(57)【要約】  放電の繰り返しによる放電特性の劣化を抑制することができるＥＳＤ保護デバイスを提供する。  （ａ）複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板１２と、（ｂ）セラミック多層基板１２の内部に形成された空洞部１３と、（ｃ）空洞部１３の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部１４ｔ，１５ｔを有する、少なくとも一対の放電電極１４，１５と、（ｄ）セラミック多層基板１２の表面に形成され、放電電極１４，１５と接続された外部電極とを備える。放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの少なくとも一方は、セラミック多層基板１２のセラミック層を貫通するビア導体２２，２３の一方の端部と接続されている。
2013031605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板と、
前記セラミック多層基板の内部に形成された空洞部と、
前記空洞部の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部を有する、少なくとも一対の放電電極と、
前記セラミック多層基板の表面に形成され、前記放電電極と接続された外部電極と、
を備え、
前記放電電極の前記対向部の少なくとも一方は、前記セラミック多層基板の前記セラミック層を貫通するビア導体の一方の端部と接続されていることを特徴とする、ＥＳＤ保護デバイス。
【請求項２】
少なくとも一方の前記放電電極の前記対向部は、他方の前記放電電極の前記対向部と最短距離で対向する先端を含む領域に、前記ビア導体の前記一方の端部が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項３】
前記放電電極の前記対向部に接続される前記ビア導体の前記一方の端部の面積が、前記ビア導体の他方の端部の面積よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項４】
一対の前記放電電極の前記対向部の両方が前記ビア導体の前記一方の端部に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項５】
前記ビア導体の前記一方の端部と接続されている前記対向部を有する前記放電電極は、当該放電電極に関して前記ビア導体とは反対側かつ前記対向部の近傍において他のビア導体の一方の端部と接続されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項６】
前記放電電極の前記対向部同士が最短距離で対向する対向領域に沿って、金属材料と半導体材料とが分散してなる補助電極を、さらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の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保護デバイスに関し、詳しくは、セラミック多層基板の内部に形成された空洞部内に露出する放電電極の対向部間で放電が発生する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、帯電した導電性の物体（人体等）が、他の導電性の物体（電子機器等）に接触、あるいは充分接近したときに、激しい放電が発生する現象である。ＥＳＤにより電子機器の損傷や誤作動などの問題が発生する。これを防ぐためには、放電時に発生する過大な電圧が電子機器の回路に加わらないようにする必要がある。このような用途に使用されるのがＥＳＤ保護デバイスであり、サージ吸収素子やサージアブソーバとも呼ばれている。【０００３】
ＥＳＤ保護デバイスは、例えば回路の信号線路とグランド（接地）との間に配置する。ＥＳＤ保護デバイスは、一対の放電電極を離間して対向させた構造であるので、通常の使用状態では高い抵抗を持っており、信号がグランド側に流れることはない。これに対し、例えば携帯電話等のアンテナから静電気が加わる場合のように、過大な電圧が加わると、ＥＳＤ保護デバイスの放電電極間で放電が発生し、静電気をグランド側に導くことができる。これにより、ＥＳＤデバイスよりも後段の回路には、静電気による電圧が印加されず、回路を保護することができる。【０００４】
例えば図１０の断面図に示すＥＳＤ保護デバイス１は、セラミック多層基板２の内部に空洞部３と、間隔５を設けて対向する放電電極６，８とが形成されている。放電電極６，８は、空洞部３の内面に沿って形成された対向部７，９を含む。放電電極６，８は、空洞部３からセラミック多層基板２の外周面まで延在し、セラミック多層基板２の外側、すなわちセラミック多層基板２の表面に形成された外部電極６ｘ，８ｘに接続されている。外部電極６ｘ，８ｘは、ＥＳＤ保護デバイス１を実装するために用いる。放電電極６，８の対向部７，９と対向部７，９間の間隔５が形成された部分とに隣接して、導電材料が分散している補助電極４が形成されている。【０００５】
