JP2018185918A - Esd protection device and manufacturing method of esd protection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はESD保護デバイスに関し、さらに詳しくは、繰り返し放電によるIR(Insulation Resistance;絶縁抵抗)の劣化が抑制されたESD保護デバイスに関する。 The present invention relates to an ESD protection device, and more particularly to an ESD protection device in which deterioration of IR (Insulation Resistance) due to repeated discharge is suppressed.
また、本発明は、本発明のESD保護デバイスを製造するのに適した、ESD保護デバイスの製造方法に関する。 The present invention also relates to a method of manufacturing an ESD protection device suitable for manufacturing the ESD protection device of the present invention.
内部に空洞部が形成されたセラミック基材と、空洞部の内壁に形成されたシール層と、シール層の上に形成された放電補助電極と、放電補助電極の上に間隔を開けて形成された第1放電電極および第2放電電極と、を備えたESD保護デバイスが、特許文献1(WO2011/040435 A1)に開示されている。 A ceramic base material having a cavity portion formed therein, a seal layer formed on the inner wall of the cavity portion, a discharge auxiliary electrode formed on the seal layer, and a space above the discharge auxiliary electrode. An ESD protection device including the first discharge electrode and the second discharge electrode is disclosed in Patent Document 1 (WO2011 / 040435 A1).
図23に、特許文献1に開示されたESD保護デバイス1000を示す。
FIG. 23 shows an
ESD保護デバイス1000は、ガラス成分を含むセラミックで形成されたセラミック基材101を備える。セラミック基材101の内部には、空洞部102が形成されている。
The
空洞部102の内壁に、シール層103が形成されている。シール層103は、セラミック基材101が含むガラス成分が、空洞部102の内部に浸入するのを抑制するために形成されたものである。
A
空洞部102の内底面に形成されたシール層103の上に、放電補助電極104が形成されている。さらに、放電補助電極104の上に、第1放電電極(一方側対向電極)105と第2放電電極(他方側対向電極)106とが、対向して形成されている。放電補助電極104は、導電成分を含み、第1放電電極105と第2放電電極106との間の放電を、促進するために形成されたものである。
An
ESD保護デバイス1000は、第1放電電極105と第2放電電極106との間に高電圧が印加されると、第1放電電極105と第2放電電極106との間に放電が発生する。
In the
ESD保護デバイス1000には、放電を繰り返すと、第1放電電極105と第2放電電極106との間のIR(Insulation Resistance;絶縁抵抗)が劣化するという問題がある。具体的には、1010Ω以上あったIRが、放電を繰り返すことにより、104Ω未満にまで低下してしまうような場合がある。
The
繰り返し放電によるIRの劣化は、次のメカニズムで発生すると考えられている。すなわち、第1放電電極105と第2放電電極106との間に放電が発生すると、密閉された空洞部102の内部が極めて高い温度になる。そして、空洞部102の内部が極めて高い温度になると、放電補助電極104に含まれる導電成分が溶融する。溶融した導電性分は、空洞部102の内部の温度の降下にともなって再び固化するが、放電を繰り返すうちに、第1放電電極105と第2放電電極106との間に導電性分によって導電路ができてしまい、第1放電電極105と第2放電電極106との間のIRが低下してしまうものと考えられる。
It is believed that IR degradation due to repeated discharge occurs by the following mechanism. That is, when a discharge occurs between the
繰り返し放電によるIRの劣化を抑制する方法として、空洞部102の容積を大きくし、放電による空洞部102の内部の温度の上昇を緩和する方法が考えられる。
As a method of suppressing the deterioration of IR due to repeated discharge, a method of increasing the volume of the
しかしながら、空洞部102の容積を大きくすることは容易ではない。すなわち、セラミック基材101の空洞部102は、通常、次の方法で形成される。
However, it is not easy to increase the volume of the
まず、1枚のセラミックグリーンシートを用意する。次に、セラミックグリーンシートの上側主面にシールペーストを塗布し、下側シールペースト層を形成する。次に、下側シールペースト層の上に放電補助電極ペーストを塗布し、放電補助電極ペースト層を形成する。次に、放電補助電極ペースト層の上に導電性ペーストを塗布し、第1放電電極ペースト層と第2放電電極ペースト層とを形成する。次に、第1放電電極ペースト層と前記第2放電電極ペースト層とが形成された放電補助電極ペースト層の上に、焼成により消失する空洞部形成用ペーストを塗布し、空洞部形成用ペースト層を形成する。次に、空洞部形成用ペースト層の上にシールペーストを塗布し、上側シールペースト層を形成し、第1放電電極ペースト層と第2放電電極ペースト層とをそれぞれ部分的に外部に導出させた状態で、下側シールペースト層と上側シールペースト層とで、放電補助電極ペースト層と、第1放電電極ペースト層と、第2放電電極ペースト層と、空洞部形成用ペースト層とを包囲する。次に、これらの工程を経たセラミックグリーンシートと、他のセラミックグリーンシートとを積層し、加圧し、一体化させて、未焼成セラミックグリーンシート積層体を作製する。最後に、未焼成セラミックグリーンシート積層体を焼成することにより、空洞部形成用ペーストが消失し、内部に空洞部102が形成されたセラミック基材101が作製される。
First, one ceramic green sheet is prepared. Next, a seal paste is applied to the upper main surface of the ceramic green sheet to form a lower seal paste layer. Next, a discharge auxiliary electrode paste is applied on the lower seal paste layer to form a discharge auxiliary electrode paste layer. Next, a conductive paste is applied on the discharge auxiliary electrode paste layer to form a first discharge electrode paste layer and a second discharge electrode paste layer. Next, a cavity forming paste that disappears by firing is applied onto the discharge auxiliary electrode paste layer on which the first discharge electrode paste layer and the second discharge electrode paste layer are formed. Form. Next, a seal paste was applied on the cavity forming paste layer to form an upper seal paste layer, and the first discharge electrode paste layer and the second discharge electrode paste layer were each partially led to the outside. In the state, the lower seal paste layer and the upper seal paste layer surround the discharge auxiliary electrode paste layer, the first discharge electrode paste layer, the second discharge electrode paste layer, and the cavity forming paste layer. Next, the ceramic green sheet that has undergone these steps and another ceramic green sheet are laminated, pressed, and integrated to produce a green ceramic green sheet laminate. Finally, by firing the unfired ceramic green sheet laminate, the cavity forming paste disappears, and the
以上のような方法で作製される、内部に空洞部102が形成されたセラミック基材101において、空洞部102の容積を大きくことは容易ではない。以下に、その理由を説明する。
It is not easy to increase the volume of the
空洞部102の容積を大きくするためには、放電補助電極ペースト層の上に、大きな厚みの空洞部形成用ペースト層を形成し、形成された空洞部の内底面から内天面までの高さを大きくすれば良い。具体的には、塗布する空洞部形成用ペーストの厚みを大きくするか、空洞部形成用ペーストを複数回、重ねて塗布し、大きな厚みの空洞部形成用ペースト層を形成すれば良い。
In order to increase the volume of the
しかしながら、単純に、空洞部形成用ペースト層の厚みを大きくした場合には、未焼成セラミックグリーンシート積層体を焼成する際に、消失してゆく空洞部形成用ペースト層で空洞部102を支えることができず、形成された空洞部102が潰れ、逆に空洞部102の容積が小さくなってしまう場合があった。特に、空洞部102の幅が大きい場合に、形成された空洞部102が潰れ、逆に空洞部102の容積が小さくなってしまう場合があった。
However, when the thickness of the cavity forming paste layer is simply increased, the
したがって、従来、空洞部102の容積を大きくして、繰り返し放電によるIRの劣化を抑制することは難しかった。
Therefore, conventionally, it has been difficult to increase the volume of the
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その手段として本発明のESD保護デバイスは、少なくとも内底面と内天面とを含む内壁を備えた空洞部が内部に形成されたセラミック基材と、空洞部の内壁に形成されたシール層と、空洞部の内底面に形成されたシール層の上に形成された放電補助電極と、放電補助電極の上に間隔を開けて形成された、第1放電電極および第2放電電極と、を備え、空洞部の内底面と内天面とが同時に現れる、いずれかの断面を見たとき、内底面および内天面の少なくとも一方に、空洞部の内部側にそれぞれ突出した1対の折れ曲り部が形成され、空洞部の、1対の折れ曲り部の間に、1対の折れ曲り部の外側よりも、内底面から内天面までの高さが大きい、高背空間部が形成されたものとした。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and as its means, the ESD protection device of the present invention has a hollow portion having an inner wall including at least an inner bottom surface and an inner top surface inside. The formed ceramic base material, the seal layer formed on the inner wall of the cavity, the discharge auxiliary electrode formed on the seal layer formed on the inner bottom surface of the cavity, and the gap above the discharge auxiliary electrode A first discharge electrode and a second discharge electrode formed to be open, and the inner bottom surface and the inner top surface of the cavity part appear at the same time. At least one of the pair of bent portions protruding to the inner side of the cavity portion is formed, and the inner bottom surface is formed between the pair of bent portions of the cavity portion rather than the outside of the pair of bent portions. A high-back space with a large height from the top to the inner ceiling was formed It was as.
