專利名稱：電涌吸收元件和電涌吸收電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電涌(surge)吸收元件和電涌吸收電路。
背景技術(shù)：
IC和LSI等的半導(dǎo)體設(shè)備因高壓的靜電而被破壞或特性惡化。因此在半導(dǎo)體設(shè)備中作為應(yīng)對靜電的方法，使用可變電阻(varistor)等的電涌吸收元件。
可是，以可變電阻為主的電涌吸收元件具有雜散電容成分和雜散感應(yīng)成分。因此，如在使用高速信號的電路中使用電涌吸收元件，會使高速信號惡化。由于在使用高速信號的電路中使用電涌吸收元件，如不減小電涌吸收元件的雜散電容成分，就不能避免高速信號的上升特性和延遲特性的惡化。但是，一旦減小電涌吸收元件的雜散電容成分，就使電涌吸收元件的控制電壓的上升和能量(energy)容量減少。
作為減輕雜散電容成分的影響的電涌吸收元件，已知有具有電感線圈(inductor)和兩個可變電阻的電涌吸收元件(例如參照專利文獻(xiàn)1日本特開2001-60838號公報)。在專利文獻(xiàn)1中記載的電涌吸收元件具有由第一可變電阻和電感線圈構(gòu)成的并聯(lián)電路、電串聯(lián)連接在并聯(lián)電路上的第二可變電阻、連接在第二可變電阻和并聯(lián)電路的串聯(lián)電路的兩端的輸入輸出電極和接地電極(grounding electrode)。
但是，在專利文獻(xiàn)1中記載的電涌吸收元件中，因?yàn)橛傻谝豢勺冸娮璧碾s散電容和電感線圈構(gòu)成帶通濾波器(bandpass filter)，所以在整個寬頻帶難以獲得阻抗匹配(impedance matching)。因此，對于高速信號不能實(shí)現(xiàn)充分的特性。此外，不僅希望對高速信號的阻抗匹配良好，而且也希望元件本身小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供相對于高速信號，阻抗匹配優(yōu)異，而且小型的電涌吸收元件和電涌吸收電路。
第一個發(fā)明的電涌吸收元件的特征在于，具備(A)電感線圈部，具有一端與第一輸入端子連接的第一線圈(coil)、一端與第一輸出端子連接、另一端與第一線圈的另一端連接的第二線圈、一端與第二輸入端子連接的第三線圈、一端與第二輸出端子連接、另一端與第三線圈的另一端連接的第四線圈；(B)第一電涌吸收部，具有與在電感線圈部的第一線圈和第二線圈的第一接點(diǎn)連接的第一內(nèi)部電極、面對第一內(nèi)部電極、與基準(zhǔn)端子連接的第二內(nèi)部電極、夾在第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間的第一電涌吸收層；和(C)第二電涌吸收部，具有與電感線圈部的第三線圈和第四線圈的第二接點(diǎn)連接的第三內(nèi)部電極、面對第三內(nèi)部電極、與基準(zhǔn)端子連接的第四內(nèi)部電極、夾在第三內(nèi)部電極和第四內(nèi)部電極之間的第二電涌吸收層，(D)在將反相的信號附加在第一和第二輸入端子上的情況下，第一線圈、第二線圈、第三線圈和第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
在第一和第二輸入端子上輸入反相信號。
將電感線圈部中第一輸入端子所屬的部分作為第一電感線圈部，第二輸入端子所屬的部分作為第二電感線圈部。將信號輸入第一電感線圈部的第一輸入端子的情況下，由于通常第一電涌吸收部的鉗位電壓(clamp voltage)設(shè)定得比輸入信號的電壓高，所以將第一電涌吸收部看成高電阻，其結(jié)果，通過第一線圈和第二線圈將信號傳達(dá)到第一輸出端子。
在輸入到第一輸入端子上的信號中含有電涌的情況下，由于電涌的高電壓超過第一電涌吸收部的鉗位電壓，所以被鉗位(clamp)在基準(zhǔn)端子。為了更可靠地吸收電涌，可以使鉗位電壓降低，但電涌吸收部的雜散電容與鉗位電壓的降低成反比地增加。由于雜散電容對高速信號的傳遞的影響，所以其增加不優(yōu)選。
此外，第一線圈、具有電容成分的第一電涌吸收部、第二線圈構(gòu)成T型的低通濾波器(lowpass filter)。低通濾波器的鏡像阻抗(imageimpedance)在信號通過頻帶是一定的，但在截止頻率以上產(chǎn)生大的變動。由于截止頻率由LC常數(shù)(LC constant)決定，在高速信號中包含的高次諧波成分因阻抗不匹配而反射，脈沖波形(pulse waveform)緩和，此外，還造成無用輻射。因此，因LC常數(shù)造成該高速信號的反射不是優(yōu)選的。為了不使高頻信號反射而傳遞，優(yōu)選拓寬阻抗匹配的頻帶。
另一方面，在第二電感線圈部中的第二輸入端子上，輸入與向第一輸入端子的輸入信號反相的信號，第二電感線圈部和第二電涌吸收部與第一電感線圈部和第一電涌吸收部進(jìn)行相同的動作。
即，在將信號輸入第二電感線圈部中的第二輸入端子的情況下，第二電涌吸收部的鉗位電壓通常設(shè)定的高于信號電壓，所以，將第二電涌吸收部看成高電阻，其結(jié)果，通過第三線圈和第四線圈將信號傳遞至第二輸出端子。
在輸入到第二輸入端子的信號中包括電涌的情況下，由于電涌的高電壓超過第二電涌吸收部的鉗位電壓，所以被鉗位在基準(zhǔn)端子。
此外，第三線圈、具有電容成分的第二電涌吸收部、第四線圈構(gòu)成T型的低通濾波器。與上述情況相同，由該低通濾波器的LC常數(shù)產(chǎn)生的高速信號的反射不優(yōu)選。因此，為了傳遞高頻信號，優(yōu)選拓寬阻抗匹配的頻帶。
由于鏡像阻抗具有依賴于線圈的耦合系數(shù)的頻率特性，所以通過分別適當(dāng)設(shè)定第一、第二、第三、第四線圈間的耦合系數(shù)，可以得到不依賴于頻率的鏡像阻抗。此外，通過適當(dāng)設(shè)定第一和第二線圈的感應(yīng)系數(shù)，可以消除(cancel)第一電涌吸收部的雜散電容成分的影響，通過適當(dāng)設(shè)定第三和第四線圈的感應(yīng)系數(shù)，可以消除第二電涌吸收部的雜散電容成分的影響。
這種情況下，如果使得電涌吸收元件的鏡像阻抗和插入電涌吸收元件的信號線(signal line)的特性阻抗(characteristic impedance)匹配，可以抑制高速信號的反射，在整個寬頻帶實(shí)現(xiàn)頻率特性的平坦的鏡像阻抗。
即，在信號線的特性阻抗和元件的鏡像阻抗匹配的狀態(tài)下，信號可以幾乎100％通過電涌吸收元件。相反如果不匹配，部分信號在電涌吸收元件的輸入端被反射，該被反射的信號會造成波形紊亂和無用輻射。
此外，在輸入反相信號的差動線(differential line)中，利用線間的磁耦合，可以有效地增加電感，換句話說，為了得到所期望的電感，可以減小需要的線圈尺寸。即，在本發(fā)明中，將差動信號施加在第一和第二輸入端子上的情況下，第一、第二、第三和第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。即，在各線圈中產(chǎn)生的磁場相互增強(qiáng)。
由于第一～第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，所以與第一～第四線圈沒有正的磁耦合狀態(tài)時相比，可以減小第一～第四線圈的感應(yīng)系數(shù)。因此可以使第一～第四線圈的長度縮短。其結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)電涌吸收元件的小型化。
此外，優(yōu)選第一電涌吸收層由半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成，第二電涌吸收層由半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成。
這種情況下，第一和第二電涌吸收層使用半導(dǎo)體陶瓷，由此，可以將第一和第二電涌吸收部用作可變電阻。即，一旦施加在各電涌吸收部上的耐壓超過閾值，半導(dǎo)體陶瓷的電阻值就急劇降低，可以使大的電涌電壓流入基準(zhǔn)端子。
此外，電感線圈部具有夾在第一線圈和第二線圈之間的第一絕緣層、夾在第二線圈和第三線圈之間的第二絕緣層、夾在第三線圈和第四線圈之間的第三絕緣層，在第一和第二輸入端子上施加反相信號的情況下，以在第一、第二、第三和第四線圈中產(chǎn)生的磁場方向成為相同的方向的方式配置，而且優(yōu)選以第一線圈內(nèi)的區(qū)域、第二線圈內(nèi)的區(qū)域、第三線圈內(nèi)的區(qū)域、第四線圈內(nèi)的區(qū)域從線圈疊層方向看，至少一部分重疊的方式配置。
這樣在第一和第二線圈之間設(shè)置第一絕緣層、在第二和第三線圈之間設(shè)置第二絕緣層、在第三和第四線圈之間設(shè)置第三絕緣層，并且通過以第一線圈內(nèi)的區(qū)域、第二線圈內(nèi)的區(qū)域、第三線圈內(nèi)的區(qū)域、第四線圈內(nèi)的區(qū)域從線圈疊層方向看，至少一部分重疊的方式，配置第一～第四線圈，在使電流流過第一～第四線圈時，可以使第一～第四線圈進(jìn)行更強(qiáng)的磁耦合。
此外，在第一和第二輸入端子上施加反相信號的情況下，以在第一～第四線圈中產(chǎn)生的磁場方向成為相同的方向的方式配置第一～第四線圈，所以在第一～第四線圈的磁場相互增強(qiáng)，即，成為具有正的磁耦合狀態(tài)。因此，與第一～第四線圈沒有正的磁耦合狀態(tài)時相比，可以減小第一～第四線圈的感應(yīng)系數(shù)。其結(jié)果可以更可靠地實(shí)現(xiàn)電涌吸收元件小型化。
優(yōu)選第一電涌吸收層、第二電涌吸收層、第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層整體構(gòu)成長方體的素體，在素體的第一側(cè)面上形成第一和第二輸入端子，在素體的第二側(cè)面上形成第一和第二輸出端子。
這樣，在第一電涌吸收層、第二電涌吸收層、第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層整體構(gòu)成的長方體的素體的第一側(cè)面上形成第一和第二輸入端子，在這樣的素體的第二側(cè)面上形成第一和第二輸出端子，由此，可以容易地使第一輸入端子、第二輸入端子、第一輸出端子和第二輸出端子與外部電路連接。
此外，優(yōu)選第一側(cè)面和第二側(cè)面相對。
這種情況下，由于在第一側(cè)面上形成的第一和第二輸入端子和在第二側(cè)面上形成的第一和第二輸出端子相對，所以容易使第一和第二輸入端子與第一和第二輸出端子對應(yīng)。其結(jié)果在將第一和第二輸入端子與第一和第二輸出端子與外部電路連接時，可以預(yù)先防止接錯。
此外，優(yōu)選第一線圈的另一端在素體的外表面上露出，第二線圈的另一端在素體的外表面上露出，第一和第二線圈的露出部通過在素體外表面形成的第一外部導(dǎo)體連接，第三線圈的另一端在素體的外表面上露出，第四線圈的另一端在素體的外表面上露出，第三和第四線圈的露出部通過在素體外表面上形成的第二外部導(dǎo)體連接。
