(57)【要約】  放電開始電圧を低め得る、ＥＳＤ保護装置を提供する。  セラミック多層基板２と、セラミック多層基板２のある高さ位置において、先端４ａ，５ａ同士が対向するように設けられた第１，第２の放電電極４，５とを備え、第１，第２の放電電極４，５が、金属と、セラミック多層基板２を得るための焼成時の温度における収縮率が該金属よりも小さい収縮抑制材料とを含む、ＥＳＤ保護装置１。
2014181613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック多層基板と、
前記セラミック多層基板のある高さ位置において、先端同士が対向するように設けられた第１，第２の放電電極とを備え、
前記第１，第２の放電電極が、金属と、セラミック多層基板を得るための焼成時の温度における収縮率が該金属よりも小さい収縮抑制材料とを含む、ＥＳＤ保護装置。
【請求項２】
前記収縮抑制材料が、前記第１，第２の放電電極に含有されている金属よりも焼結温度が高い無機物質からなる、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項３】
前記収縮抑制材料が、半導体である、請求項１または２に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項４】
前記収縮抑制材料が絶縁性材料である、請求項１または２に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項５】
前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とに連なるように前記セラミック多層基板内に配置されている補助電極をさらに備え、該補助電極が、絶縁性材料によりコーティングされた導電性材料を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項６】
前記補助電極が、セラミック材料をさらに含む、請求項５に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項７】
前記セラミック材料が、半導体セラミックスである、請求項６に記載のＥＳＤ保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ−Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；静電気放電）から電子機器を保護するためのＥＳＤ保護装置に関し、より詳細には、第１，第２の放電電極の先端同士がセラミック多層基板内で対向しているＥＳＤ保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＳＤ保護装置では、より低い電圧のＥＳＤから電子機器を保護することが求められている。下記の特許文献１には、放電開始電圧を低め得るＥＳＤ保護装置が開示されている。特許文献１，２では、セラミック多層基板内に、少なくとも一対の放電電極が配置されている。少なくとも一対の放電電極の先端同士がギャップを隔てて対向されている。また、放電電極間を接続するように、非導電性材料でコーティングされた導電性材料とセラミック材料とを含む補助電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００８／１４６５１４
【特許文献２】ＷＯ２００９／１３６５３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＥＳＤ保護装置では、セラミック多層基板を得るための焼成時に放電電極が大きく収縮しがちであった。そのため、放電電極の先端間のギャップが拡がり、放電開始電圧が高くなるという問題があった。【０００５】
本発明の目的は、放電開始電圧を低めることを可能とする、ＥＳＤ保護装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＥＳＤ保護装置は、セラミック多層基板と、第１，第２の放電電極とを備える。第１，第２の放電電極は、前記セラミック多層基板のある高さ位置において、先端同士が対向するように設けられている。本発明では、前記第１，第２の放電電極が、金属と、セラミック多層基板を得るための焼成時の温度における収縮率が該金属よりも小さい収縮抑制材料とを含む。【０００７】
本発明に係るＥＳＤ保護装置では、好ましくは、前記収縮抑制材料が、前記第１，第２の放電電極に含有されている金属よりも焼結温度が高い無機物質からなる。【０００８】
本発明に係るＥＳＤ保護装置において、上記収縮抑制材料は半導体により形成されていてもよい。その場合には、放電開始電圧をより一層効果的に低めることができる。【０００９】
本発明に係るＥＳＤ保護装置では、上記収縮抑制材料は絶縁性材料であってもよい。【００１０】
本発明に係るＥＳＤ保護装置では、好ましくは、前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とに連なるように前記セラミック多層基板内に配置されている補助電極をさらに備え、該補助電極が、絶縁性材料によりコーティングされた導電性材料を含む。この場合には、放電開始電圧をより一層低めることができる。【００１１】
上記補助電極は、さらにセラミック材料を含んでいてもよく、より好ましくは半導体セラミックスからなるセラミック材料が含まれていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るＥＳＤ保護装置では、第１，第２の放電電極が収縮抑制材料を含むため、セラミック多層基板を得るための焼成に際し、第１，第２の放電電極の収縮を抑制することができる。従って、第１，第２の放電電極の先端同士が対向している場合、焼成に際して拡がり難い。よって、放電開始電圧を効果的に低めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るＥＳＤ保護装置の要部を示す部分拡大正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。
