JPH07220906A - Multifunction element - Google Patents
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- JPH07220906A JPH07220906A JP6011140A JP1114094A JPH07220906A JP H07220906 A JPH07220906 A JP H07220906A JP 6011140 A JP6011140 A JP 6011140A JP 1114094 A JP1114094 A JP 1114094A JP H07220906 A JPH07220906 A JP H07220906A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はバリスタ特性とコンデ
ンサ特性ならびに磁性特性を兼ね備えた複合機能素子に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-functional device having both varistor characteristics, capacitor characteristics and magnetic characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】ICなどの半導体デバイスは、静電気等
のトランジェントノイズにより、破壊されたり、誤動作
を起こすことがある。これらのノイズの防御方法はセッ
トや基板のグランドの設定、または基板内素子配列やバ
リスタやLCフィルターのようなノイズ吸収素子を用い
ている。2. Description of the Related Art A semiconductor device such as an IC may be destroyed or malfunction due to transient noise such as static electricity. As a method of preventing these noises, a set or a ground of the board is set, or an element array in the board or a noise absorbing element such as a varistor or an LC filter is used.
【0003】この中で、バリスタ等素子を用いる方法は
比較的に簡単であり、ノイズ対策としてよく行われる方
法である。これらノイズからの保護を目的とした場合、
バリスタ電圧はできるだけ回路電圧に近づける必要があ
り、低電圧化が望まれている。また、装置の小型化等に
より素子サイズが小さく、表面実装ができるチップ型の
部品が望まれている。Of these, the method of using an element such as a varistor is relatively simple and is often performed as a measure against noise. For the purpose of protection from these noises,
The varistor voltage needs to be as close to the circuit voltage as possible, and it is desired to reduce the voltage. Further, a chip-type component having a small element size and capable of surface mounting is desired due to miniaturization of the device.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】これらのことに対処し
た電子部品が特公昭58−23921号公報に記載され
ている。しかし、特公昭58−23921号公報に記載
された電子部品は制限電圧が、従来のバリスタと変わら
ず、回路保護にはさらなる電圧抑制能力が要求される。An electronic component which addresses these problems is disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-23921. However, the electronic component described in Japanese Patent Publication No. 58-23921 has the same limiting voltage as that of the conventional varistor, and further voltage suppression capability is required for circuit protection.
【0005】また、各種装置からノイズが発生しないよ
うに、あるいは各種装置にノイズが侵入しないように、
各機器の入出力部にフェライトチップやコンデンサを取
り付け、電磁ノイズ対策を施しているが、これらの部品
を付加することは、多くの部品を必要とするため、基板
面積を大きくし、工程の複雑化を招き、コストアップに
つながるという問題がある。Also, in order not to generate noise from various devices or to prevent noise from entering various devices,
Ferrite chips and capacitors are attached to the input / output parts of each device to prevent electromagnetic noise, but adding these parts requires many parts, increasing the board area and complicating the process. However, there is a problem in that it leads to cost increase.
【0006】そこで、バリスタ特性を有する半導体磁器
組成物と磁性磁器組成物を接合して一体化することによ
り、上記した問題を解消した複合機能素子を提供するこ
とができる。しかしながら、この複合機能素子は、異種
材料組成物を接合するため、これらの組成物の収縮や反
応を制御する必要がある。Therefore, a semiconductor device composition having a varistor characteristic and a magnetic ceramic composition are joined and integrated to provide a multi-functional device which solves the above-mentioned problems. However, since this composite functional element bonds different material compositions, it is necessary to control the shrinkage and reaction of these compositions.
【0007】この発明の目的は、半導体磁器組成物と磁
性磁器組成物を接合することにより起こる、層はがれや
デラミネーションやクラックを抑制し、これらを接合す
ることでフェライトチップとコンデンサを兼ねて一体化
した、電磁ノイズ対策用部品となる複合機能素子を提供
することにある。The object of the present invention is to suppress layer peeling, delamination and cracks caused by joining a semiconductor porcelain composition and a magnetic porcelain composition, and by joining them together, a ferrite chip and a capacitor are integrated. An object of the present invention is to provide a multi-functional element that is a reduced electromagnetic noise countermeasure component.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
バリスタ特性を有する半導体磁器と、磁性材料磁器を接
合し、一体焼結して得られる複合素子において、半導体
磁器部と磁性体磁器部がBi2O3およびガラス組成物を
含有している複合機能素子である。The invention according to claim 1 is
In a composite element obtained by joining a semiconductor porcelain having varistor characteristics and a magnetic material porcelain and integrally sintering, the semiconductor porcelain portion and the magnetic porcelain portion have a composite function containing Bi 2 O 3 and a glass composition. It is an element.
