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技術 静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法

出願人 ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフト
発明者 ファイヒティンガー,トーマスアルブレッヒャー,マルクスピュルシュティンガー,トーマスエンゲル,ギュンター
出願日 2009年7月15日 (11年3ヶ月経過) 出願番号 2011-517919
公開日 2011年11月10日 (8年11ヶ月経過) 公開番号 2011-528183
状態 特許登録済
技術分野 抵抗器の製造装置と方法 サーミスタ・バリスタ
主要キーワード 集積抵抗 ディスクリート抵抗 NTC抵抗 多層部品 半導体抵抗素子 インパルス電流 未エージング 電気仕様
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この項目の情報は公開日時点(2011年11月10日)のものです。
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図面 (3)

解決手段

本発明は、静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法に関する。準備した電気部品は、パルス発生器から発生するエージングパルスにより予めエージングされる。電気部品の動作中に発生した静電気放電パルスによるその電気部品の電気特性曲線劣化は、上記のようにして、その電気部品を予めエージングすることによって低減される。

概要

背景

電気部品の動作中、静電気放電パルスのような過渡的な電圧パルスは、電気部品の電流−電圧特性曲線の重大な劣化を生じさせ得る。その電流−電圧特性曲線の劣化のために、その電気部品は、もはや顧客から要求される電気特性仕様を満たせなくなる。

線形抵抗素子又は非線形抵抗素子は、電気部品として好んで用いられる。過渡的パルスに起因した問題は、特にこれらの電気部品で生じ、それは、その電気部品の電流−電圧特性曲線の重大な劣化を生じさせ得る。

概要

本発明は、静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法に関する。準備した電気部品は、パルス発生器から発生するエージングパルスにより予めエージングされる。電気部品の動作中に発生した静電気放電パルスによるその電気部品の電気特性曲線の劣化は、上記のようにして、その電気部品を予めエージングすることによって低減される。

目的

本発明の目的は、静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

パルス発生器から発生するエージングパルスにより電気部品を予めエージングすることによって、電気部品の動作中に発生した静電気放電パルスによるその電気部品の電気特性曲線劣化を低減する、ことを特徴とする静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項2

前記電気部品として線形抵抗素子又は非線形抵抗素子を用いる、ことを特徴とした請求項1に記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項3

前記電気部品の電気特性の少なくとも一つが前記エージングパルスによって変化する、ことを特徴とした請求項1に記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項4

前記エージングパルスを印加した後の前記電気部品は、動作中における劣化が低減される、ことを特徴とした請求項1に記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項5

前記エージングパルスは、振幅が500V〜8000Vのパルスからなる、ことを特徴とした請求項1に記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項6

前記エージングパルスは、パルス長が10nS〜1000nSのパルスからなる、ことを特徴とした請求項1に記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項7

前記エージングパルスは、立ち上がり時間が0.1nS〜10nSのパルスからなる、ことを特徴とした請求項1に記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項8

バリスタに前記エージングパルスを印加する、ことを特徴とした請求項1〜7のいずれかに記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項9

前記エージングパルスによってバリスタのバリスタ電圧が安定化する、ことを特徴とした請求項8に記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法。

請求項10

請求項1〜7のいずれかに記載の静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法を適用後に、静電気放電による電気特性曲線の劣化が最大1%となっている電気部品。

請求項11

バリスタ、PTC抵抗素子又はNTC抵抗素子である、ことを特徴とした請求項10に記載の電気部品。

技術分野

0001

本発明は、静電気放電(electrostatic discharge:ESDパルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法に関する。

背景技術

0002

電気部品の動作中、静電気放電パルスのような過渡的な電圧パルスは、電気部品の電流−電圧特性曲線の重大な劣化を生じさせ得る。その電流−電圧特性曲線の劣化のために、その電気部品は、もはや顧客から要求される電気特性仕様を満たせなくなる。

