JPS58101403A - Method of producing thin film varistor - Google Patents

Method of producing thin film varistor

Info

Publication number
JPS58101403A
JPS58101403A JP56200439A JP20043981A JPS58101403A JP S58101403 A JPS58101403 A JP S58101403A JP 56200439 A JP56200439 A JP 56200439A JP 20043981 A JP20043981 A JP 20043981A JP S58101403 A JPS58101403 A JP S58101403A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
varistor
film
zno
thin film
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP56200439A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6231802B2 (en
Inventor
陽之 江口
江田 和生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP56200439A priority Critical patent/JPS58101403A/en
Publication of JPS58101403A publication Critical patent/JPS58101403A/en
Publication of JPS6231802B2 publication Critical patent/JPS6231802B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超不型で、機器の小型化および軽量化に適した
バリスタの製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a varistor that is extremely compact and suitable for reducing the size and weight of equipment.

印加する電圧を上げていくにしたがって、急激に抵抗の
減少する素子は、一般にバリスタと呼ばれる。従来バリ
スタとして、ZnOと微量のBi2O3などの金属酸化
物から成るZnOバリスタが知られている。ZnOバリ
スタはZnO粉体に0.1〜数モル’17) Bt20
3. Co2O3,MnO2,5b203fx トを添
加した粉体を成型し、1260°C前後の空気中で焼結
することによって得られる。このようにしで得られたZ
nOバリスタは、厚みを変えることによって立上り電圧
を制御することができる。また、電圧間−電流(I)特
性を、 ■ I=()a  C:定数 として近似した場合のα(電圧非直線指数)が30〜6
0程度のものが得られ、非オーム性もきわめて優れてい
る。しかしながらこの方法では、小型で特性の良いもの
が得られにくいという難点がある。ZnOバリスタの非
オーム性は、ZnO粒子の粒界の障壁に起因しており、
したがって立上り電圧は電極間に直列に接続された粒界
の数、換言すれば、素子の厚みに比例する。したがって
希望とする立上り電圧を有するバリスタを得るには自動
的に素子の厚みがきまってしまう。通常得られる素子の
立上り電圧は1mIあたり100〜200vそあり、し
たがって多くの民生用の用途では、厚み1m11前後の
焼結体が必要とされる。近年は電子部品の小型、高密度
化が進み、その技術を利用して各種軽量小型の民生用電
子機器が開発され、それらには多くの半導体IC,LS
Iが使用され、これらの異常過電圧(サージ)からの保
護が重要な課題となっている。これらの用途に対し、前
述のZnOバリスタは立上り電圧と形状の大きさのため
に不適当である。したがって、これらの超小型回路に適
した、超小型のサージ保護素子が必要とされている。本
発明はこのような状況に基づきなされたもので、これら
′の超小型回路への応用に適した超小型薄膜バリスタを
得るための製造方法を提供するものであり、以下にその
一実施例を詳細に説明する。
An element whose resistance rapidly decreases as the applied voltage increases is generally called a varistor. As a conventional varistor, a ZnO varistor made of ZnO and a trace amount of metal oxide such as Bi2O3 is known. ZnO varistor contains 0.1 to several moles of ZnO powder'17) Bt20
3. It is obtained by molding powder to which Co2O3, MnO2, and 5b203fx are added and sintering it in air at around 1260°C. Z obtained in this way
The rise voltage of the nO varistor can be controlled by changing the thickness. In addition, when the voltage-current (I) characteristic is approximated as ■ I=()a C: constant, α (voltage nonlinear index) is 30 to 6.
A value of about 0 was obtained, and the non-ohmic property was also extremely excellent. However, this method has the disadvantage that it is difficult to obtain a small size and good characteristics. The non-ohmic nature of ZnO varistors is due to the grain boundary barriers of ZnO particles.
Therefore, the rising voltage is proportional to the number of grain boundaries connected in series between the electrodes, in other words, to the thickness of the device. Therefore, in order to obtain a varistor having a desired rise voltage, the thickness of the element is automatically determined. The rise voltage of normally obtained devices is 100 to 200 V per 1 mI, and therefore, in many consumer applications, a sintered body with a thickness of about 1 m11 is required. In recent years, electronic components have become smaller and more dense, and various lightweight and compact consumer electronic devices have been developed using this technology.
protection from these abnormal overvoltages (surges) has become an important issue. For these applications, the aforementioned ZnO varistors are unsuitable due to their rise voltage and feature size. Therefore, there is a need for a micro-sized surge protection element suitable for these micro-circuits. The present invention was made based on these circumstances, and provides a manufacturing method for obtaining an ultra-small thin film varistor suitable for application to these ultra-small circuits. Explain in detail.

