JP4844631B2 - 静電気対策部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器を静電気から保護する静電気対策部品とその製造方法に関する。

近年、携帯電話等の電子機器の小型化、高性能化が急速に進み、それに伴い電子機器に用いられる電子部品の小型化も急速に進んでいる。しかしながら、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の耐電圧は低下する。人体と電子機器の端子が接触した時に発生する静電気パルスによって、１ナノ秒以下の立ち上がり速度でかつ数百〜数キロボルトという高電圧が電子機器内部の電気回路に印加されて電子部品が破壊される場合がある。

電子部品の破壊を防ぐために、静電気パルスが入るラインとグランドとの間に静電気対策部品が接続される。近年では信号ラインの伝送速度が数百Ｍｂｐｓ以上と高速になっており、静電気対策部品の浮遊容量が大きい場合には静電気対策部品は信号の品質を劣化させる。したがって、数百Ｍｂｐｓ以上の高い伝送速度で動作させる電子部品の破壊を防止するためには、静電気対策部品の静電容量は１ｐＦ以下である必要がある。

特許文献１、２は、互いに対向する２つの引出電極間のギャップに充填された過電圧保護材料を備えた従来の静電気対策部品を開示している。２つの引出電極間に静電気による過電圧が印加されると、過電圧保護材料中に散在する導電粒子間あるいは半導体粒子間に電流が流れる。このように、静電気対策部品は、電子部品をバイパスさせて、過電圧によるこの電流をグランドに流す。

従来の静電気対策部品では、印加される電圧が１５ｋＶより高くなると静電気放電により大きな反発力が発生し、過電圧保護材料を覆う保護樹脂層が欠けて破壊する場合がある。

静電気対策部品にかかるピーク電圧を低下させて静電気放電（ＥＳＤ）の抑制特性を向上させるためには、ギャップ幅を狭くかつ精度良く形成する必要がある。特許文献１に記載の従来の静電気対策部品では、引出電極間のギャップは主に化学反応によるフォトリソグラフィ工法及びエッチングプロセスによって形成されており、露光時の異物付着や現像不足あるいはエッチング不足によってギャップの幅が所定の幅より小さくなる場合がある。

特許文献１に記載の従来の静電気対策部品は、シート状の絶縁基板に電極や機能素子を形成してからダイシング工法により短冊状あるいは個片状に絶縁基板を分割して得られる。この分割の際に、分割した面にバリが発生して微小サイズで形状の安定した静電気対策部品が得られない。

特許文献２に記載の従来の静電気対策部品では、レーザーで引出電極を切断することによってギャップを形成する。その引出電極は１０〜２０μｍ程度の厚みを有するので、引出電極を確実に切断して精密にギャップを形成するためにはレーザーの出力を高くする必要があり、ギャップの幅を狭くかつ精度良く形成することは困難である。
特表２００２−５３８６０１号公報 特開２００２−１５８３１号公報

絶縁基材の上面に金を主成分とする導体層を形成する。導体層にギャップを形成して、ギャップを介して互いに対向する複数の引出電極を形成する。複数の引出電極のそれぞれの一部とギャップを覆う過電圧保護材料層を形成し、静電気対策部品が得られる。

この製造方法によってギャップを狭くかつ精度良く形成でき、これにより、ピーク電圧が低く静電気放電（ＥＳＤ）の抑制特性が安定しており、高い耐硫化特性を有する静電気対策部品を作製できる。

（実施の形態１）
図１Ａは本発明の実施の形態１における静電気対策部品１００１の斜視図である。図１Ｂは図１Ａに示す静電気対策部品１００１の線１Ｂ−１Ｂにおける断面図である。絶縁基材１はアルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率セラミックよりなる。絶縁基材１の表面（上面）１Ａ上に引出電極２Ａ、２Ｂが設けられている。引出電極２Ａは所定の間隔のギャップ２Ｃを介して引出電極２Ｂに対向している。過電圧保護材料層３は、引出電極２Ａの一部１２Ａと、引出電極２Ｂの一部１２Ｂと、ギャップ２Ｃとを覆う。過電圧保護材料層３は、シリコーン系樹脂等の絶縁樹脂と、絶縁樹脂に分散された金属粉等の導体粒子からなる。過電圧保護材料層３上には、過電圧保護材料層３を覆うように中間層４が形成されている。中間層は、シリコーン系樹脂等の絶縁樹脂と、絶縁樹脂に分散された少なくとも一種類の絶縁体粉とからなる。中間層４上に、中間層４を完全に覆うように保護樹脂層５が形成されている。絶縁基材１の両端部に引出電極２Ａ、２Ｂにそれぞれ接続された端子電極６Ａ、６Ｂが形成されている。

静電気対策部品１００１の動作を説明する。図１Ｃは静電気対策部品１００１の動作を示す構成図である。静電気対策部品１００１の端子電極６Ａは電子部品２００１の端子２００１Ａに接続され、端子電極６Ｂはグランド２００２に接続される。通常動作時で電子部品２００１の端子２００１Ａ、すなわち端子電極６Ａ、６Ｂ間に印加された電圧が所定の定格電圧より低い時には、ギャップ２Ｃに存在する過電圧保護材料層３の絶縁樹脂により、引出電極２Ａ、２Ｂ間は絶縁され、端子電極６Ａ、６Ｂ間は電気的に絶縁されてオープンになる。端子電極６Ａ、６Ｂ間に静電気パルス等の高電圧が印加された場合には、過電圧保護材料層３中の絶縁樹脂に分散する導体粒子間で放電電流が生じて端子電極６Ａ、６Ｂ間のインピーダンスが著しく減少する。これにより、高電圧で生じた電流は静電気対策部品１００１内の放電電流として静電気対策部品１００１を介してグランド２００２に流れ、静電気パルス、サージ等の異常電圧による電流を電子部品２００１からグランド２００２にバイパスさせる。

