电涌吸收元件的制作方法

专利名称：电涌吸收元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及电涌吸收元件。
背景技术：
由于IC和LSI等半导体装置因高压静电受到破坏，或者特性变坏。因此，在半导体装置中，作为静电对策使用变阻器(varistor)等电涌吸收元件。
但是，由于以变阻器为代表的电涌吸收元件具有寄生电容成分和寄生电感成分。因此，若将电涌吸收元件应用于处理高速信号的电路中会使信号变差。为了将电涌吸收元件应用于处理高速信号的电路中，若不减小电涌吸收元件的寄生电容成分，就不能避免高速信号的瞬变上升特性和延迟特性的劣化。但是，若减小电涌吸收元件的寄生电容成分，则会减少电涌吸收元件的控制电压的上升和能量容量。
作为减轻寄生电容成分的影响的电涌吸收元件，已知有具备电感器(inductor)与2个变阻器的电涌吸收元件(例如，参照日本特开2001-60838号公报)。日本特开2001-60838号公报中所记载的电涌吸收元件，具备由第1变阻器和电感器组成的并联电路、电串联在并联电路上的第2变阻器、以及连接在第2变阻器和前述并联电路的串联电路的两端的输入输出电极和接地电极。
但是，在日本特开2001-60838号公报中所记载的电涌吸收元件中，因为是由第1变阻器的寄生电容与电感器构成带通滤波器，所以在整个宽频带取得阻抗匹配是困难的。所以，不能对高速信号实现足够的特性。

发明内容
本发明的目的是提供一种即使对高速信号阻抗匹配也优异的电涌吸收元件。
本发明的电涌吸收元件，具备第1端电极；第2端电极；第3端电极；电感器部，该电感器部具有相互极性反相耦合的第1内部导体和第2内部导体，第1内部导体的一端与第1端电极连接，第2内部导体的一端与第2端电极连接，第1内部导体的另一端与第2内部导体的另一端连接；电涌吸收部，该电涌吸收部具有连接在第1内部导体和第2内部导体的连接点上的第1内部电极、以及连接在第3端电极上的第2内部电极；以及电容器部，该电容器部具有连接在所述第1端电极和所述第2端电极之间的电容成分。
在本发明的电涌吸收元件中，电感器部具有相互极性反相耦合的第1内部导体以及第2内部导体。因此，通过相对于电涌吸收部的寄生电容成分适当设定电感器部的电感系数，可以消除寄生电容成分的影响。其结果是，可以在整个宽频带上实现频率特性的平坦的输入阻抗。
本发明中还具备具有电容成分的电容器部。由此，可以相对于电涌吸收部的寄生电容成分灵活地设定电感器部的电感系数和电容器部的电容成分的电容。
优选的是，电容器部具有的电容成分，由第1内部导体和第2内部导体形成。此时，在不需要另行设置用于构成电容器部的内部电极等而简化元件的构成的同时，可以实现元件的小型化。
优选的是，电容器部具有与第1端电极连接的第3内部电极、以及与第2端电极连接的第4内部电极，电容器部具有的电容成分，由第3内部电极和第4内部电极形成。
优选的是，电容器部通过层叠形成有第1内部导体的电感器层以及形成有第2内部导体的电感器层积层而构成，电涌吸收部通过层叠形成有第1内部电极的变阻器(varistor)层和形成有第2内部电极的变阻器层而构成，第1内部导体和第2内部导体包含从电感器层的层叠方向看相互重叠的区域，第1内部电极和第2内部电极含有从变阻器层的层叠方向看相互重叠的区域。此时，在第1内部导体与第2内部导体中的、从电感器层的层叠方向看相互重叠的区域相互之间电容耦合，由该区域相互之间形成上述的电容成分。由此，不需要另行设置用于构成电容器部的内部电极等而简化元件的构成，同时可以实现元件的小型化。另外，可以将电涌吸收部作为变阻器。
优选的是，各变阻器层以ZnO为主要成分，作为添加物含有选自稀土类以及Bi的至少一种元素、Co，各电感器层以ZnO为主要成分，实质上不含有Co。此时，变阻器层和电感器层的素体以相同材料(ZnO)为主要成分。因此，即使将它们一体烧结时，也难以在两层之间产生基于烧结时的素体的体积变化率的不同的应力等。由此，电涌吸收部和电感器部的剥离大幅度减少。另外，构成电感器层的材料，即，含有ZnO作为主要成分同时实质上不含有Co的材料，与ZnO单一成分或上述变阻器层的构成材料(在ZnO中添加有稀土类或Bi和Co的材料)相比，是极高电阻率而低感应率的。所以，含该材料的电感器层具有优异的电感特性。
优选的是，还具备包含电感器部、电涌吸收部以及电容器部的素体，第1端电极、第2端电极、以及第3端电极配置在素体的外表面，第1内部导体的另一端、第2内部导体的另一端以及第1内部电极通过配置在素体外表面的外部导体连接。此时，可容易且确实地连接第1内部导体的另一端、第2内部导体的另一端以及第1内部电极。
优选的是，第1端电极为输入端电极，第2端电极为输出端电极，第1内部导体与第2内部导体正结合。
优选的是，分别具有多个第1端电极、第2端电极、第3端电极、第1内部导体、第2内部导体、第1内部电极以及第2内部电极。此时，可以实现成为阵列状的电涌吸收元件。
根据本发明，可以提供一种即使对高速信号阻抗匹配也优异的电涌吸收元件。
从以下给出的详细说明和仅以示例方式给出而不能认为是限定本发明的附图，可以更加清楚地理解本发明。
