(57)【要約】  繰り返して静電気を印加しても特性の劣化を生じない、安定した特性を備えたＥＳＤ保護デバイスおよびその製造方法を提供する。  セラミック基材（１）の表面に、対向するように形成された一方側対向電極（２ａ）と他方側対向電極（２ｂ）とを備えてなる対向電極（２）と、一方側対向電極と他方側対向電極のそれぞれと接し、一方側対向電極から他方側対向電極にわたるように配設された放電補助電極（３）とを具備し、放電補助電極は、金属粒子と、半導体粒子と、ガラス質とを含み、かつ、金属粒子間、半導体粒子間、および金属粒子と半導体粒子の間が、ガラス質を介して結合しているとともに、金属粒子の平均粒子径Ｘが１．０μｍ以上であり、放電補助電極の厚みＹと、金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５≦Ｙ／Ｘ≦３の要件を満たす構成とする。
2012043534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基材の表面に、間隔をおいて対向するように形成された一方側対向電極と他方側対向電極とを備えてなる対向電極と、
前記対向電極を構成する前記一方側対向電極と前記他方側対向電極のそれぞれと接し、前記一方側対向電極から前記他方側対向電極にわたるように配設された放電補助電極と
を具備し、
前記放電補助電極は、金属粒子と、半導体粒子と、ガラス質とを含み、かつ、
前記金属粒子間、前記半導体粒子間、および前記金属粒子と前記半導体粒子の間が、前記ガラス質を介して結合しているとともに、
前記金属粒子の平均粒子径Ｘが１．０μｍ以上であり、前記放電補助電極の厚みＹと、前記金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５≦Ｙ／Ｘ≦３の要件を満たすこと
を特徴とするＥＳＤ保護デバイス。
【請求項２】
前記セラミック基材がガラス成分を含有するものであり、かつ、前記放電補助電極と前記セラミック基材との間に、前記セラミック基材から前記放電補助電極にガラス成分が浸入することを防止するためのシール層を備えていることを特徴とする請求項１記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項３】
前記放電補助電極の露出面を被覆する保護層を備えていることを特徴とする請求項１または２記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項４】
前記金属粒子がＣｕ粒子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項５】
前記半導体粒子が炭化ケイ素粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項６】
前記ガラス質は、前記金属粒子と前記半導体粒子との反応により生じるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項７】
第１のセラミックグリーンシートの一方主面上に、平均粒子径が１．０μｍ以上の金属粒子と、半導体粒子と、有機ビヒクルとを含むとともに、前記金属粒子と前記半導体粒子の少なくとも一方が表面にガラスの網目形成成分を有し、かつ、前記金属粒子と前記半導体粒子とを合わせたものが占める割合が７体積％〜２５体積％である放電補助電極ペ−ストを印刷することにより、未焼成の放電補助電極を形成する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートの一方主面上に、対向電極ペーストを印刷することにより、それぞれが、前記放電補助電極の一部を覆うとともに、互いに間隔をおいて配設された一方側対向電極と他方側対向電極とを備える未焼成の対向電極を形成する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートの他方主面上に、第２のセラミックグリーンシートを積層して未焼成の積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成し、前記放電補助電極の前記金属粒子の表面と前記半導体粒子の表面とを反応させることにより、ガラス質を生成させる工程と
