JP2016219716A - Transient voltage protection element, resin composition and protective member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過渡電圧保護素子、樹脂組成物および保護部材に関する。 The present invention relates to a transient voltage protection element, a resin composition, and a protection member.
従来から、回路基板に組み込まれるIC(Integrated Circuit)等の回路を静電気等による過渡電圧から保護するために、過渡電圧保護素子が使用されている(特許文献1参照)。 Conventionally, a transient voltage protection element has been used to protect a circuit such as an IC (Integrated Circuit) incorporated in a circuit board from a transient voltage due to static electricity or the like (see Patent Document 1).
図1は、過渡電圧から保護するための従来の回路構成を示す図である。
保護対象のIC1は、入力信号に対して所定の信号処理を施して、当該信号処理後の信号を出力信号として出力対象2に出力する。
過渡電圧保護素子3は、ツェナーダイオード、バリスタ、ガスアレスタ等から構成され、保護対象のIC1の入力端と接地(GND)との間に接続される。
過渡電圧保護素子3は、正常時は非常に大きな絶縁抵抗として機能し、IC1の入出力信号に影響を与えることはない。
一方、人体等からのESD(静電放電)に起因して放電側P(過渡電圧発生側P)から過渡電圧が発生した場合には、過渡電圧保護素子3は、数nsのオーダーで数Ω以下の低インピーダンスに降下して、過渡電圧により発生した電流を接地へ流す。即ち、過渡電圧保護素子3は、過渡電圧吸収機能を発揮する。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional circuit configuration for protection from transient voltage.
The protection target IC 1 performs predetermined signal processing on the input signal and outputs the signal after the signal processing to the
The transient
The transient
On the other hand, when a transient voltage is generated from the discharge side P (transient voltage generation side P) due to ESD (electrostatic discharge) from a human body or the like, the transient
ここで、図1に示す回路は、据え置き型の電子機器用の構成である。即ち、過渡電圧保護素子3の接地端は、大地に接地されていたり、放電側P(過渡電圧発生側P)の接地とつながっていることを前提としている。この前提の下では、図1に示すように、回路側Cから放電側Pへ帰還電流FI(ESDエネルギー)が流れる経路が確保されるため、IC1の十分な保護が可能になる。
Here, the circuit shown in FIG. 1 is a configuration for a stationary electronic device. That is, it is assumed that the ground end of the transient
しかしながら、近年の電子機器は、スマートフォンやタブレト端末等、携帯型機器が主流になっている。携帯型機器においては、保護対象の回路側の接地が電気的に浮いた状態になるため、人体等からのESDエネルギーの帰還経路が存在しない。このため、携帯型機器では、据え置き型と同様に従来の過渡電圧保護素子を単に接続しても、十分な過渡電圧吸収機能を発揮することができない。 However, recent electronic devices are mainly portable devices such as smartphones and tablet terminals. In the portable device, since the ground on the circuit side to be protected is in an electrically floating state, there is no return path for ESD energy from the human body or the like. For this reason, in a portable device, a sufficient transient voltage absorbing function cannot be exhibited even if a conventional transient voltage protection element is simply connected as in the stationary type.
図2は、過渡電圧から保護するための従来の回路構成を示す図であって、携帯型機器に適用する場合の回路構成を示す図である。
図1と図2の差異点は、過渡電圧保護素子3の接地(保護対象のIC1の接地)が、放電側P(過渡電圧発生側P)の接地と離れている点である。
つまり、携帯型機器では、図2に示すように、IC1及び過渡電圧保護素子3の接地が電気的に浮いた状態になることから、放電側への帰還経路(図1の帰還電流FIが流れる経路)が無くなる。その結果、過渡電圧保護素子3により吸収されたESDエネルギーは、漏れ込み電流MIとして、回路側の低電位(接地端子等)へ一気に流れ込んでしまう。これにより大きな電位差が発生して、IC1を含む携帯型機器の回路が破壊される場合が
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a conventional circuit configuration for protection from transient voltage, and is a diagram showing a circuit configuration when applied to a portable device.
The difference between FIG. 1 and FIG. 2 is that the ground of the transient voltage protection element 3 (the ground of the IC 1 to be protected) is separated from the ground of the discharge side P (transient voltage generation side P).
That is, in the portable device, as shown in FIG. 2, since the ground of the IC 1 and the transient
このため、携帯型機器に対して、静電気等による過渡電圧からの保護が可能な手法の実現が要求されている。さらに、携帯型機器という点で、小型化や薄型化も要求されている。 For this reason, it is required to realize a technique that can protect portable devices from transient voltages due to static electricity or the like. Furthermore, miniaturization and thinning are required in terms of portable devices.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護を、携帯型機器の小型化を妨げることなく実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to realize protection from a transient voltage for a portable device without hindering miniaturization of the portable device.
上記目的を達成するため、本発明の一態様の過渡電圧保護素子は、
保護対象回路の端子と接地との間に配置され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部と、
前記保護部の接地と前記保護対象回路の接地との間に配置されるコンデンサ部と、
を備えることを特徴とする。
To achieve the above object, a transient voltage protection element according to an aspect of the present invention is provided.
A protective part which is arranged between the terminal of the circuit to be protected and the ground, and exhibits non-linearity in which the voltage-current characteristic does not follow Ohm's law;
A capacitor unit disposed between the ground of the protection unit and the ground of the protection target circuit;
It is characterized by providing.
前記保護部は、前記コンデンサ部の2つの電極のうち一方に接続される部材であるようにすることができる。 The protection unit may be a member connected to one of the two electrodes of the capacitor unit.
本発明の一態様は、樹脂組成物であって、熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、前記樹脂組成物の硬化物は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、保護対象回路の端子と接地との間に配置される保護部と、当該保護部の接地と前記保護対象回路の接地との間に配置されるコンデンサ部とを備える過渡電圧保護素子のうち、当該保護部に成形されるために用いられる樹脂組成物である。 One embodiment of the present invention is a resin composition, which includes a thermosetting resin and semiconductor ceramic particles, and the semiconductor ceramic particles include a grain boundary part and a plurality of crystals separated by the grain boundary part. And the cured product of the resin composition exhibits non-linearity in which the voltage-current characteristics do not follow Ohm's law, and is a protective part disposed between the terminal of the circuit to be protected and the ground. Among the transient voltage protection elements including a capacitor portion disposed between the protection portion ground and the protection target circuit ground, the resin composition is used for molding the protection portion.
本発明の一態様は、樹脂組成物から成形され、保護対象回路に対する過渡電圧を保護する保護部材であって、前記樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、前記保護部材は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、前記保護対象回路の端子と接地との間に配置され、前記接地は、一端が前記保護対象回路の接地と接続されるコンデンサの他端にも接続される保護部材である。 One aspect of the present invention is a protective member that is molded from a resin composition and protects a transient voltage with respect to a circuit to be protected, and the resin composition includes a thermosetting resin and semiconductor ceramic particles, The semiconductor ceramic particle has a grain boundary part and a plurality of crystal parts separated by the grain boundary part, and the protective member exhibits nonlinearity in which voltage-current characteristics do not follow Ohm's law, It is arrange | positioned between the terminal of the said protection target circuit, and ground, The said ground is a protection member connected also to the other end of the capacitor | condenser by which one end is connected with the ground of the said protection target circuit.
