JP6107945B2 - Ｅｓｄ保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電気から電子回路を保護するためのＥＳＤ保護装置に関し、特に、放電電極がギャップを隔てて対向しているＥＳＤ保護装置に関する。

下記の特許文献１には、セラミック多層基板内に第１，第２の放電電極が設けられているＥＳＤ保護装置が開示されている。第１，第２の放電電極に接続されるように、補助電極が設けられている。補助電極は、導電性を有しない無機材料によりコーティングされた導電性材料を分散させることにより形成されている。

また、下記の特許文献２には、絶縁性基板上に、放電間隙を介して互いに対向配置された放電電極を備えるチップ型サージアブソーバが開示されている。放電電極と絶縁性基板の間には、絶縁性基板の比誘電率より大きな比誘電率を持つ誘電体層が設けられている。なお、絶縁性基板そのものを上記誘電体層によって形成した場合には、静電容量が増大し、高周波回路に使用することが難しい旨、記載されている。

ＷＯ２００９／０９８９４４ 特開２００２−４３０２１号公報

特許文献１に記載のＥＳＤ保護装置では、補助電極により放電開始電圧の低電圧化が図られているが、なお十分ではなかった。

他方、特許文献２に記載のチップ型サージアブソーバでは、上記誘電体層を設けることにより低電圧化が図られている。特許文献２の発明では、静電容量の増大を防ぐ目的で、誘電体層は放電間隙には設けられていない。すなわち、誘電体層は、絶縁性基板上の放電電極の直下にのみ設けられている。従って、気中放電や沿面放電の内、沿面放電が十分に利用され難かった。よって、放電開始電圧を十分に低電圧化させることが困難であった。

本発明の目的は、放電開始電圧を効果的に低めることができる、ＥＳＤ保護装置を提供することにある。

本発明に係るＥＳＤ保護装置は、基板と、上記基板に設けられており、ギャップを隔てて対向している第１，第２の放電電極と、上記基板より比誘電率が高い高誘電率層とを備える。上記高誘電率層は、上記第１の放電電極と、上記第２の放電電極とを直接的又は間接的に接続するように設けられている。

本発明に係るＥＳＤ保護装置は、好ましくは、上記第１の放電電極と、上記第２の放電電極とを接続するように設けられており、第１，第２の放電電極間の放電を促す放電補助電極をさらに備える。

本発明のＥＳＤ保護装置のある特定の局面では、上記放電補助電極が、導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子を含む。

本発明のＥＳＤ保護装置の他の特定の局面では、上記高誘電率層が、上記放電補助電極に積層するように構成されている。

本発明に係るＥＳＤ保護装置では、好ましくは、上記高誘電率層が、上記ギャップ部分の上方又は下方の少なくとも一方に設けられている。

本発明に係るＥＳＤ保護装置では、好ましくは、上記ギャップに、上記基板よりも比誘電率が低い部分が位置している。上記基板よりも比誘電率が低い部分は空洞であってもよい。また、上記基板よりも比誘電率が低い部分は、基板よりも比誘電率の低い材料により形成されてもよい。好ましくは、基板よりも比誘電率が低い上記材料として、樹脂が用いられる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置は、好ましくは、上記第１，第２の放電電極間のギャップと上記基板の一部を介して重なり合うように設けられた背後電極をさらに備える。

好ましくは、上記基板に設けられており、第１，第２の放電電極にそれぞれ電気的に接続されている第１，第２の外部電極を備え、上記背後電極が、第１，第２の外部電極のうちの一方に電気的に接続されている。もっとも、背後電極は、浮き電極であってもよい。