を備えることを特徴とするＥＳＤ保護デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記放電補助電極に含まれる金属粒子がアルミナコートＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が炭化ケイ素粒子であることを特徴とする、請求項７記載のＥＳＤ保護デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置などを静電気破壊から保護するＥＳＤ保護デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、民生機器を使用するにあたって、入出力インターフェースであるケーブルの抜差し回数が増える傾向にあり、入出力コネクタ部に静電気が印加されやすい状況にある。また、信号周波数の高周波化に伴って、設計ルールの微細化でパスが作り込みにくくなり、ＬＳＩ自体が静電気に対して脆弱になっている。【０００３】
そのため、静電気放電（ＥＳＤ）（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｓｔａｔｉｃｓ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）から、ＬＳＩなどの半導体装置を保護するＥＳＤ保護デバイスが広く用いられるに至っている。【０００４】
このようなＥＳＤ保護デバイスとして、第１の電極と第２の電極の間に接続され、かつ、非導体粉末（炭化ケイ素粉末）と、金属導体粉末（Ｃｕ粉末）と、粘着剤（ガラス）とを含む過電圧保護素子の材料を用いて焼成処理して生成された多孔構造部とを備えた過電圧保護素子が提案されている。【０００５】
しかし、この過電圧保護素子の場合、粘着材(ガラス)の添加が不可欠であるため、以下の問題が生じる可能性がある。
(１)ガラスの分散不良により、製品の特性にばらつきが大きくなる傾向があり、信頼性の高い製品を提供することが困難である。
(２)ガラスの分散不良により、繰り返しＥＳＤが印加されるとショート耐性が劣化する傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８５２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、安定した特性を備え、繰り返して静電気を印加しても特性の劣化を生じないＥＳＤ保護デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のＥＳＤ保護デバイスは、
セラミック基材の表面に、間隔をおいて対向するように形成された一方側対向電極と他方側対向電極とを備えてなる対向電極と、
前記対向電極を構成する前記一方側対向電極と前記他方側対向電極のそれぞれと接し、前記一方側対向電極から前記他方側対向電極にわたるように配設された放電補助電極と
を具備し、
前記放電補助電極は、金属粒子と、半導体粒子と、ガラス質とを含み、かつ、
前記金属粒子間、前記半導体粒子間、および前記金属粒子と前記半導体粒子の間が、前記ガラス質を介して結合しているとともに、
前記金属粒子の平均粒子径Ｘが１．０μｍ以上であり、前記放電補助電極の厚みＹと、前記金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５≦Ｙ／Ｘ≦３の要件を満たすこと
を特徴としている。【０００９】
また、本発明のＥＳＤ保護デバイスは、前記セラミック基材としてガラス成分を含有するものを用いた場合において、前記放電補助電極と前記セラミック基材との間に、前記セラミック基材から前記放電補助電極にガラス成分が浸入することを防止するためのシール層を備えた構成とすることが好ましい。【００１０】
本発明のＥＳＤ保護デバイスにおいては、前記放電補助電極の露出面を被覆する保護層を備えていることが好ましい。【００１１】
前記金属粒子はＣｕ粒子であることが好ましく、また、前記半導体粒子は炭化ケイ素粒子であることが好ましい。【００１２】
また、前記ガラス質は、前記金属粒子と前記半導体粒子との反応により生じるものであることが望ましい。【００１３】
また、本発明のＥＳＤ保護デバイスの製造方法は、
第１のセラミックグリーンシートの一方主面上に、平均粒子径が１．０μｍ以上の金属粒子と、半導体粒子と、有機ビヒクルとを含むとともに、前記金属粒子と前記半導体粒子の少なくとも一方が、表面にガラスの網目形成成分を有し、かつ、前記金属粒子と前記半導体粒子とを合わせたものが占める割合が７体積％〜２５体積％である放電補助電極ペ−ストを印刷することにより、未焼成の放電補助電極を形成する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートの一方主面上に、対向電極ペーストを印刷することにより、それぞれが、前記放電補助電極の一部を覆うとともに、互いに間隔をおいて配設された一方側対向電極と他方側対向電極とを備える未焼成の対向電極を形成する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートの他方主面上に、第２のセラミックグリーンシートを積層して未焼成の積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成し、前記放電補助電極の前記金属粒子の表面と前記半導体粒子の表面とを反応させることにより、ガラス質を生成させる工程と
