JP2013048174A - チップバリスタ - Google Patents

Abstract

【課題】内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが可能なチップバリスタを提供すること。
【解決手段】バリスタ部７は、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現する。複数の第一導電部９は、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなると共にバリスタ部７を挟んで配置され、バリスタ部７に接続される主面９ａと主面９ａに対向する主面９ｂとをそれぞれ有している。複数の端子電極５は、対応する第一導電部９にそれぞれ接続されている。各端子電極５は、主面９ｂに接続される第一電極部分５ａと、第一電極部分５ａに接続される第二電極部分５ｂと、を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、チップバリスタに関する。

チップバリスタとして、バリスタ層とバリスタ層を挟むようにバリスタ層に接して配置された内部電極とを有するバリスタ素体と、バリスタ素体の端部に対応する内部電極に接続されるように配置された端子電極と、を備えた積層チップバリスタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。積層チップバリスタでは、バリスタ層における内部電極で挟まれる領域が、電圧非直線特性（以下、「バリスタ特性」と称する場合もある）を発現する領域として機能する。

特開２００２−２４６２０７号公報

最近の高速インターフェイスでは、高速化を実現するために、ＩＣ自体の構造がＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）に対して脆弱になってきている。このため、高速伝送系ＩＣにおけるＥＳＤ対策の要求が高まっており、ＥＳＤ対策部品として特許文献１に記載されている積層チップバリスが用いられている。高速伝送系用のＥＳＤ対策部品に要求される特性として、静電容量の低減は必須である。発現する静電容量が大きいと、信号品位に問題を生じ、最悪の場合は通信不可となる懼れがある。

積層チップバリスタの静電容量を低減させる手法としては、バリスタ層に接して配置された内部電極が互いに重なり合う部分の面積を少なくする手法が考えられる。内部電極が互いに重なり合う部分の面積を少なくすることにより、静電容量が発現する領域が減少して、静電容量が低減する。しかしながら、内部電極が互いに重なり合う部分の面積（以下、「重なり面積」と称する）を少なくすると、ＥＳＤに対する耐量（以下、「ＥＳＤ耐量」と称する）が低下するという新たな問題点が生じる。ＥＳＤのようなサージ電圧を印加した場合、内部電極が互いに重なり合う部分での電界分布は、内部電極が互いに重なり合う部分の端部に集中する。内部電極が互いに重なり合う部分の電界分布が端部に集中すると、重なり面積が少なくなればなるほど、ＥＳＤ耐量は急激に低下する。

積層チップバリスタは、上述したように、バリスタ層に接して配置された内部電極を備えるために、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが困難であった。

本発明の目的は、上述した内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが可能なチップバリスタを提供することである。

本発明に係るチップバリスタは、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現するバリスタ部と、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなると共にバリスタ部を挟んで配置され、バリスタ部に接続される第一主面と第一主面に対向する第二主面とをそれぞれ有する複数の導電部と、複数の導電部に接続される複数の端子電極と、を備えており、各端子電極は、第二主面に接続される第一電極部分と、第一電極部分に接続される第二電極部分と、を有していることを特徴とする。

本発明に係るチップバリスタでは、バリスタ特性を発現するバリスタ部が各導電部に挟まれ且つ接続されていると共に、導電部に接続される端子電極が第一電極部分と第二電極部分とを有している。すなわち、本発明のチップバリスタは、上述した積層チップバリスタと異なり、バリスタ層に接して配置された内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。

バリスタ部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、複数の導電部の第一主面間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含み、各導電部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、第一主面と第二主面との間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含んでおり、第一電極部分は、導電部が含む第二領域に接続されていてもよい。

ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるバリスタ部及び導電部が、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域をそれぞれ含んでいる。バリスタ部及び導電部それぞれにおいて、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在していない第二領域に比して、電気伝導率が低く、比誘電率が低い。チップバリスタの静電容量は、端子電極間に位置することとなるバリスタ部及び導電部それぞれの静電容量の和で表すことができる。したがって、バリスタ部及び導電部が上記第一領域を含むことにより、バリスタ部及び導電部それぞれの静電容量が低くなり、チップバリスタの低静電容量化を図ることができる。

ところで、電子部品の端子電極は、一般には、電子部品を構成する素体に金属とガラス成分とを含む導電性ペーストを付与した後に焼き付けることにより形成される。この場合、端子電極がガラス成分を含んでいるため、素体に対する端子電極に含まれる金属の被覆率にばらつきが生じる懼れがある。チップバリスタの端子電極において、金属の被覆率にばらつきが生じると、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。

