特許 6048577 ＥＳＤ保護装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6048577

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】ＥＳＤ保護装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01T 4/12 20060101AFI20161212BHJP

   H01T 21/00 20060101ALI20161212BHJP

   H01T 4/10 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   H01T4/12 F

   H01T21/00

   H01T4/10 L

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-511265(P2015-511265)

(86)(22)【出願日】2014年4月8日

(86)【国際出願番号】JP2014060180

(87)【国際公開番号】WO2014168140

(87)【国際公開日】20141016

【審査請求日】2015年7月10日

(31)【優先権主張番号】特願2013-82601(P2013-82601)

(32)【優先日】2013年4月11日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001232

【氏名又は名称】特許業務法人 宮▲崎▼・目次特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】足立 淳

【審査官】 段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０４３５７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２４８３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３２６４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５０−１２２８３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９６３３５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ ４／１２

Ｈ０１Ｔ ４／１０

Ｈ０１Ｔ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面及び下面を有する積層型の絶縁性基板である絶縁体と、
前記絶縁体の上面及び下面と平行な面を有し、前記絶縁体内で高さ方向において隔てられて対向し合っている第１，第２の放電電極とを備え、
前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とが対向している部分において、前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とにより挟まれている放電ギャップ形成層に、前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とに連なる複数の空洞が設けられており、
前記放電ギャップ形成層に補助電極が設けられており、
上面視において、
前記第１の放電電極が先端部に第１，第２の角部を有し、前記第１，第２の角部の内のいずれか一方の角部と前記第２の放電電極とが重なっており、他方の角部と前記第２の放電電極とが重なっておらず、
前記第２の放電電極が先端部に第３，第４の角部を有し、前記第３，第４の角部の内のいずれか一方の角部と前記第１の放電電極とが重なっており、他方の角部と前記第１の放電電極とが重なっていない、ＥＳＤ保護装置。

【請求項2】

前記補助電極が、半導体セラミック粒子を含む、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置。

【請求項3】

前記補助電極が、絶縁性材料で被覆されている導電性粒子を含む、請求項１または２に記載のＥＳＤ保護装置。

【請求項4】

前記放電ギャップ形成層が、前記絶縁体を構成している絶縁材料よりも誘電率が高い高誘電率材料を含む、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】

第１の絶縁体層上に、先端部に第１，第２の角部を有するように第１の放電電極ペーストを塗布する工程と、
前記第１の放電電極ペースト上の一部に、焼成により消失する固体及び補助電極材料を含む放電ギャップ形成層用ペーストを塗布する工程と、
前記放電ギャップ形成層用ペーストの少なくとも一部を介して前記第１の放電電極ペーストと対向するように、かつ先端部に第３，第４の角部を有するように第２の放電電極ペーストを塗布する工程と、
前記第２の放電電極ペーストを覆うように第２の絶縁体層を形成する工程と、
前記第１及び第２の絶縁体層を焼成して絶縁体を形成すると共に、前記第１の放電電極ペースト、前記放電ギャップ形成層用ペースト及び前記第２の放電電極ペーストを焼付け、第１，第２の角部を有する第１の放電電極及び第３，第４の角部を有する第２の放電電極と、前記第１，第２の放電電極間に設けられており、前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とに連なる複数の空洞及び補助電極を有する放電ギャップ形成層とを形成する焼成工程とを備え、
前記第２の放電電極ペーストを塗布する工程において、上面視において、前記第１の放電電極ペーストの前記第１，第２の角部の内のいずれか一方の角部と前記第２の放電電極ペーストとが重なり、他方の角部と前記第２の放電電極ペーストとが重ならず、前記第２の放電電極ペーストの前記第３，第４の角部の内のいずれか一方の角部と前記第１の放電電極ペーストとが重なり、他方の角部と前記第１の放電電極ペーストとが重ならないように、前記第２の放電電極ペーストを塗布する、ＥＳＤ保護装置の製造方法。

【請求項6】

前記焼成により消失する固体が、樹脂からなる、請求項５に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。

【請求項7】

前記焼成により消失する固体が、樹脂ビーズからなる、請求項６に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。

【請求項8】

前記補助電極材料が、半導体セラミック粒子を含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。

【請求項9】

前記補助電極材料が、絶縁性材料で被覆された導電性粒子を含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。

