JP5557060B2

JP5557060B2 - Ｅｓｄ保護装置の製造方法

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Publication number: JP5557060B2
Application number: JP2011552752A
Authority: JP
Inventors: 哲也池田; 孝之築澤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: JPWO2011096335A1; KR20120120279A; CN102754291B; CN102754291A; US20130201585A1; KR101439398B1; US8847726B2; WO2011096335A1

Description

本発明は、ＥＳＤ保護装置の製造方法及びＥＳＤ保護装置に関し、詳しくは、ＥＳＤ保護機能のみを有する単体の部品（ＥＳＤ保護デバイス）や、ＥＳＤ保護機能とそれ以外の機能とを有する複合部品（モジュール）などのＥＳＤ保護装置の製造方法及びＥＳＤ保護装置に関する。

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発生し、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２４の分解斜視図及び図２５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、その空洞部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間で放電が発生し、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

このＥＳＤ保護デバイスにおいて、放電開始電圧の調整は、主に、絶縁層の主面に沿って対向するように配置された放電電極の間隔を調整することにより行う。しかし、放電電極の間隔は、デバイスの製作バラツキやセラミック基板の焼成時の収縮等によりばらつきやすいため、精度良く調整することが困難である。そのため、ピーク電圧値等のＥＳＤ特性の調整や安定化は、容易でない。なお、ピーク電圧値とは、ＩＣＥ６１０００−４−２に基づき８ｋＶの接触放電で静電気試験を行った時の保護回路にかかるピーク電圧値を言い、この値が低いほうが静電気抑制効果に優れている。

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になるＥＳＤ保護装置の製造方法及びＥＳＤ保護装置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保護装置の製造方法を提供する。

ＥＳＤ保護装置の製造方法は、（Ｉ）絶縁層になる複数枚のシートを用意し、前記シートの少なくとも１枚に、第１及び第２の接続導体になる部分と、前記第１及び第２の接続導体の間に配置されて前記第１及び第２の接続導体に接続された混合部になる部分とを形成し、前記シートを互いに積層して積層体を形成する第１の工程と、（II）前記積層体を加熱することにより、前記絶縁層が積層された絶縁性基板に、前記第１及び第２の接続導体と前記混合部とを形成する第２の工程とを備える。前記第１の工程において、（ａ）第１及び第２の接続導体になる部分は、導電性を有する材料を用いて形成し、（ｂ）前記混合部になる部分は、前記第２の工程における加熱時の温度上昇により消失する空隙形成用材料と、(i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つを含む固形成分とが混合された混合部形成用材料を用いて形成する。前記第２の工程において、前記混合部になる部分の前記混合部形成用材料中の前記空隙形成用材料が加熱時の温度上昇により消失して形成された空隙と前記混合部形成用材料中の前記固形成分とが分散した前記混合部が形成される。

この場合、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体との間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、前記混合部において放電が発生する。

上記方法によれば、混合部形成用材料中の空隙形成用材料が消失すると、空隙形成用材料があった部分に空隙が形成されるので、(i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つを含む固体成分と空隙とが分散した混合部を容易に作製することができる。

上記方法により作製したＥＳＤ保護装置は、第１及び第２の接続導体の間に配置された混合部には、(i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つを含む固形成分と空隙とが分散しているため、ショートを防止することができる上、電圧印加時には、混合部内の導電性を有する固形成分に沿って電子の移動が起こりやすい。

上記方法によれば、空隙形成用材料によって混合部の空隙の大きさや量を調整することにより、ショートの防止やピーク電圧値等のＥＳＤ特性の調整を安定して行うことが可能になる。

好ましくは、前記シートはセラミックグリーンシートである。前記絶縁性基板はセラミック多層基板である。

この場合、セラミック多層基板の焼成時の加熱によって、空隙形成用材料を消失させることができ、混合部の形成が容易である。

好ましくは、前記空隙形成用材料は、消失性樹脂である。

この場合、作製が容易である。

好ましい一態様において、前記消失性樹脂は、アクリルビーズである。

好ましくは、前記混合部形成用材料中の前記固形成分は、絶縁性を有する無機材料に被覆された金属材料と、半導体材料とを含む。

この場合、放電が発生する混合部において、金属材料と半導体材料とが分散しているので、電子の移動が起こりやすく、より効率的に放電現象を生じさせ、ＥＳＤ応答性を高めることができる。

好ましい一態様において、前記半導体材料は、炭化ケイ素又は酸化亜鉛である。

好ましくは、前記第１の工程において、少なくとも１つの前記シートに、当該シートの前記主面間を貫通する貫通孔を形成し、該貫通孔内に前記混合部形成用材料を充填することにより、前記混合部になる部分を形成する。

この場合、シートの厚みを調整することにより混合部の厚みを調整することができる。

好ましくは、前記第１の工程において、前記シートの少なくとも一つの主面に前記混合部形成用材料を塗布することにより、前記混合部になる部分を形成する。

この場合、混合部は、厚膜の印刷工法にて形成することができるため、容易に形成できる。混合部は、任意の絶縁層に形成できるため、混合部の配置設計の自由度が上がる。

好ましくは、前記第１の工程において、前記シートと前記混合部になる部分との間に延在するシール層を形成する。前記第２の工程において、前記シール層は、前記シート中の固形成分が前記混合部になる部分に移動することを阻止する。

この場合、混合部に、シート中の固形成分が入り込むことを防ぐことができる。

また、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保護装置を提供する。

ＥＳＤ保護装置は、（ａ）絶縁層が積層された絶縁性基板と、（ｂ）前記絶縁性基板に形成され、導電性を有する少なくとも２つの第１及び第２の接続導体と、（ｃ）前記絶縁性基板に形成され、前記第１及び第２の接続導体の間に配置され、かつ前記第１及び第２の接続導体と接続され、(i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つの固形成分を含む混合部とを備える。前記混合部において、前記固形成分と空隙とが分散している。

上記構成において、第１の接続導体と第２の接続導体との間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、混合部において放電が発生する。第１及び第２の接続導体の間に配置された混合部には、(i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つの固形成分と空隙とが分散しているため、ショートを防止することができる上、電圧印加時には、混合部内の導電性を有する固形成分に沿って電子の移動が起こりやすい。

上記構成によれば、混合部の空隙の大きさや量を調整することにより、ショートの防止やピーク電圧値等のＥＳＤ特性の調整を安定して行うことが可能になる。

好ましくは、前記絶縁性基板はセラミック多層基板である。

この場合、セラミック多層基板の焼成時の加熱によって消失する材料を用いることにより、容易に、混合部に空隙を形成することができる。

前記絶縁性基板がセラミック多層基板である場合、好ましくは、前記第１及び第２の接続導体は、少なくとも１つの前記絶縁層の主面間を貫通するように形成され、又は少なくとも１つの前記絶縁層の前記主面に沿って形成される。前記混合部は、前記絶縁層の積層方向の両側に、前記混合部を介して前記積層方向に対向するように、互いに異なる前記接続導体が接続される。

上記構成において、絶縁層の主面間を貫通するように形成された接続導体は、層間接続導体である。絶縁層に沿って延在するように形成された接続導体は、面内接続導体である。

上記構成によれば、前記混合部を介して対向する前記接続導体の間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、前記混合部において放電が発生する。放電は、混合部を介して対向する接続導体の間を接続する領域に沿って発生する。この放電が発生する領域に、導電性を有する材料が分散している混合部が形成されているため、電子の移動が起こりやすく、効率的に放電現象を生じさせ、ＥＳＤ応答性を高めることができる。

