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WO2013146189A1 - Ｅｓｄ保護装置 - Google Patents

Ｅｓｄ保護装置 Download PDF

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WO2013146189A1
WO2013146189A1 PCT/JP2013/056466 JP2013056466W WO2013146189A1 WO 2013146189 A1 WO2013146189 A1 WO 2013146189A1 JP 2013056466 W JP2013056466 W JP 2013056466W WO 2013146189 A1 WO2013146189 A1 WO 2013146189A1
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WO
WIPO (PCT)
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esd protection
discharge
discharge electrode
electrode
protection device
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/056466
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English (en)
French (fr)
Inventor
孝之 築澤
足立　淳
雄海 安中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to CN201390000358.3U priority patent/CN204376195U/zh
Publication of WO2013146189A1 publication Critical patent/WO2013146189A1/ja
Priority to US14/484,357 priority patent/US9516728B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/04—Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • H01T1/22—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap by the shape or the composition of the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0254—High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
    • H05K1/0257—Overvoltage protection
    • H05K1/026—Spark gaps

Definitions

  • the present invention relates to an ESD protection device.
  • Patent Document 1 a ceramic multilayer substrate and a pair of discharge electrodes disposed in the ceramic multilayer substrate and disposed so that the tips thereof face each other with a gap in a cavity provided in the ceramic multilayer substrate. An ESD protection device is described.
  • the ESD protection device deteriorates due to heat generated during discharge. In view of this, there is a desire to improve the heat dissipation of the ESD protection device.
  • the main object of the present invention is to provide an ESD protection device having excellent heat dissipation.
  • the ESD protection device includes an insulating material, first and second discharge electrodes, a first external electrode, a second external electrode, and an internal conductor.
  • the first and second discharge electrodes are provided in the insulating material.
  • the first external electrode is provided on the outer surface of the insulating material.
  • the first external electrode is electrically connected to the first discharge electrode.
  • the second external electrode is provided on the outer surface of the insulating material.
  • the second external electrode is electrically connected to the second discharge electrode.
  • the inner conductor is provided in the insulating material.
  • the inner conductor is connected to the first or second outer electrode.
  • the first discharge electrode and the second discharge electrode are provided so as to face each other.
  • the internal conductor is provided so as to overlap with the facing portions of the first and second discharge electrodes in plan view.
  • the insulating material has a cavity.
  • Each of the front end portion of the first discharge electrode and the front end portion of the second discharge electrode is located in the cavity.
  • the ESD protection apparatus includes, as internal conductors, an internal conductor connected to the first discharge electrode and an internal conductor connected to the second discharge electrode. .
  • the inner conductor is disposed so that the tip of the inner conductor connected to the first discharge electrode and the tip of the inner conductor connected to the second discharge electrode face each other.
  • the inner conductor is provided so as to overlap the cavity in plan view.
  • a plurality of internal conductors are provided at intervals from each other along the thickness direction of the insulating material.
  • the insulating material has first and second main surfaces, first and second side surfaces, and first and second end surfaces.
  • the first external electrode has a first portion provided on the first end surface and a second portion provided on at least one of the first and second main surfaces.
  • the second external electrode has a third portion provided on the second end surface and a fourth portion provided on at least one of the first and second main surfaces.
  • the inner conductor includes a first inner conductor connected to the first portion and a second inner conductor connected to the third portion. Including.
  • At least one of the second and fourth portions is provided so as to overlap with the cavity in plan view.
  • the ESD protection apparatus further includes a discharge auxiliary electrode.
  • the discharge auxiliary electrode is disposed between the tip portion of the first discharge electrode and the tip portion of the second discharge electrode.
  • the discharge auxiliary electrode reduces the discharge start voltage between the first discharge electrode and the second discharge electrode.
  • the ESD protection device further includes a protective layer. The protective layer is disposed between the insulating material and at least one tip of the first and second discharge electrodes.
  • the protective layer includes at least one selected from the group consisting of alumina, mullite, zirconia, magnesia, and quartz.
  • an ESD protection device having excellent heat dissipation can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the ESD protection apparatus according to the first modification.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the ESD protection apparatus according to the second modification.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to a third modification.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to a fourth modification.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to a fifth modification.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to a sixth modification.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to a seventh modification.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to an eighth modification.
  • FIG. 11 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to a ninth modification.
  • FIG. 12 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to a tenth modification.
  • FIG. 13 is a schematic plan view of an ESD protection apparatus according to an eleventh modification.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ESD protection apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the ESD protection apparatus according to this embodiment.
  • the ESD protection device 1 has an insulating material 10 having a cavity 11.
  • the insulating material 10 is a hexahedron.
  • hexahedron means a general solid having six faces. Each of the six surfaces constituting the hexahedron may be non-planar. Of the surfaces constituting the hexahedron, the opposing surfaces may be parallel to each other or non-parallel. The corners and ridges of the hexahedron may each be chamfered or have a rounded shape.
  • the insulating material 10 is provided in a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the insulating material 10 includes first and second main faces 10a and 10b parallel to each other, first and second side faces 10c and 10d parallel to each other, and first and second end faces 10e and 10f parallel to each other.
  • the insulating material 10 can be composed of appropriate ceramics. Specifically, the insulating material 10 can be made of, for example, low temperature co-fired ceramics (LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics) containing Ba, Al, and Si as main components. Note that a resin substrate containing polyimide resin, epoxy resin, or the like may be used as the insulating material 10.
  • LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
  • the first and second discharge electrodes 21 and 22 are provided inside the insulating material 10.
  • the first and second discharge electrodes 21 and 22 are provided in parallel with the first and second main surfaces 10a and 10b, respectively.
  • the first discharge electrode 21 is drawn out to the first end face 10e.
  • the second discharge electrode 22 is drawn out to the second end face 10f.
  • the distal end portion of the first discharge electrode 21 and the distal end portion of the second discharge electrode 22 are located in the cavity 11.
  • the front end portion of the first discharge electrode 21 and the front end portion of the second discharge electrode 22 are opposed to each other in the cavity 11.
  • First and second external electrodes 31 and 32 are provided on the outer surface of the insulating material 10. Specifically, the first external electrode 31 is provided on at least one of the first portion 31a provided on the first end face 10e and the first and second main faces 10a, 10b. And second portions 31b1 and 31b2. However, the first external electrode may be provided only on the first end face. The first external electrode 31 is electrically connected to the first discharge electrode 21 in the first portion 31a.
  • the second external electrode 32 includes a third portion 32a provided on the second end surface 10f and a fourth portion provided on at least one of the first and second main surfaces 10a and 10b. 32b1 and 32b2. However, the second external electrode may be provided only on the second end face. The second external electrode 32 is electrically connected to the second discharge electrode 22 in the third portion 32a.
  • a discharge auxiliary electrode 51 is disposed between the tip portion of the first discharge electrode 21 and the tip portion of the second discharge electrode 22.
  • the discharge auxiliary electrode is provided between the first and second discharge electrodes and the insulating material 10 in addition to between the tip portion of the first discharge electrode and the tip portion of the second discharge electrode. It may be.
  • the discharge auxiliary electrode 51 has a function of reducing the discharge start voltage. Specifically, by providing the discharge auxiliary electrode 51, in addition to creeping discharge and air discharge, discharge via the discharge auxiliary electrode 51 also occurs. Usually, the creeping discharge, the air discharge, and the discharge through the discharge auxiliary electrode 51 have the lowest starting voltage of the discharge through the discharge auxiliary electrode 51. Therefore, by providing the discharge auxiliary electrode 51, the discharge start voltage can be lowered. Therefore, the dielectric breakdown of the ESD protection apparatus 1 can be suppressed. Moreover, the responsiveness of the ESD protection apparatus 1 can be improved by providing the discharge auxiliary electrode 51.
  • the discharge auxiliary electrode 51 can be constituted by, for example, a particle dispersion in which a plurality of metal particles 51a whose surfaces are coated with an inorganic material having no conductivity and a plurality of semiconductor ceramic particles 51b are dispersed.
  • the discharge auxiliary electrode 51 is formed, for example, by applying and baking a paste containing a plurality of metal particles 51a whose surfaces are coated with an inorganic material having no conductivity and a plurality of semiconductor ceramic particles 51b. be able to.
  • the metal particles 51a can be made of, for example, Cu or Ni.
  • the diameter of the metal particles 51a can be, for example, about 2 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the coating film of the metal particles 51a can be made of, for example, aluminum oxide.
  • the semiconductor ceramic particles 51b include, for example, carbides such as silicon carbide, titanium carbide, zirconium carbide, molybdenum carbide or tungsten carbide, nitrides such as titanium nitride, zirconium nitride, chromium nitride, vanadium nitride or tantalum nitride, titanium silicide, silica Silicides such as zirconium silicide, tungsten silicide, molybdenum silicide, chromium silicide, boride such as titanium boride, zirconium boride, chromium boride, lanthanum boride, molybdenum boride, tungsten boride, zinc oxide, An oxide such as strontium titanate can be used.
  • carbides such as silicon carbide, titanium carbide, zirconium carbide, molybdenum carbide or tungsten carbide
  • nitrides such as titanium nit
  • the discharge auxiliary electrode 51 may further include insulating particles made of aluminum oxide or the like in addition to the metal particles 51a and the semiconductor ceramic particles 51b.
  • a protective layer 52 is provided between the insulating material 10 and at least one tip of the first and second discharge electrodes 21 and 22. Specifically, the protective layer 52 is provided so as to cover substantially the entire inner wall of the cavity 11. By providing this protective layer 52, it is possible to suppress the component contained in the insulating material 10 from reaching the tip. Therefore, it is possible to suppress a decrease in discharge characteristics due to deterioration of the first and second discharge electrodes 21 and 22 of the ESD protection apparatus 1.
  • the protective layer 52 is preferably made of a ceramic having a sintering temperature higher than that of the ceramic constituting the insulating material 10.
  • the protective layer 52 preferably contains at least one selected from the group consisting of alumina, mullite, zirconia, magnesia and quartz, for example.
  • first and second inner conductors 41 and 42 are provided in the insulating material 10.
  • the distal end portion of the first inner conductor 41 and the distal end portion of the second inner conductor 42 are opposed to each other.
  • the front end portion of the first inner conductor 41 and the front end portion of the second inner conductor 42 face each other, so that the generated heat can be radiated to the first outer electrode and the second outer electrode in a balanced manner. Therefore, heat can be dissipated more efficiently.