端子電極を上述したような導電性ペースト用いて形成する場合、導電性ペーストが素体の端面及び当該端面と隣り合う側面の一部に回り込むように付与される。したがって、端子電極は、一般に、側面に回り込むように形成された部分を有しており、当該部分の寸法にばらつきが生じた場合、端子電極に含まれる金属により被覆される面積にばらつきが生じてしまう。この場合にも、金属の被覆率にばらつきが生じ、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。

アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域が、端子電極が形成された導電部の外表面から上記元素を拡散させて形成される場合、端子電極の側面に回り込む部分の寸法ばらつきにより、第一領域の大きさもばらついてしまう。このように、導電部の第一領域の大きさにばらつきが生じる場合にも、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。

以上のように、チップバリスタにおいては、様々な要因により、静電容量にばらつきが生じる懼れがあるが、第一電極部分は、導電部が含む第二領域に接続されているので、静電容量がばらつくのを抑制することができる。

第一電極部分は、第二主面を覆うように配置されていてもよい。この場合、静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。

第一電極部分は、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストがバリスタ部及び複数の導電部と同時焼成されることにより形成されていてもよい。この場合、静電容量のばらつくのを確実に抑制することができる。

バリスタ部は、副成分として希土類金属及びＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有し、導電部は、副成分として希土類金属及びＢｉを実質的に含有しない焼結体からなっていてもよい。この場合、導電部を構成する焼結体は、希土類金属及びＢｉを実質的に含有しないため、バリスタ特性が発現し難く、比較的高い導電性を有することとなる。したがって、上記導電部において、電極としての機能が阻害されることはない。バリスタ部と導電部とが、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるため、バリスタ部と導電部との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部と導電部との接続が良好となり、バリスタ部と導電部との間での剥離の発生を抑制できる。

導電部は、金属と金属酸化物との複合材料からなっていてもよい。この場合、チップバリスタにおける熱が、導電部を通して容易に放熱されるため、放熱性に優れたチップバリスタを得ることができる。バリスタ部と導電部とが、金属酸化物を含むことから、バリスタ部と導電部との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部と導電部との接続が良好となり、バリスタ部と導電部との間での剥離の発生を抑制できる。

バリスタ部の第一領域は、導電部がバリスタ部を挟む方向から見て、バリスタ部の第二領域の外周を囲むようにバリスタ部の外表面側に位置していてもよい。この場合、バリスタ部の外表面側の電気伝導率が低いことから、バリスタ部の外表面を表面電流が流れ難い。この結果、漏れ電流の発生を抑制することができる。

導電部とで第一電極部分を挟むように配置される導電部を更に備えていてもよい。この場合、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域が、端子電極が形成されていない導電部の外表面から上記元素を拡散させて形成される場合でも、第一電極部分が、導電部が含む第二領域に確実に接続されることとなる。

本発明によれば、上述した内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが可能なチップバリスタを提供することができる。

本実施形態に係るチップバリスタを示す斜視図である。 本実施形態に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。 本実施形態に係るチップバリスタの第一電極部分の断面構成を説明する図である。 本実施形態に係るチップバリスタのバリスタ部の断面構成を説明する図である。 本実施形態に係るチップバリスタの第一導電部の断面構成を説明する図である。 本実施形態に係るチップバリスタの第二導電部の構成を説明する図である。 本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。 本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。 本実施形態の変形例に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１〜図６を参照して、本実施形態に係るチップバリスタ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係るチップバリスタを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。図３は、本実施形態に係るチップバリスタの第一電極部分の断面構成を説明する図である。図４は、本実施形態に係るチップバリスタのバリスタ部の断面構成を説明する図である。図５は、本実施形態に係るチップバリスタの第一導電部の断面構成を説明する図である。図６は、本実施形態に係るチップバリスタの第二導電部の構成を説明する図である。

チップバリスタ１は、図１に示されるように、略直方体形状の素体３と、一対の端子電極５と、を備えている。チップバリスタ１は、たとえば、図示Ｙ方向における長さが０．４ｍｍ、Ｚ方向における高さが０．２ｍｍ、Ｘ方向における幅が０．２ｍｍといった極小サイズ（いわゆる０４０２サイズ）のチップバリスタである。