這種情況下，第一～第四線圈的另一端中，在素體外表面露出的露出部之間通過在素體外表面形成的第一和第二外部導(dǎo)體連接。由此，由于使用外部導(dǎo)體連接，可以容易而且可靠地連接第一～第四線圈的另一端。
此外，優(yōu)選基準(zhǔn)端子在素體外表面上形成，而且配置在第一和第二輸入端子之間，或者配置在第一或第二輸出端子之間。
這種情況下，由于基準(zhǔn)端子在素體的外表面上形成，基準(zhǔn)端子易于接地。此外，通過將基準(zhǔn)端子配置在第一和第二輸入端子之間或第一和第二輸出端子之間，可以預(yù)先防止在第一輸入端子和第二輸入端子或第一輸出端子或第二輸出端子之間產(chǎn)生無效耦合，使阻抗匹配惡化。
此外，優(yōu)選還具有夾在第一輸入端子和第一輸出端子之間的第一電容器(capacitor)、和夾在第二輸入端子和第二輸出端子之間的第二電容器。
若將信號施加在第一和第二輸入端子上，夾在第一輸入端子和第一輸出端子之間的第一電容器，和夾在第二輸入端子和第二輸出端子之間的第二電容器，具有與第一線圈和第二線圈的磁耦合、第三線圈和第四線圈的磁耦合相同的作用。因此，在使第一和第二電容器的電容為適當(dāng)值的情況下，可以使得第一線圈與第二線圈的磁耦合和第三線圈與第四線圈的磁耦合變得靈活。
此外，優(yōu)選第一電容器具有與第一輸入端子連接的第五內(nèi)部電極、與第一輸出端子連接的第六內(nèi)部電極、和夾在第五和第六內(nèi)部電極之間的絕緣層，第二電容器具有與第二輸入端子連接的第七內(nèi)部電極、與第二輸出端子連接的第八內(nèi)部電極、和夾在第七和第八內(nèi)部電極之間的絕緣層。
由此，通過疊層第五～第八內(nèi)部電極和絕緣層，可以容易的形成。
第二個發(fā)明的電涌吸收元件的特征在于，包括(A)電感線圈部，具有一端與第一輸入端子連接的第一線圈、一端與第一輸出端子連接、另一端與第一線圈的另一端連接的第二線圈、一端與第二輸入端子連接的第三線圈、和一端與第二輸出端子連接、另一端與第三線圈的另一端連接的第四線圈；(B)第一電涌吸收部，具有與電感線圈部的第一線圈和第二線圈的第一接點(diǎn)連接的第一內(nèi)部電極、面對第一內(nèi)部電極、與基準(zhǔn)端子連接的第二內(nèi)部電極、和夾在第一內(nèi)部電極和第二內(nèi)部電極之間的第一電涌吸收層；(C)第二電涌吸收部，具有與電感線圈部的第三線圈和第四線圈的第二接點(diǎn)連接的第三內(nèi)部電極、面對第三內(nèi)部電極、與基準(zhǔn)端子連接的第四內(nèi)部電極、和夾在第三內(nèi)部電極和第四內(nèi)部電極之間的第二電涌吸收層；(D)夾在第一輸入端子和第一輸出端子之間的第一電容器；和(E)夾在第二輸入端子和第二輸出端子之間的第二電容器，(F)在將反相的信號施加在第一和第二輸入端子上的情況下，第一線圈與第三線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，第二線圈與第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
在本發(fā)明中，電感線圈部和第一、第二電涌部的功能與所述的第一發(fā)明相同，但在第一和第二電容器夾在各輸入輸出端子之間方面不同。此外，在第一發(fā)明中，全部線圈為正的磁耦合，而在該發(fā)明中，至少第一線圈與第三線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，第二線圈與第四線圈也可以相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
即，在第一發(fā)明中，通過分別適當(dāng)設(shè)定各線圈之間的耦合系數(shù)，得到與頻率無關(guān)的鏡像阻抗，通過分別適當(dāng)設(shè)定第一和第二線圈的感應(yīng)系數(shù)、第三和第四線圈的感應(yīng)系數(shù)，消除第一、第二電涌吸收部的雜散電容成分的影響，得到阻抗匹配。
與此相反，在本發(fā)明中，使用夾在輸入輸出端子之間的電容器，使第一和第二電容器的電容值為適當(dāng)?shù)闹?，可以得到與頻率無關(guān)的鏡像阻抗，通過適當(dāng)設(shè)定這些電容值和第一～第四線圈的感應(yīng)系數(shù)，消除第一、第二電涌吸收部的雜散電容成分的影響，可以使電涌吸收元件的鏡像阻抗和特性阻抗匹配。這些結(jié)果可以抑制高速信號的反射，在整個寬頻帶實(shí)現(xiàn)頻率特性的平坦的鏡像阻抗。
此外，由于其構(gòu)成為第一和第三線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，第二和第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，所以可以使第一～第四線圈的感應(yīng)系數(shù)比第一～第四線圈沒有正的磁耦合狀態(tài)時小。因此，可以縮短第一～第四線圈的長度。其結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)電涌吸收元件的小型化。
第三發(fā)明的電涌吸收電路的特征在于，具備(A)一端與第一輸入端子連接的第一線圈；(B)一端與第一輸出端子連接，另一端與第一線圈的另一端連接的第二線圈；(C)一端與第二輸入端子連接的第三線圈；(D)一端與第二輸出端子連接，另一端與第三線圈的另一端連接的第四線圈；(E)一端與第一線圈與第二線圈的第一接點(diǎn)連接，另一端與基準(zhǔn)端子連接的第一電涌吸收部；和(F)一端與第三線圈和第四線圈的第二接點(diǎn)連接，另一端與基準(zhǔn)端子連接的第二電涌吸收部，(G)在將反相的信號施加在第一和第二輸入端子上的情況下，第一線圈、第二線圈、第三線圈、第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
在本發(fā)明的電涌吸收電路中，第一～第四線圈和第一和第二電涌部的功能與所述第一發(fā)明的電涌吸收元件中的相同。因此可以抑制高速信號的反射，在整個寬頻帶實(shí)現(xiàn)頻率特性的平坦的鏡像阻抗。此外使用本發(fā)明的電涌吸收電路的元件，可以實(shí)現(xiàn)小型化。
此外，優(yōu)選還具有一端與第一輸入端子連接、另一端與第一輸出端子連接的第一電容器，和一端與第二輸入端子連接、另一端與第二輸出端子連接的第二電容器。
若將信號附加在第一和第二輸入端子上，夾在第一輸入端子和第一輸出端子之間的第一電容器、和夾在第二輸入端子和第二輸出端子之間的第二電容器，具有與第一線圈和第二線圈的磁耦合、以及第三線圈和第四線圈的磁耦合相同的作用。因此在將第一和第二電容器的電容值定為適當(dāng)?shù)闹档那闆r下，可以使得第一線圈和第二線圈的磁耦合、以及第三線圈和第四線圈的磁耦合變得靈活。
第四發(fā)明的電涌吸收電路的特征在于，具備(A)一端與第一輸入端子連接的第一線圈；(B)一端與第一輸出端子連接，另一端與第一線圈的另一端連接的第二線圈；(C)一端與第二輸入端子連接的第三線圈；(D)一端與第二輸出端子連接，另一端與第三線圈的另一端連接的第四線圈；(E)一端與第一線圈和第二線圈的第一接點(diǎn)連接，另一端與基準(zhǔn)端子連接的第一電涌吸收部；(F)一端與第三線圈和第四線圈的第二接點(diǎn)連接，另一端與基準(zhǔn)端子連接的第二電涌吸收部；(G)一端與第一輸入端子連接、另一端與第一輸出端子連接的第一電容器；和(H)一端與第二輸入端子連接、另一端與第二輸出端子連接的第二電容器，(I)在將反相的信號附加在第一和第二輸入端子上的情況下，第一線圈與第三線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，第二線圈與第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
在本發(fā)明的電涌吸收電路中，第一～第四線圈與第一和第二電涌部的功能與所述的第二發(fā)明的電涌吸收元件中的相同。因此，可以抑制高速信號的反射，在整個寬頻帶實(shí)現(xiàn)頻率特性的平坦的鏡像阻抗。此外使用本發(fā)明的電涌吸收電路的元件，可以實(shí)現(xiàn)小型化。
按照本發(fā)明，可以提供即使對于高速信號，阻抗匹配也優(yōu)異，而且小型的電涌吸收元件。


圖1A和圖1B是表示第一實(shí)施方式的電涌吸收元件的概略立體圖。
圖2是用于說明第一實(shí)施方式的電涌吸收元件的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示圖2所示的電路結(jié)構(gòu)的等效電路的圖。
圖4是表示第一和第二電涌吸收部的等效電路的圖。
圖5是用于說明包括第一實(shí)施方式的電涌吸收元件的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖6是用于說明制造第一實(shí)施方式的電涌吸收元件的工序的流程圖。
圖7是表示第二實(shí)施方式的電涌吸收元件的概略立體圖。
圖8是用于說明包括第二實(shí)施方式的電涌吸收元件的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖9是用于說明第三實(shí)施方式的電涌吸收元件的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖10是表示圖9所示的電路結(jié)構(gòu)的等效電路的圖。
圖11是用于說明包括第三實(shí)施方式的電涌吸收元件的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖12是用于說明第四實(shí)施方式的電涌吸收元件的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是用于說明包括第四實(shí)施方式的電涌吸收元件的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，詳細(xì)說明適合本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，在說明中，具有相同要素和具有相同功能的要素使用相同符號，省略重復(fù)的說明。此外，在說明中，有時使用“上”和“下”的詞，對應(yīng)于各圖的上下方向。
(第一實(shí)施方式)首先根據(jù)圖1A和圖1B，說明第一實(shí)施方式的電涌吸收元件SA1的結(jié)構(gòu)。圖1A和圖1B是表示第一實(shí)施方式的電涌吸收元件的概略立體圖。
如圖1A所示，電涌吸收元件SA1具有素體1、第一輸入端子3、第一輸出端子5、第二輸入端子7、第二輸出端子9、基準(zhǔn)端子11、第一外部導(dǎo)體14和第二外部導(dǎo)體22。
