JP6102579B2 - ESD protection device - Google Patents

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Description

本発明は、ESD保護装置に関するものである。「ESD」とは静電気放電(Electro-Static Discharge)である。ESDは、帯電した導電性の物体、たとえば人体が他の導電性の物体に接触したり十分に接近したりしたときに激しい放電が発生する現象である。「ESD保護装置」とは、静電気放電が生じた際に電荷をGNDに逃がし、回路を保護するための装置である。   The present invention relates to an ESD protection device. “ESD” is Electro-Static Discharge. ESD is a phenomenon in which intense discharge occurs when a charged conductive object, such as a human body, comes into contact with or sufficiently approaches another conductive object. The “ESD protection device” is a device for releasing a charge to GND when electrostatic discharge occurs and protecting a circuit.

従来、ESDすなわち静電気放電から電子機器を保護するためにESD保護装置が広く用いられている。   Conventionally, ESD protection devices are widely used to protect electronic devices from ESD, that is, electrostatic discharge.

ESD保護装置が使用される回路の一例を図24に示す。ESD保護装置501と保護されるべき回路(以下「被保護回路」という。)502とが電気的に接続され、ESD保護装置501および被保護回路502はそれぞれ接地されている。被保護回路502は、IC(Integrated Circuit)などである。図24に示すように、ESD保護装置501の内部の放電電極間は、通常状態では電流が流れない状態となっている。端子503は、コネクタなどにおいて導電体が外部に露出した部分を意味する。端子503にたとえば人体が接触または十分に接近したことによってESDが生じた場合、端子503に高電圧が印加されることとなる。このとき、このままでは、過電圧は被保護回路502に印加され、矢印92に示すように電流が流れてしまう。しかし、ESD保護装置501の放電電極間で放電が生じれば、その放電によって矢印91の向きに電流が流れるので、被保護回路502には過電圧は印加されないこととなる。すなわち、被保護回路502は守られることとなる。   An example of a circuit in which the ESD protection device is used is shown in FIG. The ESD protection device 501 and a circuit to be protected (hereinafter referred to as “protected circuit”) 502 are electrically connected, and the ESD protection device 501 and the protected circuit 502 are each grounded. The protected circuit 502 is an IC (Integrated Circuit) or the like. As shown in FIG. 24, no current flows between the discharge electrodes inside the ESD protection device 501 in the normal state. The terminal 503 means a portion where a conductor is exposed to the outside in a connector or the like. For example, when ESD occurs due to a human body coming into contact with or sufficiently close to the terminal 503, a high voltage is applied to the terminal 503. At this time, the overvoltage is applied to the protected circuit 502 as it is, and a current flows as shown by an arrow 92. However, if a discharge occurs between the discharge electrodes of the ESD protection device 501, a current flows in the direction of the arrow 91 due to the discharge, so that no overvoltage is applied to the protected circuit 502. That is, the protected circuit 502 is protected.

たとえば特開2009−238563号公報(特許文献1)には、「過電圧保護部品」と称して、絶縁体からなる基体の内部に放電部としての空洞が形成され、この空洞の内部で放電電極同士が対向している構造が記載されている。特許文献1には、放電電極は、印刷、めっきなどによって形成されるものであることが記載されている。   For example, in JP 2009-238563 A (Patent Document 1), a “cavity as a discharge portion is formed inside a base made of an insulator, called“ overvoltage protection component ”, and the discharge electrodes are formed inside the cavity. The structure in which is opposed is described. Patent Document 1 describes that the discharge electrode is formed by printing, plating, or the like.

たとえば特開2010−231909号公報(特許文献2)には、「過電圧保護部品」と称して、絶縁体からなる素体の内部に放電空洞部が形成された構造物が記載されている。側方から延在する2つの放電電極が放電空洞部の底面において互いに接近して対向しており、放電空洞部の側面の一部および底面には導体粉が付着している。特許文献2には、このように導体粉を付着させておくことにより、放電開始電圧を低くすることができる旨が記載されている。   For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2010-231909 (Patent Document 2) describes a structure in which a discharge cavity is formed inside an element body made of an insulator, referred to as “overvoltage protection component”. Two discharge electrodes extending from the side are close to each other and face each other on the bottom surface of the discharge cavity, and conductor powder adheres to a part of the side surface and the bottom surface of the discharge cavity. Patent Document 2 describes that the discharge start voltage can be lowered by attaching the conductive powder in this way.

特開2009−238563号公報JP 2009-238563 A 特開2010−231909号公報JP 2010-231909 A

特許文献1では、放電電極は印刷、めっきなどによって形成されるものであるので、放電電極は絶縁体の表面に付着した薄い導電膜である。放電時には、この放電電極に電子が衝突することとなるが、電子が衝突した衝撃によって放電電極が剥がれるおそれがある。特許文献1では、絶縁シートに開口部を設けて、この開口部に放電部形成材としてアクリル樹脂を充填し、焼成工程においてこのアクリル樹脂が蒸発することによって、空洞を得ている。このように空洞が形成され、なおかつ、空洞を挟んで対向する放電電極は印刷などによって形成されているので、放電電極間のギャップを小さくすること、すなわち、狭ギャップ化は十分に図ることができていなかった。   In Patent Document 1, since the discharge electrode is formed by printing, plating, or the like, the discharge electrode is a thin conductive film attached to the surface of the insulator. At the time of discharge, electrons collide with the discharge electrode, but the discharge electrode may be peeled off by the impact of the collision of the electrons. In Patent Document 1, an opening is provided in an insulating sheet, the opening is filled with an acrylic resin as a discharge part forming material, and the acrylic resin evaporates in a firing step, thereby obtaining a cavity. Since the cavities are formed in this way and the discharge electrodes facing each other across the cavities are formed by printing or the like, the gap between the discharge electrodes can be reduced, that is, the gap can be sufficiently narrowed. It wasn't.

さらに特許文献2に記載された技術を考慮しても、放電電極間の狭ギャップ化は十分に図ることができていなかった。   Further, even when the technique described in Patent Document 2 is taken into consideration, the gap between the discharge electrodes cannot be sufficiently narrowed.

そこで、本発明は、放電電極間の狭ギャップ化を図ることができ、放電電極の剥がれの問題を低減することができるようなESD保護装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an ESD protection device that can narrow the gap between the discharge electrodes and can reduce the problem of peeling of the discharge electrodes.

上記目的を達成するため、本発明に基づくESD保護装置は、第1絶縁層と、上記第1絶縁層に重ねられた第2絶縁層と、上記第1絶縁層を厚み方向に貫通する第1ビア導体とを備え、上記第2絶縁層には、上記第1ビア導体に対向する位置にビア孔が設けられており、上記ビア孔の上記第1絶縁層側の端における径は、上記第1ビア導体の上記第2絶縁層側の端における径より大きく、上記第2絶縁層の上記ビア孔の内部に入り込むように放電ギャップ部が形成されている。   In order to achieve the above object, an ESD protection device according to the present invention includes a first insulating layer, a second insulating layer overlaid on the first insulating layer, and a first penetrating through the first insulating layer in the thickness direction. A via hole is provided in the second insulating layer at a position facing the first via conductor, and the diameter of the via hole at the end on the first insulating layer side A discharge gap portion is formed so as to be larger than the diameter of the end of the one via conductor on the second insulating layer side and enter the inside of the via hole of the second insulating layer.

本発明によれば、放電電極間の狭ギャップ化を図ることができ、さらに放電電極の剥がれの問題を低減することができる。   According to the present invention, the gap between the discharge electrodes can be narrowed, and further, the problem of peeling of the discharge electrodes can be reduced.

