(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された第１及び第２の絶縁性基板を有する絶縁性積層体と、
前記第１及び第２の絶縁性基板の間に配置され、それぞれが側面及び主面を少なくとも有し、前記側面が対向するように配置された第１及び第２の放電電極と、
前記第１及び第２の放電電極の前記側面に設けられ、ガラス質を含む第１の絶縁層と、
前記第１及び第２の放電電極の前記主面に設けられ、ガラス質を含む第２の絶縁層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第１及び第２の放電電極の前記側面間に設けられると共に、前記第２の絶縁層を介して前記第１及び第２の放電電極の前記主面と少なくとも一部が重なるように設けられ、微小空間が不連続に点在した多孔質によって形成され、少なくとも１つ以上の中空部を有する中空構造を有する放電誘発部とを備え、
前記第１及び第２の放電電極の前記側面間の距離をΔＧ、
前記第２の絶縁層の厚みをΔＺとしたとき、
下記関係式を満たすことを特徴とする静電気対策素子。
３μｍ≦ΔＺ≦３５μｍ
ΔＧ≦４０μｍ
【請求項２】
前記放電誘発部は、前記第１の絶縁性基板及び前記第２の絶縁性基板へ突出した形状を有することを特徴とする請求項１記載の静電気対策素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気対策素子に関し、特に、高速伝送系での使用やコモンモードフィルタとの複合化において有用な静電気対策素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化及び高性能化が急速に進展している。また、携帯電話等のアンテナ回路、ＲＦモジュール、ＵＳＢ２．０及びＵＳＢ３．０、Ｓ−ＡＴＡ２、ＨＤＭＩ（登録商標）等の高速伝送系に代表されるように、伝送速度の高速化及び使用される回路素子の低駆動電圧化の進展が著しい。電子機器の小型化や回路素子の低駆動電圧化にともなって、電子機器に用いられる電子部品の耐電圧は低下する。そのため、人体と電子機器の端子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。【０００３】
従来、このような静電気パルスから電子部品を保護するために、一般に、静電気が入るラインとグラウンドとの間に積層バリスタを設ける方法が採られている。しかしながら、積層バリスタは、一般に静電容量が大きいため、高速伝送系に用いた場合に信号品質を低下させる要因となる。また、アンテナ回路やＲＦモジュールにおいても、静電容量の大きな静電気対策素子を用いることができない。そのため、高速伝送系に適用可能な、静電容量の小さい静電気対策素子の開発が求められている。【０００４】
低静電容量の静電気対策素子としては、離間して対向配置された電極を有し、さらに放電誘発部として電極間に導電性無機材料と絶縁性無機材料のコンポジットを配置したものが提案されている。この種の静電気対策素子は、積層バリスタと同様、静電気の入るラインとグラウンドとの間に設けられる。そして過大な電圧が加わると、静電気対策素子の電極間で放電が起こり、静電気をグラウンド側に導くことができる。【０００５】
この種の所謂ギャップ型電極を搭載した静電気対策素子は、絶縁抵抗が大きい、静電容量が小さい、応答性が良好である、という特徴を備える。その一方で、放電によって生じる熱や応力により電極及び放電誘発部内の導電性無機材料同士が凝集し、短絡が生じる、という問題を有する。【０００６】
放電による短絡を抑制するための技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１には、空洞部内に対向する一対の放電用電極を備えたギャップタイプ放電素子において、アルミニウムやマグネシウム等の金属酸化物を放電電極表面に付着させたことを特徴とする、静電気対策部品が記載されている。この構成により、放電電極に付着させた酸化物は絶縁抵抗値の高い酸化物であるため、対向する放電電極間でのショートを防止し、静電気の繰り返し印加に対し耐久性を高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３０１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている金属酸化物を放電電極へ付着させたとしても、繰り返し使用時においては衝撃を伴う高温に晒されるため、金属酸化物は容易に脱落や拡散をしてしまう恐れがあった。さらに、絶縁体である金属酸化物は放電発生時の絶縁破壊強度を上げる効果があるため、金属酸化物が部分的に付着した状態では放電特性がばらつくという問題があった。【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、繰り返し使用の耐久性に優れ、かつ放電特性のばらつきを低減した静電気対策素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の静電気対策素子は、積層された第１および第２の絶縁性基板を有する絶縁性積層体と、前記第１及び第２の絶縁性基板の間に配置され、それぞれが側面及び主面を少なくとも有し、前記側面が対向するように配置された第１及び第２の放電電極と、前記第１及び第２の放電電極の前記側面に設けられ、ガラス質を含む第１の絶縁層と、前記第１及び第２の放電電極の前記主面に設けられ、ガラス質を含む第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層を介して前記第１及び第２の放電電極の前記側面間に設けられると共に、前記第２の絶縁層を介して前記第１及び第２の放電電極の前記主面と少なくとも一部が重なるように設けられ、微小空間が不連続に点在した多孔質によって形成され、少なくとも１つ以上の中空部を有する中空構造を有する放電誘発部とを備え、