本発明に係るＥＳＤ保護装置では、好ましくは、上記背後電極が、金属と、上記基板よりも高誘電率の材料とを含む。

本発明に係るＥＳＤ保護装置では、上記第１，第２の放電電極が、上記基板の外表面に配置されていてもよい。

また、本発明に係るＥＳＤ保護装置では、上記第１，第２の放電電極の先端が上記基板内に配置されており、上記ギャップが基板内に位置していてもよい。

本発明に係るＥＳＤ保護装置によれば、基板より比誘電率の高い高誘電率層が第１，第２の放電電極に直接的又は間接的に接続されているため、放電開始電圧を低めることが可能となる。従って、電子回路等において、静電気からの保護をより効果的に果たすことが可能となる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図及びその要部を説明するための部分切欠拡大正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るＥＳＤ保護装置における第１，第２の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を説明するための模式的平面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図及びその要部を示す部分切欠拡大正面断面図である。 図４は、本発明の第２の実施形態における第１，第２の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を示す模式的平面図である。 図５は、第１，第２の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係の変形例を説明するための模式的平面図である。 図６は、第１，第２の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係の他の変形例を説明するための模式的平面図である。 図７は、本発明の第３の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。 図８は、本発明の第３の実施形態のＥＳＤ保護装置における第１，第２の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を示す模式的平面図である。 図９は、本発明の第４の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。 図１０は、本発明の第４の実施形態のＥＳＤ保護装置における第１，第２の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を示す模式的平面図である。 図１１は、本発明の第５の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。 図１２は、本発明の第６の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。 図１３は、本発明の第７の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。 図１４は、本発明の第８の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図及びその要部を示す部分切欠正面断面図である。

ＥＳＤ保護装置１は、基板２を有する。基板２は、適宜の絶縁性材料からなる。本実施形態では、基板２は、セラミック多層基板からなり、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｉを主たる成分として含むＢＡＳ材が用いられている。もっとも、ガラスセラミックスなどの低温焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）が用いられてもよい。また、窒化アルミニウムやアルミナなどの高温で焼結されるセラミックス（ＨＴＣＣ）を用いてもよい。さらには、フェライトなどの磁性体セラミックスが用いられてもよい。基板２の比誘電率は、例えば基板に上記ＢＡＳ材を用いた場合、６程度である。

また、基板２は、セラミックス以外の樹脂等の絶縁性材料で形成されていてもよい。基板２の上面２ａ上に、第１の放電電極３と第２の放電電極４とが形成されている。また、第１，第２の放電電極３，４の先端同士を接続するように、第１，第２の放電電極３，４の下面には、放電補助電極５が設けられている。

放電補助電極５は、基板２の上面２ａにおいて、第１の放電電極３と第２の放電電極４とを接続するように設けられている。図２に示すように、平面視した場合、放電補助電極５は、第１，第２の放電電極３，４の先端同士が対向しているギャップ領域を含む領域に設けられている。

放電補助電極５は、基板２の上面２ａにおいて、導電性を有しない材料で被覆されている導電性粒子６を分散させることにより形成されている。より具体的には、このような導電性粒子を含むペーストを塗布し、焼き付けることにより、形成される。この場合、ペーストに含有されている、導電性を有しない被覆された導電性粒子６が基板２の上面２ａから基板２の表面層に拡散される。その結果、上記放電補助電極が形成される。

放電補助電極５は、第１の放電電極３の先端と第２の放電電極４の先端との間の放電を促すように作用する。

上記導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子を構成する材料については特に限定されない。導電性を有しない材料としては、アルミナなどの絶縁性セラミックス、ガラスなどが挙げられる。また、導電性粒子を構成する材料についても特に限定されず、金属などを適宜用いることができる。このような金属としては、好ましくは、銅または銅を主成分とした銅系合金が用いられる。もっとも、銀、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの他の金属もしくは他の金属を主体とする合金を用いてもよい。

さらに、放電補助電極５には、導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子の他、半導体セラミック粒子が添加されていてもよい。このような半導体セラミック粒子としては、ＳｉＣ、ＴｉＣなどからなる粒子を用いることができる。

本実施形態においては、放電補助電極５の下方に高誘電率層７が設けられている。高誘電率層７とは、基板２より比誘電率が高い材料で形成された層である。上記比誘電率が高い材料は、好ましくは、基板２を構成している材料の２倍以上の比誘電率を有し、かつ１００００以下の比誘電率であることが好ましい。この範囲内であれば、基板２と高誘電率層７との間の比誘電率差が十分に大きい。従って、後述の電界集中作用及び充電作用を効果的に発現させることができる。そのため、放電開始電圧をより一層効果的に低めることができる。