本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第1の説明図である。It is 1st explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第2の説明図である。It is 2nd explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第3の説明図である。It is 3rd explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第4の説明図である。It is 4th explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第5の説明図である。It is 5th explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第6の説明図である。It is 6th explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第7の説明図である。It is 7th explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置の製造方法の第8の説明図である。It is 8th explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態2におけるESD保護装置の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection apparatus in Embodiment 2 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態3におけるESD保護装置の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection apparatus in Embodiment 3 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態4におけるESD保護装置の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection apparatus in Embodiment 4 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態4におけるESD保護装置の製造方法の第1の説明図である。It is 1st explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 4 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態4におけるESD保護装置の製造方法の第2の説明図である。It is 2nd explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 4 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態4におけるESD保護装置の製造方法の第3の説明図である。It is 3rd explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 4 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態5におけるESD保護装置の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection apparatus in Embodiment 5 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態5におけるESD保護装置の製造方法の第1の説明図である。It is 1st explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 5 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態5におけるESD保護装置の製造方法の第2の説明図である。It is 2nd explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 5 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態5におけるESD保護装置の製造方法の第3の説明図である。It is 3rd explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 5 based on this invention. 本発明に基づく実施の形態5におけるESD保護装置の製造方法の第4の説明図である。It is 4th explanatory drawing of the manufacturing method of the ESD protection apparatus in Embodiment 5 based on this invention. 従来技術に基づくESD保護装置の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection apparatus based on a prior art. 従来技術に基づくESD保護装置の積層前の状態の説明図である。It is explanatory drawing of the state before lamination | stacking of the ESD protection apparatus based on a prior art. 一般的にESD保護装置が使用される状況の一例の回路図である。It is a circuit diagram of an example of the situation where an ESD protection device is generally used.

(実施の形態1)
(構成)
図1および図2を参照して、本発明に基づく実施の形態1におけるESD保護装置について説明する。本実施の形態におけるESD保護装置101の断面図を図1に示す。放電ギャップ部10近傍を拡大したところを図2に示す。
(Embodiment 1)
(Constitution)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the ESD protection apparatus in Embodiment 1 based on this invention is demonstrated. A cross-sectional view of the ESD protection apparatus 101 in this embodiment is shown in FIG. FIG. 2 shows an enlarged view of the vicinity of the discharge gap 10.

本実施の形態におけるESD保護装置101は、第1絶縁層2aと、第1絶縁層2aに重ねられた第2絶縁層2bと、第1絶縁層2aを厚み方向に貫通する第1ビア導体6aとを備え、第2絶縁層2bには、第1ビア導体6aに対向する位置にビア孔8が設けられており、ビア孔8の第1絶縁層2a側の端における径D2は、第1ビア導体6aの第2絶縁層2b側の端における径D1より大きく、第2絶縁層2bのビア孔8の内部に入り込むように放電ギャップ部10が形成されている。   The ESD protection apparatus 101 according to the present embodiment includes a first insulating layer 2a, a second insulating layer 2b overlaid on the first insulating layer 2a, and a first via conductor 6a penetrating the first insulating layer 2a in the thickness direction. In the second insulating layer 2b, a via hole 8 is provided at a position facing the first via conductor 6a. The diameter D2 of the via hole 8 at the end on the first insulating layer 2a side is A discharge gap portion 10 is formed so as to be larger than the diameter D1 at the end of the via conductor 6a on the second insulating layer 2b side and enter the inside of the via hole 8 of the second insulating layer 2b.

第1絶縁層2aおよび第2絶縁層2bは、たとえばセラミック層である。本実施の形態では、放電ギャップ部10は、放電補助電極4と空洞5とを含む。   The first insulating layer 2a and the second insulating layer 2b are, for example, ceramic layers. In the present embodiment, the discharge gap portion 10 includes the discharge auxiliary electrode 4 and the cavity 5.

第2絶縁層2b内に第2ビア導体6bが設けられている。第1ビア導体6aと第2ビア導体6bとは互いに直接は接していない。第1ビア導体6aと第2ビア導体6bとは、放電ギャップ部10を挟むようにして互いに対向している。   A second via conductor 6b is provided in the second insulating layer 2b. The first via conductor 6a and the second via conductor 6b are not in direct contact with each other. The first via conductor 6a and the second via conductor 6b are opposed to each other with the discharge gap portion 10 interposed therebetween.

各部の寸法の一例を示すと、絶縁層として用いた絶縁シートの厚みは25μm、第2絶縁層2bに設けられたビア孔8の上端の径が100μm、下端の径が120μm、放電補助電極4の下端の径が80μm、第1絶縁層2aに設けられた第1ビア導体6aの上端の径が50μmである。第1ビア導体6aの上端と第2ビア導体6bの下端とによって形成されるギャップは、平面的に見れば(80−50)/2=15μmであるが、積層した際に第1ビア導体6aとなる導体ペーストの上部は圧迫されて下がるので、実際のギャップの長さは、約17μmとなる。   As an example of the dimensions of each part, the thickness of the insulating sheet used as the insulating layer is 25 μm, the diameter of the upper end of the via hole 8 provided in the second insulating layer 2b is 100 μm, the diameter of the lower end is 120 μm, and the discharge auxiliary electrode 4 The diameter of the lower end of the first via conductor 6a provided in the first insulating layer 2a is 50 μm. The gap formed by the upper end of the first via conductor 6a and the lower end of the second via conductor 6b is (80-50) / 2 = 15 μm in plan view, but the first via conductor 6a when stacked is formed. Since the upper part of the conductor paste is pressed down, the actual gap length is about 17 μm.

(作用・効果)
本実施の形態におけるESD保護装置101の構成であれば、後述するように、放電ギャップ部の構造をペーストの印刷によって作成することができる。この構成であれば、放電ギャップ部の厚みを、印刷する層の厚みによって制御することができる。第1ビア導体6aと第2ビア導体6bとがそれぞれ放電電極に相当する。放電電極の形態はこれに限るものではなく、放電電極同士は放電ギャップ部10を挟んで互いに対向する構造となっていればよい。ここで例示しているESD保護装置101においては、一方の放電電極としての第1ビア導体6aと他方の放電電極としての第2ビア導体6bとが放電ギャップ部10を挟んで互いに対向する構造となっている。放電ギャップ部10の詳細については後述する。
(Action / Effect)
If it is the structure of the ESD protection apparatus 101 in this Embodiment, the structure of a discharge gap part can be produced by printing of a paste so that it may mention later. With this configuration, the thickness of the discharge gap can be controlled by the thickness of the layer to be printed. The first via conductor 6a and the second via conductor 6b correspond to discharge electrodes, respectively. The form of the discharge electrode is not limited to this, and it is sufficient that the discharge electrodes have a structure facing each other with the discharge gap portion 10 interposed therebetween. The ESD protection device 101 illustrated here has a structure in which a first via conductor 6a as one discharge electrode and a second via conductor 6b as the other discharge electrode face each other across the discharge gap portion 10. It has become. Details of the discharge gap 10 will be described later.

一方の放電電極となる第1ビア導体6aは、印刷ではなく孔への導電ペーストの充填という方法により形成することができるので、十分な厚みを有するものとなる。したがって、印刷された膜が放電電極として付着している構成と異なり、放電が繰り返されたとしても放電電極が容易に剥がれてなくなるものではない。   The first via conductor 6a serving as one of the discharge electrodes can be formed by a method of filling the hole with a conductive paste instead of printing, and thus has a sufficient thickness. Therefore, unlike the configuration in which the printed film is attached as the discharge electrode, the discharge electrode is not easily peeled off even if the discharge is repeated.

本実施の形態では、放電電極間の狭ギャップ化を図ることができ、さらに放電電極の剥がれの問題を低減することができる。   In this embodiment, the gap between the discharge electrodes can be narrowed, and the problem of peeling of the discharge electrodes can be reduced.

(製造方法)
本実施の形態で説明したESD保護装置101は、以下のようにして作製することができる。ESD保護装置101は、複数の絶縁体シートを積層することによって作製する。絶縁体シートは、たとえばセラミックシートであるが、セラミックシートに限らず、他の種類の絶縁体シートであってもよい。以下では、ESD保護装置101に含まれる絶縁層がセラミック層である場合を例にとって説明する。
(Production method)
The ESD protection apparatus 101 described in this embodiment can be manufactured as follows. The ESD protection device 101 is manufactured by stacking a plurality of insulator sheets. The insulator sheet is, for example, a ceramic sheet, but is not limited to a ceramic sheet, and may be other types of insulator sheets. Hereinafter, a case where the insulating layer included in the ESD protection apparatus 101 is a ceramic layer will be described as an example.