本発明によれば、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護を、携帯型機器の小型化を妨げることなく実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the protection from the transient voltage with respect to a portable apparatus is realizable, without preventing the miniaturization of a portable apparatus.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は、本発明の一実施形態に係る過渡電圧保護素子を用いて、携帯型機器を過渡電圧から保護するための回路構成の一例を示す図である。
本実施形態における過渡電圧保護素子10は、従来の過渡電圧保護素子と同機能を有する保護部21と、後述するダム用容量として機能するコンデンサ部22とを備える。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration for protecting a portable device from a transient voltage using the transient voltage protection element according to the embodiment of the present invention.
The transient
図3においては、保護対象回路として従来の図1や図2と同様にIC1が設けられ、当該IC1の出力信号の出力先として出力対象2が設けられている。ただし、これは、本発明の説明を容易なものとすべく保護対象回路を従来と同一にした場合の例示に過ぎない。つまり、本実施形態における過渡電圧保護素子10は、IC1のみならず、過渡電圧で破損の可能性がある任意の回路を、保護対象回路として接続することができる
In FIG. 3, an IC 1 is provided as a protection target circuit in the same manner as in the conventional FIG. 1 and FIG. However, this is only an example when the circuit to be protected is made the same as the conventional one in order to facilitate the explanation of the present invention. That is, the transient
保護部21は、IC1(保護対象回路)の入力側の端子T3と、接地端T2との間に配置され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す高電圧保護部材から成形される。なお、本明細書において、「電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す高電圧保護部材」を「バリスタ機能付絶縁材料」ともいう。
バリスタ機能付絶縁材料は、所定電圧以下の電圧が印加されるまでは絶縁材料として機能するが、当該所定電圧を超えた電圧が印加されると導電材料として機能する。バリスタ機能付絶縁材料の詳細については、図8乃至図10を参照して後述する。
ここで「接続される」とは、当該所定電圧を超えた電圧が印加された場合に電気的に接続されることを意味する。
The
The insulating material with a varistor function functions as an insulating material until a voltage equal to or lower than a predetermined voltage is applied, but functions as a conductive material when a voltage exceeding the predetermined voltage is applied. Details of the insulating material with a varistor function will be described later with reference to FIGS.
Here, “connected” means electrically connected when a voltage exceeding the predetermined voltage is applied.
コンデンサ部22は、保護部21の接地端T2と、IC1(保護対象回路)の接地端T1との間に配置され、ダム用容量として機能する。以下、ダム用容量について説明する。
The
コンデンサ部22(ダム用容量)のキャパシタンスは、例えば、放電側容量と電圧との積を、ダム用容量に設定される電圧で除した値以上とするとよい。 The capacitance of the capacitor unit 22 (dam capacity) may be, for example, not less than a value obtained by dividing the product of the discharge side capacity and the voltage by the voltage set for the dam capacity.
IC1の入力及び出力の各インピーダンスは、過渡電圧保護素子10の保護部21の動作状態における数Ωに比べて極端に高い。
このため、放電側Pから発生して保護部21により吸収されたエネルギーは確実にコンデンサ部22(ダム用容量)へ流れ込むことになる。その吸収エネルギーは、コンデンサ部22(ダム用容量)で一時的に蓄えられた後、徐々に放電されていく。
その結果、回路側Cの高電位の発生を抑止することができるため、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護を高めることができる。
Each impedance of the input and output of the IC 1 is extremely higher than several Ω in the operating state of the
For this reason, the energy generated from the discharge side P and absorbed by the
As a result, generation of a high potential on the circuit side C can be suppressed, so that protection from a transient voltage for the portable device can be enhanced.
ここで、過渡電圧保護素子10の保護部21の代わりに、バリスタ等の従来の過渡電圧保護素子3(図1や図2)を採用して、かつ、過渡電圧保護素子10のコンデンサ部22の代わりに、従来のコンデンサ素子を採用しても、図3と等価な回路構成を実現できる。即ち、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護自体は可能になる。
しかしながら、携帯型機器に対して、従来の過渡電圧保護素子3と従来のコンデンサ素子との2つの素子を搭載することは、当該携帯型機器の小型化の妨げになる。
換言すると、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護を実行するためには、従来の過渡電圧保護素子3だけでは足りず、ダム用容量が必要になる。このダム用容量のためにコン
デンサ素子を追加することは、携帯型機器の部品数を増やすことを意味し、携帯型機器の小型化の妨げになる。
これに対して、本実施形態では、過渡電圧保護素子10という1つの素子を搭載するだけで、従来の過渡電圧保護素子3と従来のコンデンサ素子との2つの素子を搭載した場合と同様の効果、即ち、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護が可能になる。つまり、携帯型機器の部品数を増やす必要はなくなるため、携帯型機器の小型化の妨げとなることなく、当該携帯型機器の過渡電圧からの保護が十分に可能になる。
さらにまた、過渡電圧保護素子10を構成する保護部21及びコンデンサ部22を特殊な形状にする必要がないため、それらの製造自体も容易になるし、これらを組み込み接続する作業等も容易になる。その結果として、過渡電圧保護素子10全体を簡易に製造することが可能になり、製造コストの低減も可能になる。
一方、各種仕様や要望に応じて、コンデンサ部22を特殊な形状にする必要が生じても、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることで、これらを組み込み接続する作業等は容易になる。換言すると、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることができるので、各種各様な設計の要求に応えることができ、その結果、過渡電圧保護素子10の設計の自由度が大きくなる。
換言すると、コンデンサ部22に対して、保護部21を単に接続するだけで過渡電圧保護素子10が完成するので、過渡電圧保護素子10全体を簡易に製造することが可能になり、製造コストの低減も可能になる。
ここで、コンデンサ部22は、各種仕様や要望に応じて各種各様な形状となり得るが、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることができるので、どのような形状に対しても適合する保護部21を容易に製造することができる。その結果、過渡電圧保護素子10の設計の自由度が大きくなる。
Here, instead of the
However, mounting two elements of the conventional transient
In other words, in order to protect the portable device from the transient voltage, the conventional transient
On the other hand, in the present embodiment, the same effect as the case where two elements of the conventional transient
Furthermore, since it is not necessary to form the