  • the distance L2 between the front end portion of the first inner conductor 41 and the front end portion of the second inner conductor 42 is between the front end portion of the first discharge electrode 21 and the front end portion of the second discharge electrode 22. It is larger than the distance L1.
  • L2 is preferably 2 times or more of L1, and more preferably 3 times or more. This is because if L2 is too small, a discharge occurs between the inner conductors 41 and 42.
  • the first inner conductor 41 is drawn out to the first end face 10e.
  • the first inner conductor 41 is connected to the first portion 31 a of the first outer electrode 31.
  • the first inner conductor 41 includes a first inner conductor 41 a located on one side in the thickness direction of the cavity 11 and a first inner conductor 41 b located on the other side in the thickness direction of the cavity 11. That is, the first inner conductors 41 a and 41 b are provided on both sides of the cavity 11 in the thickness direction.
  • a plurality of first inner conductors 41a and 41b may be provided at intervals in the thickness direction.
  • the second inner conductor 42 is drawn out to the second end face 10f.
  • the second inner conductor 42 is connected to the third portion 32 a of the second outer electrode 32.
  • the second inner conductor 42 includes a second inner conductor 42 a located on one side in the thickness direction of the cavity 11 and a second inner conductor 42 b located on the other side in the thickness direction of the cavity 11. That is, the second inner conductors 42 a and 42 b are provided on both sides of the cavity 11 in the thickness direction.
  • a plurality of second inner conductors 42a and 42b may be provided at intervals in the thickness direction.
  • At least one of the first and second inner conductors 41 and 42 is provided so as to overlap the cavity 11 when viewed in plan (when viewed from the thickness direction).
  • the second portions 31b1 and 31b2 and the fourth portions 32b1 and 32b2 are also provided so as to overlap the cavity 11 when viewed in plan.
  • the first and second discharge electrodes 21 and 22, the first and second outer electrodes 31 and 32, and the first and second inner conductors 41 and 42 are, for example, Cu, Ag, Pd, and Pt, respectively. , Al, Ni, and metals containing at least one of W (including alloys).
  • the first and second discharge electrodes 21 and 22, the first and second outer electrodes 31 and 32, and the first and second inner conductors 41 and 42 are preferably made of the same material.
  • the first and second inner conductors 41 and 42 having higher thermal conductivity than the insulating material 10 are provided. For this reason, the heat of the insulating material 10 is easily radiated through the first and second inner conductors 41 and 42 and the first and second outer electrodes 31 and 32. Therefore, the ESD protection apparatus 1 having improved heat dissipation can be realized.
  • At least one of the first and second inner conductors 41 and 42 is provided so as to overlap the cavity 11 when viewed in plan. For this reason, the heat of the part in which the cavity 11 which is easy to generate heat is provided can be efficiently dissipated.
  • the surface areas of the first and second external electrodes 31, 32 are increased by providing the first and second external electrodes 31, 32 with the second and fourth portions 31b1, 31b2, 32b1, 32b2. Can do. Therefore, heat can be dissipated more efficiently.
  • the second and fourth portions 31b1, 31b2, 32b1, and 32b2 are provided so as to overlap the cavity 11 when viewed in plan. For this reason, the heat of the part provided with the cavity 11 that is likely to generate heat can be more efficiently dissipated.
  • the shape of the internal conductors 41 and 42 is not limited to the shape shown in FIG.1 and FIG.2.
  • inner conductors 41 and 42 in which the end face 10e, 10f side portion is narrow and the center side is wide may be provided.
  • a plurality of inner conductors 41 and 42 arranged along the width direction may be provided.
  • an internal conductor 41 may be provided so as to cross the cavity 11.
  • the inner conductor 41 overlaps with a facing portion between the tip portion of the first discharge electrode 21 and the tip portion of the second discharge electrode 22 in plan view. Therefore, the heat of the part provided with the cavity 11 that easily generates heat can be more efficiently dissipated.
  • one of the inner conductors 41 and 42 may be longer than the other.
  • the internal conductors 41 and 42 may be provided so as not to overlap the cavity 11.
  • the inner conductors 41 and 42 are provided at the four corners of the insulating material 10.
  • the insulating material 10 may not have a cavity.
  • the distal end portion of the first discharge electrode 21 and the distal end portion of the second discharge electrode 22 face each other in the extending direction of the discharge electrodes 21 and 22 (length direction L) will be described.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the tip of the first discharge electrode 21 and the tip of the second discharge electrode 22 extend in the direction in which the discharge electrodes 21 and 22 extend (length direction L). May not face each other.
  • the position in the width direction W of the tip portion of the first discharge electrode 21 is different from the position in the width direction W of the tip portion of the second discharge electrode 22.
  • the position in the length direction L of the tip portion of the first discharge electrode 21 and the position in the length direction L of the tip portion of the second discharge electrode 22 are substantially the same. For this reason, the corner on one side in the width direction W of the first discharge electrode 21 and the corner on the other side in the width direction W of the second discharge electrode 22 face each other.
  • the position of the tip portion of the first discharge electrode 21 in the width direction W is different from the position of the tip portion of the second discharge electrode 22 in the width direction W.
  • a part of the first discharge electrode 21 and a part of the second discharge electrode 22 face each other in the width direction W.
  • a part of the first discharge electrode 21 and a part of the second discharge electrode 22 face each other in the width direction W.
