JPS5886702A - バリスタの製造方法 - Google Patents
バリスタの製造方法Info
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- JPS5886702A JPS5886702A JP56186275A JP18627581A JPS5886702A JP S5886702 A JPS5886702 A JP S5886702A JP 56186275 A JP56186275 A JP 56186275A JP 18627581 A JP18627581 A JP 18627581A JP S5886702 A JPS5886702 A JP S5886702A
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- Japan
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- varistor
- film
- zno
- metal oxide
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超小型で機器の小型化や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。
スタの製造方法に関するものである。
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ている。従来
、バリスタとして、ＺｎＯと微量のＢ１２Ｏ３などの金
属酸化物から成るＺｎＯバリスタが知らｎている。Ｚｎ
Ｏバリスタは、Ｚｎ□□□体に０．１、数モルチのＢｉ
２Ｏ３，Ｃ０２０Ｃ０２Ｏ３１゜５ｂ２ｏ３などを添加
した粉体を成型し、１２５０℃前ｌの空気中で焼結する
ことによって得られる。
減少する素子は、一般にバリスタと呼ばれている。従来
、バリスタとして、ＺｎＯと微量のＢ１２Ｏ３などの金
属酸化物から成るＺｎＯバリスタが知らｎている。Ｚｎ
Ｏバリスタは、Ｚｎ□□□体に０．１、数モルチのＢｉ
２Ｏ３，Ｃ０２０Ｃ０２Ｏ３１゜５ｂ２ｏ３などを添加
した粉体を成型し、１２５０℃前ｌの空気中で焼結する
ことによって得られる。
このようにして得られたＺｎＯバリスタは、厚みを変え
ることによって立上り電圧を側倒することができる。ま
メ電圧関−電流（Ｉ）特性を、ｖ ａ ｃ：定数 ｌ＝（で） 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
が得にくいといり難点がある。
ることによって立上り電圧を側倒することができる。ま
メ電圧関−電流（Ｉ）特性を、ｖ ａ ｃ：定数 ｌ＝（で） 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
が得にくいといり難点がある。
、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、したがって立上シミ圧（は、電極
間に直列に接続さ扛た粒界の数、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１
有したバリスタを得よ、うとすると、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
１１ｘあたり・１０ｏ〜２００Ｖであり、したがって多
くの民生用の用途に対しては、厚み１１ａＩＬ前後の焼
結体が必要とされる。
障壁に起因しており、したがって立上シミ圧（は、電極
間に直列に接続さ扛た粒界の数、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１
有したバリスタを得よ、うとすると、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
１１ｘあたり・１０ｏ〜２００Ｖであり、したがって多
くの民生用の用途に対しては、厚み１１ａＩＬ前後の焼
結体が必要とされる。
一方、近年、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
れている。それらには多くの半導体ＩＣ，ＬＳＩ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。
術を利用して、各種軽量小型の民生用電子機器が開発さ
れている。それらには多くの半導体ＩＣ，ＬＳＩ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、先はどのＺｔ＋Ｏ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。
り電圧と形状の大きさのために不適当である。
そこで、・これらの超小型回路にふされしい、超小型の
サージ保護素子が必要とされている。
サージ保護素子が必要とされている。
本発明はかかる状況に基づきな搭れたもので、これらの
超小型回路への応用に適した超小型バリスタの製造方法
を提供するものであり、以下に実施例と共に、その詳細
を述べる。
超小型回路への応用に適した超小型バリスタの製造方法
を提供するものであり、以下に実施例と共に、その詳細
を述べる。
第１図〜第３図は本発明の方法を用いて得られるバリス
タの断面図を示したものであり、以下、まず第１図に基
すいて本発明の一実施例を説明する。
タの断面図を示したものであり、以下、まず第１図に基
すいて本発明の一実施例を説明する。
アルミナ基板１に対して真空槽内で原料を加熱蒸発させ
る、いわゆる真空蒸着法で金（Ａｕ）ｋ厚み４ｏｏｏ八
に蒸着して電％２ａを、形成した。次に、これｆ １
