JP2985444B2 - 積層型バリスタ - Google Patents

積層型バリスタ

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JP2985444B2 JP3306892A JP30689291A JP2985444B2 JP 2985444 B2 JP2985444 B2 JP 2985444B2 JP 3306892 A JP3306892 A JP 3306892A JP 30689291 A JP30689291 A JP 30689291A JP 2985444 B2 JP2985444 B2 JP 2985444B2
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康信 米田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧非直線性抵抗体と
して機能する積層型バリスタに関し、特に焼成時におけ
る有機物の飛散性を向上して、バリスタ電圧及び静電容
量のばらつきを低減できるとともに、漏れ電流を低減で
きるようにした構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、バリスタは、印加電圧に応じて
抵抗値が非直線的に変化する抵抗体素子であり、例えば
電子回路に過電圧が加わるのを防止するサージ吸収素子
として使用されている。また、近年、通信機器等の電子
機器の分野においては、電子部品の小型化,集積化が進
んでおり、これに伴ってバリスタにおいても小型化,あ
るいは低電圧化の要求が強くなっている。このような要
求に対応するものとして、従来、図6及び図7に示すよ
うな積層型バリスタがある(特願平1-302496 号参
照)。この積層型バリスタ30は、複数の半導体セラミ
ック層31を積層してなる焼結体32内に一対の内部電
極33,33を埋設するとともに、該各内部電極33の
一端面33aのみを上記焼結体32の左,右端面32
a,32bに形成された外部電極34,34に接続して
構成されている。また上記内部電極33間のセラミック
層31内には上記外部電極34に接続されない一対の非
接続内部電極35,35が挿入配置されており、この非
接続内部電極35は焼結体32内に封入されている。上
記積層型バリスタ30は、セラミック層31と内部電極
33,及び非接続内部電極35との界面に形成される電
気的障壁により電圧非直線特性を得るものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記積層型
バリスタ30は、図7に示すように、グリーンシート状
のセラミック層31にAg/Pdペーストを印刷して内
部電極33,非接続内部電極35を形成し、これを順次
積層した後、一体焼結して焼結体32を形成するように
している。しかしながら、上記従来の積層型バリスタ3
0では、焼成時にセラミック層31からバインダ等の有
機物が飛散する際に、内部電極33,非接続内部電極3
5が障害となることから、各電極33,35とセラミッ
ク層31との接合面に力が加わり、場合によっては電極
33,35が剥離するおそれがある。その結果、この剥
離が生じた部分では電圧非直線特性を得ることができな
いことから、バリスタ電圧や静電容量にばらつきが生じ
るという問題がある。また、上記焼成時に内部電極33
や非接続内部電極35の金属の収縮や有機物の蒸発によ
って、焼結後の内部電極33,非接続内部電極35に網
目状の孔が生じる場合がある。その結果、この孔を通し
て半導体結晶が生長し、この結晶部分では電圧非直線特
性を得ることができないことから、上述と同様にバリス
タ電圧のばらつきが生じたり,漏れ電流が生じたりする
という問題がある。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたもので、焼成時における有機物等の飛散性を
向上して、又金属の収縮や有機物の蒸発による孔の発生
を回避して、バリスタ電圧,静電容量のばらつきを低減
できるとともに、漏れ電流を低減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】そこで請求項1の発明
は、半導体セラミック層を積層して一体焼結してなる焼
結体の両端面に外部電極を形成し、上記焼結体内に複数
の内部電極を埋設するとともに、該各内部電極の一端面
のみを上記外部電極に交互に接続してなる積層型バリス
タにおいて、上記内部電極を、半導体セラミック層の厚
み方向に直交する平面上で櫛形状に形成したことを特徴
としている。また、請求項2の発明は、上記内部電極間
の半導体セラミック層に、上記外部電極に接続されない
非接続内部電極を埋設してなる積層型バリスタにおい
て、上記内部電極を櫛形状に形成するとともに、該内部
電極同士をセラミック層の厚さ方向において重なり合わ
ないよう配設したことを特徴としている。
【0006】
【作用】請求項1の発明に係る積層型バリスタによれ
ば、内部電極を櫛形状にしたので、焼成時におけるセラ
ミック層から飛散した有機物は、内部電極の隙間から放
出されることから飛散性を向上でき、それだけ内部電極
の剥離を防止できる。その結果、内部電極とセラミック
層との界面における電圧非直線特性を確保でき、バリス