次に、静電気対策部品１００１の製造方法について説明する。図２〜図５は静電気対策部品１００１の製造方法を示す斜視図である。

まず、５０以下、好ましくは１０以下の誘電率を有するアルミナ等の低誘電率セラミック材料を９００〜１７００℃で焼成することにより絶縁基材１を得る。絶縁基材１は矩形状の表面１Ａを有する。表面１Ａは互いに対向する長辺１１Ｂ、１Ｃと、長辺１１Ｂ、１Ｃより短くかつ互いに対向する短辺１Ｄ、１Ｅを有する。この製造方法としては、図２に示すように、絶縁基材１の表面１Ａ上に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄ等およびそれらの合金のいずれかからなる金属によりスパッタ、蒸着、印刷・焼成等の方法で引出電極２Ａ、２Ｂを形成することができる。ギャップ２Ｃを隔てて互いに対向する引出電極２Ａ、２Ｂは１０ｎｍ〜２０μｍの厚みを有する。引出電極２Ａ、２Ｂは、絶縁基材１の表面１Ａの長辺１１Ｂ、１Ｃにそれぞれ沿って延びている。実施の形態１では、絶縁基材１の長辺１１Ｂ、１Ｃの長さＬは２．０ｍｍであり、短辺１Ｄ、１Ｅの長さＷは１．２ｍｍである。引出電極２Ａ、２Ｂを形成するために金属を表面１Ａ上に設けるために、長辺１１Ｂ、１Ｃの両端でそれぞれマージン１Ｆを必要とする。実施の形態１では、マージン１Ｆの長さＬ２は０．０５ｍｍである。したがって、長辺１１Ｂ、１Ｃが長さＬ（ｍｍ）＝２．０ｍｍを有する場合の引出電極２Ａ、２Ｂの長辺１１Ｂ、１Ｃに沿った長さＬ１（ｍｍ）は１．８ｍｍである。ギャップ２Ｃを介して対向する引出電極２Ａ、２Ｂは、メタルマスクまたはレジストマスクを使用して金属を表面１Ａ上に設けることにより形成することもできる。

しかし、本実施の形態においては、ギャップ２Ｃが形成される部分を含めて金属を表面１Ａ上に設けて、互いに連結した引出電極２Ａ、２Ｂを形成し、その後、フォトリソグラフィ工法を用いてその金属をエッチングすることによりギャップ２Ｃを形成している。なお参考例であるが、ギャップ２Ｃが形成される部分を含めて金属を表面１Ａ上に設けて、互いに連結した引出電極２Ａ、２Ｂを形成し、その後、レーザーでその金属を切断することによってギャップ２Ｃを形成することもできる。過電圧保護材料層３の効果はギャップ２Ｃを小さくした方が優れており、ギャップ２Ｃの間隔は５０μｍ以下が望ましい。ギャップ２Ｃを小さく制御するためには、フォトリソグラフィ工法あるいはレーザーを用いてギャップ２Ｃを形成することが望ましい。

次に、過電圧保護材料層３を形成する。平均粒径が０．３〜１０μｍで球状のＮｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ等のいずれかからなる金属粉とメチルシリコーン等のシリコーン系樹脂と有機溶剤とを混合し、３本ロールミルにより混練・分散させることによって、過電圧保護材料ペーストを作製する。この過電圧保護材料ペーストを、図３に示すようにスクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで、引出電極２Ａ、２Ｂの一部１２Ａ、１２Ｂとギャップ２Ｃ上に印刷し、１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより過電圧保護材料層３を形成する。

次に、中間層４を形成する。０．３μｍ〜１０μｍの平均粒径を有するＡｌ_２Ｏ_３、、ＳｉＯ_２、ＭｇＯあるいはこれらの複合酸化物等からなる絶縁体粉を準備する。この絶縁体粉とメチルシリコーン等のシリコーン系樹脂と有機溶剤とを混合して、３本ロールミルにより混練・分散させることによって絶縁ペーストを作製する。この絶縁ペーストを、図４に示すように、スクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで過電圧保護材料層３を覆うように、特にギャップ２Ｃの上方に位置する過電圧保護材料層３の部分を完全に覆うように印刷する。印刷された絶縁ペーストを１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより中間層４を形成する。十分な静電気耐量を得るために、過電圧保護材料層３と中間層４の厚みの和は３０μｍ以上としている。なお、過電圧保護材料層３の厚みが十分大きく所定の静電気耐量が得られる場合は、中間層４は形成する必要がない。

次に、保護樹脂層５を形成する。図５に示すように、中間層４と過電圧保護材料層３を完全に覆い、引出電極２Ａ、２Ｂの端部２２Ａ、２２Ｂを露出させるように、スクリーン印刷法を用いてエポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなる樹脂ペーストを印刷する。印刷された樹脂ペーストを１５０℃で５〜１５分間乾燥させ、その後、１５０〜２００℃で１５〜６０分間硬化させることにより、保護樹脂層５を形成する。

次に、図５に示す引出電極２Ａ、２Ｂの端部２２Ａ、２２Ｂに、図１Ａに示すように、Ａｇ等の金属粉とエポキシ樹脂等の硬化用樹脂からなる導体ペーストを塗布する。塗布した導体ペーストを乾燥させて硬化させることにより端子電極６Ａ、６Ｂを形成して静電気対策部品１００１を得る。

上記の方法で作製した静電気対策部品１００１の試料について、以下に示す試験を実施した。図６は試料の試験方法を示す模式図である。静電気対策部品１００１の端子電極６Ｂをグランド８に接地し、端子電極６Ａに接続された印加部９に静電気発生器１０を接触させて静電気パルスを印加した。静電気発生器１０の放電抵抗Ｒ１は３３０Ω、放電容量Ｃ１は１５０ｐＦとした。

