JP2003068508A - 積層チップバリスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層チップバリスタの外部電極の外側電極
層のめっき付与性を高め、下地電極層の上に形成するガ
ラス層の厚みバラツキを抑え、電気めっき時のバリスタ
本体へのめっき付着や絶縁抵抗の劣化を防止する。 【解決手段】 酸化亜鉛系セラミック材料からなるバリ
スタ本体の両端部に、まず、金属成分とガラス成分とを
付与し、熱処理することによって、下地電極層を形成
し、次に、前記下地電極層上にガラス成分を付与して熱
処理する工程を、同じガラス成分で少なくとも２回以上
繰り返してガラス層を形成し、さらに、前記ガラス層上
にガラス成分を含まない金属成分を付与し、熱処理する
ことによって、外側電極層を形成し、さらにまた、前記
外側電極層上に半田付け性の良好な金属からなる電気め
っき膜を形成する。各工程の熱処理温度は、下地電極層
形成、ガラス層形成、外側電極層形成の順に低くなるよ
うにする。

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、積層チップバリ
スタの製造方法に関するものであり、特に、積層チップ
バリスタの外部電極形成方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層チップバリスタは、一般的に酸化亜
鉛系セラミック材料からなる複数のバリスタ層およびバ
リスタ層を介して互いに対向する少なくとも一対の内部
電極を含むバリスタ本体と、前記バリスタ本体の外表面
上の特定の部分にそれぞれ形成される一対の外部電極
と、を備えている。外部電極の一方および他方は、それ
ぞれ特定のバリスタ層を介して対向している内部電極の
一方および他方に電気的に接続されている。

【０００３】上述したような積層チップバリスタにおい
て、外部電極は、典型的には、互いに材質の異なる複数
の層から構成され、その最外層は、外部電極に対して良
好な半田付け性を与えるため、半田付け性の良好な金属
からなる膜をもって構成され、このような半田付け性の
良好な金属膜は、通常、電気めっきを施すことによって
形成される。

【０００４】上述のような外部電極を備える積層チップ
バリスタの従来技術として、例えば、特開２０００−１
６４４０６号公報には、酸化亜鉛系セラミック材料から
なるバリスタ本体の外部電極形成領域に、内部電極に電
気的に接続されるように、ガラス材料を含有する下地電
極層を形成し、次に、ガラス被膜を形成し、さらに、ガ
ラス材料を含有する外側電極層を形成した後、半田付け
性を良好にするために電気めっき層を形成することが記
載されている。前記ガラス被膜は、前記下地電極層上だ
けでなく、前記下地電極以外の領域において露出してい
るバリスタ本体の外表面全体にも形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バリス
タ本体表面に高精度のガラス被膜を形成することは比較
的困難である。例えば、バリスタ本体をガラスペースト
にディッピングする方法では、膜厚が厚くなりすぎ、下
地電極層と外側電極層の導通が悪くなる。ガラス粉末と
バリスタ本体を磁器性のポットに入れて回転させながら
熱処理する方法では、逆に厚く形成できず、バリスタ本
体の外表面がガラス被膜に完全に覆われずに、バリスタ
本体にめっきが付着することがある。

【０００６】この発明の目的は、下地電極層の上に形成
するガラス膜の厚みバラツキを抑え、電気めっき時のバ
リスタ本体へのめっき付着や絶縁抵抗の劣化を防止し得
る、積層チップバリスタの製造方法を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この第１の発明にかかる
積層チップバリスタの製造方法は、酸化亜鉛系セラミッ
ク材料からなる複数のバリスタ層および前記バリスタ層
を介して互いに対向する少なくとも一対の内部電極を含
むバリスタ本体を用意する工程と、前記内部電極の特定
のものに電気的に接続されるように、前記バリスタ本体
の外表面上の特定の部分に、金属成分とガラス成分とを
付与し、熱処理することによって、下地電極層を形成す
る工程と、前記下地電極層上にガラス成分（金属成分を
含まない）を付与し、熱処理することによって、ガラス
層を形成する工程を、同じガラス成分で少なくとも２回
以上繰り返す工程と、前記ガラス層上に金属成分（ガラ
ス成分を含まない）を付与し、熱処理することによっ
て、外側電極層を形成し、該外側電極層に含まれる金属
成分を前記ガラス層に拡散させる工程と、前記外側電極
層上に半田付け性の良好な金属からなる電気めっき膜を
形成する工程と、を備えることを特徴とする。