On the other hand, even if it is necessary to make the
In other words, since the transient
Here, the
(過渡電圧保護素子の構造)
図4は、本発明の一実施形態に係る過渡電圧保護素子10の構造例を示す図である。具体的には、図4(A)は、過渡電圧保護素子10の外観構成を示す斜視図である。ただし、図4(A)の一部において、過渡電圧保護素子10の内部構造も示されている。図4(B)は、過渡電圧保護素子10の内部構造を示す断面図である。
(Transient voltage protection element structure)
FIG. 4 is a diagram illustrating a structure example of the transient
図4においては、過渡電圧保護素子10のコンデンサ部22は、積層セラミックチップコンデンサと同様の構成を有している。
即ち、コンデンサ部22は、セラミック誘電体31と内部電極32とを交互に多層積層し、その両側面に夫々外部電極33を接続した構成を有している。即ち、内部電極32は交互に左右の外部電極33と接続されているので、コンデンサ部22は、複数のコンデンサの並列接合と等価な構成を有している。
コンデンサ部22の2つの外部電極33のうち一方(コンデンサの一端に相当)に対して、保護部21が接続されることで、過渡電圧保護素子10が構成される。
例えば、過渡電圧保護素子10は、10mm×10mmのサイズを有することができる。なお、当該サイズは例示であり、仕様等に応じて各種各様のサイズの過渡電圧保護素子10を提供することができる。
In FIG. 4, the
That is, the
The transient
For example, the transient
(過渡電圧保護素子の製造方法)
コンデンサ部22自体の製造方法は、従来の積層セラミックチップコンデンサと基本的に同様であるため、ここではその説明を省略する。
例えば、バリスタ機能付絶縁材料を用いて直方体状の保護部21を製造する。
当該保護部21の側面と、コンデンサ部22の1つの外部電極33とを接着することで、過渡電圧保護素子10を製造する。
(Transient voltage protection device manufacturing method)
The manufacturing method of the
For example, the rectangular parallelepiped
The transient
図5は、図4の過渡電圧保護素子10を、電子機器等の基板51に実装した様子を示す
模式図である。
基板51には、図示せぬIC1(図3)の搭載は必須ではないが、図3の端子T1乃至T3に相当するプリント配線が設けられているものとする。
図5に示すように過渡電圧保護素子10を基板51に搭載することで、保護部21は、図示せぬIC1(保護対象回路)の入力側の端子T3と、接地端T2との間に配置されると共に、コンデンサ部22は、保護部21の接地端T2と、IC1(保護対象回路)の接地端T1との間に配置される。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the transient
Although it is not essential to mount the IC1 (not shown) (FIG. 3) on the
As shown in FIG. 5, by mounting the transient
ここで、本発明が適用される過渡電圧保護素子10は、上述の図4及び図5の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
Here, the transient
例えば、過渡電圧保護素子10は、図6に示す構造を採ることができる。
図6は、本発明の一実施形態に係る過渡電圧保護素子10の構造例であって、図4とは異なる例を示す図である。具体的には、図6(A)は、過渡電圧保護素子10の内部構成を示す斜視図である。図6(B)は、過渡電圧保護素子10の内部構造を示す側面断面図である。
図7は、図6の内部構造を有する過渡電圧保護素子10の外観構成例を示す図である。
For example, the transient
FIG. 6 is a structural example of the transient
FIG. 7 is a diagram showing an external configuration example of the transient
図6においては、過渡電圧保護素子10のコンデンサ部22は、従来の単板型コンデンサと同様の構成を有している。
即ち、コンデンサ部22は、電極61、誘電体62、及び電極63を積層し、電極61と電極63の夫々にリード線を接続した構成を有している。
電極61のリード線が保護対象回路の接地端T1に接続されるものとし、電極63のリード線が保護部21の接地端T2に接続されるものとすると、電極63における誘電体62側と反対側の面に対して保護部21が積層され、当該保護部21に対してリード線が接続されることで、過渡電圧保護素子10が構成される。保護部21のリード線は、保護対象回路の入力側の端子T3に接続される。
In FIG. 6, the
That is, the
Assuming that the lead wire of the
(過渡電圧保護素子の製造方法)
コンデンサ部22自体の製造方法は、従来の単板型コンデンサと基本的に同様であるため、ここではその説明を省略する。
例えば、バリスタ機能付絶縁材料を用いて円筒状の保護部21を製造する。
当該保護部21の底面と、コンデンサ部22の電極63における誘電体62側と反対側の面とを接着することで、過渡電圧保護素子10を製造する。
(Transient voltage protection device manufacturing method)
The manufacturing method of the
For example, the
The transient
また、バリスタ機能付絶縁材料から成形される保護部は、次のような樹脂組成物であれば足りる。
即ち、本発明に係る樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、及び粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部とを有する半導体セラミックス粒子を含み、硬化物が電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す樹脂組成物であって、保護対象回路の端子と接地との間に配置される保護部と、当該保護部の接地と前記保護対象回路の接地との間に配置されるコンデンサ部とを備える過渡電圧保護素子のうち、当該保護部に成形されるために用いられる。上記樹脂組成物は、上記で一例を示したバリスタ機能付絶縁材料に相当するものである。
Moreover, the following resin composition is sufficient for the protection part molded from the insulating material with varistor function.
That is, the resin composition according to the present invention includes a thermosetting resin, and semiconductor ceramic particles having a grain boundary part and a plurality of crystal parts separated by the grain boundary part, and the cured product has voltage-current characteristics. Is a resin composition exhibiting non-linearity that does not follow Ohm's law, a protective part disposed between a terminal of the circuit to be protected and the ground, a ground of the protective part, and a ground of the circuit to be protected Among the transient voltage protection elements including the capacitor portion disposed between the two, the protection portion is used to be molded. The resin composition corresponds to the insulating material with a varistor function shown as an example above.
かかる構成を採用した樹脂組成物を用いることによって、過渡電圧保護素子内に保護部を歩留りよく具備させることが可能となるため、従来のように、過渡電圧保護素子と、コンデンサ素子とを回路内に配置する必要がなくなり、結果的に、携帯型機器の部品数を増やす必要はなくなるため、携帯型機器の小型化の妨げとなることなく、当該携帯型機器の
過渡電圧からの保護を実現させることができる。
By using the resin composition adopting such a configuration, it becomes possible to provide a protective portion in the transient voltage protection element with a high yield. Therefore, as in the prior art, the transient voltage protection element and the capacitor element are arranged in the circuit. As a result, it is not necessary to increase the number of parts of the portable device, so that the portable device can be protected from the transient voltage without hindering the downsizing of the portable device. be able to.
