(57)【要約】【課題】簡単な構成で、小型で高性能の電子機器や高速通信に用いられる電子機器に対して、十分な静電気保護機能を安定に発揮することができる低静電容量で低放電開始電圧の静電気保護素子とその製造方法を提供する。【解決手段】絶縁基板１２上に設けられた一対の放電電極１５，１６と、放電電極１５，１６の放電ギャップＤをつなぐように放電電極１５，１６間を接続する放電補助電極１４を備える。放電補助電極１４は、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有し、厚膜印刷により形成される。放電ギャップＤを覆うように空洞部１８を形成した絶縁体のドーム形成層２０を備える。ドーム形成層２０は、ガラスセラミックスにより形成され、保護層２２で被覆されている。【選択図】図１
2014036135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に設けられた一対の放電電極と、この放電電極の放電ギャップをつなぐように前記放電電極間を接続し、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有し厚膜印刷により設けられた放電補助電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備えたことを特徴とする静電気保護素子。
【請求項２】
前記放電補助電極は、酸化亜鉛を主成分とし、コバルト、ニッケル、クロム、プラセオジウム、アルミニウム、アンチモン、及びチタンの各酸化物のうち、少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末からなる請求項１静電気保護素子。
【請求項３】
絶縁基板上に設けられ所定のギャップを有して厚膜印刷により設けられた一対の多孔質膜と、前記多孔質膜に積層され前記ギャップよりも広い放電ギャップを空けて設けられた一対の放電電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備えたことを特徴とする静電気保護素子。
【請求項４】
前記多孔質膜は、セラミックスからなる請求項３記載の静電気保護素子。
【請求項５】
前記ドーム形成層は、ガラスセラミックスにより形成され、保護層で被覆されている請求項１又は３記載の静電気保護素子。
【請求項６】
絶縁基板上に、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有した放電補助電極材料のペーストを印刷し焼成して放電補助電極を形成し、放電ギャップが前記放電補助電極と重なるようにして一対の放電電極材料のペーストを前記放電補助電極上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、前記放電補助電極の焼成温度より低い温度で焼成して、前記放電補助電極上に放電ギャップを有して積層された一対の放電電極を形成し、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設けることを特徴とする静電気保護素子の製造方法。
【請求項７】
絶縁基板上に、一対の多孔質膜を形成するセラミックス粉のペーストを所定形状で印刷し、そのセラミックスの融点よりも１００℃以上低い温度であって焼成可能な温度で焼成して前記一対の多孔質膜を形成し、前記一対の多孔質膜端縁間のギャップより広い放電ギャップを有して、前記多孔質膜に積層される一対の放電電極材料のペーストを前記多孔質膜上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、前記多孔質膜の焼成温度よりも低い温度で焼成して、放電ギャップを有して前記多孔質膜上に積層された一対の放電電極を形成し、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設けることを特徴とする静電気保護素子の製造方法。
【請求項８】
前記空洞部は、前記放電電極間のギャップを覆うように樹脂材料を設けて硬化させ、この樹脂材料上に前記ドーム形成層の形成材料を塗布して、前記放電電極の焼成温度より低い温度で焼成し、前記樹脂材料を蒸発させて前記空洞部を形成する請求項６又は７記載の静電気保護素子の製造方法。
【請求項９】
前記ドーム形成部は、ガラスセラミックスのペーストを前記樹脂材料上に印刷形成して焼成する請求項８記載の静電気保護素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子回路内のＩＣやその中の素子等を、静電気放電等による過電圧から保護する為の静電気保護素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高性能化、及び伝送速度の高速化・低駆動電圧化のため、電子機器に用いられる電子部品の耐電圧は低下している。これにより、人体と電子機器の端子が接触した際に、人体に発生している静電気パルス等が電子機器に流れ、その過電圧からの電子部品の保護が、重要な技術的課題となっている。
【０００３】
従来、このような過電圧から電子部品を保護するために、一般に、過電圧が入るラインとグランドとの間にバリスタを設ける対策が採られている。しかしながら、従来のバリスタを用いた静電気保護素子は、放電開始電圧は低いが静電容量が大きく、小型高性能の電子機器や通信機器には有効な対策にはならないものであった。一方、伝送速度の高速化に対応するため、静電容量を小さくすることに特化した放電型素子も存在するが、静電容量を小さくした結果放電開始電圧が高くなり、小型高性能の電子機器には不向きなものであった。
【０００４】
そのため、放電開始電圧の低いＥＳＤ（Electrostatic
Discharge：静電気放電）対策部品として、特許献１に開示されているような素子があった。この素子は、絶縁性セラミック基板上に設けられた熱硬化性樹脂硬化物層を備え、熱硬化性樹脂硬化物層と絶縁性セラミック基板との界面に、空洞が設けられている。絶縁性セラミック基板上には、先端同士がギャップを有して対向し、ャップが空洞に露出するように設けられた第１，第２の放電電極と、第１，第２の放電電極を電気的に接続するように設けられた放電補助電極を備えている。放電補助電極は、表面が無機絶縁性材料粉末によりコーティングされた金属粒子と、セラミックスとを含む材料により形成されている。
【０００５】
さらに、低静電容量の素子として特許文献２，３に開示されているように、静電気保護の機能膜材料として、絶縁性の無機材料から成る粒子の表面に導電性の無機材料を被覆した材料粉末、及びそれを用いた静電気保護素子も提案されている。この静電気保護素子は、絶縁性表面を有する基体と、該絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された電極と、少なくとも該電極間に配置された機能層とを備え、前記機能層は、表面が導電性の導電性無機粒子と、該導電性無機粒子の外周の少なくとも一部に形成された絶縁性無機材料からなる被膜とを有する複合粒子を含むものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４３４９２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０４４４３号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３に開示された、金属粒子等の導電性無機粒子の外周に絶縁性無機材料からなる被膜を設けた無機材料粉末の製造は、専用の設備を必要とし、コストがかかるものであった。しかも、数十Ｖ〜１００Ｖ程度では放電しにくく、低電圧での静電気保護が求められる静電気保護素子としては、まだ放電開始電圧が高いという問題があった。さらに、対向配置された電極材料のガラス成分が電極表面に被覆されて、電極間の放電開始を阻害し、この点でも放電開始電圧を高めてしまうものであった。