【0009】請求項2に係る発明は、ガラス組成物はホ
ウケイ酸亜鉛またはホウケイ酸ビスマスまたはホウケイ
酸鉛またはこれらの複合酸化物である。In a second aspect of the invention, the glass composition is zinc borosilicate, bismuth borosilicate, lead borosilicate or a composite oxide thereof.
【0010】請求項3に係る発明は、半導体磁器がZn
O系からなり、Bi2O3およびガラス組成物が10wt%
以下(ただし、0wt%を除く)含有されている複合機能
素子である。In the invention according to claim 3, the semiconductor porcelain is Zn
O-based, Bi 2 O 3 and glass composition 10 wt%
It is a compound functional element containing the following (excluding 0 wt%).
【0011】請求項4に係る発明は、磁性体磁器がニッ
ケル−亜鉛−鉄系フェライトからなり、Bi2O3および
ガラス組成物が10wt%以下(ただし、0wt%を除く)
含有されている複合機能素子である。In the invention according to claim 4, the magnetic porcelain is made of nickel-zinc-iron-based ferrite, and Bi 2 O 3 and the glass composition are 10 wt% or less (excluding 0 wt%).
It is a multi-functional element contained.
【0012】[0012]
【作用】Bi2O3およびガラス組成物を半導体磁器部あ
るいは磁性体磁器部に添加することで、これらの異種材
料組成物を接合する場合に発生する、層はがれ、デラミ
ネーションやクラック、磁器相互の反応を抑えることが
可能となる。By adding Bi 2 O 3 and the glass composition to the semiconductor porcelain portion or the magnetic porcelain portion, layer peeling, delamination, cracks, and porcelain mutual interference that occur when these different material compositions are joined It is possible to suppress the reaction of.
【0013】[0013]
[バリスタ材料の作成]原料として、純度99%以上の
ZnO,Bi2O3,CoCO3,MnO及びSb2O
3を、それぞれ、98モル%、0.5モル%、0.5モ
ル%、0.5モル%0.5モル%の割合いで秤量し、さ
らにガラス組成物を表1のような組成のものを用いて0
wt%〜15wt%の範囲で秤量して添加した。なお、Bi
2O3はwt%に換算して2.8wt%含有している。この原
料に純水を加えボールミルにより24時間混合して混合
物スラリーを得た。次に得られたスラリーを濾過乾燥
し、造粒した後800℃の温度で2時間仮焼した。[Preparation of Varistor Material] As raw materials, ZnO, Bi 2 O 3 , CoCO 3 , MnO and Sb 2 O having a purity of 99% or more are used.
3 was weighed in proportions of 98 mol%, 0.5 mol%, 0.5 mol%, 0.5 mol% and 0.5 mol%, respectively, and the glass composition having the composition shown in Table 1 was used. Using 0
It was weighed and added in the range of wt% to 15 wt%. Note that Bi
2 O 3 is contained in an amount of 2.8 wt% in terms of wt%. Pure water was added to this raw material and mixed by a ball mill for 24 hours to obtain a mixture slurry. Next, the obtained slurry was filtered, dried, granulated, and then calcined at a temperature of 800 ° C. for 2 hours.
【0014】[0014]
【表1】 [Table 1]
【0015】さらに、この仮焼物を粗粉砕した後、純水
を加え、ボールミルで微粉砕した。こうしてできたスラ
リーを濾過乾燥した後、有機バインダーと共に溶媒中に
分散してスラリーを得た。得られたスラリーからドクタ
ーブレード法により50μmの厚みのシートを作成し
た。このシートを打ち抜き、複数枚のグリーンシートを
得た。Further, the calcined product was coarsely crushed, pure water was added, and finely crushed with a ball mill. The slurry thus obtained was filtered and dried, and then dispersed in a solvent together with an organic binder to obtain a slurry. A sheet having a thickness of 50 μm was prepared from the obtained slurry by the doctor blade method. This sheet was punched out to obtain a plurality of green sheets.
【0016】[フェライト材料の作成]原料として、純
度99%以上のFe2O3、NiO、ZnOをそれぞれ4
7モル%、30モル%、23モル%の割合で秤量し、純
水を加えボールミルにより24時間混合して混合物スラ
リーを得た。次に得られたスラリーを濾過乾燥し、造粒
した後1100℃の温度で2時間仮焼した。[Preparation of Ferrite Material] Fe 2 O 3 , NiO and ZnO each having a purity of 99% or more are used as raw materials.
