JP3336198B2 - 積層セラミックバリスタ - Google Patents
積層セラミックバリスタInfo
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Description
リスタに関する。
組成がZnOを主成分とし少なくともBi2 O3 を含む
組成の場合、各層間に挟まれた内部電極層は白金(P
t)により構成されていた。
Bi2 O3 を含む積層セラミックバリスタは1000℃
以上の温度で焼成される。Bi2 O3 の融点以上の温度
ではBi2 O3 は金属を侵食し、化合物を形成する。こ
のため内部電極には化学的,温度的に安定なPtを使用
し、十分な電流容量を有する内部電極層を形成してい
た。
層セラミックバリスタのサージ電流耐量向上の阻害要因
となっている。セラミックバリスタの場合、サージ電流
耐量の向上は有効対向電極面積を増加させることにより
成される。これは高価なPtの使用量が増加することに
なり、製品コストをアップさせていた。
ージ電流耐量向上には有効対向電極面積増加とともに内
部電極と外部電極の良好な接続状態が求められる。外部
電極にはAg又はAg/Pd合金が使用されるが、内部
電極がPtの場合、外部電極(Ag又はAg/Pd合
金)との異種金属間接合となり、強固な接続が得られな
い。このため内外部電極接続部の電流容量には限界があ
り、有効対向電極面積を増加させても内外部電極接続部
の電流容量がネックとなり、サージ電流耐量を向上でき
ない場合が発生していた。
リスタのサージ電流耐量の向上には有効対向電極面積の
増と内部及び外部電極接続部の電流容量増加が必要であ
る。内部電極にPtを使用する場合、内部及び外部電極
接続部の電流容量増大のためには外部電極にPtを多量
に含む材料を使用する必要がある。また有効対向電極面
積の増加はPtの使用量増大につながり、大幅なコスト
アップを招く。
なAg/Pd合金に代替えすることにより、内部電極及
び外部電極の材料的マッチングとコストアップを抑制す
ることは可能となる。しかし、セラミック組成にBi2
O3 を含む場合、Bi2 O3がAg/Pd合金を侵食
し、化合物を形成するので、焼成過程においてセラミク
ス組成物と内部電極との収縮差が発生し、デラミネーシ
ョン発生の原因となる。またBi2 O3 による化合物形
成のため電極としての機能低下を引き起こすなどの問題
点があった。
限に抑制し、セラミック層表面へのBi2 O3 の析出を
抑え、Ag/Pd合金内部電極との反応を抑制すること
により、内部電極材料に安価なAg/Pdを使用可能に
することを目的としたものである。
めに、本発明になる積層セラミックバリスタは、 1) 内部電極層が銀,パラジウム合金からなり、銀と
パラジウムが重量比でAg/Pd=85/15〜60/
40であること。 2) セラミックバリスタはZnOを主成分とする組成
からなり、Bi2 O3 の含有量が0.2〜0.3mol
%であること。またBaO,SrO,CaOの内少なく
とも1種類を含み、かつBi2 O3 との合計mol%が
0.33〜0.5mol%であり、またBaO,Sr
O,CaOの内少なくとも1種類を含む全モル数をx、
Bi2 O3 のモル数をyとするとき、x/y≦0.67
であることを特徴とする。
いて確認した。すなわち、 (1) 内部電極の銀,パラジウム合金組成に関し、A
g/Pdの重量比が(85/15)を超えると合金組成
の融点がセラミック焼成温度以下になり、内部電極が溶
融する場合が発生し、内部電極の形成が困難になる。ま
たAg/Pdの重量比が<(60/40)になると内部
電極金属の焼成温度が上昇し焼成時のセラミクスと内部
電極の収縮特性ミスマッチングが発生し、デラミネーシ
ョンの原因となり、銀,パラジウム合金組成の範囲がA
g/Pdの重量比でAg/Pd=(85/15)〜(6
0/40)の範囲であるならば、内部電極膜の溶融、デ
ラミネーション等の構造欠陥の発生もなく、良好な内部
電極層と外部電極膜の接合が得られることを見出した。
とBi2 O3 の反応は、内部電極層とセラミックの界面
へ過剰なBi2 O3 が析出するために発生するが、セラ
ミック組成に含まれるBi2 O3 を0.2〜0.3mo
l%に規制することにより過剰Bi2 O3 の発生は抑制
される。しかし、Bi2 O3 が0.3mol%以下にな
ると均一な粒界層の形成が困難になり、サージ電流耐量
の低下現象が発生した。
化物はZnOを主成分とする焼成体の場合、粒界に析出
し粒界層を形成し、かつ銀,パラジウムとの反応も発生
しない。Bi2 O3 に加えてBa,Sr,Caアルカリ
土類元素酸化物を添加することにより均一な粒界形成に
不足するBi2 O3 の絶対量を補足することができる。
これにより内部電極の銀,パラジウム合金とBi2 O3
の反応を抑制でき、かつサージ電流耐量の低下も防止で
きる。アルカリ土類酸化物の添加量はBi2 O3 とのモ
ル比(アルカリ土類酸化物モル量/Bi2 O3 モル量)
により規定され、アルカリ土類酸化物の添加量がモル比
で0.67を超えるとZnOグレインとZnOグレイン
の接合粒界への酸素拡散機能が低下し、バリスタの基本
性能である非直線性を発現する粒界の形成が不完全にな
りサージ電流耐量は低下する。
実施例について述べる。
m)、一対の相対向する内部電極の有効面積が1.5m
m2 、有効セラミック層の厚さが70μmで有効セラミ
ック層の層数が3層の積層セラミックバリスタを作製
し、内部電極層の銀,パラジウム合金組成、またBi2
O3 とアルカリ土類酸化物の添加量の添加範囲を求め
た。
酸化物以外の組成はMgO,CoO,MnO,NiO,
Sb2 O3 ,Al2 O3 として各々0.3,1.2,
0.6,0.1,1.5,0.005mol%を含むセ
ラミック組成粉体を有機バインダとをジルコニアボール
を用いてホットミルにて48時間混合後、ドクターブレ
ード法にて90μmのシートを作製した。このシート上
に所定パターンの内部電極ペーストを印刷、積層、圧
着、カット後300℃で10時間脱バインダを行った。
脱バインダ後2時間焼成を行った。外部電極の形成は、
銀,パラジウムの比率がAg/Pd=73/27の外部
電極ペーストを内部電極端面部に塗布した後750℃で
10分間焼成し形成した。
電流波形8×20μsec )を用いて行った。
と各種焼成温度におけるサージ耐量の関係を示す。セラ
ミック組成は表2の組成番号7の組成を使用した。
ック自体の焼成が不完全になり、非直線を発現する粒界
の形成が不完全になる。このため内部電極の合金組成に
かかわらずサージ電流耐量が低下している。非直線性が
発現される粒界が完全に形成される焼成温度は1000
℃以上である。しかし、焼成温度が1000℃以上で
は、Ag/Pdの重量比が(85/15)以下になると
内部電極合金が溶融しサージ電流耐量は低下する。ま
た、Ag/Pdの重量比が(60/40)を超えるとセ
ラミックと内部電極層の収縮ミスマッチングによるデラ
ミネーションの発生によりサージ電流耐量は低下する。
3mol%未満では均一な粒界層の形成が困難になりサ
ージ電流耐量が低下することがわかる。またBi2 O3
量が0.3mol%以上になると内部電極層とセラミッ
クの界面に析出した過剰なBi2 O3 による内部電極の
変質と変質による内部電極とセラミックの収縮ミスマッ
チングによる構造的内部欠陥によりサージ電流耐量が低
下することがわかる。
にBaOを添加し、その合計添加量が0.33mol%
以上、0.50mol%以下の範囲であれば均一な粒界
層が形成され、Bi2 O3 と内部電極金属との反応に起
因する内部構造欠陥の発生が防止され、良好なサージ電
流耐量が得られる。
/Y)が0.67を超えると非直線性を発現する粒界の
形成が不完全になりサージ電流耐量が低下することがわ
かる。
もにSrOを添加し、その合計添加量が0.33mol
%以上、0.50mol%以下の範囲であれば均一な粒
界層が形成され、Bi2 O3 と内部電極金属との反応に
起因する内部構造欠陥の発生が防止され、良好なサージ
電流耐量が得られる。しかし、SrOとBi2 O3 のモ
ル比(X/Y)が0.67を超えると、非直線性を発現
する粒界の形成が不完全になりサージ電流耐量が低下す
ることがわかる。
もにCaOを添加し、その合計添加量が0.33mol
%以上、0.50mol%以下の範囲であれば均一な粒
界層が形成され、Bi2 O3 と内部電極金属との反応に
起因する内部構造欠陥の発生が防止され、良好なサージ
電流耐量が得られる。しかし、CaOとBi2 O3 のモ
ル比(X/Y)が0.67を超えると、非直線性を発現
する粒界の形成が不完全になりサージ電流耐量が低下す
ることがわかる。
もにBaO,SrO,CaOのアルカリ土類酸化物のう
ち少なくとも1種類以上を添加し、その合計添加量が
0.33mol%以上、0.50mol%以下の範囲で
あれば均一な粒界層が形成され、Bi2 O3 と内部電極
金属との反応に起因する内部構造欠陥の発生が防止さ
れ、良好なサージ電流耐量が得られる。しかし、添加さ
れたアルカリ土類酸化物とBi2 O3 のモル比(X/
Y)が0.67を超えると、非直線性を発現する粒界の
形成が不完全になりサージ電流耐量が低下することがわ
かる。
物の合計添加量の範囲0.33〜0.5mol%である
こと、アルカリ土類酸化物の添加モル量とBi2 O3 モ
ル量の比(X/Y)が0.67以下であることから、B
i2 O3 の添加量は0.2〜0.3mol%に規定され
る。
ージ電流耐量を示す。セラミックの組成は組成番号7番
の組成を使用した。
d)の組み合せの場合、接続部が異種間金属接合となり
接続部のサージ電流耐量は低下する。
な銀,パラジウム合金が使用可能となったため、コスト
アップがなく、積層セラミックバリスタの単位体積当た
りのサージ電流耐量の向上が可能となり、積層セラミッ
クバリスタの大幅な小形化を図ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 一端が外部電極接続部に露出した相対向
する内部電極を有する積層セラミックバリスタにおい
て、 1) 内部電極層が銀,パラジウム合金からなり、銀と
パラジウムが重量比でAg/Pd=85/15〜60/
40であること。 2) セラミックバリスタはZnOを主成分とする組成
からなり、Bi2 O3の含有量が0.2〜0.3mol
%であること。またBaO,SrO,CaOの内少なく
とも1種類を含み、かつBi2 O3 との合計mol%が
0.33〜0.5mol%であり、またBaO,Sr
O,CaOの内少なくとも1種類を含む全モル数をx、
Bi2 O3 のモル数をyとするとき、x/y≦0.67
であることを特徴とする積層セラミックバリスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17849796A JP3336198B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 積層セラミックバリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17849796A JP3336198B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 積層セラミックバリスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1012406A JPH1012406A (ja) | 1998-01-16 |
JP3336198B2 true JP3336198B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=16049498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17849796A Expired - Lifetime JP3336198B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 積層セラミックバリスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3336198B2 (ja) |
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CN1694187A (zh) * | 2005-06-03 | 2005-11-09 | 河南金冠王码信息产业股份有限公司 | 纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法 |
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CN116031033A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-28 | 厦门赛尔特电子有限公司 | 一种直流低残压型压敏电阻及其制备方法 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP17849796A patent/JP3336198B2/ja not_active Expired - Lifetime
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