【０００８】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、簡単な構成で、小型で高性能の電子機器や高速通信に用いられる電子機器に対して、十分な静電気保護機能を安定に発揮することができる低静電容量で低放電開始電圧の静電気保護素子と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】
【０００９】
この発明は、絶縁基板上に設けられた一対の放電電極と、この放電電極の放電ギャップをつなぐように前記放電電極間を接続し、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有し厚膜印刷により設けられた放電補助電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備えた静電気保護素子である。
【００１０】
前記放電補助電極は、酸化亜鉛を主成分とし、コバルト、ニッケル、クロム、プラセオジウム、アルミニウム、アンチモン、及びチタンの各酸化物のうち、少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末からなるものである。
【００１１】
またこの発明は、絶縁基板上に設けられ所定のギャップを有して厚膜印刷により設けられた一対の多孔質膜と、前記多孔質膜に積層され前記ギャップよりも広い放電ギャップを空けて設けられた一対の放電電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備えたものである。前記多孔質膜は、セラミックスからなるものである。
【００１２】
前記ドーム形成層は、ガラスセラミックスにより形成され、保護層で被覆されているものである。
【００１３】
またこの発明は、絶縁基板上に、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有した放電補助電極材料のペーストを印刷し焼成して放電補助電極を形成し、放電ギャップが前記放電補助電極と重なるようにして一対の放電電極材料のペーストを前記放電補助電極上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、前記放電補助電極の焼成温度より低い温度で焼成して、前記放電補助電極上に放電ギャップを有して積層された一対の放電電極を形成し、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設ける静電気保護素子の製造方法である。
【００１４】
またこの発明は、絶縁基板上に、一対の多孔質膜を形成するセラミックス粉のペーストを所定形状で印刷し、そのセラミックスの融点よりも１００℃以上低い温度であって焼成可能な温度で焼成して前記一対の多孔質膜を形成し、前記一対の多孔質膜端縁間のギャップより広い放電ギャップを有して、前記多孔質膜に積層される一対の放電電極材料のペーストを前記多孔質膜上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、前記多孔質膜の焼成温度よりも低い温度で焼成して、放電ギャップを有して前記多孔質膜上に積層された一対の放電電極を形成し、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設ける静電気保護素子の製造方法である。
【００１５】
前記空洞部は、前記放電電極間のギャップを覆うように樹脂材料を設けて硬化させ、この樹脂材料上に前記ドーム形成層の形成材料を塗布して、前記放電電極の焼成温度より低い温度で焼成し、前記樹脂材料を蒸発させて前記空洞部を形成するものである。
【００１６】
前記ドーム形成部は、ガラスセラミックスのペーストを前記樹脂材料上に印刷形成して焼成するものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の静電気保護素子は、放電開始電圧がきわめて低く安定に動作し、静電容量も小さいものである。これにより、小型の電子機器や、高速通信に用いられる回路やその他ＩＣの保護を確実に行うことが出来、電子機器の性能や通信品質等を低下させることもない。さらに、製造工程が簡易であり、製造が容易でコストも抑えることができる。
【００１８】
また、この発明の静電気保護素子の製造方法は、印刷工程により静電気吸収体及びこれに積層される各層を形成することができ、厚膜印刷法によって、放電開始電圧が低く、静電容量が極めて小さく静電気保護素子を容易に作成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第一実施形態の静電気保護素子の縦断面図である。
【図２】この実施形態の静電気保護素子の製造工程を示す概略断面である。
【図３】この発明の第二実施形態の静電気保護素子の縦断面図である。
【図４】この実施形態の静電気保護素子の製造工程を示す概略断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１、図２は、この発明の第一実施形態の静電気静電気保護素子１０を示す。この静電気保護素子１０は、表面実装型のチップ型素子であって、例えば純度９６％のアルミナから成り、平板状の長方形の絶縁基板１２が用いられている。絶縁基板１２には、表面中央部から両端部にかけて適宜全長の１／２から３／４程度の長さに放電補助電極１４が設けられている。放電補助電極１４は、バリスタ機能を有するもので、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びチタン（Ｔｉ）の各酸化物のうち少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むものである。放電補助電極１４の厚さは、５〜４０μｍ程度で、用途や放電開始電圧等により適宜設定される。
【００２１】
放電補助電極１４は、具体的には、例えば酸化亜鉛／酸化コバルト／酸化ビスマス＝９０〜９９．４ｍｏｌ％／０．１〜５．０ｍｏｌ％／０．５〜５．０ｍｏｌ％の範囲で含有するセラミックス材料である。その他、酸化亜鉛／酸化マンガン／酸化プラセオジウム＝９０〜９９．４ｍｏｌ％／０．１〜３．０ｍｏｌ％／０．５〜５．０ｍｏｌ％の範囲で含有するセラミックス材料、又は酸化亜鉛／酸化コバルト／酸化ニッケル／酸化ビスマス＝９０〜９９．３ｍｏｌ％／０．１〜３．５ｍｏｌ％／０．１〜１．５ｍｏｌ％／０．５〜５．０ｍｏｌ％の範囲で含有するセラミックス材料から成る。
【００２２】