外部電極６ｘ，８ｘに所定値以上の電圧が印加されると、放電電極６，８の対向部７，９間において放電が発生し、その放電により過剰な電圧をグランドへ導き、後段の回路を保護することができる。放電電極６，８の対向部７，９間の間隔５や、補助電極４に含まれる導電材料の量や種類などを調整することにより放電開始電圧を設定することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４６５１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＥＳＤ保護デバイスは、放電を繰り返すと、放電時の熱や衝撃によって放電電極の対向部が溶けたり剥がれたりして、放電電極の対向部間のギャップが大きくなり、その結果、放電開始電圧が高くなり、放電特性が劣化することがある。【０００８】
特に、放電電極が導電性ペーストの印刷により形成された場合には、図９（ａ）の要部断面図に示すように、空洞部１３の内面に沿って形成される放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの端部は、薄く形成されることが多い。放電を繰り返すと、図９（ｂ）の要部断面図に示すように、電子を受ける側の放電電極１４の対向部１４ｔが剥がれたり、溶けて短くなったりして、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔ間のギャップが大きくなりやすいため、放電特性の劣化は、より深刻な問題となる。【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑み、放電の繰り返しによる放電特性の劣化を抑制することができるＥＳＤ保護デバイスを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したＥＳＤ保護デバイスを提供する。【００１１】
ＥＳＤ保護デバイスは、（ａ）複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板と、（ｂ）前記セラミック多層基板の内部に形成された空洞部と、（ｃ）前記空洞部の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部を有する、少なくとも一対の放電電極と、（ｄ）前記セラミック多層基板の表面に形成され、前記放電電極と接続された外部電極とを備える。前記放電電極の前記対向部の少なくとも一方は、前記セラミック多層基板の前記セラミック層を貫通するビア導体の一方の端部と接続されている。【００１２】
上記構成において、外部電極間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、放電電極の互いに対向する対向部間で放電が発生し、放電電極の対向部に熱や衝撃が加わる。放電電極の対向部にビア導体が接続されていると、放電時の熱や衝撃が加わっても、放電電極の対向部は剥がれにくくなり、また溶けにくくなるため、放電電極の対向部間のギャップの変動が抑制される。したがって、放電を繰り返しても放電特性の劣化を抑えることができる。【００１３】
好ましくは、少なくとも一方の前記放電電極の前記対向部は、他方の前記放電電極の前記対向部と最短距離で対向する先端を含む領域に、前記ビア導体の前記一方の端部が接続されている。【００１４】
この場合、他方の放電電極の対向部と最短距離で対向する一方の放電電極の対向部の先端は、放電が発生したときに最も剥がれやすい部分である。この先端にビア導体が接続されているため、より効果的に、放電電極の対向部の剥がれや溶解を抑制できる。【００１５】
好ましくは、前記放電電極の前記対向部に接続される前記ビア導体の前記一方の端部の面積が、前記ビア導体の他方の端部の面積よりも小さい。【００１６】
この場合、放電電極の対向部に接続されるビア導体は、空洞部側の一方の端部が他方の端部よりも小さいため、空洞部側への移動が阻止される。つまりビア導体の空洞部側への剥がれが阻止される。また、空洞部とは反対側が広がっているため、熱が放熱されやすい。そのため、このビア導体に接続された放電電極の対向部は、より一層、剥がれと溶解が抑制される。【００１７】
好ましくは、一対の前記放電電極の前記対向部の両方が前記ビア導体の前記一方の端部に接続されている。【００１８】
この場合、一対の放電電極の対向部は、いずれもビア導体と接続されているため、どちらの対向部が電子を受ける側になっても、放電電極の対向部の剥がれや溶解が抑制される。【００１９】
好ましくは、前記ビア導体の前記一方の端部と接続されている前記対向部を有する前記放電電極は、当該放電電極に関して前記ビア導体とは反対側かつ前記対向部の近傍において他のビア導体の一方の端部と接続されている。【００２０】
この場合、放電電極の両側にビア導体が接続されているため、放電時の衝撃や熱は、他のビア導体でも負担することができるので、放電電極の対向部とビア導体との接続面に作用する応力や熱を緩和し、放電電極の対向部の剥がれや溶解の抑制効果を高めることができる。【００２１】
好ましくは、前記放電電極の前記対向部同士が最短距離で対向する対向領域に沿って、金属材料と半導体材料とが分散してなる補助電極を、さらに備える。【００２２】
この場合、放電が発生するときに、対向領域において電子の移動が起こりやすくなるため、より効率的に放電現象が生じ、放電特性が安定する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、放電の繰り返しによる放電特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例１）
