JP5163228B2

JP5163228B2 - バリスタ

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Publication number: JP5163228B2
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Inventors: 弘幸佐藤; 眞沼田; 洋斎藤; 田中　　均; 吾郎武内; 修田口; 隆一田中
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Filing date: 2008-03-28
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Description

本発明は、バリスタに関する。

バリスタとして、電圧非直線特性を発現する略直方体形状のバリスタ素体と、このバリスタ素体の一部を挟んで対向する一対のバリスタ電極と、バリスタ素体の外表面に形成され、対応するバリスタ電極にそれぞれ接続される一対の外部電極と、を備えたものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２４６２０７号公報

バリスタは、半導体発光素子やＦＥＴ(Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ)等の電子素子に並列接続されることにより、電子素子をＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）サージから保護することができる。この電子素子は、動作中に熱を発するものがある。電子素子が高温になると、電子素子自身の特性劣化を招き、その動作に影響が出る。このため、発生した熱を効率良く放熱させる必要がある。

そこで本発明は、熱を効率良く放熱することが可能なバリスタを提供することを目的とする。

本発明のバリスタは、互いに対向する第１の面と第２の面とを有する素体と、素体の第１の面に配置された第１の外部電極及び第２の外部電極と、素体の第２の面に配置された第３の外部電極及び第４の外部電極と、を備え、素体は、第１の面と当該第１の面に対向する第３の面を有するバリスタ部と、バリスタ部の第３の面に接する放熱部と、を有し、バリスタ部は、電圧非直線特性を発現するバリスタ素体と、バリスタ素体に少なくとも一部が接して第１の外部電極に電気的に接続された第１のバリスタ電極と、バリスタ素体に少なくとも一部が接して第２の外部電極に電気的に接続された第２のバリスタ電極と、を有し、放熱部は、金属を含有し、バリスタ部の第３の面に接し、第１の外部電極に電気的に接続され、第３の外部電極と電気的に接続された第１の放熱部分と、金属を含有し、バリスタ部の第３の面に接し、第２の外部電極と電気的に接続し、第４の外部電極と電気的に接続している第２の放熱部分と、第１の放熱部分と第２の放熱部分との間に位置し、第１の放熱部分と第２の放熱部分とを電気的に絶縁する絶縁層と、を有することを特徴とする。

本発明のバリスタは、第１の面に第１及び第２の外部電極が配置され、第２の面に第３及び第４の外部電極が配置され、バリスタ部に接する第１の放熱部分が第１の外部電極と第３の外部電極とを電気的に接続し、バリスタ部に接する第２の放熱部分が第２の外部電極と第４の外部電極とを電気的に接続している。これにより、第１の面と第２の面とのいずれか一方の面に形成された一対の外部電極を電子素子に接続し、他方の面に形成された一対の外部電極を基板のランドに接続することにより、フリップチップ実装方式により、バリスタを基板に実装できる。また、第１の放熱部分と第２の放熱部分によって、バリスタに接続された電子素子の熱を効率よく放熱できる。このように、第１の放熱部分が、第１の外部電極と第３の外部電極とを電気的に接続する機能と、放熱機能との２つの機能を有し、第２の放熱部分が、第２の外部電極と第４の外部電極とを電気的に接続する機能と、放熱機能との２つの機能を有するように構成することにより、上記の効果を発揮すると共に比較的構成を単純化することが可能になる。従って、本発明のバリスタは、フリップチップ実装方式により実装可能且つ熱を効率よく放熱することが可能であると共に、容易に製造することができる。

本発明のバリスタでは、好ましくは、素体は、第２の面と、当該第２の面に対向する第４の面と、を有する別のバリスタ部を有し、第１及び第２の放熱部分それぞれにおいてバリスタ部の第３の面に接する面と対向する面は、別のバリスタ部の第４の面と接し、別のバリスタ部は、電圧非直線特性を発現する別のバリスタ素体と、バリスタ素体に少なくとも一部が接して第３の外部電極に電気的に接続された第３のバリスタ電極と、バリスタ素体に少なくとも一部が接して第４の外部電極に電気的に接続された第４のバリスタ電極と、を有する。この場合、バリスタは、放熱部を挟んで、互いに並列接続された２つのバリスタ部を有する。これにより、バリスタ機能をより発揮することができる。

本発明のバリスタでは、好ましくは、放熱部は、第２の面を有し、第１の放熱部分は、バリスタ部の第３の面に接する面と対向する面が第３の外部電極と物理的且つ電気的に接続し、第２の放熱部分は、バリスタ部の第３の面に接する面と対向する面が第４の外部電極と物理的且つ電気的に接続している。