7 mol%, 30 mol% and 23 mol% were weighed, pure water was added and mixed by a ball mill for 24 hours to obtain a mixture slurry. The resulting slurry was filtered, dried, granulated, and then calcined at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours.
【0017】さらに、この仮焼物を粗粉砕した後、Bi
2O3を1.0wt%、ガラス組成物を表1のような組成で
0wt%〜15wt%添加し純水を加えボールミルで24時
間混合粉砕した。このスラリーを濾過乾燥した後、有機
バインダーと共に溶媒中に分散してスラリーを得た。得
られたスラリーからドクターブレード法により50μm
の厚みのシートを作成した。このシートを打ち抜き、複
数枚のグリーンシートを得た。Further, after roughly calcining the calcined product, Bi
2 O 3 was added in an amount of 1.0 wt%, a glass composition having a composition as shown in Table 1 was added in an amount of 0 wt% to 15 wt%, pure water was added, and the mixture was mixed and ground in a ball mill for 24 hours. After filtering and drying this slurry, it was dispersed in a solvent together with an organic binder to obtain a slurry. 50 μm from the obtained slurry by the doctor blade method
A sheet having a thickness of 1 was created. This sheet was punched out to obtain a plurality of green sheets.
【0018】[内部電極印刷・積層・焼成]図1に示す
ように、上記した工程で得られたバリスタシート1a、
1b、1cを準備するとともに、フェライトシート3
a、3bを準備した。そしてバリスタシート1bには導
電性ペーストによる金属パターン2aを印刷し、バリス
タシート1cには同様に金属パターン2bを印刷した。[Printing / Laminating / Baking of Internal Electrodes] As shown in FIG. 1, the varistor sheet 1a obtained in the above steps,
1b and 1c are prepared, and the ferrite sheet 3
a and 3b were prepared. The varistor sheet 1b was printed with a metal pattern 2a made of a conductive paste, and the varistor sheet 1c was similarly printed with a metal pattern 2b.
【0019】またフェライトシート3bには導電性ペー
ストによる金属パターン2cを印刷した。なお、導電性
ペーストには銀とパラジウムが7:3の割合からなるも
のを用いた。また、バリスタシート1a、フェライトシ
ート3aは金属パターンを形成していないダミーシート
である。導電性ペーストの印刷は、スクリーン印刷法に
より印刷した。On the ferrite sheet 3b, a metal pattern 2c made of a conductive paste was printed. The conductive paste used was silver and palladium in a ratio of 7: 3. The varistor sheet 1a and the ferrite sheet 3a are dummy sheets on which no metal pattern is formed. The conductive paste was printed by a screen printing method.
【0020】さらに、これらの印刷されたバリスタシー
ト1a、1b、1cとフェライトシート3a、3bを図
1に示すような順序で重ね、2t/cm2の圧力にて圧着し
た。こうしてできた圧着体を所定の大きさにカットし、
950℃で2時間焼成し複合機能素体を得た。図2は複
合機能素体4の積層断面図である。Further, these printed varistor sheets 1a, 1b, 1c and ferrite sheets 3a, 3b were stacked in the order shown in FIG. 1 and pressure-bonded at a pressure of 2 t / cm 2 . Cut the crimped body thus made into a predetermined size,
The composite functional element was obtained by firing at 950 ° C. for 2 hours. FIG. 2 is a laminated sectional view of the composite functional element body 4.
【0021】以上の方法によって形成された素体4の外
観を調べた結果、バリスタおよびフェライトに添加した
Bi2O3およびガラス組成物の添加量により、層はがれ
やデラミネーションが発生した。その結果を表2に示
す。表2の*印はこの発明の請求範囲外である。表2の
()内の数値はBi2O3量を含めた添加量である。表2
の○、×はそれぞれの試料の層はがれやデラミネーショ
ンの発生度合いを示している。表2の○は10個の試料
中層はがれやデラミネーションがないもの、×は10個
の試料中層はがれやデラミネーションが5個以上発生し
たものである。As a result of examining the appearance of the element body 4 formed by the above method, layer peeling and delamination occurred depending on the amounts of Bi 2 O 3 added to the varistor and ferrite and the glass composition. The results are shown in Table 2. The * mark in Table 2 is outside the scope of the claims of the present invention. The values in parentheses in Table 2 are addition amounts including the Bi 2 O 3 amount. Table 2
○ and × indicate the degree of occurrence of layer peeling and delamination of each sample. In Table 2, ◯ indicates that no peeling or delamination of 10 sample middle layers occurred, and x indicates that 5 or more peeling or delamination of 10 sample middle layers occurred.