上記の方法で、１５μｍから３５μｍまで５μｍ間隔で設定した乾燥後の厚みを有する保護樹脂層５をそれぞれ備えた静電気対策部品１００１の５種類の試料をそれぞれ３０個ずつ作製した。これらの試料について、上記の試験を実施した。静電気パルスの電圧を１０ｋＶから３０ｋＶまで５ｋＶ間隔で変化させた電圧の静電気パルスを静電気対策部品１００１の試料に印加し、３０個の試料のうちの保護樹脂層５が欠けて破壊した試料の数を図７に示す。

図７に示すように、保護樹脂層５の厚みが１５μｍの試料は、電圧が１５ｋＶ以上で破壊するものがあった。保護樹脂層５の厚みが２０μｍの試料は、印加電圧が１５ｋＶでも破壊しなかった。したがって、例えばＩＥＣ−６１０００規格の最高レベルを超える印加電圧である１５ｋＶにおいても保護樹脂層５が破壊しないようにするためには、保護樹脂層５の厚みを２０μｍ以上とする必要がある。

さらにより高い電圧に対しても保護樹脂層５が破壊しないようにするためには、図７に示すように、保護樹脂層５の厚みを３５μｍ以上とする必要がある。静電気対策部品１００１の寸法や１回の印刷で塗布可能な厚みの上限によって保護樹脂層５の厚みの上限が規定される。この観点から、保護樹脂層５の厚みは好ましくは６０μｍである。

引出電極２Ａ、２Ｂが絶縁基材１の互いに対向する短辺１Ｄ、１Ｅにそれぞれ沿って配置された静電気対策部品の３０個の比較例を作製した。図８は、３０個の比較例と、実施の形態１による静電気対策部品１００１の３０個の試料のうち、保護樹脂層５が破壊した試料の数を示す。なお、比較例と実施の形態１の試料の保護樹脂層５の厚みは３５μｍとした。

図８に示すように、比較例の静電気対策部品は、印加電圧が２０ｋＶ以上になると静電気放電の反発力によって保護樹脂層が欠けて破壊する場合があった。実施の形態１による静電気対策部品１００１の試料では、印加電圧が３０ｋＶまで高くなっても破壊するものはなかった。

実施の形態１による静電気対策部品１００１では、引出電極２Ａ、２Ｂは絶縁基材１の長辺１１Ｂ、１Ｃにそれぞれ沿って配置され、かつ保護樹脂層５の厚みを２０μｍ以上、より好ましくは３５μｍ以上である。これにより、静電気パルスを印加した際に過電圧保護材料層３で覆われたギャップ２Ｃで放電する面積が広くなり、かつ保護樹脂層５が厚く物理的破壊強度も確保することができる。したがって、高電圧の静電気パルスが印加されても保護樹脂層５が破壊しない静電気対策部品１００１が得られる。

高電圧の静電気パルスが印加されると過電圧保護材料層３の金属粒子間で放電火花が発生する。印加された電圧が高くなると放電火花は大きくなり、中間層４および保護樹脂層５を破壊する。中間層４は保護樹脂層５の絶縁の劣化を防ぎ、シリコーン系樹脂の中でもメチルシリコーン等の側鎖の炭化水素基が小さい樹脂を主成分として含有している。したがって、中間層４は物理的破壊強度が比較的弱く、保護樹脂層５は、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂等の物理的破壊強度が比較的強い樹脂で形成されて２０μｍ以上の厚み、より好ましくは３５μｍ以上の厚みを有する。引出電極２Ａ、２Ｂを絶縁基材１の長辺１１Ｂ、１Ｃにそれぞれ沿って延びていることにより、ギャップ２Ｃが絶縁基材１の長辺１１Ｂ、１Ｃとほぼ平行になるので、引出電極２Ａ、２Ｂの曲げ応力に対する物理的破壊強度を大きくすることができる。

次に、上記の方法で、絶縁基材１の短辺１Ｄ、１Ｅの長さＷが１．１ｍｍで、長辺１１Ｂ、１Ｃの長さＬを１．４ｍｍから２．０ｍｍまで０．２ｍｍ間隔で設定したそれぞれ３０個の４種類の静電気対策部品１００１の試料を作製した。これらの試料に上記の静電気試験を行った結果を図９に示す。これらの試料では、引出電極２Ａ、２Ｂは絶縁基材１の長辺１１Ｂ、１Ｃにそれぞれ沿うように配置されている。絶縁基材１の両端からのマージン１Ｆの長辺１１Ｂ、１Ｃに沿った方向の長さＬ２は０．０５ｍｍ以上必要である。これらの試料では、マージン１Ｆの長さＬ２を０．１ｍｍに設定し、引出電極２Ａ、２Ｂの長辺１１Ｂ、１Ｃに沿った方向の幅Ｌ１を図９に示すように設定した。