放電補助電極１４の両端部から絶縁基板１２の両端部にかけて、一対の放電電極１５，１６が、対向して配置されている。放電電極１５，１６の絶縁基板１２の中央部での対向間隔は、放電ギャップＤを形成するもので、Ｄ＝３０〜２００μｍ程度で、用途や放電開始電圧等により適宜設定される。放電電極１５，１６は、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ等の貴金属及びＣｕ，Ｎｉ等の卑金属の粉末と、ガラスフリットを含有した導電体ペーストにより形成されている。この導電体ペーストは、後述する製造工程において、放電補助電極１４の焼成温度よりも低い温度で焼成可能な材料、好ましくは１００℃以上低い温度で焼成可能な材料から成るもので、例えば質量比でＡｇ：Ｐｄ＝８０：２０の導電体ペーストを用いる。
【００２３】
一対の放電電極１５，１６の放電ギャップＤは、ドーム形成層２０により形成された空洞部１８で囲まれている。ドーム形成層２０は絶縁体であり、アルミナとホウケイ酸系ガラス成分から成るガラスセラミックスである。ドーム形成層２０により形成された空洞部１８は、高さが１５〜１００μｍ、好ましくは３０〜５０μｍ程度で、ギャップＤ全体を囲んでいる。
【００２４】
ドーム形成層２０は、絶縁体の保護層２２により全体が覆われている。保護層２２は、ドーム形成層２０と同様のガラスガラスセラミックス又はエポキシ樹脂により形成され、ドーム形成層２０及び放電補助電極１４が形成された範囲を覆うように、放電電極１５，１６上に形成されている。
【００２５】
絶縁基板１２の両端部には、放電電極１５，１６に各々接続した外部電極２３，２４が形成されている。外部電極２３，２４は、表面にニッケルめっき、及び半田めっき或いは錫めっき等が施されている。
【００２６】
次に、この実施形態の静電気保護素子１０の製造方法について、図２を基にして説明する。まず、放電補助電極１４を形成するための酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とした放電補助電極用ペーストを作成する。放電補助電極１４に用いる材料としては、上述の通り、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、又はチタン（Ｔｉ）の各酸化物のうち少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末であり、有機バインダと混合して、スクリーン印刷可能な粘度に調整した厚膜印刷用ペーストにする。このペーストの形成は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）と添加材料の混合粉を、粉砕装置によりさらに細かく微粉砕し、その微粉末と有機バインダ成分からなるビヒクルと混合し混練して、厚膜印刷用ペーストとする。
【００２７】
絶縁基板１２は、後に分割して個々の絶縁基板１２とするもので、多数個取りの大型の絶縁基板上に、図２（ａ）に示すように、スクリーン印刷で所定の箇所に複数の放電補助電極１４用の厚膜印刷用ペーストを塗布する。塗布厚は、焼成後の厚さが５〜４０μｍ内の所定の厚さとなるように印刷する。
【００２８】
この後、絶縁基板１２を１０５０〜１２５０℃で、０．５〜３時間焼成する。これにより、所望の厚さの放電補助電極１４が各絶縁基板１２表面に形成される。
【００２９】
次に、Ａｇ−Ｐｄ等の導電体ペーストを用い、絶縁基板１２の大型基板上に、図２（ｂ）に示すように、放電電極１５，１６用の電極材料の導電体ペーストを、スクリーン印刷し、放電電極１５，１６を印刷形成する。放電電極１５，１６用の導電体ペーストは、絶縁基板１２の中央部の放電補助電極１４上で、放電ギャップＤが形成されるように、対向間隔を空けて形成される。そして、８００〜９５０℃で焼成し、放電電極１５，１６を形成する。
【００３０】
一対の放電電極１５，１６には、放電ギャップＤを囲む空洞部１８を形成するためのエチルセルロースやＰＶＢなどの熱硬化性の樹脂材料であって、２５０〜７００℃で蒸発して消失する樹脂材料１７を、図２（ｃ）に示すように、スクリーン印刷又はディスペンス等により塗布する。この樹脂材料１７の塗布厚は、空洞部１８の高さを設定するもので、１５〜１００μｍ、好ましくは３０〜５０μｍ程度で、ギャップＤ全体を囲むように塗布する。この後、空洞部１８形成用の樹脂材料１７を、１５０〜２５０℃で硬化させる。
【００３１】
空洞部１８形成用の樹脂材料１７を硬化させた後、その上にドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスのペーストを、図２（ｄ）に示すように、空洞部１８形成用の樹脂材料１７全体を覆うように形成する。ドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスペーストは、スクリーン印刷により設けられる。この後、ガラスセラミックスペーストは、６００〜８５０℃の温度で焼成され、空洞部１８を形成するドーム形成層２０が設けられる。このとき、先ず、２５０〜７００℃で、空洞部１８形成用の樹脂材料の脱脂工程を行い、空洞部１８形成用の樹脂材料を蒸発させ、その後ドーム形成層２０の焼成を行う。
【００３２】
次に、図２（ｅ）に示すように、ドーム形成層２０を覆うように保護層２２を、ガラスガラスセラミックス又はエポキシ樹脂により形成し、焼成する。
【００３３】
続いて、大型基板に形成された横分割溝を用いて、横並びに一列に静電気保護素子１０が連続したブロック単位に分割する分割工程を行う。この後、分割工程により分離したブロックの分断面、及び絶縁基板１２上の放電電極１５，１６の露出面に、外部電極２３，２４をメッキ等により形成する。最後に、前記分割工程で、分割処理したブロックを更に、個片毎に分割する。以上の工程により、チップ型の静電気保護素子１０が完成する。この時のチップサイズは、例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍである。
【００３４】
この実施形態の静電気保護素子１０とその製造方法は、放電電極１５，１６間に放電補助電極１４が位置し、放電補助電極１４中を静電気の電荷が通過し、数十Ｖ程度の低電圧で、放電補助電極１４の結晶粒界による抵抗によりＥＳＤ保護が行われる。一方、高電圧では、放電補助電極１４の沿面放電により、ＥＳＤ保護が行われる。
【００３５】
また、この実施形態の静電気保護素子１０は、放電補助電極１４等を印刷工程で形成することができ、幅や厚みの調整が容易であり、製造工程が簡易で、所望の性能の素子を安定な品質で形成することができる。さらに、低電圧での放電は、放電補助電極１４中を電荷が通過するため、絶縁コーティングを省くことができ、この点でも製造コストを抑えることができる。
【００３６】
次のこの発明の第二実施形態について、図３，図４を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。この実施形態の静電気保護素子３０は、表面実装型のチップ型素子であって、絶縁基板１２には、表面中央部に、ギャップｄ＝３０〜２００μｍ程度の間隔を空けて、多孔質膜３１，３２が形成されている。多孔質膜３１，３２は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等のセラミックスであり、焼成状態で多孔質に形成されている。多孔質膜３１，３２の対向する端縁間のギャップｄの値は、用途や放電開始電圧等により適宜設定され、多孔質膜３１，３２の厚さも、５〜４０μｍ程度で、用途や放電開始電圧等により適宜設定される。