  • the shortest distance between the portions where the first discharge electrode 21 and the second discharge electrode 22 face each other in the width direction W is between the tip of the first discharge electrode 21 and the second discharge electrode 22.
  • the distance in the length direction L is shorter than each of the distance in the length direction L between the tip portion of the second discharge electrode 22 and the first discharge electrode 21. For this reason, a discharge occurs in a portion where the first discharge electrode 21 and the second discharge electrode 22 face each other in the width direction W.
  • Example 1 Under the following conditions, an ESD protection device having a configuration substantially similar to that of the ESD protection device 1 according to the above embodiment was produced.
  • Ceramic used for the construction of the insulating material BAS material mainly composed of Ba, Al and Si Discharge electrode, external electrode, internal conductor: Cu
  • Dimensions of ESD protection device length 1.0mm x width 0.5mm x thickness 0.3mm
  • Planar shape of the cavity rectangular shape
  • Length of the cavity 200 ⁇ m
  • L2 100 ⁇ m
  • Second and fourth parts of first and second external electrodes None
  • Example 2 The ESD protection device is provided in the same manner as in Example 1 except that the second and fourth portions of the first and second external electrodes are respectively provided with the same length as the first or second internal conductor. Produced.
  • Example 3 An ESD protection device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the distance L2 was 500 ⁇ m so that each of the first and second inner conductors did not overlap the cavity.
  • Example 4 The distance L2 is set to 500 ⁇ m so that each of the first and second inner conductors does not overlap the cavity, and the length of the second and fourth portions is the same as that of the first or second inner conductor. Produced an ESD protection device in the same manner as in Example 2.
  • Example 5 As shown in FIG. 5, an ESD protection device was produced in the same manner as in Example 1 except that an internal conductor crossing the cavity was formed.
  • Example 6 As shown in FIG. 5, an ESD protection device was produced in the same manner as in Example 2 except that an inner conductor that crossed the cavity was formed and a second portion similar to the inner conductor was provided.
  • ESD repeated resistance evaluation Application of 8 kV by contact discharge was performed for the number of times shown in Table 1, and then the discharge response to ESD was evaluated.
  • the discharge response to ESD was performed by an electrostatic discharge immunity test defined in IEC standard, IEC61000-4-2. It was investigated whether or not discharge occurred between the discharge electrodes of the sample by applying 8 kV by contact discharge.
  • the peak voltage detected on the protection circuit side exceeds 700V, the ESD repeatability is poor (x mark), when the peak voltage is 600-700V ( ⁇ mark), and when the peak voltage is 450-600V ESD repeat