を備えている。【００１４】
また、前記放電補助電極に含まれる金属粒子がアルミナコートＣｕ粒子であり、前記半導体粒子が炭化ケイ素粒子であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＥＳＤ保護デバイスは、セラミック基材の表面に、互いに対向する一方側対向電極と他方側対向電極とを備えた対向電極と、一方側対向電極と他方側対向電極の一部と接し、一方側対向電極から他方側対向電極にわたるように配設された放電補助電極とを具備しており、放電補助電極は、少なくとも、金属粒子および半導体粒子およびガラス質を含み、かつ、金属粒子間、半導体粒子間、金属粒子と半導体粒子の間が、ガラス質を介して結合しているとともに、金属粒子の平均粒子径Ｘが１．０μｍ以上、放電補助電極の厚みＹと、金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５≦Ｙ／Ｘ≦３の要件を満たしているので、安定した特性を備え、繰り返して静電気を印加しても特性の劣化を生じないＥＳＤ保護デバイスを提供することが可能になる。【００１６】
なお、本発明において、金属粒子間、半導体粒子間、および金属粒子と半導体粒子間が、ガラス質を介して結合しているとは、
(ａ)各粒子間に充満するガラス質により各粒子が結びつけられている場合、
(ｂ)各粒子の全体がガラス質により覆われ、かつ、該ガラス質により各粒子が結合している場合、
(ｃ)ガラス質が各粒子の全体を覆ったり、各粒子間に充満したりしておらず、例えば、各粒子の表面に点在するガラス質により各粒子が結合している場合、
などを含む広い概念である。【００１７】
また、セラミック基材としてガラス成分を含有するものを用いるとともに、放電補助電極とセラミック基材との間に、セラミック基材から放電補助電極にガラス成分が浸入することを防止するためのシール層を備えた構成とすることにより、低温焼結が可能で、かつ、焼成工程で、セラミック基材からのガラス成分の流入を抑制、防止して、放電補助電極部が過焼結になることによるショート不良の発生を抑制することが可能なＥＳＤ保護デバイスを提供することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。【００１８】
また、本発明のＥＳＤ保護デバイスにおいて、放電補助電極の露出面を被覆する保護層を備えた構成とすることにより、耐熱性や耐水性に優れ、ショート耐性の高いＥＳＤ保護デバイスを得ることが可能になる。なお、対向電極の露出面も覆うように保護層を形成することにより、さらに信頼性を向上させることができる。【００１９】
本発明のＥＳＤ保護デバイスにおいては、金属粒子はＣｕ粒子であることが好ましいが、これは、金属粒子としてＣｕ粒子を用いることにより、放電開始電圧やピーク電圧を低くすることが可能なＥＳＤ保護デバイスを構成することができることによる。【００２０】
また、半導体粒子としては炭化ケイ素粒子を用いることが好ましいが、これは、半導体粒子として炭化ケイ素粒子を用いることにより、クランプ電圧を低くすることが可能になることによる。【００２１】
また、本発明のＥＳＤ保護デバイスにおいて、ガラス質が、金属粒子と半導体粒子との反応により生成するものの場合、原料に別途ガラス成分を添加することを必要とせずに、ガラス質が均一に分散された放電補助電極を効率よくしかも確実に形成することができる。
なお、本発明は、ガラス成分が別途添加されたものである場合を排除するものではない。【００２２】
また、本発明のＥＳＤ保護デバイスの製造方法は、第１のセラミックグリーンシートの一方主面上に、平均粒子径が１．０μｍ以上の金属粒子と、半導体粒子と、有機ビヒクルとを含むとともに、金属粒子と半導体粒子の少なくとも一方が表面にガラスの網目形成成分を有し、かつ、前記金属粒子と前記半導体粒子とを合わせたものが占める割合が７体積％〜２５体積％である放電補助電極ペ−ストを印刷することにより未焼成の放電補助電極を形成する工程と、放電補助電極の一部を覆うとともに、互いに間隔をおいて、対向電極ペーストを印刷することにより、互いに間隔をおいて配設された一方側対向電極と他方側対向電極とを備える未焼成の対向電極を形成する工程と、第１のセラミックグリーンシートの他方主面上に第２のセラミックグリーンシートを積層して未焼成の積層体を形成する工程と、積層体を焼成し、放電補助電極の金属粒子の表面と半導体粒子の表面とを反応させることによりガラス質を生成させる工程とを備えているので、本発明の構成を備えたＥＳＤ保護デバイスを効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
