(57)【要約】      （修正有）【課題】低いコストで製造し易い過電圧保護素子の材料及び製造方法を提供する。【解決手段】所定の割合で非導体粉末と、金属導体粉末と、粘着剤とを均一に混合させ材料ペーストを形成する工程と、基板上にその材料ペーストを印刷する工程と、その基板に焼成処理をおこなう工程により過電圧保護素子を製作する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導体粉末と、
金属導体粉末と、
粘着剤と
を含む過電圧保護素子の材料。
【請求項２】
上記非導体粉末の粒径は１〜５０μｍである請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項３】
上記金属導体粉末の粒径は０.０１〜５μｍである請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項４】
上記粘着剤はガラス粉末を含む請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項５】
上記粘着剤は高分子樹脂溶液を含む請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項６】
上記粘着剤はガラス粉末と高分子樹脂溶液とを含む請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項７】
上記非導体粉末は高融点を有する炭化物である請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項８】
上記高融点を有する炭化物は炭化珪素（ＳｉＣ）である請求項７に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項９】
上記非導体粉末は高融点を有する酸化物である請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項１０】
上記高融点を有する酸化物はアルミナ(Ａｌ２Ｏ３）である請求項９に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項１１】
上記非導体粉末は高温のガラス粉末である請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項１２】
上記高温のガラス粉末は、ＳｉＯ２の含有量が９０％以上になるガラス粉末である請求項１１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項１３】
上記金属導体粉末は、アルミ、金、ニッケル、銅、クロム、鉄、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、鉛、イリジウム、チタン、銀、パラジウム、白金、及びタングステンからなる群や、その混合物、その合金より選ばれるものである請求項１に記載の過電圧保護素子の材料。
【請求項１４】
非導体粉末と、金属導体粉末と、粘着剤とを所定の割合で均一に混合して、材料ペーストを形成する工程と、
基板に上記材料ペーストを印刷する工程と、
上記基板を焼成処理させる工程と
を含む過電圧保護素子を製造する方法。
【請求項１５】
上記基板に上記材料ペーストを印刷する上記工程は、
上記基板に第一の電極と一第二の電極を形成する工程と、
上記基板に上記材料ペーストを印刷して、上記材料ペーストを上記第一の電極と上記第二の電極に部分的に重なるようにする工程と
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記基板に上記材料ペーストを印刷する工程は、
上記基板に第一の電極を形成する工程と、
上記材料ペーストを上記基板に印刷して、上記材料ペーストが上記第一の電極に部分的に重なるようにする工程と、
上記基板に第二の電極を生成して、上記第二の電極が上記材料ペーストと部分的に重なるようにする工程と
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
上記粘着剤がガラス粉末である場合、その焼成処理は３００℃〜１２００℃で行われる請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
