JPWO2012090730A1 - Ｅｓｄ保護装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

繰り返し放電した場合であっても放電開始電圧及び放電保護電圧の上昇が生じ難く、さらに放電電極先端の焦げや剥離が生じ難いＥＳＤ保護装置を提供する。絶縁性基板（２）内に空洞（３）が形成されており、該空洞（３）内において先端（４ａ，５ａ）同士がギャップを隔てて対向するように第１，第２の放電電極（４，５）が配置されており、第１の放電電極（４）に電気的に接続されるように絶縁性基板の外表面に第１の外部電極（９）が形成されており、第２の放電電極（５）に電気的に接続されるように絶縁性基板（２）の外表面に第２の外部電極（１０）が形成されており、第１，第２の放電電極（４，５）の先端（４ａ，５ａ）の厚みが、第１，第２の放電電極の残りの部分に比べて相対的に厚くされている、ＥＳＤ保護装置。

Description

本発明は、静電気からの保護を図るためのＥＳＤ保護装置及びその製造方法に関し、より詳細には、絶縁性基板内に設けられた空洞内において放電電極同士が対向している構造を備えるＥＳＤ保護装置及びその製造方法に関する。

従来、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）すなわち静電気放電から電子機器を保護するために、様々なＥＳＤ保護装置が提案されている。

例えば、下記の特許文献１には、絶縁性基板内に第１及び第２の放電電極を配置してなるＥＳＤ保護デバイスが開示されている。特許文献１に記載のＥＳＤ保護デバイスでは、絶縁性基板内に空洞が形成されている。この空洞に露出するようにかつ空洞内で先端同士が対向するように第１，第２の放電電極が形成されている。第１の放電電極は絶縁性基板の一方の端面に引き出されている。絶縁性基板の一対の端面には、それぞれ外部電極が形成されている。このＥＳＤ保護デバイスでは、第１，第２の放電電極が対向している部分において第１，第２の放電電極にまたがるように第１，第２の放電電極の下面側に混合部が形成されている。放電補助部は、金属粒子とセラミック粒子とを含み、該金属粒子及びセラミック粒子が絶縁性基板内の絶縁体材料内に分散している。

特許文献１のＥＳＤ保護デバイスでは、絶縁性基板を構成しているセラミックスと第１，第２の放電電極との焼成時の収縮挙動や収縮後の熱膨張率差を、混合部により緩和することができる。従って、放電開始電圧を高精度に設定することができるとされている。

ＷＯ２００８／１４６５１４Ａ１

ＥＳＤ保護装置では、静電気が加わると、第１，第２の放電電極間において放電が生じる。この静電気が繰り返し印加され、放電を繰り返すうちに、放電電極の先端が放電の際の熱により溶解する。放電電極の先端が溶解すると、第１，第２の放電電極間のギャップの大きさが大きくなり、放電開始電圧すなわち放電保護電圧が高くなる。従って、電子機器を静電気から確実に保護することが困難となるおそれがある。

本発明の目的は、静電気が繰り返し加わった場合であっても、放電ギャップの大きさが大きくなり難く、従って放電開始電圧の上昇が生じ難い、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、内部に空洞を有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板の前記空洞内において、先端同士がギャップを隔てて対向するように配置された第１及び第２の放電電極と、前記第１の放電電極に電気的に接続されており、かつ前記絶縁性基板の外表面に形成された第１の外部電極と、前記第２の放電電極に電気的に接続されており、かつ前記絶縁性基板の外表面に形成された第２の外部電極とを備える。本発明に係るＥＳＤ保護装置では、前記第１及び第２の放電電極の先端の厚みが、前記第１及び第２の放電電極の残りの部分に比べて相対的に厚くされている。