放電開始電圧は、混合部に含まれる導電性が異なる材料の種類や量などとともに、混合部を介して対向する接続導体の間隔（放電ギャップ）を調整することによって、所望の値に設定することができる。

混合部を介して積層方向に対向する接続導体間の間隔（放電ギャップ）は、混合部の厚みによって調整することができるので、従来例のように放電電極が絶縁層の主面に沿う方向に対向するように間隔（放電ギャップ）を設ける場合に比べ、精度よく調整することができる。

したがって、ピーク電圧値等のＥＳＤ特性の調整や安定化が容易になる。

好ましくは、前記混合部の前記固形成分は、絶縁性を有する無機材料に被覆された金属材料と、半導体材料とを含む。

好ましくは、前記絶縁性基板の少なくとも１つの前記絶縁層に、当該絶縁層の主面間を貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔内に前記混合部が形成されている。

好ましくは、前記絶縁性基板の隣接する前記絶縁層の間に、前記混合部が形成されている。

好ましくは、前記絶縁層と前記混合部との間に延在するシール層をさらに備えている。

この場合、ＥＳＤ保護装置の製造工程において、絶縁層の固形成分が混合部に移動して、混合部に入り込むことを防ぐことができる。

好ましくは、前記混合部は、分散された金属材料と半導体材料とを含む。

この場合、好ましい一態様において、前記半導体材料は、炭化ケイ素又は酸化亜鉛である。

好ましくは、前記混合部において、絶縁性を有する無機材料により被覆された金属材料の粒子が、分散している。

この場合、混合部内の金属材料の粒子同士は、無機材料の被覆によって、直接接することがないため、金属材料の粒子同士がつながってショートが発生する可能性が低下する。

好ましくは、（ａ）少なくとも２つの第１及び第２の前記混合部と、（ｂ）前記第１の混合部の前記積層方向の一端と、前記第２の混合部の前記積層方向の一端とにそれぞれ接続された前記第１及び第２の接続導体と、（ｃ）前記第１の混合部の前記積層方向の他端と、前記第２の混合部の前記積層方向の他端とに接続された第３の前記接続導体とを備える。前記第１及び第２の前記接続導体に、それぞれ、第１及び第２の端子が電気的に接続されると、前記第１及び第２の端子の間に、前記第１及び第２の混合部が前記第３の接続導体を介して直列に電気的に接続される。

この場合、第１及び第２の混合部を直列に接続することにより、静電気パルスが繰り返し印加された場合に一方にショートが発生しても他方が機能するため、混合部が一つだけの場合に比べ、ＥＳＤ保護機能の信頼性が向上する。

好ましくは、（ａ）少なくとも２つの第１及び第２の前記混合部と、（ｂ）前記第１の混合部の前記積層方向の一端と、前記第２の混合部の前記積層方向の一端とにそれぞれ接続された前記第１及び第２の接続導体と、（ｃ）前記第１の混合部の前記積層方向の他端と、前記第２の混合部の前記積層方向の他端とに接続された第３の前記接続導体とを備える。前記第１、第２及び第３の前記接続導体に、それぞれ第１、第２及び第３の端子が電気的に接続されると、前記第１及び第２の端子と、前記第３の端子との間に、前記第１及び第２の混合部が並列に電気的に接続される。

この場合、第１及び第２の混合部は並列に接続されるので、放電面積が大きくなる。その結果、ＥＳＤ応答性が良くなりピーク電圧値を小さくすることができる。

好ましくは、（ａ）前記セラミック多層基板上又は前記セラミック多層基板内に実装された電子部品と、（ｂ）前記電子部品の少なくとも１つの端子に接続された少なくとも１つの第４の前記接続導体と、（ｃ）他の少なくとも１つの第５の前記接続導体とを備える。前記第４及び第５の前記接続導体が、前記混合部を介して前記積層方向に対向するように、前記混合部の前記積層方向の両側に接続される。

この場合、基板に電子部品とＥＳＤ保護デバイスとを別々に実装する場合に比べ、電子部品と混合部との距離を短くしてＥＳＤ応答性を良くして、ＥＳＤ保護機能を向上することができる。

本発明によれば、ＥＳＤ特性の調整や安定化は、容易になる。

ＥＳＤ保護装置の断面図である。（実施例１）ＥＳＤ保護装置の要部拡大断面図である。（実施例１）ＥＳＤ保護装置の要部拡大断面図である。（実施例１）ＥＳＤ保護装置の要部拡大断面図である。（実施例１の変形例１）ＥＳＤ保護装置の要部拡大断面図である。（実施例１の変形例１）ＥＳＤ保護装置の製造工程を示す断面図である。（実施例１の変形例１）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例２）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例３）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例３の変形例１）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例４）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例４の変形例１）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例４の変形例２）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例５）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例６）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例６の変形例１）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例７）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例７の変形例１）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例８）ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例３）焼成前の混合部の組織を模式的に示す概略図である。（実施例３）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例４の変形例３）ＥＳＤ保護装置の要部断面図である。（実施例８の変形例１）ＥＳＤ保護装置の製造工程を示す分解断面図である。（実施例８の変形例１）ＥＳＤ保護装置の分解斜視図である。（従来例）ＥＳＤ保護装置の断面図である。（従来例）

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図２３を参照しながら説明する。

＜実施例１＞実施例１のＥＳＤ保護装置１００について、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１は、ＥＳＤ保護装置１００の断面図である。図１に示すように、ＥＳＤ保護装置１００は、セラミック材料からなる第１及び第２の絶縁層１０１，１０２が積層されたセラミック多層基板１２の内部に、混合部２０と、第１及び第２の面内接続導体１４，１６が形成されている。混合部２０と第１及び第２の面内接続導体１４，１６は、隣接する第１及び第２の絶縁層１０１，１０２の間に形成されている。

混合部２０は、第１及び第２の面内接続導体１４，１６の間に配置されて、第１及び第２の面内接続導体１４，１６に接続されている。第１及び第２の面内接続導体１４，１６は、第１及び第２の接続導体である。

第１及び第２の面内接続導体１４，１６は、セラミック多層基板１２の側面まで延在し、それぞれ、第１及び第２の外部端子１１ａ，１１ｂに接続されている。

図２の要部拡大断面に模式的に示すように、混合部２０は、固体部３０中に空隙３２が分散している。

混合部２０の固体部３０では、（i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つを含む固形成分が分散している。混合部２０は、全体としては、絶縁性を有している。

混合部２０の固体部３０は、例えば、絶縁性を有する無機材料により被覆（コート）された金属材料と、半導体材料とが分散している。例えば、金属材料は直径２〜３μｍのＣｕ粒子であり、無機材料は直径１μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粒子であり、半導体材料は、炭化ケイ素、酸化亜鉛などのいずれかである。

無機材料と半導体材料は、焼成時に反応し、焼成後には変質する可能性がある。また、半導体材料とセラミック多層基板を構成するセラミック粉末も、焼成時に反応し、焼成後には変質する可能性がある。

