WO2013187293A1 - Esd保護装置 - Google Patents

Esd保護装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013187293A1
WO2013187293A1 PCT/JP2013/065585 JP2013065585W WO2013187293A1 WO 2013187293 A1 WO2013187293 A1 WO 2013187293A1 JP 2013065585 W JP2013065585 W JP 2013065585W WO 2013187293 A1 WO2013187293 A1 WO 2013187293A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
discharge
esd protection
input
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/065585
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩輔 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2014521282A priority Critical patent/JP5704282B2/ja
Priority to CN201390000549.XU priority patent/CN204517160U/zh
Publication of WO2013187293A1 publication Critical patent/WO2013187293A1/ja
Priority to US14/546,212 priority patent/US9413168B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/044Physical layout, materials not provided for elsewhere
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/16Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0254High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
    • H05K1/0257Overvoltage protection
    • H05K1/0259Electrostatic discharge [ESD] protection
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0254High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
    • H05K1/0257Overvoltage protection
    • H05K1/026Spark gaps
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203Fillers and particles
    • H05K2201/0206Materials
    • H05K2201/0209Inorganic, non-metallic particles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203Fillers and particles
    • H05K2201/0206Materials
    • H05K2201/0224Conductive particles having an insulating coating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09009Substrate related
    • H05K2201/09063Holes or slots in insulating substrate not used for electrical connections