前記第１及び第２の放電電極の前記側面間の距離をΔＧとしたとき、
ΔＧ≦４０μｍの関係式を満たし、
前記第２の絶縁層の厚みをΔＺとしたとき、
３μｍ≦ΔＺ≦３５μｍの関係式を満たすことを特徴とする。【００１１】
本発明者らが、このように構成された静電気対策素子の特性を測定したところ、繰り返し使用の耐久性が高められ、放電特性のばらつきが低減されていることが判明した。かかる効果が奏される作用機構の詳細は、以下のとおり推定される。【００１２】
すなわち、上記構成の静電気対策素子は、対向配置された放電電極の側面が対向するように配置された、ガラス質を含む第１の絶縁層を有し、前記第１及び第２の放電電極の主面に設けられる、ガラス質を含む第２の絶縁層を配する。それにより、放電で生成される放電誘発部の溶融物が、対向配置された放電電極と接触することが抑制される。
また本発明の放電誘発部には、微小空間が不連続に点在した多孔質が形成されている。このように放電誘発部自体に微小な空隙（微小空間）を形成しておくことで、放電により放電誘発部が放電に晒され溶融した場合でも、微小空間が溶融物の発生による対向電極間の短絡を抑制することが可能となる。また放電時の衝撃による高圧力を上記微小空間の体積が緩和し、素子の内部破壊を抑制する。
さらに、本件の放電誘発部は、少なくとも１つ以上の中空部を有することにより、その中空部内で繰り返し放電が発生する。また中空部の沿面で放電が発生した場合でも、中空部沿面より外側の放電誘発部に含まれた微小空間が溶融物の発生による対向電極間の短絡を抑制することが可能となる。また放電時の衝撃による高圧力を上記微小空間部の体積が緩和し、素子の内部破壊を抑制する。
放電時に、放電誘発部は、前記ガラス質を含む絶縁層より破壊による空洞化が進みやすく、放電誘発部と前記対向電極間にガラス質を含む絶縁層を配することで、前記対向電極は繰り返し試験を行っても、電気的絶縁が保たれたものと推察される。
本発明の放電電極の厚みが薄いと、放電電極が溶融し、繰り返し使用時の耐久性が悪化してしまう。さらには、放電電極が外部電極側へと縮退することでピーク電圧が上昇してしまう。【００１３】
また本発明の上記対向配置された放電電極の側面間の距離すなわちギャップ距離ΔＧは、ΔＧ≦４０μｍとする。所望の放電特性を考慮すると、０．１〜４０μｍが好ましい。ピーク電圧をより低減するという観点から、さらに好ましい範囲は、５〜４０μｍである。５μｍ未満では初期ＩＲが低下したものが発生しやすい傾向がみられ、４０μｍを超えるとピーク電圧が高くなり実用上十分な静電気保護効果が得られない。【００１４】
本発明の静電気対策素子は、積層された第１および第２の絶縁性基板を有する絶縁性積層体内に形成された一対の放電電極のそれぞれが側面及び主面を少なくとも有し、前記側面が対向するように配置された放電電極側面にガラス質を含んだ第１の絶縁層を設けることにより、放電による電極中の導電性無機材料の放電誘発部への流出が抑制される。さらに該絶縁層がガラス質を含んでいることで、該絶縁層と放電電極との密着性が向上する。そのために放電時の熱や応力を伴う衝撃による該絶縁層の放電電極からの脱落、剥がれが抑制される。これらの結果、繰り返し使用時における放電電極間の短絡が抑制され、耐久性が高められたものと推察される。【００１５】
上記静電気対策素子の繰り返し使用時の耐久性を高めるには、前記第１の絶縁層は少なくとも前記一対の放電電極の一部に配することが必要である。これにより繰り返し放電による放電電極周辺の破壊によって放電電極間に生じる溶融物の生成による短絡を防ぐことが出来る。よって繰り返し使用時の耐久性に優れる静電気対策素子を実現することができる。【００１６】
本発明における放電誘発部は、微小空間が不連続に点在した多孔質によって形成されるため、放電時における衝撃がもたらす破壊は放電電極間だけではなく、その周辺の放電誘発部にも及ぶ。従って放電電極と放電誘発部の間に第２の絶縁層を設けることによって放電電周辺に生じる溶融物の生成による短絡を防ぐことが出来る。また、第２の絶縁層の厚みをΔＺとしたとき、３μｍ≦ΔＺ≦３５μｍとする。第２の絶縁層の厚みΔＺが３μｍ未満である場合、溶融物と放電電極の短絡を十分防ぐことができず、また第２の絶縁層の厚みΔＺが３５μｍを超える場合、第２の絶縁層周辺の構造欠陥が発生する頻度が高くなるため、電気特性のばらつきが大きくなる。【００１７】
上記静電気対策素子の構造により、繰り返し放電による放電誘発部の溶融物による短絡を防ぐことが出来る。従って、繰り返し使用時の耐久性に優れる静電気対策素子を実現することができる。【００１８】
放電誘発部は、電気特性のばらつきを抑える観点から、前記放電電極第１の絶縁性基板及び第２の絶縁性基板へ突出した形状を有することが好ましい。【００１９】
すなわち、前記第１の絶縁性基板または、第２の絶縁性基板へのどちらか一方のみ放電誘発部の突出部が存在する場合は、特に電界が集中しやすい電極角部の電界強度のばらつきが発生する可能性がある。従って、放電誘発部は、第１に絶縁性基板と第２の絶縁性基板の両側に突出した形状を有する事により、一層放電特性のばらつき等を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、繰り返し使用の耐久性が高められ、放電特性のばらつきが低減された静電気対策素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の静電気対策素子１００を概略的に示す模式断面図である。第１の絶縁性基板上に形成された放電電極１２、１３、第２の絶縁層１７、１８、及び放電誘発部１４を中心から切った断面とした。
