チップバリスタ及びチップバリスタの製造方法
【課題】内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが可能なチップバリスタを提供すること。
【解決手段】チップバリスタ１は、複数の端子電極５と、バリスタ部７と、複数の導電部９と、を備えている。バリスタ部７は、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現する。複数の導電部９は、バリスタ部７を挟んで配置され、バリスタ部７に接続される主面９ａと主面９ａに対向する主面９ｂとをそれぞれ有する。複数の端子電極５は、複数の導電部９の主面９ｂに接続される。
【解決手段】チップバリスタ１は、複数の端子電極５と、バリスタ部７と、複数の導電部９と、を備えている。バリスタ部７は、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現する。複数の導電部９は、バリスタ部７を挟んで配置され、バリスタ部７に接続される主面９ａと主面９ａに対向する主面９ｂとをそれぞれ有する。複数の端子電極５は、複数の導電部９の主面９ｂに接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップバリスタ及びチップバリスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップバリスタとして、バリスタ層とバリスタ層を挟むように配置された内部電極とを有するバリスタ素体と、バリスタ素体の端部に対応する内部電極に接続されるように配置された端子電極と、を備えた積層チップバリスタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。積層チップバリスタでは、バリスタ層における内部電極で挟まれる領域が、電圧非直線特性（以下、「バリスタ特性」と称する場合もある）を発現する領域として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている積層チップバリスタは、内部電極を備えているために、以下のような問題点を有することとなる。
【０００５】
積層チップバリスタでは、ＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）のようなサージ電圧が印加された場合、内部電極が互いに重なり合う部分での電界分布は、内部電極が互いに重なり合う部分の端部に集中する。内部電極が互いに重なり合う部分の電界分布が端部に集中すると、ＥＳＤに対する耐量（以下、「ＥＳＤ耐量」と称する）は急激に低下する。
【０００６】
積層チップバリスタは、一般に、バリスタ層となるバリスタグリーンシートに内部電極となる電極パターンを形成し、内部電極となる電極パターンが形成されたバリスタグリーンシートなどを積層して積層体を得た後、積層体を切断して焼成し、その後端子電極を形成することにより得られる。このため、積層チップバリスタでは、バリスタグリーンシートへの電極パターンの形成精度、バリスタグリーンシートの積層ずれ、又は積層体の切断ずれなどの要因により、内部電極が互いに重なり合う部分の面積にばらつきが生じる懼れがある。内部電極が互いに重なり合う部分の面積にばらつきが生じると、内部電極が互いに重なり合う部分により発現する静電容量にばらつきが生じる。
【０００７】
積層チップバリスタは、上述したように、内部電極を備えるために、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが可能なチップバリスタ及びチップバリスタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るチップバリスタは、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現するバリスタ部と、バリスタ部を挟んで配置され、バリスタ部に接続される第一主面と第一主面に対向する第二主面とをそれぞれ有する複数の導電部と、複数の導電部の第二主面に接続される複数の端子電極と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るチップバリスタでは、バリスタ部が各導電部に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部が、バリスタ特性を発現する領域として機能する。すなわち、本発明のチップバリスタは、上述した積層チップバリスタと異なり、内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００１１】
本発明では、チップバリスタは、内部電極を備えていないことから、内部電極に起因する静電容量のばらつきが生じることはない。このため、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００１２】
上記導電部は、ＺｎＯを主成分としていてもよい。この場合、バリスタ部と導電部とが、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるため、バリスタ部と導電部との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部と導電部との接続が良好となり、バリスタ部と導電部との間での剥離の発生を抑制できる。
【００１３】
更に、バリスタ部は、副成分として希土類金属及びＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有し、複数の導電部のうち少なくとも一方の導電部は、副成分として希土類金属及びＢｉを実質的に含有しない焼結体からなっていてもよい。この場合、導電部を構成する焼結体は、希土類金属及びＢｉを実質的に含有しないため、バリスタ特性が発現し難く、比較的高い導電性を有することとなる。したがって、上記導電部において、電極としての機能が阻害されることはない。
【００１４】
上記導電部は、金属と金属酸化物との複合材料からなっていてもよい。この場合、チップバリスタにおける熱が、導電部を通して容易に放熱されるため、放熱性に優れたチップバリスタを得ることができる。バリスタ部と導電部とが、金属酸化物を含むことから、バリスタ部と導電部との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部と導電部との接続が良好となり、バリスタ部と導電部との間での剥離の発生を抑制できる。
