(57)【要約】  ＥＳＤ放電応答性の製品ばらつきと、繰り返し放電によるＥＳＤ放電応答性の変動とを抑制したＥＳＤ保護構造およびその製造方法を提供する。ＥＳＤ保護デバイス（１）は、アルミナ積層基板（２）と空洞部（３）と放電電極対（４）と放電補助電極（６Ａ，６Ｂ）とガラス様物質（７）とを備える。空洞部（３）はアルミナ積層基板（２）の内部に設ける。放電電極対（４）は空洞部（３）とアルミナ積層基板（２）との界面に対向して設ける。放電補助電極（６Ａ，６Ｂ）は放電電極対（４）の対向する電極間に分散配置する。ガラス様物質（７）は空洞部（３）の内部で放電補助電極（６Ａ，６Ｂ）を覆う。このような構成で試行放電を実施し、予め放電電極対（４）の電極間で沿面放電を発生させる。
2012033148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁部と、
前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、
前記放電電極対の間に分散配置されている放電補助電極と、
を備えるＥＳＤ保護構造の製造方法であって、
前記絶縁部に対して前記放電電極対となる電極層と、前記放電補助電極となる絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子と、を設け、焼成により前記ＥＳＤ保護構造を形成する焼成工程と、
前記焼成工程の後に、前記放電電極対の間に放電電圧を超える電圧を印加する試行放電工程と、を実施する、ＥＳＤ保護構造の製造方法。
【請求項２】
前記ＥＳＤ保護構造は前記絶縁部の表面に隣接して設けられた空洞部をさらに備えており、
前記焼成工程の前に、前記絶縁部に対して前記空洞部となる犠牲層を設ける工程をさらに含む、請求項１のＥＳＤ保護構造の製造方法。
【請求項３】
前記試行放電工程を複数回実施する、請求項１または２に記載のＥＳＤ保護構造の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁材料コート金属粒子がアルミナコートされたＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子である、請求項１〜３いずれか1項に記載のＥＳＤ保護構造の製造方法。
【請求項５】
絶縁部と、
前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、
前記放電電極対の間に分散配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、
前記放電補助電極の周囲に形成されたガラス様物質と、
を備え、
前記ガラス様物質に、一部の放電補助電極が欠落してなる放電痕を形成したことを特徴とするＥＳＤ保護構造。
【請求項６】
絶縁部と、
前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、
前記放電電極対の間に分散配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、
前記放電補助電極の周囲に形成されたガラス様物質と、
を備え、
前記ガラス様物質に、亀裂が生じてなる放電痕を形成したことを特徴とするＥＳＤ保護構造。
【請求項７】
絶縁部と、
前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、
前記放電電極対の間に配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、
前記放電補助電極の周囲に形成されたガラス様物質と、
を備え、
前記ガラス様物質に、部分的にガラス様物質が除去されて前記放電補助電極が露出する放電痕を形成したことを特徴とするＥＳＤ保護構造。
【請求項８】
前記絶縁部の表面に隣接して設けられた空洞部をさらに備えている請求項５〜７のいずれかに記載のＥＳＤ保護構造。
【請求項９】
前記絶縁材料コート金属粒子がアルミナコートされたＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子である請求項５〜８のいずれかに記載のＥＳＤ保護構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路素子等を静電気から保護するＥＳＤ保護構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に各種電気機器は、サージ等の静電気放電に対して脆弱なことがあり、その場合、静電気放電から回路素子を保護するためにＥＳＤ（Electro-Static-Discharge）保護構造が採用されることがある。ＥＳＤ保護構造は、回路素子を静電気から保護するために、放電現象を利用して信号ラインからグランドラインに過大な電圧を導く構造である。【０００３】
