JPH05283211A - バリスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品に不良品が混入するのを防止して、品質
に対する信頼性を向上できるバリスタの製造方法を提供
する。 【構成】 焼成後のバリスタ素子４を、還元効果を有す
る材料を含有する溶液中に浸漬し、この後洗浄，乾燥を
行い、しかる後このバリスタ素子４の低電流領域の抵抗
値，又は誘電損失を測定して良品の選別を行う。また、
上記溶液にボラン系化合物の水溶液，あるいはジメチル
アミンボラン水溶液を用いる。

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
して機能するバリスタを製造する際に、製品中に不良品
が混入するのを防止して、品質に対する信頼性を向上で
きるようにした製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、印加電圧に応じて抵抗値が非直
線的に変化するバリスタは、サージ吸収素子，電圧安定
化素子として広く採用されている。このバリスタには、
主としてＺｎＯ系セラミクス材料が用いられている。こ
のようなＺｎＯ系セラミクス材料を用いてバリスタ素子
を製造する場合、ＺｎＯに含まれる酸素欠陥を回避する
ために酸化性雰囲気中にて高温焼成して半導体化させ、
これにより焼結体の結晶粒子の接合界面でバリスタ特性
を得るようにしている。このようにして得られたバリス
タ素子は、この素子の表面に半導体の結晶粒子が露出し
た状態であることから、表面電流が流れ易くなってお
り、使用する環境状態によっては表面の酸素欠陥が助長
されて表面電流が増加する場合がある。その結果、電極
間距離や素子表面の絶縁抵抗が劣化し、サージ耐量や寿
命特性に悪影響を与えるという問題がある。このような
問題を防止するために、従来、バリスタ素子の焼結方法
を工夫して素子の高抵抗化を図ったり，あるいはバリス
タ素子の表面部分にガラス等をコーティングして絶縁保
護膜を形成したりしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のバリスタの製造方法において、バリスタ素子を高抵抗
化したり，保護膜を形成したりするだけでは、表面電流
を確実に防止するのは困難である。即ち、バリスタを大
量生産する際に、この中にバリスタ素子の表面抵抗が小
さかったり，あるいは時間が経過するにつれて表面抵抗
が小さくなったりする、いわゆる不良品が混入する場合
があり、それだけ品質に対する信頼性が低いという問題
がある。特にチップバリスタのようにプリント基板上に
直接半田付けする場合、半田付け条件が用途によって異
なる。例えば、作業環境問題を考慮して水溶性フラック
スを用いた場合、上述のような不良品が混入していると
半田付け時に絶縁抵抗膜が劣化し易く、その結果電子機
器が作動しなくなったり，バリスタの寿命が短くなった
りするという問題が生じる。

【０００４】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、バリスタを製造する際の不良品の混入を防止す
ることによって、品質に対する信頼性を向上できるバリ
スタの製造方法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】本件発明者らは、不良品
の混入を防止するために、時間の経過とともに電気的特
性の悪化が生じるバリスタ素子を製造工程において予め
選別する方法を検討したところ、焼成後のバリスタ素子
を還元し、これらの素子の電気的特性を測定すると、不
良品となる素子は絶縁抵抗値が極端に低く、同時に誘電
損失が増加することに着目した。このことから、製品と
なる以前にこれらの電気的特性を測定することによって
予め不良品を選別できることに想到し、本発明を成した
ものである。

【０００６】そこで本発明は、焼成後のバリスタ素子
を、還元効果を有する材料が溶解された溶液中に浸漬
し、この後洗浄，乾燥を行い、しかる後このバリスタ素
子の低電流領域の抵抗，又は誘電損失を測定して良品の
選別を行うようにしたことを特徴とするバリスタの製造
方法である。

【０００７】ここで、還元剤としては、ボラン系材料，
あるいはジメチルアミンボラン材料を採用するのが、還
元効果の点から適当である。これは最終組成としてほう
酸を形成するため、選別後の劣化がないからである。な
お、還元剤は特に限定されるものではなく、バリスタ素
子の使用状況等に応じて適当な還元効果が得られるもの
を選択すればよい。