【図２】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例１）
【図３】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例１の変形例）
【図４】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例２）
【図５】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例３）
【図６】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例４）
【図７】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例５）
【図８】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（実施例５）
【図９】ＥＳＤ保護デバイスの要部断面図である。（説明例）
【図１０】ＥＳＤ保護デバイスの断面図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００２６】
＜実施例１＞  実施例１のＥＳＤ保護デバイス１０について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、ＥＳＤ保護デバイス１０の要部断面図である。図２（ａ）は、図１の線Ａ−Ａに沿って切断した要部断面図である。図２（ｂ）は、図１の線Ｂ−Ｂに沿って切断した要部断面図である。
【００２８】
図１及び図２に示すように、ＥＳＤ保護デバイス１０は、図１において上下方向に複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板１２の内部に空洞部１３が形成され、一対の放電電極１４，１５を備えている。放電電極１４，１５は、セラミック多層基板１２の内部に形成され、セラミック多層基板１２の表面に形成された不図示の外部電極と接続されている。
【００２９】
セラミック多層基板１２と空洞部１３との間には、シール層１６，１７が形成されている。シール層１６，１７を設けることにより、焼成時に、セラミック多層基板１２のセラミック中に含まれるガラス成分の拡散を阻止し、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの過焼結を抑制することができるが、シール層１６，１７を設けない構成とすることも可能である。
【００３０】
放電電極１４，１５は、空洞部１３の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部１４ｔ，１５ｔを有する。放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔは、ビア導体２２，２３の一方の端部と接続されている。ビア導体２２，２３は、図１及び図２（ｂ）に示すように、セラミック多層基板１２のセラミック層を貫通し重なり合う円筒形状の貫通孔１２ｓ，１２ｔ内に形成された導体であり、セラミック多層基板１２のセラミック層を貫通する。
【００３１】
外部電極間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、空洞部１３内において、すなわち、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔ間で、放電が発生する。放電により、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔには、衝撃や熱が加わる。放電を繰り返しによって、放電時の衝撃や熱で放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔが空洞部１３の内面から剥がれたり、溶けたりして、放電電極１４，１５の互いに対向する対向部１４ｔ，１５ｔ間の距離が大きくなると、放電特性が劣化する。
【００３２】
放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔにビア導体２２，２３が接続されていると、放電時の衝撃によって放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔが剥がれようとしても、接続されているビア導体２２，２３によって剥がれが抑制される。また、放電により生じる熱の一部はビア導体２２，２３に伝わり放熱されるので、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの負担が緩和される。そのため、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔは、空洞部１３の内面から剥がれにくくなり溶けにくくなり、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔ間のギャップの変動が抑制される。その結果、放電特性の劣化を抑えることができる。
【００３３】