まず、図3に示すように、絶縁シート20にビア孔8をあける。絶縁シート20はこの例ではセラミックシートである。絶縁シート20の上面にはPET製の保護フィルム19が張られている。ビア孔8をあける加工は、レーザ加工などにより行なうことができる。ビア孔8をあける際には、同時に保護フィルム19にも孔があけられる。絶縁シート20としてのセラミックシートに対してどちらの面から孔をあけるかによって、形成される孔のテーパ形状の向きが定まるので、どちらの面から孔をあけるかによって、最終的に形成されるビア導体のテーパ形状の向きは適宜選択することができる。   First, as shown in FIG. 3, a via hole 8 is formed in the insulating sheet 20. The insulating sheet 20 is a ceramic sheet in this example. A protective film 19 made of PET is stretched on the upper surface of the insulating sheet 20. The processing for forming the via hole 8 can be performed by laser processing or the like. When the via hole 8 is opened, a hole is also made in the protective film 19 at the same time. Since the direction of the tapered shape of the hole to be formed is determined depending on which surface the hole is made in from the ceramic sheet as the insulating sheet 20, the via finally formed depending on which surface the hole is formed The direction of the tapered shape of the conductor can be appropriately selected.

図4に示すように、ビア孔8に導体ペースト16bを充填する。導電ペースト16bは、たとえば金属ペーストである。   As shown in FIG. 4, the via hole 8 is filled with a conductor paste 16b. The conductive paste 16b is, for example, a metal paste.

一般的に、ビア孔8に導体ペーストを充填する際には、図4に示すように十分な量の導体ペースト16を塗布した後で、図5に示すようにスキージ41によるかきとりを行なうことが考えられる。このかきとり作業は、絶縁シート20の表面に保護フィルム19が付着したままの状態で行なう。かきとり作業後には、図6に示すようにビア孔8内の空間を導体ペースト16で完全に満たして、導体ペースト16の上面が絶縁シート20の上面と一致する状態、すなわち、いわゆる面一(つらいち)の状態になると予想されるが、実際には、塗布およびかきとりの1サイクルのみでは面一の状態にはならない。なぜならビア孔8の入り口に露出する導体ペースト16の表面は、実際には図7に示すように凹むからである。   Generally, when filling the via hole 8 with a conductor paste, a sufficient amount of the conductor paste 16 is applied as shown in FIG. 4 and then scraped with a squeegee 41 as shown in FIG. Conceivable. This scraping operation is performed with the protective film 19 still attached to the surface of the insulating sheet 20. After the scraping operation, the space in the via hole 8 is completely filled with the conductor paste 16 as shown in FIG. 6, and the upper surface of the conductor paste 16 coincides with the upper surface of the insulating sheet 20, that is, a so-called flat surface. However, in actuality, only one cycle of coating and scraping does not become the same state. This is because the surface of the conductive paste 16 exposed at the entrance of the via hole 8 is actually recessed as shown in FIG.

仮に面一の状態にすることができたとしても、導体ペーストは、乾燥させた後で凹みが生じるのが通常である。導体ペーストの組成は、重量%(wt%)に注目した場合、たとえば、金属成分80wt%、添加剤(共生地など)8wt%、溶剤10wt%、樹脂2wt%であって金属成分がほとんどを占めている。体積%(vol%)に注目すれば、金属成分40vol%、添加剤10vol%、溶剤40vol%、樹脂10vol%であって、溶剤が体積の大きな部分を占めている。さらに、たとえば金属成分が銅(Cu)である導体ペーストの場合、金属成分80wt%、溶剤(テルピネオール)15wt%、樹脂5wt%程度であるが、銅の密度が8.94g/cm3、エチルセルロースの密度が1.09〜1.17g/cm3、テルピネオールの密度が0.94g/cm3であることから、この場合、体積比率に換算すれば、銅が30.3〜30.6vol%、樹脂が14.6〜15.6vol%、溶剤が54.1〜54.7vol%となって、溶剤、樹脂が体積の大きな部分を占める。したがって、乾燥により溶剤が揮発した場合には体積が大きく減ることとなる。このような理由から、ビア孔8に充填された導体ペーストとしての金属ペーストは、乾燥することによって、体積が減り、上面に凹みを生じるのが通常である。 Even if the conductor paste can be brought into a flush state, the conductor paste usually has a dent after being dried. When paying attention to the weight percent (wt%) of the composition of the conductor paste, for example, the metal component occupies most of the metal component 80 wt%, additive (co-dough etc.) 8 wt%, solvent 10 wt%, and resin 2 wt%. ing. Paying attention to volume% (vol%), the metal component is 40 vol%, the additive is 10 vol%, the solvent is 40 vol%, and the resin is 10 vol%, and the solvent occupies a large part of the volume. Further, for example, in the case of a conductor paste in which the metal component is copper (Cu), the metal component is 80 wt%, the solvent (terpineol) is 15 wt%, and the resin is about 5 wt%, but the density of copper is 8.94 g / cm 3 , density 1.09~1.17g / cm 3, since the density of the terpineol is 0.94 g / cm 3, in this case, when converted to volume ratio, copper 30.3~30.6Vol%, resin Of 14.6 to 15.6 vol%, the solvent is 54.1 to 54.7 vol%, and the solvent and the resin occupy a large volume. Therefore, when the solvent is volatilized by drying, the volume is greatly reduced. For this reason, the metal paste as the conductor paste filled in the via hole 8 is usually dried to reduce the volume and to form a dent on the upper surface.

従来、このように凹みを生じる現象は好ましいものではなかったが、本発明では、凹みを生じる性質を積極的に利用する。本発明では、この凹みを放電ギャップ部を形成する空間として利用する。本発明を適用するためには、ビア孔に充填された導体ペーストが凹みを確実に生じるように、導体ペースト中の溶剤および樹脂の体積%を高めることとしてもよい。   Conventionally, such a phenomenon of generating a dent has not been preferable, but the present invention positively utilizes the property of generating a dent. In the present invention, this recess is used as a space for forming the discharge gap portion. In order to apply the present invention, the volume% of the solvent and the resin in the conductor paste may be increased so that the conductor paste filled in the via hole is surely dented.

導体ペーストの組成を適宜調整することによって凹みを大きく生じた場合、たとえば図8に示すような状態となる。ここでは、第2絶縁層2bとなるべき絶縁シート20に注目している。図8に示した例では、テーパ状のビア孔8に充填された導体ペースト16bが凹み12を生じている。導電ペースト16bはのちに第2ビア導体6bとなるべきものである。図9に示すように、この凹み12に放電補助電極材料14を充填する。この工程も、絶縁シート20の表面に保護フィルム19が付着したままで行なう。この後、絶縁シート20から保護フィルム19を剥がす。   When the dent is largely generated by appropriately adjusting the composition of the conductor paste, for example, the state shown in FIG. 8 is obtained. Here, attention is paid to the insulating sheet 20 to be the second insulating layer 2b. In the example shown in FIG. 8, the conductor paste 16 b filled in the tapered via hole 8 has a recess 12. The conductive paste 16b is to be the second via conductor 6b later. As shown in FIG. 9, the recess 12 is filled with a discharge auxiliary electrode material 14. This step is also performed with the protective film 19 attached to the surface of the insulating sheet 20. Thereafter, the protective film 19 is peeled off from the insulating sheet 20.

次に、図10に示すように、複数の絶縁層を積層する。第2絶縁層2bとなるべき絶縁シート20は、図9に比べて上下反転している。これとは別に、第1絶縁層2aとなるべき絶縁シートにおいては、一方の面からビア孔9をあけて導体ペースト16aを充填し、ビア孔9をあけたのと反対側の面から空洞形成ペースト15を印刷したものを予め用意しておく。   Next, as shown in FIG. 10, a plurality of insulating layers are stacked. The insulating sheet 20 to be the second insulating layer 2b is turned upside down compared to FIG. Separately from this, in the insulating sheet to be the first insulating layer 2a, the via hole 9 is formed from one surface, the conductor paste 16a is filled, and the cavity is formed from the surface opposite to the side where the via hole 9 is formed. A print of the paste 15 is prepared in advance.