素體1為長方體形狀，例如長度設(shè)定為1.4mm左右，寬度設(shè)定為1.0mm左右，高度設(shè)定為0.5mm左右。
第一輸入端子3、第一輸出端子5、第二輸入端子7、第二輸出端子9、基準(zhǔn)端子11、第一外部導(dǎo)體14和第二外部導(dǎo)體22在素體1的外表面上形成。更具體地說，在第一側(cè)面1a上形成第一輸入端子3和第2輸入端子7，在與第一側(cè)面1a相對的第二側(cè)面1b上形成第一輸出端子5和第二輸出端子9。第一輸入端子3與第一輸出端子5相對，第二輸入端子7與第二輸出端子9相對。
形成兩個基準(zhǔn)端子11，一個基準(zhǔn)端子11配置在第一輸入端子3和第二輸入端子7之間，另一個基準(zhǔn)端子11在第一輸出端子5和第二輸出端子9之間形成。配置在第一和第二輸入端子3、7之間的基準(zhǔn)端子11、以及配置在第一和第二輸出端子5、9之間的基準(zhǔn)端子11在素體1內(nèi)連接。此外，各基準(zhǔn)端子11不是必須在素體1內(nèi)連接。將電涌吸收元件SA1安裝在基板上時，各基準(zhǔn)端子11接地，因此各基準(zhǔn)端子11限于具有接地端子電極的功能，在素體1內(nèi)的基準(zhǔn)端子11之間的連接不是必須的。
在第一端面1c上形成第一外部導(dǎo)體14，在與第一端面1c相對的第二端面1d上形成第二外部導(dǎo)體22。第一外部導(dǎo)體14通過內(nèi)部電極部分42、電涌吸收部30與基準(zhǔn)端子11連接，第二外部導(dǎo)體22通過內(nèi)部電極部分46、電涌吸收部40與基準(zhǔn)端子11連接。
在第一輸入端子3和第二輸入端子7上輸入反相信號，即，輸入互補(bǔ)的差動信號。更具體地說，在第一輸入端子3上輸入正相信號時，在第二輸入端子7上輸入反相信號?；鶞?zhǔn)端子11具有電涌吸收元件SA1的接地端子電極的功能。
素體1具有電感線圈區(qū)域1cn、可變電阻區(qū)域1ci、絕緣區(qū)域1x，將它們疊層。
電感線圈區(qū)域1cn作為電感線圈部具有第一電感線圈部10和第2電感線圈部20。第一電感線圈部10包括第一線圈13、第二線圈15、夾在第一線圈13和第二線圈15之間的第一絕緣層104。第一線圈13和第二線圈15具有敞開一端的大體為矩形的環(huán)狀部分。
第一線圈13的一端在素體1的第一側(cè)面1a上露出，與第一輸入端子3連接。第二線圈15的一端在素體1的第二側(cè)面1b上露出，與第一輸出端子5連接。第二線圈15的另一端與第一線圈13的另一端連接。
第一線圈13的另一端和第二線圈15的另一端在素體1的外表面上露出。更具體地說，第一和第二線圈13、15的另一端在素體1的第一端面1c上露出，第一和第二線圈13、15的露出部分別與第一外部導(dǎo)體14連接。由此，第一線圈13的另一端和第二線圈15的另一端通過第一外部導(dǎo)體14電連接。其中，第一線圈13的另一端和第二線圈15的另一端也可以不通過第一外部導(dǎo)體14，而通過在素體1內(nèi)部形成的通孔導(dǎo)體進(jìn)行連接。
第二電感線圈部20包括第三線圈21、第四線圈23、夾在第三線圈21和第四線圈23之間的第三絕緣層108。此外，第二絕緣層106夾在在第三線圈21和第一電感線圈部10的第二線圈15之間。第三線圈21和第四線圈23具有敞開一端的大體為矩形的環(huán)狀部分。
第三線圈21的一端在素體1的第一側(cè)面1a上露出，與第二輸入端子7連接。第四線圈23的一端在素體1的第二側(cè)面1b上露出，與第二輸出端子9連接。第四線圈23的另一端與第三線圈21的另一端連接。
第三線圈21的另一端和第四線圈23的另一端在素體1的外表面上露出。更具體地說，第三和第四線圈21、23的另一端在素體1的第二端面1d上露出，第三和第四線圈21、23的露出部與第二外部導(dǎo)體22連接。由此，第三線圈21的另一端和第四線圈23的另一端通過第二外部導(dǎo)體22電連接。此外，第三線圈21和第四線圈23也可以不通過外部導(dǎo)體22，而通過在素體1內(nèi)部形成的通孔導(dǎo)體進(jìn)行連接。
如上所述，第一線圈13具有敞開一端的大體為矩形的環(huán)狀部分。下面如圖1B所示，將由該環(huán)狀部分包圍的大體為矩形的區(qū)域稱為第一線圈13的內(nèi)部區(qū)域(第一線圈內(nèi)的區(qū)域)13a。關(guān)于第二～第四線圈15、21、23也一樣，將由環(huán)狀部分包圍的區(qū)域稱為第二～第四線圈15、21、23的內(nèi)部區(qū)域15a、21a、23a。
第一線圈13的內(nèi)部區(qū)域13a、第二線圈15的內(nèi)部區(qū)域15a、第三線圈21的內(nèi)部區(qū)域21a、第四線圈23的內(nèi)部區(qū)域23a從線圈的疊層方向看，即，從第一～第四線圈13、15、21、23的疊層方向看，配置成至少一部分重疊。在本實(shí)施方式中，第一～第四線圈13、15、21、23的內(nèi)部區(qū)域13a、15a、21a、23a整體相互重疊。此外，為了進(jìn)行有效的正的磁耦合，重疊部分的面積優(yōu)選第一～第四線圈13、15、21、23的內(nèi)部區(qū)域13a、15a、21a、23a各自的面積約為50％以上。
在第一和第二輸入端子3、7上附加差動信號的情況下，第一～第四線圈13、15、21、23配置成在第一～第四線圈13、15、21、23中產(chǎn)生的磁場的方向?yàn)橄嗤姆较颉?br> 更具體地說，在第一輸入端子3上輸入正相信號，并在第二輸入端子7上輸入反相信號的情況下，第一～第四線圈13、15、21、23配置成從線圈疊層方向看電流在箭頭A的方向流動，即在屬于逆時針的方向流動。若電流在箭頭A的方向流動，在第一～第四線圈13、15、21、23的內(nèi)部區(qū)域13a、15a、21a、23a中在箭頭E方向分別產(chǎn)生磁場。由于第一～第四線圈13、15、21、23的內(nèi)部區(qū)域13a、15a、21a、23a相互重疊，第一～第四線圈13、15、21、23相互使磁場增強(qiáng)。將這樣相互增強(qiáng)磁場的狀態(tài)稱為“正的磁耦合狀態(tài)”。
可變電阻區(qū)域1ci包括第一電涌吸收部30和第二電涌吸收部40。第一和第二電涌吸收部30、40是可變電阻。第一電涌吸收部30具有與第一外部導(dǎo)體14連接的第一內(nèi)部電極31、與基準(zhǔn)端子11連接的第二內(nèi)部電極32、夾在第一內(nèi)部電極31和第二內(nèi)部電極32之間的第一電涌吸收層100。
第一內(nèi)部電極31包括第一電極部分41和第二電極部分42。第二電極部分42以從第一電極部分41露出到素體1的第一端面1c上的方式被引出，具有作為引出導(dǎo)體的功能。在第一端面1c上露出的第二電極部分42與第一外部導(dǎo)體14連接。第一電極部分41通過第二電極部分42與第一外部導(dǎo)體14電連接。
第二內(nèi)部電極32包括第一電極部分43和第二電極部分44。第二電極部分44以從第一電極部分43露出到素體1的第一側(cè)面1a上的方式被引出，具有作為引出導(dǎo)體的功能。在第一側(cè)面1a上露出的第二電極部分44與基準(zhǔn)端子11連接。第一電極部分43通過第二電極部分44與基準(zhǔn)端子11電連接。
第二電涌吸收部40具有與第二外部導(dǎo)體22連接的第三內(nèi)部電極33、與基準(zhǔn)端子11連接的第四內(nèi)部電極34、夾在第三內(nèi)部電極33和第四內(nèi)部電極34之間的第二電涌吸收層102。
第三內(nèi)部電極33包括第一電極部分45和第二電極部分46。第二電極部分46以從第一電極部分45露出到素體1的第二端面1d上的方式被引出，具有作為引出導(dǎo)體的功能。在第二端面1d上露出的第二電極部分46與第二外部導(dǎo)體22連接。第一電極部分45通過第二電極部分46與第二外部導(dǎo)體22電連接。
第四內(nèi)部電極34包括第一電極部分48和第二電極部分49。第二電極部分49以從第一電極部分48露出到素體1的第二側(cè)面1b上的方式被分別引出，具有作為引出導(dǎo)體的功能。在第二側(cè)面1b上露出的第二電極部分49與基準(zhǔn)端子11連接。第一電極部分48通過第二電極部分49與基準(zhǔn)端子11電連接。
電感線圈區(qū)域1cn由以ZnO為主要成分的陶瓷材料構(gòu)成。構(gòu)成電感線圈區(qū)域1cn的半導(dǎo)體陶瓷材料除了ZnO以外，作為添加物也可以含有稀土類(例如Pr)、K、Na、Cs、Rb等的金屬元素。其中特別優(yōu)選添加稀土類。通過添加稀土類，易于減小電感線圈區(qū)域1cn和可變電阻區(qū)域1ci的體積變化率的差。
此外，以提高與可變電阻區(qū)域1ci的接合性為目的，在電感線圈區(qū)域1cn中還可以包含Cr、Ca和Si。在電感線圈區(qū)域1cn中包含的這些金屬元素可以以金屬單體和氧化物等各種形態(tài)存在。包含在電感線圈區(qū)域1cn中的添加物的適宜的含量優(yōu)選在該電感線圈區(qū)域1cn中包含的ZnO的總量中，在0.02mol％以上、2mol％以下。這些金屬元素的含量例如可以用感應(yīng)耦合高頻等離子體發(fā)光分析裝置(ICP)進(jìn)行測定。
電感線圈區(qū)域1cn實(shí)際不含有在可變電阻區(qū)域1ci包含的Co。其中“實(shí)際不含有”狀態(tài)是指在形成電感線圈區(qū)域1cn時，作為原料有意不含有時的狀態(tài)(重量％在1％以下)。例如通過從可變電阻區(qū)域1ci向電感線圈區(qū)域1cn的擴(kuò)散等，并非有意地含有這些元素的情況下，屬于“實(shí)際不含有”狀態(tài)。其中，以提高特性等為目的，電感線圈區(qū)域1cn也可以含有其他的金屬元素。作為在第一～第四線圈13、15、21、23中包含的導(dǎo)電材料，沒有特別的限定，優(yōu)選Pd或Ag-Pd合金構(gòu)成的材料。
可變電阻區(qū)域1ci由以ZnO為主要成分的半導(dǎo)體陶瓷材料構(gòu)成。在此陶瓷材料中作為添加物，為選自稀土類和Bi的至少一種元素，還含有Co。即，可變電阻區(qū)域1ci由在施加閾值以上的電壓的情況下，電阻值急劇減小的半導(dǎo)體陶瓷材料構(gòu)成，除了稀土類還含有Co?？勺冸娮鑵^(qū)域1ci由這樣的材料構(gòu)成，因此，在可變電阻區(qū)域1ci含有的第一電涌吸收部30中，其接地電壓比輸入到第一輸入端子的信號的電壓高。第一和第二電涌吸收部30、40的第一和第二電涌吸收層100、102用與可變電阻區(qū)域1ci相同的材料形成。
因此，第一和第二電涌吸收層100、102具有優(yōu)異的電壓非線性特性，即具有可變電阻特性，而且具有高的介電常數(shù)(ε)。構(gòu)成可變電阻區(qū)域1ci的半導(dǎo)體陶瓷材料作為添加物，也可以含有Al。在含Al的情況下，可變電阻區(qū)域1ci變成低電阻。作為添加物含有的稀土類可以是Pr。