なお、本出願書類においては、説明の便宜上、空洞部の内底面、空洞部の内天面という用語を使っているが、本発明のESD保護デバイスは、空洞部の内底面側を上にして、空洞部の内天面側を下にして、使用する場合がある。 In this application document, for convenience of explanation, the terms of the inner bottom surface of the cavity and the inner top surface of the cavity are used. However, the ESD protection device of the present invention has the inner bottom surface of the cavity facing upward. In some cases, it is used with the inner top surface side of the cavity facing down.
第1放電電極および前記第2放電電極が、それぞれ、下側主面と、上側主面と、先端面と、一方側面と、他方側面とを備えた短冊状からなり、第1放電電極の一方側面と、第2放電電極の前記一方側面とが、並行に、かつ、対向して配置され、対向して配置された、第1放電電極の一方側面と、第2放電電極の一方側面とで、放電ギャップを形成することができる。この場合には、空洞部の幅が大きくなる傾向にあるが、本発明によれば、空洞部の形状を維持したまま、空洞部の容積を大きくすることができる。 Each of the first discharge electrode and the second discharge electrode has a strip shape having a lower main surface, an upper main surface, a tip surface, one side surface, and the other side surface, and one of the first discharge electrodes The side surface and the one side surface of the second discharge electrode are arranged in parallel and opposite to each other, the one side surface of the first discharge electrode and the one side surface of the second discharge electrode arranged opposite to each other. A discharge gap can be formed. In this case, the width of the cavity portion tends to increase, but according to the present invention, the volume of the cavity portion can be increased while maintaining the shape of the cavity portion.
あるいは、第1放電電極および第2放電電極が、それぞれ、下側主面と、上側主面と、先端面と、一方側面と、他方側面とを備えた短冊状からなり、第1放電電極の先端面と、第2放電電極の先端面とが、対向して配置され、対向して配置された、第1放電電極の先端面と、第2放電電極の先端面とで、放電ギャップを形成しても良い。なお、第1放電電極および第2放電電極の先端面は、必ずしも1つの面で形成されている必要はなく、たとえば2つの面で形成され、先の尖った先端面であっても良い。また、第1放電電極および第2放電電極の先端面は、平面視で、円形状または楕円形状であっても良い。 Alternatively, each of the first discharge electrode and the second discharge electrode has a strip shape having a lower main surface, an upper main surface, a tip surface, one side surface, and the other side surface. The front end surface and the front end surface of the second discharge electrode are arranged to face each other, and a discharge gap is formed by the front end surface of the first discharge electrode and the front end surface of the second discharge electrode arranged to face each other. You may do it. Note that the tip surfaces of the first discharge electrode and the second discharge electrode are not necessarily formed by one surface, and may be formed by, for example, two surfaces and may have a pointed tip surface. Further, the tip surfaces of the first discharge electrode and the second discharge electrode may be circular or elliptical in plan view.
これらの場合において、第1放電電極および第2放電電極の、先端面と、一方側面と、他方側面とが、それぞれ、少なくとも部分的に、空洞部に対して露出しているものとすることが好ましい。この場合には、より容積の大きい空洞部を形成することができ、繰り返し放電によるIRの劣化をより有効に抑制することができる。 In these cases, it is assumed that the front end surface, the one side surface, and the other side surface of the first discharge electrode and the second discharge electrode are at least partially exposed to the cavity. preferable. In this case, a cavity having a larger volume can be formed, and IR deterioration due to repeated discharge can be more effectively suppressed.
空洞部の内底面に、1対の折れ曲り部が形成され、第1放電電極および第2放電電極は、それぞれ、内底面に形成された折れ曲り部の直上において折れ曲り、第1放電電極および第2放電電極は、それぞれ、高背空間部において、内底面側に落ち込んでいるものとすることも好ましい。この場合には、放電の際に高熱を発生させる、第1放電電極と第2放電電極との間(放電ギャップ)の上に大きな空間を設けることができるため、放電による空洞部102の内部の温度の上昇を緩和することができ、繰り返し放電によるIRの劣化をより有効に抑制することができる。
A pair of bent portions are formed on the inner bottom surface of the hollow portion, and the first discharge electrode and the second discharge electrode are bent immediately above the bent portion formed on the inner bottom surface, respectively, It is also preferable that each of the second discharge electrodes falls to the inner bottom surface side in the high-back space portion. In this case, since a large space can be provided between the first discharge electrode and the second discharge electrode (discharge gap) that generates high heat during discharge, the inside of the
第1放電電極および第2放電電極が延びる方向と、高背空間部が延びる方向とを、並行にすることができる。あるいは、第1放電電極および第2放電電極が延びる方向と、高背空間部が延びる方向とを、垂直にしても良い。いずれの場合も、空洞部の形状を維持したまま、空洞部の容積を大きくすることができる。 The direction in which the first discharge electrode and the second discharge electrode extend and the direction in which the high-back space extends extend in parallel. Alternatively, the direction in which the first discharge electrode and the second discharge electrode extend may be perpendicular to the direction in which the high-back space portion extends. In either case, the volume of the cavity can be increased while maintaining the shape of the cavity.
また、本発明のESD保護デバイスの製造方法は、複数のセラミックグリーンシートを用意する工程と、1枚のセラミックグリーンシートの上側主面に、所定の形状に、シールペーストを塗布し、下側シールペースト層を形成する工程と、下側シールペースト層の上に、下側シールペースト層よりも小さい大きさに、放電補助電極ペーストを塗布し、放電補助電極ペースト層を形成する工程と、放電補助電極ペースト層の上から、セラミックグリーンシートの上側主面にわたって、導電性ペーストを塗布し、それぞれ所定の形状からなる第1放電電極ペースト層と第2放電電極ペースト層とを形成する工程と、第1放電電極ペースト層と第2放電電極ペースト層とが形成された、放電補助電極ペースト層の上に、焼成により消失する空洞部形成用ペーストを塗布し、第1空洞部形成用ペースト層を形成する工程と、第1空洞部形成用ペースト層の上に、第1空洞部形成用ペースト層よりも小さい大きさに、焼成により消失する空洞部形成用ペーストを塗布し、第2空洞部形成用ペースト層を形成する工程と、第1空洞部形成用ペースト層と第2空洞部形成用ペースト層との上に、シールペーストを塗布し、上側シールペースト層を形成し、第1放電電極ペースト層と第2放電電極ペースト層とをそれぞれ部分的に外部に導出させた状態で、下側シールペースト層と上側シールペースト層とで、放電補助電極ペースト層と、第1放電電極ペースト層と、第2放電電極ペースト層と、第1空洞部形成用ペースト層と、第2空洞部形成用ペースト層とを包囲する工程と、下側シールペースト層と、放電補助電極ペースト層と、第1放電電極ペースト層と、第2放電電極ペースト層と、第1空洞部形成用ペースト層と、第2空洞部形成用ペースト層と、上側シールペースト層とが形成された、セラミックグリーンシートと、他のセラミックグリーンシートとを積層し、加圧して、一体化させ、未焼成セラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、未焼成セラミックグリーンシート積層体を焼成し、第1空洞部形成用ペースト層と第2空洞部形成用ペースト層とを消失させ、空洞部が内部に形成されたセラミック基材と、空洞部の内壁に形成されたシール層と、シール層の上に形成された放電補助電極と、放電補助電極の上に間隔を開けて形成された、第1放電電極および第2放電電極と、を備えたESD保護デバイスを作製する工程と、を備えたものとした。 The ESD protection device manufacturing method of the present invention includes a step of preparing a plurality of ceramic green sheets, a seal paste is applied to a predetermined shape on an upper main surface of one ceramic green sheet, and a lower seal is formed. A step of forming a paste layer, a step of applying a discharge auxiliary electrode paste on the lower seal paste layer in a size smaller than that of the lower seal paste layer, and forming a discharge auxiliary electrode paste layer; Applying a conductive paste over the upper surface of the ceramic green sheet from above the electrode paste layer to form a first discharge electrode paste layer and a second discharge electrode paste layer each having a predetermined shape; On the auxiliary discharge electrode paste layer in which the first discharge electrode paste layer and the second discharge electrode paste layer are formed, the cavity portion shape disappears by firing. The step of applying the paste for forming the first cavity forming paste layer and the size of the first cavity forming paste layer smaller than the size of the first cavity forming paste layer disappear by firing And applying a sealing paste on the first cavity forming paste layer and the second cavity forming paste layer, and applying the cavity forming paste to form the second cavity forming paste layer In the state where the upper seal paste layer is formed and the first discharge electrode paste layer and the second discharge electrode paste layer are partially led to the outside, respectively, the lower seal paste layer and the upper seal paste layer, A step of surrounding the discharge auxiliary electrode paste layer, the first discharge electrode paste layer, the second discharge electrode paste layer, the first cavity forming paste layer, and the second cavity forming paste layer; Seal pace Layer, discharge auxiliary electrode paste layer, first discharge electrode paste layer, second discharge electrode paste layer, first cavity forming paste layer, second cavity forming paste layer, and upper seal paste layer And forming a green ceramic green sheet laminate by stacking, pressing and integrating the ceramic green sheet and the other ceramic green sheet, and forming the green ceramic green sheet laminate Firing, eliminating the first cavity portion forming paste layer and the second cavity portion forming paste layer, the ceramic substrate having the cavity portion formed therein, and the sealing layer formed on the inner wall of the cavity portion; An ESD protection device comprising a discharge auxiliary electrode formed on a seal layer and a first discharge electrode and a second discharge electrode formed on the discharge auxiliary electrode with a space therebetween is produced. The process was equipped with.