【請求項10】

前記放電ギャップ形成層用ペーストが、前記絶縁体を構成している材料よりも誘電率が高い高誘電率材料を含む、請求項５〜９のいずれか１項に記載のＥＳＤ保護装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁体内において第１及び第２の放電電極が対向しているＥＳＤ保護装置及び該ＥＳＤ保護装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ−Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）すなわち静電気放電から電子機器を保護するためにＥＳＤ保護装置が広く用いられている。

【0003】

例えば下記の特許文献１に記載のＥＳＤ保護装置では、第１の放電電極と第２の放電電極とが、セラミック素体の高さ方向において部分的に対向されている。この対向部が、セラミック素体の空洞部内に露出している。空洞部の形成は、焼成に際して消失する樹脂ビーズを用いることにより形成されている。すなわち、セラミック素体の焼成前に空洞部形成部分に樹脂ビーズを配置しておく。焼成により、樹脂ビーズを消失させる。それによって、空洞部が形成される。

【0004】

他方、下記の特許文献２には、絶縁性基板のある高さ位置に空洞部が設けられているＥＳＤ保護装置が開示されている。ここでは、絶縁性基板内のある高さ位置において、第１の放電電極の先端と、第２の放電電極の先端とが対向し合っている。この対向部分が空洞部内に位置している。また、上記空洞部内に、粉状の補助電極材料が分散されている。この補助電極材料は、導電性を有する粉状体からなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＷＯ２００９／０６９２７０ Ａ１

【特許文献2】ＷＯ２０１０／０６１５５０ Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願発明者は、ＥＳＤ保護装置において放電開始電圧を低くするために、以下のような検討を行った。特許文献１に記載のＥＳＤ保護装置では、放電開始電圧をより一層低めることが困難であった。

【0007】

他方、放電開始電圧を低めるには、気中放電経路及び沿面放電経路が狭いギャップを隔てて多数存在することが望ましい。特許文献２に記載のＥＳＤ保護装置では、この放電ギャップが印刷工法で形成されている。しかしながら、このような印刷工法で狭いギャップを高精度に形成することは困難であった。そのため、放電開始電圧の低電圧化が難しかった。

【0008】

なお、フォトリソグラフィーエッチング法やレーザーによるトリミング加工法などを用いれば、狭いギャップを高精度に形成することが可能である。しかしながら、製造コストが大幅に高くなるという問題があった。

【0009】

本発明の目的は、コストの上昇を招くことなく、放電開始電圧を効果的に低め得る、ＥＳＤ保護装置及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】

【0010】

本発明のＥＳＤ保護装置は、絶縁体と、第１及び第２の放電電極と、放電ギャップ形成層とを備える。

【0011】

第１及び第２の放電電極は、前記絶縁体内で対向し合っている。前記放電ギャップ形成層は、第１及び第２の放電電極が対向し合っている部分において、第1の放電電極と第２の放電電極とにより挟まれている部分である。放電ギャップ形成層は、第１の放電電極と第２の放電電極とに連なる複数の空洞を有する。

【0012】

本発明に係るＥＳＤ保護装置では、好ましくは、前記絶縁体が、上面及び下面を有する積層型の絶縁性基板であり、前記第１及び第２の放電電極が、前記絶縁性基板の高さ方向において隔てられて対向している。

【0013】

本発明に係るＥＳＤ保護装置では、好ましくは、前記放電ギャップ形成層に補助電極が設けられている。上記補助電極は、半導体セラミック粒子を含んでいてもよい。また、上記補助電極は、絶縁性材料で被覆された導電性粒子を含んでいてもよい。

