で、ＰＥＴフィルム側からレーザー加工機にて、φ９０μｍの貫通孔（ビア）１１を形成した後、ＰＥＴフィルム側から貫通孔１１内に補助電極部形成用のペースト５０，５４を充填する。

充填されたペースト５０，５４は、ペースト粘度が低い上、セラミックグリーンシート１５が薄いことから、貫通孔１１の内周面１１ｓにのみ付着した状態になる。

また、レーザー加工の際に、貫通孔１１の開口１１ａ，１１ｂの大きさが異なるように、貫通孔１１を例えば円錐台形状に形成し、貫通孔１１の断面をテーパ形状に形成することで、ペースト５０，５４をより付着させやすくする。

なお、ペースト５０，５４により形成される補助電極部自体は、Ｃｕ粉６０が分散した状態で配置されるため、焼成後も絶縁性を保った状態である。また、他のペースト５２，５６を充填してもよい。

（ｂ）電子写真法による補助電極部形成
電子写真法により補助電極部を形成する場合は、まず、補助電極部形成用材料として、導電性粉末のトナーに加工し、作製したトナーを用いて補助電極部を形成する。

［トナー作製］
トナーは次のように作製する。
１．Ｃｕ粉（平均粒径３μｍ）と樹脂を混合し、表面処理機を用いてＣｕ粉の表面に樹脂を被覆する。
２．上記１．のサンプルを分級し、微粉と粗粉を除去する。
３．上記２．の操作によって得られたカプセルＣｕ紛と外添剤を混合し、表面処理機にてカプセルＣｕ紛表面に外添剤を均一に付着させる。
４．上記３．の操作によって得られたカプセルＣｕ紛とキャリアを混合し、現像剤となるトナーを得る。

[補助電極部形成］
補助電極部は次のように形成する。
１．ＰＥＴフィルム上にセラミックグリーンシートが形成された状態で、セラミックグリーンシート側からレーザー加工機にてφ９０μｍの貫通孔（ビア）を形成する。
２．感光体を一様に帯電させる。
３．ＬＥＤにて帯電した感光体に、補助電極部の形状に光を照射し、潜像を形成する。
４．現像バイアスをかけ、感光体上にトナーを現像する。トナーの塗布量は、現像バイアスの大きさによって制御することができる。
５．補助電極部のパターンが現像された感光体とセラミックグリーンシートを重ね、トナーをセラミックグリーンシートの貫通孔の内周面に転写する。
６．補助電極部のパターンが転写されたセラミックグリーンシートをオーブンに入れ、トナーを定着させ、図４の要部拡大断面図に示すように、貫通孔１１の内周面１１ｓにトナー８０が付着し、補助電極部のパターンが形成されたセラミックグリーンシート１５を得る。

なお、焼成後も補助電極部自体は絶縁性を保った状態である。

（ｃ）インクジェット法による補助電極部形成
インクジェット法による場合は、次のように補助電極部を形成する。

ＰＥＴフィルム上にセラミックグリーンシートが形成された状態で、セラミックグリーンシート側からレーザー加工機にてφ９０μｍの貫通孔（ビア）を形成する。次いで、Ｃｕ粒を含有するインク、すなわち補助電極部形成用材料を、インクジェット法にて貫通孔の内周面に塗布する。

なお、焼成後も補助電極部自体は絶縁性を保った状態である。

（３）貫通孔への樹脂ペースト充填、スクリーン印刷による放電電極塗布
補助電極部が形成された貫通孔に樹脂ペーストを充填する。放電電極は、補助電極部と異なるセラミックグリーンシートに、スクリーン印刷法にて形成する。放電電極の幅は、１００μｍとする。

（４）積層、圧着
図５の断面図に示すように、放電電極１６，１８が形成されたセラミックグリーンシート１５ａ，１５ｃの間に、補助電極部が形成されたセラミックグリーンシート１５ｂが挟まれるように、セラミックグリーンシート１５ａ，１５ｂ，１５ｃを、通常の多層部品と同様に積層し、圧着して、積層体を形成する。このとき、放電電極１６，１８が、中間層のセラミックグリーンシート１５ｂに形成されている補助電極部に接するように、セラミックグリーンシート１５ａ，１５ｂ，１５ｃを積層する。ここでは、積層体の厚みが０．３５ｍｍとなり、その厚み方向の中央に放電電極と空洞部が配置されるように、セラミックグリーンシート１５ａ，１５ｂ，１５ｃを積層する。

