(57)【要約】セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備える静電気対策部品。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備える静電気対策部品。
【請求項２】
前記絶縁体粉は、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭｇからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、または前記それら金属の複合酸化物を含む請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項３】
前記中間層中の前記絶縁体粉の含有比率は、４０体積パーセント以下である請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項４】
前記シリコーン系樹脂は、側鎖の有機基がメチル基のポリシロキサンを含有する請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項５】
前記中間層の厚みは５μｍ以上であって、前記中間層の厚みと前記過電圧保護材料層の厚みとの和は３０μｍ以上である請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項６】
前記金属粉は、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項７】
前記過電圧保護材料層中の前記金属粉の含有比率は、４０体積パーセント以下である請求項１に記載の静電気対策部品。
【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から保護する静電気対策部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の電子機器の小型化、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、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の耐電圧特性は低下することとなり、その結果、人体と電子機器の端子とが接触した時に発生する静電気パルスによって機器内部の電気回路が破壊されるケースが増えてきている。これは静電気パルスによって１ナノ秒以下の超短時間でかつ数百〜数キロボルトという高電圧が機器内部の電気回路に印加されるからである。【０００３】
従来、このような静電気パルスへの対策として、静電気が入るラインとグランド間に対策部品を設ける方法がとられている。一方、近年では、データ送受信の高速化により、信号ラインの信号周波数が増大し伝送速度が数百Ｍｂｐｓ以上になっている。これに伴い、前記した静電気対策部品の浮遊容量は、高速で伝送される信号の品質を低下させないようにするために、できる限り小さくすることが好ましい。したがって、数百Ｍｂｐｓ以上の伝送速度になると、１ｐＦという低静電容量の静電気対策部品が必要になってきている。【０００４】
このような高速伝送ラインでの静電気対策として、例えば、特許文献１においては、対向するギャップ電極の間に過電圧保護材料を充填するタイプの静電気対策部品が提案されている。【０００５】
特許文献１が提案するような、対向するギャップ電極の間に過電圧保護材料を充填するタイプの静電気対策部品においては、対向するギャップ電極間に静電気による過電圧が印加された際に、対向するギャップ電極間の絶縁材料である過電圧保護材料の中に散在する導電粒子同士あるいは半導体粒子同士の間に放電電流が流れる。そして、それを電流としてグランドにバイパスさせることによって、静電気対策を図っている。【０００６】
しかし、このタイプの静電気対策部品では、静電気印加電圧が高くなってくると、導電粒子間での放電電流により火花が発生し始め、場合によっては過電圧保護材料を越えて火花が飛ぶ可能性がある。ここで、過電圧保護材料に用いられる樹脂はシリコーン系樹脂であるため、耐電圧・耐熱性は良好であるが、硬度や耐候性能に劣る。このため、最外層の保護樹脂層にはエポキシ樹脂やフェノール樹脂が用いられることが多い。これらの樹脂は前記したシリコーン系樹脂に比べて耐電圧・耐熱性が劣っているため、放電火花が発生して最外層の保護樹脂層に到達した場合、樹脂の炭化等により絶縁劣化が起こる可能性が高くなる。従って、従来の上記静電気対策部品では、静電気パルスによって生じる絶縁劣化を防止することは困難であった。
【特許文献１】特表２００２−５３８６０１号公報
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、静電気パルス印加時に生じる最外層に位置する保護樹脂層の絶縁劣化を防止することができ、もって静電気パルス耐量（絶縁耐量）の大きい静電気対策部品を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の一局面は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備える静電気対策部品である。
【０００９】
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の静電気試験方法を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の断面図、図２〜図４は前記静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図、図５は、前記製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図である。【００１２】
本発明の実施の形態に係る静電気対策部品は、図１に示すように、セラミック基材１と、セラミック基材１上に所定の間隔で互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極２と、引出電極２のそれぞれの一部と引出電極２間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層３と、過電圧保護材料層３の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層４と、中間層４の上に設けられる保護樹脂層５とを備えるものである。【００１３】
セラミック基材１の材料としては、電極間に発生する浮遊容量を小さくするため、誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率の材料が好ましい。このような低誘電率材料として、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）等を挙げることができる。セラミック基材は、アルミナ等の低誘電率材料を、例えば９００〜１３００℃で焼成することにより得ることができる。【００１４】
図１に示されるように、セラミック基材１上には、少なくとも二つの引出電極２が所定の間隔で互いに離間して対向するように設けられる。【００１５】
引出電極２を構成する金属としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、およびＰｄからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属が好ましい。【００１６】