第2空洞部形成用ペースト層を形成する工程は、たとえば、第1放電電極ペースト層および第2放電電極ペースト層が延びる方向と、第2空洞部形成用ペースト層が延びる方向とが並行となるように、空洞部形成用ペーストを塗布することによりおこなうことが好ましい。あるいは、第1放電電極ペースト層および第2放電電極ペースト層が延びる方向と、第2空洞部形成用ペースト層が延びる方向とが垂直となるように、空洞部形成用ペーストを塗布することによりおこなうことが好ましい。いずれの方法においても、セラミック基材の内部に、内底面から内天面までの高さが大きい高背空間部を備えた、容積の大きい空洞部を形成することができる。 In the step of forming the second cavity forming paste layer, for example, the direction in which the first discharge electrode paste layer and the second discharge electrode paste layer extend is parallel to the direction in which the second cavity forming paste layer extends. Thus, it is preferable to carry out by applying a cavity forming paste. Alternatively, the cavity forming paste is applied so that the direction in which the first discharge electrode paste layer and the second discharge electrode paste layer extend is perpendicular to the direction in which the second cavity forming paste layer extends. It is preferable. In any of the methods, a large volume cavity portion including a high-back space portion having a large height from the inner bottom surface to the inner top surface can be formed inside the ceramic base material.
なお、上記ESD保護デバイスの製造方法に、第3空洞部形成用ペースト層を形成する工程を追加しても良い。さらに、必要に応じて、第4空洞部形成用ペースト層以降の空洞部形成用ペースト層を形成する工程を追加しても良い。 In addition, you may add the process of forming the paste layer for 3rd cavity part formation to the manufacturing method of the said ESD protection device. Furthermore, if necessary, a step of forming a cavity forming paste layer after the fourth cavity forming paste layer may be added.
本発明のESD保護デバイスは、空洞部の、1対の折れ曲り部の間に、1対の折れ曲り部の外側よりも、内底面から内天面までの高さが大きい、高背空間部が形成されているため、空洞部の容積が大きい。したがって、本発明のESD保護デバイスは、放電による空洞部の内部の温度の上昇が緩和されており、繰り返し放電によるIRの劣化が抑制されている。 The ESD protection device according to the present invention has a high-back space portion in which the height from the inner bottom surface to the inner top surface is larger between the pair of bent portions of the hollow portion than the outside of the pair of bent portions. Is formed, the volume of the cavity is large. Therefore, in the ESD protection device of the present invention, the rise in temperature inside the cavity due to discharge is mitigated, and IR deterioration due to repeated discharge is suppressed.
また、本発明のESD保護デバイスの製造方法によれば、本発明のESD保護デバイスを容易に作製することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the ESD protection device of this invention, the ESD protection device of this invention can be produced easily.
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。また、図面は、実施形態の理解を助けるためのものであり、必ずしも厳密に描画されていない場合がある。たとえば、描画された構成要素ないし構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Each embodiment shows an embodiment of the present invention exemplarily, and the present invention is not limited to the content of the embodiment. Moreover, it is also possible to implement combining the content described in different embodiment, and the implementation content in that case is also included in this invention. Further, the drawings are for helping understanding of the embodiment, and may not be drawn strictly. For example, a drawn component or a dimensional ratio between the components may not match the dimensional ratio described in the specification. In addition, the constituent elements described in the specification may be omitted in the drawings or may be drawn with the number omitted.
[第1実施形態]
図1(A)、(B)、図2に、第1実施形態にかかるESD保護デバイス100を示す。ただし、図1(A)、(B)は、それぞれ、ESD保護デバイス100の断面図である。図1(A)は、図1(B)の一点鎖線Y-Y部分を示している。図1(B)は、図1(A)の一点鎖線X-X部分を示している。図2もESD保護デバイス100の断面図であり、図1(B)を拡大して示したものである。なお、図1(B)、図2では、後述する第1放電電極7および第2放電電極8が延びる方向に対して、垂直な断面をみており、後述する空洞部2の内底面3と内天面4とが同時に現れている。
[First Embodiment]
1A, 1B, and 2 show an
ESD保護デバイス100は、直方体状のセラミック基材1を備えている。セラミック基材1は、ガラス成分を含むセラミックで形成されている。
The
セラミック基材1の内部に、空洞部2が形成されている。空洞部2は、内底面3と、内天面4とを含む内壁を備えている。空洞部2の詳細については、後述する。
A
空洞部2の内壁に、シール層5が形成されている。シール層5は、セラミック基材1が含むガラス成分が、空洞部2の内部に浸入するのを抑制するために形成されたものである。
A
空洞部2の内底面3に形成されたシール層5の上に、放電補助電極6が形成されている。放電補助電極6は、導電成分を含むセラミックであり、後述する第1放電電極7と第2放電電極8との間の放電を、促進するために形成されたものである。
A discharge
放電補助電極6の上に、間隔を開けて、第1放電電極7と第2放電電極8とが形成されている。ESD保護デバイス100においては、第1放電電極7と第2放電電極8とが、並行に配置されている。
A
第1放電電極7は、短冊状からなり、先端面7aと、一方側面7bと、他方側面7cとを備えている。同様に、第2放電電極8も、短冊状からなり、先端面8aと、一方側面8bと、他方側面8cとを備えている。
The
そして、第1放電電極7の一方側面7bと第2放電電極8の一方側面8bとが対向して配置され、第1放電電極7の一方側面7bと第2放電電極8の一方側面8bとで放電ギャップGが形成されている。
The one
ESD保護デバイス100においては、第1放電電極7の、先端面7aと、一方側面7bと、他方側面7cとが、それぞれ、少なくとも部分的に、空洞部2に対して露出している。同様に、第2放電電極8の、先端面8aと、一方側面8bと、他方側面8cとが、それぞれ、少なくとも部分的に、空洞部2に対して露出している。
In the
セラミック基材1の一方の端部に、第1外部電極9が形成されている。第1外部電極9は、第1放電電極7と電気的に接続されている。セラミック基材1の他方の端部に、第2外部電極10が形成されている。第2外部電極10は、第2放電電極8と電気的に接続されている。
A first
図1(B)を拡大した図2を参照して、空洞部2の詳細について、さらに説明する。
With reference to FIG. 2 which expanded FIG. 1 (B), the detail of the
ESD保護デバイス100においては、空洞部2の内底面3に、空洞部2の内部側にそれぞれ突出した1対の折れ曲り部3a、3bが形成されるとともに、空洞部2の内天面4に、空洞部2の内部側にそれぞれ突出した1対の折れ曲り部4a、4bが形成されている。そして、空洞部2の、折れ曲り部3aと3bとの間、および、折れ曲り部4aと4bとの間に、折れ曲り部3a、3bの外側、および、折れ曲り部4a、4bの外側よりも、内底面3から内天面4までの高さが大きい、高背空間部2Hが形成されている。
In the
図2に、折れ曲り部3a、3b、4a、4bが形成された部分における、内底面3から内天面4までの高さをtAで示し、高背空間部2Hにおいて、最も大きい内底面3から内天面4までの高さをtBで示す。また、図2に、高背空間部2Hの範囲を鎖線で示す。
2, described bending
ESD保護デバイス100の製造方法については後述するが、空洞部2は、セラミック基材1を作製するための、セラミックグリーンシートと、セラミックグリーンシートとの間に、焼成により消失する空洞部形成用ペーストによって空洞部形成用ペースト層を形成し、焼成の際に、空洞部形成用ペーストを消失させることによって形成する。高背空間部2Hは、空洞部形成用ペーストを、複数回、重ねて塗布し、空洞部形成用ペースト層の厚みを大きくした部分に形成される。
Although the manufacturing method of the
図3に、ESD保護デバイス100の製造工程において、セラミックグリーンシート11の上側主面に下側シールペースト層15Aを形成し、下側シールペースト層15Aの上に放電補助電極ペースト層(不図示)を形成し、放電補助電極ペースト層の上に第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とを形成し、第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とが形成された放電補助電極ペースト層の上に、第1空洞部形成用ペースト層12Aを形成し、さらに、第1空洞部形成用ペースト層12Aの上に、第2空洞部形成用ペースト層12Bを形成した状態を示す。なお、図3は、平面図である。
In FIG. 3, in the manufacturing process of the
第2空洞部形成用ペースト層12Bは、第1空洞部形成用ペースト層12Aよりも小さく、かつ、第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とが延びる方向と同じ方向に延びるように(平行となるように)形成されている。
The second cavity forming
第1空洞部形成用ペースト層12Aの縦方向および横方向の大きさが、ほぼ、空洞部2の縦方向および横方向の大きさになる。また、第1空洞部形成用ペースト層12Aの上に、第2空洞部形成用ペースト層12Bを重ねて形成した領域が、ほぼ、空洞部2の高背空間部2Hが形成される領域になる。
The size in the vertical direction and the horizontal direction of the first cavity portion forming
再び、図2を参照して、説明を続ける。 The description will be continued with reference to FIG. 2 again.