本発明に係るＥＳＤ保護装置のある特定の局面では、前記絶縁性基板が、複数枚のセラミックグリーンシートを積層し焼成することにより得られたセラミック多層基板である。この場合には、周知のセラミックス一体焼成技術を用いて、本発明のＥＳＤ保護装置を得ることができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の他の特定の局面では、前記第１及び第２の放電電極の厚み方向を前記空洞の高さ方向としたときに、該空洞の天井の最も低い部分の高さ方向寸法が、前記第１及び第２の放電電極先端の最も厚みが厚い部分の厚み方向寸法よりも短くされている。それによって、気中放電が起こりやすくなり、ＥＳＤ保護特性を高めることができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置のさらに他の特定の局面では、前記第１，第２の放電電極の先端が、前記先端同士が対向している方向と前記第１，第２の放電電極の厚み方向を含む断面からみたときに直線状の先端面を有する。この場合には、放電開始電圧のばらつきを低減することができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の他の特定の局面では、前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とがギャップを隔てて対向している部分において、前記第１及び第２の放電電極にまたがるように設けられており、金属粒子と、半導体粒子とを含む放電補助部をさらに備える。この場合には、放電開始電圧を放電補助部の形成により低めることができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置のさらに他の特定の局面では、前記放電補助部と前記絶縁性基板との間に設けられたシール層をさらに備える。この場合には、空洞部に、絶縁性基板や放電補助部などの他の材料中に分散されているガラス成分などの空洞内への侵入を抑制することができる。それによって、ガラス成分の侵入による放電電極間の絶縁性の低下を抑制することができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法は、複数枚のセラミックグリーンシートを用意する工程と、少なくとも１枚の前記セラミックグリーンシートに、先端が残りの部分に比べて厚くなるように第１及び第２の放電電極を形成する工程と、前記第１及び第２の放電電極が形成されたセラミックグリーンシートの上下に無地の前記セラミックグリーンシートを積層し、積層体を得る工程と、前記積層体を焼成して、第１，第２の放電電極の先端同士が対向している部分に空洞を有する絶縁性基板を形成する工程と、前記第１及び第２の放電電極に電気的に接続される第１及び第２の外部電極を形成する工程とを備える。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法のある特定の局面では、前記少なくとも１枚のセラミックグリーンシートに第１，第２の放電電極を形成する工程において、該第１及び第２の放電電極を形成するに先立ち、あるいは第１，第２の放電電極を形成した後に、焼成に際して気化する材料からなる空洞形成用材料を付与する工程をさらに備える。この場合には、セラミックスの焼成に際し、空洞形成用材料を気化させ、発生したガスを利用して空洞を形成することができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法の他の特定の局面では、前記空洞形成用材料の高さ方向寸法を、前記第１，第２の放電電極の先端の最も厚みの厚い部分の厚みよりも低くなるように前記空洞形成用材料を付与する。この場合には、形成される空洞の高さを、第１，第２の放電電極の先端の厚みよりも低くすることができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記第１，第２の放電電極を形成する工程において、前記第１，第２の放電電極の形成に先立ち、あるいは前記第１，第２の放電電極形成後に、第１，第２の放電電極にまたがるように、金属材料と半導体材料とを分散してなる放電補助部を形成する。この場合には、放電補助部の形成により、放電開始電圧を低めることができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記セラミックグリーンシート上に前記放電補助部を形成するに際し、前記セラミックグリーンシート上にシール層を形成し、該シール層上に前記放電補助部を形成する。この場合には、シール層により、絶縁性基板を構成している材料中のガラス成分などの空洞への侵入を抑制することができ、それによって放電補助部等の侵食を抑制でき、第１，第２の放電電極間の絶縁性の低下を抑制することができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置によれば、第１の放電電極及び第２の放電電極の先端の厚みが、残りの部分に比べて相対的に厚くされているので、放電が繰り返されたとしても、第１，第２の放電電極の先端の溶解によるギャップの拡大を抑制することができる。従って、放電開始電圧の上昇を抑制でき、ＥＳＤ保護装置の繰り返し耐性を高めることができる。さらに、静電気が繰り返し印加され、放電を繰り返したとしても、第１，第２の放電電極の先端における焦げや破壊を抑制することができる。

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法によれば、周知のセラミックス一体焼成技術を用いて、本発明のＥＳＤ保護装置を提供することが可能となる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る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２は、本発明の第２の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の要部を示す部分切欠正面断面図である。 図３は、本発明の第３の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の要部を示す部分切欠正面断面図である。 図４は、本発明の第４の実施形態に係るＥＳＤ保護装置の要部を示す部分切欠正面断面図である。 図５は、比較例として用意したＥＳＤ保護装置の要部を示す部分切欠正面断面図である。

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拡大正面断面図である。ＥＳＤ保護装置１は、絶縁性基板２を有する。絶縁性基板２は、本実施形態では、複数枚のセラミックグリーンシートを積層してなる一体焼成型のセラミック多層基板からなる。

上記絶縁性基板２は、適宜の絶縁性セラミックスにより構成することができる。本実施形態では、Ｂａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ系の低温焼成型セラミックス（ＬＴＣＣ）からなる。

絶縁性基板２は、基板層２ａ，２ｂを有する。基板層２ａ上には、空洞３が形成されている。空洞３に臨むように、第１，第２の放電電極４，５が基板層２ａ上に形成されている。第１，第２の放電電極４の先端４ａ，５ａ同士が、空洞３内においてギャップを隔てて対向している。放電電極４，５のギャップは２０〜５０μｍが好ましい。