【0014】

本発明においては、上記放電ギャップ形成層は、絶縁体を構成している絶縁材料よりも誘電率が高い高誘電率材料を含んでいてもよい。

【0015】

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法は、以下の各工程を備える。

【0016】

第１の絶縁体層上に第１の放電電極ペーストを塗布する工程。

【0017】

前記第１の放電電極ペースト上の一部に、焼成により消失する固体を含む放電ギャップ形成層用ペーストを塗布する工程。

【0018】

前記放電ギャップ形成層用ペーストの少なくとも一部を介して前記第１の放電電極ペーストと対向するように、第２の放電電極ペーストを塗布する工程。

【0019】

前記第２の放電電極ペーストを覆うように第２の絶縁体層を形成する工程。

【0020】

前記第１及び第２の絶縁体層を焼成して絶縁体を形成すると共に、かつ前記第１の放電電極ペースト、前記放電ギャップ形成層用ペースト及び前記第２の放電電極ペーストを焼付け、第１，第２の放電電極と、前記第１，第２の放電電極間に設けられており、第１の放電電極と第２の放電電極とに連なる複数の空洞を有する放電ギャップ形成層とを形成する焼成工程。

【0021】

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法では、好ましくは、焼成により消失する固体として樹脂が用いられ、より好ましくは樹脂ビーズが用いられる。

【0022】

本発明に係るＥＳＤ保護装置の製造方法では、上記放電ギャップ形成層用ペーストに、補助電極材料を含有させることが好ましい。このような補助電極材料としては、半導体セラミック粒子が好適に用いられる。また、上記補助電極材料が、絶縁性材料で被覆された導電性粒子を含んでいてもよい。

【0023】

本発明のＥＳＤ保護装置の製造方法では、上記放電ギャップ形成層用ペーストが、前記絶縁体を構成している材料よりも誘電率が高い高誘電率材料を含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明に係るＥＳＤ保護装置及びその製造方法によれば、放電ギャップ形成層に、第１の放電電極と第２の放電電極とに連なる複数の空洞が形成されているため、放電開始電圧を効果的に低めることが可能となる。また、放電ギャップを小さくするのに印刷工法を用いる必要がないため、ＥＳＤ保護装置のコストの上昇を招き難い。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【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おいて、第１の放電電極と第２の放電電極と放電ギャップ形成層との位置関係を説明するための模式的平面図である。

【図3】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るＥＳＤ保護装置の製造方法を説明するための各部分切り欠き拡大正面断面図である。

【図4】図４は、図１に示した実施形態の変形例に係るＥＳＤ保護装置の正面断面図である。

【図5】図５は、本発明の一実施形態の変形例に係るＥＳＤ保護装置における放電ギャップ形成層の構造を説明するための部分切り欠き拡大正面断面図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態の他の変形例に係るＥＳＤ保護装置における放電ギャップ形成層の構造を説明するための部分切り欠き拡大正面断面図である。

【図7】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明のさらに他の変形例に係るＥＳＤ保護装置の製造方法を説明するための各部分切り欠き拡大正面断面図である。

【図8】図８は、本発明の一実施形態の製造方法において、第１の放電電極ペースト、放電ギャップ形成層用ペースト及び第２の放電電極ペーストを印刷した状態を示す模式的部分切り欠き正面断面図である。

【図9】図９は、第１の放電電極ペースト、放電ギャップ形成層用ペースト及び第２の放電電極ペーストの積層方法の変形例を示す模式的平面図である。

【図10】図１０は、第１の放電電極ペースト、放電ギャップ形成層用ペースト及び第２の放電電極ペーストの積層方法の他の変形例を示す模式的平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

ＥＳＤ保護装置１は、積層型の絶縁性基板２からなる絶縁体を有する。なお絶縁体は、積層型の絶縁性基板２に限定されない。

【0029】

上記積層型の絶縁性基板２は、後述の放電ギャップ形成層を除いては、絶縁性セラミックスからなる。絶縁性セラミックスとしては、特に限定されないが、本実施形態では、いわゆるＢＡＳ材が用いられる。ＢＡＳ材とは、Ｂａ、Ａｌ及びＳｉを主体とするセラミック組成からなるセラミックスである。

【0030】

絶縁性基板２は、上記ＢＡＳ材からなる複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより形成されている。絶縁性基板２は、上面２ａと、下面２ｂと、端面２ｃ，２ｄを有する。また、絶縁性基板２は、図示しない一対の側面を有する。本実施形態では、絶縁性基板２は、矩形板状の形状を有する。もっとも、絶縁性基板２の形状は特に限定されない。なお、絶縁性基板２は、セラミックスに限らず、樹脂などからなるものであってもよい。