【００１５】
本発明に係るチップバリスタの製造方法は、導電部となる導体グリーン層の間にＺｎＯを主成分とすると共に電圧非直線性を発現するバリスタ部となるバリスタグリーン層が挟まれるように導体グリーン層とバリスタグリーン層とが積層された積層体を準備する工程と、積層体を切断し、複数のグリーン素体を取得する工程と、複数のグリーン素体を焼成して、バリスタ部が導電部で挟まれた複数の素体を取得する工程と、複数の素体それぞれに、導電部がバリスタ部を挟む方向での両端側に端子電極を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るチップバリスタの製造方法によれば、内部電極を備えておらず、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが可能なチップバリスタを容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが可能なチップバリスタ及びチップバリスタの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るチップバリスタを示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【図３】本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【図５】本実施形態の変形例に係るチップバリスタを示す斜視図である。
【図６】本実施形態の変形例に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【図７】本実施形態に係るチップバリスタのコンポジット部内における導通路を示す模式的断面図である。
【図８】本実施形態の変形例に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【図９】本実施形態の変形例に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るチップバリスタ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係るチップバリスタを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【００２１】
チップバリスタ１は、図１に示されるように、略直方体形状の素体３と、素体３の両端に形成された一対の端子電極５とを備えている。このチップバリスタ１は、たとえば、図示Ｙ方向における長さが０．４ｍｍ、Ｚ方向における高さが０．２ｍｍ、Ｘ方向における幅が０．２ｍｍといった極小サイズ（いわゆる０４０２サイズ）のチップバリスタである。
【００２２】
素体３は、バリスタ部７と、複数（本実施形態においては、二つ）の導電部９と、を有している。素体３は、外表面として、互いに対向し且つ正方形状の端面３ａ，３ｂと、端面３ａ，３ｂに直交する４つの側面３ｃ〜３ｆとを有している。４つの側面３ｃ〜３ｆは、端面３ａ，３ｂ間を連結するように伸びている。
【００２３】
バリスタ部７は、図１及び図２に示されるように、素体３の略中央に位置する直方体形状の部分であり、バリスタ特性を発現する焼結体（半導体セラミック）からなる。バリスタ部７は、その厚み方向（図中Ｙ方向）に対向する一対の主面７ａ，７ｂを含んでいる。バリスタ部７の厚みは、たとえば５〜２００μｍ程度に設定される。
【００２４】
バリスタ部７は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を主成分として含むと共に、副成分としてＣｏ、希土類金属元素、ＩＩＩｂ族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、アルカリ金属元素（Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）及びアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）などの金属単体やこれらの酸化物を含む。本実施形態において、バリスタ部７は、副成分としてＣｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌを含んでいる。バリスタ部７におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、バリスタ部７を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、通常、９９．８〜６９．０質量％である。
【００２５】
希土類金属元素（たとえば、Ｐｒ）は、バリスタ特性を発現させる物質として作用する。バリスタ部７における希土類金属元素の含有量は、たとえば０．０１〜１０原子％程度に設定される。
【００２６】
導電部９は、図１及び図２に示されるように、素体３の両端側に寄った箇所に位置する略直方体形状の部分であり、バリスタ部７をその間に挟むようにバリスタ部７の両側に配置されている。導電部９は、バリスタ部７（主面７ａ，７ｂ）に接続される主面９ａと、主面９ａに対向する主面９ｂと、を有している。本実施形態では、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂの略全体が、導電部９の主面９ａと接触して、接続されている。導電部９の主面９ａは、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂと略同じ形状を呈している。導電部９の主面９ｂは、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する。導電部９の主面９ａは、バリスタ部７に対する電極面として機能する。
【００２７】
導電部９は、ＺｎＯを主成分として含む焼結体からなる。ＺｎＯの比抵抗は、１〜１０Ω・ｃｍであり、比較的高い導電性を有する、このため、導電部９は、電極として機能する。導電部９は、比抵抗を調整するために、副成分として、Ｃｏ、ＩＩＩｂ族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、アルカリ金属元素（Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）及びアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）などの金属単体やこれらの酸化物を含んでいてもよい。導電部９におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、導電部９を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば１００〜６９．０質量％である。