高誘電率層７を形成する材料としては、基板２より比誘電率が高い材料であれば特に限定されない。高誘電率層７を形成する材料としては、基板２より比誘電率が高いセラミック材料が好適に用いられる。このような、セラミック材料としては、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウムなどが挙げられる。チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウムなどの比誘電率は３０以上、１００００以下程度である。

高誘電率層７は、上記第１の放電電極３の先端と、上記第２の放電電極４の先端とを直接的又は間接的に接続するように設けられている。本実施形態においては、高誘電率層７が、上記放電補助電極５に積層されている。従って、高誘電率層７は、上記第１の放電電極の先端と、上記第２の放電電極の先端とを間接的に接続するように設けられている。もっとも、高誘電率層７は、放電補助電極５を介さずに、第１の放電電極３の先端と、第２の放電電極４の先端とを直接的に接続してもよい。また、本実施形態において、高誘電率層７は、放電補助電極と同じ形状であり、かつ放電補助電極５の直下に設けられている。よって、平面視した場合、高誘電率層７は、図２に示した放電補助電極５と同じ位置に設けられている。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１，第２の放電電極３，４の先端同士が対向しているギャップ部分には、樹脂層８が形成されている。樹脂層８は、合成樹脂からなり、その比誘電率が、基板２の比誘電率よりも低い。このような樹脂層８を構成する樹脂としては、シリコーン樹脂などを挙げることができる。

また、本実施形態では、上記放電電極３，４を形成した後に、上記樹脂層８が形成されている。従って、樹脂層８は、樹脂層８を構成する樹脂が上記ギャップを埋めるように付与することにより形成される。よって、本実施形態では、樹脂層８の上面が、第１，第２の放電電極３，４の上面と面一とされている。

また、上記第１，第２の放電電極３，４及び樹脂層８を被覆するように、第２の樹脂層９が形成されている。第２の樹脂層９は第１の樹脂層８よりも比誘電率が高い樹脂からなる。このような樹脂としては、エポキシ樹脂などを挙げることができる。ただし、本実施形態において、第１，第２の樹脂層８，９は必ずしも設けられていなくてもよい。例えば、第１の樹脂層８の代わりに空洞が設けられていてもよい。また、第１，第２の樹脂層８、９が同じ材料から形成されていてもよい。

図１（ａ）に示すように、第１，第２の放電電極３，４に電気的に接続されるように、第１，第２の外部電極１０，１１が形成されている。第１，第２の外部電極１０，１１は、基板２の上面において第１，第２の放電電極３，４にそれぞれ電気的に接続されている。第１，第２の外部電極１０，１１は、基板２の側面を経て下面に至っている。第１，第２の外部電極１０，１１は、適宜の金属もしくは合金からなる。

基板２内には、背後電極１２が形成されている。背後電極１２は、図２に示すように、平面視した場合、上記第１，第２の放電電極３，４が対向しているギャップ部分と重なる位置に設けられている。

背後電極１２は、第１，第２の放電電極３，４及び高誘電率層７と、基板２の一部の層を介して対向されている。本実施形態では、基板２はセラミック多層基板からなる。従って、背後電極１２は、基板２の製造工程において形成することができる。

背後電極１２は、適宜の導電性材料により形成することができる。好ましくは、背後電極１２は、金属を主体とする。このような金属材料としては、第１，第２の放電電極３，４に用いた金属と同様の金属を用いることができる。

ＥＳＤ保護装置１は、第１，第２の放電電極３，４の先端同士を接続するように、放電補助電極５及び該放電補助電極５に積層している高誘電率層７を備える。そのため、放電開始電圧を効果的に低めることができる。これは、第１，第２の放電電極３，４の近傍に誘電率が異なる材料が配置されることによる。すなわち、第１，第２の放電電極３，４の表面付近において、樹脂層８、放電補助電極６、高誘電率層７等の誘電率が異なる材料が存在している。その結果、第１，第２の放電電極３，４の表面、特に先端において電界集中が促進されることとなる。従って、電界集中により、放電の基点となる電子の移動が促される。その結果、放電開始電圧が低くなるものと考えられる。

加えて、本実施形態では、上記放電補助電極５の下に、上記高誘電率層７が設けられていることによっても、放電開始電圧が効果的に低められている。これは、高誘電率層７の存在により電界集中が促され、放電補助電極５で生じる沿面放電が促進されることによる。

