(57)【要約】      （修正有）【課題】静電容量が小さく、ショート率や耐久性に優れ、かつ短絡破壊やピーク電圧を抑制できる静電気対策素子を提供する。【解決手段】絶縁性基板１１と、該絶縁性基板上において相互に離間して対向配置された電極２１，２２と、該電極間に配置された放電誘発部３１とを有し、前記放電誘発部は、微小空隙が不連続に点在した多孔質からなり、且つ、少なくとも１以上の中空部３１を有する中空構造を有し、該中空構造を形成する面が緻密構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、該絶縁性基板上において相互に離間して対向配置された電極と、該電極間に配置された放電誘発部とを有し、
前記放電誘発部は、微小空隙が不連続に点在した多孔質からなり、且つ、少なくとも１以上の中空部を有する中空構造を有し、該中空構造を形成する面が緻密構造を有する、静電気対策素子。
【請求項２】
前記放電誘発部の中空構造を形成する面は、少なくとも１種の絶縁性無機材料のマトリックス中に、少なくとも１種の導電性無機材料が不連続に分散したコンポジット構造を有する、請求項１に記載の静電気対策素子。
【請求項３】
前記放電誘発部の中空構造を形成する面は、ガラス成分を含み、かつガラス成分の比率が２０ｖｏｌ％以上含有する、請求項１又は請求項２に記載の静電気対策素子。
【請求項４】
前記放電誘発部の中空構造は、前記電極間を結ぶ方向に沿在するように形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電気対策素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気対策素子に関し、特に、高速伝送系での使用やコモンモードフィルタとの複合化において有用な静電気対策素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化及び高性能化が急速に進展している。また、ＵＳＢ２．０やＳ−ＡＴＡ２、ＨＤＭＩ等の高速伝送系に代表されるように、伝送速度の高周波化並びに低駆動電圧化の進展が著しい。その反面、電子機器の小型化や低駆動電圧化にともなって、電子機器に用いられる電子部品の耐電圧は低下する。したがって、人体と電子機器の端子が接触した際に発生する静電気パルスに代表される過電圧からの電子部品の保護が、重要な技術課題となっている。
【０００３】
従来においては、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バリスタ等の対策部品を設ける方法がとられていた。近年では信号ラインの信号周波数の高速化が進んでおり、前記した静電気対策部品の静電容量が大きい場合には信号品質が劣化する為、数百Ｍｂｐｓ以上の伝送速度になると１ｐＦ以下の低静電容量の対策部品が必要になってくる。またアンテナ回路、ＲＦモジュールには静電容量の大きい静電気保護部品は用いることができなかった。
【０００４】
低静電容量の静電気対策素子としては、離間して対向配置された電極の間に放電誘発部を充填したものが提案されている。これらの素子は積層バリスタと同様に静電気の入るラインとグラウンドとの間に設けられる。過大な静電気電圧が加わると、静電気対策素子の対向配置された電極間で放電が発生し、静電気をグランド側に導くことができる。このようなギャップタイプの静電気対策素子は、絶縁抵抗が大きい、静電容量が小さい、および応答性が良好である、という特徴を備える。
【０００５】
その一方で、静電気対策素子として重要な特性となる静電気吸収特性が課題として挙げられている。低い電圧より放電が発生すること、放電時のピーク電圧を抑制することが必要である。ピーク電圧をあるレベル以下に抑制できない場合、保護対象となる機器が破壊される可能性があるため、ピーク電圧を低く抑制する必要がある。また繰り返し動作による耐久性の問題も挙げられ、複数回放電が発生した後もピーク電圧を抑制する必要がある。これらの課題を解決するために、対向電極周辺に空洞を配置した電気回路保護デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２４７５８１号公報
【特許文献２】特開２００８−２４４３４８号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１０−０６１５１９号
【特許文献４】国際公開ＷＯ２０１０−０６１５５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の静電気対策部品は、対向する電極の上部に形成された空洞部により放電によって生じる熱や応力を吸収することが可能ではあるものの、対向する電極の下面のみに放電誘発部（静電気保護材料）が形成されているため、安定して放電が発生しないおそれがある。
特許文献２に記載の技術では、対向する電極間に導電性粒子の表面が無機ガラスで被覆された複合粒子を充填して静電気保護材料を構成しているため、高速伝送系に適用可能な高性能な静電気対策素子が得られない。また複合粒子間に形成された小さな穴では、放電によって生じる熱や応力を完全に吸収することが困難であり、そのため、電極周辺の破壊によって電極間に溶融物が生成し、この溶融物の凝集によって電極間で短絡が生じるという問題もある。
特許文献３に記載の静電気対策部品は、対向する電極の上下面に放電誘発部が形成され、中央に空洞が形成された構造である。この構造では空洞部が広いため、安定して放電が発生しないおそれがある。また、放電誘発部の表面に存在する導電物が溶融した場合に、溶融物の凝集が発生して電極間で短絡を生じる可能性がある。