Definitions

  • the discharge start voltage in the sub-discharge portion is higher than the discharge start voltage in the main discharge portion.
  • the plurality of input electrodes include a plurality of two input electrodes constituting the sub-discharge section.
  • the plurality of sub-discharge units include sub-discharge units arranged at different positions in the other direction.
  • a plurality of output electrodes are electrically connected.
  • the device body has a cavity. At least one of the main discharge portion and the sub discharge portion is arranged in the cavity.
  • the ESD protection device further includes an external electrode.
  • the external electrode is arranged on the apparatus main body.
  • the external electrode is connected to the input electrode or the output electrode.
  • the reliability of an ESD protection device having a plurality of discharge parts can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of the ESD protection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the ESD protection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the first embodiment. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to the sixth embodiment.
  • the ESD protection apparatus 1 has a plurality of sets of input terminals and output terminals.
  • the ESD protection device 1 has a device body 10.
  • the apparatus main body 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the device body 10 is made of an insulating material.
  • the apparatus main body 10 can be comprised with suitable ceramics, for example.
  • the apparatus main body 10 can be composed of, for example, low temperature co-fired ceramics (LTCC) containing Ba, Al, and Si as main components.
  • LTCC low temperature co-fired ceramics
  • a first electrode layer 21 and a second electrode layer 22 are provided inside the apparatus body 10.
  • the input terminal 11a is electrically connected to the input electrode 21a included in the first electrode layer 21 shown in FIG.
  • the input terminal 11 b is electrically connected to the input electrode 21 b included in the first electrode layer 21.
  • the input terminal 11 c is electrically connected to the input electrode 21 c included in the first electrode layer 21.
  • the input terminal 11 d is electrically connected to the input electrode 21 d included in the first electrode layer 21.
  • the input electrodes 21a to 21d are spaced apart from each other along the x-axis direction.
  • the electrodes appearing in the present embodiment can be made of an appropriate material such as Cu or Cu alloy.
  • main discharge portions 31a to 31d have substantially the same configuration, the specific configuration of the main discharge portions 31a to 31d will be described with reference to FIG. 6 in which the main discharge portion 31a is drawn.
  • a discharge auxiliary electrode 41 is disposed between the tip portions of the input electrodes 21a to 21d and the tip portions of the output electrodes 21e to 21h.
  • the discharge auxiliary electrode 41 has a function of reducing the discharge start voltage. Specifically, by providing the discharge auxiliary electrode 41, in addition to creeping discharge and air discharge, discharge via the discharge auxiliary electrode 41 also occurs. Usually, the creeping discharge, the air discharge, and the discharge via the discharge auxiliary electrode 41 have the lowest starting voltage of the discharge via the discharge auxiliary electrode 41. Therefore, by providing the discharge auxiliary electrode 41, the discharge start voltage in the main discharge portion can be lowered. Therefore, the dielectric breakdown of the ESD protection device 1 can be suppressed. Moreover, the responsiveness of the ESD protection apparatus 1 can be improved by providing the discharge auxiliary electrode 41.
  • the metal particles 41a can be made of, for example, Cu or Ni.
  • the diameter of the metal particles 41a can be set to about 2 ⁇ m to 3 ⁇ m, for example.
  • the coating film of the metal particles 41a can be made of, for example, aluminum oxide.
  • the discharge auxiliary electrode 41 may further include insulating particles made of aluminum oxide in addition to the metal particles 41a and the semiconductor ceramic particles 41b.
  • the main discharge portions 31 a to 31 d are surrounded by a protective layer 42.
  • a protective layer 42 By providing this protective layer 42, it is possible to suppress the components contained in the device body 10 from diffusing into the discharge auxiliary electrode 14. Therefore, it is possible to suppress a decrease in discharge characteristics due to the deterioration of the discharge auxiliary electrode 14.
  • the protective layer 42 is preferably made of a ceramic having a sintering temperature higher than that of the ceramic constituting the apparatus main body 10.
  • the apparatus body 10 preferably includes at least one selected from the group consisting of alumina, mullite, zirconia, magnesia, and quartz, for example.
  • the plurality of input electrodes 21a to 21d are adjacent to each other in the x-axis direction, and include input electrodes 21a to 21d including a sub-discharge portion.
  • the sub-discharge part 51a is provided between the input electrode 21a and the input electrode 21b adjacent in the x-axis direction.
  • a sub-discharge portion 51b is provided between the input electrode 21b and the input electrode 21c adjacent in the x-axis direction.
  • a sub-discharge portion 51c is provided between the input electrode 21c and the input electrode 21d adjacent in the x-axis direction.
  • the sub-discharge portions 51a to 51c have substantially the same configuration as the main discharge portions 31a to 31d. For this reason, the description relating to the main discharge portions 31a to 31d is applied to the sub-discharge portions 51a to 51c.
  • the sub-discharge portion 51a includes a protruding portion 21a1 protruding from the input electrode 21a toward the input electrode 21b, and a protruding portion 21b1 protruding from the input electrode 21b toward the input electrode 21a.
  • a discharge auxiliary electrode 41 is provided between the protruding portion 21a1 and the protruding portion 21b1, and the discharge start voltage is lowered.
  • the sub-discharge portion 51b includes a protruding portion 21b2 protruding from the input electrode 21b toward the input electrode 21c, and a protruding portion 21c1 protruding from the input electrode 21c toward the input electrode 21b.
  • a discharge auxiliary electrode 41 is provided between the protruding portion 21b2 and the protruding portion 21c1, and the discharge start voltage is lowered.
  • the sub-discharge portion 51c includes a 21c2 projecting from the input electrode 21c toward the input electrode 21d, and a projecting portion 21d1 projecting from the input electrode 21d toward the input electrode 21c.
  • a discharge auxiliary electrode 41 is provided between the protruding portion 21c2 and the protruding portion 21d1, and the discharge start voltage is lowered.
  • the discharge part is a part where discharge is preferentially generated when a high voltage is applied.
