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1. Gebiet
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung, wie einen Mehrschichtchip-Varistor, die
keinen Glasüberzug
oder andere isolierende Schutzschichten benötigt, gegenüber Temperaturänderungen
widerstandsfähig
ist, selbst bei einer Aufschmelzlötung eine hohe Beständigkeit
einer Elementoberfläche
aufrechterhalten kann, sehr zuverlässig ist und leicht hergestellt
werden kann, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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In den letzten Jahren sind zusammen
damit, daß elektronische
Vorrichtungen kompakter und ferner sehr leistungsfähig werden,
chipförmige
elektronische Vorrichtungen wichtig geworden. Eine chipförmige elektronische
Vorrichtung ist normalerweise auf einem Schaltungssubstrat angeordnet
und wird zusammen mit einem gedruckten Lötmittel einer Wärmebehandlung
unterzogen, um eine Schaltung zu bilden. Die Wärmebehandlung wird Aufschmelzlötungsbearbeitung
genannt. Zu dieser Zeit ist ein Flußmittel mit einem starken Reduktionsvermögen in dem
Lötmittel
enthalten, und eine Oberfläche
der Chipvorrichtung wird dadurch korrodiert, um schließlich den
Isolationswiderstand in einigen Fällen zu senken.
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Ein Mehrschichtvaristor ist für eine chipförmige elektronische
Vorrichtung nicht außergewöhnlich,
und eine Elementoberfläche
des Mehrschichtchip-Varistors wird durch eine Aufschmelzlötung reduziert,
so daß sich
Nachteile einer Senkung des Isolationswiderstandes und einer Senkung
der Zuverlässigkeit
ergeben.
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Um die Nachteile zu lösen, wird
zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
Glas auf die Elementoberfläche eines
Mehrschichtchip-Varistors beschichtet (siehe zum Beispiel Patentartikel
1).
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Es macht jedoch sehr viel Mühe, die
Elementoberfläche
abzudecken, indem gleichmäßig Glas
aufgebracht wird. Da außerdem
die thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines Keramikmaterials
und eines Glasmaterials unterschiedlich sind, wird die Grenze leicht
durch einen Temperaturzyklus usw. beschädigt. Daher können Risse
in einer Glasschicht auftreten, und die Isolation einer Keramik,
die das Element bildet, kann beschädigt werden.
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Man beachte, daß ein Verfahren zur Diffusion
von Li oder Na auf der Elementoberfläche, um die Oberfläche hochohmig
zu machen, vorgeschlagen worden ist (siehe Patentartikel 2). In
der in diesem Patentartikel beschriebenen Erfindung wird dafür gesorgt,
daß das
Verhältnis
der SIMS-Ionenintensität
M1 von Li oder Na auf der Elementoberfläche und der SIMS-Ionenintensität M2 von
Li oder Na eines Abschnitts bei einer Tiefe von 10 μm von der
Oberfläche
10 ≤ (M1/M2) ≤ 50000 beträgt.
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Es wurde jedoch in diesem Verfahren
festgestellt, daß obwohl
die mangelhafte Erscheinung zur Zeit der elektrischen Plattierung
verbessert werden konnte, das für
die Reduktion eines Flußmittels
in der Aufschmelzlötung
nicht ausreichend war. Da nämlich
ein Reduktionsvermögen
eines aktivierten Flußmittels
zur Zeit der Aufschmelzlötung
sehr viel größer als
jenes einer elektrischen Lötung
ist, reichte eine Dicke von 10 μm
oder so eines Bereichs, in den Li oder Na dispergierte, nicht zur
Aufschmelzlötung.
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Man beachte, daß ferner seit kurzem kompakte
elektronische Vorrichtungen nachgefragt werden, und chipförmige elektronische Vorrichtungen
mit einer Mikrogröße, die
eine Größe von zum
Beispiel 0,6 mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke
von 0,3 mm oder weniger aufweisen, in der Entwicklung stehen.
Patentartikel
1: Japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 6-96907
Patentartikel 2: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 9-246017
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine chipförmige
elektronische Vorrichtung, wie einen Mehrschichtchip-Varistor, die keinen
Glasüberzug
oder andere isolierende Schutzschichten benötigt, gegenüber Temperaturänderungen
widerstandsfähig
ist, selbst bei einer Aufschmelzlötung eine hohe Beständigkeit einer
Elementoberfläche
aufrechterhalten kann, sehr zuverlässig ist und leicht hergestellt
werden kann, und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
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Außerdem ist es eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine chipförmige elektronische Mikrovorrichtung
(die zum Beispiel eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist), die die obigen Eigenschaften aufweist, und ein
Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
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Chipförmige elektronische
Vorrichtung
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Um die obigen Aufgaben zu lösen, wird
gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt
eine
chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn vorausgesetzt
wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis eines
Alkalimetalls (A) und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von
der Oberfläche
des Ele mentkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
(SIMS) gemessen wird, 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 gilt.
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Im ersten Aspekt werden vorzugsweise
Gestaltungen der jeweiligen Aspekte angewendet, die unten beschrieben
werden.
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Gemäß dem zweiten Aspekt wird bereitgestellt
eine
chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn vorausgesetzt
wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Li und Zn (Li/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Li/Zn) ≤ 500 gilt.
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Gemäß dem dritten Aspekt wird bereitgestellt
ein
chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn vorausgesetzt
wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Na und Zn (Na/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Na/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird
bereitgestellt
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn vorausgesetzt
wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Sta pelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
K und Zn (K/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des Elementkörpers bis
zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (K/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem fünften Aspekt wird bereitgestellt
eine
chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn vorausgesetzt
wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Rb und Zn (Rb/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Rb/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem sechsten Aspekt wird
bereitgestellt
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn vorausgesetzt
wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Cs und Zn (Cs/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Cs/Zn) ≤ 100 gilt.
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Im ersten Aspekt werden vorzugsweise
Gestaltungen der jeweiligen Aspekte angewendet, die unten beschrieben
werden.
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Gemäß einem siebenten Aspekt wird
bereitgestellt
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn ein Ionenintensitätsverhältnis von
Li und Zn (Li/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Li/Zn) ≤ 500 gilt.
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Gemäß einem achten Aspekt wird
bereitgestellt
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn ein Ionenintensitätsverhältnis von
Na und Zn (Na/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Na/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem neunten Aspekt wird
bereitgestellt
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn ein Ionenintensitätsverhältnis von
K und Zn (K/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des Elementkörpers bis
zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (K/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem zehnten Aspekt wird
bereitgestellt
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn ein Ionenintensitätsverhältnis von
Rb und Zn (Rb/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,01 ≤ (Rb/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem elften Aspekt wird
bereitgestellt
eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist, wobei
wenn ein Ionenintensitätsverhältnis von
Cs und Zn (Cs/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,1 ≤ (Cs/Zn) ≤ 100 gilt.
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Außerdem wird eine chipförmige elektronische
Vorrichtung mit einem Elementkörper
bereitgestellt, der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten
aufweist, wobei wenn ein Ionenintensitätsverhältnis eines Alkalimetalls (A)
und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 gilt.
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Im ersten Aspekt werden vorzugsweise
Gestaltungen der jeweiligen Aspekte angewendet, die unten beschrieben
werden.
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Gemäß einem zwölften Aspekt wird bereitgestellt
eine
chipförmige
elektronische Vorrichtung mit:
einem Elementkörper, der
Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist
und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene (eine Lücke zwischen Anschlüssen) 50 μm oder mehr
beträgt;
wobei
wenn vorausgesetzt wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Li und Zn (Li/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l) durch
Sekundärionenmassenspektrometrie
(SIMS) gemessen wird, 0,001 ≤ (Li/Zn) ≤ 500 gilt.
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Gemäß einem dreizehnten Aspekt
wird bereitgestellt
eine chipförmige elektronische Vorrichtung
mit:
einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist
und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene 50 μm oder mehr beträgt; wobei
wenn
vorausgesetzt wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Na und Zn (Na/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Na/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem vierzehnten Aspekt
wird bereitgestellt
eine chipförmige elektronische Vorrichtung
mit
einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist
und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene 50 μm oder mehr beträgt;
wobei
wenn vorausgesetzt wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
K und Zn (K/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des Elementkörpers bis
zu einer Tiefe von (0,9 × l) durch
Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (K/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem fünfzehnten Aspekt wird bereitgestellt
eine
chipförmige
elektronische Vorrichtung mit:
einem Elementkörper, der
Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist
und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene 50 μm oder mehr beträgt;
wobei
wenn vorausgesetzt wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Rb und Zn (Rb/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Rb/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem sechzehnten Aspekt
wird bereitgestellt
eine chipförmige elektronische Vorrichtung
mit:
einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist
und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene 50 μm oder mehr beträgt;
wobei
wenn vorausgesetzt wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis von
Cs und Zn (Cs/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tie fe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (Cs/Zn) ≤ 100 gilt.