【図２】本実施形態の静電気対策素子１００を概略的に示す模式断面図である。第１の絶縁性基板上に形成された放電電極１２、１３と第２の絶縁層１７、１８の界面で切った断面とした。
【図３】本実施形態の静電気対策素子１００の内部構造を、概略的に示す斜視模式図である。
【図４】静電気放電試験における回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。
【００２３】
図１は、本実施形態の静電気対策素子１００を概略的に示す模式断面図である。
静電気対策素子１００は、積層された第１の絶縁性基板１９と第２の絶縁性基板２０を有する絶縁性積層体と、前記第１及び第２の絶縁性基板の間に配置され、それぞれが側面及び主面を少なくとも有し、前記側面がギャップ距離ΔＧを置いて配置された一対の矩形状の放電電極１２、１３と、前記第１及び第２の放電電極の前記側面に設けられ、ガラス質を含む第１の絶縁層１５、１６と、前記第１及び第２の放電電極の前記主面に設けられ、ガラス質を含む第２の絶縁層１７、１８と、前記第１の絶縁層を介して前記第１及び第２の放電電極の前記側面間に設けられると共に、前記第２の絶縁層を介して前記第１及び第２の放電電極の前記主面と少なくとも一部が重なるように設けられ、微小空間が不連続に点在した多孔質によって形成され、少なくとも１つ以上の中空部を有する中空構造を有する放電誘発部１４とを備え、放電電極１２、１３と電気的に接続された端子電極（図示せず）とを備える。この静電気対策素子１００は、積層工法により作成されており、一対の放電電極１２、１３が第１の絶縁性基板１９と第２の絶縁性基板２０の間に埋設された態様となっている。そして、この静電気対策素子１００においては、放電電極１２、１３が端子電極を介して外部回路と電気的に接続され、放電誘発部１４が比較的に低い電圧でも放電可能な静電気保護材料として機能することにより、静電気などの過電圧が外部から印加された際に放電誘発部１４を介して放電電極１２、１３間で初期放電が確保されるように構成されている。
【００２４】
積層された第１の絶縁性基板１９と第２の絶縁性基板２０を有する絶縁性積層体は、少なくとも放電電極１２、１３及び放電誘発部１４を支持可能なものであれば、その寸法形状や絶縁性積層体の積層数は特に制限されない。ここで、絶縁性積層体とは、絶縁性材料からなる基板の他、基板上の一部又は全面に絶縁膜が製膜されたものをも含む。導電性基板の表面を絶縁膜で被覆した基板であってもよい。
【００２５】
絶縁性積層体の具体例としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＡｌＮ、Ｍｇ２ＳｉＯ４（フォルステライト）等の誘電率が５０以下、好ましくは２０以下の低誘電率材料を用いたセラミック基板が挙げられる。
【００２６】
第１の絶縁性基板１９の絶縁性表面上には、一対の放電電極１２、１３が相互に離間して配設されている。本実施形態では、一対の放電電極１２、１３は、第１の絶縁性基板１９にギャップ距離ΔＧを置いて、配置されている。ここで、ギャップ距離ΔＧは、一対の放電電極１２，１３間の側面間を結ぶ最短距離を意味する。具体的には第１の絶縁性基板の外側から第１の絶縁性基板と放電電極１２、１３の界面を露出させるように徐々に研磨し、電子顕微鏡等でそれぞれの放電電極を結んだ最短距離をギャップ距離ΔＧとした。
【００２７】
放電電極１２、１３を構成する材料としては、例えば、Ｃ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔから選ばれる少なくとも一種類の金属、或いはこれらの合金等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、本実施形態では、放電電極１２，１３は、後述する図２のような平面視において矩形状に形成されているが、その形状は特に限定されず、例えば、櫛歯状、或いは、鋸歯状に形成されていてもよい。
【００２８】
放電電極１２、１３間のギャップ距離ΔＧは、４０μｍ以下であり、より好ましくは５〜４０μｍ、さらに好ましくは８〜３０μｍである。５μｍ未満では初期ＩＲが低下したものが発生しやすい傾向がみられ、４０μｍを超えるとピーク電圧が高くなり実用上十分な静電気保護効果が得られない。
放電電極１２、１３の厚みは、４μｍ〜２５μｍであることが好ましい。この範囲を超えると構造欠陥が発生する頻度が高くなるため、電気特性のばらつきがやや大きくなる可能性がある。
【００２９】
放電電極１２、１３の形成方法は、特に限定されず、公知の手法を適宜選択することができる。具体的には、例えば、塗布、転写、電解めっき、無電解めっき、蒸着或いはスパッタリング等により、第１の絶縁性基板１９上に所望の厚みを有する放電電極１２、１３を形成する方法が挙げられる。さらに、例えばイオンミリング、エッチング、レーザー加工、ダイシング等の公知の手法を用いて、放電電極１２，１３の形状やギャップ距離ΔＧを加工（調整）することもできる。また、放電電極１２、１３間のギャップ部をパターン形成した製版を用いてスクリーン印刷により、電極層を基板上に形成した後、焼成を行うことで、放電電極１２、１３を形成してもよい。あるいは、絶縁物より構成されるグリーンシート上にスクリーン印刷により電極層を形成したものを用い、積層工法により素子を形成してもよい。
【００３０】