  • the main discharge part is a part where discharge is preferentially generated when a high voltage is applied over the sub-discharge part.
  • the discharge start voltage in the sub-discharge portions 51a to 51c is preferably equal to or higher than the discharge start voltage in the main discharge portions 31a to 31d, and more preferably 1, 1 or more times the discharge start voltage in the main discharge portions 31a to 31d. Preferably, it is 1,2 times or more.
  • the ESD protection apparatus 1 includes the sub-discharge portions 51a to 51c in addition to the main discharge portions 31a to 31d. For this reason, for example, the discharge start voltage of the main discharge portion 31a becomes too high because the tip of the input electrode or the output electrode is melted due to heat generation at the time of discharge or a crack is generated in the vicinity of the discharge auxiliary electrode. Even in this case, when a high voltage is applied to the input electrode 21a, the sub-discharge portion 51a, the input electrode 21b, the main discharge portion 31b, the output electrode 21f, the electrode 21i, and the ground terminals 13a and 13b are discharged. Therefore, as long as at least one discharge start voltage of the main discharge portions 31a to 31d is kept below a predetermined discharge start voltage, the discharge is suitably performed. Therefore, the ESD protection apparatus 1 has excellent reliability.
  • the subdischarge part may be provided between some adjacent input electrodes.
  • the sub-discharge part it is not always necessary for the sub-discharge part to have a discharge auxiliary electrode. It is not always necessary that the sub-discharge portion is constituted by the protruding portion provided on the input electrode.
  • the protruding portion may not be provided on the input electrode, and the auxiliary discharge portion may be configured by providing a discharge auxiliary electrode between adjacent input electrodes.
  • the ESD protection device may be, for example, a two-terminal product, a three-terminal product, or may have five or more terminals.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the second embodiment.
  • the distance between the main discharge portions 31a to 31d and the sub discharge portions 51a to 51c is long. Therefore, for example, heat generated in the main discharge portions 31a to 31d is not easily transmitted to the sub discharge portions 51a to 51c. Therefore, the sub-discharge portions 51a to 51c are unlikely to deteriorate due to heat generated by the discharge in the main discharge portions 31a to 31d.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the third embodiment.
  • the plurality of output electrodes 21e to 21h may not be electrically connected.
  • the output electrode 21e is connected to the ground terminal 13a.
  • the output electrode 21f is connected to the ground terminal 13b.
  • the output electrode 21g is connected to the ground terminal 13c.
  • the output electrode 21h is connected to the ground terminal 13d.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to the fourth embodiment.
  • the main discharge portions 31a to 31d include main discharge portions arranged at different positions in the y-axis direction. Specifically, the main discharge portions 31a to 31d adjacent in the x-axis direction are arranged at different positions in the y-axis direction. Therefore, heat generated by the discharge in the main discharge portions 31a to 31d is not easily transmitted to the main discharge portion adjacent to the main discharge portion. Therefore, it is possible to suppress the thermal deterioration of the main discharge portions 31a to 31d. Therefore, more excellent reliability can be realized.
  • the sub-discharge portions 51a to 51c are arranged linearly along the x-axis direction. However, from the viewpoint of realizing further excellent reliability, the sub-discharge portions adjacent in the x-axis direction are arranged.
  • the parts 51a to 51c are preferably arranged at different positions in the y-axis direction.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the ESD protection apparatus according to the fifth embodiment.
  • the main discharge portions 31a to 31d and the sub discharge portions 51a to 51c are provided in different electrode layers. Specifically, the main discharge portions 31 a to 31 d are provided in the first electrode layer 21, and the sub-discharge portions 51 a to 51 c are provided in the second electrode layer 22. This makes it difficult for heat generated when discharge occurs in the main discharge portions 31a to 31d to be transmitted to the sub discharge portions 51a to 51c. Therefore, more excellent reliability can be realized.
  • main discharge portions 31a to 31d are arranged so as not to overlap the sub discharge portions 51a to 51c in the height direction of the electrode layer, the heat generated when the discharge occurs in the main discharge portions 31a to 31d is sub discharge.
  • the portions 51a to 51c are difficult to be transmitted.
  • the cavity 10a is disposed in the same electrode layer by disposing the cavity 10a in different electrode layers. As compared with the case where the insulating layer is formed, peeling of the insulating layer on which the electrode layer is formed can be suppressed. Further, the cavity 10a provided in the main discharge portions 31a to 31d is arranged so as not to overlap the cavity 10a provided in the sub-discharge portions 51a to 51c in the height direction of the electrode layer, thereby providing the cavity 10a. The deformation of the apparatus main body 10 can be suppressed.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to the sixth embodiment.
  • the main discharge portions 31a to 31d and the sub discharge portions 51a to 51c are provided in different electrode layers. Specifically, main discharge portions 31 a to 31 d are provided on the first electrode layer 21, and sub-discharge portions 51 a to 51 c are provided on the second electrode layer 22. Further, in the present embodiment, the main discharge portions 31a to 31d adjacent in the x-axis direction are provided at different positions in the y-axis direction.
  • sub-discharge portions 51a to 51c adjacent in the x-axis direction are provided at different positions in the y-axis direction. For this reason, the heat generated by the discharge in each discharge part is not easily transmitted by other discharge parts. Therefore, further excellent reliability can be realized.
  • the cavity 10a provided in the main discharge portions 31a to 31d and the sub-discharge portions 51a to 51c is in the y-axis direction. Provided at different positions. Also, the cavities 10a provided in the sub-discharge portions 51a to 51c adjacent in the x-axis direction are provided at different positions in the y-axis direction. For this reason, peeling of the insulating layer in which the electrode layer is formed can be suppressed as compared with the case where the cavity 10a is disposed at the same position in the y-axis direction.

