JPH0945510A - 積層型電圧非直線抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形で信頼性を維持しながら、耐サージ電流
特性を向上できる積層型電圧非直線抵抗器を提供する。 【解決手段】 焼結後にバリスタ機能を有するものによ
りセラミックグリーンシート１を形成する。セラミック
グリーンシート１上に金属ペーストをスクリーン印刷
し、互いに直角を成す二辺から露出するように内部電極
６を形成する。内部電極６の他の二辺側にマージン部５
を設ける。マージン部５を設けない二辺を、外周辺まで
達して外部に露出する導出部６ａとし、導出部６ａの長
さを、セラミックグリーンシート１の幅及び長さ以下と
する。内部電極６の導出部６ａが交互に反対側になるよ
うにセラミックグリーンシート１を複数枚積層圧着し、
焼結して一体化して複数枚３を形成する。積層体３の側
面に銀ペーストを焼き付けることにより外部電極４を形
成し、導出部６ａに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧非直線抵抗器
に係り、特に、内部電極を積層した積層型の電圧非直線
抵抗器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バリスタと呼ばれる電圧非直線抵抗器
は、電圧が上昇すると抵抗が著しく減少して、流れる電
流が増大する素子であり、電話回線におけるクリック音
の吸収、インダクタンスを含む接点の保護（火花消
去）、電子・電気機器の内外部から発生するサージ電流
の吸収による機器や部品の保護、電圧変化の検出など広
く用いられている。このような電圧非直線抵抗器は、そ
の構成上の特徴からディスク型、積層型等の種類に分け
ることができるが、積層型はディスク型に比べて小形の
素子を構成しやすく、各種回路基板に表面実装すること
が可能である。このため、近年の電子機器に対する小形
化の要請に伴って、スペース効率の良い積層型の電圧非
直線抵抗器が広く普及している。

【０００３】このような積層型電圧非直線抵抗器のう
ち、従来から一般的に用いられているものの一例を、図
面に従って以下に説明する。即ち、図４に示すように、
交互に積層されたセラミックグリーンシート１及び内部
電極２によって積層体３が構成され、この積層体３の外
側面には外部電極４が設けられている。セラミックグリ
ーンシート１は、図５に示すように、焼結後にバリスタ
機能を発揮する炭化けい素（ＳｉＣ）等のバリスタ組成
材料を、長方形のシート状に形成したものである。ここ
で、バリスタ機能とは、電圧によって抵抗値が非直線的
に変化する機能をいう。

【０００４】内部電極２は、長方形状の導電性のシート
であり、その一辺は外部に露出した導出部２ａとなって
いる。この内部電極２における導出部２ａ以外の三辺の
周囲にはマージン部５が設けられているので、外部に露
出していない。そして、内部電極２とセラミックグリー
ンシート１とは、図４に示すように、導出部２ａが交互
に反対側になるように複数枚が積層して圧着され、焼結
により一体化されている。さらに、導出部２ａに外部電
極４が接続されることにより、内部電極２は電気的に並
列に接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電圧非直線
抵抗器の耐サージ電流特性の向上を図るためには、内部
電極２と外部電極４との接触面積を大きくする必要があ
り、この点においては、電極の接触面積が広いディスク
型電圧非直線抵抗器が有利である。これに対して、上記
の積層型電圧非直線抵抗器における内部電極２と外部電
極４との接触部分は、内部電極２の一辺側のみで接触距
離が短く、しかも線接触に近いので接触面積が小さい。
したがって、積層型の電圧非直線抵抗器の場合は耐サー
ジ電流特性をさらに向上させたい場合に不利である。例
えば、上記従来例においては、内部電極２と外部電極４
との接触部分の接触長（接触面積）の電流容量によって
決定される耐サージ電流の特性の律速は７５Ａ／ｍｍで
ある。

【０００６】これに対処するためには、内部電極２の積
層枚数を増やす方法と、内部電極２自体の幅を大きくし
て、外部電極３との総接触長さを長くする方法が考えら
れる。しかしながら、これらの方法には以下のような問
題点がある。

