KR20120092137A

KR20120092137A - 정전기 보호용 페이스트, 정전기 보호 부품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120092137A
Application number: KR1020127013499A
Authority: KR
Inventors: 다츠키 히라노; 다카히로 와카사; 아츠시 도다
Original assignee: 가마야 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2012-08-20
Also published as: JPWO2011065043A1; CN102741948A; TWI509641B; TW201118891A; KR101415477B1; WO2011065043A1; CN102741948B; JP5439500B2

Abstract

본 발명은, 저가로, 또한 정전 용량의 편차를 작게 하는 것 등이 가능한 정전기 보호용 페이스트, 이것을 사용한 정전기 보호 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 때문에, 정전기 보호막을 형성하기 위한 정전기 보호용 페이스트는, 바인더인 실리콘 수지에, 도전성 입자와 절연성 입자의 2 종만을 혼련한 것으로 하고, 이들 도전성 입자 및 절연성 입자에는 특수한 처리를 실시하지 않는다. 또, 도전성 입자는 알루미늄 분말, 절연성 입자는 산화아연 분말로 하고, 나아가서는 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부로 한다. 정전기 보호 부품의 제조시에는, 먼저 상부 전극을 스크린 인쇄하고, 그 후부터 정전기 보호막을 스크린 인쇄한다. 또, 스크린 인쇄한 상부 전극과, 정전기 보호막을 동시에 베이킹한다.

Description

정전기 보호용 페이스트, 정전기 보호 부품 및 그 제조 방법{PASTE FOR ELECTROSTATIC PROTECTION, ELECTROSTATIC PROTECTION COMPONENT, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 정전기 보호용 페이스트, 정전기 보호 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 휴대 정보 기기 등의 전자 기기의 소형화, 고기능화가 급속히 진행되고 있다. 그에 따라, 그 전자 기기 중에 실장되는 전자 부품의 소형화도 급속히 진행되고 있다. 그러나, 그것들에 의해 전자 기기나 전자 부품의 내전압은 저하되어 있기 때문에, 예를 들어 대전되어 있는 인체에 전자 기기의 단자가 접촉했을 때에 발생하는 정전기 펄스나, 휴대 정보 기기의 안테나로부터 들어가는 외래 노이즈에 의해 인가되는 과전압에 의해, 휴대 정보 기기 등의 전자 기기 내부의 전자 회로 (전자 부품) 가 파괴된다는 문제가 발생하고, 그 발생 건수도 증가하고 있다. 여기서, 정전기 펄스, 외래 노이즈란, 1 나노초 이하의 시간동안 발생하는 수 백 내지 수 킬로 볼트의 전압을 말한다.

종래, 이러한 정전기 펄스나 외래 노이즈에 의한 과전압의 대책으로서, 전자 기기에 대하여, 상기 과전압이 인가되는 라인과 그라운드 사이에 바리스타와 같은 대책 부품을 형성하는 방법이 채용되고 있다. 그런데, 최근, 더욱 휴대 정보 기기에 있어서 수수하는 정보량이 증가하고 있고, 그에 따라 정보를 수수하기 위한 신호의 질의 향상이 요구되고 있다. 그 때문에, 상기 대책 부품에 대하여, 부유 용량과 그 편차를 저감시키는 것이 요구되고 있다.

이러한 요구에 대하여, 일반적으로 바리스타는, 예를 들어 산화아연 등을 주성분으로 한 세라믹스막을 적층한 구조가 적용되고 있기 때문에, 그 정전 용량이 증대된다는 문제가 있다. 따라서, 부유 용량을 저감시키기 위해, 좁은 갭을 개재하여 대향하는 전극 사이에 정전기 보호막을 형성한 구조의 정전기 대책 부품 (정전기 보호 부품) 을 사용하는 것이 이미 제안되어 있다. 이러한 정전기 대책 부품 (정전기 보호 부품) 의 구체예로는, 예를 들어 하기의 특허문헌 1?8 에 개시된 것이 있다.

특허문헌 1 에는, 정전기 대책 부품의 구조에 있어서 적용되는 정전기 보호막의 특정한 재료로서, 표면에 부동태층 (산화알루미늄) 을 형성하여 고절연성을 확보할 수 있도록 한 알루미늄 분말을 사용하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 정전기 보호 소자에 있어서의 정전기 보호막의 재료로서, 산화아연 (ZnO) 을 주성분으로 하고, 이것에 망간 (Mn) 또는 코발트 (Co) 로 이루어지는 재료를 도프하여 반도체화한 재료에, 비스무트 (Bi), 안티몬 (Sb), 실리콘 (Si), 칼슘 (Ca), 바륨 (Ba), 티타늄 (Ti) 또는 알루미늄 (Al) 으로 이루어지는 분말 조성물 또는 그들의 화합물로 이루어지는 부성분을 혼합한 분말 조성물 등의 분말과, 유리 플릿을 혼합하여 이루어지는 페이스트를 사용하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 3 에는, 정전기 보호 소자에 있어서의 정전기 흡수체의 재료로서, 산화아연 (ZnO) 에, 그 반도체화를 위해 망간 (Mn), 코발트 (Co) 를 혼합하고 열처리하여 합성한 분말과, 비스무트 (Bi), 알루미늄 (Al) 등의 탄화물 또는 산화물을 균일하게 혼합하여 열처리한 재료를 사용하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 4 에는, 전극 상에 과도 전압 보호 재료를 부착 경화시켜 과도 전압 보호막을 형성하는 공정에서, 과도 전압 보호막을 평탄화하기 위해, 전극 상에 제방부를 형성하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 5 에는, 전기 과부하 보호 장치에 있어서의 전기 과부하 보호 재료로서, 절연성 바인더와 도전성 입자와 반도체 입자로 구성되는 정전기 보호 재료와, 절연성 바인더와 도전성 입자와 반도체 입자와 절연성 입자로 구성되는 정전기 보호 재료의 크게 구별하여 2 종의 재료가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 5 에는, 입경의 관점에서, 전자의 정전기 보호 재료에 관해서는, 도전성 입자가 10 ㎛ 미만인 최대 평균값 입경, 반도체 입자가 10 ㎛ 미만인 평균값 입경인 것이 기술되어 있고, 후자의 정전기 보호 재료에 관해서는, 도전성 입자가 10 ㎛ 미만인 최대 평균값 입경, 반도체 입자가 10 ㎛ 미만인 평균값 입경, 절연성 입자가 약 200 옹스트롬에서 약 1000 옹스트롬까지의 범위 내의 평균값 입경이고, 도전성 입자가, 10 ㎛ 미만의 최대 평균값 입경인 경우와, 약 4 ㎛ 에서 약 8 ㎛ 까지의 범위 내의 평균값 입경이 약 4 ㎛ 미만의 평균값 입경인 경우가 있는 것도 기술되어 있다.

특허문헌 6 에는, 절연 기판 상에, 제 1 전극과 제 2 전극을 서로 이격하는 갭을 형성하고, 그 갭 내에 캐비티를 형성하여, 그 캐비티 중에 전압 가변 재료를 구비한 구조의 전기 회로 보호 디바이스가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 6 에는, 상기 전극의 두께에 관한 내용이 개시되어 있다.

특허문헌 7 에는, 절연 기판 상에, 비저항이 작은 재료를 사용하여 막두께가 두꺼운 상태로 한 쌍의 제 1 전극을 형성하고, 고융점 금속으로 이루어지는 박막으로 상기 한 쌍의 전극 사이에 제 2 전극을 형성하여, 과전압 보호 재료층을 형성하기 위한 갭을, 상기 제 2 전극에 형성한 구조의 정전기 대책 부품이 개시되어 있다.

