(57)【要約】【課題】放電電極が酸化等の反応をして放電特性の劣化することを防止する過電圧保護部品を提供するものである。【解決手段】本発明の過電圧保護部品７は、セラミックを焼成することによって得られた素体１と、素体１の内部に形成された放電空洞部２と、放電空洞部２で互いに間隔を隔てて形成された第１の放電電極３、第２の放電電極４と、素体１の外部に形成され第１の放電電極３、第２の放電電極４とそれぞれ電気的に接続する第１の端子電極５、第２の端子電極６とを備え、第１の放電電極３、第２の放電電極４は金または金と樹脂との混合物である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックを焼成することによって得られた素体と、
前記素体の内部に形成された放電空洞部と、
前記放電空洞部で互いに間隔を隔てて形成された一対の放電電極と、
前記素体の外部に形成された前記一対の放電電極とそれぞれ電気的に接続する一対の端子電極とを備え、
前記一対の放電電極は金または金と樹脂との混合物である過電圧保護部品。
【請求項２】
前記放電電極にロジウムが添加されている請求項１記載の過電圧保護部品。
【請求項３】
前記端子電極は銀または銀と樹脂とからなり、前記放電電極と前記端子電極との間に金と銀との合金を有する合金部を設けた請求項２記載の過電圧保護部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器を静電気やサージ等から保護する過電圧保護部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高性能化が急速に進み、それに伴い電子機器に用いられる電子部品の小型化も急速に進んでいる。しかしながら、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の静電気やサージ等の過電圧に対する耐性は低下しており、その対策として過電圧保護部品が使用されている。過電圧保護部品は、過電圧から保護したい電子部品と電気的に並列に接続させ、通常時は電気を通さないが、過電圧印加時には電気を通すことで過電圧による電流が電子部品に流れることを防止するものである。
【０００３】
このような過電圧保護部品の一例として、セラミックを積層し、焼成して得られた素体と、この素体の内部に放電するための放電空洞部と、この放電空洞部で互いに面方向で対向させた一対の放電電極を備えた過電圧保護部品がある。このようにセラミックを積層し焼成する製造方法は、それまでの基板に蓋を接着することで放電空洞部を設ける製造方法に比べ、接着剤の塗布条件や硬化条件を管理する必要がなく、大量生産に適している（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１―１０２８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の放電電極は、アルゴンなどの不活性ガスの雰囲気中で未焼成のセラミックを焼成しており、これにより素体内の放電空洞部に不活性ガスを充填するとしている。
【０００６】
しかし、本発明の発明者らは、セラミックを焼成する過程で、未焼成のセラミックに含まれた物質が空洞内に残留することを見いだした。そして、使用時における過電圧の繰り返し等によりこの残留物が放電電極を構成する銅と酸化等の反応を起こし、これにより放電特性が劣化してしまう恐れがあることを見いだした。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、放電電極が酸化等の反応をして放電特性が劣化することを防止する過電圧保護部品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を有している。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、セラミックを焼成することによって得られた素体と、前記素体の内部に形成された放電空洞部と、前記放電空洞部で互いに間隔を隔てて形成された一対の放電電極と、前記素体の外部に形成され前記一対の放電電極とそれぞれ電気的に接続する一対の端子電極とを備え、前記一対の放電電極は金または金と樹脂との混合物である過電圧保護部品である。
【００１０】
この構成により、請求項１に記載の発明は、大量生産に適したセラミックを焼成して素体を得る工法を用いながらも、放電電極に用いた金がセラミックの焼成時に発生する残留物と反応することがないので放電特性の劣化を防止することができるという作用効果を有する。
【００１１】
なお、金は化学的に非常に安定した物質であり、酸化すると不都合が生じる場所に用いることは知られている。このため、プリント基板などの電極の表面に金めっきを施す技術のように外気に接する場所に金を用いることは広く使用されている。
【００１２】