根据以下给出的详细说明本发明的应用范围会更加清楚。然而，应当理解，这些详细说明和具体实例，虽然表示本发明的优选实施方式，但只是通过示例的方式给出，根据这些详细说明，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对本领域的技术人员来说都是显而易见的。


图1是表示第1实施方式的电涌吸收元件的立体示意图。
图2是用于说明第1实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的立体分解图。
图3是用于说明第1实施方式的电涌吸收元件的电路构成的图。
图4是表示图3所示的电路结构的等价电路的图。
图5是表示变阻器的等价电路的图。
图6是表示用于说明制造第1实施方式的电涌吸收元件的工序的流程图。
图7是表示第2实施方式的电涌吸收元件的立体示意图。
图8是用于说明第2实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的分解立体图。
图9是用于说明第2实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的一个变形例的结构的分解立体图。
图10是用于说明第3实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的分解立体图。
图11是用于说明第4实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的分解立体图。
图12是用于说明第4实施方式的电涌吸收元件的变形例中所含的素体的结构的分解立体图。
图13是用于说明第4实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的一个变形例的结构的分解立体图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。此外，在说明中，对于具有相同元素或相同功能的元素，使用相同符号，省略重复的说明。
(第1实施方式)首先，根据图1和图2，说明第1实施方式的电涌吸收元件SA1的结构。图1是表示第1实施方式的电涌吸收元件的立体示意图。图2是用于说明第1实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的立体分解图。
如图1所示，电涌吸收元件SA1具备素体1、第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7和外部导体9。素体1呈长方体形状，例如，长度设定为1mm左右，宽度设定为0.5mm左右，高度设定为0.3mm左右。第1端电极3和第2端电极5分别配置在素体1的长度方向的端部。第3端电极7和外部导体9互相相向地分别配置在素体1的侧面。第1端电极3作为电涌吸收元件SA1的输入端电极发挥功能。第2端电极5作为电涌吸收元件SA1的输出端电极发挥功能。第3端电极7发挥电涌吸收元件SA1的接地端电极的功能。
如图2所示，素体1具有电感器部10和电涌吸收部20。素体1呈从图中下方起顺次层叠有电涌吸收部20、电感器部10和保护层50的结构。
电感器部10具有相互极性反相耦合的第1内部导体11和第2内部导体13。电感器部10通过层叠形成有第1内部导体11的电感器层15和形成有第2内部导体13的电感器层17而构成。
第1内部导体11的一端以在素体1的一个端面(配置有第1端电极3的端面)露出的方式，在电感器层15的一边上引出。第1内部导体11的一端与第1端电极3连接。第2内部导体13的一端以在素体1的另一个端面(配置有第2端电极5的端面)上露出的方式，在电感器层17的一边上引出。第2内部导体13的一端与第2端电极5连接。第1内部导体11的另一端与第2内部导体13的另一端，以露出于素体1的相同侧面(配置有外部导体9的侧面)的方式，分别在电感器层15、17的一边上引出。第1内部导体11的另一端与第2内部导体13的另一端，与形成在素体1的侧面上的外部导体9连接。第1内部导体11的另一端与第2内部导体13的另一端，通过外部导体9电连接。
第1内部导体11与第2内部导体13，分别包含从电感器层15、17的层叠方向看相互重叠的区域11a、13a。第1内部导体11与第2内部导体13，在区域11a、13a上电容耦合。第1内部导体11与第2内部导体13，也可以不通过如上述的外部导体9，而通过配置在素体1的内部的通孔导体等连接。作为第1内部导体11与第2内部导体13中所含的导电材料，没有特别的限定，但优选由Pd或Ag-Pd合金构成。
各电感器层15、17由以ZnO为主要成分的陶瓷材料构成。构成电感器层15、17的陶瓷材料，除了ZnO，也可以含有稀土类(例如，Pr)、K、Na、Cs、Rb等金属元素作为添加物。特别优选添加稀土类。通过添加稀土类，可以容易地减少电感器层15、17和后述的电感器层25、27的体积变化率的差。为了提高与后述的电涌吸收部20的接合性，在感器层15、17中还可以含有Cr、Ca和Si。在电感器层15、17中所含的这些金属元素，可以以金属单质和氧化物等的各种形态存在。电感器层15、17中所含的添加物的合适的含有量，优选为在该电感器层15、17中所含的ZnO总量中0.02mol％以上2mol％以下。这些金属元素的含有量，可以用例如电感耦合高频等离子体光谱分析装置(ICP)测定。
