JPH04306803A - 積層型バリスタ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧非直線抵抗体とし
て機能する積層型バリスタに関し、特に焼結体の外表面
部分にガラス膜をコーティングした場合にも外部電極の
接合強度を向上でき、品質に対する信頼性を向上できる
ようにした構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信機等に採用される電子機器の
分野においては、小型化，ＩＣ化，集積化が急速に進ん
でおり、これに伴ってバリスタにおいても実装密度を向
上するための超小型化，あるいは低電圧化の要求が高ま
っている。このような要求に対応するものとして、従来
、積層型バリスタが提案されている（例えば、特公昭５
８−２３９２１号公報参照）　。この積層型バリスタは
、半導体セラミックス層と内部電極とを交互に積層する
とともに、この積層体の両端面に上記内部電極の一端面
を露出させ、該両端面に上記内部電極の一端面に接続さ
れる外部電極を形成して構成されている。この積層型バ
リスタによれば、半導体セラミックスの結晶粒子を巨大
に成長させることなく内部電極間の粒界数を減少させる
ことができ、動作電圧の低電圧化に対応できる。また、
上記公報の積層型バリスタの改良型として、上記内部電
極間のセラミックス層に外部電極に接続されない非接続
内部電極を内蔵した構造のものが提案されている（特願
平１−３０２４９６　号参照）　。この積層型バリスタ
では、上記内部電極，及び非接続内部電極間に挟まれた
セラミックスの粒界数を２以下としたことから、上述の
従来公報に比べてバリスタ電圧のばらつきを低減でき、
さらにバリスタ電圧が低電圧でありながらサージ耐量を
向上できる。ところで、上記各積層型バリスタは、酸化
亜鉛を主成分とする半導体セラミックス層を高温焼成し
てなる焼結体から構成されていることから、半田付け時
のフラックスや還元性雰囲気等により上記焼結体の表面
が還元され易く、その結果漏れ電流が増大するという問
題がある。このような漏れ電流を低減するために、従来
、上記焼結体の表面にガラス膜をコーティングすること
が提案されている。これは、焼結体とガラス粉末とを耐
熱性容器内に収容し、この容器を回転させながら上記ガ
ラス粉末の軟化点以上の温度に加熱処理することによっ
て、上記ガラス粉末を焼結体の表面部分に付着させるも
のである。このガラス膜により湿度等に対する耐環境性
を向上でき、半田付け時のフラックスや還元性雰囲気等
による漏れ電流を抑制でき、さらにはサージ耐量を向上
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の焼結体の表面部分にガラス膜をコーティングしてな
る積層型バリスタでは、該焼結体のガラス膜に外部電極
を焼き付けて形成する場合、外部電極の接合強度が低く
、場合によっては電極が剥離するおそれがあり、品質に
対する信頼性が低いという問題点がある。

【０００４】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、焼結体の表面部分にガラス膜をコーティングし
た場合にも外部電極の接合強度を向上でき、品質に対す
る信頼性を向上できる積層型バリスタを提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、半導体
セラミックス層と内部電極とを、該内部電極の一端面の
みが上記セラミックス層の端縁に露出するよう交互に積
層し、該積層体の両端面に上記内部電極の一端面が接続
される外部電極を形成してなる積層型バリスタにおいて
、上記外部電極に０．１　〜１０重量％の酸化亜鉛を含
む高融点金属材料を用いたことを特徴としている。ここ
で、上記酸化亜鉛の添加量を限定した理由は、この添加
量が０．１　重量％未満では接合強度の向上効果がそれ
ほど得られないからであり、また１０重量％を越えると
焼結体との接合強度が逆に低下するからである。また、
上記高融点金属材料には、Ａｇ，Ｐｄ，及びＰｔが採用
でき、これらから選ばれた少なくとも一種類以上の金属
に上記酸化亜鉛を添加することとなる。

