(57)【要約】  本発明は、より放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるＥＳＤ保護素子を提供する。本発明のＥＳＤ保護デバイスは、空洞部を有する絶縁性セラミックス素体と、第１主面と第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面の間の端部が前記空洞部に露出するように前記絶縁性セラミックス素体に埋設された補助電極と、前記補助電極を挟んで主面が対向するように前記絶縁性セラミックス素体に埋設された第１放電電極と第２放電電極と、を含み、前記補助電極は、少なくとも一層の第１補助電極層と、少なくとも一層の第２補助電極層とを含み、前記第１補助電極層は、前記の第２補助電極層よりも導電材料の含有率が高く、かつ前記第１補助電極層が前記第１放電電極および前記第２放電電極の少なくとも一方に接合されてなる。
2017018085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部を有する絶縁性セラミックス素体と、
第１主面と第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面の間の端部が前記空洞部に露出するように前記絶縁性セラミックス素体に埋設された補助電極と、
前記補助電極を挟んで主面が対向するように前記絶縁性セラミックス素体に埋設された第１放電電極と第２放電電極と、を含み、
前記補助電極は、少なくとも一層の第１補助電極層と、少なくとも一層の第２補助電極層とを含み、
前記第１補助電極層は、前記の第２補助電極層よりも導電材料の含有率が高く、かつ前記第１補助電極層が前記第１放電電極および前記第２放電電極の少なくとも一方に接合されてなる、ＥＳＤ保護デバイス。
【請求項２】
前記第１放電電極は、前記補助電極に電気的に接続された第１補助導体を有し、該第１補助導体の一方の主面の少なくとも一部が前記空洞部に露出するように配置されている、請求項１記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項３】
前記第１放電電極は、前記補助電極に電気的に接続された第１補助導体を有し、前記第２放電電極は、前記補助電極に電気的に接続された第２補助導体を有し、該第１補助導体と該第２補助導体とが主面の少なくとも一部が前記空洞部に露出するように配置されている、請求項１記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項４】
前記導電材料は、金属材料および／または半導体材料を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項５】
前記補助電極の前記空洞部に露出する前記端部は、表面に凹凸形状を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項６】
第２補助電極層の厚さは、第１補助電極層の厚さよりも大きい、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項７】
前記補助電極が、前記空洞部となる貫通孔を有する円環形状を有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項８】
前記補助電極は、一層の第１補助電極層と一層の第２補助電極層とが交互に積層された構造を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項９】
前記補助電極は、前記第１放電電極に接合された一層の第１補助電極層と、前記第２放電電極に接合された一層の第１補助電極層との間に、一層の第２補助電極層を有する三層構造を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＳＤ保護デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＳＤ（Electro-Static Discharge；静電気放電）とは、例えば、人体等が、電子機器等に接触したときに発生する放電現象であり、電子機器の損傷や誤作動の原因になる。ＥＳＤ保護素子は、放電時に発生する過大な電流が電子機器に加わらないようにする素子である。【０００３】
ＥＳＤ保護素子は、一対の放電電極を離間して対向させた構造を有し、過大な電圧が加わると、放電電極間で放電が発生し、静電気をグランド側に導き、回路を保護する。近年、より低電圧で駆動する電子機器が広く用いられるようになってきており、これに伴いＥＳＤ保護素子にもより低い電圧で放電させることができる放電開始電圧の低い素子が求められている。【０００４】
例えば、特許文献１には、内部に空洞部を有する絶縁性基板と、第１放電電極および第２放電電極と、空洞部の内周面の少なくとも一部に形成され、第１放電電極および第２放電電極と電気的に接続された補助電極を有するＥＳＤ保護デバイスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