（５）カット、端面電極塗布
ＥＳＤ保護デバイスの複数個分を含むように積層体を形成する場合には、積層体を、ＬＣフィルタのようなチップタイプの部品と同様に金型を用いて切断して、各チップの個片に分割する。ここでは１．０ｍｍ×０．５ｍｍになるように切断する。その後、各チップの端面に電極ペーストを塗布し、外部電極を形成する。

（６）焼成
外部電極を形成したチップを、通常の多層部品と同様に、Ｎ_２雰囲気中で焼成する。貫通孔に充填された樹脂ペーストは焼成時に消失し、これによって空洞部１３が形成される。ＥＳＤに対する応答電圧を下げるため空洞部１３にＡｒ、Ｎｅなどの希ガスを導入する場合には、セラミック材料の収縮、焼結が行われる温度領域をＡｒ、Ｎｅなどの希ガス雰囲気で焼成すればよい。酸化しない電極材料（Ａｇなど）の場合には、大気雰囲気でもかまわない。

（７）めっき
焼成後のチップの外部電極上に、ＬＣフィルタのようなチップタイプの部品と同様に、電解Ｎｉ、Ｓｎメッキを行う。

以上により、ＥＳＤ保護デバイスが完成する。

基板本体１２のセラミック材料は、特に上記した材料に限定されるものでなく、絶縁性のものであればよいため、フォルステライトにガラスを加えたものや、ＣａＺｒＯ_３にガラスを加えたものなど、他のものを用いてもよい。

放電電極１６，１８の電極材料もＣｕだけでなく、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗやこれらの組み合わせでもよい。

補助電極部１４に用いる導電性粉末は、Ｃｕだけでなく、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の遷移金属群より選ばれた少なくとも１種類の金属とすることが望ましい。また、これら金属を単体で用いてもよいが、合金として用いることも可能である。さらに、これらの金属の酸化物を用いてもよい。又は、ＳｉＣのような半導体材料でもよい。

また、これらの金属にＡｌＯ_３、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２などの無機材料や、ＢＡＳのような混合仮焼材料をコートしたものを用いてもよい。もしくは、樹脂などの有機材料をコートしたものを用いてもよい。これらのコート粉を用いることで導電性粉末同士の接触を阻害し、ショート耐性を向上させる。

補助電極部の導電材料の平均粒子径は、０．０５μｍ〜１０μｍの範囲が好ましく、さらに好ましい範囲は、０．１μｍ〜５μｍである。粒径が小さいほど空洞部に露出される導電材料の表面積が大きくなり、放電開始電圧の低下とＥＳＤに対する応答特性向上及び劣化の低減を得られる。

補助電極部が導電材料と絶縁材料からなる場合、補助電極部の導電材料の含有率は、１０ｖｏｌ％以上、５０ｖｏｌ％以下が好ましい。補助電極部の導電材料の含有率が１０ｖｏｌ％以上であると、導電材料が空洞部の内周面に露出する面積が大きくなり、沿面放電を促進させることができる。補助電極部の導電材料の含有率が５０ｖｏｌ％以下であると、導電材料同士の接触率が低下し、補助電極部自体の絶縁性を保つことができる。ただし、補助電極部の導電材料の含有率は上記範囲に限定されるものではない。導電材料の粒径等その他の条件を適宜調整することによって、上記と同様の効果を奏することができる。

