JPH02260604A - 積層型バリスタ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電圧非直線性抵抗として機能する積層型バリ
スタに関し、特に内部電極の変質を防止してバリスタ特
性の悪化を回避できるとともに、もれ電流を低減して部
品の信顧性を向上できるようにした構造に関する。

〔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、このようなバリスタ
として、従来、第６図に示すような直方体状の積層型バ
リスタがある（例えば特公昭５８−２３９２１号公報参
照）、この積層型バリスタ３゜は、ＺｎＯを主成分とす
るセラミクス層３１と内部電極３２とを交互に積層して
一体焼結するとともに、該焼結体３３の左、右端面３３
ａ、３３ｂに外部型８ｉＩ３４を形成し、上記各内部電
極３２の一端面３２ａを、上記焼結体３３の左、右端面
３３ａ、３３ｂに交互に露出させて上記外部電極３４に
接続した構成となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記従来の積層型バリスタ３ｏは、焼結体３
３として見れば、内部電極３２の一端面３２ａが外部に
露出した構造であるから、湿度の高い雰囲気中において
は上記内部電極３２の露出部分が変質し易いという問題
がある。

また、この種の積層型バリスタ３０を配線用基板に半田
付は接続すると、外部電極３４が銀の焼付は電極からな
のものでは半田中に銀が溶融して取り込まれる、いわゆ
る銀くわれが生じていた。

このような銀くわれを防止するため、銀電極の上にニッ
ケル、銅等の耐熱性を有し、半田に溶融しにくい金属層
をめっきにより形成・したり、さらに半田の付着を良好
にすることを目的として、めっきからなる金属層の上に
半田層をめっきにより形成することも行われている。し
かしながら、上記外部電極３４の表面にさらに金属層や
半田層を形成すると、めっき液が内部電極の露出部分か
ら侵入し易く、その結果バリスタ特性が劣化するという
問題点がある。

そこで本件出願人は、上記高湿度及びめっき液の侵入に
よる内部電極の変質を防止するために、第５図に示すよ
うな積層型バリスタを提案した（特願昭６３−２２５８
４９号）。この積層型バリスタ２０は、内部電極２１の
一端面２１ａ及び他端面２１ｂを外部に露出しないよう
にセラミクス層２４内に埋設させて焼結体２２を形成す
るとともに、該焼結体２２の両端面２２ａ、２２ｂに、
該焼結体２２にＡＩ等を固溶させてなる導出層２３を形
成し、該導出層２３を介して上記内部電極２１の一端面
２１ａを交互に電気的に導出して構成されている。この
積層型バリスタ２０によれば、内部電極２１を焼結体２
２内に埋設し、該内部電極２１の露出部分をなくしたの
で、湿度の高い雰囲気中やめっき液処理中においても内
部電極２１の変質を防止でき、その結果バリスタ特性の
悪化を回避できる。

ところで、上記積層型バリスタ２０においては、耐湿性
や耐めっき性は向上できるものの、もれ電流が生じ易く
、場合によっては短絡する恐れがあるということが判明
した。これはバリスタ特性を得るための内部電極２１同
土間以外の部分において電流が流れるためであり、例え
ば上記導出層２３は、ＡＩ等を固溶させるという構造上
、その上。

下部２３ａ部分が内方に張り出し易く、そのため最上部
、最下部の内部電極２１の他端面２１ｂと上記導出層２
３の上、下部２３ａとの隙間が小さくなり、この部分に
おいてもれ電流が生じるものと考えられる。

本発明の目的は、高湿度やめっき液による内部電極の変
質を防止してバリスタ特性の悪化を回避でき、さらにも
れ電流を防止して品質の信転性を向上できる積層型バリ
スタを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、セラミクス層と内部電極とを、該内部
電極の一端面が接続ギャップを開けて内方に位置し、か
つ他端面が上記接続ギャップより広い非接続ギャップを
開けて内方に位置するように交互に積層して積層体を形
成し、該積層体の両端の接続ギャップ部分を低抵抗化さ
せることにより、上記内部電極の一端面を該積層体の端
面に交互に電気的に導出する導出層を形成し、さらに上
記積層体の雨量外層に位置する内部電極の上記非接続ギ
ャップを他の内部電極の非接続ギャップより大きくした
ことを特徴とする積層型バリスタである。