【００２８】
導電部９が希土類金属を実質的に含有していると、導電部９がバリスタ特性を発現する懼れがある。このため、導電部９は、希土類金属を実質的に含有しないことが好ましい。導電部９は、希土類金属を実質的に含有しないことにより、バリスタ特性を発現し難い。したがって、導電部９は、電気抵抗が低く、比較的高い導電性を有する。ここで、「実質的に含んでいない」状態とは、希土類金属を、導電部９を構成する材料を調製する際に原料として意図的に含有させなかった場合の状態をいうものとする。たとえば、バリスタ部７から導電部９への拡散等によって意図せずにこれらの元素が含まれる場合は、「実質的に含有していない」状態に該当する。
【００２９】
端子電極５は、素体３の各端面３ａ，３ｂ（導電部９の主面９ｂ）を覆うように多層に形成されている。端子電極５は、第一電極層５ａと、第二電極層５ｂと、第三電極層５ｃと、を有している。第一電極層５ａは、素体３の導電部９に直接接続され且つＡｇ等を主成分とした導電性粉末及びガラスフリットを含む。第二電極層５ｂは、第一電極層５ａを覆うように形成され且つＮｉを主成分とする。第三電極層５ｃは、第二電極層５ｂを覆うように形成され且つＳｎを主成分とする。
【００３０】
続いて、図３及び図４を参照して、上述した構成を有するチップバリスタ１の製造過程の一例について説明する。図３及び図４は、本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【００３１】
まず、バリスタ部７を構成する主成分であるＺｎＯと、Ｃｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌの金属又は酸化物等の微量添加物とを所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合してバリスタ材料を調整する。その後、このバリスタ材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第一のグリーンシートを得る。
【００３２】
また、導電部９を構成するＺｎＯに有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。ＺｎＯ以外に、上記副成分を含有させる場合には、ＺｎＯと、副成分を構成する添加物と、を所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合して導電部９用の材料を調整する。導電部９用の材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第二のグリーンシートを得る。
【００３３】
次に、第一のグリーンシートと第二のグリーンシートとを所定の枚数ずつ重ね、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層と第二のグリーンシートからなる導体グリーン層とが、バリスタグリーン層が導体グリーン層の間に挟まれるように積層する。その後、積層されたグリーンシートに圧力を加えて各グリーンシートを互いに圧着させる。バリスタグリーン層の厚みは、第一のグリーンシートの枚数により調整される。導体グリーン層の厚みは、第二のグリーンシートの枚数により調整される。第一のグリーンシートの枚数は、少なくとも１枚でよい。
【００３４】
以上により、図３に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１と導体グリーン層Ｌ２とが積層された積層体ＬＢが準備されることとなる。
【００３５】
次に、積層体ＬＢを乾燥させた後、図４に示されるように、チップ単位に切断し、複数のグリーン素体ＧＣ（焼成前の素体３）を得る。積層体ＬＢの切断は、たとえばダイシングソーなどにより行う。
【００３６】
次に、複数のグリーン素体ＧＣに、所定の条件（たとえば、１８０〜４００℃で且つ０．５〜２４時間）で加熱処理を実施して脱バインダを行った後、さらに、所定の条件（たとえば、１０００〜１４００℃で且つ０．５〜８時間）で焼成を行う。この焼成によって、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層Ｌ１はバリスタ部７となり、第二のグリーンシートからなる導体グリーン層Ｌ２は導電部９となり、バリスタ部７が導電部９で挟まれた複数の素体３が得られることとなる。バリスタグリーン層Ｌ１と導体グリーン層Ｌ２とは、一体に焼成される。焼成後、必要に応じて素体３にバレル研磨を施してもよい。バレル研磨は、焼成前、すなわち積層体ＬＢの切断後に行ってもよい。
【００３７】
次に、素体３の両端面３ａ，３ｂを覆うように導電性ペーストを付与して、熱処理を施すことにより導電性ペーストを素体３に焼付けて、第一電極層５ａを形成する。その後、第一電極層５ａを覆うように、Ｎｉめっき及びＳｎめっき等の電気めっき処理を施すことにより第二及び第三電極層５ｂ，５ｃを形成する。これらにより、素体３の両端側に端子電極５が形成されることとなる。端子電極５は、素体３における、導電部９がバリスタ部７を挟む方向での両端側に形成されている。導電性ペーストは、例えば金属粉末にガラスフリット及び有機ビヒクルを混合したものを用いることができる。金属粉末は、たとえばＣｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金を主成分とするもの用いることができる。
【００３８】
これらの過程により、チップバリスタ１が得られる。必要に応じて、以下の処理を追加してもよい。
【００３９】
追加の処理では、素体３の露出表面（側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）を拡散させる。ここでは、まず、端子電極５が形成された素体３の表面（側面３ｃ〜３ｆ）にアルカリ金属化合物を付着させる。アルカリ金属化合物の付着には、密閉回転ポットを用いることができる。アルカリ金属化合物としては、特に限定されないが、熱処理することにより、アルカリ金属が素体３の表面から拡散できる化合物であり、アルカリ金属の酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩、硼酸塩、炭酸塩及び蓚酸塩等が用いられる。
