JP2000208305A - バリスタの製造方法 - Google Patents

バリスタの製造方法

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JP2000208305A JP11004104A JP410499A JP2000208305A JP 2000208305 A JP2000208305 A JP 2000208305A JP 11004104 A JP11004104 A JP 11004104A JP 410499 A JP410499 A JP 410499A JP 2000208305 A JP2000208305 A JP 2000208305A
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和広 金子
Kuniyoshi Kawada
都美 河田
Kenjiro Hatano
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寿命特性の優れたバリスタを安価に製造する
ことができるバリスタの製造方法を提供する。 【解決手段】 積層型のバリスタ10はバリスタ素体1
2を含む。バリスタ素体12はセラミック体14を有
し、セラミック体14中には多数の内部電極16,1
6,・・が形成される。このバリスタ素体12は、酸化
亜鉛を主成分とするグリーンシートなどの積層体を焼結
することによって形成される。バリスタ素体12には、
2つの外部電極18,18が、水蒸気濃度が2g/m3
以下の雰囲気中で焼き付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はバリスタの製造方
法に関し、特にたとえば単板型のバリスタや積層型のバ
リスタなどのバリスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、機器の小型化や回路の高速化によ
り、素子のチップ化や高周波化が進んでおり、多くの小
型の積層型セラミックチップ部品が使用されている。バ
リスタについても例外ではなくチップ化が進んでいる。
また、近年、PL法に伴う製造物責任・製造者責任の強
化により、商品の安全性とりわけ寿命特性に対し、より
よい特性が望まれるようになってきた。このような積層
型セラミックバリスタを製造するためのバリスタの製造
方法では、セラミック材料と内部電極との積層工程およ
び焼成工程や外部電極の取付工程を有し、さらに、外装
部をコーティングする工程を有する場合もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の工程に
おいて、焼成後の工程とりわけ数100℃で熱処理を行
う工程を経過した後、バリスタの寿命特性が悪化する現
象がある。これらの熱処理工程において、セラミック材
料中のBiの変化等が研究されているが、バリスタの寿
命特性が悪化する原因は解明されていない。
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、寿
命特性の優れたバリスタを安価に製造することができる
バリスタの製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるバリス
タの製造方法は、酸化亜鉛を主成分とするバリスタの製
造方法において、バリスタ素体の焼成後、雰囲気中の水
蒸気濃度を2g/m3以下で熱処理することを特徴とす
る、バリスタの製造方法である。この発明にかかるバリ
スタの製造方法は、たとえば、雰囲気中の水蒸気濃度を
2g/m3 以下で外部電極を焼き付けることを特徴とす
る。この発明にかかるバリスタの製造方法は、たとえ
ば、積層型のバリスタの外装部に、雰囲気中の水蒸気濃
度を2g/m3 以下で高抵抗物または高抵抗を形成する
物質を焼き付けることを特徴とする。
【0006】上述の課題を解決するために、本願発明者
は、バリスタ素子の焼成後において外部電極の焼き付け
に必要な熱処理工程や外装部に高抵抗化物または高抵抗
を形成する物質の焼き付けに必要な熱処理工程に着目
し、かつ、これらの熱処理時の周囲雰囲気に着目した。
この結果、雰囲気中の水蒸気濃度がバリスタの寿命特性
を悪化させる要因であることを見出した。検討をした結
果、上記の熱処理時の雰囲気中の水蒸気濃度を2g/m
3 以下におさえることで、寿命特性の悪化を防止するこ
とができることが判明した。また、この水蒸気の影響が
300℃未満では起こらないことを確認した。ただし、
この熱処理時間が数時間と長い場合には、300℃未満
でも寿命特性の劣化が生じる場合がある。しかし、この