図９に示すように、絶縁基材１の長辺１１Ｂ、１Ｃが長さＬ（ｍｍ）を有し、短辺１Ｄ、１Ｅが長さＷ（ｍｍ）を有する。以下に示す条件
（Ｌ−０．１）／（Ｗ−０．１）≧１．５
を満たす試料は、３０ｋＶの静電気パルスが印加されても保護樹脂層５が破壊せず、高い静電気耐量（ＥＳＤ耐量）を有する。引出電極２Ａ、２Ｂを形成するために絶縁基材１の表面１Ａ上に金属を設ける。前述のように、金属を設けるためのマージン１Ｆを設けるので、ＬとＷの比ではなく（Ｌ−０．１）と（Ｗ−０．１）の比で条件を設定する。この条件で、引出電極２Ａ、２Ｂのマージン１Ｆを考慮した最大の幅Ｗと長さＬを規定できる。マージン１Ｆの長辺１１Ｂ、１Ｃに沿った方向の長さＬ２は絶縁基材１の両端部でそれぞれ少なくとも０．０５ｍｍ必要である。したがって、マージン１Ｆを考慮した場合の絶縁基材１の表面１Ａに設けることのできる引出電極２Ａ、２Ｂの長辺１１Ｂ、１Ｃに沿った方向の長さＬ１はＬ−０．１（ｍｍ）である。また、引出電極２Ａ、２Ｂとギャップ２Ｃの短辺１Ｄ、１Ｅに沿った方向の幅はＷ−０．１（ｍｍ）となる。マージン１Ｆは、金属を設ける方法に基づいて小さくすることができる。

実施の形態１による静電気対策部品１００１では、保護樹脂層５の物理的破壊強度を高めるために保護樹脂層５を厚くしている。実施の形態１による静電気対策部品１００１では、絶縁基材１の表面１Ａを粗くして大きなアンカー効果を持たせることで、保護樹脂層５と絶縁基材１の接合面積を増加させることができる。これにより保護樹脂層５と絶縁基材１の表面１Ａとの固着力を強くすることができ、保護樹脂層５の物理的破壊強度をより大きくすることができる。また、保護樹脂層５に含まれるフィラーの量を多くすることや、フィラーを小さくすることによっても、保護樹脂層５と絶縁基材１との固着力を強くすることが可能となり、保護樹脂層５の物理的破壊強度をより大きくすることができる。

引出電極が絶縁基材の短辺に沿った方向に配置されて長辺が２０ｍｍで短辺が１２ｍｍの比較例の静電気対策部品の静電容量はおよそ０．１０ｐＦであった。（Ｌ−０．１）／（Ｗ−０．１）≧１．５の条件を満たして同じサイズの実施の形態１による静電気対策部品の静電容量は０．１５ｐＦと高くなった。しかし、極めて高い電圧の静電気パルスが印加され得る電子機器、例えば車載用機器の比較的低速な伝送ラインに使用される場合は静電容量の低さはそれほど重視されない。したがって、実施の形態１における静電気対策部品１００１により静電気パルスから電子部品２００１を保護できる。

（参考例）
図１０は本発明の参考例における静電気対策部品１００２の断面図である。図１１〜図１８は静電気対策部品１００２の製造方法を示す斜視図である。絶縁基材１０１はアルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率セラミックよりなる。絶縁基材１０１の表面（上面）１０１Ａ上に引出電極１０２Ａ、１０２Ｂが設けられている。引出電極１０２Ａは所定の間隔のギャップ１０３を介して引出電極１０２Ｂに対向している。過電圧保護材料層１０４は、引出電極１０２Ａの一部１１２Ａと、引出電極１０２Ｂの一部１１２Ｂと、ギャップ１０３とを覆う。過電圧保護材料層１０４は、シリコーン系樹脂等の絶縁樹脂と、絶縁樹脂に分散された金属粉等の導体粒子からなる。過電圧保護材料層１０４上には、過電圧保護材料層１０４を覆うように中間層１０５が形成されている。中間層は、シリコーン系樹脂等の絶縁樹脂と、絶縁樹脂に分散された少なくとも一種類の絶縁体粉とからなる。中間層１０５上に、中間層１０５を完全に覆うように保護樹脂層１０６が形成されている。絶縁基材１０１の両端部に引出電極１０２Ａ、１０２Ｂにそれぞれ接続された端子電極１０７Ａ、１０７Ｂが形成されている。

次に、参考例における静電気対策部品１００２の製造方法について説明する。

まず、図１１に示すように、アルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率材料を９００〜１３００℃で焼成することにより絶縁基材１０１を準備する。絶縁基材１０１は矩形状を有し、長さＬ（ｍｍ）の互いに対向する長辺１０１Ｂ、１０１Ｃと、長辺１０１Ｂ、１０１Ｃより短く長さＷ（ｍｍ）の互いに対向する短辺１０１Ｄ、１０１Ｅを有する。実際の製造工程では、低誘電率セラミックよりなる絶縁基板を分割して複数の絶縁基材１０１を作製する。

次に、図１２に示すように、８０重量％以上の金を含有する、すなわち金を主成分とする導電性材料を絶縁基材１０１の表面１０１Ａに設けて導体層１０２を形成する。導電性材料は金系の有機物ペースト（レジネートペースト）であり、印刷・焼成によって導体層１０２を形成する。この方法により、金のスパッタ等の金を用いた他の方法よりも高い生産性でかつ低いコストで導体層１０２を作製できる。導体層１０２の焼成後の厚みは０．２μｍ〜２．０μｍである。なお、導体層１０２は絶縁基材１０１の長辺１０１Ｂ、１０１Ｃに達しており、短辺１０１Ｄ、１０１Ｅから離れていて表面１０１Ａに余白を残しているが、長辺１０１Ｂ、１０１Ｃから離れて余白を残してもよい。