本発明のバリスタでは、好ましくは、放熱部は、第１の面と第２の面とが対向する方向と平行な側面を有し、側面は、絶縁体で覆われている。この場合、本発明のバリスタを実装した際に、周囲の部品との絶縁を確実に図ることができる。

本発明のバリスタでは、好ましくは、バリスタ部及び別のバリスタ部が有するバリスタ素体は、ＺｎＯを主成分とし、第１及び第２の放熱部分は、金属及び金属酸化物の複合材料からなる。この場合、第１及び第２の放熱部分が、バリスタ素体と同様に金属酸化物を含有するので、バリスタ素体と第１及び第２の放熱部分とが物理的に接する構造の場合、両者の接合強度を確保することができる。

本発明のバリスタでは、好ましくは、放熱部の絶縁層は、セラミック材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバリスタ。この場合、製造時に、放熱部の絶縁層をバリスタ部と第１及び第２の放熱部分と共に一体焼成することができる。

本発明のバリスタによれば、熱を効率良く放熱することができる。また、フリップチップ実装方式で、バリスタを基板に実装することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るバリスタの概略斜視図である。図２は、本実施形態に係るバリスタの概略断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るバリスタＶは、略直方体形状の素体２と、素体２に形成された第１の外部電極３、第２の外部電極４、第３の外部電極５、第４の外部電極６と、を備える。

素体２は、互いに対向する第１の面２ａと第２の面２ｂと、この第１及び第２の面２ａ，２ｂに垂直な４つの側面２ｃ〜２ｆとを備える。素体２の第１の面２ａには、第１及び第２の外部電極３，４が配置されている。第１の外部電極３と第２の外部電極４とはそれぞれ略矩形状に形成され、その一辺が、第１の面２ａの一辺に平行となるように、互いに離れて配置されている。一方、素体２の第２の面２ｂには、第３及び第４の外部電極５，６が配置されている。第３の外部電極５と第４の外部電極６とはそれぞれ矩形状で、その一辺が、第２の面２ｂの一辺に平行となるように、互いに離れて配置されている。

素体２は、第１の面２ａ側に位置するバリスタ部１０と第２の面２ｂ側に位置する放熱部２０とで構成されている。バリスタ部１０は、略直方体形状で、第１の面２ａと、この第１の面２ａに対向する第３の面１０ａとを有する。放熱部２０は、略直方体形状で、第２の面２ｂと、この第２の面２ｂに対向する面２０ａとを有する。そして、バリスタ部１０の第３の面１０ａと放熱部２０の面２０ａとが互いに接触している。

バリスタ部１０は、略直方体形状のバリスタ素体１１と、このバリスタ素体１１の内部に配置された第１のバリスタ電極１２及び第２のバリスタ電極１３と、バリスタ素体１１を第１の面２ａと第２の面２ｂとが対向する方向（以下、「対向方向」という）に挟む２つの電気的な絶縁層１４，１５とを備える。

バリスタ素体１１は、上記の対向方向に対向し、それぞれ絶縁層１４，１５と接する面１１ａと面１１ｂとを有している。そして、バリスタ素体１１の４つの側面が、素体２の４つの側面２ｃ〜２ｆにおける第１の面２ａ側の部分を構成している。このバリスタ素体１１は、電圧非直線特性を発現する半導体セラミックス材料で形成され、具体的には、ＺｎＯを主成分とし、副成分としてＰｒ、Ｂｉ等を含んでいる。これらの副成分は、金属単体又は酸化物としてバリスタ素体１１に存在する。

第１のバリスタ電極１２と第２のバリスタ電極１３とは、略矩形状に形成され、互いに絶縁された状態で、上記の対向方向に一部が対向して配置されている。第１のバリスタ電極１２は、第２のバリスタ電極１３より側面２ｃ側且つ第３の面１０ａ側に配置されている。

また、バリスタ部１０は、この第１のバリスタ電極１２に物理的且つ電気的に接続され、バリスタ素体１１の面１１ａと面１１ｂとの間を貫通する貫通電極１６と、第２のバリスタ電極１３に物理的且つ電気的に接続され、バリスタ素体１１の面１１ａと面１１ｂとの間を貫通する貫通電極１７とを有する。貫通電極１６，１７それぞれの一方端は、面１１ａに露出し、他方端は面１１ｂに露出している。