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Description

ESD保護装置
 本発明は、ESD保護装置に関する。
 従来、静電気放電(ESD:electro-static discharge)による電子機器の破壊を抑制するためのESD保護装置が種々提案されている。例えば特許文献1では、放電部を構成する内部電極対が複数設けられたESD保護装置が提案されている。
特開2001-143846号公報
 ところで、ESD保護装置では、放電が生じると、放電部の温度が上昇する。このため、放電に伴って内部電極の対向部が溶解したり、放電補助電極の近辺にクラックが発生するなどして対向する内部電極や導電粒子間の距離が長くなる場合がある。対向する内部電極や導電粒子間の距離が長くなると、内部電極や導電粒子間で放電が好適に行われなくなる場合がある。例えば、複数の内部電極対の少なくとも一つで内部電極や導電粒子間の距離が長くなると、その内部電極対はESD素子として機能しなくなる。
 本発明の主な目的は、複数の放電部を有するESD保護装置の信頼性を改善することにある。
 本発明に係るESD保護装置は、複数の入力電極と、複数の出力電極とを備える。複数の入力電極は、一の方向に沿って配されている。複数の出力電極は、一の方向に沿って配されている。複数の出力電極は、一の方向に対して傾斜した他の方向において入力電極と対向している。入力電極の他の方向における出力電極側の端部と、出力電極の他の方向における入力電極側の端部とにより主放電部が構成されている。複数の入力電極は、一の方向において隣り合っており、副放電部を構成している2つの入力電極を含む。
 本発明に係るESD保護装置のある特定の局面では、2つの入力電極の少なくとも一方の入力電極は、他方の入力電極に向かって突出しており、副放電部を構成している突出部を有する。
 本発明に係るESD保護装置の別の特定の局面では、ESD保護装置は、放電補助電極をさらに備える。放電補助電極は、2つの入力電極間に配されている。放電補助電極は、2つの入力電極間の放電開始電圧を低下させる電極である。放電補助電極は、副放電部を構成している。
 本発明に係るESD保護装置の他の特定の局面では、副放電部における放電開始電圧が主放電部における放電開始電圧よりも高い。
 本発明に係るESD保護装置のさらに他の特定の局面では、複数の入力電極は、副放電部を構成している2つの入力電極を複数有する。複数の副放電部は、他の方向において異なる位置に配された副放電部を含む。
 本発明に係るESD保護装置のさらに別の特定の局面では、複数の主放電部は、他の方向において異なる位置に配された主放電部を含む。
 本発明に係るESD保護装置のまた他の特定の局面では、入力電極は、出力電極と対向している第1の電極層を含む複数の電極層を有する。副放電部は、第1の電極層以外の電極層により構成されている。
 本発明に係るESD保護装置のまた別の特定の局面では、複数の出力電極が電気的に接続されている。
 本発明に係るESD保護装置のさらにまた他の特定の局面では、装置本体をさらに備える。装置本体は、複数の入力電極及び複数の出力電極が内部に設けられている。装置本体は、絶縁材料からなる。
 本発明に係るESD保護装置のさらにまた別の特定の局面では、装置本体は、空洞を有する。主放電部と副放電部とのうちの少なくとも一方が空洞内に配されている。
 本発明に係るESD保護装置のまたさらに他の特定の局面では、ESD保護装置は、外部電極をさらに備える。外部電極は、装置本体の上に配されている。外部電極は、入力電極または出力電極に接続されている。
 本発明によれば、複数の放電部を有するESD保護装置の信頼性を改善することができる。
図1は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的回路図である。 図2は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的斜視図である。 図3は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図4は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図5は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図6は、図3の線VI-VIにおける略図的断面図である。 図7は、図3の線VII-VIIにおける略図的断面図である。 図8は、第2の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図9は、第3の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図10は、第4の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図11は、第5の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図12は、第5の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図13は、第6の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。 図14は、第6の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。
 以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
 また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
 (第1の実施形態)
 図1は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的回路図である。図2は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的斜視図である。図3は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図4は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図5は、第1の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図6は、図3の線VI-VIにおける略図的断面図である。図7は、図3の線VII-VIIにおける略図的断面図である。
 図1~図7に示されるESD保護装置1は、複数のESD素子が一体化された多端子品である。すなわち、ESD保護装置1は、入力端子と出力端子との組を複数有する。
 図2~図7に示されるように、ESD保護装置1は、装置本体10を有する。本実施形態では、装置本体10は、略直方体状である。装置本体10は、絶縁材料からなる。装置本体10は、例えば、適宜のセラミックスにより構成することができる。具体的には、装置本体10は、例えば、Ba、Al、Siを主成分として含む低温同時焼成セラミックス(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics)により構成することができる。
 装置本体10の外表面上には、入力端子11a~11dと、出力端子12a~12dと、グラウンド端子13a、13bとが設けられている。また、図3~図6に示されるように、装置本体10の内部には、第1の電極層21と、第2の電極層22とが設けられている。