特許文献４に記載の静電気対策部品は、空洞部内に露出された放電電極間に導電性を有する粉状の補助電極材料が分散した構造をとっており、放電によって生じる熱や応力を吸収する効果を有しているが、放電の際に補助電極材料の破損等が発生するという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電容量が小さく、静電気吸収特性、繰り返し耐久性に優れ、短絡破壊を抑制でき、且つ、耐熱性及び耐候性に優れ、生産性及び経済性に優れる静電気対策素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者らは、対向電極周辺部に放電誘発部を形成し、この放電誘発部は、導電性無機材料、絶縁性無機材料、および微細な空隙が分散した構造により形成され、さらにこの放電誘発部内に対向電極を結ぶ方向に中空部を有する放電誘発部とする。それにより、静電容量が小さく、耐久性に優れ、短絡破壊を抑制できるため、ショート率やピーク電圧が低減される静電気対策素子を提供することができる。  
【００１０】
前記中空部は対向電極を結ぶ方向に沿在するように形成され、かつ中空部の長さは対向電極間距離の０．５倍から放電誘発部の長さ未満にする必要がある。また、前記中空部の幅は放電誘発部の幅よりも小さくする必要がある。つまり、前記中空部は放電誘発部の内部に形成される必要がある。該放電誘発部の中空部を形成する面は、導電物が絶縁物中に不連続に分布するコンポジット構造をとる必要がある。このような構造とすることで、放電は放電誘発部と中空部の界面で発生するようになる。また、静電気電圧が印加された場合、中空構造を形成する面が破損することが考えられるが、このような破損があった場合に、この面が緻密構造を有するため、表面部の脱落等を抑制することができる。このため、複数回放電が発生した後も、静電気吸収特性を維持することが可能となる。また、過大な静電気電圧が印加され、仮に放電の際に表面部の一部が溶融したとしても、この面よりも内側が露出されるため、放電機能を維持することができる。
【００１１】
前記放電誘発部は導電性無機材料と絶縁性無機材料により構成されている。さらに放電誘発部中には微小空隙を形成する必要がある。微小空隙は放電の際の衝撃を吸収する効果、並びに放電の際に導電粒子が溶融した場合に、空隙に溶融物を吸収させることで短絡破壊を抑制する効果を有する。空隙の大きさは用いる導電粒子の平均粒子径の０．１〜２倍程度であると、上記効果を引き出すことが可能となる。
【００１２】
上記対向配置された電極間の距離は、所望の放電特性を考慮して適宜設定すればよく、通常、１〜５０μｍ程度である。ピーク電圧を低減するという観点から、電極間距離の好ましい範囲は、７〜３０μｍ程度である。
【００１３】
本発明者らが、上記構成の静電気対策素子の特性を測定したところ、その静電気対策素子は、従来のものに比して、静電気吸収特性、繰り返し耐久性、ピーク電圧に優れていることを確認した。従って、複数回放電が発生した後も静電気対策素子としての機能を有することが可能となる。
【００１４】
従来、この種のギャップ型静電気対策素子においては、通常、対向配置された電極間で放電しやすい箇所より放電が発生する。このため一度放電が発生し、次回放電が発生する際には別の箇所を選択するため、放電特性がばらつく傾向にある。一方、本発明のように放電誘発部中に対向電極を結ぶ方向に沿って中空部を有する素子構造にすることで、放電の箇所を集中させることが可能となり、放電特性のばらつきが小さくなる。
【００１５】
また、従来の素子では過大な静電気電圧が素子に印加して、放電誘発部がアーク放電にさらされると、対向電極間に導電性の溶融物が形成され、対向電極間で短絡するおそれがある。一方、本発明のように放電誘発部自体に微小な空隙を形成しておくことで、放電により放電誘発部が溶融しても、溶融物を微小空隙に逃がすことが可能となり、溶融物により発生する対向電極間の短絡を抑制することが可能となる。つまり、放電誘発部と中空部の界面で放電が発生し、溶融物が形成した場合も、内側の放電誘発部の微小空隙へ溶融物を逃がすことが可能となり、放電箇所での短絡を抑制することができる。また、放電誘発部と中空部の界面に位置する放電誘発部表面部が緻密構造を有することにより、放電の際の衝撃により放電箇所が脱落等により破損することを防ぐことができるため、特にピーク電圧を低く抑制することが可能となる。複数回放電が発生した後も静電気対策素子としての機能を有することが可能となる。放電誘発部内は微小空隙を有する多孔質であるのに対して、放電誘発部表面部は緻密な構造をとる。ここで放電誘発部表面部を緻密な構造にするために、ガラスを用いることにより表面部分に限定された領域を空隙が少ない構造にしている。このような構造を形成するために放電誘発部表面部のガラス成分含有比率は２０ｖｏｌ％以上としている。
【００１６】
すなわち、本発明による静電気対策素子は、絶縁性表面を有する基体と、該絶縁性表面上において相互に離間して対向配置された電極と、少なくとも該電極間に配置された放電誘発部とを備え、前記放電誘発部は導電粒子と絶縁粒子、および微細な空隙が分散したコンポジット構造をとる。この放電誘発部内に対向電極を結ぶ方向に中空部を有する中空構造を有する。加えて放電誘発部表面部の導電物が絶縁物中に不連続のコンポジット構造とし、さらに放電誘発部と中空部の界面に位置する放電誘発部表面部が緻密構造を有することにより静電気吸収特性に優れ、耐久性に優れ、かつ短絡破壊やピーク電圧を抑制できる静電気対策素子を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、本発明の静電気対策素子を有効に複合化した複合電子部品であって、磁性基体の中にインダクタ素子を有し、それと静電気対策素子とを一体化した複合電子部品である。前記インダクタ素子は、磁性基体内に導体パターンとを備え、前記静電気対策素子は、前記磁性基体と一体化された絶縁基体中に相互に離間して対向配置された電極と、少なくとも該電極間に配置された機能層とを備えた構造を有するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成によれば、静電容量が小さく、ショート率や耐久性に優れ、かつ短絡破壊やピーク電圧を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】静電気対策素子１００を概略的に示す模式斜視図である。