次に、図１３に示すように、導体層１０２の略中央部をＵＶレーザーで切断することにより幅約１０μｍのギャップ１０３を形成する。これにより、ギャップ１０３を介して互いに対向する引出電極１０２Ａ、１０２Ｂが得られる。導体層１０２は金系の有機物ペーストの印刷・焼成によって形成されているので薄く、したがって、比較的低い出力のＵＶレーザーを用いてギャップ１０３を確実に精度良く形成することできる。また、ＵＶレーザーで導体層１０２を物理的に切削することによってギャップ１０３を形成しているのでギャップ１０３での絶縁特性を劣化させない。フォトリソグラフィ工法で導体層１０２をエッチングしてギャップ１０３を形成すると、金系の有機物ペースト中に含まれるガラスフリットがエッチング終了後にギャップ１０３の近傍に残存して耐湿性を劣化させる場合がある。ＵＶレーザーを用いて導体層１０２を削り取ることにより金属粒子等の付着物１０８がギャップ１０３やその付近の引出電極１０２Ａ、１０２Ｂの表面に付着する場合がある。ギャップ１０３は絶縁基材１０１の長辺１０１Ｂ、１０１Ｃとほぼ平行である。ギャップ１０３は絶縁基材１０１の短辺１０１Ｄ、１０１Ｅとほぼ平行であってもよい。この場合は、導体層１０２を絶縁基材１０１の長辺１０１Ｂ、１０１Ｃから離れて表面１０１Ａ上に設けることが好ましい。ギャップ１０３は直線形状を有するが、階段形状あるいは蛇行形状でもよい。

次に、図１４に示すように、絶縁基材１０１の特にギャップ１０３を、硫酸、フッ化水素酸、硝酸あるいはこれらの混合酸等の酸性溶液で洗浄することにより付着物１０８を除去する。引出電極１０２Ａ、１０２Ｂは８０重量％以上の金を含有する、すなわち金を主成分として含有しているので、酸性溶液に触れてもその導電性成分が溶けない。したがって、ギャップ１０３を広げることなく付着物１０８を除去することができる。付着物１０８は絶縁抵抗不良の原因となる金属粒子を含有している。その後、絶縁基材１０１を超音波で洗浄してもよく、これにより、付着物１０８をより確実に除去できる。また、エアーを吹き付ける方法、エアーを吸引する方法、研磨等の他の方法で酸性溶液での洗浄の後に付着物１０８を物理的に除去してもよく、これにより付着物１０８をより確実に除去できる。

次に、過電圧保護材料層１０４を形成する。０．３〜１０μｍの平均粒径を有する球形状を有するＮｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕのいずれかからなる金属粉等の金属粒子を準備する。この金属粒子とメチルシリコーン等のシリコーン系樹脂等の絶縁樹脂と有機溶剤とを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、過電圧保護材料ペーストを作製する。この過電圧保護材料ペーストを、図１５に示すように、スクリーン印刷法で引出電極１０２Ａ、１０２Ｂの一部１１２Ａ、１１２Ｂとギャップ１０３とを覆うように５〜５０μｍの厚みで印刷する。印刷されたペーストを１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより過電圧保護材料層１０４を形成する。

次に、中間層１０５を形成する。０．３〜１０μｍの平均粒径を有するＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯあるいはこれらの複合酸化物等からなる絶縁体粉を準備する、この絶縁体粉とメチルシリコーン等のシリコーン系樹脂と有機溶剤とを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、絶縁ペーストを作製する。この絶縁ペーストを、図１６に示すように、スクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで過電圧保護材料層１０４を覆うよう印刷して塗布する。絶縁ペーストは、ギャップ１０３の上方の過電圧保護材料層１０４を完全に覆うように塗布される。塗布された絶縁ペーストを１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより中間層１０５を形成する。十分な静電気耐量を得るために、過電圧保護材料層１０４と中間層１０５の乾燥後の厚みの和は３０μｍ以上としている。なお、過電圧保護材料層１０４が十分厚く、静電気耐量が所望の条件を満たす場合は、中間層１０５は形成する必要がない。

次に、図１７に示すように、中間層１０５を完全に覆い、かつ引出電極１０２Ａ、１０２Ｂの端部１２２Ａ、１２２Ｂが露出するように、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂からなる樹脂ペーストをスクリーン印刷法で印刷する。印刷された樹脂ペーストを１５０℃で５〜１５分間乾燥させ、その後、１５０〜２００℃で１５〜６０分間硬化させることにより、保護樹脂層１０６を形成する。保護樹脂層１０６の乾燥後の厚みは１５〜３５μｍである。

次に、図１８に示すように、絶縁基材１０１の長辺１０１Ｂ、１０１ＣにＡｇ等の金属粉とエポキシ樹脂等の硬化用樹脂からなる導体ペーストを塗布して乾燥させて硬化させることにより端子電極１０７Ａ、１０７Ｂを形成する。端子電極１０７Ａ、１０７Ｂは引出電極１０２Ａ、１０２Ｂの端部１２２Ａ、１２２Ｂにそれぞれ接続され、参考例における静電気対策部品１００２が得られる。

静電気対策部品１００２は図１Ｃに示す実施の形態１による静電気対策部品１００１と同様に動作する。端子電極１０７Ａ、１０７Ｂ間に印加された電圧が所定の定格電圧より低い時には、ギャップ１０３に存在する過電圧保護材料層１０４の絶縁樹脂により、引出電極１０２Ａ、１０２Ｂ間は絶縁され、端子電極１０７Ａ、１０７Ｂ間は電気的に絶縁されてオープンになる。端子電極１０７Ａ、１０７Ｂ間に静電気パルス等の高電圧が印加された場合には、過電圧保護材料層１０４中の絶縁樹脂に分散する導体粒子間で放電電流が生じて端子電極１０７Ａ、１０７Ｂ間のインピーダンスが著しく減少する。これにより、高電圧で生じた電流は静電気対策部品１００２内の放電電流として静電気対策部品１００２を介してグランドに流れ、静電気パルス、サージ等の異常電圧による電流をグランドにバイパスさせる。

フォトリソグラフィ工法で形成したギャップを有する静電気対策部品の５０個の比較例を作製した。５０個の比較例と、参考例における静電気対策部品１００１の５０個の試料にＤＣ１５Ｖを印加して絶縁抵抗値を測定し、絶縁抵抗不良を検出した。さらに、比較例と参考例による試料とにおいて、ＩＥＣ６１０００人体モデル実験に準拠した条件（放電抵抗３３０Ω、放電容量１５０ｐＦ、印加電圧８ｋＶ）でピーク電圧を測定した。