作為這些添加物的金屬元素在可變電阻區(qū)域1ci中，可以以金屬單體和氧化物等的方式存在。此外，以提高特性為目的，可變電阻區(qū)域1ci作為添加物還可以含有上述以外的金屬元素等(例如Cr、Ca、Si、K等)。作為在第一～第四內(nèi)部電極31、32、33、34中含有的導(dǎo)電材料，沒有特別的限定，優(yōu)選Pd或Ag-Pd合金構(gòu)成的材料。
絕緣區(qū)域1x的構(gòu)成材料沒有特別的限定，可以使用各種陶瓷材料等。從減少從可變電阻區(qū)域1ci上剝離的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選與可變電阻區(qū)域1ci相同的，含有ZnO為主要成分的材料。
第一和第二輸入端子3、7、第一和第二輸出端子5、9、基準(zhǔn)端子11、以及第一和第二外部導(dǎo)體14、22優(yōu)選由與構(gòu)成第一～第四線圈13、15、21、23和第一～第四內(nèi)部電極31、32、33、34的Pd等金屬可以良好的電連接的金屬材料構(gòu)成。例如Ag是與由Pd構(gòu)成的第一～第四線圈13、15、21、23和第一～第四內(nèi)部電極31、32、33、34可以良好的電連接的金屬材料，而且與素體1的端面的粘接性能良好，適合作為外部電極用的材料。
在第一和第二輸入端子3、7、第一和第二輸出端子5、9、基準(zhǔn)端子11、以及第一和第二外部導(dǎo)體14、22的表面上，依次形成鍍Ni層(省略圖示)和鍍Sn層(省略圖示)等。通過形成這樣的鍍層，主要是將電涌吸收元件SA1用焊錫反流(solder reflow)搭載在基板等上時，可以使焊錫耐熱性能和焊錫熔濕性提高。
下面根據(jù)圖2和圖3，對具有上述結(jié)構(gòu)的電涌吸收元件SA1的電路(電涌吸收電路)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2是用于說明第一實(shí)施方式的電涌吸收元件的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示圖2所示的電路結(jié)構(gòu)的等效電路的圖。
如圖2所示，第一電涌吸收部30連接在第一線圈13和第二線圈15的第一接點(diǎn)(第一外部導(dǎo)體14)和基準(zhǔn)端子11之間。第二電涌吸收部40連接在第三線圈21和第四線圈23的第二接點(diǎn)(第二外部導(dǎo)體22)和基準(zhǔn)端子11之間。
第一電感線圈部10連接在第一輸入端子3和第一輸出端子5之間。第二電感線圈部20連接在第二輸入端子7和第二輸出端子9之間。第一線圈13卷曲起點(diǎn)在第一輸入端子3一側(cè)。第二線圈15的卷曲起點(diǎn)在與第一線圈13連接的一側(cè)(在本實(shí)施方式中為外部導(dǎo)體14一側(cè))。第三線圈21的卷曲起點(diǎn)為與第四線圈23連接的一側(cè)(在本實(shí)施方式中為外部導(dǎo)體22一側(cè))。第四線圈23的卷曲起點(diǎn)為第二輸出端子9一側(cè)。如上所述，第一～第四線圈13、15、21、23相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
如圖3所示，第一電感線圈部10可以變換成第一電感成分90、第二電感成分91和第三電感成分92。第一電感成分90和第二電感成分91串聯(lián)在第一輸入端子3和第一輸出端子5之間。第三電感成分92連接在串聯(lián)的第一電感成分90和第二電感成分91的接點(diǎn)和第一電涌吸收部30之間。
第二電感線圈部20可以變換成第四電感成分95、第五電感成分96和第六電感成分97。第四電感成分95和第五電感成分96串聯(lián)在第二輸入端子7和第二輸出端子9之間。第六電感成分97連接在串聯(lián)的第四電感成分95和第五電感成分96的接點(diǎn)和第二電涌吸收部40之間。
其中，設(shè)第一～第四線圈13、15、21、23的感應(yīng)系數(shù)分別為Lz，設(shè)第一線圈13和第二線圈15之間、第三線圈21和第4線圈23之間的耦合系數(shù)分別為Kz，設(shè)第一線圈13和第三線圈21之間、第二線圈15和第4線圈23之間的耦合系數(shù)分別為Kc，第一、第二、第四、第五電感成分90、91、95、96的感應(yīng)系數(shù)為(1+Kz+Kc)Lz，第三和第六電感成分92、97的感應(yīng)系數(shù)為-KzLz。
如圖3所示，第一電涌吸收部30可以變換成并聯(lián)在第三電感成分92和基準(zhǔn)端子11之間的可變電阻93和雜散電容成分94。第二電涌吸收部40可以變換成并聯(lián)在第六電感成分97和基準(zhǔn)端子11之間的可變電阻98和雜散電容成分99?？勺冸娮?3、98通常電阻值大，一旦附加高壓的電涌，電阻值變小。在第一和第二電涌吸收部30、40中，對于小振幅的高速信號，可以僅近似于雜散電容成分94、99。
圖3所示的電涌吸收元件SA1的鏡像阻抗Zdin用下述(1)式表示。其中第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電容成分94、99的電容分別設(shè)為Cz。
Zdin=8(1+Kz+Kc)Lz·{1-1/2ω2LzCz(1-Kz+Kc)}Cz...(1)]]>在(1)式中，如設(shè)定耦合系數(shù)Kz、Kc，使其滿足下述(2)式，鏡像阻抗Zdin與頻率無關(guān)。在下述(2)式中設(shè)定了耦合系數(shù)Kz、Kc的基礎(chǔ)上，如設(shè)定感應(yīng)系數(shù)Lz，使其滿足下述(3)式，可以使鏡像阻抗Zdin與電涌吸收元件SA1插入的信號線的特性阻抗Zdo匹配。
Kz-Kc＝1 (2)Lz=Zd02Cz8(1+Kz+Kc)...(3)]]>從上述(2)式和(3)式可以看出，由于任意選擇耦合系數(shù)Kz、Kc，所以可以進(jìn)行自由度高的電路設(shè)計。
由于第一～第四線圈13、15、21、23相互具有正的磁耦合狀態(tài)，所以耦合系數(shù)Kz、Kc為正值。因此，與在第一～第四線圈13、15、21、23沒有正的磁耦合狀態(tài)的情況下相比，即，與耦合系數(shù)Kz、Kc都為零(zero)的情況相比，從上述(2)式可以看出，可以減小感應(yīng)系數(shù)Lz。因此，可以縮短第一～第四線圈13、15、21、23的長度。由此，根據(jù)本實(shí)施方式，可以使電涌吸收元件小型化。
但是，如圖4所示，第一和第二電涌吸收部30、40也包含雜散電感成分62、67?？勺冸娮?3、98的電阻值在通常的狀態(tài)下大，一旦附加高壓電涌就變小?？墒牵捎陔s散電容成分94、99和雜散電感成分62、67存在，在作為輸入信號使用高速信號的半導(dǎo)體設(shè)備的輸入側(cè)增加電涌吸收元件SA1的情況下，雜散電容成分94、99和雜散電感成分62、67往往會造成高速信號的惡化。因此，為了在使用高速信號的電路中使用電涌吸收元件SA1，優(yōu)選不僅減小雜散電容成分94、99的影響，也要減小雜散電感成分62、67的影響。
從圖3所示的等效電路中也可以看出，如利用具有負(fù)感應(yīng)系數(shù)的第三和第六電感成分92、97，可以消除第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電感成分62、67。因此，即使在電涌吸收元件SA1中包含雜散電容成分94、99和雜散電感成分62、67，也可以使鏡像阻抗Zdin與特性阻抗Zdo匹配。其中，設(shè)雜散電感成分62、67的感應(yīng)系數(shù)為Le，由于鏡像阻抗Zdin用下述(4)式表示，如設(shè)定成各系數(shù)滿足下述(5)式，則也可以消除第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電感成分62、67。
Zdin=8(1+Kz+Kc)LzCz·{1-1/2ω2LzCz(1-Kz+Kc+2LeLz)}...(4)]]>Kz-Kc-2LeLz=1...(5)]]>由此，根據(jù)本實(shí)施方式，可以使電涌吸收元件SA1成為從高壓的靜電保護(hù)半導(dǎo)體設(shè)備，并且相對高速信號阻抗匹配良好的電涌吸收元件。通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，采用本實(shí)施方式的電涌吸收元件可以使鏡像阻抗Zdin和特性阻抗Zdo以±10％以內(nèi)的誤差進(jìn)行匹配。
下面對第一實(shí)施方式的電涌吸收元件中包含的素體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的說明。圖5是用于說明第一實(shí)施方式的電涌吸收元件中包含的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
如圖5所示，素體1為從下方依次疊層絕緣體層29、第一電涌吸收部30和第二電涌吸收部40、絕緣體層28、第二電感線圈部20、第一電感線圈部10、保護(hù)層50的結(jié)構(gòu)。
保護(hù)層50是由陶瓷材料構(gòu)成的層，保護(hù)第一電感線圈部10和第二電感線圈部20。保護(hù)層50的構(gòu)成材料沒有特別的限定，可以使用各種陶瓷材料等，但從減少剝離的觀點(diǎn)，優(yōu)選與電感線圈層17、19、25、27相同，使用包含ZnO為主要成分的材料。
第一電感線圈部10的第一線圈13在電感線圈層17上形成，第二線圈15在電感線圈層19上形成。第二電感線圈部20的第三線圈21在電感線圈層25上形成，第四線圈23在電感線圈層27上形成。電感線圈層17具有作為圖1A、圖1B所示的第一絕緣層104的功能，電感線圈層19具有作為第二絕緣層106的功能，電感線圈層25具有作為第三絕緣層108的功能。電感線圈層17、19、25、27使用以ZnO為主要成分的陶瓷材料構(gòu)成。第一～第四線圈13、15、21、23通過形成的電感線圈層17、19、25、27，形成圖1A、圖1B所示的電感線圈區(qū)域1cn。
不形成內(nèi)部導(dǎo)體的多個絕緣體層(虛設(shè)層)28位于第一和第二電感線圈部10、20與第一和第二電涌吸收部30、40之間。絕緣體層28的構(gòu)成材料沒有特別的限定，可以使用各種陶瓷材料，但從減少剝離的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選與電感線圈層17、19、25、27和電涌吸收層35、37相同，使用包含ZnO為主要成分的材料。
第一電涌吸收部30的第一內(nèi)部電極31和第二電涌吸收部40的第三內(nèi)部電極33在可變電阻層35上形成。第一電涌吸收部30的第二內(nèi)部電極32和第二電涌吸收部40的第四內(nèi)部電極34在可變電阻層37上形成?？勺冸娮鑼?5夾在第一內(nèi)部電極31和第二內(nèi)部電極32之間的部分具有圖1A、圖1B所示的第一電涌吸收層100的功能，夾在第三內(nèi)部電極33和第四內(nèi)部電極34之間的部分具有第二電涌吸收層102的功能。可變電阻層35、37由以ZnO為主要成分的半導(dǎo)體陶瓷材料構(gòu)成。該半導(dǎo)體陶瓷材料中還可以含有Co。