ような長い工程は通常用いられないため、問題とはなら
ない。以上をまとめると、焼成後の300℃以上で熱処
理を施す工程において、水蒸気濃度を2g/m3 以下と
することでバリスタの寿命特性を安定化することができ
る。この効果は、酸化亜鉛を主成分としたセラミックな
どからなる積層型のバリスタだけではなく、同じように
酸化亜鉛を主成分とする単板型のバリスタにおいても奏
する。
【0007】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0008】
【発明の実施の形態】(実施例)まず、ZnO100に
対し、AlがAl2 3 に換算して100ppm、Bi
がBi2 3 に換算して1.0mol%、CoがCo2
3 に換算して0.5mol%、MnがMnOに換算し
て0.5mol%、SbがSbO3/2 に換算して0.5
mol%、YがY2 3 に換算して1.0mol%、S
iがSiO2 に換算して0.2mol%、BがB2 3
に換算して0.2mol%を配合し、ボールミルで60
時間混合・粉砕した後、脱水を行い、乾燥後#60のふ
るいで造粒して、粉体を得た。この粉体を750℃で2
時間仮焼し、できあがった仮焼物を粗粉砕した後、ボー
ルミルで再度混合・粉砕して、スラリーを得た。このス
ラリーを脱水・乾燥して、粉体を得た。
【0009】この粉体に溶剤、バインダおよび分散剤を
加え、厚さ50μmのシートを成形した。このシートを
所定の大きさに打ち抜いて、多数のグリーンシートを得
た。そして、図1に示すように、一部のグリーンシート
1の一部にAgPd(Ag:Pd=9:1)電極ペース
ト2をスクリーン印刷法で印刷した。そして、これらの
グリーンシートを所定の順・方向に積層し、積層体を得
た。
【0010】このようにして得られた積層体を600℃
で樹脂分を分解、放出させた後、850℃〜900℃で
3時間焼成して焼結体(バリスタ素体)を得た。
【0011】この焼結体を100℃〜800℃の範囲で
1〜6時間、水蒸気を0.3〜10g/m3 含むエアー
気流中で熱処理し、その後、外部電極を塗布して、試料
(図2に示す積層型のバリスタ10)を作製した。な
お、図2に示す積層型のバリスタ10は、上述の焼結体
であるバリスタ素体12を含む。バリスタ素体12は、
上述のグリーンシートを焼結したセラミック体14を有
する。セラミック体14中には、上述のAgPd電極ペ
ーストからなる多数の内部電極16,16,・・が形成
されている。また、バリスタ素体12の両側面には、2
つの外部電極18,18がそれぞれ形成されている。2
つの外部電極18,18は、複数の内部電極16,1
6,・・に交互に接続されている。
【0012】そして、試料について、一方の外部電極か
ら他方の外部電極に1mAおよび10mAの電流を流
し、2つの外部電極間の電圧を測定することにより、バ
リスタ電圧(V1mA)およびαを測定した。バリスタ
電圧(V1mA)は、試料の一方の外部電極から他方の
外部電極に1mAの電流を流しているときの試料の2つ
の外部電極間の電圧であり、αはα=1/log(V1
0mA/V1mA)の式により算出した値である。な
お、式中のV10mAは、試料の一方の外部電極から他
方の外部電極に10mAの電流を流しているときの試料
の2つの外部電極間の電圧である。また、試料の寿命特
性として、試料を85℃の恒温槽中に入れ、上記のよう
に測定したバリスタ電圧(V1mA)の85%のDC電
圧を印加し、200時間後に試料を取り出し、1時間常
温で放置した後、同様にバリスタ電圧およびαを測定し
て、恒温槽中に投入する前のデータと比較して、バリス
タ電圧の変化率ΔV1mAを計算した。この結果を図3
および図4に示す。
【0013】さらに、上述の焼結体に実際に外部電極を
600℃1時間、水蒸気濃度0.9、2.0、4.5g
/m3 で焼き付けた試料1(積層型のバリスタ)と、試
料1の外装にガラスを塗布し外部電極を焼き付けた温度
・条件と同じ温度・条件で焼き付けた試料2(積層型の
バリスタ)とを作製し、試料の寿命特性と同様に、試料
1および試料2の寿命特性を確認した。この結果を図5
に示す。
【0014】また、上述の実施例の組成で作製した原料
に酢酸ビニルをバインダとして加え、2t/cm2 の圧
力で直径10mm、厚み0.5mmの成形体を作製し、
1250℃で2時間焼成して、焼結体を作製した。この
焼結体の両面にAgペーストを塗布し、650℃で焼き
付けて2つの外部電極を形成して、試料3(単板型のバ
リスタ)を作製した。この時の焼き付けの雰囲気を上記
の水蒸気濃度と同じく0.9、2.0、4.5g/m3