各电感器层15、17，实质上不含有在后述的变阻器25、27中所含的Co。这里，所谓“实质上不含有”的状态，是指在形成电感器层15、17时作为原料不有意含有这些元素时的状态。例如，通过由电涌吸收部20向电感器部10的扩散等而非有意地使含有这些元素的情况，相当于“实质上不含有”的状态。另外，电感器层15、17只要满足上述条件，为了进一步提高特性等，也可以进一步含有其他的金属元素等。
电涌吸收元件20具有第1内部电极21和第2内部电极23。电涌吸收部20通过层叠形成有第1内部电极21的变阻器层25和形成有第2内部电极23的变阻器层27而构成。
第1内部电极21具有直线型图案，沿着变阻器层25的短边方向延伸。第1内部电极21的一端，以露出于素体1的侧面(配置有外部导体9的侧面)的方式，在变阻器层25的一边引出。第1内部电极21的另一端，不露出素体1的侧面(配置有第3端电极7的侧面)地，位于从该侧面引入的位置。第1内部电极21的一端，与形成在素体1的侧面的外部导体9连接。第1内部导体11的另一端、第2内部导体13的另一端以及第1内部电极21的一端通过外部导体9电连接。
第2内部电极23具有直线型图案，沿着变阻器层27的短边方向延伸。第2内部电极23的一端，以露出于素体1的侧面(配置有第3端电极7的侧面)的方式，在变阻器层27的一边引出。第2内部电极23的另一端，不露出于素体1的侧面(配置外部导体9的侧面)，位于从该侧面引入的位置。第2内部电极23的一端，与形成在素体1的侧面的第3端电极7连接。
第1内部电极21与第2内部电极23，分别包含从变阻器层25、27的层叠方向看相互重叠的区域21a、23a。因此，变阻器层25、27中的在第1内部电极21与第2内部电极23上重叠的区域21a、23a作为表现变阻器特性的区域而发挥功能。作为第1内部电极21与第2内部电极23中所含的导电材料，没有特别的限定，但优选由Pd或Ag-Pd合金构成。
各变阻器层25、27由以ZnO为主要成分的陶瓷材料构成。在该陶瓷材料中，作为添加物，还可以含有选自稀土类和Bi的至少一种元素和Co。在本实施方式中，变阻器层25、27，除了稀土类，还含有Co。由此，电变阻器层25、27在具有优异的电压非直线特性(nonlinearvoltage.current characteristics)，即具有可变电阻特性的同时，具有高感应率(ε)。上述变阻器层15、17，由于不含Co，不具有可变电阻特性，另外感应率小，而且电阻率高，所以作为电感器部10的构成材料具有极合适的特性。构成变阻器层25、27的陶瓷材料，作为添加物还可以含有Al。在含有Al的情况下，变阻器层25、27为低电阻。作为添加物而含有的稀土类，优选Pr。
作为这些添加物的金属元素，在变阻器层25、27中，可以以金属单质或氧化物等形态存在。另外，变阻器层25、27，为了进一步提高特性，还可以含有上述以外的金属元素等(例如，Cr、Ca、Si、K等)作为添加物。
保护层50分别为由陶瓷材料构成的层，保护电感器部10。虽然保护层50的构成材料没有特别的限定，可以应用各种陶瓷材料等，但从降低与上述层叠结构的剥离的观点出发，优选含有以ZnO为主要成分的材料。
第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7和外部导体9，优选是由可与构成内部导体11、13和内部电极21、23的金属(例如，Pd等)良好地电连接的金属材料构成的。例如，Ag，由于与由Pd构成的内部导体11、13和内部电极21、23的电连接性良好，而且对素体1的端面的粘结性良好，所以适于作为外部电极用的材料。
在第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7和外部导体9的表面上，依次形成有Ni镀层(图示省略)以及Sn镀层等(图示省略)。这些镀层，主要是在将电涌吸收元件SA1通过回流焊而搭载在基板等时，为了提高焊锡耐热性和焊锡湿润性而形成的。
下面，根据图3和图4，说明具有上述结构的电涌吸收元件SA1的电路构成。图3是用于说明第1实施方式的电涌吸收元件的电路构成的图。图4是表示图3所示的电路结构的等价电路的图。
第1内部导体11和第2内部导体13，如上所述，分别含有从电感器层15、17的层叠方向看相互重叠的区域11a、13a，在该区域11a、13a上电容耦合。因此，电涌吸收元件SA1，如图3所示，具有由第1内部导体11和第2内部导体13形成的电容成分61。电容成分61连接在第1端电极3和第2端电极5之间。
这里，所谓“极性反相耦合”意思是，如图3所示，在将相当于第1内部导体11的电感成分的卷绕起始作为第1端电极3侧，将相当于第2内部导体13的电感成分的卷绕起始作为与第1内部导体11连接的一侧(在本实施方式中，外部导体9侧)时，第1内部导体11和第2内部导体13的结合为“正”。即，所谓“极性反相耦合”，意思是，电流从第1端电极3侧流入第1内部导体11，电流从与第1内部导体11连接的一侧(本实施方式中，外部导体9侧)流入第2内部导体13，在第1内部导体11中产生的磁通量与在第2内部导体13产生的磁通量相互增强。