空洞部2の内底面3に形成された折れ曲り部3a、3bと、空洞部2の内天面4に形成された折れ曲り部4a、4bとは、複数のセラミックグリーンシートを積層し、加圧して、一体化させた際に、第1空洞部形成用ペースト層12Aだけが形成された領域と、第1空洞部形成用ペースト層12Aの上に第2空洞部形成用ペースト層12Bが重ねて形成された領域との、境界部分に、空洞部形成用ペースト層の厚みの違いに起因して形成されたものである。
The
空洞部2の内底面3に形成された折れ曲り部3a、3bの直上においては、放電補助電極6が折れ曲り、さらに、第1放電電極7および第2放電電極8が、それぞれ折れ曲っている。この結果、第1放電電極7および第2放電電極8は、それぞれ、空洞部2の高背空間部2Hにおいて、内底面3側に落ち込んでいる。
Immediately above the
以上の構造からなるESD保護デバイス100は、空洞部2の、折れ曲り部3aと3bとの間、および、折れ曲り部4aと4bとの間に、折れ曲り部3a、3bの外側、および、折れ曲り部4a、4bの外側よりも、内底面3から内天面4までの高さが大きい、高背空間部2Hが形成されているため、空洞部2の容積が大きい。したがって、ESD保護デバイス100は、放電による空洞部2の内部の温度の上昇が緩和されており、繰り返し放電によるIRの劣化が抑制されている。
The
また、ESD保護デバイス100は、空洞部2が、縦方向および横方向に、それぞれ、十分に大きく形成されているため、第1放電電極7の先端面7aと一方側面7bと他方側面7cとが、また、第2放電電極8の先端面8aと一方側面8bと他方側面8cとが、それぞれ、少なくとも部分的に、空洞部2に対して露出している。空洞部2が縦方向および横方向に大きいことも、空洞部2の容積を大きくするのに寄与しており、繰り返し放電によるIRの劣化を抑制するに寄与している。
Further, in the
さらに、ESD保護デバイス100では、空洞部2の内底面3に形成された折れ曲り部3a、3bの直上において、第1放電電極7および第2放電電極8が、それぞれ折れ曲がっている。そして、第1放電電極7および第2放電電極8が、それぞれ、空洞部2の高背空間部2Hにおいて、内底面3側に落ち込んでいる。この結果、ESD保護デバイス100では、放電の際に高熱を発生させる、放電ギャップGの上に大きな空間が設けられており、放電による空洞部102の内部の温度の上昇が緩和されており、繰り返し放電によるIRの劣化が抑制されている。
Further, in the
本発明の有効性を確認するために、以下の実験をおこなった。まず、実施例として、第1実施形態にかかるESD保護デバイス100を250個作製した。また、比較例として、図4に示す、従来構造のESD保護デバイス1100を250個作製した。
In order to confirm the effectiveness of the present invention, the following experiment was conducted. First, as an example, 250
比較例のESD保護デバイス1100は、セラミック基材201を備えている。セラミック基材201の内部に、空洞部202が形成されている。空洞部202の内壁に、シール層205が形成されている。シール層205の上に、放電補助電極206が形成されている。放電補助電極206の上に、第1放電電極207と第2放電電極208とが形成されている。
The
比較例のESD保護デバイス1100は、実施例のESD保護デバイス100と比較して、次の点が異なっている。ESD保護デバイス1100の空洞部202は、高背空間部を備えておらず、内底面から内天面までの高さが、ほぼ均一である。この結果、ESD保護デバイス1100の空洞部202には、折れ曲り部が形成されておらず、放電補助電極206や、第1放電電極207、第2放電電極208も折れ曲っていない。ESD保護デバイス1100の空洞部202は、高背空間部を備えていないため、空洞部202の容積が小さい。ESD保護デバイス1100の他の構成は、ESD保護デバイス100と同じにした。
The
まず、ESD保護デバイス100、ESD保護デバイス1100、それぞれについて、動作性を確認した。具体的には、任意のESD(electro-static discharge; 静電気放電)印加時の動作率から判定した。より具体的には、それぞれ100個の試料に対し、IEC(International Electrotechnical Commission;国際電気標準会議)規格(IEC61000-4-2)に従い、接触放電によって所定の電圧のESDを印加し、印加した電圧ごとに動作率を調べた。ESDの電圧は、2kV、3kV、4kV、5kVの4種類とした。なお、本試験においては、同一の試料に対し、順番に電圧を上昇させて動作率を調べた。
First, the operability of each of the
動作率が10%未満の場合を×とした。動作率が10%以上、50%未満の場合を△とした。動作率が50%以上、80%未満の場合を○とした。動作率が80%以上の場合を◎とした。結果を表1に示す。
表1から分かるように、ESD保護デバイス100の動作性と、ESD保護デバイス1100の動作性とは、同等であり、かつ、ともに良好であった。
As can be seen from Table 1, the operability of the
次に、ESD保護デバイス100、ESD保護デバイス1100、それぞれについて、繰り返し放電によるIRの劣化耐性を調べた。具体的には、任意のESDを繰り返して印加した後の、良品率から判断した。より具体的には、それぞれ50個(各電圧において50個)の試料に対し、IEC規格(IEC61000-4-2)に従い、接触放電によって所定の電圧のESDを100回連続して印加し、IRが104Ω未満にまで低下したものを不良品とし、印加した電圧ごとに良品率を調べた。ESDの電圧は、8kV、15kV、30kVの3種類とした。なお、本試験においては、電圧ごとに、異なる試料を使用した。
Next, each of the
良品率が10%未満の場合を×とした。良品率が10%以上、50%未満の場合を△とした。良品率が50%以上、80%未満の場合を○とした。良品率が80%以上の場合を◎とした。結果を表2に示す。
表2から分かるように、ESD保護デバイス100は、ESD保護デバイス1100よりも優れたIR劣化耐性を備えており、15kVや30kVといった高電圧の印加を繰り返しても、IRが低下しなかった。実施例にかかるESD保護デバイス100は、比較例にかかるESD保護デバイス1100に比べて、容積の大きい空洞部2を備えているため、放電を繰り返しても空洞部2の内部が極端に高温になることがなく、IRの劣化が抑制されたものと考えられる。これに対し、比較例にかかるESD保護デバイス1100は、15kVの繰り返し印加によってIRが劣化し、30kVの繰り返し印加によってIRが大きく劣化した。
As can be seen from Table 2, the
第1実施形態にかかるESD保護デバイス100は、たとえば、図5(A)、(B)〜図14(A)、(B)に示す方法で製造することができる。ただし、各図(A)は、当該製造方法において実施される1つの工程を示す平面図である。各図(B)は、その断面図であり、図(A)の一点鎖線X-X部分を示している。
The
まず、セラミックグリーンシートと、放電補助電極ペーストと、シールペーストと、放電電極ペーストと、空洞部形成用ペーストと、外部電極ペーストとを作製した。なお、作製の順番は任意である。 First, a ceramic green sheet, a discharge auxiliary electrode paste, a seal paste, a discharge electrode paste, a cavity forming paste, and an external electrode paste were prepared. The order of production is arbitrary.