図１及び図２（ｂ）に示すように、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔのうち、互いに最短距離で対向する先端１４ｓ，１５ｓを含む領域にビア導体２２，２３が接続されている。放電時に最も剥がれやすい放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの先端１４ｓ，１５ｓにビア導体２２，２３が接続されていると、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの剥がれや溶解の抑制効果を高めることができるので好ましい。
【００３４】
もっとも、図３の断面図に示す変形例のＥＳＤ保護デバイス１０ｓのように、ビア導体２２ｓ，２３ｓが、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの先端１４ｓ，１５ｓから離れた領域のみに接続されるように構成とすることも可能である。
【００３５】
放電電極１４，１５は、放電電極１４，１５に関して上述したビア導体２２，２３とは反対側（図１において上側）かつ対向部１４ｔ，１５ｔの近傍において、他のビア導体２４，２５の一方の端部と接続されている。他のビア導体２４，２５は、図１及び図２（ａ）に示すように、セラミック多層基板１２のセラミック層を貫通し重なり合う円筒形状の貫通孔１２ｐ，１２ｑ内に形成された導体であり、セラミック多層基板１２のセラミック層を貫通する。
【００３６】
放電時の衝撃は、放電電極１４，１５の両側に形成されたビア導体２２，２３；２４，２５で負担することができるので、ビア導体２２，２３と放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔとが接続される界面に作用する応力や熱を緩和し、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの剥がれや溶解の抑制効果を、さらに高めることができる。
【００３７】
図１において●と○で模式的に示すように、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの先端１４ｓ，１５ｓ同士が最短距離で対向する対向領域に沿って、金属材料と半導体材料とが分散している補助電極１１が形成されている。放電時に電子が移動する対向領域に沿って、補助電極１１の金属材料と半導体材料とが分散した状態で配置されていると、電子の移動が起こりやすくなるため、より効率的に放電現象が生じ、放電特性が安定する。
【００３８】
なお、補助電極１１は、対向領域に隣接する領域にも形成しても構わない。例えば、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの上や、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔとシール層１６との間などに形成しても構わない。
【００３９】
＜実施例２＞  実施例２のＥＳＤ保護デバイス１０ａについて、図４を参照しながら説明する。
【００４０】
実施例２のＥＳＤ保護デバイス１０ａは、実施例１のＥＳＤ保護デバイス１０と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００４１】
図４は、ＥＳＤ保護デバイス１０ａの要部断面図である。図４に示すように、ＥＳＤ保護デバイス１０ａは、実施例１と同じく、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔにビア導体２２，２３が接続されているが、実施例１とは異なり、放電電極１４，１５は、放電電極１４，１５に関してビア導体２２，２３とは反対側かつ対向部１４ｔ，１５ｔの近傍において、他のビア導体とは接続されていない。
【００４２】
ＥＳＤ保護デバイス１０ａは、ビア導体２２，２３によって放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔの剥がれや溶解が抑制されるので、放電の繰り返しによる放電特性の劣化を抑制することができる。
【００４３】
＜実施例３＞  実施例３のＥＳＤ保護デバイス１０ｂについて、図５を参照しながら説明する。
【００４４】
図５は、ＥＳＤ保護デバイス１０ｂの要部断面図である。図５に示すように、ＥＳＤ保護デバイス１０ｂは、実施例２と同じく、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔにビア導体２２ｂ，２３ｂが接続されているが、ビア導体２２ｂ，２３ｂは、実施例２とは異なり、テーパ状に形成されている。
【００４５】
すなわち、セラミック多層基板１２のセラミック層に、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔ側の径が小さくなる円錐状の貫通孔１２ｕ，１２ｖが形成され、この貫通孔１２ｕ，１２ｖにビア導体２２ｂ，２３ｂが形成されている。円錐状の貫通孔１２ｕ，１２ｖは、例えばレーザ加工により形成することができる。
【００４６】
ビア導体２２ｂ，２３ｂは、面積が相対的に小さい一方の端部が放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔに接続されている。ビア導体２２ｂ，２３ｂは、空洞部１３から離れるほど断面が大きくなっており、空洞部１３側への移動が阻止される。また、空洞部１３とは反対側が広がっているので、熱を放熱しやすい。そのため、放電電極１４，１５の対向部１４ｔ，１５ｔは、ビア導体２２ｂ，２３ｂに接続されることによって、より一層、剥がれや溶解が抑制される。
【００４７】
