(57)【要約】【課題】小型でかつ１ｐＦ以下の極めて低い静電容量の静電気対策部品およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１１上に一端部がこの基板１１の中央部で対向すると共に他端部が基板１１の端部に至るように電極１２ａ，１２ｂを形成する。次に、電極１２ａ，１２ｂの一部を覆うと共に電極１２ａ，１２ｂの間を埋めるように電圧依存性抵抗体層１３を形成する。次いで、基板１１を焼成した後、端部に電極１２ａ，１２ｂと接続するように外部電極１４を形成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電率が５０以下の基板と、前記基板上で対向するように設けた少なくとも二つの電極と、前記電極の一部及び前記電極間を埋めるように設けた電圧依存性抵抗体層とを有する静電気対策部品。
【請求項２】
電極は櫛形である請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項３】
電圧依存性抵抗体層を完全に覆うように樹脂を主成分とするオーバーコート層を有する請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項４】
電圧依存性抵抗体層を基板と電極との間に設けた請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項５】
誘電率が５０以下の基板上に対向するように電極となる電極ペースト膜を少なくとも二ヵ所形成する第１の工程と、次に前記電極ペースト膜の一部及び前記電極ペースト膜間を埋めるように電圧依存性抵抗体層となるセラミックペースト膜を形成する第２の工程と、次いで焼成することにより電極と電圧依存性抵抗体層を形成する第３の工程と、その後前記電極と接続するように前記基板端面に外部電極を形成する第４の工程とを備えた静電気対策部品の製造方法。
【請求項６】
第３の工程後、電圧依存性抵抗体層を被覆するように樹脂ペーストを塗布する工程を有する請求項５に記載の静電気対策部品の製造方法。
【請求項７】
第１の工程において、基板と電極ペースト膜との間に電圧依存性抵抗体層となるセラミックペースト膜を設ける請求項５に記載の静電気対策部品の製造方法。
【請求項８】
第２の工程において、電圧依存性抵抗体層となるセラミックペースト膜を印刷形成した後、このセラミックペースト膜をプレスする請求項５に記載の静電気対策部品の製造方法。
【請求項９】
プレスの圧力を２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ２とする請求項８に記載の静電気対策部品の製造方法。
【請求項１０】
プレスをする際に加圧面の温度を５０〜２００℃とする請求項８に記載の静電気対策部品の製造方法。
【請求項１１】
プレスをする際の雰囲気を減圧雰囲気とする請求項８に記載の静電気対策部品の製造方法。
【請求項１２】
静水圧プレスを用いて等方的に２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスする請求項８に記載の静電気対策部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器を静電気から保護する静電気対策部品とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の電子機器の小型化、高性能化は急速に進み、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、その反面、電子機器や電子部品の耐圧は低下する。そのため、人体と電子機器の端子が接触した時に発生する静電気パルスによる破壊が増えてきている。
【０００３】
従来、このような静電気パルスへの対策として、バリスタ層と内部電極層とを交互に積層した積層バリスタが用いられている。
【０００４】
なお、積層バリスタに関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１６２３０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
データの送受信の高容量化、高速化に伴い、信号は高周波数化が加速され、ＧＨｚレベルになってきている。従って、静電気対策部品は信号の挿入損失を低下させないように、できる限り低静電容量であることが望ましい。しかしながら、積層バリスタは、静電容量が最小でも２ｐＦであり、ＧＨｚレベルの高周波帯では信号の伝送特性に悪影響を及ぼすという問題点を有していた。
【０００７】