此外，不形成內(nèi)部導(dǎo)體的絕緣體層也可以位于可變電阻層35和可變電阻層37之間?？勺冸娮鑼?5、37由以ZnO為主要成分的陶瓷材料構(gòu)成。利用形成有第一～第四內(nèi)部電極31、32、33、34的可變電阻層35、37，形成圖1A、圖1B所示的可變電阻區(qū)域1ci。
下面參照圖6對制造第一實(shí)施方式的電涌吸收元件SA1的方法進(jìn)行說明。圖6是用于說明制造第一實(shí)施方式的電涌吸收元件的工序的流程圖(flowchart)。
在制造電涌吸收元件SA1中，首先制造包括作為電感線圈層17、19、25、27和可變電阻層35、37的原料的陶瓷材料的漿料(paste)(步驟S101)。具體來說，形成可變電阻層35、37用的漿料可以如下配制對于主要成分的ZnO，以焙燒后形成期望的含量的方式，加入選自稀土類(例如Pr)和Bi的至少一種元素和Co作為添加物，還可以根據(jù)需要加入Al、Cr、Ca、Si、K等，通過添加粘合劑(binder)等后混合。這種情況下的金屬元素例如可以作為氧化物添加。
形成電感線圈層17、19、25、27用的漿料可以如下配制對于主要成分的ZnO，作為添加物根據(jù)需要加入稀土類、Bi等的金屬元素，再在它們中添加粘合劑等后混合。在形成電感線圈層17、19、25、27用的漿料中，與形成可變電阻層35、37用的漿料不同，不添加Co。上述金屬元素例如可以以氧化物、草酸鹽、碳酸鹽等的化合物的形式添加。這種情況下，調(diào)整化合物的添加量，使在進(jìn)行后述的焙燒后的素體1中，金屬元素成為上述期望的含量。
將制造的漿料用刮漿刀法(doctor blade method)等涂布在塑料薄膜(plastic film)等上，然后使它干燥，形成由陶瓷材料(ceramic material)構(gòu)成的印刷電路基板(grease sheet)(步驟S102)。由此，得到形成電感線圈層17、19、25、27用的印刷電路基板(下面稱為“電感線圈基板”(inductaor sheet))和形成可變電阻層35、37用的印刷電路基板(下面稱為“可變電阻基板”(varistor sheet))各自需要的張數(shù)。在形成上述印刷電路基板中，也可以將塑料薄膜等在涂敷、干燥后馬上從各基板上剝離，也可以在后述的疊層前剝離。此外，在形成印刷電路基板的工序中，使用與電感線圈基板和可變電阻基板相同的方法，做成形成含ZnO的絕緣體層28、29和保護(hù)層50用的印刷電路基板。
然后在電感線圈基板或可變電阻基板上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，使得形成第一～第四線圈13、15、21、23或第一～第四內(nèi)部電極31、32、33、34的導(dǎo)體漿料分別在基板上成為期望的圖案(步驟S103)。由此，得到設(shè)置具有期望圖案的導(dǎo)體漿料層的各基板。例如，作為導(dǎo)體漿料可以舉出的有含有以Pd或Ag-Pd合金為主要成分的導(dǎo)體漿料。
然后，依次疊層絕緣體層29和在第一～第四內(nèi)部電極31、32、33、34上設(shè)置有分別對應(yīng)的導(dǎo)體漿料層的可變電阻基板(步驟S104)。接著，在其上面，依次疊層絕緣體層28和在第一～第四線圈13、15、21、23上設(shè)置有分別對應(yīng)的導(dǎo)體漿料層的電感線圈基板(步驟S105)。在這些疊層結(jié)構(gòu)上，還重疊保護(hù)層50形成用的印刷電路基板，通過將它們壓合，得到作為素體1的前體的疊層體。
其后，將得到的疊層體切斷成具有期望尺寸(size)的基片(chip)單位，然后在規(guī)定溫度(例如1000～1400℃)下焙燒該基片，得到素體1(步驟S106)。接著，使Li從得到的素體1的表面向其內(nèi)部擴(kuò)散。在使Li化合物附著在得到的素體1的表面上后，進(jìn)行熱處理。在附著Li化合物時可以使用密閉旋轉(zhuǎn)釜。作為Li化合物沒有特別的限定，是通過熱處理，Li可以從素體1的表面擴(kuò)散到第一～第四線圈13、15、21、23和第一～第四內(nèi)部電極31、32、33、34附近的化合物，可以舉出的有例如Li的氧化物、氫氧化物、氯化物、硝酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽和草酸鹽等。此外，在電涌吸收元件SA1的制造中，該Li擴(kuò)散工序不是必須的。
然后在此已擴(kuò)散Li的素體1的側(cè)面上，在轉(zhuǎn)印以銀為主要成分的漿劑后燒結(jié)，然后再通過施鍍分別形成第一和第二輸入端子3、7、第一和第二輸出端子5、9、基準(zhǔn)端子11、第一和第二外部導(dǎo)體14、22，得到電涌吸收元件SA1(步驟S107)。施鍍可以進(jìn)行電鍍，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。
如上所述，在本第一實(shí)施方式中，將反相信號輸入至第一和第二輸入端子3、7。在將信號輸入第一輸入端子3中的情況下，由于第一電涌吸收部30的鉗位電壓設(shè)定的高于輸入的信號的電壓，所以將第一電涌吸收部30看成是高電阻。其結(jié)果，信號通過第一線圈13和第二線圈15傳遞到第一輸出端子5。在輸入第一輸入端子3中的信號中包括電涌的情況下，由于電涌的高電壓超過第一電涌吸收部30的鉗位電壓，所以被鉗位在基準(zhǔn)端子11。
此外，將與輸入第一輸入端子3的輸入信號反相的信號輸入到第二輸入端子7中的情況下，信號通過第三線圈21和第四線圈23傳遞到第二輸出端子9。在第二輸入端子7中輸入的信號中包括電涌的情況下，由于電涌的高電壓超過第二電涌吸收部40的鉗位電壓，所以被鉗位在基準(zhǔn)端子11。
另一方面，第一線圈13、具有電容成分的第一電涌吸收部30、第二線圈15構(gòu)成T型的低通濾波器。第三線圈21、具有電容成分的第二電涌吸收部40、第四線圈23也構(gòu)成T型的低通濾波器。低通濾波器的鏡像阻抗在信號通過的頻帶是一定的，但在截止頻率以上產(chǎn)生大的變動。由于截止頻率由LC常數(shù)決定，因此，有可能在高速信號中包含的高次諧波成分在阻抗不匹配的情況下反射。為了不使高頻信號反射而進(jìn)行傳遞，優(yōu)選拓寬阻抗匹配的頻帶。
由于鏡像阻抗具有與線圈耦合系數(shù)有關(guān)的頻率特性，所以通過分別適當(dāng)設(shè)定第一～第四線圈13、15、21、23之間的耦合系數(shù)，可以得到與頻率無關(guān)的鏡像阻抗Zdin。此外，通過適當(dāng)設(shè)定第一～第四線圈13、15、21、23的感應(yīng)系數(shù)，可以消除第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電容成分的影響。
由此，通過使與頻率無關(guān)、而且消除了第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電容成分的影響的鏡像阻抗和插入有電涌吸收元件的信號線的特性阻抗匹配，可以抑制高速信號的反射，在整個寬頻帶實(shí)現(xiàn)頻率特性平坦的鏡像阻抗。
此外，在本第一實(shí)施方式中，在第一和第二輸入端子上附加了差動信號的情況下，第一、第二、第三和第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。即，在各線圈中產(chǎn)生的磁場相互增強(qiáng)。因此，可以使第一～第四線圈13、15、21、23的實(shí)際有效的電感變大，換句話說，為了得到期望的電感，可以使需要的第一～第四線圈13、15、21、23的尺寸減小。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)電涌吸收元件SA1的小型化。
此外，第一和第二電涌吸收層100、102由可變電阻層37形成，這樣的可變電阻層37由以ZnO為主要成分，含有Co作為添加物的半導(dǎo)體陶瓷材料構(gòu)成。因此，第一和第二電涌吸收層100、102具有優(yōu)異的電壓非線性特性，即具有可變電阻特性，而且具有高的介電常數(shù)。其結(jié)果，在附加的耐壓超過閾值的情況下，使第一和第二電涌吸收部30、40成為可以使大的電涌電壓流入基準(zhǔn)端子11的可變電阻。
在本第一實(shí)施方式中，在第一～第四線圈13、15、21、23之間具有第一～第三絕緣層104、106、108。第一～第三絕緣層104、106、108由電感線圈層17、19、25形成，這樣的電感線圈層17、19、25由以ZnO為主要成分，實(shí)際上不含有Co作為添加物的陶瓷材料構(gòu)成。這樣的材料作為構(gòu)成電感線圈的材料，具有足夠高的電阻率。具體說，作為電感線圈材料，容易具有超過適合的1MΩ的電阻率。因此，夾有第一～第三絕緣層104、106、108的第一～第四線圈13、15、21、23形成更強(qiáng)的磁耦合，能夠發(fā)揮優(yōu)異的電感線圈特性。
此外，第一～第四線圈13、15、21、23從線圈疊層方向看，其內(nèi)部區(qū)域13a、15a、21a、23a相互重疊。因此在使電流流過第一～第四線圈時，可以使第一～第四線圈13、15、21、23磁耦合。此外，第一～第四線圈13、15、21、23在將差動信號附加到第一和第二輸入端子3、7上時，在第一～第四線圈13、15、21、23中產(chǎn)生的磁場方向相同。因此，由于第一～第四線圈13、15、21、23相互具有可靠的正的磁耦合狀態(tài)，所以可以使第一～第四線圈13、15、21、23的感應(yīng)系數(shù)小于第一～第四線圈13、15、21、23沒有正的磁耦合狀態(tài)的情況。其結(jié)果可以可靠地實(shí)現(xiàn)電涌吸收元件的小型化。
在本第一實(shí)施方式中，通過在長方體的素體1的第一側(cè)面1a上形成第一和第二輸入端子3、7，在素體1的第二側(cè)面1b上形成第一和第二輸出端子5、9，可以容易地將第一和第二輸入端子3、7以及第一和第二輸出端子5、9與外部電路連接。由于第一側(cè)面1a和第二側(cè)面1b相面對，所以第一和第二輸入端子3、7以及第一和第二輸出端子5、9容易對應(yīng)，其結(jié)果可以預(yù)先防止端子接錯。
在本第一實(shí)施方式中，在素體1的第一端面1c上形成連接第一線圈13的另一端和第二線圈15的另一端的第一外部導(dǎo)體14，在第二端面1d上形成連接第三線圈21的另一端和第四線圈23的另一端的第二外部導(dǎo)體14。通過使用這樣連接的外部導(dǎo)體，可以容易而且可靠地對第一線圈13和第二線圈15、以及第三線圈21和第四線圈23進(jìn)行連接。