在电涌吸收元件SA1中，由第1内部电极21、第2内部电极23、变阻器层25、27中第1内部电极21和第2内部电极23中重叠的区域21a、23a，构成一个变阻器63。变阻器63，如图3所示，连接在第1内部导体11与前述第2内部导体13的连接点(外部导体9)和前述第3端电极7之间。
相互极性反相耦合的第1内部导体11以及第2内部导体13，如图4所示，可以变换为第1电感成分65、第2电感成分67和第3电感成分69。第1电感成分65和第2电感成分67串联连接在第1端电极3和第2端电极5之间。第3电感成分69连接在串联连接的第1电感成分65和第2电感成分67的连接点和变阻器63之间。若设各内部导体11、13的电感系数为Lz，内部导体11、13间的耦合系数为Kz，则第1电感成分65和第2电感成分67的电感系数为(1+Kz)Lz，第3电感成分69的电感系数为-KzLz。
变阻器63，如图4所示，可变换为在第3电感成分69和第3端电极7之间并联连接的可变电阻71和寄生电容成分73。可变电阻71，通常电阻值很大，若外加高压电涌则电阻值变小。在变阻器63中，对小振幅的高速信号，可以只以寄生电容成分73近似。
图4所示的电涌吸收元件SA1的输入阻抗Zin，用下式(1)表示。这里，设电容成分61的电容为Cs，变阻器63的寄生电容成分73的电容为Cz。
Zin=2(1+Kz)LzCz1-ω2Lz((1-Kz)Cz/2)1-ω2Lz(2(1+Kz)Cs)---(1)]]>在(1)式中，若设定电容成分61的电容为Cs使其满足下式(2)，则输入阻抗Zin不依赖于频率特性。若在设定电容成分61的电容Cs为下式(2)的基础上，如下式(3)所示设定各内部导体的电感系数Lz，则输入阻抗Zin可匹配于特性阻抗Z0。
Cs=1-Kz4(1+Kz)Cz---(2)]]>Lz=Z02Cz2(1+Kz)---(3)]]>由上述(2)式和(3)式可知，由于任意地选择内部导体11、13之间的耦合系数Kz，所以可进行灵活性高的电路设计。
所以，根据本实施方式，可以使电涌吸收元件SA1为可保护半导体装置等免受高压静电，同时，即使对高速信号阻抗匹配也优异的电涌吸收元件。
另外，变阻器63，如图5所示，也含有寄生电感成分75。通常，可变电阻71的电阻值大，若外加高压电涌则电阻值变小。但是，存在寄生电容成分73以及寄生电感成分75。因此，若在处理作为输入信号的高速信号的半导体装置的输入侧附加电涌吸收元件SA1，则成为高速信号变差的原因。为了将电涌吸收元件SA1应用于处理高速信号的电路，优选不仅要减小寄生电容成分73的影响还要减小寄生电感成分75的影响。
由图4所示的等价电路可知，若利用具有负性电感系数的第3电感成分69，则可以消除变阻器63的寄生电感成分75。但是，看上去，由于与耦合变小的状态相同，耦合系数Kz与电感系数Lz不变而使电容成分61的电容Cs为下式(4)。其中，设寄生电感成分75的电感系数为Le。
Cs=1-Kz+2Le/Lz4(1+Kz)Cz---(4)]]>但是，KzLz≥Le。如此设计，即使电涌吸收元件SA1中含有寄生电容成分73和寄生电感成分75，也可以使输入阻抗Zin匹配于特性阻抗Z0。
下面，参照图6说明制造第1实施方式的电涌吸收元件SA1的方法。图6是用于说明制造第1实施方式的电涌吸收元件的工序的流程图。
在电涌吸收元件SA1的制造中，首先，制造含有成为电感器层15、17以及变阻器层25、27的原料的陶瓷材料的糊料(步骤S101)。具体的是，形成变阻器层25、27用的糊料，相对于主要成分ZnO，作为添加物，除了选自稀土类(例如Pr)以及Bi的至少一种元素、Co以外，可以根据需要添加Al、Cr、Ca、Si、K等使烧结后为所希望的含量，通过添加并混合这些粘合剂等而调制。此时的金属元素，例如，可以作为氧化物添加。
电感器层15、17形成用的糊料，相对于主要成分ZnO，可以通过根据需要添加稀土类、Bi等金属元素作为添加物，还可以在它们中添加粘合剂等并混合而调制。电感器层15、17形成用的糊料，不同于变阻器25、27形成用的糊料，不添加Co。上述金属元素，可以以例如氧化物、草酸盐、碳酸盐等化合物的形态添加。它们的添加量，调整为使得在进行后述的烧结后的素体1中，金属元素成为上述所希望的含量。
将这些糊料，通过流延成型法等涂布在塑料薄膜等上后使其干燥，形成由陶瓷材料构成的坯片(步骤S102)。由此，分别逐渐得到所需要的块数的电感器层15、17形成用的坯片(以下，称为“电感器片”)以及变阻器层25、27形成用的坯片(以下，称为“变阻器片”)。在上述坯片的形成中，塑料薄膜等可以在涂布·干燥后立刻从各片剥离，也可以就在后述的层叠前剥离。在该坯片的形成工序中，与这些片同时，用与上述同样的方法形成含ZnO的保护层50形成用的坯片。
接着，在电感器片或变阻器片上，将用于形成第1和第2内部导体11、13或第1和第2内部电极21、23的导体糊料，对各片进行丝网印刷使成为所希望的图案(步骤S103)。由此，得到设置了具有所希望的图案的导体糊层的各片。作为导体糊，例如，可以举出含有Pd、Ag-Pd合金作为主要成分的导体糊料。