〈実施例1〉 第1図において、石英ガラス基板1を1×1σ7Tor
nの高真空にできる排気部を有する気密槽内の金属電極
上に装着し、これに対向して酸化亜鉛(ZnO)とバリ
スタとして有効′な添加物から成る組成物焼結体(Zn
Oバリスタ焼結体)と、酸化バリウム(Bad)から成
る酸化物粉体をそれぞれの電極(ターゲット)に装着し
た。この気密槽内にアルゴンガスを微量の雰囲気ガスと
して満たし、気密槽内を2X1σ2Torrの圧力に設
定した後、両電極間に高周波スパッタ電力200Wを印
加して放電させた。この方法は、放電によって分離した
ガスの分子の衝突によりターゲットの原材料物質がスパ
ッタリング蒸発し、基板上に膜として形成できるもので
、いわゆる高周波スパッタリング法である。この方法を
用いてBaO膜2を厚み2000A。
<Example 1> In FIG. 1, the quartz glass substrate 1 is heated to 1×1σ7 Tor.
A sintered body of a composition (ZnO) consisting of zinc oxide (ZnO) and an additive effective as a varistor is mounted on a metal electrode in an airtight tank having an exhaust part that can be made into a high vacuum of n.
Oxide powder consisting of O varistor sintered body) and barium oxide (Bad) was attached to each electrode (target). This airtight tank was filled with argon gas as a trace amount of atmospheric gas, and the pressure inside the airtight tank was set to 2×1σ2 Torr, and then a high frequency sputtering power of 200 W was applied between both electrodes to cause discharge. This method is a so-called high-frequency sputtering method in which the source material of the target is sputtered and evaporated by the collision of gas molecules separated by electric discharge to form a film on the substrate. Using this method, the BaO film 2 was formed to a thickness of 2000 Å.

さらにこの上にZnOバリスタ組成物!Isとして厚み
6μm付着させて積層した。その後、気密槽内から取り
出してso’cの水中に浸漬し、BaOを溶して石英ガ
ラス基板1とZnOバリスタ組成物膜3を分離させ、Z
nOバリスタ膜3だけを取り出して1200°Cの空気
中で1時間焼成し、薄膜バリスタ焼結体とした。また第
2図のように薄膜バリスタ焼結体4の両面に真空蒸着法
で厚み2000人のAPを形成し電極6とした。この電
極間で電圧(ト)−電流(I)特性を調べてみると立上
り電圧約6V、aがB0程度のものが得られ、V−I特
性に方向性を持たない、いわゆる対称型バリスタであっ
た。
Furthermore, ZnO barista composition is added on top of this! Is was deposited to a thickness of 6 μm and laminated. Thereafter, it is taken out from the airtight tank and immersed in SO'C water to dissolve BaO and separate the quartz glass substrate 1 and the ZnO varistor composition film 3.
Only the nO varistor film 3 was taken out and fired in air at 1200°C for 1 hour to obtain a thin film varistor sintered body. Further, as shown in FIG. 2, an AP with a thickness of 2000 mm was formed on both sides of the thin film varistor sintered body 4 by vacuum evaporation to form an electrode 6. When we examine the voltage (g) - current (I) characteristics between these electrodes, we find that the rising voltage is approximately 6V and a is approximately B0, indicating that it is a so-called symmetrical varistor with no directionality in the V-I characteristics. there were.