絶縁層１４は、バリスタ素体１１の面１１ａに接合し、素体２の第１の面２ａを構成している。すなわち、絶縁層１４上には、第１の外部電極３と第２の外部電極４が形成されている。この絶縁層１４上において、第１の外部電極３が形成された部分には、第１の面２ａからバリスタ素体１１に接する面まで貫通する開口１４ａが形成されている。第１の外部電極３は、この開口１４ａの内部からバリスタ素体１１の面１１ａにまで達し、この面１１ａに露出した貫通電極１６と物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、貫通電極１６を介して、第１の外部電極３と第１のバリスタ電極１２とが電気的に接続されている。

また、絶縁層１４上において、第２の外部電極４が形成された部分には、第１の面２ａからバリスタ素体１１に接する面まで貫通する開口１４ｂが形成されている。第２の外部電極４は、この開口１４ｂの内部からバリスタ素体１１の面１１ａにまで達し、この面１１ａに露出した貫通電極１７と物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、貫通電極１７を介して、第２の外部電極４と第２のバリスタ電極１３とが電気的に接続されている。この絶縁層１４は、ポリイミドにより形成されている。

絶縁層１５は、バリスタ素体１１の面１１ｂに接し、バリスタ部１０の第３の面１０ａを構成している。すなわち、絶縁層１５は、放熱部２０と接している。この絶縁層１５には、絶縁層１５を厚み方向（上記の対向方向）に貫通する貫通電極１８，１９が形成されている。この貫通電極１８は、一方端がバリスタ素体１１を貫通する貫通電極１６と物理的かつ電気的に接続され、他方端が第３の面１０ａに露出している。貫通電極１９は、一方端がバリスタ素体１１を貫通する貫通電極１７と物理的且つ電気的に接続され、他方端が第３の面１０ａに露出している。この絶縁層１５は、ＺｎＯを主成分としてホウケイ酸亜鉛系のガラス成分を添加した材料により形成される。このような材料により絶縁層１５を形成することにより、製造時に絶縁層１５を含む素体２の構成を一体焼成することができる。

放熱部２０は、略直方体形状で、その４つの側面が、素体２の４つの側面２ｃ〜２ｆにおける第２の面２ｂ側の部分を構成している。放熱部２０は、略直方体形状の第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２と、この第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２とを絶縁するための絶縁層２３とを有している。

第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２とは、素体２の側面２ｃと側面２ｄとが対向する方向に並んで配置され、第１の放熱部分２１が側面２ｃ側に位置し、第２の放熱部分２２が側面２ｄ側に位置する。第１の放熱部分２１の面２１ａが絶縁層１５に接し、貫通電極１８と物理的且つ電気的に接続されている。そして、第１の放熱部分の面２１ａに対向する面２１ｂが素体２の第２の面２ｂの側面２ｃ側の部分を構成している。この第１の放熱部分２１の面２１ｂ上に、第３の外部電極５が形成され、第１の放熱部分２１と第３の外部電極５とは、物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、第１の放熱部分２１は、貫通電極１６，１８及び第１のバリスタ電極１２を介して、第１の外部電極３と第３の外部電極５とを電気的に接続している。

第２の放熱部分２２の面２２ａが絶縁層１５に接し、貫通電極１９と物理的且つ電気的に接続されている。そして、第２の放熱部分２２の面２２ａに対向する面２２ｂが素体２の第２の面２ｂの側面２ｄ側の部分を構成している。この第２の放熱部分２２の面２２ｂ上に、第４の外部電極６が形成され、第２の放熱部分２２と第４の外部電極６とは、物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、第２の放熱部分２２は、貫通電極１７，１９及び第２のバリスタ電極１３を介して、第２の外部電極４と第４の外部電極６とを電気的に接続している。

第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２とは、金属と金属酸化物の複合材料によって形成されている。金属として、例えばＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｐｄ等を用いることができるが、熱伝導率の面からＡｇを用いることが好ましい。また、金属酸化物としては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２、及びＺｒＯ_２が用いられる。Ａｌ_２Ｏ_３は、当該金属酸化物の粒子を例えば無電解めっきでＡｇコーティングしたものを用いる。これにより、第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２とは、電気的な導通機能と熱的な放熱機能とを有する。

第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２との間に、第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２とを電気的に絶縁する絶縁層２３が配置されている。絶縁層２３の互いに対向する一方の面が、第１の放熱部分２１の側面に接し、絶縁層２３の他方の面が、第２の放熱部分２２の側面に接している。この絶縁層２３は、ＺｎＯを主成分としてホウケイ酸亜鉛系のガラス成分を添加した材料により形成される。このような材料により絶縁層２３を形成することにより、製造時に絶縁層２３を含む素体２の構成を一体焼成することができる。