【0031】

絶縁性基板２内には、第１の放電電極３と第２の放電電極４とが配置されている。第１の放電電極３は、絶縁性基板２の上面２ａ及び下面２ｂと平行に延び、端面２ｃに引き出されている。第２の放電電極４は、第１の放電電極３よりも上方に設けられている。第２の放電電極４は、端面２ｄに引き出されている。

【0032】

第１の放電電極３と第２の放電電極４とは、絶縁性基板２の高さ方向において部分的に対向し合っている。

【0033】

第１の放電電極３及び第２の放電電極４は、適宜の導電性材料により形成することができる。本実施形態では、第１，第２の放電電極３，４はＣｕからなる。もっとも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、ＮｉもしくはＷまたはこれらを主体とする合金を用いてもよい。

【0034】

第１の放電電極３と第２の放電電極４とが対向し合っている部分において、第１の放電電極３と第２の放電電極４とで挟まれている部分が放電ギャップ形成層５である。

【0035】

放電ギャップ形成層５は、複数の空洞５ａを有する。空洞５ａは柱状部分５ｂに囲まれている。複数の空洞５ａは、第１の放電電極３と第２の放電電極４とに連なっている。すなわち、絶縁性基板２内において空洞５ａは、その上端において第２の放電電極４に連なっており、その下端において第１の放電電極３に連なっている。空洞５ａに、第１の放電電極３及び第２の放電電極４の一部が露出している。

【0036】

静電気が加わった場合、この空洞５ａ内において、第１の放電電極３と第２の放電電極４との間で放電が生じる。この放電は、気中放電経路と、沿面放電経路の双方の放電経路により生じる。本実施形態では、複数の空洞５ａが設けられているため、気中放電経路だけでなく、多数の沿面放電経路が存在する。

【0037】

ＥＳＤ保護装置における放電開始電圧は、気中放電経路及び沿面放電経路が多いほど低めることができる。本実施形態では、複数の空洞５ａが設けられているため、多数の気中放電経路及び多数の沿面放電経路が形成されることになる。従って、放電開始電圧を効果的に低めることが可能とされている。

【0038】

なお、放電ギャップ形成層５とは、上記複数の空洞５ａを形成するための層であり、第１の放電電極３と第２の放電電極４とが高さ方向において対向し合っている部分に位置している。もっとも、放電ギャップ形成層５は、第１の放電電極３と第２の放電電極４とが高さ方向において重なり合っている部分よりも図面上の横方向外側にはみ出していてもよい。放電ギャップ形成層５の平面形状については、後述する変形例を参照して、後でより詳細に説明する。

【0039】

図１に示すように、第１，第２の放電電極３，４に電気的に接続されるように、端面２ｃ，２ｄ上に、外部電極６，７が形成されている。外部電極６，７は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄなどの適宜の金属材料により形成することができる。

【0040】

ＥＳＤ保護装置１では、外部電極６，７間に静電気が加わると、第１の放電電極３と第２の放電電極４との間で放電が生じる。そして、上述したように、複数の空洞５ａが設けられているため、放電開始電圧を効果的に低めることが可能とされている。

【0041】

次に、ＥＳＤ保護装置１の製造方法を説明することにより、上記放電ギャップ形成層５の詳細をより一層明らかにする。

【0042】

ＥＳＤ保護装置１の製造に際しては、まず、絶縁性基板２を形成するための絶縁性セラミックグリーンシートを用意する。複数の絶縁性セラミックグリーンシートを積層し、第１の絶縁体層を形成する。図２に平面図で示すように、この第１の絶縁体層２Ａ上に、第１の放電電極ペースト３Ａをスクリーン印刷などの適宜の方法により塗布する。

【0043】

次に、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａを同じくスクリーン印刷などにより塗布する。さらに、第２の放電電極を形成するための第２の放電電極ペースト４Ａを同じくスクリーン印刷などにより塗布する。しかる後、複数枚の絶縁性セラミックグリーンシートを積層し、第２の絶縁体層を形成する。

【0044】

このようにして得られた積層体を焼成することにより、図１に示した絶縁性基板２を得ることができる。すなわち、第１，第２の絶縁体層が焼成されて絶縁性基板２が得られる。同時に、焼成工程において、第１，第２の放電電極ペースト３Ａ，４Ａが焼き付けられて、第１，第２の放電電極３，４が形成される。よって、積層セラミック電子部品の製造に際して用いられている積層及び一体焼成技術を用いて、上記絶縁性基板２及び第１，第２の放電電極３，４を形成させることができる。