これに対し、本発明は、セラミックからなる素体の内部に設けられ、外気と遮断され、酸化の心配をする必要のないと思われる放電空洞部であっても、酸化等の反応が生じる可能性があるという新たな知見に基づくものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、特に、前記放電電極にロジウムが添加されているものである。ここで、ロジウムを添加しない場合には、素体のセラミックを焼成する際に放電電極中の金が粒成長し、金が粒成長をすると放電電極の表面が平坦化し、放電が起こり難くなる、という特性の劣化が生じてしまう。これに対し、ロジウムは、金の粒成長を抑制する作用を有するため、請求項２に記載の発明は、金の粒成長による放電電極の平坦化を防止することができ、放電特性を良好にすることができるという作用効果を有する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、特に、前記端子電極は銀または銀と樹脂とからなり、前記放電電極と前記端子電極との間に金と銀との合金を有する合金部を設けたものである。
【００１５】
金を含む放電電極と、金と銀との合金を含む合金部は、密着性に優れ、両者の接続信頼性は高いものとなる。また、銀を含む端子電極と合金部とにおいても両者は密着性に優れ、接続信頼性も高いものとなる。このことから理解できるように、請求項３に記載の発明は、電気的な接続信頼性に優れるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の過電圧保護部品は、放電電極に金を用いることにより放電電極が酸化等の反応をして放電特性が劣化することを防止する効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における過電圧保護部品の正面断面図
【図２】同過電圧保護部品の製造方法を示す図
【図３】同過電圧保護部品の製造方法を示す図
【図４】本発明の実施の形態３における過電圧保護部品の正面断面図
【図５】同過電圧保護部品の製造方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、特に、請求項１に記載の発明について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態１における過電圧保護部品の正面断面図である。
【００２０】
素体１は絶縁体からなり、その外形は略直方体の形状であり、内部に空洞を有する構成である。素体１は内部で放電が生じても損傷がないことが求められ、耐熱、対熱衝撃に優れたセラミックを材料としている。
【００２１】
放電空洞部２は素体１の内部に形成された略直方体の空洞で、過電圧印加時にはこの空洞内に放電が生じることになる。
【００２２】
第１の放電電極３は、素体１の内部に設けられ、その一部が放電空洞部２に露出している。また、第２の放電電極４も、素体１の内部に設けられ、その一部が放電空洞部２に露出している。第１の放電電極３と第２の放電電極４は、放電空洞部２の内壁の内、一方が底面に、他方がこれに対向する天井面に形成され、互いに面方向で対向している。第１の放電電極３および第２の放電電極４は、金を用いている。
【００２３】
第１の端子電極５は素体１の外部に形成され、第１の放電電極３と電気的に接続しており、第２の端子電極６は素体１の外部に形成され、第２の放電電極４と電気的に接続している。
【００２４】
過電圧保護部品７は、以上の構成を有するものである。
【００２５】
次に、製造方法について図２および図３を用いて説明をする。図２および図３は本発明の実施の形態１における過電圧保護部品の製造方法を示す図であり、図２（ａ）〜図２（ｄ）、図３（ａ）〜図３（ｄ）はそれぞれその正面断面図、図２（ｅ）〜図２（ｈ）、図３（ｅ）〜図３（ｈ）はそれぞれの平面図である。
【００２６】
図２（ａ）、（ｅ）に示すように、先ず、未焼成のセラミックグリーンシートからなる第１の絶縁シート１１を準備する。
【００２７】
次に、図２（ｂ）、（ｆ）に示すように、第１の絶縁シート１１にペースト状の金と樹脂の混合物を印刷して第１の導電層１２を形成する。
【００２８】
次に、図２（ｃ）、（ｇ）に示すように、第１の絶縁シート１１上に、略中央部に長方形の開口部である放電空洞部１４を有する未焼成のセラミックグリーンシートからなる第２の絶縁シート１３を積層する。なお、第２の絶縁シート１３はセラミックペーストの印刷により形成してもよい。
【００２９】
次に、図２（ｄ）、（ｈ）に示すように、第１の絶縁シート１１と形状および材料が同様な第３の絶縁シート１５を準備する。
【００３０】
次に、図３（ａ）、（ｅ）に示すように、第３の絶縁シート１５の上面にペースト状の金と樹脂の混合物を印刷して第２の導電層１６を形成する。
【００３１】