空洞部１３を形成するために樹脂ペーストを用いたが、樹脂でなくともカーボンなど、焼成で消失するものならばよい。

＜比較例＞ 比較例のＥＳＤ保護デバイス１０ｘについて、図６を参照しながら説明する。

図６（ａ）の断面図に示すように、比較例のＥＳＤ保護デバイス１０ｘは、基板本体１２ｘの内部に形成された空洞部１３ｘに、同一平面内に含まれるように配置されている放電電極１６ｘ，１８ｘの先端１６ｋ，１８ｋ側が露出している。放電電極１６ｘ，１８ｘ間及び放電電極１６ｘ，１８ｘと基板本体１２ｘとの界面とに沿って、導電材料１４ｋを含む補助電極部１４ｘが形成されている。外部電極２２，２４間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、空洞部１３ｘ内において放電電極１６ｘ，１８ｘで放電が発生する。

図６（ｂ）の要部拡大斜視図に示すように、放電電極１６ｘの幅をＬとすると、放電電流が流れる放電領域の幅（放電電流の方向に対して直角方向の寸法）は、略Ｌとなる。

これに対して、実施例１では、図１（ｂ）に示すように空洞部１３の直径をＤとすると、放電領域の幅は略πＤとなり、πＤ＞Ｌとすることができる。つまり、実施例１の構成は、比較例の構成よりも放電領域の幅を大きくすることができる。

放電電極の幅が大きいほど放電開始電圧が下がり、ＥＳＤに対する応答が早くなるので、実施例１の構成は、比較例の構成と比べると、ＥＳＤ保護デバイスのサイズ等に制限があっても、所望のＥＳＤ特性を実現することが容易である。

＜作製例＞
比較例の構成のＥＳＤ保護デバイスと実施例１の構成のＥＳＤ保護デバイスを作製して、ＥＳＤ放電特性を比較した。

放電電極間のＥＳＤに対する放電応答性を、それぞれ１００個の試料にて評価した。ＥＳＤに対する放電応答性はＩＥＣの規格、ＩＥＣ６１０００−４−２に定められている、静電気放電イミュニティ試験によって行った。接触放電にて２ｋＶ〜８ｋＶを印加して、試料の放電電極間で放電が生じるかどうかを調べた。

比較結果を、次の表１に示す。

ここで、「放電幅」は、比較例のサンプルＡ、Ｂについては図６（ｂ）中のＬの寸法、実施例１のサンプルについては図１（ｂ）中のＤの寸法である。

表１から、実施例１の構成は、比較例の構成よりもＥＳＤ放電応答性が向上することが分かる。

比較例のように同一平面内に含まれる一対の放電電極を、空洞部を介して横方向に対向して配置する構造から、実施例１のように異なる平面内にそれぞれ含まれる一対の放電電極を、空洞部を介して縦方向に対向するように配置した構造にすることで、放電電極が空洞部内において対向する放電領域を拡大でき、その結果、放電現象をより促し、さらなる放電開始電圧の低下とＥＳＤに対する応答特性向上を得られる。

＜実施例２＞ 次に、実施例２のＥＳＤ保護デバイスについて、図７〜図９を参照しながら説明する。

実施例２のＥＳＤ保護デバイスでは、補助電極部を、ペーストもしくはシートにて形成する。実施例２のＥＳＤ保護デバイスは、次の方法で作製する。

（１）補助電極部作製
補助電極部をペーストで形成する場合、次のように補助電極部を作製する。

補助電極部用のペーストは、実施例１の［ペースト作製法（２）−１］又は［ペースト作製法（２）−２］と同様に作製する。例えば、平均粒径約３μｍのＡｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉と、仮焼後セラミック粉末（ＢＡＳ材）を所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤を添加し、攪拌、混合することで得る。樹脂と溶剤を４０ｗｔ％とし、残りの６０ｗｔ％については、Ｃｕ粉（４０ｗｔ％）とセラミック粉（２０ｗｔ％）とする。