【0045】

外部電極６，７は、絶縁性基板２を得た後に端面２ｃ，２ｄに導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより形成し得る。あるいは、蒸着、めっきもしくはスパッタリングなどにより外部電極６，７を形成してもよい。

【0046】

ところで、上記空洞５ａが形成されるのは、焼成に際し消失する材料を放電ギャップ形成層用ペースト５Ａに含有させておくことにより達成し得る。これを、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

【0047】

図３（ａ）は、第１，第２の放電電極ペースト３Ａ，４Ａと、これらに挟まれている放電ギャップ形成層用ペースト５Ａとを示す。焼成前の状態において、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａは、樹脂ビーズ１１と、セラミック粉末１２とを有する。樹脂ビーズ１１は、絶縁性基板２の焼成に際しての焼成温度において消失し得る材料からなる。樹脂ビーズ１１を構成する樹脂としては、焼成に際して消失する限り、特に限定されない。このような樹脂としては、アクリル樹脂系ビーズ、ポリスチレンビーズなどの適宜の合成樹脂ビーズを用いることができる。

【0048】

セラミック粉末１２として用いられるセラミックスは、絶縁性基板２を焼成により得るに際し、空洞５ａの周りの柱状部分５ｂを構成し得る限り、特に限定されない。このようなセラミックスとしては、絶縁性基板２を構成する材料と同じセラミック材料を用いることが望ましい。それによって、空洞周りの柱状部分と絶縁性基板２の残りの部分との密着強度が高められる。

【0049】

もっとも、セラミック粉末１２は、他の絶縁性セラミックスやガラスセラミックスにより構成されてもよい。上記放電ギャップ形成層用ペースト５Ａは、樹脂ビーズ１１とセラミック粉末１２と、必要に応じバインダー樹脂及び溶媒を含む。

【0050】

上記樹脂ビーズ１１の高さ方向寸法は、第１の放電電極３と第２の放電電極４との間の対向距離を決定する大きな因子である。従って、最終的に形成される空洞５ａの高さ方向寸法に応じて樹脂ビーズ１１の高さ方向寸法を選択すればよい。絶縁性基板２を得るための焼成が進行すると、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態及び図３（ｃ）の状態に移行する。すなわち、樹脂ビーズ１１が加熱されて消失する。その結果、図３（ｂ）に示すように、空洞５ａが形成される。さらに、焼成が進行すると、セラミック粉末１２同士が焼結し、図３（ｃ）に示す柱状部分５ｂが形成される。

【0051】

このようにして、絶縁性基板２が完成される。すなわち、上記のように、焼成に際して消失し得る樹脂ビーズ１１を用いることにより、空洞５ａを容易にかつ確実に形成することができる。しかも、フォトリソグラフィーやレーザーを用いたトリミングなどの高コストの加工方法を必要としない。よって、上記ＥＳＤ保護装置１のコストの上昇も招き難い。

【0052】

なお、上記実施形態では、樹脂ビーズ１１を用いたが、焼成に際し消失し得る固体の材料である限り、樹脂に限定されない。例えば、ある程度の硬度を有するワックスなどを用いてもよい。

【0053】

さらに、焼成に際し、消失する固体であれば、ビーズ状の形状のものに限定されない。例えば、柱状の樹脂材料を樹脂ビーズ１１の代わりに用いてもよい。すなわち、空洞５ａを形成し得る限り、消失し得る固体の材料の形状は限定されない。

【0054】

また、上記実施形態では絶縁性のセラミック粉末１２により柱状部分５ｂが形成されていたが、この柱状部分５ｂに補助電極を形成してもよく、その場合には、放電開始電圧をより一層低めることができ、好ましい。

【0055】

なお、上記実施形態では、第２の放電電極４は、端面２ｄ側においては、第１の放電電極３と同じ高さ位置にあり、絶縁性基板２の中央部分では、放電ギャップ形成層５の上面に至るように高さ位置が変化している。