(1)セラミックグリーンシートの作製
まず、セラミック材料を準備した。本実施形態においては、セラミック材料に、Ba、Al、Siを中心とした組成からなる材料を用いた。各素材を所定の組成になるよう調合、混合し、800-1000℃で仮焼した。得られた仮焼粉末をジルコニアボールミルで12時間粉砕し、セラミック粉を得た。このセラミック粉に、トルエン・エキネンなどの有機溶媒を加え混合した。さらにバインダー、可塑剤を加え混合しスラリーを得た。このようにして得られたスラリーをドクターブレート゛法により成形し、厚さ50μmのセラミックグリーンシートを得た。
(1) Production of ceramic green sheet First, a ceramic material was prepared. In the present embodiment, a material having a composition centered on Ba, Al, and Si is used as the ceramic material. Each raw material was prepared and mixed so as to have a predetermined composition, and calcined at 800-1000 ° C. The obtained calcined powder was pulverized with a zirconia ball mill for 12 hours to obtain a ceramic powder. To this ceramic powder, an organic solvent such as toluene and echinene was added and mixed. Further, a binder and a plasticizer were added and mixed to obtain a slurry. The slurry thus obtained was molded by the doctor blade method to obtain a ceramic green sheet having a thickness of 50 μm.
なお、セラミック材料は、特に上記の材料に限定されるものではなく、Al2O3、コーディエライト、ムライト、フォレステライト、CaZrO3にガラスなどを加えたLTCC材料や、Al2O3、コーディエライト、ムライト、フォレストライトなどのHTCC材料、フェライト材料、誘電体材料、樹脂材料などを使用しても良い。 Note that the ceramic material is not particularly limited to the above materials, but is Al 2 O 3 , cordierite, mullite, foresterite, LTCC material obtained by adding glass or the like to CaZrO 3 , Al 2 O 3 , cordier. HTCC materials such as erlite, mullite, and forestlight, ferrite materials, dielectric materials, resin materials, and the like may be used.
(2)放電電極ペーストの作製
平均粒径1μmのCu粉末を40重量%と、平均粒径3μmのCu粉末を40重量%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクルを20重量%とを調合し、三本ロールにより混合することにより、放電電極用ペーストを得た。
(2) Preparation of discharge electrode paste 40% by weight of Cu powder having an average particle diameter of 1 μm, 40% by weight of Cu powder having an average particle diameter of 3 μm, and 20% by weight of an organic vehicle prepared by dissolving ethyl cellulose in terpineol. Was prepared and mixed with three rolls to obtain a discharge electrode paste.
なお、放電電極の材料も、Cuには限定されず、Ag,Pd、Pt、Al、Ni、Wや、これらを組み合わせたものであっても良い。ただし、熱伝導率が高い、CuやAgを使用することが好ましい。 The material of the discharge electrode is not limited to Cu, and may be Ag, Pd, Pt, Al, Ni, W, or a combination thereof. However, it is preferable to use Cu or Ag having high thermal conductivity.
(3)放電補助電極ペーストの作製
平均粒径が約2μmのCu/Al2O3のコア/シェル粉と、平均粒径が0.5μmのBa、Al、Siを中心とした組成からなるセラミック粉を80:20vol%の割合で調合し、バインダー樹脂と溶剤とを添加し3本ロールで撹拌、混合することにより、放電補助電極ペーストを得た。なお、放電補助電極ペーストは、エチルセルロース等からなるバインダー樹脂と溶剤とを20wt%とし、残りの80wt%をコア/シェル粉およびセラミック粉とした。
(3) Preparation of discharge auxiliary electrode paste Ceramic composed of Cu / Al 2 O 3 core / shell powder having an average particle diameter of about 2 μm and a composition centered on Ba, Al, and Si having an average particle diameter of 0.5 μm Powder was prepared at a ratio of 80:20 vol%, a binder resin and a solvent were added, and the mixture was stirred and mixed with three rolls to obtain a discharge auxiliary electrode paste. In the discharge auxiliary electrode paste, the binder resin composed of ethyl cellulose or the like and the solvent were 20 wt%, and the remaining 80 wt% was core / shell powder and ceramic powder.
なお、放電補助電極は、本実施形態のように、導電体と絶縁体粒子とを組み合わせたものには限定されず、導電体、半導体、絶縁体粒子、アクリル樹脂ビーズのようなビーズを、適宜、選択して、組み合わせたものであっても良い。 The discharge auxiliary electrode is not limited to a combination of a conductor and insulator particles as in the present embodiment, and beads such as conductors, semiconductors, insulator particles, and acrylic resin beads are appropriately used. , Selected and combined.
(4)空洞部形成用ペーストの作製
平均粒径1μmの架橋アクリル樹脂ビーズ38wt%と、ターピネオール中にエトセル樹脂を10wt%溶解した有機ビヒクル62wt%とを調合し、三本ロールにより混合することにより、空洞部形成用ペーストを作製した。
(4) Production of cavity portion forming paste By blending 38 wt% of crosslinked acrylic resin beads having an average particle diameter of 1 μm and 62 wt% of organic vehicle in which 10 wt% of etose resin is dissolved in terpineol, and mixing them by three rolls Then, a cavity forming paste was prepared.
なお、空洞部形成用ペーストの材質は、焼成により消失するものであれば良く、樹脂をベースにしたものには限定されない。したがって、たとえば、カーボンを使用しても良い。 The material for the cavity portion forming paste may be any material that disappears upon firing, and is not limited to a resin-based material. Therefore, for example, carbon may be used.
(5)シールペーストの作製
無機酸化物としてAl2O3粉を調合し、バインダー樹脂と溶剤とを添加し3本ロールで撹拌、混合することにより、シールペーストを得た。シールペーストは、エチルセルロース等からなるバインダー樹脂と溶剤とを44wt%とし、残りの56wt%をAl2O3粉とした。
(5) Preparation of seal paste Al 2 O 3 powder was prepared as an inorganic oxide, a binder resin and a solvent were added, and the mixture was stirred and mixed with three rolls to obtain a seal paste. The seal paste was 44 wt% of a binder resin made of ethyl cellulose or the like and a solvent, and the remaining 56 wt% was Al 2 O 3 powder.
なお、シール層の無機酸化物は、Al2O3限定されず、BaO、CaO、TiO2、ZrO2、SrO、Nb2O5など、他の無機酸化物であっても良い。 The inorganic oxide of the seal layer is not limited to Al 2 O 3 and may be other inorganic oxides such as BaO, CaO, TiO 2 , ZrO 2 , SrO, Nb 2 O 5 .
(6)外部電極ペーストの作製
平均粒径が約1μmのCu粉を80wt%と、転移点620℃、軟化点720℃で平均粒径が約1μmのホウケイ酸アルカリ系ガラスフリットを5wt%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクルを15wt%とを調合し、三本ロールにより混合することにより、外部電極用ペーストを作製した。
(6) Preparation of external electrode paste 80 wt% of Cu powder having an average particle diameter of about 1 μm, 5 wt% of alkali borosilicate glass frit having an average particle diameter of about 1 μm at a transition point of 620 ° C. and a softening point of 720 ° C. An organic vehicle prepared by dissolving ethyl cellulose in terpineol was mixed with 15 wt%, and mixed with three rolls to prepare an external electrode paste.
なお、外部電極の材料も、Cuには限定されず、Ag,Pd、Pt、Al、Ni、Wなど、他の金属であっても良い。また、CuとNiなど、これらを組み合わせたものであっても良い。 The material of the external electrode is not limited to Cu, and may be other metals such as Ag, Pd, Pt, Al, Ni, and W. Also, a combination of Cu and Ni may be used.
