JPS6231802B2 - - Google Patents
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- JPS6231802B2 JPS6231802B2 JP56200439A JP20043981A JPS6231802B2 JP S6231802 B2 JPS6231802 B2 JP S6231802B2 JP 56200439 A JP56200439 A JP 56200439A JP 20043981 A JP20043981 A JP 20043981A JP S6231802 B2 JPS6231802 B2 JP S6231802B2
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Landscapes
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超小型で、機器の小型化および軽量化
に適したバリスタの製造方法に関するものであ
る。
に適したバリ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つて、急激
に抵抗の減少する素子は、一般にバリスタと呼ば
れる。従来バリスタとして、ZnOと微量のBi2O3
などの金属酸化物から成るZnOバリスタが知られ
ている。ZnOバリスタはZnO粉体に0.1〜数モル
％のBi2O3，Co2O3，MnO2，Sb2O3などを添加し
た粉体を成型し、1250℃前後の空気中で焼結する
ことによつて得られる。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つて立上
り電圧を制御することができる。また、電圧(v)―
電流（）特性を、 ＝（Ｖ／Ｃ）〓 Ｃ：定数 として近似した場合のα（電圧非直線指数）が30
〜60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られにくいという難点があ
る。ZnOバリスタの非オーム性は、ZnO粒子の粒
界の障害に起因しており、したがつて立上り電圧
は電極間に直列に接続された粒界の数、換言すれ
ば、素子の厚みに比例する。したがつて希望とす
る立上り電圧を有するバリスタを得るには自動的
に素子の厚みがきわまつてしまう。通常得られる
素子の立上り電圧は１mmあたり100〜200Vであ
り、したがつて多くの民生用の用途では、厚み１
mm前後の焼結体が必要とされる。近年は電子部品
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、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
なつている。これらの用途に対し、前述のZnO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。したがつて、これらの超小型回路に適
した、超小型のサージ保護素子が必要とされてい
る。本発明はこのような状況に基づきなされたも
ので、これらの超小型回路への応用に適した超小
型薄膜バリスタを得るための製造方法を提供する
ものであり、以下にその一実施例を詳細に説明す
る。
に抵抗の減少する素子は、一般にバリスタと呼ば
れる。従来バリスタとして、ZnOと微量のBi2O3
などの金属酸化物から成るZnOバリスタが知られ
ている。ZnOバリスタはZnO粉体に0.1〜数モル
％のBi2O3，Co2O3，MnO2，Sb2O3などを添加し
た粉体を成型し、1250℃前後の空気中で焼結する
ことによつて得られる。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つて立上
り電圧を制御することができる。また、電圧(v)―
電流（）特性を、 ＝（Ｖ／Ｃ）〓 Ｃ：定数 として近似した場合のα（電圧非直線指数）が30
〜60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られにくいという難点があ
る。ZnOバリスタの非オーム性は、ZnO粒子の粒
界の障害に起因しており、したがつて立上り電圧
は電極間に直列に接続された粒界の数、換言すれ
ば、素子の厚みに比例する。したがつて希望とす
る立上り電圧を有するバリスタを得るには自動的
に素子の厚みがきわまつてしまう。通常得られる
素子の立上り電圧は１mmあたり100〜200Vであ
り、したがつて多くの民生用の用途では、厚み１
mm前後の焼結体が必要とされる。近年は電子部品
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、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