上述したバリスタＶは、第１及び第２の外部電極３，４が半導体発光素子やＦＥＴ等の電子素子と並列接続され、電子素子をＥＳＤから保護する。第３及び第４の外部電極５，６は、基板上のランドに接続されて、フリップチップ実装方式により、基板に実装される。

続いて、上述したバリスタＶの製造過程について説明する。バリスタＶの製造過程では、集合基板を製造し、この集合基板を切断して複数のバリスタＶを得る。集合基板を製造するためには、最初に、バリスタ素体１１を構成することとなるバリスタグリーンシートを所定枚数準備する。まず、バリスタ素体１１の主成分であるＺｎＯと、副成分であるＰｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｂｉ等の金属又は酸化物とを所定の割合で混合してバリスタ組成粉を調整する。次に、このバリスタ組成粉に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えてスラリーを得る。このスラリーをフィルム上に塗布した後、乾燥してバリスタグリーンシートを得る。

次に、２枚のバリスタグリーンシートに複数の内部電極パターンを配列形成する。２枚のうち一方のバリスタグリーンシートに形成された内部電極パターンが第１のバリスタ電極１２となり、他方のバリスタグリーンシートに形成された内部電極パターンが第２のバリスタ電極１３となる。内部電極パターンは、Ａｇ粒子を主成分とする金属粉末に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バリスタグリーンシート上に印刷し、乾燥させることにより形成する。

次に、絶縁材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、絶縁層１５を構成するためのスラリーを得る。このスラリーをフィルム上に塗布した後、乾燥して絶縁グリーンシートを得る。

次に、放熱部２０を構成する放熱グリーンシートを所定数準備する。まず、バリスタ素体１１を形成するバリスタ組成粉にＡｇ粉を混合し、有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて第１及び第２の放熱部分２１，２２を構成するためのスラリーを得る。そして、絶縁材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、絶縁層２３を構成するためのスラリーを得る。

最初に、絶縁層２３となる部分の余白が形成されるように、第１及び第２の放熱部分２１，２２用のスラリーをフィルム上に塗布後、乾燥して、余白部分に、絶縁層２３用のスラリーを印刷して、放熱グリーンシートを得る。

以上のようにして得られた、何も印刷されていないバリスタグリーンシートと、内部電極パターンが印刷されたバリスタグリーンシートと、絶縁グリーンシートと、放熱グリーンシートとを所定の順序で重ねてプレスし、グリーン積層体を得る。なお、バリスタグリーンシート及び絶縁グリーンシートには、予め貫通電極１６〜１９に対応する位置に、スルーホールが形成され、このスルーホールには導体ペーストが充填されている。

次に、得られたグリーン積層体に脱バインダ処理を行う。例えば１８０℃〜４００℃の温度で、０．５時間〜２４時間程度の加熱処理を実施することにより、脱バインダ処理を行う。グリーン積層体に脱バインダ処理を施した後に、Ｏ_２雰囲気下で８００℃以上の温度にて焼成し集合基板が形成される。

この集合基板において、バリスタ部１０側となる一方の面に、絶縁層１４となるポリイミド層を形成し、このポリイミド層に開口１４ａ，１４ｂとなる開口を形成し、この開口１４ａ，１４ｂを塞ぐように、第１及び第２の外部電極３，４を形成する。集合基板の他方の面に第３及び第４の外部電極５，６を形成後、個々のバリスタＶに切断する。以上の工程により、バリスタＶが完成する。

以上説明した本実施形態のバリスタＶは、素体２の第１の面２ａに第１及び第２の外部電極３，４が配置され、第２の面２ｂに第３及び第４の外部電極５，６が配置され、バリスタ部１０に接する第１の放熱部分２１が第１の外部電極３と第３の外部電極５とを電気的に接続し、バリスタ部１０に接する第２の放熱部分２２が第２の外部電極４と第４の外部電極６とを電気的に接続している。これにより、素体２の第１の面２ａに形成された第１及び第２の外部電極３，４を外部素子に接続し、第２の面２ｂに形成された第３及び第４の外部電極５，６を基板のランドに接続することにより、フリップチップ実装方式により、バリスタＶを基板に実装できる。また、第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２によって、外部素子の熱を効率よく放熱できる。このように、第１の放熱部分２１が、第１の外部電極３と第３の外部電極５とを電気的に接続する機能と、放熱機能との２つの機能を有し、第２の放熱部分２２が、第２の外部電極４と第４の外部電極６とを電気的に接続する機能と、放熱機能との２つの機能を有するように構成するので、比較的構成を単純化することが可能になり、容易に製造することができる。