そこで本発明は、静電容量の小さい静電気対策部品およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、誘電率が５０以下の基板と、前記基板上で対向するように設けた少なくとも二つの電極と、前記電極の一部及び前記電極間を埋めるように設けた電圧依存性抵抗体層とを有するものであり、有効電極面積が対向する電極厚み分のみとなり、静電容量の小さいものとなる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、電極は櫛形とするものであり、静電容量は小さく、静電気パルス耐量に優れたものとなる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、電圧依存性抵抗体層を完全に覆うように樹脂を主成分とするオーバーコート層を有するものであり、外部電極への選択的なメッキが可能となる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、電圧依存性抵抗体層を基板と電極との間に設けたものであり、静電気パルスに対する耐電圧が向上する。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、誘電率が５０以下の基板上に対向するように電極となる電極ペースト膜を少なくとも二ヵ所形成する第１の工程と、次に前記電極ペースト膜の一部及び前記電極ペースト膜間を埋めるように電圧依存性抵抗体層となるセラミックペースト膜を形成する第２の工程と、次いで焼成することにより電極と電圧依存性抵抗体層を形成する第３の工程と、その後前記電極と接続するように前記基板端面に外部電極を形成する第４の工程とを備えたものであり、静電容量の小さい静電気対策部品を得ることができる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、電圧依存性抵抗体層を被覆するように樹脂ペーストを塗布するものであり、外部電極への選択的なメッキが可能な静電気対策部品を得ることができる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、基板と電極との間に電圧依存性抵抗体層を設けるものであり、静電気パルスに対する耐電圧が向上する。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、電圧依存性抵抗体層となるセラミックペースト膜を印刷形成した後、このセラミックペースト膜をプレスするものであり、セラミックペースト膜をプレスすることによりセラミックペースト膜の密度が増加し、そして、焼成後の電圧依存性抵抗体層の密度が向上し緻密なものとなる。これにより、静電気パルスに対する耐電圧が向上する。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、プレスの圧力を２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ２とするものであり、好ましいプレス圧力値を提案するものである。
【００１８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、特に、プレスをする際に加圧面の温度を５０〜２００℃とするものであり、セラミックペースト膜を加熱してプレスすることによって、小さなプレス圧力でも密度の高いセラミックペースト膜が得られ、これにより、静電気パルスに対する耐電圧が向上する。
【００１９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、プレスをする際の雰囲気を減圧雰囲気とするものであり、減圧雰囲気中でプレスすることによって、プレス時のエアーの巻き込みを防止することができ、より密度の高いセラミックペースト膜が得られ、これにより、静電気パルスに対する耐電圧が向上する。
【００２０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、静水圧プレスを用いて２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスするものであり、通常の一軸プレス機に比べて、より等方的で均一な加圧ができ、より均一な密度のセラミックペースト膜が得られ、これにより、静電気パルスに対する耐電圧が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１，２，５に記載の発明について説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態１における静電気対策部品の断面図、図２は同上面図である。この静電気対策部品は、アルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率材料を用いた基板１１上に、Ａｇを主成分とする二つの電極１２ａ，１２ｂを所定の間隔で対向するように形成し、電極１２ａ，１２ｂの一部及び電極１２ａ，１２ｂの間を埋めるように金属酸化物を主成分とする電圧依存性抵抗体層１３を形成し、基板１１の端部に電極１２ａ，１２ｂと電気的に接続する外部電極１４を形成することで構成されている。
【００２３】
また図３〜図５は電極１２ａ，１２ｂを形成した基板１１の上面図である。
【００２４】
まず、図３〜図５に示すように基板１１上に、一端部がこの基板１１の中央部で対向すると共に他端部が基板１１の相対向する端部に至るように、電極１２ａ，１２ｂとなる電極ペーストをそれぞれスクリーン印刷し、乾燥する。この電極ペーストは、ＡｇあるいはＡｇ−Ｐｄとエチルセルロース等の樹脂成分、ブチルカルビトール等の溶剤成分を混練したものである。