【０００８】この第２の発明にかかる積層チップバリス
タの製造方法は、前記各工程の熱処理温度が、下地電極
層形成、ガラス層形成、外側電極層形成の順に低くなる
ことを特徴とする。

【０００９】この第３の発明にかかる積層チップバリス
タの製造方法は、前記ガラス層の形成と同時に、前記下
地電極以外の領域において露出している前記バリスタ本
体の外表面上に、前記ガラス層に含まれるガラス成分か
らなる絶縁層を形成する工程を備えることを特徴とす
る。

【００１０】これによれば、下地電極層の上に、十分な
厚みの安定したガラス膜を形成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の１つの実施の
形態に係る積層チップバリスタ１を示す断面図である。
積層チップバリスタ１は、酸化亜鉛系セラミック材料か
らなる複数のバリスタ層２およびバリスタ層２を介して
互いに対向する複数対の内部電極３ａ、３ｂを含むバリ
スタ本体４と、該バリスタ本体４の外表面上の特定の部
分、ここでは両端部にそれぞれ形成された一対の外部電
極５ａ、５ｂと、を備える。前記外部電極の一方５ａお
よび他方５ｂは、それぞれ特定の前記バリスタ層２を介
して対向している前記内部電極の一方３ａおよび他方３
ｂに電気的に接続されている。また、外部電極５ａ、５
ｂ以外の領域のバリスタ本体４の外表面上には、絶縁層
６が形成されている。

【００１２】前記外部電極５ａ、５ｂは、下地電極層７
ａ、７ｂと、該下地電極層７ａ、７ｂ上に形成されるガ
ラス層８ａ、８ｂと、該ガラス層８ａ、８ｂ上に形成さ
れる外側電極層９ａ、９ｂと、該外側電極層９ａ、９ｂ
上に形成される電気めっき膜１０ａ、１０ｂと、を備え
る。なお、ガラス層８ａ、８ｂには、外側電極層９ａ、
９ｂの金属成分が拡散しており、下地電極層７ａ、７ｂ
と外側電極層９ａ、９ｂの電気的接続が得られている。

【００１３】図２は、前記積層チップバリスタ１の製造
工程流れを示している。以下、図２に従って説明する。

【００１４】まず、前記バリスタ本体４は、次のように
して作製される。酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化マンガ
ン、酸化コバルトなどのバリスタ用各粉末を含む混合材
料に、有機バインダ、分散剤および可塑剤などを添加
し、シート成形用スラリーを作製する（Ｐ１）。次い
で、前記シート成形用スラリーを、ドクターブレード法
により任意の厚みのセラミックグリーンシートとした後
（Ｐ２）、該セラミックグリーンシートを所定の大きさ
の矩形に打ち抜いて（Ｐ３）、圧着用グリーンシートを
得る。

【００１５】前記圧着用グリーンシート上に、Ａｇを含
む内部電極ペーストを塗布するとともに（Ｐ４）、複数
の圧着用グリーンシートを積層、圧着する。この積層グ
リーンシートを、個々のバリスタ本体４となるべき寸法
に切断し、複数の生チップを得る（Ｐ５）。そして、前
記生チップを、４００〜５００℃の温度で脱バインダ処
理した後、９００〜１０００℃の温度で２時間焼成し、
焼結されたバリスタ本体４を得る（Ｐ６）。

【００１６】次に、前記外部電極５ａ、５ｂおよび絶縁
層６は、次のようにして作製される。まず、下地電極層
７ａ、７ｂは、バリスタ本体４の両端部に、ＡｇＰｄ合
金（Ａｇ：Ｐｄ＝９：１）を金属成分として含み、ガラ
ス成分としてバリウム／カルシウム／珪酸系ガラスを５
〜１５重量％含むペーストを塗布し、９００℃で焼付け
ることによって形成される（Ｐ７）。

【００１７】次に、ガラス層８ａ、８ｂおよび絶縁層６
は、前記下地電極層７ａ、７ｂおよび下地電極層７ａ、
７ｂ以外の領域において露出しているバリスタ本体４の
外表面、すなわち、下地電極層７ａ、７ｂが形成された
バリスタ本体４の外表面全域に、ガラス成分を付与し、
熱処理を行うことにより形成される（Ｐ８）。