本実施形態のバリスタＶは、種々の変形が可能である。以下、例として、第１〜第４の変形例について説明する。

（第１の変形例）
上記実施形態では、第１及び第２の放熱部分２１，２２の側面は、露出していたが、図３に示すように、絶縁体により覆われていてもよい。図３（ａ）は、第１の変形例に係るバリスタの概略断面図であり、図３（ｂ）は、素体２の第２の面２ｂから見た平面図である。第１の変形例に係るバリスタＶａは、放熱部２０が、第１及び第２の放熱部分２１，２２の側面を覆う絶縁層２４を有する。

すなわち、放熱部２０における素体２の側面２ｃ〜２ｆは、絶縁層２４により構成されている。この場合、本発明のバリスタを実装した際に、周囲の部品との絶縁を確実に図ることができる。

第１の変形例に係るバリスタＶａを製造する場合は、放熱グリーンシートを、絶縁層２３及び絶縁層２４となる部分の余白が形成されるように、第１及び第２の放熱部分２１，２２用のスラリーをフィルム上に塗布後、乾燥して、余白部分に、絶縁層２３，２４用のスラリーを印刷して、放熱グリーンシートを得る。この放熱グリーンシートと、上述の何も印刷されていないバリスタグリーンシートと、内部電極パターンが印刷されたバリスタグリーンシートと、絶縁グリーンシートとを所定の順序で積層してグリーン積層体を得る。

このグリーン積層体を脱バインダ及び焼成処理して集合基板が形成される。この集合基板を個々のバリスタＶａに切断する際には、絶縁層２４となる部分が切断面となる。絶縁層２４を構成する材質を切断する場合は、第１及び第２の放熱部分２１，２２を構成する材質を切断する場合より容易に切断することができる。よって、絶縁層２４となる部分を集合基板の切断面とすることで、製造工程を容易にすることができる。

（第２の変形例）
上記実施形態では、第１及び第２の外部電極３，４を電子素子に接続し、第３及び第４の外部電極５，６を基板に接続することとしたが、第３及び第４の外部電極５，６を電子素子に接続し、第１，第２の外部電極３，４を基板に接続してもよい。

この場合、図４に示すように、第２の変形例に係るバリスタＶｂは、第１及び第２の放熱部分２１，２２において電子素子と対向することとなる面を覆う絶縁層２５を備えることが好ましい。すなわち、この絶縁層２５により、素体２の第２の面２ｂを構成する。この場合には、絶縁層２５を厚さ方向に貫通する開口２５ａ，２５ｂを形成し、この開口２５ａ，２５ｂをそれぞれ覆うように第３及び第４の外部電極５，６を配置する。これにより、第３の外部電極５と第１の放熱部分２１とが物理的且つ電気的に接続され、第４の外部電極６と放熱部分２２とが物理的且つ電気的に接続されることとなる。

このように、第３及び第４の外部電極５，６を電子素子に接続し、第１，第２の外部電極３，４を基板に接続すると、放熱部２０と電子素子との距離が近くなるので、電子素子の熱をより効率的に放熱することができる。

（第３の変形例）
上記実施形態では、バリスタ部１０において、第１のバリスタ電極１２と第２のバリスタ電極１３とがバリスタ素体１１内に互いに対向するように配置されることとしたが、バリスタ電極の構成は、これに限られない。図５に示すように、第３の変形例に係るバリスタＶｃは、上記実施形態に係るバリスタＶの第１及び第２のバリスタ電極１２，１３に変えて、第１〜第３のバリスタ電極３１〜３３を備える。第１及び第２のバリスタ電極３１，３２は、バリスタ素体１１の面１１ａ上に互いに絶縁された状態で配置されている。第３のバリスタ電極３３は、第１及び第２のバリスタ電極３１，３２とそれぞれ一部が対向してバリスタ素体１１の内部に配置されている。

この場合、第１のバリスタ電極３１が、バリスタ素体１１の面１１ａに露出した貫通電極１６の一方端と物理的且つ電気的に接続され、第２のバリスタ電極３２が、バリスタ素体１１の面１１ａに露出した貫通電極１７の一方端と物理的且つ電気的に接続されている。そして、第１及び第２のバリスタ電極３１，３２は、絶縁層１４によって覆われ、第１のバリスタ電極３１は、絶縁層１４の開口１４ａに達する第１の外部電極３と物理的且つ電気的に接続され、第２のバリスタ電極３２は、絶縁層１４の開口１４ｂに達する第２の外部電極３と物理的且つ電気的に接続されている。