空洞部内での放電は、主に空洞部の内周面に沿って発生するが（沿面放電という）、特許文献１に記載のＥＳＤ保護デバイスは、空洞部の内周面の少なくとも一部に補助電極を設けることで、沿面放電を発生し易くして、ＥＳＤ特性の安定性を向上させている。【０００７】
しかしながら、近年、より低電圧で放電させることができるとともに、絶縁性劣化耐性の高いＥＳＤ保護素子が求められている。【０００８】
そこで、本発明は、より放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるＥＳＤ保護素子を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、補助電極を複数層で構成し、放電電極側に導電材料を多く含む層を配設することで、より放電開始電圧を低くでき、かつ絶縁性劣化耐性を向上させることが可能なことを見出して本発明を完成させたものである。すなわち、本発明のＥＳＤ保護デバイスは、
空洞部を有する絶縁性セラミックス素体と、
第１主面と第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面の間の端部が前記空洞部に露出するように前記絶縁性セラミックス素体に埋設された補助電極と、
前記補助電極を挟んで主面が対向するように前記絶縁性セラミックス素体に埋設された第１放電電極と第２放電電極と、を含み、
前記補助電極は、少なくとも一層の第１補助電極層と、少なくとも一層の第２補助電極層とを含み、
前記第１補助電極層は、前記の第２補助電極層よりも導電材料の含有率が高く、かつ前記第１補助電極層が前記第１放電電極および前記第２放電電極の少なくとも一方に接合されてなる、ことを特徴とする。【００１０】
本発明のＥＳＤ保護デバイスは、導電材料の含有率が異なる第１補助電極層と第２補助電極層とを交互に配置した、少なくとも二層からなる多層構造とし、導電材料の含有率が高い第１補助電極層を第１放電電極および第２放電電極の少なくとも一方に接合することで、低電圧動作性が向上するとともに、絶縁性劣化耐性を向上させることができる。【００１１】
本発明の一態様では、前記第１放電電極は、前記補助電極に電気的に接続された第１補助導体を有し、該第１補助導体の一方の主面の少なくとも一部が前記空洞部に露出するように配置されていてもよい。【００１２】
上記の態様によれば、第１補助導体を設けることで、放電が繰り返されたとしても放電電極が剥がれることを抑制できるので、動作性の安定性を向上させることができる。【００１３】
また、本発明の一態様では、前記第１放電電極は、前記補助電極に電気的に接続された第１補助導体を有し、前記第２放電電極は、前記補助電極に電気的に接続された第２補助導体を有し、該第１補助導体と該第２補助導体とが主面の少なくとも一部が前記空洞部に露出するように配置されていてもよい。【００１４】
上記の態様によれば、第１補助導体と第２補助導体を設けることで、放電が繰り返されたとしても放電電極が剥がれることを一層抑制できるので、動作性の安定性をさらに向上させることができる。【００１５】
また、本発明の一態様では、前記導電材料は、金属材料および／または半導体材料を含んでもよい。【００１６】
上記の態様によれば、導電材料として、金属材料および／または半導体材料を用いることで、動作性の安定性に優れたＥＳＤ保護デバイスを提供することができる。【００１７】
また、本発明の一態様では、前記補助電極の前記空洞部に露出する前記端部は、表面に凹凸形状を有していてもよい。【００１８】
上記の態様によれば、凹凸形状は、二次電子放出を促進して、放電開始電圧を低下させるとともに、放電に伴う発熱の放熱面積を増加させることで補助電極の温度上昇を抑制するという効果を有している。【００１９】
また、本発明の一態様では、第２補助電極層の厚さは、第１補助電極層の厚さよりも大きくてもよい。【００２０】
上記の態様によれば、補助電極の絶縁性をさらに向上させることができる。【００２１】
また、本発明の一態様では、前記補助電極が、前記空洞部となる貫通孔を有する円環形状を有していてもよい。【００２２】
上記の態様によれば、空洞部に露出した、補助電極の表面に沿って沿面放電が発生するので、ＥＳＤ特性の安定性を向上させることができる。【００２３】
また、本発明の一態様では、前記補助電極は、一層の第１補助電極層と一層の第２補助電極層とが交互に積層された構造を有していてもよい。【００２４】
上記の態様によれば、一層の第１補助電極層と一層の第２補助電極層とを交互に積層することで、補助電極の絶縁性をさらに向上させることができる。【００２５】
また、本発明の一態様では、前記補助電極は、前記第１放電電極に接合された一層の第１補助電極層と、前記第２放電電極に接合された一層の第１補助電極層との間に、一層の第２補助電極層を有する三層構造でもよい。【００２６】