(7)セラミックグリーンシートへの各種ペーストの塗布
図5(A)、(B)に示すように、1枚のセラミックグリーンシート11を用意した。セラミックグリーンシート11の寸法は、縦1.0mm、横0.5mm、厚さ50μmとした。なお、セラミックグリーンシート11は、通常、多数のESD保護デバイスを一括して作製するために、多数のセラミックグリーンシート11がマトリックス状に配置されたマザーセラミックグリーンシートとして用意するが、図5(A)、(B)には、便宜上、1つのセラミックグリーンシート11を示している。
(7) Application of Various Pastes to Ceramic Green Sheet As shown in FIGS. 5A and 5B, one ceramic
次に、図6(A)、(B)に示すように、セラミックグリーンシート11の上側主面に、所定の形状に、シールペーストを塗布し、下側シールペースト層15Aを形成した。
Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, a seal paste was applied in a predetermined shape on the upper main surface of the ceramic
次に、図7(A)、(B)に示すように、下側シールペースト層15Aの上に、下側シールペースト層15Aよりも小さい大きさに、放電補助電極ペーストを塗布し、放電補助電極ペースト層16を形成した。
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, a discharge auxiliary electrode paste is applied on the lower
次に、図8(A)、(B)に示すように、放電補助電極ペースト層16の上から、セラミックグリーンシート11の上側主面にわたって、導電性ペーストを塗布し、それぞれ所定の形状からなる第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とを形成した。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, a conductive paste is applied over the discharge auxiliary
次に、図9(A)、(B)に示すように、第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とが形成された、放電補助電極ペースト層16の上に、焼成により消失する空洞部形成用ペーストを塗布し、第1空洞部形成用ペースト層12Aを形成した。
Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, firing is performed on the discharge auxiliary
次に、図10(A)、(B)に示すように、第1空洞部形成用ペースト層12Aの上に、第1空洞部形成用ペースト層12Aよりも小さい大きさに、焼成により消失する空洞部形成用ペーストを塗布し、第2空洞部形成用ペースト層12Bを形成した。
Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, the first cavity portion forming paste layer 12 </ b> A disappears by firing to a size smaller than the first cavity portion forming paste layer 12 </ b> A. A cavity forming paste was applied to form a second cavity forming
次に、図11(A)、(B)に示すように、第1空洞部形成用ペースト層12Aと第2空洞部形成用ペースト層12Bとの上に、シールペーストを塗布し、上側シールペースト層15Bを形成し、第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とをそれぞれ部分的に外部に導出させた状態で、下側シールペースト層15Aと上側シールペースト層15Bとで、放電補助電極ペースト層16と、第1放電電極ペースト層17と、第2放電電極ペースト層18と、第1空洞部形成用ペースト層12Aと、第2空洞部形成用ペースト層12Bとを包囲した。
Next, as shown in FIGS. 11A and 11B, a seal paste is applied on the first cavity portion forming
(8)セラミックグリーンシートの積層
次に、図12(A)、(B)に示すように、下側シールペースト層15Aと、放電補助電極ペースト層16と、第1放電電極ペースト層17と、第2放電電極ペースト層18と、第1空洞部形成用ペースト層12Aと、第2空洞部形成用ペースト層12Bと、上側シールペースト層15Bとが形成された、セラミックグリーンシート11と、他のセラミックグリーンシート11とを積層した。なお、他のセラミックグリーンシート11も、多数のセラミックグリーンシート11がマトリックス状に配置されたマザーセラミックグリーンシートとして用意し、積層した。
(8) Lamination of Ceramic Green Sheet Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, a lower
(9)未焼成セラミックグリーンシート積層体の作製
次に、図13(A)、(B)に示すように、積層された複数のセラミックグリーンシート11を加圧して、一体化させ、未焼成セラミックグリーンシート積層体1’を作製した。このとき、下側シールペースト層15Aと上側シールペースト層15Bとが一体化するとともに、第1空洞部形成用ペースト層12Aと第2空洞部形成用ペースト層12Bとが一体化した。
(9) Production of unsintered ceramic green sheet laminate Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, a plurality of laminated ceramic
ここまでは、多数のセラミックグリーンシート11がマトリックス状に配置されたマザーセラミックグリーンシートを使い、多数の未焼成セラミックグリーンシート積層体1’を一括して作製したが、ここで、マイクロカッタなどを使い、個々の未焼成セラミックグリーンシート積層体1’にカットした。カット後の未焼成セラミックグリーンシート積層体1’の寸法は、縦1.0mm、横0.5mm、厚さ0.3mmとなった。
Up to this point, a large number of unfired ceramic
(10)焼成
次に、図14(A)、(B)に示すように、未焼成セラミックグリーンシート積層体1’を、所定の雰囲気中(たとえばN2雰囲気中)、かつ、所定の温度プロファイルで焼成し、第1空洞部形成用ペースト層12Aと第2空洞部形成用ペースト層12Bとを消失させ、空洞部2が内部に形成されたセラミック基材1を得た。セラミック基材1は、空洞部2の内壁にシール層5が形成され、シール層5の上に放電補助電極6が形成され、放電補助電極6の上に間隔を開けて、第1放電電極7と第2放電電極8とが形成されている。空洞部2には、高背空間部2Hも形成されている。
(10) Firing Next, as shown in FIGS. 14A and 14B, the unfired ceramic
(11)外部電極の形成
最後に、図15(A)、(B)に示すように、セラミック基材1の両端に第1外部電極9、第2外部電極10を形成した。具体的には、まず、セラミック基材1の両端に、外部電極ペーストを塗布し焼付けた。続いて、その表面に、電解めっきにより、めっき層(たとえば第1層がNi、第2層がSn)を施し、第1外部電極9、第2外部電極10を形成した。
(11) Formation of External Electrode Finally, as shown in FIGS. 15A and 15B, the first
以上により、第1実施形態にかかるESD保護デバイス100が完成した。
Thus, the
[第2実施形態]
図16(A)、(B)に、第2実施形態にかかるESD保護デバイス200を示す。ただし、図16(A)、(B)は、それぞれ、ESD保護デバイス200の断面図である。図16(A)は、図16(B)の一点鎖線Y-Y部分を示している。図16(B)は、図16(A)の一点鎖線X-X部分を示している。
[Second Embodiment]
FIGS. 16A and 16B show an
ESD保護デバイス200は、第1実施形態にかかるESD保護デバイス100に、部分的な変更を加えた。具体的には、ESD保護デバイス100では、高背空間部2Hが延びる方向が、第1放電電極7および第2放電電極8が延びる方向と並行であったが、ESD保護デバイス200では、高背空間部22Hが延びる方向を、第1放電電極7および第2放電電極8が延びる方向と垂直にした。ESD保護デバイス200の他の構成は、ESD保護デバイス100と同じにした。
The
図17に、ESD保護デバイス200の製造工程において、セラミックグリーンシート11の上側主面に下側シールペースト層15Aを形成し、下側シールペースト層15Aの上に放電補助電極ペースト層(不図示)を形成し、放電補助電極ペースト層の上に第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とを形成し、第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とが形成された放電補助電極ペースト層の上に、第1空洞部形成用ペースト層12Cを形成し、さらに、第1空洞部形成用ペースト層12Cの上に、第2空洞部形成用ペースト層12Dを形成した状態を示す。
In FIG. 17, in the manufacturing process of the
図17から分かるように、ESD保護デバイス200では、第1放電電極ペースト層17および第2放電電極ペースト層18が延びる方向に対し、垂直に延びるように、第2空洞部形成用ペースト層12Dを形成している。この結果、ESD保護デバイス200では、高背空間部22Hが延びる方向が、第1放電電極7および第2放電電極8が延びる方向と垂直になっている。
As can be seen from FIG. 17, in the
図16(B)に示すように、ESD保護デバイス200においても、空洞部22の内底面23に折れ曲り部23a、23bが形成されるとともに、空洞部22の内天面24に折れ曲り部24a、24bが形成されている。そして、空洞部22の、折れ曲り部23aと23bとの間、および、折れ曲り部24aと24bとの間に、折れ曲り部23a、23bの外側、および、折れ曲り部24a、24bの外側よりも、内底面23から内天面24までの高さが大きい、高背空間部22Hが形成されている。
As shown in FIG. 16B, also in the
ESD保護デバイス200は、内底面23から内天面24までの高さが大きい、高背空間部22Hが形成されているため、空洞部22の容積が大きい。したがって、ESD保護デバイス200は、放電による空洞部22の内部の温度の上昇が緩和されており、繰り返し放電によるIRの劣化が抑制されている。
The
[第3実施形態]
図18(A)、(B)に、第3実施形態にかかるESD保護デバイス300を示す。ただし、図18(A)、(B)は、それぞれ、ESD保護デバイス300の断面図である。図18(A)は、図18(B)の一点鎖線Y-Y部分を示している。図18(B)は、図18(A)の一点鎖線X-X部分を示している。
[Third Embodiment]
18A and 18B show an