ここで、上記接続ギャップとは内部電極の一端面から積
層体の端面までの距離の意味であり、非接続ギャップと
は内部電極の他端面から積層体の端面までの距離の意味
である。

また、上記雨量外層の内部電極の非接続ギャップを他の
内部電極の接続ギャップより大きくするとは、雨量外層
の内部電極の一端面を導出層に接続し、かつその長さを
他の内部電極の長さより短くするとの意味であり、該長
さは上記積層体の長さの１／２を越えないようにするの
が好ましい。

〔作用〕

本発明に係る積層型バリスタによれば、内部電極の一端
面２他端面をそれぞれ接続ギャップ、非接続ギャップを
設けて積層体の内方に位置させ、該積層体内に埋設した
ので、上記内部電極の露出部分を完全になくすことがで
き、湿度の高い雰囲気中においても内部電極の変質を防
止できるとともに、外部電極を形成する際のメツキ液の
侵入を阻止でき、その結果バリスタ特性の悪化を回避で
きる。この場合、各内部電極の一端面は導出層に接続さ
れているので、該導出層を介して外部電極に接続できる
。

また、本発明では、最外層の内部電極の他端面と積層体
の端面との非接続ギャップを他の非接続ギャップより大
きくしたので、上記導出層の上。

下部が内方に張り出しても、これと上記他端面との距離
は十分確保されており、その結果この部分に電流が流れ
ることはなく、もれ電流を防止でき、ひいては消費電力
、熱暴走等の問題を解消でき、品質の信鎖性を向上でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本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、ｌは本実施例の積層型バリスタであり、こ
のバリスタ１は直方体状のもので、バリスタ機能を発現
するＺｎＯ系セラミクス層２と、ｐｔからなる内部電極
３′、又は３とを交互に積層し、これを一体焼成してな
る焼結体４の左１右端面４ａ、４ｂにＡｇ／Ｐａからな
る外部電極５を形成して構成されている。

また、上記内部電極３の一端面３ａは互い違いに上記焼
結体４の両端面４ａ、４ｂに近接する接続ギャップＴを
開けて内方に位Ｉしており、他端面３ｂはこれも互い違
いに上記焼結体４０両端面４ａ、４ｂから上記接続ギャ
ップＴより広い非接続ギャップｔを開けて内方に位置し
ており、これにより各内部電極３は焼結体４内に埋めこ
まれて封入されている。

さらに、上記焼結体４の左、右端面４ａ、４ｂ部分には
セラミクス層２を低抵抗化してなる導出層６が形成され
ており、該導出層６は上記接続ギヤ７１１部分より内方
に達し、上記内部電極３の一端面３ａに接続される厚さ
になっている。この導出層６は、上記両端面４ａ、４ｂ
部分にＡｌを主成分とするペーストを塗布し、これを加
熱することにより焼結体４のＺｎＯに固溶させて、この
部分の抵抗値を減少させることにより形成されたもので
ある。また、上記導出層６の外表面は上記外部電極５に
接続されており、これにより上記各内部電極３は導出層
６を介して電気的に外部電極５に接続されている。

そして、上記最上部及び最下部の内部１ｉｉ３’の他端
面３Ｃと焼結体４の左、右端面４ａ、４ｂとの非接続ギ
ャップ（′は、上記他の内部電極３の非接続ギャップｔ
より大きく形成されている。

即ち、上記最上部及び最下部の内部電極３′の一端面３
ａから他端面３Ｃまでの長さは上記焼結体４の長さｌの
１７２より短く形成されている。

次に本実施例の積層型バリスタｌを製造する方法につい
て説明する。

■　まず、Ｚ　ｎ　Ｏ（９５，Ｏｍｏｊ％）、Ｃｏｏ（
１゜０ｍｏｊ　　％）　　、　　ＭｎＯ（１，０ｍｏｌ
　％）　　、　　Ｓ　　ｂｘ　　０ｓ（２，０ｍｏｊ！
　　％）　　、　　　Ｃｒｌ　　ｏ２　　　（１，Ｏｍ
ｏｊ！　　％）　を混合してなるセラミクス材料に、Ｂ
、Ｏ，、ＳｉＯｘ　、ＰｂＯ，ＺｎＯからなるガラス粉
末をｌＯ−【％加えて原料とし、これに有機バインダー
を混合して、ドクターブレード法によりグリーンシート
を形成する。このグリーンシートを所定の大きさの矩形
状に切断して、多数の矩形状セラミクス層２を形成する
。