なお、上記積層体を焼成する工程の前に、未焼成の積層体の表面に、対向電極と接続するように外部電極ペーストを印刷し、その後に焼成することにより外部電極を備えたＥＳＤ保護デバイスを得るようにすることも可能であり、また、上記積層体の焼成後に、積層体の表面に外部電極ペーストを印刷し、焼き付けることにより外部電極を形成することも可能である。【００２３】
なお、本発明のＥＳＤ保護デバイスの製造方法において、金属粒子と半導体粒子の少なくとも一方が表面に有しているガラスの網目形成成分とは、その成分単独でもガラスになるものであり、例えば、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＺｒＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＧｅＯ2、Ａｓ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ5、ＰｂＯ、ＢｅＯ等が挙げられる。【００２４】
また、放電補助電極に含まれる金属粒子としてアルミナコートＣｕ粒子を用い、半導体粒子用の原料として炭化ケイ素粒子を用いた場合、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や、炭化ケイ素の表面に通常存在することになる微量の酸化ケイ素などがガラスの網目形成成分として機能し、放電補助電極を構成する金属粒子間、半導体粒子間、あるいは金属粒子と半導体粒子の間が、ガラス質を介して結合した、安定した特性を備え、繰り返して静電気を印加しても特性の劣化を生じないＥＳＤ保護デバイスを効率よく製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスの構成を模式的に示す正面断面図である。
【図２】本発明の実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスの他の例を示す正面断面図である。
【図４】本発明の実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスのさらに他の例を示す正面断面図である。
【図５】本発明の実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスのさらに他の例を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００２７】
［実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスの構成］
図１は、本発明の一実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスの構造を模式的に示す断面図であり、図２は、本発明の一実施例にかかるＥＳＤ保護デバイスの平面図である。【００２８】
このＥＳＤ保護デバイスは、図１および２に示すように、セラミック基材１と、セラミック基材１内の同一平面に形成された、先端部が互いに対向する一方側対向電極２ａと他方側対向電極２ｂからなる対向電極(引出電極)２と、一方側対向電極２ａと他方側対向電極２ｂの一部と接し、一方側対向電極２ａから他方側対向電極２ｂにわたるように形成された放電補助電極３と、セラミック基材１の両端部に、対向電極２を構成する一方側対向電極２ａおよび他方側対向電極２ｂと導通するように配設された、外部との電気的な接続のための外部電極５ａ，５ｂを備えている。なお、一方側対向電極２ａと他方側対向電極２ｂとは、必ずしも先端部が対応している必要はなく、両者の間に放電ギャップが存在すればよい。【００２９】
放電補助電極３は、金属粒子、半導体粒子およびガラス質を含んでおり、金属粒子間、半導体粒子間、および金属粒子と半導体粒子の間が、ガラス質を介して結合している。なお、このガラス質は、金属粒子と半導体粒子との反応により生じた反応生成物である。【００３０】
また、金属粒子としてはＣｕ粒子が用いられており、半導体粒子としては炭化ケイ素粒子が用いられている。【００３１】
そして、本発明のＥＳＤ保護デバイスにおいては、放電補助電極３の厚みＹと、金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５≦Ｙ／Ｘ≦３の要件(すなわち本発明の要件)を満たすように構成されている。【００３２】