【図２】静電気対策素子１００を概略的に示す模式断面図である。
【図３】図２におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】放電誘発部表面部３２を概略的に示す模式斜視図である。
【図５】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面概念図である。
【図６】静電気対策素子１００の製造工程を示す模式斜視図である。
【図７】静電気対策素子１００の製造工程を示す模式斜視図である。
【図８】静電気対策素子１００の製造工程を示す模式斜視図である。
【図９】静電気放電試験における回路図である。
【図１０】第１の変形例を示す模式断面図である。
【図１１】第２の変形例を示す模式断面図である。
【図１２】第３の変形例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の静電気対策素子を概略的に示す模式斜視図であり、図２は、本実施形態の静電気対策素子を概略的に示す模式断面図である。図３は、図２におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
静電気対策素子１００は、絶縁性基板１１と、この絶縁性基板１１上に配設された一対の電極２１，２２と、これら電極２１，２２の間に配設された放電誘発部３１と、電極２１，２２と電気的に接続された端子電極４１（図８参照）と、放電誘発部３１を覆うように形成された絶縁性保護層５１と、を備える。放電誘発部３１は、微小空隙が不連続に点在した構造を有し、且つ、少なくとも１以上の中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造を有する。ここで、一対の電極２１，２２は、その先端部が、これら中空部３１ａ，３１ｂ内に露出するように配置されている。そして、この静電気対策素子１００においては、放電誘発部３１は低電圧より放電する静電気保護材料として機能し、静電気などの過電圧が印加された際に、この放電誘発部３１（中空部３１ａ，３１ｂ）を介して電極２１，２２間で初期放電が確保されるように設計されている。以下、各構成要素について、詳述する。
【００２２】
絶縁性基板１１は、少なくとも電極２１，２２及び放電誘発部３１を支持可能なものであれば、その寸法形状は特に制限されない。ここで絶縁性基板１１とは、絶縁性材料からなる基板の他、基板上の一部に又は全面に絶縁膜が製膜されたものを含む概念である。
【００２３】
絶縁性基板１１の具体例としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＡｌＮ、Ｍｇ２ＳｉＯ４等の誘電率が５０以下、好ましくは２０以下の低誘電率材料を用いたセラミック基板や、単結晶基板等が挙げられる。また、セラミック基板や単結晶基板等の表面に、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＡｌＮ、Ｍｇ２ＳｉＯ４等の誘電率が５０以下、好ましくは２０以下の低誘電率材料からなる絶縁膜を形成したものも好適に用いることができる。なお、絶縁性保護層５１はこの絶縁性基板１１と同様のものを用いることができ、以降において重複する説明は省略する。
【００２４】
絶縁性基板１１上には、一対の電極２１，２２が相互に離間して配設されている。本実施形態では、一対の電極２１，２２は絶縁性基板１１の平面略中央位置にギャップ距離ΔＧを置いて対向配置されている。ここで、ギャップ距離ΔＧは、一対の電極２１，２２間の最短距離を意味する。また、ΔＭは中空部３１ａの長径を示している。加えてΔＬは放電誘発部３１の長さを表している。
【００２５】
電極２１，２２を構成する材料としては、例えば、Ｃ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔから選ばれる少なくとも一種類の金属、或いはこれらの合金等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、本実施形態では、電極２１，２２は、平面視で矩形状に形成されているが、その形状は特に制限されない。
【００２６】
電極２１，２２間のギャップ距離ΔＧは、所望の放電特性を考慮して適宜設定すればよく、特に限定されないが、通常、１〜５０μｍ程度であり、低電圧初期放電を確保するという観点から、好ましくは７〜３０μｍ程度である。なお、電極２１，２２の厚みは、特に限定されないが、通常１〜２０μｍ程度である。
【００２７】
電極２１，２２の形成方法は、特に限定されず、公知の手法を適宜選択することができる。具体的には、塗布、転写、電解めっき、無電解めっき、蒸着或いはスパッタリング等により、絶縁性基板１１上に所望の厚みを有する電極層をパターン形成する方法が挙げられる。また、例えばイオンミリングやエッチング等の公知の手法を用いて、電極２１，２２の大きさやギャップ距離ΔＧを加工することもできる。また、電極２１，２２間のギャップ部をパターン形成した製版を用いてスクリーン印刷を行うことにより、基板上に金属或いは合金の前駆体をパターン印刷した後、焼成を行うことにより、電極２１，２２を形成してもよい。あるいは、絶縁物より構成されるグリーンシート上にスクリーン印刷により電極２１，２２を形成したものを、同時に焼成することにより電極２１、２２の形成を行ってもよい。また、金属或いは合金の前駆体、例えば、電極ペーストを塗布後に、レーザー加工等により電極２１，２２間のギャップ部を形成してもよい。
【００２８】