金属材料が無機材料によりコートされていない場合には、焼成前の状態ですでに金属材料同士が接している可能性があり、金属材料同士がつながってショートが発生する可能性がある。これに対し、金属材料が無機材料によりコートされていると、焼成前に金属材料同士が接する可能性がない。また、焼成後にたとえ無機材料が変質したとしても、金属材料同士が離間している状態が保持される。そのため、金属材料が無機材料にコートされていることによって、金属材料同士がつながってショートが発生する可能性が低下する。

なお、無機材料によりコートされた金属材料に代えて、金属材料と、半導体やセラミック又はその組み合わせにより、混合部となる材料を構成してもよい。また、金属材料を用いず、半導体だけ、又は半導体とセラミックだけ、さらに無機材料によりコートされた金属材料だけ、で混合部となる材料を構成してもよい。

図１及び図２に示したＥＳＤ保護装置１００は、外部端子１１ａ，１１ｂから所定値以上の電圧が印加されると、対向する第１及び第２の面内接続導体１４，１６の間において、混合部２０を介して放電が発生する。

放電開始電圧は、第１及び第２の面内接続導体１４，１６の互いに対向する部分の長さ（すなわち、放電幅）や、第１及び第２の面内接続導体１４，１６の間隔（すなわち、放電ギャップ）や、混合部２０に含まれる材料の量や種類などを調整することにより、所望の値に設定することができる。

混合部２０は、固体部３０中の導電性が異なる２種類以上の固形成分と空隙３２とが分散しているため、ショートを防止することができる上、電圧印加時には、混合部２０の固体部３０内の導電性を有する固形成分に沿って電子の移動が起こりやすい。混合部２０の空隙３２の大きさや量を調整することにより、ショートの防止やピーク電圧値等のＥＳＤ特性の調整を安定して行うことが可能になる。

混合部２０には、金属材料のみならず、半導体材料が含有されているので、金属材料の含有量が少なくても、所望とするＥＳＤ応答性を得ることができる。そして、金属材料同士が接触することによるショート発生を抑制することができる。

混合部２０に含まれる材料の成分中に、セラミック多層基板１２を構成する材料の一部又は全部と同じものが含まれてもよい。同じものが含まれると、焼成時の混合部２０の収縮挙動等をセラミック多層基板１２に合わせることが容易になり、混合部２０のセラミック多層基板１２への密着性が向上し、焼成時における混合部２０の剥離が発生しにくくなる。また、ＥＳＤ繰り返し耐性も向上する。また、使用する材料の種類を少なくすることができる。

混合部２０に含まれる金属材料は、第１及び第２の面内接続導体１４，１６と同じものであっても、異なるものであってもよい。同じものにすれば、混合部２０の収縮挙動等を第１及び第２の面内接続導体１４，１６に合わせることが容易になり、使用する材料の種類を少なくすることができる。

次に、ＥＳＤ保護装置１００の製造方法を説明する。

（１）材料の準備
まず、第１及び第２の絶縁層１０１，１０２になるセラミックグリーンシートを準備する。セラミック多層基板１２の材料となる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℃で仮焼する。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成形し、第１及び第２の絶縁層１０１，１０２になる厚さ５０μｍのセラミックグリーンシートを得る。

また、第１及び第２の面内接続導体１４，１６を形成するための電極ペーストを準備する。平均粒径約１．５μｍ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、ロールで攪拌、混合することで電極ペーストを得る。

また、混合部２０を形成するための混合部形成用材料である混合ペーストを準備する。混合ペーストは、固形成分と空隙形成用材料とを含む。混合ペーストは、平均粒径約３μｍのアルミナコートＣｕ粒と、平均粒径約１μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）と、空隙形成用材料であるアクリルビーズを所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤を添加し、ロールで攪拌、混合することで得る。Ｃｕ粒及びＳｉＣとアクリル樹脂ビーズは、体積比率で１：１とする。混合ペースト中の樹脂と溶剤の比率は、４０ｗｔ％とする。アルミナコートＣｕ粒とＳｉＣは固形成分であり、焼成後も絶縁性を保つ。アクリルビーズは、焼成中に消失する空隙形成用材料である。

（２）スクリーン印刷による混合ペースト、電極ペーストの塗布
第２の絶縁層１０２になるセラミックグリーンシート上に、混合ペーストをスクリーン印刷にて塗布して、混合部２０になる部分を形成する。混合部２０になる部分は、第１の絶縁層１０１になるセラミックグリーンシートの上に形成してもよい。

次いで、第２の絶縁層１０２になるセラミックグリーンシートの上に、電極ペーストをスクリーン印刷にて塗布して、第１及び第２の面内接続導体１４，１６になる部分を形成する。第１及び第２の面内接続導体１４，１６になる部分は、第１の絶縁層１０１になるセラミックグリーンシート上に形成してもよい。

第１及び第２の面内接続導体１４，１６になる部分を形成した後に、混合部２０になる部分を形成してもよい。

（３）積層、圧着
通常のセラミック多層基板と同様に、セラミックグリーンシートを積層し、圧着する。

（４）カット、端面電極塗布
ＬＣフィルタのようなチップタイプの電子部品と同様に、マイクロカッタでカットして、各チップに分ける。その後、端面に電極ペーストを塗布し、外部端子を形成する。

（５）焼成
次いで、通常のセラミック多層基板と同様に、Ｎ_２雰囲気中で焼成する。酸化しない電極材料（Ａｇなど）の場合には、大気雰囲気でも構わない。焼成により、セラミックグリーンシート中の有機溶剤や、混合ペースト中のバインダー樹脂、溶剤及びアクリルビーズが消失する。これにより、Ａｌ_２Ｏ_３コートＣｕと、ＳｉＣと、空隙３２とが分散した混合部２０が形成される。

なお、混合ペースト中の空隙形成用材料の割合を多くすると、図３の要部断面図に模式的に示すように、混合部２０と絶縁層１０１，１０２との間に、空洞３４，３６を形成することができる。

（６）めっき
ＬＣフィルタのようなチップタイプの電子部品と同様に、外部端子上に電解Ｎｉ−Ｓｎメッキを行う。

以上により、断面が図１のように構成されたＥＳＤ保護装置１００が完成する。

なお、半導体材料は、特に上記の材料に限定されるものではない。例えば、シリコン、ゲルマニウム等の金属半導体、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、炭化タングステン等の炭化物、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化クロム、窒化バナジウム、窒化タンタル等の窒化物、ケイ化チタン、ケイ化ジルコニウム、ケイ化タングステン、ケイ化モリブデン、ケイ化クロム、ケイ化クロム等のケイ化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化クロム、ホウ化ランタン、ホウ化モリブデン、ホウ化タングステン等のホウ化物、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム等の酸化物を用いることができる。特に、比較的安価で、かつ、各種粒径のバリエーションが市販されていることから、炭化ケイ素や酸化亜鉛が特に好ましい。これらの半導体材料は、適宜、単独又は２種類以上を混合して使用してもよい。また、半導体材料は、適宜、アルミナやＢＡＳ材等の抵抗材料と混合して使用してもよい。

金属材料は、特に上記の材料に限定されるものではない。Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏや、これらの合金、これらの組合せでもよい。