放電電極１２、１３を覆う絶縁層１５、１６、１７、１８（第１の絶縁層１５，１６、第２の絶縁層１７，１８）を構成する材料の中でガラス質としては、例えば、シリケートガラスやアルミナ珪酸塩ガラス等が挙げられるが、これらに特に限定されない。絶縁性を考慮すると、ガラス質の成分としてはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＺｎＯ及びＺｒＯ２よりなる群から選択される少なくとも一種を含んでいることが好ましい。さらにシリケートガラス、アルミナ珪酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、ホウ珪酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、リン酸塩ガラス、鉛酸塩ガラス及び他の無機酸塩ガラスの選択される少なくとも一種を含んでいることが好ましい。またこれらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
また、上記絶縁層１５、１６、１７、１８に含まれるガラス質の割合としては１０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下であることが好ましい。この範囲のガラス質を含有した絶縁層は絶縁性、緻密性、および放電電極への密着性に優れることから、放電電極を覆う絶縁層として有効に機能し、その結果、繰り返し使用時の耐久性に優れる静電気対策素子を実現することができる。
【００３２】
放電電極１２、１３を覆う第１および第２の絶縁層１５、１６、１７，１８を構成するガラス質以外の材料として、金属酸化物としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、金属窒化物としてはＡｌＮ、ＢＮであることが好ましく、また、ＳｉＣ等の炭化物であってもよい。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
なお、本明細書において、「絶縁層」とは必ずしも緻密な構造を有しなくても良く、網目状、斑状の状態を含むものであってもよい。さらには絶縁性無機材料の粒子または粒子の凝集体として形成されていてもよく、その性状は特に限定されない。
【００３４】
ここで、絶縁層１５、１６、１７、１８に含まれる絶縁性無機材料は、繰り返し使用時の耐久性及び放電特性に優れる静電気対策素子１００を再現性よく実現する観点から、抵抗率が１０６Ωｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
一対の放電電極１２、１３の相対的な配置（位置関係）は特に限定されない。位置関係としては、例えば図１に示すような双方の放電電極が同一平面の絶縁積層体内に配置する場合等が挙げられる。
【００３６】
第１の絶縁層１５、１６は、一対の放電電極双方の表面に有することが好ましい。
第１の絶縁層１５、１６の放電電極１２、１３の表面からの厚みは、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
この場合、第１の絶縁性基板１９と放電電極１２、１３のそれぞれの界面の最短距離を直線で結び、その直線と並行に第１の絶縁層１５、１６の厚みを測定し、その平均値を第１の絶縁層厚みΔＯとする。これにより、繰り返し使用時の耐久性が向上する。
【００３７】
第２の絶縁層１７、１８の放電電極１２、１３の表面からの厚み（第２の絶縁層の厚み）ΔＺは、３μｍ以上３５μｍ以下とする。この場合、第２の絶縁層１７、１８と放電電極１２、１３のそれぞれの界面の最短距離を直線で結び、その直線と垂直方向の第２の絶縁層１７、１８の厚みを第２の絶縁層厚みΔＺとする。これにより、繰り返し使用時の耐久性が向上する。
【００３８】
第１の絶縁層１５、１６及び第２の絶縁層１７、１８の形成方法は、特に限定されず、公知の薄膜形成方法を適用することができる。高性能な放電誘発部１４を再現性よく簡便に得る観点から、上述した絶縁層となる絶縁性無機材料を含有する混合物を放電電極の表面に塗布した後に焼成する方法が好適である。以下、好ましい第１の絶縁層１５、１６及び第２の絶縁層１７、１８の形成方法について説明する。
【００３９】
この方法では、上記絶縁性無機材料を少なくとも含有する混合物を調製し、この混合物が放電電極１２、１３の表面を覆うように放電電極１２，１３及びそのギャップ間に塗布や印刷等により形成する。その後、絶縁層が所望の厚みになるように、ギャップ部に形成された絶縁層形成用混合物をレーザー照射にて除去する。これにより、電極部を覆う絶縁層を得るとともに、放電誘発部を形成するための空間を得る。さらに、例えばイオンミリング、エッチング、レーザー加工、ダイシング等の公知の手法を用いて、放電誘発部を形成するための空間を得ることもできる。混合物の調製の際、又は、混合物の塗布或いは印刷の際に、溶剤やバインダー等の各種添加物を配合してもよい。また、焼成時における処理条件は、特に限定されないが、生産性及び経済性を考慮すると、大気雰囲気下、５００〜１２００℃で１０分〜５時間程度が好ましい。
【００４０】
本実施形態では、放電誘発部１４は、絶縁性無機材料と導電性無機材料が分散したコンポジットからなる。さらに放電誘発部は、微小空間が不連続に点在した構造を有し、且つ、少なくとも１以上の中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造を有する。図２は、本実施形態の静電気対策素子１００を、第１の絶縁性基板上に形成された放電電極１２、１３と第２の絶縁層１７、１８の界面で切った模式断面図である。ここで、放電電極１２，１３は、その先端部が、これら中空部３１ａ，３１ｂ内に露出するように配置されている。放電誘発部１４は、微小空間や絶縁性無機材料と導電性無機材料とが分散したコンポジットであり、放電誘発部内に中空構造を有する一方、微小空間が不連続に点在した構造を有するものとなっている。