【００３７】
多孔質膜３１，３２の成分は、酸化アルミニウムや酸化亜鉛の他、酸化ストロンチウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の酸化物、炭化ケイ素、炭化アルミニウム、炭化モリブデン、炭化ジルコニウム等の炭化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム等のホウ化物等を用いることも可能である。
【００３８】
多孔質膜３１，３２の表面側には、一対の放電電極１５，１６が、対向して配置されている。放電電極１５，１６端縁の絶縁基板１２中央部での対向間隔は、放電ギャップＤを形成するもので、Ｄ＝３０〜２００μｍ程度で、多孔質膜３１，３２のギャップｄよりも広く形成されている。
【００３９】
一対の放電電極１５，１６の放電ギャップＤ及び多孔質膜３１，３２のギャップｄは、ドーム形成層２０により形成された空洞部１８で囲まれている。ドーム形成層２０は、アルミナとホウケイ酸系ガラス成分から成るガラスセラミックスにより形成されている。
【００４０】
ドーム形成層２０は、保護層２２により全体が覆われ、保護層２２は、ドーム形成層２０と同様のガラスガラスセラミックス、又はエポキシ樹脂により形成されている。また、絶縁基板１２の両端部には、放電電極１５，１６の両端部に各々接続した外部電極２３，２４がメッキ等により形成されている。
【００４１】
次に、この実施形態の静電気保護素子３０の製造方法について説明する。まず、多孔質膜３１，３２を形成するためのセラミックス材料のペーストを作成する。材料としては、上述の通り、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）であり、有機バインダと混合して、スクリーン印刷可能な粘度に調整した厚膜印刷用ペーストにする。
【００４２】
絶縁基板１２は、後に分割して個々の絶縁基板１２とするもので、多数個取りの大型の絶縁基板上に、スクリーン印刷で所定の箇所に、図４（ａ）に示すように、複数対の多孔質膜３１，３２を形成する厚膜印刷用ペーストを塗布する。塗布厚は、焼成後の厚さが５〜４０μｍ内の所定の厚さとなるように印刷する。
【００４３】
この後、多孔質膜３１，３２を形成するペーストが印刷形成された絶縁基板１２を、１１００〜１３００℃、好ましくは１１５０〜１２５０℃で、０．５〜３時間焼成する。このときの焼成温度は、多孔質膜３１，３２を形成するセラミックスの融点よりも２００〜５０℃、好ましくは１５０〜１００℃低い温度であって、多孔質膜３１，３２を焼成可能な温度に設定する。これにより、多孔質のセラミックス層が焼成される。焼成温度は、そのセラミックスの融点に近い温度では、多孔質に形成されず、そのセラミックスの融点よりも２００℃以上低い温度では、良好な多孔質セラミックスが形成されないことから、最適な温度に設定される。さらに、後述する放電電極１５，１６用の焼成温度以上の温度でなければならない。
【００４４】
次に、Ａｇ−Ｐｄ等の導電体ペーストを用い、絶縁基板１２の大型基板上に、図４（ｂ）に示すように、放電電極１５，１６用の電極材料である導電体ペーストをスクリーン印刷により形成する。放電電極１５，１６用の導電体ペーストは、絶縁基板１２の中央部の放電補助電極１４上で、放電ギャップＤが形成されるように、対向間隔を空けて形成される。そして、８００〜９５０℃で焼成し、放電電極１５，１６を形成する。
【００４５】
一対の放電電極１５，１６には、放電ギャップＤを囲む空洞部１８を形成するためのエチルセルロースやＰＶＢなどの熱硬化性の樹脂材料であって、２５０〜７００℃で蒸発し消失する樹脂材料１７を、図４（ｃ）に示すように、スクリーン印刷又はディスペンス等により塗布する。この後、空洞部１８形成用の樹脂材料１７を、１５０〜２５０℃で硬化させる。
【００４６】
空洞部１８形成用の樹脂材料１７を硬化させた後、その上にドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスのペーストを、図４（ｄ）に示すように、空洞部１８形成用の樹脂材料１７全体を覆うように形成する。ドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスは、スクリーン印刷により、樹脂材料１７上に設けられる。ガラスセラミックスペーストは、６００〜８５０℃の温度で焼成され、空洞部１８を形成するドーム形成層２０が形成される。このとき、先ず、２５０〜７００℃で、空洞部１８形成用の樹脂材料の脱脂工程を行い、空洞部１８形成用の樹脂材料を蒸発させ、その後ドーム形成層２０の焼成を行う。
【００４７】
次に、図４（ｅ）に示すように、ドーム形成層２０を覆うように保護層２２を、ガラスガラスセラミックス又はエポキシ樹脂により形成し、焼成又は硬化させる。ガラスガラスセラミックスの焼成温度は、５００〜８５０℃の温度、エポキシ樹脂の硬化温度は、１５０〜２５０℃で硬化させる。
【００４８】
続いて、大型基板に形成された横分割溝を用いて、横並びに一列に静電気保護素子３０が連続したブロック単位に分割する分割工程を行う。この後、分割工程により分離したブロックの分断面、及び絶縁基板１２上の放電電極１５，１６の露出面に、外部電極２３，２４をメッキ等により形成する。最後に、前記分割工程で、分割し処理したブロックを更に、個片毎に分割する。以上の工程により、チップ型の静電気保護素子３０が完成する。この時のチップサイズは、例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍである。
【００４９】
この実施形態の静電気保護素子３０とその製造方法は、放電電極１５，１６の下層に多孔質膜３１，３２が位置し、放電電極１５，１６中のガラス成分を多孔質膜３１，３２の多孔中に吸収するため、放電電極１５，１６の抵抗値を下げ、初期（１回〜３回）放電電圧を下げることができる。さらに、放電電極１５，１６をレーザーカット等で後処理する必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、多孔質膜３１，３２間にギャップｄが形成されているので、放電電極１５，１６間を接続した機能膜のように経時的に膜性能の劣化がなく、長期間に亘り安定した性能を維持することができる。
【００５０】
なお、この発明の静電気保護素子とその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、放電補助電極や多孔質膜の材料や成分割合は、目的とする放電電圧や電子機器の性能により、適宜設定可能なものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  静電気保護素子
１２  絶縁基板
１４  放電補助電極
１５，１６  放電電極
１８  空洞部
２０  ドーム形成層
２２  保護層
２３，２４  外部電極
Ｄ  放電ギャップ
【図１】
2014036135.tif 000003
【図２】
2014036135.tif 000004
【図３】
2014036135.tif 000005
【図４】