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Gemäß einem siebzehnten Aspekt
wird bereitgestellt eine chipförmige
elektronische Vorrichtung mit:
einem Elementkörper, der
Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist
und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene 50 μm oder mehr beträgt;
wobei
wenn vorausgesetzt wird, daß ein
minimaler Abstand von einer äußersten
Seite der inneren Elektrodenschicht in die Stapelrichtung zu einer
Oberfläche
des Elementkörpers
l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis eines
Alkalimetalls (A) und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von
der Oberfläche
des Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 ist.
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In den siebenten und zwölften Aspekten
beträgt
vorzugsweise das Ionenintensitätsverhältnis 0,01 ≤ (Li/Zn) ≤ 500.
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Ein Verfahren zur Herstellung
einer chipförmigen
elektronischen Vorrichtung
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Um die obigen Aspekte zu erreichen,
wird gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt
ein
Verfahren zur Herstellung einer chipförmigen elektronischen Vorrichtung
mit einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist,
und einem Paar Anschlußelektroden,
die auf einer Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, das die Schritte aufweist:
Bilden des Elementkörpers;
Diffusion
eines Alkalimetalls (A) von einer Oberfläche des Elementkörpers ins
Innere des Elementkörpers;
und
danach Bilden auf der Außenfläche des Elementkörpers des
Paares Anschlußelektroden,
die mit den inneren Elektrodenschichten verbunden sind;
wobei
das Alkalimetall unter einer Bedingung diffundiert wird, daß 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 erreicht
wird, wenn vorausgesetzt wird, daß ein minimaler Abstand von
einer äußersten
Schichtseite der inneren Elektrodenschichten in die Stapelrichtung
zur Oberfläche
des Elementkörpers
zur Zeit der Diffusion des Alkalimetalls l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis des
Alkalimetalls (A) und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von
der Oberfläche
des Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird.
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Im ersten Aspekt werden vorzugsweise
Gestaltungen der jeweiligen Aspekte angewendet, die unten beschrieben
werden.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird
bereitgestellt
ein Verfahren zur Herstellung einer chipförmigen elektronischen
Vorrichtung mit einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist,
und einem Paar Anschlußelektroden,
die auf einer Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, das die Schritte aufweist:
Bilden des Elementkörpers;
Bilden
auf der Außenfläche des
Elementkörpers
von Anschlußelektroden,
die mit den inneren Elektrodenschichten verbunden sind; und
danach
Diffusion eines Alkalimetalls (A) von einer Oberfläche des
Elementkörpers
ins Innere des Elementkörpers;
wobei
das Alkalimetall unter einer Bedingung diffundiert wird, daß 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 erreicht
wird, wenn vorausgesetzt wird, daß ein minimaler Abstand von
einer äußersten
Schichtseite der inneren Elektrodenschichten in die Stapelrichtung
zur Oberfläche
des Elementkörpers
zur Zeit der Diffusion des Alkalimetalls l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis des
Alkalimetalls (A) und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird
bereitgestellt
ein Verfahren zur Herstellung einer chipförmigen elektronischen
Vorrichtung mit einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist,
das die Schritte aufweist:
Bilden des Elementkörpers;
Diffusion
eines Alkalimetalls (A) von einer Oberfläche des Elementkörpers ins
Innere des Elementkörpers;
und
danach Bilden auf der Außenfläche des Elementkörpers von
Anschlußelektroden,
die mit den inneren Elektrodenschichten verbunden sind; und
wobei
das Alkalimetall unter einer Bedingung diffundiert wird, daß 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 erreicht
wird, wenn ein Ionenintensitätsverhältnis des
Alkalimetalls (A) und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von
der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird.
-
Gemäß einem vierten Aspekt wird
bereitgestellt
ein Verfahren zur Herstellung einer chipförmigen elektronischen
Vorrichtung mit einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist,
das die Schritte aufweist:
Bilden des Elementkörpers;
Bilden
auf der Außenfläche des
Elementkörpers
von Anschlußelektroden,
die mit den inneren Elektrodenschichten verbunden sind; und
danach
Diffusion eines Alkalimetalls (A) von einer Oberfläche des
Elementkörpers
ins Innere des Elementkörpers;
wobei
das Alkalimetall unter einer Bedingung diffundiert wird, daß 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 erreicht
wird, wenn ein Ionenintensitätsverhältnis des
Alkalimetalls (A) und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von
der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird.
-
Gemäß einem fünften Aspekt wird bereitgestellt
ein
Verfahren zur Herstellung einer chipförmigen elektronischen Vorrichtung
mit:
einem Elementkörper,
der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten aufweist
und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene 50 μm oder mehr beträgt; das die
Schritte aufweist:
Bilden des Elementkörpers;
Diffusion eines
Alkalimetalls (A) von einer Oberfläche des Elementkörpers ins
Innere des Elementkörpers;
und
danach Bilden auf der Außenfläche des Elementkörpers des
Paares Anschlußelektroden,
die mit den inneren Elektrodenschichten verbunden sind;
wobei
das Alkalimetall unter einer Bedingung diffundiert wird, daß 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 erreicht
wird, wenn vorausgesetzt wird, daß ein minimaler Abstand von
einer äußersten
Schichtseite der inneren Elektrodenschichten in die Stapelrichtung
zur Oberfläche
des Elementkörpers
zur Zeit des Diffusion des Alkalimetalls l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis des
Alkalimetalls (A) und Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von der
Oberfläche
des Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird.
-
Gemäß einem sechsten Aspekt wird
bereitgestellt
ein Verfahren zur Herstellung einer chipförmigen elektronischen
Vorrichtung mit:
einem Elementkörper, der Zinkoxidmaterialschichten
und innere Elektrodenschichten aufweist und eine Größe von 0,6
mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger aufweist; und
einem Paar Anschlußelektroden, die auf einer
Außenfläche des
Elementkörpers
ausgebildet sind, wobei ein Abstand zwischen gegenüberliegenden
Endabschnitten auf derselben Ebene 50 μm oder mehr beträgt; das die
Schritte aufweist:
Bilden des Elementkörpers;
Bilden auf der
Außenfläche des
Elementkörpers
des Paares Anschlußelektroden,
die mit den inneren Elektrodenschichten verbunden sind; und
danach
Diffusion eines Alkalimetalls (A) von einer Oberfläche des
Elementkörpers
ins Innere des Elementkörpers;
wobei das Alkalimetall unter einer Bedingung diffundiert wird, daß 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 erreicht
wird, wenn vorausgesetzt wird, daß ein minimaler Abstand von
einer äußersten
Schichtseite der inneren Elektrodenschichten in die Stapelrichtung
zur Oberfläche
des Elementkörpers
zur Zeit der Diffusion des Alkalimetalls l ist und ein Ionenintensitätsverhältnis des
Alkalimetalls (A) und Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von der
Oberfläche
des Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen wird.
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Vorzugsweise wird zur Zeit der Diffusion
des Alkalimetalls der Elementkörper
einer Wärmebehandlung bei
einer Temperatur von 700 bis 1000°C
in einem Zustand unterzogen, in dem Pulver einer Alkalimetallverbindung
aufgetragen ist, und mindestens eines einer Auftragungsmenge des
Pulvers auf die Oberfläche
des Elementkörpers,
einer Wärmebehandlungstemperatur
und einer Wärmebehandlungszeit
gesteuert wird.
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Allgemeine
Punkte
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Vorzugsweise ist das obige Alkalimetall
(A) mindestens eines aus Li, Na, K, Rb und Cs.
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In der vorliegenden Erfindung weist
der obige Elementkörper,
während
die chipförmige
elektronische Vorrichtung nicht besonders beschränkt ist, vorzugsweise die Anordnung
abwechselnd gestapelter, nichtspannungslinearer Zinkoxidwiderstandsschichten
und innerer Elektrodenschichten auf, und die chipförmige elektronische
Vorrichtung ist ein Mehrschichtchip-Varistor.
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Arbeitsweise
der vorliegenden Erfindung
-
- (1) Die vorliegende Erfindung ist in Kürze eine
Technik zum Einfügen
eines einzelnen oder mehrerer Alkalimetalle, wie Li, Na, K, Rb und
Cs usw., die in einem Bereich bis zu einer vorbestimmten Tiefe einschließlich einer
Oberfläche
eines Elementkörpers
enthalten sind, der Zinkoxidmaterialschichten und innere Elektrodenschichten
aufweist.
- (2) Die gegenwärtigen
Erfinder stellten fest, daß wenn
vorausgesetzt wird, daß ein
kürzester
Abstand von einer äußersten
Seite in die Stapelrichtung einer inneren Elektrodenschicht zur
Oberfläche
eines Elementkörpers
1 ist, unabhängig
von einer Größe des Elementkörpers in
einem Mehrschichtchip-Varistor oder anderen chipförmigen elektronischen
Vorrichtungen, und ein Ionenintensitätsverhältnis (Alkalimetall A/Zink Zn)
eines Bereichs von der Oberfläche
des Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l)
gemessen wird und das Ionenintensitätsverhältnis so eingestellt wird,
daß es
in einem vorbestimmten Bereich liegt, eine Abnahme eines Isolationswiderstandswerts
infolge eines Flußmittels
in der Aufschmelzlötung
verhindert werden kann und eine Isolationsfehlerrate nach der Aufschmelzlötung weit
reduziert werden kann.
