JPS63100701A - メルフ型積層チツプバリスタの製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は表面実装に適したメルフ型積層チップバリスタ
の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、バリスタの用途拡大に伴い＃？４層型で、かつチ
ップ化構造のバリスタの雪要が増大してきている。

従来、提案されているＩ！１層セクセラミック電子部品
造技術として特開昭６１−８７３１３号公報がある。該
公報に開示されている技術は、内部電極を形成したセラ
ミックシートを複数枚槓み重ね焼成し、前記内部電極が
交互に相対向端面に導出されるよう層状に埋設されてな
る角形積層体の前記内部電極の導出端面を除く周側面を
研削して円柱状積層体を形成し、前記内部電極の導出端
面に外部接続用電極を付与し、さらに該外部接続用電極
形成両端部に円筒状金属キャップを嵌合するようにする
ものであり、上記公報はセラミックコンデンサに関する
ものであるが、セラミックバリスタに適用できることは
容易である。しかして、上記公報に開示された積層セラ
ミック電子部品は外形形状が円柱状であるため、部品と
しての方向性がなくなり、基板への自動装着が容易とな
り、かつ円筒状金属キ１？ツブとなるためキャップの嵌
合が容易で確実な接続状態を得ることができ、また金属
キャップの存在によって基板への装着的外部接続用電極
に直接ハンダ付けを必要としないため、外部接続用電極
としてのＡＱがハンダくわれによって厚みが薄くなり基
板との接着強度が弱くなることによって引起こされるメ
カニカルなシコックやり一マルストレスなどにより簡単
に断線状態となる致命的な欠点が解消できる効果を合せ
もつもので、このＦ＆積層セラミック電子部品として注
目に価する。しかしながら、上記構成によるものはセラ
ミックシートと内部電極が同時焼結となるもので、例え
ば酸化並鉛を主成分とするバリスタの場合１１００℃以
上の焼結温度であるため内部電極材料も負金属に限定さ
れ高価となる。またバリスタ組成に酸化どスマス、酸化
プラセオジウムを含むものは内部電極と反応し電極を侵
食する結果、所望の内部電極形成が困難であり、かつ特
性劣化の要因となるものであった。さらに内部電極金属
の線膨張係数はバリスタ焼結体より一桁大きいため使用
中に加えられる熱ストレスがあった場合クラック発生の
原因となり積層バリスタの製造方法としては好ましいも
のとは言えなかった。

したがって、特開昭５６−１５０１号公報に開示されて
いるように内部電極の形成手段として焼結体に層状の空
隙を形成し、該空隙に導電塗料を充填し該導Ｔｉ塗料を
内部電極とする。すなわち内部電極をセラミックシート
焼結時同時焼付を行わない方法を用いることも考えられ
るが、導電塗料が長時間高温状態で使用されたとき塗料
に含まれる有機物が炭化しバリスタ組成としての焼結体
層とのコンタクトが保持できなくなり、コンタクト面で
放電が生じ、炭化した有機物が変質しバリスタ組成を部
分的に還元し漏れ電流が大きくなり発熱し最終的に熱暴
走し破壊にいたる重大欠点となる危険性を有し信頼性に
欠けるものであった。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来開示されている技術の筒部で得られる
積層バリスタでは、実用上程々の問題をかかえる結果と
なり解決すべき多くの課題をもつものであった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、作業性容
易にしてコストダウンに貢献できることはもとより、前
述した従来技術がもつそれぞれの欠点をすべて解決し特
性劣化なく信頼性に富むメルフ型積層チップバリスタの
製造方法を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のメルフ型！Ｆ４層チップバリスタの製造方法は
、バリスタ組成と同一組成からなる焼成粒子、カーボン
粒子、熱可塑性樹脂および揮発性溶剤からなるスリット
前駆ベースを印刷−乾燥しスリット前駆膜を前面に形成
した成形シートを用い、前記スリット前駆膜が交互に相
対向端面に導出されるよう複数積層し加熱圧着し得た角
柱状積層体を徐々に昇温−高温焼結し、１１４記スリツ
ト前駆膜のカーボン粒子および揮梵成分を除去しこの部
分に複数の柱状セラミック粒子を有するスリットを形成
した角柱状焼結体を得る。

つぎに該角柱状焼結体の前記スリットの導出端面を除く
外側面を研削して円柱状バリスタ集体を形成し、前記ス
リット導出端面に多孔質外部電極を形成し、しかるのも
該外部電極を通し前記スリット内に溶融金属を圧入し内
部電極を形成したのち前記外部電極に円筒状金属キャッ
プを嵌合することを特徴とするものである。

（作用） 以上の構成によれば、焼結工程筒内部電極が存在しない
ため、バリスタ組成と内部電極材料の相互反応はなく、
使用できるバリスタ組成が限定されることなくバリスタ
組成範囲が拡大される。

また、スリット内に形成される柱状セラミック粒子によ
って成形シート積層間が強固に結合されることになり使
用中にお９ノる熱ストレスによるクラック発生が防止で
きる。さらに内部電極が焼付けでないため内部電極材料
も高価な貴金属に限定することなく、しかもｉｒ！温下
で炭化し特性劣化になる有機物を含んだＳ電塗料を除い
た範囲で内部電極材料の選択が可能で安価な内部電極材
料の使用によって特性劣化することなく、コストダウン
に貢献できる。