【００２５】
次に、図２に示すように電極１２ａ，１２ｂの一部を覆うと共に電極１２ａ，１２ｂの間を埋めるように電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストをスクリーン印刷し、乾燥する。
【００２６】
この電圧依存性抵抗体層１３は、酸化亜鉛を主成分とし、副成分として少なくとも酸化ビスマスを０．１〜５ｍｏｌ％、酸化コバルトを０．１〜５ｍｏｌ％含有するものである。
【００２７】
次いで、基板１１上に形成した電極１２ａ，１２ｂとなる電極ペーストの印刷膜と電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストの印刷膜を８００〜１１００℃で焼成した後、端部に電極１２ａ，１２ｂと接続するようにＡｇを主成分とする外部電極１４を形成することによって３種類の静電気対策部品を得る。
【００２８】
次に、本実施の形態の静電気対策部品と同程度の大きさの従来の積層バリスタそれぞれ１００個について、１ＭＨｚにおける静電容量（ｐＦ）を測定しその平均静電容量を求めると共に、静電気試験（１５ｋＶあるいは２０ｋＶを印加した時の破壊個数を調査）を行い、その結果を（表１）に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
（表１）に示すように、耐電圧は従来の積層バリスタと本実施の形態のバリスタとではほとんど変わらないにもかかわらず、静電容量は積層バリスタが２．２ｐＦであるのに対し、本実施の形態の静電気対策部品では０．１〜０．３ｐＦと極めて小さい値になっていることが分かる。
【００３１】
これは、有効電極面積が小さいだけでなく、酸化アルミニウム等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の基板１１を用いるため、外部電極１４間に発生する浮遊容量が大幅に削減されるためである。
【００３２】
さらに、電極１２ａ，１２ｂの有効電極面積を削減することで静電容量を低減すると、それに伴い静電気パルス耐量も低下することになる。そこで、本実施の形態の静電気対策部品においても、有効電極面積の大きな、図４、図５に示す櫛形の電極１２ａ，１２ｂとすることにより、図３に示す電極１２ａ，１２ｂの場合よりも静電気パルス耐量に優れたものとなる。
【００３３】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に、請求項３，６に記載の発明について説明する。
【００３４】
図６は本実施の形態２における静電気対策部品の断面図、図７は同上面図である。図において図１〜図５と同要素については同番号を付して説明を省略する。
【００３５】
実施の形態１と２で異なる点は、電圧依存性抵抗体層１３の上に、ガラスや樹脂などを主成分とするオーバーコート層１５を有するか否かである。
【００３６】
以下にその製造方法について説明する。
【００３７】
まず、実施の形態１に示す静電気対策部品を得る。
【００３８】
次に、図６，７に示すように電圧依存性抵抗体層１３の全面及びこれに連なる電極１２ａ，１２ｂの一部を被覆するように、エポキシ樹脂などのペーストを塗布し、加熱して硬化しオーバーコート層１５を形成する。
【００３９】
あるいは、実施の形態１において外部電極１４を焼付により形成する場合、焼付前に、図６，７に示すように電圧依存性抵抗体層１３の全面及びこれに連なる電極１２ａ，１２ｂの一部を被覆するようにガラスペーストを塗布してから焼付けることにより、外部電極１４とオーバーコート層１５とを同時に形成することができる。
【００４０】
例えば外部電極１４を導電性樹脂で形成した場合、この静電気対策部品をハンダで実装するために、外部電極１４の表面に電気メッキを行い、ハンダ付け性を向上させる必要がある。
【００４１】
しかしながら、実施の形態１に示した構成では、表面に電圧依存性抵抗体層１３が露出しているため、外部電極１４に電気メッキを行おうとすると、半導体である電圧依存性抵抗体層１３もメッキされ、ショート状態になるという可能性がある。
【００４２】
そこで、本実施の形態２に示すように電圧依存性抵抗体層１３の表面全体を覆うようにオーバーコート層１５を設けることによって、外部電極１４への選択的なメッキが可能となる。
【００４３】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に、請求項４，７に記載の発明について説明する。
【００４４】
図８は本実施の形態３における静電気対策部品の断面図である。図において、図１〜図５と同要素については同番号を付して説明を省略する。
【００４５】
実施の形態１，２と異なる点は、基板１１と電極１２ａ，１２ｂとの間にも電圧依存性抵抗体層１３を設けたことである。
【００４６】
以下にその製造方法について説明する。なお、用いるセラミックペースト及び電極ペーストは実施の形態１で説明したものと同じである。
【００４７】
まず、基板１１の中央部に電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストをスクリーン印刷し、乾燥する。