空隙形成用材料としてはアクリルビーズ以外に、ＰＥＴ、ポリプロピレン、エチレンセルロースなどからなるビーズや、これらの組合せでもよい。

実施例１では、ＥＳＤ保護装置１００が、ＥＳＤ保護機能のみを有する単体の部品（ＥＳＤ保護デバイス）である場合を例示したが、ＥＳＤ保護装置は、ＥＳＤ保護機能とそれ以外の機能と有する複合部品（モジュール）等であってもよい。ＥＳＤ保護装置が複合部品（モジュール）等である場合には、少なくとも、混合部２０と、混合部２０に接続される第１及び第２の面内接続導体１４，１６とを備えていればよい。

＜実施例１の変形例１＞実施例１の変形例１のＥＳＤ保護装置について、図４〜図６を参照しながら説明する。

図４及び図５は、実施例１の変形例１のＥＳＤ保護装置の要部拡大断面図である。実施例１の変形例１のＥＳＤ保護装置は、実施例１のＥＳＤ保護装置１００と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。

図４及び図５に示すように、実施例１の変形例１のＥＳＤ保護装置は、実施例１の構成に加え、シール層４０，４２が形成されている。シール層４０，４２は、混合部２０と、セラミック多層基板１２の第１及び第２の絶縁層１０１，１０２との間に形成されている。シール層４０，４２は、セラミック多層基板１２中のガラス成分が混合部２０に浸透することを防止する。シール層４０，４２は、絶縁性を有する。

シール層４０，４２は、図６（ａ）及び（ｂ）の断面図に示すように、第１及び第２の絶縁層１０１，１０２になるセラミックグリーンシートを形成し、積層、圧着、焼成することによって作製することができる。

すなわち、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１及び第２の絶縁層１０１，１０２になるセラミックグリーンシートの互いに対向する面１０１ｓ，１０２ｓに、シール層形成用ペーストをスクリーン印刷することにより、シール層４０，４２を形成した後、シール層４０，４２を乾燥させる。

シール層４０，４２を形成するためのシール層形成用ペーストは、電極ペーストと同様の手法で作製する。例えば、平均粒径約１μｍのＡｌ_２Ｏ_３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、ロールで攪拌、混合することで、シール層形成用ペースト（アルミナペースト）を得る。シール層形成用ペーストの固形成分には、セラミック多層基板の材料よりも焼結温度が高い材料を選定する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、第２の絶縁層１０２になるセラミックグリーンシートのシール層４２の上に、混合ペーストを用いて、混合部２０を形成する。さらに、第２の絶縁層１０２になるセラミックグリーンシートに、電極ペーストを用いて、第１及び第２の面内接続導体１４，１６になる部分を形成する。第１及び第２の面内接続導体１４，１６になる部分を形成した後、混合部２０になる部分を形成してもよい。

シール層４０は、第２の絶縁層１０２になるセラミックグリーンシートに形成しても構わない。すなわち、第２の絶縁層１０２になるセラミックグリーンシートに、シール層４２と、混合部２０になる部分と、第１及び第２の面内接続導体１４，１６になる部分とを形成した後、シール層４０を形成しても構わない。これとは逆に、第１の絶縁層１０１になるセラミックグリーンシートに、シール層４０と、第１及び第２の面内接続導体１４，１６になる部分と、混合部２０になる部分とを形成した後、シール層４２を形成しても構わない。

＜実施例２＞実施例２のＥＳＤ保護装置１１０について、図７を参照しながら説明する。

図７は、実施例２のＥＳＤ保護装置１１０の要部断面図である。図７に示すように、実施例２のＥＳＤ保護装置１１０は、セラミック材料からなる絶縁層１１１，１１２が積層されたセラミック多層基板１２ａの最も外側の絶縁層１１１のビアホール１１１ｐ内に形成されている混合部２１を備えている。混合部２１は、実施例１の混合部２０と同じく、導電性が異なる２種類以上の固形成分と空隙とが分散している。混合部２１は、絶縁層１１１になるセラミックグリーンシートにビアホール１１１ｐを形成した後、ビアホール１１１ｐ内に混合ペーストを充填することによって形成することができる。

混合部２１の積層方向（図７において上下方向）の両端には、面内接続導体１４，１６の対向部１４ｋ，１６ｋが接続され、混合部２１を介して互いに対向している。一方の面内接続導体１４は、セラミック多層基板１２ａの表面１２ｓに露出している。

ＥＳＤ保護装置１１０は、混合部２１を介して対向する面内接続導体１４，１６の対向部１４ｋ，１６ｋ間の寸法を、セラミック多層基板１２ａの絶縁層１１１の厚さで調整することができるので、放電を補助するための材料が分散している混合部２１の厚みを、精度良く形成できる。

また、ビアホール１１１ｐ内に混合部２１を作るため、放電エリアを直径５０μｍ〜３００μｍ程度に小さくでき、同一部品内にインダクタやキャパシタなど複合化した構造を作りやすい。

このセラミック多層基板１２ａの表面１２ｓに露出する一方の面内接続導体１４は、例えば、セラミック多層基板１２ａに電子部品を実装するための接続電極や、ＥＳＤ保護装置１１０を他の回路基板に実装するための外部端子として用いることができる。

ＥＳＤ保護装置１１０は、ＥＳＤ保護素子として機能する混合部２１までの配線を短くして、引き回しロスを低減することができる。

なお、図示はしないが、実施例２の構成に加え、混合部２１の外周と絶縁層１１１との間にシール層を形成してもよい。この場合、ビアホール１１１ｐを形成した後、実施例１の変形例１で用いたシール層形成用ペーストを充填するとともに、充填する側と反対のビア開口孔からシール層形成用ペーストを吸引することで、ビアホール１１１ｐの外周部にのみシール層形成用ペーストを塗布し、乾燥させる。その後、ビアホール１１１ｐに混合ペーストを充填することで、シール層をビアホール１１１ｐの外周部に有する混合部２１を形成することができる。シール層はセラミック基板中のガラス成分が混合部２１に浸透することを防止する。シール層は絶縁性を有する。

＜実施例３＞実施例３のＥＳＤ保護装置６００について、図８、図１９及び図２０を参照しながら説明する。

図８は、ＥＳＤ保護装置６００の要部断面図である。図８に示すように、ＥＳＤ保護装置６００は、セラミック材料からなる複数の絶縁層６０１〜６０３が積層されたセラミック多層基板５１２の内部に、導電性を有する面内接続導体５１４，５１６と、混合部５２０とを備える。面内接続導体５１４，５１６は、隣接する絶縁層６０１，６０２；６０２，６０３の間に延在する。混合部５２０は、絶縁層６０２の主面間を貫通する貫通孔であるビアホール６０２ｐ内に形成される。面内接続導体５１４，５１６は、それぞれの対向部５１４ｋ，５１６ｋが混合部５２０を介して互いに対向している。混合部５２０は、絶縁層６０１〜６０３の積層方向（図８において上下方向）の両側に、面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋが接続されている。

混合部５２０は、（i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つを含み、これらの材料は混合部５２０内において分散している。

詳しくは、図２０の模式図に組織を模式的に示すように、焼成前の混合部５２０は、絶縁性を有する無機材料５２０ｓにより被覆（コート）された金属材料５２０ａと、半導体材料５２０ｘとを含む。例えば、金属材料２０ａは直径２〜３μｍのＣｕ粒子であり、無機材料５２０ｓは直径１μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粒子であり、半導体材料５２０ｘは、炭化ケイ素、シリコンなどのいずれかである。

