JP7012219B2 - 積層バリスタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器をサージから保護するための積層バリスタの製造方法に関するものである。

近年回路保護部品として表面実装用の電子部品として積層セラミックバリスタが開発されている。これらの電子部品は外部電極を持ち、この外部電極をはんだによって配線基板に電気的機械的に接続する。この外部電極のはんだへの濡れ性は外部電極表面に金属成分以外の成分の有無によって大きく左右され、この表面状態をできるだけ金属成分のみにするために様々な検討がされている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開平９－２７４０５号公報

しかしながら、外部電極の表層にガラス成分が存在するとはんだ濡れ性が低下する可能性がある。そのため外部電極の表面にめっき層を形成することが行われているが、積層バリスタの外部電極にめっきを行おうとすると、その素体にもめっきが付着するため、外部電極以外の部分に絶縁膜を設けておく必要があり、工程の煩雑化につながっていた。

本発明は上記課題を解決するために、バリスタ層と内部電極とを交互に積層した後一体焼成して焼結体を得る工程と、焼結体の側面に第１の銀ペーストを印刷で形成して焼き付けて第１の外部電極を形成する工程と、第１の外部電極の上に第２の銀ペーストを塗布して焼き付けて第２の外部電極を形成する工程と、を備えた積層バリスタの製造方法であって、第１の銀ペーストは第１の銀粉にバインダおよび可塑剤を加えたものであり、第２の銀ペーストは第２の銀粉にバインダ、可塑剤、およびガラスフリットを加えたものであり、第２の銀粉の粒度分布の５０％粒径は、第１の銀粉の粒度分布の５０％粒径の３倍以上としたものである。

以上のように行うことにより、第１の外部電極と内部電極との接合を強固にできるとともに、第１の銀粉と第２の銀粉の粒径が異なることで、焼成時の銀粒子成長速度が異なり、第２の銀ペースト中のガラス成分が第１の外部電極内に拡散する。このことにより第２の外部電極表面に存在するガラスを減らすことができ、第２の外部電極の上にめっき層を形成しなくても第２の外部電極に直接はんだ付けあるいは第２の外部電極にはんだディップを行うことができ、工程の簡略化を図ることができる。

本発明の一実施の形態における積層バリスタの断面図 本発明の一実施の形態における別の積層バリスタの断面図

以下、本発明の一実施の形態における積層バリスタについて、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における積層バリスタの断面図である。

焼結体１１は、酸化亜鉛に酸化ビスマス等を添加し、可塑剤、バインダ等を混合し、シート成形したあと、内部電極用ペーストを印刷し、積層後、個片化した後、約９００℃で焼成することによって得られる。内部電極用ペーストは、銀粉にバインダ等を混ぜたものであり、これを素体と同時焼成することにより内部電極１３を構成し、バリスタ層１２と内部電極１３とを交互に積層した焼結体１１を得る。この焼結体１１を研磨剤と混ぜて面取りすることにより、角部の面取りを行なうとともに、内部電極１３を焼結体１１側面に露出させる。焼結体１１の大きさは、幅約７ｍｍ、長さ約８ｍｍ、高さ約４ｍｍとなっている。この焼結体１１に含まれるガラス成分は、約０．４ｗｔ％となっている。

次に内部電極１３が露出した側面がそろうように焼結体１１を整列させ、露出した内部電極１３を覆うように第１の銀ペーストを印刷し、約８００℃で焼成することにより第１の外部電極１４を形成する。第１の銀ペーストは、第１の銀粉にバインダおよび可塑剤を加えたものを用いている。第１の銀粉は粒度分布の５０％粒径が約０．７μｍの銀粉からなっている。

このように露出した内部電極１３の上に銀からなる第１の外部電極１４を直接形成するため、内部電極１３と第１の外部電極１４との電気的接続を安定なものとすることができる。第１の外部電極１４の厚さは、約１０μｍとなっている。また第１の外部電極１４は印刷により形成するため、ほぼ焼結体１１の側面のみに設けられている。内部電極１３どうしに挟まれたバリスタ層１２は、電気的特性を決定する重要な領域となる。第１の外部電極１４に銀粉にバインダ等を混ぜたペーストを用いているため、余計なものがこの領域に拡散することを防ぎ、電気的特性を安定化することができる。

