JPH04130703A - セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 奮東上立札肛光夏 本発明は電子部品の製造方法に係わり、詳細にはセラミ
ック成形体の焼結方法に関する。

び　　すべき 例えば、電圧非直線抵抗体としてセラミック原料から作
られるバリスタは、数種類の酸化物原料を混合した後に
、有機結合剤を添加して造粒し。

続いてこれをディスク（バリスタ成形体）に形成して焼
成することにより製造される。第９図に示すように、セ
ラミックバリスタを作るとき、耐熱容器（２）内に並置
された複数の載置台（３）のＶ溝（４）に多数個のバリ
スタ成形体（１）を直立０態で配置して焼成する。この
方法では、複数のノ・リスク成形体（１）を厚み方向に
積重ねて焼成するときに発生する隣接バリスタ焼結体間
の付着を回避できる利点がある。

しかしながら、第９図に示す焼結方法では、ノ８リスタ
成形体（１）の載置台（３）に接触する部分及びその近
傍において焼結体の組成が変化してバリスタ特性が劣化
することが判明した。

そこで、従来では一定のバリスタ特性を得るため、組成
が変化したバリスタ成形体（１）の外周側から十分に離
間させて電極を形成したが、電極を形成する有効面積が
減少するため、素子のホキ化、大電流化の要求に対して
十分な問題解決には至らなかった。

本発明は上記の問題を解決するため、特性が変動するこ
となくセラミック成形体を焼成できるセラミック電子部
品の製造方法を提供することを目的とする。

を　　するための 本発明によるセラミック電子部品の製造方法は、板状の
肉厚部と肉厚部の側面に環状に形成された肉薄部とを有
するセラミック成形体を用意する工程と、肉薄部を載置
台に当接させてセラミック成形体を直立状態で載置台上
に配置する工程と、セラミック成形体を焼成してセラミ
ック焼結体を得る工程と、セラミック焼結体の一方の主
面と他方の主面に金属電極を設ける工程とを含む。セラ
ミック焼結体を得るとき、セラミック成形体に含まれる
金属酸化物の融点よりも高い温度でセラミック成形体を
焼成する。金属電極はセラミック焼結体の肉厚部に形成
される。セラミック成形体は金属酸化物を含むバリスタ
成形体である。金属酸化物は酸化アンチモンである。

作−■ 本発明によれば、セラミック成形体を焼結するとき、セ
ラミック成形体の外局部に形成した環状の肉薄部が載置
台に当接する。したがって、焼成時にセラミック成形体
が小さな接触面積で載置台と接触し、セラミック成形体
の組成比の変化を有効に抑制できる。

請求項（２）に記載の発明では、セラミック成形体が含
有する金属酸化物の融点よりも高い温度で焼成しても、
金属酸化物の組成比変化は抑制される。

請求項（４）に記載の発明では金属酸化物により結晶粒
径の増大が抑制され、サージ電流耐量特性等が良好なバ
リスタを製作できる。

請求項（３）　　（５）は上記の望ましい例である。

失−迷一五 以下、本発明の一実施例に係わるバリスタの製造方法に
ついて説明する。

まず、酸化物基準で、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｂｉ２０３
（酸化ビスマス）−５ｂｚＯａ　（酸化アンチモン）　
、Ｃ，Ｏ＜酸化コバルト）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム
）、Ｍｎ０（酸化マンガン）、Ｎｉ０（酸化ニッケル）
　ＢｔＯ−＜酸化ホウ素）、Ａｌ□Ｏ，（酸化アルミニ
ウム）から構成される原料粉末をボールミル等で十分に
粉砕かつ混合し、これをスプレードライヤ（造粒機）内
で有機結合剤を添加して造粒するにこで、５ｂ２ｏ３は
、後述のバリスタ焼結体を形成する際に、バリスタ焼結
体の結晶粒径が増大することを抑制する作用があり、そ
の融点は約６５６℃である。

次に、造粒された原料を圧縮成形してバリスタ成形体を
製作する。第１図（ａ）〜（ｄ）はこのバリスタ成形体
の製作工程を概念的に示す工程図である６本実施例でバ
リスタ成形体の製作に使用する成形型は、第１図（ａ）
に示すように、枠型（１１）と第１の押圧型（１２）と
第２の押圧型（１３）から構成される。第２図から明ら
かなように、円筒形状の枠型（１１）の内壁には段差部
（ｌｌａ）が形成されている。枠型（１１）は段差部（
ｌｌａ）の上方側でその内径が大きく、段差部（ｌｌａ
）の下方側でその内径が小さい。本明細書では、枠体（
１１）の段差部（ｌｌａ）の上方部分を第１の筒状部（
ｌｌｂ）と称し、段差部（ｌｌａ）の下方部分を第２の
筒状部（ｌｌｃ）と称する。第１及び第２の押圧型（１
２）　　（１３）の先端側は図示のように円柱形状であ
り、第１の押圧型（１２）の外径は枠体（１１）の第１
の筒状部（ｌｌｂ）の内径と略等しく、第２の抑圧型（
１３）の外径は枠体（１１）の第２の筒状部（ｌｌｃ）
の内径と略等しい。

