JPH02260605A - 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、特にもれ電流、サージ耐量の低下を防止で
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、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採用されている。

このようなバリスタとして、従来、ＺｎＯ等のセラミク
ス酸化物からなる円板状の焼結体の両生面に電極膜を形
成し、該電極膜にリード端子を接続するとともに、上記
焼結体の外表面に絶縁製樹脂をデエップ加工してなるデ
ィスク型バリスタがある。

ところで、近年の電子回路における動作電圧の低下にと
もない、しきい値電圧の低いバリスタが要求されている
。しかし、上記従来のディスク型バリスタでは、他の特
性を犠牲にすることなくしきい値電圧を５０ｖ以下にす
ることは困難である。

即ち、上記ディスク型バリスタのしきい値電圧を低くす
るには、セラミクス酸化物の焼成温度を高くして粒子径
を大きくするか、あるいは焼結体の厚さを薄くする方法
があるが、焼成温度を高くするとＺｎＯや添加物が蒸発
し易く、また厚さを薄くすると強度が低下して加工でき
ず、これらが目的達成の障壁となっている。

そこで、低いしきい値電圧が得られるバリスタとして、
従来、第５図に示すような直方体状の積層型バリスタが
提案されている（例えば特公昭５８−２３９２ｉ号公報
参照）、この積層型バリスタ２０は、セラミクス層２１
と内部電極２２とを、該内部電極２２の一端面２２ａが
外部に露出するとともに、他端面２２ｂがギャップＴを
開けて内方に位置するように交互に積層して一体焼結す
るとともに、該焼結体２３の左、右端面２３ａ、２３ｂ
に上記内部電極２２が接続される外部電極２４を形成し
て構成されている。なお、この外部電極２４は、焼結体
２３の左、右端面２３ａ、２３ｂを覆う端面部２４ａと
、これに続いて焼結体２３の端部周面を覆う周面部２４
ｂとからなり、焼結体２３の左、右端部を包んでいる。

この積層型バリスタ２０によれば、内部電極２２と厚さ
の薄いセラミクス層２１とを積層し、これを圧着した後
一体焼結することから、強度、加工上の問題が生じるこ
とはなく、しかも内部の各セラミクス層２１は最上部、
最下部に重ねられた同一組成物からなるダミー層２５に
より挟まれた構造であるから、高温焼成時におけるＺｎ
Ｏや添加物の蒸発を防止でき、その結果しきい値電圧の
低電圧化の要求に応えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の積層型バリスタ２０において
は、内部のセラミクス層２１からの組成物の蒸発は略防
止できるものの、上、下部のダミー層２５における外部
電極２４の周面部２４ｂ付近でもれ電流が生じ、場合に
よってはサージ印加時に破壊するおそれがあるという問
題点がある。

これは以下の理由によるものと考えられる。即ち、電流
は上記内部電極２２に挟まれたセラミクス層２１間だけ
に流れるのが正常であり、上記ダミー層２５はセラミク
ス層２１の上、下面を囲むのが目的であるから、この部
分には本来電流が流れることはない、しかし上記ダミー
層２５の一端部分は、上記外部電極２４の周面部２４ｂ
と、最上部、最下部の内部電極２２の他端面２２ｂとで
挟まれた構造となっていることから、このダミー層２５
の一端部にも内部電極２２間のセラミクス層２１と略同
じ電圧がかかる。しかもこのダミー層２５は外表面に位
置することから焼成時に添加物が蒸発し、組成的に他の
部分より劣っており、さらにこの部分は電気力線が集中
し易くなっている。その結果、通常作動時にもれ電流が
流れ易くなり、サージ耐量が低下してサージ印加時に破
壊し易いものと考えられる。

本発明の目的は、上記ダミー層の一端部に生じるもれ電
流及びサージ耐量の低下を防止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
電極の一端面が外部に露出し、他端面がギャップを開け
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
、該積層体の両端面及びこれに続く周面部分に外部電極
を形成してなる積層型バリスタにおいて、上記積層体の
両最外層に位置する内部電極のギャップを他の内部電極
のギャップより大きくしたことを特徴としている。

ここで、上記最外層の内部電極のギャップを他の内部電
極のギャップより大きくするとは、最外層の内部電極の
一端面から他端面までの長さを短くすることであり、該
長さは積層体の長さの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、最外層の内部電
極のギャップを他のギャップより大きくしたので、ダミ
ー層の成分が焼成時に蒸発して組成変化を生じても、ま
た電気力線が集中しても、上記内部電極の他端面と外部
電極の周面部との距離は大きく離れているから、十分な
絶縁抵抗があり、その結果もれ電流の発生、及びサージ
耐量の低下を防止できる。

〔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、１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１１２と、ｐｔからなる内部電
極３′又は３とを交互に積層して積層体を形成するとと
もに、該積層体の上面。

下面に上記バリスタ層２と同一組成からなるダミー層６
を重ね、これを一体焼成してなる焼結体４の左、右端部
分にＡｇ／Ｐｄからなる外部電極５を形成して構成され
ている。この外部電極５は、上記焼結体４の左、右端面
４ａ、４ｂを覆う端面部５ａと、これに続いて焼結体４
の左、右端の周面を覆う周面部５ｂとからなり、焼結体
５の左。