■　次に、第３図に示すように、上記各セラミクスＮ２
の上面に、ｐｔにビヒクルを混合してなるペーストを印
刷して内部電極３′、３を形成する。この場合、各内部
電極３′、３の一端面３ａが、交互にセラミクス層２の
左、右端面２ａ、２ｂから接続ギャップＴを開けて内側
に位置するようにし、また最上部及び最下部に位置する
内部型８ｉ３゛以外の内部電極３の他端面３ｂが、交互
にセラミクス層２の左、右端面２ａ、２ｂから非接続ギ
ャップ【を開けて内側に位置するようにする。

そして、上記最上部及び最下部に位置する内部電極３′
の他端面３ｃが、それぞれセラミクス層２の左、右端面
２ａ、２ｂから非接続ギャップｔ′を開けて略中央部に
位置するように形成する。

■　次に、セラミクス層２と内部電極３′又は３とが交
互に重なるように、かつ該内部電極３′３の一端面３ａ
が交互に左、右に位置するように順次積層し、さらにこ
の積層体の上面にダミーとしてのセラミクスシート８を
重ね、これをプレスで加圧、圧着して積層体を形成する
。するとこれにより、各内部電極３は完全に積層体内に
埋設されて封入されていることとなる。

■　そして、上記積層体を空気中にて１２００℃×３時
間で加熱焼成し、焼結体４を得る０次に、この焼結体４
の左、右端面４ａ、４ｂにＡＩを主成分とするペースト
を塗布し、これを１０００℃×１時間加熱処理する。こ
の熱処理によって、上記焼結体４の両端面４ａ、４ｂ部
分のＺｎＯにＡｊｌ　Ｏ２が固溶し、上記両端面４ａ、
４ｂ部分の抵抗値が減少して導出層６が形成され、該導
出層６と各内部電極３の一端面３ａとが接続されること
となる。ここで、上記導出層６を形成する金属としてＡ
１の他にＧａ、Ｇｄ、Ｙ等が採用できる。

■　最後に、上記導出層６の外表面に、Ａｇを主体とし
てＰｄを添加してなるペーストを塗布し、これを焼き付
けて外部電極５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。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例によれば、各内部電極３をセラミクス層２内に
封入し、該内部電極３を露出させないようにしたので、
高湿度の雰囲気中で使用しても、内部電極３が変質する
ことはなく、しかも焼結体４を電解めっき液中に浸漬し
ても該めっき液が侵入することはないから、バリスタ特
性の悪化を防止できる。また、本実施例では、導出層６
と各内部電極３とを電気的に接続し、該導出層６を介し
て外部電極５に接続したので、上記内部電極３を内方に
封入しながら外部に導出できる。しかもこの導出層６は
ＡＮ等のペーストを塗布し、加熱するだけで実現でき、
製造が容易である。

また、本実施例によれば、最上部、最下部の内部電極３
゛の他端面３Ｃと焼結体４の両端面４ａ。

４ｂとの非接続ギャップｔ′を他の内部電極３の非接続
ギャップｔより大きくしたので、つまり上記他端面３Ｃ
と導出層６及び外部電極５との距離が十分層されている
から、バリスタ特性を得るための内部電極３同土間以外
の部分に電流が流れることはなく、その結果もれ電流を
防止でき、ひいては消費電力、熱暴走等の問題を解消で
き、品質の信頼性を向上できる。

表は、本実施例の効果を確認するために行った特性試験
の結果を示す。

この試験では、本実施例の製造方法により作成した積層
型バリスタを、温度６０℃、相対湿度９０％の雰囲気中
に１０００時間放置し、しかる後Ｖ、、、及び■。１□
の変化率を調べた。また、もれ電流μＡはＶｌａＡの６
０％の電圧で測定した。なお、比較のため、内部電極の
端面を焼結体の表面に露出させてなる従来の積層型バリ
スタ（第６図の構造のもの）、及び内部電極を焼結体内
に埋設し、全ての内部電極の長さを同一にしてなる比較
のための積層型バリスタ（第５図の構造のもの）につい
ても同様の試験を行った。