さらに、この実施例のＥＳＤ保護デバイスにおいては、セラミック基材１として、平面形状が方形で、長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのＢａ、Ａｌ、Ｓｉの酸化物を主成分とするガラスセラミック基板が用いられている。
ただし、セラミック基材１の構成材料に制約はなく、場合によってはアルミナ基板やシリコン基板など他の種類のものを用いることも可能である。なお、セラミック基材１としては比誘電率が５０以下、好ましくは１０以下のものを用いることが望ましい。【００３３】
以下に、上述のような構造を有するＥＳＤ保護デバイスの製造方法について説明する。【００３４】
[ＥＳＤ保護デバイスの製造]
(１)セラミックグリーンシートの作製
セラミック基材１の材料となるセラミック材料として、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｉを主たる成分とする材料を用意する。
そして、各材料を所定の組成になるよう調合し、８００〜１０００℃で仮焼する。得られた仮焼粉末をジルコニアボールミルで１２時間粉砕し、セラミック粉末を得る。
このセラミック粉末に、トルエン・エキネンなどの有機溶媒を加え混合した後、さらにバインダー、可塑剤を加え、混合することによりスラリーを作製する。
この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作製した。【００３５】
(２)対向電極ペーストの作製
また、一対の対向電極２ａ，２ｂを形成するための対向電極ペーストとして、平均粒径約２μｍのＣｕ粉８０重量％と、エチルセルロースなどからなるバインダー樹脂を調合し、溶剤を添加して３本ロールにより撹拌、混合することにより対向電極ペーストを作製した。なお、上記のＣｕ粉の平均粒径とは、マイクロトラックによる粒度分布測定から求めた中心粒径（Ｄ５０）をいう。【００３６】
(３)放電補助電極ペーストの作製
さらに、放電補助電極３を形成するための放電補助電極ペーストとして、金属粒子(金属導体粉末)と、半導体粒子（半導体粉末）を所定の割合で配合し、ビヒクルを添加して３本ロールにより撹拌、混合することにより放電補助電極ペーストを作製した。
なお、放電補助電極ペーストは、ビヒクルの体積分率が７５〜９５ｖｏｌ％、金属粒子、半導体粒子の体積分率が残りの５〜２５ｖｏｌ％となるようにした。
なお、評価に用いた金属粒子（金属導体粉末)種を表１に示す。【００３７】
表１中のＡｌ2Ｏ3コート量（重量％），およびＺｒＯ2コート量（重量％）は、コートＣｕ粒子全体に占めるコート種の重量割合であり、残部は金属粒子(金属導体粉末)である。【００３８】
さらに、評価に用いた半導体粒子（半導体粉末）種を表２に示す。また、比較評価に用いた絶縁体粒子（絶縁体粉末）種も併せて示す。【００３９】
さらに、ビヒクルの組成、すなわち、バインダーの種類、溶剤種、分散剤種、およびそれらの配合割合を表３に示す。【００４０】
また、金属粒子、および半導体粒子、絶縁体粒子、ビヒクルを使用して作製した放電補助電極ペーストの組成（ｖｏｌ％）を表４および５に示す。【００４１】
【表１】
2012043534.tif 000003
【００４２】
【表２】
2012043534.tif 000004
【００４３】
【表３】
2012043534.tif 000005
【００４４】
【表４】
2012043534.tif 000006
【００４５】
【表５】
2012043534.tif 000007
【００４６】
(４)各ペーストの印刷
まず、第１のセラミックグリーンシートに、上述のようにして作製した放電補助電極ペーストを所定のパターンとなるように、スクリーン印刷法により印刷し、乾燥させることにより、未焼成の放電補助電極を形成する。
本発明では、得られるＥＳＤ保護デバイスにおいて、放電補助電極を構成する金属粒子の平均粒子径Ｘが１．０μｍ以上であり、前記放電補助電極の厚みＹと、前記金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５≦Ｙ／Ｘ≦３の要件を満たすようにする。【００４７】
さらに、対向電極ペーストを塗布して、対向電極を構成する未焼成の一方側対向電極、他方側対向電極を形成する。これにより、一方側対向電極２ａと他方側対向電極２ｂの互いに対向する先端部どうしの間には、放電ギャップ１０が形成される。
なお、この実施例では、焼成後の段階において、対向電極２を構成する一方側対向電極２ａ，他方側対向電極２ｂの幅Ｗ（図２)が１００μｍ、放電ギャップ１０の寸法Ｇ(図２）が３０μｍとなるようにした。対向電極２の幅Ｗや放電ギャップ１０の寸法Ｇが異なる場合であっても、上述の放電補助電極の厚みＹと金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係は同様の要件が求められる。なぜなら、ＸとＹの関係は、膜厚に対する粒子の数によって、膜の上下で焼結性の差が生じることで、対向電極間がショートしやすくなることを示しているからである。【００４８】