【００４１】
微小空間は放電誘発部１４に多孔性を付与し、これにより放電によって生じる熱や応力を吸収し、電極１２、１３及びその周辺の溶融や変形等による破壊を緩和する。ここで、本明細書において微小空間とはその大きさが０．１〜５μｍのものを意味する。また、本明細書において、微小空間の大きさは、放電誘発部１４を任意の断面にて観察したとき、アスペクト比が１〜５の球状のものはメジアン径（Ｄ５０）を意味し、その他の形状については長径及び短径の算術平均値を意味し、無作為に選択した５０点の平均値とする。微小空間の大きさや放電誘発部１４に対する微小空間の体積割合は、所望する静電気吸収特性及び繰り返し放電に対する耐久性並びに電極１２、１３間の短絡防止特性に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、微小空間の大きさは０．１〜２μｍがより好ましく、また、放電誘発部１４に対する微小空間の含有比率（体積割合）は１〜４０ｖｏｌ％が好ましく、より好ましくは５〜２０ｖｏｌ％である。
【００４２】
放電誘発部１４の中空部の個数は、特に限定されない。本実施形態では、２つの中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造が採用されているが、中空部の数に制限はなく、１つのみであっても或いは複数であっても構わない。中空部の数が増すに連れ、１の中空部に対する放電発生頻度が低減されるので、繰り返し使用の耐久性がより一層高められる。なお、中空部を複数設ける場合、各々の中空部の形状・大きさは、同一であっても異なっていてもよい。
【００４３】
また、中空部３１ａ，３１ｂの形状についても特に限定されない。例えば、球状、楕円球状、および不定形状など、任意の形状を採用することができる。とりわけ中空部３１ａ，３１ｂは、電極１２、１３間を結ぶ方向に沿って延在する形状であることが好ましい。このように中空部３１ａ，３１ｂを形成することで、電極１２，１３間で生ずる放電が中空部沿面で放電するため、放電誘発部の劣化が少なくなり、耐久性が向上するとともに、ピーク電圧や放電開始電圧のばらつきが抑制される。
【００４４】
一方、中空部３１ａ，３１ｂの大きさについても特に限定されないが、放電による破壊を抑制して耐久性を高める観点から、電極１２、１３間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さを図２で表されるΔＭが、少なくとも、電極１２、１３間のギャップ距離ΔＧの０．５倍〜放電誘発部１４の長さを表すΔＬ未満（図１のΔＬに相当）であることが好ましい。なお、電極１２、１３間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さとは、電極１２、１３間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの最大長を意味する。具体的には第２の絶縁性基板の外側から中空部３１ａ，３１ｂを露出させるように徐々に研磨し、電子顕微鏡等で中空部３１ａ，３１ｂの最大長を計測した。放電誘発部１４の長さとは、電極１２、１３間を結ぶ方向における放電誘発部１４の最大長を意味する。例えば、ギャップ距離ΔＧが１０〜２０μｍ程度の静電気対策素子１００を作製する場合、電極１２、１３間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さは、５〜１０μｍ程度、放電誘発部１４の長さ未満とする。図３は、本実施形態の静電気対策素子１００の内部構造を概略的に示す斜視模式図であるが、図２及び図３に示すとおり、電極１２、１３間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さを電極１２、１３間のギャップ距離ΔＧの１．０倍以上とし、電極１２、１３の先端部が中空部３１ａ，３１ｂ内に露出した配置とすることで、電極１２、１３間で生じる放電による放電誘発部の破壊がより確実に抑制される。また、放電誘発部の劣化が少なくなり、耐久性がより向上するとともに、ピーク電圧や放電開始電圧のばらつきが一層抑制される。
【００４５】
以下、好ましい放電誘発部１４の形成方法について説明する。まず、絶縁性無機材料と導電性無機材料を含有する混合物を調製し、この混合物を電極１２、１３のギャップ間に塗布或いは印刷等により形成する。そして、電極１２、１３のギャップ間に付与された混合物上の所定位置に、中空部３１ａ，３１ｂを作製するための中空部形成用のペースト状混合物を所望形状にさらに塗布或いは印刷等を行う。その後、必要に応じて、放電誘発部形成用ペースト上の所定位置にさらに前述の混合物を塗布或いは印刷等して付与してもよい。その後、焼成処理を施すことで消失材を熱分解・揮発等させて消失させる。このように焼成時に消失材が除去されることより、所望位置に所望形状の中空部３１ａ，３１ｂを有する放電誘発部１４が得られる。ここで、焼成時における処理条件は特に限定されない。生産性及び経済性を考慮すると、大気雰囲気下、５００〜１２００℃で１０分〜５時間程度が好ましい。
【００４６】