引出電極２は、例えばスパッタリング、蒸着等によって、図２に示すようなパターンで、少なくとも二つの引出電極２が対向するように形成される。この引出電極２の厚みは、例えば１０ｎｍ〜２０μｍである。図２に示すパターンは、マスクの上からスパッタリングや蒸着等を行うことによって形成してもよく、あるいは一つの引出電極を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてエッチングすることにより形成してもよい。【００１７】
引出電極２の数は、セットの回路によって決定されるライン数に合わせて適宜設定することができる。引出電極２が三つ以上の場合でも、パターン形成は引出電極２が二つの場合と同様に行うことができる。引出電極２が三つ以上の場合、パターンがより複雑になることを考えると、フォトリソグラフィ法を用いてパターン形成することが好ましい。【００１８】
対向する二つの引出電極２間の間隔は、過電圧保護材料の過電圧保護効果を改善する観点から、狭い方が好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。なお、二つの引出電極２間の間隔を狭くするためには、フォトリソグラフィ法を用いることが望ましい。【００１９】
過電圧保護材料層３は、金属粉とシリコーン系樹脂を含有しており、図１に示されるように、引出電極２のそれぞれの一部と引出電極２間の間隙とを覆うように設けられる。【００２０】
互いに離間して対向する引出電極２間に存在する過電圧保護材料層３は、通常使用時（定格電圧下）においては、含有するシリコーン系樹脂が絶縁性を有するため、高インピーダンス状態となる。しかし、静電気パルス等の高電圧が印加された場合には、過電圧保護材料層３中のシリコーン系樹脂を介して存在する金属粉間で放電電流が生じ、インピーダンスが著しく減少する。従って、その現象を利用して、静電気パルス、サージ等の異常電圧をグランドにバイパスさせることができる。これによって、静電気パルスによる過電圧保護材料層３の絶縁劣化を確実に防ぐことができる。【００２１】
過電圧保護材料層３に含まれる金属粉は、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の粉末が好ましい。また、金属粉は、平均粒径が０．３〜１０μｍの球状粒子を含有することが好ましく、実質的に前記球状粒子のみからなる金属粉がより好ましい。【００２２】
過電圧保護材料層中の金属粉の含有比率は、４０体積パーセント以下であることが好ましい。４０体積パーセントを超えると、絶縁を確保している粒界部のシリコーン系樹脂成分が相対的に少なくなり、高電圧が印加されると粒子間の絶縁破壊が起こりやすくなる。なお、金属粉の含有比率は、高電圧が印加された場合に生じる金属粉間の放電電流をグランドにバイパスさせる観点から、１０体積パーセント以上であることが好ましい。【００２３】
過電圧保護材料層３に含まれるシリコーン系樹脂は、主鎖としてシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）を持ち、これに側鎖として有機基が結合するポリシロキサンを含有することが好ましい。ポリシロキサンの基本骨格はシリカのようにケイ素と酸素の結合で構成される。このため、エポキシ樹脂やフェノール樹脂のように基本骨格が炭素と炭素の結合あるいは炭素と酸素の結合で構成される有機系樹脂に比べて、シリコーン系樹脂は絶縁劣化の防止に優れた効果を発揮することができる。したがって、過電圧保護材料層３の樹脂としてシリコーン系樹脂を用いれば、異常電圧に対する絶縁耐量を大幅に向上させることができる。【００２４】
過電圧保護材料層３に含まれるシリコーン系樹脂としては、絶縁劣化防止効果を上げるため、側鎖の有機成分はできるだけ少ないことが望まれる。この観点から、シリコーン系樹脂としては、側鎖の有機基として炭素数の最も少ないメチル基を持つポリシロキサン（メチルシリコーン、ジメチルシリコーン等）を含有するシリコーン系樹脂が好ましい。【００２５】
過電圧保護材料層３を作製する方法としては、例えば、上記の金属粉と上記のシリコーン系樹脂の混合物に適当な有機溶剤を加え、これらを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、先ず過電圧保護材料ペーストを作製する。そしてこの過電圧保護材料ペーストを、例えば、図３に示すようにスクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで印刷し、１５０℃で５〜１５分間乾燥することにより過電圧保護材料層３を形成する。このようにして、過電圧保護材料層３は、互いに離間して対向する二つの引出電極２のそれぞれの一部と、前記引出電極２間の間隙とを覆うようにパターン形成される。【００２６】
中間層４は、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有しており、図１に示されるように、過電圧保護材料層３と保護樹脂層５との間に設けられる。中間層４は、過電圧保護材料層３を覆うように設けられることが好ましい。この中間層４によって、保護樹脂層５の絶縁劣化を確実に防止することができる。【００２７】
すなわち、過電圧保護材料層３は静電気等の異常電圧に対して敏感な材料であるため、異常電圧が発生した場合、過電圧保護材料層３中においてセラミック基材１から最も離れた表面近傍でも電流が流れる。一方、最上層にあたる保護樹脂層５は、シリコーン系樹脂では十分な硬度・耐候性が得られないことが多いため、一般的にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等で形成される。したがって、このような過電圧保護材料層３に、エポキシ樹脂やフェノール樹脂のように基本骨格が炭素と炭素の結合あるいは炭素と酸素の結合で構成される有機系樹脂を含有する保護樹脂層５が直接接触している場合は、過電圧保護材料層３の表面近傍に電気が流れた時に保護樹脂層５が絶縁劣化する。これに対し、過電圧保護材料層３と保護樹脂層５の間にシリコーン系樹脂を主成分とする中間層４を設けた場合、保護樹脂層５の絶縁劣化を大幅に防ぐことができるのである。すなわち、中間層４は静電気等の異常電圧に対しても電気伝導性がないため、放電火花が表面まで到達しなくなる。その結果、この中間層４の上に位置するエポキシ樹脂等で形成される保護樹脂層５を絶縁劣化させることはない。【００２８】
中間層４に含まれる絶縁体粉としては、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭｇからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、または前記それら金属の複合酸化物を含む絶縁体の粉末が好ましい。これらは１種または２種以上を混合して使用されてもよい。前記金属の酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ等を挙げることができる。また、前記金属の複合酸化物としては、例えば、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）等を挙げることができる。絶縁体粉の平均粒径は、０．３〜１０μｍが好ましい。さらに、絶縁体粉としては、静電気等の異常電圧に対しても電気伝導性がない高絶縁性を有し、かつ室温で１０１３Ω・ｃｍ以上の体積固有抵抗率を有する絶縁体粉を用いることが好ましい。【００２９】