【００４０】
そして、このアルカリ金属化合物が付着している素体３を電気炉で、所定の温度及び時間で熱処理する。この結果、アルカリ金属化合物からアルカリ金属が素体３の表面（側面３ｃ〜３ｆ）から内部に拡散する。好ましい熱処理温度は、７００〜１０００℃であり、熱処理雰囲気は大気である。熱処理時間（保持時間）は、好ましくは１０分〜４時間である。アルカリ金属の代わりに、Ａｇ又はＣｕを拡散させてもよい。
【００４１】
素体３（バリスタ部７及び導電部９）におけるアルカリ金属が拡散した部分は、高抵抗化及び低静電容量化が図られる。素体３の端面３ａ，３ｂ（導電部９の主面９ｂ）は、端子電極５により覆われていることから、アルカリ金属が端面３ａ，３ｂから拡散することはない。したがって、アルカリ金属が、端子電極５と導電部９との電気的な接続に支障になることはない。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、バリスタ部７が各導電部９に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部７が、バリスタ特性を発現する領域として機能する。すなわち、チップバリスタ１は、いわゆる積層チップバリスタと異なり、内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、チップバリスタ１では、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部７に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００４３】
本実施形態では、チップバリスタ１は、内部電極を備えていないことから、内部電極に起因する静電容量のばらつきが生じることはない。このため、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００４４】
本実施形態では、バリスタ部７と導電部９とが、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるため、バリスタ部７と導電部９との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部７と導電部９との接続が良好となり、バリスタ部７と導電部９との間での剥離の発生を抑制できる。
【００４５】
本実施形態では、導電部９は、ＺｎＯを主成分とすると共に、バリスタ部７が副成分として含有している希土類金属を実質的に含有しない焼結体からなる。導電部９（焼結体）は、希土類金属を実質的に含有しないため、バリスタ特性が発現し難く、比較的高い導電性を有することとなる。したがって、導電部９において、電極としての機能が阻害されることはない。
【００４６】
続いて、図５及び図６を参照して、本実施形態の変形例に係るチップバリスタ１の構成を説明する。図５は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタを示す斜視図である。図６は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【００４７】
変形例に係るチップバリスタ１も、図５に示されるように、略直方体形状の素体３と、素体３の両端に形成された一対の端子電極５とを備えている。素体３は、バリスタ部７と、複数（本実施形態においては、二つ）のコンポジット部１１と、を有している。
【００４８】
コンポジット部１１は、図５及び図６に示されるように、素体３の両端側に寄った箇所に位置する略直方体形状の部分であり、バリスタ部７をその間に挟むようにバリスタ部７の両側に配置されている。コンポジット部１１は、バリスタ部７（主面７ａ，７ｂ）に接続される主面１１ａと、主面１１ａに対向する主面１１ｂと、を有している。本実施形態では、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂの略全体が、コンポジット部１１の主面１１ａと接触して、接続されている。コンポジット部１１の主面１１ａは、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂと略同じ形状を呈している。コンポジット部１１の主面１１ｂは、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する。コンポジット部１１の主面１１ａは、バリスタ部７に対する電極面として機能する。
【００４９】
コンポジット部１１は、Ａｇ−Ｐｄ合金とＺｎＯとの複合材料からなる。コンポジット部１１を構成する複合材料において、Ａｇ−Ｐｄ合金は、ＺｎＯ中に分散された状態となっており、図７に示されるように、Ａｇ−Ｐｄ合金によって、端子電極５とバリスタ部７との間を繋ぐ導通路１１ｃが形成される。図７では説明を容易にするため、一つの導通路１１ｃのみを示しているが、各コンポジット部１１には、多数の導通路１１ｃが形成されるようになっている。すなわち、コンポジット部１１は、導電部として機能する。
【００５０】
コンポジット部１１におけるＺｎＯの含有量は、コンポジット部１１を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば１０〜８０質量％である。コンポジット部１１におけるＡｇ−Ｐｄ合金の含有量は、コンポジット部１１を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば２０〜９０質量％である。コンポジット部１１は、含有金属として、Ａｇ−Ｐｄ合金に代えて、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ等の何れかを含むようにしてもよい。コンポジット部１１に含有される金属酸化物は、バリスタ部７に含有される金属酸化物と同じであるＺｎＯが好ましいが、ＺｎＯに代えて、ＣｏＯ、ＮｉＯ、又はＴｉＯ２などの金属酸化物であってもよい。
【００５１】
続いて、図８及び図９を参照して、本変形例に係るチップバリスタ１の製造過程の一例について説明する。図８及び図９は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【００５２】