Der Zustand des Bereichs von der Oberfläche des
Elementkörpers
(jeder Größe), in
dem ein Alkalimetall bis zur Tiefe von (0,9 × l) dispergiert ist, ist nicht
immer klar, jedoch wird angenommen, daß ein Alkalimetall in Zinkoxidkörnern gelöst ist,
die in der Zinkoxidmaterialschicht enthalten sind, die an der Außenzelle
des Elementkörpers
angeordnet ist. Indem in der vorliegenden Erfindung das Ionenintensitätsverhältnis so
eingestellt wird, daß es
in einem vorbestimmten Bereich liegt, wird ein Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zur Tiefe (0,9 × l)
zu einer hochohmigen Schicht und hindert einen Strom daran, auf
der Elementoberfläche
infolge einer reduzierenden Wirkung eines Flußmittels durch die Aufschmelzlötung auszutreten.
Folglich kann eine Abnahme eines Isolationswiderstandswerts nach
der Aufschmelzlötung
verhindert werden, und die Isolationsfehlerrate kann reduziert werden.
- (3) Die gegenwärtigen
Erfinder stellten fest, daß dieselben
Effekte wie oben erhalten werden können, indem das Ionenintensitätsverhältnis (Alkalimetall
A/Zink Zn) eines Bereichs von der Oberfläche des Elementkörpers bis
zu einer Tiefe von 100 μm
eingestellt wird, wenn die Größe des Elementkörpers keine
Mikrogröße von zum
Beispiel mehr als 0,6 mm x mehr als 0,3 mm x eine Dicke von mehr
als 0,3 mm ist.
Man beachte, daß in einer chipförmigen elektronischen
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung M1/M2, das im Patentartikel
2 definiert wird, etwa 1 wird, was außerhalb eines Bereichs 10 ≤ (M1/M2) ≤ 50000 liegt,
der im Patentartikel 2 geregelt wird. Jedoch stellten die gegenwärtigen Erfinder
zum ersten Mal fest, daß eine Abnahme
des Isolationswiderstandswerts nach der Aufschmelzlötung verhindert
werden kann und die Isolationsfehlerrate reduziert werden kann,
indem auf den Bereich der vorliegenden Erfindung eingestellt wird.
- (4) Die gegenwärtigen
Erfinder stellten auch die Tatsache fest, daß es zu bevorzugen ist, die
oben in (2) beschriebene Technik und nicht die Technik in (3) anzuwenden,
insbesondere, wenn die Größe des Elementkörpers eine
Mikrogröße von zum
Bei spiel 0,6 mm oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von
0,3 mm oder weniger ist. Wenn die Technik im obigen (3) so wie sie
war, auf einen Chip angewendet wurde, wobei eine Größe des Elementkörpers eine
Mikrogröße war,
wurde festgestellt, daß die
folgenden Nachteile auftraten. Im allgemeinen bewirkt ein Mehrschichtchip-Varistor
als ein Beispiel chipförmiger
elektronischer Vorrichtungen Varistoreigenschaften zwischen zwei
inneren Elektrodenschichten, die aneinander angrenzen, in die Stapelrichtung
im Elementkörper.
Im Fall des obigen Chips mit einer Mikrogröße wird in einigen Fällen ein
Abstand zwischen der inneren Elektrodenschicht, die an der äußersten
Seite zwischen den inneren Elektrodenschichten angeordnet ist, und
der Oberfläche
des Elementkörpers
kleiner als 100 μm.
Wenn in diesem Fall eine Isolationsschicht bis zu einem Bereich
einer Tiefe von 100 μm
gebildet wird, der die Oberfläche
des Chipvaristorelements einschließt, wie oben vorgeschlagen,
diffundiert das obige Alkalimetall manchmal sogar ins Innere des
Chips, was die Innenseite der äußersten
Seite in die Stapelrichtung der inneren Elektrodenschichten ist
(zwischen die inneren Elektroden, die die Varistoreigenschaften bewirken),
und die elektrischen Eigenschaften können geändert werden, indem sie dadurch
beeinflußt
werden. Wenn folglich die Größe des Elementkörpers eine
Mikrogröße ist,
kann derselbe Effekt erhalten werden, indem nicht die Technik von
(3), sondern die Technik von (2) angewendet wird.
Da außerdem kein
Material, das einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aufweist, wie im Glasüberzug,
verwendet wird, ist es gegen Erwärmungszyklen
widerstandsfähig.
Außerdem
kann eine Isolation zwischen Anschlüssen in einem Chip mit einer
Mikrogröße, der
eine schmalere Lücke
zwischen Anschlüssen
aufweist (die der Bezugsziffer 5 in 4 entspricht) nicht durch einen Glasüberzug oder
andere Isolationsverfahren sicher sichergestellt werden (nicht nur,
daß der Glasüberzug in
einer chipförmigen
elektronischen Vorrichtung mit einer Mikrogröße schwer aufzutragen ist,
sondern der Chip wird, wenn er aufgetragen ist, durch das Glas rundlich
und wird beeinträchtigt,
wenn er angebracht wird). Daher kann die elektronische Vorrichtung
die hohe Zuverlässigkeit
aufrechterhalten.
- (5) Außerdem
wird in der vorliegenden Erfindung eine hochohmige Schicht gebildet,
indem eine Alkalimetall-Zufuhrquelle an die Oberfläche des
Elementkörpers
geheftet wird und ein Alkalimetall von der Elementkörperoberfläche in dessen
Inneres durch Wärmebehandlung
diffundiert, und der Überzug
einer isolierenden Glasschicht ist unnötig, was sich von der verwandten
Technik unterscheidet, so daß komplizierte
Einrichtungen und Prozesse unnötig
sind, und eine hoch zuverlässige
chipförmige
elektronische Vorrichtung leicht bei niedrigen Kosten hergestellt
werden kann.
-
Diese und andere Aufgaben und Merkmale
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
deutlicher werden, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben wird. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Schnittansicht eines Mehrschichtchip-Varistors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ein
Ablaufdiagramm eines Produktionsprozesses eines Mehrschichtchip-Varistors
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 ein
Ablaufdiagramm eines Produktionsprozesses eines Mehrschichtchip-Varistors
gemäß einer anderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
-
4 eine
schematische Schnittansicht eines Mehrschichtchip-Varistors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
- 1,
1a...
- nichtspannungslineare
Widerstandsschicht
- 2,
2a...
- innere
Elektrodenschicht
- 3,
3a...
- Anschlußelektrode
- 4,
4a...
- hochohmige
Schicht
- 5...
- Lücke zwischen
Anschlüssen
- 10,
10a...
- Mehrschichtchip-Varistor
- 12,
12a...
- Elementkörper
-
Im folgenden werden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beruhend auf den Zeichnungen erläutert.
-
Erste Ausführungsform
-
Wie in 1 gezeigt,
weist ein Mehrschichtchip-Varistor 10 als Beispiel einer
chipförmigen
elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
einen Elementkörper 12 auf,
der die Anordnung abwechselnd gestapelter nichtspannungslinearer
Widerstandsschichten 1 und innerer Elektrodenschichten 2 aufweist.
Die inneren Elektrodenschichten 2 liegen abwechselnd von
gegenüberliegenden
Endflächen
im Elementkörper 12 frei
und sind jeweils mit äußeren Anschlußelektroden 3 verbunden,
um eine Varistorschaltung zu bilden.
-
Eine äußerste Schicht 11 wird
außerhalb
der inneren Elektrodenschichten 2 in die Stapelrichtung
gestapelt, und eine innere Elektrodenschicht 2 wird geschützt. Die äußerste Schicht 11 besteht
normalerweise aus demselben Material wie jenem der Widerstandsschicht 1.
Ein Material der Widerstandsschicht 1 wird später erläutert. Es
ist dasselbe für
eine hochohmige Schicht 4, die um den Elementkörper 12 gebildet
wird.
-
Eine Form des Elementkörpers 12 ist
nicht besonders begrenzt, ist jedoch normalerweise rechteckig parallel
geformt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt eine
Größe des Elementkörpers 12
zum Beispiel (mehr als 0,6 mm und 5,6 mm oder weniger) x (mehr als
0,3 mm und 5,0 mm oder weniger) x Dicke (mehr als 0,3 mm und 1,9
mm oder weniger) oder so.
-
Die nichtspannungslineare Widerstandsschicht 1 (ebenso
die äußerste Schicht 11)
besteht aus einer Zinkoxid-Varistormaterialschicht. Die Zinkoxid-Varistormaterialschicht
besteht aus einem Material, das zum Beispiel ZnO als eine Hauptkomponente
enthält,
und seltene Erdelemente, Co, Elemente der Gruppe IIIb (B, Al, Ga
und In), Si, Cr, Alkalimetallelemente (K, Rb und Cs) und Alkali-Erdmetallelemente
(Mg, Ca, Sr und Ba) usw. als Unterkomponenten. Alternativ kann sie
aus einem Material bestehen, das ZnO als eine Hauptkomponente und
Bi, Co, Mn, Sb und Al usw. als Unterkomponenten enthält.