0003

線形抵抗素子又は非線形抵抗素子は、電気部品として好んで用いられる。過渡的パルスに起因した問題は、特にこれらの電気部品で生じ、それは、その電気部品の電流−電圧特性曲線の重大な劣化を生じさせ得る。

発明が解決しようとする課題

0004

本発明の目的は、静電気放電パルスに対する電気部品の安定性を向上させる方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

本発明の目的は、請求項1に係る方法により達成される。その方法の有利な態様は、従属請求項主題である。

0006

準備した電気部品は、パルス発生器から発生するエージングパルスによって予めエージングされる。電気部品の動作中に発生し得るその後の静電気放電パルスによる電気部品の電気特性曲線の劣化は、そのエージングパルスによって低減される。

0007

少なくとも電気部品の電気特性の一つは、そのエージングパルスによって変化する。静電気放電による電気部品の劣化は、そのエージングパルスによって改善される
線形抵抗素子又は非線形抵抗素子は、例えば、バリスタ半導体抵抗素子)を含み、また個別抵抗素子ディスクリート抵抗素子)又は集積抵抗素子を含む。

0008

バリスタのバリスタ電圧は、例えば、静電気放電パルスに起因して変化し得る。バリスタ電圧は、バリスタの代表的な電気特性である。非線形抵抗素子の代表的な電気特性は、例えば、抵抗素子を通じて流れる電流と抵抗素子の印加電圧との比である。集積抵抗素子は、例えば、LTCC(low temperature co-fired ceramics:低温同時焼成セラミックス)技術によって製造される多層部品として構成され得る。

0009

さらに非線形抵抗素子は、例えば、NTC抵抗素子又はPTC抵抗素子のような温度依存性を有する抵抗素子を含む。NTC抵抗素子又はPTC抵抗素子では、例えば抵抗値の温度依存性が静電気放電パルスによって変化し得る。

0010

例えば15KVの静電気放電パルスに起因するバリスタのバリスタ電圧の低下は、例えば未エージングのバリスタでは少なくとも35%生じるのに対し、エージングパルスを用いることにより最大でも1%まで低減される。このバリスタ電圧は、1mAの電流を流したときのバリスタの端子間における電圧降下として定義される。

0011

個別抵抗素子で静電気放電パルスに起因して生じる抵抗値の変化は、エージングパルスを印加することにより未然に防止される。

0012

NTC抵抗素子又はPTC抵抗素子では、その温度依存性を有する抵抗値の特性曲線が静電気放電パルスよる影響を受ける。前記の静電気放電パルスにより生じる抵抗値の変化は、エージングパルスを用いて電気部品を予めエージングすることによって未然に防止される。エージングパルスを印加することによって予めエージングを行った電気部品は、その後の動作において、わずかな劣化しか生じない。

0013

エージングパルスは、概ね500V〜8000Vのパルス振幅で、概ね10nS〜1000nSのパルス長のパルスからなるのが望ましい。またエージングパルスは、概ね0.1nS〜10nSの立ち上がり時間のパルスからなるのが望ましい。この立ち上がり時間は、定義された二つの中間値(一般的にはパルス振幅の10%と90%)の間で信号レベルが変化するのにパルスが要する時間として定義される。これらの予め与えられるエージングパルスの値は、電気部品に用いられるセラミック等の材料、電気部品の構造に非常に密に依存する。

0014

このように電気部品の特性曲線のパルス劣化がエージングパルスによって規定できるので、電気部品の目標仕様値を設計調整して設定する。そのエージングパルスのパルス波形は、エージングパルスのエネルギー入力によって電気部品が予めエージングされるが、その電気部品に損傷は生じないように選択するのが望ましい。電気部品のその後の使用において、静電気放電パルスのような過渡的なパルスに起因してもたらされる電気部品の劣化は、前述したエージングパルスによって未然に防止され、それによって、その電気部品の電気仕様は改善される。