【０００７】即ち、内部電極２の積層枚数を増やした場
合には、マージン部５における内部電極２の厚みの分の
段差が、セラミックグリーンシート１の積層枚数に比例
して増大することになる。このため、セラミックグリー
ンシート１の積層圧着時において、内部電極２にかかる
圧力とマージン部５にかかる圧力との相違が著しくな
り、不良品の発生率が高くなる。また、焼結が均等に行
われにくくなるので、セラミックグリーンシート１の組
成物と内部電極２との間で積層剥離（デラミネーショ
ン）が発生しやすく、耐湿特性の劣化を引き起こす可能
性がある。さらに、積層数の増加は、製造コストの上昇
につながる。

【０００８】また、内部電極２自体の幅を大きくした場
合には、これに対応させて従来と同じ面積のマージン部
５を確保するために、セラミックグリーンシート１も大
きくする必要がある。しかし、セラミックグリーンシー
ト１を大型化すると、小形化可能であるという積層型電
圧非直線抵抗器の利点が失われることになる。これに対
処するため、内部電極２のみを大型化させてセラミック
グリーンシート１を大形化しないとマージン部５として
確保できる面積が小さくなるが、マージン部５が小さい
と耐湿特性劣化を引き起こす要因となる。

【０００９】本発明の積層型電圧非直線抵抗器は、以上
のような従来技術の課題を解決するために提案されたも
のであり、その目的は、小形で信頼性を維持しながら、
耐サージ電流特性を向上できる積層型電圧非直線抵抗器
を提案することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記のような従来技術の
問題点を解決するために、請求項１記載の発明は、バリ
スタ機能を有するバリスタ組成材料内に複数の内部電極
が積層された積層体と、前記内部電極における端部であ
って前記積層体から交互に露出した導出部と、前記導出
部に接続された外部電極とを有し、前記内部電極の露出
していない側の端部と前記外部電極との間にマージン部
を設けた積層型電圧非直線抵抗器において、前記内部電
極が長方形のシート状に形成され、前記内部電極におけ
る二組の互いに直角を成す二辺のうち、いずれか一方の
組の二辺側が、前記導出部であることを特徴とする。

【００１１】以上のような請求項１記載の発明において
は、導出部は、長方形状の内部電極における互いに直角
を成す二組の二辺であるため、内部電極と外部電極との
接触長さが長く、接触面積を十分に確保できる。従っ
て、積層枚数を増やすことなく耐サージ電流特性が向上
する。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の積
層型電圧非直線抵抗器において、前記内部電極は、シー
ト状に成形された前記バリスタ組成材料上にスクリーン
印刷された金属ペーストであり、前記積層体は、前記バ
リスタ組成材料を複数枚積層し、焼結することにより一
体化されたものであることを特徴とする。

【００１３】以上のような請求項２記載の発明において
は、内部電極と予め一体化したシート状のバリスタ組成
材料を、複数枚積層し焼結することにより積層体が形成
されるので、内部電極の積層数の調節が容易になされ
る。従って、製造効率が良く、特性を決定しやすくな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１〜２記載の本発明に対応
する一つの実施の形態を、図面に従って以下に説明す
る。なお、従来例と同様の部材は同一の符号を付す。

【００１５】（１）実施の形態の構成 本実施の形態の構成を以下に説明する。図１に示すよう
に、セラミックグリーンシート１及び内部電極６が積層
された積層体３は、断面図は図４に示す従来例とほぼ同
様となるが、その構成は以下のような特徴を有してい
る。

【００１６】まず、セラミックグリーンシート１は次の
ように形成されている。すなわち、原料としては、焼結
後にバリスタ機能を有するものが用いられている。この
原料は、酸化亜鉛を主成分とし、添加剤として酸化ビス
マスとその他に酸化コバルト、酸化マンガン、酸化チタ
ン、酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化アル
ミニウム、酸化チタン、酸化アンモニウム、酸化バリウ
ム、酸化けい素、酸化ほう素などの中から２種類又は３
種類以上を加えたものである。これらの原料はボールミ
ルで混合され、乾燥後６００℃〜９５０℃で仮焼され
る。仮焼された原料は粉砕され、有機バインダーと共に
溶媒中に分散させることによりスラリー状となる。この
スラリー状となったものが、ドクターブレード法によっ
て厚さが２０μｍ〜１００μｍ程度の均一な長方形状シ
ートに形成される。このように形成されたシートがセラ
ミックグリーンシート１として用いられている。