【0056】

これに対して、図４に示す変形例のように、第２の放電電極４は、放電ギャップ形成層５の上面から、その高さ位置のまま端面２ｄに引き出されていてもよい。このような構造は、例えば、第１の放電電極３を形成する放電電極用ペースト、放電ギャップ形成層５を構成する材料部分を含むセラミックグリーンシート、第２の放電電極４用放電電極用ペーストを順に積層し、焼成することにより得ることができる。別法として、セラミックグリーンシート上に、第１の放電電極ペーストを印刷し、開口部を有するセラミックグリーンシートを積層し、開口部内に放電ギャップ形成層用材料を印刷し、さらに第２の放電電極４を構成する放電電極用ペーストを印刷する方法などを用いてもよい。このような方法を用いることにより、放電ギャップ形成層５の上面が位置している平面内に第２の放電電極４を位置させることができる。

【0057】

図５及び図６は、補助電極を形成する方法を説明するための部分切り欠き拡大正面断面図である。なお、図５及び図６は、前述した実施形態における図３（ｂ）に示す焼成中の状態を示す。

【0058】

上記補助電極を形成する方法としては、図５に示すように、放電ギャップ形成層用ペースト内に、絶縁性のセラミック粉末１２に加えて、半導体セラミック粉末１３を混合しておくことが望ましい。半導体セラミック粉末１３としては、半導体セラミック粉末を好適に用いることができる。また、半導体セラミック粉末に代えて、絶縁性材料で被覆されている導電性粒子を用いてもよい。好ましくは、上記半導体セラミック粉末と、絶縁性材料に被覆されている導電性粒子の双方を併用することが望ましい。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。

【0059】

上記補助電極材料としての半導体セラミック粉末としては、例えば、ＳｉＣのような炭化物や、ＭｎＯ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，ＣｕＯなど遷移金属の酸化物などの半導体セラミックスからなるセラミック粉末を好適に用いることができる。

【0060】

好ましくは図６に示すように、上記半導体セラミック粉末１３と、絶縁被覆された導電性粒子１４とを併用することが望ましい。

【0061】

また、上記補助電極材料としての絶縁性材料に被覆された導電性粒子についても特に限定されない。すなわち、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉなどの適宜の導電性粒子を用いることができる。絶縁被覆についても、導電性粒子表面に、非常に小さな絶縁性粒子が付着されている構成であってもよい。あるいは、絶縁性皮膜内に導電性粒子が収納されている、いわゆる、コア−シェル構造の粒子を用いてもよい。

【0062】

上記柱状部分５ｂには、絶縁性基板２を構成している材料よりも誘電率が高い高誘電率材料粒子を分散させておいてもよい。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。なお、このような高誘電率材料粒子を、上記補助電極材料と併用してもよい。

【0063】

上記のような高誘電率材料としては、絶縁性基板２を構成するセラミックスよりも高誘電率のセラミックスを好適に用いることができる。例えば、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウムなどの高誘電率材料を用いることができる。

【0064】

なお、上記実施形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つの樹脂ビーズ１１が消失することにより、空洞５ａが形成されていた。これに対して、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａを２回塗工し、複数の樹脂ビーズ１１を高さ方向に重ね合わせてもよい。この場合、最初に上記実施形態と同様に放電ギャップ形成層用ペースト５Ａを塗工し乾燥する。次に、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａを再度塗工し、乾燥すればよい。このようにして、複数の樹脂ビーズ１１が高さ方向に重なり合っている層を形成することができる。しかる後、焼成すれば、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように変化していく。従って、より一層高さ方向寸法が大きい空洞５ａを形成することができる。

【0065】

このように、本発明の製造方法では、放電ギャップ形成層用ペーストを複数回塗工し、それによってより大きな放電ギャップを形成することも可能である。

【0066】

また、前述したように放電ギャップ形成層５は、第１の放電電極３と第２の放電電極４とが高さ方向において対向している領域にのみ形成される必要はなく、側方にはみ出ていてもよい旨を説明した。それによって、製造工程に際しての位置決めの簡略化を果たし得る。これを、図８及び図９を参照して説明する。