【０００８】

【作用】本発明に係るバリスタの製造方法によれば、焼
成後のバリスタ素子を還元性溶液中に浸漬することによ
って、バリスタ素子表面の酸素欠陥の生じ易い部分が還
元され、この部分に電流が一時的に流れ易くなる。この
ため不良品となる素子は絶縁抵抗が極端に劣化し、また
誘電損失が増加することから、このバリスタ素子の抵抗
値，誘電損失を測定することによって不良品を簡単に選
別でき、結果的に品質に対する信頼性を向上できる。

【０００９】

【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バリスタの
製造方法を説明するための図である。本実施例では、積
層型バリスタを製造する場合を例にとって説明する。 I. まず、原料として、純度99％以上のＺｎＯ，Ｂｉ₂
Ｏ₃ ，ＣｏＯ₃ ，ＭｎＯ₂ ，及びＳｂ₂ Ｏ₂ を、それぞ
れ98.0mol ％,0.5mol ％,0.5mol ％,0.5mol ％,及び0.5
mol ％の割合となるよう秤量し、これに純水を加えて
ボールミルで24時間混合粉砕し、スラリーを形成する。

【００１０】II. 次に、このスラリーをろ過，乾燥さ
せ、造粒した後、800 ℃の温度で２時間仮焼成する。こ
の仮焼成物をパルベライザーにより粗粉砕し、この後純
水を加えてボールミルで微粉砕し、この後ろ過，乾燥さ
せて有機バインダーとともに溶媒中に分散させてスラリ
ーを形成する。このスラリーをドクターブレード法によ
り厚さ50μm のグリーンシートを形成する。このグリー
ンシートを所定の大きさ,形状（矩形状）に打ち抜いて
多数のセラミクス層２，６を形成する。

【００１１】III.次に、銀・パラジウム（７：３）合金
及び白金を主体とした導電性ペーストを作成し、このペ
ーストを上記セラミクス層２の上面にスクリーン印刷し
て内部電極３を形成する。この内部電極３は、これの一
端面３ａのみがセラミクス層２の外縁に位置し、残りの
端面はセラミクス層２の内側に位置するように形成す
る。

【００１２】IV. 次いで、図２に示すように、上記セラ
ミクス層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がセラミクス層２の左, 右外縁に交
互に位置するように積層し、さらにこれの上面，下面に
ダミー用のセラミクスシート６を重ねる。次いでこの積
層方向に２ton/cm² の圧力で圧着して積層体を形成し、
この積層体を所定寸法にカットするとともに、角部の面
取りを行う。次に、この積層体を空気中にて500 ℃で２
時間加熱してバインダーを焼失させた後、950 ℃に昇温
し、２時間焼成して焼結体を得る。これによりバリスタ
素子４を形成する。

【００１３】Ｖ．次に、アルミナ磁器ポット内に上記バ
リスタ素子４を収容するとともに、所定量のガラス粉末
を添加する。この磁器ポットを回転させながら800 ℃に
加熱し、所定時間熱処理を行う。すると上記ガラス粉末
がバリスタ素子の表面部分に拡散浸透し、これによりバ
リスタ素子４の外表面部分にガラス膜（図示せず）が形
成される。

【００１４】VI. そして、ジメチルアミンボランを0.1
〜10.0％溶融してなる還元性水溶液を準備し、該水溶液
を50〜60℃の温度に保持する。この水溶液中に上記バリ
スタ素子４を30分間浸漬し、この後バリスタ素子４を洗
浄し、乾燥させる。そしてこのバリスタ素子４の低電流
領域の抵抗値, 及び誘電損失を測定し、この抵抗値が所
定値以下で誘電損失が所定値を越えるものは、不良品と
して除去する。

【００１５】VII.上記良品として選別されたバリスタ素
子４の左, 右端面４ａ，４ｂにＡｇ等からなる電極ペー
ストを塗布した後、焼き付けて外部電極５を形成し、該
外部電極５と上記内部電極３の一端面３ａとを電気的に
接続する。これにより本実施例の積層型バリスタ１が製
造される。

【００１６】このように本実施例によれば、積層体を高
温焼成して焼結体を形成した後、このバリスタ素子４を
還元性溶液中に浸漬し、このバリスタ素子４の抵抗値，
誘電損失を測定して良品の選別を行うようにしたので、
不良品となる素子の表面部分は電流が流れ易くなる。こ
れにより不良品となる素子は絶縁抵抗が劣化し、かつ誘
電損失が増加する。その結果、良品と不良品とを簡単に
選別できることから、製品中に不良品が混入するのを確
実に防止でき、ひいては品質に対する信頼性を向上でき
る。また、上記バリスタ素子４を溶液中に浸漬すること
により、溶液中の還元剤が素子のマイクロクラックやポ
アに浸透し、これによりサージ耐量の低いものや寿命特
性の悪いものの選別も可能となる。