加えて、対向する第１，第２の放電電極３，４間の静電容量も高められ、それによって放電時の充電作用が促進されると考えられる。従って、この充電作用の促進によっても、放電開始電圧が低くなっているものと考えられる。なお、本発明におけるＥＳＤ保護装置は、静電容量が過度に増大しないため、高周波回路においても使用できることが、本願発明者らにより確認されている。

さらに、上記背後電極１２が設けられているため、電界集中がより一層促進され、それによっても放電開始電圧がより一層低められている。

もっとも、本発明においては、上記放電補助電極５及び背後電極１２は必ずしも設けられずともよい。例えば、放電補助電極５の代わりに、電圧非直線性特性を有する材料、金属または半導体等が分散されたポーラスな層が設けられていてもよい。

なお、好ましくは、背後電極１２は、第１の外部電極１０または第２の外部電極１１に電気的に接続されていることが望ましい。それによって、放電電極３または放電電極４と背後電極１２との間で静電容量が形成される。該静電容量は、高誘電率層７の存在によりさらに増加する。従って、放電時の充電作用をより一層高めることができ、放電開始電圧をさらに低めることができる。この場合においても、静電容量は過度に増加することなく、高周波回路でも使用できることが、本願発明者らにより確認されている。

加えて、放電により生じた熱を、背後電極１２から背後電極１２に電気的に接続されている外部電極１０または外部電極１１に速やかに放散させることができる。従って、ＥＳＤ保護装置１における熱劣化を抑制することができる。

ＥＳＤ保護装置１の製造に際しては、周知のセラミック多層基板の製造方法に従って基板２を形成することができる。また、放電補助電極５、高誘電率層７、第１，第２の放電電極３，４の形成も容易に行うことができる。従って、製造工程の煩雑さも招かない。

図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るＥＳＤ保護装置２１の正面断面図及びその要部を示す部分切欠拡大正面断面図である。

第２の実施形態のＥＳＤ保護装置２１は、基板２２を有する。基板２２は、第１の実施形態の基板２と同様の材料で形成され得る。

基板２２内に第１，第２の放電電極３，４が配置されている。第１，第２の放電電極３，４の先端同士がギャップを隔てて対向されている。また、第１，第２の放電電極３，４の先端同士を接続するように放電補助電極５が形成されている。第１，第２の放電電極３，４及び放電補助電極５は、形成位置が異なることを除いては第１の実施形態の第１，第２の放電電極３，４及び放電補助電極５と同様に形成されている。従って、第１の実施形態の説明を援用することとする。もっとも本実施形態では、第１，第２の放電電極３，４の先端同士が対向している部分では、空洞２２ｂが設けられている。第１，第２の放電電極３，４の先端は、この空洞２２ｂ内に露出している。従って、第１の放電電極３の先端と第２の放電電極４との先端のギャップは空洞２２ｂ内に位置することとなる。よって、ギャップには、空洞２２ｂを満たしている気体が存在することとなる。気体の比誘電率は、例えば空気では１．０００５９である。従って、基板２の比誘電率に比べ、上記ギャップを構成している部分は相対的に低い誘電率部分となる。

本実施形態においても、第１の実施形態同様、放電補助電極５の下方に高誘電率層７が積層されている。もっとも、本実施形態では、空洞２２ｂの上方にも高誘電率層７Ａが設けられている。高誘電率層７Ａは、高誘電率層７と同じ材料で形成されている。高誘電率層７Ａは、基板２２の空洞２２ｂに臨む面に設けられている。高誘電率層７Ａは、第１，第２の放電電極３，４の先端同士を接続するように構成されている。高誘電率層７と高誘電率層７Ａは、少なくとも一方が設けられていればよいが、本実施形態のように、両方が設けられている方が好ましい。

また、基板２２内においては、高誘電率層７及び第１，第２の放電電極３，４と基板層を介して対向するように背後電極１２が設けられている。背後電極１２は、第１の実施形態の背後電極１２と同様に構成されている。本実施形態では、空洞２２ｂの上方にも、背後電極１２Ａが形成されている。背後電極１２Ａは、背後電極１２と同様の材料で形成されている。また、背後電極１２Ａの平面形状及び平面視した際の位置は、背後電極１２と同一とされている。すなわち、背後電極１２Ａは、図４に示す背後電極１２の位置に設けられている。