【0067】

図８及び図９に示すように、第１の絶縁体層２Ａ上に、第１の放電電極ペースト３Ａ、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａ及び第２の放電電極ペースト４Ａを積層する。図９において第１，第２の放電電極ペースト３Ａ，４Ａが延びる方向を長さ方向、該長さ方向と直交する方向を幅方向とする。

【0068】

第１の放電電極ペースト３Ａの幅方向寸法に比べ、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａの幅方向寸法を大きくしておく。第２の放電電極ペースト４Ａの塗工幅も放電ギャップ形成層用ペースト５Ａの幅方向寸法よりも小さくしておく。このようにすれば、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａを第１の放電電極ペースト３Ａ上に高精度に位置決めせずとも塗工することができる。また、第２の放電電極ペースト４Ａの塗工に際しての位置決めも容易に行い得る。

【0069】

図１０に示す変形例のように、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａの幅方向寸法を、第１，第２の放電電極を形成するための第１，第２の放電電極ペースト３Ａ，４Ａの幅と同一としてもよい。その場合には、放電ギャップ形成層用ペースト５Ａの材料の使用量を減らすことができる。

【0070】

前述した実施形態では、第１の放電電極３と第２の放電電極４との対向方向の距離を変化させることにより、放電ギャップ領域の大きさを調整することができる。

【0071】

また、これに対して、図９及び図１０に示した構造では、第１，第２の放電電極ペースト３Ａ，４Ａの上記幅方向の位置を調整することにより、放電ギャップ部の面積を調整することができる。このように上記幅方向において放電電極同士が重なり合っている領域の寸法を異ならせてもよい。

【0072】

なお、上述した実施形態では、絶縁性基板２内に第１の放電電極３と第２の放電電極４とが配置されていたが、複数対の放電電極が絶縁体内に配置されていてもよい。

【0073】

次に、具体的実験例に基づき、本発明を明らかにする。

【0074】

（実施例１）
Ｂａ、Ａｌ、Ｓｉを主たる成分とするＢＡＳ材の組成のセラミック粉末を用意した。このセラミック粉末に、溶媒としてのトルエンと、バインダー樹脂と、可塑剤とを添加し、混合した。このようにして、セラミックスラリーを得た。得られたセラミックスラリーをドクターグレード法により成形し、厚み５０μｍの絶縁性セラミックグリーンシートを得た。

【0075】

（放電電極ペースト）
平均粒径２μｍのＣｕ粉末３０体積％と、バインダー樹脂としてのエチルセルロースを７０体積％とを含む組成に溶剤を添加し、混合し、放電電極ペーストを得た。

【0076】

（放電ギャップ形成層用ペースト）
平均粒径１μｍのＢＡＳ仮焼粉末と、平均粒径５μｍのアクリル樹脂からなる樹脂ビーズを体積比で７０：３０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。このようにして得られた放電ギャップ形成層用ペーストでは、全体の７０体積％をバインダー樹脂及び溶剤が占め、残りの３０体積％をＢＡＳ仮焼粉末及びアクリル樹脂ビーズが占めた。従って、焼成後に柱状部分５ｂとして残る部分は、ＢＡＳ仮焼粉末部分であり、上記アクリル樹脂ビーズ部分が空洞５ａを形成することとなる。

【0077】

（製造工程）
上記のようにして用意した複数枚の絶縁性セラミックグリーンシートを積層した。次に、放電電極ペーストを約７μｍの厚みに塗布した。次に、上記放電ギャップ形成層用ペーストを約８μｍの厚みに塗布した。しかる後、再度、放電電極ペーストを約７μｍの厚みとなるように塗布した。

【0078】

この場合、放電電極ペースト同士が放電ギャップ形成層用ペーストを介して重なり合っている矩形部分の面積は１５０μｍ×１００μｍとした。

【0079】

次に、複数枚の上記絶縁性セラミックグリーンシートをさらに積層した。しかる後、厚み方向に加圧し、積層体を得た。このようにして、厚み０．３ｍｍの積層体を得た。加圧前、積層体において放電ギャップ形成層用ペーストが形成されている部分は、他の部分よりも厚い。加圧を行うことにより第２の放電電極４の厚さが均一になり、図１に示すように、第２の放電電極４が曲がる場合がある。また、第２の放電電極４だけでなく、第１の放電電極３も曲がる場合がある。

