JP5375810B2 - チップバリスタ - Google Patents

Description

本発明は、チップバリスタ及びチップバリスタの製造方法に関する。

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、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、内部電極を備えるために、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、低静電容量化を図ることが困難であった。

本発明の目的は、内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、低静電容量化を図ることが可能なチップバリスタ及びチップバリスタの製造方法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、複数の導電部の第二主面に接続される複数の端子電極と、を備えており、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、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、バリスタ部が各導電部に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部、特に、バリスタ部の第二領域が、バリスタ特性を発現する領域として機能する。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、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。

本発明では、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。

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、上記導電部は、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。

上記導電部は、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。

本発明に係るチップバリスタの製造方法は、導電部となる導体グリーン層の間にＺｎＯを主成分とすると共に電圧非直線性を発現するバリスタ部となるバリスタグリーン層が挟まれるように導体グリーン層とバリスタグリーン層とが積層された積層体を準備する工程と、積層体を切断し、複数のグリーン素体を取得する工程と、複数のグリーン素体を焼成して、バリスタ部が導電部で挟まれた複数の素体を取得する工程と、複数の素体それぞれに、導電部がバリスタ部を挟む方向での両端側に端子電極を形成する工程と、複数の素体それぞれに、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素体の外表面から拡散させる工程と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係るチップバリスタの製造方法によれば、内部電極を備えておらず、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、低静電容量化を図ることが可能なチップバリスタを容易に製造することができる。本発明では、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の外表面から拡散させているので、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。

本発明によれば、内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、低静電容量化を図ることが可能なチップバリスタ及びチップバリスタの製造方法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を示す斜視図である。 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。 本実施形態に係るチップバリスタのコンポジット部内における導通路を示す模式的断面図である。 本実施形態に係るチップバリスタのコンポジット部の断面構成を説明する図である。 本実施形態の変形例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製造過程を説明するための図である。

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及び図２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バリスタ部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導電部の断面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、素体３の両端に形成された一対の端子電極５とを備えている。このチップバリスタ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）の導電部９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。

導電部９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。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、導電部９の主面９ａと接触して、接続されている。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。導電部９の主面９ｂは、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する。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。

導電部９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、導電部９は、電極として機能する。導電部９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。導電部９におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、導電部９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。

導電部９が希土類金属を実質的に含有していると、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、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。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、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、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。

端子電極５は、素体３の各端面３ａ，３ｂ（導電部９の主面９ｂ）を覆うように多層に形成されている。端子電極５は、第一電極層５ａと、第二電極層５ｂと、第三電極層５ｃと、を有している。第一電極層５ａは、素体３の導電部９に直接接続され且つＡｇ等を主成分とした導電性粉末及びガラスフリットを含む。第二電極層５ｂは、第一電極層５ａを覆うように形成され且つＮｉを主成分とする。第三電極層５ｃは、第二電極層５ｂを覆うように形成され且つＳｎを主成分とする。

バリスタ部７及び導電部９は、図３及び図４にも示されるように、第一領域８ａ，１０ａと、第二領域８ｂ，１０ｂと、をそれぞれ含んでいる。第一領域８ａ，１０ａ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３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、導電部９の主面９ａの間にわたって延びており、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。

導電部９において、第二領域１０ｂは、図４に示されるように、一対の主面９ｂの対向方向から見て、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と端子電極５とに接続されている。第一領域１０ａは、一対の主面９ｂの対向方向から見て、第二領域１０ｂの外周を囲むように導電部９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は、第二領域８ｂ，１０ｂ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。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。

続いて、図５及び図６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５及び図６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のグリーンシートを得る。

また、導電部９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、各成分を混合して導電部９用の材料を調整する。導電部９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のグリーンシートを得る。

次に、第一のグリーンシートと第二のグリーンシートとを所定の枚数ずつ重ね、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層と第二の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。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、第一の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、第二のグリーンシートの枚数により調整される。第一のグリーンシートの枚数は、少なくとも１枚でよい。

以上により、図５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６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、第一の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、第二のグリーンシートからなる導体グリーン層Ｌ２は導電部９となり、バリスタ部７が導電部９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、第一電極層５ａを形成する。その後、第一電極層５ａ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及び第三電極層５ｂ，５ｃ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、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。導電性ペーストは、例えば金属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。金属粉末は、たとえばＣｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金を主成分とするもの用いることができる。