ここで、本実施形態に係る製造方法により得られる構造体が有する、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性(バリスタ特性)とは、少なくとも2つの電極端子を備えた電子部品に対して徐々に増大する電圧を印加した際に、一般的にバリスタ素子と呼ばれている過電圧保護素子に流れる電流が非直線的に増大する特性のことを指す。本実施形態において、上記バリスタ特性を有した構造体とは、具体的には、第1の端子と第2の端子とを有する電子部品に搭載させる構造体であり、上記構造体を電子部品に搭載させた時、第1の端子と第2の端子との間の電圧が装置の耐電圧未満である場合には絶縁性を示し、かつ第1の端子と第2の端子との間の電圧が装置の駆動電圧以上である場合には導電性を示すものを指す。ここで、電子部品は、過渡電圧保護素子に相当し、第1の端子及び第2の端子は、保護対象回路の端子と保護部の接地に相当する。なお、本実施形態に係る構造体の有する特性が、上述したように絶縁性から導電性に変換される電圧や、導電性から絶縁性に変換される電圧のことを、以下、バリスタ電圧と称する。 Here, the non-linearity (varistor characteristic) in which the voltage-current characteristic does not follow Ohm's law, which the structure obtained by the manufacturing method according to the present embodiment has, is an electronic component having at least two electrode terminals. On the other hand, when a voltage that gradually increases is applied, the current that flows through an overvoltage protection element generally called a varistor element increases nonlinearly. In the present embodiment, the structure having the varistor characteristics is specifically a structure that is mounted on an electronic component having a first terminal and a second terminal, and the structure is attached to the electronic component. When mounted, if the voltage between the first terminal and the second terminal is less than the withstand voltage of the device, it exhibits insulation and the voltage between the first terminal and the second terminal When the voltage is higher than the driving voltage of the device, it indicates the one showing conductivity. Here, the electronic component corresponds to a transient voltage protection element, and the first terminal and the second terminal correspond to the terminal of the circuit to be protected and the ground of the protection unit. In addition, the voltage which the characteristic which the structure which concerns on this embodiment has is converted from insulation to electroconductivity as mentioned above, or the voltage converted from electroconductivity to insulation is hereafter called a varistor voltage. .
以下、本実施形態に係る樹脂組成物について、詳細に説明する。 Hereinafter, the resin composition according to the present embodiment will be described in detail.
従来は、上記発明が解決しようとする課題の項で述べたように、過渡電圧対策として、過渡電圧保護素子と、コンデンサ素子とを回路内に配置する構成を採用することが通常であった。そのため、従来は、過渡電圧保護素子とコンデンサ素子との2つの素子を配置する空間を確保する必要があった。それ故、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護を、携帯型機器の小型化を妨げることなく実現することについては、限界を有していた。こうした事情に鑑みて、本発明者は、過渡電圧保護素子内に、保護部を具備させることができれば、携帯型機器に対する過渡電圧からの保護を、携帯型機器の小型化を妨げることなく実現できると考えた。具体的には、本発明者は、保護対象回路の端子と保護部の接地との間に配置することの可能な、たとえば、膜状であり、かつバリスタ特性を示す部材を実現することが、設計指針として有効であることを見出した。 Conventionally, as described in the section of the problem to be solved by the present invention, as a countermeasure against transient voltage, it has been usual to adopt a configuration in which a transient voltage protection element and a capacitor element are arranged in a circuit. Therefore, conventionally, it has been necessary to secure a space for arranging two elements, that is, a transient voltage protection element and a capacitor element. Therefore, there has been a limit to realizing protection from the transient voltage for the portable device without hindering the miniaturization of the portable device. In view of such circumstances, the present inventor can realize protection from the transient voltage for the portable device without hindering the miniaturization of the portable device, if the protection unit can be provided in the transient voltage protection element. I thought. Specifically, the inventor can realize a member that can be disposed between the terminal of the circuit to be protected and the ground of the protection unit, for example, a film-like member and exhibits varistor characteristics. It was found that it is effective as a design guideline.
しかし、上述したバリスタ特性を示す部材(構造体)を作製するためには、以下の3つの特性を有する樹脂組成物を作製する必要があった。上記樹脂組成物に要求される第1の特性は、バリスタ特性を示す部材の使用対象である過渡電圧保護素子中に搭載されている電極端子の形状に対応できるように上記部材の形状を制御できる程度に優れた成形性である。上記樹脂組成物に要求される第2の特性は、従来の電子部品において電極端子を保護するために使用されていた封止材の有する機能、すなわち、耐熱性、耐温度サイクル性、絶縁信頼性などの耐久性、密着性、寸法安定性等の要求特性を保持していることである。上記樹脂組成物に要求される第3の特性は、当該樹脂組成物が十分なバリスタ特性を発現できることである。 However, in order to produce a member (structure) exhibiting the above-described varistor characteristics, it was necessary to produce a resin composition having the following three characteristics. The first characteristic required for the resin composition can control the shape of the member so that it can correspond to the shape of the electrode terminal mounted in the transient voltage protection element that is the target of use of the member exhibiting varistor characteristics. Excellent moldability. The second characteristic required for the resin composition is the function of the sealing material used to protect the electrode terminal in the conventional electronic component, that is, heat resistance, temperature cycle resistance, insulation reliability. The required characteristics such as durability, adhesion, and dimensional stability are maintained. The 3rd characteristic requested | required of the said resin composition is that the said resin composition can express sufficient varistor characteristic.
こうした事情に鑑みて、本発明者は、上述した3つの要求特性を満たす樹脂材料を作製するための設計指針について鋭意検討した結果、バリスタ特性を備えた半導体セラミックス粒子100を(図9参照)、樹脂組成物中に配合すれば、過渡電圧保護素子内に、保護部を具備させることや、外部環境から加わる応力の外的負荷から上記過渡電圧保護素子を保護する機能を有した構成を具備させることのできる部材を歩留りよく作製することが可能であるとの知見を得た。くわえて、本発明者は、上述した第1の特性を満たす観点、すなわち、十分な成形性を実現する観点から、上述したバリスタ特性を示す部材を作製する方法としては、圧縮成形法またはトランスファー成形法を採用することが望ましいことも知見した。それ故、本樹脂組成物は、顆粒状、タブレット状またはシート状の形態に加工されたものであることが望ましい。
In view of such circumstances, the present inventor has intensively studied a design guideline for producing a resin material that satisfies the above-described three required characteristics. As a result, the semiconductor
<熱硬化性樹脂>
本発明に係る樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、トリアジン骨格含有フェノールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂;未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油などで変性した油変性レゾールフェノール樹脂などのレゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂;ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ビスマレイミド化合物などのマレイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ジアリルフタレート樹脂;シリコーン樹脂;ベンゾオキサジン樹脂;シアネートエステル樹脂;ポリイミド樹脂;ポリアミドイミド樹脂;ベンゾシクロブテン樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂などが挙げられる。これらの中の1種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する2種類以上を併用してもよく、1種類または2種類以上と、それらのプレポリマーを併用してもよい。
<Thermosetting resin>
Specific examples of the thermosetting resin contained in the resin composition according to the present invention include novolak type phenol resins such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, bisphenol A novolak resin, and triazine skeleton-containing phenol novolak resin; Phenolic resins such as phenolic resins, tung oil, linseed oil, walnut oil, and other resol type phenolic resins such as oil-modified resol phenolic resins; bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, bisphenol E Type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin, bisphenol P type epoxy resin, bisphenol Z type epoxy resin and other bisphenol type epoxy resins; phenol novolac type epoxy resin, Novolec type epoxy resins such as resole novolac type epoxy resins; biphenyl type epoxy resins, biphenyl aralkyl type epoxy resins, arylalkylene type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, anthracene type epoxy resins, phenoxy type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins , Epoxy resin such as norbornene type epoxy resin, adamantane type epoxy resin, fluorene type epoxy resin; resin having triazine ring such as urea (urea) resin, melamine resin; unsaturated polyester resin; maleimide resin such as bismaleimide compound; polyurethane Resin; diallyl phthalate resin; silicone resin; benzoxazine resin; cyanate ester resin; polyimide resin; polyamideimide resin; Resin, a novolac type cyanate resin, bisphenol A type cyanate resin, bisphenol E type cyanate resin, bisphenol type cyanate resin such as tetramethyl bisphenol F type cyanate resins. One of these may be used alone, two or more having different weight average molecular weights may be used in combination, and one or two or more thereof and a prepolymer thereof may be used in combination.