なお、上記の方法で使用する消失材としては、焼成時に熱分解・揮発等して消失するものである限り、特に限定されず、公知のものを適宜選択して用いることができる。このような消失材の具体例としては、例えば、樹脂粒子や溶媒と樹脂との混練物である樹脂ペーストが挙げられるが、これらに特に限定されない。代表的な樹脂粒子としては、例えばアクリル系樹脂等の熱分解性に優れるものが挙げられる。なお、樹脂粒子の形状は、特に限定されず、例えば、錘状、柱状、アスペクト比が１〜５の球状、アスペクト比が５を超える楕円球状、不定形状等のいずれであっても構わない。また、代表的な樹脂ペーストとしては、例えば、焼成時に熱分解・揮発・消失する樹脂、例えば、アクリル樹脂、エチルセルロース、ポリプロピレン等を公知の溶媒に混合したものが挙げられる。
なお、本明細書において、樹脂粒子の粒径とは、球状ものはメジアン径（Ｄ５０）を意味し、その他のものは長径及び短径の算術平均値を意味する。
混合物の調製の際に、溶剤、バインダー等の各種添加物を配合してもよい。または混合物の塗布或いは印刷の際に、溶剤、バインダー等の各種添加物を配合してもよい。樹脂ペーストを用いて中空部３１ａ，３１ｂを作成する場合、所望形状・サイズの中空部３１ａ，３１ｂが得られるように樹脂ペーストの固形分濃度や粘度等を適宜調整することができる。なお、樹脂ペーストの調製の際、又は、樹脂ペーストの塗布或いは印刷の際に、溶剤や界面活性剤や増粘剤等の各種添加物を配合してもよい。また、消失材に代えて或いは消失材とともに、所望形状・サイズの中空部３１ａ，３１ｂに対応した形状を有し焼成時に熱分解・揮発・消失する樹脂或いは繊維等からなる構造体等を用いても中空部３１ａ，３１ｂを作製することが可能である。
【００４７】
なお、中空部３１ａ、３１ｂを作製するためのほかの方法として、あらかじめ高電圧を印可し、放電によって放電誘発部内に中空部３１ａ、３１ｂを形成することも可能である。このような方法にて中空部３１ａ、３１ｂを形成した場合は、図２に示したように放電電極１２，１３の先端部が凹んだ構造となることがある。
【００４８】
導電性無機材料と絶縁性無機材料からなる放電誘発部においては、前記微小空間を形成するために前記絶縁性無機材料としては絶縁性積層体を焼成する温度では焼結しない絶縁性無機材料を用いる。前記絶縁性無機材料は絶縁性積層体を焼成する温度では焼結しないため、絶縁性無機材料の粒子間に前記微小空間が形成される。又、前記放電誘発部の絶縁性無機材料が焼成収縮しないため、導電性無機材料の焼成時に於ける凝集が抑制され、ショート不良も防止できる。
【００４９】
導電性無機材料と絶縁性無機材料からなる放電誘発部においては、導電性無機材料の含有率が２０ｖｏｌ％以上９０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。放電電極をガラス質が含有する絶縁層にて覆うことで放電誘発部に含まれる導電性無機材料の含有率を多くすることができ、その結果放電特性が向上する。上記構成の静電気対策素子においては、緻密性の高い絶縁層にて放電電極を被覆することで、素子作成時の焼成工程における、放電電極と放電誘発部の導電性無機材料同士の繋がりを抑制できる。これらの結果、放電誘発部中の導電性無機材料の含有率を多くすることが出来、放電特性を向上させることが出来る。
【００５０】
前記放電誘発部を構成する導電性無機材料の具体例としては、例えば、金属、合金、金属炭化物、金属ホウ化物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。導電性を考慮すると、Ｃ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔ或いは、これらの合金が好ましい。
【００５１】
前記放電誘発部を構成する絶縁性無機材料の具体例としては、例えば、金属酸化物やＡｌＮ等の金属窒化物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。絶縁性やコスト面を考慮すると、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＡｌＮ、ＢＮ及びＳｉＣであることが好ましい。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。絶縁性無機材料は、一様な膜として形成されていても、粒子の凝集体として形成されていてもよく、その性状は特に限定されない。これらのなかでも、高度の絶縁性を付与する観点からは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｍｇ２ＳｉＯ４等を用いることがより好ましい。
【００５２】
放電誘発部１４の厚みは、特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。具体的には、１０ｎｍ〜６０μｍであることが好ましく、１００ｎｍ〜５０μｍであることがより好ましい。
この場合、放電誘発部１４と第２の絶縁層１７、１８のそれぞれの界面の最短距離を直線で結び、その直線と垂直方向の放電誘発部１４の厚みを放電誘発部厚みとした。
【００５３】
放電誘発部１４は、第１の絶縁性基板１９及び第２の絶縁性基板２０への突出した形状を有し、前記絶縁性基板へのそれぞれの最長の突出長さは、図１の断面図において、対向配置された放電電極の一対の放電電極の厚みの１／８以上の長さが有する形状が突出している事が好ましい。前記絶縁基板への最長突出長さとは、図１の放電電極１２−１３間のギャップ距離ΔＧの１／２の地点で、対向配置された各々の放電電極と双方の絶縁性基板の界面を基点にし、垂直方向に交わる長さが、対向配置された放電電極厚みの１／８以上の長さで形成する領域を含む形状を設ける事が好ましい。１／８以上突出した形状を有することにより、電極角部の電界強度ばらつきが減少し、結果的に放電特性ばらつきが一層改善される。また、突出部の形状としては、特に限定されないが、両側突出部のどちらかの片側は、電極角部を覆うように絶縁性基板側に向かって楔形、半円、四角形等の形状を保持する事が好ましい。結果的に放電特性ばらつきが改善される。