【００１８】具体的には、まず、下地電極層７ａ、７ｂ
が形成されたバリスタ本体４を、アルミナポット内に数
千個投入し、硼素／珪酸／亜鉛系ガラスを粉末状の形態
をもってバリスタ本体４に対して１重量％添加し、回転
させながら、８５０℃で２時間加熱する。引き続き、実
質的に同じ工程をさらに１回繰り返す。ただし、このと
きの熱処理温度は７５０℃とする。

【００１９】このガラス被覆形成方法は、ポットの回転
スピード、バリスタ本体４およびガラス粉末の量、熱処
理温度などを調節しつつ、ポット内のバリスタ本体４お
よびガラス粉末を撹拌し、ポットにガラスが付着しない
よう、ガラスが液化するまでの間にバリスタ本体４にガ
ラスを粉体の状態で付着させるものである。

【００２０】さらに、外側電極層９ａ、９ｂは、ガラス
層８ａ、８ｂの上に、Ａｇ（Ａｇ１００％、ガラス成分
含まず）からなる金属ペーストを塗布し、６５０℃で焼
付けることによって形成される（Ｐ９）。

【００２１】さらに、めっき膜１０ａ、１０ｂは、外側
電極層９ａ、９ｂの上に、ニッケルめっき膜、その上に
錫めっき膜を、電気めっきにより形成することによって
得られる（Ｐ１０）。

【００２２】このようにして得られた積層チップバリス
タ１の外部電極５ａ、５ｂにおいて、下地電極層７ａ、
７ｂは、内部電極３ａ、３ｂとの間で良好な電気的導通
を図るように作用する。また、ガラス成分を５〜１５重
量％含有させることにより、焼結性を向上させ、緻密な
状態とし、めっき液の侵入を防ぐ作用をより確実とす
る。なお、ガラス成分が５重量％未満だと、バリスタ本
体４との密着強度が不十分であり、昇温高温を繰り返す
と外部電極５ａ、５ｂがバリスタ本体４から剥がれてし
まう。一方、ガラス成分が１５重量％を超えると、熱処
理時に下地電極層７ａ、７ｂ表面にガラスフリットが析
出し、次工程で形成するガラス層と反応、相固溶し、外
観不良、特性不良が発生する。

【００２３】ガラス層８ａ、８ｂは、硼素／珪酸／亜鉛
系ガラスなど、バリスタ本体４内に拡散しても特性に悪
影響を与えない組成のものを用いることにより、特性悪
化をもたらすことなく、下地電極層７ａ、７ｂおよび下
地電極層７ａ、７ｂ以外の領域において露出しているバ
リスタ本体４の外表面に絶縁性の被膜を形成することが
できる。

【００２４】なお、ガラス成分を付与する熱処理工程を
２回繰返すことによって、１回の熱処理工程よりも膜厚
を厚くでき、ガラス層８ａ、８ｂ、および絶縁層６とな
るガラス被膜が、十分な膜厚で形成される。また、ガラ
ス組成を変えずに、同じガラス成分で熱処理工程を２回
繰り返すことにより、異種ガラス間に見られる相互拡散
がなく、部分的に膜厚の厚い箇所や薄い箇所が発生しに
くく、安定した膜厚を得ることができる。

【００２５】このとき、２回目の熱処理温度は、１回目
のガラス層を形成する工程の熱処理温度よりも、７０℃
〜１３０℃低くすることが好ましい。これにより、１回
目の熱処理により拡散されたガラス層の再拡散が防止さ
れ、バリスタ特性が保持される。

【００２６】なお、ガラス層８ａ、８ｂの膜厚は１〜５
μｍ程度が好ましい。１μｍ未満だと、バリスタ本体４
の外表面が十分な絶縁性を保つことができず、バリスタ
本体４の外表面にめっき付着が多く発生する。一方、５
μｍを超えると、外側電極層９ａ、９ｂが拡散しにくく
なり、下地電極層７ａ、７ｂと外側電極層９ａ、９ｂの
間の抵抗が増えて、サージ耐量が低下してしまう。