특허문헌 8 에는, 절연 기판 상에 금 레지네이트 페이스트를 인쇄하고 소성하여 형성한 제 1 그라운드 전극과 복수의 제 1 상면 전극 사이에 과전압 보호 재료층을 형성하고, 또한 상기 제 1 그라운드 전극을 덮는 제 2 상면 전극과 상기 제 1 그라운드 전극을 덮는 제 2 그라운드 전극을, 은을 주성분으로 하는 도전 페이스트를 인쇄하고 소성하여 형성한 구조의 정전기 대책 부품이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2007-265713호 일본 공개특허공보 2008-294324호 일본 공개특허공보 2008-294325호 일본 공개특허공보 2001-230046호 일본 공표특허공보 2001-523040호 일본 공표특허공보 2002-538601호 일본 공개특허공보 2009-194130호 일본 공개특허공보 2009-147315호

상기 서술한 갭을 개재하여 대향하는 전극 사이에 정전기 보호막을 형성한 구조의 정전기 보호 부품은, 알루미나 등의 세라믹스 기판 상에, 갭을 개재하여 대향하도록 적어도 2 개의 전극을 형성하고, 그 후, 상기 전극의 일부를 덮고 또한 상기 갭을 막도록 정전기 보호막을 스크린 인쇄법 등에 의해 형성하고, 추가로 외부 환경 등으로부터 정전기 보호막을 보호하기 위한 보호막을, 상기 전극의 일부와 정전기 보호막 전체를 덮도록 형성하여 이루어지는 것이다. 또한, 상기 보호막으로 덮여 있지 않은 전극 부분에는, 단자 전극으로서의 신뢰성을 향상시키기 위해, 니켈 도금막, 주석 도금막을 전기 도금법으로 형성한다.

그리고, 상기 서술한 정전기 보호 부품에 있어서의 정전기 보호막을 형성하기 위한 종래의 재료로는, 세라믹스 재료와, 수지에 도전성 입자와 반도체 입자와 절연성 입자를 혼련하여 이루어지는 재료로 크게 구별된다.

이들 중, 세라믹스 재료를 정전기 보호막의 재료로서 사용한 정전기 보호 부품에는, 그 정전 용량의 편차가 크다는 과제가 있다. 그 원인으로는, 각 정전기 보호 부품마다, 갭폭 (전극 간격) 의 편차가 큰 것이나, 세라믹스 재료의 유전율의 편차가 큰 것 등을 생각할 수 있다. 요컨대, 갭폭 (전극 간격) 을 d, 정전기 보호막의 유전율을 ε, 전극의 단면적을 A 로 하면, 정전기 보호 부품의 정전 용량 (Cp) 은 εA/d 로 나타낼 수 있기 때문에, 전극의 단면적 (A), 갭폭 (d), 유전율 (ε) 의 편차가 크면, 정전 용량 (Cp) 의 편차도 커진다.

또한, 바인더의 수지에, 도전성 입자와 반도체 입자와 절연성 입자의 3 종이나 되는 재료를 혼합하는 경우, 도전성 입자의 표면에 부동태층이 형성되는 표면 처리나 절연성 입자에 다른 물질을 도프하는 처리 등의 특수한 처리를 실시하는 경우에는, 정전기 보호용 페이스트가 고가가 되므로, 정전기 보호 부품의 비용 상승을 초래한다.

또한, 세라믹스 재료를 정전기 보호막 재료로서 사용한 정전기 보호 부품에서는, 그 형성 조건에 따라, 세라믹스 재료를 열처리하는 온도가 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 이기 때문에, 그 열처리 장치가 대형이고 또한 고가가 된다는 문제도 있다.

따라서 본 발명은 상기 사정을 감안하여, 저가이고, 또한 정전 용량의 편차를 작게 하는 것 등이 가능한 정전기 보호용 페이스트, 이것을 사용한 정전기 보호 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 1 발명의 정전기 보호용 페이스트는, 정전기 보호 부품의 정전기 보호막을 형성하기 위한 정전기 보호용 페이스트로서,

실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 한다.

또, 제 2 발명의 정전기 보호용 페이스트는, 제 1 발명의 정전기 보호용 페이스트에 있어서, 상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 한다.

또한, 제 3 발명의 정전기 보호용 페이스트는, 제 2 발명의 정전기 보호용 페이스트에 있어서, 상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 한다.

또, 제 4 발명의 정전기 보호 부품은, 절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성되어 갭을 개재하여 대향하고 있는 표전극과, 상기 갭에 형성되어 상기 표전극에 접속된 정전기 보호막을 갖고 있는 정전기 보호 부품에 있어서,

상기 정전기 보호막은, 실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 한다.

또한, 제 5 발명의 정전기 보호 부품은, 제 4 발명의 정전기 보호 부품에 있어서,

상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 한다.

또한, 제 6 발명의 정전기 보호 부품은, 제 5 발명의 정전기 보호 부품에 있어서,

상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 한다.

또한, 제 7 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법은, 스크린 인쇄법에 의해, 전극 페이스트를 절연 기판 상에 도포하여 패턴화함으로써, 표전극을 형성하는 공정과,

상기 표전극을 소성하는 공정과,

소성한 상기 표전극을 절단 가공하여 갭을 형성하고, 이 갭을 개재하여 표전극이 대향하는 구조로 하는 공정과,

스크린 인쇄법에 의해, 도전성 페이스트를, 상기 갭을 개재하여 대향하는 표전극의 각각에 도포하여 패턴화하는 것으로부터, 상부 전극을 형성하는 공정과,

스크린 인쇄법에 의해, 정전기 보호용 페이스트를, 상기 갭에 도포하여 패턴화함으로써, 상기 갭에 정전기 보호막을 형성하고, 상기 갭을 개재하여 대향하는 표전극에 상기 정전기 보호막을 접속하는 공정과,

상기 상부 전극과 상기 정전기 보호막을 동시에 베이킹 (燒付) 하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 제 8 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법은, 제 7 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 있어서,

상기 정전기 보호용 페이스트는, 실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 한다.

또한, 제 9 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법은, 제 8 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 있어서,

또한, 제 10 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법은, 제 9 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 있어서,

제 1 발명의 정전기 보호용 페이스트에 의하면, 제 1 발명의 정전기 보호용 페이스트는, 정전기 보호 부품의 정전기 보호막을 형성하기 위한 정전기 보호용 페이스트로서, 실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 하고 있고, 바인더인 실리콘 수지에, 도전성 입자와 절연성 입자의 2 종만이 혼합되고, 또한, 도전성 입자 및 절연성 입자에는 특수한 표면 처리 등이 실시되어 있지 않기 때문에, 저가의 정전기 보호용 페이스트를 실현할 수 있다. 따라서, 이 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품도 저가인 것이 된다.

또한, 이 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 정전기 보호막을 형성함으로써, 정전기 보호막의 유전율의 편차가 작아지므로, 이 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품의 정전 용량의 편차도 작아진다. 따라서, 이 정전기 보호 부품을 정전기 펄스나 외래 노이즈의 대책품으로서 휴대 정보 기기 등의 전자 기기에 적용한 경우, 정전기 보호 부품에 관한 부유 용량과 그 편차를 저감시킬 수 있다.

또, 제 2 발명의 정전기 보호용 페이스트에 의하면, 제 1 발명의 정전기 보호용 페이스트에 있어서, 상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 상기 제 1 발명의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 상기 알루미늄 분말이나 산화아연 분말 등의 저가의 재료를 사용함으로써, 정전기 보호용 페이스트를 저가로 제조할 수 있다.