まず、上述した実施形態と同じく、第一のグリーンシートを得る。また、コンポジット部１１を構成するＺｎＯとＡｇ−Ｐｄ合金とを所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合してコンポジット部１１用の材料を調整する。その後、このコンポジット部１１用の材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第二のグリーンシートを得る。
【００５３】
次に、第一のグリーンシートと第二のグリーンシートとを所定の枚数ずつ重ね、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層と第二のグリーンシートからなるコンポジットグリーン層とが、バリスタグリーン層がコンポジットグリーン層の間に挟まれるように積層する。その後、積層されたグリーンシートに圧力を加えて各グリーンシートを互いに圧着させる。コンポジットグリーン層の厚みは、導体グリーン層と同じく、第二のグリーンシートの枚数により調整される。
【００５４】
以上により、図８に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１とコンポジットグリーン層Ｌ３とが積層された積層体ＬＢが準備されることとなる。
【００５５】
次に、積層体ＬＢを乾燥させた後、図９に示されるように、チップ単位に切断し、複数のグリーン素体ＧＣ（焼成前の素体３）を得る。
【００５６】
次に、複数のグリーン素体ＧＣに、所定の条件（たとえば、１８０〜４００℃で且つ０．５〜２４時間）で加熱処理を実施して脱バインダを行った後、さらに、所定の条件（たとえば、１０００〜１４００℃で且つ０．５〜８時間）で焼成を行う。この焼成によって、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層Ｌ１はバリスタ部７となり、第二のグリーンシートからなるコンポジットグリーン層Ｌ３はコンポジット部１１となり、バリスタ部７がコンポジット部１１で挟まれた複数の素体３が得られることとなる。バリスタグリーン層Ｌ１とコンポジットグリーン層Ｌ３とは、一体に焼成される。
【００５７】
次に、上述した実施形態と同様に、素体３（コンポジット部１１）に端子電極５を形成し、素体３の露出表面（側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）を拡散させる。
【００５８】
これらの過程により、変形例に係るチップバリスタ１が得られる。
【００５９】
以上のように、本変形例においても、バリスタ部７が各コンポジット部１１に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部７が、バリスタ特性を発現する領域として機能する。すなわち、チップバリスタ１は、いわゆる積層チップバリスタと異なり、内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、チップバリスタ１では、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００６０】
本変形例でも、チップバリスタ１は、内部電極を備えていないことから、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００６１】
本変形例では、コンポジット部１１が、Ａｇ−Ｐｄ合金と、ＺｎＯとの複合材料からなるため、チップバリスタ１における熱が、コンポジット部を通して容易に放熱されるため、放熱性に優れたチップバリスタ１を得ることができる。
【００６２】
本変形例では、バリスタ部７とコンポジット部１１とが、ＺｎＯを含むことから、バリスタ部７とコンポジット部１１との界面における接続強度は強固となる。このため、バリスタ部７とコンポジット部１１との接続が良好となり、バリスタ部７とコンポジット部１１との間での剥離の発生を抑制できる。
【００６３】
本実施形態及び変形例に係るチップバリスタ１は、導電部９の対向方向が外部基板などの実装面と平行となるようにはんだ付けにより実装される。バリスタ部７は、導電部９の対向方向の対向方向に見て、素体３の略中央に位置することから、はんだ付けの際に、バリスタ部７にはんだが到達し難い。この結果、チップバリスタ１は、はんだ実装の際に、バリスタ部７にはんだが付着してバリスタ部７の機能が阻害されるのを防ぐことができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００６５】
本実施形態及び変形例では、バリスタ部７を挟むように配置された一対の導電部（導電部９又はコンポジット部１１）は、同じ構成とされているが、これに限られない。たとえば、一方の導電部が導電部９であり、他方の導電部がコンポジット部１１であってもよい。
【００６６】
バリスタ部７は、希土類金属の代わりに、Ｂｉを含有していてもよい。この場合、上述したように、導電部９は、Ｂｉを含有していないことが好ましい。バリスタ部７は、希土類金属及びＢｉを含有していてもよい。この場合、導電部９は、希土類金属及びＢｉを含有していないことが好ましい。
【符号の説明】
【００６７】
１…チップバリスタ、３…素体、３ａ，３ｂ…端面、５…端子電極、７…バリスタ部、７ａ，７ｂ…主面、９…導電部、９ａ，９ｂ…主面、１１…コンポジット部、１１ａ，１１ｂ…主面、１１ｃ…導通路、ＧＣ…グリーン素体、Ｌ１…バリスタグリーン層、Ｌ２…導体グリーン層、Ｌ３…コンポジットグリーン層、ＬＢ…積層体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップバリスタ及びチップバリスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップバリスタとして、バリスタ層とバリスタ層を挟むように配置された内部電極とを有するバリスタ素体と、バリスタ素体の端部に対応する内部電極に接続されるように配置された端子電極と、を備えた積層チップバリスタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。積層チップバリスタでは、バリスタ層における内部電極で挟まれる領域が、電圧非直線特性（以下、「バリスタ特性」と称する場合もある）を発現する領域として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている積層チップバリスタは、内部電極を備えているために、以下のような問題点を有することとなる。
【０００５】