上記の態様によれば、ストリーマを一方の放電電極から他方の放電電極へと確実に進展させることができるだけでなく、双方向極性のＥＳＤ保護デバイスとしても用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、より放電開始電圧を低くでき、かつ絶縁性劣化耐性を向上させることが可能なＥＳＤ保護デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１に係るＥＳＤ保護デバイスの構造の一例を示す模式縦断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの部分拡大断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＥＳＤ保護デバイスの製造工程の一例を示す模式縦断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態２に係るＥＳＤ保護デバイスの構造の一例を示す模式縦断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの部分拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＥＳＤ保護デバイスの製造工程の一例を示す模式縦断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態３に係るＥＳＤ保護デバイスの構造の一例を示す模式縦断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係るＥＳＤ保護デバイスの構造の一例を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面等を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
図１Ａは、本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスの構造の一例を示す模式縦断面図である。ＥＳＤ保護デバイスＡは、空洞部２を有する絶縁性セラミックス素体１と、第１主面５１と第２主面５２とを有し、第１主面５１と第２主面５２の間の端部が空洞部２に露出するように絶縁性セラミックス素体１に埋設された補助電極５と、補助電極５を挟んで主面が対向するように絶縁性セラミックス素体１に埋設された第１放電電極３と第２放電電極４と、を有している。第１放電電極３と第２放電電極４は、空洞部２を介して主面の一部が対向している。なお、以下の説明において、第１放電電極３および第２放電電極４の互いに対向する部分を、対向部分という場合もある。
【００３１】
図１Ａは、図１Ｂの補助電極５の部分拡大図である。補助電極５は、第１放電電極３から第２放電電極４に向けて、第１補助電極層５ａと第２補助電極層５ｂが、第１補助電極層５ａ／第２補助電極層５ｂ／第１補助電極層５ａの順に積層された三層構造を有している。第１補助電極層は、第２補助電極層よりも導電材料の含有率が高く、かつ２つの第１補助電極層は第１放電電極と第２放電電極にそれぞれ接合している。
【００３２】
一般的に、第１放電電極から第２放電電極への静電気の放電は、第１放電電極３と、補助電極５と、空洞部２とが接する三重点（以下、沿面三重点という）に電界が集中することで発生する。沿面三重点で生成した二次電子は、ストリーマと呼ばれる樹枝状放電を形成し、ストリーマはさらにリーダーを形成し、補助電極５の表面に沿って第２放電電極へ到達する。この補助電極５の表面に沿った放電を沿面放電という。なお、沿面三重点への電界集中が進むほど沿面放電は生じやすく、放電開始電圧も低下する。補助電極全体の導電材料の含有率を高くすれば、三重点への電界集中と、二次電子の放出に伴う電子雪崩の形成が促進され、ストリーマを生成し易くなる。しかし、導電材料の量が増えると、放電の繰り返しにより絶縁性が低下し、絶縁性劣化耐性を満足させることが困難となる。
【００３３】
本実施の形態では、補助電極を、第１補助電極層５ａ／第２補助電極層５ｂ／第１補助電極層５ａの三層構造とし、導電材料の含有率の高い第１補助電極層を第１放電電極に接合することで、沿面三重点への電界集中を促進することができる。これにより、ストリーマとリーダーの形成が容易となり、放電開始電圧を低くすることができる。また、一旦、ストリーマとリーダーが形成されると、導電材料の少ない第２補助電極層が存在しても、沿面放電の成長が実質的に阻害されることはない。さらに、導電材料の含有率の低い第２補助電極層を第１補助電極層に隣接して配置することで、放電による絶縁破壊が生じにくくなるので、放電が繰り返されても高い絶縁性を保持でき、絶縁性劣化耐性を向上させることが可能となる。
【００３４】