熱硬化性樹脂の含有量は、本発明に係る樹脂組成物全量に対して、好ましくは、1質量%以上38質量%以下であり、さらに好ましくは、1.5質量%以上35質量%以下であり、より好ましくは、2質量%以上30質量%以下であり、最も好ましくは、3質量%以上25質量%以下である。熱硬化性樹脂の含有量を上記数値範囲以上とすることにより、樹脂組成物の流動性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂の含有量を上記数値範囲以下とすることにより、樹脂組成物の熱放散性を向上させることができるとともに、本発明に係る樹脂組成物からなる構造体の備えるバリスタ特性を向上させることが可能である。 The content of the thermosetting resin is preferably 1% by mass or more and 38% by mass or less, and more preferably 1.5% by mass or more and 35% by mass or less with respect to the total amount of the resin composition according to the present invention. Yes, more preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less, and most preferably 3% by mass or more and 25% by mass or less. By making content of a thermosetting resin more than the said numerical range, the fluidity | liquidity of a resin composition can be improved. In addition, by making the content of the thermosetting resin not more than the above numerical range, the heat dissipating property of the resin composition can be improved, and the varistor characteristics provided in the structure composed of the resin composition according to the present invention can be improved. It is possible to improve.
本発明に係る樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。上記エポキシ樹脂としては、その分子量、分子構造に関係なく、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を使用することが可能である。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂;クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の3官能型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂;トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As the thermosetting resin contained in the resin composition according to the present invention, an epoxy resin is preferably used. As said epoxy resin, it is possible to use the monomer, oligomer, and polymer in general which have 2 or more of epoxy groups in 1 molecule irrespective of the molecular weight and molecular structure. Specific examples of such epoxy resins include biphenyl type epoxy resins, bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, hydroquinone type epoxy resins and the like; cresol novolac type epoxy resins, Novolak type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resin and naphthol novolak type epoxy resin; Phenol aralkyl type epoxy such as phenylene skeleton-containing phenol aralkyl type epoxy resin, biphenylene skeleton containing phenol aralkyl type epoxy resin, phenylene skeleton containing naphthol aralkyl type epoxy resin Resin; Trifunctional epoxy resin such as triphenolmethane type epoxy resin and alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resin; Examples include modified phenolic epoxy resins such as diene-modified phenolic epoxy resins and terpene-modified phenolic epoxy resins; and heterocyclic-containing epoxy resins such as triazine nucleus-containing epoxy resins. These can be used alone or in two types. A combination of the above may also be used.
本樹脂組成物は、離型剤を含有してもよい。こうすることで、バリスタ特性を示す部材(構造体300)を更に歩留りよく作製することが可能となる。この理由は、以下の通り
である。本樹脂組成物は、上述したように、好ましくは、圧縮成形法またはトランスファー成形法によりバリスタ特性を示す部材(構造体300)を作製するための原材料として使用することを想定したものである。上記圧縮成形法またはトランスファー成形法を採用する場合には樹脂金型を用いて上記部材(構造体300)を作製することになる。この場合、本樹脂組成物を用いて上記部材(構造体300)を成形した後、金型から成形物を離型する必要がある。そして、成形金型から成形物を離型する際の離型力が強くなると、得られた成形物が破損するという不都合が生じやすくなる傾向にある。そのため、離型剤を含む樹脂組成物を使用した場合には、上述した不都合が生じることを抑制することが可能であり、結果として、バリスタ特性を示す部材(構造体300)を歩留りよく作製することが可能となる。
The present resin composition may contain a release agent. By doing so, a member (structure 300) exhibiting varistor characteristics can be manufactured with higher yield. The reason for this is as follows. As described above, the present resin composition is preferably assumed to be used as a raw material for producing a member (structure 300) exhibiting varistor characteristics by a compression molding method or a transfer molding method. When the compression molding method or the transfer molding method is employed, the member (structure 300) is manufactured using a resin mold. In this case, after molding the member (structure 300) using the resin composition, it is necessary to release the molded product from the mold. And when the mold release force at the time of releasing a molding from a molding die becomes strong, there exists a tendency for the inconvenience that the obtained molding is damaged easily arises. Therefore, when a resin composition containing a release agent is used, it is possible to suppress the above-described inconvenience, and as a result, a member (structure 300) exhibiting varistor characteristics is manufactured with high yield. It becomes possible.
本実施形態に係る離型剤の具体例としては、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。離型剤の含有量は、樹脂組成物全量に対して、好ましくは、0.01質量%以上1質量%以下であり、さらに好ましくは、0.03質量%以上0.8質量%以下である。 Specific examples of the release agent according to this embodiment include natural wax, synthetic wax, higher fatty acid or metal salt thereof, paraffin, polyethylene oxide and the like. The content of the release agent is preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.03% by mass or more and 0.8% by mass or less, based on the total amount of the resin composition. .
本発明に係る樹脂材料200(図9および図10参照)には、硬化剤を含有させてもよい。上記硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応して硬化させるものであればよく、ここで、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合に使用可能な硬化剤の具体例としては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数2〜20の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェ
ニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ
ジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジシクロヘキサン、ビス(4−アミ
ノフェニル)フェニルメタン、1,5−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類;アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂;ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂;ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン;ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物等;ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物;イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物;カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも構造体300の耐湿性、信頼性を向上させる観点から、1分子内に少なくとも2個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、その具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;レゾール型フェノール樹脂;ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン;フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型フェノール樹脂等が挙げられる。
The
本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料200には、硬化促進剤を含有させてもよい。上記硬化促進剤は、たとえば、エポキシ基等の官能基と硬化剤との硬化反応を促進させるもの
であればよく、その具体例としては、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体;トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物;2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物;トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類;テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート;ベンゾキノンをアダクトしたトリフェニルホスフィン等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
The
また、本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料200には、上記の成分以外に、必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤;カーボンブラック等の着色剤;天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等の離型剤;シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力剤;ハイドロタルサイト等のイオン捕捉剤;水酸化アルミニウム等の難燃剤;酸化防止剤等の各種添加剤を配合させてもよい。
In addition to the above-described components, the
<半導体セラミックス粒子>
図8は、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子の拡大断面図である。
図8に示すように、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子100は、粒界部120と、上記粒界部120によって離隔された複数の結晶部110とを有する粒子である。言い換えれば、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子100は、粒界部120と、上記粒界部120を介して互いに離間するように配置される2以上の結晶部110とからなる複数の結晶が凝集した粒子であるともいえる。かかる半導体セラミックス粒子100は、当該粒子に対してバリスタ電圧未満の電圧が印加された場合には、粒界部120が抵抗として作用するため電流を通さないが、バリスタ電圧以上の電圧が印加された場合には、トンネル効果が生じて図8に示す矢印のように電流を通すという特性を有する粒子である。なお、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子100のようにバリスタ特性を備えた部材については、従来の電子部品において電子素子とともに同回路に搭載させる耐電圧保護素子(バリスタ素子等)中に含まれていた。しかし、以下の2つの要求特性を満たす上記半導体セラミックス粒子100を含む樹脂組成物からなる部材を歩留りよく製造する方法については、これまでに報告されていなかった。上述した1つ目の要求特性は、電子部品内に実装される回路中に搭載する電子素子自体の内部に具備させることが可能なことである。上述した2つ目の要求特性は、当該部材を電子素子自体の内部に具備させた場合に、静電気等の過電圧にくわえて、外部環境から加わる応力から上記電子素子を保護できる機能を備えていることである。
<Semiconductor ceramic particles>
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of semiconductor ceramic particles according to the present embodiment.