ｘ １０−’Ｔｏｒ ｒ Ｏ高真空にできる排気部を
有した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（Ｚ ｎ Ｏ）から成る焼結体と、酸化ビスマ
ス（Ｂｉ Ｏ）から成る金属酸化物焼結体 ３ 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ｉ ２ ｘ １０−２Ｔｏｒ ｒの圧力に設定
した後、両電極間に高周波スパッタ電力１０ｏＷ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ＺｎＯ膜３′ｆ！：厚み６０００人、さらにコノ上
にＢ Ｚ ２０３膜４を厚みＳＯＯ人付着させて積層し
た。その後、気密槽内から取り出して空気中ＳＯＯ℃の
温度で熱処理を行ない、更−にＢｉ２Ｏ３膜４の上に真
空蒸着法で厚み２０００人のＡｕを施し電％２ｂとした
この電極２ａと電極２ｂの間で電圧（ト）−電流（Ｉ）
特性を調べてみると、Ｖ−Ｉ特性に整流性が見られ、逆
方向特性は立上り電圧的６Ｖ、（Ｚが５０程度のものが
得られ、順方向特性は立上り電圧が１ｖ以下で、αが３
０程度のものが得られた。すなわち上記の方法で製作し
た第１図のバリスタは、Ｖ−■特性に方向性を持つ、い
わゆる非対称型バリスタである。
る、いわゆる真空蒸着法で金（Ａｕ）ｋ厚み４ｏｏｏ八
に蒸着して電％２ａを、形成した。次に、これｆ １
ｘ １０−’Ｔｏｒ ｒ Ｏ高真空にできる排気部を
有した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（Ｚ ｎ Ｏ）から成る焼結体と、酸化ビスマ
ス（Ｂｉ Ｏ）から成る金属酸化物焼結体 ３ 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ｉ ２ ｘ １０−２Ｔｏｒ ｒの圧力に設定
した後、両電極間に高周波スパッタ電力１０ｏＷ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ＺｎＯ膜３′ｆ！：厚み６０００人、さらにコノ上
にＢ Ｚ ２０３膜４を厚みＳＯＯ人付着させて積層し
た。その後、気密槽内から取り出して空気中ＳＯＯ℃の
温度で熱処理を行ない、更−にＢｉ２Ｏ３膜４の上に真
空蒸着法で厚み２０００人のＡｕを施し電％２ｂとした
この電極２ａと電極２ｂの間で電圧（ト）−電流（Ｉ）
特性を調べてみると、Ｖ−Ｉ特性に整流性が見られ、逆
方向特性は立上り電圧的６Ｖ、（Ｚが５０程度のものが
得られ、順方向特性は立上り電圧が１ｖ以下で、αが３
０程度のものが得られた。すなわち上記の方法で製作し
た第１図のバリスタは、Ｖ−■特性に方向性を持つ、い
わゆる非対称型バリスタである。
第２図は本発明の第２の実施例で得られたバリスタの断
面図を示したものであり、Ｂ１２Ｏ３膜４ｉＺｎｏ膜３
ではさんだ構成になっていて、Ｖ−１特性に方向性を持
たない、いわゆる対称型バリスタが得られた。この場合
の立上り電圧は約ｉｖ。
面図を示したものであり、Ｂ１２Ｏ３膜４ｉＺｎｏ膜３
ではさんだ構成になっていて、Ｖ−１特性に方向性を持
たない、いわゆる対称型バリスタが得られた。この場合
の立上り電圧は約ｉｖ。
αは約５０であった。第３図は本゛発明の第３の実施例
で得られたバリスタの断面図を示したもので、対称型バ
リスタであるが積層数を増した構造となっており、立上
り電圧の高い対称型バリスタが得られた。この場合の立
上り電圧は約１８ｖ、αは約６０であった。本発明で得
られる素子の非オーム性は、ＺｎＯ膜とＢ１２Ｏ３膜の
へテロ接合に起因しており、したがって立上り電圧は、
ＺｎＯ膜とＢ１２Ｏ３膜を交互に積層し、この積層数を
任意に選ぶことによって制御できるものである。
で得られたバリスタの断面図を示したもので、対称型バ
リスタであるが積層数を増した構造となっており、立上
り電圧の高い対称型バリスタが得られた。この場合の立
上り電圧は約１８ｖ、αは約６０であった。本発明で得
られる素子の非オーム性は、ＺｎＯ膜とＢ１２Ｏ３膜の
へテロ接合に起因しており、したがって立上り電圧は、
ＺｎＯ膜とＢ１２Ｏ３膜を交互に積層し、この積層数を
任意に選ぶことによって制御できるものである。
なお、上記いずれの実施例においても、ＺｎＯ膜３．Ｂ
１２ｏ３膜４の製作方法は同一である。また、膜形成後
の熱処理条件についても同様で、積層数にかかわらず空
気中８ｏｏ℃の温度で熱処理することによって、スパッ
タリングにより形成されたアモルファス状態のＢ１２Ｏ
３を主成分とする金属酸化物膜が結晶化し、Ｚ！１０膜
との境界で形成されたベテロ接合の安定化が起り、安定
性に優れた非オーム性を得ることができた。スパッタリ
ングにより形成したアモルファス状態のＢｉ２Ｏ３を主
成分、とする膜を結晶化する温度以下（上記各実施例の
場合には結晶化温度は６００℃であった）で熱処理した
ものはｖ−Ｉ特性が不安定であり、バリスタとして実用
には耐えられないものであった。
１２ｏ３膜４の製作方法は同一である。また、膜形成後
の熱処理条件についても同様で、積層数にかかわらず空
気中８ｏｏ℃の温度で熱処理することによって、スパッ
タリングにより形成されたアモルファス状態のＢ１２Ｏ
３を主成分とする金属酸化物膜が結晶化し、Ｚ！１０膜
との境界で形成されたベテロ接合の安定化が起り、安定
性に優れた非オーム性を得ることができた。スパッタリ
ングにより形成したアモルファス状態のＢｉ２Ｏ３を主
成分、とする膜を結晶化する温度以下（上記各実施例の
場合には結晶化温度は６００℃であった）で熱処理した
ものはｖ−Ｉ特性が不安定であり、バリスタとして実用
には耐えられないものであった。
すなわち、膜形成時にはアモルファス状態のため金属酸