素体３は、バリスタ部７と、複数（本実施形態においては、二つ）の第一導電部９と、複数（本実施形態においては、二つ）の第二導電部１１と、を有している。素体３は、外表面として、互いに対向し且つ正方形状の端面３ａ，３ｂと、端面３ａ，３ｂに直交する４つの側面３ｃ〜３ｆとを有している。４つの側面３ｃ〜３ｆは、端面３ａ，３ｂ間を連結するように伸びている。

バリスタ部７は、図１及び図２に示されるように、素体３の略中央に位置する直方体形状の部分であり、バリスタ特性を発現する焼結体（半導体セラミック）からなる。バリスタ部７は、その厚み方向（図中Ｙ方向）に対向する一対の主面７ａ，７ｂを含んでいる。バリスタ部７の厚みは、たとえば５〜２００μｍ程度に設定される。

バリスタ部７は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を主成分として含むと共に、副成分としてＣｏ、希土類金属元素、ＩＩＩｂ族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、アルカリ金属元素（Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）及びアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）などの金属単体やこれらの酸化物を含む。本実施形態において、バリスタ部７は、副成分としてＣｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌを含んでいる。バリスタ部７におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、バリスタ部７を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、通常、９９．８〜６９．０質量％である。

希土類金属元素（たとえば、Ｐｒ）は、バリスタ特性を発現させる物質として作用する。バリスタ部７における希土類金属元素の含有量は、たとえば０．０１〜１０原子％程度に設定される。

第一導電部９は、図１及び図２に示されるように、略直方体形状の部分であり、バリスタ部７をその間に挟むようにバリスタ部７の両側に配置されている。第一導電部９は、バリスタ部７（主面７ａ，７ｂ）に接続される主面９ａと、主面９ａに対向する主面９ｂと、を有している。本実施形態では、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂの略全体が、第一導電部９の主面９ａと接触して、接続されている。第一導電部９の主面９ａは、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂと略同じ形状を呈している。第一導電部９の主面９ａは、バリスタ部７に対する電極面として機能する。

第二導電部１１は、図１及び図２に示されるように、素体３の両端側に寄った箇所に位置する略直方体形状の部分である。第二導電部１１は、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する主面１１ａと、主面１１ａに対向する主面１１ｂと、を有している。

第一及び第二導電部９，１１は、ＺｎＯを主成分として含む焼結体からなる。ＺｎＯの比抵抗は、１〜１０Ω・ｃｍであり、比較的高い導電性を有する、このため、第一導電部９は、電極として機能する。第一及び第二導電部９，１１は、比抵抗を調整するために、副成分として、Ｃｏ、ＩＩＩｂ族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、アルカリ金属元素（Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）及びアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）などの金属単体やこれらの酸化物を含んでいてもよい。第一及び第二導電部９，１１におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、第一及び第二導電部９，１１を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば１００〜６９．０質量％である。

第一導電部９が希土類金属を実質的に含有していると、第一導電部９がバリスタ特性を発現する懼れがある。このため、第一導電部９は、希土類金属を実質的に含有しないことが好ましい。第一導電部９は、希土類金属を実質的に含有しないことにより、バリスタ特性を発現し難い。したがって、第一導電部９は、電気抵抗が低く、比較的高い導電性を有する。ここで、「実質的に含んでいない」状態とは、希土類金属を、第一導電部９を構成する材料を調製する際に原料として意図的に含有させなかった場合の状態をいうものとする。たとえば、バリスタ部７から第一導電部９への拡散等によって意図せずにこれらの元素が含まれる場合は、「実質的に含有していない」状態に該当する。本実施形態では、第二導電部１１も希土類金属を実質的に含有しない。

端子電極５は、第一電極部分５ａと、第二電極部分５ｂと、を有している。第一電極部分５ａは、第一導電部９と第二導電部１１との間に配置されている。第二電極部分５ｂは、第一電極部分５ａに接続されると共に、素体３の両端に配置されている。

第一電極部分５ａは、第一導電部９の主面９ｂに直接接続されると共に、第二導電部１１の主面１１ｂに直接接続されている。すなわち、第一電極部分５ａは、第一導電部９と第二導電部１１とで挟まれて位置している。第一電極部分５ａは、第一導電部９の主面９ｂ全体及び第二導電部１１の主面１１ｂ全体を覆うように形成されている。すなわち、第一電極部分５ａは、図３に示されるように、略矩形形状を呈している。第一電極部分５ａの端部は、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出している。第一電極部分５ａは、金属（たとえば、Ｐｄ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金など）からなる。第一電極部分５ａは、上記金属からなる粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。第一電極部分５ａを形成するための導電性ペーストは、ガラス成分（たとえば、ガラスフリットなど）を含まない。