As shown in FIG. 8, the
半導体セラミックス粒子100の平均粒子径D50は、例えば、0.01μm以上、150μm以下であり、好ましくは、0.1μm以上、120μm以下であり、さらに好ましくは1μm以上、90μm以下であり、特に好ましくは5μm以上、60μm以下である。こうすることで、半導体セラミックス粒子100を含む樹脂組成物により形成された構造体300の形状に依存することなく、バリスタ特性を発現することが可能となる。
The average particle diameter D50 of the
また、半導体セラミックス粒子100は、球状粒子であることが好ましい。これにより、バリスタ特性の制御を容易に行うことができる。
The semiconductor
半導体セラミックス粒子100において結晶部110は、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、および、チタン酸バリウムからなる群より選択される1種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。中でも、酸化亜鉛を主成分として含む材料
は、半導体セラミックス粒子100自体の非直線性係数やエネルギー耐量を向上させる観点から好ましい。炭化ケイ素を主成分として含む材料は、絶縁破壊電圧が高いため、バリスタ電圧を高電圧に設定する場合には好適である。また、チタン酸ストロンチウムを主成分として含む材料は、高電圧・高周波ノイズの吸収や抑制という点において、好適である。
In the
半導体セラミックス粒子100において粒界部120は、ビスマス、プラセオジム、アンチモン、マンガン、コバルトおよびニッケル、またはこれらの化合物からなる群より選択される1種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。中でも、粒界部120は、非直線性抵抗特性が良好であるという観点から、ビスマス、プラセオジム、またはこれらの化合物からなる群より選択される1種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。なお、上記これらの化合物としては、酸化物、窒化物、有機化合物、その他の無機化合物等の形態が挙げられるが、バリスタ特性を良好に発現させる観点から、酸化物であることが好ましい。
In the
半導体セラミックス粒子100の含有量は、確実に構造体300のバリスタ特性を発現させる観点から、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは60質量%以上97質量%以下であり、さらに好ましくは、70質量%以上95質量%以下であり、特に好ましくは、75質量%以上95質量%以下である。半導体セラミックス粒子100の含有量を上記数値範囲内となるよう制御することにより、図9に示す模式図のように、2つの電極端子130間が、複数の粒子同士が互いに接するように半導体セラミックス粒子100により埋め尽くされた構造体300を実現することができる。すなわち、半導体セラミックス粒子100の含有量を上記数値範囲内となるよう制御した場合には、構造体のバリスタ特性を確実に発現させることが可能となる。
The content of the semiconductor
本樹脂組成物中には、導電粒子を含有させることが好ましい。こうすることで、本樹脂組成物により形成された構造体300を備える過渡電圧保護素子に対して、バリスタ電圧を超える高電圧が印加された際に、当該構造体300の電気伝導性をより一層良好なものとすることができる。具体的には、図10に示すように、2つの電極端子130間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子100同士の隙間領域に、導電粒子150を入り込ませることが可能となる。これにより、構造体300のバリスタ特性をより一層良好なものとすることができる。
The resin composition preferably contains conductive particles. Thus, when a high voltage exceeding the varistor voltage is applied to the transient voltage protection element including the
導電粒子150の含有量は、確実に構造体300のバリスタ特性を発現させる観点から、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、1質量%以上20質量%以下であり、さらに好ましくは、2質量%以上15質量%以下であり、最も好ましくは、2質量%以上10質量%以下である。導電粒子150の含有量を上記数値範囲内となるよう制御することにより、図10に示す模式図のように、2つの電極端子130間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子100の隙間領域に、万遍なく導電粒子150を入り込ませることが可能となる。
The content of the
導電粒子150の平均粒子径D50は、確実に構造体のバリスタ特性を発現させる観点から、例えば、0.01μm以上、50μm以下であり、好ましくは、0.02μm以上、40μm以下であり、さらに好ましくは0.05μm以上、30μm以下であり、特に好ましくは0.1μm以上、20μm以下である。
The average particle diameter D50 of the
導電粒子150を形成する材料の具体例としては、ニッケル、カーボンブラック、アルミニウム、銀、金、銅、グラファイト、亜鉛、鉄、ステンレス鋼、錫、黄銅、及び、それらの合金からなる群より選択される導電材料や、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、および、チタン酸バリウムからなる群より選択される半導電材料等が挙げられ
る。
Specific examples of the material forming the
また、本樹脂組成物に含まれる半導体セラミックス粒子100と、導電粒子150の大きさは、以下の条件を満たすものであることが好ましい。具体的には、半導体セラミックス粒子100の平均粒子径D50をXとし、導電粒子150の平均粒子径D50をYとした時、Y/Xの値が、0.05以上1未満であることが好ましく、0.1以上0.8以下であるとさらに好ましい。こうすることで、図10に示す模式図のように、2つの電極端子130間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子100の隙間領域に、導電粒子150を入り込ませやすくなる。
Moreover, it is preferable that the magnitude | size of the
本実施形態に係る樹脂組成物は、熱硬化性樹脂とともに、特定量のバリスタ特性を示す半導体セラミックス粒子を含む構成を採用している。かかる構成を採用した樹脂組成物を用いることによって、過渡電圧保護素子内に、保護部を具備させることや、外部環境から加わる応力の外的負荷から上記過渡電圧保護素子を保護する機能を有した構成を具備させることが可能となるため、従来の電子部品のように、過渡電圧保護素子と、コンデンサ素子とを回路内に配置する必要がなくなり、結果的に、携帯型機器の部品数を増やす必要はなくなるため、携帯型機器の小型化の妨げとなることなく、当該携帯型機器の過渡電圧からの保護を実現させることができる。 The resin composition according to the present embodiment employs a configuration including semiconductor ceramic particles exhibiting a specific amount of varistor characteristics together with a thermosetting resin. By using the resin composition adopting such a configuration, the transient voltage protection element has a function of protecting the transient voltage protection element from an external load due to stress applied from the external environment, or by providing a protective part. Since the configuration can be provided, it is not necessary to arrange the transient voltage protection element and the capacitor element in the circuit as in the case of the conventional electronic parts, and as a result, the number of parts of the portable device is increased. Since it becomes unnecessary, protection from the transient voltage of the portable device can be realized without hindering downsizing of the portable device.