【００４８】
次に、一端部がこの基板１１の中央部で対向すると共に他端部が基板１１の相対向する端部に至るように、電極１２ａ，１２ｂとなる電極ペーストをそれぞれスクリーン印刷し、乾燥する。
【００４９】
次いで、電極１２ａ，１２ｂの一部を覆うと共に電極１２ａ，１２ｂの間を埋めるように電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストをスクリーン印刷し、乾燥する。この時、電圧依存性抵抗体層１３で電極１２ａ，１２ｂを挟み込んだ状態となる。
【００５０】
次いで、基板１１上に形成した電極１２ａ，１２ｂとなる電極ペーストの印刷膜と電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストの印刷膜を８００〜１１００℃で焼成した後、端部に電極１２ａ，１２ｂと接続するようにＡｇを主成分とする外部電極１４を形成し、静電気対策部品を得る。
【００５１】
この静電気対策部品と実施の形態１に示した静電気対策部品の静電気試験（２０ｋＶを印加した時の破壊個数を調査）を行い、その結果を（表２）に示す。
【００５２】
【表２】
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【００５３】
（表２）に示すように、本実施の形態の静電気対策部品は、実施の形態１の静電気対策部品と比較すると、静電気パルスに対する耐電圧が向上していることが分かる。なぜならば、実施の形態１，２では、電極１２ａ，１２ｂ間の最も短いところが、電極１２ａ−基板１１−電極１２ｂにより形成されていたが、本実施の形態では電極１２ａ−電圧依存性抵抗体層１３−電極１２ｂにより構成されることとなり、電極１２ａ，１２ｂ間の電流リークを抑制することができるからである。
【００５４】
この静電気対策部品においても、実施の形態２に示したようにオーバーコート層を形成することにより、外部電極１４への選択的なメッキが可能となる。
【００５５】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に、請求項８〜１２に記載の発明について説明する。
【００５６】
図９は本実施の形態４における静電気対策部品の製造方法を説明するための概略断面図である。図において、図１〜図３と同要素については同番号を付して説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態４が実施の形態１と異なる点は、電圧依存性抵抗体層１３の形成方法であり、電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストをスクリーン印刷、乾燥した後、この印刷膜をプレスして膜の密度を増加させた後、焼成して電圧依存性抵抗体層１３を形成する点である。
【００５８】
以下に本実施の形態４における静電気対策部品の製造方法について説明する。なお、用いる基板１１、セラミックペースト及び電極ペーストは実施の形態１で説明したものと同じである。
【００５９】
まず、実施の形態１と同様に、図３に示すように基板１１上に、一端部がこの基板１１の中央部で対向すると共に他端部が基板１１の相対向する端部に至るように、電極１２ａ，１２ｂとなる電極ペーストをそれぞれスクリーン印刷し、乾燥する。
【００６０】
次に、図２に示すように電極１２ａ，１２ｂの一部を覆うと共に電極１２ａ，１２ｂの間を埋めるように電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストをスクリーン印刷し、乾燥する。
【００６１】
次に、図９に示したように、上下平行で平坦な下金型２１と平坦な上金型２２とを有する一軸プレス機を用い、一軸プレス機の下金型２１上に、上記の電極１２ａ，１２ｂとなる電極ペーストの印刷膜と電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストの印刷膜とを形成した基板１１を設置し、プレス圧力を１００〜２５００ｋｇ／ｃｍ２の範囲で種々変えて、上金型２２によりセラミックペーストの印刷膜をプレスする。
【００６２】
次いで、基板１１上に形成した電極１２ａ，１２ｂとなる電極ペーストの印刷膜と電圧依存性抵抗体層１３となるセラミックペーストの印刷膜を８００〜１１００℃で焼成した後、端部に電極１２ａ，１２ｂと接続するようにＡｇを主成分とする外部電極１４を形成することによって、本実施の形態４における静電気対策部品を得る。
【００６３】
上記によりプレス圧力を変えて作製した実施の形態４における静電気対策部品それぞれ１００個について、静電気試験（２０ｋＶを印加した時の破壊個数を調査）を行い評価した結果を（表３）に示す。
【００６４】
【表３】
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【００６５】
（表３）に示すように、プレスを用いない実施の形態１と比べ、本実施の形態４の静電気対策部品は静電気パルス耐量の向上が見られた。特に２００ｋｇ／ｃｍ２以上において大きな効果が見られる。プレス圧力が２０００ｋｇ／ｃｍ２より大きい範囲ではセラミックペーストの印刷膜がプレスによって変形するので好ましくない。