図８に示したＥＳＤ保護装置６００は、面内接続導体５１４，５１６の間に所定値以上の電圧が印加されると、混合部５２０を介して対向する対向部５１４ｋ，５１６ｋ間において放電が発生する。

放電開始電圧は、面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋ間の寸法、すなわち混合部５２０の厚みや、混合部５２０に含まれる金属材料や半導体材料の量や種類などを調整することにより、所望の値に設定することができる。

混合部５２０の厚みの精度は、絶縁層６０２の厚みの精度に依存する。絶縁層６０２の厚さは、例えば１２．５μｍ±１．５％程度の精度で作製することができる。混合部５２０を介して対向する放電電極５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋ間の寸法は、従来例のように放電電極が絶縁層の主面に沿う方向に対向するように間隔（放電ギャップ）を設ける場合に比べ、精度を１桁程度改善することができる。そのため、放電開始電圧の設定精度を高め、ＥＳＤ特性（ピーク電圧値）を向上させることが可能である。

混合部５２０には、金属材料のみならず、半導体材料が含有されているので、金属材料の含有量が少なくても、所望とするＥＳＤ応答性を得ることができる。そして、金属材料同士が接触することによるショート発生を抑制することができる。

混合部５２０に含まれる材料の成分中に、セラミック多層基板５１２を構成する材料の一部又は全部と同じものが含まれてもよい。同じものが含まれると、焼成時の混合部５２０の収縮挙動等をセラミック多層基板１２に合わせることが容易になり、混合部５２０のセラミック多層基板５１２への密着性が向上し、焼成時における混合部５２０の剥離が発生しにくくなる。また、ＥＳＤ繰り返し耐性も向上する。また、使用する材料の種類を少なくすることができる。

混合部５２０に含まれる金属材料は、面内接続導体５１４，５１６と同じものであっても、異なるものであってもよい。同じものにすれば、混合部５２０の収縮挙動等を面内接続導体５１４，５１６に合わせることが容易になり、使用する材料の種類を少なくすることができる。

混合部５２０が金属材料とセラミック材料とを含むと、混合部５２０の焼成時の収縮挙動が、面内接続導体５１４，５１６とセラミック多層基板５１２との中間の状態になるようにすることができる。これによって、面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋとセラミック多層基板５１２との焼成時の収縮挙動の差を混合部５２０で緩和することができる。その結果、面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋの剥離等による不良や特性バラツキを小さくすることができる。また、面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋ間の間隔のバラツキも小さくなるので、放電開始電圧などの特性のバラツキを小さくすることができる。

また、混合部５２０の熱膨張率が、面内接続導体５１４，５１６とセラミック多層基板５１２との中間の値になるようにすることができる。これによって、面内接続導体１４，１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋとセラミック多層基板５１２との熱膨張率の差を混合部２０で緩和することができる。その結果、面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋの剥離等による不良や特性の経年変化を小さくすることができる。

ＥＳＤ保護装置６００は、ＥＳＤ保護機能のみを有する単体の部品（ＥＳＤ保護デバイス）や、ＥＳＤ保護機能とそれ以外の機能と有する複合部品（モジュール）等である。

例えば図１９の断面図に示すように、ＥＳＤ保護機能を有する単体の部品、すなわちＥＳＤ保護デバイス６００ｘである場合、面内接続導体５１４，５１６を、それぞれ、外部端子５１４ｘ，５１６ｘに接続する。

ＥＳＤ保護装置６００が複合部品（モジュール）等である場合には、図８において鎖線で囲んだ部分を、複合部品（モジュール）等の構成の一部分として備える。

次に、ＥＳＤ保護装置の製造方法を説明する。ここでは、ＥＳＤ保護装置が部品（ＥＳＤ保護デバイス）である場合を例に説明するが、ＥＳＤ保護装置が複合部品（モジュール）等である場合も同様に製造することができる。

（１）材料の準備
セラミック多層基板５１２の材料となる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℃で仮焼する。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成形し、厚さ５０μｍのセラミックグリーンシートを得る。

また、面内接続導体５１４，５１６を形成するための電極ペーストを作製する。平均粒径約１．５μｍ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、ロールで攪拌、混合することで電極ペーストを得る。

混合部５２０を形成するための混合ペーストは、平均粒径約２μｍのＡｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉と、半導体材料として平均粒径１μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）を所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤を添加し、ロールで攪拌、混合することで得る。混合ペーストは、バインダー樹脂と溶剤を２０ｗｔ％とし、残りの８０ｗｔ％をＡｌ_２Ｏ_３コートＣｕ粉と炭化ケイ素とする。

（２）スクリーン印刷による混合ペースト、電極ペーストの塗布
絶縁層６０１，６０３になるセラミックグリーンシートの上に、電極ペーストをスクリーン印刷にて塗布して、対向部５１４ｋ，５１６ｋを有する放電電極５１４，５１６を形成する。

また、絶縁層６０２になるセラミックグリーンシートに、レーザや金型を用いてビアホールを形成した後、混合部２０を形成するため、スクリーン印刷により、ビアホールに混合ペーストを充填する。

（５）焼成
次いで、通常のセラミック多層基板と同様に、Ｎ_２雰囲気中で焼成する。酸化しない電極材料（Ａｇなど）の場合には、大気雰囲気でも構わない。焼成により、セラミックグリーンシート中の有機溶剤や、混合ペースト中のバインダー樹脂及び溶剤が消失する。

以上により、断面が図１９のように構成されたＥＳＤ保護デバイス６００ｘが完成する。

ＥＳＤ保護装置６００は、混合部５２０を介して対向する面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋ間の寸法を、セラミック多層基板５１２の絶縁層６０２の厚さで調整することができるので、放電を補助するための材料が分散している混合部５２０の厚みを、精度良く形成できる。

また、ビアホール６０２ｐ内に混合部５２０を作るため、放電エリアを直径５０μｍ〜３００μｍ程度に小さくでき、同一部品内にインダクタやキャパシタなど複合化した構造を作りやすい。

＜実施例３の変形例１＞図９は、実施例３の変形例１のＥＳＤ保護装置６１０の要部断面図である。

図９に示すように、混合部５２０は、セラミック材料からなる絶縁層１１１，１１２が積層されたセラミック多層基板１２ａの最も外側の絶縁層６１１のビアホール６１１ｐ内に形成されている。混合部２０を介して対向する面内接続導体１４，１６のうち、一方５１４はセラミック多層基板５１２ａの表面５１２ｓに露出している。

このセラミック多層基板５１２ａの表面５１２ｓに露出する一方の面内接続導体５１４は、例えば、セラミック多層基板５１２ａに電子部品を実装するための接続電極や、ＥＳＤ保護装置６１０を他の回路基板に実装するための外部端子として用いことができる。

ＥＳＤ保護装置６１０は、ＥＳＤ保護素子として機能する混合部５２０までの配線を短くして、引き回しロスを低減することができる。

＜実施例４＞実施例４のＥＳＤ保護装置６２０について、図１０を参照しながら説明する。

図１０は、実施例４のＥＳＤ保護装置６２０の要部断面図である。図１０に示すように、ＥＳＤ保護装置６２０は、実施例３のＥＳＤ保護装置６００と略同様に構成されている。以下では、実施例３と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例３との相違点を中心に説明する。