-
Die Hauptkomponente, die ZnO aufweist,
dient als eine Substanz zur Entwicklung einer ausgezeichneten Spannungslinearität der Spannungs-Strom-Eigenschaften
und einer großen
Stoßtoleranzdosis.
Man beachte, daß die
Spannungs-Nicht-Linearität
eine Erscheinung bezeichnet, daß ein
Strom, der im Element fließt, nichtlinear
zunimmt, wenn eine allmählich
steigende Spannung zwischen den Anschlußelektroden 3 angelegt wird.
-
Ein Gehalt an ZnO als Hauptkomponente
in der Widerstandsschicht 1 ist nicht besonders begrenzt, beträgt jedoch
normalerweise 99,8 bis 69,0 Gew.%, wenn vorausgesetzt wird, daß das gesamte
Material, das die Widerstandsschicht 1 bildet, 100 Gew.%
beträgt.
-
Ein leitfähiges Material, das in der
inneren Elektrodenschicht 2 enthalten ist, ist nicht besonders
begrenzt, besteht jedoch vorzugsweise aus Pd oder einer Ag-Pd-Legierung.
Eine Dicke der inneren Elektrodenschicht 2 kann verwendungsgemäß geeignet
festgelegt werden, beträgt
jedoch normalerweise 0,5 bis 5 μm oder
so.
-
Ein leitfähiges Material, das in der äußeren Anschlußelektrode 3 enthalten
ist, ist nicht besonders begrenzt, jedoch wird normalerweise Ag
oder eine Ag-Pd Legierung verwendet. Fer ner wird nach Bedarf durch elektrische
Plattierung usw. ein Film aus Ni und Sn/Pd auf der Oberfläche einer
Basisschicht aus Ag oder einer Ag-Pd-Legierung usw. gebildet. Eine
Dicke der äußeren Anschlußelektrode 3 kann
verwendungsgemäß geeignet
festgelegt werden, beträgt
jedoch normalerweise 10 bis 50 μm
oder so.
-
Die hochohmige Schicht 4 wird
gebildet, um die ganze Außenfläche des
Elementkörpers 12 zu
bedecken. Diese hochohmige Schicht 4 wird gebildet, indem
eine Wärmebehandlung
auf einer Alkalimetallverbindung durchgeführt wird, die in einem Zustand,
in dem sie an der Oberfläche
des Elementkörpers 12 haftet, durch
thermische Zersetzung zu einem Oxid wird, und ein Alkalimetall von
der Oberfläche
des Elementkörpers 12 in
sein inneres diffundiert.
-
Man beachte, daß eine Grenze der hochohmigen
Schicht 4 und der äußersten
Schicht 11 des Elementkörpers 12 nicht
immer deutlich ist, und ein Bereich, in dem das Alkalimetall in
der äußersten
Schicht 11 diffundiert, die hochohmige Schicht 4 wird.
Die hochohmige Schicht 4 hat die Rolle, die nichtspannungslineare Widerstandsschicht 1 zur
Zeit der Aufschmelzlötung
zu schützen.
-
Eine Dicke der hochohmigen Schicht 4 ist
nicht besonders begrenzt, beträgt
jedoch mindestens 10 μm oder
mehr, was eine Dicke ist, die bis zur inneren Elektrodenschicht 2 reicht.
Wenn die Dicke zu dünn
ist, werden die Effekte der vorliegenden Erfindung klein, während wenn
sie zu dick ist, die elektrischen Eigenschaften der nichtspannungslinearen
Widerstandsschicht 1 dadurch beeinflußt werden können.
-
In der hochohmigen Schicht 4 wird,
wenn ein Ionenintensitätsverhältnis des
Alkalimetalls (A) und von Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von
der Oberfläche
(der Oberfläche
des Elementkörpers 12)
bis zu einer Tiefe von 100 μm
durch Sekundärio nenmassenspektrometrie
gemessen wird, 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 gilt.
-
Man beachte, daß das Ionenintensitätsverhältnis durch
die Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS)
erhalten werden kann. Die SIMS ist ein Verfahren einer hochempfindlichen
Messung einer Ionendichteverteilung in die Tiefenrichtung von der
Oberflächenschicht
in einer Mikrometergrößenordnung.
Wenn ein Hochenergieionenstrahl (mehrere keV bis 20 keV) auf eine
feste Oberfläche
eingestrahlt wird, werden Atome, die eine Probe bilden, infolge
einer Ionenzerstäubungserscheinung
als Neutronen und Ionen entladen. Ein Verfahren, auf diese Weise
Elemente und Verbindungen auf der Probenoberfläche zu analysieren, indem sekundär entladene
Ionen durch ein Massenspektrometer in ein Verhältnis einer Masse und Ladungen
unterteilt werden, ist die SIMS.
-
Ein Alkalimetall, das in der hochohmigen
Schicht 4 dispergiert ist, ist, während es nicht besonders begrenzt
ist, vorzugsweise mindestens eines von Li, Na, K, Rb und Cs, und
bevorzugter Li.
-
Wenn das Alkalimetall Li ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Li und Zn (Li/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (Li/Zn) ≤ 500, bevorzugter 0,01 ≤ (Li/Zn) ≤ 500.
-
Wenn das Alkalimetall Na ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Na und Zn (Na/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (Na/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Alkalimetall K ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
K und Zn (K/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (K/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Alkalimetall Rb ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Rb und Zn (Rb/Zn) vorzugsweise 0,01 ≤ (Rb/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Alkalimetall Cs ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Cs und Zn (Cs/Zn) vorzugsweise 0,1 ≤ (Cs/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Ionenintensitätsverhältnis zu
klein ist, neigt ein Isolationswiderstandswert nach der Aufschmelzlötung dazu,
zu niedrig zu sein, während
wenn das Ionenintensitätsverhältnis zu
groß ist,
die elektrischen Eigenschaften der nichtspannungslinearen Widerstandsschicht 1 nachteilig
beeinflußt
werden können und
eine Zunahme des Isolationswiderstandswerts nach der Aufschmelzlötung dazu
neigt, abzunehmen.
-
Als nächstes wird ein Herstellungsprozeß eines
erfindungsgemäßen Mehrschichtchip-Varistors 10 beruhend
auf 2 erläutert.
-
Zuerst werden durch Verwendung eines
Druckverfahrens oder eines Schichtverfahrens usw. nichtspannungslineare
Widerstandsschichten 1 (Varistorschichten) und innere Elektrodenschichten 2 abwechselnd gestapelt,
so daß jede
andere innere Elektrodenschicht 2 abwechselnd zu beiden
Endabschnitten freigelegt wird, und äußerste Schichten 11 werden
an beiden Enden in die Stapelrichtung gestapelt, so daß ein gestapelter
Körper
gebildet wird (Prozeß „a" in 2).
-
Danach wird der gestapelte Körper geschnitten,
um einen grünen
Chip zu erhalten (Schritt „b").
-
Danach wird nach Bedarf eine Binderentfernungsbearbeitung
durchgeführt
und der grüne
Chip gebrannt, so daß ein
Chipelement, das ein Chipkörper 12 sein
soll, erhalten wird (Prozeß „c").
-
Auf das so erhaltene Chipelement
wird eine Alkalimetallverbindung auf seine Oberfläche durch
einen abgedichteten rotierenden Topf aufgetragen (Prozeß „d"). Die Alkalimetallverbindung
ist nicht besonders beschränkt,
ist jedoch eine Verbindung, die imstande ist, ein Alkalimetall in
den Elementkörper 12 von
der Oberfläche
durch Wärmebehandlung
zu dispergieren, und es werden Oxide, Hydroxide, Chloride, Nitrate,
Borate, Karbonate und Oxalate usw. von Alkalimetallen verwendet.
Durch Steuerung einer Zugabemenge der Alkalimetallverbindung kann
das obige Ionenintensitätsverhältnis gesteuert
werden.
-
Danach wird das Chipelement, an dem
die Alkalimetallverbindung haftet, in einem elektrischen Ofen für eine vorbestimmte
Zeit einer Wärmebehandlung
bei einer vorbestimmten Temperatur unterzogen (Prozeß „e"). Als Ergebnis wird
ein Alkalimetall in der Alkalimetallverbindung in das Chipelement
von seiner Oberfläche dispergiert,
und es wird ein Elementkörper 12 erhalten,
der mit einer hochohmigen Schicht 4 ausgebildet ist. Das
obige Ionenintensitätsverhältnis und
eine Dicke der hochohmigen Schicht 4 kann durch die Temperatur und
Zeit der Wärmebehandlung
zu dieser Zeit gesteuert werden. Eine bevorzugte Wärmebehandlungstemperatur
beträgt
700 bis 1000°C,
und eine Wärmebehandlungsatmosphäre ist Luft.