なお、放電補助電極材料14とは、焼成することによって放電補助電極を形成しうる材料である。これは、たとえば絶縁性のセラミック粉末に半導体セラミック粉末を混合したものであってもよい。あるいは、放電補助電極材料14は、絶縁性材料で被覆された導電性粒子であってもよい。「絶縁性材料で被覆された導電性粒子」といった場合、「被覆」は完全な被覆であっても不完全な被覆であってもよい。被覆は、導電性粒子の表面に非常に小さな絶縁性粒子が付着している構成であってもよい。あるいは、絶縁性皮膜内に導電性粒子が収納されている、いわゆるコア−シェル構造の粒子であってもよい。「導電性粒子」とは、たとえばCuの粒子であってもよい。この他に、たとえばAu、Al、Ag、Niなどの導電性材料の粒子を適宜用いることができる。導電性粒子を被覆する「絶縁性材料」とは、たとえばAl23であってもよい。「半導体セラミック粉末」としては、たとえばSiCのような炭化物や、MnO、NiO、CoO、CuOなどのような遷移金属の酸化物などの半導体セラミックスからなるセラミック粉末を好適に用いることができる。半導体セラミック粉末は、たとえばSiCの粒子をSiO2で被覆したものであってもよい。放電補助電極材料14は、半導体セラミック粉末と、絶縁性材料で被覆された導電性粒子とを混合したものであってもよい。 The discharge auxiliary electrode material 14 is a material that can form the discharge auxiliary electrode by firing. This may be, for example, a mixture of insulating ceramic powder and semiconductor ceramic powder. Alternatively, the discharge auxiliary electrode material 14 may be conductive particles coated with an insulating material. In the case of “conductive particles coated with an insulating material”, the “coating” may be a complete coating or an incomplete coating. The coating may have a configuration in which very small insulating particles are attached to the surface of the conductive particles. Or the particle | grains of what is called a core-shell structure in which the electroconductive particle is accommodated in the insulating film may be sufficient. The “conductive particles” may be Cu particles, for example. In addition, for example, particles of a conductive material such as Au, Al, Ag, and Ni can be used as appropriate. The “insulating material” for covering the conductive particles may be, for example, Al 2 O 3 . As the “semiconductor ceramic powder”, for example, a ceramic powder made of a semiconductor ceramic such as a carbide such as SiC or an oxide of a transition metal such as MnO, NiO, CoO, or CuO can be preferably used. The semiconductor ceramic powder may be, for example, SiC particles coated with SiO 2 . The discharge auxiliary electrode material 14 may be a mixture of semiconductor ceramic powder and conductive particles coated with an insulating material.

空洞形成ペースト15とは、焼成温度において消失しうる材料である。これは、たとえば焼成温度において消失しうる樹脂のビーズを主材料として含む材料であってもよい。このような条件を満たす樹脂としては、たとえばアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などを挙げることができる。空洞形成ペースト15は、これらの合成樹脂ビーズを必要に応じてバインダ樹脂、溶媒などを混合することによって得ることができる。   The cavity forming paste 15 is a material that can disappear at the firing temperature. This may be a material containing, as a main material, resin beads that can disappear at the firing temperature, for example. Examples of the resin that satisfies such conditions include acrylic resin and polystyrene resin. The cavity forming paste 15 can be obtained by mixing these synthetic resin beads with a binder resin, a solvent or the like as required.

空洞形成ペースト15の主材料は、樹脂には限定されない。焼成温度において消失しうる固体の材料であれば樹脂以外であってもよい。たとえばある程度の硬度を有するワックスなどを用いてもよい。また、空洞形成ペースト15の主材料はビーズ状のものに限定されない。たとえば柱状の樹脂材料を用いることもでき、形状は限定されない。   The main material of the cavity forming paste 15 is not limited to resin. Any material other than a resin may be used as long as it is a solid material that can disappear at the firing temperature. For example, a wax having a certain degree of hardness may be used. Further, the main material of the cavity forming paste 15 is not limited to a bead-like material. For example, a columnar resin material can be used, and the shape is not limited.

図10に示したように、第1絶縁層2aの下側には絶縁層2cが重ねられる。第2絶縁層2bの上側には絶縁層2dが重ねられる。ここで示す例では、絶縁層2c,2dも第1絶縁層2a、第2絶縁層2bと同様にセラミックシートである。   As shown in FIG. 10, the insulating layer 2c is overlaid on the lower side of the first insulating layer 2a. An insulating layer 2d is overlaid on the second insulating layer 2b. In the example shown here, the insulating layers 2c and 2d are also ceramic sheets like the first insulating layer 2a and the second insulating layer 2b.

絶縁層2cの上面には、のちに第1配線7aとなるべき導電ペースト層17aを形成しておく。絶縁層2dの下面には、のちに第2配線7bとなるべき導電ペースト層17bを形成しておく。導電ペースト層17a,17bは、絶縁層の表面に導電ペーストを印刷することによって形成することができる。   A conductive paste layer 17a to be the first wiring 7a later is formed on the upper surface of the insulating layer 2c. A conductive paste layer 17b to be the second wiring 7b later is formed on the lower surface of the insulating layer 2d. The conductive paste layers 17a and 17b can be formed by printing a conductive paste on the surface of the insulating layer.

この例では、合計4層のセラミックシートを積層することによって、ESD保護装置を作製することが前提となっていたが、全体の層数はこれに限らない。   In this example, it is assumed that the ESD protection device is manufactured by laminating a total of four ceramic sheets, but the total number of layers is not limited thereto.

図10に示すように、下から順に絶縁層2c、第1絶縁層2a、第2絶縁層2b、絶縁層2dと積層して、これらを一体的に焼成する。その結果、全体が一体化し、図1に示したようなESD保護装置101を得ることができる。   As shown in FIG. 10, the insulating layer 2c, the first insulating layer 2a, the second insulating layer 2b, and the insulating layer 2d are laminated in order from the bottom, and these are integrally fired. As a result, the whole is integrated, and the ESD protection apparatus 101 as shown in FIG. 1 can be obtained.

焼成の際に、放電補助電極材料14は放電補助電極4となり、空洞形成ペースト15は消失して空洞5となる。焼成の際に、導電ペースト層17aは、第1配線7aとなり、導電ペースト層17bは、第2配線7bとなる。   During the firing, the discharge auxiliary electrode material 14 becomes the discharge auxiliary electrode 4, and the cavity forming paste 15 disappears and becomes the cavity 5. At the time of firing, the conductive paste layer 17a becomes the first wiring 7a, and the conductive paste layer 17b becomes the second wiring 7b.

(好ましい事項)
図1に示したESD保護装置101の構成に注目し、好ましい事項について以下に説明する。
(Preferred matters)
Paying attention to the configuration of the ESD protection apparatus 101 shown in FIG. 1, preferable items will be described below.

放電ギャップ部10は、第1絶縁層2aの側から見たときに、環状の導体によって取り囲まれていることが好ましい。この構成を採用することにより、一方の放電電極となる第1ビア導体6aは周囲の全方位にわたって、導体に対向することとなるので、放電が生じやすくなる。ここでいう「環状の導体」とは、たとえば第2ビア導体6bの下端である。   The discharge gap 10 is preferably surrounded by an annular conductor when viewed from the first insulating layer 2a side. By adopting this configuration, the first via conductor 6a serving as one of the discharge electrodes is opposed to the conductor in all surrounding directions, so that discharge is likely to occur. The “annular conductor” here is, for example, the lower end of the second via conductor 6b.

放電ギャップ部10は、第1絶縁層2aの側から見たときに、前記環状の導体の内側に配置された放電補助電極4を含むことが好ましい。この構成を採用することにより、一方の放電電極となる第1ビア導体6aは放電補助電極4を介して周囲の導体と対向することとなるので、放電が生じやすくなる。すなわち、放電開始電圧を下げることができる。   It is preferable that the discharge gap portion 10 includes the discharge auxiliary electrode 4 disposed inside the annular conductor when viewed from the first insulating layer 2a side. By adopting this configuration, the first via conductor 6a serving as one of the discharge electrodes is opposed to the surrounding conductor via the auxiliary discharge electrode 4, so that discharge is likely to occur. That is, the discharge start voltage can be lowered.