ESD保護デバイス300も、第1実施形態にかかるESD保護デバイス100に、部分的な変更を加えた。具体的には、ESD保護デバイス100では、第1放電電極7の一方側面7bと第2放電電極8の一方側面8bとを対向させて配置し、第1放電電極7の一方側面7bと第2放電電極8の一方側面8bとで放電ギャップGを形成していたが、ESD保護デバイス300では、第1放電電極7の先端面7aと第2放電電極8の先端面8aとを対向させて配置し、第1放電電極7の先端面7aと第2放電電極8の先端面8aとで放電ギャップGを形成した。ESD保護デバイス300の他の構成は、ESD保護デバイス100と同じにした。
The
図19に、ESD保護デバイス300の製造工程において、セラミックグリーンシート11の上側主面に下側シールペースト層15Aを形成し、下側シールペースト層15Aの上に放電補助電極ペースト層(不図示)を形成し、放電補助電極ペースト層の上に第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とを形成し、第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とが形成された放電補助電極ペースト層の上に、第1空洞部形成用ペースト層12Eを形成し、さらに、第1空洞部形成用ペースト層12Eの上に、第2空洞部形成用ペースト層12Fを形成した状態を示す。
In FIG. 19, in the manufacturing process of the
図18(B)に示すように、ESD保護デバイス300においても、空洞部32の内底面33に折れ曲り部33a、33bが形成されるとともに、空洞部32の内天面34に折れ曲り部34a、34bが形成されている。そして、空洞部32の、折れ曲り部33aと33bとの間、および、折れ曲り部34aと34bとの間に、折れ曲り部33a、33bの外側、および、折れ曲り部34a、34bの外側よりも、内底面33から内天面34までの高さが大きい、高背空間部32Hが形成されている。
As shown in FIG. 18B, also in the
ESD保護デバイス300は、内底面33から内天面34までの高さが大きい、高背空間部32Hが形成されているため、空洞部32の容積が大きい。したがって、ESD保護デバイス300は、放電による空洞部32の内部の温度の上昇が緩和されており、繰り返し放電によるIRの劣化が抑制されている。
The
[第4実施形態]
図20(A)、(B)に、第4実施形態にかかるESD保護デバイス400を示す。ただし、図20(A)、(B)は、それぞれ、ESD保護デバイス400の断面図である。図20(A)は、図20(B)の一点鎖線Y-Y部分を示している。図20(B)は、図20(A)の一点鎖線X-X部分を示している。
[Fourth Embodiment]
20A and 20B show an
ESD保護デバイス400は、第3実施形態にかかるESD保護デバイス300に、部分的な変更を加えた。具体的には、ESD保護デバイス300では、高背空間部32Hが延びる方向が、第1放電電極7および第2放電電極8が延びる方向と並行であったが、ESD保護デバイス400では、高背空間部42Hが延びる方向を、第1放電電極7および第2放電電極8が延びる方向と垂直にした。ESD保護デバイス400の他の構成は、ESD保護デバイス300と同じにした。
The
図21に、ESD保護デバイス400の製造工程において、セラミックグリーンシート11の上側主面に下側シールペースト層15Aを形成し、下側シールペースト層15Aの上に放電補助電極ペースト層(不図示)を形成し、放電補助電極ペースト層の上に第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とを形成し、第1放電電極ペースト層17と第2放電電極ペースト層18とが形成された放電補助電極ペースト層の上に、第1空洞部形成用ペースト層12Gを形成し、さらに、第1空洞部形成用ペースト層12Gの上に、第2空洞部形成用ペースト層12Hを形成した状態を示す。
In FIG. 21, in the manufacturing process of the
図20(B)に示すように、ESD保護デバイス400においても、空洞部42の内底面43に折れ曲り部43a、43bが形成されるとともに、空洞部42の内天面44に折れ曲り部44a、44bが形成されている。そして、空洞部42の、折れ曲り部43aと43bとの間、および、折れ曲り部44aと44bとの間に、折れ曲り部43a、43bの外側、および、折れ曲り部44a、44bの外側よりも、内底面43から内天面44までの高さが大きい、高背空間部42Hが形成されている。
20B, also in the
ESD保護デバイス400は、内底面43から内天面44までの高さが大きい、高背空間部42Hが形成されているため、空洞部42の容積が大きい。したがって、ESD保護デバイス400は、放電による空洞部42の内部の温度の上昇が緩和されており、繰り返し放電によるIRの劣化が抑制されている。
The
[第5実施形態]
図22(A)、(B)に、第5実施形態にかかるESD保護デバイス500を示す。ただし、図22(A)、(B)は、それぞれ、ESD保護デバイス500の断面図である。図22(A)は、図22(B)の一点鎖線Y-Y部分を示している。図22(B)は、図22(A)の一点鎖線X-X部分を示している。
[Fifth Embodiment]
22 (A) and 22 (B) show an
ESD保護デバイス500は、第4実施形態にかかるESD保護デバイス400に、さらに部分的な変更を加えた。具体的には、ESD保護デバイス400では、第1放電電極7の先端面が1つの先端面7aで構成され、第2放電電極8の先端面が1つの先端面8aで構成されていたが、ESD保護デバイス500は、第1放電電極57の先端面を2つの先端面57aa、57abで構成し、第2放電電極58の先端面を2つの先端面58a、58bで構成した。ESD保護デバイス500は、第1放電電極57の先端面57aa、57ab、第2放電電極58の先端面58aa、58abが、それぞれ、尖っている。ESD保護デバイス500の他の構成は、ESD保護デバイス400と同じにした。
The
ESD保護デバイス500は、第1放電電極57の先端面57aa、57ab、および、第2放電電極58の先端面58aa、58abが、それぞれ、尖っているため、電界が集中し、より放電しやすくなっている。
In the
以上、第1実施形態〜第5実施形態にかかるESD保護デバイス100、200、300、400、500について説明した。しかしながら、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更をなすことができる。
The
たとえば、ESD保護デバイス100、300では、高背空間部2H、32H、62Hを、第1放電電極7および第2放電電極8が延びる方向に対して、平行に延びるように形成した。また。また、ESD保護デバイス200、400、500では、高背空間部22H、42Hを、第1放電電極7、57および第2放電電極8、58が延びる方向に対して、垂直に延びるように形成した。しかしながら、高背空間部の形状は任意であり、上記の内容には限定されない。すなわち、本発明のESD保護デバイスを製造するにあたり、第1空洞部形成用ペースト層の上に形成する第2空洞部形成用ペースト層は、平面方向に見た大きさが第1空洞部形成用ペースト層よりも小さければ良く、どのような形状であっても良い。たとえば、第2空洞部形成用ペースト層12B、12D、12F、12Hの長さを、それぞれ、図示したものより短くして、高背空間部2H、22H、32H、42H、62Hの長さを、それぞれ短くしても良い。
For example, in the
また、ESD保護デバイス100、200、300、400、500を製造するにあたり、第1空洞部形成用ペースト層12A、12C、12E、12Gの上に、第2空洞部形成用ペースト層12B、12D、12F、12Hを形成したが、これにとどまらず、第3空洞部形成用ペースト層を形成しても良い。さらに、必要があれば、第4空洞部形成用ペースト層以降の空洞部形成用ペースト層を形成しても良い。
Further, in manufacturing the
1・・・セラミック基材
1’・・・未焼成セラミックグリーンシート積層体
2、22、32、42、62・・・空洞部
2H、22H、32H、42H、62H・・・高背空間部
3、23、33、43、63・・・内底面
4、24、34、44、64・・・内天面
3a、3b、4a、4b、23a、23b、24a、24b、33a、33b、34a、34b、43a、43b、44a、44b、64a、64b・・・折れ曲り部
5・・・シール層
6・・・放電補助電極
7、57・・・第1放電電極
7a、57aa、57ab・・・先端面
7b・・・一方側面
7c・・・他方側面
8、58・・・第2放電電極
8a、58aa、58ab・・・先端面
8b・・・一方側面
8c・・・他方側面
9・・・第1外部電極
10・・・第2外部電極
11・・・セラミックグリーンシート
12A、12C、12E、12G・・・第1空洞部形成用ペースト層
12B、12D、12F、12H・・・第2空洞部形成用ペースト層
15A・・・下側シールペースト層
15B・・・上側シールペースト層
16・・・放電補助電極ペースト層
17・・・第1放電電極ペースト層
18・・・第2放電電極ペースト層
100、200、300、400、500・・・ESD保護デバイス
G・・・ギャップ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記空洞部の内壁に形成されたシール層と、
前記空洞部の前記内底面に形成された前記シール層の上に形成された放電補助電極と、
前記放電補助電極の上に間隔を開けて形成された、第1放電電極および第2放電電極と、を備えたESD保護デバイスであって、
前記空洞部の前記内底面と前記内天面とが同時に現れる、いずれかの断面を見たとき、前記内底面および前記内天面の少なくとも一方に、前記空洞部の内部側にそれぞれ突出した1対の折れ曲り部が形成され、前記空洞部の、前記1対の折れ曲り部の間に、前記1対の折れ曲り部の外側よりも、前記内底面から前記内天面までの高さが大きい、高背空間部が形成された、ESD保護デバイス。 A ceramic substrate in which a cavity having an inner wall including at least an inner bottom surface and an inner top surface is formed;
A sealing layer formed on the inner wall of the cavity,
A discharge auxiliary electrode formed on the seal layer formed on the inner bottom surface of the cavity,
An ESD protection device comprising a first discharge electrode and a second discharge electrode formed on the auxiliary discharge electrode at an interval,
When one of the cross-sections in which the inner bottom surface and the inner top surface of the cavity portion appear at the same time, 1 protrudes to the inner side of the cavity portion on at least one of the inner bottom surface and the inner top surface. A pair of bent portions are formed, and the height of the hollow portion from the inner bottom surface to the inner top surface is greater between the pair of bent portions than the outside of the pair of bent portions. An ESD protection device with a large, high-back space.