Außerdem
beträgt
die Wärmebehandlungszeit
vorzugsweise 10 Minuten bis 4 Stunden.
-
Danach werden auf die beiden Endabschnitte
des Elements nach der Wärmebehandlung
Anschlußelektroden
aufgebracht und gedruckt, und Ag-Grundelektroden werden gebildet
(Prozeß „f"). Hier wird Ag als das
Grundelektrodenmaterial ausgewählt,
jedoch kann irgendein Material verwendet werden, insoweit es leicht auf
den Elementkörper 12 gedruckt
wird, leicht mit den Materialien verbunden wird, die die inneren
Elektrodenschichten 2 bilden, und leicht in einem folgenden
Plattierungsprozeß plattiert
wird.
-
Schließlich werden ein Ni-Plattierungsfilm
und/oder ein Sn/Pb-Plattierungsfilm auf der Oberfläche der Grundelektroden
durch elektrisches Plattieren (Prozeß „g") aufgetragen, so daß ein Mehrschichtchip-Varistor 10 erhalten
wird.
-
Man beachte, daß die Mittel zur Diffusion
eines Alkalimetalls von der Oberfläche des Elementkörpers 12 nicht
auf die obigen Mittel beschränkt
sind, und zum Beispiel ein folgendes Mittel angewendet werden kann. Es
können
nämlich
ein Verfahren zum Durchführen
einer Wärmebehandlung
am Elementkörper 12,
bevor die Anschlußelektroden 3 gebildet
werden, in einem Zustand, in dem er in einer Alkalizufuhrquelle
versenkt ist, ein Verfahren zum Durchführen einer Wärmebehandlung,
nachdem mit einem Spray usw. eine flüssige Alkalizufuhrquelle gleichmäßig auf
die Oberfläche
des Elementkörpers 12 aufgetragen
worden ist, und ein Verfahren zum Durchführen einer Wärmebehandlung,
nachdem gleichmäßig eine
luftenthaltenden Alkalimetallzufuhrquellenpulver auf die Oberfläche des
Elementkörpers 12 aufgetragen
worden ist, erwähnt
werden.
-
In diesen Verfahren diffundiert ein
Alkalimetall mehr oder weniger zu den freiliegenden Endflächen der inneren
Elektrodenschichten 2, die an den beiden Endabschnitten
des Elementkörpers 12 freiliegen,
aber die Leitfähigkeit
der inneren Elektrodenschichten 2 wird nicht dadurch beeinflußt.
-
Man beachte, daß um die Diffusion des Alkalimetalls
zu den freiliegenden Endflächen
der inneren Elektrodenschichten 2 sicher zu verhindern,
wie zum Beispiel in 3 gezeigt,
die Bildung der hochohmigen Schicht (Prozesse „d" und „e") nach der Bildung der Anschlußelektroden
(Prozeß „f") kommen kann. In
diesem Fall ist die in 1 gezeigte
hochohmige Schicht 4 nicht innerhalb der Anschlußelektroden 3 ausgebildet. Folglich
diffundiert das Alkalimetall von den freiliegenden Endflächen der
inneren Elektrodenschichten 2. Wenn außerdem ein Alkalimetall an
die Oberfläche
geheftet wird und nach dem Auftragen und Trocknen der Anschlußelektroden
gedruckt wird, kann eine Diffusion des Alkalimetalls zum Elementkörper gleichzeitig
wie das Drucken durchgeführt
werden, so daß der
Prozeß vereinfacht
werden kann.
-
Zweite Ausführungsform
-
Wie in 4 gezeigt,
sind in einem Mehrschichtchip-Varistor 10a als
Beispiel einer chipförmigen
elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ein Paar äußerer Anschlußelektroden 3a auf der
Außenfläche eines
Elementkörpers 12a ausgebildet,
der die Anordnung abwechselnd gestapelter, nichtspannungslinearer
Widerstandsschichten 1a und innerer Elektrodenschichten 2a aufweist.
In der vorliegenden Ausführungsform
beträgt
ein Abstand der gegenüberliegenden
Endabschnitte auf derselben Ebene (eine Lücke zwischen Anschlüssen; die
der Bezugsziffer 5 in 4 entspricht)
des Paares äußerer Anschlußelektroden
3a 50 μm
oder mehr, und die übrige
Anordnung ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform.
-
Die Außenseite der inneren Elektrodenschichten 2a ist
in die Stapelrichtung auf eine äußerste Schicht 11a gestapelt,
und die innere Elektrodenschicht 2a ist geschützt. Die äußerste Schicht 11a besteht
aus demselben Material wie jenem der Widerstandsschicht 1a.
-
Eine Form des Elementkörpers 12a ist
nicht besonders begrenzt und ist normalerweise ein rechteckiges
Parallelepiped. Die vorliegende Ausführungsform wird als ein Elementkörper 12a bezeichnet,
der eine Mikrogröße aufweist,
wie (0,6 mm oder weniger, vorzugsweise 0,4 mm oder weniger) x (0,3
mm oder weniger, vorzugsweise 0,2 mm) x (eine Dicke von 0,3 mm oder
weniger, vorzugsweise 0,2 mm oder weniger). Infolge der Mikrogröße wird
in der vorliegenden Erfindung normalerweise dafür gesorgt, daß die Dicke
der äußersten Schicht 11a weniger
als 100 μm,
vorzugsweise 90 μm
oder weniger beträgt.
Man beachte, daß die
Dicke der äußerstem
Schicht 11a in einigen Fällen abhängig von einer Zwischenschichtdicke
der Widerstandsschicht 1a, die durch ein Paar innerer Elektrodenschichten 2a in
die Mitte genommen wird, 100 μm überschreitet.
-
Die Widerstandsschicht 1a (auch
die äußerste Schicht 11a),
die innere Elektrodenschicht 2a und die äußere Anschlußelektrode 3a sind
in derselben Weise wie die Widerstandsschicht 1, die innere
Elektrodenschicht 2 und die äußere Anschlußelektrode 3 in
der ersten Ausführungsform
gestaltet. Außerdem
gilt dasselbe für
eine hochohmige Schicht 4a, die um den Elementkörper 12a ausgebildet
ist.
-
Man beachte, daß in der vorliegenden Ausführungsform,
in der hochohmigen Schicht 4, wenn vorausgesetzt wird,
daß der
minimale Abstand von der äußersten
Seite der inneren Elektrodenschichten 2 in die Stapelrichtung
zur Oberfläche
des Elementkörpers 12 l
ist und das Ionenintensitätsverhältnis eines
Alkalimetalls (A) und Zink (Zn) (A/Zn) in einem Bereich von der
Oberfläche
des Elementkörpers 12 bis
zu einer Tiefe von (0,9 × l)
durch die SIMS gemessen wird, 0,001 ≤ (A/Zn) ≤ 500 annimmt.
-
Das in der hochohmigen Schicht 4 dispergierte
Alkalimetall ist vorzugsweise mindestens eines von Li, Na, K, Rb
und Cs, bevorzugter Li.
-
Wenn das Alkalimetall Li ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Li und Zn (Li/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (Li/Zn) ≤ 500, bevorzugter 0,01 ≤ (Li/Zn) ≤ 500.
-
Wenn das Alkalimetall Na ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Na und Zn (Na/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (Na/Zn) ≤ 100, bevorzugter 0,01 ≤ (Na/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Alkalimetall K ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
K und Zn (K/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (K/Zn) ≤ 100, bevorzugter 0,01 ≤ (K/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Alkalimetall Rb ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Rb und Zn (Rb/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (Rb/Zn) ≤ 100, bevorzugter 0,01 ≤ (Rb/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Alkalimetall Cs ist, ist
das Ionenintensitätsverhältnis von
Cs und Zn (Cs/Zn) vorzugsweise 0,001 ≤ (Cs/Zn) ≤ 100, bevorzugter 0,1 ≤ (Cs/Zn) ≤ 100.
-
Wenn das Ionenintensitätsverhältnis zu
klein ist, neigt ein Isolationswiderstandswert nach der Aufschmelzlötung dazu,
zu niedrig zu sein, während
wenn das Ionenintensitätsverhältnis zu
groß ist,
elektrische Eigenschaften der nichtspannungslinearen Widerstandsschicht 1 nachteilig
beeinflußt
werden können
und eine Zunahme des Isolationswiderstandswerts nach der Aufschmelzlötung dazu
neigt, abzunehmen.
-
Ein Verfahren zur Herstellung des
Mehrschichtchip-Varistors 10a kann dasselbe wie im Fall
der Herstellung des Varistors 10 in der ersten Ausführungsform
sein.
-
Andere Ausführungsformen
-
Man beachte, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf die obigen Ausführungsformen
begrenzt ist und eine Vielfalt von Modifikationen innerhalb des
Rahmens der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.