実施例４のＥＳＤ保護装置６２０は、実施例３と同様に、セラミック材料からなる複数の絶縁層６２１〜６２３が積層されたセラミック多層基板５１２ｂと、面内接続導体５１４，５１６と混合部５２０とを備えるが、実施例３とは異なり、さらに、層間接続導体５１７を備える。

層間接続導体５１７は、絶縁層６２２の主面間を貫通するように形成されている。すなわち、絶縁層６２２の主面間を貫通するビアホール６２２ｐ内に形成されている。層間接続導体５１７は、導電性を有する。

混合部５２０は、一方の面内接続導体５１４の対向部５１４ｋと、層間接続導体５１７とに接続されている。層間接続導体５１７は、他方の面内接続導体５１６に接続されている。

面内接続導体５１４，５１６の間に所定値以上の電圧が印加されると、混合部５２０を介して対向する一方の面内接続導体５１４の対向部５１４ｋと層間接続導体５１７との間において放電が発生する。

ＥＳＤ保護装置６２０は、面内接続導体５１４，５１６だけでなく、層間接続導体５１７を併用することで、セラミック多層基板５１２ｂ内での設計自由度が増す。

＜実施例４の変形例１＞図１１は、実施例４の変形例１のＥＳＤ保護装置６３０の要部断面図である。

図１１に示すように、セラミック材料からなる複数の絶縁層６３１〜６３５が積層されたセラミック多層基板５１２ｃの内部において、混合部５２０は層間接続導体５１５，５１７に接続されている。層間接続導体５１５，５１７は、絶縁層６３２，６３４に形成された円筒状のビアホール６３２ｐ，６３４ｐ内に形成されている。層間接続導体５１５，５１７は、導電性を有する。層間接続導体５１５，５１７は、それぞれ、面内接続導体５１４，５１６に接続されている。

ＥＳＤ保護装置６３０は、面内接続導体５１４，５１６だけでなく、上下の層間接続導体５１５，５１７を併用することにより、セラミック多層基板５１２ｃ内での設計自由度が増す。

＜実施例４の変形例２＞図１２は、実施例４の変形例２のＥＳＤ保護装置６４０の要部断面図である。

図１２に示すように、ＥＳＤ保護装置１４０は、実施例４の変形例１と同様に、セラミック材料からなる複数の絶縁層６４１〜６４５が積層されたセラミック多層基板１２ｄの内部において、混合部５２０が層間接続導体５１５ｄ，５１７ｄに接続されている。層間接続導体５１５ｄ，５１７ｄは、それぞれ、面内接続導体５１４，５１６に接続されている。

層間接続導体５１５ｄ，５１７ｄは、実施例４の変形例１とは異なり、円錐台形状である。すなわち、層間接続導体５１５ｄ，５１７ｄは、絶縁層６４２，６４４に形成された円錐状のビアホール６４２ｐ，６４４ｐ内に形成されている。円錐状のビアホール６４２ｐ，６４４ｐは、絶縁層６４２，６４４になるセラミックグリーンシートに、レーザや金型を用いて形成することができる。

層間接続導体５１５ｄ，５１７ｄは、その積層方向両側の端面５１５ｓ，５１５ｔ；５１７ｓ，５１７ｔの大きさが異なっている。層間接続導体５１５ｄ，５１７ｄの小さい方の端面５１５ｓ，５１７ｓは、それぞれ、面内接続導体５１４，５１６に接続される。層間接続導体５１５，５１７の大きい方の端面５１５ｔ，５１７ｔは、混合部５２０に接続されている。これにより、放電幅を広くできるので、ＥＳＤ特性が良くなる。

＜実施例４の変形例３＞図２１の断面図は、実施例４の変形例３のＥＳＤ保護装置であるＥＳＤ保護機能内蔵基板４０の断面構造を模式的に示している。

図２１に示すように、ＥＳＤ保護機能内蔵基板５４０は、セラミック材料からなる絶縁層５４１〜５４６が積層されたセラミック多層基板５５０の上面５０ａに、ＩＣチップ５６０や、ＩＣチップ以外の実装部品５６２が実装されたモジュール部品である。セラミック多層基板５５０の内部には、面内接続導体５５２や層間接続導体５５８によって、インダクタ素子、キャパシタ素子、配線パターンが形成されている。セラミック多層基板５５０の上面５５０ａと下面５５０ｂには、外部電極５５４，５５６が設けられている。セラミック多層基板５５０の内部には、実施例４と同様に、層間接続導体５１５，５１７と混合部５２０とが形成されている。

図２１には、セラミック多層基板５５０の片面５５０ａにのみ部品搭載している場合を例示しているが、セラミック多層基板５５０の両面５５０ａ，５５０ｂに部品を搭載しても構わないし、セラミック多層基板５５０に凹部を設け、その中に部品を搭載しても構わない。

ＥＳＤ保護機能内蔵基板５４０は、セラミック多層基板５５０内に、層間接続導体５１５，５１７及び混合部５２０により形成されたＥＳＤ保護部を有するモジュール部品であるため、同じ機能を別々の部品で構成した場合に比べて、コスト面や占有体積の面で有利となる。

ＥＳＤ保護機能内蔵基板５４０は設計柔軟性が高いため、さまざまなＥＳＤ保護のニーズに対応できる。特にＥＳＤ保護部の体積が小さいため、モジュール内部の各所にＥＳＤ保護部を配することが可能である。

＜実施例５＞実施例５のＥＳＤ保護装置６５０について、図１３を参照しながら説明する。

図１３は、実施例５のＥＳＤ保護装置６５０の要部断面図である。図１３に示すように、ＥＳＤ保護装置６５０は、セラミック材料からなる複数の絶縁層６５１〜６５３が積層されたセラミック多層基板５１２ｅの内部に、層間接続導体５１５，５１９と面内接続導体５１６，５１８と混合部５２０とが形成されている。混合部５２０は、一方の層間接続導体５１５と一方の面内接続導体５１６の対向部５１６ｋとに接続されている。他方の層間接続導体５１９と他方の面内接続導体５１８とが接続されている。

層間接続導体５１５，５１９は、セラミック多層基板１２ｅの最も外側の絶縁層６５１のビアホール６５１ｐ，６５１ｑ内に形成されている。層間接続導体５１５，５１９の一方の端面５１５ｐ，５１９ｐには、ＩＣチップ５６４のバンプ５６６が接続される。

ＥＳＤ保護装置６５０は、ＩＣチップ５６４のバンプ５６６の直下に設けた層間接続導体５１５の延長線上に、ＥＳＤ保護素子として機能する混合部５２０を組み込んだ構造とすることにより、ＩＣチップ６４から混合部５２０までの距離を短くできるので、ＥＳＤ応答性が向上し、効果的にＥＳＤ保護を実現できる。

＜実施例６＞実施例６のＥＳＤ保護装置６６０について、図１４を参照しながら説明する。

図１４は、実施例６のＥＳＤ保護装置６６０の要部断面図である。図１４に示すように、ＥＳＤ保護装置６６０は、セラミック材料からなる複数の絶縁層６６１〜６６４が積層されたセラミック多層基板５１２ｆの内部に、３つの面内接続導体５１４，１６，５１８と、２つの混合部５２２，５２４とが形成されている。