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。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、端子電極５が形成された素体３の表面（４つの側面３ｃ〜３ｆ）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の表面（４つの側面３ｃ〜３ｆ）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及び導電部９）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。素体３の端面３ａ，３ｂ（導電部９の主面９ｂ）は、端子電極５により覆われていることから、アルカリ金属元素が端面３ａ，３ｂから拡散することはない。したがって、アルカリ金属元素が、端子電極５と導電部９（第二領域８ｂ，１０ｂ）との電気的な接続に支障になることはない。

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、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間に位置することとなるバリスタ部７及び導電部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。

本実施形態では、バリスタ部７の第一領域８ａは、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と導電部９との接続が良好となり、バリスタ部７と導電部９との間での剥離の発生を抑制できる。

本実施形態では、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。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、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（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。

続いて、図７及び図８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７は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタを示す斜視図である。図８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。

変形例に係るチップバリスタ１も、図７に示されるように、略直方体形状の素体３と、素体３の両端に形成された一対の端子電極５とを備えている。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）のコンポジット部１１と、を有している。

コンポジット部１１は、図７及び図８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。コンポジット部１１は、バリスタ部７（主面７ａ，７ｂ）に接続される主面１１ａと、主面１１ａに対向する主面１１ｂ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、コンポジット部１１の主面１１ａと接触して、接続されている。コンポジット部１１の主面１１ａは、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂと略同じ形状を呈している。コンポジット部１１の主面１１ｂは、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する。コンポジット部１１の主面１１ａは、バリスタ部７に対する電極面として機能する。

コンポジット部１１は、Ａｇ−Ｐｄ合金とＺｎＯとの複合材料からなる。コンポジット部１１を構成する複合材料において、Ａｇ−Ｐｄ合金は、ＺｎＯ中に分散された状態となっており、図９に示されるように、Ａｇ−Ｐｄ合金によって、端子電極５とバリスタ部７との間を繋ぐ導通路１１ｃが形成される。図９では説明を容易にするため、一つの導通路１１ｃのみを示しているが、各コンポジット部１１には、多数の導通路１１ｃが形成されるようになっている。すなわち、コンポジット部１１は、導電部として機能する。

コンポジット部１１におけるＺｎＯの含有量は、導電部９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。コンポジット部１１におけるＡｇ−Ｐｄ合金の含有量は、導電部９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。コンポジット部１１は、含有金属として、Ａｇ−Ｐｄ合金に代えて、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ等の何れかを含むようにしてもよい。コンポジット部１１に含有される金属酸化物は、バリスタ部７に含有される金属酸化物と同じであるＺｎＯが好ましいが、ＺｎＯに代えて、ＣｏＯ、ＮｉＯ、又はＴｉＯ_２などの金属酸化物であってもよい。

バリスタ部７は、上述した実施形態と同じく、第一領域８ａと第二領域８ｂとを含んでいる。バリスタ部７の第二領域８ｂは、コンポジット部１１の主面１１ａの間にわたって延びており、コンポジット部１１（主面１１ａ）に接続されている。

コンポジット部１１は、図１０にも示されるように、第一領域１２ａと第二領域１２ｂと含んでいる。第一領域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。本変形例でも、上記元素としてアルカリ金属元素、特にＬｉが用いられる。第一領域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。

コンポジット部１１において、第二領域１２ｂは、図１０に示されるように、一対の主面１１ｂの対向方向から見て、コンポジット部１１の略中央に位置している。第二領域１２ｂは、一対の主面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、バリスタ部７の第二領域８ｂと端子電極５とに接続されている。第一領域１２ａは、一対の主面１１ｂの対向方向から見て、第二領域１２ｂの外周を囲むようにコンポジット部１１の外表面側に位置している。第一領域１２ａは、上述したように、第二領域１２ｂに比して、電気伝導率が低く、静電容量も低い。コンポジット部１１では、第二領域１２ｂが、主として、電極（導体）として機能する。