第2絶縁層2bのビア孔8の内部には、第1絶縁層2aの側に凹部を有する形状に形成された第2ビア導体6bと、第2ビア導体6bの前記凹部の内側の空間に配置された放電補助電極4とが配置され、第2ビア導体6bは第1ビア導体6aに接していない。すなわち、第2ビア導体6bは、図1に示すようにカップ状となっている。第2ビア導体6bによって形成されたカップの内側の一部に放電補助電極4が充填されている状態である。第1ビア導体6aと第2ビア導体6bとは、放電電極である。第1ビア導体6aと第2ビア導体6bとは、放電補助電極4を介して互いに対向している。   Inside the via hole 8 of the second insulating layer 2b, there is a second via conductor 6b formed in a shape having a recess on the first insulating layer 2a side, and a space inside the recess of the second via conductor 6b. The auxiliary discharge electrode 4 is arranged, and the second via conductor 6b is not in contact with the first via conductor 6a. That is, the second via conductor 6b has a cup shape as shown in FIG. In this state, the discharge auxiliary electrode 4 is filled in a part of the inside of the cup formed by the second via conductor 6b. The first via conductor 6a and the second via conductor 6b are discharge electrodes. The first via conductor 6a and the second via conductor 6b are opposed to each other with the discharge auxiliary electrode 4 interposed therebetween.

第2絶縁層2bのビア孔8は、第1絶縁層2aに近い側が広くなったテーパ形状を有することが好ましい。この構成を採用することにより、第2絶縁層2b内に配置される第2ビア導体6bを、第1絶縁層2aに近い側が広がったカップ構造とすることができるので、放電電極同士の短絡を避けつつ、放電電極同士が対向する部分を確保しやすくなる。   The via hole 8 of the second insulating layer 2b preferably has a tapered shape in which the side close to the first insulating layer 2a is widened. By adopting this configuration, the second via conductor 6b disposed in the second insulating layer 2b can have a cup structure in which the side close to the first insulating layer 2a is widened. While avoiding, it becomes easy to ensure the part which discharge electrodes oppose.

第1ビア導体6aは、第2絶縁層2bに近い側が狭くなったテーパ形状を有することが好ましい。この構成を採用することにより、第1絶縁層2a内に配置された第1ビア導体6aが剥がれにくい構造とすることができる。また、第1ビア導体6aの放電ギャップ部10に近い側に電荷を集中させやすくなり、放電開始電圧を下げることができる。   The first via conductor 6a preferably has a tapered shape in which the side close to the second insulating layer 2b is narrowed. By adopting this configuration, a structure in which the first via conductor 6a disposed in the first insulating layer 2a is difficult to peel off can be obtained. In addition, it becomes easier to concentrate charges on the side closer to the discharge gap portion 10 of the first via conductor 6a, and the discharge start voltage can be lowered.

(実施の形態2)
(構成)
図11を参照して、本発明に基づく実施の形態2におけるESD保護装置について説明する。
(Embodiment 2)
(Constitution)
With reference to FIG. 11, the ESD protection apparatus in Embodiment 2 based on this invention is demonstrated.

図11に示すように、本実施の形態におけるESD保護装置102は、基本的には実施の形態1で説明したESD保護装置101と同様の構成となっている。ただし、放電ギャップ部10の全体が放電補助電極4となっている。空洞5は設けられていない。   As shown in FIG. 11, the ESD protection apparatus 102 in the present embodiment has basically the same configuration as the ESD protection apparatus 101 described in the first embodiment. However, the entire discharge gap 10 is the discharge auxiliary electrode 4. The cavity 5 is not provided.

(作用・効果)
本実施の形態によっても、放電電極間の狭ギャップ化を図ることができ、放電電極の剥がれの問題を低減することができる。
(Action / Effect)
Also according to this embodiment, the gap between the discharge electrodes can be narrowed, and the problem of peeling of the discharge electrodes can be reduced.

本実施の形態におけるESD保護装置102のような構成は、積層前の第2絶縁層2bの導電ペースト16bの凹み12に十分な量の放電補助電極材料14を充填し、第1絶縁層2aの上面に空洞形成ペーストは印刷しないでおくことにより、得ることができる。   In the configuration of the ESD protection device 102 in the present embodiment, a sufficient amount of the discharge auxiliary electrode material 14 is filled in the recess 12 of the conductive paste 16b of the second insulating layer 2b before lamination, and the first insulating layer 2a The cavity forming paste can be obtained by not printing on the upper surface.

なお、本実施の形態で示したように放電ギャップ部10の全体が放電補助電極4となっている構成よりも、実施の形態1で示したように放電ギャップ部10の中に放電補助電極4と空洞5との両方を設けた構成の方が、放電補助電極4にかかる負荷を軽減することができるので、好ましい。   It should be noted that the discharge auxiliary electrode 4 in the discharge gap portion 10 as shown in the first embodiment rather than the configuration in which the entire discharge gap portion 10 is the discharge auxiliary electrode 4 as shown in the present embodiment. And the configuration in which both the cavity 5 are provided are preferable because the load on the discharge auxiliary electrode 4 can be reduced.

(実施の形態3)
(構成)
図12を参照して、本発明に基づく実施の形態3におけるESD保護装置について説明する。
(Embodiment 3)
(Constitution)
With reference to FIG. 12, the ESD protection apparatus in Embodiment 3 based on this invention is demonstrated.

図12に示すように、本実施の形態におけるESD保護装置103は、基本的には実施の形態1で説明したESD保護装置101と同様の構成となっている。ただし、放電ギャップ部10の全体が空洞5となっている。   As shown in FIG. 12, the ESD protection apparatus 103 in the present embodiment basically has the same configuration as the ESD protection apparatus 101 described in the first embodiment. However, the entire discharge gap 10 is a cavity 5.

本実施の形態で示したように、放電ギャップ部10が空洞5であってもよい。
(作用・効果)
本実施の形態によっても、放電電極間の狭ギャップ化を図ることができ、放電電極の剥がれの問題を低減することができる。実施の形態1のように放電補助電極4を設けた方が、放電が生じやすくなり、放電開始電圧を下げることができるので好ましいが、本実施の形態においても、本発明の一応の効果を得ることができる。
As shown in the present embodiment, the discharge gap portion 10 may be the cavity 5.
(Action / Effect)
Also according to this embodiment, the gap between the discharge electrodes can be narrowed, and the problem of peeling of the discharge electrodes can be reduced. It is preferable to provide the auxiliary discharge electrode 4 as in the first embodiment because discharge is more likely to occur and the discharge start voltage can be lowered. However, the present embodiment also provides a temporary effect of the present invention. be able to.

本実施の形態におけるESD保護装置103のような構成は、積層前の第1絶縁層2aの上面に放電補助電極材料を印刷しないでおくことにより、得ることができる。   The configuration like the ESD protection device 103 in the present embodiment can be obtained by not printing the discharge auxiliary electrode material on the upper surface of the first insulating layer 2a before lamination.

(実施の形態4)
(構成)
図13を参照して、本発明に基づく実施の形態4におけるESD保護装置について説明する。
(Embodiment 4)
(Constitution)
With reference to FIG. 13, the ESD protection apparatus in Embodiment 4 based on this invention is demonstrated.

図13に示すように、本実施の形態におけるESD装置104は、第1絶縁層2aと、第1絶縁層2aに重ねられた第2絶縁層2bと、第1絶縁層2aを厚み方向に貫通する第1ビア導体6aとを備え、第2絶縁層2bには、第1ビア導体6aに対向する位置にビア孔8が設けられており、ビア孔8の第1絶縁層2a側の端における径は、第1ビア導体6aの第2絶縁層2b側の端における径より大きく、第2絶縁層2bのビア孔8の内部に入り込むように放電ギャップ部10iが形成されている。   As shown in FIG. 13, the ESD device 104 in the present embodiment penetrates the first insulating layer 2a, the second insulating layer 2b overlaid on the first insulating layer 2a, and the first insulating layer 2a in the thickness direction. The second insulating layer 2b is provided with a via hole 8 at a position facing the first via conductor 6a, at the end of the via hole 8 on the first insulating layer 2a side. The diameter is larger than the diameter of the end of the first via conductor 6a on the second insulating layer 2b side, and the discharge gap portion 10i is formed so as to enter the inside of the via hole 8 of the second insulating layer 2b.

第1絶縁層2aおよび第2絶縁層2bは、たとえばセラミック層である。本実施の形態で示した例では、放電ギャップ部10iは、放電補助電極4と空洞5とを含む。   The first insulating layer 2a and the second insulating layer 2b are, for example, ceramic layers. In the example shown in the present embodiment, the discharge gap portion 10 i includes the discharge auxiliary electrode 4 and the cavity 5.