本実施形態の特徴は、第１，第２の放電電極４，５において、先端４ａ，５ａ部分の厚みが残りの部分よりも厚くされていることにある。より具体的には、先端４ａ，５ａから、空洞３内に位置している部分までの放電電極部分の厚みが残りの放電電極部分の厚みよりも厚くされている。先端４ａ，５ａ部分の以外の厚みが５〜２５μｍである場合には、先端４ａ，５ａ部分は１０〜５０μｍであるのが好ましい。なお、放電電極４，５における相対的に厚みが厚い先端部分は、放電電極４，５の先端より５〜５０μｍの長さまでの範囲であればよい。放電電極４，５における厚みが厚い先端部分は、放電補助部８に接している。

相対的に厚みの厚い放電電極部分を先端部分に設けることにより、後述するように、放電を繰り返した場合におけるギャップの拡大を抑制することができる。

上記放電電極４，５はＣｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｎｉなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

また、本実施形態では、基板層２ａ上に、下部シール層６が設けられている。また、空洞３の天井を覆うように上部シール層７が形成されている。下部シール層６及び上部シール層７は、絶縁性基板２を構成しているセラミックスよりも焼結温度が高いセラミックスからなる。本実施形態では、下部シール層６及び上部シール層７は、Ａｌ_２Ｏ_３からなる。下部シール層６及び上部シール層７が設けられているため、絶縁性基板２を形成するのに用いたセラミックグリーンシート中のガラス成分が空洞３内に侵入することを防止することができる。空洞３内にガラス成分が侵入すると、後述の放電補助部や放電補助部に分散されているセラミック粒子などの絶縁性材料を侵食する。そのため、第１，第２の放電電極４，５間の絶縁性を低下させるおそれがある。下部シール層６及び上部シール層７を設けることにより、空洞３の周囲を確実にシールすることができる。なお、下部シール層６及び上部シール層７は形成されなくてもよい。

下部シール層６上には、放電補助部８が形成されている。図１（ｂ）に示すように、放電補助部８は、絶縁性粉末により表面が被覆されている金属粒子８ａと、半導体セラミック粒子８ｂとを有する。

放電補助部８は、上記金属粒子８ａ及び半導体セラミック粒子８ｂを有するため、第１，第２の放電電極４，５間の放電電圧を低めることができる。

絶縁性粉末としては、Ａｌ_２Ｏ_３などの適宜の無機材料粉末を挙げることができる。また、金属粒子自体は、Ｃｕ、Ｎｉなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

上記半導体セラミック粒子８ｂに用いられる半導体セラミックスとしては、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデンもしくは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、窒化バナジウムもしくは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、ケイ化モリブデンもしくは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、ホウ化モリブデンもしくはホウ化タングステンなどのホウ化物または酸化亜鉛もしくはチタン酸ストロンチウム等の酸化物などを挙げることができる。特に、比較的安価でありかつ様々な粒径の粒子が市販されているため、炭化ケイ素が特に好ましい。

また、上記半導体セラミックスは、１種のみが用いられてもよく、２種以上併用されてもよい。さらに、上記半導体セラミック粒子８ｂを、適宜、アルミナなどの絶縁性セラミック材料と混合して用いてもよい。

上記放電補助部では、上記無機絶縁性粉末で表面が被覆された金属粒子８ａ及び半導体セラミック粒子８ｂが分散されているため、第１の放電電極４の先端４ａと第２の放電電極５の先端５ａとの間における沿面放電が生じやすくなる。そのため、放電開始電圧を低めることができる。よって、静電気からの保護をより効果的に図ることができる。

なお、図１（ａ）および（ｂ）においては、上記放電補助部は放電電極４，５の下に入り込むように形成されているが、第１，２の放電電極４，５の先端間のギャップ部分にのみ形成されてもよい。また、放電補助部は形成されなくてもよい。

絶縁性基板２の端面２ｃ，２ｄには、第１，第２の外部電極９，１０が形成されている。外部電極９，１０は、導電ペーストの塗布及び焼き付け等の適宜の方法により形成することができる。また、外部電極９，１０を構成する金属材料についても特に限定されず、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｎｉまたはこれらの合金などを適宜用いることができる。

本実施形態のＥＳＤ保護装置１の特徴は、上記のように、第１，第２の放電電極４，５の先端部分における肉厚が、先端部分以外の残りの部分の放電電極の肉厚よりも厚くされていること、並びに空洞３の高さの最も低い部分の高さ方向寸法Ｈが、第１，第２の放電電極４，５の最も厚みの厚い部分よりも低くなっていることにある。それによって、以下の効果が得られる。