第１，第２の放電電極３，４は、第１，第２の外部電極１０，１１に電気的に接続されている。第１，第２の外部電極１０，１１は第１の実施形態の場合と同様にして設けられている。

第２の実施形態のＥＳＤ保護装置２１では、第１の放電電極３と第２の放電電極４との間に静電気が印加されると、沿面放電と気中放電の双方の放電により放電することとなる。この場合においても、第１，第２の放電電極３，４の表面近傍に、放電補助電極５及び高誘電率層７，７Ａが設けられているため、第１の実施形態の場合と同様に、放電開始電圧を効果的に低めることができる。加えて、背後電極１２，１２Ａが設けられていることによっても、放電開始電圧を低めることができる。

さらに、本実施形態においても、背後電極１２，１２Ａが、第１の外部電極１０または第２の外部電極１１に電気的に接続されている場合には、放電開始電圧をより一層低めることができるとともに、熱劣化も抑制することができる。

第２の実施形態のＥＳＤ保護装置２１から明らかなように、本発明においては、第１，第２の放電電極３，４は、基板２２内に位置していてもよい。また、沿面放電だけなく、空洞２２ｂを設けることにより気中放電をも利用してもよい。ただし、本実施形態においては、必ずしも空洞２２ｂや放電補助電極５を設けなくてもよい。この場合、例えば、第１，第２の放電電極３，４の間の領域には、電圧非直線性特性を有する材料、金属または半導体等が分散されたポーラスな層が設けられていてもよい。

なお、本発明において、第１，第２の放電電極３，４、放電補助電極５及び背後電極１２の位置関係については図２及び図４に模式的に示した位置関係に限定されるものではない。すなわち、図５に示すように、第１の放電電極３と第２の放電電極４とを、先端同士ではなく、先端近傍の側辺同士がギャップを隔てて対向するように配置されてもよい。この場合においても、ギャップが設けられている領域に、背後電極１２、放電補助電極５及び高誘電率層７を配置すればよい。さらに、図６に示すように、ギャップの全領域を含むように背後電極１２を配置してもよい。

また、図２においては、第１の放電電極３の先端と第２の放電電極４の先端とがギャップを介して対向している。背後電極１２は、このギャップの一部において、第１，第２の放電電極３，４と平面視した際に重なるように設けられている。このように、背後電極１２の幅方向寸法を、放電電極３，４の幅方向寸法よりも小さくしてもよい。ここで幅方向寸法とは、第１，第２の放電電極３，４が対向している方向と直交する方向をいうものとする。

放電補助電極５については、上記第１，第２の放電電極３，４同士を接続するように設けられている限り、その平面形状は特に限定されない。

また、高誘電率層７についても、上記第１，第２の放電電極３，４同士を直接的又は間接的に接続するように設けられている限り、その平面形状は特に限定されない。

図７は、本発明の第３の実施形態に係るＥＳＤ保護装置３１の正面断面図である。また、図８は、第３の実施形態のＥＳＤ保護装置３１における第１，第２の放電電極３，４と、放電補助電極５と、高誘電率層７と、背後電極１２との位置関係を示す模式的平面図である。図７及び図８に示すように、第３の実施形態では、背後電極１２が基板２２の側面に引き出されており、第２の外部電極１１に電気的に接続されている。その他の点は、第１の実施形態のＥＳＤ保護装置１と同様である。

本実施形態のように、背後電極１２が外部電極１１に電気的に接続されている場合には、放電開始電圧をより一層低めることができる。

なお、第３の実施形態のＥＳＤ保護装置３１は、その他の構造はＥＳＤ保護装置１と同様であるため、ＥＳＤ保護装置１と同様に、放電開始電圧を低めることができ、かつ製造工程の煩雑さも招き難い。

同様に、図９及び図１０は、第４の実施形態に係るＥＳＤ保護装置４１の正面断面図及び該ＥＳＤ保護装置４１における第１，第２の放電電極３，４と、放電補助電極５と、高誘電率層７と、背後電極１２との位置関係を示す模式的平面図である。