  • a sample having good resistance ( ⁇ mark) and a peak voltage of less than 450 V was determined to have particularly good ESD repeat resistance (marked with ⁇ ).

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

ＥＳＤ保護装置
　本発明は、ＥＳＤ保護装置に関する。
　従来、静電気放電（ＥＳＤ：ｅｌｅｃｔｒｏ－ｓｔａｔｉｃ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）による電子機器の破壊を抑制するためのＥＳＤ保護装置が種々提案されている。例えば特許文献１には、セラミック多層基板と、セラミック多層基板内に配されており、セラミック多層基板に設けられた空洞部において間隔をおいて先端同士が対向するように配された一対の放電電極とを備えるＥＳＤ保護装置が記載されている。
ＷＯ２００８／１４６５１４　Ａ１号公報
　ＥＳＤ保護装置は、放電時に生じる熱により劣化する。これに鑑み、ＥＳＤ保護装置の放熱性を改善したいという要望がある。
　本発明は、優れた放熱性を有するＥＳＤ保護装置を提供することを主な目的とする。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置は、絶縁材と、第１及び第２の放電電極と、第１の外部電極と、第２の外部電極と、内部導体とを備える。第１及び第２の放電電極は、絶縁材中に設けられている。第１の外部電極は、絶縁材の外表面上に設けられている。第１の外部電極は、第１の放電電極に電気的に接続されている。第２の外部電極は、絶縁材の外表面上に設けられている。第２の外部電極は、第２の放電電極に電気的に接続されている。内部導体は、絶縁材中に設けられている。内部導体は、第１または第２の外部電極に接続されている。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置のある特定の局面では、第１の放電電極と第２の放電電極とは、互いに対向するように設けられている。内部導体は、平面視において第１及び第２の放電電極の対向部と重なるように設けられている。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置の別の特定の局面では、絶縁材は、空洞を有する。第１の放電電極の先端部と第２の放電電極の先端部とのそれぞれが空洞内に位置している。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置の他の特定局面では、ＥＳＤ保護装置は、内部導体として、第１の放電電極に接続された内部導体と、第２の放電電極に接続された内部導体とを備える。第１の放電電極に接続された内部導体の先端部と、第２の放電電極に接続された内部導体の先端部とが対向するように内部導体が配置されている。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置の他の特定の局面では、内部導体は、平面視において空洞と重なるように設けられている。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置のさらに他の特定の局面では、内部導体が絶縁材の厚み方向に沿って相互に間隔をおいて複数設けられている。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置のさらに別の特定の局面では、絶縁材は、第１及び第２の主面と、第１及び第２の側面と、第１及び第２の端面とを有する。第１の外部電極は、第１の端面の上に設けられた第１の部分と、第１及び第２の主面の少なくとも一方の上に設けられた第２の部分とを有する。第２の外部電極は、第２の端面の上に設けられた第３の部分と、第１及び第２の主面の少なくとも一方の上に設けられた第４の部分とを有する。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置のまた他の特定の局面では、内部導体は、第１の部分に接続された第１の内部導体と、第３の部分に接続された第２の内部導体とを含む。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置のまた別の特定の局面では、第２及び第４の部分の少なくとも一方が、平面視において空洞と重なるように設けられている。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置のさらにまた他の特定の局面では、ＥＳＤ保護装置は、放電補助電極をさらに備える。放電補助電極は、第１の放電電極の先端部と第２の放電電極の先端部との間に配されている。放電補助電極は、第１の放電電極と第２の放電電極との間の放電開始電圧を低下させる。ＥＳＤ保護装置は、保護層をさらに備える。保護層は、絶縁材と、第１及び第２の放電電極の少なくとも一方の先端部との間に配されている。
　本発明に係るＥＳＤ保護装置のさらにまた別の特定の局面では、保護層が、アルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア及び石英からなる群から選ばれた少なくとも一種を含む。
　本発明によれば、優れた放熱性を有するＥＳＤ保護装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＳＤ保護装置の略図的断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図３は、第１の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図４は、第２の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図５は、第３の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図６は、第４の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図７は、第５の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図８は、第６の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図９は、第７の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的断面図である。 図１０は、第８の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図１１は、第９の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図１２は、第１０の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。 図１３は、第１１の変形例に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