作製したペーストをＰＥＴフィルム上ヘスクリーン印刷し、レーザーにて貫通孔を形成する。その後、貫通孔に樹脂ペーストを充填する。

なお、焼成後も補助電極部用のペースト自体は絶縁性を保った状態である。

補助電極部をシートで形成する場合は、次のように補助電極部を作製する。

平均粒径約３μｍのＡｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉と仮焼後セラミック粉末（ＢＡＳ材）を所定の組成になるよう調合し、トルエン・エキネンなどの有機溶媒を加え混合する。さらにバインダー、可塑剤を加え混合しスラリーを得る。このようにして得られたスラリーをドクターブレード法によりＰＥＴフィルム上へ成形し、任意の厚み（１０μｍ〜５０μｍ）の補助電極部用のシートを得る。補助電極部用のシート１７は、図７の断面図に示すように、ＢＡＳ材６８中に、Ｃｕ粉６０ａが分散した状態で配置されている。

次いで、補助電極部用のシート１７の不要部分を取り除き、レーザー加工により、図８の断面図に示すように、貫通孔１７ａを形成する。その後、貫通孔１７ａに樹脂ペーストを充填する。

なお、焼成後も補助電極部用のシート１７自体は絶縁性を保った状態である。

（２）積層、圧着
図９の断面図に示すように、実施例１と同じ方法で放電電極１６，１８が形成されたセラミックグリーンシート１５ｐ，１５ｑの間に、補助電極部用のペースト又はシート１７が挟まれるように、通常の多層部品と同様に積層し、圧着する。このとき、放電電極１６，１８が補助電極部用のペースト又はシート１７に接するように積層し、圧着する。

その後の工程も実施例１と同じであり、焼成、分割、外部電極形成を経て、ＥＳＤ保護デバイスが完成する。

実施例２の方法で作製したＥＳＤ保護デバイスは、実施例１のＥＳＤ保護デバイスと同様に、ＥＳＤ特性の調整と安定化が容易になる。

＜実施例３＞ 実施例３のＥＳＤ保護デバイスについて、図１０の断面図を参照しながら説明する。

実施例３のＥＳＤ保護デバイスの構成は、実施例１と略同じ構成である。ただし、基板材料が樹脂基板である点が、実施例１と異なる。

実施例３のＥＳＤ保護デバイスは、図１０の断面図に示すように、プリプレグを用いて形成した各層１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを積層することにより、作製する。以下、実施例１との相違点を中心に、作製方法を説明する。

（１）放電電極層作製
プリプレグ１５ｘ，１５ｚ上にＣｕ箔をラミネートし、フォトリソグラフィ法によってＣｕ箔をパターニングして、放電電極１６，１８を形成する。

（２）補助電極部層作製
プリプレグ１５ｙにレーザーにて貫通孔１１ｘ形成する。電子写真法、インクジェット法、ペースト塗布法によって、貫通孔１１ｘの内周面にＣｕ粉などの導電材料の導電性粉末６０ｘを配置する。このとき、貫通孔１１ｘの両側の開口１１ｙ，１１ｚの大きさが異なるように、貫通孔１１ｘが断面テーパ形状、例えば円錐台形状に形成されると、導電性粉末６０ｘを貫通孔１１ｘの内周面に配置しやすい。

（３）各層の合体
半硬化体の各層１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを積み重ね、積層した状態で硬化することにより各層１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを接着する。各層１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを完全硬化させた後、接着剤で重ね合わせてもよい。

（４）外部電極塗布
積層された基板の端面に焼き付け電極又は導電性樹脂電極を形成し、メッキ処理を施し外部電極とする。

以上により、ＥＳＤ保護デバイスが完成する。

実施例３においても、実施例１と同様に、ＥＳＤ特性の調整と安定化が容易になる。

＜実施例４＞ 実施例４のＥＳＤ保護デバイス１０ａについて、図１１を参照しながら説明する。

図１１の断面図に示すように、実施例４のＥＳＤ保護デバイス１０ａは、実施例１のＥＳＤ保護デバイス１０と略同様に構成されている。以下では、実施例１との相違点を中心に説明し、実施例と同じ構成には同じ符号を用いる。

実施例４のＥＳＤ保護デバイス１０ａは、実施例１と同様に空洞部１３が形成されているが、実施例１と異なり、一方の放電電極１８のみが空洞部１３内に露出し、他方の放電電極１６は、空洞部１３の内底面１３ｔから離れて延在しており、補助電極部１４ａに接するだけで、空洞部１３内には露出しない。なお、一方の放電電極１８についても、補助電極部１４ａには接するが空洞部１３には露出しない構成としてもよい。