＜実施例４＞  実施例４のＥＳＤ保護デバイス１０ｃについて、図６を参照しながら説明する。
【００４８】
図６は、ＥＳＤ保護デバイス１０ｃの要部断面図である。図６に示すように、ＥＳＤ保護デバイス１０ｃは、一方の放電電極１４の対向部１４ｔには、ビア導体は接続されていない。
【００４９】
他方の放電電極は、第１部分１５ａと第２部分１５ｂとがセラミック多層基板１２の異なるセラミック層間に形成されている。他方の放電電極の第１部分１５ａは、対向部１５ｔを有する。
【００５０】
他方の放電電極の第１部分１５ａと第２部分１５ｂとは、テーパ状のビア導体２３ｃを介して互いに接続されている。すなわち、セラミック多層基板１２のセラミック層に、他方の放電電極の第１部分１５ａ側の径が小さくなる円錐状の貫通孔１２ｍが形成され、この貫通孔１２ｍにビア導体２３ｃが形成されている。他方の放電電極の第１部分１５ａは、対向部１５ｔの先端１５ｓを含む領域に、ビア導体２３ｃの面積が相対的に小さい一方の端部が接続されている。他方の放電電極の第２部分１５ｂは、ビア導体２３ｃの面積が相対的に大きい他方の端部に接続されている。
【００５１】
他方の放電電極の第１部分１５ａの対向部１５ｔが放電時に電子を受ける場合には、他方の放電電極の第１部分１５ａの対向部１５ｔがビア導体２３ｃに接続されているので、他方の放電電極の第１部分１５ａの対向部１５ｔの剥がれや溶解が抑制され、放電の繰り返しによる放電特性の劣化を抑制することができる。
【００５２】
なお、一方の放電電極１４の対向部１４ｔにもビア導体が接続されるように構成すれば、一方の放電電極１４の対向部１４ｔが放電時に電子を受ける場合に、一方の放電電極１４の対向部１４ｔの剥がれを抑制することができる。
【００５３】
＜実施例５＞  実施例５のＥＳＤ保護デバイス１０ｄについて、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００５４】
図７は、ＥＳＤ保護デバイス１０ｄの要部断面図である。図８は、図７の線Ｘ−Ｘに沿って切断した要部断面図である。
【００５５】
図７及び図８に示すように、ＥＳＤ保護デバイス１０ｄは、セラミック多層基板１２の内部に円形の空洞部１３ｄが形成されている。一方の放電電極１４ｄは、空洞部１３ｄの周りを取り囲み、空洞部１３ｄ内に露出するリング状の対向部１４ｍを有する。
【００５６】
他方の放電電極は、第１部分１５ｐと第２部分１５ｑとがセラミック多層基板１２の異なるセラミック層間に形成されている。
【００５７】
他方の放電電極の第１部分１５ｐは、空洞部１３ｄの中央に形成され、第１部分１５ｐ全体が対向部となる。他方の電極の第１部分１５ｐの外周縁１５ｒと、一方の放電電極１４ｄの対向部１４ｍの内周縁１４ｎとは、同心かつ円形に形成され、互いに等間隔で対向している。
【００５８】
他方の放電電極の第１部分１５ｐと第２部分１５ｑとは、テーパ状のビア導体２３ｄを介して互いに接続されている。すなわち、セラミック多層基板１２のセラミック層に、他方の放電電極の第１部分１５ｐ側の径が小さくなる円錐状の貫通孔１２ｎが形成され、この貫通孔１２ｎにビア導体２３ｄが形成されている。他方の放電電極の第１部分１５ｐ、すなわち対向部は、テーパ状のビア導体２３ｄの面積が相対的に小さい一方の端部に接続され、他方の放電電極の第２部分１５ｑは、ビア導体２３ｄの面積が相対的に大きい方の他方の端部に接続されている。
【００５９】
ビア導体２３ｄは空洞部１３ｄから離れるほど断面が大きくなっており、ビア導体２３ｄの空洞部１３ｄ側への移動を阻止されている。そのため、ビア導体２３ｄが接続された他方の放電電極の第１部分１５ｐ、すなわち対向部が放電時に電子を受ける場合に、他方の放電電極の対向部である第１部分１５ｐは、剥がれが抑制される。
【００６０】
＜作製例＞  上記各実施例のＥＳＤ保護デバイスの作製例について、説明する。
【００６１】
（１）材料の準備
セラミック多層基板のセラミック層の材料となるセラミック材料には、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｉを中心とした組成からなる材料を用いる。各素材を所定の組成になるよう調合、混合し、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する。さらにバインダー、可塑剤を加え混合し、スラリーを得る。このようにして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５０μｍのセラミックグリーンシートを得る。
【００６２】
また、放電電極を形成するための電極ペーストを作製する。平均粒径約１．５μｍのＣｕ粉８０ｗｔ％とエチルセルロース等からなるバインダー樹脂に溶剤を添加し、ロールで攪拌、混合することで電極ペーストを得る。
【００６３】
補助電極を形成するための混合ペーストは、金属材料として平均粒径約３μｍのＣｕ粉と、半導体材料として平均粒径１μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）を所定の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤を添加し、ロールで攪拌、混合することで得る。混合ペーストは、バインダー樹脂と溶剤を２０ｗｔ％とし、残りの８０ｗｔ％をＣｕ粉と炭化ケイ素とする。
【００６４】