なつている。これらの用途に対し、前述のZnO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。したがつて、これらの超小型回路に適
した、超小型のサージ保護素子が必要とされてい
る。本発明はこのような状況に基づきなされたも
ので、これらの超小型回路への応用に適した超小
型薄膜バリスタを得るための製造方法を提供する
ものであり、以下にその一実施例を詳細に説明す
る。
＜実施例 １＞
第１図において、石英ガラス基板１を１×
10-7Torrの高真空にできる排気部を有する気密
槽内の金属電極上に装着し、これに対向して酸化
亜鉛（ZnO）とバリスタとして有効な添加物から
成る組成物焼結体（ZnOバリスタ焼結体）と、酸
化バリウム（BaO）から成る酸化物粉体をそれぞ
れの電極（ターゲツト）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、気密槽内を２×10-2Torrの圧力に設定した
後、両電極間に高周波スパツタ電力200Wを印加
して放電させた。この方法は、放電によつて分離
したガスの分子の衝突によりターゲツトの原材料
物質がスパツタリング蒸発し、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ツタリン
グ法である。この方法を用いてBaO膜２を厚み
2000Å，さらにこの上にZnOバリスタ組成物膜３
として厚み５μｍ付着させて積層した。その後、
気密槽内から取り出して30℃の水中に浸漬し、
BaOを溶して石英ガラス基板１とZnOバリスタ組
成物膜３を分離させ、ZnOバリスタ膜３だけを取
り出して1200℃の空気中で１時間焼成し、薄膜バ
リスタ焼結体とした。また第２図のように薄膜バ
リスタ、焼結体４の両面に真空蒸着法で厚み2000
ÅのAlを形成し電極５とした。この電極間で電
圧(v)―電流（）特性を調べてみると立上り電圧
約5V，αが30程度のものが得られ、Ｖ―特性
に方向性を持たない、いわゆる対称型バリスタで
あつた。
10-7Torrの高真空にできる排気部を有する気密
槽内の金属電極上に装着し、これに対向して酸化
亜鉛（ZnO）とバリスタとして有効な添加物から
成る組成物焼結体（ZnOバリスタ焼結体）と、酸
化バリウム（BaO）から成る酸化物粉体をそれぞ
れの電極（ターゲツト）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、気密槽内を２×10-2Torrの圧力に設定した
後、両電極間に高周波スパツタ電力200Wを印加
して放電させた。この方法は、放電によつて分離
したガスの分子の衝突によりターゲツトの原材料
物質がスパツタリング蒸発し、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ツタリン
グ法である。この方法を用いてBaO膜２を厚み
2000Å，さらにこの上にZnOバリスタ組成物膜３
として厚み５μｍ付着させて積層した。その後、
気密槽内から取り出して30℃の水中に浸漬し、
BaOを溶して石英ガラス基板１とZnOバリスタ組
成物膜３を分離させ、ZnOバリスタ膜３だけを取
り出して1200℃の空気中で１時間焼成し、薄膜バ
リスタ焼結体とした。また第２図のように薄膜バ
リスタ、焼結体４の両面に真空蒸着法で厚み2000
ÅのAlを形成し電極５とした。この電極間で電
圧(v)―電流（）特性を調べてみると立上り電圧
約5V，αが30程度のものが得られ、Ｖ―特性
に方向性を持たない、いわゆる対称型バリスタで
あつた。
上記の実施例は基板とZnOバリスタ組成物膜と
を分離して、このZnOバリスタ組成物膜を焼成
し、単体の薄膜バリスタを得た。この方法以外に
薄膜バリスタを得る方法として基板上に焼成工程
の高温に耐え得る電極（たとえば、Au，Ptな
ど）を設け、この上にZnOバリスタ組成物膜を形
成して、基板とともに焼成する方法や、基板上に
直接、ZnOバリスタ組成物膜を形成し、そのま
ま、焼成する方法がある。しかし、これらのいず
れの方法においても基板や電極とZnOバリスタ組
成物膜の熱膨張係数の差によつて焼成時の温度で
ZnOバリスタ組成物膜が剥離，発泡，クラツクを
生じていた。また、スパツタリングで得たZnOバ
リスタ組成物膜は電極および基板との密着性が良
いため、焼成温度で反応を起しやすく、その結果
としてＶ−Ｉ特性が不安定で歩留りの悪いもので
あつた。本発明はこれらの問題を解決するために
スパツタリングで得たZnOバリスタ組成物膜だけ
を取り出して1200℃で焼成することによつてZnO
が結晶化して粒子となり粒界にBi2O3などの添加
物が析出して障壁を形成し、これによつて安定性
に優れた非オーム性を有する薄膜バリスタを製造
できるようになつた。ところで、スパツタリング