【００１６】
ＥＳＤ保護装置１は、セラミック多層基板２を有する。セラミック多層基板２は、本実施形態では、直方体状の形状を有する。セラミック多層基板２の内部には空洞部３が設けられている。
【００１７】
セラミック多層基板２内のある高さ位置の平面上に、第１の放電電極４と、第２の放電電極５とが形成されている。第１の放電電極４の先端４ａと、第２の放電電極５の先端５ａとが空洞部３内において対向している。先端４ａと先端５ａとが対向している部分が対向部である。
【００１８】
上記空洞部３は、セラミック多層基板２の焼成に際し消失する樹脂ペーストを用いて形成することができる。すなわち、セラミックグリーンシート積層体中に樹脂ペーストを添加しておき、セラミック多層基板を得るための焼成に際し、樹脂ペーストを消失させればよい。このような樹脂ペーストを構成する樹脂としては、焼成時に消失し得る適宜の樹脂を含むペーストを用いることができる。樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリル樹脂などを挙げることができる。なお、樹脂ペーストに代えて、カーボンやパラフィンなどの焼成時の温度で消失する他の材料を用いて空洞部を形成してもよい。
【００１９】
本実施形態では、第１，第２の放電電極４，５を接続するように、補助電極６が設けられている。図２に拡大して示すように、補助電極６は、導電性を有しない無機材料により表面をコーティングされた金属粒子６ａと、半導体セラミック粒子６ｂとが分散されている構造を有する。
【００２０】
図１に戻り、本実施形態では空洞部３の下方においては、下部シール層１０が設けられている。下部シール層１０上に、上述した補助電極６が形成されている。さらに、空洞部３の上面側には、上部シール層１１が設けられている。下部シール層１０及び上部シール層１１は、セラミック多層基板２を構成しているセラミックスよりも焼結温度が高いセラミックスからなる。なお、下部シール層１０及び上部シール層１１は必ずしも設けられずともよい。
【００２１】
第１の放電電極４は、図示されていない部分において、セラミック多層基板２の外表面に形成された第１の外部電極１２に電気的に接続されている。同様に、第２の放電電極５は、セラミック多層基板２の外表面に設けられた第２の外部電極１３に、図示しない部分において電気的に接続されている。
【００２２】
本実施形態のＥＳＤ保護装置１の特徴は、第１，第２の放電電極４，５が、金属と、収縮抑制材料とを含むことにある。収縮抑制材料は、セラミック多層基板２を得るための焼成時の温度における収縮率が放電電極に含まれている上記金属よりも小さい材料である。
【００２３】
上記収縮抑制材料としては、焼成時の温度における収縮率が上記放電電極４，５に含まれている金属よりも小さい限り、特に限定されない。焼成温度に耐え得るため、収縮抑制材料は、好ましくは、無機物質からなる。より好ましくは、収縮抑制材料は、半導体からなる。半導体からなる収縮抑制材料の場合、第１，第２の放電電極４，５の導電性が低くなり難い。半導体としては、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でもよい。また、これらの半導体のうち、１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２４】
もっとも、収縮抑制材料は、アルミナなどの絶縁性材料であってもよい。
【００２５】
本実施形態のＥＳＤ保護装置１では、上記収縮抑制材料が含有されているため、セラミック多層基板２を得るための焼成に際し、第１，第２の放電電極４，５が収縮し難い。そのため、第１の放電電極４の先端４ａと、第２の放電電極５の先端５ａとの間のギャップが焼成に際して拡がり難い。よって、放電開始電圧の上昇を抑制することができる。ひいては、放電開始電圧の低いＥＳＤ保護装置１を確実に提供することが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態では、上記補助電極６が設けられているため、それによっても放電開始電圧を低めることが可能とされている。
【００２７】
上記補助電極６は、本実施形態では、図２に拡大して示すように、導電性を有しない無機材料により表面をコーティングされた金属粒子６ａと、半導体セラミック粒子６ｂとが分散されている構造を有する。このような分散構造により、補助電極６が構成されている。補助電極６は、具体的には、導電性を有しない無機材料により表面がコーティングされた金属粒子６ａと、半導体セラミック粒子６ｂと、バインダーとを含むペーストを印刷し、焼き付けることにより形成され得る。
【００２８】
なお、上記補助電極６は、導電性を有しない無機材料によりコーティングされた導電性材料のみを含んでいてもよく、その場合においても、放電開始電圧を効果的に低めることができる。好ましくは、上記のように、補助電極６は、導電性を有しない無機材料によりコーティングされた導電性材料と、セラミック材料とを含むことが望ましく、より好ましくは上記のように、導電性を有しない無機材料によりコーティングされた導電性材料と、半導体セラミックスとを含むことが望ましい。それによって、放電開始電圧をより一層低めることができる。
【００２９】