右端を包んでいる。

また、上記内部電ｆｆ１３’、３の一端面３ａは互い違
いに上記焼結体４の両端面４ａ、４ｂに露出して上記外
部電極５に接続されている。さらに、上記内部電極３の
他端面３ｂは互い違いに上記焼結体４０両端面４ａ、４
ｂから少し離れたギャップＴを開けて内方に位置してお
り、これにより上記内部電極３の一端面３ａ以外の端面
ば焼結体４内に埋設されている。

そして、上記焼結体４の最外層に位置する最上部及び最
下部の代部電極３′の他端面３ｃと焼結体４の左、右端
面４ａ、４ｂとのギャップｔは、上記ギャップ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３ａから他端面３ｃまでの長さは
上記焼結体４の長さｐの１／２より若干短く形成されて
いる。これにより、上記最上、下部の内部電極３′の他
端面３Ｃはこれと対向する上記外部電極５の周面部５ｂ
から大きく離れた構造となっている。

次に本実施例の積層型バリスタｌの製造方法について説
明する。

■　まず、Ｚ　ｎ　Ｏ（９５，０ｇｏ　１％）、Ｃｏ０
（１゜０Ｉｌｏ１％）　、　ＭｎＯ（１，Ｏｎｏｎ！％
）、Ｓｂ、Ｏ。

（２，Ｏｍｏ１％）　、　　Ｃｒｚ　Ｏｓ　　（１，０
１１０１１！％）を混合してなるセラミクス材料に、Ｂ
□Ｃｈ、ＳＩＯ、ｔ　、ＰｂＯ，’ＺｎＯからなるガラ
ス粉末を１０ｗｔ％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、上記各セラミクス層２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に露出するよう
にし、また最上部及び最下部に位置する内部電極３′以
外の、各内部電極３の他端面３ｂが、交互にセラミクス
層２の左、右端面２ａ。

２ｂからギャップＴを設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からギャップｔを設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Ｎ２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
が交互に位置するように順次積層し、さらにこの積層体
の上面、下面にダミーＭ６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′３の一端面３ａのみが積層体の左、右端面に
露出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°Ｃ×３
時間で加熱焼成し、焼結体４を得る。しかる後、上記焼
結体４の内部電極３の一端面３ａが露出された左、右端
面４ａ、４ｂに、Ａｇを主体としてＰｄを添加してなる
ペーストを塗布した後焼き付けて外部電極５を形成する
。これにより、本実１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。

本実施例の積層型バリスタｌによれば、最上部及び最下
部の内部電極３′の長さを焼結体４の長さｌの１７２以
下になるようにして、上記内部電極３′の他端面３Ｃと
焼結体４の左、右端面４ａ。

４ｂとのギャップｔを他のギャップＴより大きくしたの
で、上記焼成する際にダミー層６の成分が蒸発して組成
ずれを生じても、上記内部電極３の他端面３Ｃと外部電
極５の周面部５ｂとは距離が大きく離れているから、も
れ電流、サージ耐量の低下を防止でき、ひいては消費電
力、熱暴走を回避でき、サージ印加時の破壊を回避でき
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、それぞれ４０．６０．１００Ａの波高値
を持つ８×２０μｓｅｃ衝撃電流を５分間隔で印加し、
この１時間後に測定したＶｌｌａＡが初期値に比べてど
れだけ変化しているかを調べた。また、もれ電流はｖｌ
、Ａの６０％の電圧で測定した。なお、比較のため従来
の同一長さの内部電極からなる積層型バリスタ（第５図
の構造のもの）についても同様の測定を行った。

同表からも明らかなように、従来試料の場合は、衝撃電
流印加した後のＶＩＩＩ＆変化率は４０＾で一１５χ、
６０＾で一４０％と低下しており、１００Ａでは破壊し
ている。また、もれ電流も０．１５μ＾と大きい、これ
に対して、本実施例試料の場合は、Ｖ＋ａｍの変化率が
４０Ａで一２χ、６０Ａで一９χ、　１００Ａで一３５
％と従来試料に比べて小さくなっており、サージに対し
て強いことがわかる。また、もれ電流は従来試料にくら
べて１／３の０．０５μＡとなっており、大きく低減で
きている。さらに非直線係数αも３１から３５へと改善
されている。

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
１は、最上部及び最下部の内部電極８の左３右外端面８
ａを焼結体４の左、右端面４ａ、４ｂに露出させ、これ
の内端面８ｂ同士の間に隙間を設けて上記内部電極８を
２分割し、これにより該内端面８ｂと対向する焼結体４
の左。

右端面４ａ、４ｂとの間に他のギャップＴにより大きい
ギャップｔを形成した例である。この場合においても、
もれ電流、サージ耐量の低下を回避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性を向上できる効果が得られる。

〔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、両
最外層に位置する内部電極の他端面と積層体とのギャッ
プを他のギャップより大きくしたので、もれ電流、サー
ジ耐量の低下を回避でき、品質の信鎖性を向上できる効
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１
−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′、８は最上部。 最下部（最外層）の内部電極、３ａ、８ａは内部電極の
一端面、３ｂは他端面、３ｃ、ｇｂ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、５は外部電極、Ｔはギャップ
、ｔは最上部及び最下部の内部電極のギャップである。

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上記セラミクス層の端面に
   露出し、他端面がギャップを開けて上記セラミクス層の
   内方に位置するように交互に積層して積層体を形成し、
   該積層体の両端面及びこれに続く周面部分に、上記各内
   部電極の一端面が接続される外部電極を形成してなる積
   層型バリスタにおいて、上記積層体の両最外層に位置す
   る内部電極の上記ギャップを他の内部電極のギャップよ
   り大きくしたことを特徴とする積層型バリスタ。