또한, 제 3 발명의 정전기 보호용 페이스트에 의하면, 제 2 발명의 정전기 보호용 페이스트에 있어서, 상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 상기 제 1 및 제 2 발명의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 본 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품은, ESD (Electrostatic discharge) 억제 피크 전압이 500 V 이하이고, ESD 내량 (20 회 전압 인가) 이 규격값의 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족할 수 있다.

또한, 제 4 발명의 정전기 보호 부품에 의하면, 절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성되어 갭을 개재하여 대향하고 있는 표전극과, 상기 갭에 형성되어 상기 표전극에 접속된 정전기 보호막을 갖고 있는 정전기 보호 부품에 있어서, 상기 정전기 보호막은, 실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 하고 있고, 정전기 보호막 바인더인 실리콘 수지에, 도전성 입자와 절연성 입자의 2 종만을 혼합한 재료로 정전기 보호막이 형성되고, 또한, 도전성 입자 및 절연성 입자에는 특수한 표면 처리 등이 실시되어 있지 않기 때문에, 저가로 정전기 보호막을 형성할 수 있고, 이 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품도 저가인 것이 된다.

또한, 정전기 보호막의 유전율의 편차가 작아지므로, 이 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품의 정전 용량의 편차도 작아진다. 따라서, 이 정전기 보호 부품을 정전기 펄스나 외래 노이즈의 대책품으로서 휴대 정보 기기 등의 전자 기기에 적용한 경우, 정전기 보호 부품에 관한 부유 용량과 그 편차를 저감시킬 수 있다.

또, 제 5 발명의 정전기 보호 부품에 의하면, 제 4 발명의 정전기 보호 부품에 있어서, 상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 상기 제 4 발명의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 상기 알루미늄 분말이나 산화아연 분말 등의 저가의 재료를 사용함으로써, 정전기 보호막을 저가로 형성할 수 있다.

또한, 제 6 발명의 정전기 보호 부품에 의하면, 제 5 발명의 정전기 보호 부품에 있어서, 상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 상기 제 4 및 제 5 발명의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 본 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품은, ESD 억제 피크 전압이 500 V 이하이고, ESD 내량이 규격값의 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족할 수 있다.

또한, 제 7 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 의하면, 스크린 인쇄법에 의해, 전극 페이스트를 절연 기판 상에 도포하여 패턴화함으로써, 표전극을 형성하는 공정과,

상기 표전극을 소성하는 공정과, 소성한 상기 표전극을 절단 가공하여 갭을 형성하고, 이 갭을 개재하여 표전극이 대향하는 구조로 하는 공정과, 스크린 인쇄법에 의해, 도전성 페이스트를, 상기 갭을 개재하여 대향하는 표전극의 각각에 도포하여 패턴화하는 것으로부터, 상부 전극을 형성하는 공정과, 스크린 인쇄법에 의해, 정전기 보호용 페이스트를, 상기 갭에 도포하여 패턴화함으로써, 상기 갭에 정전기 보호막을 형성하고, 상기 갭을 개재하여 대향하는 표전극에 상기 정전기 보호막을 접속하는 공정과, 상기 상부 전극과 상기 정전기 보호막을 동시에 베이킹하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 다음과 같은 효과가 얻어진다.

즉, 상부 전극에 의해 표전극의 기계적 강도를 보강할 수 있기 때문에, 스크린 인쇄에 의한 정전기 보호막의 형성이 용이해진다.

또한, 먼저 상부 전극을 스크린 인쇄하고, 그 후부터 정전기 보호막을 스크린 인쇄하기 때문에, 먼저 정전기 보호막을 스크린 인쇄하고, 그 후부터 상부 전극 (6a, 6b) 을 스크린 인쇄하는 경우에 비해, 정전기 보호막에 스크린 메시가 접촉하는 횟수를 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 스크린 인쇄시의 스크린 메시의 대전에 의해, 정전기 보호막에 대한 원하는 정전기 내량보다도 큰 정전기가 발생함으로써, 정전기 보호막의 전기적 특성이 열화될 가능성을 저감시킬 수 있다.

또한, 제 8 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 의하면, 제 7 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 정전기 보호용 페이스트는, 실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 하고 있기 때문에, 상기 제 7 발명의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 바인더인 실리콘 수지에, 도전성 입자와 절연성 입자의 2 종만이 혼합되고, 또한, 도전성 입자 및 절연성 입자에는 특수한 표면 처리 등이 실시되어 있지 않으므로, 저가의 정전기 보호용 페이스트에 의해 정전기 보호막을 형성할 수 있고, 이 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품도 저가의 것이 된다.

또, 이 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 정전기 보호막을 형성함으로써, 정전기 보호막의 유전율의 편차가 작아지므로, 이 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품의 정전 용량의 편차도 작아진다. 따라서, 이 정전기 보호 부품을 정전기 펄스나 외래 노이즈의 대책품으로서 휴대 정보 기기 등의 전자 기기에 적용한 경우, 정전기 보호 부품에 관한 부유 용량과 그 편차를 저감시킬 수 있다.

또한, 제 9 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 의하면, 제 8 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 상기 제 7 및 제 8 발명의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 상기 알루미늄 분말이나 산화아연 분말 등의 저가의 재료를 사용한 정전기 보호용 페이스트에 의해 정전기 보호막을 형성할 수 있다.

또, 제 10 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 의하면, 제 9 발명의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 상기 제 7?제 9 발명의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 본 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 정전기 보호막을 갖는 정전기 보호 부품은, ESD 억제 피크 전압이 500 V 이하이고, ESD 내량이 규격값의 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 구조를 나타내는 단면도 (도 2 의 B-B 선 화살표에서 본 단면도) 이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 구조를 나타내는 상면도 (도 1 의 A 방향 화살표에서 본 도면) 이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 제조 공정의 제 1 설명도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 제조 공정의 제 2 설명도이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 제조 공정의 제 3 설명도이다.
도 7 은 바인더인 실리콘 수지가 100 중량부에 대하여, 산화아연을 함유하지 않고, 알루미늄 분말의 중량부 (파라미터) 를 95 중량부/160 중량부/200 중량부/250 중량부로 한 경우의 정전기 보호 부품의 ESD 억제 피크 전압 (인가 횟수 1 회) 의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 바인더인 실리콘 수지가 100 중량부에 대하여, 알루미늄 분말을 160 중량부로 하고, 그것에 산화아연 분말의 중량부 (파라미터) 를 0 중량부, 40 중량부, 80 중량부, 120 중량부로 한 경우의 정전기 보호 부품의 절연 저항 열화수를 나타내는 그래프이다.
도 9 는 바인더인 실리콘 수지가 100 중량부에 대하여, 알루미늄 분말을 160 중량부로 하고, 그것에 산화아연 분말의 중량부 (파라미터) 를 0 중량부, 40 중량부, 80 중량부, 120 중량부로 한 경우의 정전기 보호 부품의 정전 용량의 계측 결과를 나타내는 표이다.
도 10 은 본 발명의 정전기 보호 부품의 정전 용량과 비교예의 정전기 대책 부품의 정전 용량을 비교한 표이다.
도 11 은 본 발명의 정전기 보호 부품의 정전 용량과 비교예의 정전기 대책 부품의 정전 용량을 비교한 그래프이다.
도 12 는 바인더인 실리콘 수지가 100 중량부에 대하여, 산화아연 분말의 중량부 (파라미터) 를 60 중량부, 80 중량부, 120 중량부, 160 중량부, 200 중량부로 하고, 알루미늄 분말의 중량부 (파라미터) 를 40 중량부, 60 중량부, 100 중량부, 150 중량부, 200 중량부, 240 중량부로 한 경우의 정전기 보호막을 형성했을 때의 스크린 인쇄성, 또한 그것들의 경우의 정전기 보호막을 적용하여 이루어지는 정전기 보호 부품의 리크 전류, ESD 억제 피크 전압을 확인한 결과를 나타내는 표이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 다른 구조를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2 에 기초하여, 본 발명의 실시형태예에 관련된 정전기 보호 부품의 구조에 관해서 설명한다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 정전기 보호 부품은 프린트 기판에 표면 실장하기 위한 표면 실장용 부품이고, 상기 프린트 기판에 실장되어 있는 전자 회로 (전자 부품) 를, 정전기 펄스나 외래 노이즈에 의한 과전압으로부터 보호하기 위해, 상기 과전압이 인가되는 라인과 그라운드 사이에 형성되는 것이다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판인 세라믹스 기판 (1) 의 표면 (1a) 에는, 표전극 (2a, 2b) 이 형성되고, 세라믹스 기판 (1) 의 이면 (1b) 에는, 이 (裏) 전극 (3a, 3b) 이 형성되어 있다. 표전극 (2a, 2b) 은, 기판 표면 (1a) 의 길이 방향 전체에 걸쳐 형성되는 한편, 이전극 (3a, 3b) 은, 기판 이면 (1b) 의 양단 부분에 형성되어 있다.