現在、ＥＳＤ保護構造を持つデバイスとして、ガラスセラミック基板の内部に空洞部を設け、空洞部内にそれぞれ信号ラインとグランドとに接続される放電電極対を対向して設けて、放電電極対の間に粒子状の放電補助電極を分散配置するデバイスの開発が進められている（例えば特許文献１参照）。このデバイス構造では、信号ラインに過大な電圧が印加された場合に、放電電極対の間で放電補助電極を介した放電が起こり、静電気がグランドに導かれることになる。【０００４】
ここで、このデバイス構成での放電現象の発生機序を、図１を参照して説明する。図１はＥＳＤ保護構造を備えるＥＳＤ保護デバイスの構成例を示す図である。
図１（Ａ）に示すＥＳＤ保護デバイス１００Ａは、空洞部１０１内に一部領域が露出する絶縁基板１０２と、空洞部１０１内に露出する先端部が互いに対向するように絶縁基板１０２に積層配置される放電電極１０３Ａ，１０３Ｂと、放電電極１０３Ａ，１０３Ｂ間に分散して配置される複数の放電補助電極１０４とを備える。放電補助電極１０４は絶縁材料コート金属粒子からなる。また、図１（Ｂ）に示すＥＳＤ保護デバイス１００Ｂは、空洞部１０１が角状ではなく半球状に形成された例である。【０００５】
放電電極１０３Ａ，１０３Ｂ間に高電圧が印加されると、一方の電極１０３Ａから電子が放出される。その電子は、高電界中での原子との衝突によって二次電子なだれ現象を引き起こし、これにより、原子から多数の電子が放出されて放電電極１０３Ａ，１０３Ｂ間での放電が起こる。この放電は、空洞部１０１と絶縁基板１０２との間の沿面にて沿面放電として発生する。放電電極１０３Ａ，１０３Ｂ間には、絶縁材料コート金属粒子からなる放電補助電極１０４が分散配置されており、より多くの沿面が形成されるのでＥＳＤ放電応答性は安定したものになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０６１５５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
放電補助電極は配置間隔のばらつきを抑えることができず、ＥＳＤ放電応答性は完全には安定化できず製品毎のばらつきが生じる。具体的には、隣接する放電補助電極の粒子間隔が狭い箇所や粒子同士が接触した箇所では低電圧で放電が発生し易くなり、これがＥＳＤ放電応答性において放電開始電圧を引き下げる要因となる。【０００８】
またＥＳＤ放電応答性のばらつきは、製造時に放電補助電極の周囲がガラス様物質で覆われることによっても生じる。具体的には、空洞部周辺の各種構成材料が製造時（焼成時等）の酸化反応によって絶縁性のガラス様物質に変質し、このガラス様物質によって覆われることで放電補助電極を介した放電が妨げられる。このことが前述の配置間隔のばらつきとは逆に、ＥＳＤ放電応答性において放電開始電圧を引き上げる要因となる。【０００９】
さらには、上述した各要因により、ＥＳＤ放電応答性には製品ばらつきだけでなく、繰り返し放電による変動も発生する。具体的には、放電現象が集中する箇所で放電により気化等の反応が生じることで微細構造の変化が生じ、これがＥＳＤ放電応答性の繰り返し放電による変動を引き起こす。【００１０】
そこで本発明の目的は、ＥＳＤ放電応答性についての製品毎のばらつきや、繰り返し放電によるＥＳＤ放電応答性の変動を抑制できる構成のＥＳＤ保護構造、および、ＥＳＤ保護構造の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のＥＳＤ保護構造の製造方法は、絶縁部と、前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、放電電極対の間に分散されている放電補助電極とを備えるＥＳＤ保護構造の製造方法であって、前記絶縁部に対して前記放電電極対となる電極層と、前記放電補助電極となる絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子と、を設け、焼成により前記ＥＳＤ保護構造を形成する焼成工程と、前記焼成工程の後に、前記放電電極対の間に放電電圧を超える電圧を印加する試行放電工程と、を実施する。【００１２】
この製造方法によれば、焼成工程では絶縁材料コート金属粒子だけでなく半導体粒子によっても放電経路が形成される。これにより、絶縁材料コート金属粒子だけで放電経路を形成する場合よりも、ＥＳＤ放電応答性が安定化する。また、焼成工程では、放電補助電極の周辺の各種構成材料に起因して放電補助電極の周囲を覆うガラス様物質が形成される。そして、試行放電工程では、放電補助電極を覆うガラス様物質が部分的に除去されて放電補助電極が露出し、これによりガラス様物質によって放電経路の形成が阻害されていた状態が解消される。すると、沿面放電の実質的な経路長が短縮されて放電開始電圧が低減される。放電補助電極が全体的にガラス様物質で覆われていれば放電開始電圧が増大傾向のばらつきを持つが、ガラス様物質を除去して放電経路の経路長を短縮することで、放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。また試行放電工程では、一部の放電補助電極の粒子欠落やガラス様物質における亀裂の成長が起こる。これらの現象が、放電補助電極の粒子間隔が狭い箇所や粒子同士が接触していた箇所で発生することにより、沿面放電の実質的な経路長を伸長して放電開始電圧を増加させられる。これにより、放電補助電極の粒子間隔が狭い状態や粒子同士が接触している状態で放電開始電圧が持つ減少傾向のばらつきを抑制することができる。また試行放電工程では、放電補助電極の構成材料から半導体化合物の付着物が生成されることがあり、これが、放電経路の一部を構成することで放電経路の経路長が短縮される。このことによっても放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。
これらのことから、ＥＳＤ保護構造を持つデバイスにおいて製品毎のＥＳＤ放電応答性のばらつきを低減することができ、繰り返し放電を行うことで次第に放電経路が固定されていくため、一度でも試行放電を行っておけば、その後の放電時のＥＳＤ放電応答性の変動を低減することができる。【００１３】
また、この発明のＥＳＤ保護構造の製造方法は、前記ＥＳＤ保護構造が前記絶縁部の表面に隣接して設けられた空洞部をさらに備えており、前記焼成工程の前に、前記絶縁部に対して前記空洞部となる犠牲層を設ける工程をさらに含むと好適である。これにより、空洞部を備えない場合に比べて放電特性をより安定化することができる。【００１４】
また、この発明のＥＳＤ保護構造の製造方法は、前記試行放電工程を複数回実施すると好適である。これにより、より確実に放電開始電圧の変動を低減することができる。【００１５】
また、この発明のＥＳＤ保護構造の製造方法は、前記絶縁材料コート金属粒子がアルミナコートされたＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子であると好適である。これにより、放電電極対の間にアルミナコートされたＣｕ粒子と酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子とによる放電経路が形成されるとともに、半導体化合物が生成され、ＥＳＤ放電応答性が安定化および均一化する。【００１６】
また、この発明のＥＳＤ保護構造は、絶縁部と、前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、放電電極対の間に配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、前記放電補助電極の周囲に形成されたガラス様物質と、を備え、前記ガラス様物質に、一部の放電補助電極が欠落してなる放電痕を形成した事を特徴とする。
ＥＳＤ保護構造の製造工程で試行放電工程を実施すると、ガラス様物質に埋設された放電補助電極の一部が欠落して放電痕が形成されることがある。これにより、放電補助電極の粒子間隔を確保することができ、沿面放電の実質的な経路長を伸長して放電開始電圧の低減傾向のばらつきを抑制することができる。【００１７】
また、この発明のＥＳＤ保護構造は、絶縁部と、前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、放電電極対の間に配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、前記放電補助電極の周囲に形成されたガラス様物質と、を備え、前記ガラス様物質に亀裂が生じてなる放電痕を形成した事を特徴とする。
ＥＳＤ保護構造の製造工程で試行放電工程を実施すると、ガラス様物質に亀裂が生じてなる放電痕が形成されることがある。これにより、ガラス様物質の表面における、沿面放電の実質的な経路長を伸長して放電開始電圧の低減傾向のばらつきを抑制することができる。【００１８】
また、この発明のＥＳＤ保護構造は、絶縁部と、前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、放電電極対の間に配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、前記放電補助電極の周囲に形成されたガラス様物質と、を備え、前記ガラス様物質に部分的にガラス様物質が除去されて前記放電補助電極が露出する放電痕を形成した事を特徴とする。【００１９】
ＥＳＤ保護構造の製造工程で試行放電工程を実施すると、ガラス様物質の一部が除去されて放電補助電極が露出する放電痕が形成されることがある。これにより、ガラス様物質の表面における、沿面放電の実質的な経路長を短縮して放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。【００２０】
また、前記ＥＳＤ保護デバイスは前記絶縁部の表面に隣接して設けられた空洞部をさらに備えると好適である。【００２１】
また、この発明のＥＳＤ保護構造は、前記絶縁材料コート金属粒子がアルミナコートされたＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子であると好適である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、絶縁材料コート金属粒子だけでなく半導体粒子を含む放電補助電極によって放電経路を形成することにより、絶縁材料コート金属粒子だけで放電経路を形成する場合よりもＥＳＤ放電応答性を安定化できる。また、試行放電による高電圧の印加により、放電補助電極の周囲を覆って形成されるガラス様物質に、部分的にあるいは全体的に埋設される放電補助電極の粒子欠落や、ガラス様物質における亀裂の成長、ガラス様物質の部分的な除去、半導体付着物の生成等が起こり、これにより放電補助電極の実質的な粒子間隔を均一化することが可能になり、このことによっても放電開始電圧を安定化させて、ＥＳＤ保護構造を持つデバイスにおける製品毎のＥＳＤ放電応答性のばらつきを低減でき、また、繰り返し放電時のＥＳＤ放電応答性の変動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のＥＳＤ保護デバイスの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るＥＳＤ保護デバイスの構成例を説明する断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るＥＳＤ保護デバイスの製造方法を示すチャートである。
【図４】図２に示すＥＳＤ保護デバイスの試行放電による微細構造の変化を説明する断面図である。
【図５】図３に示す製造方法で製造されるＥＳＤ保護デバイスの製品毎のＥＳＤ放電応答性のばらつきを説明する図である。
【図６】第２の実施形態に係るＥＳＤ保護デバイスの構成例を説明する断面図である。
【図７】スイッチとコンデンサとで構成される充放電回路の構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１の実施形態に係るＥＳＤ保護構造およびその製造方法を図２〜５を参照して説明する。なお、以下の説明では、説明の簡易化のためにＥＳＤ保護機能のみをもったデバイスであるＥＳＤ保護デバイスを基に本発明を説明するが、本発明は、その他のデバイス、例えばＩＣ等を備える積層デバイスに対してＥＳＤ保護構造を設けた構成も対象に含むものである。
【００２５】
図２（Ａ）は、本実施形態に係るＥＳＤ保護デバイスの構成例を説明する図であり、図２（Ｂ）は同デバイスにおける要部（ＥＳＤ保護構造）の拡大図である。
図２（Ａ）に示すように、ＥＳＤ保護デバイス１は、アルミナ積層基板２、空洞部３、放電電極対４、外部電極対５、放電補助電極６Ａ，６Ｂ、および、ガラス様物質７を備える。
【００２６】
アルミナ積層基板２は、請求項に記載の絶縁部であり、アルミナ基板の積層体である。空洞部３は、アルミナ積層基板２の内部に形成されている。放電電極対４は放電電極４Ａと放電電極４Ｂとからなり、放電電極４Ａの先端部と放電電極４Ｂの先端部とが、それぞれ空洞部３内部に露出するとともに互いが間隔を隔てて対向するように、アルミナ積層基板２における内部界面に設けている。外部電極対５は、それぞれ放電電極対４の一方に導通させて、アルミナ積層基板２の外面に設けている。放電補助電極６Ａ，６Ｂは、アルミナ積層基板２における空洞部３近傍に設けている。ガラス様物質７は、放電補助電極６Ａ，６Ｂを囲むように、空洞部３内部に形成されている。
【００２７】
図２（Ｂ）に詳細を示すＥＳＤ保護構造では、放電補助電極６Ａは放電補助電極６Ｂよりも粒径が大きく、空洞部３とアルミナ積層基板２との界面、および界面近傍のアルミナ積層基板２内部に不均一な間隔で分散配置している。なお、放電補助電極６Ａ，６Ｂは空洞部３内部に充填される構造であっても良い。また、放電補助電極６Ａ，６Ｂの粒径に関しては上記した例に限らず、それぞれの粒径が同じであっても良く、放電補助電極６Ａの粒径が放電補助電極６Ｂの粒径よりも小さくても良い。
放電補助電極６Ａは、粒子状の金属材料６Ａ１と、金属材料６Ａ１の表面に設けられる絶縁性被膜６Ａ２とを備える。また、放電補助電極６Ｂは、粒子状の半導体材料６Ｂ１と、半導体材料６Ｂ１の表面に設けられる絶縁性被膜６Ｂ２とを備える。ここでは、金属材料６Ａ１をＣｕ粒子とし、半導体材料６Ｂ１をＳｉＣ粒子とする。また、絶縁性被膜６Ａ２をアルミナ被膜とし、絶縁性被膜６Ｂ２を半導体材料６Ｂ１が酸化されてなるＳｉＯ２被膜とする。
【００２８】
また、このＥＳＤ保護構造において、空洞部３の内部にはガラス様物質７が、放電補助電極６Ａ，６Ｂを囲むように形成されている。ガラス様物質７は作為的に形成したものではなく、空洞部３を形成するために用いる犠牲層の周辺部材由来の構成材料などの酸化等の反応によって不作為に形成されるものである。
【００２９】
このＥＳＤ保護デバイス１において、放電開始電圧は放電補助電極６Ａ，６Ｂの配置間隔や、ガラス様物質７の厚み等に依拠し、放電補助電極６Ａ，６Ｂの配置間隔やガラス様物質７の厚みが不均一であるために、本質的に、放電開始電圧には製品毎のばらつきと繰り返し放電に伴う変動とが存在する。そこで本発明では、ＥＳＤ保護デバイス１の製造時に、後述する試行放電工程を実施し、これにより、製品出荷前にＥＳＤ保護構造で沿面放電を発生させ、ＥＳＤ保護構造の微細構造を変化させて放電開始電圧の安定化と均一化とを進展させている。
【００３０】
図３は、本実施形態のＥＳＤ保護デバイス１の製造方法の一例について説明するフローチャートである。
【００３１】
まず、基材となるセラミックグリーンシートを用意し、その上面に、放電補助電極６Ａ，６Ｂとバインダーとを含有させたペーストを印刷する（Ｓ１）。また、この工程では、ペーストとセラミックグリーンシートとの間に圧力を加え、放電補助電極６Ａ，６Ｂを部分的にセラミックグリーンシートに埋め込むようにする。
【００３２】
次に、放電補助電極６Ａ，６Ｂを印刷したセラミックグリーンシートの上面に、放電電極対４となる電極層を形成する（Ｓ２）。この工程は電極ペーストの印刷により実施する。
【００３３】
次に、上記したセラミックグリーンシートおける、後に空洞部３となる位置に犠牲層を形成する（Ｓ３）。この犠牲層は、後のセラミックグリーンシートの焼成工程で焼失する有機物材料等で形成すると好適である。
【００３４】
次に、放電電極対４となる電極層および犠牲層を形成したセラミックグリーンシートの上面に、電極層および犠牲層を覆うセラミックグリーンシートを積層する（Ｓ４）。
【００３５】
次に、セラミックグリーンシートの積層体を加圧して仮圧着させる（Ｓ５）。
【００３６】
次に、セラミックグリーンシートの積層体を分割して、複数のＥＳＤ保護デバイスの素体を形成する（Ｓ６）。
【００３７】
そしてセラミックグリーンシートの積層体を加熱し、焼成によって上述したＥＳＤ保護デバイス１の基本構成を形成する焼成工程を実施する（Ｓ７）。この際、上述の犠牲層は焼失して空洞部３が形成される。また、犠牲層の周辺の各種構成材料が酸化する等の反応によって空洞部３の内部に絶縁性のガラス様物質７が形成される。
【００３８】
次に、ＥＳＤ保護デバイス１の外面に、外部電極対５となる電極ペーストを形成する（Ｓ８）。
【００３９】
その後、ＥＳＤ保護デバイス１における外部電極対５の一方をグランドに接続するとともに、外部電極対５の他方を、スイッチとコンデンサとで構成する充放電回路や、ＥＳＤガンに接続し、外部電極対５にＥＳＤパルスを印加する試行放電工程を実施する（Ｓ９）。上記したＥＳＤパルスの電圧値は、沿面放電を発生させるために必要な放電電圧よりも十分に大きな電圧値とする。これにより、放電電極対４の間に、放電補助電極６Ａ，６Ｂを介した沿面放電を発生させる。この試行放電工程は少なくとも二回以上実施すると好適である。
【００４０】
これにより、このＥＳＤ保護デバイス１において、ＥＳＤ保護構造で沿面放電が複数回発生し、これによりＥＳＤ保護構造における微細構造の変化が生じ、ＥＳＤ放電応答性の製品毎のばらつきや、繰り返し放電に対するＥＳＤ放電応答性の変動が小さくなる。
【００４１】
図７は、スイッチとコンデンサとで構成する充放電回路の構成例を説明する図である。充放電回路１１（放電特性テスト装置とも呼ぶ。）は、充電電圧源１２と、コンデンサＣ１と、充放電スイッチ１３と、抵抗回路１４と、デバイス接続部１５と、オシロスコープ１６とを備える。充放電スイッチ１３はコンデンサＣ１への充電電圧の印加とコンデンサＣ１からの放電パルスの出力とを切り替えることにより、コンデンサＣ１に充電された電荷を、抵抗回路１４とＥＳＤ保護デバイス１へ印加して放電させる。抵抗回路１４はコンデンサＣ１とともに、放電パルスの最大パルス幅を定める。デバイス接続部１５に接続されるＥＳＤ保護デバイス１において放電が生じると、放電パルスのパルス幅は小さくなる。そのため、オシロスコープ１６は、ＥＳＤ保護デバイス１の両端電圧Ｖを測定し、ＥＳＤ保護デバイス１の放電の有無で放電波形が異なることを用いて、ＥＳＤ保護デバイス１の良否を判定する。
【００４２】
上記のコンデンサＣ１と、充放電スイッチ１３と、抵抗回路１４とを用いた放電特性テスト装置１１により放電特性の選別を行うことで、従来から放電特性の選別に用いられているＥＳＤガンよりも装置単価を抑えることができる。また、１回のテスト当たりに要する充電時間をＥＳＤガンよりも抑えることができる。ＥＳＤガンを用いて多数の製品（全製品）を対象とする製品検査を実施するには、多数のＥＳＤガン（放電特性テスト装置）を要していたが、ＥＳＤガンに替えて上記構成の放電特性テスト装置１１を用いることにより、設備コスト面での負担を大幅に抑えることができる。
【００４３】
なお、放電特性テスト装置は上記の構成に限定されず、コンデンサにチャージされた電荷をＥＳＤ保護デバイスへ印加し、放電させたときのコンデンサ両端電圧を測定し、放電特性が正常な場合と不良な場合とで、コンデンサ両端電圧の波形が異なることを用いて選別する機能を有しておればよい。例えば、放電パルスのパルス幅と閾時間との比較に応じて出力が変化する比較信号を、ＥＳＤ保護デバイスの良否判定信号として出力する放電判定部を備えた放電特性テスト装置であってもよい。
【００４４】
図４（Ａ）は、沿面放電の発生によって生じる、ＥＳＤ保護構造での微細構造の変化の一例を説明する図である。
【００４５】
図示するＥＳＤ保護構造は、沿面放電の発生により、ガラス様物質７と電子との衝突が集中して起こる部分でガラス様物質７が除去され、ガラス様物質７により覆われていた放電補助電極６Ａが露出する放電痕７Ａが形成された例である。このような微細構造の変化は、放電痕７Ａの周囲に黒変等の痕跡が存在するため、試行放電工程の後から確認することが可能である。このように放電痕７Ａから放電補助電極６Ａが露出するようになると、該当箇所でガラス様物質７により放電経路の形成が阻害されていた状態を解消でき、放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。
【００４６】
図４（Ｂ）は、沿面放電の発生によって生じる、ＥＳＤ保護構造での微細構造の変化の一例を説明する図である。
【００４７】
図示するＥＳＤ保護構造は、沿面放電の発生により、放電補助電極６Ａと電子との衝突が集中して起こる部分で放電補助電極６Ａの一部が除去され、ガラス様物質７において放電補助電極６Ａが除去された放電痕７Ｂが形成された例である。このような微細構造の変化は、放電補助電極６Ａ同士が近接して電子と原子との衝突が集中する箇所や、放電補助電極６Ａ同士が接触して電子と原子との衝突が集中する箇所で発生しやすい。そして、この微細構造の変化は、放電痕７Ｂに放電補助電極６Ａもガラス様物質も存在せず、周囲に黒変等の痕跡が存在するため、試行放電工程の後から確認することが可能である。このように放電痕７Ｂが生じて放電補助電極６Ａが除去されると、放電補助電極６Ａ同士が近接する状態や、放電補助電極６Ａ同士が接触する状態を解消でき、放電開始電圧の低下傾向のばらつきを抑制することができる。なお、放電補助電極（アルミナコートＣｕ粉、ＳｉＣ粉）のうちＳｉＣ粉は一部分解されガラス化する。そのため、ＳｉＣ粉はガラス様物質に強固に密着した状態になっており、密着力のより低いアルミナコートＣｕ粉の方が除去されやすい。
【００４８】
図４（Ｃ）は、沿面放電の発生によって生じる、ＥＳＤ保護構造での微細構造の変化の一例を説明する図である。
【００４９】
図示するＥＳＤ保護構造は、沿面放電の発生により、ガラス様物質７と電子との衝突が集中して起こる部分や、熱衝撃に弱い部分において亀裂が発生し、放電痕７Ｃが形成された例である。このような微細構造の変化は、放電痕７Ｃの周囲に黒変等の痕跡が存在したり、亀裂として視認できるため、試行放電工程の後から確認することが可能である。このように亀裂による放電痕７Ｃが生じることで、沿面放電の実質的な経路長が伸長することになり、放電開始電圧の低減傾向のばらつきを抑制することができる。
【００５０】
図４（Ｄ）は、沿面放電の発生によって生じる、ＥＳＤ保護構造での微細構造の変化の一例を説明する図である。
【００５１】
図示するＥＳＤ保護構造は、沿面放電の発生により、放電補助電極６Ａ，６Ｂの構成材料が変質して、半導体からなる付着物質７Ｄがガラス様物質７の表面に形成された例である。第１の実施形態では放電補助電極６Ａの金属材料６Ａ１がＣｕ粒子であることから、半導体の付着物質７ＤとしてＣｕ２Ｏが生成される。このような微細構造の変化によっても、ガラス様物質７により放電経路の形成が阻害されていた状態を解消でき、放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。
【００５２】
以上の各微細構造の変化は、各々単独にも起こりえるし、複合しても起こりえる。また、１度の試行放電工程の実施によっては、主にガラス様物質７の除去による放電痕７Ａの形成しか起こらず、最初の試行放電工程の実施によってガラス様物質７から露出した放電補助電極６Ａ，６Ｂが、２回目以降の試行放電工程の実施によって反応して、放電痕７Ｂや放電痕７Ｃ、付着物質７Ｄの形成が起こる場合もある。そのため、複数回の試行放電工程の実施により、より確実にＥＳＤ放電応答性の製品ばらつきと繰り返し放電に対する変動とを小さくすることができる。
【００５３】
次に、本実施形態に係るＥＳＤ保護デバイス１の、試行放電工程の実施回数と放電開始電圧のばらつきの関係を実験により確認した一例について説明する。
【００５４】
図５は、試行放電工程の実施回数と放電開始電圧の電圧値およびばらつきとの関係を示すグラフである。試行放電工程の実施回数がゼロの場合、即ち、試行放電工程を実施しない場合、放電開始電圧の電圧値は最も大きく、そのばらつき幅も大きいものであった。
【００５５】
それに対して、試行放電工程を１回以上実施した場合、放電開始電圧の電圧値は大幅に低下したものになった。このことは１回の試行放電工程の実施により、ガラス様物質７の部分除去が進展したものと考えられる。そして試行放電工程を２回以上実施した場合、放電開始電圧の電圧値自体に大幅な変化はみられなかったが、試行放電工程の実施回数が増加するにつれて放電開始電圧のばらつきは小さくなった。
【００５６】
このように実験からも、本発明の効果、即ち試行放電工程の実施によるガラス様物質７の部分除去や、ガラス様物質７の亀裂生成、放電補助電極の一部除去、付着物質の生成に基づく、ＥＳＤ放電応答性の製品ばらつきと繰り返し放電による変動との抑制を確認することができた。
【００５７】
次に、ＥＳＤ保護デバイスの第２の実施形態について説明する。図６は第２の実施形態に係るＥＳＤ保護デバイス１Ａの構成例を示す断面図である。このＥＳＤ保護デバイス１Ａは、前述のＥＳＤ保護デバイス１と形状が相違する空洞部３Ａを備え、その他の構成はＥＳＤ保護デバイス１と同様である。空洞部３Ａは概略半球状の形状になっており、このような空洞部３Ａは、焼成工程においてセラミックグリーンシートが変形し、これにより犠牲層とセラミックグリーンシートの成す角部が鈍ることなどによって形成される。ＥＳＤ保護デバイスはこのような構成であっても良い。
【００５８】
上述の各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の各実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１…ＥＳＤ保護デバイス
２…アルミナ積層基板
３…空洞部
４…放電電極対
４Ａ，４Ｂ…放電電極
５…外部電極対
６Ａ，６Ｂ…放電補助電極
６Ａ１…金属材料
６Ａ２…絶縁性被膜
６Ｂ１…半導体材料
６Ｂ２…絶縁性被膜
７…ガラス様物質
７Ａ〜７Ｃ…放電痕
７Ｄ…付着物質
【図１】
2012033148.tif 000003
【図２】
2012033148.tif 000004
【図３】
2012033148.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012033148.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月18日(2013.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁部と、
前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、
前記放電電極対の間に配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、
前記放電補助電極の周囲に、前記放電補助電極を埋設するように形成されたガラス様物質と、
を備え、
前記ガラス様物質に、部分的に前記ガラス様物質が除去されて前記放電補助電極が露出するように、放電痕を形成したことを特徴とするＥＳＤ保護構造。
【請求項２】
前記絶縁部の表面に隣接して設けられた空洞部をさらに備えている請求項１に記載のＥＳＤ保護構造。
【請求項３】
前記絶縁材料コート金属粒子がアルミナコートされたＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子である請求項１または２に記載のＥＳＤ保護構造。
【請求項４】
前記ガラス様物質に、一部の放電補助電極が欠落してなる放電痕が形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のＥＳＤ保護構造。
【請求項５】
前記ガラス様物質に、亀裂が生じてなる放電痕が形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のＥＳＤ保護構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
絶縁部と、前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、放電電極対の間に分散されている放電補助電極とを備えるＥＳＤ保護構造の製造方法において、前記絶縁部に対して前記放電電極対となる電極層と、前記放電補助電極となる絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子と、を設け、焼成により前記ＥＳＤ保護構造を形成する焼成工程と、前記焼成工程の後に、前記放電電極対の間に放電電圧を超える電圧を印加する試行放電工程と、を実施してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