第二電極部分５ｂは、素体３の各端面３ａ，３ｂ（第二導電部１１の主面１１ａ）及び４つの側面３ｃ〜３ｆの各端面３ａ，３ｂ寄りの部分を覆うように多層に形成されている。第二電極部分５ｂは、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出した第一電極部分５ａの端部を覆うようにも形成されており、第一電極部分５ａと直接接続されている。第二電極部分５ｂは、第一電極層６ａと、第二電極層６ｂと、を含んでいる。

第一電極層６ａは、導電性ペーストを素体３の表面に付与して焼き付けることにより形成されている。すなわち、第一電極層６ａは、焼付電極層である。導電性ペーストには、金属（たとえば、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金など）からなる粉末に、ガラス成分、有機バインダ、及び有機溶剤を混合したものが用いられている。第二電極層６ｂは、第一電極層６ａ上にめっき法により形成されている。本実施形態において、第二電極層６ｂは、第一電極層６ａ上にＮｉめっきにより形成されたＮｉめっき層と、当該Ｎｉめっき層上にＳｎめっきにより形成されたＳｎめっき層とを含んでいる。

バリスタ部７、第一導電部９、及び第二導電部１１は、図４〜図６にも示されるように、第一領域８ａ，１０ａ，１２ａと、第二領域８ｂ，１０ｂ，１２ｂと、をそれぞれ含んでいる。第一領域８ａ，１０ａ，１２ａは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在している。第一領域８ａ，１０ａ，１２ａでは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素は、ＺｎＯの結晶粒内に固溶して存在している、又は、ＺｎＯの結晶粒界に存在している。第二領域８ｂ，１０ｂ，１２ｂは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在していない。本実施形態では、上記元素としてアルカリ金属元素、特にＬｉが用いられている。Ｌｉは、イオン半径が比較的小さく、ＺｎＯの結晶粒内に固溶し易く、拡散速度も速い。第一領域８ａ，１０ａ，１２ａは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる二種以上の元素が存在していてもよい。

バリスタ部７において、第二領域８ｂは、図４に示されるように、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、バリスタ部７の略中央に位置している。第二領域８ｂは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面７ａと主面７ｂとの間にわたって延びている。すなわち、第二領域８ｂは、第一導電部９の主面９ａの間にわたって延びており、第一導電部９（主面９ａ）に接続されている。第一領域８ａは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂの外周を囲むようにバリスタ部７の外表面側に位置している。

第一導電部９において、第二領域１０ｂは、図５に示されるように、一対の主面９ａ，９ｂの対向方向から見て、第一導電部９の略中央に位置している。第二領域１０ｂは、一対の主面９ａ，９ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面９ａと主面９ｂとの間にわたって延びている。すなわち、第二領域１０ｂは、バリスタ部７の第二領域８ｂと第一電極部分５ａとに接続されている。第一領域１０ａは、一対の主面９ａ，９ｂの対向方向から見て、第二領域１０ｂの外周を囲むように第一導電部９の外表面側に位置している。

第二導電部１１において、第二領域１２ｂは、図６に示されるように、主面１１ｂに直交する方向から主面１１ｂを見て、第二導電部１１の略中央に位置している。第二領域１２ｂは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面１１ａには達していない。第二領域１２ｂは、第一電極部分５ａに接続されている。第一領域１２ａは、第二領域１２ｂの外側を囲むように第二導電部１１の外表面側に位置している。

アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素は、ＺｎＯの結晶粒内に固溶していると、ｎ型半導体としての性質を示すＺｎＯは、上記元素によりドナーが減ぜられて、電気伝導率が低くなり、バリスタ特性が発現し難くなる。また、上記元素がＺｎＯの結晶粒界に存在することによっても、電気伝導率が低くなると考えられる。したがって、第一領域８ａ，１０ａ，１２ａは、第二領域８ｂ，１０ｂ，１２ｂに比して、電気伝導率が低く、静電容量も低い。