なお、導電材料の含有率が異なる第１補助電極層と第２補助電極層とを用いることで、焼結時に収縮の程度に差異が生じる。すなわち、導電材料の含有率が低い第２補助電極層は、第１補助電極層に比べて収縮し易いため、補助電極の、空洞部に露出する端部の表面に凹凸が形成される（図１Ｂ参照）。第２補助電極層が凹部を形成し、第１補助電極層が凸部を形成する。この表面の凹凸は、二次電子放出を促進して、放電開始電圧を低下させるとともに、放電に伴う発熱の放熱面積を増加させることで補助電極の温度上昇を抑制するという効果も有している。さらには、表面の凹凸形成のために第１補助電極層と第２補助電極層の導体材料種および絶縁材料種を変更し、収縮の程度に差異を生じることも効果的である。
【００３５】
第１補助電極層と第２補助電極層には、導電材料と絶縁材料との混合物を用いることができる。導電材料には金属材料と半導体材料が含まれる。導電材料は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗ、およびこれらの組合せを挙げることができ、好ましくはＣｕである。また、半導体材料には、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ等の金属半導体、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、窒化クロム、ＶＮ、ＴａＮ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等のホウ化物、チタン酸ストロンチウム等の酸化物を挙げることができ、好ましくはＳｉＣである。また、上述の金属材料および／または半導体材料を、適宜、２種類以上混合して用いてもよい。また、導電材料は、無機材料でコートされていてもよい。無機材料であれば特に限定されるものではなく、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２等の無機材料や、セラミック基材の構成材料の混合仮焼粉などでもよい。一方、絶縁材料は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２などの酸化物やＳｉ３Ｎ４やＡｌＮなどの窒化物や、セラミック基材の構成材料の混合仮焼粉や、ガラス質物質や、これらの組合せを挙げることができる。導電材料と絶縁材料の組み合わせは、好ましくは第１補助電極層が第２補助電極層よりも焼結温度の高い材料の組み合わせである。
【００３６】
第１補助電極層は、第２補助電極層よりも導電材料の含有率が高い。ここで、導電材料の含有率とは、（導電材料＋絶縁材料）に対する導電材料の体積％で表すことができる。例えば、金属材料と絶縁材料の組み合わせであれば、第１補助電極層の導電材料含有率は、１５〜５０体積％、好ましくは２０〜４０体積％である。第２補助電極層の導電材料の含有率は、第１補助電極層の導電材料の含有率より低ければよいが、好ましくは３〜１５体積％低ければよい。また、無機材料でコートされた導電材料や半導体材料を用いた場合であれば、第１補助電極層の導電材料含有率は、３０〜９０体積％、好ましくは４０〜８０体積％である。第２補助電極層の導電材料の含有率は、第１補助電極層の導電材料の含有率より低ければよいが、好ましくは７〜３０体積％低ければよい。
【００３７】
補助電極の厚さは、放電ギャップ（第１放電電極と第２放電電極の対向部分の間の距離）の距離に応じて設定することができるが、３〜２０μｍ、好ましくは５〜１５μｍである。第１補助電極層と第２補助電極層の厚さは、補助電極の厚さに応じて、０．５〜１５μｍ、好ましくは１〜１０μｍの範囲で設定することができる。第１補助電極層と第２補助電極層の厚さは、同じでも異なっていてもよいが、第２補助電極層の方が厚いことが好ましい。厚くすることで、放電電極間の短絡をより抑制し易くすることができる。
【００３８】
導電材料の含有率の高い第１補助電極層は、第１放電電極および第２放電電極の少なくとも一方に接合させる。第１放電電極および前記第２放電電極の一方と接合する場合、第１補助電極層／第２補助電極層の二層構造とすることができる。また、第１補助電極層を、第１放電電極および第２放電電極の両方に接合させることもでき、その場合、一方の放電電極から他方の放電電極へと確実にストリーマを進展させることができるだけでなく、双方向極性のＥＳＤ保護デバイスとしても用いることができる。この場合、第１補助電極層と第２補助電極層を交互に積層した、第１補助電極層／第２補助電極層／第１補助電極層の三層構造や、第１補助電極層／第２補助電極層／第１補助電極層／第２補助電極層／第１補助電極層の五層構造や、第１補助電極層／第２補助電極層／第１補助電極層／第２補助電極層／第１補助電極層／第２補助電極層／第１補助電極層の七層構造等の種々の層数の多層構造をとることができる。
【００３９】
なお、多層構造を有する補助電極５の形状は特に限定されないが、好ましくは補助電極５の積層方向から見て円環形状を用いることができる。
【００４０】