前記第1放電電極の前記一方側面と、前記第2放電電極の前記一方側面とが、並行に、かつ、対向して配置され、
対向して配置された、前記第1放電電極の前記一方側面と、前記第2放電電極の前記一方側面とで、放電ギャップが形成された、請求項1に記載されたESD保護デバイス。 Each of the first discharge electrode and the second discharge electrode has a strip shape having a lower main surface, an upper main surface, a tip surface, one side surface, and the other side surface,
The one side surface of the first discharge electrode and the one side surface of the second discharge electrode are arranged in parallel and facing each other,
The ESD protection device according to claim 1, wherein a discharge gap is formed between the one side surface of the first discharge electrode and the one side surface of the second discharge electrode, which are arranged to face each other.
前記第1放電電極の前記先端面と、前記第2放電電極の前記先端面とが、対向して配置され、
対向して配置された、前記第1放電電極の前記先端面と、前記第2放電電極の前記先端面とで、放電ギャップが形成された、請求項1に記載されたESD保護デバイス。 Each of the first discharge electrode and the second discharge electrode has a strip shape having a lower main surface, an upper main surface, a tip surface, one side surface, and the other side surface,
The front end surface of the first discharge electrode and the front end surface of the second discharge electrode are arranged to face each other,
2. The ESD protection device according to claim 1, wherein a discharge gap is formed between the front end surface of the first discharge electrode and the front end surface of the second discharge electrode that are arranged to face each other.
前記第1放電電極および前記第2放電電極は、それぞれ、前記内底面に形成された前記折れ曲り部の直上において折れ曲り、
前記第1放電電極および前記第2放電電極は、それぞれ、前記高背空間部において、前記内底面側に落ち込んでいる、請求項1ないし4のいずれか1項に記載されたESD保護デバイス。 The pair of bent portions are formed on the inner bottom surface of the hollow portion,
Each of the first discharge electrode and the second discharge electrode is bent just above the bent portion formed on the inner bottom surface,
5. The ESD protection device according to claim 1, wherein each of the first discharge electrode and the second discharge electrode falls into the inner bottom surface side in the high-back space portion.
1枚の前記セラミックグリーンシートの上側主面に、所定の形状に、シールペーストを塗布し、下側シールペースト層を形成する工程と、
前記下側シールペースト層の上に、前記下側シールペースト層よりも小さい大きさに、放電補助電極ペーストを塗布し、放電補助電極ペースト層を形成する工程と、
前記放電補助電極ペースト層の上から、前記セラミックグリーンシートの上側主面にわたって、導電性ペーストを塗布し、それぞれ所定の形状からなる第1放電電極ペースト層と第2放電電極ペースト層とを形成する工程と、
前記第1放電電極ペースト層と前記第2放電電極ペースト層とが形成された、前記放電補助電極ペースト層の上に、焼成により消失する空洞部形成用ペーストを塗布し、第1空洞部形成用ペースト層を形成する工程と、
前記第1空洞部形成用ペースト層の上に、前記第1空洞部形成用ペースト層よりも小さい大きさに、焼成により消失する空洞部形成用ペーストを塗布し、第2空洞部形成用ペースト層を形成する工程と、
前記第1空洞部形成用ペースト層と前記第2空洞部形成用ペースト層との上に、前記シールペーストを塗布し、上側シールペースト層を形成し、前記第1放電電極ペースト層と前記第2放電電極ペースト層とをそれぞれ部分的に外部に導出させた状態で、前記下側シールペースト層と前記上側シールペースト層とで、前記放電補助電極ペースト層と、前記第1放電電極ペースト層と、前記第2放電電極ペースト層と、前記第1空洞部形成用ペースト層と、前記第2空洞部形成用ペースト層とを包囲する工程と、
前記下側シールペースト層と、前記放電補助電極ペースト層と、前記第1放電電極ペースト層と、前記第2放電電極ペースト層と、前記第1空洞部形成用ペースト層と、前記第2空洞部形成用ペースト層と、前記上側シールペースト層とが形成された、前記セラミックグリーンシートと、他の前記セラミックグリーンシートとを積層し、加圧して、一体化させ、未焼成セラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、
前記未焼成セラミックグリーンシート積層体を焼成し、前記第1空洞部形成用ペースト層と前記第2空洞部形成用ペースト層とを消失させ、空洞部が内部に形成されたセラミック基材と、前記空洞部の内壁に形成されたシール層と、前記シール層の上に形成された放電補助電極と、前記放電補助電極の上に間隔を開けて形成された、第1放電電極および第2放電電極と、を備えたESD保護デバイスを作製する工程と、を備えたESD保護デバイスの製造方法。 Preparing a plurality of ceramic green sheets;
Applying a seal paste in a predetermined shape to the upper main surface of one ceramic green sheet to form a lower seal paste layer;
A step of applying a discharge auxiliary electrode paste on the lower seal paste layer to a size smaller than the lower seal paste layer to form a discharge auxiliary electrode paste layer;
A conductive paste is applied over the discharge auxiliary electrode paste layer over the upper main surface of the ceramic green sheet to form a first discharge electrode paste layer and a second discharge electrode paste layer each having a predetermined shape. Process,
A cavity forming paste that disappears by firing is applied on the discharge auxiliary electrode paste layer on which the first discharge electrode paste layer and the second discharge electrode paste layer are formed, and the first cavity forming paste is formed. Forming a paste layer;
On the first cavity portion forming paste layer, a cavity portion forming paste that disappears by firing is applied to a size smaller than the first cavity portion forming paste layer, and the second cavity portion forming paste layer is applied. Forming a step;
The seal paste is applied on the first cavity forming paste layer and the second cavity forming paste layer to form an upper seal paste layer, and the first discharge electrode paste layer and the second With the discharge electrode paste layer partially led to the outside, the lower seal paste layer and the upper seal paste layer, the discharge auxiliary electrode paste layer, the first discharge electrode paste layer, Surrounding the second discharge electrode paste layer, the first cavity forming paste layer, and the second cavity forming paste layer;
The lower seal paste layer, the discharge auxiliary electrode paste layer, the first discharge electrode paste layer, the second discharge electrode paste layer, the first cavity forming paste layer, and the second cavity The ceramic green sheet on which the forming paste layer and the upper seal paste layer are formed and the other ceramic green sheet are laminated, pressed and integrated to form an unfired ceramic green sheet laminate. A manufacturing process;
Firing the unfired ceramic green sheet laminate, eliminating the first cavity forming paste layer and the second cavity forming paste layer, and a ceramic substrate having a cavity formed therein; A seal layer formed on the inner wall of the cavity, a discharge auxiliary electrode formed on the seal layer, and a first discharge electrode and a second discharge electrode formed on the discharge auxiliary electrode with a space therebetween And a method of manufacturing an ESD protection device.
さらに、必要に応じて、第4空洞部形成用ペースト層以降の空洞部形成用ペースト層を形成する工程を備えた、請求項8ないし10のいずれか1項に記載されたESD保護デバイスの製造方法。
Comprising a step of forming a third cavity forming paste layer,
The manufacturing method of the ESD protection device according to any one of claims 8 to 10, further comprising a step of forming a cavity forming paste layer after the fourth cavity forming paste layer as necessary. Method.
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