中間層中の絶縁体粉の含有比率は、４０体積パーセント以下が好ましい。４０体積パーセントを超えると、絶縁体粉とシリコーン系樹脂の界面で放電火花が漏れやすくなり、その結果、静電気パルスによる放電火花が最外層の保護樹脂層５まで達して絶縁劣化が発生しやすくなる。また、絶縁体粉はスクリーン印刷を精度よく行わせるフィラーの役割も有する。従って、良好な印刷が得られるのであれば、絶縁体粉の含有比率は３０体積パーセント以下がより好ましい。なお、絶縁体粉の含有比率は、スクリーン印刷を精度よく行わせる観点から、１０体積パーセント以上が好ましい。【００３０】
中間層４に含まれるシリコーン系樹脂としては、過電圧保護材料層３に含まれるシリコーン系樹脂と同様に、絶縁劣化防止効果を上げるため、側鎖の有機成分はできるだけ少ないことが望まれる。この観点から、側鎖の有機基としてメチル基を持つポリシロキサン（メチルシリコーン、ジメチルシリコーン等）を含有するシリコーン系樹脂が好ましい。【００３１】
中間層の厚みは５μｍ以上が好ましい。中間層の厚みが５μｍ未満では保護樹脂層５の絶縁劣化防止効果が損なわれる。なお、中間層の厚みは、生産性の観点から、実質的に５０μｍ以下であればよい。【００３２】
また、中間層の厚みと上記過電圧保護材料層の厚みとの和は３０μｍ以上であることが好ましい。両層の厚みの和を３０μｍ以上に調節することにより、中間層の厚みが小さい場合は過電圧保護材料層の厚みを大きくすることで、また過電圧保護材料層の厚みが小さい場合は中間層の厚みを大きくすることで、保護樹脂層５の絶縁劣化防止効果がさらに向上する。なお、中間層の厚みと上記過電圧保護材料層の厚みとの和は、取扱い性や生産性の観点から、実質的に８０μｍ以下であればよい。【００３３】
中間層４を作製する方法としては、例えば、上記の絶縁体粉と上記のシリコーン系樹脂の混合物に適当な有機溶剤を加え、これらを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、先ず中間層用ペーストを作製する。そして、この中間層用ペーストを、例えば図４に示すようにスクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで上記過電圧保護材料層３を覆うように印刷する。この際、対向する二つの引出電極２間の上部に位置する過電圧保護材料層３を完全に覆うように中間層４を印刷する。そして、１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより中間層４を形成することができる。【００３４】
保護樹脂層５は、上記中間層４の上に設けられる。保護樹脂層５は、過電圧保護材料層３および中間層４を完全に覆うように設けられることが好ましい。保護樹脂層５は、十分な硬度と耐候性を確保するために、エポキシ樹脂やフェノール樹脂のように基本骨格が炭素と炭素の結合あるいは炭素と酸素の結合で構成される有機系樹脂で形成することが好ましい。【００３５】
保護樹脂層５は、例えば図５に示すように、上記過電圧保護材料層３および上記中間層４を完全に覆い、かつ両端に引出電極２の端部が残った状態となるように、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等からなる保護樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて１０〜１００μｍの厚みで印刷し、１５０℃で５〜１５分間乾燥させる。その後、１５０〜２００℃で１５〜６０分間硬化させることにより、保護樹脂層５を形成することができる。【００３６】
静電気対策部品は、例えば図５に示すように、セラミック基材１の両端部に、少なくとも二つの上記引出電極２と電気的に接続される端子電極６を形成することによって製造することができる。端子電極６は、例えば図１に示すように、引出電極２の端部と電気的に接続されるように、Ａｇ等の金属粉とエポキシ樹脂等の硬化用樹脂からなる電極ペーストを塗布して乾燥させ、かつ硬化させることにより、セラミック基材１の両端部に形成することができる。【００３７】
以上、本発明の実施の形態が詳細に説明されたが、上記の説明は全ての局面において例示であって、本発明はそれらに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。【００３８】
以下に、本発明に関する実施例が示されるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
各試験例の静電気対策部品を作製し、以下のような静電気試験を実施した。【００４０】
静電気試験は、図６に示すように、静電気対策部品７の一方の端子をグランド８に接地するとともに、他方の端子から引き出した静電気パルス印加部９に静電気試験ガン１０を接触させて静電気パルスを印加した。静電気試験は、ＩＥＣ６１０００人体モデル試験に準拠した条件（放電抵抗：３３０Ω、放電容量：１５０ｐＦ、印加電圧：８ｋＶ）で、実施した。【００４１】
静電気試験後の評価は、静電気パルス印加後の絶縁抵抗値（ＤＣ２５Ｖで測定）が１０8Ω未満となった場合を破壊と判定した。【００４２】
（試験例１および対比例１）
中間層４の厚みを変化させた静電気対策部品について、中間層を設けない静電気対策部品と比較する試験を実施した。この試験では、過電圧保護材料層３における金属粉としては、平均粒径１μｍのＡｌを用い、かつＡｌの含有比率は４０体積％とした。また中間層４における絶縁体粉としては、平均粒径約１μｍのＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉を用い、かつＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉の含有比率は４０体積％とした。そして、保護樹脂層５にはエポキシ樹脂を用いた。また対向する引出電極２の間隔は２５μｍとした。【００４３】
表１は試験結果を示す。【００４４】
【表１】
2007032240.tif 000002
【００４５】
表１から明らかなように、中間層４を設けない場合は、破壊個数は１００個中１０個あったが、中間層４を設けることによって破壊個数は減少し、さらに中間層４の厚みを大きくすることによって破壊が起こらなくなることがわかる。【００４６】
（試験例２および対比例２）
過電圧保護材料層３の厚みと、中間層４の厚みをそれぞれ変えて静電気対策部品を作製し、中間層を設けない静電気対策部品と比較する試験を実施した。なお、過電圧保護材料層３の組成、中間層４の組成、対向する引出電極２の間隔は、試験例１に用いた静電気対策部品と同じものを用いた。【００４７】
表２は試験の結果を示す。【００４８】
【表２】
2007032240.tif 000003
【００４９】
表２から明らかなように、過電圧保護材料層３の厚みが１０μｍ、３０μｍ、４０μｍのそれぞれにおいて、中間層４の厚みを厚くしていくと、破壊個数が減少していることがわかる。【００５０】
表１および表２の結果より、シリコーン系樹脂と絶縁体粉からなる中間層４を設けることにより、静電気パルス耐量は大幅に向上し、そしてその中でも過電圧保護材料層３と中間層４の厚みの和が３０μｍ以上であれば、さらに良好な結果が得られることがわかる。【００５１】