絶縁性セラミックス素体１を構成するセラミックス材料には、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）を用いることができる。絶縁性セラミックス素体１は、アルカリ金属成分およびホウ素成分のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。またガラス成分を含んでいてもよい。
【００４１】
第１放電電極３と第２放電電極４は、異なる平面に形成されており、第１放電電極３および第２放電電極４はその異なる平面の方向にそれぞれ延在している。その形状は特に限定されないが、例えば帯状形状を用いることができる。第１放電電極３および第２放電電極４は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｗやそれらの少なくとも一種を含む合金などの材料で構成することができる。
【００４２】
第１外部電極８および第２外部電極９には、例えば、Ｃｕ、Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｗやそれらの少なくとも一種を含む合金などの材料を用いることができる。
【００４３】
本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスは、導電材料の含有率が異なる２つの補助電極層（第１補助電極層と第２補助電極層）を交互に配置した、少なくとも二層からなる多層構造とし、導電材料の含有率が高い第１補助電極層を第１放電電極および第２放電電極の少なくとも一方に接合することで、低電圧動作性が向上するとともに、絶縁性劣化耐性を向上させることができる。
【００４４】
次に、本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスの製造方法は、第１セラミックスグリーンシートと第２セラミックスグリーンシートの各セラミックスグリーンシートの一主面上に、それぞれ第１放電電極と第２放電電極を形成する工程と、導電材料の含有率が異なる２つの補助電極層を交互に配置した、少なくとも二層からなる補助電極用シートを形成する工程と、補助電極用シートに空洞部となる貫通孔を形成する工程と、第１放電電極と第２放電電極が前記貫通孔に露出するように、補助電極用シートを挟んで第１セラミックスグリーンシート、第２セラミックスグリーンシートおよび補助電極用シートを積層して積層体を形成する工程と、該積層体を焼成する工程とを有する。
【００４５】
以下、図２を参照して本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスの製造方法について具体的に説明する。
（１）第１放電電極と第２放電電極を形成する工程
用意したセラミックスグリーンシート１２，１１の上に、導電性ペーストを塗布して、それぞれ第１放電電極１６と第２放電電極１７を形成する。
【００４６】
（２）少なくとも二層からなる補助電極用シートを形成する工程
導電材料の含有率が異なる２つの補助電極層用シート用スラリーを調製し、ドクターブレード法を用いて、第１補助電極層用シート（不図示）と第２補助電極層用シート（不図示）を成形する。第１補助電極層用シートと第２補助電極層用シートとを交互に積層して三層構造の補助電極用シート１５を形成する。
【００４７】
（３）補助電極用シートに空洞部となる貫通孔を形成する工程
作製した補助電極用シート１５に、積層時に空洞部となる貫通孔１４を形成する。
【００４８】
（４）積層体を形成する工程
第１放電電極と第２放電電極が貫通孔に露出するように、補助電極用シート１５を挟んで、セラミックスグリーンシート１０，１１，１２，１３を積層してグリーンシート積層体を形成する。
【００４９】
（５）焼成する工程
グリーンシート積層体の焼成は、Ｎ２雰囲気中、８５０℃以上１０００℃以下の温度範囲で行うことができる。
【００５０】
実施の形態２
本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスは、実施の形態１のＥＳＤ保護デバイスが、第１放電電極および第２放電電極が、空洞部を介して互いに一部が対向するように形成されているのに対し、第１放電電極が第１補助導体を有し、その第１補助導体の一方の主面の少なくとも一部が空洞部に露出するように形成した点で相違し、それ以外は実施の形態１に係るＥＳＤ保護デバイスと同様の構造を有する。
【００５１】
図３Ａに示すように、第１放電電極３は、第１主導体３ａと第１補助導体３ｂとから構成されている。図３Ｂは、補助電極５の部分拡大図である。補助電極５は、第１放電電極３から第２放電電極４の方向に、第１補助電極層５ａと第２補助電極層５ｂが、第１補助電極層５ａ／第２補助電極層５ｂ／第１補助電極層５ａの順に積層された三層構造を有している。下方の第１補助電極層５ａは第１補助導体３ｂと接合し、上方の第１補助電極層５ａは第２放電電極４に接合している。
【００５２】