接着，顺次层叠设置有分别对应于第1和第2内部电极21、23的导体糊层的变阻器片(步骤S104)。然后，在其上顺次层叠设有分别对应于第1和第2内部导体11、13的导体糊层的电感器片(步骤S105)。再通过在这些层叠结构上，进一步重叠保护层50形成用的坯片，将它们压焊，得到素体1的前驱体层压体。
然后，将得到的层压体，按所希望的尺寸切断成切片单元后，将该切片在规定温度下(例如，1000～1400℃)烧结，得到素体1(步骤S106)。接着，使Li从所得素体1的表面向其内部扩散。这里，在所得素体1的表面附着Li化合物后，进行热处理等。对Li化合物的附着，可以使用密封旋转釜。作为Li化合物没有特别的限定，但是Li可以通过热处理而从素体1的表面扩散至第1和第2内部导体11、13和第1和第2内部电极21、23的附近的化合物，例如，可以举出Li的氧化物，氢氧化物，氯化物，硝酸盐，硼酸盐，碳酸盐以及草酸盐等。另外，在电涌吸收元件SA1的制造中，该Li扩散工序并不是必须的。
在该Li扩散的素体1的侧面上，通过在转录以银为主要成分的糊料后再烧结后，再施行镀层，分别形成第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7以及外部导体9，得到电涌吸收元件SA1(步骤S107)。镀层可以通过电镀进行，例如，可以使用Cu和Ni和Sn，Ni和Sn，Ni和Au，Ni和Pd和Au，Ni和Pd和Ag，或Ni和Ag等。
如上，本第1实施方式中，电感器部10具有相互极性反相耦合的第1内部导体11和第2内部导体13。因此，可以通过相对于电涌吸收部20的寄生电容成分73适当设定电感器部10的电感系数，消除寄生电容成分73的影响。该结果，可以实现在整个宽频带的频率特性的平坦的输入阻抗。
在本第1实施方式中还具备具有电容成分61的电容器部。由此，可以相对于电涌吸收部20的寄生电容成分73灵活地设定电感器部10的电感系数和电容器部40的电容成分61的电容。
本第1实施方式的电涌吸收元件SA1，可以制成，保护半导体装置等免受高压静电，同时，即使对高速信号也在阻抗匹配方面更加优异的电涌吸收元件SA1。
在本第1实施方式中，电容器部40具有的电容成分61，通过第1内部导体11和第2内部导体13形成。由此，不需要另行设置用于构成电容器部40的内部电极等，简化元件的构成，同时，可以实现元件的小型化。
在本第1实施方式中，电感器部10通过层叠形成有第1内部导体11的电感器层15和形成有第2内部导体13电感器层17而构成，第1内部电极11和第2内部电极13含有从电感器层15、17的层叠方向看相互重叠的区域11a、13a。由此，在第1内部导体11与第2内部导体13中的、从电感器层15、17的层叠方向看相互重叠的区域11a、13a之间电容耦合，由该区域11a、13a之间形成上述电容成分61。由此，不需要另行设置用于构成电容器部的内部电极等，简化电涌吸收元件SA1的构成，同时，可以实现电涌吸收元件SA1的小型化。
在本第1实施方式中，电涌吸收部20通过层叠形成有第1内部电极21的变阻器层25和形成有第2内部电极23的变阻器层27而构成，第1内部电极21和第2内部电极23含有从变阻器层25、27的层叠方向看相互重叠的区域。由此，可由变阻器63构成电涌吸收部20。
在本第1实施方式中，构成电感器部10的电感器层15、17以及构成电涌吸收部20的变阻器层25、27，均由以ZnO为主要成分的陶瓷材料形成。因此，在电感器部10和电涌吸收部20中，烧结时产生的体积变化的差极小。因此，即使同时烧结它们，两者间也很难产生变形和应力等。其结果，得到的电涌吸收元件SA1，与由不同材料形成电感器部10和电涌吸收部20的现有技术的电涌吸收元件SA1比较，两者的剥离极难发生。
电感器层15、17由如上所述的以ZnO为主要成分，实质上不含有Co作为添加物的陶瓷材料构成。这种材料，作为电感器的构成材料具有足够程度高的电阻率。具体的是，作为电感材料容易成为具有超过合适的1MΩ的电阻率的电感材料。因此，电感器部10，尽管含有单独电阻率方面特性不充分的ZnO作为主要成分，也可以发挥优异的电感特性。
在本第1实施方式中，第1内部导体11的另一端、第2内部导体13的另一端、以及第1内部电极21，通过外部导体9连接。由此，可以容易并切实地连接第1内部导体11的另一端、第2内部导体13的另一端、以及第1内部电极21。
(第2实施方式)下面，根据图7和图8，说明第2实施方式的电涌吸收元件SA2的结构。图7是表示第2实施方式的电涌吸收元件的立体示意图。图8是用于说明第2实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的分解立体图。第2实施方式的电涌吸收元件SA2，在关于第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7、第1内部导体11、第2内部导体13、第1内部电极21、第2内部电极23以及外部导体9的数量方面与第1实施方式的电涌吸收元件SA1不同。