（実茄例） 以下本発明の一実施例につき詳細に説明する。

まず酸化亜鉛を主成分とし、Ｂｉ、Ｐｒ、Ｌａ。

Ｓｂ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、〜ｌｎ、Ｎｉを各々８ｉ　　
０　　、Ｐｒ　　Ｏ、Ｌａ２Ｏ３゜Ｓｂ　　Ｏ、Ｃｒ２
Ｏ３、Ｍｏｂ、Ｃｏｏ。

Ｍｎｏ、Ｎｔｏに換算して適宜添加してなる仮焼粉体を
水を溶媒としてボールミルで粉砕−混合−乾燥してなる
乾燥粉体にエチルセルローズとトルエンを加えて撹拌−
混合し一様な混合物を得る。その後この混合物の空気を
除去しドクターブレード法でセラミックグリーンシート
を成形し乾燥し、つぎに該成形シート表面に該成形シー
トを構成する組成と同一組成からなり、あらかじめ焼結
された所定の大きざ（５〜１００μ）の焼成粒子、カー
ボン粒子、アクリル系の熱可塑性樹脂およびトルエン、
アセトンなどの揮発性溶剤により構成されたスリット前
駆ペーストを印明−乾燥しスリット前駆膜を形成して前
記成形シートを複数積層する。第２図および第３図は該
成形シート１を用い前記スリット前駆膜２が交互に相対
向端面に導出されるよう複＠積層し加熱圧着して得た角
柱状８ｉ層体３であり、この場合最下面および最上面と
なる面は間に位ａする成形シートより厚いものを用いる
。

つぎに前記角柱状積層体３を１０〜ｂ 間の昇温速度で５００〜６５０℃まで昇温し、該昇温湿
度で３．５〜４．５時間保持して前記スリット前駆膜２
を構成するカーボン粒子と揮発性溶剤を分解除去し冷却
後９０〜ｂ 時間の昇温速度で１０００〜１４００℃まで昇温し、該
昇温時間で３．５〜４．５時間焼結しスリット前駆ＷＡ
２部に第４図に示すように成形シート１積層間を結合し
た複数のセラミック柱状粒子４を有するスリット５を形
成した角柱状焼結体６を得る。しかして、該角柱状焼結
体６のスリット５が導出りる両端面を除く外側面をたと
えばセンタレス研摩機によって研削し第５図に示すよう
な円柱状バリスタ素体７を得る。

つぎに第６図に示すように該円柱状バリスタ素体７のス
リット５導出両端面にたとえば多孔質銀ペーストを塗布
−乾燥した後５００〜６５０℃にて焼付は連続した細孔
を有する多孔質外部接続用電極８を形成し、しかるのち
Ｐｂ、Ｓｎのうち少なくとも１種の金属またはＰｂ、Ｓ
ｎのうち少なくとも１種を主成分としてＡｇ。

ＡＩ！　、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも１種を含む合金
からなり前記成形シート１を構成する最も低い金属酸化
物の融点以下の融点とした溶融金属中に浸漬し、該溶融
金属を入れた容器を減圧し、その後圧力をかけて前記多
孔質外部接続用電極８の細孔を通し前記スリット５内に
前記溶融金属を圧入し、その後徐冷し前記スリット５内
に前記多孔質外部接続用電極８と接続した内部電極９を
形成し、しかるのち第１図に示すように多孔質外部接続
用電極８形成面に円筒状金属キャップ１０を嵌合するよ
うにするものである。

以上のように構成してなるメルフ型積層チップバリスタ
の製造方法によれば、内部電極９が高温下となる焼結工
程を１１ないため、組成と内部電極材料の相互反応の要
因は解消され、使用できるバリスタ組成範囲の制限はな
くどのようなバリスタ組成を用いたものでも所期の特性
を満足できる積層チップバリスタが１ｑられると同時に
、内部電極材料は１価な負金属に限定されることなく、
しかもａ！！温下で炭化し特性劣化になる有機物を含ん
だ導電塗料を除いた範囲で安価な金属の使用が可能とな
り、特性劣化することなく安価な積層チップバリスタが
得られる。

また焼結体形成過程でスリット前駆膜２を構成するセラ
ミック粒子がセラミック柱状粒子４となり、該柱状粒子
４を介して成形シート１１１１１Ｖ！Ｊ間が強固に結合
した状態になるため熱ストレスが加えられたとしても内
部電極９マ一ジン部へのクラック発生の危険性はなく、
上記の作用効果と相俟って従来技術で述べたものと比較
して大幅に信頼性が向上する利点を有する。

つぎに本発明と従来技術によって得られた参考例との比
較の一例について述べる。

実施例１ 酸化亜鉛を主成分とし、Ｂｉ２Ｏ３，５ｂ２０３　、Ｍ
ＱＯ，Ｃｏｏ、ＭｎＯ，Ｎ　ｉ　Ｏを添加した組成から
構成した成形シートを用いてなる本発明Ａと該本発明へ
と同一組成からなる成形シートを用い特開昭６１−８７
３１３号公報にて開示された技術を適用して得られたバ
リスタからなる参考例Ｂにおける品持性を調べた結果、
表１に示すようになった。