上記の電極２１，２２間には、放電誘発部３１が配設されている。本実施形態では、上述した絶縁性基板１１上及び電極２１，２２上に、放電誘発部３１が積層された構成となっている。この放電誘発部３１の寸法形状及びその配設位置は、過電圧が印加された際に放電誘発部３１を介して電極２１，２２間で放電するように設計されている限り、特に限定されない。
【００２９】
図４は、本実施形態の放電誘発部と中空部の界面に位置する放電誘発部表面部３２の模式図であり、図５は、図２のIII−III断面概略図である。放電誘発部３１は、中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造を有する構造となる。本実施形態では、放電誘発部３１として、絶縁性無機材料３２の中に導電性無機材料３３が一様に、又はランダムに分散したコンポジットが用いられている。この放電誘発部３１は、図５に示すとおり、微小空隙３５が不連続に点在した構造をとる。すなわち、本実施形態の放電誘発部３１は、中空部３１ａ，３１ｂが形成されることで中空構造を有する一方、微小空隙３５が不連続に点在した構造を有するものとなっている。さらに放電誘発部表面部は緻密構造となっている。
【００３０】
放電誘発部表面部３２はガラス成分を含み、ガラス成分の比率は２０ｖｏｌ％以上である。ガラス成分の比率が２０ｖｏｌ％よりも少なくなると放電誘発部表面部が緻密構造でなくなり、放電の際に放電誘発部と中空部の界面に位置する放電誘発部表面部近傍の破壊に繋がり、著しく耐久性が劣化する。このため緻密な構造とするために、放電誘発部表面部のガラス成分の比率は４０ｖｏｌ％より多く含まれることが好ましい。また放電誘発部表面部の緻密構造を有する範囲については、特に限定されないが、放電の際に導電粒子の溶融が発生することを考慮すると、ガラス成分を含む緻密構造表面部の厚みは１〜４μｍ程度とすることが望ましい。
【００３１】
絶縁性無機材料３４の具体例としては、例えば、金属酸化物が挙げられるが、これらに特に限定されない。絶縁性やコスト面を考慮すると、金属酸化物としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２であることが好ましい。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。絶縁性無機材料３２は、絶縁性無機材料３２の一様な膜として形成されていても、絶縁性無機材料３２の粒子の凝集体として形成されていてもよく、その性状は特に限定されない。これらのなかでも絶縁性を付与する観点からは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｍｇ２ＳｉＯ４等を用いることがより好ましい。一方、絶縁性マトリックスに半導体性を付与する観点からは、ＴｉＯ２やＺｎＯを用いることがより好ましい。絶縁性マトリックスに半導体性を付与することで、放電開始電圧がより低い静電気対策素子を得ることができる。
【００３２】
導電性無機材料３３の具体例としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。導電性を考慮すると、Ｃ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔ或いは、これらの合金が好ましい。
【００３３】
放電誘発部３１の中空構造側からみた放電誘発部表面部３２は図４のように導電性無機材料３３が絶縁物中に不連続に分布したコンポジット構造を有し、かつ放電誘発部表面部３２が緻密構造を有することを特徴とする。このようなコンポジット部を有することにより放電動作が発生しやすく、低い電圧より放電が発生し、かつ絶縁物中に導電性無機材料が分散したコンポジット部であるため、放電前後の素子の絶縁を維持することが可能となる。
【００３４】
微小空隙３５は放電誘発部３１に多孔性を付与し、これにより放電によって生じる熱や応力を吸収し、電極２１，２２及びその周辺の溶融や変形等による破壊を緩和する。ここで、本明細書において微小空隙３５はその大きさが０．１〜５μｍのものを意味する。また、本明細書において、微小空隙３５の大きさは、アスペクト比が１〜５の球状のものはメジアン径（Ｄ５０）を意味し、その他の形状については長径及び短径の算術平均値を意味し、無作為に選択した５０点の平均値とする。微小空隙３５の大きさや放電誘発部３１に対する微小空隙３５の体積割合は、所望する静電気吸収特性及び繰り返し放電に対する耐久性並びに電極２１，２２間の短絡防止特性に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、微小空隙３５の大きさは０．１〜２μｍが好ましく、また、微小空隙の含有比率は１〜４０ｖｏｌ％が好ましく、より好ましくは５〜２０ｖｏｌ％である。
【００３５】
放電誘発部３１と中空部の界面に位置する放電誘発部表面部が緻密構造を有するが、このような構造を有するためにガラス成分を付与している。放電誘発部表面部はガラス成分を２０ｖｏｌ％以上含有することが好ましい。放電誘発部表面部が緻密構造をとることにより、放電の際に発生する応力による破損を抑制することが可能となり、静電気吸収特性、並びに繰り返し放電に対する耐久性やピーク電圧に優れる素子を得ることができる。なお、緻密構造を有する放電誘発部表面部の領域は、図２に示されているような断面図において中空部から放電誘発部の深さ方向に１〜４μｍとなることが好ましい。
【００３６】
放電誘発部３１の中空部の個数は、特に限定されない。本実施形態では、２つの中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造が採用されているが、中空部の数に制限はなく、１つのみであっても或いは複数であっても構わない。中空部の数が増すに連れ、１の中空部に対する放電発生頻度が低減されるので、繰り返し使用の耐久性がより一層高められる。なお、中空部を複数設ける場合、各々の中空部の形状・大きさは、同一であっても異なっていてもよい。
【００３７】