上記粘着剤が高分子樹脂溶液である場合、その焼成処理は室温から６００℃の間で行われる請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
上記粘着剤がガラス粉末及び高分子樹脂溶液である場合、その焼成処理は３００℃〜６００℃で行われる請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
第一の電極と、
第二の電極と、
上記第一の電極と上記第二の電極の間に接続され、且つ請求項１ないし請求項１３に記載の過電圧保護素子の材料を用いて焼成処理して生成された多孔構造と
を含む過電圧保護素子。
【請求項２１】
上記多孔構造における孔隙は１０μｍ以下になる請求項２０に記載の過電圧保護素子。
【請求項２２】
上記多孔構造における孔隙は多孔構造の体積の５％〜９０％を占める請求項２０に記載の過電圧保護素子。
【請求項２３】
基板をさらに含み、上記第一の電極と上記第二の電極とは隙間を隔て上記基板に付着すると共に、上記多孔構造は上記第一の電極と上記第二の電極の一部の上方、及び上記隙間に付着する請求項２０に記載の過電圧保護素子。
【請求項２４】
基板をさらに含み、上記第一の電極は上記基板に付着し、上記多孔構造は上記基板と上記第一の電極との上に付着し、上記第二の電極は上記基板と上記多孔構造の上方に付着する請求項２０に記載の過電圧保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電圧保護素子の材料と構造に関する。さらに、本発明は、この過電圧保護素子を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、過電圧保護素子は、正常状態で保護しようとするシステムと並列接続されて、高インピーダンスの状態でグランドに接続される。異常な電荷がこの素子に入ると（過電圧が生じる）、高インピーダンスから瞬間的に低インピーダンスになって、この異常な侵入したエネルギーをグランドに導入させる。
【０００３】
高インピーダンスから瞬間的に低インピーダンスになることは、素子の作動とも言われる。その時に観察された電圧は、破壊電圧(ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  ｖｏｌｔａｇｅ)と言われるが、トリガー電圧(ｔｒｉｇｇｅｒ  ｖｏｌｔａｇｅ）とも言われる。
【０００４】
先端放電の原理とは、電荷が一つの導体から他の導体に飛び、通常はトリガー電圧が二つの導体におけるギャップ（ｇａｐ）の縮小に伴って減少することである。
【０００５】
ガス放電管(ｇａｓ  ｔｕｂｅ)は、過電圧エネルギーによって電極の表面で先端放電現象を発生させ、所定のガスを、通常はアルゴンを、グランドへ導入する。つまりこの電極の表面とグランドとの間は中空のガス室である、汎用される過電圧保護素子である。放電動作によるトリガー電圧は、この電極とグランドとのギャップによることになる。一般的には、ギャップが小さいほど、放電し易く、この時に観察されるトリガー電圧は小さくなる。ギャップが大き過ぎると、この電極に累積しなければならない電荷が多くなり、これにより放電するので、放電する時に観察されるトリガー電圧が大きくなる。素子と保護するシステムとが並列接続されているため、一般的には放電時のトリガー電圧が小さくなるほどよいと考えられるが、ガス放電管の放電ギャップはすべてミリメートル(ｍｍ)単位であって、放電点が一つだけしかないため、作動時のトリガー電圧が非常に高い。それと共に、このような素子が作動する時に、外側で「火花」が発生しないように、放電アークを一定の空間内に含む必要がある。これによって、丸筒のような各種形状の容器を用いて先端とグランドとを密閉する必要がある。また放電によって熱が発生するので、散熱のためにこの密閉した容器は通常大きい体積を有する。そのため、この素子はチップ（ｃｈｉｐ）化が難しく、現代による小型軽薄化の設計に用いることが難しいことは言うまでもない。
【０００６】
ところで、先端放電の原理を生かした保護素子と他の過電圧保護素子との最大の相違点は、放電する時に二つの電極間が中空状態になることである。この中空状態は、真空でもよいし、ガスでもよい。エネルギーが先頭から放出され、この中空を通ってグランドに入ることになり、何回作動するかにかかわらず、材料寿命における問題がほとんどない。市販の商品化された他の種類の保護素子を見ると、例えば、ダイオードや、酸化亜鉛（ＺｎＯ）抵抗器など、それらの主成分は半導体や半導体酸化物であり、エネルギーが半導体や半導体酸化物内に入る必要があるので、数回作動すると、破壊、インピーダンスの低下、漏れ電流の上昇、ショートなどのような現象がよく発生するから、使用寿命に制限がある。