【０００６】

【作用】本発明に係る積層型バリスタによれば、外部電
極に０．１　〜１０重量％の酸化亜鉛を含む金属材料を
使用したので、焼結体の表面にガラス膜をコーティング
した場合は、上記外部電極を焼き付ける際にガラス膜の
一部が酸化亜鉛に吸収されることとなり、従ってガラス
膜を有する場合にも外部電極の接合強度を向上でき、ひ
いては品質に対する信頼性を向上できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明する
。図１及び図２は本発明の一実施例による積層型バリス
タを説明するための図である。図において、１は本実施
例の積層型バリスタである。このバリスタ１は直方体状
のもので、酸化亜鉛を主成分とする半導体セラミックス
層２と白金からなる内部電極３とを交互に積層し、該積
層体を一体焼成して焼結体４を形成して構成されている
。上記各内部電極３の一端面３ａは焼結体４の左，　右
端面４ａ，４ｂに交互に導出されており、他の端面はセ
ラミックス層２の内側に位置して焼結体４内に封入され
ている。また上記焼結体４の上，下面にはダミーとして
のセラミックス層７が配設されている。

【０００８】また、上記焼結体４の外表面部分にはガラ
ス膜６がコーティングされており、このガラス膜６は上
記焼結体４とガラス粉末とを耐熱性容器内に収容し、こ
の容器を回転しながら上記ガラス粉末の軟化点以上の温
度に加熱処理することによって形成されたものである。

【０００９】さらに、上記焼結体４の左，　右端面には
Ａｇ／Ｐｄからなる外部電極５が形成されており、該外
部電極５は上記各内部電極３の一端面３ａに電気的に接
続されている。そして、上記外部電極５には酸化亜鉛が
含有されており、該酸化亜鉛の添加量は０．１　〜１０
重量％となっている。これにより外部電極５は上記ガラ
ス膜６のガラス成分の一部を吸収した状態で焼結体４に
接合されている。

【００１０】次に、本実施例の積層型バリスタ１の製造
方法について説明する。まず、主成分材料である酸化亜
鉛に対して、酸化プラセオジウム，酸化コバルト，酸化
マグネシウム，酸化クロム，炭酸カリウムを、それぞれ
プラセオジウム，コバルト，マグネシウム，クロム，カ
リウムに換算して０．５　ｗｔ％，２．０ｗｔ％，０．
１ｗｔ％，０．１ｗｔ％，０．１ｗｔ％の組成比率とな
るよう秤量して原料を作成する。次いで、上記原料をイ
オン交換水を用いて２４時間混合し、この後ろ過して乾
燥させ、これを８００　℃で２時間仮焼成する。この仮
焼結体を再びボールミルで充分粉砕した後、これに有機
バインダを混合してドクターブレード法により厚さ２０
μｍ　程度のグリーンシートを形成し、このグリーンシ
ートを矩形状に切断して多数のセラミックス層２を形成
する。次に、白金にビヒクルを混合してなる電極ペース
トを作成し、該ペーストを上記セラミックス層２の上面
に印刷して内部電極３を形成する。この場合、内部電極
３の一端面３ａのみがセラミックス層２の外縁まで延び
、他の端面は内側に位置するようにする。次に、図２に
示すように、上記セラミックス層２と内部電極３とが交
互に重なり、かつ各内部電極３の一端面３ａがセラミッ
クス層２の両外縁に交互に位置するよう積層し、さらに
これの上面，下面にセラミックス層７を重ねる。次いで
これの積層方向に２ｔｏｎ／ｃｍ２　の圧力を加えて積
層体を形成し、この積層体を空気中にて１２００℃で２
時間焼成して焼結体４を得る。次に、外径５０ｍｍφ，
　内径４０ｍｍφ，　深さ４０ｍｍのアルミナ磁器ポッ
ト内に、上記焼結体４を収容するとともに、所定量のガ
ラス粉末を添加する。そして上記ポットを２０ｒｐｍ　
で回転させながら、上記ガラス粉末の融点以上の７００
　℃に加熱し、１０分間熱処理を行う。するとガラス粉
末が焼結体４の表面部分に付着し、これにより焼結体４
の外表面部分に厚さ２μｍ　程度のガラス膜６が形成さ
れる。一方、酸化亜鉛粉末を４００　メッシュのふるい
に通し、このふるいにかけた０．１〜１０重量％の酸化
亜鉛粉末にＡｇ／Ｐｄを７：３の割合で配合して混合し
、これに５０重量％のワニスを加えて外部電極用ペース
トを作成する。次に、このペーストを上記焼結体４の両
端面４ａ，４ｂに塗布し、この後８００　℃に加熱して
焼き付けて外部電極５を形成する。すると、この焼き付
け時にガラス膜６中のガラス成分の一部が外部電極５の
酸化亜鉛に吸収され、この状態で該外部電極５に内部電
極３の一端面３ａが接続される。これにより本実施例の
積層型バリスタ１が製造される。