（第４の変形例）
図６及び図７に示すように、第１実施形態のバリスタＶにおけるバリスタ部１０と放熱部２０に対して対称なバリスタ部を備えていてもよい。第４の変形例に係るバリスタＶｄは、上記実施形態に係るバリスタＶの素体２に変えて素体４２を備える。この素体４２は、バリスタ部１０と放熱部２０とに加えて、バリスタ部（別のバリスタ部）５０を備える、バリスタ部５０は、放熱部２０に対してバリスタ部１０と対称な構成を有している。

素体４２は、互いに対向する第１の面４２ａと第２の面４２ｂと、この第１及び第２の面４２ａ，４２ｂに垂直な４つの側面４２ｃ〜４２ｆとを備える。素体４２の第１の面４２ａには、第１及び第２の外部電極３，４が配置され、素体４２の第２の面４２ｂには、第３及び第４の外部電極５，６が配置されている。

素体４２は、第１の面４２ａ側に位置するバリスタ部１０と、第２の面４２ｂ側に位置するバリスタ部５０と、バリスタ部１０とバリスタ部５０との間に位置する放熱部２０とで構成されている。バリスタ部１０は、略直方体形状で、第１の面４２ａと、この第１の面４２ａに対向する第３の面１０ａとを有する。バリスタ部５０は、略直方体形状で、第２の面４２ｂと、この第２の面４２ｂに対向する第４の面５０ａとを有する。放熱部２０は、略直方体形状で、互いに対向する面２０ａと面２０ｂとを有する。そして、バリスタ部１０の第３の面１０ａと放熱部２０の面２０ａとが互いに接合し、バリスタ部５０の第４の面５０ａと放熱部２０の面２０ｂとが互いに接合している。

バリスタ部５０は、略直方体形状のバリスタ素体５１と、このバリスタ素体５１の内部に配置された第１のバリスタ電極５２及び第２のバリスタ電極５３と、バリスタ素体５１を対向方向に挟む２つの絶縁層５４，５５とを備える。

バリスタ素体５１は、上記の対向方向に対向し、それぞれ絶縁層５３，５４と接する面５１ａと面５１ｂとを有している。そして、バリスタ素体５１の４つの側面が、素体４２の４つの側面４２ｃ〜４２ｆにおける第１の面４２ａ側の部分を構成している。バリスタ素体５１は、電圧非直線特性を発現する材料で形成され、具体的には、ＺｎＯを主成分とし、副成分としてＰｒ、Ｂｉ等を含んでいる。これらの副成分は、金属単体又は酸化物としてバリスタ素体に存在する。

第１のバリスタ電極５２と第２のバリスタ電極５３とは、略矩形状に形成され、互いに絶縁された状態で、上記の対向方向に一部が対向して配置されている。第１のバリスタ電極５２は、第２のバリスタ電極５３より側面４２ｃ側且つ第４の面５０ａ側に配置されている。

また、バリスタ部５０は、この第１のバリスタ電極５２に物理的且つ電気的に接続され、バリスタ素体５１の面５１ａと面５１ｂとの間を貫通する貫通電極５６と、第２のバリスタ電極５３に物理的且つ電気的に接続され、バリスタ素体５１の面５１ａと面５１ｂとの間を貫通する貫通電極５７とを有する。貫通電極５６，５７それぞれの一方端は、面５１ａに露出し、他方端は面５１ｂに露出している。

絶縁層５４は、バリスタ素体５１の面５１ａに接合し、素体４２の第２の面４２ｂを構成している。すなわち、絶縁層５４上には、第３の外部電極５と第４２の外部電極６が形成されている。この絶縁層５４上において、第３の外部電極５が形成された部分には、第２の面４２ｂからバリスタ素体５１に接する面まで貫通する開口５４ａが形成されている。第３の外部電極５は、この開口５４ａの内部からバリスタ素体５１の面５１ａにまで達し、この面５１ａに露出した貫通電極５６と物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、貫通電極５６を介して、第３の外部電極５と第１のバリスタ電極５２とが電気的に接続されている。

また、絶縁層５４上において、第４の外部電極６が形成された部分には、第２の面４２ａからバリスタ素体５１に接する面まで貫通する開口５４ｂが形成されている。第４の外部電極６は、この開口５４ｂの内部からバリスタ素体５１の面５１ａにまで達し、この面５１ａに露出した貫通電極５７と物理的且つ電気的に接続されている。すなわち、貫通電極５７を介して、第４の外部電極６と第２のバリスタ電極５３とが電気的に接続されている。この絶縁層５４は、ポリイミドにより形成されている。