기판 표면 (1a) 의 중앙부 (표전극 (2a, 2b) 사이) 에는, 갭 (협소부) (4) 이 형성되어 있다. 즉, 표전극 (2a, 2b) 은, 갭 (4) 을 개재하여 대향하고 있다. 갭 (4) 은 레이저법 등에 의해 표전극의 막을 절단 가공하여 형성되어 있고, 폭 (d) 이 10 ㎛ 정도 (본 실시형태예에서는 7 ㎛) 인 것이다.

갭 (4) 에는 정전기 보호막 (5) 이 형성되고, 표전극 (2a, 2b) 과 정전기 보호막 (5) 이 접속되어 있다. 즉, 갭 (4) 을 개재하여 대향하는 표전극 (2a, 2b) 사이에 정전기 보호막 (5) 을 형성한 구조로 되어 있다. 또한, 도시예에서는 정전기 보호막 (5) 이, 갭 (4) 에 형성될 뿐만 아니라, 표전극 (2a, 2b) 에도 일부 중첩되어 있다. 요컨대, 정전기 보호막 (5) 은, 중앙부 (5c) 가 갭 (4) 에 형성되고, 양측부 (5a, 5b) 가 표전극 (2a, 2b) 의 단부 (2a-1, 2b-1) 에 각각 중첩되어 있다. 또, 정전기 보호막 (5) 을 갭 (4) 에 형성하는 것만으로도 정전기에 대한 보호 기능을 발휘할 수 있다.

그리고, 본 실시형태예의 정전기 보호 부품은, 정전기 보호막 (5) 이, 바인더인 실리콘 수지에, 도전성 입자와 절연성 입자의 2 종을 혼합하여 이루어지는 재료에 의해 형성된 것이다. 도전성 입자 및 절연성 입자는, 도전성 입자의 표면에 부동태층이 형성되는 표면 처리나, 절연성 입자의 표면에 다른 물질을 도프하는 처리 등의 특수한 처리를 실시하지 않은 것이다.

또, 도전성 입자는, 도전성 금속 입자인 알루미늄 (Al) 분말이고, 절연성 입자는 산화아연 (ZnO) 분말이다. 산화아연 분말에는, JIS 규격의 제 1 종의 절연성을 갖는 산화아연, 즉 체적 저항률 200 ㏁㎝ 이상의 산화아연을 사용하고 있다. 또한, 실리콘 수지와 알루미늄 분말과 산화아연 분말의 3 성분의 배합비는, 예를 들어 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 알루미늄 분말을 60 중량부?200 중량부, 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부로 한다. 이 정전기 보호용 페이스트의 배합비는 ESD 억제 피크 전압을 500 V 이하이고, ESD 내량 (20 회 전압 인가) 이 규격값의 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족하는 것이다. 또, ESD 억제 피크 전압이란, 방전을 개시할 때에 발생하는 전압이다. 또한, 상기 배합비의 탐색에 관한 상세한 것은 후술한다.

표전극 (2a, 2b) 상에는, 상부 전극 (6a, 6b) 이 각각 형성되어 있다. 표전극 (2a, 2b) 은 박막이기 때문에, 이 표전극 (2a, 2b) 상에 상부 전극 (6a, 6b) 을 형성함으로써, 기계적 강도를 보강하고 있다. 단, 정전기 보호막 (5) 에는 접하지 않도록 (정전기 보호막 (5) 으로부터 떨어진 위치에), 상부 전극 (6a, 6b) 을 형성하고 있다. 그 이유는, 상부 전극 (6a, 6b) 이 정전기 보호막 (5) 에 접하고 있으면, 정전기 펄스 등에 의한 과전압이 정전기 보호 부품에 인가되었을 때, 표전극 (2a, 2b) 사이가 아니라, 상부 전극 (6a, 6b) 사이나 상부 전극 (6a, 6b) 과 표전극 (2a, 2b) 사이에서 방전이 개시될 우려가 있고, 그 경우에는 정전기 보호 부품의 본래의 정전기 보호 기능을 발휘할 수 없게 되기 때문이다.

정전기 보호막 (5) 은 중간층 (7) 에 덮여 있고, 중간층 (7) 은 보호막 (8) 에 덮여 있다. 또한, 보호막 (8) 은, 양단부 (8a, 8b) 가, 상부 전극 (6a, 6b) 의 일부 (갭측의 부분) 에 각각 중첩되어 있다. 보호막 (8) 은 내습성 등이 우수하고, 정전기 보호막 (5) 등을 습도 등 외부 환경 등으로부터 보호하기 위해 형성되어 있다. 그러나, 보호막 (8) 은 내열성이 불충분하기 때문에, 방전시에 발열되는 정전기 보호막 (5) 을 직접 보호막 (8) 으로 덮지는 않고, 내열성이 우수한 중간층 (7) 으로 정전기 보호막 (5) 을 덮고, 이 중간층 (7) 을 보호막 (8) 으로 덮는 구조로 하고 있다.

세라믹스 기판 (1) 의 양단면 (1c, 1d) 에는 단면 전극 (9a, 9b) 이 형성되어 있고, 이 단면 전극 (9a, 9b) 에 의해 표전극 (2a, 2b) 과 이전극 (3a, 3b) 을 전기적으로 접속하고 있다. 또한, 단면 전극 (9a, 9b) 의 단부 (9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2) 가, 표전극 (2a, 2b) 의 단부 (2a-2, 2b-2) 와, 이전극 (3a, 3b) 의 단부 (3a-1, 3b-1) 에 각각 중첩되어 있기 때문에, 단면 전극 (9a, 9b) 과 표전극 (2a, 2b) 및 이전극 (3a, 3b) 의 접속이 보다 확실하게 되어 있다.