-
Beispiele
-
Im folgenden wird die vorliegende
Erfindung beruhend auf detaillierteren Beispiele erläutert, jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
-
Beispiel 1
-
Es wurde ein Chipelement, um zu einem
Elementkörper 12 mit
einer 1608-Form zu werden (Außenabmessungen:
1,6 mm × 0,8
mm × 0,8
mm), durch die folgenden Prozesse „a" bis „c", die in 2 gezeigt werden,
und ein normales Verfahren gebildet. Man beachte, daß eine nichtlineare
Widerstandsschicht 1 und die äußerste Schicht 1a des
Chipelements aus einem Zinkoxidmaterial bestanden, das insbesondere
aus dem bestand, was erhalten wird, indem im Verhältnis 0,5
Mol-% Pr, 1,5 Mol-% Co, 0,005 Mol-% Al, 0,05 Mol-% K, 0,1 Mol-%
Cr, 0,1 Mol-% Ca und 0,02 Mol-% Si zu ZnO mit 99,9% Reinheit (99,725
Mol-%) hinzugegeben wurden.
-
Auf das so erhaltene Chipelement
wurde Li2CO3-Pulver
auf seine Oberfläche
durch einen abgedichteten rotierenden Topf aufgetragen. Ein durchschnittlicher
Teilchendurchmesser des Li2CO3-Pulvers
betrug 3 μm.
-
Man beachte, daß eine Menge von Li2CO3 in einem Bereich
von 0,001 μg
bis 10 mg pro einem Chipelement lag. Durch Erhöhung oder Senkung der Menge
können
die später
erläuterten
Proben mit unterschiedlichen Ionenintensitätsverhältnissen erhalten werden.
-
Das Chipelement, auf dem Li2CO3-Pulver aufgetragen
wurde, wurde für
10 Minuten bis 4 Stunden einer Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von 700 bis 1000°C in Luft unterzogen, um Li
von der Oberfläche des
Chipelement zu diffundieren, und es wurde eine hochohmige Schicht 4 nahe
der Oberfläche
gebildet. Durch Änderung
der Wärmebehandlungstemperatur
und der Wärmebearbeitungszeit
können
die später
erläuterten
Proben mit unterschiedlichen Ionenintensitätsverhältnissen erhalten werden.
-
Danach wurde eine Ag-Grundelektrode
durch ein normales Verfahren gebildet, und ein Ni-Plattierungsfilm
und ein Sn/Pb-Plattierungsfilm
wurden auf der Oberfläche
der Grundelektrode durch elektrische Plattierung gebildet, um eine
Anschlußelektrode 3 zu
bilden, wobei folglich ein Mehrschichtchip-Varistor 10 erhalten
wurde.
-
An den so erhaltenen mehreren Mehrschichtchip-Varistorproben
wurde das Ionenintensitätsverhältnis von
Li und Zn (Li/Zn) durch Sekundärionenmassenspektrometrie
in einem Bereich von der Oberfläche
des Elementkörpers
bis 100 μm
gemessen. Außerdem
wurde der Isolationswiderstandswert vor und nach einer Aufschmelzlötung gemessen
und eine Isolationsfehlerrate erhalten. Die Ergebnisse werden in
Tabelle 1 aufgelistet.
-
Man beachte, daß die Aufschmelzlötung durchgeführt wurde,
indem eine Lötmittelpaste,
die ein Flußmittel
enthielt, auf ein Substrat gedruckt und ein Element angebracht wurde,
und es dann durch einen Aufschmelzofen geschickt wurde, der eine
Spitzentemperatur von 230°C
aufwies.
-
Das Ionenintensitätsverhältnis von Li/Zn wurde erhalten,
indem ein Durchschnitt von Werten bis zur Tiefe von 100 μm durch die
Sekundärionenmassenspektrometrie
(SIMS) genommen wurde. Außerdem
wurde der Isolationswiderstandswert bei einer angelegten Spannung
von 3V gemessen und aus 100 Durchschnittswer ten erhalten, und die
Isolationsfehlerrate wurde berechnet, indem vorausgesetzt wurde,
daß Elemente,
die 1 MΩ nicht
erreichten, fehlerhaft waren. Man beachte, daß alle Elemente vor der Aufschmelzlötung einen
Isolationswiderstand von 100 mΩ oder
mehr aufwiesen.
-
Tabelle 1
-
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wiesen
Elemente mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 1 MΩ und hohe Isolationsfehlerraten
nach dem Aufschmelzen auf (Probe 1). Andererseits wiesen
Elemente mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
0,001 oder mehr und 500 oder weniger einen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von mehr als 4,8 MΩ auf,
und die Fehlerrate war insgesamt „0" (Proben 2 bis 8).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß Elemente
von 0,01 oder mehr und 500 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von mehr als 12 MΩ aufwiesen, was bevorzugter
war. Man beachte, daß keine
Proben mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
1000 oder mehr hergestellt werden konnten (Probe 9).
-
Außerdem wurde durch ein anderes
Experiment bestätigt,
daß die
Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) vor und nach der Li-Diffusionsbearbeitung
in den Proben 1 bis 8 nicht geändert wurden.
-
Beispiel 2
-
Mit dem Unterschied der Verwendung
Na2CO3 anstelle
von Li2CO3 wurden
Elemente unter denselben Bedingungen wie jenen im Beispiel 1 hergestellt.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 aufgelistet.
-
Tabelle 2
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Wie in Tabelle 2 gezeigt, wiesen
Elemente mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger nach dem Aufschmelzen einen niedrigen Isolationswiderstandswert
von 1 MΩ oder
weniger auf, und eine Isolationsfehlerrate nach dem Aufschmelzen
war ebenfalls hoch (Probe 10). Andererseits wiesen Elemente
mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
0,001 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von mehr 3,6 MΩ auf,
und die Fehlerrate betrug 5% oder weniger (Proben 11 bis 16).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß die
Elemente von 0,01 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von mehr als 10 MΩ aufwiesen, was bevorzugter
war. Man beachte, daß keine Proben
mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Probe 17). Außerdem wurde durch ein anderes Experiment bestätigt, daß die Varistoreigenschaften
(Spannungs-Nicht-Linearität)
vor und nach der Na-Diffusionsbearbeitung in den Proben 10 bis 16 nicht
geändert
wurden.
-
Beispiel 3
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Mit dem Unterschied der Verwendung
K2CO3 anstelle von
Li2CO3 wurden Elemente
unter denselben Bedingungen wie jenen im Beispiel 1 hergestellt.
Die Ergebnisse wurden in Tabelle 3 aufgelistet.
-
Tabelle 3
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Wie in Tabelle 3 gezeigt, wiesen
Elemente mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger nach dem Aufschmelzen einen niedrigen Isolationswiderstandswert
von 1 MΩ oder
weniger auf, und eine Isolationsfehlerrate nach dem Aufschmelzen
war ebenfalls hoch (Probe 18). Andererseits wiesen Elemente
mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
0,001 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von mehr als 11 MΩ auf
und die Fehlerrate nach dem Aufschmelzen war 0% (Proben 19 bis 24).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß die
Elemente von 0,01 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von mehr als 21 MΩ aufwiesen, was bevorzugter
war. Man beachte, daß keine
Proben mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Probe 25). Außerdem wurde
durch ein anderes Experiment bestätigt, daß die Varistoreigenschaften
(Spannungs-Nicht-Linearität)
vor und nach der K-Diffusionsbearbeitung in den Proben 18 bis 24 nicht
geändert
wurden.
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Beispiel 4
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Mit dem Unterschied der Verwendung
Rb2CO3 anstelle
von Li2CO3 wurden
Elemente unter denselben Bedingungen wie jenen im Beispiel 1 hergestellt.
Die Ergebnisse wurden in Tabelle 4 aufgelistet.
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Tabelle 4
-
Wie in Tabelle 4 gezeigt, wiesen
Elemente mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
0,001 oder weniger nach dem Aufschmelzen einen niedrigen Isolationswiderstandswert
von 1 MΩ oder
weniger auf, und eine Isolationsfehlerrate nach dem Aufschmelzen
war ebenfalls hoch (Proben 26 und 27). Andererseits
wiesen Elemente mit einem Ionenintensitätsverhältnis von 0,01 oder mehr und
100 oder weniger einen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von mehr als 3,5 MΩ auf,
und eine Fehlerrate nach dem Aufschmelzen betrug 3% oder weniger
(Proben 28 bis 32). Insbesondere wurde bestätigt, daß die Elemente
von 0,1 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von mehr 12 MΩ aufwiesen, was bevorzugter war.
Man beachte, daß keine
Proben mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Probe 33).
-
Außerdem wurde durch ein anderes
Experiment bestätigt,
daß die
Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) vor und nach der Rb-Diffusionsbearbeitung
in den Proben 26 bis 32 nicht geändert wurden.
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Beispiel 5
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Mit dem Unterschied der Verwendung
Cs2CO3 anstelle
von Li2CO3 wurden
Elemente unter denselben Bedingungen wie jene im Bei spiel 1 hergestellt.
Die Ergebnisse wurden in Tabelle 5 aufgelistet.