上記の実施例は基板とZnOバリスタ組成物膜とを分離
して、このZnOバリスタ組成物膜を焼成し、単体の薄
膜バリスタを得た。この方法以外に薄膜バリスタを得る
方法として基板上に焼成工程の高温に耐え得る電極(た
とえば、Au、Ptなど)を設け、この上にZnOバリ
スタ組成物膜を形成して、基板とともに焼成する方法や
、基板上に直接、ZnOバリスタ組成物膜を形成し、そ
のまま、焼成する方法がある。しかし、これらのいずれ
の方法においても基板や電極とZnOバリスタ組成物膜
の熱膨張係数の差によって焼成時の温度でZnOバリス
タ組成物膜が剥離1発泡、クラックを生じていた。
In the above example, the substrate and the ZnO varistor composition film were separated and the ZnO varistor composition film was fired to obtain a single thin film varistor. In addition to this method, a method for obtaining a thin film varistor is to provide an electrode (for example, Au, Pt, etc.) that can withstand the high temperature of the firing process on a substrate, form a ZnO varistor composition film on this, and then fire it together with the substrate. Alternatively, there is a method of forming a ZnO varistor composition film directly on a substrate and firing it as it is. However, in any of these methods, the ZnO varistor composition film peeled off, foamed, and cracked at the firing temperature due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate or electrode and the ZnO varistor composition film.

また、スパッタリングで得たZnOバリスタ組成物膜は
電極および基板との密着性が良いため、焼成温度で反応
を起しやすく、その結果としてV−I特性が不安定で歩
留シの悪いものであった。本発明はこれらの問題を解決
するためにスパッタリングで得たZnOバリスタ組成物
膜だけを取り出して1200″Cで焼成することによっ
てZnOが結晶化して粒子となり粒界にB12o3など
の添加物が析出して障壁を形成し、これによって安定性
に優れた非オーム性を有する薄膜バリスタを製造できる
ようになった。ところで、スパッタリングにより形成し
たアモルファス状態のZnOバリスタ組成物膜が結晶化
して粒界に障壁が形成される温度は800°Cであった
。したがって、この温度以下で焼成したものは優れた非
オーム性を得ることはできなかった。また、本実施例に
よって得られた薄膜バリスタ焼結体は、発泡、剥離がな
く、V−I特性も安定である。しかもチップ化して高密
度実装回路に容易に組み込むことかでき、機器の小型軽
量に大きく貢献するものである。
In addition, since the ZnO varistor composition film obtained by sputtering has good adhesion to the electrode and substrate, it tends to react at the firing temperature, resulting in unstable V-I characteristics and poor yield. there were. In order to solve these problems, the present invention takes out only the ZnO varistor composition film obtained by sputtering and fires it at 1200''C, so that ZnO crystallizes and becomes particles, and additives such as B12O3 are precipitated at the grain boundaries. By the way, the amorphous ZnO varistor composition film formed by sputtering crystallizes and forms barriers at the grain boundaries. The temperature at which the varistor was formed was 800°C. Therefore, it was not possible to obtain excellent non-ohmic properties by firing at a temperature below this temperature. The material does not cause foaming or peeling, and its V-I characteristics are stable.Furthermore, it can be made into a chip and easily incorporated into a high-density packaging circuit, greatly contributing to the miniaturization and light weight of devices.