【0080】

なお、上記各工程については複数のＥＳＤ保護デバイスの絶縁体を得るためのマザーの絶縁性セラミックグリーンシートを用いて行った。このようにして得られたマザーの積層体を次に、厚み方向に切断し、各ＥＳＤ保護装置１単位の積層体とした。すなわち、１．０ｍｍ×０．５ｍｍの平面形状を有する積層体を得た。

【0081】

次に、上記積層体を１０００℃以下の温度で焼成した。焼成後、導電ペーストを絶縁体の両端面に塗布し、焼き付けた。それによって、図１に示した外部電極６，７を形成した。このようにして、ＥＳＤ保護装置を得た。

【0082】

上記ＥＳＤ保護装置を切断し、内部を金属顕微鏡により観察したところ、樹脂ビーズが消失することにより、空洞５ａが複数形成されていることが確かめられた。

【0083】

（実施例２）
放電ギャップ形成層用ペーストを以下のように変更したことを除いては実施例１と同様にしてＥＳＤ保護装置を得た。

【0084】

放電ギャップ形成層用ペーストとして、平均粒径１μｍのＢＡＳ仮焼粉と、平均粒径１μｍのＳｉＣ粉と、平均粒径５μｍのアクリル樹脂ビーズとを３５：３５：３０の割合（体積比）で混合し、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、放電ギャップ形成層用ペーストを得た。

【0085】

この放電ギャップ形成層用ペーストでは、バインダー樹脂と溶剤とが７０体積％とを占め、残りの３０体積％を、ＢＡＳ仮焼粉、ＳｉＣ粉及びアクリル樹脂ビーズが占めている。このＢＡＳ仮焼粉及び半導体セラミック粉末としてのＳｉＣ粉が、柱状部分を構成することになり、アクリル樹脂ビーズが、消失により空洞を形成する材料である。

【0086】

実施例２で得たＥＳＤ保護装置についても実施例１と同様にして切断し、金属顕微鏡で観察したところ、内部に複数の空洞が形成されていることが確かめられた。また、電子顕微鏡において切断面を２０００〜５０００倍で観察したところ、空洞の周囲の柱状部分において、半導体セラミック粉末としてのＳｉＣ粉に由来する部分が確認された。

【0087】

（比較例）
実施例１で用いた放電ギャップ形成層用ペーストに代えて、焼成に際して消失する樹脂ペーストを用いた。その他の点は実施例１と同様とした。焼成後に、絶縁体を切断し、観察したところ、第１，第２の放電電極間に、樹脂ペーストが消失したことにより、大きな単一の空洞が形成されていた。すなわち、大きな単一の空洞部の上下に第１，第２の放電電極が位置していた。

【0088】

（実施例及び比較例の評価）
実施例１，２及び比較例で得たＥＳＤ保護装置の放電開始電圧を測定した。

【0089】

放電開始電圧の測定：ＩＥＣ６１０００−４−２に従って、接触放電により２ｋＶ、４ｋＶ、６ｋＶ及び８ｋＶの電圧のＥＳＤをこの順序で印加した。ＥＳＤ保護装置が放電した場合、下記の表１に○を示し、放電が生じず動作しなかった場合につき×で示した。

【0090】

【表1】

【0091】

表１から明らかなように、比較例では、６ｋＶのＥＳＤが印加された場合に放電を開始しなかった。これに対して、実施例１及び実施例２では、放電開始電圧を大幅に低め得ることがわかる。特に、半導体セラミック粉末が補助電極材料として添加されていた実施例２では、実施例１に比べ、放電開始電圧をより一層低めることが可能であった。

【符号の説明】

【0092】

１…ＥＳＤ保護装置
２…絶縁性基板
２Ａ…第１の絶縁体層
２ａ…上面
２ｂ…下面
２ｃ，２ｄ…端面
３…第１の放電電極
４…第２の放電電極
３Ａ…第１の放電電極ペースト
４Ａ…第２の放電電極ペースト
５…放電ギャップ形成層
５Ａ…放電ギャップ形成層用ペースト
５ａ…空洞
５ｂ…柱状部分
６，７…外部電極
１１…樹脂ビーズ
１２…セラミック粉末
１３…半導体セラミック粉末
１４…導電性粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】