在本第一實(shí)施方式中，基準(zhǔn)端子11配置在第一和第二輸入端子3、7間，以及第一和第二輸出端子5、9之間。這種情況下，由于基準(zhǔn)端子11在素體1的外表面上形成，容易使基準(zhǔn)端子11接地。此外，通過將基準(zhǔn)端子11配置在第一和第二輸入端子3、7間或第一和第二輸出端子5、9之間，可以預(yù)先防止在第一輸入端子3和第二輸入端子7、或第一輸出端子5和第二輸出端子9之間產(chǎn)生無效耦合，防止阻抗匹配惡化。
(第二實(shí)施方式)下面對第二實(shí)施方式的電涌吸收元件SA2進(jìn)行說明。圖7是表示第二實(shí)施方式的電涌吸收元件的概略立體圖。第二實(shí)施方式的電涌吸收元件的電路結(jié)構(gòu)與圖2所示的第一實(shí)施方式的電涌吸收元件SA1的電路結(jié)構(gòu)相同。
如圖7所示，第二實(shí)施方式的電涌吸收元件SA2具有素體1、第一輸入端子3、第二輸入端子7、第一輸出端子5、第二輸出端子9、以及一對基準(zhǔn)端子11。第二實(shí)施方式的電涌吸收元件SA2在沒有外部導(dǎo)體方面與第一實(shí)施方式的電涌吸收元件SA1不同。
電涌吸收元件SA2的素體1呈長方體形，例如長度設(shè)定為1mm左右，寬度設(shè)定為0.5mm左右，高度設(shè)定為0.3mm左右。一對基準(zhǔn)端子11與素體1的第一端面1c和第二端面1d對向、形成。第一輸入端子3和第二輸入端子7在第一側(cè)面1a上形成，第一輸出端子5和第二輸出端子9在與第一側(cè)面1a相對的第二側(cè)面1b上形成。第一輸入端子3和第一輸出端子5以相互相對的方式分別形成。同樣，第二輸入端子7和第二輸出端子9也以相互相面的方式分別形成。
圖8是用于說明第二實(shí)施方式的電涌吸收元件中包含的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。在第二實(shí)施方式的電涌吸收元件SA2中，第一電感線圈部10的第二線圈15和第二電感線圈部20的第四線圈23都在電感線圈層74上形成，第一電感線圈部10的第一線圈13和第二電感線圈部20的第三線圈21都在電感線圈層75上形成，在這方面與第一實(shí)施方式的電涌吸收元件SA1不同。
第一線圈13以其一端在素體1的第一側(cè)面1a露出的方式，引出到電感線圈層75的一邊。第一線圈13的一端與第一輸入端子3連接。第二線圈15的一端以在素體1的第二側(cè)面1b露出的方式，引出到電感線圈層74的一邊。第二線圈15的一端與第一輸出端子5連接。第一線圈13的另一端和第二線圈15的另一端通過通孔導(dǎo)體4連接。
第三線圈21的一端以在素體1的第一側(cè)面1a露出的方式，引出到電感線圈層75的一邊。第三線圈21的一端與第二輸入端子7連接。第四線圈23的一端以在素體1的第二側(cè)面1b露出的方式，引出到電感線圈層74的一邊。第四線圈23的一端與第二輸出端子9連接。第三線圈21的另一端和第四線圈23的另一端通過通孔導(dǎo)體6連接。
在電感線圈層74、75中，第一線圈13的內(nèi)部區(qū)域13a和第二線圈15的內(nèi)部區(qū)域15a，從線圈疊層的方向看相互重疊。第三線圈21的內(nèi)部區(qū)域21a和第四線圈23的內(nèi)部區(qū)域23a，從線圈疊層的方向看也相互重疊。第一線圈13和第三線圈21從線圈疊層方向看，分別包括相互相鄰部分13b、21b。第二線圈15和第四線圈23從線圈疊層方向看，也分別包括相互相鄰部分15b、23b。
將正相信號輸入第一輸入端子3，將反相信號輸入第二輸入端子5的情況下，從線圈疊層方向看，電流在第一和第二線圈13、15上在箭頭B方向流動，即，電流在屬于順時針方向上流動。因此，第一和第二線圈13、15相互使磁場增強(qiáng)。從線圈疊層方向看，電流在第三和第四線圈21、23上在箭頭C方向流動，即，電流在屬于逆時針方向上流動。因此，第三和第四線圈21、23相互使磁場增強(qiáng)。
由于電流在第一和第二線圈13、15中，在箭頭B方向流動，電流在第三和第四線圈21、23中，在箭頭C方向流動，在第一線圈13和第三線圈21的相互相鄰部分13b、21b中電流在同方向流動。在第二線圈15和第四線圈23的相互相鄰部分15b、23b中電流在同方向流動。因此，在第一線圈13和第三線圈21之間、以及在第二線圈15和第四線圈23之間相互使磁場增強(qiáng)。由此，第一～第四線圈13、15、21、23相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
在電涌吸收層65上形成第一電涌吸收部30的第一內(nèi)部電極31和第二電涌吸收部40的第三內(nèi)部電極33。在電涌吸收層67上形成第一電涌吸收部30的第二內(nèi)部電極32和第二電涌吸收部40的第四內(nèi)部電極34。
第一內(nèi)部電極31和第三內(nèi)部電極33分別具有大體為長方形的形狀。第一內(nèi)部電極31通過通孔導(dǎo)體4與第一線圈13的另一端和第二線圈15的另一端電連接。第三內(nèi)部電極33通過通孔導(dǎo)體6與第三線圈21的另一端和第四線圈23的另一端電連接。
第二內(nèi)部電極32和第四內(nèi)部電極34一體化形成。一體化形成的第二和第四內(nèi)部電極32、34具有沿素體1的長度方向延伸的直線型圖案(straight-line pattern)，分別以在素體1的第一和第二端面1c、1d露出的方式引出。第二內(nèi)部電極32和第四內(nèi)部電極34與基準(zhǔn)端子11電連接。
第一內(nèi)部電極31和第二內(nèi)部電極32從線圈疊層方向看，分別包括相互重疊部分31a、32a。因此，在該相互重疊部分31a、32a中夾持的電涌吸收層65的部分具有第一電涌吸收層的功能。第三內(nèi)部電極33和第四內(nèi)部電極34從電涌吸收層65、67的疊層方向看，分別包括相互重疊部分33a、34a。因此，在該相互重疊部分33a、34a中夾持的電涌吸收層65的部分具有第二電涌吸收層的功能。
如上所述，在本第二實(shí)施方式中也與第一實(shí)施方式相同，除了第一和第二電涌吸收部30、40以外，具有第一和第二電感線圈部30、40。第一和第二電涌吸收部30、40動作時，第一和第二電感線圈部10、20也動作。因此，在使第一～第四線圈13、15、21、23間的耦合系數(shù)和第一～第四線圈13、15、21、23的感應(yīng)系數(shù)為適當(dāng)值的情況下，可以得到與頻率無關(guān)的鏡像阻抗Zdin，并且可以使鏡像阻抗和特性阻抗匹配。
(第三實(shí)施方式)下面對第三實(shí)施方式的電涌吸收元件進(jìn)行說明。圖9是用于說明第三實(shí)施方式的電涌吸收元件的電路(電涌吸收電路)結(jié)構(gòu)的圖。圖10是表示圖9所示的電路結(jié)構(gòu)的等效電路的圖。第三實(shí)施方式的電涌吸收元件SA3的電路結(jié)構(gòu)在具有第一電容器60和第二電容器70方面，與圖2所示的第一實(shí)施方式的電涌吸收元件SA1和第二實(shí)施方式的電涌吸收元件SA2的電路結(jié)構(gòu)不同。
如圖9和圖10所示，第一電容器60夾在第一輸入端子3和第一輸出端子5之間。第一電容器60的一端與第一輸入端子3連接，另一端與第一輸出端子5連接。第二電容器70夾在第二輸入端子7和第二輸出端子9之間。第二電容器70的一端與第二輸入端子7連接，另一端與第一輸出端子9連接。
圖9所示的電涌吸收元件SA3的鏡像阻抗Zdin用下述(6)式表示。其中分別設(shè)定第一和第二電容器60、70的電容為Cs。
Zdin=8(1+KZ+Kc)LzCz·1-1/2ω2LzCz(1-KZ+Kc)1-2ω2LzCs(1+Kz+Kc)...(6)]]>在(6)式中，如設(shè)定第一和第二電容器60、70的電容Cs滿足下述(7)式，鏡像阻抗Zdin與頻率無關(guān)。在下述(7)式中設(shè)定的第一和第二電容器60、70的電容Cs的基礎(chǔ)上，如以下述(8)式的方式設(shè)定各內(nèi)部導(dǎo)體的感應(yīng)系數(shù)Lz，可以使鏡像阻抗Zdin和特性阻抗Zdo匹配。
Cs=Cz(1-Kz+Kc)4(1+Kz+Kc)...(7)]]>Lz=Zd02Cz8(1+Kz+Kc)...(8)]]>從上述(7)式和(8)式可以看出，由于任意選擇耦合系數(shù)Kz，可以自由度高的設(shè)計電路。
可是，為了在使用高速信號的電路中使用電涌吸收元件SA3，優(yōu)選不僅減小圖10所示的雜散電容成分94、99的影響，而且要減小圖4所示的第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電感成分62、67的影響。如利用具有負(fù)感應(yīng)系數(shù)的第三電感成分92、97，從圖10所示的等效電路可以看出，可以消除第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電感成分62、67，從外觀上，變得與磁耦合變小的狀態(tài)相同。為此，優(yōu)選耦合系數(shù)Kz、Kc和感應(yīng)系數(shù)Lz保持原狀，使第一和第二電容器60、70的電容Cs滿足下述(9)式。
Cs=1-Kz+Kc+2Le/Lz4(1+Kz+Kc)Cz...(9)]]>但是，KzLz≥Le。如上設(shè)計，在電涌吸收元件SA3中即使含有雜散電容成分94、99和雜散電感成分62、67，也能更可靠地使鏡像阻抗Zdin和特性阻抗Zdo匹配。
下面對第三實(shí)施方式的電涌吸收元件包含的素體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖11是用于說明第三實(shí)施方式的電涌吸收元件包含的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。第三實(shí)施方式的電涌吸收元件SA3在具有第一電容器60和第二電容器70方面，與第二實(shí)施方式的電涌吸收元件SA2不同。
第三實(shí)施方式的電涌吸收元件SA3與圖7所示的電涌吸收元件SA2相同，具有素體1、第一輸入端子3、第一輸出端子5、第二輸入端子7、第二輸出端子9、以及基準(zhǔn)端子11。如圖11所示，素體1為從下方依次疊層第一和第二電涌吸收部30、40、第一和第二電感線圈部10、20、第一和第二電容器60、70、保護(hù)層50的結(jié)構(gòu)。第一和第二電涌吸收部30、40、第一和第二電感線圈部10、20、保護(hù)層50的結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施方式的電涌吸收元件SA2相同。
第一電容器60具有與第一輸入端子3連接的第五內(nèi)部電極71、與第一輸出端子5連接的第六內(nèi)部電極72、夾在第五內(nèi)部電極71和第六內(nèi)部電極72之間的第一絕緣層。第五內(nèi)部電極71在絕緣層64上形成，第六內(nèi)部電極72在絕緣層66上形成。絕緣層64中夾在第五內(nèi)部電極71和第六內(nèi)部電極72之間的部分為第一絕緣層。