〈実施例2〉 第1図において、石英ガラス基板1をIX1σ7Tor
rの高真空にできる排気部を有する気密槽内の金属電極
上に装着し、これに対向して酸化亜鉛(ZnO)とバリ
スタとして有効な添加物から成る組成物焼結体(ZnO
バリスタ焼結体)と酸化カルシウム(Cab)から成る
酸化物粉体をそれぞれの電極(ブーゲット)に装着した
。この高周波スパッタリング法の準備工程以後は、実施
例1と同じプロセスで行なった。ただ、第1図のCaO
膜2は、実施例1のBaO膜と比べ、水に対する溶解速
度が異なるが水中に浸漬する時間の違いだけであって、
実施例1と基本的には同じ考え方である。したがってC
aO膜を水中で溶解した後、ZnOバリスタ組成物膜だ
けを取り出し1000°Cの空気中で1時間焼成した。
<Example 2> In FIG. 1, the quartz glass substrate 1 is heated to IX1σ7 Tor.
A sintered body of a composition consisting of zinc oxide (ZnO) and an additive effective as a varistor (ZnO
Oxide powder consisting of varistor sintered body) and calcium oxide (Cab) was attached to each electrode (bouget). After the preparation step of this high frequency sputtering method, the same process as in Example 1 was performed. However, CaO in Figure 1
Membrane 2 has a different dissolution rate in water than the BaO membrane of Example 1, but the only difference is the time for immersion in water.
This is basically the same idea as the first embodiment. Therefore C
After dissolving the aO film in water, only the ZnO varistor composition film was taken out and fired in air at 1000°C for 1 hour.

結果として実施例1と同等の薄膜バリスタを得た。As a result, a thin film varistor equivalent to that of Example 1 was obtained.

〈実施例3〉 実施例1と実施例2と同じ方法で薄膜バリスタを製造し
た。ただ異なるのは、高周波スパッタリング装置のター
ゲットに水溶解性のある酸化ストロンチウム(SrO)
を用いたもので、その他は全て、実施例1と実施例2と
同じ方法である。
<Example 3> A thin film varistor was manufactured in the same manner as in Examples 1 and 2. The only difference is that the target of high-frequency sputtering equipment is water-soluble strontium oxide (SrO).
All other methods were the same as in Example 1 and Example 2.

結果として薄膜バリスタの特性および歩留りについては
、実施例1と同じであった。本発明の実施例では基板材
料として石英ガラスを用いたがアルミナ、ジルコニアな
どのセラミック基板、サファイヤなどの単結晶基板、金
、ステンレスなどの金属基板の表面が平滑であれば基板
として十分使用可能である。また、本実施例では基板と
ZnOバリスタ組成物膜との間に水溶性のあるアルカリ
土類酸化物膜として酸化バリウム(Bad)、酸化カル
シウム(Cab)、酸化ストロンチウム(8rO)を用
いても同じ効果が得られたが、アルカリ土類酸化物膜以
外に硝酸塩膜として硝酸カリウム(KNO3)。
As a result, the characteristics and yield of the thin film varistor were the same as in Example 1. Although quartz glass was used as the substrate material in the embodiments of the present invention, ceramic substrates such as alumina and zirconia, single crystal substrates such as sapphire, and metal substrates such as gold and stainless steel can be used as substrates as long as their surfaces are smooth. be. Furthermore, in this example, barium oxide (Bad), calcium oxide (Cab), or strontium oxide (8rO) may be used as the water-soluble alkaline earth oxide film between the substrate and the ZnO varistor composition film. Potassium nitrate (KNO3) was used as a nitrate film in addition to the alkaline earth oxide film.

硝酸パリウA(Ba(NOa)2)−硝酸鉛(Pb(N
03)2)などの膜を用いても同じように水溶性があり
、BaO膜、CaO膜、SrO膜などのアルカリ土類酸
化物膜と同じ効果が得られ、使用も可能であると考えら
れる。また、実施例では膜の作成方法として高周波スパ
ッタリング法について述べたが、スパッタリング法以外
の方法、たとえば、電子ビーム蒸着法、イオンブレーテ
ィング法なども使用可能であると考えられる。
Parium nitrate A (Ba(NOa)2) - Lead nitrate (Pb(N
03) Even if membranes such as 2) are used, they are similarly water-soluble, and the same effects as alkaline earth oxide membranes such as BaO membrane, CaO membrane, and SrO membrane can be obtained, and it is considered possible to use them. . Furthermore, although the high frequency sputtering method was described as a method for forming the film in the embodiment, methods other than the sputtering method, such as electron beam evaporation method and ion blating method, may also be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は本発明の薄膜ノ(1)スタの製造
方法を説明するための図であり、第1図は薄膜形成過程
における構成を示す断面図、第2図は出来上った薄膜ノ
クリスタの断面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・BaO膜、CaO
膜、8rO膜、3・・・・・ZnOバリスタ組成物膜、
4・・・、・薄膜ノくリスタ焼結体、6・・・・・・電
極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名11 11図
FIGS. 1 and 2 are diagrams for explaining the method for manufacturing a thin film star (1) of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure in the thin film forming process, and FIG. FIG. 1...Substrate, 2...BaO film, CaO
film, 8rO film, 3... ZnO varistor composition film,
4... Thin film Lister sintered body, 6... Electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person 11 Figure 11