 図1に示されるように、入力端子11aと出力端子12aとは、図4に示す第2の電極層22に含まれる電極22aによって電気的に接続されている。入力端子11bと出力端子12bとは、第2の電極層22に含まれる電極22bによって電気的に接続されている。入力端子11cと出力端子12cとは、第2の電極層22に含まれる電極22cによって電気的に接続されている。入力端子11dと出力端子12dとは、第2の電極層22に含まれる電極22dによって電気的に接続されている。
 図1に示されるように、入力端子11aには、図3に示される第1の電極層21に含まれる入力電極21aに電気的に接続されている。入力端子11bは、第1の電極層21に含まれる入力電極21bに電気的に接続されている。入力端子11cは、第1の電極層21に含まれる入力電極21cに電気的に接続されている。入力端子11dは、第1の電極層21に含まれる入力電極21dに電気的に接続されている。入力電極21a~21dは、x軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。
 第1の電極層21は、入力電極21a~21dのy軸方向におけるy2側においてx軸方向に沿って配された出力電極21e~21hをさらに有する。出力電極21eは、x軸方向に対して傾斜した(典型的には垂直な)y軸方向において入力電極21aと対向している。入力電極21aのy軸方向におけるy2側の端部と、出力電極21eのy軸方向におけるy1側の端部とによって、主放電部31aが構成されている。出力電極21fは、x軸方向に対して傾斜した(典型的には垂直な)y軸方向において入力電極21bと対向している。入力電極21bのy軸方向におけるy2側の端部と、出力電極21fのy軸方向におけるy1側の端部とによって、主放電部31bが構成されている。入力電極21cのy軸方向におけるy2側の端部と、出力電極21gのy軸方向におけるy1側の端部とによって、主放電部31cが構成されている。出力電極21gは、x軸方向に対して傾斜した(典型的には垂直な)y軸方向において入力電極21cと対向している。入力電極21dのy軸方向におけるy2側の端部と、出力電極21hのy軸方向におけるy1側の端部とによって、主放電部31dが構成されている。出力電極21hは、x軸方向に対して傾斜した(典型的には垂直な)y軸方向において入力電極21dと対向している。出力電極21e~21hは、グラウンド端子13a、13bに電気的に接続された電極21iに電気的に接続されている。従って、出力電極21e~21hは、互いに電気的に接続されている。
 本実施形態において登場する電極は、それぞれ、CuやCu合金などの適宜の材料により構成することができる。
 なお、主放電部31a~31dは、実質的に同様の構成を有するため、主放電部31a~31dの具体的構成について、主放電部31aが描画された図6を参照しながら説明する。
 入力電極21a~21dと出力電極21e~21hとの対向部は、装置本体10の内部に設けられた空洞10a内に配されている。すなわち、入力電極21a~21dの出力電極21e~21hと対向している先端部と、出力電極21e~21hの入力電極21a~21dと対向している先端部とが空洞10a内に配されている。なお、空洞10aの平面視した際の形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、長円形等であってもよい。また、空洞10aの側面視した際の形状も、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、長円形等であってもよい。
 入力電極21a~21dの先端部と出力電極21e~21hの先端部との間には、放電補助電極41が配されている。放電補助電極41は、放電開始電圧を低下させる機能を有する。具体的には、放電補助電極41を設けることにより、沿面放電と気中放電とに加えて、放電補助電極41を経由した放電も生じる。通常、沿面放電と気中放電と放電補助電極41を経由した放電とでは、放電補助電極41を経由した放電の開始電圧が最も低い。従って、放電補助電極41を設けることにより、主放電部における放電開始電圧を低下させることができる。従って、ESD保護装置1の絶縁破壊を抑制することができる。また、放電補助電極41を設けることによりESD保護装置1の応答性を改善することができる。
 放電補助電極41は、例えば、導電性を有しない無機材料により表面がコーティングされた複数の金属粒子41aと、複数の半導体セラミック粒子41bとが分散した粒子分散体によって構成することができる。この場合、放電補助電極41は、例えば、導電性を有しない無機材料により表面がコーティングされた複数の金属粒子41aと、複数の半導体セラミック粒子41bを含むペーストを塗布し、焼成することにより形成することができる。
 金属粒子41aは、例えば、CuやNiなどにより構成することができる。金属粒子41aの直径は、例えば2μm~3μm程度とすることができる。金属粒子41aのコーティング膜は、例えば、酸化アルミニウム等により構成することができる。
 半導体セラミック粒子41bは、例えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン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、ケイ化クロム等のケイ化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化クロム、ホウ化ランタン、ホウ化モリブデン、ホウ化タングステンなどのホウ化物、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム等の酸化物などにより構成することができる。
 放電補助電極41は、金属粒子41a及び半導体セラミック粒子41bに加え、酸化アルミニウムなどからなる絶縁性粒子をさらに含んでいてもよい。
 主放電部31a~31dは、保護層42により包囲されている。この保護層42を設けることにより装置本体10に含まれる成分が放電補助電極14内に拡散達することを抑制することができる。よって、放電補助電極14の劣化に起因する放電特性の低下を抑制することができる。
 保護層42は、装置本体10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により構成されていることが好ましい。装置本体10は、例えば、アルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア及び石英からなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましい。
 図1及び図3に示されるように、複数の入力電極21a~21dは、x軸方向において隣り合っており、副放電部を含む入力電極21a~21dを含む。具体的には、x軸方向において隣り合う入力電極21aと入力電極21bとの間に副放電部51aが設けられている。x軸方向において隣り合う入力電極21bと入力電極21cとの間に副放電部51bが設けられている。x軸方向において隣り合う入力電極21cと入力電極21dとの間に副放電部51cが設けられている。副放電部51a~51cは、図7に示されるように、主放電部31a~31dと実質的に同様の構成を有する。このため、主放電部31a~31dに関する説明を副放電部51a~51cに援用するものとする。
 副放電部51aは、入力電極21aから入力電極21b側に向かって突出する突出部21a1と、入力電極21bから入力電極21a側に向かって突出する突出部21b1とにより構成されている。突出部21a1と突出部21b1との間には放電補助電極41が設けられており、放電開始電圧が低められている。
 副放電部51bは、入力電極21bから入力電極21c側に向かって突出する突出部21b2と、入力電極21cから入力電極21b側に向かって突出する突出部21c1とにより構成されている。突出部21b2と突出部21c1との間には放電補助電極41が設けられており、放電開始電圧が低められている。