第五內(nèi)部電極71包括第一電極部分71a、第二電極部分71b。第一電極部分71a大體為矩形。第二電極部分71b以從第一電極部分71a露出到素體1的第一側(cè)面1a的方式被引出，與第一輸入端子3連接。第一電極部分71a通過第二電極部分71b與第一輸入端子3電連接。第一電極部分71a和第二電極部分71b一體化形成。
第六內(nèi)部電極72包括第一電極部分72a和第二電極部分72b。第一電極部分72a從絕緣層64、66的疊層方向看，與第五內(nèi)部電極71的第一電極部分71a相互重疊。第一電極部分72a大體為矩形。第二電極部分72b以從第一電極部分72a露出到素體1的第二側(cè)面1b的方式被引出，與第一輸出端子5連接。第一電極部分72a通過第二電極部分72b與第一輸出端子5電連接。第一電極部分72a和第二電極部分72b一體化形成。
第二電容器70具有與第二輸入端子7連接的第七內(nèi)部電極73、與第二輸出端子9連接的第八內(nèi)部電極76、夾在第七內(nèi)部電極73和第八內(nèi)部電極76之間的第二絕緣層。第七內(nèi)部電極73在絕緣層64上形成，第八內(nèi)部電極76在絕緣層66上形成。絕緣層64中夾在第七內(nèi)部電極73和第八內(nèi)部電極76之間的部分為第二絕緣層。
第七內(nèi)部電極73包括第一電極部分73a、第二電極部分73b。第一電極部分73a從絕緣層64、66的疊層方向看，與后述的第八內(nèi)部電極76的第一電極部分76a相互重疊。第一電極部分73a大體為矩形。第二電極部分73b以從第一電極部分73a露出到素體1的第一側(cè)面1a的方式被引出，與第二輸入端子7連接。第一電極部分73a通過第二電極部分73b與第二輸入端子7電連接。第一電極部分73a和第二電極部分73b一體化形成。
第八內(nèi)部電極76包括第一電極部分76a、第二電極部分76b。第一電極部分76a從絕緣層64、66的疊層方向看，與第七內(nèi)部電極73的第一電極部分73a相互重疊。第一電極部分76a大體為矩形。第二電極部分76b以從第一電極部分76a露出到素體1的第二側(cè)面1b的方式被引出，與第二輸出端子9連接。第一電極部分76a通過第二電極部分76b與第二輸出端子9電連接。第一電極部分76a和第二電極部分76b一體化形成。
絕緣層64、66是分別由陶瓷材料構(gòu)成的層。絕緣層64、66的構(gòu)成材料沒有特別的限定，可以使用各種陶瓷材料，但從減少剝離的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選與電感線圈層74、75相同，使用含以ZnO為主要成分的材料。
如上所述，在本第三實(shí)施方式中，除了具有第一和第二電涌吸收部30、40、第一和第二電感線圈部10、20以外，具有第一和第二電容器60、70。在第一和第二電涌吸收部30、40動作時，第一和第二電感線圈部10、20和第一和第二電容器60、70也動作。第一和第二電容器60、70具有與第一線圈13和第2線圈15的磁耦合、以及與第三線圈21和第四線圈23的磁耦合相同的作用。因此，在使第一和第二電容器60、70的電容值為適當(dāng)值的情況下，可以使第一～第四線圈13、15、21、23間的耦合系數(shù)變得靈活。
此外，由于第一～第四線圈13、15、21、23相互具有正的磁耦合狀態(tài)，所以與第一～第四線圈13、15、21、23沒有正的磁耦合狀態(tài)相比，第一～第四線圈13、15、21、23的長度可以縮短。
此外，由于第一和第二電容器60、70可以由第五～第八內(nèi)部電極71、72、73、76和絕緣體層64疊層而形成，所以形成容易。
(第四實(shí)施方式)下面對第四實(shí)施方式的電涌吸收元件進(jìn)行說明。圖12是用于說明第四實(shí)施方式的電涌吸收元件的電路(電涌吸收電路)結(jié)構(gòu)的圖。
在第四實(shí)施方式的電涌吸收元件SA4中，在第一線圈13和第二線圈15之間、以及在第三線圈21和第四線圈23之間，相互難以受到產(chǎn)生的磁場的影響。即，在第一線圈13和第二線圈15之間、以及在第三線圈21和第四線圈23之間，磁耦合非常小，在它們這兩個線圈之間實(shí)質(zhì)上相互對特性沒有影響。在第一線圈13和第二線圈15之間、以及在第三線圈21和第四線圈23之間的耦合系數(shù)不特別限定于相互不影響的限度，優(yōu)選使其為0.01以下。
在這樣的電路中，可以將前述(6)式中的耦合系數(shù)Kz實(shí)質(zhì)上看成零。因此，電涌吸收元件SA4的鏡像阻抗Zdin用下述(10)式表示。
Zdin=8(1+Kc)LzCz·1-1/2ω2LzCz(1+Kc)1-2ω2LzCs(1+Kc)...(10)]]>在上述(10)式中，如設(shè)定第一和第二電容器60、70的電容Cs滿足下述(11)式，鏡像阻抗Zdin與頻率無關(guān)。在下述(11)式中設(shè)定的第一和第二電容器60、70的電容Cs的基礎(chǔ)上，如以下述(12)式的方式設(shè)定各內(nèi)部導(dǎo)體的感應(yīng)系數(shù)Lz，可以使鏡像阻抗Zdin和特性阻抗Zdo匹配。
Cs=Cz4...(11)]]>Lz=Zd02Cz8(1+Kc)...(12)]]>下面根據(jù)圖13對第四實(shí)施方式的電涌吸收元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖13是用于說明第四實(shí)施方式的電涌吸收元件包含的素體的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。第四實(shí)施方式的電涌吸收元件涉及第一電感線圈部10和第二電感線圈部20的結(jié)構(gòu)，與第三實(shí)施方式的電涌吸收元件SA3不同。
第四實(shí)施方式的電涌吸收元件SA4與圖7所示的電涌吸收元件SA2相同，具有素體1、第一輸入端子3、第一輸出端子5、第二輸入端子7、第二輸出端子9、和基準(zhǔn)端子11。
如圖13所示，第一～第四線圈13、15、21、23在電感線圈層80上形成。將電感線圈層80和電感線圈層82疊層。在電感線圈層82上形成連接第一線圈13和第二線圈15的內(nèi)部導(dǎo)體83、連接第三線圈21和第四線圈23的內(nèi)部導(dǎo)體84。
第一線圈13的一端以在第一側(cè)面1a露出的方式被引出，與第一輸入端子3連接。第一線圈13的另一端通過通孔導(dǎo)體85，與在電感線圈層82上形成的內(nèi)部導(dǎo)體83的一端連接。第二線圈15的一端以在第二側(cè)面1b露出的方式被引出，與第一輸出端子5連接。第二線圈15的另一端通過通孔導(dǎo)體86，與在電感線圈層82上形成的內(nèi)部導(dǎo)體83的另一端連接。
第三線圈21的一端以在第一側(cè)面1a露出的方式被引出，與第二輸入端子7連接。第三線圈21的另一端通過通孔導(dǎo)體87，與在電感線圈層82上形成的內(nèi)部導(dǎo)體84的一端連接。第四線圈23的一端以在第二側(cè)面1b露出的方式被引出，與第二輸出端子9連接。第四線圈23的另一端通過通孔導(dǎo)體88，與在電感線圈層82上形成的內(nèi)部導(dǎo)體84的另一端連接。
第一線圈13和第三線圈21分別包括從線圈疊層方向看相互相鄰部分13c、21c。第二線圈15和第四線圈23分別包括從線圈疊層方向看相互相鄰部分15c、23c。第一線圈13和第二線圈15分別包括從線圈疊層方向看相互相鄰部分13d、15d。此相鄰部分13d、15d之間的距離比相鄰部分13c、21c之間的距離長。第三線圈21和第四線圈23分別包括從上面看素體1相互相鄰部分21d、23d。該相鄰部分21d、23d之間的距離比相鄰部分15c、23c之間的距離長。
考慮具有這樣素體1的電涌吸收元件SA4在第一輸入端子3輸入正相信號，在第二輸入端子5輸入反相信號的情況。如圖13所示，在第一和第二線圈13、15中，從線圈疊層方向看，電流在箭頭D方向流動，即，電流在屬于逆時針的方向流動。在第三和第四線圈21、23中，從線圈疊層方向看，電流在箭頭F方向流動，即，電流在屬于順時針的方向流動。因此，在第一線圈13和第三線圈21的相互相鄰部分13c、21c中，電流在相同方向流動。在第二線圈15和第四線圈23的相互相鄰部分15c、23c中，電流也在相同方向流動。因此，第一線圈13和第三線圈21、以及第二線圈15和第四線圈23相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
在第一和第二線圈13、15的相鄰部分13d、15d中，電流的流動方向相反。此外，在第三和第四線圈21、23的相鄰部分21d、23d中，電流的流動方向也相反。即使在這樣的反相電流流動的情況下，由于分離相鄰部分13d、15d之間和相鄰部分21d、23d之間的距離，所以在第一和第二線圈13、15之間、以及第三和第四線圈21、23之間，相互難以受到產(chǎn)生的磁場的影響。即，第一線圈13和第二線圈15、以及第三線圈21和第四線圈23沒有磁耦合狀態(tài)。
如上所述，在本第四實(shí)施方式中，除了具有第一和第二電涌吸收部30、40以外，還具有第一和第二電感線圈部10、20、以及第一和第二電容器60、70。在第一和第二電涌吸收部30、40動作時，第一和第二電感線圈部10、20和第一和第二電容器60、70也動作。第一和第二電容器60、70具有與第一線圈13和第二線圈15的磁耦合、以及與第三線圈21和第四線圈23的磁耦合相同的作用。因此，在第一線圈13和第二線圈15之間、以及第三線圈21和第四線圈23之間即使幾乎沒有產(chǎn)生磁耦合，在使第一和第二電容器60、70的電容值為適當(dāng)值的情況下，也可以得到與頻率無關(guān)的鏡像阻抗。此外，通過適當(dāng)設(shè)定第二電容器60、70的電容、以及第一～第四線圈13、15、21、23的感應(yīng)系數(shù)，消除第一和第二電涌吸收部30、40的雜散電容成分的影響，可以使電涌吸收元件的鏡像阻抗和特性阻抗匹配。
此外，由于第一和第三線圈13、21相互具有正的磁耦合狀態(tài)，第二和第四線圈15、23相互具有正的磁耦合狀態(tài)，可以使第一～第四線圈13、15、21、23的感應(yīng)系數(shù)比第一～第四線圈13、15、21、23相互沒有正的磁耦合狀態(tài)時小。因此，可以縮短第一～第四線圈13、15、21、23的長度。其結(jié)果，可以使電涌吸收元件小型化。
以上對本發(fā)明適合的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，本發(fā)明未必限定于上述的實(shí)施方式，在不脫離它的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種各樣的變更。
本發(fā)明的電涌吸收元件如果可以構(gòu)成為具有與上述等效電路相同的功能，可以使其疊層結(jié)構(gòu)和電極等的形成位置任意變化。即，第一和第二輸入端子3、7第一和第二輸出端子5、9、基準(zhǔn)端子11、以及第一和第二外部導(dǎo)體14、22的位置關(guān)系也可以任意變動。