以下、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、過渡電圧保護素子中の保護部(以下、「バリスタ特性を示す部材」及び/又は「構造体300」ともいう。)を作製する方法について、説明する。
Hereinafter, a method for producing a protective part (hereinafter, also referred to as “member showing varistor characteristics” and / or “
本実施形態に係る樹脂組成物を用いる場合、圧縮成形法およびトランスファー成形法のいずれかの樹脂成形方法により、バリスタ特性を示す部材(構造体300)を歩留りよく作製することができる。ここで、構造体300を作製するために、樹脂組成物を圧縮成形する手法を採用する場合には、上記樹脂組成物は、顆粒状、粉末状またはシート状に加工されたものであることが好ましい。一方、構造体300を作製するために、樹脂組成物をトランスファー成形する手法を採用する場合には、上記樹脂組成物は、タブレット状に加工されたものであることが好ましい。
When the resin composition according to the present embodiment is used, a member (structure 300) exhibiting varistor characteristics can be manufactured with a high yield by any one of the resin molding methods of compression molding and transfer molding. Here, in the case of adopting a method of compressing and molding the resin composition in order to produce the
以下、本実施形態に係る構造体300を作製する方法の一例について、まずは、顆粒状の樹脂組成物を用いて圧縮成形することにより構造体300を製造する場合を例に挙げて説明する。ただし、本実施形態に係る構造体300を作製する方法については、以下の例に限定されない。
Hereinafter, an example of a method for producing the
まず、圧縮成形金型の上型と下型の間に、顆粒状の樹脂組成物が収容された樹脂材料供給容器を設置する。 First, a resin material supply container containing a granular resin composition is installed between an upper mold and a lower mold of a compression mold.
次に、減圧下、金型の上型と下型の間隔を狭めながら、樹脂材料供給容器の底面を構成するシャッター等の樹脂材料供給機構により、秤量された顆粒状の樹脂組成物を下型が備える下型キャビティ内へ供給する。これにより、顆粒状の樹脂組成物は、下型キャビティ内で所定温度に加熱され、溶融状態となる。次いで、金型の上型と下型を結合させることにより、溶融状態の樹脂組成物を上型に押し当てる。その後、金型の上型と下型を結合させた状態を保持しながら、所定時間をかけて樹脂組成物を硬化させる。これにより、樹脂組成物が確実にバリスタ特性を発現することができる。ここで、圧縮成形を行う場合には、金型内を減圧しながら樹脂封止を行うことが好ましく、真空条件下で行うとさらに好ましい。これにより、樹脂組成物の未充填部分を残さずに良好に充填することができる。 Next, under reduced pressure, while the interval between the upper and lower molds of the mold is reduced, the weighed granular resin composition is removed from the lower mold by a resin material supply mechanism such as a shutter that constitutes the bottom surface of the resin material supply container. Into the lower mold cavity. As a result, the granular resin composition is heated to a predetermined temperature in the lower mold cavity to be in a molten state. Next, the molten resin composition is pressed against the upper mold by bonding the upper mold and the lower mold of the mold. Thereafter, the resin composition is cured over a predetermined time while maintaining the state in which the upper mold and the lower mold are bonded. Thereby, a resin composition can express a varistor characteristic reliably. Here, when performing compression molding, it is preferable to perform resin sealing while reducing the pressure inside the mold, and it is more preferable to perform the sealing under vacuum conditions. Thereby, it can be satisfactorily filled without leaving an unfilled portion of the resin composition.
また、顆粒状の樹脂組成物を用いて圧縮成形する場合における成形温度は、特に限定さ
れるわけではないが、50〜250℃が好ましく、50〜200℃がさらに好ましく、80〜180℃が特に好ましい。また、成形圧力は、特に限定されるわけではないが、0.5〜12MPaであることが好ましく、1〜10MPaが特に好ましい。成形温度および圧力を上記範囲とすることで、溶融状態の樹脂組成物が充填されない部分が発生することを防止することができる。
In addition, the molding temperature in the case of compression molding using a granular resin composition is not particularly limited, but is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, and particularly preferably 80 to 180 ° C. preferable. The molding pressure is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 12 MPa, and particularly preferably 1 to 10 MPa. By setting the molding temperature and pressure within the above ranges, it is possible to prevent the occurrence of a portion that is not filled with the molten resin composition.
次に、本実施形態に係る構造体300を作製する方法の一例について、シート状の樹脂組成物を用いて圧縮成形することにより構造体300を製造する場合を例に挙げて説明する。
Next, an example of a method for producing the
まず、金型の下型キャビティ内にシート状の樹脂組成物を配置する。次いで、減圧下、金型の上型と下型の間隔を狭めることにより、シート状の樹脂組成物は、下型キャビティ内で所定温度に加熱され、溶融状態となる。その後、金型の上型と下型を結合させることにより、溶融状態の樹脂組成物を上型に押し当てる。その後、金型の上型と下型を結合させた状態を保持しながら、所定時間をかけて樹脂組成物を硬化させる。これにより、樹脂組成物が確実にバリスタ特性を発現することができる。ここで、圧縮成形を行う場合には、金型内を減圧しながら樹脂封止を行うことが好ましく、真空条件下で行うとさらに好ましい。これにより、樹脂組成物の未充填部分を残さずに良好に充填することができる。 First, a sheet-like resin composition is placed in a lower mold cavity of a mold. Next, by reducing the distance between the upper mold and the lower mold of the mold under reduced pressure, the sheet-shaped resin composition is heated to a predetermined temperature in the lower mold cavity to be in a molten state. Then, the molten resin composition is pressed against the upper mold by bonding the upper mold and the lower mold of the mold. Thereafter, the resin composition is cured over a predetermined time while maintaining the state in which the upper mold and the lower mold are bonded. Thereby, a resin composition can express a varistor characteristic reliably. Here, when performing compression molding, it is preferable to perform resin sealing while reducing the pressure inside the mold, and it is more preferable to perform the sealing under vacuum conditions. Thereby, it can be satisfactorily filled without leaving an unfilled portion of the resin composition.