【0022】[0022]
【表2】 [Table 2]
【0023】次に、層はがれやデラミネーションが発生
しなかった試料の素体に、図3に示すように、銀ペース
トを塗布し、800℃で10分間熱処理して、外部電極
5およびアース電極6を形成した。図3は複合機能素子
の斜視図である。Next, as shown in FIG. 3, a silver paste was applied to the sample body in which no layer peeling or delamination had occurred, and heat treatment was carried out at 800 ° C. for 10 minutes to form the external electrode 5 and the ground electrode. 6 was formed. FIG. 3 is a perspective view of the multifunctional device.
【0024】こうして得られた試料に付いて、バリスタ
電圧、非直線係数、静電容量、誘電損失、インダクタン
ス、インピーダンスを評価した。その試験方法を下記に
説明する。バリスタ電圧は直流電流1mAに対して得られ
る電圧を測定した。非直線係数は直流電流1mAに対して
得られる電圧(V1mA)と直流電流10mAに対して得ら
れる電圧(V10mA)から次式により得た。α=1/lo
g(V10mA/V1mA)の式から計算で得た。The samples thus obtained were evaluated for varistor voltage, non-linear coefficient, electrostatic capacity, dielectric loss, inductance and impedance. The test method will be described below. As the varistor voltage, the voltage obtained for a direct current of 1 mA was measured. The non-linear coefficient was obtained by the following formula from the voltage (V 1mA ) obtained for a direct current of 1 mA and the voltage (V 10 mA ) obtained for a direct current of 10 mA. α = 1 / lo
It was calculated from the formula of g (V 10mA / V 1mA ).
【0025】次に、静電容量および誘電損失を自動ブリ
ッジ式測定器を用いて周波数1MHz、1Vrms、25℃に
て測定した。インダクタンスは周波数1MHz、1Vrms、
25℃にて測定した。インピーダンスは周波数100MH
zの抵抗値である。これらの測定結果を表3に記す。表
3の*印はこの発明の請求範囲外である。また、**印
はデータに信頼性がないため数値を記載していない。Next, capacitance and dielectric loss were measured at a frequency of 1 MHz, 1 Vrms and 25 ° C. using an automatic bridge type measuring device. Inductance is frequency 1MHz, 1Vrms,
It was measured at 25 ° C. Impedance is frequency 100MH
is the resistance value of z. The results of these measurements are shown in Table 3. The mark * in Table 3 is outside the scope of the claims of the present invention. In addition, the numbers with ** are not shown because the data are not reliable.
【0026】[0026]
【表3】 [Table 3]
【0027】以上のようにBi2O3およびガラス組成物
を含有させることにより、低温での焼成が可能となり、
ガラス量をコントロールすることでバリスタとフェライ
トの収縮率を合わせることができる。また、Bi2O3お
よびガラス組成物を含有してもバリスタ特性やインダク
タンスに対してのガラスの影響は小さく問題のないもの
である。ただし、Bi2O3とガラスの添加量が10wt%
を越えるとインダクタンスが減少し、高周波インピーダ
ンスが減少する。By incorporating Bi 2 O 3 and the glass composition as described above, it becomes possible to perform firing at a low temperature,
The varistor and ferrite shrinkage can be matched by controlling the glass amount. Further, even if Bi 2 O 3 and the glass composition are contained, the influence of the glass on the varistor characteristics and the inductance is small and there is no problem. However, the addition amount of Bi 2 O 3 and glass is 10 wt%
When it exceeds, the inductance decreases and the high frequency impedance decreases.
【0028】この発明では、図1、図2に示すように、
フェライトシート3を1層、バリスタシート1a、1
b、1cをフェライトシート3a、3bの両側に3層ず
つ配した構造であるが、これはこの発明を説明するため
の必要最低限の積層数を示したものである。バリスタシ
ート1a、1b、1c、フェライトシート3a、3bの
積層数は図によらず任意である。また、積層方向も図に
示したものだけでなく、金属パターン2a、2b、2c
が他の金属パターン2a、2b、2cと接触しなけれ
ば、積層方向にこだわらない。In the present invention, as shown in FIG. 1 and FIG.