【００１７】そして、以上のようなセラミックグリーン
シート１の一表面に、金、白金、パラジウム、銀、銅、
ニッケル、又はこれらの内の２つ以上の合金からなる金
属ペーストがスクリーン印刷されることにより、内部電
極６が形成されている。この内部電極６は、セラミック
グリーンシート１の全面に形成されているのではなく、
図１に示すように、互いに直角を成す二辺が露出するよ
うに形成されている。つまり、内部電極６の二組の互い
に直角を成す二辺のうちの一方の組の二辺は、セラミッ
クグリーンシート１の外周辺にまで達して外部に露出す
る導出部６ａとなるように形成されている。そして、内
部電極６の他方の二辺側にはマージン部５が設けられ、
当該二辺側は外部に露出していない。このようにマージ
ン部５が設けられている結果、露出した導出部６ａの長
さはセラミックグリーンシート１の幅以下又はセラミッ
クグリーンシート１の長さ以下となるように形成され、
且つ、外部電極４に覆われる長さ以下に形成されてい
る。

【００１８】次に、以上のように内部電極６が形成され
たセラミックグリーンシート１によって、積層体３は以
下のように形成されている。すなわち、図２、図４に示
すように、内部電極６の導出部６ａが交互に反対側にな
るようにセラミックグリーンシート１が複数枚積層圧着
され、その後、９００℃〜１０２５℃で５〜８時間焼結
することにより一体化される。そして、外部電極４は、
積層体３から露出した導出部６ａの両脇側面に銀ペース
トを塗布し、４５０℃〜８５０℃で焼き付けることによ
って形成され、内部電極６に接続されている。

【００１９】（２）実施の形態の作用 以上のような構成を有する本実施の形態の作用は、以下
の通りである。即ち、内部電極６における導出部６ａは
互いに直角を成す二辺であり、この導出部６ａが外部電
極４と接触しているため、内部電極６と外部電極４との
接触距離が従来例に比べて長い。従って、本実施の形態
においては外部電極４と内部電極６との接触面積を十分
に確保することができる。

【００２０】また、内部電極６の面積と外部電極４の面
積とを従来例とほぼ同様にすれば、マージン部５の大き
さも従来例とほぼ同様に確保することができる。

【００２１】（３）実施の形態の効果 以上のような本実施の形態の効果は、以下の通りであ
る。すなわち、外部電極４と内部電極６との接触面積を
十分に確保することができるので、積層枚数を増やすこ
となく耐サージ電流特性を向上させることができ、積層
剥離（デラミネーション）の防止、小形化に有利であ
る。

【００２２】また、マージン部５の大きさを従来例とほ
ぼ同様に確保することができるので、耐湿特性劣化を引
き起こすこともない。

【００２３】さらに、内部電極６と予め一体化させたセ
ラミックグリーンシート１は、その積層数を調節するこ
とによって製品の特性を容易に決定することができる。
従って、製造しやすく、製品のばらつきを少なくするこ
とができるので、製造効率が良い。

【００２４】（４）その他の実施の形態 本発明は、以上のような実施の形態に限定されるもので
はなく、各部材の形状、大きさ等は適宜変更可能であ
る。例えば、セラミックグリーンシート１の原料として
の添加剤は、上述の酸化コバルト等の中から自由に選択
して組み合わせることができる。また、内部電極６に用
いられる金属ペーストは、上述の金、白金等の中から自
由に選択して組み合わせた合金を用いることができる。

【００２５】また、製造過程も上記実施の形態に示した
ものに限定されるものではなく、本発明と同様の構成を
有するものであればどのように製造されたものであって
もよい。