【０００７】
従来技術１（本願の出願者による中華民国特開第２５３８８１号）においては、精密加工によって、対向する二つの電極の間に５〜３０μｍの電極隙間が形成される。即ち、放電ギャップが５〜３０μｍになる。放電エネルギーを、一方端の電極から中空ガス室を通って他方端の電極に放電させるようになる。この方法はガス放電管の縮小版に相当するが、素子毎における電極間の隙間が設計範囲内になるように、生産中に精密に加工したり制御する必要があり、その設備のコストと電極の隙間に制限がある。
【０００８】
従来技術２（本願の出願者による中華民国特開第４７５１８３号）においては、Ｐ-Ｎ界面を持つ材料を主なベースマトリクスとしている。よって、製作される素子における材料構造において、Ｐ−Ｎの混合した界面があり、一部の放電エネルギーがこの界面を通過し、つまりこのベースマトリクスの材料内部に入ることになる。Ｐ−Ｎ界面を持つ材料のすべてが放電エネルギーに耐えられるわけではないので、寿命が短いおそれがあり、コストを追加してこのベースマトリクスの材料を開発しなければならなくなる。
【０００９】
基本的には、この粉体材料は、Ｐ−Ｎ界面を有するので、「非導体」材料に属しない。
【００１０】
従来技術３（本願の出願者による米国特許ＮＯ.６６４５３９３）は、Ｐ−Ｎ界面を有する材料以外は、従来技術２と類似し、酸化亜鉛の抵抗器材料を使用するので、その特徴は上述の説明と同じである。実際にこの素子を製造する場合、酸化亜鉛の融点は約１７００℃であるため、長時間に亘って何回か放電によって衝撃を与えると、この酸化亜鉛材料が破壊されて熔解する場合があることが見られる。
【００１１】
基本的には、酸化亜鉛の抵抗器材料は非線形抵抗(ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有し可変抵抗材料(ｖａｒｉａｂｌｅ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ）に属するため、本発明における「非導体」材料には属さない。
【００１２】
従来技術４（米国特許Ｎｏ.５０６８６３４）に記載された材料は、導体粉末が絶縁の粘着剤（ｂｉｎｄｅｒ）に分散され、導体粉末が完全に粘着剤に被覆されて、導体粉末の間が粘着剤によって隔てられるような構造を有している。その放電メカニズムは、導体間にコントロールされる。つまり導体表面を完全に被覆する粘着剤層の厚さによって、放電電圧の大きさが決められる。このような方法によって得られる電流−電圧カーブ（Ｉ−Ｖ  ｃｕｒｖｅ）が、図１に示されている。
【００１３】
従来の抵抗器と同じように、その放電エネルギーは必ず両導体間にある粘着剤を通過し、粘着剤はこの放電エネルギーに耐えなければならない。この粘着剤が燃焼破壊され、元の絶縁した両導体の機能が失われ、素子がショートされてしまう可能性がある。
【００１４】
従来技術５（米国特許Ｎｏ.４７２６９９１）の特許に記載された材料は、導体や半導体粉体の表面全体に一つの絶縁層を被覆（ｃｏａｔｉｎｇ）させて、絶縁層の厚さをコントロールすることによって放電電圧を調整するものである。この絶縁層の厚さは数百オングストローム（ａｎｇｓｔｒｏｍｓ）以内であるので、このような材料構造は実用上いくつかの欠点を有する。まず、絶縁層の厚さが僅か数百オングストローム以内であるので、この厚さをコントロールすることは非常に難しい。カバーされた絶縁層が薄すぎると、素子がショートされてしまい、絶縁層の厚さが若干厚くなると、トリガー電圧が高められてしまう。これは、絶縁層を利用して導体や半導体粉体の表面を被覆させることによる欠点である。
【００１５】
従来技術６(米国特許Ｎｏ.５２９４３７４)における材料は、一つの絶縁層に被覆される導体粉末と、絶縁層に被覆されない半導体粉末との混合物によって構成され、その被覆厚さは７０オングストローム〜１ミクロンであり、その被覆材料として半導体を用いることができる。基本的には、これらの材料はすべて絶縁材料や半導体材料で、電流を通過させないようにし、高い抵抗になり、被覆層の厚さが直接に素子のトリガー電圧に影響を与えるから、厚さの均一性が非常に重要である。