One layer of ferrite sheet 3, varistor sheet 1a, 1
This is a structure in which three layers b and 1c are arranged on both sides of the ferrite sheets 3a and 3b, and this shows the minimum number of layers necessary for explaining the present invention. The number of laminated varistor sheets 1a, 1b, 1c and ferrite sheets 3a, 3b is arbitrary regardless of the figure. Also, the stacking direction is not limited to that shown in the figure, and the metal patterns 2a, 2b, 2c
Does not stick to the stacking direction unless it contacts the other metal patterns 2a, 2b, 2c.
【0029】[0029]
【発明の効果】この発明により、バリスタとフェライト
を一体焼結しても、Bi2O3およびガラス組成物により
それぞれの組成物の反応や相互拡散が抑えられ、また、
層はがれやデラミネーションやクラックを防止でき、そ
れぞれが有する電気特性を損なうことなく複合機能を有
する素子ができる。さらに、バリスタとフェライトを複
合させることにより、トランジェントノイズ等の保護を
ふくめ電磁ノイズ対策用素子が可能となる。さらにま
た、一体焼結化することにより、より小型で安価な素子
が得られる。According to the present invention, even if the varistor and the ferrite are integrally sintered, the reaction and mutual diffusion of the respective compositions are suppressed by the Bi 2 O 3 and the glass composition.
Layer peeling, delamination, and cracks can be prevented, and an element having a composite function can be formed without impairing the electrical characteristics of each. Furthermore, by combining a varistor and a ferrite, it is possible to provide an electromagnetic noise countermeasure element that includes protection against transient noise and the like. Furthermore, by integrally sintering, a smaller and cheaper element can be obtained.
【図1】この発明の複合機能素子の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a composite function element of the present invention.
【図2】この発明の複合機能素体の積層断面図である。FIG. 2 is a laminated cross-sectional view of a composite functional element body of the present invention.
【図3】この発明の複合機能素子の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a multifunctional device according to the present invention.
1a、1b、1c バリスタシート 2a、2b、2c 金属パターン 3a、3b フェライトシート 4 複合機能素体 5 外部電極 6 アース電極 1a, 1b, 1c Varistor sheet 2a, 2b, 2c Metal pattern 3a, 3b Ferrite sheet 4 Complex functional element 5 External electrode 6 Earth electrode
Claims (4)
性材料磁器を接合し、一体焼結して得られる複合素子に
おいて、前記半導体磁器部と前記磁性体磁器部がBi2
O3およびガラス組成物を含有していることを特徴とす
る複合機能素子。1. In a composite element obtained by joining a semiconductor porcelain having varistor characteristics and a magnetic material porcelain and integrally sintering, the semiconductor porcelain part and the magnetic porcelain part are Bi 2
A multi-functional device comprising O 3 and a glass composition.
はホウケイ酸ビスマスまたはホウケイ酸鉛またはこれら
の複合酸化物であることを特徴とする請求項1記載の複
合機能素子。2. The multifunctional device according to claim 1, wherein the glass composition is zinc borosilicate, bismuth borosilicate, lead borosilicate or a composite oxide thereof.
i2O3およびガラス組成物が10wt%以下(ただし、0
wt%を除く)含有されていることを特徴とする請求項1
および2記載の複合機能素子。3. The semiconductor porcelain is made of ZnO, and B
i 2 O 3 and glass composition are 10 wt% or less (however, 0
(excluding wt%) is contained.
And the multi-functional device described in 2.
フェライトからなり、Bi2O3およびガラス組成物が1
0wt%以下(ただし、0wt%を除く)含有されているこ
とを特徴とする請求項1および2記載の複合機能素子。4. The magnetic porcelain is made of nickel-zinc-iron-based ferrite, and Bi 2 O 3 and the glass composition are 1
3. The multi-functional element according to claim 1, wherein the content is 0 wt% or less (excluding 0 wt%).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6011140A JPH07220906A (en) | 1994-02-02 | 1994-02-02 | Multifunction element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6011140A JPH07220906A (en) | 1994-02-02 | 1994-02-02 | Multifunction element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07220906A true JPH07220906A (en) | 1995-08-18 |
Family
ID=11769721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6011140A Pending JPH07220906A (en) | 1994-02-02 | 1994-02-02 | Multifunction element |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH07220906A (en) |
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- 1994-02-02 JP JP6011140A patent/JPH07220906A/en active Pending
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