続いて、図１１及び図１２を参照して、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。図１１及び図１２は、本実施形態の変形例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、上述した実施形態と同じく、第一のグリーンシートを得る。また、コンポジット部１１を構成するＺｎＯとＡｇ−Ｐｄ合金とを所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合してコンポジット部１１用の材料を調整する。その後、このコンポジット部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のグリーンシートを得る。

次に、第一のグリーンシートと第二のグリーンシートとを所定の枚数ずつ重ね、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層と第二のグリーンシートからなるコンポジットグリーン層とが、バリスタグリーン層がコンポジットグリーン層の間に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。コンポジットグリーン層の厚みは、導体グリーン層と同じく、第二のグリーンシートの枚数により調整される。

以上により、図１１に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１とコンポジットグリーン層Ｌ３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１２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。

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、第一の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、第二のグリーンシートからなるコンポジットグリーン層Ｌ３はコンポジット部１１となり、バリスタ部７がコンポジット部１１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とコンポジットグリーン層Ｌ３とは、一体に焼成される。

次に、上述した実施形態と同様に、素体３（コンポジット部１１）に端子電極５を形成する。その後、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。

コンポジット部１１における上記元素が拡散した部分、すなわち上記元素が存在する第一領域１２ａは、バリスタ部７の第一領域８ａと同じく、高抵抗化及び低静電容量化が図られる。素体３の端面３ａ，３ｂ（コンポジット部１１の主面１１ｂ）は、端子電極５により覆われていることから、上記元素が端面３ａ，３ｂから拡散することはない。したがって、アルカリ金属が、端子電極５とコンポジット部１１（第二領域１２ｂ）との電気的な接続に支障になることはない。

これらの過程により、変形例に係るチップバリスタ１が得られる。

以上のように、本変形例においても、バリスタ部７が各コンポジット部１１に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部７が、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、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、チップバリスタ１では、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。

本変形例では、バリスタ部７及びコンポジット部１１が、第一領域８ａ，１２ａをそれぞれ含んでいる。第一領域８ａ，１２ａは、第二領域８ｂ，１２ｂ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間に位置することとなるバリスタ部７及びコンポジット部１１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及びコンポジット部１１が第一領域８ａ，１２ａを含むことにより、バリスタ部７及びコンポジット部１１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。

本変形例のチップバリスタ１は、内部電極を備えていないことから、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。

本変形例では、コンポジット部１１が、Ａｇ−Ｐｄ合金と、ＺｎＯとの複合材料からなるため、チップバリスタ１における熱が、コンポジット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１を得ることができる。

本変形例では、バリスタ部７とコンポジット部１１とが、ＺｎＯを含むことから、バリスタ部７とコンポジット部１１との界面における接続強度は強固となる。このため、バリスタ部７とコンポジット部１１との接続が良好となり、バリスタ部７とコンポジット部１１との間での剥離の発生を抑制できる。

本実施形態及び変形例に係るチップバリスタ１は、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、導電部９の対向方向の対向方向に見て、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。

本実施形態及び変形例では、バリスタ部７を挟むように配置された一対の導電部（導電部９又はコンポジット部１１）は、同じ構成とされているが、これに限られない。たとえば、一方の導電部が導電部９であり、他方の導電部がコンポジット部１１であってもよい。

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、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、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。

１…チップバリスタ、３…素体、３ａ，３ｂ…端面、３ｃ〜３ｆ…側面、５…端子電極、７…バリスタ部、７ａ，７ｂ…主面、８ａ…第一領域、８ｂ…第二領域、９…導電部、９ａ，９ｂ…主面、１０ａ…第一領域、１０ｂ…第二領域、１１…コンポジット部、１１ａ，１１ｂ…主面、１１ｃ…導通路、１２ａ…第一領域、１２ｂ…第二領域、ＧＣ…グリーン素体、Ｌ１…バリスタグリーン層、Ｌ２…導体グリーン層、Ｌ３…コンポジットグリーン層、ＬＢ…積層体。

Claims (3)

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、
   前記複数の導電部の前記第二主面に接続される複数の端子電極と、を備えており、
   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、
   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、を含み、
   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、
   前記複数の導電部の各前記第二領域が、対応する前記端子電極に接続され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、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のチップバリスタ。
3. 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のチップバリスタ。
   

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