積層チップバリスタでは、ＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）のようなサージ電圧が印加された場合、内部電極が互いに重なり合う部分での電界分布は、内部電極が互いに重なり合う部分の端部に集中する。内部電極が互いに重なり合う部分の電界分布が端部に集中すると、ＥＳＤに対する耐量（以下、「ＥＳＤ耐量」と称する）は急激に低下する。
【０００６】
積層チップバリスタは、一般に、バリスタ層となるバリスタグリーンシートに内部電極となる電極パターンを形成し、内部電極となる電極パターンが形成されたバリスタグリーンシートなどを積層して積層体を得た後、積層体を切断して焼成し、その後端子電極を形成することにより得られる。このため、積層チップバリスタでは、バリスタグリーンシートへの電極パターンの形成精度、バリスタグリーンシートの積層ずれ、又は積層体の切断ずれなどの要因により、内部電極が互いに重なり合う部分の面積にばらつきが生じる懼れがある。内部電極が互いに重なり合う部分の面積にばらつきが生じると、内部電極が互いに重なり合う部分により発現する静電容量にばらつきが生じる。
【０００７】
積層チップバリスタは、上述したように、内部電極を備えるために、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが可能なチップバリスタ及びチップバリスタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るチップバリスタは、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現するバリスタ部と、バリスタ部を挟んで配置され、バリスタ部に接続される第一主面と第一主面に対向する第二主面とをそれぞれ有する複数の導電部と、複数の導電部の第二主面に接続される複数の端子電極と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るチップバリスタでは、バリスタ部が各導電部に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部が、バリスタ特性を発現する領域として機能する。すなわち、本発明のチップバリスタは、上述した積層チップバリスタと異なり、内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００１１】
本発明では、チップバリスタは、内部電極を備えていないことから、内部電極に起因する静電容量のばらつきが生じることはない。このため、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００１２】
上記導電部は、ＺｎＯを主成分としていてもよい。この場合、バリスタ部と導電部とが、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるため、バリスタ部と導電部との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部と導電部との接続が良好となり、バリスタ部と導電部との間での剥離の発生を抑制できる。
【００１３】
更に、バリスタ部は、副成分として希土類金属及びＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有し、複数の導電部のうち少なくとも一方の導電部は、副成分として希土類金属及びＢｉを実質的に含有しない焼結体からなっていてもよい。この場合、導電部を構成する焼結体は、希土類金属及びＢｉを実質的に含有しないため、バリスタ特性が発現し難く、比較的高い導電性を有することとなる。したがって、上記導電部において、電極としての機能が阻害されることはない。
【００１４】
上記導電部は、金属と金属酸化物との複合材料からなっていてもよい。この場合、チップバリスタにおける熱が、導電部を通して容易に放熱されるため、放熱性に優れたチップバリスタを得ることができる。バリスタ部と導電部とが、金属酸化物を含むことから、バリスタ部と導電部との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部と導電部との接続が良好となり、バリスタ部と導電部との間での剥離の発生を抑制できる。
【００１５】
本発明に係るチップバリスタの製造方法は、導電部となる導体グリーン層の間にＺｎＯを主成分とすると共に電圧非直線性を発現するバリスタ部となるバリスタグリーン層が挟まれるように導体グリーン層とバリスタグリーン層とが積層された積層体を準備する工程と、積層体を切断し、複数のグリーン素体を取得する工程と、複数のグリーン素体を焼成して、バリスタ部が導電部で挟まれた複数の素体を取得する工程と、複数の素体それぞれに、導電部がバリスタ部を挟む方向での両端側に端子電極を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るチップバリスタの製造方法によれば、内部電極を備えておらず、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが可能なチップバリスタを容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することが可能なチップバリスタ及びチップバリスタの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るチップバリスタを示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【図３】本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【図５】本実施形態の変形例に係るチップバリスタを示す斜視図である。
【図６】本実施形態の変形例に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【図７】本実施形態に係るチップバリスタのコンポジット部内における導通路を示す模式的断面図である。
【図８】本実施形態の変形例に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【図９】本実施形態の変形例に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るチップバリスタ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係るチップバリスタを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【００２１】
