JP4292788B2

JP4292788B2 - チップ型サージアブソーバ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4292788B2
Application number: JP2002333666A
Authority: JP
Inventors: 康弘社藤; 芳幸田中
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP2004172207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路を雷サージや静電気等の過渡電圧から保護するチップ型サージアブソーバ（以下、単にサージアブソーバとする）及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、過渡電圧保護材を設けた絶縁基板上面の平坦化を高める改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サージアブソーバは、電話機、モデムなどの電子機器が通信線と接続する部分、或いはＣＲＴ駆動回路など、雷サージや静電気等の異常電圧による電撃を受けやすい部分に接続され、異常電圧によって電子機器が破壊されるのを防ぐために使用されている。
【０００３】
この種のサージアブソーバとしては、後述する特許文献１に従来技術として記載されているサージアブソーバ１がある。すなわち、図３に示すように、絶縁基板３の表面に一対の放電電極５、５が、その裏面に回路基板の信号線と接地線に各々接続される一対の下電極７、７がそれぞれ形成されていて、これらの電極５、７は互いに絶縁基板３の両端面に形成されている図示しないターミネート電極によって電気的に接続されている。
【０００４】
絶縁基板３上の中央部には、放電間隙９を隔てて対向する放電電極５、５の対向先端を覆うように過渡電圧保護層１１が形成されている。また、図中、１２は、過渡電圧保護層１１を覆う保護層である。サージアブソーバ１は、静電気等の過渡電圧が基板回路に侵入すると、この過渡電圧保護層１１が低インピーダンスに低下し、過渡電圧を下電極７を通じて回路基板の接地線に回避させるようになっている。
【０００５】
ところが、過渡電圧保護層１１は、熱硬化性ラバーや合成樹脂等に導電性微粉末を混入し、これを有機溶媒で溶解した液状の過渡電圧保護材を、放電間隙９を位置目標としてディスペンス又はスクリーン印刷によって連続的に滴下又は印刷していき、これらを乾燥硬化することで形成するので、表面張力、また絶縁基板３と放電電極５、５とのぬれ性に応じて丸くドーム状に盛り上がってしまうことがある。このような盛り上がりが生じると、サージアブソーバ１を回路基板へ実装する際に、実装装置の吸着ノズルをちょうどドーム形状の頂部に位置決めしなくてはならず、少しでも吸着位置がずれると、エアリークが生じてサージアブソーバ１が傾斜して吸着保持され、吸着保持のやり直しが発生したり、実装が不能となって実装効率を低下させる。
【０００６】
このため、例えば特許文献１に発明として開示されているサージ吸収素子は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基材３の上部に、水平面方向で上端部の高さ位置が均一な枠状の土手部１３を形成し、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、この土手部１３の内側に液状の過渡電圧保護材を付着硬化させて、上面が平坦となった過渡電圧保護層１１を形成することで、吸着ノズルの高い位置決め精度を不要にし且つエアリークを生じさせることなく確実に吸着できるようにして、回路基板への実装効率を改善できるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２３００４６号公報、段落０００２、請求項３、図１、図５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示した従来のサージアブソーバは、過渡電圧保護材の上面が平坦となるので、回路基板への実装効率は改善できるものの、絶縁基板の上部に枠状の土手部を形成して、過渡電圧保護材の上面を平坦にするため、土手部を形成する分、製造工程が増え且つ製造が煩雑となって、製品コストが増大した。