次に第２の銀ペーストを第１の外部電極１４を覆うように塗布し、乾燥後、約８００℃で焼き付けることにより第２の外部電極１５を形成する。第２の外部電極１５の最大厚さは約２０μｍとなっている。第２の銀ペーストは、第２の銀粉にバインダ、可塑剤、およびガラスフリットを加えたものを用いている。ガラスフリットの量は、約１５ｗｔ％としている。また第２の銀粉は粒度分布の５０％粒径が約２．１μｍの銀粉からなっている。このように第２の銀粉の粒度分布の５０％粒径を、第１の銀粉の粒度分布の５０％粒径の３倍以上とすることにより、焼成時の銀粒子成長速度が異なり、第２の銀ペースト中のガラス成分が第１の外部電極１４内に拡散する。

このようにすることにより、第２の外部電極１５を形成したあとの、断面から観察した第１の外部電極１４のガラス成分の割合は約２０％、第２の外部電極１５のガラス成分の割合は約６％となっている。このように第１の外部電極１４のガラス成分の割合を、第２の外部電極１５のガラス成分の割合の２倍以上とすることにより、第２の外部電極１５表面のガラス成分をほとんどなくすことができ、はんだ付け性の良い積層バリスタを得ることができる。

なお、焼結体１１に含まれるガラス成分が多すぎると、第２の銀ペースト中のガラスが十分に焼結体１１のほうに移動することができないため、焼結体１１はガラス成分を３ｗｔ％以下とすることが望ましい。

図２は本発明の一実施の形態における別の積層バリスタの断面図である。

図１の積層バリスタの第２の外部電極１５にはんだディップを行うことによりはんだ１６の層を形成し、リード端子１８を接続する。このリード端子１８は鉄またはリン青銅の板を所定の形状に打ち抜いた後、Ｌ字状に折り曲げたものを用いている。またこのリード端子１８には、ニッケル、および錫のめっき層が形成され、外部電極と当接する領域にははんだ層１７が設けられている。このようにして、リード端子１８と外部電極とを当接させ、レーザ等で加熱してはんだ層１７を溶かし、外部電極にリード端子１８を接続し、リード端子付の積層バリスタを得ることができる。このようにすることにより、積層バリスタの形状が大きくなっても、ヒートサイクルに強い積層バリスタを得ることができる。

本発明に係る積層バリスタの製造方法は、素体表面に絶縁膜を形成しなくてもはんだ付け性の良い積層バリスタを得ることができ、産業上有用である。

１１ 焼結体
１２ バリスタ層
１３ 内部電極
１４ 第１の外部電極
１５ 第２の外部電極
１６ はんだ
１７ はんだ層
１８ リード端子

Claims (3)

1. バリスタ層と内部電極とを交互に積層した後一体焼成して焼結体を得る工程と、前記焼結体の側面に第１の銀ペーストを印刷で形成して焼き付けて第１の外部電極を形成する工程と、前記第１の外部電極の上に第２の銀ペーストを塗布して焼き付けて第２の外部電極を形成する工程と、を備えた積層バリスタの製造方法であって、前記第１の銀ペーストは第１の銀粉にバインダおよび可塑剤を加えたものであり、前記第２の銀ペーストは第２の銀粉にバインダ、可塑剤、およびガラスフリットを加えたものであり、前記第２の銀粉の粒度分布の５０％粒径は、前記第１の銀粉の粒度分布の５０％粒径の３倍以上である積層バリスタの製造方法。
2. 前記第２の外部電極の焼き付け後の、断面から観察した前記第１の外部電極のガラス成分の割合は、前記第２の外部電極のガラス成分の割合の２倍以上である請求項１記載の積層バリスタの製造方法。
3. 前記焼結体はガラス成分が３ｗｔ％以下である請求項１記載の積層バリスタの製造方法。

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