バリスタ部７では、第二領域８ｂが、主として、バリスタ特性を発現する領域として機能する。第一導電部９では、第二領域１０ｂが、主として、電極（導体）として機能する。第一電極部分５ａは、電極として機能する上記第二領域１０ｂに直接接続されている。これにより、第一導電部９の第二領域１０ｂは、第一電極部分５ａを介して、第二電極部分５ｂに電気的に接続されることとなる。

続いて、図７及び図８を参照して、上述した構成を有するチップバリスタ１の製造過程の一例について説明する。図７及び図８は、本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。

まず、バリスタ部７を構成する主成分であるＺｎＯと、Ｃｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌの金属又は酸化物等の微量添加物とを所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合してバリスタ材料を調整する。その後、このバリスタ材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第一グリーンシートを得る。

また、第一及び第二導電部９，１１を構成するＺｎＯに有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。ＺｎＯ以外に、上記副成分を含有させる場合には、ＺｎＯと、副成分を構成する添加物と、を所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合して第一及び第二導電部９，１１用の材料を調整する。第一及び第二導電部９，１１用の材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第二グリーンシートを得る。

次に、第二グリーンシートに、第一電極部分５ａに対応する電極パターンを形成する。第一電極部分５ａに対応する電極パターンは、上述した金属からなる粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を混合した導電性ペーストをスクリーン印刷などの印刷法にて印刷し、乾燥させることにより形成する。金属からなる粉末は、たとえばＰｄ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金などを主成分とするもの用いることができる。

次に、第一グリーンシートと、上記電極パターンが形成された第二グリーンシートと、上記電極パターンが形成されていない第二グリーンシートと、を所定の枚数ずつ重ねる。ここでは、複数の第一グリーンシートからなるバリスタグリーン層と複数の上記電極パターンが形成されていない第二グリーンシートからなる導体グリーン層とが、バリスタグリーン層が導体グリーン層の間に挟まれるように積層する。また、導体グリーン層の間に上記電極パターンが形成された第二グリーンシートが挟まれるように積層する。その後、積層されたグリーンシートに圧力を加えて各グリーンシートを互いに圧着させる。バリスタグリーン層の厚みは、第一グリーンシートの枚数により調整される。導体グリーン層の厚みは、第二グリーンシートの枚数により調整される。第一グリーンシートの枚数は、少なくとも１枚でよい。上記電極パターンが形成された第二グリーンシートの枚数も、少なくとも１枚でよい。

以上により、図７に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１と導体グリーン層Ｌ２と電極パターンＥＬとが積層された積層体ＬＢが準備されることとなる。

次に、積層体ＬＢを乾燥させた後、図８に示されるように、チップ単位に切断し、複数のグリーン素体ＧＣ（焼成前の素体３）を得る。積層体ＬＢの切断は、たとえばダイシングソーなどにより行う。

次に、複数のグリーン素体ＧＣに、所定の条件（たとえば、１８０〜４００℃で且つ０．５〜２４時間）で加熱処理を実施して脱バインダを行った後、さらに、所定の条件（たとえば、１０００〜１４００℃で且つ０．５〜８時間）で焼成を行う。この焼成によって、第一グリーンシートからなるバリスタグリーン層Ｌ１はバリスタ部７となり、第二グリーンシートからなる導体グリーン層Ｌ２は第一又は第二導電部９，１１となり、電極パターンＥＬは第一電極部分５ａとなり、バリスタ部７が第一導電部９で挟まれると共に第一電極部分５ａが第一通電部９と第二通電部１１とで挟まれた複数の素体３が得られることとなる。バリスタグリーン層Ｌ１と導体グリーン層Ｌ２と電極パターンＥＬとは、一体に焼成される。焼成後、必要に応じて素体３にバレル研磨を施してもよい。バレル研磨は、焼成前、すなわち積層体ＬＢの切断後に行ってもよい。

次に、素体３の外表面（一対の端面３ａ，３ｂ及び４つの側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる。ここでは、アルカリ金属元素を拡散させる例を説明する。

まず、素体３の外表面にアルカリ金属化合物を付着させる。アルカリ金属化合物の付着には、密閉回転ポットを用いることができる。アルカリ金属化合物としては、特に限定されないが、熱処理することにより、アルカリ金属が素体３の表面から拡散できる化合物であり、アルカリ金属の酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩、硼酸塩、炭酸塩及び蓚酸塩等が用いられる。