【００２７】また、ガラス層８ａ、８ｂは、下地電極層
７ａ、７ｂの空孔部を埋める働きがあり、下地電極層７
ａ、７ｂの緻密性が増し、めっき膜１０ａ、１０ｂ形成
時のめっき液の内部侵入抑制効果がさらに向上する。

【００２８】外側電極層９ａ、９ｂは、熱処理によって
金属成分Ａｇがガラス層８ａ、８ｂへ拡散し、それによ
って、下地電極層７ａ、７ｂおよび外側電極層９ａ、９
ｂの電気的接続が得られる。

【００２９】また、外側電極層９ａ、９ｂにガラスフリ
ットを含まない金属を用いることにより、外側電極層９
ａ、９ｂ上にガラス成分が浮き出なくなり、めっき膜１
０ａ、１０ｂの半田塗れ性が低下せず、めっき付与性が
向上する。一般的には、電極材料にガラスフリットが含
有されないと、セラミックスと電極との強度が低下する
が、本構造の場合、下地電極層７ａ、７ｂにガラス成分
を多く含み、さらに、ガラス層８ａ、８ｂ上に外側電極
層９ａ、９ｂを形成するので、十分な強度が得られる。

【００３０】めっき層１０ａ、１０ｂのニッケルめっき
膜は、半田による電極くわれとＡｇのマイグレーション
を防止し、その上に形成される錫めっき膜は、半田付け
性を良好なものとするように作用する。なお、めっき層
１０ａ、１０ｂは、ニッケルめっき膜の上に半田めっき
層を形成したものであってもよい。

【００３１】なお、積層チップバリスタ１の外部電極５
ａ、５ｂ形成工程において、各工程の熱処理温度は、下
地電極層７ａ、７ｂ形成、ガラス層８ａ、８ｂ形成、外
側電極層９ａ、９ｂ形成の順に低くなっていることが好
ましい。前工程で形成された層の金属成分及びガラス成
分が拡散、分解するのを防止し、各形成層の機能を低下
させることなく維持するためである。

【００３２】ここで、本発明の効果を確認するため、上
記実施の形態において説明した積層チップバリスタ１の
外部電極５ａ、５ｂのガラス層８ａ、８ｂについて、熱
処理回数、ガラス添加量、および熱処理温度を変えて種
々の積層チップバリスタを作製した。そして、ガラス層
膜厚、バリスタ本体４上へのめっき付着、高温／高湿／
高圧下での絶縁抵抗劣化（プレッシャークッカーテスト
「ＰＣＴ」）を調べた。その結果を表１に示す。

【００３３】なお、ガラス層膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計で
測定し、試料１０個の最大値と最少値を調べた。また、
バリスタ本体４上へのめっき付着は、試料１００個の目
視確認を行った。さらに、高温／高湿／高圧下のプレッ
シャークッカーテストは、試料３０個に、１２１℃、湿
度９５％、２気圧で２００時間まで１８Ｖの印加電圧を
付加して測定し、試験後の絶縁抵抗が１０⁶Ωよりも低
下したものを不良とした。

【００３４】

【表１】

【００３５】試料Ｎｏ．１〜４に明らかなように、１回
の熱処理でガラス層８ａ、８ｂを形成した場合、ガラス
層膜厚は、最大値でも２μｍ程度であり、最少値は１μ
ｍを大幅に下回った。そして、バリスタ本体４上へのめ
っき付着（めっき成長）、およびＰＣＴでの絶縁抵抗劣
化がほぼ全数で発生した。これは、ガラス層膜厚が不十
分で、十分な絶縁性を保てなかったからである。

【００３６】また、試料Ｎｏ．５に明らかなように、２
回の熱処理でガラス層８ａ、８ｂを形成した場合、ガラ
ス層膜厚は、最大値で４．５μｍ、最少値で１．５μｍ
と、１〜５μｍの範囲であった。しかし、めっき成長の
発生は抑制されたものの、ＰＣＴでの絶縁抵抗劣化が３
０％程度発生した。これは、１回目の熱処理のガラス成
分と２回目の熱処理のガラス成分が異なることから異種
ガラス間の相互拡散が発生し、部分的な厚みバラツキが
発生し、膜厚の薄い箇所でバリスタ本体４表面の還元が
起こったからである。