(５)積層、圧着
上述のようにして、放電補助電極ペースト、対向電極ペーストの順で各ペーストを塗布した第１のセラミックグリーンシートの非印刷面側（下面側）に、ペーストの塗布されていない第２のセラミックグリーンシートを積層し、圧着する。ここでは焼成後の厚みが０．３ｍｍになる積層体を形成した。【００４９】
(６)カット、外部電極ペーストの塗布
積層体をマイクロカッタでカットして、各チップに分割する。ここでは、焼成後に、長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍになるようにカットした。その後、端面に外部電極ペーストを塗布して未焼成の外部電極を形成した。【００５０】
(７)焼成
次いで、外部電極ペーストを塗布したチップをＮ2雰囲気中で焼成する。
なお、酸化しない電極材料を用いる場合には、大気雰囲気で焼成することも可能である。【００５１】
(８)めっき
上記(７)の焼成工程で形成された外部電極上に電解めっきによりＮｉおよびＳｎめっきの順でめっきを施す。これにより、Ｎｉめっき膜およびＳｎめっき膜を備え、はんだ付け性などの特性に優れた外部電極が形成される。
これにより、図１および２に示すような構造を有するＥＳＤ保護デバイスが得られる。【００５２】
また、この実施例１では、ＥＳＤ保護デバイスの他の例として、図３に示すように、一方側対向電極２ａと他方側対向電極２ｂの対向部分（放電ギャップ部１０）、対向電極２と放電補助電極３との接続部などとセラミック基材１との間に介在するようにシール層１１が配設された構成を有するＥＳＤ保護デバイスを作製した。このシール層１１は、アルミナなどのセラミック粒子からなるポーラスな層で、セラミック基材１に含まれているガラス成分や焼成工程でセラミック基材１において生成するガラス成分を吸収保持（トラップ）して、ガラス成分が放電補助電極３に流れ込んで、焼結が過度に進み、放電補助電極３の導電性が高くなりすぎてショート不良を引き起こすことを防止する機能を果たすものである。【００５３】
また、この実施例１では、ＥＳＤ保護デバイスのさらに他の例として、図１に示すＥＳＤ保護デバイスに、図４に示すように、対向電極２と放電補助電極３の露出面を被覆するように保護層１２が配設されたＥＳＤ保護デバイスを作製した。なお、保護層１２は耐熱性や耐水性を向上させ、ショート耐性を高める機能を果たすものである。【００５４】
また、この実施例１では、さらに他の例として、図５に示すように、シール層１１と保護層１２の両方を備えたＥＳＤ保護デバイスを作製した。【００５５】
なお、シール層の形成には、下記のシール層ペーストを用い、保護層の形成には、下記の樹脂材料を用いた。
(Ａ)シール層を形成するために用いられるシール層ペースト
上述のシール層を形成するためのペーストとして、平均粒径０．５μｍのアルミナ粉５０重量％と、有機ビヒクルを含むシール層ペーストを用意した。なお、上記のアルミナ粉の平均粒径とは、マイクロトラックによる粒度分布測定から求めた中心粒径（Ｄ５０）をいう。【００５６】
(Ｂ)保護層形成用の樹脂材料
上述の保護層を形成するための樹脂材料として、熱硬化性のシリコーン樹脂を用意した。シリコーン樹脂は、絶縁性、耐薬品性、耐水性、耐熱性に優れている。なお、保護層には、シリコ―ン樹脂以外に、エポキシ樹脂を用いることも可能であるが、シリコーン樹脂のほうが耐熱性に優れている。保護層が絶縁破壊されると、ＩＲが劣化する可能性があるため、エポキシ樹脂よりも、シリコーン樹脂のほうが保護層に適している。【００５７】
なお、図３に示すような、シール層１１を備えたＥＳＤ保護デバイスを製造するにあたっては、まず、第１のセラミックグリーンシートにシール層ペーストを塗布した後、塗布されたシール層ペースト上に放電補助電極ペーストを所定のパターンとなるように印刷し、その後、上記実施例１の場合と同様の工程を実施することにより、図３に示すような構造を有するＥＳＤ保護デバイスが得られる。【００５８】
また、図４に示すような、保護層１２を備えたＥＳＤ保護デバイスを製造するにあたっては、上記実施例１の(７)の焼成工程で形成された積層体の表面に露出した対向電極および放電補助電極の露出面を被覆するように、保護層形成用のシリコーン樹脂を塗布し、熱硬化させることにより保護層を形成し、その後、上記実施例の場合と同様の工程を実施することにより、図４に示すような構造を有するＥＳＤ保護デバイスが得られる。【００５９】
