JP2005294673A

JP2005294673A - 静電気対策部品

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Publication number: JP2005294673A
Application number: JP2004109779A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Katsumura; 英則勝村; Tatsuya Inoue; 竜也井上; Hiroshi Kagata; 博司加賀田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: EP1715494A1; CN1942981B; JP4432586B2; US7864025B2; US20070171025A1; EP1715494A4; WO2005098877A1; CN1942981A

Abstract

【課題】本発明は、微小サージ電圧に対するバリスタ特性を保持しつつ、薄型化を図った静電気対策部品を提供することを目的としている。
【解決手段】複数の平面状の内部電極１１を埋設したバリスタ層１２と、このバリスタ層１２を積層したアルミナを含有する基板１３と、バリスタ層１２の内部電極１１に接続し、バリスタ層１２の側面に形成した端子１４とを備え、バリスタ層１２と基板１３とは焼結させてバリスタ層１２の酸化ビスマスを基板１３に拡散させ、基板１３に酸化ビスマス拡散層１６を形成した構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器等に用いる静電気対策部品に関するものである。

以下、従来の静電気対策部品について図面を参照しながら説明する。

近年、携帯電話等の電子機器の小型化、高性能化は急速に進み、それに伴い電子機器回路が高密度化し電子機器の耐電圧は低下している。そのため、人体と電子機器の端子が接触したときに発生する静電気パルスによる機器内部の電気回路の破壊が増えてきている。

従来、このような静電気パルスへの対策としては、静電気が入るラインとグランド間に積層チップバリスタ等を設け、静電気をバイパスさせ、電子機器の電気回路に印加される電圧を抑制する方法が行われている。

図９は上記積層チップバリスタの断面図である。

図９において、積層チップバリスタは、内部電極１を有するバリスタ層２と、このバリスタ層２の端面に内部電極１と接続された端子３とを備えている。バリスタ層２の上下面には保護層４が設けられている。

なお、静電気パルスの対策に用いられる従来の積層チップバリスタに関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平８−３１６１６号公報

上記従来の積層チップバリスタでは、バリスタ層２の物理的な強度の制約から、ある程度の厚みを確保しなければ割れや欠けが生じるため、薄型化が困難であるという問題点を有していた。

例えば、長さ１．２５ｍｍ、幅２．０ｍｍ程度の積層チップバリスタの場合、０．５ｍｍ程度以上の厚みが必要であり、これ以上に厚さを薄くする場合は、長さと幅を小さくせざるを得ず、微小サージ電圧に対するバリスタ特性を保持したまま薄型化を図ることは困難であった。

本発明は上記問題点を解決するもので、微小サージ電圧に対するバリスタ特性を保持しつつ、薄型化を図った静電気対策部品を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有する。

本発明は、バリスタ層と、前記バリスタ層を積層した基板とを備え、前記バリスタ層は少なくとも酸化ビスマスを含有する材料からなり、前記バリスタ層と前記基板とを焼結させて前記酸化ビスマスを前記基板に拡散させ、前記基板に酸化ビスマス拡散層を設けた構成である。

本発明によれば、基板にバリスタ層を積層しているので、バリスタ層の機械的強度が小さくても、基板の機械的強度が付加されるため、薄型化を図ることができる。

特に、単に基板にバリスタ層を積層しただけでは、バリスタ層と基板との剥離が生じ易いが、バリスタ層は少なくとも酸化ビスマスを含有する材料からなり、このバリスタ層と基板とを焼結させて酸化ビスマスを基板に拡散させ、基板に酸化ビスマス拡散層を設けているので、バリスタ層と基板とが一体的な物質となり、バリスタ層と基板との界面部分における剥離を防止することができる。

この結果、微小サージ電圧に対するバリスタ特性を保持しつつ、薄型化を図った静電気対策部品を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について説明する。

図１は本発明の一実施の形態における静電気対策部品の断面図、図２は同静電気対策部品の分解斜視図、図３は同静電気対策部品の斜視図である。

図１〜図３において、本発明の一実施の形態における静電気対策部品は、複数の平面状の内部電極１１を埋設したバリスタ層１２と、このバリスタ層１２を積層したアルミナを含有する基板１３と、バリスタ層１２の内部電極１１に接続し、バリスタ層１２の側面に形成した端子１４とを備えている。

バリスタ層１２は、酸化亜鉛を主成分とし、少なくとも酸化ビスマスを添加物とするバリスタ材料の粉末を含有した未焼成のグリーンシート１５を複数積層するとともに焼成して形成している。特に、バリスタ材料の粉末の平均粒径は０．５〜２．０μｍとするとともに、酸化ビスマスの粉末の平均粒径は１．０μｍ以下としている。このグリーンシート１５に銀等の材料からなる平面状の導電ペーストを積層すれば、バリスタ層１２に内部電極１１を埋設させることができる。