 副放電部51cは、入力電極21cから入力電極21d側に向かって突出する21c2と、入力電極21dから入力電極21c側に向かって突出する突出部21d1とにより構成されている。突出部21c2と突出部21d1との間には放電補助電極41が設けられており、放電開始電圧が低められている。
 なお、放電部とは、高電圧が印加された際に、放電が優先的に生じる部分である。放電部のうち、主放電部は、副放電部よりも、高電圧が印加された際に優先的に放電が生じる部分である。
 副放電部51a~51cにおける放電開始電圧は、主放電部31a~31dにおける放電開始電圧以上であることが好ましく、主放電部31a~31dにおける放電開始電圧の1,1倍以上であることがより好ましく、1,2倍以上であることがさらに好ましい。
 以上説明したように、ESD保護装置1では、主放電部31a~31dに加えて、副放電部51a~51cが設けられている。このため、例えば、放電時における発熱により入力電極や出力電極の先端部が溶解したり、放電補助電極の近辺にクラックが発生するなどして、主放電部31aの放電開始電圧が高くなりすぎた場合においても、入力電極21aに高電圧が印加されると、副放電部51a、入力電極21b、主放電部31b、出力電極21f、電極21i及びグラウンド端子13a、13bに放電が行われる。よって、主放電部31a~31dの少なくともひとつの放電開始電圧が所定の放電開始電圧以下に保たれている限りにおいて、放電が好適に行われる。従って、ESD保護装置1は、優れた信頼性を有する。
 なお、本実施形態では、すべての隣り合う入力電極間に副放電部を設ける例について説明したが、一部の隣り合う入力電極間に副放電部が設けられていてもよい。
 また、副放電部が放電補助電極を有する必要は必ずしもない。副放電部が、入力電極に設けられた突出部により構成されている必要は必ずしもない。例えば、入力電極には突出部が設けられておらず、隣り合う入力電極間に放電補助電極が設けられることにより副放電部が構成されていてもよい。
 ESD保護装置は、例えば、2端子品、3端子品であってもよいし、5端子以上の端子を有するものであってもよい。
 以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
 (第2の実施形態)
 図8は、第2の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図8に示されるESD保護装置では、主放電部31a~31dと、副放電部51a~51cとの間の距離が長い。よって、例えば、主放電部31a~31dにおける発熱が副放電部51a~51cに伝わり難い。よって、主放電部31a~31dにおける放電による発熱により副放電部51a~51cが劣化し難い。
 (第3の実施形態)
 図9は、第3の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図9に示されるESD保護装置のように、複数の出力電極21e~21hは、電気的に接続されていなくてもよい。本実施形態では、出力電極21eがグラウンド端子13aに接続されている。出力電極21fがグラウンド端子13bに接続されている。出力電極21gがグラウンド端子13cに接続されている。出力電極21hがグラウンド端子13dに接続されている。
 (第4の実施形態)
 図10は、第4の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図10に示されるように、本実施形態のESD保護装置では、主放電部31a~31dが、y軸方向において異なる位置に配された主放電部を含む。具体的には、x軸方向において隣り合う主放電部31a~31dが、y軸方向において異なる位置に配されている。よって、主放電部31a~31dにおける放電による発熱が、当該主放電部に隣接する主放電部に伝わり難い。よって、主放電部31a~31dの熱劣化を抑制することができる。従って、より優れた信頼性を実現することができる。なお、本実施形態では、副放電部51a~51cは、x軸方向に沿って直線状に配されているが、さらに優れた信頼性を実現する観点からは、x軸方向において隣り合う副放電部51a~51cが、y軸方向において異なる位置に配されていることが好ましい。
 (第5の実施形態)
 図11は、第5の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図12は、第5の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。本実施形態に係るESD保護装置では、主放電部31a~31dと副放電部51a~51cとが異なる電極層に設けられている。具体的には、主放電部31a~31dが第1の電極層21に設けられており、副放電部51a~51cが第2の電極層22に設けられている。このようにすることにより、主放電部31a~31dにおいて放電が生じた際の発熱が副放電部51a~51cに伝わり難くなる。従って、より優れた信頼性を実現することができる。さらに、主放電部31a~31dは副放電部51a~51cと電極層の高さ方向において重ならないように配置されているため、主放電部31a~31dにおいて放電が生じた際の発熱が副放電部51a~51cにより伝わり難くなる。
 また、主放電部31a~31dと副放電部51a~51cとに空洞10aが設けられている場合には、空洞10aが異なる電極層に配置されることにより、空洞10aが同一電極層に配置される場合に比べて、電極層が形成される絶縁層の剥離を抑制することができる。さらに、主放電部31a~31dに設けられる空洞10aが副放電部51a~51cに設けられている空洞10aと電極層の高さ方向において重ならないように配置されていることにより、空洞10aがもたらす装置本体10の変形を抑制することができる。
 (第6の実施形態)
 図13は、第6の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。図14は、第6の実施形態に係るESD保護装置の略図的断面図である。本実施形態に係るESD保護装置においても、主放電部31a~31dと副放電部51a~51cとが異なる電極層に設けられている。具体的には、主放電部31a~31dが第1の電極層21に設けられており、副放電部51a~51cが第2の電極層22に設けられている。さらに本実施形態では、x軸方向において隣り合う主放電部31a~31dがy軸方向において異なる位置に設けられている。また、x軸方向において隣り合う副放電部51a~51cがy軸方向において異なる位置に設けられている。このため、各放電部における放電による発熱が他の放電部により伝わり難い。従って、さらに優れた信頼性を実現することができる。
 また、主放電部31a~31dと副放電部51a~51cとに空洞10aが設けられている場合には、x軸方向において隣り合う主放電部31a~31dに設けられる空洞10aがy軸方向において異なる位置に設けられる。また、x軸方向において隣り合う副放電部51a~51cに設けられる空洞10aがy軸方向において異なる位置に設けられることになる。このため、空洞10aがy軸方向において同じ位置に配置される場合に比べて、電極層が形成される絶縁層の剥離を抑制することができる。
1…ESD保護装置
10…装置本体
10a…空洞
11a~11d…入力端子
12a~12d…出力端子
13a~13d…グラウンド端子
21…第1の電極層
21a~21d…入力電極
21a1,21b1,21b2,21c1,21c2,21d1…突出部
21e~21h…出力電極
21i、22a~22d…電極
22…第2の電極層
31a~31d…主放電部
41…放電補助電極
41a…金属粒子
41b…半導体セラミック粒子
42…保護層
51a~51c…副放電部