第１補助導体は、放電の繰り返しに伴う主導体の劣化を抑制するために用いる導体であり、例えば絶縁性セラミックス素体内のビア孔に導電材料が充填されたビア導体を用いることができる。図３Ａ，Ｂでは、第１補助導体を主導体に接合した例を示したが、第１補助導体と主導体を一体的に形成してもよい。なお、以下、補助導体をビア導体ということもある。
【００５３】
本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスは、第１放電電極と第２放電電極を形成する工程において、第１放電電極を形成するセラミックグリーンシートにビアホールを形成し、そのビアホールに導体を充填して第１補助導体を形成した以外は、実施の形態１と同様の方法で製造することができる。図４は、製造工程の一例を示す模式断面図であり、ビアホールに第１補助導体１８が充填され、かつ第１放電電極１６が形成されたセラミックスグリーンシート１２を用い、補助電極用シート１５を挟んで、セラミックスグリーンシート１０，１１，１２，１３を積層してグリーンシート積層体を形成する。
【００５４】
本実施の形態によれば、実施の形態１に係るＥＳＤ保護デバイスと同様の効果を有するのみならず、第１補助導体を設けることで、放電が繰り返されたとしても放電電極が剥がれることを抑制できるので、動作性の安定性を向上させることができる。
【００５５】
実施の形態３
本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスは、実施の形態１のＥＳＤ保護デバイスが、第１放電電極および第２放電電極が、空洞部を介して互いに一部が対向するように形成されているのに対し、第１放電電極が第１補助導体を有し、その第１補助導体の一方の主面の少なくとも一部が空洞部に露出するように形成した点、および、第２放電電極が第２補助導体を有し、その第２補助導体の一方の主面の少なくとも一部が空洞部に露出するように形成した点で相違し、それ以外は実施の形態１に係るＥＳＤ保護デバイスと同様の構造を有する。
【００５６】
図５Ａに示すように、第１放電電極３は、第１主導体３ａと第１補助導体３ｂとから構成され、第２放電電極４は、第２主導体４ａと第２補助導体４ｂとから構成されている。図５Ｂは、補助電極５の部分拡大図である。補助電極５は、第１放電電極３から第２放電電極４の方向に、第１補助電極層５ａと第２補助電極層５ｂが、第１補助電極層５ａ／第２補助電極層５ｂ／第１補助電極層５ａの順に積層された三層構造を有している。下方の第１補助電極層５ａは第１補助導体３ｂと接合し、上方の第１補助電極層５ａは第２補助導体４ｂに接合している。
【００５７】
本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスは、第１放電電極と第２放電電極を形成する工程において、第１放電電極を形成するセラミックグリーンシートにビアホールを形成するとともに、第２放電電極を形成するセラミックグリーンシートにもビアホールを形成し、それらのビアホールに導体を充填して第１補助導体と第２補助導体を形成した以外は、実施の形態１と同様の方法で製造することができる。
【００５８】
本実施の形態によれば、実施の形態１に係るＥＳＤ保護デバイスと同様の効果を有するのみならず、空洞部の上下に補助導体を設けることで、放電が繰り返されたとしても両方の放電電極が剥がれることを抑制できるので、動作性の安定性をさらに向上させることができる。
【００５９】
実施の形態４
本実施の形態に係るＥＳＤ保護デバイスは、実施の形態２のＥＳＤ保護デバイスが、三層構造の補助電極を用いたのに対し、五層構造の補助電極を用いた点で相違し、それ以外は実施の形態２に係るＥＳＤ保護デバイスと同様の構造を有する。
【００６０】
図６は、補助電極５の部分拡大図である。補助電極５は、第１放電電極３から第２放電電極４の方向に、第１補助電極層５ａと第２補助電極層５ｂが、第１補助電極層２０ａ／第２補助電極層２０ｂ／第１補助電極層２０ａ／第２補助電極層２０ｂ／第１補助電極層２０ａ／第２補助電極層２０ｂ／第１補助電極層２０ａの順に積層された七層構造を有している。下方の第１補助電極層２０ａは第１補助導体３ｂと接合し、上方の第１補助電極層２０ａは第２放電電極４に接合している。また、第２補助電極層が凹部を形成し、第１補助電極双が凸部を形成することで、補助電極の、空洞部に露出する端部の表面には、交互に凹部と凸部が位置する凹凸形状が形成される。
【００６１】
本実施の形態によれば、補助電極を構成する第１補助電極層と第２補助電極層の数を増やすことで、ストリーマをより進展し易くして放電開始電圧をより低くすることができるとともに、絶縁性劣化耐性をさらに向上させることができる。また、放電に伴う発熱の放熱面積をさらに増加させることができるので補助電極の温度上昇をさらに抑制するという効果も有している。
【実施例】
【００６２】
実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００６３】
実施例１