【００１１】このように本実施例によれば、外部電極５
に０．１　〜１０重量％の酸化亜鉛を含むＡｇ／Ｐｄ金
属を使用したので、ガラス膜６中のガラス成分の一部は
上記外部電極５の酸化亜鉛に吸収され、この状態で接合
し、内部電極３との導通が得られる。その結果、外部電
極５の接合強度を向上でき、外部電極５の剥離を防止し
て品質に対する信頼性を向上できる。また、本実施例で
は、焼結体４の表面部分はガラス膜６で覆われているこ
とから、湿度等に対する耐環境性を向上でき、半田付け
時のフラックスや還元性雰囲気等による漏れ電流を抑制
できる。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１は、上記製造方法により得られた積層
型バリスタ１　の接合強度を測定した実験結果を示す。 この実験では、Ａｇ，Ａｇ／Ｐｄ，Ｐｔ　からなる各金
属材料に、酸化亜鉛を０．０１〜２０ｗｔ％の範囲で変
化させて添加した場合の接合強度Ｋｇ／ｍｍ２を測定し
た。また、比較するために酸化亜鉛を添加していない従
来の積層型バリスタにもついても同様の測定を行った。 表からも明らかなように、従来試料の場合は、いずれも
接合強度が０．９　〜１．１Ｋｇ／ｍｍ２　と低く剥離
し易い状態となっている。また、酸化亜鉛の添加量を０
．０１ｗｔ％とした比較試料の場合は、従来試料より強
度が若干向上しているものの不充分である。これに対し
て酸化亜鉛の添加量を０．１　〜１０ｗｔ％の範囲内と
した本実施例試料の場合は、接合強度が３．７　〜５．
２Ｋｇ／ｍｍ２　と大幅に向上していることがわかる。 一方、酸化亜鉛の添加量を２０ｗｔ％とした比較試料の
場合は、逆に強度が低下しており、この結果からも酸化
亜鉛の添加量は０．１　〜１０ｗｔ％の範囲内が望まし
い。

【００１４】なお、上記実施例では、半導体セラミック
ス層と内部電極との積層体を例にとって説明したが、本
発明は上記内部電極間に外部電極に接続されない非接続
内部電極を配設してなる構造のものにも適用できる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明に係る積層型バリス
タによれば、外部電極に０．１　〜１０重量％の酸化亜
鉛を添加したので、外部電極の接合強度を向上でき、品
質に対する信頼性を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による積層型バリスタを説明
するための断面図である。

【図２】上記実施例の積層型バリスタの製造方法を説明
するための分解斜視図である。

【符号の説明】

１　　積層型バリスタ ２　　半導体セラミックス層 ３　　内部電極 ３ａ　　内部電極の一端面 ４　　焼結体（積層体） ５　　外部電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体セラミックス層と内部電極とを
   、該内部電極の一端面のみが上記セラミックス層の端縁
   に露出するよう交互に積層し、該積層体の両端面に上記
   内部電極の一端面が接続される外部電極を形成してなる
   積層型バリスタにおいて、上記外部電極が、酸化亜鉛を
   ０．１　〜１０重量％含有してなる高融点金属材料から
   構成されていることを特徴とする積層型バリスタ。