なお、図１では、第１の放電電極４と第２の放電電極５、すなわち一対の放電電極４，５を示したが、本発明におけるＥＳＤ保護装置では、複数対の放電電極が配置されていてもよい。その場合においても、本発明に従って、各放電電極が収縮抑制材料を含有していれば、放電開始電圧を効果的に低めることができる。
【００３０】
さらに、ＥＳＤ保護装置１では、セラミック多層基板２の１つの高さ位置において第１，第２の放電電極４，５が対向されていたが、複数の高さ位置において、それぞれ、少なくとも一対の放電電極が対向するように設けられていてもよい。すなわち、第１，第２の放電電極４，５に加えて、他の高さ位置で対向している放電電極対が設けられていてもよい。
【００３１】
上記セラミック多層基板を構成するセラミック材料については、ＢＡＳ材に限らず、フォルステライトにガラスを加えたものや、ＣｕＺｒＯ３にガラスを加えたセラミックスなどを適宜用いることができる。
【００３２】
補助電極６に用いる半導体材料は炭化ケイ素に限定されず、炭化チタンなどの炭化物、窒化チタンなどの窒化物、ケイ化チタンなどのケイ化物、ホウ化チタンなどのホウ化物、酸化鉛などの酸化物を用いてもよい。また、半導体セラミックスは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
また、放電電極４，５や外部電極を形成する金属材料についても特に限定されない。Ｃｕに限らず、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗまたはこれらを主体とする合金を用いてもよい。さらに、電極材料として、ＳｉＣなどの半導体材料を用いてもよい。
【００３４】
上記導電材料をコートしている非導電性の材料については、導電性を有しない限り特に限定されない。好ましくは、無機材料が用いられる。無機材料としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２などが挙げられる。あるいは、ＢＡＳ材などの混合剤を用いてもよい。
【００３５】
次に、具体的な実験例につき説明する。
【００３６】
（セラミックグリーンシート）
Ｂａ、Ａｌ及びＳｉを中心とする組成からなる材料であるＢＡＳ材をセラミック材料として用意した。ＢＡＳ材を構成するセラミック粉末に有機溶媒としてトルエンを加え混合し、さらにバインダー及び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５０μｍのマザーのセラミックグリーンシートを得た。
【００３７】
（補助電極用ペースト）
Ａｌ２Ｏ３でコーティングされた平均粒径約２μｍのＣｕ粉末と、平均粒径約０．５μｍのＳｉＣ粉を重量比１対１０の割合で配合し、さらにバインダー樹脂及び溶剤を添加し、混合した。このようにして、補助電極用ペーストを得た。なお、この補助電極用ペーストにおいては、バインダー樹脂と溶剤とが２０重量％を占め、残りの８０重量％をＣｕ粉末及びＳｉＣ粉末が占めている、各成分を配合した。
【００３８】
（放電電極用ペースト）
平均粒径約２μｍのＣｕ粉末と、収縮抑制材料としての無機粉末としてＡｌ２Ｏ３粉末とを下記の表１に示す割合で秤量し、さらにバインダー樹脂及び有機溶剤を添加し、混合し、ペーストＮｏ１〜１０の放電電極用ペーストを得た。なお、使用したＡｌ２Ｏ３粉末の平均粒径は約０．５μｍである。
【００３９】
上記のようにして得た放電電極用ペーストでは、バインダー樹脂及び有機溶剤が２０重量％を占め、残りの８０重量％が、Ｃｕ粉末及びＡｌ２Ｏ３粉末からなる。
【００４０】
【表１】
2014181613.tif 000003
【００４１】
（空洞形成用ペースト）
空洞部３を形成するための樹脂ペーストとして、平均粒径１μｍの架橋アクリル樹脂ビーズ４０重量％と、エチルセルロースをジヒドロターピニルアセテートに溶解して作製した有機ビヒクル６０重量％とを調合し、混練したものを用いた。
【００４２】
（製造工程）
以下の製造工程においては、個々のＥＳＤ保護装置のセラミック多層基板単位の積層体を得るまでの工程はマザーの状態で行った。
【００４３】
すなわち、マザーのセラミックグリーンシート上に、補助電極用ペーストを、スクリーン印刷により印刷した。次に、放電電極用ペーストを印刷し、第１，第２の放電電極部分を形成した。ここでは、放電電極の幅が１００μｍ、第１，第２の放電電極間のギャップの寸法が３０μｍとなるように放電電極用ペーストを印刷した。さらに、空洞部を形成するための樹脂ペーストを塗布した。
【００４４】
しかる後、上記補助電極用ペースト、第１，第２の放電電極用ペースト及び樹脂ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートの上下に、マザーのセラミックグリーンシートを複数枚積層し、圧着した。このようにして、厚み０．３ｍｍのマザーの積層体を得た。
【００４５】
上記マザーの積層体を厚み方向に切断し、個々のＥＳＤ保護装置単位のセラミック積層体を得た。このようにして、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×厚み０．３ｍｍのセラミック積層体を得た。しかる後、外部電極を形成するための導電ペーストをセラミック積層体の両端面に塗布した。
【００４６】
次に、上記セラミック積層体を窒素ガス中で焼成し、ＥＳＤ保護装置１を得た。すなわち、セラミック積層体を焼成し、セラミック多層基板２を得るとともに、樹脂ペーストを消失させ空洞部３を形成した。また焼成により、補助電極用ペースト及び放電電極用ペーストを焼き付け、補助電極６及び第１，第２の放電電極４，５を形成した。
【００４７】
上記のようにして、ＥＳＤ保護装置を作成した。
【００４８】