【００１６】
また、各種の導体粉末や、半導体粉末、非導体粉末が粘着剤を含む可変抵抗材料に均一に混合されることは、幾つかの米国特許に記載されている。その特許番号は、ＮＯ.３６８５０２６、ＮＯ.３６８５０２８、ＮＯ.４９７７３５７、ＮＯ.５２６０８４８、ＮＯ.５３９３５９６、ＮＯ.５８０７５０９等である。これらの材料の破壊／トリガー特性が、構造ではなく、粉末の組成により、つまり放電によるエネルギーが、これらの粉体の内部を通過する。したがって、その原理は本発明に記載の内容と異なる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の一つの目的は、低いコストで製造し易い過電圧保護素子の材料、この材料を利用して製造される過電圧保護素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一つの実施態様によれば、過電圧保護素子の材料を提供する。この材料は、非導体粉末と、金属導体粉末と、粘着剤とを含む。
【００１９】
本発明の他の実施態様によれば、所定の割合で非導体粉末と、金属導体粉末と、粘着剤とを均一に混合させて材料ペースト(ｐａｓｔｅ)を形成する工程と、基板上にその材料ペーストを印刷する工程と、その基板に焼成処理を行う工程とを含む、過電圧保護素子を製造する方法を提供する。
【００２０】
本発明のまた他の実施態様によれば、第一の電極と、第二の電極と、この第一の電極とこの第二の電極の間に接続される多孔構造とを含む、過電圧保護素子を提供する。
【００２１】
本発明における材料と構造は、基本的に先端放電原理とガス放電素子の機構を微小化して、従来の商業化プロセスによって、トリガー電圧が低く寿命が長いチップ型の素子を製造することができる。
【００２２】
本発明により製造された過電圧保護素子によれば、精密な加工設備を使用することなく、電極のギャップを容易に５μｍ以下にすることができる、また放電点の数が非常に多いので、異常な電荷がシステムに入る時に生じる過電圧が大幅に低下される。
【００２３】
本発明における過電圧保護素子の材料とその焼成構造は、使用されるベースマトリクスが非導体材料に属し、Ｐ−Ｎ界面又はＰ粉体とＮ粉体の混合構造を有しないので、放電エネルギーが放電点だけで放出される。放電エネルギーは、本発明におけるベースマトリクスの界面に対しては、破壊の可能性がない。したがって、本発明により製造される素子を利用することによって、使用寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
図１は、従来技術である米国特許Ｎｏ.５０６８６３４に開示された材料構造の電流−電圧グラフを示す。
【００２５】
図２は、トランスミッション・ライン・パルス(ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｐｕｌｓｅ，ＴＬＰ）システムの回路を示す図である。
【００２６】
図３は、図２におけるＴＬＰシステムの等価回路を示す図である。
【００２７】
図４は、従来技術による、高融点の非導体を用いて材料を焼結して生成された緻密な構造、又は孔隙が極少な構造を示す写真である。
【００２８】
図５は、本発明における過電圧保護素子の材料を用いて焼成された多孔構造を示す写真である。
【００２９】
図６は、本発明における材料と構造における電流−電圧グラフを示す。
【００３０】
図７は、本発明における一実施態様の過電圧保護素子７０の正面図である。
【００３１】
図８は、図７における過電圧保護素子７０の側面図である。
【００３２】
図９は、本発明における一実施態様による電流−電圧グラフを示す。
【００３３】
図１０は、本発明における他の実施態様による過電圧保護素子１００の正面図である。
【００３４】
図１１は、図１０における過電圧保護素子１００の側面図である。
【００３５】
図１２は、本発明における他の実施態様による電流−電圧グラフを示す。
【００３６】
図１３は、本発明におけるまた別の実施態様による電流−電圧グラフを示す。
【符号の説明】
【００３７】
２１…被試験素子、２２…伝送線、２３…高電圧発生器、３１…パルス発生源、７０…過電圧保護素子、７１…アルミナ基板、７２…第一の電極、７３…第二の電極、７４…電極隙間、７５…材料（材料ペースト）、１００…過電圧保護素子、１０１…アルミナ基板、１０２…第一の電極、１０３…第二の電極、１０４…材料（材料ペースト）、ＳＷ１…スイッチ、ＳＷ２…スイッチ、ＲＨ…抵抗、ＲＬ…負荷抵抗