また、バリスタ層１２と基板１３とは焼結させてバリスタ層１２の酸化ビスマスを基板１３に拡散させ、基板１３に酸化ビスマス拡散層１６を形成している。バリスタ材料の粉末を含有した未焼成のグリーンシート１５を焼成してバリスタ層１２を形成することと、バリスタ層１２と基板１３との焼結は同時に行っている。この際、図４に示すように、基板１３に含有されたアルミナ粒子の界面に酸化ビスマス粒子１７が介在するように、酸化ビスマスは基板１３に拡散される。基板１３を低焼成温度セラミック基板（低温度で焼成可能な未焼成のセラミックシートを焼成して形成するもの）とすれば、低温度で焼成可能な未焼成のセラミックシートにバリスタ材料の粉末を含有した未焼成のグリーンシート１５を積層し、これらを一般の温度よりも低い焼成温度で同時焼成して、バリスタ層１２と基板１３とを焼結させられるので、内部電極１１として銀等の材料を用いても、熱に起因した悪影響を内部電極１１に与えることもない。

さらに、図５に示すように、バリスタ層１２と基板１３との焼結前には、バリスタ層１２と基板１３との間に接着層１８を設けており、バリスタ層１２と基板１３との焼結の際に、この接着層１８を介して酸化ビスマスを基板１３に拡散させている。焼結後には、この接着層１８は完全に消失する、または、その成分の一部が接着層１８として残存する、または、その成分の一部がバリスタ層１２または基板１３に拡散している。バリスタ層１２と基板１３との界面近傍の成分組成分析グラフは図６に示すようになり、バリスタ層１２には主成分の酸化亜鉛と酸化ビスマスが含有され、基板１３には酸化ビスマスが拡散され、その含有量が多い部分に酸化ビスマス拡散層１６が形成されている。

上記構成により、基板１３にバリスタ層１２を積層しているので、バリスタ層１２の機械的強度が小さくても、基板１３の機械的強度が付加されるため、薄型化を図ることができる。

特に、基板１３はアルミナを含有するアルミナ基板２０としているので、バリスタ層１２の機械的強度よりもアルミナ基板２０の機械的強度の方が大きくなり、バリスタ層１２を非常に薄くするとともに、基板１３そのものも非常に薄くしても、バリスタ層１２に割れや欠けを発生することを抑制でき、薄型化をより図ることができる。

また、基板１３にバリスタ層１２を積層しただけでは、バリスタ層１２と基板１３との剥離が生じ易いが、バリスタ層１２は少なくとも酸化ビスマスを含有する材料からなり、このバリスタ層１２と基板１３とを焼結させて酸化ビスマスを基板１３に拡散させ、基板１３に酸化ビスマス拡散層１６を設けているので、バリスタ層１２と基板１３とが一体的な物質となり、バリスタ層１２と基板１３との界面部分における剥離を防止することができる。

特に、バリスタ層１２と基板１３との間に接着層１８を設けるとともに、この接着層１８を介して酸化ビスマスを基板１３に拡散させているので、酸化ビスマスがバリスタ層１２から基板１３に拡散される際、バリスタ層１２と基板１３との剥離が抑制された状態で酸化ビスマスが拡散されるので、拡散されやすく的確に基板１３に酸化ビスマス拡散層１６を形成して、バリスタ層１２と基板１３との剥離を防止することができる。

さらに、バリスタ材料の粉末の平均粒径を０．５μｍ〜２．０μｍとしているので、平均粒径が小さすぎてバリスタ材料の粉末を含有する未焼成のグリーンシート１５を形成できなくなったり、平均粒径が大きすぎてグリーンシート１５を焼成することができなくなったりすることを抑制できる。特に、酸化ビスマスの粉末の平均粒径を１．０μｍ以下とすることにより基板１３へ拡散させやすく、より剥離を防止することができる。

なお、図７に示すように、基板１３はガラスを含有するガラスセラミック層１９をアルミナ基板２０に積層し、バリスタ層１２の酸化ビスマスをガラスセラミック層１９に拡散させてガラスセラミック層１９に酸化ビスマス拡散層１６を形成するとともに、ガラスセラミック層１９のガラスをアルミナ基板２０に拡散させてアルミナ基板２０にガラス拡散層２１を形成してもよい。これにより、バリスタ層１２とガラスセラミック層１９とアルミナ基板２０とが互いに剥離されにくくなり、特に、バリスタ層１２はガラスセラミック層１９と接触しているので、アルミナ基板２０とバリスタ層１２とが接触している場合に比べて、アルミナ基板２０がバリスタ層１２に与える影響が少なく、バリスタ特性の劣化を抑制できる。