なお、放電電極用ペーストとしては、上述した表１に記載のペーストナンバー１〜１０をそれぞれ用い、試料番号１〜１０のＥＳＤ保護装置を作成した。
【００４９】
上記のようにして得たＥＳＤ保護装置各１００個につき、放電応答性を評価した。すなわち、ＩＤＣ６１０００−４−２に定められている静電気放電イミュニティ試験により、放電応答性を評価した。保護回路側で検出されたピーク電圧の大きさに応じて、下記の評価記号により判定した。結果を下記の表２に示す。
【００５０】
△：ピーク電圧が７００Ｖ以上、放電応答性が良好
○：ピーク電圧が５００Ｖ以上７００Ｖ未満、放電応答性がより良好
◎：ピーク電圧が５００Ｖ未満、放電応答性が特に良好
【００５１】
また、セラミックグリーンシートに第１，第２の放電電極を形成するための放電電極用ペーストを印刷した後、放電電極間のギャップの寸法を実際に６カ所で測定し、平均値を求めた。すなわち、設計値が３０μｍであるのに対し、実際に印刷された印刷後ギャップの寸法を求めた。結果を下記の表２に示す。
【００５２】
さらに、焼成後に最終的に得られたＥＳＤ保護装置各１０個を抜き取り、研磨により放電部を露出させた。露出した放電電極間のギャップを測定した。１０個のギャップの平均値及び最大値を求めた。結果を下記の表２に示す。
【００５３】
【表２】
2014181613.tif 000004
【００５４】
表２から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３を含有させない場合に比べ、Ａｌ２Ｏ３を含有させることにより、ギャップの拡大を抑制し、しかも放電応答性を高め得ることができる。なお、Ａｌ２Ｏ３粉末は、Ｃｕ粉末とＡｌ２Ｏ３粉末の合計１００重量％中、２〜１５重量％の範囲であることがより望ましいことがわかる。これは、この範囲内であれば、収縮を抑制して放電応答性を高め、さらに絶縁物であるＡｌ２Ｏ３の含有割合が多くなりすぎないため、放電応答性が良好であるためと考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１…ＥＳＤ保護装置
２…セラミック多層基板
３…空洞部
４，５…放電電極
４ａ，５ａ…先端
６…補助電極
６ａ…金属粒子
６ｂ…半導体セラミック粒子
１０…下部シール層
１１…上部シール層
１２…第１の外部電極
１３…第２の外部電極
【図１】
2014181613.tif 000005
【図２】
2014181613.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月2日(2015.9.2)
【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】
セラミック多層基板と、
前記セラミック多層基板のある高さ位置において、先端同士が対向するように設けられた第１，第２の放電電極とを備え、
前記第１，第２の放電電極が、金属と、セラミック多層基板を得るための焼成時の温度における収縮率が該金属よりも小さい収縮抑制材料とを含み、
前記収縮抑制材料が、前記第１，第２の放電電極に含有されている金属よりも焼結温度が高い無機物質からなる、ＥＳＤ保護装置。
【請求項２】
前記収縮抑制材料が、半導体である、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項３】
前記収縮抑制材料が絶縁性材料である、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項４】
前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とに連なるように前記セラミック多層基板内に配置されている補助電極をさらに備え、該補助電極が、絶縁性材料によりコーティングされた導電性材料を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項５】
前記補助電極が、セラミック材料をさらに含む、請求項４に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項６】
前記セラミック材料が、半導体セラミックスである、請求項５に記載のＥＳＤ保護装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月31日(2016.8.31)
【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】
セラミック多層基板と、
前記セラミック多層基板のある高さ位置において、先端同士が対向するように設けられた第１，第２の放電電極とを備え、
前記第１，第２の放電電極が、金属と、セラミック多層基板を得るための焼成時の温度における収縮率が該金属よりも小さい収縮抑制材料とを含み、
前記収縮抑制材料が、前記第１，第２の放電電極に含有されている金属よりも焼結温度が高い無機物質からなり、前記収縮抑制材料が絶縁性材料である、ＥＳＤ保護装置。
【請求項２】
前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とに連なるように前記セラミック多層基板内に配置されている補助電極をさらに備え、該補助電極が、絶縁性材料によりコーティングされた導電性材料を含む、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項３】
前記補助電極が、セラミック材料をさらに含む、請求項２に記載のＥＳＤ保護装置。
【請求項４】
前記セラミック材料が、半導体セラミックスである、請求項３に記載のＥＳＤ保護装置。
【国際調査報告】
2014181613.tif 000007
2014181613.tif 000008