また、中空部３１ａ，３１ｂの形状についても特に限定されない。例えば、球状、楕円球状、および不定形状など、任意の形状を採用することができる。とりわけ中空部３１ａ，３１ｂは、電極２１，２２間を結ぶ方向に沿って延在する形状であることが好ましい。このように中空部３１ａ，３１ｂを形成することで、電極２１、２２間で生ずる放電が中空部と放電誘発部表面部の界面で放電するため、放電誘発部の劣化が少なくなり、耐久性が向上するとともに、ピーク電圧や放電開始電圧のばらつきが抑制される。
【００３８】
一方、中空部３１ａ，３１ｂの大きさについても特に限定されないが、放電による破壊を抑制して耐久性を高める観点から、電極２１，２２間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さを表すΔＭが、少なくとも、電極２１，２２間のギャップ距離ΔＧの０．５倍〜放電誘発部３１の長さを表すΔＬ未満であることが好ましい。なお、電極２１，２２間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さとは、電極２１，２２間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの最大長を意味する。放電誘発部３１の長さとは、電極２１，２２間を結ぶ方向における放電誘発部３１の最大長を意味する。例えば、ギャップ距離ΔＧが１０〜２０μｍ程度の静電気対策素子１００を作製する場合、電極２１，２２間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さは、５〜１０μｍ以上、放電誘発部３１の長さ未満とする。図２及び図３に示すとおり、電極２１，２２間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さを電極２１，２２間のギャップ距離ΔＧの１．０倍以上とし、電極２１，２２の先端部が中空部３１ａ，３１ｂ内に露出した配置とすることで、電極２１，  ２２間で生じる放電による放電誘発部の破壊が抑制される。また、放電誘発部の劣化が少なくなり、耐久性が向上するとともに、ピーク電圧や放電開始電圧のばらつきが抑制される。
【００３９】
放電誘発部３１の厚みは、特に限定されるものではなく、適宜設定することができるが、繰り返し耐久性を高める観点から、対向電極の厚み〜素子厚みの半分以下であることがより好ましい。
【００４０】
放電誘発部３１の形成方法は特に限定されない。例えば、公知の薄膜形成方法・積層工法を適用することができる。所望の大きさの微小空隙３５を所定の含有比率で含む構造物で、上記の構造の放電誘発部３１を再現性良く簡便に得る観点から、絶縁性無機材料と導電性無機材料と微小空隙３５を作製するための焼成により消失する樹脂材料とを少なくとも含有する混合物を塗布し、さらに混合物上の所望位置に中空部３１ａ，３１ｂを作製するための消失材と中空部表面部を緻密構造にするためのガラス成分を混合したものを所望形状に塗布した後、これを焼成して消失材を消失させることで、上記の微小空隙３５を有する多孔質構造を形成するとともに中空部との界面に位置する放電誘発部表面部が緻密構造となる中空構造を区画形成する方法が好適である。放電誘発部表面部が緻密構造を有するための手法として、中空構造を形成する際に用いる樹脂ペーストにガラス成分を含有させて、焼成の段階で焼失材を揮発させることで放電誘発部表面部を緻密構造にする手法が挙げられる。あるいは、放電誘発部にガラス成分を含有させることで焼成の段階でガラス成分を中空部と放電誘発部の界面に析出させて放電誘発部表面部を緻密構造にする手法などが挙げられるが、これらの手法に特定されるものではない。以下、好ましい放電誘発部３１の形成方法について説明する。
【００４１】
この方法では、まず、絶縁性無機材料と導電性無機材料と微小空隙３５を作製するための消失材とを含有する混合物を調製し、この混合物を電極２１，２２のギャップ間に塗布或いは印刷等により形成する。そして、電極２１，２２のギャップ間に付与された混合物上の所定位置に、中空部３１ａ，３１ｂを作製するための消失剤とガラス成分の混合物を所望形状にさらに塗布或いは印刷等を行う。その後、必要に応じて、放電誘発部形成用ペースト、および空隙形成用ペースト上の所定位置にさらに前述の混合物を塗布或いは印刷等して付与してもよい。その後、焼成処理を施すことで消失材を熱分解・揮発等させて消失させる。このように焼成時に消失材が除去されることより、所望の大きさの微小空隙３５を所定の含有比率で含む構造体であって、所望位置に所望形状の中空部３１ａ，３１ｂを有し、かつ放電誘発部表面部が緻密構造をとる中空構造を有する放電誘発部３１が得られる。ここで、焼成時における処理条件は特に限定されない。生産性及び経済性を考慮すると、大気雰囲気下、５００〜１２００℃で１０分〜５時間程度が好ましい。
【００４２】
なお、上記の方法で使用する消失材としては、焼成時に熱分解・揮発等して消失するものである限り、特に限定されず、公知のものを適宜選択して用いることができる。このような消失材の具体例としては、例えば、樹脂粒子や溶媒と樹脂との混練物である樹脂ペーストが挙げられるが、これらに特に限定されない。代表的な樹脂粒子としては、例えばアクリル系樹脂等の熱分解性に優れるものが挙げられる。なお、樹脂粒子の形状は、特に限定されず、例えば、錘状、柱状、アスペクト比が１〜５の球状、アスペクト比が５を超える楕円球状、不定形状等のいずれであっても構わない。また、代表的な樹脂ペーストとしては、例えば、焼成時に熱分解・揮発・消失する樹脂、例えば、アクリル樹脂、エチルセルロース、ポリプロピレン等を公知の溶媒に混合したものが挙げられる。ここで樹脂粒子を用いて微小空隙３５を作成する場合、その樹脂粒子の粒径は、所望の大きさの微小空隙３５が得られるように適宜設定することができ、特に限定されないが、０．１〜４μｍ程度が好ましい。