2014036135.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子回路内のＩＣやその中の素子等を、静電気放電等による過電圧から保護する為の静電気保護素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高性能化、及び伝送速度の高速化・低駆動電圧化のため、電子機器に用いられる電子部品の耐電圧は低下している。これにより、人体と電子機器の端子が接触した際に、人体に発生している静電気パルス等が電子機器に流れ、その過電圧からの電子部品の保護が、重要な技術的課題となっている。
【０００３】
従来、このような過電圧から電子部品を保護するために、一般に、過電圧が入るラインとグランドとの間にバリスタを設ける対策が採られている。しかしながら、従来のバリスタを用いた静電気保護素子は、放電開始電圧は低いが静電容量が大きく、小型高性能の電子機器や通信機器には有効な対策にはならないものであった。一方、伝送速度の高速化に対応するため、静電容量を小さくすることに特化した放電型素子も存在するが、静電容量を小さくした結果放電開始電圧が高くなり、小型高性能の電子機器には不向きなものであった。
【０００４】
そのため、放電開始電圧の低いＥＳＤ（Electrostatic
Discharge：静電気放電）対策部品として、特許献１に開示されているような素子があった。この素子は、絶縁性セラミック基板上に設けられた熱硬化性樹脂硬化物層を備え、熱硬化性樹脂硬化物層と絶縁性セラミック基板との界面に、空洞が設けられている。絶縁性セラミック基板上には、先端同士がギャップを有して対向し、ャップが空洞に露出するように設けられた第１，第２の放電電極と、第１，第２の放電電極を電気的に接続するように設けられた放電補助電極を備えている。放電補助電極は、表面が無機絶縁性材料粉末によりコーティングされた金属粒子と、セラミックスとを含む材料により形成されている。
【０００５】
さらに、低静電容量の素子として特許文献２，３に開示されているように、静電気保護の機能膜材料として、絶縁性の無機材料から成る粒子の表面に導電性の無機材料を被覆した材料粉末、及びそれを用いた静電気保護素子も提案されている。この静電気保護素子は、絶縁性表面を有する基体と、該絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された電極と、少なくとも該電極間に配置された機能層とを備え、前記機能層は、表面が導電性の導電性無機粒子と、該導電性無機粒子の外周の少なくとも一部に形成された絶縁性無機材料からなる被膜とを有する複合粒子を含むものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４３４９２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０４４４３号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３に開示された、金属粒子等の導電性無機粒子の外周に絶縁性無機材料からなる被膜を設けた無機材料粉末の製造は、専用の設備を必要とし、コストがかかるものであった。しかも、数十Ｖ〜１００Ｖ程度では放電しにくく、低電圧での静電気保護が求められる静電気保護素子としては、まだ放電開始電圧が高いという問題があった。さらに、対向配置された電極材料のガラス成分が電極表面に被覆されて、電極間の放電開始を阻害し、この点でも放電開始電圧を高めてしまうものであった。
【０００８】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、簡単な構成で、小型で高性能の電子機器や高速通信に用いられる電子機器に対して、十分な静電気保護機能を安定に発揮することができる低静電容量で低放電開始電圧の静電気保護素子と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】
【０００９】
この発明は、絶縁基板上に３０〜２００μｍの放電ギャップを有して設けられた一対の放電電極と、この放電電極の放電ギャップをつなぐように前記放電電極間を接続し、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有し厚膜印刷により設けられた放電補助電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備えた静電気保護素子である。
【００１０】
前記放電補助電極は、酸化亜鉛を主成分とし、コバルト、ニッケル、クロム、プラセオジウム、アルミニウム、アンチモン、及びチタンの各酸化物のうち、少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末からなるものである。
【００１１】
またこの発明は、絶縁基板上に３０〜２００μｍのギャップを有して厚膜印刷により設けられたセラミックスの一対の多孔質膜と、前記多孔質膜に積層され前記ギャップよりも広い放電ギャップを空けて設けられた一対の放電電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備えたものである。前記多孔質膜は、セラミックスからなるものである。
【００１２】
前記ドーム形成層は、ガラスセラミックスにより形成され、保護層で被覆されているものである。前記ガラスセラミックスは、アルミナとホウケイ酸系ガラス成分から成るものである。
【００１３】
またこの発明は、絶縁基板上に、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有しコバルト、ニッケル、クロム、プラセオジウム、アルミニウム、アンチモン、及びチタンの各酸化物のうち、少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末からなる放電補助電極材料のペーストを印刷し焼成して放電補助電極を形成し、３０〜２００μｍの放電ギャップが前記放電補助電極と重なるようにして一対の放電電極材料のペーストを前記放電補助電極上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、前記放電補助電極の焼成温度より低い温度で焼成して、前記放電補助電極上に放電ギャップを有して積層された一対の放電電極を形成し、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設ける静電気保護素子の製造方法である。
【００１４】
またこの発明は、絶縁基板上に、３０〜２００μｍのギャップを有して一対の多孔質膜一対の多孔質膜を形成するセラミックス粉のペーストを所定形状で印刷し、そのセラミックスの融点よりも１００℃以上低い温度であって焼成可能な温度で焼成して前記一対の多孔質膜を形成し、前記一対の多孔質膜端縁間のギャップより広い放電ギャップを有して、前記多孔質膜に積層される一対の放電電極材料のペーストを前記多孔質膜上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、前記多孔質膜の焼成温度よりも低い温度で焼成して、放電ギャップを有して前記多孔質膜上に積層された一対の放電電極を形成し、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設ける静電気保護素子の製造方法である。