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
添付図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。これらの添付図面は、本発明を実施する好適な実施態様を説明するものである。但し、数種の実施態様によって例示されるが、本発明はこれらの実施態様に制限されない。
【００３９】
静電放電保護回路には、素子が一次破壊(ｆｉｒｓｔ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ)領域にあることにより、ＥＳＤ電流を排出するものが多い。素子はその一次破壊領域内にあっても損傷されない。この破壊領域には制限がある。この制限はいわゆる二次破壊(ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ)における特性であり、素子に外部から過度な(ｏｖｅｒｓｔｒｅｓｓ)電圧や電流が印加されることにより、素子が二次破壊領域に入ると、永久的な損害を受ける恐れがある。従って、二次破壊点における電流は、ＥＳＤ保護素子によるＥＳＤに耐え得る上限を示している。トランスミッション・ライン・パルス(ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ  ｐｕｌｓｅ，ＴＬＰ)システムは、素子や集積回路における二次破壊点の特性を測定するために特別に設計されたものであり、また高い電圧／電流による試験状態で素子の物理特性を分析することができる特殊な測量設備である。ＴＬＰシステムは、トランスミッション・ライン・パルスが発生する原理を応用して、単一で、且つエネルギーが上昇しつつあるパルスを提供する。図２と図３は、その原理及び等価回路図を示す。まずスイッチＳＷ１をオンしてスイッチＳＷ２をオフする状態で、高電圧発生器２３によって、抵抗ＲＨを介して高電圧を伝送線２２に提供する。次に、スイッチＳＷ２をオンし、充電された伝送線２２にパルスを生成し、被試験素子(ｄｅｖｉｃｅ  ｕｎｄｅｒ  ｔｅｓｔ，ＤＵＴ)２１に伝送し、オシロスコープによってＤＵＴ２１における電圧電流値を測量する。図３は、図２の等価回路図である。ある一定のパルス幅ｔを有するパルス発生源３１が、負荷抵抗ＲＬを介してエネルギーを被試験素子２１に与える。そして、オシロスコープ（図示されない）により被試験素子２１の電圧と電流値を測量する。
【００４０】
本発明において、図６、９、１２、１３の電流−電圧グラフは、いずれも図２と図３に示したＴＬＰシステムによって測定されたものである。
【００４１】
本発明における過電圧保護素子の材料は、少なくとも粒径が１〜５０μｍである非導体粉末と、粒径が０.０１〜５μｍである金属導体粉末と、粘着剤とを含む。この粘着剤はガラス(ｇｌａｓｓ)及び／又は高分子樹脂(ｐｏｌｙｍｅｒ ｒｅｓｉｎ)であってもよい。粘着剤がガラス粉末である場合、焼成処理は３００℃〜１２００℃で行われ、粘着剤が高分子樹脂である場合、焼成処理は室温から６００℃までの間で行われ、粘着剤がガラス粉末と高分子樹脂である場合、焼成処理は３００℃〜６００℃で行われる。上記材料を均一に混合した後に、焼成すること（ｆｉｒｉｎｇ）によって、孔隙が１０μｍ以下の多孔構造が形成される。孔隙は多孔構造の体積の約５％〜９０％を占める。金属導体粉末がこの非導体の表面に均一に付着して、ドット状に分布している。構造における金属導体を伝導媒体とすることによって、先端放電の方法で電流が連続的に飛び、それによって過電圧のエネルギーが、微小隙間の放電点のある材料構造を有する素子を通過する。
【００４２】
本発明の材料と構造によると、基本的には、先端放電原理とガス放電素子の機構を微小化して、従来の商業化プロセスによって、トリガー電圧が低く寿命が長いチップ型の素子を製造することができる。
【００４３】
本発明の材料は焼成され、製品されると多孔構造になり、金属導体は非導体の表面に均一に分布する。金属導体間の距離は０.１〜１０μｍになる。形成された多孔構造では、非導体粉末のスタック時に自然にスタック孔隙が生成される。構造の強度、つまり粉体間の接着力は、焼結(ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）により発生するのではなく、適当な適量の粘着剤で発生する。