如图7所示，电涌吸收元件SA2具备素体1。素体1呈长方体形状，例如，长设定为1.4mm左右，宽设定为1.0mm左右，高设定为0.5mm左右。电涌吸收元件SA2分别具备多个(本实施方式中为2个)第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7以及外部导体9。第1端电极3、第2端电极5和第3端电极7，分别互相相向地配置在素体1的侧面。外部导体9分别配置在素体1的长度方向的端部。
如图8所示，电感器部10分别具有多个(本实施方式中为2个)极性相互反相耦合的第1内部导体11和第2内部导体13。第1内部导体11之间，在电感器层15中，相互电绝缘地具有规定的间隔。第2内部导体13之间，在电感器层17中，相互电绝缘地具有规定的间隔。
如图8所示，电涌吸收部20分别具有多个(本实施方式中为2个)第1内部电极21和第2内部电极23。
在变阻器层25上，第1内部电极21之间相互电绝缘地具有规定的间隔。各第1内部电极21包括第1电极部分31和第2电极部分33。从变阻器25、27的层叠方向看，第1电极部分31与后述的第2内部电极23的第1电极部分35相互重叠。第1电极部分31呈大致矩形状。第2电极部分33，从第1电极部分31起以露出于素体1的侧面(配置有外部导体9的侧面)的方式引出，作为引出导体发挥功能。各第1电极部分31通过第2电极部分33与外部导体9电连接。第2电极部分33与第1电极部分31形成为一体。
各第2内部电极23包括第1电极部分35和第2电极部分37。从变阻器25、27的层叠方向看，第1电极部分35形成为与第1内部电极21的第1电极部分31相互重叠。第1电极部分35呈大致矩形状。第2电极部分37，从各第1电极部分35起以露出于素体1的两侧面(配置第3端电极7的两侧面)的方式分别引出，作为引出导体发挥功能。各第1电极部分35通过第2电极部分37与第3端电极7电连接。第2电极部分37与第1电极部分35形成为一体。
如图9所示，在变阻器层27上，第2内部电极23之间也可以相互电绝缘地具有规定的间隔。此时，各第2电极部分37，如图9所示，从各第1电极部分35起以露出于素体1的侧面(配置第3端电极7的两侧面)的方式分别引出。
在电涌吸收部20中，由第1电极部分31、第1电极部分35、变阻器层25、27中的第1电极部分31和第1电极部分35中重叠的区域，构成一个变阻器。
如上，在本第2实施方式中，与第1实施方式同样，可以保护半导体装置等免受高压静电，同时，对高速信号的阻抗匹配更加优异。
在本第2实施方式中，分别具有多个第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7、第1内部导体11、第2内部导体13、第1内部电极21、以及第2内部电极23。由此，可以实现成为阵列状的电涌吸收元件SA2。
(第3实施方式)下面，根据图10，说明第3实施方式的电涌吸收元件的结构。图10是用于说明第3实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的分解立体图。第3实施方式的电涌吸收元件，关于电容器部40的结构方面与第1实施方式的电涌吸收元件SA1不同。
第3实施方式的电涌吸收元件，与图1所示的电涌吸收元件SA1同样，具备素体1、第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7以及外部导体9。素体1，如图10所示，具有电感器部10、电涌吸收部20以及电容器部40。素体1呈现从图中下方起依次层叠有电涌吸收部20、电感器部10、电容器部40以及保护层50的结构。
电容器部40具有第3内部电极41和第4内部电极43。电容器部40通过层叠形成有第3内部电极41的绝缘体层45和形成有第4内部电极43的绝缘体层47而构成。
第3内部电极41包括第1电极部分41a和第2电极部分41b。第1电极部分41a，从绝缘体层45、47的层叠方向看，与后述的第4内部电极43的第1电极部分43a相互重叠。第1电极部分41a呈大致矩形状。第2电极部分41b从第1电极部分41a起以露出于素体1的一个端面(配置第1端电极3的端面)的方式引出，作为引出导体发挥功能。第1电极部分41a通过第2电极部分41b与第1端电极3电连接。第2电极部分41b与第1电极部分41a形成为一体。
第4内部电极43包括第1电极部分43a和第2电极部分43b。第1电极部分43a，从绝缘体层45、47的层叠方向看，与第3内部电极41的第1电极部分41a相互重叠。第1电极部分43a呈大致矩形状。第2电极部分43b从第1电极部分43a起以露出于素体1的另一个端面(配置第2端电极5的端面)的方式引出，作为引出导体发挥功能。第1电极部分43a通过第2电极部分43b与第2端电极5电连接。第2电极部分43b与第1电极部分43a形成为一体。
第3内部电极41的第1电极部分41a与第4内部电极43的第1电极部分43a电容耦合，由第3内部电极41与第4内部电极43形成电容成分61。由此，电容器部40具有连接在第1端电极3和第2端电极5之间的电容成分61。