（試験例３）
過電圧保護材料層３中の金属粉として、Ａｌの含有比率を変えた場合の静電気対策部品について、試験を行った。この試験では、過電圧保護材料層３中の金属粉として、平均粒径１μｍのＡｌを用い、かつこの過電圧保護材料層３の厚みは２０μｍとした。また中間層４における絶縁体粉としては、平均粒径１μｍのＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉を用い、かつＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉の含有比率は４０体積％とした。そして、中間層４の厚みは１０μｍとし、かつ保護樹脂層５にはエポキシ樹脂を用いた。また対向する引出電極２の間隔は２５μｍとした。【００５２】
表３は、異なるＡｌの含有比率を有する静電気対策部品の初期特性を評価した際の不良個数を示す。なお、初期特性は初期絶縁抵抗劣化で評価し、初期絶縁抵抗が１０8Ω未満のものを不良とした。【００５３】
【表３】
2007032240.tif 000004
【００５４】
表３から明らかなように、Ａｌの含有比率が高くなることにより初期不良が発生し始め、さらに増加していくことがわかる。この傾向は金属粉の接触頻度が上がるためと考えられる。従って、含有比率がある程度以上では分散状態を向上させても絶縁を確保できなくなる傾向がある。その値は、表３からも明らかなように、４０体積パーセントよりも大きい場合であることがわかる。【００５５】
表４は、異なるＡｌの含有比率を有する静電気対策部品の静電気試験結果を示す。なお、試験は初期不良を除いた良品に関して実施した。【００５６】
【表４】
2007032240.tif 000005
【００５７】
表４から明らかなように、Ａｌの含有比率が高くなることにより絶縁不良が発生し始め、さらに増加していくことがわかる。ここでも表３と同様に、４０体積パーセントを超えた点から破壊が始まっていることがわかる。これはＡｌ含有比率が高い場合は、絶縁を確保している粒界部の樹脂成分が相対的に少なくなっていることから、高電圧が印加されると粒子間の絶縁破壊が起こりやすいためと考えられる。なお、Ａｌの粒径が０．３〜１０μｍの範囲では、Ａｌの含有比率を変化させても表４と同じ傾向を示す結果が得られた。【００５８】
（試験例４）
中間層４中の絶縁体粉としてＳｉＯ2及び／又はＡｌ２Ｏ３を用いて、その含有比率を変えた場合の静電気対策部品について試験を行った。この試験では、過電圧保護材料層３中の金属粉として、平均粒径１μｍのＡｌを用い、かつこのＡｌの含有比率は４０体積パーセントとし、さらにこの過電圧保護材料層３の厚みは２０μｍとした。また中間層４における絶縁体粉としては、平均粒径１μｍのＳｉＯ2、Ａｌ２Ｏ３又はこれらの混合粉を用いた。そして、中間層４の厚みは１０μｍとし、かつ保護樹脂層５にはエポキシ樹脂を用いた。また対向する引出電極２の間隔は２５μｍとした。
表５はその結果を示す。【００５９】
【表５】
2007032240.tif 000006
【００６０】
表５から明らかなように、絶縁体粉の含有比率が４０体積パーセントを超えると静電気パルスによる絶縁劣化が発生し始めることがわかる。これは静電気パルスが印加された際に、中間層４により、最外層の保護樹脂層５まで静電気による放電火花が生じるのを防いでいるが、中間層４中の絶縁体粉が多くなりすぎると、絶縁体粉と樹脂の界面で放電火花が漏れやすくなる。その結果、静電気による放電火花が最外層の保護樹脂層５まで達して絶縁劣化が発生するものと考えられる。【００６１】
以上、説明されたように、本発明の一局面は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備える静電気対策部品である。前記構成によれば、過電圧保護材料層と最外層となる保護樹脂層の間に、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層を設けているため、静電気パルス印加時に生じる最外層に位置する保護樹脂層の絶縁劣化を防止することができ、これにより、優れた静電気パルス耐量を有する静電気対策部品を提供することが可能となる。【００６２】
また、絶縁体粉は、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭｇからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、または前記それら金属の複合酸化物を含むことが好ましい。前記構成によれば、中間層が高絶縁性の絶縁体粉を含有するため、静電気パルス印加時に生じる保護樹脂層の絶縁劣化を確実に防止することができる。【００６３】
中間層中に含まれる絶縁体粉の含有比率は、４０体積パーセント以下が好ましい。前記構成によれば、静電気パルスによる絶縁劣化をさらに低減させることが可能になる。【００６４】
また、シリコーン系樹脂は、側鎖の有機基がメチル基のポリシロキサンを含有することが好ましい。前記構成によれば、上記ポリシロキサンは、シロキサン結合を主鎖として、有機成分の少ないメチル基を側鎖として有するため、絶縁劣化の防止に優れた効果を発揮することができる。【００６５】
さらに、中間層の厚みは５μｍ以上であって、中間層の厚みと過電圧保護材料層の厚みとの和は３０μｍ以上であることが好ましい。前記構成によれば、静電気パルスによる絶縁劣化をさらに確実に防ぐことができる。【００６６】
また、金属粉は、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。前記構成によれば、静電気パルスが印加された場合に、過電圧保護材料層中の金属粉間で放電電流が生じ、インピーダンスを減少させて異常電圧をグランドにバイパスさせることができ、これにより、静電気パルスによる過電圧保護材料層の絶縁劣化を確実に防ぐことができる。【００６７】
さらに、過電圧保護材料層中の金属粉の含有比率は、４０体積パーセント以下であることが好ましい。前記構成によれば、静電気パルスによる絶縁劣化をさらに確実に低減させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の静電気対策部品は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備えるものであり、前記中間層を設けることにより、静電気パルス印加時に生じる最外層に位置する保護樹脂層の絶縁劣化を防止することができ、もって静電気パルス耐量の大きい静電気対策部品を提供することが可能となる。
【図１】
2007032240.tif 000007
【図２】
2007032240.tif 000008
【図３】
2007032240.tif 000009
【図４】
2007032240.tif 000010
【図５】
2007032240.tif 000011
【図６】
2007032240.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月12日(2008.3.12)
【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】
セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備える静電気対策部品。