まず、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａ近傍部分において肉厚が相対的に厚くされているため、前述した繰り返し耐性を高めることができる。すなわち、静電気が印加されると、第１の放電電極４の先端４ａと、第２の放電電極５の先端５ａとの間で放電が生じる。静電気が繰り返し印加されるうちに、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａ、特に電子が衝突される側の電位に接続される放電電極の先端が熱により放電電極の先端部分が溶解したり、焦げたりする。その結果、第１，第２の放電電極４の先端４ａと第２の放電電極５の先端５ａとの間のギャップの寸法が大きくなる。ギャップの寸法が大きくなると、放電開始電圧が高くなる。従って、電子機器等を静電気から確実に保護することが困難となる。

これに対して、ＥＳＤ保護装置１では、放電が繰り返されたとしても、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａ部分の肉厚が相対的に厚くなっているため、一部が溶解したとしても、ギャップＧの寸法の増大を抑制することができる。

加えて、本実施形態のＥＳＤ保護装置１では、正面断面視において、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａ部分において、端面４ｂ，５ｂが直線状とされている。すなわち、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａ同士が対向している方向と、第１，第２の放電電極４，５の厚み方向を含む断面からみた場合に、先端面である端面４ｂ，５ｂが直線状の形状を有する。そのため、ギャップＧの寸法のばらつきが生じ難いため、それによって放電開始電極のばらつきを小さくすることも可能とされている。

さらに、本実施形態のＥＳＤ保護装置１では、放電は、沿面放電と、空洞３内における気中放電とを利用している。そして、空洞３の天井の高さの最も低い部分、すなわち放電電極４，５の先端４ａ，５ａ間の領域において、空洞３の高さが最も低い部分が存在する。そして、この空洞の最も高さの低い部分が、放電電極４，５の先端の肉厚の厚い部分の最も肉厚の厚い部分の厚み方向寸法よりも小さくされている。空洞の高さが低いと、気中放電が起こりやすくなる。そのため、放電開始電圧を低めることが可能とされている。よって、静電気からの保護をより確実に行うことが可能とされている。

また、放電補助部８が設けられていることによっても、放電開始電圧を低め、かつ放電開始電圧を低めることが可能とされているため、それによっても、静電気からの保護をより確実に図ることが可能とされている。

加えて、前述したように、下部シール層６及び上部シール層７が設けられていることによって、第１，第２の放電電極４，５間の絶縁性の低下も抑制されている。

次に、ＥＳＤ保護装置１の製造方法の一例を説明する。ＥＳＤ保護装置１を製造するに際しては、複数枚のセラミックグリーンシートを用意する。このセラミックグリーンシートのうち、１枚のセラミックグリーンシート上において、下部シール層６を形成するセラミックペーストを塗布する。次に、セラミックペーストを乾燥させた後に、放電補助部８を形成するための複合ペーストを塗布する。この複合ペーストとしては、上記金属粒子８ａと、半導体セラミック粒子８ｂと、バインダー樹脂と、溶剤とを含む複合ペーストを用いればよい。上記基材としてのセラミック粒子については、絶縁性基板２を構成するセラミック粉末と同じもの、あるいは異なる適宜の絶縁性セラミック粉末を用いることができる。

しかる後、上記複合ペーストを乾燥させた後、第１，第２の放電電極４，５を形成する。第１，第２の放電電極４，５の形成に際しては、導電ペーストの印刷、あるいは転写法を用いることができる。導電ペーストの印刷の場合には、導電ペーストをスクリーン印刷し、放電電極４，５の先端部分のみ、複数回スクリーン印際を繰り返し、相対的に先端側部分の厚みを厚くすればよい。印刷パターンの印刷精度を調整したり、放電電極ペーストの溶剤の種類を変更したり、ペーストの乾燥温度を調整することにより、先端部分の形状を正面断面視で直線状に形成したり、先端の厚みが丸くなった形状にすることができる。

また、転写法によれば、端面４ｂ，５ｂが平坦である第１，第２の放電電極４，５を形成することができる。すなわち、図示しない支持シート上に、上記第１，第２の放電電極４，５を凸型とした場合、該凸型と嵌まり合う凹型の形状となるように樹脂ペーストを有し、硬化させる。しかる後、フィルム上において、上記樹脂ペースト硬化物層が設けられていない領域に導電ペーストを印刷し、乾燥する。次に、硬化した樹脂ペースト層を溶剤により除去する方法等の適宜の方法により除去する。しかる後、支持フィルム上の乾燥された導電ペースト層をセラミックグリーンシート上に転写する。このようにして、セラミックグリーンシート上に第１，第２の放電電極４，５を形成することができる。転写法によれば、樹脂ペースト硬化物層の端面の精度を高めておけば、図１（ｂ）に示した端面４ｂ，５ｂのように平面性に優れ、正面断面視で直線状の先端面をさらに高精度に形成することができる。