第2絶縁層2bのビア孔8の内部には、第1絶縁層2aとは反対の側に凹部を有する形状に形成された放電補助電極4と、放電補助電極4の前記凹部の内側の空間に配置された導体21とが配置され、導体21は第1ビア導体6aに接していない。すなわち、放電補助電極4は、図13に示すようにカップ状となっている。放電補助電極4によって形成されたカップの内側に導体21が充填されている状態である。第1ビア導体6aおよび導体21は、それぞれ放電電極である。第1ビア導体6aと導体21とは、放電ギャップ部10iを介して互いに対向している。   Inside the via hole 8 of the second insulating layer 2b, the discharge auxiliary electrode 4 formed in a shape having a recess on the side opposite to the first insulating layer 2a, and the space inside the recess of the discharge auxiliary electrode 4 And the conductor 21 is not in contact with the first via conductor 6a. That is, the auxiliary discharge electrode 4 has a cup shape as shown in FIG. In this state, the conductor 21 is filled inside the cup formed by the auxiliary discharge electrode 4. The first via conductor 6a and the conductor 21 are discharge electrodes, respectively. The first via conductor 6a and the conductor 21 are opposed to each other via the discharge gap portion 10i.

各部の寸法の一例を示すと、絶縁層として用いた絶縁シートの厚みは25μm、第2絶縁層2bに設けられたビア孔8の上端の径が120μm、下端の径が100μm、導体21の高さが5μm、第2絶縁層2bに設けられた放電補助電極4の、図13における上面の沈み込み量が5μmである。放電補助電極4の中央部における厚みは10μmとなる。一方、空洞5の厚みは5μmである。この場合、第1ビア導体6aの上端と導体21の下端との間のギャップは、放電補助電極4の厚み10μmと空洞5の厚み5μmとの合計で15μmであるが、積層した際に第1ビア導体6aとなる導体ペースト16aの上部は圧迫されてさらに下がるので、実際のギャップの長さは、約17μmとなる。   As an example of the dimensions of each part, the thickness of the insulating sheet used as the insulating layer is 25 μm, the diameter of the upper end of the via hole 8 provided in the second insulating layer 2 b is 120 μm, the diameter of the lower end is 100 μm, and the height of the conductor 21 is high. 5 μm, and the subsidence amount of the upper surface in FIG. 13 of the discharge auxiliary electrode 4 provided on the second insulating layer 2 b is 5 μm. The thickness at the center of the auxiliary discharge electrode 4 is 10 μm. On the other hand, the thickness of the cavity 5 is 5 μm. In this case, the gap between the upper end of the first via conductor 6a and the lower end of the conductor 21 is 15 μm in total of the thickness 10 μm of the auxiliary discharge electrode 4 and the thickness 5 μm of the cavity 5. Since the upper portion of the conductor paste 16a to be the via conductor 6a is pressed and further lowered, the actual gap length is about 17 μm.

(作用・効果)
本実施の形態によっても、放電電極間の狭ギャップ化を図ることができ、放電電極の剥がれの問題を低減することができる。
(Action / Effect)
Also according to this embodiment, the gap between the discharge electrodes can be narrowed, and the problem of peeling of the discharge electrodes can be reduced.

本実施の形態におけるESD保護装置104のような構成は、以下のようにして得ることができる。図14に示すように、第2絶縁層2bとなるべき絶縁シート20において、ビア孔8にまず放電補助電極材料14を充填し、放電補助電極材料14の表面に凹み12を生じさせる。放電補助電極材料14においては、たとえばCu/SiCの固形分が約14vol%である場合、確実に凹み12が発生する。凹み12が発生した後で、図15に示すように凹み12に導体ペースト22を充填する。   A configuration like the ESD protection device 104 in the present embodiment can be obtained as follows. As shown in FIG. 14, in the insulating sheet 20 to be the second insulating layer 2 b, the via hole 8 is first filled with the discharge auxiliary electrode material 14, and the recess 12 is generated on the surface of the discharge auxiliary electrode material 14. In the discharge auxiliary electrode material 14, for example, when the solid content of Cu / SiC is about 14 vol%, the recess 12 is surely generated. After the recess 12 is generated, the conductor paste 22 is filled in the recess 12 as shown in FIG.

次に、図16に示すように、複数の絶縁層を積層する。第1絶縁層2aとなるべき絶縁シートにおいては、一方の面からビア孔9をあけて導体ペースト16aを充填し、ビア孔9をあけたのと反対側の面から空洞形成ペースト15を印刷したものを予め用意しておく。図16に示したように、第1絶縁層2aの下側には絶縁層2cが重ねられる。第2絶縁層2bの上側には絶縁層2dが重ねられる。絶縁層2c,2dの詳細については、実施の形態1で説明したことと同様であるので繰り返さない。これらを一体的に焼成することによって、全体が一体化し、図13に示したようなESD保護装置104を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 16, a plurality of insulating layers are stacked. In the insulating sheet to be the first insulating layer 2a, the via holes 9 were formed from one side and filled with the conductive paste 16a, and the cavity forming paste 15 was printed from the side opposite to the side where the via holes 9 were formed. Prepare things in advance. As shown in FIG. 16, the insulating layer 2c is overlaid on the lower side of the first insulating layer 2a. An insulating layer 2d is overlaid on the second insulating layer 2b. The details of the insulating layers 2c and 2d are the same as those described in the first embodiment and will not be repeated. By baking these integrally, the whole is integrated and the ESD protection apparatus 104 as shown in FIG. 13 can be obtained.

(実施の形態5)
(構成)
図17を参照して、本発明に基づく実施の形態5におけるESD保護装置について説明する。
(Embodiment 5)
(Constitution)
With reference to FIG. 17, the ESD protection apparatus in Embodiment 5 based on this invention is demonstrated.

図17に示すように、本実施の形態におけるESD装置105は、第1絶縁層2aと、第1絶縁層2aに重ねられた第2絶縁層2bと、第1絶縁層2aを厚み方向に貫通する第1ビア導体6aとを備え、第2絶縁層2bには、第1ビア導体6aに対向する位置にビア孔8が設けられており、ビア孔8の第1絶縁層2a側の端における径は、第1ビア導体6aの第2絶縁層2b側の端における径より大きく、第2絶縁層2bのビア孔8の内部に入り込むように放電ギャップ部10jが形成されている。   As shown in FIG. 17, the ESD device 105 in the present embodiment penetrates the first insulating layer 2a, the second insulating layer 2b overlaid on the first insulating layer 2a, and the first insulating layer 2a in the thickness direction. The second insulating layer 2b is provided with a via hole 8 at a position facing the first via conductor 6a, at the end of the via hole 8 on the first insulating layer 2a side. The diameter is larger than the diameter of the end of the first via conductor 6a on the second insulating layer 2b side, and the discharge gap portion 10j is formed so as to enter the inside of the via hole 8 of the second insulating layer 2b.

第1絶縁層2aおよび第2絶縁層2bは、たとえばセラミック層である。本実施の形態で示した例では、放電ギャップ部10jは、放電補助電極4と空洞5とを含む。   The first insulating layer 2a and the second insulating layer 2b are, for example, ceramic layers. In the example shown in the present embodiment, the discharge gap portion 10 j includes the discharge auxiliary electrode 4 and the cavity 5.

第2絶縁層2bのビア孔8は、第1絶縁層2aとは反対の側が広くなるようにテーパ状に形成されている。ビア孔8の内部のうち外周近傍には、導体23が筒状に形成されている。導体23の外周面は、ビア孔8の内周面に接している。導体23の内周面は、第1絶縁層2aとは反対の側が広くなるようにテーパ状になっている。筒状の導体23の内側の空間を満たすように放電補助電極4が配置されている。導体23は第1ビア導体6aに接していない。すなわち、放電補助電極4は、図17に示すように円錐台状となっている。第1ビア導体6aおよび導体23は、それぞれ放電電極である。第1ビア導体6aと導体21とは、放電ギャップ部10jを介して互いに対向している。   The via hole 8 of the second insulating layer 2b is formed in a tapered shape so that the side opposite to the first insulating layer 2a is widened. A conductor 23 is formed in a cylindrical shape near the outer periphery of the inside of the via hole 8. The outer peripheral surface of the conductor 23 is in contact with the inner peripheral surface of the via hole 8. The inner peripheral surface of the conductor 23 is tapered so that the side opposite to the first insulating layer 2a is widened. The discharge auxiliary electrode 4 is disposed so as to fill the space inside the cylindrical conductor 23. The conductor 23 is not in contact with the first via conductor 6a. That is, the discharge auxiliary electrode 4 has a truncated cone shape as shown in FIG. The first via conductor 6a and the conductor 23 are discharge electrodes, respectively. The first via conductor 6a and the conductor 21 are opposed to each other via the discharge gap portion 10j.