により形成したアモルフアス状態のZnOバリスタ
組成物膜が結晶化して粒界に障壁が形成される温
度は800℃であつた。したがつて、この温度以下
で焼成したものは優れた非オーム性を得ることは
できなかつた。また、本実施例によつて得られた
薄膜バリスタ焼結体は、発泡，剥離がなく、Ｖ―
特性も安定である。しかもチツプ化して高密度
実装回路に容易に組み込むことができ、機器の小
型軽量に大きく貢献するものである。
を分離して、このZnOバリスタ組成物膜を焼成
し、単体の薄膜バリスタを得た。この方法以外に
薄膜バリスタを得る方法として基板上に焼成工程
の高温に耐え得る電極（たとえば、Au，Ptな
ど）を設け、この上にZnOバリスタ組成物膜を形
成して、基板とともに焼成する方法や、基板上に
直接、ZnOバリスタ組成物膜を形成し、そのま
ま、焼成する方法がある。しかし、これらのいず
れの方法においても基板や電極とZnOバリスタ組
成物膜の熱膨張係数の差によつて焼成時の温度で
ZnOバリスタ組成物膜が剥離，発泡，クラツクを
生じていた。また、スパツタリングで得たZnOバ
リスタ組成物膜は電極および基板との密着性が良
いため、焼成温度で反応を起しやすく、その結果
としてＶ−Ｉ特性が不安定で歩留りの悪いもので
あつた。本発明はこれらの問題を解決するために
スパツタリングで得たZnOバリスタ組成物膜だけ
を取り出して1200℃で焼成することによつてZnO
が結晶化して粒子となり粒界にBi2O3などの添加
物が析出して障壁を形成し、これによつて安定性
に優れた非オーム性を有する薄膜バリスタを製造
できるようになつた。ところで、スパツタリング
により形成したアモルフアス状態のZnOバリスタ
組成物膜が結晶化して粒界に障壁が形成される温
度は800℃であつた。したがつて、この温度以下
で焼成したものは優れた非オーム性を得ることは
できなかつた。また、本実施例によつて得られた
薄膜バリスタ焼結体は、発泡，剥離がなく、Ｖ―
特性も安定である。しかもチツプ化して高密度
実装回路に容易に組み込むことができ、機器の小
型軽量に大きく貢献するものである。
＜実施例 ２＞
第１図において、石英ガラス基板１を１×
10-7Torrの高真空にできる排気部を有する気密
槽内の金属電極上に装着し、これに対向して酸化
亜鉛（ZnO）とバリスタとして有効な添加物から
成る組成物焼結体（ZnOバリスタ焼結体）と酸化
カルシウム（CaO）から成る酸化物粉体をそれぞ
れの電極（ターゲツト）に装着した。この高周波
スパツタリング法の準備工程以後は、実施例１と
同じブロセスで行なつた。ただ、第１図のCaO膜
２は、実施例１のBaO膜と比べ、水に対する溶解
速度が異なるが水中に浸漬する時間の違いだけで
あつて、実施例１と基本的には同じ考え方であ
る。したがつてCaO膜を水中で溶解した後、ZnO
バリスタ組成物膜だけを取り出し1200℃の空気中
で１時間焼成した、結果として実施例１と同等の
薄膜バリスタを得た。
10-7Torrの高真空にできる排気部を有する気密
槽内の金属電極上に装着し、これに対向して酸化
亜鉛（ZnO）とバリスタとして有効な添加物から
成る組成物焼結体（ZnOバリスタ焼結体）と酸化
カルシウム（CaO）から成る酸化物粉体をそれぞ
れの電極（ターゲツト）に装着した。この高周波
スパツタリング法の準備工程以後は、実施例１と
同じブロセスで行なつた。ただ、第１図のCaO膜
２は、実施例１のBaO膜と比べ、水に対する溶解
速度が異なるが水中に浸漬する時間の違いだけで
あつて、実施例１と基本的には同じ考え方であ
る。したがつてCaO膜を水中で溶解した後、ZnO
バリスタ組成物膜だけを取り出し1200℃の空気中
で１時間焼成した、結果として実施例１と同等の
薄膜バリスタを得た。
＜実施例 ３＞
実施例１と実施例２と同じ方法で薄膜バリスタ
を製造した。ただ異なるのは、高周波スパツタリ
ング装置のターゲツトに水溶解性のある酸化スト
ロンチウム（SrO）を用いたもので、その他は全
て、実施例１と実施例２と同じ方法である。
を製造した。ただ異なるのは、高周波スパツタリ
ング装置のターゲツトに水溶解性のある酸化スト
ロンチウム（SrO）を用いたもので、その他は全
て、実施例１と実施例２と同じ方法である。
結果として薄膜バリスタの特性および歩留りに
ついては、実施例１と同じであつた。本発明の実
施例では基板材料として石英ガラスを用いたがア
ルミナ，ジルコニアなどのセラミツク基板，サフ
アイヤなどの単結晶基板、金，ステンレスなどの
金属基板の表面が平滑であれば基板として十分使
用可能である。また、本実施例では基板とZnOバ
リスタ組成物膜との間に水溶性のあるアルカリ土
類酸化物膜として酸化バリウム（BaO），酸化カ
ルシウム（CaO），酸化ストロンチウム（SrO）
を用いても同じ効果が得られたが、アルカリ土類
酸化物膜以外に硝酸塩膜として硝酸カリウム