タ電圧や静電容量のばらつきを低減できる。また、請求
項2の発明によれば、内部電極間の半導体セラミック層
に非接続内部電極を配設する場合に、内部電極を櫛形状
に形成するとともに、該内部電極が厚さ方向において重
なり合わないようにしたので、内部電極と非接続内部電
極だけが厚さ方向に重なることから、従来の構造に比べ
て重なりを少なくできる。従って、内部電極,非接続内
部電極の収縮や有機物の蒸発による孔を低減でき、それ
だけ孔を通した結晶の生長を低減でき、この場合もバリ
スタ電圧のばらつきを低減できるとともに、漏れ電流を
低減できる。
【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ないし図3は請求項1の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り、これは直方
体状の焼結体2内に第1内部電極3,及び第2内部電極
3を埋設するとともに、上記焼結体2の左,右端面2
a,2bに外部電極4,4を形成して構成されている。
【0008】上記焼結体2は複数の半導体セラミック層
5を積層し、この積層体を一体焼結して形成されたもの
で、上記第1,第2内部電極3とセラミック層5との界
面で電圧非直線特性を得るようになっている。
【0009】また、上記各内部電極3の一端面3aは上
記焼結体2の左, 右端面2a,2bに交互に露出されて
おり、この一端面3aは上記外部電極4に電気的に接続
されている。さらに上記内部電極3の一端面3a以外の
部分は上記セラミック層5の内側に位置しており、これ
により焼結体2内に埋設されている。
【0010】そして、上記第1,第2内部電極3は所定
の隙間aをあけて平行に延びる3つの帯状の電極部3b
から構成されており、この各電極部3bはセラミック層
5を挟んで対向している。これにより上記各内部電極3
はセラミック層5の厚さ方向に直交する平面上で櫛形状
となっている。
【0011】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、ZnO(97.9mol %) を主
成分とし、これにCoCO3(1.0 mol %) ,MnCO3
(0.5mol %),Sb2 3 (2.0mol %),Bi2 3 (0.5mo
l %) をそれぞれ上記モル比で混合してなるセラミック
材料に、B2 3 ,SiO2 ,PbO,及びZnOから
なるガラス粉末を0.1 重量%加えて調合し、原料粉を作
成する。さらにこの原料粉に有機質バインダを混合し
て、リバースローラ方式により厚さ10μm のセラミック
グリーンシートを形成し、このグリーンシートを矩形状
に切断して複数の半導体セラミック層5を形成する。な
お、最上部と最下部に位置するセラミック層5は上記グ
リーンシートを10枚重ねてなり、中央部のセラミック
層5は1枚だけで構成している。
【0012】次に、Ptからなる金属粉末に有機ビヒク
ルを混合して電極ペーストを作成し、この電極ペースト
を上記セラミック層5の上面に印刷し、これにより帯状
の電極部3bからなる櫛形状の第1,第2内部電極3を
形成する。この場合、各内部電極3の一端面3aのみが
セラミック層5の端縁まで延び、他の周端面は内側に位
置するよう形成する。
【0013】次いで、図1に示すように、上記セラミッ
ク層5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がセラミック層5の左, 右端縁に交互に
露出するよう積層し、これの厚さ方向に2t/cm2 の圧
力を加えて圧着して積層体を形成し、該積層体を所定寸
法の大きさに切断する。
【0014】次に、上記積層体を空気中にて1050〜1150
℃の温度で3時間焼成し、焼結体2を得る。そして、こ
の焼結体2の左, 右端面2a,2bにAg:Pd=7:
3の重量比からなる合金ペーストを塗布した後、焼き付
けて外部電極4を形成する。これにより本実施例の積層
型バリスタ1が製造される。
【0015】
【表1】
【0016】表1は、本実施例の効果を確認するために
行った試験結果を示す。この試験は、本実施例で説明し
た製造方法により積層型バリスタ1を作成し、これの電
圧−電流特性,静電容量,及び2Vを30秒間印加した時
の抵抗値を測定して行った。なお、比較するために内部
電極が矩形状の従来の積層型バリスタについても同様の
測定を行った。表1からも明らかなように、従来試料の
場合は、バリスタ電圧の3CVが 8.5%,静電容量の3
CVが10.2%、また抵抗値が0.92MΩとなっており、特
性にばらつきが生じている。これに対して本実施例試料
の場合は、バリスタ電圧の3CVが 1.0%,静電容量の
3CVが3.10%となっており、ばらつきが大幅に低減で
きている。また抵抗値は1.20MΩと向上しており、漏れ
電流が低減できていることがわかる。
【0017】図4及び図5は請求項2の発明の一実施例
による積層型バリスタを説明するための図である。図
中、図1及び図2と同一符号は同一又は相当部分を示
す。本実施例の積層型バリスタ10は、焼結体2内に第
1,第2内部電極11,11を埋設するとともに、上記
焼結体2の両端面2a,2bに外部電極4を形成してな
り、基本的構造は上記実施例と略同様である。