次に、第１，第２の放電電極４，５の先端同士が対向している部分に空洞形成用の樹脂ペーストを印刷する。次に、上部シール層７を形成するためのセラミックペーストを塗布する。なお、空洞形成用樹脂ペーストの塗布は、第１，第２の放電電極４，５の形成に先立ち行われてもよい。

ところで、本実施形態のＥＳＤ保護装置１では、空洞３の高さが、前述したように、ギャップの中央において低くなっている。このような構成は、空洞形成用の樹脂ペーストの塗布厚みを、薄くしておくことにより達成し得る。すなわち、樹脂ペーストの塗布厚みを、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａ近傍の肉厚よりも薄くすればよい。それによって、樹脂ペーストの気化やセラミックグリーンシート中のバインダーの気化により生じたガスにより空洞３が形成されるが、空洞３の体積を小さくすることができる。しかも上記積層体を得た段階で厚み方向に加圧するため、上部のセラミックグリーンシートが、相対的に肉厚の厚い空洞形成用の樹脂ペースト側に凸状、すなわち下に凸状となるように変形する。よって、焼成後に、図示のように、中央部分で天井の高さが低くなっている空洞３を容易に形成することができる。なお、樹脂ペーストを塗布せずに空洞部を形成してもよい。ただし、樹脂ペーストを塗布しないと空洞部の上部のセラミックグリーンシートが下に凸状となるように変形した際に、空洞部の下部のセラミックグリーンシートにくっつくことがあるため、安定して空洞部を作ることができない場合がある。したがって、空洞部の中央部にのみ樹脂ペーストを塗布することにより、空洞部を形成してもよい。この場合、より安定して高さの低い空洞を形成することができる。

なお、上記製造工程において、放電補助部及び第１，第２の放電で４，５を形成した後に、空洞３を形成するための樹脂ペーストを付与したが、樹脂ペーストの付与は、第１，第２の放電電極４，５の形成に先立ち行ってもよい。

また、第１，第２の外部電極９，１０は、焼成により絶縁性基板２を得た後に、絶縁性基板２の端面に導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより形成してもよく、あるいは積層体を得た後に、導電ペーストを塗布し、積層体を焼成して絶縁性基板２を得る工程において導電ペーストを焼き付けて外部電極９，１０を完成させてもよい。

上記空洞３を形成する樹脂ペーストとしては、絶縁性基板２を焼成する温度において気化し、ガスを発生させる適宜の樹脂を含むペーストを用いることができる。このような樹脂としては、ポリプロピレン、エチルセルロースまたはアクリル樹脂などの適宜の合成樹脂を用いることができる。

上記のようにして第１，第２の放電電極等が積層されたセラミックグリーンシートの上下に無地のセラミックグリーンシートを積層し、厚み方向に加圧する。それによって積層体を得る。

この積層体の両端面に導電ペーストを塗布する。しかる後、積層体を焼成する。それによって、上記実施形態のＥＳＤ保護装置１を得ることができる。

なお、外部電極の形成は、絶縁性基板２を焼成により得た後に行ってもよい。

図２は、第２の実施形態に係るＥＳＤ保護装置２１の要部を示す部分切欠正面断面図である。第２の実施形態のＥＳＤ保護装置２１では、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａが丸みを帯びていることを除いては、第１の実施形態のＥＳＤ保護装置１と同様である。従って、同一部分については同一の参照番号を付することにより、第１の実施形態の説明を援用することにより説明を省略する。

第２の実施形態のＥＳＤ保護装置２１のように、第１の放電電極４の先端４ａ及び第２の放電電極５の先端５ａは、丸みを帯びていてもよく、この場合においても、先端部分における第１，第２の放電電極４，５の肉厚が、残りの部分の肉厚よりも厚くされているため、放電が繰り返し起こったとしても、放電ギャップの拡大を確実に抑制することができる。

また、ＥＳＤ保護装置２１は、上記の点を除けば、第１の実施形態と同様であるため、その他の点については、第１の実施形態のＥＳＤ保護装置１と同様の作用効果を奏する。

図３は、本発明の第３の実施形態に係るＥＳＤ保護装置３１の要部を示す部分切欠正面断面図である。第３の実施形態のＥＳＤ保護装置３１では、空洞３の形状が、正面断面視において図示のように上方に膨らんだドーム状の形状とされている。その他の点については、ＥＳＤ保護装置３１はＥＳＤ保護装置１と同様である。

このように、空洞３の上面は、上方に凸状であるドーム状の形状を有していてもよい。空洞３の形成に際しては、空洞形成材料である樹脂ペーストを付与し、セラミックスの焼成に際し気化させることにより形成することができる。