化物膜そのものもまた、そのペテロ接合部も不完全、不
安定であったものが、結晶化温度以上で熱処理すること
により、安定な膜、安定なヘテロ接合となるため、安定
性に優れた非オーム性が得られるものである。
化物膜そのものもまた、そのペテロ接合部も不完全、不
安定であったものが、結晶化温度以上で熱処理すること
により、安定な膜、安定なヘテロ接合となるため、安定
性に優れた非オーム性が得られるものである。
以上に述べた実施例では、ＺｎＯ膜とＢ１２Ｏ３から成
る膜を交互に少なくとも一層以上積層する組合せについ
て述べたが、金属酸化物膜として、焼結型ＺｎＯバリス
タの粒界層形成添加物として知られているビスマス（Ｂ
ｉ ）以外の元素、例えば、プラセオジウム（Ｐｒ ）
、ランタン（Ｌａ）などの希土類や、バリウム（Ｂａ
） 、ストロンチウム（Ｓｒ ）などのアルカリ土類
および、鉛（ｐｂ）などのＺｎＯよりも比抵抗の大きい
金属酸化物から成る膜を用いた場合にも、結晶化が起こ
る温度以上において空気中で熱処理することにより、Ｚ
ｎＯ膜との間で良好な非オーム性が得られ、優れたバリ
スタを製造することができる。なお、ＺｎＯよりも比抵
抗の小さい金属酸化物から成る膜の場合は非オーム性が
得られない。また、上記実施例では金属酸化物としてＢ
１２Ｏ３単体を用いたが、これに焼結型ＺｎＯバリスタ
に有効な添加物々して知られている５ｂ２０３゜Ｓｉｏ
２．Ｃｒ２Ｏ２，Ｇａ２ｏ３２ＭｎＯ２，Ｂ２Ｏ３，Ｎ
１゜などを加えることによってバリスタ特性をさらに改
善することが可能である。同様に、ＺｎＯ膜にＡＱ２ｏ
３．Ｇａ２ｏ３などの添加物を加えることによって、バ
リスタ特性を改善することが可能である。
る膜を交互に少なくとも一層以上積層する組合せについ
て述べたが、金属酸化物膜として、焼結型ＺｎＯバリス
タの粒界層形成添加物として知られているビスマス（Ｂ
ｉ ）以外の元素、例えば、プラセオジウム（Ｐｒ ）
、ランタン（Ｌａ）などの希土類や、バリウム（Ｂａ
） 、ストロンチウム（Ｓｒ ）などのアルカリ土類
および、鉛（ｐｂ）などのＺｎＯよりも比抵抗の大きい
金属酸化物から成る膜を用いた場合にも、結晶化が起こ
る温度以上において空気中で熱処理することにより、Ｚ
ｎＯ膜との間で良好な非オーム性が得られ、優れたバリ
スタを製造することができる。なお、ＺｎＯよりも比抵
抗の小さい金属酸化物から成る膜の場合は非オーム性が
得られない。また、上記実施例では金属酸化物としてＢ
１２Ｏ３単体を用いたが、これに焼結型ＺｎＯバリスタ
に有効な添加物々して知られている５ｂ２０３゜Ｓｉｏ
２．Ｃｒ２Ｏ２，Ｇａ２ｏ３２ＭｎＯ２，Ｂ２Ｏ３，Ｎ
１゜などを加えることによってバリスタ特性をさらに改
善することが可能である。同様に、ＺｎＯ膜にＡＱ２ｏ
３．Ｇａ２ｏ３などの添加物を加えることによって、バ
リスタ特性を改善することが可能である。
、基板材料としてアルミナ基板以外に温度に対して安定
なる材料として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、石英などのガラス基板、白金
、金、ステンレスなどの金属基板を用いて、上記各実施
例と同様な方法でバリスタを製作しても優れたバリスタ
特性を得ることができる。
なる材料として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、石英などのガラス基板、白金
、金、ステンレスなどの金属基板を用いて、上記各実施
例と同様な方法でバリスタを製作しても優れたバリスタ
特性を得ることができる。
上記各実施例では膜の作成方法として高周波スパッタリ
ング法を用いたが、スパッタリング法以外の方法、例え
ば、電子ビーム蒸着法、イオンブレーティング法、分子
線エビキクシー法などの膜形成技術によってＺ ｎ Ｏ
ｆ主成分とする膜、Ｂｉ２Ｏ３を主成分とする膜を形成
でき、したがって非オーム性を有するバリスタを製造す
ることも可能である。
ング法を用いたが、スパッタリング法以外の方法、例え
ば、電子ビーム蒸着法、イオンブレーティング法、分子
線エビキクシー法などの膜形成技術によってＺ ｎ Ｏ
ｆ主成分とする膜、Ｂｉ２Ｏ３を主成分とする膜を形成
でき、したがって非オーム性を有するバリスタを製造す
ることも可能である。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、超小
型で機器の小型化や軽量化に適したノ（リスクを量産性
良く製造する゛ことが可能となる。
型で機器の小型化や軽量化に適したノ（リスクを量産性
良く製造する゛ことが可能となる。
１・・・・・・アルミナ基板、２ａ、”２ｂ・・・・・
・電極、３・・・・・・ＺｎＯ膜、４・・・・・・Ｂ１
２ｏ３膜。
・電極、３・・・・・・ＺｎＯ膜、４・・・・・・Ｂ１
２ｏ３膜。
Claims (2)
- （１）温度に対して安定な材料から成る基板上に電極を
設け、この電極上に高周波スパッタリング法によって酸
化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする膜とＺｎＯよりも比抵
抗の大きい金属酸化物を主成分とする膜を交互に少なく
とも一層以上積層し、その後、前記金属酸化物を主成分
とする膜の結晶化が起こる温度以上で熱処理することを
特徴とするバリスタの製造方法。 - （２）金属酸化物を主成分とする膜として酸化ビスマス