絶縁層５５は、バリスタ素体５１の面５１ｂに接し、バリスタ部５０の第３の面５０ａを構成している。すなわち、絶縁層５５は、放熱部２０と接している。この絶縁層５５には、絶縁層５５を厚み方向（上記の対向方向）に貫通する貫通電極５８，５９が形成されている。この貫通電極５８は、一方端がバリスタ素体５１を貫通する貫通電極５６と物理的かつ電気的に接続され、他方端が第４の面５０ａに露出している。貫通電極５９は、一方端がバリスタ素体５１を貫通する貫通電極５７と物理的且つ電気的に接続され、他方端が第４の面５０ａに露出している。この絶縁層５５は、ＺｎＯを主成分としてホウケイ酸亜鉛系のガラス成分を添加した材料により形成される。このような材料により絶縁層５５を形成することにより、製造時に絶縁層１５を含む素体４２の構成を一体焼成することができる。

以上説明した、バリスタ素体５１、第１のバリスタ電極５２、第２のバリスタ電極５３、絶縁層５４，５５、貫通電極５６〜５９は、放熱部２０に対して、バリスタ素体１１、第１のバリスタ電極１２、第２のバリスタ電極１３、絶縁層１４，１５、貫通電極１６〜１９とそれぞれ対称的な形状を有し、対称に配置されている。そして、第１の外部電極３と第３の外部電極５とが、貫通電極１６，１８，５６，５８と第１のバリスタ電極１２，５２を介して、第１の放熱部分２１によって電気的に接続されている。第２の外部電極４と第４の外部電極６とが、貫通電極１７，１９，５７，５９と第２のバリスタ電極１３，５３を介して、第２の放熱部分２２によって電気的に接続されている。

以上説明した本変形例のバリスタＶｄにおいても、素体４２の第１の面４２ａに第１及び第２の外部電極３，４が配置され、第２の面４２ｂに第３及び第４の外部電極５，６が配置され、バリスタ部１０，５０に接する第１の放熱部分２１が第１の外部電極３と第３の外部電極５とを電気的に接続し、バリスタ部１０，５０に接する第２の放熱部分２２が第２の外部電極４と第４の外部電極６とを電気的に接続している。これにより、素体４２の第１の面４２ａに形成された第１及び第２の外部電極３，４を外部素子に接続し、第２の面４２ｂに形成された第３及び第４の外部電極５，６を基板のランドに接続することにより、フリップチップ実装方式により、バリスタＶｄを基板に実装できる。また、第１の放熱部分２１と第２の放熱部分２２によって、外部素子の熱を効率よく放熱できる。このように、第１の放熱部分２１が、第１の外部電極３と第３の外部電極５とを電気的に接続する機能と、放熱機能との２つの機能を有し、第２の放熱部分２２が、第２の外部電極４と第４の外部電極６とを電気的に接続する機能と、放熱機能との２つの機能を有するように構成するので、比較的構成を単純化することが可能になり、容易に製造することができる。

また、本変形例に係るバリスタＶｄは、バリスタ部を２つ備えているので、第１及び第２の外部電極３，４に電子素子を接続することにより、２つのバリスタ部１０，５０を並列接続することができる。

また、本変形例に係るバリスタＶｄは、放熱部２０に対して対称に形成されているので、上下の区別がなく、実装する際の取り扱いが容易である。

以上説明した本発明に係るバリスタは、上記実施形態及び変形例に限られず、更なる変形も可能である。例えば、上記の実施形態では、バリスタ素体１１，５１の主成分としてＺｎＯを例示しているが、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＣなどを用いてもよい。

また、バリスタＶ，Ｖａ〜Ｖｄは、絶縁層１５を有することとしたが、絶縁層１５は、なくともよい。この場合、バリスタ素体１１と第１及び第２の放熱部分２１，２２とを金属酸化物を含む材料により形成することにより、焼成時に、バリスタ素体１１と放熱部２０との間にクラックが発生するのを抑制して、両者の接合強度を確保することができる。

また、バリスタＶ，Ｖａ〜Ｖｄに接続する電子素子としては、ＩｎＧａＮＡｓ系の半導体ＬＥＤなど、ＧａＮ系以外の窒化物系半導体ＬＥＤを接続してもよく、窒化物系以外の半導体ＬＥＤやＬＤなどを接続してもよい。ＬＥＤに限られず、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタなど、動作中に発熱する各種の電子素子を接続してもよい。