５０個の比較例のうち２個の絶縁抵抗不良が発生したが、参考例における静電気対策部品１００２の５０個の試料では絶縁抵抗不良品は発生せず、歩留りが改善できる。また、５０個の比較例にかかるピーク電圧の平均値は３４５Ｖであった。参考例における静電気対策部品１００２の５０個の試料にかかるピーク電圧の平均値は３３０Ｖであり、比較例のそれより低い。したがって、静電気放電（ＥＳＤ）の抑制特性が安定している静電気対策部品１００２が得られる。参考例における静電気対策部品１００２では、引出電極１０２Ａ、１０２Ｂが８０重量％以上の金を含有する材料、すなわち金を主成分とする材料で形成され、かつ、レーザーで導体層１０２を切削することによってギャップ１０３を形成している。これにより、ギャップ１０３を確実に精度良く形成することができる。

（実施の形態２）
図１９Ａと図１９Ｃと図１９Ｅは実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図である。図１９Ｂと図１９Ｄと図１９Ｆは、それぞれ図１９Ａ、図１９Ｃ、図１９Ｅに示す静電気対策部品の線１９Ｂ−１９Ｂ、線１９Ｄ−１９Ｄ、線１９Ｆ−１９Ｆにおける断面図である。

アルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率材料を９００〜１６００℃で焼成することによりシート状の絶縁基板２０３を作製する。図１９Ａと図１９Ｂに示すように、シート状の絶縁基板２０３の上面２０３Ａに複数の第１の分割ライン２０１と、第１の分割ライン２０１に直角に交差する複数の第２の分割ライン２０２を定義する。複数の第１の分割ライン２０１は互いに平行であり、複数の第２の分割ライン２０２は互いに平行である。絶縁基板２０３の上面２０３Ａに第１の分割ライン２０１と第２の分割ライン２０２に沿って分割溝を形成してもよい。絶縁基板２０３の上面２０３Ａに、金レジネートからなる導体ペーストをスクリーン印刷法で用いて帯状に印刷して焼成することにより導体層２０４を形成する。導体層２０４は第２の分割ライン２０２から離れており、かつ第１の分割ライン２０１と交差している。導体層２０４の厚みは０．２μｍ〜２．０μｍと薄く形成される。

次に、図１９Ｃと図１９Ｄに示すように、絶縁基板２０３の上面２０３Ａと導体層２０４を覆う感光性レジスト２０５を塗布する。実施の形態２では、感光性レジスト２０５としてノボラック（Ｎｏｖｏｌａｃ）系ポジ型フォトレジストを使用した。

次に、図１９Ｅと図１９Ｆに示すように、マスクパターンを通して絶縁基板２０３に塗布されたレジスト２０５を露光して現像し不要部分を除去することによって、レジスト２０５に引出電極となるパターンを形成する。そのパターンはギャップ２０６Ａを含む。

図２０Ａと図２０Ｃと図２０Ｅは実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図である。図２０Ｂと図２０Ｄと図２０Ｆは、それぞれ図２０Ａ、図２０Ｃ、図２０Ｅに示す静電気対策部品の線２０Ｂ−２０Ｂ、線２０Ｄ−２０Ｄ、線２０Ｆ−２０Ｆにおける断面図である。

次に、図２０Ａと図２０Ｂに示すように、レジスト２０５を通してヨウ素とヨウ化カリウムを主成分とするエッチング液によるエッチング処理を施して導体層２０４の不要部分を除去することにより引出電極２０７を形成する。引出電極２０７は約１０μｍの幅のギャップ２０６を介して互いに対向している。第２の分割ライン２０２に沿っている導体層２０４の部分が残っていると、引出電極２０７は互いに電気的に接続されてショートする。分割ライン２０１、２０２に沿って絶縁基板２０３の上面２０３Ａに分割溝を形成した場合には、第１の分割ライン２０１に沿った分割溝に位置する導体層２０４の部分はエッチング処理では完全に除去しきれない場合がある。しかし、導体層２０４は第２の分割ライン２０２から離れており第２の分割ライン２０２と交差していないので、第２の分割ライン２０２に沿った分割溝には導体層２０４は存在しない。したがって、引出電極２０７間のショートを防止できる。

次に、図２０Ｃと図２０Ｄに示すように、レジスト剥離剤を用いて絶縁基板２０３からレジスト２０５を剥離し、引出電極２０７を露出させる。この後、引出電極２０７のパターンの外観、特にギャップ２０６の幅にばらつきがないかを検査する。

次に、図２０Ｅと図２０Ｆに示すように、第１の分割ライン２０１と第２の分割ライン２０２から離れて引出電極２０７の一部の上に３〜２０μｍの厚みの樹脂銀ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、１００〜２００℃で５〜１５分間乾燥させることにより上面電極２０８を形成する。引出電極２０７の第１の分割ライン２０１に接する端部２２０７は上面電極２０８から露出している。