そして、このアルカリ金属化合物が付着している素体３を電気炉で、所定の温度及び時間で熱処理する。この結果、アルカリ金属化合物からアルカリ金属が素体３の外表面から内部に拡散する。好ましい熱処理温度は、７００〜１０００℃であり、熱処理雰囲気は大気である。熱処理時間（保持時間）は、好ましくは１０分〜４時間である。

素体３（バリスタ部７並びに第一及び第二導電部９，１１）におけるアルカリ金属元素が拡散した部分、すなわちアルカリ金属元素が存在する第一領域８ａ，１０ａ，１２ａは、上述したように高抵抗化及び低静電容量化が図られる。本実施形態では、アルカリ金属元素が端面３ａ，３ｂから拡散するものの、第二導電部１１が存在することから、端子電極５と第一導電部９（第二領域１０ｂ）との電気的な接続に支障が生じることはない。

次に、素体３の両端面３ａ，３ｂを覆うように導電性ペーストを付与して、熱処理を施すことにより導電性ペーストを素体３に焼付けて、第二電極部分５ｂの第一電極層６ａを形成する。その後、第一電極層６ａを覆うように、Ｎｉめっき及びＳｎめっき等の電気めっき処理を施すことにより第二電極層６ｂを形成する。これらにより、素体３の両端側に端子電極５が形成されることとなる。端子電極５は、素体３における、第一導電部９がバリスタ部７を挟む方向での両端側に形成されている。第一電極層６ａを形成するための導電性ペーストは、たとえば金属からなる粉末にガラスフリット及び有機ビヒクルを混合したものを用いることができる。金属からなる粉末は、たとえばＰｄ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金などを主成分とするもの用いることができる。

これらの過程により、チップバリスタ１が得られる。

本実施形態では、バリスタ部７が各第一導電部９に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部７、特に、バリスタ部７の第二領域８ｂが、主として、バリスタ特性を発現する領域として機能する。すなわち、チップバリスタ１は、いわゆる積層チップバリスタと異なり、バリスタ層と接して配置される内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部７に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。

本実施形態では、バリスタ部７及び第一導電部９が、第一領域８ａ，１０ａをそれぞれ含んでいる。第一領域８ａ，１０ａは、第二領域８ｂ，１０ｂに比して、電気伝導率が低く、比誘電率が低い。チップバリスタ１の静電容量は、端子電極５の第一電極部分５ａ間に位置することとなるバリスタ部７及び第一導電部９それぞれの静電容量の和で表すことができる。したがって、バリスタ部７及び第一導電部９が第一領域８ａ，１０ａを含むことにより、バリスタ部７及び第一導電部９それぞれの静電容量が低くなり、チップバリスタ１の低静電容量化を図ることができる。

積層チップバリスタでは、バリスタグリーンシートへの電極パターンの形成精度、バリスタグリーンシートの積層ずれ、又は積層体の切断ずれなどの要因により、内部電極が互いに重なり合う部分の面積にばらつきが生じる懼れがある。内部電極が互いに重なり合う部分の面積にばらつきが生じると、内部電極が互いに重なり合う部分により発現する静電容量にばらつきが生じる。これに対して、チップバリスタ１は、上述したように、内部電極を備えていないことから、内部電極に起因する静電容量のばらつきが生じることはない。

ところで、電子部品の端子電極は、一般に、素体に金属とガラス成分とを含む導電性ペーストを付与した後に焼き付けることにより形成される。この場合、端子電極がガラス成分を含んでいるため、素体に対する端子電極に含まれる金属の被覆率にばらつきが生じる懼れがある。チップバリスタの端子電極において、金属の被覆率にばらつきが生じると、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。

端子電極を導電性ペースト用いて形成する場合、導電性ペーストが素体の端面及び当該端面と隣り合う側面の一部に回り込むように付与される。したがって、端子電極は、側面に回り込むように形成された部分を有しており、当該部分の寸法にばらつきが生じた場合にも、金属による被覆面積にばらつきが生じてしまう。この場合にも、金属の被覆率にばらつきが生じることとなり、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。

以上のように、チップバリスタにおいては、様々な要因により、静電容量にばらつきが生じる懼れがある。しかしながら、本実施形態では、第一電極部分５ａは、第一導電部９が含む第二領域１０ｂに接続されているので、チップバリスタ１の静電容量にばらつきが生じるのを抑制することができる。

第一電極部分５ａは、第一導電部９の主面９ｂ全体を覆うように配置されている。これにより、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。