【請求項２】
前記絶縁体粉は、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭｇからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、または前記それら金属の複合酸化物を含む請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項３】
前記中間層中の前記絶縁体粉の含有比率は、４０体積パーセント以下である請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項４】
前記シリコーン系樹脂は、側鎖の有機基がメチル基のポリシロキサンを含有する請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項５】
前記中間層の厚みは５μｍ以上であって、前記中間層の厚みと前記過電圧保護材料層の厚みとの和は３０μｍ以上である請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項６】
前記金属粉は、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１に記載の静電気対策部品。
【請求項７】
前記過電圧保護材料層中の前記金属粉の含有比率は、４０体積パーセント以下である請求項１に記載の静電気対策部品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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から保護する静電気対策部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の電子機器の小型化、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、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の耐電圧特性は低下することとなり、その結果、人体と電子機器の端子とが接触した時に発生する静電気パルスによって機器内部の電気回路が破壊されるケースが増えてきている。これは静電気パルスによって１ナノ秒以下の超短時間でかつ数百〜数キロボルトという高電圧が機器内部の電気回路に印加されるからである。
【０００３】
従来、このような静電気パルスへの対策として、静電気が入るラインとグランド間に対策部品を設ける方法がとられている。一方、近年では、データ送受信の高速化により、信号ラインの信号周波数が増大し伝送速度が数百Ｍｂｐｓ以上になっている。これに伴い、前記した静電気対策部品の浮遊容量は、高速で伝送される信号の品質を低下させないようにするために、できる限り小さくすることが好ましい。したがって、数百Ｍｂｐｓ以上の伝送速度になると、１ｐＦという低静電容量の静電気対策部品が必要になってきている。
【０００４】
このような高速伝送ラインでの静電気対策として、例えば、特許文献１においては、対向するギャップ電極の間に過電圧保護材料を充填するタイプの静電気対策部品が提案されている。
【０００５】
特許文献１が提案するような、対向するギャップ電極の間に過電圧保護材料を充填するタイプの静電気対策部品においては、対向するギャップ電極間に静電気による過電圧が印加された際に、対向するギャップ電極間の絶縁材料である過電圧保護材料の中に散在する導電粒子同士あるいは半導体粒子同士の間に放電電流が流れる。そして、それを電流としてグランドにバイパスさせることによって、静電気対策を図っている。
【０００６】
しかし、このタイプの静電気対策部品では、静電気印加電圧が高くなってくると、導電粒子間での放電電流により火花が発生し始め、場合によっては過電圧保護材料を越えて火花が飛ぶ可能性がある。ここで、過電圧保護材料に用いられる樹脂はシリコーン系樹脂であるため、耐電圧・耐熱性は良好であるが、硬度や耐候性能に劣る。このため、最外層の保護樹脂層にはエポキシ樹脂やフェノール樹脂が用いられることが多い。これらの樹脂は前記したシリコーン系樹脂に比べて耐電圧・耐熱性が劣っているため、放電火花が発生して最外層の保護樹脂層に到達した場合、樹脂の炭化等により絶縁劣化が起こる可能性が高くなる。従って、従来の上記静電気対策部品では、静電気パルスによって生じる絶縁劣化を防止することは困難であった。
【特許文献１】特表２００２−５３８６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、静電気パルス印加時に生じる最外層に位置する保護樹脂層の絶縁劣化を防止することができ、もって静電気パルス耐量（絶縁耐量）の大きい静電気対策部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備える静電気対策部品である。
【０００９】
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の断面図、図２〜図４は前記静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図、図５は、前記製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図である。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る静電気対策部品は、図１に示すように、セラミック基材１と、セラミック基材１上に所定の間隔で互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極２と、引出電極２のそれぞれの一部と引出電極２間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層３と、過電圧保護材料層３の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層４と、中間層４の上に設けられる保護樹脂層５とを備えるものである。
【００１２】
セラミック基材１の材料としては、電極間に発生する浮遊容量を小さくするため、誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率の材料が好ましい。このような低誘電率材料として、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）等を挙げることができる。セラミック基材は、アルミナ等の低誘電率材料を、例えば９００〜１３００℃で焼成することにより得ることができる。
【００１３】
図１に示されるように、セラミック基材１上には、少なくとも二つの引出電極２が所定の間隔で互いに離間して対向するように設けられる。
【００１４】
引出電極２を構成する金属としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、およびＰｄからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属が好ましい。
【００１５】