또한, 단면 전극 (9a, 9b) 등에 대하여, 단자 전극으로서의 신뢰성을 향상시키기 위해, 니켈 (Ni) 의 도금막 (10a, 10b) 과, 주석 (Sn) 의 도금막 (11a, 11b) 이 순차로 형성되어 있다. 니켈 도금막 (10a, 10b) 은 단면 전극 (9a, 9b) 과, 이전극 (3a, 3b) 과, 표전극 (2a, 2b) 의 일부와, 상부 전극 (6a, 6b) 의 일부를 각각 덮고 있고, 주석 도금막 (11a, 11b) 은 니켈 도금막 (10a, 10b) 을 각각 덮고 있다.

다음으로, 도 3?도 6 에 기초하여, 본 실시형태예의 정전기 보호 부품의 제조 방법에 관해서 설명한다. 도 3 의 플로우차트의 각 제조 공정 (단계) 에는 S1?S18 의 부호를 붙였다. 또한, 도 4 의 (a)?(d), 도 5 의 (a)?(d), 도 6 의 (a)?(c) 에는, 각 제조 공정에서의 정전기 보호 부품의 제조 상태를 순차로 나타내고 있다.

또, 본 실시형태예에서는 1005 타입의 정전기 보호 부품 (도 2 에 나타내는 폭 (W) 이 0.5 ㎜, 길이 (L) 가 1.0 ㎜ 인 것) 을 제조하였다.

최초의 공정 (단계 S1) 에서는, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 기판 (1) 을, 정전기 보호 부품의 제조 공정 (도시 생략) 에 수용한다. 여기서는 세라믹스 기판 (1) 으로서 알루미나 기판을 사용하였다. 이 알루미나 기판은, 96 % 알루미나를 세라믹스 재료로서 사용하여 제조한 것이다.

또, 도 4(a) 에는 1 개편 (個片) 의 정전기 보호 부품에 대응하는 1 개의 개편 영역의 세라믹스 기판 (1) 만을 도시하고 있는데, 단계 S13 에서 1 차 분할되기 전의 실제의 세라믹스 기판 (1) 은, 1 차 슬릿과 2 차 슬릿이 종횡으로 복수 개 형성되어, 개편 영역이 종횡으로 복수 개 연속되어 있는 시트상인 것이다.

다음 공정 (단계 S2) 에서는, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 기판 (1) 의 이면 (1b) 에 이전극 (3a, 3b) 을 형성한다. 이전극 (3a, 3b) 은, 스크린 인쇄법에 의해, 전극 페이스트를 기판 이면 (1b) 에 도포하여 패턴화함으로써 형성된다. 여기서는 전극 페이스트로서, 은 (Ag) 페이스트를 사용하였다. 스크린 인쇄한 이전극 (3a, 3b) 은, 건조시켜 전극 페이스트 중의 용제를 증발시킨다.

다음 공정 (단계 S3) 에서는, 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 기판 (1) 의 표면 (1a) 에 표전극 (2) (나중에 표전극 (2a, 2b) 을 형성하기 위한 막) 을 형성한다. 표전극 (2) 은, 스크린 인쇄법에 의해, 전극 페이스트를 기판 표면 (1a) 에 도포하여 패턴화함으로써 형성된다. 여기서는 전극 페이스트로서, 금 레지네이트 페이스트를 사용하였다. 스크린 인쇄한 표전극 (2) 은, 건조시켜 전극 페이스트 중의 용제를 증발시킨다.

또, 표전극 (2) 을 형성하기 위한 전극 페이스트로는, 금 이외의 레지네이트 페이스트 (금속 유기물 페이스트) 를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 백금 (Pt) 이나 은 (Ag) 의 레지네이트 페이스트 등을 사용할 수 있다. 이전극 (3a, 3b) 을 형성하기 위한 전극 페이스트로서, 은?팔라듐 (Ag?Pd) 페이스트를 사용할 수도 있다.

다음 공정 (단계 S4) 에서는, 단계 S2 에서 형성한 이전극 (3a, 3b) 과 단계 S3 에서 형성한 표전극 (2) 을, 850 ℃ 에서 40 분간, 동시에 소성한다.

다음 공정 (단계 S5) 에서는, 도 4(d) 에 나타내는 바와 같이, UV 파장 영역을 갖는 레이저 (도시 생략) 를 사용한 레이저법에 의해, 단계 S4 에서 소성한 표전극 (2) 의 중앙부를 절단 가공하여, 갭 (협소부) (4) 을 형성한다. 여기서는 UV 파장 영역을 갖는 레이저로서, 제 3 차 고조파 레이저 (파장 : 355 nm) 를 사용하였다. 갭 (4) 의 폭 (d) 은 7 ㎛ 로 하였다. 갭 (4) 을 형성한 결과, 이 갭 (4) 을 개재하여 한 쌍의 표전극 (2a, 2b) 이 대향하는 구조가 된다.

다음 공정 (단계 S6) 에서는, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 스크린 인쇄법에 의해, 도전성 페이스트를, 표전극 (2a, 2b) 의 각각에 도포하여 패턴화하는 것으로부터, 표전극 (2a, 2b) 상에 상부 전극 (6a, 6b) 을 형성한다. 이 때의 스크린 인쇄의 횟수는 1 회이다. 상부 전극 (6a, 6b) 은, 정전기 보호막 (5) 에 접촉하지 않도록 하기 위해, 정전기 보호막 (5) 으로부터 떨어진 위치에 있어서, 표전극 (2a, 2b) 에 중첩하도록 형성된다. 스크린 인쇄 후의 상부 전극 (6a, 6b) 은, 건조시켜 도전성 페이스트 중의 용제를 증발시킨다.

이 스크린 인쇄에서 사용한 스크린 메시는, 메시 사이즈 400 이고, 에멀전 두께 82 ㎛ 인 것이다 (품번 : st400).

또, 도전성 페이스트로는, 은 분말과 에폭시 수지를 혼련한 것을 사용하였다. 또, 이것에 한정되지 않고, 니켈 (Ni), 구리 (Cu) 분말 등과, 에폭시 수지를 혼련한 후막 전극 페이스트 등을, 상부 전극용 도전성 페이스트로서 사용해도 된다.

다음 공정 (단계 S7) 에서는, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 스크린 인쇄법에 의해, 정전기 보호용 페이스트를, 갭 (4) 및 표전극 (2a, 2b) 에 도포하여 패턴화함으로써, 정전기 보호막 (5) 을 형성한다. 이 정전기 보호막 (5) 은, 갭 (4) 에 형성되어 표전극 (2a, 2b) 에 접속되고 (즉 표전극 (2a, 2b) 사이에 개재 형성되고), 또한 표전극 (2a, 2b) 에 일부 중첩된다. 스크린 인쇄 후의 정전기 보호막 (5) 은, 100 ℃ 에서 10 분간 건조시켜 정전기 보호용 페이스트 중의 용제를 증발시킨다.

또, 이 스크린 인쇄에서 사용한 스크린 메시는 캘린더 메시이고, 메시 사이즈 400 이고 선직경 18 ㎛, 에멀전 두께 52 ㎛ 인 것이다 (품번 : cal400/18).

그리고, 여기서 사용한 정전기 보호용 페이스트는, 실리콘 수지의 바인더를 기본 재료로 하고, 이 실리콘 수지에, 도전성 입자로서 사용한 알루미늄 분말과, 절연성 입자로서 사용한 산화아연 분말의 2 종을 혼련한 것이다. 또한, 이들 3 성분의 배합비는, 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 알루미늄 분말이 160 중량부, 산화아연 분말이 120 중량부로 하였다. 이 경우, ESD 억제 피크 전압이 500 V 이하이고, ESD 내량이 규격값의 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족한다.

또한, 실리콘 수지로는, 체적 저항률 2×10¹⁵Ω㎝, 유전율 2.7 의 부가 반응형 실리콘 수지를 사용하였다.