にした。この試料3についての結果も図5に示す。
【0015】図3に示す結果から明らかなように、熱処
理温度が高く、かつ、水蒸気濃度が高いほどバリスタ電
圧の劣化が大きくなる。熱処理温度が200℃以下では
水蒸気濃度の影響は無視できる程度であるが、熱処理温
度が300℃以上となると水蒸気濃度の影響が顕著にな
る。この水蒸気濃度によるバリスタ電圧の変化は、酸化
亜鉛を主成分とするバリスタの粒界の酸素欠陥へ、水分
が吸着され、高温で電解の負荷がかかったとき、乖離す
ることが原因と見られる。水分は高温になればなるほど
粒界に拡散し、粒界に吸着する量が増加すると見られ、
この対策のためには、より低温での熱処理(電極の焼き
付け等)や水蒸気濃度を極力下げた雰囲気下での熱処理
を行うことが有効である。
【0016】図4および図5に示す結果から明らかなよ
うに、焼成後の300℃以上での熱処理は2g/m3
下の水蒸気濃度で行うことが望ましい。水蒸気濃度を2
g/m3 とした理由は、200時間の寿命特性におい
て、600℃で6時間以下のキープ時間を有する熱処理
においてバリスタ電圧の変化率が3%未満であることを
基準としたからである。この条件以上の長時間の熱処理
はコスト等がかかり、有効ではなく、また、通常必要と
されない熱処理時間である。バリスタ電圧の変化率が3
%以下の基準は、寿命特性として、一般に1000時間
で10%以下という基準があり、加速性を考え、3%が
基準を1000時間での満たす下限値であると判断した
ためである。
【0017】上述の現象は酸化亜鉛を主成分としたセラ
ミックなどからなるバリスタに対応すると考えられるた
め、この発明は、積層型のバリスタや単板型のバリスタ
に限定されるものではない。ただし、材料組成や焼成の
条件により、効果の度合いは変化すると考えられる。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば、寿命特性の優れたバ
リスタを安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】グリーンシートの一部にAgPd電極ペースト
を塗布した状態を示す平面図である。
【図2】試料(積層型のバリスタ)を示す図解図であ
る。
【図3】試料における熱処理温度と水蒸気濃度が寿命特
性に与える影響との関係を示すグラフである。
【図4】試料における水蒸気濃度と熱処理時間が寿命特
性に与える影響との関係を示すグラフである。
【図5】試料1、試料2および試料3における水蒸気濃
度と寿命特性との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 グリーンシート 2 AgPd電極ペースト 10 積層型のバリスタ 12 バリスタ素体 14 セラミック体 16 内部電極 18 外部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 都美 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 羽田野 研次郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 5E034 CB01 CC02 DA02 DA07 DB17 DC01 DC03 DE12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化亜鉛を主成分とするバリスタの製造
    方法において、バリスタ素体の焼成後、雰囲気中の水蒸
    気濃度を2g/m3 以下で熱処理することを特徴とす
    る、バリスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 雰囲気中の水蒸気濃度を2g/m3 以下
    で外部電極を焼き付けることを特徴とする、請求項1に
    記載のバリスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 積層型の前記バリスタの外装部に、雰囲
    気中の水蒸気濃度を2g/m3 以下で高抵抗物または高
    抵抗を形成する物質を焼き付けることを特徴とする、請
    求項1に記載のバリスタの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100709913B1 (ko) 2003-10-22 2007-04-24 티디케이가부시기가이샤 적층형 칩 배리스터, 이의 제조방법 및 적층형 소자

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