(57)【要約】【課題】本発明は、静電気防止素子及びこれを含む複合電子部品に関する。【解決手段】本発明は、基板と、前記基板上に離隔して形成される一対の電極と、前記電極上に形成される絶縁層と、を含み、前記電極が電極断面から電極面に向かって突出した形状を有する静電気防止素子、その製造方法、及びこれを含む複合電子部品に関する。本発明によると、従来の導電性無機材料を追加するための薄膜蒸着及びフィラー分散などの工程が除去されて、静電気防止素子の製造時に量産性を向上させることができる。また、本発明による静電気防止素子は、電極の形態を調節することで電極間のギャップを正確に調節することができ、ピーク電圧を制御することができ、複合電子部品に使用されて静電気を効果的に防止することができる。【選択図】図３
2014003013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に離隔して形成される一対の電極と、
前記一対の電極上に形成される絶縁層と、を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方は電極断面から電極面に向かって突出した形状を有する静電気防止素子。
【請求項２】
前記一対の電極が両方とも突出した場合、
前記電極間の間隔はトンネル効果が生じ得る最小間隔を維持する範囲を有する請求項１に記載の静電気防止素子。
【請求項３】
前記一対の電極が両方とも突出した場合、
前記一対の電極の各々の電極断面から突出した長さは互いに同一または異なる請求項１又は２に記載の静電気防止素子。
【請求項４】
前記突出した電極の末端部は、円形状、円錐形状、及びテーパ形状から選択される尖った形状を有する請求項１から３の何れか１項に記載の静電気防止素子。
【請求項５】
前記一対の電極の各々は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅから選択される少なくとも１種の金属またはこれらの合金からなる請求項１から４の何れか１項に記載の静電気防止素子。
【請求項６】
前記絶縁層は有機材料及び無機材料を用いて形成される請求項１から５の何れか１項に記載の静電気防止素子。
【請求項７】
前記有機材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びエラストマー樹脂からなる群から選択される１種以上の絶縁性樹脂である請求項６に記載の静電気防止素子。
【請求項８】
前記無機材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ及びＳｉＣからなる群から選択される１種以上である請求項６又は７に記載の静電気防止素子。
【請求項９】
前記絶縁層は導電性無機材料を含有しない請求項１から８の何れか１項に記載の静電気防止素子。
【請求項１０】
基板上に電極を形成する段階と、
前記電極上に絶縁層を形成する段階と、
を含む静電気防止素子の製造方法。
【請求項１１】
前記電極は電極断面から電極面に向かって突出した形状を有する請求項１０に記載の静電気防止素子の製造方法。
【請求項１２】
前記電極はフォトリソグラフィ工法で形成される請求項１０又は１１に記載の静電気防止素子の製造方法。
【請求項１３】
磁性層の間に形成されるコモンモードフィルタ層と、
静電気防止素子層と、を含み、
前記静電気防止素子層は、基板、前記基板上に離隔して形成される一対の電極、及び前記一対の電極上に形成される絶縁層を含み、前記一対の電極の少なくとも一方は電極断面から電極面に向かって突出した形状を有することを特徴とする複合電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気防止素子及びこれを含む複合電子部品に関し、特に、高速送信系における使用やコモンモードフィルタとの複合化において有用である。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子機器の小型化及び高性能化が急速に進められている。また、ＵＳＢ２.０またはＳ−ＡＴＡ２、ＨＤＭＩ（登録商標）などの高速送信系に代表されるように、送信速度の高速化（１ＧＨｚを超える高周波数化）、また低駆動電圧化への進行が著しい。
【０００３】
一方、電子機器の小型化や低駆動電圧化に伴い、電子機器に使用される電子部品の耐電圧は低下する。従って、人体と電子機器の端子とが接触した際に発生する静電気パルスに代表される過電圧からの電子部品の保護が重要な技術課題となっている。
【０００４】
このような静電気対策素子に対する従来技術としては、日本特許公開第２０１２−１８９０２があり、前記特許は、図１のように、絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１上に互いに離隔して対向配置される一対の電極２１、２２と、電極２１、２２の間に配置される機能層３１と、機能層３１を用いて一対の電極２１、２２と離隔して配置される複数の中間電極４１と、を有する静電気対策素子１００を開示している。
【０００５】
前記特許によると、前記絶縁性基板１１の絶縁性表面１１ａ上及び／または電極２１、２２上に真空蒸着法、反応性蒸着法、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法、イオンメッキ（ｉｏｎ  ｐｌａｔｉｎｇ）法、ＣＶＤやＰＶＤなどの気相法などの公知の薄膜形成方法を適用して絶縁性無機材料３２及び導電性無機材料３３を与えることによって所望の厚さを有する機能層３１を形成する。前記機能層３１は、絶縁性無機材料のマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）中に導電性無機材料が不規則に分散した合成物（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を使用している。