　また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　図１は、本実施形態に係るＥＳＤ保護装置の略図的断面図である。図２は、本実施形態に係るＥＳＤ保護装置の略図的平面図である。
　図１及び図２に示されるように、ＥＳＤ保護装置１は、空洞１１を有する絶縁材１０を有する。絶縁材１０は、六面体である。ここで、「六面体」とは、６つの面を有する立体全般を意味する。六面体を構成する６つの面は、それぞれ、非平面であってもよい。六面体を構成する面のうち、対向する面は、互いに平行であってもよいし、非平行であってもよい。六面体の角部及び稜線部は、それぞれ、面取り状であってもよいし、丸められた形状を有していてもよい。本実施形態では、具体的には、絶縁材１０は、略直方体状に設けられている。絶縁材１０は、互いに平行な第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと、互いに平行な第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄと、互いに平行な第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆとを有する。
　絶縁材１０は、適宜のセラミックスにより構成することができる。具体的には、絶縁材１０は、例えば、Ｂａ、Ａｌ、Ｓｉを主成分として含む低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）により構成することができる。なお、絶縁材１０として、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などを含む樹脂基板を用いてもよい。
　絶縁材１０の内部には、第１及び第２の放電電極２１，２２が設けられている。第１及び第２の放電電極２１，２２は、それぞれ、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと平行に設けられている。第１の放電電極２１は、第１の端面１０ｅに引き出されている。一方、第２の放電電極２２は、第２の端面１０ｆに引き出されている。第１の放電電極２１の先端部と、第２の放電電極２２の先端部とは、空洞１１内に位置している。第１の放電電極２１の先端部と、第２の放電電極２２の先端部とは、空洞１１内において対向している。このような構成とすることにより、ＥＳＤ保護装置１の応答性を向上すると共に、ＥＳＤ保護装置１の耐久性を向上することができる。
　絶縁材１０の外表面の上には、第１及び第２の外部電極３１，３２が設けられている。具体的には、第１の外部電極３１は、第１の端面１０ｅの上に設けられた第１の部分３１ａと、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂの少なくとも一方の上に設けられた第２の部分３１ｂ１，３１ｂ２とを有する。もっとも、第１の外部電極は、第１の端面の上のみに設けられていてもよい。第１の外部電極３１は、第１の部分３１ａにおいて第１の放電電極２１と電気的に接続されている。
　第２の外部電極３２は、第２の端面１０ｆの上に設けられた第３の部分３２ａと、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂの少なくとも一方の上に設けられた第４の部分３２ｂ１，３２ｂ２とを有する。もっとも、第２の外部電極は、第２の端面の上にのみ設けられていてもよい。第２の外部電極３２は、第３の部分３２ａにおいて第２の放電電極２２と電気的に接続されている。
　空洞１１の内面上において、第１の放電電極２１の先端部と第２の放電電極２２の先端部との間には、放電補助電極５１が配されている。もっとも、放電補助電極は、第１の放電電極の先端部と第２の放電電極の先端部との間に加えて、第１及び第２の放電電極と絶縁材１０との間にも設けられていてもよい。
　放電補助電極５１は、放電開始電圧を低下させる機能を有する。具体的には、放電補助電極５１を設けることにより、沿面放電と気中放電とに加えて、放電補助電極５１を経由した放電も生じる。通常、沿面放電と気中放電と放電補助電極５１を経由した放電とでは、放電補助電極５１を経由した放電の開始電圧が最も低い。従って、放電補助電極５１を設けることにより、放電開始電圧を低下させることができる。よって、ＥＳＤ保護装置１の絶縁破壊を抑制することができる。また、放電補助電極５１を設けることによりＥＳＤ保護装置１の応答性を改善することができる。
　放電補助電極５１は、例えば、導電性を有しない無機材料により表面がコーティングされた複数の金属粒子５１ａと、複数の半導体セラミック粒子５１ｂとが分散した粒子分散体によって構成することができる。この場合、放電補助電極５１は、例えば、導電性を有しない無機材料により表面がコーティングされた複数の金属粒子５１ａと、複数の半導体セラミック粒子５１ｂを含むペーストを塗布し、焼成することにより形成することができる。
　金属粒子５１ａは、例えば、ＣｕやＮｉなどにより構成することができる。金属粒子５１ａの直径は、例えば２μｍ～３μｍ程度とすることができる。金属粒子５１ａのコーティング膜は、例えば、酸化アルミニウム等により構成することができる。
　半導体セラミック粒子５１ｂは、例えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデンもしくは炭化タングステン等の炭化物、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化クロム、窒化バナジウムもしくは窒化タンタル等の窒化物、ケイ化チタン、ケイ化ジルコニウム、ケイ化タングステン、ケイ化モリブデン、ケイ化クロム等のケイ化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化クロム、ホウ化ランタン、ホウ化モリブデン、ホウ化タングステンなどのホウ化物、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム等の酸化物などにより構成することができる。
　放電補助電極５１は、金属粒子５１ａ及び半導体セラミック粒子５１ｂに加え、酸化アルミニウムなどからなる絶縁性粒子をさらに含んでいてもよい。
　絶縁材１０と第１及び第２の放電電極２１，２２の少なくとも一方の先端部との間には、保護層５２が設けられている。具体的には、保護層５２は、空洞１１の内壁の実質的に全体を覆うように設けられている。この保護層５２を設けることにより絶縁材１０に含まれる成分が先端部に達することを抑制することができる。よって、ＥＳＤ保護装置１の第１及び第２の放電電極２１，２２の劣化に起因する放電特性の低下を抑制することができる。