알루미늄 분말로는, 알루미늄을 용융하고, 고압 분무하여 냉각 고화시켜 이루어지는 평균 입경 3.0?3.6 ㎛ 의 알루미늄 분말을 사용하였다.

산화아연 분말로는, JIS 규격의 제 1 종 절연성 (체적 저항률 200 ㏁㎝ 이상) 을 갖는 산화아연을 사용하였다. 또한, 이 산화아연 분말에는, 입경이 0.3?1.5 ㎛ 로 분포하고, 평균 입경이 0.6 ㎛ 이고, 1 차 응집에서의 입경이 1.5 ㎛ 인 산화아연 분말을 적용하였다.

그리고, 다음 공정 (단계 S8) 에서는, 단계 S6 에서 형성한 상부 전극 (6a, 6b) 과 단계 S7 에서 형성한 정전기 보호막 (5) 을, 200 ℃ 에서 30 분간, 동시에 베이킹한다.

다음 공정 (단계 S9) 에서는, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 스크린 인쇄법에 의해, 실리콘 수지 페이스트를, 정전기 보호막 (5) 및 표전극 (2a, 2b) 에 도포하여 패턴화하는 것으로부터, 정전기 보호막 (5) 등을 덮는 중간층 (7) 을 형성한다. 이 때의 스크린 인쇄의 횟수는 1 회이다.

여기서는 실리콘 수지 페이스트로서, 40?50 % 의 실리카를 함유하는 실리콘 수지 페이스트를 사용하였다.

또한, 이 스크린 인쇄에서 사용한 스크린 메시는 캘린더 메시이고, 메시 사이즈 400 이고 선직경 18 ㎛, 에멀전 두께 52 ㎛ 인 것이다 (품번 : cal400/18).

다음 공정 (단계 S10) 에서는, 단계 S9 에서 형성한 중간층 (7) 을, 150 ℃ 에서 30 분간 베이킹한다.

다음 공정 (단계 S11) 에서는, 도 5(d) 에 나타내는 바와 같이, 스크린 인쇄법에 의해, 에폭시 수지 페이스트를, 중간층 (7), 표전극 (2a, 2b) 및 상부 전극 (6a, 6b) 에 도포하여 패턴화함으로써, 중간층 (7) 등을 덮는 보호막 (8) 을 형성한다. 이 때의 스크린 인쇄의 횟수는 2 회이다.

또, 이 스크린 인쇄에서 사용한 스크린 메시는, 메시 사이즈 400 이고, 에멀전 두께 102 ㎛ 인 것이다 (품번 : 3 DSus 400/19).

다음 공정 (단계 S12) 에서는, 단계 S11 에서 형성한 보호막 (8) 을, 200 ℃ 에서 30 분간 베이킹한다.

다음 공정 (단계 S13) 에서는, 시트상의 세라믹스 기판 (1) 에 형성되어 있는 1 차 슬릿을 따라, 세라믹스 기판 (1) 을 1 차 분할한다. 그 결과, 세라믹스 기판 (1) 은 복수 개의 개편 영역이 가로 1 열로 연속된 띠상의 것이 되고, 단면 (1c, 1d) 이 생긴다.

다음 공정 (단계 S14) 에서는, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 전사법에 의해, 도전성 페이스트를, 세라믹스 기판 (1) 의 단면 (1c, 1d), 표전극 (2a, 2b) 의 일부, 이전극 (3a, 3b) 의 일부에 도포하고, 이것을 다음 공정 (단계 S15) 에서, 200 ℃ 에서 30 분간 베이킹함으로써, 단면 전극 (9a, 9b) 을 형성한다. 이 때 단면 전극 (9a, 9b) 은 표전극 (2a, 2b) 및 이전극 (3a, 3b) 에 일부 중첩되고, 표전극 (2a, 2b) 과 이전극 (3a, 3b) 을 전기적으로 접속한다.

여기서는 도전성 페이스트로서, 은 분말과 에폭시 수지를 혼련한 페이스트를 사용하였다.

다음 공정 (단계 S16) 에서는, 띠상의 세라믹스 기판 (1) 에 형성되어 있는 2 차 슬릿을 따라, 세라믹스 기판 (1) 을 2 차 분할한다. 그 결과, 세라믹스 기판 (1) 은 각 개편 영역마다 분할되어, 개편이 된다.

다음 공정 (단계 S17) 에서는, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 배럴 도금 방식에 의해, 단면 전극 (9a, 9b) 과, 이전극 (3a, 3b) 과, 표전극 (2a, 2b) 의 일부와, 상부 전극 (6a, 6b) 의 일부 상에 전기 도금하여, 니켈 도금막 (10a, 10b) 을 형성한다.

최후의 공정 (단계 S18) 에서는, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 배럴 도금 방식에 의해, 단계 S17 에서 형성한 니켈 도금막 (10a, 10b) 상에 전기 도금하여, 주석 도금막 (11a, 11b) 을 형성한다.

다음으로, 도 7?도 11 에 기초하여, 정전기 보호용 페이스트의 배합비의 탐색에 관해서 설명한다.

정전기 보호용 페이스트의 배합비를 결정하기 위한 목표값으로서, 정전기 보호 부품의 ESD 억제 피크 전압을 500 V 이하이고, ESD 내량이 규격값의 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 로 설정하였다.

먼저, 바인더인 실리콘 수지 중에 혼입되기에 적절한 도전성 금속 입자의 알루미늄 분말의 중량부를 탐색하였다.

바인더인 실리콘 수지가 100 중량부에 대하여, 평균 입경 3.0 ㎛ 의 도전성 금속 입자인 알루미늄 분말을, 95 중량부, 160 중량부, 200 중량부, 250 중량부 혼련하여, 정전기 보호용 페이스트를 제조하였다. 그리고, 이들 알루미늄 분말의 중량부가 상이한 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 각 정전기 보호막 (5) 을 갖는 각 정전기 보호 부품 (제조 공정은 상기와 같다) 에 대하여, ESD 시험을 실시하고, ESD 억제 피크 전압을 측정하였다.

도 7 에 시험 결과를 나타내는 바와 같이, 산화아연을 함유하지 않고, 알루미늄 분말의 혼입량을, 95 중량부, 160 중량부, 200 중량부, 250 중량부로 순서대로 늘려 가면, 각 정전기 보호 부품의 ESD 억제 피크 전압이 각각 550 V, 450 V, 400 V, 300 V 를 나타냈다. 이 때의 전압 인가 횟수는 1 회이다. 이 시험 결과로부터, ESD 억제 피크 전압 500 V 이하라는 목표값을 만족하기 위해, 평균 입경 3.0 ㎛ 의 도전성 금속 입자의 알루미늄 분말의 혼입량을 160 중량부로 하였다.

그러나, 전압 인가 횟수를 늘리면, 정전기 보호막 (5) 의 절연 저항 열화에 의해 정전기 보호 부품의 ESD 억제 피크 전압이 저하되고, 정전기 보호 부품의 ESD 내량은 양호하지 않았다. 예를 들어 알루미늄 분말이 160 중량부인 경우, ESD 억제 피크 전압은 450 V 이었는데, 전압 인가 후에 정전기 보호막 (5) 의 절연 저항이 열화되어 (절연 저항이 회복되지 않고), 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족할 수 없었다. 이 경우, 2 회째 이후의 전압 인가에 대해서는, ESD 억제 피크 전압이 450 V 보다 저하된다. 그래서, 이 절연 저항 열화에 의한 ESD 억제 피크 전압 저하의 대책으로서, 절연성 입자인 산화아연 분말도 혼합하기로 하고, 그 중량부에 관해서 탐색하였다.