Claims (11)

  1.  一の方向に沿って配された複数の入力電極と、
     前記一の方向に沿って配されており、前記一の方向に対して傾斜した他の方向において前記入力電極と対向する複数の出力電極と、
    を備え、
     前記入力電極の前記他の方向における前記出力電極側の端部と、前記出力電極の前記他の方向における前記入力電極側の端部とにより主放電部が構成されており、
     前記複数の入力電極は、前記一の方向において隣り合っており、副放電部を構成している2つの入力電極を含む、ESD保護装置。
  2.  前記2つの入力電極の少なくとも一方の入力電極は、他方の入力電極に向かって突出しており、前記副放電部を構成している突出部を有する、請求項1に記載のESD保護装置。
  3.  前記2つの入力電極間に配されており、2つの入力電極間の放電開始電圧を低下させる電極であって、前記副放電部を構成している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.  前記副放電部における放電開始電圧が前記主放電部における放電開始電圧よりも高い、請求項1~3のいずれか一項に記載のESD保護装置。
  5.  前記複数の入力電極は、前記副放電部を構成している2つの入力電極を複数有し、
     前記複数の副放電部は、前記他の方向において異なる位置に配された副放電部を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のESD保護装置。
  6.  前記複数の主放電部は、前記他の方向において異なる位置に配された主放電部を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のESD保護装置。
  7.  前記入力電極は、前記出力電極と対向している第1の電極層を含む複数の電極層を有し、
     前記副放電部は、前記第1の電極層以外の電極層により構成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載のESD保護装置。
  8.  前記複数の出力電極が電気的に接続されている、請求項1~7のいずれか一項に記載のESD保護装置。
  9.  前記複数の入力電極及び前記複数の出力電極が内部に設けられており、絶縁材料からなる装置本体をさらに備える、請求項1~8のいずれか一項に記載のESD保護装置。
  10.  前記装置本体は、空洞を有し、
     前記主放電部と前記副放電部とのうちの少なくとも一方が前記空洞内に配されている、請求項9に記載のESD保護装置。
  11.  前記装置本体の上に配されており、前記入力電極または前記出力電極に接続された外部電極をさらに備える、請求項1~10のいずれか一項に記載のESD保護装置。
PCT/JP2013/065585 2012-06-15 2013-06-05 Esd保護装置 Ceased WO2013187293A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014521282A JP5704282B2 (ja) 2012-06-15 2013-06-05 Esd保護装置
CN201390000549.XU CN204517160U (zh) 2012-06-15 2013-06-05 Esd保护装置
US14/546,212 US9413168B2 (en) 2012-06-15 2014-11-18 ESD protection device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012136136 2012-06-15
JP2012-136136 2012-06-15