第一電極部分５ａは、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストがバリスタ部７及び導電部９，１１と同時焼成されることにより形成されている。これにより、第一電極部分５ａがガラス成分を含まないことから、第一電極部分５ａにおける金属の被覆率にばらつきが生じ難く、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。

第一電極部分５ａは、金属からなる粉末を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストがバリスタ部７並びに第一及び第二導電部９，１１と同時焼成されることにより形成されている。これによっても、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。

本実施形態では、バリスタ部７の第一領域８ａは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂの外周を囲むようにバリスタ部７の外表面側に位置している。バリスタ部７の外表面側の電気伝導率が低いことから、バリスタ部７の外表面を表面電流が流れ難い。この結果、チップバリスタ１では、漏れ電流の発生を抑制することができる。

本実施形態では、バリスタ部７と第一導電部９とが、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるため、バリスタ部７と第一導電部９との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部７と第一導電部９との接続が良好となり、バリスタ部７と第一導電部９との間での剥離の発生を抑制できる。

本実施形態では、第一導電部９は、ＺｎＯを主成分とすると共に、バリスタ部７が副成分として含有している希土類金属を実質的に含有しない焼結体からなる。第一導電部９（焼結体）は、希土類金属を実質的に含有しないため、バリスタ特性が発現し難く、比較的高い導電性を有することとなる。したがって、第一導電部９において、電極としての機能が阻害されることはない。

本実施形態では、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を素体３の外表面（端面３ａ，３ｂ及び側面３ｃ〜３ｆ）から拡散させている。このため、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が拡散する範囲を容易に制御することができる。

本実施形態では、第二導電部１１が、第一導電部９と第一電極部分５ａを挟むように配置されている。これにより、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域１２ａが、素体３の端面３ａ，３ｂから上記元素を拡散させて形成する場合でも、端面３ａ，３ｂから第一電極部分５ａに到達し難く、第一電極部分５ａが、第一導電部９が含む第二領域１０ｂに確実に接続されることとなる。

続いて、図９を参照して、本実施形態の変形例に係るチップバリスタ１の構成を説明する。図９は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。

本変形例に係るチップバリスタ１も、略直方体形状の素体３と、一対の端子電極５とを備えている。本変形例に係るチップバリスタ１は、第二導電部１１の第一及び第二領域１２ａ，１２ｂの大きさに関して、上述した本実施形態に係るチップバリスタ１と相違する。

第二導電部１１において、第二領域１２ｂは、第一導電部９の第二領域１０ｂと同様に、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向から見て、第二導電部１１の略中央に位置している。第二領域１２ｂは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面１１ａと主面１１ｂとの間にわたって延びている。すなわち、第二領域１２ｂは、第一電極部分５ａと第二電極部分５ｂ（第一電極層６ａ）とに接続されている。第一領域１２ａは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向から見て、第二領域１２ｂの外周を囲むように第二導電部１１の外表面側に位置している。

続いて、図９に示された本変形例に係るチップバリスタ１の製造過程の一例について説明する。複数の素体３を得るまでの過程は、上述した本実施形態に係るチップバリスタ１の製造過程と同じであり、説明を省略する。

複数の素体３を得た後、素体３の両端面３ａ，３ｂを覆うように導電性ペーストを付与して、熱処理を施すことにより導電性ペーストを素体３に焼付けて、第二電極部分５ｂの第一電極層６ａを形成する。その後、第一電極層６ａを覆うように、Ｎｉめっき及びＳｎめっき等の電気めっき処理を施すことにより第二電極層６ｂを形成する。

次に、素体３の露出表面（４つの側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる。アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる手法は、上述した実施形態における手法と同じである。

これらの過程により、本変形例に係るチップバリスタ１が得られる。

本変形例においても、上述した実施形態と同様に、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、低静電容量化を図ることができると共に、静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。

本実施形態及び変形例に係るチップバリスタ１は、第一導電部９の対向方向が外部基板などの実装面と平行となるようにはんだ付けにより実装される。バリスタ部７は、第一導電部９の対向方向に見て、素体３の略中央に位置することから、はんだ付けの際に、バリスタ部７にはんだが到達し難い。この結果、チップバリスタ１は、はんだ実装の際に、バリスタ部７にはんだが付着してバリスタ部７の機能が阻害されるのを防ぐことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