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Tabelle 5
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Wie in Tabelle 5 gezeigt, wiesen
Elemente mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
0,01 oder weniger nach dem Aufschmelzen einen niedrigen Isolationswiderstandswert
von 2,1 MΩ oder
weniger auf, und eine Isolationsfehlerrate nach dem Aufschmelzen
war ebenfalls hoch (Proben 34 bis 36). Andererseits
wiesen Elemente mit einem Ionenintensitätsverhältnis von 0,1 oder mehr und
100 oder weniger einen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von mehr als 10 MΩ auf,
und eine Fehlerrate nach dem Aufschmelzen betrug 0% (Proben 37 bis 40).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß die
Elemente von 1 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von mehr als 30 MΩ aufwiesen, was bevorzugter
war. Man beachte, daß keine
Proben mit einem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Probe 41).
-
Außerdem. wurde durch ein anderes
Experiment bestätigt,
daß die
Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) vor und nach der Cs-Diffusionsbearbeitung
in den Proben 34 bis 40 nicht geändert wurden.
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Vergleichsbeispiel 1
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Mit dem Unterschied des Weglassen
eines Prozesses der Auftragung von Li2CO3, um eine Wärmebehandlung durchzuführen, wurden
Elemente unter denselben Bedingungen wie jene im Beispiel 1 hergestellt.
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Die so erhaltenen Elemente wiesen
vor dem Aufschmelzen einen Isolationswiderstand von 100 MΩ oder mehr
auf, nahmen jedoch nach dem Aufschmelzen 0,6 MΩ an, und die Isolationsfehlerrate
nach dem Aufschmelzen betrug 100%.
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Beispiel 6
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Es wurden Chipelemente, um zu einem
Elementkörper 12 mit
einer 0603-Form (Außenabmessungen: 0,6
mm × 0,3
mm × 0,3
mm) zu werden, durch die folgenden Prozesse „a" bis „c", die in 2 gezeigt
werden, und ein normales Verfahren gebildet. Eine Menge von Li2CO3 lag in einem
Bereich von 0,01 μg
bis 10 mg pro einem Chipelement. Eine Lücke zwischen den Anschlüssen 5 wurde
zur Herstellung zu 5 verschiedenen Arten (20 μm, 50 μm, 100 μm, 300 μm und 500 μm) geändert. Mit jenem Unterschied
wurden Mehrschichtchip-Varistorproben in derselben Weise wie in
der ersten Ausführungsform
erhalten.
-
An den erhaltenen mehreren Mehrschichtchip-Varistorproben
wurde das Ionenintensitätsverhältnis von
Li und Zn (Li/Zn) in einem Bereich von der Oberfläche des
Elementkörpers
bis zu einer Tiefe von (0,9 × l) durch
die Sekundärionenmassenspektrometrie
gemessen. Außerdem
wurden die Isolationswiderstandswerte vor und nach der Aufschmelzlötung gemessen
und Isolationsfehlerraten wurden erhalten. Die Ergebnisse werden
in Tabelle 6 aufgelistet.
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Das Ionenintensitätsverhältnis von Li/Zn wurde erhalten,
indem ein Durchschnitt von Werten von der Oberfläche des Elementkörpers 12 bis
zur Tiefe von (0,9 × l)
genommen wurde, wobei vorausgesetzt wurde, daß der minimale Abstand von
der äußersten
Seite der inneren Elektrodenschichten 2 in die Stapelrichtung zur
Oberfläche
des Elementkörpers 12 l
ist. Der Isolationswiderstandswert und die Isolationsfehlerrate
wurden in derselben Weise erhalten, wie in der ersten Ausführungsform
und in derselben Weise bewertet.
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Tabelle 6
-
Wie in Tabelle 6 gezeigt, wiesen
Elemente vor der Li-Bearbeitung
nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war nach dem Aufschmelzen so groß wie 100%
(Proben 1a, 11a, 21a, 31a und 41a).
-
Elemente mit einer Lücke zwischen
Anschlüssen
von 20 μm
wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war so groß wie 99% oder mehr (Proben 2a bis 9a).
Es wurde in Betracht gezogen, daß der Grund, warum die Isolationsfehlerrate
nicht verbessert wurde, war, daß nur
einzelne ZnO-Kristallkorngrenzen vorhanden waren, die dazu beitrugen,
den Widerstand zwischen den Lücken
groß zu
machen, und daß eine
Wahrscheinlichkeit, einen Weg zur Verminderung des Widerstands zu
erzeugen, zunahm.
-
Elemente mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von weniger als 1 MΩ auf, und die Isolationsfehlerrate
war so groß wie
65% oder mehr, selbst wenn sie einer Li-Bearbeitung unterzogen wurden
(Proben 12a, 22a, 32a und 42a).
-
Elemente mit einer Lücke zwischen
Anschlüssen
von 50 μm
oder mehr und dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,001 oder mehr und 500 oder weniger wiesen einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 3,8 MΩ oder mehr auf, und es gab
kein Element, das weniger als 1 MΩ zeigte, außerdem betrug die Fehlerrate
insgesamt „0" (Proben 13a bis 19a, 23a bis 29a, 33a bis 39a und 43a bis 49a).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß Elemente
von 0,01 oder mehr und 500 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 10 MΩ oder mehr aufwiesen, was bevorzugter
war.
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In der vorliegenden Ausführungsform
wurde bestätigt,
daß die
elektrischen Eigenschaften der Varistorproben nicht davon beeinflußt wurden,
daß der
Widerstand infolge der Li-Diffusion hoch wurde. Als Ergebnis kann
eine hohe Zuverlässigkeit
sichergestellt werden.
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Man beachte, daß keine Proben mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
1000 oder mehr hergestellt werden konnten (Proben 10a, 20a, 30a, 40a und 50a).
Außerdem
wurde in den Proben 2a bis 9a, 12a bis 19a, 22a bis 29a, 32a bis 39a und 42a bis 49a durch
ein anderes Experiment bestätigt,
daß sich
die Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) vor und
nach der Li-Dispersionsbearbeitung nicht änderten.
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Beispiel 7
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Mit dem Unterschied der Verwendung
Na2CO3 anstelle
von Li2CO3 wurden
Elemente in derselben Weise wie im Beispiel 6 hergestellt. Die Ergebnisse
werden in Tabelle 7 aufgelistet.
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Tabelle 7
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Wie in Tabelle 7 gezeigt, wiesen
Elemente vor der Na-Bearbeitung
nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war so groß wie 100% (Proben 51a, 61a, 71a, 81a und 91a).
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Elemente, wobei eine Lücke zwischen
Anschlüssen
20 μm betrug,
wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war so groß wie 100%, selbst wenn sie
einer Na-Bearbeitung unterzogen wurden (Proben 52a bis 58a). Es
wurde in Betracht gezogen, daß der
Grund, warum die Isolationsfehlerrate nicht verbessert wurde, derselbe wie
im obigen Beispiel 6 war.
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Elemente mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von weniger als 1 MΩ auf, und die Isolationsfehlerrate
war so groß wie
100% (Proben 62a, 72a, 82a und 92a).
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Elemente mit einer Lücke zwischen
Anschlüssen
von 50 μm
und dem Ionenintensitätsverhältnis von 0,001
oder mehr und 100 oder weniger wiesen einen durchschnittlichen Isolationswiderstands wert
von 3,3 MΩ oder
mehr auf, und es gab kein Element, das weniger als 1 MΩ zeigte,
außerdem
betrug die Fehlerrate 4% oder weniger (Proben 63a bis 68a, 73a bis 78a, 83a bis 88a und 93a bis 98a).
Insbesondere wurde bestätigt, daß Elemente
von 0,01 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 10 MΩ oder mehr aufwiesen, was bevorzugter
war.
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In der vorliegenden Ausführungsform
wurde bestätigt,
daß die
elektrischen Eigenschaften der Varistorproben nicht davon beeinflußt wurden,
daß der
Widerstand infolge der Na-Diffusion hoch wurde. Als Ergebnis kann
eine hohe Zuverlässigkeit
sichergestellt werden.
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Man beachte, daß keine Proben mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Proben 59a, 60a, 69a, 70a, 79a, 80a, 89a, 90a, 99a und 100a).
Außerdem
wurde in den Proben 52a bis 58a, 62a bis 68a, 72a bis 78a, 82a bis 88a und 92a bis 98a durch
ein anderes Experiment bestätigt, daß sich die
Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) nicht änderten.
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Beispiel 8
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Mit dem Unterschied der Verwendung
K2CO3 anstelle von
Li2CO3 wurden Elemente
in derselben Weise wie jene im Beispiel 6 hergestellt. Die Ergebnisse
werden in Tabelle 8 aufgelistet.
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Tabelle 8
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Wie in Tabelle 8 gezeigt, wiesen
Elemente vor einer K-Bearbeitung nach dem Aufschmelzen einen kleinen
durchschnittlichen Isolationswiderstandswert von weniger als 1 MΩ auf, und
die Isolationsfehlerrate war so groß wie 100% (Proben 101a, 111a, 121a, 131a und 141a).