【００４４】
本発明の材料において、非導体は高融点の酸化物や炭化物でもよい。このような高融点の非導体は、緻密な構造又は孔隙が非常に少ない構造に焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）させるために、図４に示す酸化亜鉛の抵抗器のように、１２００℃以上の高温を必要とする。また、高圧を印加する必要がある場合もあり、特殊な焼結プロセスまで要することもある。本発明によると、これらの非導体の焼結し難い特性を利用して、適当なガラスを選んで粉体と粉体の間における粘着剤として用いて、多孔構造を製造することができる。
【００４５】
例えば、分解温度が２６００℃程度である炭化珪素ＳｉＣは、厚膜（ｔｈｉｃｋ  ｆｉｌｍ）プロセスや積層（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ）プロセスでよく使われる製造温度の１２００℃以下では焼結現象を発生せず、パーティクル同士の間は適量且つ適当な粘着剤により粘着されて、多孔（ｐｏｒｏｕｓ）構造を形成する。適当な特性を持つ粘着剤を選んで、用量を調整して、粘着剤がこのベースマトリクスと金属導体の表面全体をカバーしないように、絶縁被覆膜（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）を形成する。
【００４６】
また、例えば、融点が約２０００℃であるアルミナＡｌ２Ｏ３は、厚膜プロセスでよく使われる焼成製造温度の１０００℃以下では焼結現象を発生せず、パーティクル同士の間は適量且つ適当な粘着剤により粘着されて、多孔構造を形成する。適当な特性を持つ粘着剤を選んで、用量を調整して、粘着剤がこの多孔構造と金属導体の表面全体をカバーしないように、絶縁被覆膜を形成する。
【００４７】
本発明の材料において、非導体粉末は高温のガラス粉末でもよい。例えば、ＳｉＯ２の含有量が９０％以上であるガラス粉末であってもよい。このガラス粉末における特性によると、厚膜プロセスや積層プロセスでよく使われる製造温度の１２００℃以下でも多孔性の構造が維持される。
【００４８】
本発明における材料において、金属導体粉末は、アルミ（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、鉛（Ｐｂ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、及びタングステン（Ｗ）などの金属や、その混合物又はその合金でもよい。これらの金属導体粉末がこの多孔構造の表面に均一に付着して、「放電点」即ち先端放電の場所となる。放電ギャップ、つまり各「放電点」の間の距離は、材料における金属導体粉末の用量と分散性によって決められる。本材料は、６００℃〜１２００℃で焼成して形成された放電の微小隙間が１０μｍ以下である場合が多く、１μｍにまでなる場合もある。また、提供される単位面積での放電点の数が非常に多いので、放電するのに必要な電圧値が大幅に減少される。
【００４９】
放電中には、放電エネルギーがベースマトリクスの表面における放電点に近づくか又は接触すると、放電が発生して、元の場所(ｓｏｕｒｃｅ)から「放電点」に導かれる。次に、この「放電点」から隣接する次の放電点に先端放電する。このように、他方の一端のグランドまで、連続的に先端放電する。
【００５０】
本発明における過電圧保護素子の材料と構造は、図５の写真に示すように、灰色部分が非導体とガラスであり、白色部分が金属導体であり、黒色部分がホールである。本発明における材料と構造は、図６のような電流−電圧グラフを有している。図中、Ｖｔはトリガー電圧、Ｖｃはクランプ(ｃｌａｍｐｉｎｇ）電圧である。
【００５１】
本発明における過電圧保護素子の破壊電圧を調整する方法は、以下のようになる。
【００５２】
１.孔隙率（即ち孔隙が多孔構造の体積を占めるパーセント）を調整する、つまり非導体粉末の用量、粒径のサイズと形状を調整する。
【００５３】
２.金属導体粉末の用量や粒径のサイズを調整する。これによって、この非導体表面に均一に付着している金属導体粉末間の距離を変化させてコントロールする。
【００５４】