チップバリスタ１は、図１に示されるように、略直方体形状の素体３と、素体３の両端に形成された一対の端子電極５とを備えている。このチップバリスタ１は、たとえば、図示Ｙ方向における長さが０．４ｍｍ、Ｚ方向における高さが０．２ｍｍ、Ｘ方向における幅が０．２ｍｍといった極小サイズ（いわゆる０４０２サイズ）のチップバリスタである。
【００２２】
素体３は、バリスタ部７と、複数（本実施形態においては、二つ）の導電部９と、を有している。素体３は、外表面として、互いに対向し且つ正方形状の端面３ａ，３ｂと、端面３ａ，３ｂに直交する４つの側面３ｃ〜３ｆとを有している。４つの側面３ｃ〜３ｆは、端面３ａ，３ｂ間を連結するように伸びている。
【００２３】
バリスタ部７は、図１及び図２に示されるように、素体３の略中央に位置する直方体形状の部分であり、バリスタ特性を発現する焼結体（半導体セラミック）からなる。バリスタ部７は、その厚み方向（図中Ｙ方向）に対向する一対の主面７ａ，７ｂを含んでいる。バリスタ部７の厚みは、たとえば５〜２００μｍ程度に設定される。
【００２４】
バリスタ部７は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を主成分として含むと共に、副成分としてＣｏ、希土類金属元素、ＩＩＩｂ族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、アルカリ金属元素（Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）及びアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）などの金属単体やこれらの酸化物を含む。本実施形態において、バリスタ部７は、副成分としてＣｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌを含んでいる。バリスタ部７におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、バリスタ部７を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、通常、９９．８〜６９．０質量％である。
【００２５】
希土類金属元素（たとえば、Ｐｒ）は、バリスタ特性を発現させる物質として作用する。バリスタ部７における希土類金属元素の含有量は、たとえば０．０１〜１０原子％程度に設定される。
【００２６】
導電部９は、図１及び図２に示されるように、素体３の両端側に寄った箇所に位置する略直方体形状の部分であり、バリスタ部７をその間に挟むようにバリスタ部７の両側に配置されている。導電部９は、バリスタ部７（主面７ａ，７ｂ）に接続される主面９ａと、主面９ａに対向する主面９ｂと、を有している。本実施形態では、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂの略全体が、導電部９の主面９ａと接触して、接続されている。導電部９の主面９ａは、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂと略同じ形状を呈している。導電部９の主面９ｂは、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する。導電部９の主面９ａは、バリスタ部７に対する電極面として機能する。
【００２７】
導電部９は、ＺｎＯを主成分として含む焼結体からなる。ＺｎＯの比抵抗は、１〜１０Ω・ｃｍであり、比較的高い導電性を有する、このため、導電部９は、電極として機能する。導電部９は、比抵抗を調整するために、副成分として、Ｃｏ、ＩＩＩｂ族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、アルカリ金属元素（Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）及びアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）などの金属単体やこれらの酸化物を含んでいてもよい。導電部９におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、導電部９を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば１００〜６９．０質量％である。
【００２８】
導電部９が希土類金属を実質的に含有していると、導電部９がバリスタ特性を発現する懼れがある。このため、導電部９は、希土類金属を実質的に含有しないことが好ましい。導電部９は、希土類金属を実質的に含有しないことにより、バリスタ特性を発現し難い。したがって、導電部９は、電気抵抗が低く、比較的高い導電性を有する。ここで、「実質的に含んでいない」状態とは、希土類金属を、導電部９を構成する材料を調製する際に原料として意図的に含有させなかった場合の状態をいうものとする。たとえば、バリスタ部７から導電部９への拡散等によって意図せずにこれらの元素が含まれる場合は、「実質的に含有していない」状態に該当する。
【００２９】
端子電極５は、素体３の各端面３ａ，３ｂ（導電部９の主面９ｂ）を覆うように多層に形成されている。端子電極５は、第一電極層５ａと、第二電極層５ｂと、第三電極層５ｃと、を有している。第一電極層５ａは、素体３の導電部９に直接接続され且つＡｇ等を主成分とした導電性粉末及びガラスフリットを含む。第二電極層５ｂは、第一電極層５ａを覆うように形成され且つＮｉを主成分とする。第三電極層５ｃは、第二電極層５ｂを覆うように形成され且つＳｎを主成分とする。
【００３０】
続いて、図３及び図４を参照して、上述した構成を有するチップバリスタ１の製造過程の一例について説明する。図３及び図４は、本実施形態に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【００３１】
まず、バリスタ部７を構成する主成分であるＺｎＯと、Ｃｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌの金属又は酸化物等の微量添加物とを所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合してバリスタ材料を調整する。その後、このバリスタ材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第一のグリーンシートを得る。