補助電極部１４ａは、少なくとも放電電極１６ａ，１８を最短距離で結ぶ領域に形成され、空洞部１３の内底面１３ｔの一部を形成している。

ＥＳＤ保護デバイス１０ａは、外部電極２２，２４間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、放電電極１６ａ，１８間で放電が発生し、少なくとも補助電極部１４ａに沿って沿面放電が発生する。そのため、実施例１と同様に、ＥＳＤ特性の調整や安定化を図ることができる。

さらに、放電電極１６ａ，１８は空洞部１３を介して対向していないため、放電電極１６ａ，１８が空洞部１３を介して不要な容量を発生することがない。

＜まとめ＞ 以上に説明したように、基板本体内の空洞部の内周面の少なくとも一部が、絶縁材料中に導電材料１４ｋが分散されている補助電極部により形成され、異なる平面に含まれる一対の放射電極が補助電極部に接するように配置されることにより、空洞部内での放電を促進し、ＥＳＤ特性の調整や安定化を図ることができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

ＥＳＤ保護デバイスの（ａ）断面図、（ｂ）要部拡大斜視図である。（実施例１） ペーストの概略図である。（実施例１） セラミックグリーンシートの要部拡大断面図である。（実施例１） セラミックグリーンシートの要部拡大断面図である。（実施例１） 積層工程を示す断面図である。（実施例１） ＥＳＤ保護デバイスの（ａ）断面図、（ｂ）要部拡大斜視図である。（比較） 補助電極部を形成するシートの断面図である。（実施例２） 補助電極部を形成するシートの断面図である。（実施例２） 積層工程を示す断面図である。（実施例２） 積層工程を示す断面図である。（実施例３） ＥＳＤ保護デバイスの断面図である。（実施例４） ＥＳＤ保護デバイスの分解斜視図である。（従来例） ＥＳＤ保護デバイスの断面図である。（従来例）

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｘ ＥＳＤ保護デバイス
１１ 貫通孔
１１ａ，１１ｂ 開口
１１ｓ 内周面
１１ｘ 貫通孔
１１ｙ，１１ｚ 開口
１２，１２ａ，１２ｘ 基板本体（絶縁性基板）
１３，１３ａ，１３ｘ 空洞部
１４，１４ａ，１４ｘ 補助電極部
１４ｋ 導電材料
１５，１５ｂ セラミックグリーンシート（第一の絶縁層）
１５ａ，１５ｃ セラミックグリーンシート（第二の絶縁層、第三の絶縁層）
１５ｐ，１５ｑ セラミックグリーンシート（第二の絶縁層、第三の絶縁層）
１５ｘ，１５ｘ プリプレグ（第二の絶縁層、第三の絶縁層）
１５ｙ プリプレグ（第一の絶縁層）
１６，１６ａ，１６ｘ 放電電極
１７ シート（第一の絶縁層）
１７ａ 貫通孔
１８，１８ａ，１８ｘ 放電電極
６０，６０ａ，６１ Ｃｕ粉（導電材料）
６０ｘ 導電性粉末（導電材料）
６２ 被覆層
６４ 粉体

Claims (13)