第一及び第二導電部９，１１は、金属（たとえば、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔなど）と金属酸化物（たとえば、ＺｎＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、又はＴｉＯ_２など）との複合材料からなっていてもよい。この場合、金属は、金属酸化物中に分散された状態となっており、金属によって、第一電極部分５ａとバリスタ部７との間を繋ぐ導通路が形成されることとなる。金属酸化物の含有量は、各導電部９，１１を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば１０〜８０質量％である。各導電部９，１１における金属の含有量は、各導電部９，１１を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば２０〜９０質量％である。金属酸化物は、バリスタ部７に含有される金属酸化物と同じであるＺｎＯが好ましい。

第一電極部分５ａは、必ずしも第一導電部９の主面９ｂ全体を覆うように形成されている必要はない。ただし、チップバリスタ１の静電容量のばらつきを抑制するためには、第一電極部分５ａは、少なくとも、主面９ｂにおける第二領域１０ｂに対応する領域を覆っていることが好ましい。もちろん、第二電極部分５ｂとの接続のため、第一電極部分５ａの少なくとも一部は、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出している必要がある。第一電極部分５ａは、複数に分割して形成されていてもよい。

素体３は、第二導電部１１を備えていなくてもよい。この場合、第一電極部分５ａと第二電極部分５ｂとが直接接続されることとなる。素体３が第二導電部１１を備えていない場合、素体３に第二電極部分５ｂを形成した後に、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させるのが好ましい。これにより、第一電極部分５ａが、第一導電部９の第二領域１０ｂを介してバリスタ部７の第二領域８ｂに確実に接続される。

バリスタ部７は、希土類金属の代わりに、Ｂｉを含有していてもよい。この場合、上述したように、第一導電部９は、Ｂｉを含有していないことが好ましい。バリスタ部７は、希土類金属及びＢｉを含有していてもよい。この場合、第一導電部９は、希土類金属及びＢｉを含有していないことが好ましい。

本実施形態及び本変形例では、第一領域８ａ，１０ａ，１２ａは、一対の端面３ａ，３ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂ，１０ｂ，１２ｂの外周を囲むように素体３の外表面側に位置しているが、これに限られない。たとえば、４つの側面３ｃ〜３ｆのうち一つの側面側や４つの側面３ｃ〜３ｆのうち二つの側面側などに位置していてもよい。

素体３には、アルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が拡散されていなくてもよい。

１…チップバリスタ、３…素体、５…端子電極、５ａ…第一電極部分、５ｂ…第二電極部分、６ａ…第一電極層、６ｂ…第二電極層、７…バリスタ部、７ａ，７ｂ…主面、８ａ…第一領域、８ｂ…第二領域、９…第一導電部、９ａ，９ｂ…主面、１０ａ…第一領域、１０ｂ…第二領域、１１…第二導電部、１１ａ，１１ｂ…主面、１２ａ…第一領域、１２ｂ…第二領域。

Claims (8)

1. ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現するバリスタ部と、
   ＺｎＯを主成分とする焼結体からなると共に前記バリスタ部を挟んで配置され、前記バリスタ部に接続される第一主面と前記第一主面に対向する第二主面とをそれぞれ有する複数の導電部と、
   前記複数の導電部に接続される複数の端子電極と、を備えており、
   各前記端子電極は、前記第二主面に接続される第一電極部分と、前記第一電極部分に接続される第二電極部分と、を有していることを特徴とするチップバリスタ。
2. 前記バリスタ部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、前記複数の導電部の第一主面間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含み、
   各前記導電部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、前記第一主面と前記第二主面との間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含んでおり、
   前記第一電極部分は、前記導電部が含む前記第二領域に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のチップバリスタ。
3. 前記第一電極部分は、前記第二主面を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップバリスタ。
4. 前記第一電極部分は、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストが前記バリスタ部及び前記複数の導電部と同時焼成されることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
5. 前記バリスタ部は、副成分として希土類金属及びＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有し、
   前記導電部は、副成分として希土類金属及びＢｉを実質的に含有しない焼結体からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
6. 前記導電部は、金属と金属酸化物との複合材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
7. 前記バリスタ部の前記第一領域は、前記導電部が前記バリスタ部を挟む方向から見て、前記バリスタ部の前記第二領域の外周を囲むように前記バリスタ部の外表面側に位置していることを特徴とする請求項２に記載のチップバリスタ。
8. 前記導電部とで前記第一電極部分を挟むように配置される導電部を更に備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のチップバリスタ。

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