図２１Ａは実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す下面図である。図２１Ｂは、図２１Ａに示す静電気対策部品の線２１Ｂ−２１Ｂにおける断面図である。絶縁基板２０３は上面２０３Ａの反対側の下面１２０３Ｂを有する。絶縁基板２０３の下面１２０３Ｂに、３〜２０μｍの厚みの樹脂銀ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、１００〜２００℃で５〜１５分間乾燥させることにより下面電極２０９を形成する。下面電極２０９は絶縁基板２０３を介して引出電極２０７に対向している。下面電極２０９は第１の分割ライン２０１と交差し、かつ第２の分割ライン２０２と交差している。下面電極２０９は、第２の分割ライン２０２と交差する第１の部分２０９Ａと、第１の部分２０９Ａに繋って第１の分割ライン２０１と交差する第２の部分２０９Ｂとを有する。第１の部分２０９Ａは隣り合う第２の分割ライン２０２間に渡って設けられている、下面電極２０９の第２の部分２０９Ｂの幅は第１の部分２０９Ａより狭く、下面電極２０９はＴ字形状を有する。すなわち、下面電極２０９は第１の分割ライン２０１の一部から離れている。この形状により、絶縁基板２０３を第１の分割ライン２０１で分割しても、下面電極２０９にバリが発生しにくい。

図２１Ｃと図２１Ｅは実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図である。図２１Ｄと図２１Ｆは、それぞれ図２１Ｃ、図２１Ｄに示す静電気対策部品の線２１Ｄ−２１Ｄ、線２１Ｆ−２１Ｆにおける断面図である。

平均粒径が０．３〜１０μｍで球状のＮｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ等のいずれかの金属粉等の導体粒子を準備する。この導体粒子とメチルシリコーン等のシリコーン系樹脂と有機溶剤とを３本ロールミルにより混練・分散させることによって過電圧保護材料を作製する。図２１Ｃと図２１Ｄに示すように、ギャップ２０６と引出電極２０７の一部１２０７とを覆うように５〜５０μｍの厚みで過電圧保護材料ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより過電圧保護材料層２１０を形成する。

平均粒径が０．３〜１０μｍのＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯあるいはこれらの複合酸化物等からなる絶縁体粉を準備する。この絶縁体粉とメチルシリコーン等のシリコーン系樹脂と有機溶剤とを３本ロールミルにより混練・分散させることによって絶縁ペーストを作製する。図２１Ｅと図２１Ｆに示すように、５〜５０μｍの厚みで絶縁ペーストをスクリーン印刷法で過電圧保護材料層２１０を覆うように塗布し、１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより中間層２１１を形成する。中間層２１１は、過電圧保護材料層２１０のギャップ２０６の上方に位置する部分を完全に覆う。十分な静電気耐量を得るために、過電圧保護材料層２１０と中間層２１１の乾燥後の厚みの和は３０μｍ以上としている。なお、過電圧保護材料層２１０が十分厚く、静電気耐量が所望の条件を満たす場合は、中間層２１１を形成する必要はない。

図２２Ａと図２２Ｃと図２２Ｅは実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図である。図２２Ｂと図２２Ｄと図２２Ｆは、それぞれ図２２Ａ、図２２Ｃ、図２２Ｄに示す静電気対策部品の線２２Ｂ−２２Ｂ、線２２Ｄ−２２Ｄ、線２２Ｆ−２２Ｆにおける断面図である。

次に、図２２Ａと図２２Ｂに示すように、過電圧保護材料層２１０と中間層２１１を完全に覆うように、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の絶縁樹脂からなる樹脂ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、１５０℃で５〜１５分間乾燥させ、その後、１５０〜２００℃で１５〜６０分間硬化させることにより保護樹脂層２１２を形成する。保護樹脂層２１２の厚みは１５〜３５μｍとする。引出電極２０７の第１の分割ライン２０１に接する端部２２０７と上面電極２０８の一部１２０８は保護樹脂層２１２から露出している。

次に、図２２Ｃと図２２Ｄに示すように、第１の分割ライン２０１に沿ってダイシングすることによって絶縁基板２０３を分割して短冊状絶縁基板１２０３を作成する。短冊状絶縁基板１２０３の第１の分割ライン２０１に沿った端面１２０３Ｃに樹脂銀ペーストを塗布することによって、引出電極２０７と上面電極２０８と下面電極２０９と電気的に接続された端面電極２１３を形成する。

次に、図２２Ｅと図２２Ｆに示すように、第２の分割ライン２０２に沿って短冊状絶縁基板１２０３を分割して個片状絶縁基材２２０３を作製する。その後、端面電極２１３と下面電極２０９と上面電極２０８を露出させないように覆うニッケルめっき層２１４をバレルめっき法で形成する。その後ニッケルめっき層２１４を覆う錫めっき層２１５をバレルめっき法で形成して端子電極２１６を形成し、実施の形態２における静電気対策部品１００３が得られる。

静電気対策部品１００３は図１Ｃに示す実施の形態１による静電気対策部品１００１と同様に動作する。端子電極２１６間に印加された電圧が所定の定格電圧より低い時には、ギャップ２０６に存在する過電圧保護材料層２１０の絶縁樹脂により、引出電極２０７間は絶縁され、端子電極２１６間は電気的に絶縁されてオープンになる。端子電極２１６間に静電気パルス等の高電圧が印加された場合には、過電圧保護材料層２１０中の絶縁樹脂に分散する導体粒子間で放電電流が生じて端子電極２１６間のインピーダンスが著しく減少する。これにより、高電圧で生じた電流は静電気対策部品１００３内の放電電流として静電気対策部品１００３を介してグランドに流れ、静電気パルス、サージ等の異常電圧による電流をグランドにバイパスさせる。

実施の形態２における静電気対策部品１００３では、金レジネートペーストを第１の分割ライン２０１に交差するように絶縁基板２０３に塗布して導体層２０４を形成する。すなわち、引出電極２０７を構成する導体層２０４が金系の材料より形成されているので銀や銅よりなる電極と比べて硫化されにくく、耐硫化特性に優れた静電気対策部品１００３が得られる。引出電極２０７を構成する導体層２０４は金レジネートペーストの印刷焼成によって薄くすることができるので、第１の分割ライン２０１に沿ってダイシングで絶縁基板２０３を短冊状絶縁基板１２０３に分割する際に、引出電極２０７のバリが発生しにくい。したがって、微小サイズで形状の安定した静電気対策部品１００３が得られる。