また、土手部を絶縁基板上に形成して、その中に過渡電圧保護材を付着硬化させるため、土手部と共に過渡電圧保護材が絶縁基板上から突出して、サージアブソーバの厚みが厚くなる不利があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、過渡電圧保護材を形成した上面を平坦化して良好な実装性を確保しつつ、しかも、土手部を不要にして過渡電圧保護材を段差のない状態で絶縁基板上に形成できるサージアブソーバ及びその製造方法を提供し、もって、実装効率の向上、サージアブソーバの薄厚化、及び低コスト化を図ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるサージアブソーバは、絶縁材からなる基板同士が接着剤によって接合され、複数の前記基板が積層されて少なくとも二つの積層境界面が形成された素子本体を有し、前記積層境界面は前記素子本体の一方の端部から他方の端部まで延在されており、前記素子本体には、前記二つの積層境界面に亘って穴が穿設され、該穴内には過渡電圧保護材が充填され、前記二つの積層境界面のそれぞれには、前記積層境界面の端部まで通じる放電電極が、前記過渡電圧保護材を隔てて対向させて設けられており、前記過渡電圧保護材は、樹脂材料に導電性微粉末を混入したものであることを特徴としている。
【００１１】
このように構成されるサージアブソーバにおいては、過渡電圧保護材は、素子本体に設けられた穴内に充填されており、素子本体の表面に露出されない。このため、素子本体の表面形状を、例えば平面など、チャッキング等に適した形状にすることができる。
また、このように素子本体の表面に過渡電圧保護材の盛り上がりがないため、サージアブソーバが薄厚となる。さらに、過渡電圧保護材を平坦化させるための枠状の土手部が不要になる。
【００１２】
ここで、このサージアブソーバにおいて、絶縁材はセラミックス等の任意の絶縁体によって構成することができるが、絶縁材を絶縁性樹脂、絶縁性樹脂複合体、セラミックス焼結体のうちのいずれかによって構成し、絶縁材同士を接着剤によって接合した構成とすることで、製造時に高温プロセスが必要なくなり、熱に弱い過渡電圧保護材の劣化を防止することができる。また、このように高温プロセスがなくなることで、高温加熱のための設備やその燃料費をなくし、また温度管理の手間もなくして製造コストを低減することができる。
【００１３】
本発明にかかるサージアブソーバの製造方法は、絶縁材からなる第一、第二の基板上のそれぞれに一端が基板端面に至る帯状の放電電極を形成する放電電極形成工程と、絶縁材からなる第三の基板に、その厚み方向に貫通する穴を穿設する穿設工程と、前記第一の基板において前記放電電極が形成される側に、該放電電極が前記穴に対向するようにして前記第三の基板を積層する第一の積層工程と、前記穴内に過渡電圧保護材を充填する充填工程と、前記第三の基板において前記第一の基板と積層される側とは反対側に、前記第二の基板を、その放電電極が前記穴に対向するようにして積層して素子本体を得る第二の積層工程とを有し、請求項１又は請求項２に記載のチップ型サージアブソーバを製造することを特徴としている。
【００１４】
このように構成されるサージアブソーバの製造方法では、放電電極が形成された第一の基板と穴が形成された第三の基板とを積層することで穴の一方が閉じられるとともにこの穴内に放電電極が露出される。
この状態で穴内に過渡電圧保護材を充填し、第二の基板を、その放電電極が第三の基板の穴に対向するようにして第三の基板に積層することで、過渡電圧保護材が密封されるとともに、放電電極同士が過渡電圧保護材を挟んで対向配置される。
この工程順序によって、素子本体に対する過渡電圧保護材の埋入が容易になるとともに、素子本体の表面に過渡電圧保護材が露出しないので、素子本体の表面形状を、例えば平面など、チャッキング等に適した形状にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるサージアブソーバ及びその製造方法の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施形態にかかるサージアブソーバの縦断面図、図２は本実施の形態にかかるサージアブソーバの製造方法を示す図である。