第４の実施形態のＥＳＤ保護装置４１は、背後電極１２，１２Ａが外部電極１１に電気的に接続されていることにある。その他の点は、第４の実施形態は第２の実施形態と同様である。

第４の実施形態においても、背後電極１２，１２Ａが、外部電極１１に電気的に接続されているため、放電開始電圧をより一層低めることができる。また、熱劣化も抑制することができる。

第４の実施形態のＥＳＤ保護装置４１は、その他の構造はＥＳＤ保護装置２１と同様であるため、ＥＳＤ保護装置２１と同様に、放電開始電圧を低めることができる。

なお、第１及び第２の実施形態のＥＳＤ保護装置１，２１では、背後電極１２や背後電極１２，１２Ａが設けられていたが、図１１及び図１２に示す第５及び第６の実施形態のように、背後電極を省略してもよい。

さらに、図１３及び図１４に示す第７及び第８の実施形態のように、第１及び第２の実施形態で設けられていた放電補助電極５を省略してもよい。

以下、本発明の具体的な実施例につき説明する。

（実施例１、２及び比較例１）
以下の要領で、第２の実施形態の実施例としての実施例１、２と、比較のための比較例１のＥＳＤ保護装置を作製した。

Ｂａ、Ａｌ及びＳｉを主体とする組成から成り、ＢＡＳ材として知られているセラミック組成のセラミック粉末を用意した（比誘電率：５〜９）。このセラミック粉末に、トルエン及びエキネンを加え混合し、さらにバインダー樹脂と可塑剤とを加え、セラミックスラリーを得た。このセラミックスラリーをドクターブレード法により成形し、厚み５０μｍのマザーのセラミックグリーンシートを得た。また、下記の表１に示す高誘電率粉末と、下記の表２に示す酸化物粉末とを用意した。

なお、表１及び表２における平均粒径Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０は、レーザー回折式流動分布法により求めた平均粒径である。

また、表１及び表２における比表面積（ＳＳＡ）は、窒素ガスを用いたＢＥＴ１点法により求めた値である。

上記高誘電率粉末は、比誘電率が２０００であるチタン酸バリウムの単板を粉砕することにより得たものである。

上記表１に記載の高誘電率粉末と、表２に記載の酸化物粉末と、有機ビヒクル溶液とを混合し、下記の表３に示す組成の高誘電率層ペーストＰ−１を得た。比較のために、酸化物粉末を含まない高誘電率層ペーストＰ−２を作製した。

（放電補助電極ペースト）
平均粒径が２．５μｍであり、Ａｌ含有量が７重量％のＣｕＡｌ合金粉末と、平均粒径が０．５μｍのＢａＯ−Ｓｉ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系ガラスセラミックス粉末と、ターピネオール中にエトセル樹脂を１０重量％溶解した有機ビヒクル溶液を準備し、Ｃｕ合金粉末が全体の１１．２体積％、上記ＢａＯ−Ｓｉ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系ガラスセラミックス粉末が全体の２．８体積％、残りが上記有機ビヒクル溶液を占めるようにこれらを配合し、放電補助電極ペーストを得た。

（空洞形成用ペースト）
平均粒径１μｍの架橋アクリル樹脂ビーズ３８重量％と、ターピネオール中にエトセル樹脂を１０重量％溶解してなる有機ビヒクル溶液６２重量％とを調合し、空洞形成ペーストを得た。

（外部電極ペースト）
平均粒径が１μｍのＣｕ粉末８０重量％と、ガラス転移点が６２０℃で、軟化点が７２０℃であり、平均粒径が１μｍのホウケイ酸アルカリ系ガラスフリット５重量％と、エチルセルロースをターピネオールに溶解してなる有機ビヒクル１５重量％とを混合し、外部端子電極用ペーストを得た。

（放電電極ペースト）
平均粒径１μｍのＣｕ粉末を４０重量％と、平均粒径３μｍのＣｕ粉末を４０重量％と、エチルセルロースとターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクルを２０重量％とを調合し、３本ロールにより混合することにより、放電電極用ペーストを作製した。