バリスタ成形体を製作する際は、第２図（ｂ）のように
、枠体（１１）の第２の筒状部（ｌｌｃ）に第２の押圧
型（１３）を嵌合させて、枠体（１１）と第２の押圧型
（１３）によって形成した皿状部（１４）に造粒された
上記の原料を入れる。

続いて、第１図（ｃ）に示すように、第２の押圧型（１
３）を第２の筒状部（ｌｌｃ）内で上方に移動させると
同時に、第１の押圧型（１２）を第１の筒状部（ｌｌｂ
）内での下方に移動させ、第１の押圧型（１２）と第２
の押圧型（１３）によって原料を圧縮し、バリスタ成形
体（セラミック成形体）（１５）を形成する。

次に、第１の押圧型（１２）を上方に移動して枠体（１
１）から離間させ、第２の押圧型（１３）をその上面が
枠型（１１）の上面に略一致するまで上方に移動する。

これにより、バリスタ成形体（１５）は枠体（１１）の
上面まで押し上げられた後、図示しない取出し治具によ
って矢印方向に移動され、バリスタ成形体（１５）を成
形用型から取出すことができる。

以上のように、製作されたバリスタ成形体（１５）では
、第３図及び第４図に示すように枠体（１１）の段差部
（ｌｌａ）により段部（１５ａ）が形成される。

段部（１５ａ）から一方の主面側に第１の筒状部（１１
ｂ）により直径が約１２．５ｍ＋の大径部分が形成され
る。また、段部（１５ａ）から他方の主面側に第２の筒
状部（ｌｌｃ）により直径が約１１ｍ＋の小径部分が形
成される。結果として、バリスタ成形体（１５）は素子
中央側に小径部分とこれに対応する部分の大径部分から
成る肉厚部（１５ｂ）と、素子外周側に大径部分の突出
部分から成る環状の肉薄部（１５ｃ）とを有する。肉厚
部（１５ｂ）と肉薄部（１５ｃ）の厚さはそれぞれ約３
．５閣と約１．４ｍである。第４図から明らかなように
、小径部分の外周部は枠体（１１）から容易に離型する
ため、テーパが形成されている。

次に、上記のように製作された複数のバリスタ成形体（
１５）を従来例と同様に載置台（３）のＶ溝（４）に直
立させて配列する。各々のバリスタ成形体（１５）は第
５図及び第６図のように肉薄部（１５ｃ）の側面の２箇
所が載置台（３）に接して直立する。肉厚部（１５ｂ）
は載置台（３）には当接しない。また、バリスタ成形体
（１５）の一方の主面は隣り合うバリスタ成形体（１５
）の他方の主面に接して各バリスタ成形体（１５）が配
置される。

上記の配置状態において約１２５０℃の温度で６０分間
バリスタ成形体（１５）を焼成して、バリスタ焼結体を
得る。続いて、バリスタ焼結体（１５）の肉厚部分の一
方及び他方の主面にＡｇ（銀）ペイントを焼付けて金属
電極を形成し、所望の特性を有するバリスタが得られる
。

第７図は、本実施例で製作したバリスタ及び肉薄部（１
５ｃ）のない３．５閣の均一な厚みを有する従来のバリ
スタのサージ耐量試験の結果を示すグラフである。サー
ジ耐量特性は、ＪＥＣ（電気学会）規格第２１２番に基
づ＜８Ｘ２０μｓ、２５００Ａのサージ電流を３０秒間
隔で５回付与し、各回終了ごとにバリスタ電流１ｍＡに
おけるバリスタの端子電圧を測定してその変化率を算出
して、端子電圧が１０％低下するまでのサージ電流の印
加回数で評価した。印加回数が多いほどサージ電流耐量
特性が優れているといえる。なお、サージ電流耐量特性
はサンプル１０個の平均値として求めた。第７図かられ
かるように本実施例で製作されたバリスタのサージ電流
耐量は従来に比べて著しく向上している。その他のバリ
スタ特性も良好に得られることが本発明者等によって確
認されている。この理由は次のように考えられる。

低融点の金属酸化物、特にｓｂ、ｏ、は高温で熱処理さ
れると、その一部が載置台に流れ出す。このとき結晶体
のｓｂ、ｏ、の分布状態を観測すると、載置台との接触
部分及びその近傍で５ｂ２０３の含有率が低下する現象
が確認された。ｓｂ、ｏ、は上述のようにＺｎＯ結晶粒
の粒径増大を抑制する作用があり、５ｂ２０が低減した
上記の箇所ではバリスタ電圧やサージ電流耐量等のバリ
スタ特性が部分的に低下するウィークポイントとなる。