【００１５】
前記空洞部は、前記放電電極間のギャップを覆うように樹脂材料を設けて硬化させ、この樹脂材料上に前記ドーム形成層の形成材料を塗布して、前記放電電極の焼成温度より低い温度で焼成し、前記樹脂材料を蒸発させて前記空洞部を形成するものである。
【００１６】
前記ドーム形成層は、ガラスセラミックスのペーストを前記樹脂材料上に印刷形成して焼成するものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の静電気保護素子は、放電開始電圧がきわめて低く安定に動作し、静電容量も小さいものである。これにより、小型の電子機器や、高速通信に用いられる回路やその他ＩＣの保護を確実に行うことが出来、電子機器の性能や通信品質等を低下させることもない。さらに、製造工程が簡易であり、製造が容易でコストも抑えることができる。
【００１８】
また、この発明の静電気保護素子の製造方法は、印刷工程により静電気吸収体及びこれに積層される各層を形成することができ、厚膜印刷法によって、放電開始電圧が低く、静電容量が極めて小さく静電気保護素子を容易に作成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第一実施形態の静電気保護素子の縦断面図である。
【図２】この実施形態の静電気保護素子の製造工程を示す概略断面である。
【図３】この発明の第二実施形態の静電気保護素子の縦断面図である。
【図４】この実施形態の静電気保護素子の製造工程を示す概略断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１、図２は、この発明の第一実施形態の静電気静電気保護素子１０を示す。この静電気保護素子１０は、表面実装型のチップ型素子であって、例えば純度９６％のアルミナから成り、平板状の長方形の絶縁基板１２が用いられている。絶縁基板１２には、表面中央部から両端部にかけて適宜全長の１／２から３／４程度の長さに放電補助電極１４が設けられている。放電補助電極１４は、バリスタ機能を有するもので、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びチタン（Ｔｉ）の各酸化物のうち少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むものである。放電補助電極１４の厚さは、５〜４０μｍ程度で、用途や放電開始電圧等により適宜設定される。
【００２１】
放電補助電極１４は、具体的には、例えば酸化亜鉛／酸化コバルト／酸化ビスマス＝９０〜９９．４ｍｏｌ％／０．１〜５．０ｍｏｌ％／０．５〜５．０ｍｏｌ％の範囲で含有するセラミックス材料である。その他、酸化亜鉛／酸化マンガン／酸化プラセオジウム＝９０〜９９．４ｍｏｌ％／０．１〜３．０ｍｏｌ％／０．５〜５．０ｍｏｌ％の範囲で含有するセラミックス材料、又は酸化亜鉛／酸化コバルト／酸化ニッケル／酸化ビスマス＝９０〜９９．３ｍｏｌ％／０．１〜３．５ｍｏｌ％／０．１〜１．５ｍｏｌ％／０．５〜５．０ｍｏｌ％の範囲で含有するセラミックス材料から成る。
【００２２】
放電補助電極１４の両端部から絶縁基板１２の両端部にかけて、一対の放電電極１５，１６が、対向して配置されている。放電電極１５，１６の絶縁基板１２の中央部での対向間隔は、放電ギャップＤを形成するもので、Ｄ＝３０〜２００μｍ程度で、用途や放電開始電圧等により適宜設定される。放電電極１５，１６は、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ等の貴金属及びＣｕ，Ｎｉ等の卑金属の粉末と、ガラスフリットを含有した導電体ペーストにより形成されている。この導電体ペーストは、後述する製造工程において、放電補助電極１４の焼成温度よりも低い温度で焼成可能な材料、好ましくは１００℃以上低い温度で焼成可能な材料から成るもので、例えば質量比でＡｇ：Ｐｄ＝８０：２０の導電体ペーストを用いる。
【００２３】
一対の放電電極１５，１６の放電ギャップＤは、ドーム形成層２０により形成された空洞部１８で囲まれている。ドーム形成層２０は絶縁体であり、アルミナとホウケイ酸系ガラス成分から成るガラスセラミックスである。ドーム形成層２０により形成された空洞部１８は、高さが１５〜１００μｍ、好ましくは３０〜５０μｍ程度で、ギャップＤ全体を囲んでいる。
【００２４】
ドーム形成層２０は、絶縁体の保護層２２により全体が覆われている。保護層２２は、ドーム形成層２０と同様のガラスセラミックス又はエポキシ樹脂により形成され、ドーム形成層２０及び放電補助電極１４が形成された範囲を覆うように、放電電極１５，１６上に形成されている。
【００２５】
絶縁基板１２の両端部には、放電電極１５，１６に各々接続した外部電極２３，２４が形成されている。外部電極２３，２４は、表面にニッケルめっき、及び半田めっき或いは錫めっき等が施されている。
【００２６】
次に、この実施形態の静電気保護素子１０の製造方法について、図２を基にして説明する。まず、放電補助電極１４を形成するための酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とした放電補助電極用ペーストを作成する。放電補助電極１４に用いる材料としては、上述の通り、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、又はチタン（Ｔｉ）の各酸化物のうち少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末であり、有機バインダと混合して、スクリーン印刷可能な粘度に調整した厚膜印刷用ペーストにする。このペーストの形成は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）と添加材料の混合粉を、粉砕装置によりさらに細かく微粉砕し、その微粉末と有機バインダ成分からなるビヒクルと混合し混練して、厚膜印刷用ペーストとする。
【００２７】
絶縁基板１２は、後に分割して個々の絶縁基板１２とするもので、多数個取りの大型の絶縁基板上に、図２（ａ）に示すように、スクリーン印刷で所定の箇所に複数の放電補助電極１４用の厚膜印刷用ペーストを塗布する。塗布厚は、焼成後の厚さが５〜４０μｍ内の所定の厚さとなるように印刷する。
【００２８】
この後、絶縁基板１２を１０５０〜１２５０℃で、０．５〜３時間焼成する。これにより、所望の厚さの放電補助電極１４が各絶縁基板１２表面に形成される。
【００２９】
次に、Ａｇ−Ｐｄ等の導電体ペーストを用い、絶縁基板１２の大型基板上に、図２（ｂ）に示すように、放電電極１５，１６用の電極材料の導電体ペーストを、スクリーン印刷し、放電電極１５，１６を印刷形成する。放電電極１５，１６用の導電体ペーストは、絶縁基板１２の中央部の放電補助電極１４上で、放電ギャップＤが形成されるように、対向間隔を空けて形成される。そして、８００〜９５０℃で焼成し、放電電極１５，１６を形成する。
【００３０】