表からも明らかなように、内部電極の端面が露出してい
る従来試料（第２欄）の場合は、もれ電流はそれほど大
きくないものの、耐湿性を示すＶｌａＡ　ｒ　Ｖａ、ｔ
ａｍ　（７）変化率は−８，−２３％となッテおり、バ
リスタ特性が劣化している。また、内部電極を焼結体内
に埋設してなる比較試料（第３欄）の場合は、ＶｌａＡ
　＋　　Ｖｏ、＋＊ａ　（７）変化率は−４゜６％であ
り、上記従来試料に比べて耐湿性が改善されていること
がわかる。しかし、もれ電流は０．９５μＡと大きくな
っている。これに対して、本実施例試料（第１欄）では
、ＶＩＩＩＩＡ　＋　　ｖｌ＋ａＡ　（Ｄ変化率は−４
，−６％となっており、上記比較試料と同様に耐湿性が
向上しており、しかももれ電流においても０．１３μＡ
と小さくなっており、従来試料、比較試料より改善され
ていることがわかる。

また、本実施例試料の外部電極にめっき処理により金属
層を施したが、これによる特性の劣化は全く認められな
かった。

第４図は上記実施例の変形例を示し、図中、第１図と同
一符号は同−又は相当部分を示す。

この積層型バリスタｌは、最上部及び最下部の内部電極
９の左、右外端面９ａを導出層６に接続し、これの内端
面９ｂ同士の間に隙間を設けて上記内部電極９を２分割
し、これにより該内端面９ｂと対向する側の焼結体４の
左、右端面４ａ、４ｂとの間に他の非接続ギャップ【に
より大きい非接続ギャップｔ′を形成した例である。こ
の場合においても、内部電極の変質を防止できるととも
に、もれ電流を防止でき上記実施例と同様の効果が得ら
れる。また、この構造によれば、内部電極の印刷及び積
層作業を容易化できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る積層型バリスタによれば、
内部電極の一端面を接続ギャップを開けて内方に位置さ
せ、他端面を接続ギャップより広い非接続ギャップを開
けて内方に位置させ、積層体の両端部分に上記内部電極
の一端面を交互に電気的に導出する導出層を形成すると
ともに、上記最上部及び最下部の内部電極の上記非接続
ギャップを他の内部電極の非接続ギャップより大きくし
たので、高湿度やめっき液の侵入による内部電極の変質
を防止でき、バリスタ特性の悪化を回避できる効果があ
るとともに、もれ電流を防止して品質の信鯨性を向上で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本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り、第１図は第２図のＩ
−１線断面図、第２図はその斜視図、第３図はその分解
した状態の平面図、第４図は上記実施例の変形例を示す
断面図、第５図は本発明の成立過程を説明するための積
層型バリスタの断面図、第６図は従来の積層型バリスタ
を示す断面図である。 図において、１は積層型バリスタ、２はセラミクス層、
３は他の内部電極、３′、９は最上部。 最下部（最外層）の内部電極、３ａ、９ａは内部電極の
一端面、３ｂは他端面、３ｃ、９ｂは最上部及び最下部
の内部電極の他端面、４は焼結体（積層体）、４ａ、４
ｂは焼結体の左、右端面、６は導出層、Ｔは接続ギャッ
プ、ｔは非接続ギャップ、ｔ′は最上部及び最下部の内
部電極の非接続ギャップである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バリスタ機能を発現するセラミクス層と内部電極
   とを、該内部電極の一端面がセラミクス層の端面から接
   続ギャップを開けて内方に位置し、他端面が上記接続ギ
   ャップより広い非接続ギャップを開けて内方に位置する
   ように交互に積層して積層体を形成し、該積層体の両端
   の接続ギャップ部分を低抵抗化させることにより、該積
   層体の両端面に上記内部電極の一端面を交互に電気的に
   導出する導出層を形成し、さらに上記積層体の両最外層
   に位置する内部電極の上記非接続ギャップを他の内部電
   極の非接続ギャップより大きくしたことを特徴とする積
   層型バリスタ。