また、図５に示すような、シール層１１と保護層１２とを備えたＥＳＤ保護デバイスを製造するにあたっては、まず、第１のセラミックグリーンシートにシール層ペーストを塗布し、塗布されたシール層ペースト上に放電補助電極ペーストを所定のパターンとなるように印刷し、上記実施例の場合と同様の工程を経て積層体の焼成を行い、得られた焼成済みの積層体の表面に露出した対向電極および放電補助電極の露出面を被覆するように、保護層形成用のシリコーン樹脂を塗布し、熱硬化せることにより保護層１２を形成し、その後、上記実施例の場合と同様の工程を実施することにより、図５に示すような構造を有するＥＳＤ保護デバイスが得られる。【００６０】
[特性の評価]
次に、上述のようにして作製したＥＳＤ保護デバイスについて、以下の方法で各特性を調べた。【００６１】
(１)ショート耐性
ショート耐性は、接触放電にて８ｋＶ印加を５０回、４ｋＶ印加を１０回、２ｋＶ印加を１０回、１ｋＶ印加を１０回、０．５ｋＶ印加を１０回、０．２ｋＶ印加を１０回行った後のＩＲを調べることにより評価した。
ＩＲが１０6Ω未満のものについてはＥＳＤ印加によるショート耐性が不良（×印）であると判定し、１０6Ω以上のものについてはショート耐性が良好（○印）と判定した。【００６２】
(２)ＥＳＤ放電応答性  
繰り返しＥＳＤに対する応答性であるＥＳＤ放電応答性（ＥＳＤ繰返し耐性）の評価を行うにあたっては、まず、それぞれ１００個の試料について、ＩＥＣの規格、ＩＥＣ６１０００−４−２に規定されている静電気放電イミュニティ試験を行い、その平均値を求めた。それから、各試料について、上記(１)の場合と同様に、接触放電にて８ｋＶ印加を５０回、４ｋＶ印加を１０回、２ｋＶ印加を１０回、１ｋＶ印加を１０回、０．５ｋＶ印加を１０回、０．２ｋＶ印加を１０回行った後、静電気放電イミュニティ試験を行い、ＥＳＤ放電応答性（ＥＳＤ繰返し耐性）を調べた。【００６３】
繰り返して静電気を印加した後の静電気放電イミュニティ試験において、保護回路側で検出されたピーク電圧が９００Ｖを超えるものについてはＥＳＤ放電応答性が不良（×印）である判定し、ピーク電圧が９００Ｖ以下のものについてはＥＳＤ放電応答性が良好（○印）であると判定した。【００６４】
なお、焼成後の積層体１０個について、対向電極のＷ＝１／２の地点で積層方向にカットし、放電補助電極を露出させ、その断面を研磨した。次に、断面に露出させた放電補助電極を金属顕微鏡を用いて観察し、観察された個々の金属粒子の円相当径を画像処理ソフトを用いて測長し、その平均値を放電補助電極を構成する金属粒子の平均粒子径Ｘと定義した。また、同様にして個々の放電補助電極の厚みを画像処理ソフトにて測長し、その平均値を放電補助電極の厚みＹと定義した。そして、この平均粒子径Ｘと放電補助電極の厚みＹの値から、両者の関係Ｙ/Ｘを求めた。【００６５】
(３)ＰＣＴ試験
ＰＣＴ試験（プレッシャークッカー試験）として、それぞれ１００個の試料を、温度１２０℃、湿度８５％ＲＨの試験槽に１９２時間保管した後、直流電圧で５０ｋＶ印加時のＩＲを測定した。ＩＲが１０6Ω未満のものについては初期ショートが不良（×印）であると判定し、１０6Ω以上であり、かつ１０11Ω未満のものについては初期ショートが良好（○印）であると判定し、１０11Ω以上のものについては初期ショートが優良（◎印）であると判定した。【００６６】
(４)初期ショート耐性の判定
ＥＳＤ保護デバイスの製造後に、それぞれ１００個の試料について、直流電圧で５０ｋＶ印加時のＩＲを測定した。ＩＲが１０6Ω未満のものについては初期ショート耐性が不良（×印）であると判定し、１０6Ω以上であり、かつ１０11Ω未満のものについては初期ショート耐性が良好（○印）であると判定し、１０11Ω以上のものについては初期ショート耐性が優良（◎印）であると判定した。
(５)総合判定
上記の初期ショート耐性とＥＳＤ放電応答性の２つの特性評価結果の両方が良好であるものを総合判定良好（○印）と評価し、どちらか一方または両方が不良であるものを総合判定不良（×印）と評価した。さらに、上記の初期ショート耐性とＥＳＤ放電応答性の２つの特性評価結果の両方が良好であり、かつ、ＰＣＴ試験と初期ショートの２つの特性評価結果の両方が優良であるものを総合判定優良（◎印）と評価した。【００６７】
表６および７に、放電補助電極ペーストの条件、平均粒子径Ｘと放電補助電極の厚みＹの関係、特性評価結果などを示す。
表６および７において、試料番号に＊を付したものは、本発明の要件を備えていない試料である。【００６８】
【表６】
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【００６９】
【表７】
2012043534.tif 000009
【００７０】