空洞３は、樹脂ペーストの気化だけでなく、セラミックグリーンシート中のバインダー樹脂の気化等により発生するガスによっても発生される。従って、最初に塗布した空洞形成材料の体積よりも大きくなり、図３に示すように上方に凸状の空洞３が形成されるのが普通である。この場合においても、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａの肉厚が相対的に厚くされており、さらに端面４ｂ，５ｂの平坦性に優れているため、ＥＳＤ保護装置の繰り返し耐性を高めることができ、かつ放電開始電圧のばらつきを小さくすることができる。

もっとも、第３の実施形態に比べ、第１の実施形態や第２の実施形態では、前述したように、空洞３の最も高さの低い部分が、放電電極４，５の先端の最も肉厚の厚い部分における空洞の高さよりも低くされているため、気中放電がより一層起こりやすくなり、好ましい。

第３の実施形態のＥＳＤ保護装置３１は、その他の点においては、第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態のＥＳＤ保護装置１と同様の作用効果を奏する。

図４は、本発明の第４の実施形態に係るＥＳＤ保護装置４１の部分切欠正面断面図である。第４の実施形態のＥＳＤ保護装置４１では、ＥＳＤ保護装置２１と同様に、第１，第２の放電電極４，５の先端４ａ，５ａが正面断面視において丸みを帯びており、かつＥＳＤ保護装置３１と同様に、空洞３の天井がドーム状の形状を有している。このように、本発明においては、第１，第２の放電電極４，５の先端が正面断面視において丸みを帯びていてもよく、また空洞３が上方に凸のドーム状の形状を有している構造であってもよい。この場合においても、その他の点については第１の実施形態のＥＳＤ保護装置１と同様であるため、静電気からの保護に際しての繰り返し耐性を高めることができ、第１の実施形態のＥＳＤ保護装置１と同様の作用効果を奏する。

次に、具体的実験例につき説明する。

（実施例１）
Ｂａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ系セラミック組成物を用意し、７００〜９００℃で仮焼した。得られた仮焼粉末を粉砕し、原料セラミック粉末を得た。この原料セラミック粉末に、トルエン及びエキネンの混合溶媒を加え混合し、さらに樹脂バインダー及び可塑剤を添加しセラミックスラリーを得た。このようにして得た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さ５０μｍのセラミックグリーンシートを得た。上記のようにして、厚さ５０μｍの複数枚のセラミックグリーンシートを用意した。

また、１枚のセラミックグリーンシート上に、シール層６を形成するためのセラミックペーストを１０μｍの厚みに印刷し乾燥した。用いたセラミックペーストとしては、Ａｌ_２Ｏ_３を含むセラミックペーストを用いた。

上記セラミックペーストを乾燥させた後に、放電補助部８を形成するための複合ペーストを塗布し、乾燥させた。この複合ペーストとしては、平均粒径が２μｍのＣｕ粉末の表面に平均粒径数ｎｍ〜数十ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を付着させてコーティングしてなる金属粒子８ａと、平均粒径１μｍの炭化ケイ素粒子とを所定の割合で秤量し、これにバインダー樹脂及び溶剤を添加することにより調製した。バインダー樹脂と溶剤の合計が、ペースト中２０重量％を占め、残りが上記金属粒子８ａ及び半導体セラミック粒子８ｂを占めるように上記複合ペーストを調製した。

また、第１，第２の放電電極４，５を形成するための導電ペーストとして、平均粒径約２μｍのＣｕ粉末８０重量％と、エチルセルロースからなるバインダー樹脂２０重量％とを含む固形分に対し溶剤を添加し、混合してなる導電ペーストを用いた。この導電ペーストをスクリーン印刷した。具体的には、１５μｍの厚みにスクリーン印刷し、再度第１，第２の放電電極４，５の先端部分において数回スクリーン印刷し、先端部分の厚みを、４０μｍの厚みとした。

次に、上記第１，第２の放電電極４，５間に５μｍの厚みとなるように、樹脂ペーストを付与した。樹脂ペーストとしては、アクリル樹脂と溶剤とを混練してなる樹脂ペーストを用いた。

次に、上記第１，第２の放電電極４，５の先端部分と上記樹脂ペースト上にシール層６を形成するためのセラミックペーストを１０μｍの厚みに印刷し乾燥した。

上記セラミックグリーンシートの上下に無地の前述したセラミックグリーンシートをそれぞれ複数枚積層し、厚み方向に加圧して積層体を得た。この積層体の両端面に、外部電極９，１０を形成するためのＣｕペーストを塗布した。しかる後、上記積層体を焼成し、ＥＳＤ保護装置１を得た。