次に、図３（ｂ）、（ｆ）に示すように、図２（ｃ）、（ｇ）の工程終了後の生成物に、図３（ａ）、（ｅ）の工程終了後の生成物を上下を反転させて積層させる。即ち、第２の導電層１６が放電空洞部１４に向くような方向にして積層する。また、このとき、第１の導電層１２と第２の導電層１６とは、互いに反対方向に伸びるような方向にしておく。即ち、第１の導電層１２が第１の絶縁シート１１の右側の端面まで伸びる方向にしているときは、第２の導電層１６は、これとは逆の左側の端面まで伸びる方向にする。
【００３２】
次に、図３（ｂ）、（ｆ）の状態で、焼成を行う。これにより、図３（ｃ）、（ｇ）に示すように第１の絶縁シート１１、第２の絶縁シート１３および第３の絶縁シート１５が一体化し、素体１になる。また、第１の導電層１２は第２の放電電極４に、第２の導電層１６は第１の放電電極３になる。このとき、第１の導電層１２と第２の導電層１６に含まれた樹脂が、焼成による蒸発等によって、第１の導電層１２および第２の導電層１６から消失し、第１の放電電極３および第２の放電電極４は金により形成されたものとなる。
【００３３】
次に、図３（ｄ）、（ｈ）に示すように、素体１の端面の内、第１の放電電極３が露出する端面に第１の端子電極５を、第２の放電電極４が露出する端面に第２の端子電極６をそれぞれ形成する。第１の端子電極５および第２の端子電極６は、銀と樹脂の混合物を印刷し、これを焼成して得られる。なお、実装性等を考え、第１の端子電極５、第２の端子電極６の表面にニッケルめっき層、さらにスズめっき層を形成してもよい。また、第１の端子電極５および第２の端子電極６は、薄膜工法などにより、銀で形成してもよい。
【００３４】
以上の工程により、過電圧保護部品７を得ることができる。
【００３５】
なお、量産性を考え、図３（ｃ）、（ｇ）に行う焼成の工程の前までは、大きな第１の絶縁シート１１等を用い、一度に複数の過電圧保護部品をつくるように製造し、焼成の工程の直前に、個片の過電圧保護部品に分割して、以降の製造工程を行うようにしてもよい。
【００３６】
また、第１の放電電極３および第２の放電電極４を印刷工法による金で形成したが、焼成時の温度をさげることにより、金と樹脂の混合物とすることもできる。また、金で形成する場合には、スパッタなどの薄膜工法で形成することができる。
【００３７】
さらに、第１の放電電極３および第２の放電電極４を放電空洞部２を介して厚み方向で互いに対向させる構成としたが、第１の放電電極３および第２の放電電極４を放電空洞部２における同一面に形成し、互いの先端でギャップを介して対向させる構成にしてもよい。
【００３８】
以上のように構成され、製造された過電圧保護部品７の動作について、以下、説明をする。
【００３９】
過電圧から保護したい電子部品に電圧を印加する側に第１の端子電極５を、そして、グランド側に第２の端子電極６を接続しておく。なお、接続は逆でも構わない。この状態において、通常の電圧が印加されているときには、放電空洞部２により隔てられている第１の放電電極３と第２の放電電極４間に放電は生じず、電気は電子部品に流れる。
【００４０】
しかし、過電圧が印加された場合には、第１の放電電極３と第２の放電電極４間に放電が生じ、このときには過電圧保護部品７を過電圧による電気が流れ、電子部品には過電圧による電流が流れないので、電子部品を過電圧から保護することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態１の過電圧保護部品は、セラミックを焼成することによって得られた素体１と、素体１の内部に形成された放電空洞部２と、放電空洞部２で互いに間隔を隔てて形成された第１の放電電極３および第２の放電電極４と、素体１の外部に形成され第１の放電電極３および第２の放電電極４とそれぞれ電気的に接続する第１の端子電極５および第２の端子電極６とを備え、第１の放電電極３および第２の放電電極４は金または金と樹脂との混合物で構成されたものであり、この構成により、第１の放電電極３および第２の放電電極４がセラミックを焼成することにより発生する残留物と反応することがないので放電特性の劣化を防止することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、特に、請求項２に記載の発明について説明する。
【００４３】
実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、第１の放電電極３および第２の放電電極４に対し、ロジウムが添加されている点である。その他は、実施の形態１と同様であり、図１および図２の図面は、実施の形態２においても適用できる。
【００４４】
ロジウムを添加することにより、第１の放電電極３および第２の放電電極４の表面の平坦化を防止することができる。放電は、尖った部分から生じ易いので第１の放電電極３および第２の放電電極４の表面が平坦になると放電し辛くなるが、ロジウムを添加することでこれを防止することができる。ロジウムの添加と第１の放電電極３および第２の放電電極４の表面の平坦化については、以下のメカニズムによるものであると発明者らは推測している。