在本實(shí)施方式中，將第一和第二電涌吸收部30、40作為可變電阻，但不限于此。第一和第二電涌吸收部也可以使用PN結(jié)(例如齊納二極管、硅電涌鉗位電路(silicon surge clamper)等)、間隙放電元件等。
電感線圈層、可變電阻層、絕緣體層、以及保護(hù)層的各疊層數(shù)未必如上述實(shí)施方式所限定。即，例如通過反復(fù)疊層內(nèi)部導(dǎo)體形成的電感線圈層，線圈圖案中的匝數(shù)還可以增加。此外，也可以反復(fù)疊層內(nèi)部電極形成的可變電阻層。這些疊層數(shù)可以根據(jù)期望的電涌吸收元件的特性，適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。
可是，一旦在電涌吸收元件的第一和第二電感線圈部10、20中疊層內(nèi)部導(dǎo)體，在構(gòu)成電感線圈層的材料具有高介電常數(shù)的情況下，在疊層方向相鄰的內(nèi)部導(dǎo)體耦合，在該內(nèi)部導(dǎo)體之間產(chǎn)生寄生電容。因此，在第一和第二電感線圈部10、20中疊層有內(nèi)部導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)的元件，特別存在有難以適用于高頻用途的傾向。從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，電感線圈層優(yōu)選其介電常數(shù)低，具體來說，優(yōu)選比介電常數(shù)在50以下。
此外，如圖11和圖13所示，在本實(shí)施方式中，對利用第五內(nèi)部電極71和第六內(nèi)部電極72形成第一電容器60，并且利用第七內(nèi)部電極73和第八內(nèi)部電極76形成第二電容器70的情況進(jìn)行了敘述，但未必限定于此。例如，利用形成第一電感線圈部和第二電感線圈部的導(dǎo)體的導(dǎo)體之間的電容，也可以形成第一電容器和第二電容器?？傊鐖D9和圖12所示，在電路上在第一輸入端子3和第一輸出端子5之間形成第一電容器60，在第二輸入端子7和第二輸出端子9之間形成第二電容器70即可。
權(quán)利要求
1.一種電涌吸收元件，其特征在于，具備電感線圈部、第一電涌吸收部和第二電涌吸收部，其中，電感線圈部具有一端與第一輸入端子連接的第一線圈；一端與第一輸出端子連接、另一端與所述第一線圈的另一端連接的第二線圈；一端與第二輸入端子連接的第三線圈；和一端與第二輸出端子連接、另一端與所述第三線圈的另一端連接的第四線圈，第一電涌吸收部具有與所述電感線圈部的所述第一線圈和所述第二線圈的第一接點(diǎn)連接的第一內(nèi)部電極；面對所述第一內(nèi)部電極、與基準(zhǔn)端子連接的第二內(nèi)部電極；和夾在所述第一內(nèi)部電極與所述第二內(nèi)部電極之間的第一電涌吸收層，第二電涌吸收部具有與所述電感線圈部的所述第三線圈和所述第四線圈的第二接點(diǎn)連接的第三內(nèi)部電極；面對所述第三內(nèi)部電極、與所述基準(zhǔn)端子連接的第四內(nèi)部電極；和夾在所述第三內(nèi)部電極與第四內(nèi)部電極之間的第二電涌吸收層，在將反相信號施加在所述第一和第二輸入端子上的情況下，所述第一線圈、所述第二線圈、所述第三線圈和所述第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的電涌吸收元件，其特征在于，所述第一電涌吸收層由半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成，所述第二電涌吸收層由半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的電涌吸收元件，其特征在于，所述電感線圈部具有夾在所述第一線圈與所述第二線圈之間的第一絕緣層；夾在所述第二線圈與所述第三線圈之間的第二絕緣層；和夾在所述第三線圈與所述第四線圈之間的第三絕緣層，在所述第一和第二輸入端子上施加反相信號的情況下，以使在所述第一、第二、第三和第四線圈中產(chǎn)生的磁場方向?yàn)橄嗤姆较虻姆绞脚渲?，且以從線圈疊層方向看所述第一線圈內(nèi)的區(qū)域、所述第二線圈內(nèi)的區(qū)域、所述第三線圈內(nèi)的區(qū)域、所述第四線圈內(nèi)的區(qū)域，至少有一部分重疊的方式配置。
4.如權(quán)利要求3所述的電涌吸收元件，其特征在于，所述第一電涌吸收層、所述第二電涌吸收層、所述第一絕緣層、所述第二絕緣層、和所述第三絕緣層整體構(gòu)成長方體的素體，在所述素體的第一側(cè)面上形成有所述第一和第二輸入端子，在所述素體的第二側(cè)面上形成有所述第一和第二輸出端子。
5.如權(quán)利要求4所述的電涌吸收元件，其特征在于，所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面相對。
6.如權(quán)利要求4所述的電涌吸收元件，其特征在于，所述第一線圈的另一端在所述素體的外表面上露出，所述第二線圈的另一端在所述素體的外表面上露出，所述第一和第二線圈的露出部通過形成于所述素體的外表面上的第一外部導(dǎo)體連接，所述第三線圈的另一端在所述素體的外表面上露出，所述第四線圈的另一端在所述素體的外表面上露出，所述第三和第四線圈的露出部通過形成于所述素體的外表面上的第二外部導(dǎo)體連接。
7.如權(quán)利要求4所述的電涌吸收元件，其特征在于，所述基準(zhǔn)端子在所述素體的外表面上形成，并且配置在所述第一與第二輸入端子之間，或所述第一與第二輸出端子之間。
8.如權(quán)利要求1所述的電涌吸收元件，其特征在于，還具有夾在所述第一輸入端子與所述第一輸出端子之間的第一電容器；和夾在所述第二輸入端子與所述第二輸出端子之間的第二電容器。
9.如權(quán)利要求8所述的電涌吸收元件，其特征在于，所述第一電容器具有與所述第一輸入端子連接的第五內(nèi)部電極；與所述第一輸出端子連接的第六內(nèi)部電極；和夾在所述第五與第六內(nèi)部電極之間的絕緣層，所述第二電容器具有與所述第二輸入端子連接的第七內(nèi)部電極；與所述第二輸出端子連接的第八內(nèi)部電極；和夾在所述第七與第八內(nèi)部電極之間的絕緣層。
10.一種電涌吸收元件，其特征在于，具備電感線圈部、第一電涌吸收部、第二電涌吸收部、第一電容器和第二電容器，其中，電感線圈部具有一端與第一輸入端子連接的第一線圈；一端與第一輸出端子連接、另一端與所述第一線圈的另一端連接的第二線圈；一端與第二輸入端子連接的第三線圈；和一端與第二輸出端子連接、另一端與所述第三線圈的另一端連接的第四線圈，第一電涌吸收部具有與所述電感線圈部的所述第一線圈和所述第二線圈的第一接點(diǎn)連接的第一內(nèi)部電極；面對所述第一內(nèi)部電極、與基準(zhǔn)端子連接的第二內(nèi)部電極；和夾在所述第一內(nèi)部電極與所述第二內(nèi)部電極之間的第一電涌吸收層，第二電涌吸收部具有與所述電感線圈部的所述第三線圈和所述第四線圈的第二接點(diǎn)連接的第三內(nèi)部電極；面對所述第三內(nèi)部電極、與所述基準(zhǔn)端子連接的第四內(nèi)部電極；和夾在所述第三內(nèi)部電極與所述第四內(nèi)部電極之間的第二電涌吸收層，第一電容器夾在所述第一輸入端子與所述第一輸出端子之間，第二電容器夾在所述第二輸入端子與所述第二輸出端子之間，在將反相信號施加在所述第一和第二輸入端子上的情況下，所述第一線圈與所述第三線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，所述第二線圈與所述第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
11.一種電涌吸收電路，其特征在于，具有一端與第一輸入端子連接的第一線圈；一端與第一輸出端子連接，另一端與所述第一線圈的另一端連接的第二線圈；一端與第二輸入端子連接的第三線圈；一端與第二輸出端子連接，另一端與所述第三線圈的另一端連接的第四線圈；一端與所述第一線圈和所述第二線圈的第一接點(diǎn)連接，另一端與基準(zhǔn)端子連接的第一電涌吸收部；和一端與所述第三線圈和所述第四線圈的第二接點(diǎn)連接，另一端與所述基準(zhǔn)端子連接的第二電涌吸收部，在將反相信號施加在所述第一和第二輸入端子上的情況下，所述第一線圈、所述第二線圈、所述第三線圈、所述第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求11所述的電涌吸收電路，其特征在于，還具有一端與所述第一輸入端子連接，另一端與所述第一輸出端子連接的第一電容器；和一端與所述第二輸入端子連接，另一端與所述第二輸出端子連接的第二電容器。
13.一種電涌吸收電路，其特征在于，具有一端與第一輸入端子連接的第一線圈；一端與第一輸出端子連接，另一端與所述第一線圈的另一端連接的第二線圈；一端與第二輸入端子連接的第三線圈；一端與第二輸出端子連接，另一端與所述第三線圈的另一端連接的第四線圈；一端與所述第一線圈和所述第二線圈的第一接點(diǎn)連接，另一端與基準(zhǔn)端子連接的第一電涌吸收部；一端與所述第三線圈和所述第四線圈的第二接點(diǎn)連接，另一端與所述基準(zhǔn)端子連接的第二電涌吸收部；一端與所述第一輸入端子連接、另一端與所述第一輸出端子連接的第一電容器；和一端與所述第二輸入端子連接、另一端與所述第二輸出端子連接的第二電容器，在將反相信號施加在所述第一和第二輸入端子上的情況下，所述第一線圈與所述第三線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)，所述第二線圈與所述第四線圈相互具有正的磁耦合狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供相對高速信號阻抗匹配優(yōu)異，且小型的電涌吸收元件和電涌吸收電路。電涌吸收元件(SA1)具有第一和第二電感線圈部(10)、(20)、第一和第二電涌吸收部(30)、(40)。第一電感線圈部(10)具有第一和第二線圈(13)、(15)，第二電感線圈部(20)具有第三和第四線圈(21)、(23)。通過適當(dāng)設(shè)定各線圈之間的耦合系數(shù)和第一～第四線圈(13)、(15)、(21)、(23)的感應(yīng)系數(shù)，在寬頻帶可以實(shí)現(xiàn)頻率特性的平坦的鏡像阻抗。此外，由于第一～第四線圈(13)、(15)、(21)、(23)相互具有正的磁耦合狀態(tài)，與沒有正的磁耦合狀態(tài)時相比，可以使第一～第四線圈(13)、(15)、(21)、(23)的感應(yīng)系數(shù)減小。
文檔編號H03H5/12GK1905362SQ20061010890
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者寺田祐二, 松岡大, 千田直樹 申請人:Tdk株式會社