上記ＥＳＤ保護装置１では、第１，第２の放電電極４，５間の距離すなわちギャップの寸法は焼成後で３０μｍであった。

また、第１，第２の放電電極４，５の焼成後の厚みは、先端側の最も肉厚の厚い部分は３０μｍ、先端側以外の残りの部分の厚みは１０μｍであった。形成された空洞３の最も高さが低い部分の寸法は１０μｍあった。

（実施例２）
第２の実施形態のＥＳＤ保護装置２１を作製した。第１，第２の放電電極４，５の形成に際し、実施例１と同様にして導電ペーストを複数回印刷した。但し、印刷パターンの印刷精度を変えることにより、先端の厚みが丸くなった第１，第２の放電電極４，５を形成した。

第１，第２の放電電極４，５の先端間のギャップの寸法は３０μｍであった。また、第１，第２の放電電極４，５の最も厚みの厚い部分の肉厚は３０μｍであった。空洞３の最も低い部分の高さ方向寸法は１０μｍであった。

（実施例３）
図３に示した第３の実施形態のＥＳＤ保護装置３１を形成した。ここでは、空洞３の形成に用いる樹脂ペーストの塗布厚みを２０μｍとしたことを除いては、実施例１と同様にした。その結果、図３に示したように、中央において天井が上方に凸状、すなわちドーム状の空洞３を形成することができた。第１，第２の放電電極間のギャップの距離は３０μｍであった。第１，第２の放電電極の最も肉厚の厚い部分の厚みは３０μｍであった。空洞３の中央の最も天井が高い部分の高さは３５μｍであった。

（実施例４）
実施例２と同様にして第１，第２の放電電極を形成し、実施例３と同様にして空洞形成用の樹脂ペーストを付与したことを除いては実施例１と同様とした。

第１，第２の放電電極間のギャップの寸法は３０μｍであった。第１，第２の放電電極の先端側の最も肉厚の厚い部分の厚みは３０μｍであった。空洞３の最も高さが高い中央部分における高さは３５μｍであった。

（比較例）
第１，第２の放電電極の形成に際し導電ペーストを一度のみ印刷したことを除いては、実施例１と同様にしてＥＳＤ保護装置を作製した。従って、図５に示すように、基板層２ａ，２ｂ間に空洞３が形成されているが、第１，第２の放電電極１２１，１２２の先端１２１ａ，１２２ａ近傍の肉厚は、残りの部分よりも薄くなっている。すなわち、第１，第２の放電電極１２１，１２２では、先端１２１ａ，１２２ａにいくにつれて、厚みが薄くなっている。また、空洞３は、中央において上方に凸状であるドーム状の形状を有していた。

第１，第２の放電電極１２１，１２２間のギャップの寸法は３０μｍであった。また、空洞３の中央の最も天井が高い部分の高さは２０μｍであった。第１，第２の放電電極１２１，１２２の最も肉厚の厚い部分すなわち先端１２１ａ，１２２ａ近傍以外の残りの部分の肉厚は１０μｍであった。

上記実施例１〜４及び比較例のＥＳＤ保護装置について、（１）ＥＳＤ放電応答性及び（２）ＥＳＤ繰り返し耐性を以下の要領で評価した。

（１）ＥＳＤに対する放電応答性
ＥＳＤに対する放電応答性は、ＩＥＣの規格、ＩＥＣ６１０００−４−２に定められている、静電気放電イミュニティ試験によって行った。接触放電にて８ｋＶ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。保護回路側で検出されたピーク電圧が６００Ｖを超えるものを放電応答性が不良（×印）、ピーク電圧が４５０〜６００Ｖのものを放電応答性が良好（○印）、ピーク電圧が４５０Ｖ未満のものを放電応答性が特に良好（◎印）と判定した。

（２）ＥＳＤ繰り返し耐性
接触放電にて２ｋＶ印加を２０回、３ｋＶ印加を２０回、４ｋＶ印加を２０回、６ｋＶ印加を２０回、８ｋＶ印加を２０回行い、続いて、前記のＥＳＤに対する放電応答性を評価した。保護回路側で検出されたピーク電圧が６００Ｖを超えるものをＥＳＤ繰り返し耐性が不良（×印）、ピーク電圧が４５０〜６００ＶのものをＥＳＤ繰り返し耐性が良好（○印）、ピーク電圧が４５０Ｖ未満のものをＥＳＤ繰り返し耐性が特に良好（◎印）と判定した。

結果を下記の表１に示す。

表１から明らかなように、比較例のＥＳＤ保護装置では、ＥＳＤ繰り返し耐性が十分でないのに対し、実施例１〜４では、ＥＳＤ繰り返し耐性において優れている。特に、空洞中央の高さが低くなっている実施例１及び実施例２では、ＥＳＤ繰り返し耐性を、実施例３及び実施例４に比べてより一層高め得ることがわかる。これは、気中放電が起こりやすくなっているためと考えられる。同様に、実施例１及び実施例２では、ＥＳＤ放電応答性についても、実施例３及び実施例４や比較例に比べて高められている。これは、気中放電が起こりやすくなっているためと考えられる。

