JP2976046B2 - チップバリスタ - Google Patents

チップバリスタ

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JP2976046B2 JP3183830A JP18383091A JP2976046B2 JP 2976046 B2 JP2976046 B2 JP 2976046B2 JP 3183830 A JP3183830 A JP 3183830A JP 18383091 A JP18383091 A JP 18383091A JP 2976046 B2 JP2976046 B2 JP 2976046B2
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晃慶 中山
和敬 中村
康信 米田
行雄 坂部
外茂昭 後
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
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    • H01C7/105Varistor cores
    • H01C7/108Metal oxide
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧非直線抵抗体とし
て機能するチップバリスタに関し、特に内部電極と半導
体セラミックス層との界面でバリスタ特性を得るように
した場合の、バリスタ電圧のばらつき,漏れ電流を低減
できるとともに、サージ耐量を向上できるようにした構
造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、通信機器等の電子機器の分野にお
いては、小型化,電子部品の集積化が進んでおり、これ
に伴ってバリスタにおいても小型化,低電圧化の要求が
高まっている。このような要求に対応するものとして、
従来、図5に示すような積層型バリスタがある(特願平
1-302496号参照) 。この積層型バリスタ20は、多数の
半導体セラミックス層を積層してなる焼結体21内に一
対の内部電極22,23を埋設するとともに、該各内部
電極22,23の一端面22a,23aのみを上記焼結
体21の左, 右端面21a,21bに形成された外部電
極24,25に接続して構成されている。また、上記内
部電極22,23間のセラミックス層28内には上記外
部電極24,25に接続されない非接続内部電極27が
埋設されており、該各非接続内部電極27は焼結体21
内に封入されている。この積層型バリスタ20では、上
記各内部電極22,23及び非接続内部電極27と半導
体セラミックス層28との界面でバリスタ特性を得るも
のである。また、上記各電極22,23,27間のセラ
ミックス層28の厚さ方向の粒界数を2以下とし、これ
の積層数を設定することによりバリスタ電圧をコントロ
ールしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
積層型バリスタは、セラミックスグリーンシートに各内
部電極,非接続内部電極を形成した後、一体焼結して焼
結体を得ることから、この焼成時に上記内部電極等の金
属の収縮や有機物の蒸発によって、焼成後の内部電極,
非接続内部電極に網目状の孔が生じ易い。その結果、こ
の孔を通して半導体結晶が成長し、これによりバリスタ
電圧にばらつきが生じるとともに、漏れ電流が大きくな
るという問題がある。また、上記成長した半導体結晶部
分に電流が集中し易くなることから、サージ耐量が低下
するという問題がある。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたもので、バリスタ電圧のばらつき,漏れ電流
を低減できるとともに、サージ耐量を向上できるチップ
バリスタを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、焼成時
に内部電極,非接続内部電極に網目状の孔が生じる原因
について検討し、各電極がセラミックス層の厚さ方向に
おいて重なり合っている点が有機物の蒸発などによって
孔を生じ易くしていると考えられる。このことから上記
孔の発生を抑制するには内部電極,非接続内部電極をで
きるだけ厚さ方向に重ならないよう配置することが有効
であるとの考えに想到し、本発明を成したものである。
そこで本発明は、複数の半導体セラミックス層を積層し
てなる焼結体内に、第1,第2内部電極を上記セラミッ
クス層の厚さ方向において重なり合わないよう埋設する
とともに、上記第1,第2内部電極の一端面のみを上記
焼結体の左, 右端面に形成された外部電極に接続し、上
記焼結体内に上記外部電極に接続されない少なくとも1
つの非接続内部電極を上記第1,第2内部電極と上記半
導体セラミックス層を介して重なるよう埋設したことを
特徴とするチップバリスタである。ここで、上記非接続
内部電極を配設する場合、1つの非接続内部電極を第
1,第2内部電極の両方に重なるように配設してもよ
く、又は2つの非接続内部電極のそれぞれを第1,第2
内部電極のそれぞれに重なるように配設してもよい。ま
た、上記内部電極,非接続内部電極は、厚さ方向におい
て3つ以上重なり合わないようにすることが望ましい。
これを越えると孔の発生の抑制効果が低下するからであ
る。
【0006】
【作用】本発明に係るチップバリスタによれば、焼結体
内に第1,第2内部電極を厚さ方向において重なり合わ
ないよう配設し、非接続内部電極を上記第1,第2内部
電極と半導体セラミックス層を挟んで重なるよう配設し
たので、内部電極と非接続内部電極だけが厚さ方向に重
なることとなり、従来の構造に比べて重なりを少なくで
きる。従って、焼成時における孔の発生を抑制すること
ができ、それだけ半導体結晶の成長を低減できる。その
結果、バリスタ電圧のばらつきを低減できるとともに、
漏れ電流を低減でき、しかも電流の集中を回避してサー
ジ耐量を向上できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図1及び図2は本発明の第1実施例によるチップバ
リスタを説明するための図である。図において、1は本
実施例のチップバリスタであり、これは直方体状のセラ
ミックス焼結体2内に第1内部電極3,第2内部電極4
を埋設するとともに、非接続内部電極5を埋設し、上記
焼結体2の左, 右端面2a,2bに外部電極6,6を形
成して構成されている。
【0008】上記焼結体2は多数の半導体セラミックス
層7a〜7cを積層し、これを一体焼結して形成された
もので、上記焼結体の第1,第2内部電極3,4と非接
続内部電極5とに挟まれた部分が電圧非直線性を発現す
るセラミックス層7aとなっている。また上記焼結体2
のセラミックス層7a以外の上部,下部はダミーとして
のセラミックス層7b,7cとなっている。
【0009】また、上記第1,第2内部電極3,4の一
端面3a,4aは、上記焼結体2の左, 右端面2a,2
bに露出して上記外部電極6に接続されており、各内部
電極3,4の残りの端面は上記焼結体2内に封入されて
いる。さらに、上記非接続内部電極5の各端面は上記焼
結体2の内側に位置しており、これにより非接続内部電
極5は外部電極6に電気的に接続されることなく焼結体
2内に封入されている。
【0010】そして、上記第1,第2内部電極3,4
は、同一平面をなすように、かつ上記セラミックス層7
a〜7cの厚さ方向tにおいて重なり合わないよう配設
されており、両内部電極3,4の内端面3b,4bは間
をあけて対向している。また、上記非接続内部電極5
は、上記第1,第2内部電極3,4とセラミックス層7
aを介して重ね合わされており、該非接続内部電極5と
第1,第2内部電極3,4との対向部分がバリスタ特性
部となっている。
【0011】次に本実施例のチップバリスタ1の製造方
法について説明する。まず、ZnO(96.0 mol %) を主
成分とし、これにCoCO3(1.0 mol %),MnCO3(0.
5 mol %),Sb2 3 (2.0mol %) 及びBi2 3 (0.5
mol %) を上記モル比で混合してなるセラミックス材料
に、B2 3 ,SiO2,PbO及びZnOからなるガ
ラス粉末を0.1 重量%加えて調合し、原料を作成する。
さらにこの原料に有機質バインダを混合して、リバース
ローラ法により厚さ10μm のセラミックスグリーンシー
トを形成し、このグリーンシートを矩形状に切断して多
数のセラミックス層7a〜7cを形成する。次に、Pt
からなる金属粉末に有機ビヒクルを混合して電極ペース
トを作成し、図2に示すように、上記ペーストを上記セ
ラミックス層7aの上面に印刷して第1,第2内部電極
3,4を形成する。この場合、各内部電極3,4の一端
面3a,4aのみがセラミックス層7aの左, 右の端縁
に位置し、残りの端面はセラミックス層7aの内側に位
置するように形成する。また、1枚のダミー用セラミッ
クス層7cの上面に上記ペーストを印刷して非接続内部
電極5を形成する。この場合は、これの全ての端面がセ
ラミックス層7cの周縁より内側に位置するよう形成す
る。次いで、図2に示すように、上記各内部電極3,4
が形成されたセラミックス層7aの下面に非接続内部電
極5が形成されたセラミックス層7cを重ね、これの上
部,下部にそれぞれダミー用セラミックス層7b,7c
を10枚重ねる。これの厚さ方向に2t/cm2 の圧力を加
えて圧着して積層体を形成し、該積層体を所定寸法の大
きさに切断する。そして、上記積層体を、空気中にて10
50℃〜1150℃の温度で3時間焼成し、焼結体2を得る。
この焼成時において焼結体2の厚さ方向tにおける電極
の重なりが2枚であることから有機物が蒸発し易くな
り、それだけ界面に生じる空孔,ポアが低減されること
となる。最後に、上記焼結体2の、各内部電極3,4の
一端面3a,4aが露出された左, 右端面2a,2b
に、Ag:Pd=7:3の重量比からなる電極ペースト
を塗布した後、焼き付けて外部電極6を形成する。これ
により本実施例のチップバリスタ1が製造される。
【0012】このように本実施例によれば、第1,第2
内部電極3,4を厚さ方向tに重なり合わないよう同一
平面に配設し、非接続内部電極5を上記各内部電極3,
4と半導体セラミックス層7aを挟んで重なるよう配設
したので、厚さ方向tにおける電極の重なりを2枚にで
き、焼成時における網目状の孔の発生を低減できる。そ
の結果、半導体結晶の成長を抑制してバリスタ電圧のば
らつきを低減できるとともに、漏れ電流を低減でき、し
かも電流の集中を回避してサージ耐量を向上できる。
【0013】図3及び図4は本発明の第2実施例による
チップバリスタを説明するための図である。図中、図1
と同一符号は同一又は相当部分を示す。本実施例のチッ
プバリスタ10は、焼結体2内に、第1,第2内部電極
3,4をセラミックス層7aの厚さ方向tに重なり合わ
ないよう、かつ段差を設けて埋設し、上記第1内部電極
3と同一平面をなすように、外部電極6に接続されない
非接続内部電極11を配設するとともに、上記第2内部
電極4と同一平面をなすように同じく非接続内部電極1
2を配設して構成されている。そして、上記第1内部電
極3とセラミックス層7aを介して非接続内部電極12
が重なり合っており、第2内部電極4とセラミックス層
7aを介して非接続内部電極11が重なり合っている。
本実施例においても、厚さ方向tにおける電極の重なり
を2枚にできるから、バリスタ電圧のばらつきを低減で
きるとともに、漏れ電流を低減でき、上記第1実施例と
同様の効果が得られる。
【0014】
【表1】
【0015】表1は、上記第1実施例,及び第2実施例
のチップバリスタ1,10の効果を確認するために行っ
た試験結果を示す。この試験は、上述した製造方法によ
り第1実施例試料,第2実施例試料を作成し、この各試
料のバリスタ電圧V1mA ,電圧非直線係数a,静電容量
pF,4〜6vを30秒間印加したときの抵抗値MΩ,及
び8×20μsec の三角電流波を印加したときのサージ耐
量Aを測定した。なお、比較するために従来の積層型バ
リスタ(図5参照)についても同様の測定を行った。表
からも明らかなように、各実施例試料,各従来試料とも
バリスタ電圧は略同様の値が得られており、静電容量で
は従来試料に比べて約100 PF程度低減でき、電圧非直線
係数では約10程度向上している。また、抵抗値では従来
試料が0.9 、1.2 MΩと低く漏れ電流が大きくなってい
る。これに対して各実施例試料では3.8 、5.7 MΩと高
く漏れ電流を低減できている。さらに、サージ耐量では
従来試料が20、30Aであるのに対して、各実施例試料で
は50Aとこの点でも向上していることがわかる。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明に係るチップバリス
タによれば、焼結体内に第1,第2内部電極を厚さ方向
において重なり合わないよう埋設するとともに、上記焼
結体内に外部電極に接続されない少なくとも1つの非接
続内部電極を埋設し、該非接続内部電極を上記第1,第
2内部電極と半導体セラミックス層を介して重なるよう
配設したので、焼成時における半導体結晶の成長を抑制
してバリスタ電圧のばらつき,漏れ電流を低減できると
ともに、サージ耐量を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるチップバリスタを説
明するための断面図である。
【図2】上記第1実施例のチップバリスタの分解斜視図
である。
【図3】本発明の第2実施例によるチップバリスタを説
明するための断面図である。
【図4】上記第2実施例のチップバリスタの分解斜視図
である。
【図5】従来の積層型バリスタを示す断面図である。
【符号の説明】
1,10 チップバリスタ 2 焼結体 2a,2b 焼結体の左, 右端面 3 第1内部電極 3a 一端面 4 第2内部電極 4a 一端面 5,11,12 非接続内部電極 6 外部電極 7a〜7c 半導体セラミックス層 t 厚さ方向
フロントページの続き (72)発明者 米田 康信 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 後 外茂昭 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−170902(JP,A) 特開 昭64−66903(JP,A) 実開 昭60−63903(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の半導体セラミックス層を積層して
    なる焼結体内に、第1,第2内部電極を上記セラミック
    ス層の厚さ方向において重なり合わないよう埋設すると
    ともに、上記第1,第2内部電極の一端面のみを上記焼
    結体の左, 右端面に形成された外部電極に接続し、上記
    焼結体内に上記外部電極に接続されない少なくとも1つ
    の非接続内部電極を上記第1,第2内部電極と上記半導
    体セラミックス層を介して重なるよう埋設したことを特
    徴とするチップバリスタ。
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