引出電極２は、例えばスパッタリング、蒸着等によって、図２に示すようなパターンで、少なくとも二つの引出電極２が対向するように形成される。この引出電極２の厚みは、例えば１０ｎｍ〜２０μｍである。図２に示すパターンは、マスクの上からスパッタリングや蒸着等を行うことによって形成してもよく、あるいは一つの引出電極を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてエッチングすることにより形成してもよい。
【００１６】
引出電極２の数は、セットの回路によって決定されるライン数に合わせて適宜設定することができる。引出電極２が三つ以上の場合でも、パターン形成は引出電極２が二つの場合と同様に行うことができる。引出電極２が三つ以上の場合、パターンがより複雑になることを考えると、フォトリソグラフィ法を用いてパターン形成することが好ましい。
【００１７】
対向する二つの引出電極２間の間隔は、過電圧保護材料の過電圧保護効果を改善する観点から、狭い方が好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。なお、二つの引出電極２間の間隔を狭くするためには、フォトリソグラフィ法を用いることが望ましい。
【００１８】
過電圧保護材料層３は、金属粉とシリコーン系樹脂を含有しており、図１に示されるように、引出電極２のそれぞれの一部と引出電極２間の間隙とを覆うように設けられる。
【００１９】
互いに離間して対向する引出電極２間に存在する過電圧保護材料層３は、通常使用時（定格電圧下）においては、含有するシリコーン系樹脂が絶縁性を有するため、高インピーダンス状態となる。しかし、静電気パルス等の高電圧が印加された場合には、過電圧保護材料層３中のシリコーン系樹脂を介して存在する金属粉間で放電電流が生じ、インピーダンスが著しく減少する。従って、その現象を利用して、静電気パルス、サージ等の異常電圧をグランドにバイパスさせることができる。これによって、静電気パルスによる過電圧保護材料層３の絶縁劣化を確実に防ぐことができる。
【００２０】
過電圧保護材料層３に含まれる金属粉は、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の粉末が好ましい。また、金属粉は、平均粒径が０．３〜１０μｍの球状粒子を含有することが好ましく、実質的に前記球状粒子のみからなる金属粉がより好ましい。
【００２１】
過電圧保護材料層中の金属粉の含有比率は、４０体積パーセント以下であることが好ましい。４０体積パーセントを超えると、絶縁を確保している粒界部のシリコーン系樹脂成分が相対的に少なくなり、高電圧が印加されると粒子間の絶縁破壊が起こりやすくなる。なお、金属粉の含有比率は、高電圧が印加された場合に生じる金属粉間の放電電流をグランドにバイパスさせる観点から、１０体積パーセント以上であることが好ましい。
【００２２】
過電圧保護材料層３に含まれるシリコーン系樹脂は、主鎖としてシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）を持ち、これに側鎖として有機基が結合するポリシロキサンを含有することが好ましい。ポリシロキサンの基本骨格はシリカのようにケイ素と酸素の結合で構成される。このため、エポキシ樹脂やフェノール樹脂のように基本骨格が炭素と炭素の結合あるいは炭素と酸素の結合で構成される有機系樹脂に比べて、シリコーン系樹脂は絶縁劣化の防止に優れた効果を発揮することができる。したがって、過電圧保護材料層３の樹脂としてシリコーン系樹脂を用いれば、異常電圧に対する絶縁耐量を大幅に向上させることができる。
【００２３】
過電圧保護材料層３に含まれるシリコーン系樹脂としては、絶縁劣化防止効果を上げるため、側鎖の有機成分はできるだけ少ないことが望まれる。この観点から、シリコーン系樹脂としては、側鎖の有機基として炭素数の最も少ないメチル基を持つポリシロキサン（メチルシリコーン、ジメチルシリコーン等）を含有するシリコーン系樹脂が好ましい。
【００２４】
過電圧保護材料層３を作製する方法としては、例えば、上記の金属粉と上記のシリコーン系樹脂の混合物に適当な有機溶剤を加え、これらを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、先ず過電圧保護材料ペーストを作製する。そしてこの過電圧保護材料ペーストを、例えば、図３に示すようにスクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで印刷し、１５０℃で５〜１５分間乾燥することにより過電圧保護材料層３を形成する。このようにして、過電圧保護材料層３は、互いに離間して対向する二つの引出電極２のそれぞれの一部と、前記引出電極２間の間隙とを覆うようにパターン形成される。
【００２５】
中間層４は、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有しており、図１に示されるように、過電圧保護材料層３と保護樹脂層５との間に設けられる。中間層４は、過電圧保護材料層３を覆うように設けられることが好ましい。この中間層４によって、保護樹脂層５の絶縁劣化を確実に防止することができる。
【００２６】
すなわち、過電圧保護材料層３は静電気等の異常電圧に対して敏感な材料であるため、異常電圧が発生した場合、過電圧保護材料層３中においてセラミック基材１から最も離れた表面近傍でも電流が流れる。一方、最上層にあたる保護樹脂層５は、シリコーン系樹脂では十分な硬度・耐候性が得られないことが多いため、一般的にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等で形成される。したがって、このような過電圧保護材料層３に、エポキシ樹脂やフェノール樹脂のように基本骨格が炭素と炭素の結合あるいは炭素と酸素の結合で構成される有機系樹脂を含有する保護樹脂層５が直接接触している場合は、過電圧保護材料層３の表面近傍に電気が流れた時に保護樹脂層５が絶縁劣化する。これに対し、過電圧保護材料層３と保護樹脂層５の間にシリコーン系樹脂を主成分とする中間層４を設けた場合、保護樹脂層５の絶縁劣化を大幅に防ぐことができるのである。すなわち、中間層４は静電気等の異常電圧に対しても電気伝導性がないため、放電火花が表面まで到達しなくなる。その結果、この中間層４の上に位置するエポキシ樹脂等で形成される保護樹脂層５を絶縁劣化させることはない。
【００２７】
中間層４に含まれる絶縁体粉としては、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭｇからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、または前記それら金属の複合酸化物を含む絶縁体の粉末が好ましい。これらは１種または２種以上を混合して使用されてもよい。前記金属の酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ等を挙げることができる。また、前記金属の複合酸化物としては、例えば、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）等を挙げることができる。絶縁体粉の平均粒径は、０．３〜１０μｍが好ましい。さらに、絶縁体粉としては、静電気等の異常電圧に対しても電気伝導性がない高絶縁性を有し、かつ室温で１０１３Ω・ｃｍ以上の体積固有抵抗率を有する絶縁体粉を用いることが好ましい。
【００２８】