表６および７より、放電補助電極に含まれる金属粒子の平均粒子径Ｘが１．０μｍ未満で、本発明の要件を備えていない試料番号１〜１０のＥＳＤ保護デバイスでは、ショート耐性およびＥＳＤ放電応答性が繰り返しＥＳＤ印加により、劣化することが確認された。【００７１】
また、放電補助電極の厚みＹと金属の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５＞Ｙ／Ｘと、本発明の要件を満たさない試料番号１１，１６，２１，２５，２９，３３，３４および３８のＥＳＤ保護デバイスでは、ショート耐性が劣化することが確認された。【００７２】
一方、放電補助電極に含まれる金属粒子の平均粒子径Ｘが、１．０μｍ以上であり、かつ放電補助電極の厚みＹと金属の平均粒子径Ｘとの関係が、０．５≦Ｙ／Ｘ≦３と本発明の要件を備えた試料番号１２〜１５、１７〜２０、２２〜２４、２６〜２８、３０〜３２、３５〜３７および３９〜４９のＥＳＤ保護デバイスの場合、ショート耐性が良好であり、かつＥＳＤ放電応答性が良好であった。【００７３】
また、半導体粒子ＳｉＣの替わりに、絶縁体粒子Ａｌ2Ｏ3を使用した試料番号５０〜５２のＥＳＤ保護デバイスでは、ショート耐性が劣化することが確認された。
これは、放電補助電極中のＣｕ密度が局所的に高くなったことが原因と考えられる。すなわち、放電補助電極中に局所的に存在する微粒のＡｌ2Ｏ3によって過剰な液相成分が形成され、局所的にＣｕ粒子が過焼結状態になったことによるものと推察される。【００７４】
また、シール層を備えた試料番号５３のＥＳＤ保護デバイス（図３に示す構造を有するＥＳＤ保護デバイス）の場合、上述の各試料と同様に、ショート耐性およびＥＳＤ放電応答性が良好であるという効果が得られることに加えて、シール層によって、焼成過程で生成するセラミック基材の液相成分が放電補助電極に拡散することが阻止されるため、初期ショート評価におけるＩＲ特性が向上することが確認された。【００７５】
また、保護層を備えた試料番号５４のＥＳＤ保護デバイス（図４に示す構造を有するＥＳＤ保護デバイス）の場合、上述の各試料と同様に、ショート耐性およびＥＳＤ放電応答性が良好であるという効果が得られることに加えて、放電補助電極が保護層で覆われていることから、ＰＣＴ試験評価におけるＩＲ特性が向上することが確認された。【００７６】
さらに、シール層と保護層の両方を備えた試料番号５５のＥＳＤ保護デバイス（図５に示す構造を有するＥＳＤ保護デバイス）では、ＰＣＴ特性および初期ショート耐性が特に優れており、総合判定でも優良であることが確認された。【００７７】
上記実施例の結果から、放電補助電極を構成する金属粒子の平均粒子径Ｘが１．０μｍ以上で、放電補助電極の厚みＹと金属粒子の平均粒子径Ｘとの関係が０．５≦Ｙ／Ｘ≦３の要件を満たす場合には、
(ａ)繰り返しＥＳＤ印加によるショート耐性が良好であること、
(ｂ)ガラスを添加しなくても、焼成工程で放電補助電極を構成する金属粒子の表面と半導体粒子の表面とが反応してガラス質が生成し、金属粒子間、半導体粒子間、および金属粒子と半導体粒子の間がこのガラス質により結合した放電補助電極が形成されるため、繰り返して静電気を印加した場合にもショート耐性が良好に保たれること
が確認された。【００７８】
また、シール層および／または保護層を備えた構成とすることにより、さらに特性が向上し、高い信頼性を備えたＥＳＤ保護デバイスが得られることが確認された。【００７９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、対向電極の構成材料、その具体的な形状、放電補助電極の具体的な形状、放電補助電極を構成する金属粒子、半導体粒子の種類、さらには、金属粒子間、半導体粒子間、および金属粒子と半導体粒子の間を結合させる機能を果たすガラス質の種類などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１              セラミック基材
２              対向電極
２ａ            対向電極を構成する一方側対向電極
２ｂ            対向電極を構成する他方側対向電極
３              放電補助電極
５ａ，５ｂ      外部電極
１０            放電ギャップ部
１１            シール層
１２            保護層
Ｗ              対向電極の幅
Ｇ              放電ギャップ部の寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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