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Elemente, wobei eine Lücke zwischen
Anschlüssen
20 μm betrug,
wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war so groß wie 100% (Proben 102a bis
108a).
Es wurde in Betracht gezogen, daß der Grund, warum die Isolationsfehlerrate
nicht verbessert wurde, derselbe wie im obigen Beispiel 6 war.
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Elemente mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von weniger als 1 MΩ auf, und die Isolationsfehlerrate
war so groß wie
100% (Proben 112a, 122a, 132a und 142a).
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Elemente mit einer Lücke zwischen
Anschlüssen
von 50 μm
oder mehr und dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,001 oder mehr und 100 oder weniger wiesen einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 4,1 MΩ oder mehr auf, und es gab
kein Element, das weniger als 1 MΩ zeigte, außerdem betrug die Fehlerrate
2% oder weniger (Proben 113a bis 118a, 123a bis 128a, 133a bis 138a und 143a bis 148a).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß Elemente
von 0,01 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 8,5 MΩ oder mehr aufwiesen, was bevorzugter
war.
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In der vorliegenden Ausführungsform
wurde bestätigt,
daß die
elektrischen Eigenschaften der Varistorproben nicht davon beeinflußt wurden,
daß der
Widerstand infolge der K-Diffusion hoch wurde. Als Ergebnis kann
eine hohe Zuverlässigkeit
sichergestellt werden.
-
Man beachte, daß keine Proben mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Proben 109a, 110a, 119a, 120a, 129a, 130a, 139a, 140a, 149a und 150a).
Außerdem
wurde in den Proben 102a bis 108a, 112a bis 118a, 122a bis 128a, 132a bis 138a und 142a bis 148a durch
ein anderes Experiment bestätigt,
daß sich
die Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) vor und
nach der K-Diffusionsbearbeitung nicht änderten.
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Beispiel 9
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Mit dem Unterschied der Verwendung
von Rb2CO3 anstelle
von Li2CO3 wurden
Elemente in derselben Weise wie im Beispiel 6 hergestellt. Die Ergebnisse
werden in Tabelle 9 aufgelistet.
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Tabelle 9
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Wie in Tabelle 9 gezeigt, wiesen
Elemente vor einer Rb-Bearbeitung
nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war so groß wie 100% (Proben 151a, 161a, 171a, 181a und 191a).
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Elemente, wobei eine Lücke zwischen
Anschlüssen
20 μm betrug,
wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war nach dem Aufschmelzen so groß wie 100,
selbst wenn sie einer Rb-Bearbeitung unterzogen wurden (Proben 152a bis 158a).
Es wurde in Betracht gezogen, daß der Grund, warum die Isolationsfehlerrate
nicht verbessert wurde, derselbe wie im obigen Beispiel 6 war.
-
Elemente mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von weniger als 1 MΩ auf, und die Isolationsfehlerrate
war nach dem Aufschmelzen so groß wie 100%, selbst wenn sie
einer Rb-Bearbeitung unterzogen wurden (Proben 162a, 172a, 182a und 192a).
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Elemente mit einer Lücke zwischen
Anschlüssen
von 50 um oder mehr und dem Ionenintensitätsverhältnis von 0,001 oder mehr und
100 oder weniger wiesen einen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert von
1,1 MΩ oder
mehr auf, mit der Ausnahme einer Probe 163a, und es gab
kein Element, das weniger als 1 MΩ zeigte, außerdem betrug die Fehlerrate
38% oder weniger (Proben 164a bis 168a, 173a bis 178a, 183a bis 188a und 193a bis 198a).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß Elemente
von 0,01 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von 4,5 MΩ oder
mehr aufwiesen, was bevorzugter war.
-
In der vorliegenden Ausführungsform
wurde bestätigt,
daß die
elektrischen Eigenschaften der Varistorproben nicht davon beeinflußt wurden,
daß der
Widerstand infolge der Rb-Diffusion hoch wurde. Als Ergebnis kann
eine hohe Zuverlässigkeit
sichergestellt werden.
-
Man beachte, daß keine Proben mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Proben 159a, 160a, 169a, 170a, 179a, 180a, 189a, 190a, 199a und 200a).
Außerdem
wurde in den Proben 152a bis 158a, 162a bis 168a, 172a bis 178a, 182a bis 188a und 192a bis 198a durch
ein anderes Experiment bestätigt,
daß sich
die Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) vor und
nach der Rb-Dispersionsbearbeitung nicht änderten.
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Beispiel 10
-
Mit dem Unterschied der Verwendung
von Cs2CO3 anstelle
von Li2CO3 wurden
Elemente in derselben Weise wie im Beispiel 6 hergestellt. Die Ergebnisse
werden in Tabelle 10 aufgelistet.
-
Tabelle 10
-
Wie in Tabelle 10 gezeigt, wiesen
Elemente vor der Cs-Bearbeitung
nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war nach dem Aufschmelzen so groß wie 100%
(Proben 201a, 211a, 221a, 231a und 241a).
-
Elemente, wobei eine Lücke zwischen
Anschlüssen
20 μm betrug,
wiesen nach dem Aufschmelzen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ auf,
und die Isolationsfehlerrate war nach dem Aufschmelzen so groß wie 100%,
selbst wenn sie einer Cs-Bearbeitung unterzogen wurden (Proben 202a bis 208a).
Es wurde in Betracht gezogen, daß der Grund, warum die Isolationsfehlerrate
nicht verbessert wurde, derselbe wie im obigen Beispiel 6 war.
-
Elemente mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,0001 oder weniger wiesen einen kleinen durchschnittlichen Isolationswiderstandswert
von weniger als 1 MΩ nach
dem Aufschmelzen auf, und die Isolationsfehlerrate war so groß wie 100%,
selbst wenn sie einer Cs-Bearbeitung unterzogen wurden (Proben 212a, 222a, 232a und 242a).
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Elemente mit einer Lücke zwischen
Anschlüssen
von 50 μm
oder mehr und dem Ionenintensitätsverhältnis von
0,001 oder mehr und 100 oder weniger wiesen einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 1,1 MΩ oder mehr auf, mit der Ausnahme
der Proben 213a und 223a, und es gab kein Element,
das weniger als 1 MΩ zeigte,
außerdem
betrug die Fehlerrate 48% oder weniger (Proben 214a bis 218a, 224a bis 228a, 233a bis 238a und 243a bis 248a).
Insbesondere wurde bestätigt,
daß Elemente
von 0,1 oder mehr und 100 oder weniger einen durchschnittlichen
Isolationswiderstandswert von 7,2 MΩ oder mehr aufwiesen, was bevorzugter
war.
-
In der vorliegenden Ausführungsform
wurde bestätigt,
daß die
elektrischen Eigenschaften der Varistorproben nicht dadurch beeinflußt wurden,
daß der
Widerstand infolge der Cs-Diffusion hoch wird. Als Ergebnis kann
eine hohe Zuverlässigkeit
sichergestellt werden.
-
Man beachte, daß keine Proben mit dem Ionenintensitätsverhältnis von
500 oder mehr hergestellt werden konnten (Proben 209a, 210a, 219a, 220a, 229a, 230a, 239a, 240a, 249a und 250a).
Außerdem
wurde in den Proben 202a bis 208a, 212a bis 218a, 222a bis 228a, 232a bis 238a und 242a bis 248a durch
ein anderes Experiment bestätigt,
daß die
Varistoreigenschaften (Spannungs-Nicht-Linearität) sich
vor und nach der Cs-Diffusionsbearbeitung nicht änderten.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Mit dem Unterschied des Weglassens
des Prozesses der Auftragung von Li2CO3, um eine Wärmebehandlung durchzuführen, wur den
Elemente, wobei ein Lücke
zwischen den Anschlüssen
500 μm betrug,
unter denselben Bedingungen wie jene im Beispiel 6 hergestellt.
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Das so erhaltene Element wies vor
dem Aufschmelzen einen Isolationswiderstand von 100 MΩ oder mehr
auf, nahm jedoch nach dem Aufschmelzen 0,1 MΩ an, und die Isolationsfehlerrate
nach dem Aufschmelzen betrug 100%.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie oben erläutert, ist es erfindungsgemäß möglich, eine
chipförmige
elektronische Vorrichtung, wie einen Mehrschichtchip-Varistor, die
keinen Glasüberzug
oder andere isolierende Schutzschichten benötigt, widerstandsfähig gegenüber Temperaturänderungen
ist, eine hohe Beständigkeit
einer Elementoberfläche
selbst bei Aufschmelzlötung
aufrechterhalten kann, sehr zuverlässig ist und leicht hergestellt
werden kann, und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
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Außerdem können erfindungsgemäß eine chipförmige elektronische
Vorrichtung einer Mikro-Größe (zum
Beispiel beträgt
die Größe 0,6 mm
oder weniger x 0,3 mm oder weniger x eine Dicke von 0,3 mm oder weniger),
die die obigen Eigenschaften aufweist, und ein Verfahren zu deren
Herstellung bereitgestellt werden.
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