0015

一態様として、バリスタにエージングパルスを用いる。バリスタのバリスタ電圧は、エージングパルスによって安定化される。バリスタは、電圧依存抵抗素子であり、バリスタのそれぞれに固有な特定のスレッシュホールド電圧を越えると突然に低抵抗となる抵抗素子である。

0016

また本発明は、上述した方法の適用後、静電気放電による電気特性曲線の劣化が最大1%を示す電気部品に関連する。その電気部品は、線形抵抗素子又は非線形抵抗素子である。線形抵抗素子又は非線形抵抗素子は、例えば、バリスタ、PTC抵抗素子、NTC抵抗素子及び個別抵抗素子又は集積抵抗素子を含む。集積抵抗素子は、例えばLTCC技術によって製造される多層部品に内蔵されて用いられる。

0017

バリスタの限界電圧は、例えば、上述した方法によって予めエージングを行ったことがあるのであれば、概ね20%改善され得る。バリスタの限界電圧は、1Aより大きいインパルス電流をバリスタに流したときのバリスタの電圧降下として定義される。

図面の簡単な説明

0018

エージングパルス波形概略形状を図示したものである。
未エージングのバリスタ及び予めエージングされたバリスタのバリスタ電圧を図示したグラフである。

実施例

0019

上述した本発明に係る方法及び主題について、図面及び実施例を参照しながら、より詳細に説明する。

0020

以下説明する図面は、正確な縮尺作図されていない。より明瞭な図面とするために、個々の寸法は、ある程度、拡大、縮小又は変形がされている。同一の又は同一の機能で働く構成要素は、同一の符号を付してある。

0021

図1は、エージングパルス波形の概略形状を図示したものである。X軸は時間を示し、Y軸は、エージングパルス電圧Upを示している。

0022

エージングパルスは、最大パルス振幅4を概ね500V〜8000Vとし、10%パルス振幅1から90%パルス振幅3までの立ち上がり時間5が概ね0.1nS〜10nSとなるようにするのが望ましい。エージングパルスのパルス長6は、概ね10nS〜1000nSとするのが望ましい。このパルス長6は、50%パルス振幅2におけるパルス波形の幅である。

0023

エージングパルスは、パルス発生器によって発生させるのが望ましい。電気部品は、そのエージングパルスによって、予めパルス印加される。その結果、その電気部品はエージングパルスにより予めエージングがなされるが、その際、その電気部品の損傷は生じない。その後の電気部品の動作において生じ得る劣化は、そのエージングパルスによって、前述したように略完全に未然に防がれる。

0024

図2は、静電気放電パルスを印加した後のバリスタのバリスタ電圧の変化を図示したグラフである。Y軸は、そのバリスタ電圧の変化ΔUvを百分率で表している。バリスタ電圧は、1mAの基準電流をバリスタに流したときに、そのバリスタの端子間に生ずる電圧として定義される。

0025

X軸は、エージングパルスを印加したバリスタAとエージングパルスを印加していないバリスタBとを表している。バリスタBでは、エージングパルスにより予めエージングされていないため、例えば図2に表されているように、バリスタ電圧は、概ね15KVの静電気放電パルスによって少なくとも35%低下する。それに対して、例えば4KVのエージングパルスにより予めエージングがなされたバリスタAは、バリスタ電圧が最大でも1%しか低下しない。

0026

本発明の可能な更なる展開については、実施例として限られた範囲でしか説明していないが、本発明はこれに限定されない。本発明に係る方法は、原理的には、他の電気部品における過渡的なパルスに起因した劣化に対しても同様に適用することができる。本発明は、図示した構成要素だけに限定されない。ここに明らかにした本発明の主題の説明は、個々の特定の実施態様に限定されない。その個々の実施態様の特徴は、技術的に可能な範囲で、むしろ互いに任意に組み合わせ得る。

0027

1 10%パルス振幅
2 50%パルス振幅
3 90%パルス振幅
4最大パルス振幅
5立ち上がり時間
6パルス長
A 予めエージングしたバリスタ
B 予めエージングしていないバリスタ

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