中間層中の絶縁体粉の含有比率は、４０体積パーセント以下が好ましい。４０体積パーセントを超えると、絶縁体粉とシリコーン系樹脂の界面で放電火花が漏れやすくなり、その結果、静電気パルスによる放電火花が最外層の保護樹脂層５まで達して絶縁劣化が発生しやすくなる。また、絶縁体粉はスクリーン印刷を精度よく行わせるフィラーの役割も有する。従って、良好な印刷が得られるのであれば、絶縁体粉の含有比率は３０体積パーセント以下がより好ましい。なお、絶縁体粉の含有比率は、スクリーン印刷を精度よく行わせる観点から、１０体積パーセント以上が好ましい。
【００２９】
中間層４に含まれるシリコーン系樹脂としては、過電圧保護材料層３に含まれるシリコーン系樹脂と同様に、絶縁劣化防止効果を上げるため、側鎖の有機成分はできるだけ少ないことが望まれる。この観点から、側鎖の有機基としてメチル基を持つポリシロキサン（メチルシリコーン、ジメチルシリコーン等）を含有するシリコーン系樹脂が好ましい。
【００３０】
中間層の厚みは５μｍ以上が好ましい。中間層の厚みが５μｍ未満では保護樹脂層５の絶縁劣化防止効果が損なわれる。なお、中間層の厚みは、生産性の観点から、実質的に５０μｍ以下であればよい。
【００３１】
また、中間層の厚みと上記過電圧保護材料層の厚みとの和は３０μｍ以上であることが好ましい。両層の厚みの和を３０μｍ以上に調節することにより、中間層の厚みが小さい場合は過電圧保護材料層の厚みを大きくすることで、また過電圧保護材料層の厚みが小さい場合は中間層の厚みを大きくすることで、保護樹脂層５の絶縁劣化防止効果がさらに向上する。なお、中間層の厚みと上記過電圧保護材料層の厚みとの和は、取扱い性や生産性の観点から、実質的に８０μｍ以下であればよい。
【００３２】
中間層４を作製する方法としては、例えば、上記の絶縁体粉と上記のシリコーン系樹脂の混合物に適当な有機溶剤を加え、これらを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、先ず中間層用ペーストを作製する。そして、この中間層用ペーストを、例えば図４に示すようにスクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで上記過電圧保護材料層３を覆うように印刷する。この際、対向する二つの引出電極２間の上部に位置する過電圧保護材料層３を完全に覆うように中間層４を印刷する。そして、１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより中間層４を形成することができる。
【００３３】
保護樹脂層５は、上記中間層４の上に設けられる。保護樹脂層５は、過電圧保護材料層３および中間層４を完全に覆うように設けられることが好ましい。保護樹脂層５は、十分な硬度と耐候性を確保するために、エポキシ樹脂やフェノール樹脂のように基本骨格が炭素と炭素の結合あるいは炭素と酸素の結合で構成される有機系樹脂で形成することが好ましい。
【００３４】
保護樹脂層５は、例えば図５に示すように、上記過電圧保護材料層３および上記中間層４を完全に覆い、かつ両端に引出電極２の端部が残った状態となるように、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等からなる保護樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて１０〜１００μｍの厚みで印刷し、１５０℃で５〜１５分間乾燥させる。その後、１５０〜２００℃で１５〜６０分間硬化させることにより、保護樹脂層５を形成することができる。
【００３５】
静電気対策部品は、例えば図５に示すように、セラミック基材１の両端部に、少なくとも二つの上記引出電極２と電気的に接続される端子電極６を形成することによって製造することができる。端子電極６は、例えば図１に示すように、引出電極２の端部と電気的に接続されるように、Ａｇ等の金属粉とエポキシ樹脂等の硬化用樹脂からなる電極ペーストを塗布して乾燥させ、かつ硬化させることにより、セラミック基材１の両端部に形成することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態が詳細に説明されたが、上記の説明は全ての局面において例示であって、本発明はそれらに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【００３７】
以下に、本発明に関する実施例が示されるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３８】
各試験例の静電気対策部品を作製し、以下のような静電気試験を実施した。
【００３９】
静電気試験は、図６に示すように、静電気対策部品７の一方の端子をグランド８に接地するとともに、他方の端子から引き出した静電気パルス印加部９に静電気試験ガン１０を接触させて静電気パルスを印加した。静電気試験は、ＩＥＣ６１０００人体モデル試験に準拠した条件（放電抵抗：３３０Ω、放電容量：１５０ｐＦ、印加電圧：８ｋＶ）で、実施した。
【００４０】
静電気試験後の評価は、静電気パルス印加後の絶縁抵抗値（ＤＣ２５Ｖで測定）が１０8Ω未満となった場合を破壊と判定した。
【００４１】
（試験例１および対比例１）
中間層４の厚みを変化させた静電気対策部品について、中間層を設けない静電気対策部品と比較する試験を実施した。この試験では、過電圧保護材料層３における金属粉としては、平均粒径１μｍのＡｌを用い、かつＡｌの含有比率は４０体積％とした。また中間層４における絶縁体粉としては、平均粒径約１μｍのＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉を用い、かつＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉の含有比率は４０体積％とした。そして、保護樹脂層５にはエポキシ樹脂を用いた。また対向する引出電極２の間隔は２５μｍとした。
【００４２】
表１は試験結果を示す。
【００４３】
【表１】
2007032240.tif 000013
【００４４】
表１から明らかなように、中間層４を設けない場合は、破壊個数は１００個中１０個あったが、中間層４を設けることによって破壊個数は減少し、さらに中間層４の厚みを大きくすることによって破壊が起こらなくなることがわかる。
【００４５】
（試験例２および対比例２）
過電圧保護材料層３の厚みと、中間層４の厚みをそれぞれ変えて静電気対策部品を作製し、中間層を設けない静電気対策部品と比較する試験を実施した。なお、過電圧保護材料層３の組成、中間層４の組成、対向する引出電極２の間隔は、試験例１に用いた静電気対策部品と同じものを用いた。
【００４６】
表２は試験の結果を示す。
【００４７】
【表２】
2007032240.tif 000014
【００４８】
表２から明らかなように、過電圧保護材料層３の厚みが１０μｍ、３０μｍ、４０μｍのそれぞれにおいて、中間層４の厚みを厚くしていくと、破壊個数が減少していることがわかる。
【００４９】
表１および表２の結果より、シリコーン系樹脂と絶縁体粉からなる中間層４を設けることにより、静電気パルス耐量は大幅に向上し、そしてその中でも過電圧保護材料層３と中間層４の厚みの和が３０μｍ以上であれば、さらに良好な結果が得られることがわかる。
【００５０】
（試験例３）