【０００６】
従って、前記特許のように機能層３１を含む場合、絶縁性無機材料３２及び導電性無機材料３３を追加するための薄膜蒸着及びフィラー分散などの工程が加えられて工程が複雑になり、量産性が低下する問題がある。
【０００７】
また、図２のように、前記導電性無機材料３３は、一対の電極２１、２２とこれらの間の間隔△Ｇに全て分散していることが分かる。このような構造の場合、前記導電性無機材料３３が絶縁層に不規則に分布する確率があり、正確な耐電圧設計に問題が発生する可能性があるため好ましくない。
【０００８】
また、前記特許では、前記一対の電極２１、２２以外にも前記電極間の間隔△Ｇの中間電極（不図示）をさらに構成し、図１のように、前記一対の電極２１、２２は一定間隔△Ｇ離隔して形成されており、前記間隔△Ｇは０.１〜５０μｍの範囲を有する。即ち、前記特許では一対の電極２１、２２以外の中間電極や導電性無機材料３３などを用いて耐電圧特性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−０１８９０２号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２７６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来静電気対策素子に導電性無機材料を追加することによる薄膜蒸着及びフィラー分散などの工程を必要としないため工程が単純になり量産性を向上させることができる構造を有する静電気防止素子を提供することにその目的がある。
【００１１】
また、本発明は、導電性無機材料及び中間電極などの追加の構成がなくてもトンネル効果によって電界強化要素を増加することで静電気を効果的に防止することができる静電気防止素子を提供することにその目的がある。
【００１２】
また、本発明は、前記静電気防止素子の製造方法を提供することにその目的がある。
【００１３】
さらに、本発明は、前記静電気防止素子を含む複合電子部品を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施形態による静電気防止素子は、基板と、前記基板上に離隔して形成される一対の電極と、前記電極上に形成される絶縁層と、を含み、前記電極は電極断面から電極面に向かって突出した形状を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、前記一対の電極の両方または何れか一方が突出されることができる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記一対の電極が両方とも突出した場合、前記電極間の間隔はトンネル効果が生じ得る最小間隔を維持する範囲を有することができる。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記一対の電極が両方とも突出した場合、前記各電極が電極断面から突出した長さは互いに同一または異なることができる。
【００１８】
本発明の一実施形態によると、前記突出した電極の末端部は、円形状、円錐形状、及びテーパ形状から選択される尖った形状を有することができる。
【００１９】
本発明による電極は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅから選択される少なくとも１種の金属またはこれらの合金から選択される材料で形成されることができる。
【００２０】
また、本発明の静電気防止素子の前記絶縁層は有機材料及び無機材料を用いて形成されることができる。
【００２１】
前記絶縁層が有機材料を用いて形成される場合、前記有機材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びエラストマー樹脂からなる群から選択される１種以上の絶縁性樹脂が好ましく使用されることができる。
【００２２】
前記絶縁層が無機材料を用いて形成される場合、前記無機材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ及びＳｉＣからなる群から選択される１種以上であることができる。
【００２３】
本発明によると、前記絶縁層は導電性無機材料を含有しないことが好ましい。
【００２４】
本発明の一実施形態による静電気防止素子の製造方法は、基板上に電極を形成する段階と、前記電極上に絶縁層を形成する段階と、を含むことができる。
【００２５】
前記電極は電極断面から電極面に向かって突出した形状を有することが好ましい。
【００２６】
前記電極はフォトリソグラフィ工法で形成されることができる。
【００２７】
本発明の一実施形態による複合電子部品は、磁性層の間に形成されるコモンモードフィルタ層と、静電気防止素子層と、を含み、前記静電気防止素子層は、基板、前記基板上に離隔して形成される一対の電極、及び前記電極上に形成される絶縁層を含み、前記電極は、電極断面から電極面に向かって突出した形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、従来の導電性無機材料を追加するための薄膜蒸着及びフィラー分散などの工程が除去されて静電気防止素子の製造時に量産性を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明による静電気防止素子は、電極の形状を調節することで電極間のギャップを正確に調節することができ、ピーク電圧を制御することができる。
【００３０】
従って、本発明による電極構造を含む場合、電極同士が接する部分をシャープなチップ形状に形成することによって電界強化要素が増加して低電圧でも静電気防止効果に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術（特許文献１）における静電気対策素子の構造を示す図面である。