【0018】上記第1,第2内部電極11間のセラミッ
ク層5内には、非接続内部電極12が配設されており、
この非接続内部電極12の各端面は上記焼結体2の内側
に位置している。これにより非接続内部電極12は外部
電極4に電気的に接続されることなく焼結体2内に封入
されている。
【0019】そして、上記第1,第2内部電極11は所
定の隙間aをあけて平行に延びる4つの帯状の電極部1
1bからなる櫛形状に形成されている。また、この各電
極部11bは上記セラミック層5の厚さ方向において重
なり合わないよう配設されている。
【0020】次に本実施例の積層型バリスタ10の製造
方法について説明する。本実施例の製造方法は上述した
方法と基本的には同一であり、ZnOを主成分とするセ
ラミック材料にガラス粉末を加えて原料粉を作成し、該
原料粉から厚さ10μm のセラミック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半
導体セラミック層5を形成する。
【0021】次に、上記各セラミック層5の上面に電極
ペーストを印刷して櫛形状の第1,第2内部電極11を
形成するとともに、非接続内部電極12を形成する。こ
の非接続内部電極12はこれの全周面がセラミック層5
の内側に位置するよう形成する。
【0022】次いで、図4に示すように、上記セラミッ
ク層5を順次重ねて積層した後、圧着して積層体を形成
し、該積層体を所定寸法の大きさに切断する。次に、上
記積層体を空気中にて1050〜1150℃の温度で3時間焼成
して焼結体2を形成する。しかる後、この焼結体2の
左, 右端面2a,2bに外部電極4を焼き付けて形成す
る。これにより本実施例の積層型バリスタ10が製造さ
れる。
【0023】
【表2】
【0024】表2は、本実施例の効果を確認するために
行った試験結果を示す。この試験は、本実施例の積層型
バリスタ10の電圧−電流特性,静電容量,及び4Vを
30秒間印加した時の抵抗値を測定した。なお、比較する
ために内部電極が矩形状で、かつ非接続内部電極が配設
された従来の積層型バリスタについても同様の試験を行
った。表2からも明らかなように、従来試料の場合は、
バリスタ電圧の3CVが 9.5%,静電容量の3CVが9.
60%、また抵抗値が1.50MΩとなっており、特性にばら
つきが生じている。これに対して本実施例試料の場合
は、バリスタ電圧の3CVが 1.0%,静電容量の3CV
が2.50%となっており、ばらつきが大幅に低減できてい
る。また抵抗値は2.10MΩと向上しており、漏れ電流が
低減できていることがわかる。
【0025】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明に係る積層
型バリスタによれば、内部電極を櫛形状にしたので、有
機物の飛散性を向上でき、バリスタ電圧,及び静電容量
のばらつきを低減できる効果がある。また、請求項2に
よれば、内部電極間の半導体セラミック層に非接続内部
電極を配設する場合に、櫛形状の内部電極を厚さ方向に
おいて重なり合わないようにしたので、この場合もバリ
スタ電圧のばらつきを低減できるとともに、漏れ電流を
低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の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分解斜視図である。
【図2】上記実施例の積層型バリスタの断面図である。
【図3】上記実施例の積層型バリスタの斜視図てある。
【図4】請求項2の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分解斜視図である。
【図5】上記実施例の積層型バリスタの断面図である。
【図6】従来の積層型バリスタを示す断面図である。
【図7】従来の積層型バリスタを示す分解斜視図であ
る。
【符号の説明】
1,10 積層型バリスタ 2 焼結体 3,11 内部電極 3a 内部電極の一端面 4 外部電極 5 セラミック層 12 非接続内部電極
フロントページの続き (72)発明者 米田 康信 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平5−90062(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体セラミック層を積層して一体焼結
    してなる焼結体の両端面に外部電極を形成し、上記焼結
    体内に複数の内部電極を埋設するとともに、該各内部電
    極の一端面のみを上記外部電極に交互に接続してなる積
    層型バリスタにおいて、上記内部電極を、半導体セラミ
    ック層の厚み方向に直交する平面上で櫛形状に形成した
    ことを特徴とする積層型バリスタ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記内部電極間の半
    導体セラミック層に、上記外部電極に接続されない非接
    続内部電極を埋設するとともに、上記内部電極同士をセ
    ラミック層の厚さ方向において重なり合わないように配
    設したことを特徴とする積層型バリスタ。
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