過電圧保護材料層３中の金属粉として、Ａｌの含有比率を変えた場合の静電気対策部品について、試験を行った。この試験では、過電圧保護材料層３中の金属粉として、平均粒径１μｍのＡｌを用い、かつこの過電圧保護材料層３の厚みは２０μｍとした。また中間層４における絶縁体粉としては、平均粒径１μｍのＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉を用い、かつＳｉＯ2とＡｌ２Ｏ３の混合粉の含有比率は４０体積％とした。そして、中間層４の厚みは１０μｍとし、かつ保護樹脂層５にはエポキシ樹脂を用いた。また対向する引出電極２の間隔は２５μｍとした。
【００５１】
表３は、異なるＡｌの含有比率を有する静電気対策部品の初期特性を評価した際の不良個数を示す。なお、初期特性は初期絶縁抵抗劣化で評価し、初期絶縁抵抗が１０8Ω未満のものを不良とした。
【００５２】
【表３】
2007032240.tif 000015
【００５３】
表３から明らかなように、Ａｌの含有比率が高くなることにより初期不良が発生し始め、さらに増加していくことがわかる。この傾向は金属粉の接触頻度が上がるためと考えられる。従って、含有比率がある程度以上では分散状態を向上させても絶縁を確保できなくなる傾向がある。その値は、表３からも明らかなように、４０体積パーセントよりも大きい場合であることがわかる。
【００５４】
表４は、異なるＡｌの含有比率を有する静電気対策部品の静電気試験結果を示す。なお、試験は初期不良を除いた良品に関して実施した。
【００５５】
【表４】
2007032240.tif 000016
【００５６】
表４から明らかなように、Ａｌの含有比率が高くなることにより絶縁不良が発生し始め、さらに増加していくことがわかる。ここでも表３と同様に、４０体積パーセントを超えた点から破壊が始まっていることがわかる。これはＡｌ含有比率が高い場合は、絶縁を確保している粒界部の樹脂成分が相対的に少なくなっていることから、高電圧が印加されると粒子間の絶縁破壊が起こりやすいためと考えられる。なお、Ａｌの粒径が０．３〜１０μｍの範囲では、Ａｌの含有比率を変化させても表４と同じ傾向を示す結果が得られた。
【００５７】
（試験例４）
中間層４中の絶縁体粉としてＳｉＯ2及び／又はＡｌ２Ｏ３を用いて、その含有比率を変えた場合の静電気対策部品について試験を行った。この試験では、過電圧保護材料層３中の金属粉として、平均粒径１μｍのＡｌを用い、かつこのＡｌの含有比率は４０体積パーセントとし、さらにこの過電圧保護材料層３の厚みは２０μｍとした。また中間層４における絶縁体粉としては、平均粒径１μｍのＳｉＯ2、Ａｌ２Ｏ３又はこれらの混合粉を用いた。そして、中間層４の厚みは１０μｍとし、かつ保護樹脂層５にはエポキシ樹脂を用いた。また対向する引出電極２の間隔は２５μｍとした。
表５はその結果を示す。
【００５８】
【表５】
2007032240.tif 000017
【００５９】
表５から明らかなように、絶縁体粉の含有比率が４０体積パーセントを超えると静電気パルスによる絶縁劣化が発生し始めることがわかる。これは静電気パルスが印加された際に、中間層４により、最外層の保護樹脂層５まで静電気による放電火花が生じるのを防いでいるが、中間層４中の絶縁体粉が多くなりすぎると、絶縁体粉と樹脂の界面で放電火花が漏れやすくなる。その結果、静電気による放電火花が最外層の保護樹脂層５まで達して絶縁劣化が発生するものと考えられる。
【００６０】
以上、説明されたように、本発明の一局面は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備える静電気対策部品である。前記構成によれば、過電圧保護材料層と最外層となる保護樹脂層の間に、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層を設けているため、静電気パルス印加時に生じる最外層に位置する保護樹脂層の絶縁劣化を防止することができ、これにより、優れた静電気パルス耐量を有する静電気対策部品を提供することが可能となる。
【００６１】
また、絶縁体粉は、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭｇからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物、または前記それら金属の複合酸化物を含むことが好ましい。前記構成によれば、中間層が高絶縁性の絶縁体粉を含有するため、静電気パルス印加時に生じる保護樹脂層の絶縁劣化を確実に防止することができる。
【００６２】
中間層中に含まれる絶縁体粉の含有比率は、４０体積パーセント以下が好ましい。前記構成によれば、静電気パルスによる絶縁劣化をさらに低減させることが可能になる。
【００６３】
また、シリコーン系樹脂は、側鎖の有機基がメチル基のポリシロキサンを含有することが好ましい。前記構成によれば、上記ポリシロキサンは、シロキサン結合を主鎖として、有機成分の少ないメチル基を側鎖として有するため、絶縁劣化の防止に優れた効果を発揮することができる。
【００６４】
さらに、中間層の厚みは５μｍ以上であって、中間層の厚みと過電圧保護材料層の厚みとの和は３０μｍ以上であることが好ましい。前記構成によれば、静電気パルスによる絶縁劣化をさらに確実に防ぐことができる。
【００６５】
また、金属粉は、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。前記構成によれば、静電気パルスが印加された場合に、過電圧保護材料層中の金属粉間で放電電流が生じ、インピーダンスを減少させて異常電圧をグランドにバイパスさせることができ、これにより、静電気パルスによる過電圧保護材料層の絶縁劣化を確実に防ぐことができる。
【００６６】
さらに、過電圧保護材料層中の金属粉の含有比率は、４０体積パーセント以下であることが好ましい。前記構成によれば、静電気パルスによる絶縁劣化をさらに確実に低減させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の静電気対策部品は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に互いに離間して対向するように設けられる少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極のそれぞれの一部と前記引出電極間の間隙とを覆うように設けられ、金属粉とシリコーン系樹脂を含有する過電圧保護材料層と、前記過電圧保護材料層の上に設けられ、絶縁体粉とシリコーン系樹脂を含有する中間層と、前記中間層の上に設けられる保護樹脂層とを備えるものであり、前記中間層を設けることにより、静電気パルス印加時に生じる最外層に位置する保護樹脂層の絶縁劣化を防止することができ、もって静電気パルス耐量の大きい静電気対策部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法の一工程を説明するための仕掛品の外観斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る静電気対策部品の静電気試験方法を示す模式図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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