　保護層５２は、絶縁材１０を構成しているセラミックスよりも焼結温度が高いセラミックスにより構成されていることが好ましい。保護層５２は、例えば、アルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア及び石英からなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましい。絶縁材１０中には、第１及び第２の内部導体４１，４２が設けられている。第１の内部導体４１の先端部と第２の内部導体４２の先端部とは、対向している。第１の内部導体４１の先端部と第２の内部導体４２の先端部が対向することにより、発生した熱を第１の外部電極と第２の外部電極とにバランスよく放熱させることができる。従って、より効率的に熱を発散させることができる。第１の内部導体４１の先端部と第２の内部導体４２の先端部との間の距離Ｌ２は、第１の放電電極２１の先端部と第２の放電電極２２の先端部との間の距離Ｌ１よりも大きい。Ｌ２は、Ｌ１の２倍以上であることが好ましく、３倍以上であることがより好ましい。Ｌ２が小さすぎると、内部導体４１，４２間で放電が発生してしまうためである。
　第１の内部導体４１は、第１の端面１０ｅに引き出されている。第１の内部導体４１は、第１の外部電極３１の第１の部分３１ａに接続されている。第１の内部導体４１は、空洞１１の厚み方向の一方側に位置する第１の内部導体４１ａと、空洞１１の厚み方向の他方側に位置する第１の内部導体４１ｂとを含む。すなわち、空洞１１の厚み方向の両側に第１の内部導体４１ａ、４１ｂが設けられている。第１の内部導体４１ａ、４１ｂは、それぞれ、厚み方向に相互に間隔をおいて複数設けられていてもよい。
　第２の内部導体４２は、第２の端面１０ｆに引き出されている。第２の内部導体４２は、第２の外部電極３２の第３の部分３２ａに接続されている。第２の内部導体４２は、空洞１１の厚み方向の一方側に位置する第２の内部導体４２ａと、空洞１１の厚み方向の他方側に位置する第２の内部導体４２ｂとを含む。すなわち、空洞１１の厚み方向の両側に第２の内部導体４２ａ、４２ｂが設けられている。第２の内部導体４２ａ、４２ｂは、それぞれ、厚み方向に相互に間隔をおいて複数設けられていてもよい。
　第１及び第２の内部導体４１，４２の少なくとも一方は、平面視した際に（厚み方向から視た際に）空洞１１と重なるように設けられている。同様に、第２の部分３１ｂ１，３１ｂ２及び第４の部分３２ｂ１，３２ｂ２も、それぞれ、平面視した際に空洞１１と重なるように設けられている。
　なお、第１及び第２の放電電極２１，２２、第１及び第２の外部電極３１，３２並びに第１及び第２の内部導体４１，４２は、それぞれ、例えば、Ｃｕ，Ａｇ、Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉ及びＷの少なくとも一種を含む金属（合金を含む）などにより構成することができる。第１及び第２の放電電極２１，２２、第１及び第２の外部電極３１，３２並びに第１及び第２の内部導体４１，４２は、同じ材料により構成されていることが好ましい。
　以上説明したように、本実施形態では、絶縁材１０よりも熱伝導率が高い第１及び第２の内部導体４１，４２が設けられている。このため、絶縁材１０の熱は、第１及び第２の内部導体４１，４２及び第１及び第２の外部電極３１，３２を経由して放熱されやすい。従って、改善された放熱性を有するＥＳＤ保護装置１を実現することができる。
　特に、本実施形態では、第１及び第２の内部導体４１，４２の少なくとも一方は、平面視した際に空洞１１と重なるように設けられている。このため、発熱しやすい空洞１１が設けられた部分の熱を効率的に発散させることができる。
　さらに、第１及び第２の外部電極３１，３２に第２，第４の部分３１ｂ１，３１ｂ２，３２ｂ１，３２ｂ２を設けることにより、第１及び第２の外部電極３１，３２の表面積を大きくすることができる。従って、熱をさらに効率的に発散させることができる。
　特に、本実施形態では、第２，第４の部分３１ｂ１，３１ｂ２，３２ｂ１，３２ｂ２が、平面視した際に空洞１１と重なるように設けられている。このため、発熱しやすい空洞１１が設けられた部分の熱をさらに効率的に発散させることができる。
　また、内部導体４１，４２を設けることにより、焼成によりＥＳＤ保護装置１を作製する際の収縮によるクラックの発生を抑制することができる。
　なお、内部導体４１，４２の形状は、図１及び図２に示す形状に限定されない。
　例えば、図３に示されるように、端面１０ｅ、１０ｆ側部分が幅狭で、中央側が幅広である内部導体４１，４２を設けてもよい。
　図４に示されるように、幅方向に沿って配列された複数の内部導体４１，４２を設けてもよい。
　図５に示されるように、空洞１１を横切るように内部導体４１を設けてもよい。その場合、内部導体４１は、第１の放電電極２１の先端部と第２の放電電極２２の先端部との対向部と平面視において重なる。よって、発熱しやすい空洞１１が設けられた部分の熱をさらに効率的に発散させることができる。
　図６に示されるように、内部導体４１，４２の一方を、他方よりも長くしてもよい。
　図７や図８に示されるように、内部導体４１，４２を空洞１１と重畳しないように設けてもよい。図７に示す例では、内部導体４１，４２は、絶縁材１０の四隅に設けられている。
　なお、図９に示されるように、絶縁材１０に空洞が設けられていなくてもよい。
　上記実施形態では、第１の放電電極２１の先端部と、第２の放電電極２２の先端部とが、放電電極２１，２２の延びる方向（長さ方向Ｌ）において対向している例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図１０～図１３に示されるように、第１の放電電極２１の先端部と、第２の放電電極２２の先端部とが、放電電極２１，２２の延びる方向（長さ方向Ｌ）において対向していなくてもよい。
　図１０に示される例では、第１の放電電極２１の先端部の幅方向Ｗにおける位置と、第２の放電電極２２の先端部の幅方向Ｗにおける位置とが異なっている。第１の放電電極２１の先端部の長さ方向Ｌにおける位置と、第２の放電電極２２の先端部の長さ方向Ｌにおける位置とが略同じである。このため、第１の放電電極２１の幅方向Ｗにおける一方側の角部と、第２の放電電極２２の幅方向Ｗにおける他方側の角部とが互いに対向している。
　図１１及び図１２に示される例においても、第１の放電電極２１の先端部の幅方向Ｗにおける位置と、第２の放電電極２２の先端部の幅方向Ｗにおける位置とが異なっている。第１の放電電極２１の一部と、第２の放電電極２２の一部とは、幅方向Ｗにおいて対向している。
　同様に、図１３に示される例においても、第１の放電電極２１の一部と、第２の放電電極２２の一部とは、幅方向Ｗにおいて対向している。第１の放電電極２１と第２の放電電極２２とが幅方向Ｗに互いに対向している部分の最短距離は、第１の放電電極２１の先端部と第２の放電電極２２との間の長さ方向Ｌにおける距離と、第２の放電電極２２の先端部と第１の放電電極２１との間の長さ方向Ｌにおける距離とのそれぞれよりも短い。このため、第１の放電電極２１と第２の放電電極２２とが幅方向Ｗに互いに対向している部分において放電が生じる。　
　（実施例１）
　下記の条件で、上記実施形態に係るＥＳＤ保護装置１と実質的に同様の構成を有するＥＳＤ保護装置を作製した。
　絶縁材の構成に用いたセラミックス：Ｂａ、Ａｌ及びＳｉを主体とするＢＡＳ材
　放電電極、外部電極、内部導体：Ｃｕ