（１）セラミックスシート用材料の準備
セラミックスシートの材料となるセラミックス材料には、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｉを中心とした組成からなる材料(比誘電率εrが４〜９になるよう調整した材料で、以下ＢＡＳ材という)を用いた。各材料を所定の組成になるよう調合し、混合し、８００〜１０００℃で仮焼した。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、セラミックス粉末を得た。このセラミックス粉末に、トルエンやエキネンなどの有機溶媒を加え混合した。さらにバインダー、可塑剤を加え混合しスラリーを得た。得られたスラリーをドクターブレード法により成形し、厚さ２５μｍのセラミックスグリーンシートを４枚得た。【００６４】
（２）補助電極用材料の準備
補助電極用材料としては、ＡとＢの２種を用いた。補助電極用材料Ａは、Ｃｕ／Ａｌ２Ｏ３の混合物からなる。平均粒径が０．５μｍのＣｕ粉末と、平均粒径が０．１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末とを３５体積％：６５体積％の比率となるように調合し、トルエンやエキネンなどの有機溶媒を加え混合した。さらにバインダー、可塑剤を加え混合しスラリーを得た。補助電極用材料Ｂは、Ｃｕ／ＢＡＳ仮焼粉末の混合物からなる。平均粒径が０．５μｍのＣｕ粉末と、平均粒径を０．５μｍに調整したＢＡＳ仮焼粉末とを３０体積％：７０体積％の比率となるように調合し、トルエン・エキネンなどの有機溶媒を加え混合した。さらにバインダー、可塑剤を加え混合しスラリーを得た。【００６５】
得られたスラリーを用いドクターブレード法により成形し、第１補助電極／第２補助電極／第１補助電極の構造を有する三層構造の補助電極用シートを得た。具体的には、補助電極用材料Ａを用いて厚さ５μｍの第１補助電極用シートを２枚作製するとともに、補助電極用材料Ｂを用いて厚さ１０μｍの第２補助電極用シートを１枚作製し、第２補助電極用シートを挟むように第１補助電極用シートを積層して作製した。【００６６】
（３）ビア導体用ペースト材料および放電電極用ペースト材料の準備
（３−１）ビア導体用ペースト材料の準備
平均粒径１μｍのＣｕ粉末を８５重量％と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクルを１５重量％とを調合し、三本ロールにより混合することにより、ビア導体用ペーストを作製した。【００６７】
（３−２）放電電極用ペーストの準備
平均粒径１μｍのＣｕ粉末を４０重量％と、平均粒径３μｍのＣｕ粉末を４０重量％と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクルを２０重量％とを調合し、三本ロールにより混合することにより、放電電極用ペーストを作製した。【００６８】
（３−３）空洞形成用ペーストの準備
平均粒径１μｍの架橋アクリル樹脂ビーズ３８重量％と、ターピネオール中にエトセル樹脂を１０ｗｔ％溶解した有機ビヒクル６２重量％とを調合し、三本ロールにより混合することにより、空洞形成用ペーストを作製した。【００６９】
（３−４）外部電極用ペーストの準備
平均粒径が約１μｍのＣｕ粉末を８０重量％と、転移点６２０℃、軟化点７２０℃で平均粒径が約１μｍのホウケイ酸アルカリ系ガラスフリットを５重量％と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクルを１５重量％とを調合し、三本ロールにより混合することにより、外部電極用ペーストを作製した。【００７０】
（４）レーザー加工によるビアホール形成および充填
セラミックスグリーンシートと補助電極用シートへ、ＣＯ２レーザーによりビアホールを形成した。セラミックスグリーンシートへは、φ１３０μｍのビアホールを形成し、ビア導体用ペーストを充填した。補助電極用シートへは、φ１３０μｍのビアホールを形成し、空洞形成用ペーストを充填した。その後、補助電極用シートから、所定のサイズを切り出し、積層時の放電部形成に用いた。【００７１】
（５）スクリーン印刷による放電電極の塗布
放電電極用ペーストをスクリーン印刷により、塗布形成した。ビアホールを形成していない１枚のセラミックスグリーンシ−トと、ビアホールを形成しビア導体を充填したセラミックスグリーンシート上に、放電電極用ペーストを塗布し、外部へ引き出した。【００７２】
（６）積層および圧着
図４に示すように、第２放電電極１７が形成されたセラミックスグリーンシート１１と、第１放電電極１６が形成されるとともに、ビアホールに第１補助導体１８が充填されたセラミックスグリーンシート１２との間に補助電極用シート１５を挟むように、セラミックスグリーンシート１０，１１，１２，１３を積層し、圧着して積層体を作製した。ここで、第１補助導体１８と、第２放電電極１７の一部が空洞部１４を介して互いに対向するように、セラミックスグリーンシート１０，１１，１２，１３を積層した。本実施例では、積層体の厚みが０．３ｍｍとなるように積層・圧着した。【００７３】