【００５４】
本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能であり、上述した実施形態に限定されない。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態として実施例、比較例の概略図である、図１〜図４を参照しながら説明する。【００５６】
まず、絶縁層の有無、絶縁層に含まれる絶縁性無機材料の種類の違いによる放電に対する繰り返し耐久性への影響を確認した。【００５７】
（実施例１）
まず、絶縁性積層体として、主成分がＡｌ２Ｏ３とガラス成分より構成される材料をシート化したグリーンシートを用意し、その一方の表面に、Ａｇペーストをスクリーン印刷により、厚み１３μｍ程度となるように印刷し、帯状の電極パターンを形成した。印刷後の電極の幅は０．４ｍｍとした。そして帯状の電極の中央部をＹＡＧレーザーにより切削加工することにより一対の放電電極１２、１３を形成した。ここでの加工条件は、対向配置された一方の放電電極１２、１３の下面から、焼成後の第１の絶縁性基板１９への加工深さが、最低距離で１０μｍを確保するように形成し、放電極１２、１３間のギャップ距離ΔＧは、２０μｍとした。【００５８】
次に、上記の第１の絶縁性基板１９上及び放電電極１２、１３上に、以下の手順で第１の絶縁層１５、１６及び第２の絶縁層１７、１８を形成した。まず、絶縁性無機材料にはＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｒＯを主成分とするアルミナ珪酸塩ガラスを用いた。バインダーとしてエチルセルロース系樹脂と溶剤としてのタ―ピネオールとを混錬して、固形分濃度が８ｗｔ％のラッカーを調製した。次いで、上記ガラスにラッカーを加えた後、混練することにより、絶縁性無機材料ペーストを調整した。次いで、得られたペースト状の混合物を、第１の絶縁性基板１９の絶縁性表面上及び放電電極１２、１３の表面の一部を覆うように、また第２の絶縁層１７、１８の焼成後の厚みが１５μｍになるようにスクリーン印刷により塗布した。そして第１の絶縁層の厚みが放電電極表面から２μｍになるように電極ギャップ中央部をＹＡＧレーザーにより切削加工することで、絶縁層を形成した。【００５９】
次に、アクリル樹脂をブチルカルビトールに混合して、図２の位置になるように中空部３１ａ，３１ｂ作製用の固形分濃度が４０質量％の中空部形成用のペースト状混合物を作成した。次に、上記の第１の絶縁性基板１９上及び第２の絶縁層１７、１８上に、以下の手順で放電誘発部１４を形成した。まず、絶縁性無機材料として平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３（住友化学株式会社製、商品番号：ＡＭ−２７）を８０ｖｏｌ％、導電性無機材料として平均粒径１μｍのＡｇ粒子（三井金属鉱業株式会社製、商品番号：ＳＰＱ０５Ｓ）を２０ｖｏｌ％、となるように秤量し、これらを混合して混合物を得た。これとは別に、バインダーとしてエチルセルロース系樹脂と溶剤としてのタ―ピネオールとを混錬して、固形分濃度が８質量％のラッカーを調製した。次いで、上記のようにして得られた混合物にラッカーを加えた後、混練することにより、放電誘発部ペーストを調製した。
次いで、得られたペースト状混合物を、第１の絶縁層１５、１６のギャップ間を埋めるように、スクリーン印刷により、混合物層（放電誘発部１４の前駆体）を形成した。さらに混合物層上にグリーンシートを積層した後、熱プレスを行うことにより、積層体を作製した。その後、得られた積層体を所定の大きさに切断し、個片化を行った。しかる後、個片化された積層体に２００℃で１時間の熱処理（脱バインダー処理）を施し、その後、毎分１０℃で昇温し、大気中９５０℃で３０分間保持し、焼成体を得た。なお、焼成後の一対の放電電極１２、１３間のギャップ距離ΔＧは２０μｍ、厚みは１０μｍ、絶縁層１５、１６の厚みは放電電極表面から１μｍ、絶縁層１７、１８の厚みは放電電極表面から１５μｍとなる。【００６０】
その後、放電電極１２、１３の外周端部に接続するように、Ａｇを主成分とする端子電極を形成することにより、実施例１の静電気対策素子１００を得た。【００６１】
（実施例２）
焼成後の第２の絶縁層１７、１８の厚みを５μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、実施例２の静電気対策素子を得た。【００６２】
（実施例３）
焼成後の第２の絶縁層１７、１８の厚みを３４μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、実施例２の静電気対策素子を得た。【００６３】
（比較例１）
焼成後の第２の絶縁層１７、１８の厚みを２μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、比較例１の静電気対策素子を得た。【００６４】
（比較例２）
焼成後の第２の絶縁層１７、１８の厚みを４０μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、比較例２の静電気対策素子を得た。【００６５】
（実施例４）