바인더인 실리콘 수지가 100 중량부에 대하여, 알루미늄 분말의 중량부를 160 중량부로 하고, 이들에 추가로 ESD 억제 피크 전압의 저하 대책으로서, 체적 저항률 200 ㏁㎝ 이상의 절연성 입자로 평균 입경 1.5 ㎛ 인 산화아연 분말을, 5 중량부, 15 중량부, 40 중량부, 60 중량부, 80 중량부, 100 중량부, 120 중량부 혼련한 정전기 보호용 페이스트를 각각 제조하였다. 그리고, 이들 산화아연 분말의 중량부가 상이한 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 각 정전기 보호막 (5) 을 갖는 각 정전기 보호 부품 (제조 공정은 상기와 같다) 에 대하여, ESD 시험을 실시하고, 정전기 보호막 (5) 의 절연 저항 열화가 발생하는지의 여부를 확인하였다. 산화아연 분말이 어느 중량부에서도, 정전기 보호 부품의 시험수는 30 개이다. 또, 이 ESD 시험은 산화아연 분말의 혼입량이 0 중량부인 경우에 관해서도 실시하였다.

그 결과, 산화아연 분말의 중량부를 늘림에 따라, 정전기 보호막 (5) 의 절연 저항이 열화된 정전기 보호 부품, 즉 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족할 수 없는 정전기 보호 부품의 개수 (이하, 절연 저항 열화수라고 한다) 가 감소하였다. 또, 산화아연 분말이 어느 중량부인 경우라도, ESD 억제 피크 전압 500 이하라는 목표값은 만족했다. 도 8 에는, 산화아연 분말의 혼입량이, 0 중량부, 40 중량부, 80 중량부, 120 중량부인 경우의 시험 결과를 나타낸다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 산화아연 분말의 혼입량을 120 중량부로 한 경우에는, ESD 시험에 의한 정전기 보호 부품의 절연 저항 열화수가 0 개였다. 즉, 30 개의 정전기 보호 부품 모두, 정전기 보호막 (5) 의 절연 저항 열화에 의한 ESD 억제 피크 전압의 저하가 발생하지 않는다.

또, 산화아연 분말의 혼입량을, 0 중량부, 5 중량부, 15 중량부, 40 중량부, 60 중량부, 80 중량부, 100 중량부, 120 중량부로 한 각 정전기 보호 부품에 대하여, 그 정전 용량 (Cp) 의 측정 시험도 실시하였다. 이 측정 시험의 결과, 어느 정전기 보호 부품도, 정전 용량 (Cp) 의 편차가 작은 것을 확인할 수 있었다. 도 9 에는, 산화아연 분말의 혼입량이, 0 중량부, 40 중량부, 80 중량부, 120 중량부인 경우의 시험 결과를 나타낸다. 산화아연 분말이 어느 중량부인 경우라도, 정전 용량 (Cp) 의 최대값과 최소값의 차는 작고, 정전 용량 (Cp) 의 편차는 작다.

이와 같이 정전기 보호 부품의 정전 용량 (Cp) 의 편차가 작은 것은, 박막의 표전극 (2) 을 레이저법 등으로 절단 가공하여 갭 (4) 을 형성하기 때문에, 표전극 (2a, 2b) 의 단면적 (A) 이나 갭폭 (d) 의 편차가 작은 것에 더하여, 상기 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성된 정전기 보호막 (5) 의 유전율 (ε) 의 편차가 작은 것도 그 요인이다.

또, 도 10 및 도 11 에는, 본 발명의 정전기 보호 부품 (실리콘 수지 100 중량부, 알루미늄 분말 160 중량부, 산화아연 분말 120 중량부의 정전기 보호용 페이스트를 사용한 경우의 예) 의 정전 용량 (Cp) 과, 비교예 (바리스타) 의 정전 용량 (Cp) 의 비교를 나타낸다. 이 비교로부터도, 본 발명의 정전기 보호 부품은 정전 용량 (Cp) 의 편차가 작은 것을 알 수 있다.

또한, 도 12 에는 정전기 보호용 페이스트를 구성하는 실리콘 수지와 알루미늄 분말과 산화아연 분말의 3 성분의 배합비에 관하여, 바인더인 실리콘 수지가 100 중량부에 대하여, 산화아연 분말의 중량부 (파라미터) 를 60 중량부, 80 중량부, 120 중량부, 160 중량부, 200 중량부로 하고, 알루미늄 분말의 중량부 (파라미터) 를 40 중량부, 60 중량부, 100 중량부, 150 중량부, 200 중량부, 240 중량부로 한 경우의 정전기 보호막을 형성했을 때의 스크린 인쇄성, 또한 그들의 경우의 정전기 보호막을 적용하여 이루어지는 정전기 보호 부품의 리크 전류, ESD 억제 피크 전압을 확인한 결과를 나타낸다.

도 12 에 있어서, 인쇄성이란 각 배합비의 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 정전기 보호막 (5) 을 스크린 인쇄했을 때의 상태이다. 인쇄성에 관해서, "××" 는 정전기 보호막 (5) 에 번짐이 발생한 경우, "×" 는 정전기 보호막 (5) 에 긁힘이 발생한 경우이다. 이들의 경우는 불량이라고 판정한다.

또, 도 12 에 있어서, 리크 전류 및 ESD 억제 피크 전압은, 각 배합비의 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 각 정전기 보호막 (5) 을 갖는 각 정전기 보호 부품 (제조 공정은 상기와 같다) 에 대하여, ESD 시험을 실시하고, 리크 전류 및 ESD 억제 피크 전압을 측정한 결과이다. 리크 전류에 관해서, "×" 는 리크 전류 10 ㎂ 이하의 목표값을 만족하지 않은 정전기 보호 부품의 개수가 10 개 중 2 개 이상인 경우이다. 이 경우는 불량으로 판정한다. 또한, "△" 는 리크 전류 10 ㎂ 이하의 목표값을 만족하지 않은 정전기 보호 부품의 개수가 10 개 중 1 개인 경우, "○" 는 리크 전류 10 ㎂ 이하의 목표값을 만족하지 않은 정전기 보호 부품의 개수가 10 개 중 0 개인 경우이다. ESD 억제 피크 전압에 관해서, "×" 는 ESD 억제 피크 전압 400 V?500 V 의 목표값을 만족하지 않은 정전기 보호 부품의 개수가 10 개 중 2 개 이상인 경우이다. 이 경우는 불량이라고 판정한다. 또한, "△" 는 ESD 억제 피크 전압 400 V?500 V 의 목표값을 만족하지 않은 정전기 보호 부품의 개수가 10 개 중 1 개인 경우, "○" 는 ESD 억제 피크 전압 400 V?500 V 의 목표값을 만족하지 않은 정전기 보호 부품의 개수가 10 개 중 0 개인 경우이다.

도 12 로부터, 3 성분의 배합비는, 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 알루미늄 분말을 60 중량부?200 중량부의 범위로 하고, 산화아연 분말을 60 중량부?160 중량부의 범위로 하면 되는 것을 알 수 있다. 더욱 바람직하게는, 3 성분의 배합비를, 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 알루미늄 분말을 60 중량부?200 중량부의 범위로 하고, 산화아연 분말을 120 중량부?160 중량부의 범위로 하면 되는 것을 알 수 있다. 또, 이들 배합비를 적용한 정전기 보호 부품은, 모두 정전 용량의 편차가 작은 것도 확인했다.