ESD装置105においては、放電ギャップ部10jは、第1絶縁層2aの側から見たときに、環状の導体23によって取り囲まれている。放電ギャップ部10jは、第1絶縁層2aの側から見たときに、環状の導体23の内側に配置された放電補助電極4を含む。ESD装置105においては、第2絶縁層2bのビア孔8の内部を貫通するように放電ギャップ部10jが形成されている。   In the ESD device 105, the discharge gap portion 10j is surrounded by the annular conductor 23 when viewed from the first insulating layer 2a side. The discharge gap portion 10j includes the discharge auxiliary electrode 4 disposed inside the annular conductor 23 when viewed from the first insulating layer 2a side. In the ESD device 105, a discharge gap portion 10j is formed so as to penetrate the inside of the via hole 8 of the second insulating layer 2b.

各部の寸法の一例を示すと、絶縁層として用いた絶縁シートの厚みは25μm、第2絶縁層2bに設けられたビア孔8の上端の径が140μm、下端の径が120μm、放電補助電極4の下端の径が80μm、第1絶縁層2aに設けられた第1ビア導体6aの上端の径が50μmである。第1ビア導体6aの上端と導体23の下端とによって形成されるギャップは、平面的に見れば(80−50)/2=15μmであるが、積層した際に第1ビア導体6aとなる導体ペースト16aの上部は圧迫されて下がるので、実際のギャップの長さは、約17μmとなる。   As an example of the dimensions of each part, the thickness of the insulating sheet used as the insulating layer is 25 μm, the diameter of the upper end of the via hole 8 provided in the second insulating layer 2b is 140 μm, the diameter of the lower end is 120 μm, and the discharge auxiliary electrode 4 The diameter of the lower end of the first via conductor 6a provided in the first insulating layer 2a is 50 μm. The gap formed by the upper end of the first via conductor 6a and the lower end of the conductor 23 is (80-50) / 2 = 15 μm in plan view, but the conductor that becomes the first via conductor 6a when stacked. Since the upper part of the paste 16a is pressed down, the actual gap length is about 17 μm.

(作用・効果)
本実施の形態によっても、放電電極間の狭ギャップ化を図ることができ、放電電極の剥がれの問題を低減することができる。
(Action / Effect)
Also according to this embodiment, the gap between the discharge electrodes can be narrowed, and the problem of peeling of the discharge electrodes can be reduced.

本実施の形態におけるESD保護装置105のような構成は、以下のようにして得ることができる。図18に示すように、第2絶縁層2bとなるべき絶縁シート20において、ビア孔8にまず導体ペースト24を充填する。次に、図19に示すように、導体ペースト24の中央に貫通孔28をあける。この孔あけ加工は、たとえばレーザ光の照射によって行なうことができる。   The configuration like the ESD protection device 105 in the present embodiment can be obtained as follows. As shown in FIG. 18, in the insulating sheet 20 to be the second insulating layer 2b, the via hole 8 is first filled with the conductor paste 24. Next, as shown in FIG. 19, a through hole 28 is formed in the center of the conductor paste 24. This drilling process can be performed by, for example, laser light irradiation.

図20に示すように、導体ペースト24の中央にあけられた貫通孔28に放電補助材料14を充填する。   As shown in FIG. 20, the discharge assisting material 14 is filled in the through hole 28 formed in the center of the conductor paste 24.

次に、図21に示すように、複数の絶縁層を積層する。第2絶縁層2b以外は、実施の形態4で説明したのと同様である。これらを一体的に焼成することによって、全体が一体化し、図17に示したようなESD保護装置105を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 21, a plurality of insulating layers are stacked. Except for the second insulating layer 2b, it is the same as described in the fourth embodiment. By baking these integrally, the whole is integrated and the ESD protection apparatus 105 as shown in FIG. 17 can be obtained.

なお、ここまでの各実施の形態では、第1絶縁層2aが放電ギャップ部の下側にあって、第2絶縁層2bが放電ギャップ部の上側にある構成を例示して説明してきたが、本発明に基づくESD保護装置としては、上下関係はこのような構成に限らない。本発明に基づくESD保護装置としては、上下が逆の配置となっていてもよい。   In each of the embodiments so far, the first insulating layer 2a is below the discharge gap portion and the second insulating layer 2b is above the discharge gap portion. As an ESD protection device based on the present invention, the vertical relationship is not limited to such a configuration. The ESD protection device according to the present invention may be arranged upside down.

(実験例)
ESDに対する放電応答性を調べるために、本発明または従来技術に基づく複数通りのESD保護装置を試料I〜Vとして用意し、IEC(International Electrotechnical Commission)の規格の一種であるIEC61000−4−2に定められている静電気放電イミュニティ試験を行なった。
(Experimental example)
In order to investigate the discharge responsiveness to ESD, a plurality of ESD protection devices based on the present invention or the prior art are prepared as samples I to V, and IEC61000-4-2, which is a type of IEC (International Electrotechnical Commission) standard, is prepared. The prescribed electrostatic discharge immunity test was conducted.

試料Iは、実施の形態1で示したESD保護装置101(図1参照)である。
試料IIは、実施の形態4で示したESD保護装置104(図13参照)である。
Sample I is the ESD protection apparatus 101 (see FIG. 1) shown in the first embodiment.
Sample II is the ESD protection device 104 (see FIG. 13) shown in the fourth embodiment.

試料IIIは、実施の形態5で示したESD保護装置105(図17参照)である。
試料IVは、従来技術に基づくESD保護装置であり、図22に示すESD保護装置100である。ESD保護装置100は、絶縁層としてセラミック層を積層したものであり、ESD保護装置100は、第1配線7aと第2配線7bとを含んでいる。第1配線7aの先端と第2配線7bの先端とは貫通孔13の内部空間を介して互いに対向するようになっている。図22に示した構造は、図23に示すように、絶縁層を積層して得た。すなわち、貫通孔13を形成した絶縁層2fを用意し、導電ペースト17a,17bをそれぞれ印刷した絶縁層2c,2dの間に絶縁層2fを挟み込むように配置する。さらに、絶縁層2dの上側に、何も形成していない絶縁層2eを重ね、これら合計4層を一体的に焼成した。こうして、図22に示したESD保護装置100を得た。
Sample III is the ESD protection apparatus 105 (see FIG. 17) shown in the fifth embodiment.
Sample IV is an ESD protection device based on the prior art, and is the ESD protection device 100 shown in FIG. The ESD protection device 100 is a laminate of ceramic layers as insulating layers, and the ESD protection device 100 includes a first wiring 7a and a second wiring 7b. The leading end of the first wiring 7 a and the leading end of the second wiring 7 b are opposed to each other through the internal space of the through hole 13. The structure shown in FIG. 22 was obtained by laminating insulating layers as shown in FIG. That is, the insulating layer 2f having the through holes 13 is prepared, and the insulating layer 2f is disposed between the insulating layers 2c and 2d printed with the conductive pastes 17a and 17b, respectively. Further, an insulating layer 2e on which nothing was formed was stacked on the upper side of the insulating layer 2d, and a total of these four layers were integrally fired. In this way, the ESD protection apparatus 100 shown in FIG. 22 was obtained.

静電気放電イミュニティ試験として、接触放電にて8kVの電圧を印加して試料の放電電極間で放電が生じるか否かを調べた。試料の放電電極間で放電が生じたか否かは、被保護回路に電圧が印加されるか否かで判断することができる。試料の放電電極間の放電開始電圧の程度は、被保護回路で検出されるピーク電圧によって判断することができる。被保護回路で検出されるピーク電圧が小さいほど、試料の働きが優れていることを意味する。   As an electrostatic discharge immunity test, a voltage of 8 kV was applied by contact discharge to examine whether or not discharge occurred between the discharge electrodes of the sample. Whether or not a discharge has occurred between the discharge electrodes of the sample can be determined by whether or not a voltage is applied to the protected circuit. The degree of the discharge start voltage between the discharge electrodes of the sample can be determined by the peak voltage detected by the protected circuit. The smaller the peak voltage detected by the protected circuit, the better the function of the sample.