本実施例では、バリスタ成形体の載置台に接する面積力
有効に減少するため、上記の流れ出し現象を抑ルできる
。このため、５ｂ２０３を含む種々の金属酸化物を焼結
体内で均一に分布させて、上記のウィークポイントの発
生を防止できる。結果として、所望のバリスタ特性が良
好に得られるバリスタを実現できる。また、肉薄部（１
５ｃ）の突出幅は０７１１Ｉ１１程度であるから、素子
の小型化の要求にも十分に対応できる。

亙−」Ｌ二忽 本発明の上記実施例は種々の変更が可能である（１）　
　肉薄部（１５ｅ）の形状は種々の変形が可能である。

例えば、第８図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように
、側面と一方の主面との角部及び側面と他方の主面との
間にテーパや凹部を設けても良い。しかしながら、第１
及び第２の抑圧型（１２（１３）を原料の両主面に対し
て均一に抑圧できる成形性の点で、前記実施例の方が望
ましい。

（２）　　本発明はバリスタ、特に高サージ電流耐量が
要求されるバリスタの製造に有効であるが他のセラミッ
ク電子部品の製造に適用しても効果がある。

（３）　　肉薄部（１５ｃ）の載置台（３）に接触する
部分の厚みは、バリスタ成形体の組成変動が良好に抑制
されるように、２．０＋ｍ＋以下、望ましくは１．５ｍ
ｍ以下とするのが良い。また、載置台（３）に安定して
配置できるのようにその厚みを０．３閣以上、望ましく
は０．５ｍ以上とするのが良い。

（４）　　本発明は、バリスタの粒径増大の抑制作用を
有する金属酸化物として５ｂ２０３を含有する場合に特
に有効である。その他、低融点の金属酸化物１例えばＢ
ｉ２Ｏ，やＢ２Ｏ３の組成比変動防止にも有効である。

（５）　　上記（４）において金属酸化物の融点（第１
の温度）が９００℃以下であり、焼結温度（第２の温度
）が１１００”Ｃ以上の場合に特に有効である。

（６）セラミック成形体と載置台との間に金属酸化物の
流れ出しを抑制するように機能する板材や粉体を介した
場合にも有効である。

光１ヱυ１果 以上のように、本願の発明によれば特性変動が少ないセ
ラミック電子部品の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ａ）〜（ｄ）は本発明によるセラミック電子
部品の製造方法によるバリスタ成形体の製作工程を概念
的に示す工程図、第２図はこの工程で使用する枠型の平
面図、第３図はバリスタ成形体の斜視図、第４図は側面
図、第５図は複数のバリスタ成形体を載置台上に配置し
た状態を示す断面図、第６図は正面図、第７図は本実施
例で製作したバリスタ及び従来のバリスタのサージ耐量
試験の結果を示すグラフ、第８図（ａ）〜（Ｃ）はバリ
スタの形状の他の実施例を示す断面図、第９図は従来の
バリスタ焼結体を載置台上に配置した状態を示す斜視図
である。 （３）　、　、載置台、（１５）　、　、バリスタ成形
体（セラミック成形体）、（１５ｂ）　、　、肉厚部、
（１５ｃ）　、　、肉薄部、 第 図 （ａ） （ｂ） （ｄ） 第 図 第 図 第 図 ＼ 第 図 （ａ） 第８図 （ｂ） （Ｃ） 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）板状の肉厚部と該肉厚部の側面に環状に形成され
   た肉薄部とを有するセラミック成形体を用意する工程と
   、 前記肉薄部を載置台に当接させて前記セラミック成形体
   を直立状態で載置台上に配置する工程と、前記セラミッ
   ク成形体を焼成してセラミック焼結体を得る工程と、 前記セラミック焼結体の一方の主面と他方の主面に金属
   電極を設ける工程と、 を含むことを特徴とするセラミック電子部品の製造方法
   。
2. （２）セラミック成形体に含まれる金属酸化物の融点よ
   りも高い温度で前記セラミック成形体を焼成して前記セ
   ラミック焼結体を得る請求項（１）に記載のセラミック
   電子部品の製造方法。
3. （３）前記セラミック焼結体の肉厚部に前記金属電極を
   形成する請求項（１）又は（２）に記載のセラミック電
   子部品の製造方法。
4. （４）前記セラミック成形体は金属酸化物を含むバリス
   タ成形体である請求項（２）に記載のセラミック電子部
   品の製造方法。
5. （５）前記金属酸化物は酸化アンチモンである請求項（
   ４）に記載のセラミック電子部品の製造方法。