また、空洞部を形成するための樹脂ペーストも同様の方法にて作製する。樹脂ペーストは、樹脂と溶剤のみからなる。樹脂材料には焼成時に分解、消失する樹脂を用いる。例えばＰＥＴ、ポリプロピレン、エチルセルロース、アクリル樹脂などである。
【００６５】
シール層を形成するためのシール層形成用ペーストは、電極ペーストと同様の手法で作製する。例えば、平均粒径約１μｍのＡｌ２Ｏ３粉８０ｗｔ％とエチルセルロース等からなるバインダー樹脂に溶剤を添加し、ロールで攪拌、混合することで、シール層形成用ペースト（アルミナペースト）を得る。シール層形成用ペーストの固形成分には、セラミック多層基板の材料よりも焼結温度が高い材料、例えばアルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、石英などを選定する。
【００６６】
（２）スクリーン印刷によるペーストの塗布
放電電極に隣接するセラミック層になるセラミックグリーンシートに、レーザを用いて貫通孔を形成した後、スクリーン印刷により、貫通孔に電極ペーストを充填して、ビア導体になる部分を形成する。貫通孔は、金型を用いて形成しても構わない。
【００６７】
次いで、放電電極に隣接するセラミック層になるセラミックグリーンシートの上に、シール層形成用ペーストをスクリーン印刷にて塗布して、シール層になる部分を形成する。
【００６８】
次いで、放電電極に隣接する一方のセラミック層になるセラミックグリーンシートの上に、補助電極を形成するため、混合ペーストを所定のパターンになるよう、スクリーン印刷にて塗布する。混合ペーストの厚みが大きい場合などには、セラミックグリーンシートに予め設けた凹部に、炭化ケイ素／Ｃｕ粉の混合ペーストを充填するようにしても構わない。
【００６９】
その上に、電極ペーストをスクリーン印刷にて塗布して、対向部を有する放電電極を形成する。作製例では、放電電極の太さを１００μｍ、放電ギャップ幅（対向部の互いに対向する先端間の間隔の寸法）を３０μｍとなるように形成した。さらにその上に、空洞部を形成するため、樹脂ペーストをスクリーン印刷にて塗布する。
【００７０】
（３）積層、圧着
通常のセラミック多層基板と同様に、セラミックグリーンシートを積層し、圧着する。作製例では、厚み０．３ｍｍ、その中央に放電電極の対向部と空洞部とが配置されるように積層した。
【００７１】
（４）カット、端面電極塗布
ＬＣフィルタのようなチップタイプの電子部品と同様に、マイクロカッタでカットして、各チップにわける。作製例では、１．０ｍｍ×０．５ｍｍになるようにカットした。その後、端面に電極ペーストを塗布し、外部電極を形成する。
【００７２】
（５）焼成
次いで、通常のセラミック多層基板と同様に、Ｎ２雰囲気中で焼成する。また、ＥＳＤに対する応答電圧を下げるため空洞部にＡｒ、Ｎｅなどの希ガスを導入する場合には、セラミック材料の収縮、焼結が行われる温度領域をＡｒ、Ｎｅなどの希ガス雰囲気で焼成すればよい。酸化しない電極材料（Ａｇなど）の場合には、大気雰囲気でも構わない。
【００７３】
焼成により、樹脂ペーストは消失し、空洞部が形成される。また、焼成により、セラミックグリーンシート中の有機溶剤や、混合ペースト中のバインダー樹脂及び溶剤も消失する。
【００７４】
（６）めっき
ＬＣフィルタのようなチップタイプの電子部品と同様に、外部電極上に電解Ｎｉ−Ｓｎメッキを行う。
【００７５】
以上により、ＥＳＤ保護デバイスが完成する。
【００７６】
なお、混合ペースト中の半導体材料は、特に上記の材料に限定されるものではない。例えば、シリコン、ゲルマニウム等の金属半導体、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、炭化タングステン等の炭化物、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化クロム、窒化バナジウム、窒化タンタル等の窒化物、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、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、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム等の酸化物を用いることができる。特に、比較的安価で、かつ、各種粒径のバリエーションが市販されていることから、シリコンや炭化ケイ素が特に好ましい。これらの半導体材料は、適宜、単独又は２種類以上を混合して使用してもよい。また、半導体材料は、適宜、アルミナやＢＡＳ材等の抵抗材料と混合して使用してもよい。
【００７７】
混合ペースト中の金属材料は、特に上記の材料に限定されるものではない。Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏや、これらの合金、これらの組合せでもよい。
【００７８】
また、空洞部を形成するために樹脂ペーストを塗布したが、樹脂でなくともカーボンなど焼成で消失するものならばよいし、また、ペースト化して印刷で形成しなくとも、樹脂フィルムなどを所定の位置のみ貼り付けるようにして配置してもよい。
【００７９】