【００４５】
ロジウムは、融点が高く、しかも、金と固溶体を形成するものが重量比で精々１０％程度であるので、セラミックの焼成工程においてもロジウム粒子として存在するものが多数を占める。従って、金粒子の周りにロジウム粒子が存在し、これにより金粒子間における結晶の粒成長が妨げられると考えられる。そして、粒成長が抑制されると細かな粒子が多く存在する状態になり、第１の放電電極３および第２の放電電極４の表面の平坦化が抑制されると考えられる。
【００４６】
なお、ロジウムの配分は、重量比で、金の０．５％としているが、これに限られるものではなく、０．２〜１．５％、より好ましくは０．３〜１．０％が適当である。
【００４７】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、特に、請求項３に記載の発明について説明する。
【００４８】
図４は、本発明の実施の形態３における過電圧保護部品の正面断面図である。
【００４９】
実施の形態３が実施の形態２と異なる点は、第１の放電電極３と第１の端子電極５との間に合金部８を、第２の放電電極４と第２の端子電極６との間に合金部９を形成したものである。
【００５０】
この合金部８および合金部９は、ともに、金と銀の合金を有するものである。その製造方法は、基本的に実施の形態１の場合と同様であるが、以下に、相違点について説明をする。
【００５１】
まず、実施の形態１における図２（ｂ）、（ｆ）の工程が、図５（ａ）、（ｃ）および図５（ｂ）、（ｄ）の工程に置き換える点が最初の相違点である。
【００５２】
図５（ａ）、（ｃ）において、第１の絶縁シート１１上に第１の導電層１２を塗布する。このとき第１の絶縁シート１１には、実施の形態１と同様に未焼成のセラミックシートを用いている。第１の導電層１２は、金と樹脂にロジウムを添加したもので、これをペースト状態にして印刷している。このとき、実施の形態１においては、第１の絶縁シート１１の上面における右端まで第１の導電層１２を印刷しているが、実施の形態３においては、右端までは塗布せず、右端までの間に塗布しない領域を設けておく。
【００５３】
図５（ｂ）、（ｄ）では、上記の第１の導電層１２を塗布しなかった第１の絶縁シート１１の上面の右端に合金層１７を印刷で塗布している。この合金層１７は、金と銀の合金と樹脂との混合物のペーストを塗布したものである。なお、後に行う焼成によって、合金層１７から樹脂を蒸発させている。
【００５４】
なお、合金部９は、焼成温度を下げることにより、金と銀の合金と樹脂との混合物とすることができる。また、第２の放電電極４が金にロジウムを添加しているものであることに合わせ、合金部９は、金と銀の合金にロジウムを添加したものとしてもよい。
【００５５】
もう一つの実施の形態３が実施の形態１の製造方法と異なる点は、最初の相違点と同様に図３（ａ）、（ｅ）が相違することである。実施の形態１の図３（ａ）、（ｅ）の工程においても第１の相違点と同様に第２の導電層１６を第３の絶縁シート１５の上面の右端まで印刷、塗布せず、この塗布しなかった領域に合金層１７を印刷、塗布することである。この工程は、図５（ａ）、（ｃ）および図５（ｂ）、（ｄ）において、第１の絶縁シート１１を第３の絶縁シート１５に、そして第１の導電層１２を第２の導電層１６に置き換えたものとなる。
【００５６】
以上の構成および製造方法で得られた過電圧保護部品は、金を含有する第１の放電電極３と銀を含有する第１の端子電極５との間に金と銀との合金を含有する合金部８を備え、同様に第２の放電電極４と第２の端子電極６との間に合金部９とを備えているので、第１の放電電極３と合金部８との密着性、合金部８と第１の端子電極５との密着性、第２の放電電極４と合金部９との密着性、および合金部９と第２の端子電極６との密着性に優れるので、第１の放電電極３と第１の端子電極５間、および第２の放電電極４と第２の端子電極６との間の電気的な接続信頼性が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明にかかる過電圧保護部品は、放電電極の酸化等による放電特性の劣化を防止することができ、様々な電気機器および電子機器に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  素体
２  放電空洞部
３  第１の放電電極
４  第２の放電電極
５  第１の端子電極
６  第２の端子電極
７  過電圧保護部品
８  合金部
９  合金部
１１  第１の絶縁シート
１２  第１の導電層
１３  第２の絶縁シート
１４  放電空洞部
１５  第３の絶縁シート
１６  第２の導電層
１７  合金層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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