また、図８に示すように、ガラスセラミック層１９とアルミナ基板２０との間に接着層１８を設けるとともに、接着層１８を介してガラスをアルミナ基板２０に拡散させてもよい。この場合、バリスタ層１２と基板１３との焼結の際に、この接着層１８を介してガラスをアルミナ基板２０に拡散させている。焼結後には、この接着層１８は完全に消失する、または、その成分の一部が接着層１８として残存する、または、その成分の一部がバリスタ層１２またはアルミナ基板２０に拡散している。これにより、ガラスがガラスセラミック層１９からアルミナ基板２０に拡散される際、ガラスセラミック層１９とアルミナ基板２０との剥離が抑制された状態でガラスが拡散されるので、拡散されやすく的確にアルミナ基板２０にガラス拡散層２１を形成して、ガラスセラミック層１９とアルミナ基板２０との剥離を防止することができる。

さらに、バリスタ層１２の上面にガラスを含有するガラスセラミック層１９を積層してもよく、これによれば、バリスタ層１２の酸化ビスマスがバリスタ層１２の表面から空気中に放散されることが抑制され、酸化ビスマスが基板１３に拡散されやすくなり、バリスタ層１２と基板１３との剥離を防止しやすくなる。

このような静電気対策部品に別の抵抗やコイルやコンデンサ等からなる電子回路を形成してもよい。例えば、電子部品回路を形成した回路基板を本発明の基板として用いたり、バリスタ層１２を積層した側と反対側の基板１３の面に、電子部品回路を形成した回路層を積層したりしてもよい。電子部品回路は、薄膜形成等で形成すれば薄型化も可能である。

以上のように本発明にかかる静電気対策部品は、微小サージ電圧に対するバリスタ特性を保持しつつ、薄型化を図ることができるので、各種電子機器等に適用できる。

本発明の一実施の形態における静電気対策部品の断面図同静電気対策部品の分解斜視図同静電気対策部品の斜視図基板に拡散された酸化ビスマスの状態を示す基板の拡大模式図バリスタ層と基板との焼結前における同静電気対策部品の断面図同静電気対策部品の成分組成分析グラフ他の実施の形態における静電気対策部品の断面図バリスタ層と基板との焼結前における同静電気対策部品の断面図従来の静電気対策部品の積層チップバリスタの断面図

符号の説明

１１内部電極
１２バリスタ層
１３基板
１４端子
１５グリーンシート
１６酸化ビスマス拡散層
１７酸化ビスマス粒子
１８接着層
１９ガラスセラミック層
２０アルミナ基板
２１ガラス拡散層

Claims

バリスタ層と、前記バリスタ層を積層した基板とを備え、前記バリスタ層は少なくとも酸化ビスマスを含有する材料からなり、前記バリスタ層と前記基板とを焼結させて前記酸化ビスマスを前記基板に拡散させ、前記基板に酸化ビスマス拡散層を設けた静電気対策部品。
前記基板はアルミナ基板とした請求項１記載の静電気対策部品。
前記基板はガラスを含有するガラスセラミック層を前記アルミナ基板に積層して形成した請求項２記載の静電気対策部品。
前記ガラスを前記アルミナ基板に拡散させ、前記アルミナ基板にガラス拡散層を設けた請求項３記載の静電気対策部品。
前記ガラスセラミック層と前記アルミナ基板との間に接着層を設けるとともに、前記接着層を介して前記ガラスを前記アルミナ基板に拡散させ、前記アルミナ基板にガラス拡散層を設けた請求項３記載の静電気対策部品。
前記バリスタ層にガラスを含有するガラスセラミック層を積層した請求項１記載の静電気対策部品。
前記バリスタ層は、バリスタ材料の粉末を含有する未焼成のグリーンシートを複数積層するとともに焼成して形成しており、前記バリスタ材料の粉末の平均粒径を０．５〜２．０μｍとした請求項１記載の静電気対策部品。
前記バリスタ材料は、主成分を酸化亜鉛とするとともに、添加物を少なくとも酸化ビスマスとし、前記酸化ビスマスの粉末の平均粒径を１．０μｍ以下とした請求項７記載の静電気対策部品。
前記バリスタ層と前記基板との間に接着層を設けるとともに、前記接着層を介して前記酸化ビスマスを前記基板に拡散させた請求項１記載の静電気対策部品。
前記基板は、電子部品回路を形成した回路基板とした請求項１記載の静電気対策部品。
前記基板には、前記バリスタ層を積層した側と反対の側に、電子部品回路を形成した回路層を積層した請求項１記載の静電気対策部品。
前記基板は、低焼成温度セラミック基板とした請求項１記載の静電気対策部品。