また、シート状の樹脂組成物を用いて圧縮成形する場合における成形温度は、特に限定されるわけではないが、50〜250℃が好ましく、50〜200℃がさらに好ましく、80〜180℃が特に好ましい。また、成形圧力は、特に限定されるわけではないが、0.5〜12MPaであることが好ましく、1〜10MPaが特に好ましい。成形温度および圧力を上記範囲とすることで、溶融状態の樹脂組成物が充填されない部分が発生することを防止することができる。 The molding temperature in the case of compression molding using a sheet-shaped resin composition is not particularly limited, but is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, and particularly preferably 80 to 180 ° C. preferable. The molding pressure is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 12 MPa, and particularly preferably 1 to 10 MPa. By setting the molding temperature and pressure within the above ranges, it is possible to prevent the occurrence of a portion that is not filled with the molten resin composition.
次に、本実施形態に係る構造体300を作製する方法の一例について、タブレット状の樹脂組成物を用いてトランスファー成形することにより構造体300を製造する場合を例に挙げて説明する。
Next, an example of a method for producing the
まず、成形金型を準備する。ここで準備する成形金型は、タブレット状の樹脂組成物を仕込むポットと、その後、圧力をかけて樹脂組成物を溶融させるためにポットに挿入する補助ラムを備えたプランジャーと、溶融させた樹脂組成物を成形空間内に送り込むスプルーとが設けられているものである。 First, a molding die is prepared. The molding die prepared here was melted with a pot charged with a tablet-shaped resin composition, and then a plunger with an auxiliary ram inserted into the pot to melt the resin composition by applying pressure. A sprue for feeding the resin composition into the molding space is provided.
次いで、成形金型を閉じた状態で、ポット内にタブレット状の樹脂組成物を仕込む。ここで、ポット内に仕込む樹脂組成物の形態は、予め、プレヒーター等によって予熱することにより半溶融の状態にされていてもよい。次に、ポット内に仕込んだ樹脂組成物を溶融させるために、樹脂組成物に対して、補助ラムを備えたプランジャーをポットに挿入して圧力をかける。その後、溶融した樹脂組成物を、スプルーを介して成形空間内に導入する。次に、成形空間内に充填された樹脂組成物は、加熱加圧されることにより硬化する。樹脂組成物が硬化した後、成形金型を開くことにより、樹脂組成物が確実にバリスタ特性を発現する構造体300を得ることができる。
Next, the tablet-shaped resin composition is charged into the pot with the molding die closed. Here, the form of the resin composition charged in the pot may be in a semi-molten state by preheating with a preheater or the like in advance. Next, in order to melt the resin composition charged in the pot, a plunger having an auxiliary ram is inserted into the pot to apply pressure to the resin composition. Thereafter, the molten resin composition is introduced into the molding space through a sprue. Next, the resin composition filled in the molding space is cured by being heated and pressurized. After the resin composition is cured, the
また、トランスファー成形における成形温度は、特に限定されるわけではないが、50〜250℃が好ましく、50〜200℃がさらに好ましく、80〜180℃が特に好ましい。成形温度を上記範囲とすることで、溶融状態の樹脂組成物が充填されない部分が発生することを防止することができる。 The molding temperature in transfer molding is not particularly limited, but is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, and particularly preferably 80 to 180 ° C. By making molding temperature into the said range, it can prevent that the part which is not filled with the resin composition of a molten state generate | occur | produces.
本発明に係る保護部材は、熱硬化性樹脂、及び、粒界部と、前記粒界部によって離隔さ
れた複数の結晶部とを有する半導体セラミックス粒子を含む樹脂組成物から成形され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、保護対象回路に対する過渡電圧を保護する保護部材であって、前記保護対象回路の端子と接地との間に配置され、前記接地は、一端が前記保護対象回路の接地と接続されるコンデンサの他端にも接続される。上記樹脂組成物としては、本発明に係る樹脂組成物を用いることができる。
The protective member according to the present invention is molded from a thermosetting resin and a resin composition containing semiconductor ceramic particles having a grain boundary part and a plurality of crystal parts separated by the grain boundary part, and a voltage-current A protection member that exhibits non-linearity that does not follow Ohm's law and protects a transient voltage with respect to the circuit to be protected, and is disposed between a terminal of the circuit to be protected and ground, and the ground has one end The other end of the capacitor connected to the ground of the circuit to be protected is also connected. As the resin composition, the resin composition according to the present invention can be used.
本発明に係る保護部材は、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、過渡電圧保護素子中の保護部を作製する上述の方法と同様にして、製造することができる。 The protective member according to the present invention can be manufactured using the resin composition according to the present embodiment in the same manner as the above-described method for manufacturing the protective part in the transient voltage protective element.
1・・・IC
2・・・出力対象
3・・・従来の過渡電圧保護素子
10・・・本発明が適用される過渡電圧保護素子
21・・・保護部
22・・・コンデンサ部
31・・・セラミック誘電体
32・・・内部電極
33・・・外部電極
51・・・基板
61・・・電極
62・・・誘電体
63・・・電極
100・・・半導体セラミックス粒子
110・・・結晶部
120・・・粒界部
130・・・電極端子
150・・・導電粒子
200・・・樹脂材料
300・・・バリスタ特性を示す部材(構造体)
1 ... IC
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記保護部の接地と前記保護対象回路の接地との間に配置されるコンデンサ部と、
を備える過渡電圧保護素子。 A protective part which is arranged between the terminal of the circuit to be protected and the ground, and exhibits non-linearity in which the voltage-current characteristic does not follow Ohm's law;
A capacitor unit disposed between the ground of the protection unit and the ground of the protection target circuit;
A transient voltage protection device comprising:
請求項1に記載の過渡電圧保護素子。 The protection part is a member connected to one of the two electrodes of the capacitor part.
The transient voltage protection element according to claim 1.
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記樹脂組成物の硬化物は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
保護対象回路の端子と接地との間に配置される保護部と、当該保護部の接地と前記保護対象回路の接地との間に配置されるコンデンサ部とを備える過渡電圧保護素子のうち、当該保護部に成形されるために用いられる樹脂組成物。 A resin composition comprising:
Including a thermosetting resin and semiconductor ceramic particles;
The semiconductor ceramic particles have a grain boundary part and a plurality of crystal parts separated by the grain boundary part,
The cured product of the resin composition exhibits non-linearity in which voltage-current characteristics do not follow Ohm's law,
Among the transient voltage protection elements comprising a protection unit disposed between the terminal of the protection target circuit and the ground, and a capacitor unit disposed between the ground of the protection unit and the ground of the protection target circuit, A resin composition used for molding into a protective part.
前記樹脂組成物は、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記保護部材は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
前記保護対象回路の端子と接地との間に配置され、
前記接地は、一端が前記保護対象回路の接地と接続されるコンデンサの他端にも接続される、
保護部材。 A protective member that is molded from a resin composition and protects a transient voltage for a circuit to be protected,
The resin composition is
Including a thermosetting resin and semiconductor ceramic particles;
The semiconductor ceramic particles have a grain boundary part and a plurality of crystal parts separated by the grain boundary part,
The protective member exhibits non-linearity in which the voltage-current characteristic does not follow Ohm's law,
Arranged between the terminal of the circuit to be protected and ground,
The ground is also connected to the other end of the capacitor, one end of which is connected to the ground of the circuit to be protected.
Protective member.
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