一対の放電電極１５，１６には、放電ギャップＤを囲む空洞部１８を形成するためのエチルセルロースやＰＶＢなどの熱硬化性の樹脂材料であって、２５０〜７００℃で蒸発して消失する樹脂材料１７を、図２（ｃ）に示すように、スクリーン印刷又はディスペンス等により塗布する。この樹脂材料１７の塗布厚は、空洞部１８の高さを設定するもので、１５〜１００μｍ、好ましくは３０〜５０μｍ程度で、ギャップＤ全体を囲むように塗布する。この後、空洞部１８形成用の樹脂材料１７を、１５０〜２５０℃で硬化させる。
【００３１】
空洞部１８形成用の樹脂材料１７を硬化させた後、その上にドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスのペーストを、図２（ｄ）に示すように、空洞部１８形成用の樹脂材料１７全体を覆うように形成する。ドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスペーストは、スクリーン印刷により設けられる。この後、ガラスセラミックスペーストは、６００〜８５０℃の温度で焼成され、空洞部１８を形成するドーム形成層２０が設けられる。このとき、先ず、２５０〜７００℃で、空洞部１８形成用の樹脂材料の脱脂工程を行い、空洞部１８形成用の樹脂材料を蒸発させ、その後ドーム形成層２０の焼成を行う。
【００３２】
次に、図２（ｅ）に示すように、ドーム形成層２０を覆うように保護層２２を、ガラスガラスセラミックス又はエポキシ樹脂により形成し、焼成する。
【００３３】
続いて、大型基板に形成された横分割溝を用いて、横並びに一列に静電気保護素子１０が連続したブロック単位に分割する分割工程を行う。この後、分割工程により分離したブロックの分断面、及び絶縁基板１２上の放電電極１５，１６の露出面に、外部電極２３，２４をメッキ等により形成する。最後に、前記分割工程で、分割処理したブロックを更に、個片毎に分割する。以上の工程により、チップ型の静電気保護素子１０が完成する。この時のチップサイズは、例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍである。
【００３４】
この実施形態の静電気保護素子１０とその製造方法は、放電電極１５，１６間に放電補助電極１４が位置し、放電補助電極１４中を静電気の電荷が通過し、数十Ｖ程度の低電圧で、放電補助電極１４の結晶粒界による抵抗によりＥＳＤ保護が行われる。一方、高電圧では、放電補助電極１４の沿面放電により、ＥＳＤ保護が行われる。
【００３５】
また、この実施形態の静電気保護素子１０は、放電補助電極１４等を印刷工程で形成することができ、幅や厚みの調整が容易であり、製造工程が簡易で、所望の性能の素子を安定な品質で形成することができる。さらに、低電圧での放電は、放電補助電極１４中を電荷が通過するため、絶縁コーティングを省くことができ、この点でも製造コストを抑えることができる。
【００３６】
次のこの発明の第二実施形態について、図３，図４を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。この実施形態の静電気保護素子３０は、表面実装型のチップ型素子であって、絶縁基板１２には、表面中央部に、ギャップｄ＝３０〜２００μｍ程度の間隔を空けて、多孔質膜３１，３２が形成されている。多孔質膜３１，３２は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等のセラミックスであり、焼成状態で多孔質に形成されている。多孔質膜３１，３２の対向する端縁間のギャップｄの値は、用途や放電開始電圧等により適宜設定され、多孔質膜３１，３２の厚さも、５〜４０μｍ程度で、用途や放電開始電圧等により適宜設定される。
【００３７】
多孔質膜３１，３２の成分は、酸化アルミニウムや酸化亜鉛の他、酸化ストロンチウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の酸化物、炭化ケイ素、炭化アルミニウム、炭化モリブデン、炭化ジルコニウム等の炭化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム等のホウ化物等を用いることも可能である。
【００３８】
多孔質膜３１，３２の表面側には、一対の放電電極１５，１６が、対向して配置されている。放電電極１５，１６端縁の絶縁基板１２中央部での対向間隔は、放電ギャップＤを形成するもので、Ｄ＝３０〜２００μｍ程度で、多孔質膜３１，３２のギャップｄよりも広く形成されている。
【００３９】
一対の放電電極１５，１６の放電ギャップＤ及び多孔質膜３１，３２のギャップｄは、ドーム形成層２０により形成された空洞部１８で囲まれている。ドーム形成層２０は、アルミナとホウケイ酸系ガラス成分から成るガラスセラミックスにより形成されている。
【００４０】
ドーム形成層２０は、保護層２２により全体が覆われ、保護層２２は、ドーム形成層２０と同様のガラスガラスセラミックス、又はエポキシ樹脂により形成されている。また、絶縁基板１２の両端部には、放電電極１５，１６の両端部に各々接続した外部電極２３，２４がメッキ等により形成されている。
【００４１】
次に、この実施形態の静電気保護素子３０の製造方法について説明する。まず、多孔質膜３１，３２を形成するためのセラミックス材料のペーストを作成する。材料としては、上述の通り、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）であり、有機バインダと混合して、スクリーン印刷可能な粘度に調整した厚膜印刷用ペーストにする。
【００４２】
絶縁基板１２は、後に分割して個々の絶縁基板１２とするもので、多数個取りの大型の絶縁基板上に、スクリーン印刷で所定の箇所に、図４（ａ）に示すように、複数対の多孔質膜３１，３２を形成する厚膜印刷用ペーストを塗布する。塗布厚は、焼成後の厚さが５〜４０μｍ内の所定の厚さとなるように印刷する。
【００４３】
この後、多孔質膜３１，３２を形成するペーストが印刷形成された絶縁基板１２を、１１００〜１３００℃、好ましくは１１５０〜１２５０℃で、０．５〜３時間焼成する。このときの焼成温度は、多孔質膜３１，３２を形成するセラミックスの融点よりも２００〜５０℃、好ましくは１５０〜１００℃低い温度であって、多孔質膜３１，３２を焼成可能な温度に設定する。これにより、多孔質のセラミックス層が焼成される。焼成温度は、そのセラミックスの融点に近い温度では、多孔質に形成されず、そのセラミックスの融点よりも２００℃以上低い温度では、良好な多孔質セラミックスが形成されないことから、最適な温度に設定される。さらに、後述する放電電極１５，１６用の焼成温度以上の温度でなければならない。
【００４４】
次に、Ａｇ−Ｐｄ等の導電体ペーストを用い、絶縁基板１２の大型基板上に、図４（ｂ）に示すように、放電電極１５，１６用の電極材料である導電体ペーストをスクリーン印刷により形成する。放電電極１５，１６用の導電体ペーストは、絶縁基板１２の中央部の放電補助電極１４上で、放電ギャップＤが形成されるように、対向間隔を空けて形成される。そして、８００〜９５０℃で焼成し、放電電極１５，１６を形成する。
【００４５】
一対の放電電極１５，１６には、放電ギャップＤを囲む空洞部１８を形成するためのエチルセルロースやＰＶＢなどの熱硬化性の樹脂材料であって、２５０〜７００℃で蒸発し消失する樹脂材料１７を、図４（ｃ）に示すように、スクリーン印刷又はディスペンス等により塗布する。この後、空洞部１８形成用の樹脂材料１７を、１５０〜２５０℃で硬化させる。