【図２】従来技術（特許文献１）による静電気対策素子の機能層を示す模式平面図である。
【図３】本発明の様々な実施形態による静電気防止素子の構造を示す図面である。
【図４】本発明の様々な実施形態による静電気防止素子の構造を示す図面である。
【図５】本発明の様々な実施形態による静電気防止素子の構造を示す図面である。
【図６】本発明による絶縁層を含む静電気防止素子の構造を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００３３】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するために用いられ、本発明を限定しようとするものではない。本明細書に用いられたように、単数型は文脈上異なる場合を明白に指摘するものでない限り、複数型を含むことができる。また、本明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせが存在することを特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせの存在または付加を排除するものではない。
【００３４】
本発明は、電極構造を変更することで工程を単純化した静電気防止素子及びこれを優れた量産性で製造することができる方法及びこれを含む複合電子部品に関する。
【００３５】
本発明の一実施形態による静電気防止素子は、図３参照すると、基板１１１、前記基板１１１上に離隔して形成される一対の電極１２１、１２２、並びに前記電極１２１、及び１２２上に形成される絶縁層１３２を含み、前記電極１２１、及び１２２の少なくとも一方は電極断面から電極面に向かって突出した形状を有することを特徴とする。
なお、一対の電極の一方の電極から他方の電極に向かう方向と垂直な方向に切断した場合の、電極の断面積が端部に向かって小さくなり始める部分を、電極断面と称する。また、他の電極と対向する電極の部分を電極面と称する。つまり、電極１２１、及び１２２の少なくとも一方は、端部分に、端に向かうにつれ断面積が小さくなる形状の突出部を有する。
【００３６】
本発明による前記基板１１１は、前記基板１１１上に形成される電極や絶縁層を支持することができるものであれば特に制限されず、本発明では絶縁特性を有する基板を使用することがより好ましい。
【００３７】
前記基板１１１は、セラミック基板や単結晶基板を使用することができ、前記基板１１１上に低誘電率材料を用いた絶縁層を形成することもできる。前記絶縁層は、真空蒸着法、反応性蒸着法、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法、イオンメッキ（ｉｏｎ  ｐｌａｔｉｎｇ）法、化学蒸着法（ＣＶＤ）、及び物理的蒸着法（ＰＶＤ）などを用いることができるが、特に限定されない。
【００３８】
また、本発明の静電気防止素子は、前記基板１１１上に対向する一対の電極１２１、１２２を含む。本発明のような静電気防止素子は、これにかかるピーク電圧を低下させて静電気放電（ＥＳＤ）の抑制特性を向上させるために、前記ギャップ幅を狭くかつ高精度に形成する必要がある。
【００３９】
従って、本発明では、前記電極１２１、１２２の端部が尖った形状を有し、トンネル効果を示すことができる程度の最小限の電極間の間隔（以下、ギャップ（ｇａｐ）とする）を有することを特徴とする。
【００４０】
本発明の一実施形態によると、前記電極１２１、１２２は、図３のように、対向する一対の電極１２１、１２２が両方とも突出した電極構造（対称構造）を有するか、または図４のように、一対の電極１２１、１２２のうち何れか一方が突出した電極構造（非対称構造）を有することができ、特に限定されるものではない。
【００４１】
本発明の一実施形態において、前記一対の電極１２１、１２２が両方とも突出した場合、前記電極間の間隔（ギャップ）はトンネル効果が生じ得る最小間隔を維持する範囲を有することができる。本発明における「トンネル効果」とは、電子が自分より高いエネルギー障壁を有する絶縁層を通過する現象を意味する。
【００４２】
従って、本発明による静電気防止素子における電極間の間隔はこのようなトンネル効果により電子の移動が生じ得る間隔のみを維持することができれば十分であり、これを超えて前記電極間の間隔が離れすぎる場合、トンネル効果を期待することができないため、好ましくない。
【００４３】
本発明の一実施形態において、前記一対の電極が両方とも突出した場合、前記各電極が電極断面から突出した長さは、図３のように互いに同一であるか、図５のように互いに異なることができる。この場合においても、電極同士が接する部分が中央部分に位置する対称構造を有するか、左側や右側のうち何れかに偏る非対称構造を有することができる。但し、対向する一対の電極同士の間隔はトンネル効果を示すことができる程度の間隔を維持する必要がある。
【００４４】
本発明の一実施形態によると、前記突出した電極の端部、即ち両電極が接する部分の形状は円形状、円錐形状、テーパ形状などから選択される尖った形状を有することが好ましい。勿論、二つのうち何れか一つの電極のみが突出される場合には一つの電極のみに該当することは自明である。
【００４５】
本発明による電極の端部がシャープなチップ（Ｔｉｐ）形状を有することで、電界強化要素が増加して低電圧でも静電気防止効果を示すことができる。
【００４６】
前記電界強化要素を説明する関係式（Ｆｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）は、以下の数式１で示すことができる。
【００４７】
【数１】
2014003013.tif 000003
【００４８】
前記式中、αは放出面積（ｃｍ２）であり、
βは電界強化要素（ｃｍ−１）であり、