３.粉末の接触状況と程度、つまり粉末の粒径と形状、及び粘着剤に（ガラス及び／又は高分子樹脂）カバーされた粉末の面積から調整する。ガラス材料の場合、転移点（ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と高温流動性と用量に関係し、高分子材料の場合、その流動性と用量に関係する。
【００５５】
図７と図８は、本発明における一実施態様による過電圧保護素子７０を示す正面図と側面図であり、本実施態様において、重量比が１０％のＡｇ粉末と、重量比が５０％のアルミナ粉末と、重量比が１０％のガラス粉末と、重量比が３０％のエチルセルロース樹脂溶液とを用い、３本ロール(３-ｒｏｌｌ  ｍｉｌｌ)で混練して、印刷可能な材料ペースト７５を形成する。
【００５６】
アルミナ基板７１には、まず１つの第一の電極７２と第二の電極７３を製造して、その後に電極隙間７４及びその付近にある第一の電極７２と第二の電極７３の一部に材料ペーストをカバーする。８５０℃で焼成してから、本発明における材料７５がアルミナ基板７１、第一の電極７２と第二の電極７３の上に付着される。第一の電極７２はシステムにおける回路に接続され、第二の電極７３はグランドに接続されて、この素子７０がシステム（図示されない）と並列接続されるようになる。異常なエネルギーがこのシステムに入ると、第一の電極７２から材料７５に導かれて、その後に材料７５の内部の微小隙間により放電されて、過電圧エネルギーを第二の電極７３に伝送してから、グランドに導入する。本実施態様における電流−電圧グラフは、図９のように示される。
【００５７】
図１０と図１１は、本発明における他の実施態様による過電圧保護素子１００を示す正面図と側面図であり、本実施態様において、材料ペースト１０４は前の実施態様における材料ペースト７５の成分と同じである。アルミナ基板１０１には、まず第一の電極１０２を製造する。次に第一の電極１０２の上に、本発明における材料ペースト１０４を印刷して、材料ペースト１０４の一部を電極１０２の上に付着させて、他の部分がアルミナ基板１０１の上に付着させる。最後に電極１０３を製造し、その一部を材料ペースト１０４に付着させ、他の部分をアルミナ基板１０１の上に付着させる。８５０℃で焼成した後、本発明における材料１０４は、アルミナ基板１０１及び第一の電極１０２の上に付着され、第二の電極１０３は材料１０４及びアルミナ基板１０１の上に付着される。第一の電極１０２はシステム（図示されない）における回路に接続され、第二の電極１０３はグランドに接続されて、この素子１００がシステムと並列接続されるようになる。異常なエネルギーがシステムに入ると、第一の電極１０２から材料１０４に導かれて、その後に材料１０４の内部における微小隙間により放電されて、過電圧エネルギーを第二の電極１０３に伝送してから、グランドに導入する。本実施態様における電流−電圧グラフは、図１２のように示される。
【００５８】
本発明におけるまた別の実施態様において、重量比が１５％の白金粉末と、重量比が４５％のアルミナ粉末と、重量比が１５％のガラス粉末と、重量比が２５％のエチルセルロース樹脂溶液とを用い、３本ロールで混練して、印刷可能な材料ペーストを形成し、上述の実施態様と同じ構造を製造する。本実施態様における電流−電圧グラフは、図１３のように示される。
【００５９】
以上のように、本発明による特色及び技術内容が充分に記載されたが、当業者は本発明の記載及び教示に基づいて、本発明の主旨を逸脱せずに、各種の改変や変更を行うことができる。したがって、本発明における保護範囲は記載された実施態様に限らず、これらの改変や変更も含むべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月27日(2006.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
従来技術１（本願の出願者による中華民国特許第Ｉ２５３８８１号）においては、精密加工によって、対向する二つの電極の間に５〜３０μｍの電極隙間が形成される。即ち、放電ギャップが５〜３０μｍになる。放電エネルギーを、一方端の電極から中空ガス室を通って他方端の電極に放電させるようになる。この方法はガス放電管の縮小版に相当するが、素子毎における電極間の隙間が設計範囲内になるように、生産中に精密に加工したり制御する必要があり、その設備のコストと電極の隙間に制限がある。