（７）カット
ＬＣフィルタのようなチップタイプの電子部品の場合と同様に、マイクロカッタでカットして、各チップに分割した。本実施例では、縦×横が、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ、となるようにカットした。【００７４】
（８）焼成
次いで、通常のセラミックス多層部品の場合と同様に、Ｎ２雰囲気中で焼成した。酸化しない電極材料の場合には、大気雰囲気でもよい。【００７５】
（９）端面電極塗布および焼き付け
焼成後、端面に電極ペーストを塗布し、焼き付けることで外部電極を形成した。【００７６】
（１０）めっき
外部電極上に電解Ｎｉ−Ｓｎめっきを行った。【００７７】
以上の工程により、三層構造の補助電極を有し、積層体の厚さ方向に沿って、空洞部の片側にビア導体が配置されたＥＳＤ保護デバイスが完成した。なお、放電ギャップ（放電電極間の距離）は、１５μｍとした。また、以下の実施例および比較例でも、特に断らない限り、放電ギャップは１５μｍとした。【００７８】
実施例２
本実施例では、五層構造の補助電極を有し、積層体の厚さ方向に沿って、空洞部の片側にビア導体が配置されたＥＳＤ保護デバイスを作製した。【００７９】
具体的には、上記の補助電極用材料の準備の工程において、第１補助電極／第２補助電極／第１補助電極／第２補助電極／第１補助電極の構造を有する五層構造の補助電極用シートを作製した以外は、実施例１と同様の方法を用いてＥＳＤ保護デバイスを作製した。【００８０】
比較例１
上記の補助電極用材料の準備の工程において、補助電極用材料Ｂを用い、第２補助電極のみからなる一層構造の補助電極用シートを作製した以外は、実施例１と同様の方法を用いてＥＳＤ保護デバイスを作製した。【００８１】
[放電開始電圧測定]
作製したＥＳＤ保護デバイスの放電開始電圧は、ＩＥＣ規格（ＩＥＣ６１０００−４−２）に定められている静電気放電イミュニティ試験に基づき、接触放電にて１．５ｋＶ〜３．０ｋＶの電圧を印加して動作率を測定した。各実施例および比較例について、それぞれ１００個のサンプルについて評価を行った。ここで、動作率とは、総サンプル数に対する、所定電圧で放電したサンプル数の比である。【００８２】
[絶縁性（ＩＲ）劣化耐性測定]
作製したＥＳＤ保護デバイスについて、繰り返し放電が生じた場合の耐性について評価した。具体的には、ＩＥＣ規格（ＩＥＣ６１０００−４−２）に定められている静電気放電イミュニティ試験に基づき、接触放電にて８ｋＶまたは１０ｋＶの電圧を１００回連続印加し、ＩＲ値が１０ｋΩまで低下したサンプルを故障、１０ｋΩまで低下しなかったサンプルを良品と判断して、良品率を比較した。各実施例および比較例について、それぞれ５０個のサンプルについて評価を行った。ここで、良品率とは、総サンプル数に対する、良品と判断されたサンプル数の比である。【００８３】
（結果）
比較例１では、１．５ｋＶにおける動作率が１０％以下であった。これに対し、実施例１，２では、１．５ｋＶでも３０％以上の動作率が得られた。また、ＩＲ劣化耐性に関し、１０ｋＶにおける良品率が、比較例１では１０％以下であるのに対し、実施例１，２では５０％以上の良品率が得られた。
【符号の説明】
【００８４】
１    絶縁性セラミックス素体
２    空洞部
３    第１放電電極
３ａ  第１主導体
３ｂ  第１補助導体
４    第２放電電極
４ａ  第２主導体
４ｂ  第２補助導体
５    補助電極
５ａ  第１補助電極層
５ｂ  第２補助電極層
８    第１外部電極
９    第２外部電極
１０    絶縁性セラミックスグリーンシート
１１    絶縁性セラミックスグリーンシート
１２    絶縁性セラミックスグリーンシート
１３    絶縁性セラミックスグリーンシート
１４    空洞部
１５    補助電極用シート
１６    第１放電電極
１７    第２放電電極
１８    第１補助導体
２０    補助電極
２０ａ  第１補助電極層
２０ｂ  第２補助電極層
５１    補助電極第１主面
５２    補助電極第２主面
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2017018085.tif 000007
【図４】
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【図５Ａ】
2017018085.tif 000009
【図５Ｂ】
2017018085.tif 000010
【図６】
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【国際調査報告】
2017018085.tif 000012
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