（セラミック多層基板の製造）
上述したマザーのセラミックグリーンシート上に、上記高誘電率層ペーストを塗布し、次に上記補助電極ペーストを重ね塗りし、続いて第１，第２の放電電極を形成する位置に放電電極ペーストを重ね塗りした。ギャップの対向距離は２０μｍとした。さらに、上記空洞形成ペーストを塗布し、空洞上部には高誘電率層を重ね塗りし、乾燥した。

上記空洞形成ペーストを塗布したマザーのセラミックグリーンシートの上下に、複数枚のマザーのセラミックグリーンシートを積層し圧着した。このようにして厚み０．３ｍｍのマザーの積層体を得た。

このマザーの積層体を、個々のＥＳＤ保護装置の基板を構成するように、厚み方向に切断し、１．０ｍｍ×０．５ｍｍの平面形状のチップを得た。

なお、放電補助電極ペースト中のＣｕＡｌ合金粉末は、焼成に際し中央がＣｕとなり、外表面に、Ａｌが酸化しＡｌ_２Ｏ_３の絶縁層が形成されることになる。従って、放電補助電極においては、導電性を有しない材料で被覆された金属粒子が分散されることになる。

また、焼成後、放電電極表面近傍に高誘電率層であるチタン酸バリウム層が形成されることになる。

上記のようにしてチップを作製して基板を得た。この基板の両端面に外部電極ペーストを塗布し、焼き付け、外部電極を形成した。さらに外部電極表面にＮｉめっき及びＳｎめっき層を電解めっきにより形成した。上記のようにしてＥＳＤ保護装置を得た。

上記のようにして得た実施例１のＥＳＤ保護装置と、高誘電率層ペーストＰ−２を用いたことを除いては上記実施例１と同様にして得た実施例２のＥＳＤ保護装置とを得た。また、上記のようにして得た実施例１のＥＳＤ保護装置と、高誘電率層ペーストを使用しなかったことを除いては上記実施例１と同様にして得た比較例１のＥＳＤ保護装置を得た。

上記のようにして得た各ＥＳＤ保護装置については、ＩＥＣ規格、ＩＥＣ６１０００−４−２に準拠し、接触放電によりＥＳＤを低い電圧側から印加していった。各印加電圧におけるＥＳＤ保護装置の動作率を求めた。すなわち、１００個のサンプルにおいて、放電が開始したサンプルの数を求め、その割合を動作率とした。なお、動作率の評価記号は以下の通りである。

◎…９０％超〜１００％
○…５０％超〜９０％
△…１０％超〜５０％
×…０％〜１０％

結果を下記の表４に示す。

表４から明らかなように、比較例１に比べ、実施例１によれば、動作率が高められていることがわかる。すなわち放電開始電圧が効果的に低められていることがわかる。さらに、酸化物粉末を含まない実施例２によれば、より一層効果的に放電開始電圧が低められていることがわかる。

また、静電容量については、Ｖｂｉａｓ＝０Ｖ、１ＭＨｚの条件で、アジレント社製ＬＣＲメーターにより測定した。結果を下記の表５に示す。

表５から明らかなように、比較例１に比べ実施例１及び２によれば、静電容量が高くなっていることがわかる。このことから、静電容量増加による充電作用により、放電開始電圧がさらに低められたと考えられる。また、一般的に高周波回路用のＥＳＤ保護装置には、通常、静電容量が０．５ｐＦ以上のものが使用されていることから、実施例１及び２のＥＳＤ保護装置は、高周波回路用としても十分に使用可能である。

（実施例３及び４）
実施例２で用いた放電電極ペーストと同じ組成の電極ペーストを背後電極ペーストとして用意した。

１枚のマザーのセラミックグリーンシートにおいて、上記背後電極ペーストを外部電極と接続しないようにスクリーン印刷した。この背後電極ペーストが印刷されたマザーのセラミックグリーンシートを挿入したことを除いては、実施例１と同様にして実施例３のＥＳＤ保護装置を得た。

また、上記背後電極ペーストの印刷に際し、最終的に一方の外部電極と電気的に接続されるように背後電極ペーストを印刷したことを除いては、上記実施例１と同様にして実施例４のＥＳＤ保護装置を作製した。