表　　１ なお本発明Ａにおけるスリット前駆ペーストは２６〜３
７μｍの焼結粒子１０！１１ｒ１１部、カーボン粒子４
０重同部、アクリル樹脂、トルエン。

フタル酸オクチル総体で５０千足部からなるものを用い
、内部電極材はＰｂ７０％、５ｎ３０％合金を用いた。

表１から明らかなように、本発明Ａは参考例Ｂと比較し
て非直線特性、ＬＣ特性およびυ１限電圧特性のいずれ
も格段にすぐれている。数値は各々３０個の平均値であ
る。

実施例２ 上記実施例１で用いたと同一構成からなる本発明Ａと、
特開昭５６−１５０１号公報に開示された製法によって
得た参考例ＣにおけるＶｌｍＡの変化率と８５℃雰囲気
中でＤＣ最大許容回路電圧を５００時間印加したときの
制限電圧特性Ｖ２Ａ／Ｖ１ｍＡ値を比較した結果、第８
図および表２に示すようになった。

なお参考例Ｃにおける組成は本発明と同一のものからな
り、焼失材料はポリビニルアルコールペーストで電極は
導電塗料を用いた。

表　　２ 第８図および表２から明らかなように参考例Ｃは制限電
圧特性が極度に悪く、かつ信頼性も劣り本発明の優位性
を実訂した。

上記実施例ではバリスタ組成として酸化亜鉛を主成分と
するものを例示して説明したが、他の金属酸化物を主成
分としたものに適用でさることは言うまでもない。

また、上記実施例では積層するスリット前駆膜２の幅を
同一としたものを例示して説明したが、第７図に示すよ
うに積層して埋設されるスリット前駆１！１２の幅を中
心部を広く、外側に向こうに従って狭くなるように設は
研削しろを少なくするように設定すれば内部′Ｆｉ極の
数を多くできるので、小形でサージ耐量の大きなものを
得ることができることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、バリスタ組成に関係
なく特性劣化なく、かつコストダウンに貢献できる実用
的価値の高いメルフ型ｌ？１層チップバリスタの製造方
法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例に係るメルク型積層
チップバリスタの製造方法を説明するためのもので、第
１図はメルフ型積層チップバリスタを示す拡大正断面図
、第２図および第３図は角柱状積層体を示すもので第２
図は斜視図、第３図は第２図イーイ拡大正断面図、第４
図はスリットを形成した角柱状焼結体を示す拡大正断面
図、第５図は円柱状バリスタ素体を示す斜視図、第６図
は円柱状バリスタ素体のスリット導出端面に多孔質外部
接続用電極をスリット内に内部電極を形成した状態を示
す拡大正断面図、第７図は本発明の他の実施例に係るメ
ルフ型積層チップバリスタの製造方法を説明するための
もので角柱状Ｖ４層体を示す斜視図、第８図は時間−Ｖ
ｌｍＡの変化率特性曲線図である。 １・・・・・・成形シート ２・・・・・・スリット前駆膜 ３・・・・・・角柱状ｌａ層体 ４・・・・・・セラミック柱状粒子 ５・・・・・・スリット ６・・・・・・角柱状焼結体 ７・・・・・・円柱状バリスタ素体 ８・・・・・・多孔質外部接続用電極 ９・・・・・・内部電極 １０・・・・・・円筒状金属キャップ 特　　許　　出　　願　　人 マルコン電子株式会社 ８多孔質外部接続用電陽 角柱状焼結体の拡大正断面図 第　　４　　図 第　　６　　図 時間（ｈ） 第　　８　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　金属酸化物を主成分としたセラミックグリーンシート
   を乾燥して得た成形シート上に該成形シートを構成する
   組成と同一組成の焼成粒子とカーボン粒子と熱可塑性樹
   脂および揮発性溶剤、からなるスリット前駆ペーストを
   印刷−乾燥しスリット前駆膜を形成する手段と、該スリ
   ット前駆膜が交互に相対向端面に導出するよう前記成形
   シート複数積層−加熱圧着し角柱状積層体を得る手段と
   、該角柱状積層体を徐々に昇温し、かつ高温焼結によつ
   て前記スリット前駆膜を構成するカーボン粒子および揮
   発成分を除去しこの部分に複数のセラミック柱状粒子を
   有するスリットを形成した角柱状焼結体を得る手段と、
   該角柱状焼結体の前記スリット導出端面を除く外側面を
   研削し円柱状バリスタ素体を得る手段と、該素体のスリ
   ット導出端面に連続した細孔を有する多孔質外部接続用
   電極を形成する手段と、該多孔質外部接続用電極を通し
   前記スリット内に溶融金属を圧入し内部電極を形成する
   手段と、前記多孔質外部接続用電極形成面に円筒状金属
   キャップを嵌合する手段とを具備したことを特徴とする
   メルフ型積層チップバリスタの製造方法。