焼成後のギャップ距離ΔＧを４０μｍに、第２の絶縁層１７、１８の厚みを３μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、実施例４の静電気対策素子を得た。【００６６】
（実施例５）
焼成後のギャップ距離ΔＧを４０μｍに、第２の絶縁層１７、１８の厚みを３４μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、実施例５の静電気対策素子を得た。【００６７】
（比較例３）
焼成後のギャップ距離ΔＧを４０μｍに、第２の絶縁層１７、１８の厚みを１μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、比較例３の静電気対策素子を得た。【００６８】
（比較例４）
焼成後のギャップ距離ΔＧを４０μｍに、第２の絶縁層１７、１８の厚みを１μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、比較例４の静電気対策素子を得た。【００６９】
（実施例６）
焼成後の第１の絶縁性基板１９への加工深さが０μｍになるように、ＹＡＧレーザーの加工条件を調整すること以外は実施例１と同様に操作して、比較例５の静電気対策素子を得た。【００７０】
（実施例７）
焼成後のギャップ距離ΔＧを５μｍになるように、ＹＡＧレーザーよりスポット径の小径なフェムト秒レーザーを用いての加工条件を調整すること以外は実施例１と同様に操作して、実施例７の静電気対策素子を得た。【００７１】
（比較例５）
焼成後のギャップ距離ΔＧを５０μｍになるように、スクリーン印刷条件により調整すること以外は実施例１と同様に操作して、比較例５の静電気対策素子を得た。【００７２】
＜静電気放電試験＞
次に、上記のようにして得られた実施例１〜６及び比較例１〜４の静電気対策素子について、図４に示す静電気試験回路を用いて、静電気放電試験を実施した。表１に、試験結果を示す。【００７３】
この静電気放電試験は、国際規格ＩＥＣ６１０００−４−２の静電気放電イミュニティ試験及びノイズ試験に基づき、人体モデルに準拠（放電抵抗３３０Ω、放電容量１５０ｐＦ、印加電圧８ｋＶ、接触放電）して行った。具体的には、図４の静電気試験回路に示すように、評価対象の静電気対策素子の一方の端子電極をグラウンドに接地するとともに、他方の端子電極に静電気パルス印加部を接続した後、静電気パルス印加部に放電ガンを接触させて静電気パルスを印加した。なお、静電気放電試験は、各々サンプル１０個を用意し、静電気放電試験を各々８．０ｋＶで１０００回繰り返して行った。放電特性は１回目の放電試験時のピーク電圧により評価した。さらに放電耐久性においては１０００回目のピーク電圧（Ｐｅａｋ電圧）、１０００回後の静電容量（Ｃｐ）、ＩＲ特性により評価した。【００７４】
【表１】
0005954490.tif 000002
【００７５】
また同様の実験条件にて電気特性ばらつき（σ）を評価するため、各々サンプル１００個を用意し、静電気放電試験を行った。ただしＩＲ特性に関しては下限値が問題となるため、最小値（Ｍｉｎ．）を記載した。【００７６】
【表２】
0005954490.tif 000003
【００７７】
表１および表２の結果より、本願実施例の静電気対策素子は、放電耐久試験前後のピーク電圧とＩＲ低下のバランスがばらつきを考慮して取られていることが確認され、繰り返し使用の耐久性に優れるものであることが確認された。【００７８】
一方、表１より、比較例１の静電気対策素子は、ＩＲ低下が発生し、繰り返し使用の耐久性に劣るものであることが確認された。このことから、ギャップ距離が短く、第２の絶縁層が薄いものは、放電によって生じる熱や衝撃によって第２の絶縁層が破壊され、そのため放電電極間の短絡の発生が生じ易いことが示唆される。ここで確認されるＩＲ低下とは、一般的に求められる絶縁抵抗ＩＲ＝１＊１０５Ωより低いものをＩＲ低下とした。【００７９】
また比較例２及び比較例４の静電気対策素子においては、ピーク電圧のばらつきが大きいうえに、ＩＲ低下が発生し、繰り返し使用の耐久性に劣るものであることが確認された。【００８０】
また比較例３の静電気対策素子においても、ピーク電圧が高いうえに、ＩＲ低下が発生し、繰り返し使用の耐久性に劣るものであることが確認された。このことから第２の絶縁層が薄いものは、放電によって生じる熱や衝撃によって第２の絶縁層が破壊され、そのため放電電極間の短絡の発生が生じ易いことが示唆される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明した通り、本発明の静電気対策素子は、放電特性及び繰り返し使用の耐久性が高められており、さらには、放電特性を高められるという特徴を有しているので、これを備える電子・電気デバイス及びそれらを備える各種機器、設備、システム等に広く且つ有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１２、１３          放電電極
１４                放電誘発部
１５、１６          第１の絶縁層
１７、１８          第２の絶縁層
１９                第１の絶縁性基板（図面に追加）
２０                第２の絶縁性基板（図面に追加）
３１ａ              中空部
３１ｂ              中空部
１００              静電気対策素子
【図１】
0005954490.tif 000004
【図２】
0005954490.tif 000005
【図３】
0005954490.tif 000006
【図４】
0005954490.tif 000007