各绝缘体层45、47分别为由陶瓷材料形成的层。绝缘体层45、47的构成材料没有特别限定，可以应用各种陶瓷材料等，但从降低与上述层叠结构的剥离的观点出发，优选含ZnO作为主要成分的材料。
如上，在本第3实施方式中，与第1实施方式同样，可以保护半导体装置等免受高压静电，同时，对高速信号的阻抗匹配更加优异。
(第4实施方式)下面，根据图11，说明第4实施方式的电涌吸收元件的结构。图11是用于说明第4实施方式的电涌吸收元件中所含的素体的结构的分解立体图。第4实施方式的电涌吸收元件，关于电感器部10以及电涌吸收部20的结构方面与第2实施方式的电涌吸收元件SA2不同。
第4实施方式的电涌吸收元件与图7所示的电涌吸收元件SA2同样，分别具备多个(本实施方式中为2个)素体1、第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7以及外部导体9。
电感器部10分别具备多个(本实施方式中为2层)形成有第1内部导体11的电感器层15和形成有第2内部导体13的电感器层17。电感器部10通过逐层对应地层叠电感器层15和电感器层17而构成。
电感器部10具备没有形成内部导体的多个(本实施方式中为2层)绝缘层(虚(dummy)层)19。绝缘体层19位于由电感器层15和电感器层17构成的第1电感器层对与由电感器层15和电感器层17构成的第2电感器层对之间。绝缘体层19为用于抑制形成在构成第1电感器层对的电感器层17上的第2内部导体13与形成在构成第2电感器层对的电感器层15上的第1内部导体11的极性反相耦合的层。绝缘体层19的构成材料没有特别限定，可应用各种陶瓷材料等，但从降低与上述层叠结构的剥离的观点出发，优选与电感器层15、17同样含有ZnO作为主要成分的材料。
电感器部10位于多个(本实施方式中为2层)绝缘体层50(虚层)和没有形成内部导体的多个(本实施方式中为2层)绝缘体层(虚层)51之间。没有形成内部导体的绝缘体层(虚层)也可以位于构成第1电感器层对的电感器层15和电感器层17之间。没有形成内部导体的绝缘体层(虚层)也可以位于构成第2电感器层对的电感器层15和电感器层17之间。
第4实施方式的电涌吸收元件，与第2实施方式的电涌吸收元件SA2相比较，素体1的长度和宽度相同，即电感器层15、17的面积相同时，可以较大设定根据第1内部导体11以及第2内部导体13的线圈面积。其结果是，第4实施方式的电涌吸收元件，与第2实施方式的电涌吸收元件SA2相比较，可以增大电感系数(电感值)。
电涌吸收部20分别具有多个(在本实施方式中为2个)第1内部电极21和第2内部电极23。没有形成内部导体的多个绝缘体层(虚层)51、28位于电感器部10和电涌吸收部20之间。电涌吸收部20位于没有形成内部导体的多个绝缘体层(虚层)28和没有形成内部导体的多个绝缘体层(虚层)29之间。绝缘体层28、29的构成材料没有特别限定，可应用各种陶瓷材料等，从降低与上述层叠结构的剥离的观点出发，优选与变阻器25、27同样含有ZnO作为主要成分的材料。没有形成内部导体的绝缘体层(虚层)也可以位于变阻器层25和变阻器层27之间。
在变阻器层25上，第1内部电极21之间相互电绝缘地具有规定的间隔。在变阻器层27上，第2内部电极23之间相互电绝缘地具有规定的间隔。各第1内部电极21包括第1电极部分31和第2电极部分33。各第2内部电极23包括第1电极部分35和第2电极部分37。从变阻器层25、27的层叠方向看，第1电极部分31与第1电极部分35相互重叠。第1电极部分31与第1电极部分35分别呈大致梯形状。
第4实施方式的电涌吸收元件，与第2实施方式的电涌吸收元件SA2相比较，第1电极部分31与第1电极部分35相互重叠的部分的面积设定得较大。由此，可实现低等价串联电阻(ESR)化和低等价串联电感(ESL)化。第1内部电极21之间的上述规定的间隔，考虑第1内部电极21之间的串扰，设定为可以抑制该串扰的发生的值。第2内部电极23之间的上述规定的间隔，也考虑第2内部电极23之间的串扰，设定为可以抑制该串扰的发生的值。
如上，在本第4实施方式中，与第1实施方式同样，可以保护半导体装置等免受高压静电，同时，对高速信号的阻抗匹配更加优异。
在本第4实施方式中，分别具有多个第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7、第1内部导体11、第2内部导体13、第1内部电极21、以及第2内部电极23。由此，可以实现形成阵列状的电涌吸收元件。
下面，根据图12，说明第4实施方式的电涌吸收元件的变形例的结构。图12是用于说明第4实施方式的电涌吸收元件的变形例中所含的素体的结构的分解立体图。
第4实施方式的变形例的电涌吸收元件，如图12所示，两个第2内部电极23用连接导体39电连接。连接导体39与两个第2内部电极23形成为一体。由此，在连接有各第2内部电极23的端电极(未图示)上形成电镀层(例如，Ni镀层以及Sn镀层)时，两个第2内部电极23为同电位。其结果是，在各端电极上形成的电镀层的厚度为大致均匀。端电极与第1端电极3、第2端电极5、第3端电极7以及外部导体9同样，可以以Ag为主要成分。