【００４６】
空洞部１８形成用の樹脂材料１７を硬化させた後、その上にドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスのペーストを、図４（ｄ）に示すように、空洞部１８形成用の樹脂材料１７全体を覆うように形成する。ドーム形成層２０を形成するガラスセラミックスは、スクリーン印刷により、樹脂材料１７上に設けられる。ガラスセラミックスペーストは、６００〜８５０℃の温度で焼成され、空洞部１８を形成するドーム形成層２０が形成される。このとき、先ず、２５０〜７００℃で、空洞部１８形成用の樹脂材料の脱脂工程を行い、空洞部１８形成用の樹脂材料を蒸発させ、その後ドーム形成層２０の焼成を行う。
【００４７】
次に、図４（ｅ）に示すように、ドーム形成層２０を覆うように保護層２２を、ガラスガラスセラミックス又はエポキシ樹脂により形成し、焼成又は硬化させる。ガラスガラスセラミックスの焼成温度は、５００〜８５０℃の温度、エポキシ樹脂の硬化温度は、１５０〜２５０℃で硬化させる。
【００４８】
続いて、大型基板に形成された横分割溝を用いて、横並びに一列に静電気保護素子３０が連続したブロック単位に分割する分割工程を行う。この後、分割工程により分離したブロックの分断面、及び絶縁基板１２上の放電電極１５，１６の露出面に、外部電極２３，２４をメッキ等により形成する。最後に、前記分割工程で、分割し処理したブロックを更に、個片毎に分割する。以上の工程により、チップ型の静電気保護素子３０が完成する。この時のチップサイズは、例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍである。
【００４９】
この実施形態の静電気保護素子３０とその製造方法は、放電電極１５，１６の下層に多孔質膜３１，３２が位置し、放電電極１５，１６中のガラス成分を多孔質膜３１，３２の多孔中に吸収するため、放電電極１５，１６の抵抗値を下げ、初期（１回〜３回）放電電圧を下げることができる。さらに、放電電極１５，１６をレーザーカット等で後処理する必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、多孔質膜３１，３２間にギャップｄが形成されているので、放電電極１５，１６間を接続した機能膜のように経時的に膜性能の劣化がなく、長期間に亘り安定した性能を維持することができる。
【００５０】
なお、この発明の静電気保護素子とその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、放電補助電極や多孔質膜の材料や成分割合は、目的とする放電電圧や電子機器の性能により、適宜設定可能なものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  静電気保護素子
１２  絶縁基板
１４  放電補助電極
１５，１６  放電電極
１８  空洞部
２０  ドーム形成層
２２  保護層
２３，２４  外部電極
Ｄ  放電ギャップ
【手続補正２】
【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】
絶縁基板上に３０〜２００μｍの放電ギャップを有して設けられた一対の放電電極と、この放電電極の放電ギャップをつなぐように前記放電電極間を接続し、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有し厚膜印刷により設けられた放電補助電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備え、
前記放電補助電極は、酸化亜鉛を主成分とし、コバルト、ニッケル、クロム、プラセオジウム、アルミニウム、アンチモン、及びチタンの各酸化物のうち、少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末からなり、
前記ドーム形成層は、ガラスセラミックスにより形成され、保護層で被覆されていることを特徴とする静電気保護素子。
【請求項２】
絶縁基板上に３０〜２００μｍのギャップを有して厚膜印刷により設けられたセラミックスの一対の多孔質膜と、前記多孔質膜に積層され前記ギャップよりも広い放電ギャップを空けて設けられた一対の放電電極と、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成した絶縁体のドーム形成層とを備え、
前記ドーム形成層は、ガラスセラミックスにより形成され、保護層で被覆されていることを特徴とする静電気保護素子。
【請求項３】
前記ガラスセラミックスは、アルミナとホウケイ酸系ガラス成分から成る請求項１又は２記載の静電気保護素子。
【請求項４】
前記多孔質膜は、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、炭化アルミニウム、炭化モリブデン、炭化ジルコニウム、ホウ化チタン、又はホウ化ジルコニウムである請求項２記載の静電気保護素子。
【請求項５】
絶縁基板上に、酸化亜鉛を主成分としてバリスタ機能を有しコバルト、ニッケル、クロム、プラセオジウム、アルミニウム、アンチモン、及びチタンの各酸化物のうち、少なくとも２種類を、０．７〜１０ｍｏｌ％含むセラミックス粉末からなる放電補助電極材料のペーストを印刷し焼成して放電補助電極を形成し、
３０〜２００μｍの放電ギャップが前記放電補助電極と重なるようにして、一対の放電電極材料のペーストを前記放電補助電極上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、
前記放電補助電極の焼成温度より低い温度で焼成して、前記放電補助電極上に前記放電ギャップを有して積層された一対の放電電極を形成し、
前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設け、
前記空洞部は、前記放電電極間の前記放電ギャップを覆うように樹脂材料を設けて硬化させ、この樹脂材料上に、前記ドーム形成層を形成するガラスセラミックスのペーストを塗布し、前記放電電極の焼成温度より低い温度で焼成し、前記樹脂材料を蒸発させて前記空洞部を形成することを特徴とする静電気保護素子の製造方法。
【請求項６】
絶縁基板上に、３０〜２００μｍのギャップを有して一対の多孔質膜を形成するセラミックス粉のペーストを所定形状で印刷し、そのセラミックスの融点よりも１００℃以上低い温度であって焼成可能な温度で焼成して前記一対の多孔質膜を形成し、前記一対の多孔質膜端縁間の前記ギャップより広い放電ギャップを有して、前記多孔質膜に積層される一対の放電電極材料のペーストを前記多孔質膜上及び前記絶縁基板両端部に印刷し、前記多孔質膜の焼成温度よりも低い温度で焼成して、放電ギャップを有して前記多孔質膜上に積層された一対の放電電極を形成し、前記放電ギャップを覆うように空洞部を形成する絶縁体のドーム形成層を設け、
前記空洞部は、前記放電電極間の前記放電ギャップを覆うように樹脂材料を設けて硬化させ、この樹脂材料上に、前記ドーム形成層を形成するガラスセラミックスのペーストを塗布し、前記放電電極の焼成温度より低い温度で焼成し、前記樹脂材料を蒸発させて前記空洞部を形成することを特徴とする静電気保護素子の製造方法。