【００３７】しかしながら、試料Ｎｏ．６〜９に明らか
なように、２回の熱処理で同じガラス成分を用いてガラ
ス層８ａ、８ｂを形成した場合、ガラス層膜厚は、最大
値で５μｍ、最少値で１．１μｍと、１〜５μｍの範囲
であった。そして、めっき成長の発生およびＰＣＴでの
絶縁抵抗劣化の発生は、ほぼなくなった。これは、十分
な厚みのガラス層を安定した膜厚で形成できたからであ
る。

【００３８】なお、試料Ｎｏ．８、９に明らかなよう
に、２回目の熱処理温度を１回目の熱処理温度より１０
０℃低く設定することで、ＰＣＴでの絶縁抵抗劣化の発
生が完全になくなった。これは、１回目の熱処理で形成
されたガラス被膜が、２回目の熱処理によってバリスタ
本体４内部に拡散せず、バリスタ特性が確実に保持でき
たからである。

【００３９】なお、ガラス層８ａ、８ｂを形成するにあ
たって、上記実施例では２回のガラス膜形成工程を実施
したが、下地電極層７ａ、７ｂと外側電極層９ａ、９ｂ
の電気的接続を阻害しない程度に、それ以上繰り返して
実施してもよい。

【００４０】

【発明の効果】この積層チップバリスタの製造方法によ
れば、２回以上の熱処理を同じガラス成分を用いて繰返
して、下地電極層およびバリスタ本体表面上にガラス層
を形成することにより、十分な膜厚で厚みバラツキの小
さいガラス被膜を形成することができる。

【００４１】また、外側電極層にガラスフリットを含ま
ない金属を用いることにより、外側電極層上にガラス成
分が浮き出なくなり、めっき膜の半田塗れ性が低下せ
ず、次工程でのめっき付与性が向上する。

【００４２】さらに、外部電極形成における各工程の熱
処理温度を、下地電極層形成、ガラス層形成、外側電極
層形成の順に低くすることにより、前工程で形成された
層の金属成分及びガラス成分の拡散、分解が防止され、
各形成層の機能を低下させることなく維持することがで
きる。

【００４３】これらのことから、下地電極層の上に形成
されるガラス層の膜厚を安定させ、外側電極層のめっき
付与性が高く、電気めっき時のバリスタ本体へのめっき
付着や絶縁抵抗の劣化を防止した、信頼性の高い積層チ
ップバリスタを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態の積層チップバリ
スタを示す断面図である。

【図２】この発明の１つの実施の形態の積層チップバリ
スタの製造方法の概略を示す工程図である。

【符号の説明】

１ 積層チップバリスタ ２ バリスタ層 ３ａ、３ｂ 内部電極 ４ バリスタ本体 ５ａ、５ｂ 外部電極 ６ 絶縁層 ７ａ、７ｂ 下地電極層 ８ａ、８ｂ ガラス層 ９ａ、９ｂ 外側電極層 １０ａ、１０ｂ めっき膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化亜鉛系セラミック材料からなる複数
   のバリスタ層および前記バリスタ層を介して互いに対向
   する少なくとも一対の内部電極を含むバリスタ本体を用
   意する工程と、 前記内部電極の特定のものに電気的に接続されるよう
   に、前記バリスタ本体の外表面上の特定の部分に、金属
   成分とガラス成分とを付与し、熱処理することによっ
   て、下地電極層を形成する工程と、 前記下地電極層上にガラス成分を付与し、熱処理するこ
   とによって、ガラス層を形成する工程を、同じガラス成
   分で少なくとも２回以上繰り返す工程と、 前記ガラス層上に金属成分を付与し、熱処理することに
   よって、外側電極層を形成し、該外側電極層に含まれる
   金属成分を前記ガラス層に拡散させる工程と、 前記外側電極層上に半田付け性の良好な金属からなる電
   気めっき膜を形成する工程と、を備えることを特徴とす
   る積層チップバリスタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記各工程の熱処理温度は、下地電極層
   形成、ガラス層形成、外側電極層形成の順に低くなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の積層チップバリスタの
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記ガラス層の形成と同時に、前記下地
   電極以外の領域において露出している前記バリスタ本体
   の外表面上に、前記ガラス層に含まれるガラス成分から
   なる絶縁層を形成する工程を備えることを特徴とする請
   求項１または請求項２のいずれかに記載の積層チップバ
   リスタの製造方法。