以上，对本发明的最佳实施方式进行了说明，但本发明并不一定限定于上述实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以有各种变化。
本发明的电涌吸收元件，若能构成上述等价电路和与之有同等的功能的电路，就可以任意变化其层叠结构和电极等的形成位置。即，虽然在上述实施方式中例示了在层叠方向并设一个电涌吸收部20和一个电感器部10的结构，但也可以形成例如在一对电涌吸收部20之间夹着电感器部10的结构。另外，也可以任意变更端电极3～7以及外部导体9的位置关系。在具有这些结构的情况下，也可以得到上述效果优异的电涌吸收元件SA1。
虽然在本实施方式中，使用变阻器63作为电涌吸收部20，但并不限于此。作为电涌吸收部20，也可以使用电容器，PN结(例如，齐纳二极管，或，硅电涌箝位器(silicone surge clamper)等)、间隙放电元件(参照图13)等。
电感器部10、电涌吸收部20、电容器部40以及保护层50的各层叠数，并不限定于上述实施方式。即，例如，也可以通过反复层叠形成有内部导体的电感器层15、17，而进一步增加在线圈图案中的绕数。另外，也可以进一步反复层叠形成有内部电极的变阻器层25、27。这些层叠数，可以适当调整为符合所希望的电涌吸收元件的特性。
另外，若在电涌吸收元件的电感器部10中层叠内部导体，在构成电感器层15、17的材料具有高介电常数时，在层叠方向上相邻的内部导体耦合，在该内部导体间产生寄生电容。所以，在电感器部10中层叠有内部导体的结构中，特别是，有难以应用于高频率用途的倾向。从这样的观点出发，电感器层15、17优选其介电常数低，具体优选比介电常数在50以下。
根据以上说明的本发明，显而易见地本发明可作多种方式的变化。不能认为这些变化超出了本发明的宗旨和范围，并且所有这些对于本领域的技术人员显而易见的修改都被认为包括在以下权利要求的范围内。
权利要求
1.一种电涌吸收元件，其特征在于，具备第1端电极，第2端电极，第3端电极，电感器部，该电感器部具有相互极性反相耦合的第1内部导体和第2内部导体，所述第1内部导体的一端与所述第1端电极连接，所述第2内部导体的一端与所述第2端电极连接，所述第1内部导体的另一端与所述第2内部导体的另一端连接，电涌吸收部，该电涌吸收部具有连接在所述第1内部导体和所述第2内部导体的连接点上的第1内部电极、以及连接在所述第3端电极上的第2内部电极，以及电容器部，该电容器部具有连接在所述第1端电极和所述第2端电极之间的电容成分。
2.如权利要求1所述的电涌吸收元件，其特征在于，所述电容器部具有的电容成分，由所述第1内部导体和所述第2内部导体形成。
3.如权利要求1所述的电涌吸收元件，其特征在于，所述电容器部具有连接在所述第1端电极上的第3内部电极和连接在所述第2端电极上的第4内部电极，所述电容器部具有的电容成分，由所述第3内部电极和所述第4内部电极形成。
4.如权利要求1所述的电涌吸收元件，其特征在于，所述电感器部通过层叠形成有所述第1内部导体的电感器层和形成有所述第2内部导体的电感器层而构成，所述电涌吸收部通过层叠形成有所述第1内部电极的变阻器层和形成有所述第2内部电极的变阻器层而构成，所述第1内部导体和所述第2内部导体含有从所述电感器层的层积方向看相互重合的区域，所述第1内部电极和所述第2内部电极含有从所述变阻器层的层积方向看相互重合的区域。
5.如权利要求4所述的电涌吸收元件，其特征在于，所述各变阻器层，以ZnO为主要成分，作为添加物含有选自稀土类和Bi的至少一种元素、Co，所述各电感器层，以ZnO为主要成分，实质上不含Co。
6.如权利要求1所述的电涌吸收元件，其特征在于，所述电感器部还具备包括所述电涌吸收部和所述电容器部的素体，所述第1端电极、所述第2端电极以及所述第3端电极配置在所述素体的外表面，所述第1内部导体的另一端、所述第2内部导体的另一端以及所述第1内部电极，通过配置在所述素体的外表面的外部导体连接。
7.如权利要求1所述的电涌吸收元件，其特征在于，所述第1端电极为输入端电极，所述第2端电极为输出端电极，所述第1内部导体和所述第2内部导体正耦合。
8.如权利要求1所述的电涌吸收元件，其特征在于，分别具有多个所述第1端电极、所述第2端电极、所述第3端电极、所述第1内部导体、所述第2内部导体、所述第1内部电极、以及所述第2内部电极。
全文摘要
本发明提供一种电涌吸收元件，它具备第1端电极、第2端电极、第3端电极、电感器部、电涌吸收部和电容器部。电容器部具有相互极性反相耦合的第1内部导体和第2内部导体。第1内部导体的一端与第1端电极连接。第2内部导体的一端与第2端电极连接。第1内部导体的另一端与第2内部导体的另一端连接。电涌吸收部具有连接在第1内部导体和第2内部导体的连接点上的第1内部电极，和连接在第3端电极上的第2内部电极。电容器部具有连接在第1端电极和第2端电极之间的电容成分。
文档编号H03H7/01GK1893267SQ20061009576
公开日2007年1月10日 申请日期2006年7月4日 优先权日2005年7月4日
发明者松冈大, 寺田祐二, 森合克成 申请人:Tdk株式会社