【００１６】
本実施の形態によるサージアブソーバ２１は、絶縁性樹脂や絶縁性樹脂複合体、セラミックス焼結体等からなる複数の絶縁材２３が積層されて少なくとも二つの積層境界面２５ａ、２５ｂが形成された素子本体２６を有している。この素子本体２６の上面は平坦面とされており、この素子本体２６の上面が、実装装置における吸着ノズルの吸着面となる。
【００１７】
この素子本体２６には、二つの積層境界面２５ａ、２５ｂに亘って穿設された穴２７が形成されている。本実施の形態において、穴２７は丸穴とされるが、これに限定されるものではなく、その他、楕円穴、三角形以上の多角形断面形状の穴としてもよい。また、穴２７は複数箇所に設けてもよい。
この穴２７内には、過渡電圧保護材２９が充填されている。過渡電圧保護材２９は、熱硬化性ラバーや合成樹脂等に導電性微粉末を混入したものであって、有機溶媒で溶解した状態で穴２７内に充填される。過渡電圧保護材２９は、非常に大きな絶縁抵抗を持っているが、静電気等の過渡電圧が印加されると、低インピーダンスに低下し、過渡電圧を通電させるものである。
【００１８】
二つの積層境界面２５ａ、２５ｂのそれぞれには、放電電極３１ａ、３１ｂが形成されており、これら放電電極３１ａ、３１ｂは、穴２７内に充填される過渡電圧保護材２９を挟んで対向している。
これら放電電極３１ａ、３１ｂは、それぞれ素子本体２６の端面まで達しており、素子本体２６において放電電極３１ａ、３１ｂが表出する端部には、サージアブソーバ２１が実装される回路基板との接続部となる接続端子３２ａ、３２ｂがそれぞれ形成されている。
【００１９】
このように構成されるサージアブソーバ２１では、一対の放電電極３１ａ、３１ｂがそれぞれ過渡電圧保護材２９に接続されるとともに、過渡電圧保護材２９を挟んで対向させられている。従って、静電気等の過渡電圧が基板回路に侵入すると、この過渡電圧保護材２９が低インピーダンスに低下し、過渡電圧を端子電極３２ａ、３２ｂを通じて回路基板の接地線に回避させるように作動する。
【００２０】
次に、上記のように構成されるサージアブソーバ２１の製造方法を、図２を用いて説明する。
まず、素子本体２６を構成する絶縁材２３として、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の絶縁性樹脂や、ガラス・エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂複合体、またはセラミックス焼結体等からなる第一、第二、第三の基板４１、４２、４３を用意する。
【００２１】
〔放電電極形成工程〕
続いて、図２（ａ）に示すように、第一、第二の基板４１、４２上のそれぞれに、一端（基端部３５）が基板端面に至り他端（先端部３３）が例えば基板中央部に至る帯状の放電電極３１ａ、３１ｂを形成する。ここで、図２では、放電電極３１ａ、３１ｂの厚みを実際よりも大きく図示しているが、実際には放電電極３１ａ、３１ｂはごく薄い膜とされている。
この放電電極３１ａ、３１ｂは、例えば帯状に形成されるものであって、例えばＲｕＯ_２（酸化ルテニウム）−ガラス系の他に、Ａｇ／Ｐｄ（銀／パラジウム）、ＳｎＯ_２（二酸化スズ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＢａＡｌ（バリウムアルミ）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃ（炭素）、Ａｇ（銀）、Ａｇ／Ｐｔ（銀／プラチナ）、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）等によって構成されるものである。この放電電極３１ａ、３１ｂは、例えばスクリーン印刷により形成される他、スパッタ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、焼付法、又は蒸着成膜法により形成されてもよい。
【００２２】
〔穿設工程〕
次いで、第三の基板４３に、その厚み方向に貫通する穴２７を形成する（図２（ａ）参照）。本実施の形態では、穴２７は、第三の基板４３の中央部に形成している。