なお、本明細書において、樹脂粒子の粒径とは、球状ものはメジアン径（Ｄ５０）を意味し、その他のものは長径及び短径の算術平均値を意味する。この場合、樹脂粒子の配合割合は、得られる放電誘発部３１における微小空隙３５の含有比率を考慮して適宜設定することができ、特に限定されないが、１〜３０ｖｏｌ％程度が好ましい。混合物の調製の際に、溶剤、バインダー等の各種添加物を配合してもよい。または混合物の塗布或いは印刷の際に、溶剤、バインダー等の各種添加物を配合してもよい。樹脂ペーストを用いて中空部３１ａ，３１ｂを作成する場合、所望形状・サイズの中空部３１ａ，３１ｂが得られるように樹脂ペーストの固形分濃度や粘度等を適宜調整することができる。なお、樹脂ペーストの調製の際、又は、樹脂ペーストの塗布或いは印刷の際に、溶剤や界面活性剤や増粘剤等の各種添加物を配合してもよい。また、消失材に代えて或いは消失材とともに、所望形状・サイズの中空部３１ａ，３１ｂに対応した形状を有し焼成時に熱分解・揮発・消失する樹脂或いは繊維等からなる構造体等を用いても中空部３１ａ，３１ｂを作製することが可能である。
【００４３】
本実施形態の静電気対策素子１００においては、絶縁性無機材料中に導電性無機材料３３が不連続に分散したコンポジットである放電誘発部３１が、絶縁抵抗が大きい、静電容量が小さい、放電特性に優れるという静電気保護材料として有効に機能する。そして、放電誘発部３１は微小空隙が不連続に点在した構造からなり、且つ、中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造を有している。このため電極周辺の破壊や放電誘発部の破壊を緩和され、繰り返し耐久性が飛躍的に高められる。放電誘発部表面部が緻密構造をとることにより、さらに耐久性が向上する。また、放電誘発部３１を無機材料からなるコンポジットから構成しているため、耐熱性がさらに高められている。また、温度や湿度等の外部環境により特性が変動し難く、結果として信頼性が高められる。その上さらに、放電誘発部３１は、放電によって生じ得る溶融物の凝集が１箇所に集中し難い構成となっているため、電極２１，２２間での短絡が有効に抑制される。以上のことから、静電容量が小さく、静電気吸収特性に優れるのみならず、放電に対する耐久性が高く、ピーク電圧を低く抑制することが可能となり、放電後の電極間の短絡の発生が抑制され、耐熱性及び耐候性に優れた、高性能な静電気対策素子１００が実現される。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
まず、図６に示すように絶縁性基板１１として、主成分がＡｌ２Ｏ３とガラス成分より構成される材料をシート化したグリーンシートを用意する。その一方の絶縁性表面１１ａに、Ａｇペーストをスクリーン印刷により、厚み２０μｍ程度となるように印刷することにより、対向配置された一対の帯状の電極２１，２２をパターン形成した。印刷後の一対の電極について、電極２１，２２の長さは０．５ｍｍ、幅は０．４ｍｍ、電極２１，２２間のギャップ距離ΔＧは、４０μｍとした。
【００４６】
次に、図７に示すように上記の絶縁性基板１１上及び電極２１，２２上に、以下の手順で放電誘発部３１を形成した。
まず、絶縁性無機材料３４としてＳｉＯ２を主成分とするガラス粒子（日本山村硝子株式会社製、商品番号：ＭＥ１３）を１０ｖｏｌ％、絶縁性無機材料３４として平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３（住友化学株式会社製、商品番号：ＡＭ−２７）を６０ｖｏｌ％、導電性無機材料３３として平均粒径１μｍのＡｇ粒子（三井金属鉱業株式会社製、商品番号：ＳＰＱ０５Ｓ）を３０ｖｏｌ％、微小空隙３５を形成するための平均粒径１μｍの球状のアクリル系樹脂粒子（綜研化学株式会社製、商品番号：ＭＸ−１５０）を３０ｖｏｌ％、となるように秤量し、これらを混合して混合物を得た。これとは別に、バインダーとしてエチルセルロース系樹脂と溶剤としてのタ―ピネオールとを混錬して、固形分濃度が８質量％のラッカーを調製した。次いで、上記のようにして得られた混合物にラッカーを加えた後、混練することにより、放電誘発部形成用のペースト状混合物を作製した。
次に、アクリル樹脂をブチルカルビトールに混合して、中空部３１ａ，３１ｂ作製用の固形分濃度が４０質量％の樹脂ペーストを作製した。この樹脂ペーストに前述のガラス粒子を混合して、ガラス成分が混合された中空部形成用のペースト状混合物を作成した。
【００４７】
次いで、得られた放電誘発部形成用のペースト状混合物を、電極２１，２２間の絶縁性基板１１の絶縁性表面１１ａを覆うようにスクリーン印刷により少量塗布し、この塗布後の混合物上及び電極２１，２２上に中空部３１ａ，３１ｂを形成するために前述の中空部形成用のペースト状混合物を楕円球状に２箇所、スクリーン印刷した。その後さらに、前述の放電誘発部形成用のペースト状混合物、塗布後の楕円球状の中空部形成用のペースト状混合物を覆うようにスクリーン印刷することにより、図１に示すものと略同等の放電誘発部３１の前駆体を形成した。そして、放電誘発部３１の前駆体上にグリーンシートを積層した後、さらに熱プレスを行うことにより、積層体を作製した。その後、得られた積層体を所定の大きさに切断し、個片化を行った。しかる後、個片化された積層体に２００℃で１時間の熱処理（脱バインダー処理）を施し、その後、毎分１０℃で昇温し、大気中９５０℃で３０分間保持した。この焼成処理によって、放電誘発部３１の前駆体からアクリル系樹脂粒子、エチルセルロース系樹脂及び溶剤が除去され、その結果、微小空隙３５が不連続に点在した構造体となり、中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造を有し、かつ放電誘発部表面部が緻密構造をとる放電誘発部３１が作製された。なお、焼成後の一対の電極２１，２２間のギャップ距離ΔＧは３０μｍ程度であった。また、電極２１，２２間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さΔＭは４０μｍであった。
【００４８】
その後、図８に示すように、電極２１，２２の外周端部に接続するように、Ａｇを主成分とする端子電極４１を形成することにより、実施例１の静電気対策素子１００を得た。
【００４９】
（実施例２）
中空部形成用のペースト状混合物のスクリーン印刷時において１箇所のみ楕円球状にスクリーン印刷すること以外は、実施例１と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造体からなり、且つ、１つの中空部３１ａを有する中空構造を有する放電誘発部３１を作製し、実施例２の静電気対策素子１００を得た。
【００５０】
（比較例１）
中空部形成用のペースト状混合物をスクリーン印刷するときに、中空部形成用のペースト状混合物に代えて放電誘発部形成用のペースト状混合物を用いること以外は、実施例１と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造体からなり、且つ、中空部を有さない非中空構造の放電誘発部を形成し、比較例１の静電気対策素子を得た。
【００５１】
（比較例２）
微小空隙３５を形成するための平均粒径１．０μｍの球状のアクリル系樹脂粒子（綜研化学株式会社製、商品番号：  ＭＸ―１５０）に代えて平均粒径２．０μｍの球状のアクリル系樹脂粒子（綜研化学株式会社製、商品番号：  ＭＸ―２００）を用いること以外は、比較例１と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造体からなり、且つ、中空部を有さない非中空構造の放電誘発部を作製し、比較例２の静電気対策素子を得た。
【００５２】
（実施例３）
微小空隙３５を形成するための平均粒径１．０μｍの球状のアクリル系樹脂粒子（綜研化学株式会社製、商品番号：  ＭＸ―１５０）を用い、放電誘発部を、ガラス粒子  １０ｖｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３  ５０ｖｏｌ％、Ａｇ粒子３０ｖｏｌ％、アクリル系樹脂粒子１０ｖｏｌ％、に変更すること以外は、実施例２と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造体からなり、且つ、中空部３１ａ，３１ｂを有する中空構造を有する放電誘発部３１を作製し、実施例３の静電気対策素子１００を得た。
【００５３】
（実施例４）
放電誘発部を形成するための各成分の配合量を、ガラス粒子１０ｖｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３５０ｖｏｌ％、Ａｇ粒子３０ｖｏｌ％を用い、アクリル系樹脂粒子ＭＸ−１５０を１０ｖｏｌ％に代えて平均粒径２．０μｍの球状のアクリル系樹脂粒子（綜研化学株式会社製、商品番号：  ＭＸ―３００）１０ｖｏｌ％に変更すること以外は、実施例２と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した多孔質体からなり、且つ、１つの中空部３１ａを有する中空構造を有する放電誘発部３１を作製し、実施例４の静電気対策素子１００を得た。
【００５４】
（実施例５）
放電誘発部を形成するための各成分の配合量を、ガラス粒子１０ｖｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３５０  ｖｏｌ％、Ａｇ粒子３０ｖｏｌ％を用い、アクリル系樹脂粒子ＭＸ−１５０を１０ｖｏｌ％を用い、２つの中空部を有する以外は、実施例３と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造をとり、且つ、中空部３１ａ、３１ｂの二つの中空構造を有する放電誘発部３１を作製し、実施例５の静電気対策素子１００を得た。
【００５５】
（比較例３）
放電誘発部を形成するための各成分の配合量を、ガラス粒子１０ｖｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３５０ｖｏｌ％、Ａｇ粒子３０ｖｏｌ％を用い、アクリル系樹脂粒子ＭＸ−１５０を１０ｖｏｌ％用いる以外は、比較例１と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造をとり、且つ、中空部を有さない非中空構造の放電誘発部を作製し、比較例３の静電気対策素子１００を得た。
【００５６】
（比較例４）
アクリル系樹脂粒子ＭＸ−１５０を１０ｖｏｌ％に代えて平均粒径３．０μｍの球状のアクリル系樹脂粒子（綜研化学株式会社製、商品番号：  ＭＸ―３００）１０ｖｏｌ％に変更すること以外は比較例３と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造体からなり、且つ、中空部を有さない非中空構造の放電誘発部を作製し、比較例１の静電気対策素子を得た。
【００５７】
（比較例５）
中空部形成用のペースト状混合物を作成する際にガラス成分を加える工程を省略すること以外は実施例３と同様に操作して、微小空隙３５が不連続に点在した構造体からなり、且つ、１つの中空部３１ａを有する中空構造を有し、かつ放電誘発部表面部が緻密構造をとらない放電誘発部３１を作製し、比較例５の静電気対策素子１００を得た。
【００５８】
（比較例６）
アクリル系樹脂粒子の配合を省略し、各成分の配合量を、ガラス粒子１５ｖｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３５５ｖｏｌ％、Ａｇ粒子３０ｖｏｌ％、に変更すること以外は、比較例１と同様に操作して、微小空隙３５を有さず且つ中空部を有さない非中空構造の放電誘発部を作製し、比較例５の静電気対策素子１００を得た。
【００５９】
＜構造観察＞