本実施形態に係るバリスタの概略斜視図である。本実施形態に係るバリスタの概略断面図である。本実施形態の第１の変形例に係るバリスタの概略断面図及び概略平面図である。本実施形態の第２の変形例に係るバリスタの概略断面図である。本実施形態の第３の変形例に係るバリスタの概略断面図である。本実施形態の第４の変形例に係るバリスタの概略斜視図である。本実施形態の第４の変形例に係るバリスタの概略断面図である。

符号の説明

Ｖ，Ｖａ〜Ｖｄ…バリスタ、２，４２…素体、２ａ，４２ａ…第１の面、２ｂ，４２ｂ…第２の面、３…第１の外部電極、４…第２の外部電極、５…第３の外部電極、６…第４の外部電極、１０…バリスタ部、１０ａ…第３の面、１１，５１…バリスタ素体、１２，３１，５２…第１のバリスタ電極、１３，３２，５３…第２のバリスタ電極、２０…放熱部、２１…第１の放熱部分、２２…第２の放熱部分，５０…バリスタ部（別のバリスタ部）、５０ａ…第４の面。

Claims

互いに対向する第１の面と第２の面とを有する素体と、
前記素体の前記第１の面に配置された第１の外部電極及び第２の外部電極と、
前記素体の前記第２の面に配置された第３の外部電極及び第４の外部電極と、
を備え、
前記素体は、
前記第１の面と当該第１の面に対向する第３の面を有するバリスタ部と、
前記バリスタ部の前記第３の面に接する放熱部と、を有し、
前記バリスタ部は、
電圧非直線特性を発現しＺｎＯを主成分とするバリスタ素体と、
前記バリスタ素体に少なくとも一部が接して前記第１の外部電極に電気的に接続された第１のバリスタ電極と、
前記バリスタ素体に少なくとも一部が接して前記第２の外部電極に電気的に接続された第２のバリスタ電極と、
前記バリスタ素体と前記放熱部との間に位置する第１の絶縁層とを有し、
前記放熱部は、
金属を含有し、前記バリスタ部の前記第３の面に接し、前記第１の絶縁層を貫通する第１の貫通電極により前記第１の外部電極に電気的に接続され、前記第３の外部電極と電気的に接続された第１の放熱部分と、
金属を含有し、前記バリスタ部の前記第３の面に接し、前記第１の絶縁層を貫通する第２の貫通電極により前記第２の外部電極と電気的に接続し、前記第４の外部電極と電気的に接続している第２の放熱部分と、
前記第１の放熱部分と前記第２の放熱部分との間に位置し、前記第１の放熱部分と前記第２の放熱部分とを電気的に絶縁する第２の絶縁層と、を有し、
前記第１の絶縁層は、ＺｎＯを主成分としてガラス成分を添加した材料により形成されていることを特徴とするバリスタ。
前記素体は、前記第２の面と、当該第２の面に対向する第４の面と、を有する別のバリスタ部を有し、
前記第１及び第２の放熱部分それぞれにおいて前記バリスタ部の前記第３の面に接する面と対向する面は、前記別のバリスタ部の前記第４の面と接し、
前記別のバリスタ部は、
電圧非直線特性を発現しＺｎＯを主成分とする別のバリスタ素体と、
前記バリスタ素体に少なくとも一部が接して前記第３の外部電極に電気的に接続された第３のバリスタ電極と、
前記バリスタ素体に少なくとも一部が接して前記第４の外部電極に電気的に接続された第４のバリスタ電極と、
前記別のバリスタ素体と前記放熱部との間に位置する第３の絶縁層とを有し、
前記放熱部の前記第１の放熱部分は、前記第３の絶縁層を貫通する第３の貫通電極により前記第３の外部電極と電気的に接続されており、
前記放熱部の前記第２の放熱部分は、前記第３の絶縁層を貫通する第４の貫通電極により前記第４の外部電極と電気的に接続されており、
前記第３の絶縁層は、ＺｎＯを主成分としてガラス成分を添加した材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバリスタ。
前記放熱部は、前記第２の面を有し、
前記第１の放熱部分は、前記バリスタ部の前記第３の面に接する面と対向する面が前記第３の外部電極と物理的且つ電気的に接続し、
前記第２の放熱部分は、前記バリスタ部の前記第３の面に接する面と対向する面が前記第４の外部電極と物理的且つ電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載のバリスタ。
前記放熱部は、前記第１の面と前記第２の面とが対向する方向と平行な側面を有し、前記側面は、絶縁体で覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバリスタ。
前記第１及び前記第２の放熱部分は、金属及び金属酸化物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１項に記載のバリスタ。
前記第２の絶縁層は、セラミック材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバリスタ。