JP2004214643A - Laminated chip varistor and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層チップバリスタとその製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer chip varistor and a method for manufacturing the same.
積層チップバリスタとしては、バリスタ層及び内部電極を積層した積層体を焼結して得られるバリスタ素体と、このバリスタ素体の端面に導電性ペーストを、塗布、乾燥の後、焼付けることによって形成された外部電極とから構成されるものが知られている。 As a laminated chip varistor, a varistor element obtained by sintering a laminated body in which a varistor layer and an internal electrode are laminated, and a conductive paste applied to an end face of the varistor element, applied, dried, and baked There is known a structure including a formed external electrode.
外部電極を形成するために用いられる導電性ペーストとしては、主成分である銀等の金属粉末に、ガラスフリットや有機ビヒクルを配合して得られたものが頻繁に用いられている。この導電性ペーストに配合されるガラスフリットは、バリスタ素体と外部電極との接合性を向上させることを目的として配合されている。 As the conductive paste used for forming the external electrode, a paste obtained by blending a glass frit or an organic vehicle with a metal powder such as silver as a main component is frequently used. The glass frit blended in the conductive paste is blended for the purpose of improving the bondability between the varistor element and the external electrode.
このような積層チップバリスタを印刷基板等に搭載する方法としては、予め基板上の導体に塗布しておいたはんだペースト上に当該バリスタを載せた後に、基板全体を200℃以上に加熱してはんだを溶融させて固定する、いわゆるリフローによる方法が一般的である。 As a method of mounting such a multilayer chip varistor on a printed board or the like, the varistor is placed on a solder paste previously applied to a conductor on the board, and then the entire board is heated to 200 ° C. or more. Is generally fixed by melting and fixing the so-called reflow.
この際、リフロー時における外部電極のはんだに対する濡れ性を向上させるため、外部電極上にニッケルめっきを施した後、さらにその上にはんだやすず等のめっきを施す場合が多い。 At this time, in order to improve the wettability of the external electrode with respect to the solder during reflow, the external electrode is often plated with nickel and then plated with solder or tin.
しかし、このように外部電極上にめっきを施すと、めっき液がバリスタ素体の内部に侵入し、このバリスタ素体内部に進入しためっき液が、バリスタ素体におけるバリスタ層、特に、バリスタ層を構成しているバリスタ材料の粒界部分を侵食する場合があった。こうなると、積層チップバリスタのバリスタ特性は、この粒界部分において発現しているものと考えられるため、積層チップバリスタに、バリスタ電圧が低下する等のバリスタ特性の低下が生じるようになる。このようなバリスタ特性の低下は、めっき後すぐに見られる場合や、基板上にリフローにより搭載された後に見られる場合がある。 However, when plating is performed on the external electrodes in this way, the plating solution penetrates into the varistor element body, and the plating solution that has entered the varistor element body forms a varistor layer in the varistor element body, in particular, a varistor layer. In some cases, the grain boundary portion of the varistor material was eroded. In this case, since the varistor characteristics of the multilayer chip varistor are considered to be developed in the grain boundary portion, the varistor characteristics of the multilayer chip varistor such as the varistor voltage are reduced. Such a decrease in the varistor characteristics may be observed immediately after plating or after being mounted on the substrate by reflow.
このようなめっき液の進入による特性の低下を防ぐために、近年の積層チップバリスタには種々の対策が施されている。例えば、下記特許文献1や下記特許文献2に記載された積層チップバリスタが知られている。図6は、上記文献に記載された積層チップバリスタを示す断面図である。図6に示される積層チップバリスタは、内部電極11を有するバリスタ素体10、及びこのバリスタ素体10の端部に設けられた外部電極12を有している。また、バリスタ素体10における外部電極12が形成されていない部分には、絶縁保護層13が形成されている。この積層チップバリスタにおいては、絶縁保護層13が、バリスタ素体10内部へのめっき液の侵入を防止する役割を果たしている。
In order to prevent the deterioration of the characteristics due to the intrusion of the plating solution, various measures have been taken in recent multilayer chip varistors. For example, multilayer chip varistors described in
また、めっき液の進入を低減し得る積層チップバリスタとしては、下記特許文献3に記載されたものも知られている。図7は、上記文献に記載された積層チップバリスタを示す断面図である。図7に示される積層チップバリスタは、内部電極11を有するバリスタ素体10、及びこのバリスタ素体10の端部に設けられた下地電極層14を有している。また、下地電極層14の外側には、ガラス被膜15及び外側電極層16が形成されている。そして、このガラス被膜15中には導電材料が拡散されており、これにより下地電極層14と外側電極層16との導通が図られている。
Further, as a multilayer chip varistor capable of reducing the entry of a plating solution, a multilayer chip varistor described in
さらに、下記特許文献4には、導電性のガラスフリットを所定量以上含有させた導電性ペーストを用いて外部電極を形成した積層チップバリスタが記載されている。かかる積層チップバリスタにおいては、外部電極中のガラスフリットの含有量を従来よりも多くして外部電極の空隙を少なくし、これによりめっき液が外部電極を通るのを抑制している。また、ガラスフリットとして酸化錫や酸化アンチモンを含有させた導電性のものを用いることで、ガラスフリットの増量に伴って生じることの多い、はんだ濡れ性の低下を抑制している。
Further,
さらにまた、下記特許文献5や下記特許文献6には、特定の組成を有するガラスフリットを含む導電性ペーストが記載されている。この導電性ペーストを用いて形成された積層型素子の外部電極は、めっき液に対する耐性に優れており、これによりめっき液の進入による素子の特性低下を抑制し得ることが示されている。
しかし、図6に示されている積層チップバリスタは、絶縁保護層13によって、バリスタ素体10表面からのめっき液の進入を防ぐことができるものの、外部電極12が充分に緻密に形成されていないため、この外部電極12の空隙を通ってバリスタ素体10内部にめっき液が侵入してしまう場合があった。特に、バリスタ素体10と内部電極11との間の隙間から素体10内部にめっき液が侵入することが多かった。こうなると、めっき液によるバリスタ素体10の侵食が顕著に生じ、バリスタ特性がさらに低下するようになる。
However, the multilayer chip varistor shown in FIG. 6 can prevent the plating solution from entering from the surface of the
また、図6に示されている積層チップバリスタにおいては、絶縁保護層13は、酸化珪素粉末中にバリスタ素体10を入れて焼成することにより形成される。このため、かかる積層チップバリスタは、その製造時に工程数が多くなってしまうという不都合も有していた。
In the multilayer chip varistor shown in FIG. 6, the insulating
一方、図7に示された積層チップバリスタは、バリスタ素体10表面のみならず下地電極14もガラス層15によって覆われているため、めっき液がバリスタ素体10内部に進入することは少ない。しかし、このガラス層15は導電性が低いため、これにより下地電極層14と外側電極層16との導通が不充分となって、外部電極全体としての抵抗値が大きくなる傾向にあった。また、かかる積層チップバリスタを製造する際の、ガラス層15を形成するための工程数の増加も問題となっていた。
On the other hand, in the multilayer chip varistor shown in FIG. 7, not only the surface of the
さらに、特許文献4に記載された積層チップバリスタにおいては、導電性ペーストに含まれるガラスフリットの電気伝導度が、通常の電極材料である銀に比して5〜6桁程度低いため、ガラスフリットの含有量を、耐めっき液性の低下が生じない程度の量とすると、下地電極層と外側電極層との導通が充分に得られないことが多かった。
Furthermore, in the multilayer chip varistor described in
さらに、特許文献5や特許文献6に記載された導電性ペーストは、ガラスフリット自体の耐めっき液性は高いものの、緻密な外部電極を形成することが困難であった。このため、かかる導電性ペーストから形成された外部電極を有する積層型の素子は、素体内部へのめっき液の進入が生じやすい傾向にあった。
Furthermore, in the conductive pastes described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部電極の表面に更にめっきを施した場合であっても、バリスタ特性の低下が少ない積層チップバリスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a multilayer chip varistor having a reduced varistor characteristic even when the surface of an external electrode is further plated, and a method of manufacturing the same. And
上記目的を達成するため、本発明は、複数のバリスタ層、及び、当該各バリスタ層を挟むように配置された内部電極を有するバリスタ素体と、このバリスタ素体の端部に形成され、内部電極と接続された外部電極と、バリスタ素体と外部電極との間に形成されたガラス層とを備える積層チップバリスタを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a varistor element having a plurality of varistor layers, and an internal electrode arranged so as to sandwich each of the varistor layers. Provided is a multilayer chip varistor comprising an external electrode connected to an electrode, and a glass layer formed between the varistor element and the external electrode.
上記構成を有する積層チップバリスタは、バリスタ素体と外部電極との間にガラス層を有している。このため、外部電極表面に更にめっきを施した場合に、めっき液が外部電極を通過したとしても、かかるガラス層によって、めっき液の素体内部への進入が防止される。その結果、めっき後の積層チップバリスタは、めっき前のものと比較してバリスタ特性の低下が極めて少ないものとなる。 The multilayer chip varistor having the above configuration has a glass layer between the varistor element and the external electrode. For this reason, when plating is further performed on the external electrode surface, even if the plating solution passes through the external electrode, the glass layer prevents the plating solution from entering the element body. As a result, the laminated chip varistor after the plating has a very small decrease in the varistor characteristics as compared with the one before the plating.
上記積層チップバリスタにおいては、ガラス層は、外部電極の幅方向の中央を通る断面において、バリスタ素体における外部電極に被覆されている領域の全長に対して10%以上の領域を被覆するように形成されていると好適である。こうすることで、めっき液のバリスタ素体内への進入をより効果的に低減することが可能となる。同様の観点から、ガラス層の厚さは0.1μm以上であるとより好ましい。 In the multilayer chip varistor, the glass layer covers 10% or more of the entire length of the region covered by the external electrode in the varistor body in a cross section passing through the center in the width direction of the external electrode. Preferably, it is formed. This makes it possible to more effectively reduce the penetration of the plating solution into the varistor element. From the same viewpoint, the thickness of the glass layer is more preferably 0.1 μm or more.
より具体的には、上記積層チップバリスタにおける外部電極は、ガラス物質を含む導電性ペーストを焼成して形成されたものであり、且つ、ガラス層が、かかる導電性ペーストを焼成する際にこの導電性ペーストから溶出したガラス物質によって形成されたものであると好適である。 More specifically, the external electrodes in the multilayer chip varistor are formed by firing a conductive paste containing a glass material, and when the glass layer fires the conductive paste, It is preferable that it is formed by a glass substance eluted from the conductive paste.
この場合、上記従来技術のようにガラス層を形成するための工程を別途実施する必要がなくなり、これにより積層チップバリスタを製造する際の製造工程の簡略化を図れるようになる。 In this case, it is not necessary to separately perform a process for forming a glass layer as in the above-described related art, thereby simplifying a manufacturing process for manufacturing a multilayer chip varistor.
このとき用いられる導電性ペーストは、金属及びガラス物質を含んでおり、このときのガラス物質の含有量が、金属及びガラス物質の全質量に対して2〜15質量%であると好ましい。導電性ペーストをこのような組成とすることで、導電性ペーストからのガラス物質の溶出がより生じやすくなる。 The conductive paste used at this time contains a metal and a glass substance, and the content of the glass substance at this time is preferably 2 to 15% by mass based on the total mass of the metal and the glass substance. When the conductive paste has such a composition, the glass substance is more easily eluted from the conductive paste.
また、上記積層チップバリスタは、外部電極が、銀又は銀を主成分とする合金及びガラス物質を含んでおり、且つ、内部電極が、パラジウム若しくは白金、又は、これらの金属を主成分とする合金を含んでいるものであるとより好ましい。 In the above-mentioned multilayer chip varistor, the external electrode contains silver or an alloy containing silver as a main component and a glass material, and the internal electrode contains palladium or platinum, or an alloy containing these metals as a main component. More preferably, it contains
さらに、本発明の積層チップバリスタは、内部電極がバリスタ素体から外部電極側に突出しており、且つ、外部電極側に突出した内部電極の少なくとも根元部分が、ガラス層により覆われている構造を有するものであると更に好適である。 Further, the multilayer chip varistor of the present invention has a structure in which the internal electrode protrudes from the varistor element body to the external electrode side, and at least a root portion of the internal electrode protruding to the external electrode side is covered with a glass layer. It is more preferable to have one.
積層チップバリスタがこのような構造を有していると、内部電極と外部電極との接合状態が向上して両者の接触状態が良好になるとともに、内部電極の根元部分がガラス層に覆われていることから、めっき液のバリスタ素体内への進入が更に生じ難くなる。 When the multilayer chip varistor has such a structure, the bonding state between the internal electrode and the external electrode is improved, the contact state between the two is improved, and the base of the internal electrode is covered with a glass layer. This makes it more difficult for the plating solution to enter the varistor element.
また、本発明による積層チップバリスタの製造方法は、上記構成を有する積層チップバリスタを平易に製造する方法であって、複数のバリスタ層、及び、当該各バリスタ層を挟むように配置された内部電極を有するバリスタ素体を形成する工程、バリスタ素体の端部にガラス物質を含む導電性ペーストを塗布する工程、及び、塗布された導電性ペーストを焼成して外部電極を形成するとともに、導電性ペーストに含まれるガラス物質を溶出させてバリスタ素体と外部電極との間にガラス層を形成する工程を有することを特徴とする。 Further, a method for manufacturing a multilayer chip varistor according to the present invention is a method for easily manufacturing a multilayer chip varistor having the above configuration, comprising a plurality of varistor layers, and an internal electrode arranged so as to sandwich the respective varistor layers. Forming a varistor element having a varistor element, applying a conductive paste containing a glass material to an end of the varistor element, and firing the applied conductive paste to form an external electrode, A step of forming a glass layer between the varistor element and the external electrode by eluting a glass substance contained in the paste.
このような製造方法によると、バリスタ層と外部電極との間にガラス層を容易に形成することができる。こうして得られた積層チップバリスタは、外部電極表面に更にめっきを施した場合であっても、上記ガラス層によって、めっき液のバリスタ素体内への侵入が防止される。その結果、めっきに起因するバリスタ特性の低下が極めて少ないものとなる。 According to such a manufacturing method, a glass layer can be easily formed between the varistor layer and the external electrode. In the multilayer chip varistor thus obtained, even when the external electrode surface is further plated, the glass layer prevents the plating solution from entering the varistor body. As a result, the reduction in varistor characteristics due to plating is extremely small.
かかる製造方法においては、ガラス層を、外部電極の幅方向の中央を通る断面において、バリスタ素体における外部電極に被覆されている領域の全長に対して10%以上の領域を被覆するように形成することが好ましい。また、ガラス層を、その厚さが0.1μm以上となるように形成することがより好ましい。こうすると、めっき時のバリスタ素体内部へのめっき液の侵入が、更に効果的に抑制されるようになる。 In this manufacturing method, the glass layer is formed so as to cover at least 10% of the entire length of the region covered by the external electrode in the varistor element in a cross section passing through the center in the width direction of the external electrode. Is preferred. Further, it is more preferable that the glass layer is formed so that its thickness is 0.1 μm or more. By doing so, the intrusion of the plating solution into the varistor element during plating can be more effectively suppressed.
また、導電性ペーストの焼成は、当該ペースト中のガラス物質の軟化温度よりも70℃以上高い温度で実施することが好ましく、700℃以上で実施するとより好ましい。このような温度で導電性ペーストを焼成すると、この導電性ペーストからのガラス物質の溶出がさらに生じやすくなり、上記条件を満たすガラス層を容易に形成することが可能となる。 The firing of the conductive paste is preferably performed at a temperature 70 ° C. or higher than the softening temperature of the glass substance in the paste, and more preferably 700 ° C. or higher. When the conductive paste is fired at such a temperature, the glass substance is more easily eluted from the conductive paste, and a glass layer satisfying the above conditions can be easily formed.
本発明によれば、バリスタ素体1と外部電極3aとの間にガラス層4を有しているため、めっき時においてめっき液が外部電極3aを通過したとしても、このめっき液がバリスタ素体1内部に進入することに起因するバリスタ特性の劣化が極めて少ない積層チップバリスタ100を提供することが可能となる。
According to the present invention, since the
また、このガラス層4は、外部電極3aの形成時において電極材料から溶出したガラスフリットにより形成されるものであるため、ガラス層4を形成するための工程を別に実施する必要がなく、これにより、耐めっき液性に優れる積層チップバリスタの製造が容易となる。
Further, since the
さらに、積層チップバリスタ100はこのような特性を有していることから、この積層チップバリスタ100をリフローにより基板上に搭載させたとしても、リフローに伴う熱履歴によるバリスタ特性の劣化が少なく、極めて信頼性の高いものとなる。
Furthermore, since the
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は図示の値に限定されず、また説明のものと必ずしも一致しない。さらに、上下左右等の位置関係については、特に明示しない限り、図面における位置関係に基づくものとする。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. In addition, for convenience of illustration, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated values, and do not always match those described. Further, positional relationships such as up, down, left, and right are based on the positional relationships in the drawings unless otherwise specified.
まず、図1及び図2を参照して好適な実施形態に係る積層チップバリスタについて説明する。図1は、好適な実施形態に係る積層チップバリスタを示す断面図である。また、図2は、積層チップバリスタ100を示す側面図である。積層チップバリスタ100は、バリスタ素体1とこのバリスタ素体1の端部に設けられた外部端子3とを有しており、バリスタ素体1と外部端子3との間には、ガラス層4が形成されている。
First, a multilayer chip varistor according to a preferred embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a multilayer chip varistor according to a preferred embodiment. FIG. 2 is a side view showing the
この積層チップバリスタ100において、バリスタ素体1は、バリスタ層1a,1b,1cと、バリスタ層1bを挟むように配置された内部電極2a,2bとを備えるものである。また、外部端子3は、バリスタ素体1側から、外部電極3a、めっき層3b及び3cをこの順に有している。さらに、内部電極2aと内部電極2bとは、これらの一端部がバリスタ素体1における対抗する端面の異なる側にそれぞれ露出するように形成されて(引き出されて)おり、それぞれ外部電極3aに接続されている。
In this
バリスタ層1a,1b,1cとしては、バリスタ特性を発現し得るバリスタ材料から構成されるものであれば特に制限なく適用できる。より具体的には、ZnOを主成分とし、このZnO中にPr等の希土類元素やBi等の副成分、Al等の微量添加物等を配合したものが好適な例として挙げられる。 The varistor layers 1a, 1b, 1c can be applied without any particular limitation as long as they are made of a varistor material that can exhibit varistor characteristics. More specifically, a preferable example includes ZnO as a main component, and a rare earth element such as Pr, an auxiliary component such as Bi, and a trace additive such as Al mixed in the ZnO.
内部電極2a,2bとしては、通常積層チップバリスタの内部電極として用いられるPt、Pd、Ag等の金属単体又はこれらの合金や化合物から構成されるものが例示でき、PdやPtの金属単体や、Ag−Pd合金、Ag−Pt合金が好ましい。
Examples of the
外部電極3aとしては、上記内部電極2a,2bと同様の電極材料から構成されるものが例示できる。なかでも、Ag単体やAg−Pd合金から構成されるものが好ましい。また、外部電極3aは、上記の金属に加え、ガラスフリット等のガラス物質を更に含んでいるとより好ましい。このように外部電極3aがガラスフリットを含有していると、バリスタ素体1への接合性が向上するようになる。
As the
この外部電極3aの厚さとしては、5〜100μmが好ましく、20〜70μmであるとより好ましい。こうすると、めっき時におけるめっき液が、この外部電極3a自体を通りにくくなり、ガラス層4との相乗効果によって、バリスタ素体1中へのめっき液の進入を更に低減することが可能となる。
The thickness of the
これらの内部電極2a,2b及び外部電極3aは、後述するカーケンドール効果による両者の接合性の向上効果を促進するため、それぞれが面心立方の結晶構造を有する異種の金属により構成されるとより好ましい。このような観点から、外部電極3aは、銀又は銀を主成分とする合金を含むものであると好ましく、内部電極2a,2bは、パラジウム若しくは白金、又は、これらの金属を主成分とする合金を含むものであるとより好ましい。
The
めっき層3bは、積層チップバリスタ100をリフローにより基板等に搭載する際のはんだ食われを防止する機能を有するものである。このめっき層3bとしては、電解めっきにより形成されたNiからなる層が好適である。また、めっき層3cは、リフロー時におけるはんだ濡れ性を向上させる特性を有するものであり、はんだやSn等、はんだとの親和性の良好な材料から構成されるものであると好ましい。
The
ガラス層4は、ガラス物質から構成され、めっき時においてバリスタ素体内にめっき液が進入することを抑制するものである。上述したように外部電極3aがガラスフリットを含む場合、このガラス層4は、外部電極3aの形成時に外部電極3aを形成するための導電性ペースト中に含まれるガラスフリットが溶出して形成されたものであるとより好適である。この場合、ガラス層4を形成するための工程を別途実施する必要がなく、積層チップバリスタ100の製造工程を簡略化することができるようになる。
The
このガラス層4としては、B2O3−ZnO−Al2O3−SrO系ガラス、B2O3−SiO2−ZnO系ガラス、B2O3−SiO2−ZnO−Al2O3系ガラス、SiO2−BaO−Li2O系ガラス、B2O3−SiO2−ZnO系ガラス、B2O3−SiO2−Na2O系ガラス、B2O3−SiO2−ZnO−Al2O3−SrO系ガラス等から構成されるものが例示できる。
As the
積層チップバリスタ100において、ガラス層4は、バリスタ素体1の端部を、以下に示す割合で被覆するように形成されていることが好ましい。本明細書においては、ガラス層4がバリスタ素体1の端部を被覆する割合を「被覆率」といい、この被覆率は以下に示すように定義されるものとする。すなわち、被覆率r(%)は、積層チップバリスタ100における外部端子3(外部電極3a)の幅方向の中央を通る断面(図2において直線Lに沿った断面)において、当該バリスタ素体1が外部電極3aに被覆されている領域(端面)の全長をL1とし、ガラス層4が形成されている領域(端面)の長さをL2としたときに、下記式(1)によって算出される値であるとする。
r(%)=(L2/L1)×100 …(1)
In the
r (%) = (L2 / L1) × 100 (1)
なお、本明細書において「外部端子3(外部電極3a)の幅方向」とは、外部端子3(外部電極3)におけるバリスタ素体1の積層方向に対して直交する方向をいうものとする。
In this specification, the “width direction of the external terminal 3 (
積層チップバリスタ100においては、このガラス層4による被覆率は、10%以上であると好ましく、40%以上であると更に好ましい。被覆率が40%以上であると、めっき後の積層チップバリスタの特性低下は、実用にほとんど影響しないレベルにまで低減されるようになる。
In the
一方、ガラス層4が、上述したように外部電極3aの形成時に導電性ペーストから溶出して形成されたものである場合、ガラス層4による被覆率が80%を超えると、外部電極3aにおけるバリスタ素体1に対して反対側の面に、不都合な程にガラスフリットが溶出してしまうことがある。したがって、このような観点からは、被覆率は40〜80%であることが特に好ましい。
On the other hand, when the
さらに、ガラス層4の厚さは、0.1μm以上であると好ましく、0.4〜1.5μmであるとより好ましく、0.4〜0.8μmであると更に好ましい。なお、本明細書において、ガラス層4の厚さとは、図2においてLに沿って切断した断面を走査型顕微鏡により観察し、ガラス層4の厚さを5点において計測して得られた値の平均値をいうものとする。
Furthermore, the thickness of the
ガラス層4の厚さが0.1μm以上である場合、バリスタ素体1へのめっき液の進入をより効果的に抑制することが可能となる。一方、ガラス層4の厚さが1.5μmを超えると、外部電極3a表面にめっき層3bやめっき層3cを形成することが困難となる場合がある。
When the thickness of the
このように構成された積層チップバリスタ100の寸法は、用途に応じて適宜変更することが可能であるが、一般的には、縦(図2における左右方向)が0.4〜5.6mm、横(図1における左右方向)が0.2〜0.6mm、厚さ(図1における上下方向)が0.2〜1.9mmとされる。また、積層チップバリスタアレイとして、複数個の外部端子3を、基板等における同一面上に垂直方向に並べた構成を有するものとすることもできる。
The dimensions of the
次に、図3及び図4を参照して、上記構成を有する積層チップバリスタにおけるバリスタ素体1と外部電極3aとの接合部周辺の構造の例を説明する。図3は、被覆率が5%である積層チップバリスタにおける、バリスタ素体1と外部電極3aとの接合部周辺を拡大して示す模式断面図である。また、図4は、被覆率が100%である積層チップバリスタにおける、バリスタ素体1と外部電極3aとの接合部周辺を拡大して示す模式断面図である。なお、図3及び4に示される積層チップバリスタは、上述の積層チップバリスタ100と異なり、内部電極2a又は2bを複数備えた構造を有するものである。
Next, with reference to FIGS. 3 and 4, an example of a structure around a joint between the
まず、図3に示される積層チップバリスタにおいては、バリスタ素体1及び外部電極3aとの間に、ガラスフリット4aが溶出して形成されたガラス層4が形成されている。また、内部電極2aの一端は、バリスタ素体1の端部に露出した状態となっている。このときのガラス層4による被覆率は5%である。このようにバリスタ素体1の端部にガラス層4が形成されていることで、めっき時においてめっき液が外部電極3aを通って進入してきたとしても、かかるガラス層4によってバリスタ素体1内部にめっき液が侵入することが抑制され得る。
First, in the multilayer chip varistor shown in FIG. 3, a
図4に示される積層チップバリスタにおいては、バリスタ素体1とガラス電極3aとの間に、ガラスフリット4aが溶出して形成されたガラス層4が、被覆率100%となるように形成されている。また、内部電極2aは、外部電極3a側に突出した状態となっており、この突出した内部電極2aの根元部分は、ガラス層4bによって覆われている。
In the laminated chip varistor shown in FIG. 4, a
このように、ガラス層4による被覆率が100%である積層チップバリスタにおいては内部電極2aが外部電極3a側に突出していることから、両者の接合性が極めて良好な状態となっている。また、突出した内部電極2aの根元部分の周辺領域がガラス層4bに覆われていることから、内部電極3aと各バリスタ素体1との接合部分からのめっき液の進入が効果的に抑制され得る。その結果、かかる積層チップバリスタは、上記図3に示される積層チップバリスタに比しても、めっき液の進入を抑制する効果が格段に優れるものとなる。
As described above, in the multilayer chip varistor in which the coverage by the
次に、図5A及び図5Bに示す走査型電子顕微鏡写真を参照して、図3及び図4に示される領域の一例を具体的に説明する。図5Aは、ガラス層による被覆率が5%である積層チップバリスタにおける、バリスタ素体1と外部電極3aとの接合部周辺を示す走査型電子顕微鏡写真である。また、図5Bは、ガラス層による被覆率が80%である積層チップバリスタにおける、バリスタ素体1と外部電極3aとの接合部周辺を示す走査型電子顕微鏡写真である。
Next, an example of the region shown in FIGS. 3 and 4 will be specifically described with reference to the scanning electron micrographs shown in FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A is a scanning electron micrograph showing the periphery of the joint between the
図5Aに示されるように、被覆率が5%である積層チップバリスタにおいては、バリスタ素体1と外部電極3aとの境界部に、ガラスフリット4aが溶出して形成されたガラス層4が、バリスタ素体4の一部を覆うように形成されている。また、図5Aより、内部電極2aは、バリスタ素体1の端面に露出した状態となっていることが確認される。
As shown in FIG. 5A, in the multilayer chip varistor having a coverage of 5%, the
一方、図5Bに示される積層チップバリスタにおいては、ガラスフリット4aが溶出して形成されたガラス層4が、バリスタ素体1の大部分を覆うように形成されている。この場合のガラス層4は、図5Aに示されるガラス層4に比して、さらに厚く形成されている。また、内部電極2aは、外部電極3a側に大きく突出した状態となっており、さらに、この突出した外部電極2aの根元周辺部は、ガラス層4bによって覆われていることが確認される。
On the other hand, in the laminated chip varistor shown in FIG. 5B, the
次に、上記構成を有する積層チップバリスタ100の製造方法の好適な実施形態について説明する。まず、印刷法やシート法等によりバリスタ素体1を焼結する前の状態のグリーンチップを形成する。
Next, a preferred embodiment of a method for manufacturing the
前者の印刷法によりグリーンチップを作成する場合、まず、バリスタ用ペースト及び内部電極用の導電性ペーストを調製する。バリスタ用ペーストとしては、バリスタ材料と有機ビヒクルを配合させて得られる有機系ペーストや、バリスタ材料と水系混合液を配合させて得られる水系ペーストが挙げられる。 When forming a green chip by the former printing method, first, a varistor paste and a conductive paste for internal electrodes are prepared. Examples of the varistor paste include an organic paste obtained by mixing a varistor material and an organic vehicle, and an aqueous paste obtained by mixing a varistor material and an aqueous mixed solution.
バリスタ材料としては、焼成後にバリスタ特性を示す材料を選択して用いることができ、ZnO等のZn酸化物や、焼成によりZn酸化物を形成するZn化合物が好ましい。焼成によりZn酸化物を形成するZn化合物としては、例えば、Znの炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、有機金属化合物等が例示できる。これらのZn酸化物又はZn化合物は適宜組み合わせて用いてもよい。 As the varistor material, a material exhibiting varistor characteristics after firing can be selected and used, and a Zn oxide such as ZnO or a Zn compound which forms a Zn oxide by firing is preferable. Examples of the Zn compound that forms a Zn oxide by firing include a carbonate, a nitrate, an oxalate, and an organometallic compound of Zn. These Zn oxides or Zn compounds may be used in appropriate combination.
また、バリスタ材料中には、上記Zn酸化物又はZn化合物に加えて、Pr(プラセオジウム)等の希土類元素やBi等の副成分、Al等の微量添加物等を添加してもよい。このような組成を有するバリスタ材料としては、平均粒径が0.3〜2μm程度のものを用いることが好ましい。 Further, in addition to the Zn oxide or the Zn compound, a rare earth element such as Pr (praseodymium), a subcomponent such as Bi, and a trace additive such as Al may be added to the varistor material. It is preferable to use a varistor material having such a composition having an average particle size of about 0.3 to 2 μm.
有機系ペーストに配合させる有機ビヒクルとしては、有機溶剤中にバインダーを溶解させたものを例示できる。このバインダーとしては、一般に有機ビヒクルの製造に用いられるものを適宜選択して用いることができ、例えば、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等が挙げられる。また、有機溶剤としては、テルピオネール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン等が例示できる。 Examples of the organic vehicle to be incorporated into the organic paste include those in which a binder is dissolved in an organic solvent. As the binder, those generally used in the production of organic vehicles can be appropriately selected and used, and examples thereof include ethyl cellulose and polyvinyl butyral. Examples of the organic solvent include terpionaire, butyl carbitol, acetone, and toluene.
また、水系ペーストに用いる水系混合液としては、水に水溶性バインダーや分散剤等を分散させたものが例示できる。水溶性バインダーとしては、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂、エマルジョン等から適宜選択して用いることができる。 Examples of the aqueous mixed solution used for the aqueous paste include those in which a water-soluble binder, a dispersant, and the like are dispersed in water. The water-soluble binder can be appropriately selected from polyvinyl alcohol, cellulose, water-soluble acrylic resin, emulsion and the like.
内部電極用の導電性ペーストとしては、内部電極を構成する導電材料、又は、焼成後に導電材料となる酸化物、有機金属化合物又はレジネート等と、上述したような有機ビヒクルとを混練して調製されるものが挙げられる。このときの内部電極を構成する導電材料としては、PdやPtの金属単体、Ag−Pd合金やAg−Pt合金が好適である。 The conductive paste for the internal electrode is prepared by kneading a conductive material constituting the internal electrode, or an oxide that becomes a conductive material after firing, an organometallic compound or a resinate, and the organic vehicle as described above. Things. As the conductive material constituting the internal electrode at this time, a simple metal of Pd or Pt, an Ag-Pd alloy or an Ag-Pt alloy is preferable.
これらのペーストを調製する際に有機ビヒクルを用いる場合、バインダーの含有量は、この有機ビヒクルの全重量に対して1〜5重量%とすることが好ましい。また、有機溶剤の含有量は、有機ビヒクルの全重量に対して10〜50重量%とすることが好ましい。なお、このようなペースト中には、必要に応じて各種分散剤、可塑剤、誘電体、絶縁体等を添加することもできる。なお、本発明において、「質量部」とは、重量基準値(「重量部」)と実質的に同等である(以下同様)。 When an organic vehicle is used for preparing these pastes, the content of the binder is preferably 1 to 5% by weight based on the total weight of the organic vehicle. The content of the organic solvent is preferably set to 10 to 50% by weight based on the total weight of the organic vehicle. In addition, various dispersants, plasticizers, dielectrics, insulators, and the like can be added to such a paste as needed. In the present invention, “parts by mass” is substantially equivalent to the weight reference value (“parts by weight”) (the same applies hereinafter).
印刷法によるグリーンチップの製造においては、このようにバリスタ用ペースト及び内部電極用の導電性ペーストを調製した後、ポリエチレンテレフタレート等の基板上に、上述したバリスタ用ペーストを複数回塗布して所定の厚みとし、グリーン状態のバリスタ層1cを形成する。次に、このグリーン状態のバリスタ層1c上に、内部電極用の導電性ペーストを所定のパターンとなるように塗布して、グリーン状態の内部電極2bを形成する。
In the production of a green chip by a printing method, after preparing the paste for the varistor and the conductive paste for the internal electrode as described above, the above-mentioned paste for the varistor is applied a plurality of times onto a substrate such as polyethylene terephthalate to obtain a predetermined paste. The
その後、このグリーン状態の内部電極2b上に、バリスタ用ペースト、内部電極用の導電性ペースト及びバリスタ用ペーストを順に塗布し、グリーン状態のバリスタ層1b、内部電極2a及びバリスタ層1aを形成して積層体を得る。そして、得られた積層体を加熱しながら加圧して圧着させた後、所定形状に切断してグリーンチップを得る。なお、内部電極用の導電性ペーストは、内部電極2a及び2bが、これらの一端部がグリーンチップにおける対抗する端面の異なる側にそれぞれ露出するようなパターンで塗布しておくことが好ましい。
Thereafter, a varistor paste, a conductive paste for the internal electrodes, and a varistor paste are sequentially applied on the green
一方、後者のシート法によりグリーンチップの製造を行う場合には、まず、上述したバリスタ用ペーストをシート状に成形し、これを所定の枚数重ねて所望の厚さとし、バリスタ層形成用のグリーンシートを形成する。次に、このグリーンシート上に、上述した内部電極用の導電性ペーストを所定のパターンで印刷して、グリーン状態のバリスタ層及び内部電極を備えるシートを形成する。 On the other hand, when manufacturing a green chip by the latter sheet method, first, the above-mentioned varistor paste is formed into a sheet shape, a predetermined number of the varistor pastes are stacked to a desired thickness, and a green sheet for forming a varistor layer is formed. To form Next, on the green sheet, the above-mentioned conductive paste for an internal electrode is printed in a predetermined pattern to form a sheet including a varistor layer and an internal electrode in a green state.
このシートを2枚準備した後、これらを内部電極同士が対向するように配置するとともに、これらの間に上述したバリスタ層形成用のグリーンシートを挟むように重ね合わせて積層体を得る。そして、この積層体を加熱しながら加圧して圧着した後、所定形状に切断してグリーンチップを得る。 After preparing two sheets, these sheets are arranged so that the internal electrodes are opposed to each other, and are stacked so as to sandwich the above-mentioned green sheet for forming a varistor layer therebetween, thereby obtaining a laminate. Then, the laminate is pressed and pressurized while being heated, and then cut into a predetermined shape to obtain a green chip.
積層チップバリスタ100の製造においては、上述した印刷法又はシート法等によりグリーンチップを形成した後、このグリーンチップに脱バインダー処理を施す。脱バインダー処理は、例えば、空気雰囲気下、5〜300℃/時間程度の条件で昇温した後、180〜400℃程度で0.5〜24時間保持することにより実施することができる。
In manufacturing the
その後、脱バインダー処理後のグリーンチップを焼成してバリスタ素体1を得る。グリーンチップの焼成は、例えば、空気雰囲気下、50〜500℃/時間程度の条件で昇温した後、1000〜1400℃で0.5〜8時間程度保持し、さらに50〜500℃/時間程度の速度で冷却することにより実施することができる。
Thereafter, the green chip after the binder removal treatment is fired to obtain the
この焼成時の保持温度が1000℃未満であると、内部電極2a,2b及びバリスタ層1a,1b,1cの緻密化が不充分となる傾向にある。一方、保持温度が1400℃を超えると、内部電極2a,2bが過度に焼結して部分的に球状となり、これによりバリスタ層1a,1b,1cとの接触面積が減少してしまい、バリスタ特性が低下する傾向にある。
If the holding temperature during this firing is lower than 1000 ° C., the densification of the
こうして得られたバリスタ素体1の端面(端部)に、バレル研磨やサンドブラストによる研磨を施した後、当該端面に外部電極用の導電性ペーストを印刷又は転写し、更にこれを加熱することにより焼成して外部電極3aを形成する。この導電性ペーストの焼成(加熱)温度は、外部電極用の導電性ペーストにガラスフリットを含んでいる場合、このガラスフリットの軟化温度よりも70℃以上高い温度とすることが好ましく、一般的に用いられる導電性ペーストに対しては700℃以上とすることが好ましい。
After the end face (end) of the
外部電極用の導電性ペーストとしては、外部電極用の導電材料を配合したこと以外は、上記内部電極用の導電性ペーストと同様にして調製されたものを用いることができる。このとき用いる外部電極用の導電材料としては、Ag単体やAg−Pd合金等の金属が好ましい。また、外部電極3aのバリスタ素体1への接着性を向上させるとともに、ガラス層4を簡易に形成させる観点からは、外部電極用の導電性ペーストはガラスフリット等のガラス物質を含有していることが好ましい。外部電極用の導電性ペーストにガラスフリットを含有させる場合、ガラスフリットの含有量は、導電材料(金属)とガラスフリットの全質量に対して、2〜15質量%であることが好ましい。
As the conductive paste for the external electrode, a paste prepared in the same manner as the conductive paste for the internal electrode can be used except that a conductive material for the external electrode is blended. The conductive material for the external electrode used at this time is preferably a metal such as Ag alone or an Ag-Pd alloy. In addition, from the viewpoint of improving the adhesion of the
このように外部電極用の導電性ペーストがガラスフリットを含有している場合、導電性ペースト中のガラスフリットは、焼成時の高温条件によって電極材料から溶出する。そして、この電極材料から溶出したガラスフリットが、バリスタ素体1の端面に付着することによって、バリスタ素体1と外部電極3との間にガラス層4が形成される。
As described above, when the conductive paste for an external electrode contains glass frit, the glass frit in the conductive paste is eluted from the electrode material due to a high temperature condition during firing. The
なお、積層チップバリスタ100の製造においては、ガラス層4は、必ずしも導電性ペーストから溶出したガラスフリットから形成されるものである必要はなく、例えば、バリスタ素体1の端面にガラス材料を付着させた後に焼成するなどの工程を別途実施してもよい。
In the manufacture of the
このようにしてガラス層4及び外部電極3aを形成した後、外部電極3a上に、Niからなるめっき層3bを形成し、さらに、このめっき層3b上にはんだやSn等からなるめっき層3cを形成して、積層チップバリスタ100を得る。この場合のめっき方法としては電解めっきが好適である。
After forming the
このように製造された積層チップバリスタ100は、上述したように、内部電極2a,2bの一端部が外部電極3a側に突出した状態となり、また、この突出した内部電極2a,2bの少なくとも根元部分は、ガラス層により覆われた状態となる。積層チップバリスタ100におけるこのような形状は、以下のようにして形成されるものと考えられる。
As described above, the
すなわち、好適な場合、積層チップバリスタ100における内部電極2a,2b及び外部電極3aは、それぞれが、Ag、PdやPt等の面心立方の結晶構造を有する異種の金属を含んでいる。内部電極2a,2b及び外部電極3aがこのような金属を含有していると、焼成時の高温により、これらの金属がその接触界面を通って拡散する、いわゆるカーケンドール効果が生じるようになる。
That is, in a suitable case, each of the
このカーケンドール効果が生じると、内部電極2a,2bに含まれる金属が外部電極3a側に、外部電極3aに含まれる金属が内部電極2a,2b側に拡散し、この拡散に伴って内部電極2a,2bの一端部が外部電極3a側に突出するようになる。
When the Kirkendall effect occurs, the metal contained in the
こうなると、上記金属の拡散により、内部電極2a,2bと外部電極3aとの結合部及びその近傍が緻密化するとともに、内部電極2a,2bの突出部の周辺領域がガラス層に覆われた状態となる。その結果、内部電極2a,2bと外部電極3aとの接合性が向上するとともに、めっき時におけるバリスタ素体1へのめっき液の進入がより一層低減されるようになる。
In this case, due to the diffusion of the metal, the joint between the
また、このようなカーケンドール効果が生じると、原子の拡散に伴って内部電極2a,2bとバリスタ層1a,1b,1cとの間に形成された空洞が、外部電極3aの焼成時に溶出してきたガラスによって充填されるようになる。こうなると、バリスタ素体1へのめっき液の進入が更に生じ難くなる傾向にある。
When the Kirkendall effect occurs, the cavities formed between the
〈積層チップバリスタの製造〉
まず、ガラスフリットとしてB2O3−ZnO−Al2O3−SrO系ガラス、導電性粉末(金属)としてAg、有機ビヒクルとしてエチルセルロースとテルピオネールをそれぞれ用い、これらを混合した後に混練して、外部電極を形成するための導電性ペーストを得た。このとき、ガラスフリットの配合量はAg粉末との合計重量に対して1〜16重量%とした。また、エチルセルロースとテルピオネールの添加量は、Ag粉末とガラスフリットの合計重量を100重量部としたときに、それぞれエチルセルロースを15重量部、ターピオネールを10重量部となるようにした。なお、ガラスフリットの配合量を1重量%以上としたのは、これ未満のガラスフリットの配合量では、焼付け後における外部電極と素体との接着強度が不充分となる場合があるためである。
<Manufacture of multilayer chip varistor>
First, B 2 O 3 —ZnO—Al 2 O 3 —SrO-based glass is used as a glass frit, Ag is used as a conductive powder (metal), and ethyl cellulose and terpionaire are used as an organic vehicle. A conductive paste for forming external electrodes was obtained. At this time, the compounding amount of the glass frit was 1 to 16% by weight based on the total weight with the Ag powder. Further, the addition amounts of ethyl cellulose and terpionaire were such that when the total weight of the Ag powder and the glass frit was 100 parts by weight, ethyl cellulose was 15 parts by weight, and terpioneer was 10 parts by weight. The amount of the glass frit is set to 1% by weight or more because if the amount of the glass frit is less than this, the bonding strength between the external electrode and the element after baking may be insufficient. .
次に、ZnOを主成分とするバリスタ層及びPdからなる内部電極を備えるバリスタ素体を形成した。得られたバリスタ素体の端部に、上述した導電性ペーストを塗布、乾燥した後、大気中で700℃、10分間の条件で焼付けを実施した。外部電極の厚さは3μm、5μm又は50μmのものを形成した。なお、このときの焼成温度(700℃)は、通常、ガラスフリットを含有している外部電極を焼付ける際の温度よりも約20℃高い温度である。また、外部電極の厚さは、バリスタ素体の両端面に形成されている各外部電極の厚さの最大値を平均した値とした。 Next, a varistor element including a varistor layer containing ZnO as a main component and an internal electrode made of Pd was formed. The above-mentioned conductive paste was applied to the end of the obtained varistor element body, dried, and then baked in air at 700 ° C. for 10 minutes. External electrodes having a thickness of 3 μm, 5 μm or 50 μm were formed. The firing temperature (700 ° C.) at this time is usually about 20 ° C. higher than the temperature at which the external electrode containing the glass frit is fired. In addition, the thickness of the external electrode was a value obtained by averaging the maximum value of the thickness of each external electrode formed on both end surfaces of the varistor element.
次いで、外部電極上に、めっき処理によりNiめっき層及びSnめっき層を順に形成し、図1に示す構造の積層チップバリスタを得た。このときのNiめっき層の厚さは平均2μmとし、Snめっき層の厚さは平均5μmとした。なお、これらの厚さの値は、2000倍に拡大された走査型電子顕微鏡写真において5ケ所を測定し、得られた厚さの平均値を求めることで算出した。 Next, a Ni plating layer and a Sn plating layer were sequentially formed on the external electrodes by plating to obtain a multilayer chip varistor having the structure shown in FIG. At this time, the average thickness of the Ni plating layer was 2 μm, and the average thickness of the Sn plating layer was 5 μm. In addition, these thickness values were calculated by measuring five places in a scanning electron microscope photograph magnified 2000 times and calculating the average value of the obtained thickness.
〈特性評価〉
導電性ペーストにおけるガラスフリットの配合量及び外部電極の厚さをそれぞれ変化させて得られた各積層チップバリスタを用い、以下に示す方法にしたがって、各積層チップバリスタにおけるガラス層の厚さ、ガラス層の被覆率、めっき後のバリスタ電圧の変化率、及び、リフロー後の特性劣化率を測定した。各積層チップバリスタにおけるガラスフリットの配合量、外部電極の厚さ、及び上記測定により得られた結果をまとめて表1に示す。
<Characteristic evaluation>
Using each laminated chip varistor obtained by changing the compounding amount of the glass frit in the conductive paste and the thickness of the external electrode, the thickness of the glass layer in each laminated chip varistor and the glass layer according to the method described below. , The rate of change in varistor voltage after plating, and the rate of characteristic degradation after reflow. Table 1 summarizes the amount of glass frit, the thickness of the external electrode, and the results obtained by the above measurements in each laminated chip varistor.
(ガラス層の厚さ及び被覆率の測定)
まず、ガラス層の厚さは、積層チップバリスタにおける外部端子(外部電極)の幅方向の中央を通る断面(図2において直線Lに沿った断面)を走査型顕微鏡により観察し、2000倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真からバリスタ素体の一方の端面に形成されたガラス層の厚さを5点で計測し、得られた値の平均値を算出することにより求めた。
(Measurement of thickness and coverage of glass layer)
First, as for the thickness of the glass layer, a cross section (cross section along the straight line L in FIG. 2) passing through the center in the width direction of the external terminal (external electrode) in the multilayer chip varistor is observed with a scanning microscope, and is enlarged 2000 times. The thickness of the glass layer formed on one end surface of the varistor element was measured at five points from the scanning electron micrograph thus obtained, and the thickness was obtained by calculating the average of the obtained values.
また、ガラス層の被覆率r(%)は、上記と同様の断面における走査型電子顕微鏡写真から、バリスタ素体が外部電極に被覆されている領域(端面)の全長L1、及びガラス層が形成されている領域(端面)の長さL2をそれぞれ測定し、得られたL1及びL2の値から下記式(1)により算出した。
r(%)=(L2/L1)×100 …(1)
Also, the coverage r (%) of the glass layer was determined from the scanning electron micrograph of the same cross section as in the above, from the total length L1 of the region (end face) where the varistor element was covered with the external electrode and the formation of the glass layer. The length L2 of each of the regions (end faces) was measured, and calculated from the obtained values of L1 and L2 by the following equation (1).
r (%) = (L2 / L1) × 100 (1)
(バリスタ電圧の変化率の測定)
各積層チップバリスタにおける、Niめっき層及びSnめっき層を形成させる前後のバリスタ電圧(積層チップバリスタにおける外部端子間に1mAの電流を流したときの外部端子間の電圧)を測定し、得られた値からめっき処理によるバリスタ電圧の変化率を算出した。具体的には、まず、各積層チップバリスタについてそれぞれ20個のサンプルを作製した。次に、めっき前の各積層チップバリスタにおけるサンプルのバリスタ電圧を測定した後、各サンプルにめっき処理を施し、めっき後の各サンプルについてバリスタ電圧を測定した。バリスタ電圧の変化率ΔVm(%)は、めっき前の各サンプルで得られたバリスタ電圧の平均値をV1とし、まためっき後に得られたバリスタ電圧の平均値をV2として、下記式(2)に示すように、V2とV1との差をV1で割ることで算出した。
ΔVm(%)={(V2−V1)/V1}×100 …(2)
(Measurement of varistor voltage change rate)
The varistor voltage (voltage between external terminals when a current of 1 mA flows between external terminals in the multilayer chip varistor) before and after forming the Ni plating layer and the Sn plating layer in each multilayer chip varistor was measured and obtained. The rate of change of the varistor voltage due to the plating process was calculated from the value. Specifically, first, 20 samples were manufactured for each multilayer chip varistor. Next, after measuring the varistor voltage of the sample in each multilayer chip varistor before plating, each sample was subjected to plating treatment, and the varistor voltage was measured for each sample after plating. The varistor voltage change rate ΔVm (%) is expressed by the following equation (2), where V1 is the average value of the varistor voltage obtained in each sample before plating, and V2 is the average value of the varistor voltage obtained after plating. As shown, it was calculated by dividing the difference between V2 and V1 by V1.
ΔVm (%) = {(V2−V1) / V1} × 100 (2)
(リフロー後の特性劣化率の測定)
Niめっき層及びSnめっき層が形成された各積層チップバリスタにリフローを実施する前後のバリスタ電圧を測定し、得られた値からリフロー後の特性劣化率を算出した。具体的には、まず、両めっき層を有する積層チップバリスタのサンプルをそれぞれ20個ずつ作製した。次いで、リフロー前の各サンプルで得られたバリスタ電圧V3を測定した後、各サンプルをリフローにより基板に搭載させ、リフロー後の各サンプルで得られたバリスタ電圧V4を測定した。得られたV3及びV4の値を用い、下記式(3)に従って、それぞれのサンプルで得られたバリスタ電圧の変化率ΔVr(%)を算出した。そして、バリスタ電圧の変化率が10%以上となったサンプルを不良とし、各積層チップバリスタについて作製した20個のサンプルのうち、不良と判断されたサンプルが幾つあるかを数えることによって、リフロー後の特性劣化率を測定した。
ΔVr(%)={(V4−V3)/V3}×100 …(3)
The varistor voltage before and after the reflow was performed on each laminated chip varistor on which the Ni plating layer and the Sn plating layer were formed was measured, and the characteristic deterioration rate after the reflow was calculated from the obtained values. Specifically, first, 20 samples of the multilayer chip varistor having both plating layers were produced. Next, after measuring the varistor voltage V3 obtained in each sample before reflow, each sample was mounted on a substrate by reflow, and the varistor voltage V4 obtained in each sample after reflow was measured. Using the obtained values of V3 and V4, the change rate ΔVr (%) of the varistor voltage obtained for each sample was calculated according to the following equation (3). Samples having a varistor voltage change rate of 10% or more are determined to be defective, and the number of samples determined to be defective out of the 20 samples prepared for each multilayer chip varistor is counted to determine the number of samples after reflow. The characteristic deterioration rate was measured.
ΔVr (%) = {(V4−V3) / V3} × 100 (3)
表1に示されるように、まず、導電性ペースト中のガラスフリットの含有量を1重量%とし、外部電極の厚さを50μmとしたNo.1の積層チップバリスタは、ガラス層の被覆率は5%となった。この積層チップバリスタによると、バリスタ電圧の変化率が−12%となり、サンプル20個中の不良数は2個であった。また、かかるサンプルでは、ガラス層の厚さの測定は困難であった。 As shown in Table 1, first, the content of the glass frit in the conductive paste was set to 1% by weight, and the thickness of the external electrode was set to 50 μm. The laminated chip varistor No. 1 had a glass layer coverage of 5%. According to this multilayer chip varistor, the rate of change of the varistor voltage was -12%, and the number of defects in 20 samples was two. Further, in such a sample, it was difficult to measure the thickness of the glass layer.
さらに、ガラスフリットの含有量を1.5重量%とし、外部電極の厚さを50μmとしたNo.2の積層チップバリスタは、ガラス層の厚さが0.1μとなり、被覆率が8%となった。その結果、バリスタ電圧の変化率が−8%となり、サンプル20個中の不良数は1個となった。 Furthermore, the content of the glass frit was 1.5% by weight, and the thickness of the external electrode was 50 μm. In the multilayer chip varistor No. 2, the thickness of the glass layer was 0.1 μm and the coverage was 8%. As a result, the rate of change of the varistor voltage was -8%, and the number of defects in 20 samples was one.
また、ガラスフリットの含有量を2重量%、外部電極の厚さを50μmとしたNo.3の積層チップバリスタは、ガラス層の厚さは0.1μmであり、被覆率は10%であった。かかる積層チップバリスタによると、バリスタ電圧の変化率は−5%となり、また、サンプル20個中の不良数は0個となった。 In addition, the content of the glass frit was 2% by weight, and the thickness of the external electrode was 50 μm. In the multilayer chip varistor No. 3, the thickness of the glass layer was 0.1 μm and the coverage was 10%. According to the multilayer chip varistor, the rate of change of the varistor voltage was -5%, and the number of defects in 20 samples was 0.
さらに、ガラスフリットの含有量を5〜15重量%と増加させ、外部電極の厚さを50μmとしたNo.4〜6の積層チップバリスタは、ガラス層の厚さが全て0.4μm以上であり、且つガラス層の被覆率が40%以上であった。その結果、バリスタ電圧の変化率の平均値は−2〜−0.5%となり、また、サンプル20個中の不良数は0個であった。なお、ガラスフリットの含有量を16重量%としたNo.7の積層チップバリスタは、外部電極上にめっき層を形成することが困難であった。 Further, the content of the glass frit was increased to 5 to 15% by weight, and the thickness of the external electrode was set to 50 μm. In the multilayer chip varistors Nos. 4 to 6, the thicknesses of the glass layers were all 0.4 μm or more, and the coverage of the glass layers was 40% or more. As a result, the average value of the change rate of the varistor voltage was -2 to -0.5%, and the number of defects in 20 samples was 0. Note that the glass frit content was 16% by weight. With the multilayer chip varistor No. 7, it was difficult to form a plating layer on the external electrodes.
以上のことから、バリスタ素子と外部電極との間にガラス層が形成された積層チップバリスタは、外部電極上にめっきによりめっき層を形成させた場合であっても、バリスタ電圧の低下が小さいことが判明した。また、これらの積層チップバリスタを、リフローにより基板上に搭載させた場合であっても、そのバリスタ特性は充分に維持されることが判明した。 From the above, the multilayer chip varistor in which the glass layer is formed between the varistor element and the external electrode has a small decrease in the varistor voltage even when the plating layer is formed on the external electrode by plating. There was found. Further, it has been found that even when these laminated chip varistors are mounted on a substrate by reflow, the varistor characteristics are sufficiently maintained.
また、上記結果から、ガラスフリットの含有率は2〜15重量%、ガラス層の厚さは0.1μm〜1.5μm、被覆率は10〜100%であるときに比較的好ましい結果が得られることが判明した。さらに、ガラスフリットの含有率は5〜10%、ガラス層の厚さは0.4〜0.9μm、被覆率は40〜80%であるとき、最も顕著にめっきによるバリスタ特性の低下を抑制し得ることが判明した。 From the above results, relatively favorable results can be obtained when the content of the glass frit is 2 to 15% by weight, the thickness of the glass layer is 0.1 μm to 1.5 μm, and the coverage is 10 to 100%. It has been found. Furthermore, when the content of the glass frit is 5 to 10%, the thickness of the glass layer is 0.4 to 0.9 μm, and the coverage is 40 to 80%, the deterioration of the varistor characteristics due to plating is suppressed most remarkably. It turned out to get.
1…バリスタ素体、1a,1b,1c…バリスタ層、2a,2b…内部電極、3…外部端子、3a…外部電極、3b、3c…めっき層、4…ガラス層、4a…ガラスフリット、4b…ガラス層、100…積層チップバリスタ、
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記バリスタ素体の端部に形成され、前記内部電極と接続された外部電極と、
前記バリスタ素体と前記外部電極との間に形成されたガラス層と、
を備える積層チップバリスタ。 A plurality of varistor layers, and a varistor element having internal electrodes arranged to sandwich each varistor layer,
An external electrode formed at an end of the varistor element body and connected to the internal electrode;
A glass layer formed between the varistor element and the external electrode,
A multilayer chip varistor comprising:
前記ガラス層は、前記導電性ペーストを焼成する際に該導電性ペーストから溶出した前記ガラス物質によって形成された請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層チップバリスタ。 The external electrode is formed by firing a conductive paste containing a glass material, and
4. The multilayer chip varistor according to claim 1, wherein the glass layer is formed of the glass substance eluted from the conductive paste when firing the conductive paste. 5.
前記内部電極は、パラジウム若しくは白金、又は、これらの金属を主成分とする合金を含んでいる請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層チップバリスタ。 The external electrode contains silver or an alloy containing silver as a main component, and
The multilayer chip varistor according to any one of claims 1 to 5, wherein the internal electrode includes palladium, platinum, or an alloy mainly containing these metals.
前記外部電極側に突出した前記内部電極の少なくとも根元部分は、前記ガラス層により覆われている請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層チップバリスタ。 The internal electrode projects from the varistor element body toward the external electrode, and
The multilayer chip varistor according to claim 1, wherein at least a root portion of the internal electrode protruding toward the external electrode is covered with the glass layer.
前記バリスタ素体の端部に、ガラス物質を含む導電性ペーストを塗布する工程と、
塗布された前記導電性ペーストを焼成して外部電極を形成するとともに、前記導電性ペーストに含まれる前記ガラス物質を溶出させて前記バリスタ素体と前記外部電極との間にガラス層を形成する工程と、
を有する積層チップバリスタの製造方法。 A plurality of varistor layers, and a step of forming a varistor element body having internal electrodes arranged to sandwich the respective varistor layers,
A step of applying a conductive paste containing a glass material to an end of the varistor element body,
Baking the applied conductive paste to form an external electrode, and forming a glass layer between the varistor element and the external electrode by eluting the glass substance contained in the conductive paste. When,
A method for manufacturing a multilayer chip varistor having:
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