上述した工程で作製した試料について、評価を行った。評価には、放電電極の一方側の対向部にビア導体が接続され、放電電極の他方側の対向部近傍にもビア導体が接続された実施例１と、放電電極の一方側の対向部のみにビア導体が接続された実施例２と、放電電極の一方側の対向部のみにテーパ状のビア導体が接続された実施例３と、放電電極の第１部分と第２部分とがテーパ状のビア導体を介して接続された実施例４と、一方の放電電極の内周縁と他方の電極の第１部分の外周縁とが同心かつ円形に形成され、他方の電極の第１部分と第２部分とがテーパ形状のビア導体を介して接続された実施例５のＥＳＤ保護デバイスの作製例の試料を用いた。比較例として、実施例１のＥＳＤ保護デバイスからビア導体を無くしたＥＳＤ保護デバイスを作製した。
【００８０】
各試料について、ＥＳＤ放電応答性を評価した。ＥＳＤ放電応答性は、ＩＥＣの規格、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よって行った。接触放電にて８ｋＶ印加して、保護回路側で放電時のピーク電圧を検出した。
【００８１】
さらに、ＥＳＤ繰返し耐性を評価した。接触放電にて８ｋＶ印加を１００回行い、続いて、前記のＥＳＤに対する放電応答性を評価した。
【００８２】
総合判定は、ＥＳＤ繰返し耐性について、保護回路側で検出されたピーク電圧が７００Ｖ以上を不良（×印）、ピーク電圧が６００Ｖ以上７００Ｖ未満を良好（○印）、ピーク電圧が６００Ｖ未満を特に良好（◎印）と判定した。
【００８３】
次の表１に、評価結果を示す。
【表１】
2013031605.tif 000003
なお、「ＥＳＤ放電応答性」欄及び「ＥＳＤ繰返し耐性」欄の数値（ピーク電圧）の単位は、Ｖである。
【００８４】
表１から、放電電極の対向部にビア導体を接続するとＥＳＤ繰返し耐性が向上することが分かる。また、放電電極の対向部に加え放電電極の対向部近傍にビア導体を接続すると、ＥＳＤ繰返し耐性がさらに向上することが分かる。また、放電電極の対向部にテーパ状のビア導体を接続すると、ＥＳＤ繰返し耐性がさらに向上することが分かる。
【００８５】
＜まとめ＞  以上に説明したように、空洞部の内面に沿って形成された放電電極の対向部にビア導体を接続することにより、放電の繰り返しによる放電特性の劣化を抑制することができる。
【００８６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【００８７】
例えば、ビア導体は一つの貫通孔のみに形成されてもよい。ビア導体が形成される貫通孔の形状は、円筒形状や円錐形状以外であっても構わない。
【符号の説明】
【００８８】
１０，１０ａ〜１０ｄ，１０ｓ  保護デバイス
１１  補助電極
１２  セラミック多層基板
１２ｍ，１２ｎ，１２ｐ，１２ｑ，１２ｓ，１２ｔ，１２ｕ，１２ｖ  貫通孔
１３，１３ｄ  空洞部
１４，１４ｄ  放電電極
１４ｍ  対向部
１４ｎ  内周縁
１４ｓ  先端
１４ｔ  対向部
１５  放電電極
１５ａ  第１部分
１５ｂ  第２部分
１５ｐ  第１部分
１５ｑ  第２部分
１５ｒ  外周縁
１５ｔ  対向部
１５ｓ  先端
１６，１７  シール層
２２，２２ｂ，２２ｓ  ビア導体
２３，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｓ  ビア導体
２４，２５  ビア導体
【図１】
2013031605.tif 000004
【図２】
2013031605.tif 000005
【図３】
2013031605.tif 000006
【図４】
2013031605.tif 000007
【図５】
2013031605.tif 000008
【図６】
2013031605.tif 000009
【図７】
2013031605.tif 000010
【図８】
2013031605.tif 000011
【図９】
2013031605.tif 000012
【図１０】
2013031605.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月10日(2014.9.10)
【手続補正１】
【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】
複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板と、
前記セラミック多層基板の内部に形成された空洞部と、
前記空洞部の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部を有し、同一の前記セラミック層間に形成された、少なくとも一対の放電電極と、
前記セラミック多層基板の表面に形成され、前記放電電極と接続された外部電極と、
を備え、
前記放電電極の前記対向部の少なくとも一方は、前記セラミック多層基板の前記セラミック層を貫通するビア導体の一方の端部と接続され、
前記ビア導体の他方の端部は、前記外部電極と電気的に接続されていないことを特徴とする、ＥＳＤ保護デバイス。
【請求項２】
少なくとも一方の前記放電電極の前記対向部は、他方の前記放電電極の前記対向部と最短距離で対向する先端を含む領域に、前記ビア導体の前記一方の端部が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項３】
前記放電電極の前記対向部に接続される前記ビア導体の前記一方の端部の面積が、前記ビア導体の前記他方の端部の面積よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項４】