【００６６】
さらに、プレス圧力のほかにプレス条件およびプレス方法について検討実施した結果を以下に説明する。
【００６７】
まず、プレス圧力を１００ｋｇ／ｃｍ２の一定とし、上金型２２の温度を種々変えて、プレス時にセラミックペーストの印刷膜を加熱し、静電気対策部品を作製し、この静電気対策部品それぞれ１００個について、静電気試験（２０ｋＶを印加した時の破壊個数を調査）を行い評価した結果を（表４）に示す。
【００６８】
【表４】
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【００６９】
（表４）に示すように、プレス時にセラミックペーストの印刷膜を加熱することによって静電気パルス耐量が向上していることがわかり、特に５０℃以上において顕著に効果が見られる。これは温度をかけることによってセラミックペーストの印刷膜のセラミック粉、バインダ等の流動性が上がり、セラミックペースト膜の密度が大きくなるように作用したと考えられる。また、２００℃より高い温度でプレスした場合はセラミックペースト膜のバインダが燃焼、分解反応が開始し好ましくない。
【００７０】
また、図９の一軸プレス機および基板１１を真空チャンバー内に設置し、真空チャンバー内の気圧を１００ｈｐａの減圧状態にし、この減圧雰囲気中でプレス圧力１００ｋｇ／ｃｍ２でプレスして静電気対策部品を作製し、この静電気対策部品１００個について、大気中でプレス圧力１００ｋｇ／ｃｍ２でプレスして作製したものと比較して静電気試験（２０ｋＶを印加した時の破壊個数を調査）を行い評価した結果を（表５）に示す。
【００７１】
【表５】
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【００７２】
（表５）からわかるように、減圧雰囲気中でプレスすることによって、プレス時のエアーの巻き込みを防止することができ、より密度の高いセラミックペースト膜が得られ、その結果、静電気パルス耐量の静電気対策部品を得ることができる。
【００７３】
さらにまた、プレス方法として静水圧プレスを実施した結果を（表６）に示す。
【００７４】
【表６】
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【００７５】
（表６）に示すように、静水圧プレスを用いた場合も圧力を上げていくことで静電気パルス耐量の向上が見られ、特に２００ｋｇ／ｃｍ２以上において大きな効果が見られる。プレス圧力が２０００ｋｇ／ｃｍ２より大きい範囲ではセラミックペーストの印刷膜がプレスによって変形するので好ましくない。また、静水圧プレスは、より等方的で均一な加圧ができるので一軸プレス機に比べてさらに効果が大きい。
【００７６】
この実施の形態４の静電気対策部品においても、実施の形態２に示したようにオーバーコート層を形成することにより、外部電極１４への選択的なメッキが可能となる。
【００７７】
なお、実施の形態１〜４においては電極１２ａ，１２ｂを形成する電極ペースト膜とセラミックペースト膜とは一体焼成したが、電極ペースト膜とセラミックペースト膜とを別々に焼成しても構わない。
【００７８】
また、外部電極１４は、後に個々の基板１１となる大板上の基板に複数の貫通孔を設けて、この貫通孔に金属ペーストを流し込み、熱処理した後に、貫通孔を分割するように基板を分割することにより、形成しても構わない。
【００７９】
【発明の効果】
以上、本発明によると、小型でかつ１ｐＦ以下の極めて低い静電容量の静電気対策部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における静電気対策部品の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における静電気対策部品の上面図
【図３】本発明の実施の形態１における電極パターンの上面図
【図４】本発明の実施の形態１における電極パターンの上面図
【図５】本発明の実施の形態１における電極パターンの上面図
【図６】本発明の実施の形態２における静電気対策部品の断面図
【図７】本発明の実施の形態２における静電気対策部品の上面図
【図８】本発明の実施の形態３における静電気対策部品の断面図
【図９】本発明の実施の形態４における製造方法を説明するための概略断面図
【符号の説明】
１１　基板
１２ａ　電極
１２ｂ　電極
１３　電圧依存性抵抗体層
１４　外部電極
１５　オーバーコート層
２１　下金型
２２　上金型
【図１】
2004006594.tif 000009
【図２】
2004006594.tif 000010
【図３】
2004006594.tif 000011
【図４】
2004006594.tif 000012
【図５】
2004006594.tif 000013
【図６】
2004006594.tif 000014
【図７】
2004006594.tif 000015
【図８】
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【図９】
2004006594.tif 000017