　ＥＳＤ保護装置の寸法：長さ１．０ｍｍ×幅０．５ｍｍ×厚み０．３ｍｍ
　空洞の平面視形状：矩形状
　空洞の長さ：２００μｍ
　距離Ｌ２：１００μｍ（第１及び第２の内部導体のそれぞれが空洞と、（２５０μｍ-１００μｍ）／２＝５０μｍずつ重なっている。）
　第１及び第２の外部電極の第２及び第４の部分：なし
　（実施例２）
　第１及び第２の外部電極の第２及び第４の部分を、それぞれ、第１または第２の内部導体と同じ長さで設けたこと以外は、実施例１と同様にしてＥＳＤ保護装置を作製した。
　（実施例３）
　距離Ｌ２を５００μｍとして第１及び第２の内部導体のそれぞれが空洞と重ならないようにしたこと以外は、実施例１と同様にしてＥＳＤ保護装置を作製した。
　（実施例４）
　距離Ｌ２を５００μｍとして第１及び第２の内部導体のそれぞれが空洞と重ならないようにすると共に、第２及び第４の部分の長さを第１または第２の内部導体と同じにしたこと以外は、実施例２と同様にしてＥＳＤ保護装置を作製した。
　（実施例５）
　図５に示されるように、空洞を横切る内部導体を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてＥＳＤ保護装置を作製した。
　（実施例６）
　図５に示されるように、空洞を横切る内部導体を形成すると共に、その内部導体と同様の第２の部分を設けたこと以外は、実施例２と同様にしてＥＳＤ保護装置を作製した。
　（比較例）
　内部導体を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にしてＥＳＤ保護装置を作製した。
　（ＥＳＤ繰り返し耐性評価）
　接触放電にて８ｋＶ印加を表１に示される回数だけ行い、続いて、ＥＳＤに対する放電応答性を評価した。ＥＳＤに対する放電応答性は、ＩＥＣの規格、ＩＥＣ６１０００－４－２に定められている、静電気放電イミュニティ試験によって行った。接触放電にて８ｋＶ印加して試料の放電電極間で放電が生じるか否かを調べた。保護回路側で検出されたピーク電圧が７００Ｖを超えるものをＥＳＤ繰り返し耐性が不良（×印）、ピーク電圧が６００～７００Ｖのものを（△印）、ピーク電圧が４５０～６００ＶのものをＥＳＤ繰り返し耐性が良好（○印）、ピーク電圧が４５０Ｖ未満のものをＥＳＤ繰り返し耐性が特に良好（◎印）と判定した。
　結果を下記の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結果から、内部導体を設けることにより、ＥＳＤ繰り返し耐性が向上することが分かる。さらに、第２及び第４の部分を設けることにより、ＥＳＤ繰り返し耐性がさらに向上することが分かる。また、内部導体を空洞と重畳することにより、ＥＳＤ繰り返し耐性がさらに向上することが分かる。
１…ＥＳＤ保護装置
１０…絶縁材
１０ａ…第１の主面
１０ｂ…第２の主面
１０ｃ…第１の側面
１０ｄ…第２の側面
１０ｅ…第１の端面
１０ｆ…第２の端面
１１…空洞
２１…第１の放電電極
２２…第２の放電電極
３１…第１の外部電極
３１ａ…第１の部分
３１ｂ１，３１ｂ２…第２の部分
３２…第２の外部電極
３２ａ…第３の部分
３２ｂ１，３２ｂ２…第４の部分
４１、４１ａ、４１ｂ…第１の内部導体
４２、４２ａ、４２ｂ…第２の内部導体
５１…放電補助電極
５１ａ…金属粒子
５１ｂ…半導体セラミック粒子
５２…保護層

Claims (12)

  1. 　絶縁材と、
    　前記絶縁材中に設けられた第１及び第２の放電電極と、
    　前記絶縁材の外表面上に設けられており、前記第１の放電電極に電気的に接続された第１の外部電極と、
    　前記絶縁材の外表面上に設けられており、前記第２の放電電極に電気的に接続された第２の外部電極と、
    　前記絶縁材中に設けられており、前記第１または第２の外部電極に接続された内部導体と、
    を備える、ＥＳＤ保護装置。
  2. 　前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とは、互いに対向するように設けられており、
    　前記内部導体は、平面視において前記第１及び第２の放電電極の対向部と重なるように設けられている、請求項１に記載のＥＳＤ保護装置。
  3. 　前記絶縁材は、空洞を有し、
    　前記第１の放電電極の先端部と前記第２の放電電極の先端部とのそれぞれが前記空洞内に位置している、請求項１または２に記載のＥＳＤ保護装置。
  4. 　前記内部導体は、平面視において前記空洞と重なるように設けられている、請求項３に記載のＥＳＤ保護装置。
  5. 　前記内部導体として、前記第１の放電電極に接続された内部導体と、前記第２の放電電極に接続された内部導体とを備え、
    　前記第１の放電電極に接続された内部導体の先端部と、前記第２の放電電極に接続された内部導体の先端部とが対向するように前記内部導体が配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のＥＳＤ保護装置。
  6. 　前記内部導体が前記絶縁材の厚み方向に沿って相互に間隔をおいて複数設けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載のＥＳＤ保護装置。
  7. 　絶縁材は、第１及び第２の主面と、第１及び第２の側面と、第１及び第２の端面とを有し、
    　前記第１の外部電極は、前記第１の端面の上に設けられた第１の部分と、前記第１及び第２の主面の少なくとも一方の上に設けられた第２の部分とを有し、
    　前記第２の外部電極は、前記第２の端面の上に設けられた第３の部分と、前記第１及び第２の主面の少なくとも一方の上に設けられた第４の部分とを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のＥＳＤ保護装置。
  8. 　前記内部導体は、前記第１の部分に接続された第１の内部導体と、前記第３の部分に接続された第２の内部導体とを含む、請求項７に記載のＥＳＤ保護装置。
  9. 　前記第２及び第４の部分の少なくとも一方が、平面視において前記空洞と重なるように設けられている、請求項３～８のいずれか一項に記載のＥＳＤ保護装置。
  10. 　前記第１の放電電極の先端部と前記第２の放電電極の先端部との間に配されており、前記第１の放電電極と前記第２の放電電極との間の放電開始電圧を低下させる放電補助電極をさらに備える、請求項１～９のいずれか一項に記載のＥＳＤ保護装置。
  11. 　前記絶縁材と、前記第１及び第２の放電電極の少なくとも一方の先端部との間に配された保護層をさらに備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のＥＳＤ保護装置。
  12. 　前記保護層が、アルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア及び石英からなる群から選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１１に記載のＥＳＤ保護装置。
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