混合部５２２，５２４は、中央の面内接続導体５１６の対向部５１６ｋの積層方向両側（図１４において上下）に形成されている。すなわち、混合部５２２の積層方向両側に、面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋが接続されている。混合部５２４の積層方向両側に、面内接続導体５１６，５１８の対向部５１６ｋ，５１８ｋが接続されている。

例えば、中央の面内接続導体５１６を入力端子に電気的に接続し、他の２つの面内接続導体５１４，５１８をグランド端子に電気的に接続する。この場合、入力端子とグランド端子の間に、ＥＳＤ保護素子として機能する混合部５２２，５２４が並列に電気的に接続されるため、ＥＳＤ応答性が良くなりピーク電圧を小さくすることができる。

＜実施例６の変形例１＞図１５は、実施例６の変形例１のＥＳＤ保護装置６７０の要部断面図である。

図１５に示すように、実施例６の変形例１のＥＳＤ保護装置６７０は、実施例６のＥＳＤ保護装置６６０と同様に、セラミック材料からなる複数の絶縁層６７１〜６７６が積層されたセラミック多層基板５１２ｇの内部に、３つの面内接続導体５１４，５１６，５１８と、２つの混合部５２２，５２４とが形成されているが、実施例６の変形例１と異なり、層間接続導体５１５，５１７がさらに形成されている。層間接続導体５１５，５１７は、それぞれ、面内接続導体５１４，５１８に接続されている。混合部５２２，５２４は、中央の面内接続導体５１６の対向部５１６ｋと層間接続導体５１５，５１７とに、それぞれ接続される。

例えば、中央の面内接続導体５１６を入力端子に電気的に接続し、積層方向両外側の面内接続導体５１４，５１８をグランド端子に電気的に接続する。この場合、入力端子とグランド端子の間に、それぞれの混合部５２２，５２４によって形成されるＥＳＤ保護素子は並列に電気的に接続されるため、ＥＳＤ応答性が良くなりピーク電圧値を小さくすることができる。

＜実施例７＞実施例７のＥＳＤ保護装置６８０について、図１６を参照しながら説明する。

図１６は、実施例７のＥＳＤ保護装置１８０の要部断面図である。図１６に示すように、ＥＳＤ保護装置６８０は、セラミック材料からなる複数の絶縁層６８１〜６８５が積層されたセラミック多層基板５１２ｈの内部に、２つの面内接続導体５１４，５１６と、１つの層間接続導体５１３と、２つの混合部５２２，５２４とが形成されている。混合部５２２，５２４は、それぞれ、層間接続導体５１３と面内接続導体５１４，５１６の対向部５１４ｋ，５１６ｋとに接続されている。すなわち、混合部５２２，５２４は、面内接続導体５１４，５１６の間に、層間接続導体５１３を介して直列に接続されている。

ＥＳＤ保護装置６８０は、混合部５２２，５２４により形成される２つの放電保護部が直列に形成されるため、静電気パルスが繰り返し印加された場合に、一方にショートが発生しても他方が機能する。そのため、混合部が一つだけの場合よりも、ＥＳＤ保護機能の信頼性が向上する。

＜実施例７の変形例１＞図１７は、実施例７の変形例１のＥＳＤ保護装置６９０の要部断面図である。

図１７に示すように、ＥＳＤ保護装置６９０は、実施例７のＥＳＤ保護装置６８０と同様に、セラミック材料からなる複数の絶縁層６９１〜６９７が積層されたセラミック多層基板６２ｉの内部に、面内接続導体５１４，５１６と、層間接続導体５１３と、混合部５２２，５２４とが形成されているが、実施例７のＥＳＤ保護装置６８０とは異なり、さらに２つの層間接続導体５１５，５１７が形成されている。層間接続導体５１５，５１７は、それぞれ、面内接続導体５１４，５１６に接続されている。混合部５２２，５２４は、層間接続導体５１５，５１７と層間接続導体５１３とに、それぞれ、接続されている。

ＥＳＤ保護装置６９０は、混合部５２２，５２４により形成される２つの放電保護部が直列に形成されるため、静電気パルスが繰り返し印加された場合に、一方にショートが発生しても他方が機能する。そのため、混合部が一つだけの場合よりも、ＥＳＤ保護機能の信頼性が向上する。

＜実施例８＞実施例８のＥＳＤ保護装置７００について、図１８を参照しながら説明する。

図１８は、ＥＳＤ保護装置７００の要部断面図である。図１８に示すように、ＥＳＤ保護装置７００は、セラミック材料からなる複数の絶縁層７０１〜７０４が積層されたセラミック多層基板５１２ｊの内部に、面内接続導体５１４，５１６と、層間接続導体５１５，５１７と、混合部５２６とを備える。層間接続導体５１５，５１７は、面内接続導体５１４，５１６に接続されている。

混合部５２６は、隣接する絶縁層７０２，７０３の間に延在し、層間接続導体５１５，５１７に接続されている。層間接続導体５１５，５１７は、混合部５２６を介して、絶縁層７０１〜７０４の積層方向（図１８において上下方向）に対向している。

図１８のように、混合部５２６の外径（幅）を層間接続導体５１５，５１７の外径よりも大きくすると、混合部５２６と層間接続導体５１５，５１７との位置ずれを吸収することができるが、混合部５２６の外径（幅）と層間接続導体５１５，５１７の外径とが同じであっても、混合部５２６の外径（幅）が層間接続導体５１５，５１７の外径より小さくても構わない。

混合部５２６の厚さは、例えば５μｍ〜３０μｍであり、簡単な印刷形成法により自由に調整することができ、層間接続導体５１５，５１７の間の間隔（放電ギャップ）を小さくすることができる。放電ギャップを小さくすると、ＥＳＤ特性（ピーク電圧値など）が向上する。

＜実施例８の変形例１＞図２２は、実施例８の変形例１のＥＳＤ保護装置７００ａの要部断面図である。

図２２に示すように、実施例８の変形例１のＥＳＤ保護装置７００ａは、実施例８の構成に加え、混合部５２６と絶縁層７０２，７０３との間にシール層５３０を形成している。シール層５３０は、セラミック多層基板中のガラス成分が混合部５２６に浸透することを防止する。シール層５３０は、絶縁性を有する。

このような構成は、図２３（ａ）〜（ｄ）の断面図に示すように、絶縁層７０１〜７０４になるセラミックグリーンシートを形成し、積層、圧着、焼成することによって作製することができる。

すなわち、図２３（ａ）及び（ｄ）に示すように、絶縁層７０１，７０４になるセラミックグリーンシートの一方の主面７０１ｔ，７０４ｓに、電極ペーストを用いて、面内接続導体５１４，５１６になる部分を形成する。

また、図２３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、絶縁層７０２，７０３になるセラミックグリーンシートにビアホール７０２ｐ，７０３ｐを形成し、ビアホール７０２ｐ，７０３ｐに電極ペーストを充填して、層間接続導体５１５，５１７になる部分を形成する。

そして、シール層形成用ペーストを印刷することにより、絶縁層７０２，７０３の対向面７０２ｔ，７０３ｔに、開口５３３，５３５を有するシール層５３２，５３４を形成する。このとき、シール層５３２，５３４の開口５３３，５３５から、層間接続導体５１５，５１７になる部分を露出させるように、シール層５３２，５３４を形成する。