【００１７】なお、上記実施例では、還元剤としてジメ
チルアミンボランを用いたが、還元性がより高いジボン
等のボラン系有機溶剤を用いても良い。また、上記実施
例では積層型バリスタを製造する場合を例にとって説明
したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば
ディスク型バリスタを製造する場合にも適用できる。

【００１８】

【表１】

【００１９】次に上記実施例の効果を確認するために行
った実験について説明する。この実験は、上記実施例の
製造工程IVまでの方法により製造されたバリスタ素子
（試料Ｍ）、これに製造工程Ｖのガラスコーティングを
施したバリスタ素子（試料Ｇ）、さらにガラス膜をコー
ティングしたバリスタ素子に人為的に傷をつけた試料Ｉ
をそれぞれ200 個作成し、これらの試料Ｍ，Ｇ，Ｉをジ
メチルアミンボラン0.1％，１％，10％水溶液に50〜60
℃の温度で30分浸漬し、この各試料Ｍ，Ｇ，Ｉの
Ｖ_1uA , Ｖ_1mA , 及びこれの３ＣＶ（％），さらに電圧
非直線係数αを測定するとともに、静電容量, tan δ及
びこれの３ＣＶ（％）を測定してバリスタ特性とコンデ
ンサ特性を比較した。

【００２０】表１からも明らかなように、ガラスをコー
ティングしていない試料Ｍの場合は、表面電流が流れ易
くなっており、Ｖ_1uA ，tan δの３ＣＶは測定不可能で
あった。また、傷をつけた試料Ｉの場合も、Ｖ_1uA ，ta
n δの３ＣＶは測定不可能となっており、これによりガ
ラスコーティングした場合でも不良品の選別ができるこ
とがわかる。また、試料Ｇの場合は、バリスタ特性，コ
ンデンサ特性とも満足できる値が得られており、良品率
は99.5％以上と高くなっている。

【００２１】図３(a) 及び図３(b) は、試料Ｍと試料Ｇ
とをジメチルアミンボラン１％の水溶液に浸漬した後の
電圧−電流特性を示す図である。同図からも明らかなよ
うに、ガラスコーティングをしていない試料Ｍの場合
（図３(a) 参照) は、素子表面に流れる電流が増加して
いる。これに対してガラスをコーティングした試料Ｇの
場合（図３(b) 参照) は、表面電流は流れることなく、
安定した特性が得られている。

【００２２】図４は、上記還元性溶液中に浸漬する前の
各試料Ｇ，Ｍ，Ｉについてプレッシャークッカー試験
（120 ℃,2気圧) を行った結果を示す特性図である。同
図からも明らかなように、試料Ｍ，Ｉの場合は、時間の
経過とともにＶ_1uA が低下しており、寿命特性が短い。
これに対して試料Ｇの場合は、時間が経過してもほとん
どＶ_1uA は変化しておらず、この試験からも良品の選別
が確実であることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明に係るバリスタの製
造方法によれば、焼成後のバリスタ素子を還元性溶液中
に浸漬し、この後バリスタ素子の低電流領域における抵
抗値，誘電損失を測定して良品を選別するようにしたの
で、製品後に不良品となる素子を簡単に選別でき、それ
だけ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バリスタ製造方法を説
明するための断面図である。

【図２】上記実施例のバリスタの製造方法を示す分解斜
視図である。

【図３】上記実施例の効果を確認するために行った試験
結果を示す特性図である。

【図４】上記実施例の効果を確認するために行った試験
結果を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 積層型バリスタ（バリスタ） ４ バリスタ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後 外茂昭 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼成後のバリスタ素子を、還元効果を有
   する材料を含有する溶液中に浸漬し、この後洗浄，乾燥
   を行い、このバリスタ素子の低電流領域の抵抗，又は誘
   電損失を測定して良品の選別を行う工程を有することを
   特徴とするバリスタの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記溶液が、ボラン
   系化合物の水溶液であることを特徴とするバリスタの製
   造方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記溶液が、ジメチ
   ルアミンボラン水溶液であることを特徴とするバリスタ
   の製造方法。