【００２３】
〔第一の積層工程〕
次いで、図２（ｂ）に示すように、第一の基板４１において放電電極３１ａが形成される側に、放電電極３１ａが穴２７に対向するようにして第三の基板４３を積層する。
ここで、第一、第三の基板４１、４３は、その材質に適した接着剤を用いて接着される。
【００２４】
〔充填工程〕
次いで、図２（ｃ）に示すように、第三の基板４３の穴２７内に、過渡電圧保護材２９を充填する。過渡電圧保護材２９は、有機溶媒で溶解した状態でスクリーン印刷によって穴２７内に充填されたのちに、任意の工程中で乾燥硬化させられる。
【００２５】
〔第二の積層工程〕
次いで、図２（ｄ）に示すように、第三の基板４３において第一の基板４１と積層される側とは反対側に、第二の基板４２を、その放電電極３１ｂが穴２７に対向するようにして積層して、素子本体２６を得る。
ここで、第二、第三の基板４２、４３は、その材質に適した接着剤を用いて接着される。
【００２６】
〔端子電極形成工程〕
その後、放電電極３１ａ、３１ｂが表出した素子本体２６の両側面に、例えばＡｇ（銀）導電性ペースト等の導電性ペーストを塗布して乾燥硬化させ、さらにはんだめっきを施すことで端子電極３２ａ、３２ｂを形成し、図１に示す本実施形態のサージアブソーバ２１を得る。
このサージアブソーバの製造方法によれば、素子本体２６に対する過渡電圧保護材２９の埋入が容易になる。
【００２７】
このサージアブソーバ２１によれば、絶縁材２３の積層体中に過渡電圧保護材２９を挟んで放電電極３１ａ、３１ｂが対向配置されているので、従来構造のように、過渡電圧保護材２９が素子本体２６の表面に露出されることがなくなる。
これにより、素子本体２６の表面形状を、例えば平面など、チャッキング等に適した形状にすることができ、実装効率を向上させることができる。
また、このように素子本体２６の表面に過渡電圧保護材２９の盛り上がりがないため、サージアブソーバ２１が薄厚となる。
さらに、過渡電圧保護材２９を平坦化させるための枠状の土手部が不要になるので、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。
【００２８】
また、このサージアブソーバ２１では、絶縁材２３を絶縁性樹脂によって構成し、これらを接着剤によって接着しているので、その製造工程に高温プロセスが必要なくなり、熱に弱い過渡電圧保護材２９の劣化を防止して、寿命特性を向上させることができる。
また、このように高温プロセスがなくなることで、高温加熱のための設備やその燃料費をなくし、また温度管理の手間もなくして製造コストを低減することができる。
【００２９】
ここで、上記実施の形態では、絶縁材として、絶縁性樹脂を用いた例を示したが、これに限られることなく、セラミックスグリーンシートを用いてもよい。
以下に、絶縁材としてセラミックスグリーンシートを用いる場合のサージアブソーバ２１の製造方法を説明する。
【００３０】
まず、例えばコランダム等のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やムライト、コランダムムライト等からなる絶縁性材料の粉末に焼結助剤を添加したものを、厚み１μｍ〜２００μｍのシート状に加工して、第一、第二、第三のセラミックスグリーンシートを作製する。ここで、焼結助剤としては、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）、Ｂ_２Ｏ_３（酸化ホウ素）、ＰｂＯ（酸化鉛）、Ｎａ_２Ｏ（酸化二ナトリウム）、Ｌｉ_２Ｏ（酸化リチウム）、ＢａＯ（酸化バリウム）、ＣａＯ（酸化カルシウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＴｉＯ_２（酸化チタン）、Ａｌ_２Ｏ_３のうち、一種または二種以上を混合してなるガラスを用いることができる。
【００３１】
続いて、上記実施の形態と同様にして、第一、第二のセラミックスグリーンシートのそれぞれに放電電極３１ａ、３１ｂを形成し、第三のセラミックスグリーンシートに穴２７を形成する。