（KNO3），硝酸バリウム（Ba（NO3）2），硝酸鉛
（Pb（NO3）2）などの膜を用いても同じように水溶
性があり、BaO膜，CaO膜，SrO膜などのアルカ
リ土類酸化物膜と同じ効果が得られ、使用も可能
であると考えられる。また、実施例では膜の作成
方法として高周波スパツタリング法について述べ
たが、スパツタリング法以外の方法、たとえば、
電子ビーム蒸着法，イオンプレーテイング法など
も使用可能であると考えられる。
ついては、実施例１と同じであつた。本発明の実
施例では基板材料として石英ガラスを用いたがア
ルミナ，ジルコニアなどのセラミツク基板，サフ
アイヤなどの単結晶基板、金，ステンレスなどの
金属基板の表面が平滑であれば基板として十分使
用可能である。また、本実施例では基板とZnOバ
リスタ組成物膜との間に水溶性のあるアルカリ土
類酸化物膜として酸化バリウム（BaO），酸化カ
ルシウム（CaO），酸化ストロンチウム（SrO）
を用いても同じ効果が得られたが、アルカリ土類
酸化物膜以外に硝酸塩膜として硝酸カリウム
（KNO3），硝酸バリウム（Ba（NO3）2），硝酸鉛
（Pb（NO3）2）などの膜を用いても同じように水溶
性があり、BaO膜，CaO膜，SrO膜などのアルカ
リ土類酸化物膜と同じ効果が得られ、使用も可能
であると考えられる。また、実施例では膜の作成
方法として高周波スパツタリング法について述べ
たが、スパツタリング法以外の方法、たとえば、
電子ビーム蒸着法，イオンプレーテイング法など
も使用可能であると考えられる。
第１図および第２図は本発明の薄膜バリスタの
製造方法を説明するための図であり、第１図は薄
膜形成過程における構成を示す断面図、第２図は
出来上つた薄膜バリスタの断面図である。 １……基板、２……BaO膜、CaO膜、SrO膜、
３……ZnOバリスタ組成物膜、４……薄膜バリス
タ焼結体、５……電極。
製造方法を説明するための図であり、第１図は薄
膜形成過程における構成を示す断面図、第２図は
出来上つた薄膜バリスタの断面図である。 １……基板、２……BaO膜、CaO膜、SrO膜、
３……ZnOバリスタ組成物膜、４……薄膜バリス
タ焼結体、５……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １基板上に高周波スパツタリング法によつてアル
カリ土類酸化物膜を設けた上に酸化亜鉛（ZnO）
とバリスタとして有効な添加物から成る組成物膜
（ZnOバリスタ組成物膜）を積層し、その後、水
中に浸漬してアルカリ土類酸化物膜を溶解するこ
とによつて基板とバリスタ組成物膜とを分離し、
上記バリスタ組成物膜を結晶化が起こる温度以上
で焼成することを特徴とする薄膜バリスタの製造
方法。 ２ アルカリ土類酸化物膜として酸化バリウム
（BaO）を用いることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の薄膜バリスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56200439A JPS58101403A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | 薄膜バリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56200439A JPS58101403A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | 薄膜バリスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58101403A JPS58101403A (ja) | 1983-06-16 |
| JPS6231802B2 true JPS6231802B2 (ja) | 1987-07-10 |
Family
ID=16424304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56200439A Granted JPS58101403A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | 薄膜バリスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58101403A (ja) |
-
1981
- 1981-12-11 JP JP56200439A patent/JPS58101403A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58101403A (ja) | 1983-06-16 |
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