φは仕事関数（ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）であり、
t２（ｙ）は電界−依存補正要素（field−dependent correction factor）である。
【００４９】
前記数式１を参照すると、本発明のように電極構造の端部をシャープにすることで（図６のように電界改善チップＡ参照）、電界強化要素が増加して低電圧でも静電気防止効果を示すことができる。
【００５０】
本発明による電極は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅから選択される少なくとも１種の金属またはこれらの合金から選択される材料を用いて形成することができる。
【００５１】
本発明による前記電極１２１、１２２の形成方法は、従来公知された方法、例えば、塗布、転写、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着またはスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）などを使用せず、本発明による電極形態を効果的に実現することができるようにフォトリソグラフィ工程を用いることが好ましい。
【００５２】
フォトリソグラフィ工程は、前記基板１１１上に前記電極材料を用いて塗布、露光、及び現像過程のような一連の工程を経るものであり、本発明による電極端部が尖った形状を有するようにするために好ましく用いられることができる。前記フォトリソグラフィ工程の各段階の条件は特に限定されず、通常の水準に準じて行うことができる。
【００５３】
本発明による前記電極の厚さは静電気防止素子に適した水準であれば特に限定されず、約１〜１０μｍが好ましい。
【００５４】
また、本発明の静電気防止素子の前記絶縁層は、有機材料及び無機材料を用いて形成されることができる。
【００５５】
前記絶縁層が有機材料を用いて形成される場合、前記有機材料はエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びエラストマー樹脂からなる群から選択される１種以上の絶縁性樹脂を用いることが好ましい。
【００５６】
前記絶縁層が無機材料を用いて形成される場合、前記無機材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ及びＳｉＣからなる群から選択される１種以上であることができる。
【００５７】
本発明によると、前記絶縁層は、従来のような導電性無機材料を含有しないことを特徴とする。前記導電性無機材料を導入するためには別途の追加工程が必要であり、量産性が低下するため、本発明ではこのような導電性無機材料を含有せず絶縁層を形成することが好ましい。
【００５８】
従って、従来の静電気対策素子１００を示している図２では、前記導電性無機材料３３が電極２１、２２と機能層３１の両方に任意に分布されているが、本発明では図６のように、前記導電性無機材料を含有しないことが分かる。これによって、本発明による静電気防止素子は、工程が単純になり、量産性を向上させることができる効果を有する。
【００５９】
前記のような構造を有する本発明の一実施形態による静電気防止素子の製造方法は、基板上に電極を形成する段階と、前記電極上に絶縁層を形成する段階と、を含むことができる。
【００６０】
先ず、基板上にフォトリソグラフィ方法で前記電極形成用材料を用いて電極を形成する。前記フォトリソグラフィ工程は、前記電極形成用材料を塗布し、露光、及び現像させる過程を有し、具体的な工程は通常の方法で行われる。
【００６１】
本発明による電極は、図３〜図５のように、電極断面から電極面に向かって突出した形状を有することが好ましい。即ち、互いに対向する一対の電極の端部の両方または何れか一方がシャープなチップ形状を有することを特徴とする。前記一対の電極の長さは互いに同一または異なることができ、トンネル効果によって電界強化要素が増加して静電気防止効果を示すことができる程度の最小間隔を維持できるように密着させることが重要である。
【００６２】
次に、前記電極上に絶縁層を形成することができる。前記絶縁層は有機材料または無機材料を両方とも用いることができ、導電性無機材料は含有しないことが好ましい。
【００６３】
前記絶縁層の形成方法は有機材料または無機材料に適した従来の公知された方法を用いることができ、その方法は特に限定されるものではない。
【００６４】
前記過程で製造された本発明の静電気防止素子は複合電子部品に用いられることができる。
【００６５】
本発明の一実施形態による複合電子部品は、磁性層の間に形成されるコモンモードフィルタ層、及び静電気防止素子層を含み、前記静電気防止素子層は、基板、前記基板上に離隔して形成される一対の電極、及び前記電極上に形成される絶縁層を含み、前記電極は電極断面から電極面に向かって突出した形状を有することを特徴とする。
【００６６】
前記のような静電気防止素子層を有する複合電子部品は、電子機器の小型化や低駆動電圧化によって前記電子部品の耐電圧が低下しても、人体と電子機器の端子が接触した際に発生する静電気の過電圧から電子部品を効果的に保護することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１１、１１１  絶縁性基板
２１、２２、１２１、１２２  電極
３１  機能層
３２  絶縁性無機材料
３３  導電性無機材料
△Ｇ  電極間離隔間隔
１３２  絶縁層
Ａ  電界改善チップ
【図１】
2014003013.tif 000004
【図２】
2014003013.tif 000005
【図３】
2014003013.tif 000006
【図４】
2014003013.tif 000007
【図５】
2014003013.tif 000008
【図６】
2014003013.tif 000009