その後、上記実施の形態と同様にして、第一、第三のセラミックスグリーンシートを積層したのちに、穴２７内に過渡電圧保護材２９を充填し、第三のセラミックスグリーンシートに第二のセラミックスグリーンシートを積層して圧着する。これら第一、第二、第三のセラミックスグリーンシートの圧着は、これら第一、第二、第三のセラミックスグリーンシートの積層体を５０°Ｃ〜９０°Ｃに加熱した状態で、９８．１ＭＰａ〜４９０．３ＭＰａの圧力を加えることによって行う。
【００３２】
最後に、圧着した第一、第二、第三のセラミックスグリーンシートを、トンネル炉、或いはバッチ炉等を用いて、６００°Ｃ〜１１００°Ｃに加熱して１分〜３時間保持することによって一体焼成する。
その後、放電電極３１ａ、３１ｂが表出した焼結体の両側面に、Ａｇ導電性ペースト等の導電性ペーストを塗布して例えば６００°Ｃで焼成し、端子電極３２ａ、３２ｂを形成する。
ここで、端子電極３２ａ、３２ｂは、導電性樹脂ペーストを用いて作製してもよい。この場合の焼成温度は、１２０°Ｃ〜２５０°Ｃとされる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、過渡電圧保護材２９を、スクリーン印刷によって穴２７内に充填した例を示したが、これに限られることなく、過渡電圧保護材２９を、ディスペンサ等を用いて滴下することによって穴２７内に充填してもよい。この場合には、穴２７を丸穴とすることで、過渡電圧保護材２９が均等に穴２７内に広がりやすくなり、穴２７内に過渡電圧保護材２９を均一に充填することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明にかかるサージアブソーバによれば、過渡電圧保護材は、素子本体に設けられた穴内に充填されており、素子本体の表面に露出されないので素子本体の表面形状を、例えば平面など、チャッキング等に適した形状にすることができ、実装効率を向上させることができる。
また、このように素子本体の表面に過渡電圧保護材の盛り上がりがないため、サージアブソーバが薄厚となる。さらに、過渡電圧保護材を平坦化させるための枠状の土手部が不要になるので、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかるサージアブソーバの縦断面図である。
【図２】本実施の形態にかかるサージアブソーバの製造工程を示す図である。
【図３】従来のサージアブソーバの縦断面図である。
【図４】従来の土手部を有するサージアブソーバの製造工程の説明図である。
【符号の説明】
２３絶縁材２５ａ、２５ｂ積層境界面
２６素子本体２７穴
２９過渡電圧保護材３１ａ、３１ｂ放電電極
４１第一の基板４２第二の基板
４３第三の基板

Claims

絶縁材からなる基板同士が接着剤によって接合され、複数の前記基板が積層されて少なくとも二つの積層境界面が形成された素子本体を有し、前記積層境界面は前記素子本体の一方の端部から他方の端部まで延在されており、前記素子本体には、前記二つの積層境界面に亘って穴が穿設され、該穴内には過渡電圧保護材が充填され、前記二つの積層境界面のそれぞれには、前記積層境界面の端部まで通じる放電電極が、前記過渡電圧保護材を隔てて対向させて設けられており、前記過渡電圧保護材は、樹脂材料に導電性微粉末を混入したものであることを特徴とするチップ型サージアブソーバ。
前記絶縁材が絶縁性樹脂、絶縁性樹脂複合体、セラミックス焼結体のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のチップ型サージアブソーバ。
絶縁材からなる第一、第二の基板上のそれぞれに一端が基板端面に至る帯状の放電電極を形成する放電電極形成工程と、絶縁材からなる第三の基板に、その厚み方向に貫通する穴を穿設する穿設工程と、前記第一の基板において前記放電電極が形成される側に、該放電電極が前記穴に対向するようにして前記第三の基板を積層する第一の積層工程と、前記穴内に過渡電圧保護材を充填する充填工程と、前記第三の基板において前記第一の基板と積層される側とは反対側に、前記第二の基板を、その放電電極が前記穴に対向するようにして積層して素子本体を得る第二の積層工程とを有し、請求項１又は請求項２に記載のチップ型サージアブソーバを製造することを特徴とするチップ型サージアブソーバの製造方法。