実施の形態２における静電気対策部品１００３においては、過電圧保護材料層２１０が中間層２１１で覆われ、中間層２１１および過電圧保護材料層２１０が保護樹脂層２１２で完全に覆われている。したがって、静電気パルスが印加された時に生じる保護樹脂層２１２の絶縁劣化を防ぐことができる。

さらに、実施の形態２における静電気対策部品１００３では、引出電極２０７の一部を上面電極２０８が覆っている。静電気対策部品１００３を回路基板に実装する際に、錫めっき層２１４と保護樹脂層２１２の隙間から半田が流入する場合がある。流入した半田は上面電極２０８に達して止まる。半田が引出電極２０７に達すると、引出電極２０７の金属成分が半田に流入して引出電極２０７の抵抗値が増大する場合がある。上面電極２０８は流入した半田が引出電極２０７に達することを防止し、引出電極２０７の抵抗値の増大による静電気抑制効果の低下を防止でき、静電気抑制効果が安定している静電気対策部品１００３が得られる。

実施の形態２では、第１の分割ライン２０１と第２の分割ライン２０２に沿った辺がそれぞれ短辺と長辺となっており、絶縁基材２２０３の短辺に引出電極２０７が達している。実施の形態２による製造方法において、第１の分割ライン２０１と第２の分割ライン２０２にそれぞれ沿った絶縁基材２２０３の辺を長辺と短辺にすることにより、図１Ａと図１８に示す実施の形態１、２による静電気対策部品１００１、１００２を作製することができる。

この製造方法によってギャップを狭くかつ精度良く形成でき、これにより、ピーク電圧が低く静電気放電（ＥＳＤ）の抑制特性が安定しており、高い耐硫化特性を有する静電気対策部品を作製でき、特に高い静電気パルス電圧が印加される電子機器を保護する部品の製造方法に有用である。

本発明の実施の形態１における静電気対策部品の斜視図 図１Ａに示す静電気対策部品の線１Ｂ−１Ｂにおける断面図 実施の形態１における静電気対策部品の動作を示す構成図 実施の形態１における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 実施の形態１における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 実施の形態１における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 実施の形態１における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 実施の形態１における静電気対策部品の静電気試験方法を示す模式図 実施の形態１における静電気対策部品の静電気試験の結果を示す図 実施の形態１における静電気対策部品の静電気試験の結果を示す図 実施の形態１における静電気対策部品の静電気試験の結果を示す図 参考例における静電気対策部品の断面図 参考例における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 参考例における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 参考例における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 参考例における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 参考例における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 参考例における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 参考例における静電気対策部品の製造方法を示す斜視図 参考例における静電気対策部品の斜視図 本発明の実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図１９Ａに示す静電気対策部品の線１９Ｂ−１９Ｂにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図１９Ｃに示す静電気対策部品の線１９Ｄ−１９Ｄにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図１９Ｅに示す静電気対策部品の線１９Ｆ−１９Ｆにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２０Ａに示す静電気対策部品の線２０Ｂ−２０Ｂにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２０Ｃに示す静電気対策部品の線２０Ｄ−２０Ｄにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２０Ｅに示す静電気対策部品の線２０Ｆ−２０Ｆにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す下面図 図２１Ａに示す静電気対策部品の線２１Ｂ−２１Ｂにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２１Ｃに示す静電気対策部品の線２１Ｄ−２１Ｄにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２１Ｅに示す静電気対策部品の線２１Ｆ−２１Ｆにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２２Ａに示す静電気対策部品の線２２Ｂ−２２Ｂにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２２Ｃに示す静電気対策部品の線２２Ｄ−２２Ｄにおける断面図 実施の形態２における静電気対策部品の製造方法を示す上面図 図２２Ｅに示す静電気対策部品の線２２Ｆ−２２Ｆにおける断面図

符号の説明

１ 絶縁基材
２Ａ 引出電極
２Ｂ 引出電極
２Ｃ ギャップ
３ 過電圧保護材料層
４ 中間層
５ 保護樹脂層
１０１ 絶縁基材
１０２ 導体層
１０２Ａ 引出電極
１０２Ｂ 引出電極
１０３ ギャップ
１０４ 過電圧保護材料層
１０５ 中間層
１０６ 保護樹脂層
２０１ 第１の分割ライン
２０２ 第２の分割ライン
２０３ 絶縁基材
２０４ 導体層
２０６ ギャップ
２０５ レジスト
２０８ 上面電極
２０９ 下面電極
２０９Ａ 下面電極の第１の部分
２０９Ｂ 下面電極の第２の部分
２１０ 過電圧保護材料層
２１１ 中間層
２１２ 保護樹脂層
２１３ 端面電極
２１４ ニッケルめっき層
２１５ 錫めっき層
１２０３ 短冊状絶縁基板

Claims (1)

1. 絶縁基材の上面に金を主成分とする導体層を形成するステップと、
   前記導体層にギャップを形成して、前記ギャップを介して互いに対向する複数の引出電極を形成するステップと、
   前記複数の引出電極のそれぞれの一部と前記ギャップを覆う過電圧保護材料層を形成するステップとを含み、
   前記複数の引出電極を形成するステップは、前記ギャップをフォトリソグラフィ工法で前記導体層に形成するステップを含み、
   さらに、前記過電圧保護材料層を覆い、シリコーン系樹脂と絶縁体粉と有機溶剤からなる絶縁ペーストを乾燥して得られる中間層を形成するステップと、
   前記中間層と前記過電圧保護材料層とを完全に覆う保護樹脂層を形成するステップとを有する静電気対策部品の製造方法。

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