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に高周波スパッタリング法によってアルカ
リ土類酸化物膜を設けた上に酸化亜鉛(ZnO)とバリ
スタとして有効な添加物から成る組成物膜(ZnOバリ
スタ組成物膜)を積層し、その後、水中に浸漬してアル
カリ土類酸化物膜を溶解することによって基板とバリス
タ組成物膜とを分離し、上記バリスタ組成物膜を結晶化
が起こる温度以上で焼成することを特徴とする薄膜バリ
スタの製造方法。
(1) An alkaline earth oxide film is provided on the substrate by high-frequency sputtering, and then a composition film (ZnO varistor composition film) consisting of zinc oxide (ZnO) and an additive effective as a varistor is laminated, and then A thin film varistor, characterized in that the substrate and the varistor composition film are separated by immersion in water to dissolve the alkaline earth oxide film, and the varistor composition film is fired at a temperature higher than the temperature at which crystallization occurs. manufacturing method.
(2)アルカリ土類酸化物膜として酸化バリウム(Ba
d)を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の薄膜バリスタの製造方法。
(2) Barium oxide (Ba
d) The method for manufacturing a thin film varistor according to claim 1, characterized in that the method uses step d).
JP56200439A 1981-12-11 1981-12-11 Method of producing thin film varistor Granted JPS58101403A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56200439A JPS58101403A (en) 1981-12-11 1981-12-11 Method of producing thin film varistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56200439A JPS58101403A (en) 1981-12-11 1981-12-11 Method of producing thin film varistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58101403A true JPS58101403A (en) 1983-06-16
JPS6231802B2 JPS6231802B2 (en) 1987-07-10

Family

ID=16424304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56200439A Granted JPS58101403A (en) 1981-12-11 1981-12-11 Method of producing thin film varistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58101403A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6231802B2 (en) 1987-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3036567B2 (en) Conductive chip type ceramic element and method of manufacturing the same
JP2001345161A (en) Tip surge absorber and method of manufacturing thereof
JP3735756B2 (en) Chip-shaped electronic component and manufacturing method thereof
JPS58101403A (en) Method of producing thin film varistor
JPS5886702A (en) Method of producing varistor
JPH0992430A (en) Surge absorbing element
JPH0992429A (en) Surge absorbing element
JP3580391B2 (en) Method for manufacturing conductive chip type ceramic element
JP2001135501A (en) Chip type thermistor
JP2000068109A (en) Chip-type thermistor and producing method thereof
JPH0288407A (en) Ceramic superconducting paste and its production and ceramic superconducting distributing board and its production
JP2001167907A (en) Chip-type thermistor and method of manufacturing the same
JPH0689803A (en) Manufacture of voltage nonlinear resistor
JPH08203707A (en) Overcurrent protection element and its manufacture
JPS6378512A (en) Ceramic capacitor
JPH0974003A (en) Ceramic electronic parts
JPH10270145A (en) Discharge gap element and surge protection device
JPS62216302A (en) Manufacture of thin film varistor
JPS622603A (en) Heat generating body and manufacture thereof
JPH09199303A (en) Electronic device and its manufacture
JPS6236606B2 (en)
JPH02119205A (en) Thin-film type voltage nonlinear resistor
JPH0135489B2 (en)
JP2001196203A (en) Chip type thermistor
JPS6335083B2 (en)