上記のようにして得られた実施例１〜５の静電気対策素子１００において、放電誘発部３１の断面を研磨し、ＳＥＭを用いて断面観察を行った。いずれも、微小空隙３５が不連続に点在した構造体であり、且つ、１つ又は２つの中空部を有する中空構造を有し、放電誘発部表面部は緻密構造となっていることが確認された。
【００６０】
＜微細構造観察＞
上記のようにして得られた実施例１〜５の静電気対策素子１００において、放電誘発部３１の断面（中空部３１ａ，３１ｂが形成されていない箇所の断面）を研磨し、ＳＥＭを用いて断面観察を行い、写真を撮影した。撮影した写真について、微小空隙の画像処理を行い微小空隙の面積の総和を計算して全体の面積で割ることで微小空隙の比率を算出した。
【００６１】
＜静電気放電試験＞
次に、上記のようにして得られた実施例１〜５の静電気対策素子１００及び比較例１〜６の静電気対策素子について、図９に示す静電気試験回路を用いて、静電気放電試験を実施した。表１及び表２に、試験結果を示す。
【００６２】
この静電気放電試験は、国際規格ＩＥＣ６１０００−４−２の静電気放電イミュニティ試験及びノイズ試験に基づき、人体モデルに準拠（放電抵抗３３０Ω、放電容量１５０ｐＦ、印加電圧８．０ｋＶ、接触放電）して行った。具体的には、図９の静電気試験回路に示すように、評価対象の静電気対策素子の一方の端子電極をグランドに接地するとともに、他方の端子電極に静電気パルス印加部を接続した後、静電気パルス印加部に放電ガンを接触させて静電気パルスを印加した。ここで印加する静電気パルスは、放電開始電圧以上の電圧を印加した。
【００６３】
放電開始電圧は、静電気試験を０．４ｋＶから０．２ｋＶ間隔で増加させながら試験を行った。このときに観測される静電気吸収波形を記録し、静電気吸収効果が現れた電圧を放電開始電圧とした。静電容量は、１ＭＨｚにおける静電容量（ｐＦ）とした。ショート率については、各々サンプル１００個を用意し、静電気放電試験を各々８．０ｋＶで１００回繰り返した際に、電極間の短絡が発生した個数をカウントし、その割合（％）で示した。耐久性については、各々サンプル１００個を用意し、それぞれのサンプルに対して、８ｋＶで１０００回の放電試験を行った。それぞれのサンプルについて１０００回目のピーク電圧を測定し、ピーク電圧が４００Ｖ以下のサンプルの個数をカウントし、その割合（％）で示した。また、ピーク電圧についても上記と同様に放電試験を行い、それぞれのサンプルについて１０００回目のピーク電圧を測定し、平均値を計算した。ピーク電圧が低いほど静電気吸収効果が高く、静電気対策素子として優れる。
【００６４】
【表１】
2013145738.tif 000003
【００６５】
【表２】
2013145738.tif 000004
【００６６】
表１及び表２に示す結果より、実施例１〜５の静電気対策素子は、放電開始電圧が２ｋＶ程度と低く、且つ、静電容量が０．２ｐＦ以下と小さく、高速伝送系において適用可能な高性能なものであることが確認された。その上さらに、実施例１〜５の静電気対策素子は、電極間の短絡の発生が格別に抑制されていることが確認された。また、放電試験の結果より、実施例１〜５の静電気対策素子は放電に対する繰り返し耐久性に優れ、かつピーク電圧も低く抑制されていることが確認された。
【００６７】
なお、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限度において様々な変形が可能である。例えば、中空部３１ａ，３１ｂの設置数・形状・大きさ・レイアウト等は適宜変更することができる。具体的には、例えば、図１０に示すとおり、２つの中空部３１ａ，３１ｂの形状を角柱状にした様態とすることもできる。また、図１１に示すとおり、３つの中空部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを設置したりすることもできる。或いは、図１２に示すように、一方の電極２１を絶縁性基板１１上に設けるとともに他方の電極２２を絶縁性保護層５１上に設け、これにより一対の電極２１，２２を離間して対向配置させた態様とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明した通り、本発明の静電気対策素子は、静電容量が小さく電極間の短絡の発生が抑制されるのみでなく、放電に対する繰り返し耐久性に優れ、かつピーク電圧を低く抑制でき、さらには、耐熱性及び耐候性に優れ、生産性及び経済性をも高め得るので、これを備える電子・電気デバイス及びそれらを備える各種機器、設備、システム等に広く且つ有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１１            絶縁性基板
１１ａ          絶縁性表面
２１，２２      電極
３１            放電誘発部
３１ａ〜３１ｃ  中空部
３２            放電誘発部表面部
３３            導電性無機材料
３４            絶縁性無機材料
３５            微小空隙
４１            端子電極
５１            絶縁性保護層
１００          静電気対策素子
ΔＧ          ギャップ距離
ΔＭ          電極２１，２２間を結ぶ方向の中空部３１ａ，３１ｂの長さ
ΔＬ          放電誘発部３１の長さ
【図１】
2013145738.tif 000005
【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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【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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