一対の前記放電電極の前記対向部の両方が前記ビア導体の前記一方の端部に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項５】
前記ビア導体の前記一方の端部と接続されている前記対向部を有する前記放電電極は、当該放電電極に関して前記ビア導体とは反対側かつ前記対向部の近傍において他のビア導体の一方の端部と接続されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項６】
前記放電電極の前記対向部同士が最短距離で対向する対向領域に沿って、金属材料と半導体材料とが分散してなる補助電極を、さらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のＥＳＤ保護デバイス。
【請求項７】
複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板と、
前記セラミック多層基板の内部に形成された空洞部と、
前記空洞部の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部を有する、少なくとも一対の放電電極と、
前記セラミック多層基板の表面に形成され、前記放電電極と接続された外部電極と、
を備え、
前記放電電極の前記対向部の少なくとも一方は、前記セラミック多層基板の前記セラミック層を貫通するビア導体の一方の端部と接続され、
前記放電電極の前記対向部に接続される前記ビア導体の前記一方の端部の面積が、前記ビア導体の他方の端部の面積よりも小さいことを特徴とする、ＥＳＤ保護デバイス。
【請求項８】
前記放電電極の前記対向部同士が最短距離で対向する対向領域に沿って、金属材料と半導体材料とが分散してなる補助電極を、さらに備えたことを特徴とする、請求項７に記載のＥＳＤ保護デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
ＥＳＤ保護デバイスは、（ａ）複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板と、（ｂ）前記セラミック多層基板の内部に形成された空洞部と、（ｃ）前記空洞部の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部を有し、同一の前記セラミック層間に形成された、少なくとも一対の放電電極と、（ｄ）前記セラミック多層基板の表面に形成され、前記放電電極と接続された外部電極とを備える。前記放電電極の前記対向部の少なくとも一方は、前記セラミック多層基板の前記セラミック層を貫通するビア導体の一方の端部と接続されている。前記ビア導体の他方の端部は、前記外部電極と電気的に接続されていない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
好ましくは、前記放電電極の前記対向部に接続される前記ビア導体の前記一方の端部の面積が、前記ビア導体の前記他方の端部の面積よりも小さい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この場合、放電が発生するときに、対向領域において電子の移動が起こりやすくなるため、より効率的に放電現象が生じ、放電特性が安定する。
また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したＥＳＤ保護デバイスを提供する。
ＥＳＤ保護デバイスは、（ａ）複数のセラミック層が積層されたセラミック多層基板と、（ｂ）前記セラミック多層基板の内部に形成された空洞部と、（ｃ）前記空洞部の内面に沿って形成され間隔を設けて互いに対向する対向部を有する、少なくとも一対の放電電極と、（ｄ）前記セラミック多層基板の表面に形成され、前記放電電極と接続された外部電極とを備える。前記放電電極の前記対向部の少なくとも一方は、前記セラミック多層基板の前記セラミック層を貫通するビア導体の一方の端部と接続されている。前記放電電極の前記対向部に接続される前記ビア導体の前記一方の端部の面積が、前記ビア導体の他方の端部の面積よりも小さい。
上記構成において、外部電極間に所定以上の大きさの電圧が印加されると、放電電極の互いに対向する対向部間で放電が発生し、放電電極の対向部に熱や衝撃が加わる。放電電極の対向部にビア導体が接続されていると、放電時の熱や衝撃が加わっても、放電電極の対向部は剥がれにくくなり、また溶けにくくなるため、放電電極の対向部間のギャップの変動が抑制される。したがって、放電を繰り返しても放電特性の劣化を抑えることができる。
放電電極の対向部に接続されるビア導体は、空洞部側の一方の端部が他方の端部よりも小さいため、空洞部側への移動が阻止される。つまりビア導体の空洞部側への剥がれが阻止される。また、空洞部とは反対側が広がっているため、熱が放熱されやすい。そのため、このビア導体に接続された放電電極の対向部は、より一層、剥がれと溶解が抑制される。
好ましくは、前記放電電極の前記対向部同士が最短距離で対向する対向領域に沿って、金属材料と半導体材料とが分散してなる補助電極を、さらに備えている。
この場合、放電が発生するときに、対向領域において電子の移動が起こりやすくなるため、より効率的に放電現象が生じ、放電特性が安定する。
【国際調査報告】
2013031605.tif 000014
2013031605.tif 000015