（Ｂ１２０３）を主成分とする膜を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載のバリスタの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56186275A JPS5886702A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | バリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56186275A JPS5886702A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | バリスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5886702A true JPS5886702A (ja) | 1983-05-24 |
| JPS6253923B2 JPS6253923B2 (ja) | 1987-11-12 |
Family
ID=16185440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56186275A Granted JPS5886702A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | バリスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5886702A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60257104A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-18 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜サ−ジアブソ−バ |
| JPS63202003A (ja) * | 1987-02-17 | 1988-08-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 薄膜バリスタの製造方法 |
| JPH02214101A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-27 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗素子 |
| JP2010232460A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗素子及びその製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150109293A (ko) * | 2014-03-19 | 2015-10-01 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 전압 비선형 저항 소자 및 그 제조 방법 |
| JP6496581B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2019-04-03 | 日本碍子株式会社 | 電圧非直線抵抗素子及びその製法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55150204A (en) * | 1979-05-10 | 1980-11-22 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Nonnlinear voltage resistor and method of fabricating same |
-
1981
- 1981-11-19 JP JP56186275A patent/JPS5886702A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55150204A (en) * | 1979-05-10 | 1980-11-22 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Nonnlinear voltage resistor and method of fabricating same |
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|---|---|---|---|---|
| JPS60257104A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-18 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜サ−ジアブソ−バ |
| JPS63202003A (ja) * | 1987-02-17 | 1988-08-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 薄膜バリスタの製造方法 |
| JPH02214101A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-27 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗素子 |
| JP2010232460A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗素子及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6253923B2 (ja) | 1987-11-12 |
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