評価結果としては、以下のようにそれぞれ表示することとした。
ピーク電圧が350V未満のものを、特に良好であるとして「A」とランク付けする。
The evaluation results were displayed as follows.
Those having a peak voltage of less than 350 V are ranked “A” as being particularly good.

ピーク電圧が350V以上500V未満のものを、良好であるとして「B」とランク付けする。   Those having a peak voltage of 350 V or more and less than 500 V are ranked as “B” as good.

ピーク電圧が500V以上600V未満のものを、「C」とランク付けする。
ピーク電圧が600Vを超えるものを、不良であるとして「D」とランク付けする。
Those whose peak voltage is 500 V or more and less than 600 V are ranked as “C”.
Those whose peak voltage exceeds 600V are ranked as “D” as defective.

評価結果を表1の「ESD放電応答性」の欄に示す。   The evaluation results are shown in the column of “ESD discharge response” in Table 1.

Figure 0006102579
Figure 0006102579

さらに、ESDに対する繰返し耐性を調べるために、入力端子503への接触放電で8kVの電圧の印加を100回行なって、その後で再び静電気放電イミュニティ試験によって放電応答性を調べた。このときの評価結果を表1の「ESD繰返し耐性」の欄に示す。   Furthermore, in order to investigate the repeated resistance to ESD, a voltage of 8 kV was applied 100 times by contact discharge to the input terminal 503, and then the discharge response was examined again by an electrostatic discharge immunity test. The evaluation result at this time is shown in the column of “ESD repeat resistance” in Table 1.

表1に示すように、試料I〜IIIは、初期状態において放電応答性が特に良好であった。試料IおよびIIIは、繰返し耐性も特に良好であった。   As shown in Table 1, the discharge responsiveness of Samples I to III was particularly good in the initial state. Samples I and III also had particularly good repeat resistance.

試料IIは、初期状態における放電応答性は特に良好であるが、繰返し耐性は、試料IおよびIIIに比べて劣っていた。   Sample II had particularly good discharge responsiveness in the initial state, but its repetition resistance was inferior to Samples I and III.

さらに、加工コストについても評価した。試料IIIは、レーザ照射による孔あけ加工が2回必要となるため、加工コストが大きくなっている。   Furthermore, the processing cost was also evaluated. Since the sample III needs to be drilled twice by laser irradiation, the processing cost is high.

総合判定は、ESD放電応答性、ESD繰返し耐性、加工コストの3つの評価結果に基づいて、優、良、可、不可の4段階で評価した。   Comprehensive judgment was evaluated in four stages of excellent, good, acceptable, and impossible based on three evaluation results of ESD discharge responsiveness, ESD repetition resistance, and processing cost.

試料IIIは、総合判定は「可」であり、試料IおよびIIに比べて劣るが、従来技術に基づく試料IVに比べれば優れているので、この場合もある程度は本発明の効果が得られているといえる。   Sample III has a comprehensive judgment of “Yes” and is inferior to Samples I and II, but is superior to Sample IV based on the prior art. In this case as well, the effect of the present invention is obtained to some extent. It can be said that.

試料IVは、初期状態における放電応答性は600V未満であったが、繰返し耐性が不良であり、総合判定としては「不可」となった。   Sample IV had a discharge responsiveness in the initial state of less than 600 V, but the repetition resistance was poor, and the overall judgment was “impossible”.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

2a 第1絶縁層、2b 第2絶縁層、4 放電補助電極、5 空洞、6a 第1ビア導体、6b 第2ビア導体、7a 第1配線、7b 第2配線、8,9 ビア孔、10,10i,10j 放電ギャップ部、12 凹み、13 貫通孔、14 放電補助電極材料、15 空洞形成ペースト、16a,16b 導電ペースト、17a,17b 導電ペースト層、19 保護フィルム、20 絶縁シート、21,23 導体、22,24 導体ペースト、28 貫通孔、41 スキージ、91,92 矢印、100 (従来技術に基づく)ESD保護装置、101,102,103,104,105 ESD保護装置、502 被保護回路、503 端子。   2a 1st insulating layer, 2b 2nd insulating layer, 4 discharge auxiliary electrode, 5 cavity, 6a 1st via conductor, 6b 2nd via conductor, 7a 1st wiring, 7b 2nd wiring, 8, 9 via hole, 10, 10i, 10j Discharge gap, 12 recess, 13 through-hole, 14 discharge auxiliary electrode material, 15 cavity forming paste, 16a, 16b conductive paste, 17a, 17b conductive paste layer, 19 protective film, 20 insulating sheet, 21, 23 conductor , 22, 24 Conductor paste, 28 Through hole, 41 Squeegee, 91, 92 arrow, 100 (based on the prior art) ESD protection device, 101, 102, 103, 104, 105 ESD protection device, 502 Protected circuit, 503 terminal .

Claims (7)

第1絶縁層と、
前記第1絶縁層に重ねられた第2絶縁層と、
前記第1絶縁層を厚み方向に貫通する第1ビア導体とを備え、
前記第2絶縁層には、前記第1ビア導体に対向する位置にビア孔が設けられており、前記ビア孔の前記第1絶縁層側の端における径は、前記第1ビア導体の前記第2絶縁層側の端における径より大きく、
前記第2絶縁層の前記ビア孔の内部に入り込むように放電ギャップ部が形成されている、ESD保護装置。
A first insulating layer;
A second insulating layer overlaid on the first insulating layer;
A first via conductor penetrating the first insulating layer in the thickness direction,
The second insulating layer is provided with a via hole at a position facing the first via conductor, and the diameter of the via hole at the end on the first insulating layer side is the first via conductor of the first via conductor. 2 larger than the diameter at the end on the insulating layer side,
An ESD protection device, wherein a discharge gap is formed so as to enter the inside of the via hole of the second insulating layer.
前記放電ギャップ部は、前記第1絶縁層の側から見たときに、環状の導体によって取り囲まれている、請求項1に記載のESD保護装置。   The ESD protection device according to claim 1, wherein the discharge gap portion is surrounded by an annular conductor when viewed from the first insulating layer side. 前記放電ギャップ部は、前記第1絶縁層の側から見たときに、前記環状の導体の内側に配置された放電補助電極を含む、請求項2に記載のESD保護装置。   The ESD protection device according to claim 2, wherein the discharge gap portion includes a discharge auxiliary electrode disposed inside the annular conductor when viewed from the first insulating layer side. 前記第2絶縁層の前記ビア孔の内部には、前記第1絶縁層の側に凹部を有する形状に形成された第2ビア導体と、前記第2ビア導体の前記凹部の内側の空間に配置された放電補助電極とが配置され、前記第2ビア導体は前記第1ビア導体に接していない、請求項1に記載のESD保護装置。   A second via conductor formed in a shape having a recess on the first insulating layer side and a space inside the recess of the second via conductor are disposed inside the via hole of the second insulating layer. The ESD protection device according to claim 1, wherein the discharge auxiliary electrode is disposed, and the second via conductor is not in contact with the first via conductor. 前記第2絶縁層の前記ビア孔は、前記第1絶縁層に近い側が広くなったテーパ形状を有する、請求項4に記載のESD保護装置。   The ESD protection device according to claim 4, wherein the via hole of the second insulating layer has a tapered shape in which a side close to the first insulating layer is widened. 前記第1ビア導体は、前記第2絶縁層に近い側が狭くなったテーパ形状を有する、請求項1から5のいずれかに記載のESD保護装置。   The ESD protection device according to claim 1, wherein the first via conductor has a tapered shape in which a side close to the second insulating layer is narrowed. 前記第2絶縁層の前記ビア孔の内部を貫通するように放電ギャップ部が形成されている、請求項3に記載のESD保護装置。   The ESD protection device according to claim 3, wherein a discharge gap portion is formed so as to penetrate the inside of the via hole of the second insulating layer.
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