1. 内部に空洞部が形成され、該空洞部の内周面の少なくとも一部が、導電材料が分散されている補助電極部により形成された、絶縁性基板と、
   前記補助電極部に接し、かつ前記絶縁性基板の内部において平面方向に延在する第一の放電電極と、
   前記補助電極部に接し、かつ前記絶縁性基板の内部において前記第一の放電電極とは異なる平面に含まれ平面方向に延在する、第二の放電電極と、
   前記絶縁性基板の表面に形成され、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極とそれぞれ接続された外部電極と、
   を有することを特徴とする、ＥＳＤ保護デバイス。
2. 前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極の少なくとも一方は、前記空洞部の内底面から離れて形成されていることを特徴とする、請求頂１に記載のＥＳＤ保護デバイス。
3. 前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極は、前記空洞部内に露出していることを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＤ保護デバイス。
4. 前記補助電極部は、前記導電材料とともに絶縁材料が分散されてなることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
5. 前記補助電極部は、前記導電材料の含有率が１０ｖｏｌ％以上、５０ｖｏｌ％以下であることを特徴とする、請求項４に記載のＥＳＤ保護デバイス。
6. 前記絶縁性基板は、
   貫通孔が形成された少なくとも１層の第一の絶縁層と、
   前記第一の絶縁層の両側にそれぞれ積層された、少なくとも１層の第二の絶縁層及び少なくとも１層の第三の絶縁層と、
   前記第一の絶縁層の前記貫通孔に形成された前記補助電極部と、
   を含む多層基板であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
7. 前記絶縁性基板はセラミック基板であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
8. 第一の絶縁層に貫通孔を形成する、第１の工程と、
   第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面の少なくとも一部に、導電材料を含む補助電極部形成用材料を付着させる、第２の工程と、
   第二の絶縁層及び第三の絶縁層の一方主面にそれぞれ、第一の放電電極及び第二の放電電極を形成する、第３の工程と、
   前記第一の絶縁層の一方主面及び前記第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面に付着させられた前記補助電極部形成用材料に前記第一の放電電極が接するように前記第二の絶縁層を積層するとともに、前記第一の絶縁層の他方主面及び第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面に付着させられた前記補助電極部形成用材料に前記第二の放電電極が接するように前記第三の絶縁層を積層する、第４の工程と、
   前記第４の工程により得られた積層体に、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極とそれぞれ接続された外部電極を形成する、第５の工程と、
   を備えたことを特徴とする、ＥＳＤ保護デバイスの製造方法。
9. 前記第１の工程において、前記第一の絶縁層の両主面に形成された前記貫通孔の開口の大きさが異なることを特徴とする、請求項８に記載のＥＳＤ保護デバイスの製造方法。
10. 前記第２の工程において、前記第一の絶縁層の前記貫通孔の大きい側の前記開口から、スクリーン印刷法、電子写真法又はインクジェット法のいずれかの方法により、前記補助電極部形成用材料を、前記貫通孔の内周面に付着させることを特徴とする、請求項９に記載のＥＳＤ保護デバイスの製造方法。
11. 前記第２の工程と前記第３の工程との間に、
    前記第一の絶縁層の前記貫通孔の内周面に前記補助電極部形成用材料が付着させられた状態を保ちつつ、前記第一の絶縁層の前記貫通孔内に空洞部形成用材料を充填する工程をさらに備え、
    前記第４の工程と前記第５の工程の間、又は前記第５の工程の後に、
    前記空洞部形成用材料を消失させる工程をさらに備えることを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれか一つに記載の、ＥＳＤ保護デバイスの製造方法。
12. 貫通孔を有し、かつ導電材料と絶縁性材料とを含む補助電極部形成層を用意する、第１の工程と、
    第二の絶縁層及び第三の絶縁層の一方主面に、それぞれ、第一の放電電極及び第二の放電電極を形成する、第２の工程と、
    前記第二の絶縁層と前記第三の絶縁層との間に前記補助電極部形成層が挟持され、前記補助電極部形成層の一方主面に前記第一の放電電極が接し、前記補助電極部形成層の他方主面に前記第二の放電電極が接するように、前記補助電極部形成層の両側に第二の絶縁層及び第三の絶縁層をそれぞれ積層する、第３の工程と、
    前記第３の工程により得られた積層体に、前記第一の放電電極及び前記第二の放電電極とそれぞれ接続された外部電極を形成する、第４工程と、
    を備えたことを特徴とする、ＥＳＤ保護デバイスの製造方法。
13. 前記第１の工程と前記第２の工程との間に、
    前記補助電極部形成層の前記貫通孔に空洞部形成用材料を充填する工程をさらに備え、
    前記第３の工程と前記第４の工程の間、又は前記第４の工程の後に、
    前記空洞部形成用材料を消失させる工程をさらに備えたことを特徴とする、請求項１２に記載の、ＥＳＤ保護デバイスの製造方法。

Images