そして、一方のシール層５３４の上に、混合ペーストを用いて、混合部５２６になる部分を形成する。

なお、混合部５２６になる部分は、他方のシール層５３２の上に形成しても、両方のシール層５３２，５３４の上に形成してもよい。

また、シール層５３２は、絶縁層７０３になるセラミックグリーンシート側に形成しても構わない。すなわち、絶縁層７０３になるセラミックグリーンシート上に、シール層５３４と混合部５２６になる部分とを形成した後、さらにその上に、シール層５３２を形成しても構わない。これとは逆に、絶縁層７０２になるセラミックグリーンシート上に、シール層５３２と混合部５２６になる部分とを形成した後、さらにその上に、シール層５３４を形成しても構わない。

シール層を形成するためのシール層形成用ペーストは、電極ペーストと同様の手法で作製する。例えば、平均粒径約１μｍのＡｌ_２Ｏ_３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、ロールで攪拌、混合することで、シール層形成用ペースト（アルミナペースト）を得る。シール層には、基板材料よりも焼結温度が高い材料、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、石英などを選定する。

次いで、絶縁層７０１〜７０４になるセラミックグリーンシートを積層、圧着した後、焼成する。

なお、絶縁層のビアホール内に形成される混合部と絶縁層との間に、すなわちビアホールの内周面に、シール層を形成してもよい。この場合、例えば、セラミックグリーンシートのビアホールの一方の開口から、ビアホール内にシール層形成用ペーストを充填し、ビアホールの他方の開口からシール層形成用ペーストを吸引することにより、ビアホールの内周面にシール層形成用ペーストを付着させた後、乾燥させる。次いで、混合部形成用ペーストをビアホールに充填し、他のセラミック層と圧着した後、焼成することで、混合部と絶縁層との間にシール層を形成する。

＜まとめ＞以上のように、導電性が異なる２種類以上の固形成分と空隙とが分散している混合部を形成することにより、ＥＳＤ特性の調整や安定化が容易になる。混合部の積層方向両側に、面内接続導体や層間接続導体を接続することにより、ＥＳＤ特性の調整や安定化が容易になる。

なお、本発明は、上記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。

例えば、混合部や、混合部に接続される接続導体は、基板表面に形成してもよい。この場合、接続導体の一部が部品の実装ランドと接続され、混合部や接続導体が被覆層を介して樹脂または金属ケースで覆われるようにする。これにより、混合部を基板の内層に形成するより簡単に加工でき、部品実装面に形成することで、実装部品により近い場所でＥＳＤ対策を講ずることができ、より確実に部品をＥＳＤから保護することが可能となる。

基板表面に混合部を形成する場合、基板表面に接続導体を印刷した後、固形成分と空隙形成用材料とを含有している混合ペーストを、混合部を形成する箇所に印刷し、さらに、アルミナにガラスを混ぜたペーストを、接続導体の一部と混合部を形成する箇所を覆うように塗布し、焼成することで、被覆層を形成する。アルミナにガラスを混ぜたペーストを塗布せず、混合部の一部と接続導体とを覆うように、樹脂の被覆層を設けてもよい。

１２，１２ａ〜１２ｄセラミック多層基板（絶縁性基板）
１４面内接続導体
１５，１５ａ，１５ｘ層間接続導体
１６面内接続導体
１７層間接続導体
１８面内接続導体
２０，２１，２２，２４，２６，２８混合部
３０固体部
３２空隙
３４，３６空洞
４０，４２シール層
１００ＥＳＤ保護装置
１０１，１０２絶縁層
１１０ＥＳＤ保護装置
１１１，１１２絶縁層
１７０ＥＳＤ保護装置
１７１〜１７６絶縁層
２００ＥＳＤ保護装置
２０１〜２０４絶縁層
３００ＥＳＤ保護装置
５１２，５１２ａ〜５１２ｊセラミック多層基板
５１３層間接続導体（接続導体）
５１４面内接続導体（接続導体）
５１５，５１５ｄ層間接続導体（接続導体）
５１６面内接続導体（接続導体）
５１７，５１７ｄ層間接続導体（接続導体）
５１８面内接続導体（接続導体）
５１９層間接続導体（接続導体）
５２０，５２２，５２４，５２６混合部
５２０ａ金属材料
５２０ｓ無機材料
５２０ｘ半導体材料
５３０，５３２，５３４シール層
５４０保護機能内蔵基板（ＥＳＤ保護装置）
５５０セラミック多層基板
５５２面内接続導体
５５８層間接続導体
５６０ＩＣチップ（電子部品）
５６２実装部品（電子部品）
６００ＥＳＤ保護装置
６００ｘＥＳＤ保護デバイス（ＥＳＤ保護装置）
６０１〜６０３絶縁層
６０２ｐビアホール（貫通孔）
６１０ＥＳＤ保護装置
６１１，６１２絶縁層
６１１ｐビアホール（貫通孔）
６２０ＥＳＤ保護装置
６２１〜６２３絶縁層
６２２ｐビアホール（貫通孔）
６３０ＥＳＤ保護装置

Claims

絶縁層になる複数枚のシートを用意し、前記シートの少なくとも１枚に、第１及び第２の接続導体になる部分と、前記第１及び第２の接続導体の間に配置されて前記第１及び第２の接続導体に接続された混合部になる部分とを形成し、前記シートを互いに積層して積層体を形成する第１の工程と、
前記積層体を加熱することにより、前記絶縁層が積層された絶縁性基板に、前記第１及び第２の接続導体と前記混合部とを形成する第２の工程と、
を備え、
前記第１の工程において、
第１及び第２の接続導体になる部分は、導電性を有する材料を用いて形成し、
前記混合部になる部分は、前記第２の工程における加熱時の温度上昇により消失する空隙形成用材料と、(i）金属と半導体、(ii）金属とセラミック、（iii）金属と半導体とセラミック、（iv）半導体とセラミック、（ｖ）半導体、（vi）無機材料によりコートされた金属、（vii）無機材料によりコートされた金属と半導体、（viii）無機材料によりコートされた金属とセラミック、（ix）無機材料によりコートされた金属と半導体とセラミック、のうち少なくとも一つを含む固形成分とが混合された混合部形成用材料を用いて形成し、
前記第２の工程において、前記混合部になる部分の前記混合部形成用材料中の前記空隙形成用材料が加熱時の温度上昇により消失して形成された空隙と前記混合部形成用材料中の前記固形成分とが分散した前記混合部が形成されることを特徴とする、ＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記シートはセラミックグリーンシートであり、
前記絶縁性基板はセラミック多層基板であることを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記空隙形成用材料は、消失性樹脂であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記消失性樹脂は、アクリルビーズであることを特徴とする、請求項３に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記混合部形成用材料中の前記固形成分は、絶縁性を有する無機材料に被覆された金属材料と、半導体材料とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記半導体材料は、炭化ケイ素又は酸化亜鉛であることを特徴とする、請求項５に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記第１の工程において、少なくとも１つの前記シートに、当該シートの前記主面間を貫通する貫通孔を形成し、該貫通孔内に前記混合部形成用材料を充填することにより、前記混合部になる部分を形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記第１の工程において、前記シートの少なくとも一つの主面に前記混合部形成用材料を塗布することにより、前記混合部になる部分を形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
前記第１の工程において、前記シートと前記混合部になる部分との間に延在するシール層を形成し、
前記第２の工程において、前記シール層は、前記シート中の固形成分が前記混合部になる部分に移動することを阻止することを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。