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/546,212 Continuation US9413168B2 (en) 2012-06-15 2014-11-18 ESD protection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013187293A1 true WO2013187293A1 (ja) 2013-12-19

Family

ID=49758119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/065585 Ceased WO2013187293A1 (ja) 2012-06-15 2013-06-05 Esd保護装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9413168B2 (ja)
JP (1) JP5704282B2 (ja)
CN (1) CN204517160U (ja)
WO (1) WO2013187293A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021250099A1 (de) * 2020-06-10 2021-12-16 Tdk Electronics Ag Überspannungsschutzelement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61184292U (ja) * 1985-05-08 1986-11-17
JPH03276536A (ja) * 1990-03-27 1991-12-06 Nec Corp 放電管
JP2005276513A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Murata Mfg Co Ltd サージアブソーバの製造方法
JP2010092779A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ及びその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143846A (ja) 1999-11-16 2001-05-25 Tokin Corp 表面実装型サージアブソーバおよびその製造方法
JP5093345B2 (ja) * 2008-05-08 2012-12-12 株式会社村田製作所 Esd保護機能内蔵基板

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61184292U (ja) * 1985-05-08 1986-11-17
JPH03276536A (ja) * 1990-03-27 1991-12-06 Nec Corp 放電管
JP2005276513A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Murata Mfg Co Ltd サージアブソーバの製造方法
JP2010092779A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5704282B2 (ja) 2015-04-22
JPWO2013187293A1 (ja) 2016-02-04
US20150070805A1 (en) 2015-03-12
CN204517160U (zh) 2015-07-29
US9413168B2 (en) 2016-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8711537B2 (en) ESD protection device and method for producing the same
JP5403370B2 (ja) Esd保護装置
US9516728B2 (en) ESD protection device
JP5954447B2 (ja) Esd保護装置
JP2000114005A (ja) セラミック電子部品
JP5704282B2 (ja) Esd保護装置
JP5874743B2 (ja) Esd保護装置
JP5971413B2 (ja) Esd保護装置
JP5725262B2 (ja) Esd保護装置
JP5757372B2 (ja) Esd保護デバイス
JP6119371B2 (ja) Esd保護装置及びその製造方法
CN117638654A (zh) 瞬态电压保护器件
CN106537701B (zh) Esd保护装置及其制造方法
JP7792382B2 (ja) 過渡電圧保護デバイス
JP5760894B2 (ja) 静電気保護素子
JP7575352B2 (ja) 過渡電圧保護デバイス
JP7322925B2 (ja) 過渡電圧保護デバイス
JP7425976B2 (ja) 過渡電圧保護デバイス
JP7593888B2 (ja) 過渡電圧保護デバイス
JP2011071359A (ja) 配線基板

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201390000549.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13804020

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014521282

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13804020

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1