このようにすれば、焼成工程では絶縁材料コート金属粒子だけでなく半導体粒子によっても放電経路が形成される。これにより、絶縁材料コート金属粒子だけで放電経路を形成する場合よりも、ＥＳＤ放電応答性が安定化する。また、焼成工程では、放電補助電極の周辺の各種構成材料に起因して放電補助電極の周囲を覆うガラス様物質が形成される。そして、試行放電工程では、放電補助電極を覆うガラス様物質が部分的に除去されて放電補助電極が露出し、これによりガラス様物質によって放電経路の形成が阻害されていた状態が解消される。すると、沿面放電の実質的な経路長が短縮されて放電開始電圧が低減される。放電補助電極が全体的にガラス様物質で覆われていれば放電開始電圧が増大傾向のばらつきを持つが、ガラス様物質を除去して放電経路の経路長を短縮することで、放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。また試行放電工程では、一部の放電補助電極の粒子欠落やガラス様物質における亀裂の成長が起こる。これらの現象が、放電補助電極の粒子間隔が狭い箇所や粒子同士が接触していた箇所で発生することにより、沿面放電の実質的な経路長を伸長して放電開始電圧を増加させられる。これにより、放電補助電極の粒子間隔が狭い状態や粒子同士が接触している状態で放電開始電圧が持つ減少傾向のばらつきを抑制することができる。また試行放電工程では、放電補助電極の構成材料から半導体化合物の付着物が生成されることがあり、これが、放電経路の一部を構成することで放電経路の経路長が短縮される。このことによっても放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。
これらのことから、ＥＳＤ保護構造を持つデバイスにおいて製品毎のＥＳＤ放電応答性のばらつきを低減することができ、繰り返し放電を行うことで次第に放電経路が固定されていくため、一度でも試行放電を行っておけば、その後の放電時のＥＳＤ放電応答性の変動を低減することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、前記ＥＳＤ保護構造が前記絶縁部の表面に隣接して設けられた空洞部をさらに備えており、前記焼成工程の前に、前記絶縁部に対して前記空洞部となる犠牲層を設ける工程をさらに含んでもよい。これにより、空洞部を備えない場合に比べて放電特性をより安定化することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、前記試行放電工程を複数回実施してもよい。これにより、より確実に放電開始電圧の変動を低減することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、前記絶縁材料コート金属粒子がアルミナコートされたＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子であってもよい。これにより、放電電極対の間にアルミナコートされたＣｕ粒子と酸化被膜の形成されたＳｉＣ粒子とによる放電経路が形成されるとともに、半導体化合物が生成され、ＥＳＤ放電応答性が安定化および均一化する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明のＥＳＤ保護構造は、絶縁部と、前記絶縁部の表面に、互いの間隔を隔てて設けられる放電電極対と、放電電極対の間に配置されている絶縁材料コート金属粒子および／または半導体粒子からなる放電補助電極と、前記放電補助電極の周囲に、前記放電補助電極を埋設するように形成されたガラス様物質と、を備え、前記ガラス様物質に、部分的に前記ガラス様物質が除去されて前記放電補助電極が露出するように、放電痕を形成したことを特徴とする。
ＥＳＤ保護構造の製造工程で試行放電工程を実施すると、部分的にガラス様物質が除去されて放電補助電極が露出する放電痕が形成されることがある。これにより、ガラス様物質の表面における、沿面放電の実質的な経路長を短縮して放電開始電圧の増大傾向のばらつきを抑制することができる。
なお、ガラス様物質に、一部の放電補助電極が欠落してなる放電痕が形成されていてもよい。ＥＳＤ保護構造の製造工程で試行放電工程を実施すると、ガラス様物質に埋設された放電補助電極の一部が欠落して放電痕が形成されることがある。これにより、放電補助電極の粒子間隔を確保することができ、沿面放電の実質的な経路長を伸長して放電開始電圧の低減傾向のばらつきを抑制することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、ガラス様物質に亀裂が生じてなる放電痕が形成されていてもよい。ＥＳＤ保護構造の製造工程で試行放電工程を実施すると、ガラス様物質に亀裂が生じてなる放電痕が形成されることがある。これにより、ガラス様物質の表面における、沿面放電の実質的な経路長を伸長して放電開始電圧の低減傾向のばらつきを抑制することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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