実施例３及び４においては、背後電極は、マザーの積層体段階で第１，第２の放電電極３，４が形成されている位置よりも１０μｍ下方に背後電極が位置するように設けた。

上記のようにして得た実施例３及び４のＥＳＤ保護装置について、実施例２と同様にして動作率を評価した。

結果を下記の表６に示す。

表６から明らかなように、実施例３及び４によれば、実施例２に比べて、さらに放電開始電圧を低め得ることがわかる。すなわち、背後電極の形成により、放電開始電圧をより一層低め得ることがわかる。

また、実施例２と同様にして、静電容量を測定した。結果を下記の表７に示す。

静電容量についても実施例３及び４によれば、実施例２に比べてさらに増加している。それによって、充電作用がさらに高められ、放電開始電圧をより一層低めることができたと考えられる。また、実施例３、４においても、静電容量が０．５ｐＦより小さいことから、高周波回路用に使用可能であることが確かめられた。

１…ＥＳＤ保護装置
２…基板
２ａ…上面
３，４…第１，第２の放電電極
５…放電補助電極
６…導電性を有しない材料で被覆されている導電性粒子
７，７Ａ…高誘電率層
８，９…樹脂層
１０，１１…第１，第２の外部電極
１２，１２Ａ…背後電極
２１，３１，４１…ＥＳＤ保護装置
２２…基板
２２ｂ…空洞

Claims (14)

1. 基板と、
   前記基板に設けられており、ギャップを隔てて対向している第１，第２の放電電極と、
   前記第１の放電電極と、前記第２の放電電極とを直接的又は間接的に接続するように設けられており、かつ比誘電率が３０以上の高誘電率層と、
   前記第１，第２の放電電極間のギャップと前記基板の一部を介して重なり合うように設けられた背後電極と、
   前記基板に設けられており、前記第１の放電電極と電気的に接続されている第１の外部電極と、
   前記基板に設けられており、前記第２の放電電極に電気的に接続されている第２の外部電極と、
   を備え、
   前記背後電極が、前記第１及び第２の外部電極のうちの一方に電気的に接続されている、ＥＳＤ保護装置。
2. 基板と、
   前記基板に設けられており、ギャップを隔てて対向している第１，第２の放電電極と、
   前記第１の放電電極と、前記第２の放電電極とを直接的又は間接的に接続するように設けられており、かつ比誘電率が３０以上の高誘電率層と、
   前記第１，第２の放電電極間のギャップと前記基板の一部を介して重なり合うように設けられた背後電極と、
   前記基板に設けられており、前記第１の放電電極と電気的に接続されている第１の外部電極と、
   前記基板に設けられており、前記第２の放電電極に電気的に接続されている第２の外部電極と、
   を備え、
   前記背後電極が、浮き電極である、ＥＳＤ保護装置。
3. 前記第１の放電電極と、前記第２の放電電極とを接続するように設けられており、前記第１，第２の放電電極間の放電を促す放電補助電極をさらに備える、請求項１または２に記載のＥＳＤ保護装置。
4. 前記放電補助電極が、導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子を含む、請求項３に記載のＥＳＤ保護装置。
5. 前記高誘電率層が、前記放電補助電極に積層するように構成されている、請求項３または４に記載のＥＳＤ保護装置。
6. 前記高誘電率層が、前記ギャップ部分の上方又は下方の少なくとも一方に設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
7. 前記ギャップに、前記基板よりも比誘電率が低い部分が位置している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
8. 前記基板よりも比誘電率が低い部分が空洞である、請求項７に記載のＥＳＤ保護装置。
9. 前記基板よりも比誘電率が低い部分が、基板よりも比誘電率の低い材料からなる、請求項７に記載のＥＳＤ保護装置。
10. 前記基板よりも比誘電率が低い材料が樹脂である、請求項９に記載のＥＳＤ保護装置。
11. 前記背後電極が、金属と、前記基板よりも高誘電率の材料とを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
12. 前記第１，第２の放電電極が、前記基板の外表面に配置されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
13. 前記第１，第２の放電電極の先端が前記基板内に配置されており、前記ギャップが基板内に位置している、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
14. 前記背後電極は、前記第１，第２の放電電極の上方及び下方の両方に設けられる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。

Images