【００２６】

【実施例】次に、従来の積層型電圧非直線抵抗器の一例
と、本発明による積層型電圧非直線抵抗器の一実施例と
の特性比較実験データを、図３の表に従って以下に説明
する。

【００２７】まず、実験の対象とした本発明の実施例Ｐ
は、以下のような条件で製造されたものである。即ち、
セラミックグリーンシート１を形成するスラリーは、Ｚ
ｎＯ（９５．５モル％）、ＣｏＯ（１モル％）、ＭｎＯ
（１モル％）、Ｃｒ₂ Ｏ₃ （１モル％）、Ｓｂ₂ Ｏ
₃ （１モル％）、Ｂｉ₂ Ｏ₃ （０．５モル％）の組成比
からなる。内部電極６としては銀パラジウム合金を用
い、積層体３は上述の実施例と同様に、セラミックグリ
ーンシート１を積層することにより形成されたものであ
る。

【００２８】一方、実験の比較対象とした従来例Ｑは、
以下のような条件で製造されたものである。即ち、端部
から露出した導出部２ａの幅が、内部電極２の一辺の幅
と同じ１．６ｍｍである点を除き、セラミックグリーン
シート１の組成比、内部電極２の材料及びセラミックグ
リーンシート１の積層枚数などは、実施例Ｐと同一であ
る。

【００２９】以上のような実施例Ｐと従来例Ｑを対象と
する本実験は、実施例Ｐ及び従来例Ｑのサージ電流耐量
限界値を調べたものであり、その条件は以下の通りであ
る。即ち、標準衝撃電流波形である（８／２０μｓ）の
サージ電流を、５０Ａから１０Ａずつのステップアップ
にて印加し、破壊された製品が現れた時点のサージ電流
をサージ電流耐量限界とした。なお、実施例Ｐ及び従来
例Ｑ共に１０００個ずつの製品を用いた。

【００３０】この実験の結果は、表１に示すように、実
施例Ｐの製品は１８０Ａにて破壊が現れたのに対して、
従来例Ｑの製品は１２０Ａにて破壊が現れた。従って、
実施例Ｐは、従来例Ｑよりも耐サージ電流特性が優れて
いることとなる。

【００３１】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、内部電極
を互いに直角を成す二辺から露出させることにより外部
電極４と接触させるという単純な構成によって、小型で
信頼性を維持しながら、耐サージ電流特性を向上できる
という優れた積層型電圧非直線抵抗器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層型電圧非直線抵抗器の一つの実施
の形態における内部電極を形成したセラミックグリーン
シートを示す斜視図である。

【図２】図１の実施の形態における積層体を示す分解斜
視図である。

【図３】積層型電圧非直線抵抗器の従来例と本発明の一
実施例との耐サージ電流特性を比較した実験データを示
す表図である。

【図４】一般的な積層型電圧非直線抵抗器を示す側面断
面図である。

【図５】従来の積層型電圧非直線抵抗器の一例における
内部電極を形成したセラミックグリーンシートを示す斜
視図である。

【符号の説明】

１…セラミックグリーンシート ２…内部電極 ２ａ…導出部 ３…積層体 ４…外部電極 ５…マージン部 ６…内部電極 ６ａ…導出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バリスタ機能を有するバリスタ組成材料
   内に複数の内部電極が積層された積層体と、前記内部電
   極における端部であって前記積層体から交互に露出した
   導出部と、前記導出部に接続された外部電極とを有し、
   前記内部電極の露出していない側の端部と前記外部電極
   との間にマージン部を設けた積層型電圧非直線抵抗器に
   おいて、 前記内部電極が長方形のシート状に形成され、 前記内部電極における二組の互いに直角を成す二辺のう
   ち、いずれか一方の組の二辺側が、前記導出部であるこ
   とを特徴とする積層型電圧非直線抵抗器。
2. 【請求項２】 前記内部電極は、シート状に成形された
   前記バリスタ組成材料上にスクリーン印刷された金属ペ
   ーストであり、 前記積層体は、前記バリスタ組成材料を複数枚積層し、
   焼結することにより一体化されたものであることを特徴
   とする請求項１記載の積層型電圧非直線抵抗器。