이상과 같이, 본 실시형태예에 의하면, 정전기 보호용 페이스트는, 바인더인 실리콘 수지에, 도전성 입자와 절연성 입자의 2 종만을 혼련하여 이루어지는 것이고, 또한 이들 도전성 입자 및 절연성 입자는 특수한 처리를 실시한 것은 아니기 때문에, 저가이다. 따라서, 이 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 정전기 보호막 (5) 을 갖는 정전기 보호 부품도 저가인 것이 된다.

또한, 이 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 정전기 보호막 (5) 을 형성함으로써, 정전기 보호막 (5) 의 유전율 (ε) 의 편차가 작아지므로, 이 정전기 보호막 (5) 을 갖는 정전기 보호 부품의 정전 용량 (Cp) 의 편차도 작아진다. 따라서, 이 정전기 보호 부품을, 정전기 펄스나 외래 노이즈의 대책품으로서 휴대 정보 기기 등의 전자 기기에 적용한 경우, 당해 전자 기기에 있어서, 정전기 보호 부품에 관한 부유 용량과 그 편차를 저감시킬 수 있다.

또, 도전성 입자가 알루미늄 분말, 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 하고 있고, 이들 알루미늄 분말이나 산화아연 분말은 저가의 재료이기 때문에, 정전기 보호용 페이스트를 저가로 제조할 수 있다.

또한, 정전기 보호용 페이스트의 3 성분의 배합비를, 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부 (더욱 바람직하게는 120 중량부?160 중량부) 로 하면, 이 정전기 보호용 페이스트를 사용하여 형성한 정전기 보호막 (5) 을 갖는 정전기 보호 부품은, ESD 억제 피크 전압이 500 V 이하이고, ESD 내량이 규격값의 리크 전류 10 ㎂ 이하 (절연 저항 R=3 ㏁ 이상) 라는 목표값을 만족할 수 있다.

또한, 본 실시형태예에 의하면, 스크린 인쇄한 상부 전극 (6a, 6b) 과 정전기 보호막 (5) 을 동시에 베이킹하는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 제조 공정이 간략화되어, 저가로 정전기 보호 부품을 제조할 수 있다.

나아가서는, 먼저 상부 전극 (6a, 6b) 을 스크린 인쇄하고, 그 후부터 정전기 보호막 (5) 을 스크린 인쇄하는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 다음과 같은 효과가 얻어진다.

즉, 건조시킨 상태의 상부 전극 (6a, 6b) 에 의해 표전극 (2a, 2b) 의 기계적 강도를 보강할 수 있기 때문에, 스크린 인쇄에 의한 정전기 보호막 (5) 의 형성이 용이해진다.

또한, 먼저 정전기 보호막 (5) 을 스크린 인쇄하고, 그 후부터 상부 전극 (6a, 6b) 을 스크린 인쇄하는 경우에 비해, 정전기 보호막 (5) 에 스크린 메시가 접촉하는 횟수를 저감시킬 수 있기 때문에, 스크린 인쇄시의 스크린 메시의 대전에 의해, 정전기 보호막 (5) 의 원하는 정전기 내량보다도 큰 정전기가 발생함으로써, 정전기 보호막 (5) 의 전기적 특성이 열화된다는 문제가 발생할 가능성을 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명은 도 1 에 나타내는 구조의 정전기 보호 부품뿐만 아니라, 정전기 보호막을 갖는 여러 가지 구조의 정전기 보호 부품에 적용할 수 있고, 예를 들어 도 13 에 나타내는 구조의 정전기 보호 부품에도 적용할 수 있다. 도 13 의 정전기 보호 부품에서는, 정전기 보호막의 측부 (5a, 5b) 와 표전극 (2a, 2b) 사이에 유리막 (12a, 12b) 이 각각 개재 형성되어 있다.

또한, 상기에서는, 1 개의 세라믹스 기판 (1) 상에 1 개의 정전기 보호막 (5) 을 형성한 정전기 보호 부품의 실시예를 기술했는데, 이것에 한정되는 것이 아니라, 1 개의 세라믹스 기판 (1) 상에 2 개 이상의 정전기 보호막 (5) 을 형성한 정전기 보호 부품도 본 발명의 범위 내로 한다.

산업상 이용가능성

본 발명은 정전기 보호막용 페이스트, 정전기 보호 부품 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 휴대 정보 기기 등의 전자 기기를 정전기 펄스나 외래 노이즈로부터 보호하기 위한 정전기 보호 부품에 적용하기에 유용한 것이다.

1 : 세라믹스 기판,
1a : 기판 표면,
1b : 기판 이면,
1c, 1d : 기판 단면,
2, 2a, 2b : 표전극,
2a-1, 2a-2, 2b-1, 2b-2 : 표전극의 단부,
3a, 3b : 이전극,
3a-1, 3b-1 : 이전극의 단부,
4 : 갭,
5 : 정전기 보호막,
5a, 5b : 정전기 보호막의 측부,
5c : 정전기 보호막의 중앙부,
6a, 6b : 상부 전극,
7 : 중간층,
8 : 보호막,
8a, 8b : 보호막의 단부,
9a, 9b : 단면 전극,
9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2 : 단면 전극의 단부,
10a, 10b : 니켈 도금막,
11a, 11b : 주석 도금막,
12a, 12b : 유리막

Claims

정전기 보호 부품의 정전기 보호막을 형성하기 위한 정전기 보호용 페이스트로서,
실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 하는 정전기 보호용 페이스트.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 하는 정전기 보호용 페이스트.
제 2 항에 있어서,
상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 하는 정전기 보호용 페이스트.
절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성되어 갭을 개재하여 대향하고 있는 표전극과, 상기 갭에 형성되어 상기 표전극에 접속된 정전기 보호막을 갖고 있는 정전기 보호 부품에 있어서,
상기 정전기 보호막은, 실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 하는 정전기 보호 부품.
제 4 항에 있어서,
상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 하는 정전기 보호 부품.
제 5 항에 있어서,
상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 하는 정전기 보호 부품.
스크린 인쇄법에 의해, 전극 페이스트를 절연 기판 상에 도포하여 패턴화함으로써, 표전극을 형성하는 공정과,
상기 표전극을 소성하는 공정과,
소성한 상기 표전극을 절단 가공하여 갭을 형성하고, 이 갭을 개재하여 표전극이 대향하는 구조로 하는 공정과,
스크린 인쇄법에 의해, 도전성 페이스트를, 상기 갭을 개재하여 대향하는 표전극의 각각에 도포하여 패턴화하는 것으로부터, 상부 전극을 형성하는 공정과,
스크린 인쇄법에 의해, 정전기 보호용 페이스트를, 상기 갭에 도포하여 패턴화함으로써, 상기 갭에 정전기 보호막을 형성하고, 상기 갭을 개재하여 대향하는 표전극에 상기 정전기 보호막을 접속하는 공정과,
상기 상부 전극과 상기 정전기 보호막을 동시에 베이킹 (燒付) 하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 정전기 보호 부품의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 정전기 보호용 페이스트는, 실리콘 수지와, 도전성 입자와, 절연성 입자의 3 성분을 혼합한 것임을 특징으로 하는 정전기 보호 부품의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 도전성 입자가 알루미늄 분말, 상기 절연성 입자가 산화아연 분말인 것을 특징으로 하는 정전기 보호 부품의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 실리콘 수지가 100 중량부인 것에 대해, 상기 알루미늄 분말이 60 중량부?200 중량부, 상기 산화아연 분말이 60 중량부?160 중량부인 것을 특징으로 하는 정전기 보호 부품의 제조 방법.