さらに、実施例１〜４の比較例のＥＳＤ保護デバイスをそれぞれ３０個作製し、放電開始電圧を測定したところ、放電開始電圧のばらつきは、実施例１及び実施例３では、σで４０以下であるのに対し、実施例２及び実施例４ではσで４０超、６０以下、比較例ではσ＝７０超、８０以下であった。従って、第１，第２の放電電極の端面４ｂ，５ｂが平坦である実施例１，３では、放電開始電圧のばらつきを抑制し得ることもわかる。

１…ＥＳＤ保護装置
２…絶縁性基板
２ａ，２ｂ…基板層
２ｃ，２ｄ…端面
３…空洞
４，５…第１，第２の放電電極
４ａ，５ａ…先端
４ｂ，５ｂ…端面
６…下部シール層
７…上部シール層
８…放電補助部
８ａ…金属粒子
８ｂ…半導体セラミック粒子
９，１０…第１，第２の外部電極
２１…ＥＳＤ保護装置
３１…ＥＳＤ保護装置
４１…ＥＳＤ保護装置
１２１，１２２…第１，第２の放電電極
１２１ａ，１２２ａ…先端

Claims (11)

1. 内部に空洞を有する絶縁性基板と、
   前記絶縁性基板の前記空洞内において、先端同士がギャップを隔てて対向するように配置された第１及び第２の放電電極と、
   前記第１の放電電極に電気的に接続されており、かつ前記絶縁性基板の外表面に形成された第１の外部電極と、
   前記第２の放電電極に電気的に接続されており、かつ前記絶縁性基板の外表面に形成された第２の外部電極とを備え、
   前記第１及び第２の放電電極の先端の厚みが、前記第１及び第２の放電電極の残りの部分に比べて相対的に厚くされている、ＥＳＤ保護装置。
2. 前記絶縁性基板が、複数枚のセラミックグリーンシートを積層し焼成することにより得られたセラミック多層基板である、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置。
3. 前記第１及び第２の放電電極の厚み方向を前記空洞の高さ方向としたときに、該空洞の天井の最も低い部分の高さ方向寸法が、前記第１及び第２の放電電極先端の最も厚い部分の厚み方向寸法よりも短い、請求項１または２に記載のＥＳＤ保護装置。
4. 前記第１，第２の放電電極の先端が、前記先端同士が対向している方向と前記第１，第２の放電電極の厚み方向を含む断面からみたときに直線状の先端面を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
5. 前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とがギャップを隔てて対向している部分において、前記第１及び第２の放電電極にまたがるように設けられており、金属粒子と、半導体粒子とを含む放電補助部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
6. 前記放電補助部と前記絶縁性基板との間に設けられたシール層をさらに備える、請求項５に記載のＥＳＤ保護装置。
7. 複数枚のセラミックグリーンシートを用意する工程と、
   少なくとも１枚の前記セラミックグリーンシートに、先端が残りの部分に比べて厚くなるように第１及び第２の放電電極を形成する工程と、
   前記第１及び第２の放電電極が形成されたセラミックグリーンシートの上下に無地の前記セラミックグリーンシートを積層し、積層体を得る工程と、
   前記積層体を焼成して、第１，第２の放電電極の先端同士が対向している部分に空洞を有する絶縁性基板を形成する工程と、
   前記第１及び第２の放電電極に電気的に接続される第１及び第２の外部電極を形成する工程とを備える、ＥＳＤ保護装置の製造方法。
8. 前記少なくとも１枚のセラミックグリーンシートに第１，第２の放電電極を形成する工程において、該第１及び第２の放電電極を形成するに先立ち、あるいは第１，第２の放電電極を形成した後に、焼成に際して気化する材料からなる空洞形成用材料を付与する工程をさらに備える、請求項７に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
9. 前記空洞形成用材料の高さ方向寸法を、前記第１，第２の放電電極の先端の最も厚みの厚い部分の厚みよりも低くなるように前記空洞形成用材料を付与する、請求項７または８に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
10. 前記第１，第２の放電電極を形成する工程において、前記第１，第２の放電電極の形成に先立ち、あるいは前記第１，第２の放電電極形成後に、第１，第２の放電電極にまたがるように、金属材料と半導体材料とを分散してなる放電補助部を形成する、請求項７〜９のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。
11. 前記セラミックグリーンシート上に前記放電補助部を形成するに際し、前記セラミックグリーンシート上にシール層を形成し、該シール層上に前記放電補助部を形成する、請求項１０に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。

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