【００３２】
また、導電部９を構成するＺｎＯに有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。ＺｎＯ以外に、上記副成分を含有させる場合には、ＺｎＯと、副成分を構成する添加物と、を所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合して導電部９用の材料を調整する。導電部９用の材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第二のグリーンシートを得る。
【００３３】
次に、第一のグリーンシートと第二のグリーンシートとを所定の枚数ずつ重ね、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層と第二のグリーンシートからなる導体グリーン層とが、バリスタグリーン層が導体グリーン層の間に挟まれるように積層する。その後、積層されたグリーンシートに圧力を加えて各グリーンシートを互いに圧着させる。バリスタグリーン層の厚みは、第一のグリーンシートの枚数により調整される。導体グリーン層の厚みは、第二のグリーンシートの枚数により調整される。第一のグリーンシートの枚数は、少なくとも１枚でよい。
【００３４】
以上により、図３に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１と導体グリーン層Ｌ２とが積層された積層体ＬＢが準備されることとなる。
【００３５】
次に、積層体ＬＢを乾燥させた後、図４に示されるように、チップ単位に切断し、複数のグリーン素体ＧＣ（焼成前の素体３）を得る。積層体ＬＢの切断は、たとえばダイシングソーなどにより行う。
【００３６】
次に、複数のグリーン素体ＧＣに、所定の条件（たとえば、１８０〜４００℃で且つ０．５〜２４時間）で加熱処理を実施して脱バインダを行った後、さらに、所定の条件（たとえば、１０００〜１４００℃で且つ０．５〜８時間）で焼成を行う。この焼成によって、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層Ｌ１はバリスタ部７となり、第二のグリーンシートからなる導体グリーン層Ｌ２は導電部９となり、バリスタ部７が導電部９で挟まれた複数の素体３が得られることとなる。バリスタグリーン層Ｌ１と導体グリーン層Ｌ２とは、一体に焼成される。焼成後、必要に応じて素体３にバレル研磨を施してもよい。バレル研磨は、焼成前、すなわち積層体ＬＢの切断後に行ってもよい。
【００３７】
次に、素体３の両端面３ａ，３ｂを覆うように導電性ペーストを付与して、熱処理を施すことにより導電性ペーストを素体３に焼付けて、第一電極層５ａを形成する。その後、第一電極層５ａを覆うように、Ｎｉめっき及びＳｎめっき等の電気めっき処理を施すことにより第二及び第三電極層５ｂ，５ｃを形成する。これらにより、素体３の両端側に端子電極５が形成されることとなる。端子電極５は、素体３における、導電部９がバリスタ部７を挟む方向での両端側に形成されている。導電性ペーストは、例えば金属粉末にガラスフリット及び有機ビヒクルを混合したものを用いることができる。金属粉末は、たとえばＣｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金を主成分とするもの用いることができる。
【００３８】
これらの過程により、チップバリスタ１が得られる。必要に応じて、以下の処理を追加してもよい。
【００３９】
追加の処理では、素体３の露出表面（側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）を拡散させる。ここでは、まず、端子電極５が形成された素体３の表面（側面３ｃ〜３ｆ）にアルカリ金属化合物を付着させる。アルカリ金属化合物の付着には、密閉回転ポットを用いることができる。アルカリ金属化合物としては、特に限定されないが、熱処理することにより、アルカリ金属が素体３の表面から拡散できる化合物であり、アルカリ金属の酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩、硼酸塩、炭酸塩及び蓚酸塩等が用いられる。
【００４０】
そして、このアルカリ金属化合物が付着している素体３を電気炉で、所定の温度及び時間で熱処理する。この結果、アルカリ金属化合物からアルカリ金属が素体３の表面（側面３ｃ〜３ｆ）から内部に拡散する。好ましい熱処理温度は、７００〜１０００℃であり、熱処理雰囲気は大気である。熱処理時間（保持時間）は、好ましくは１０分〜４時間である。アルカリ金属の代わりに、Ａｇ又はＣｕを拡散させてもよい。
【００４１】
素体３（バリスタ部７及び導電部９）におけるアルカリ金属が拡散した部分は、高抵抗化及び低静電容量化が図られる。素体３の端面３ａ，３ｂ（導電部９の主面９ｂ）は、端子電極５により覆われていることから、アルカリ金属が端面３ａ，３ｂから拡散することはない。したがって、アルカリ金属が、端子電極５と導電部９との電気的な接続に支障になることはない。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、バリスタ部７が各導電部９に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部７が、バリスタ特性を発現する領域として機能する。すなわち、チップバリスタ１は、いわゆる積層チップバリスタと異なり、内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、チップバリスタ１では、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部７に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００４３】
本実施形態では、チップバリスタ１は、内部電極を備えていないことから、内部電極に起因する静電容量のばらつきが生じることはない。このため、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００４４】
本実施形態では、バリスタ部７と導電部９とが、ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるため、バリスタ部７と導電部９との界面における接続強度は強固となる。この結果、バリスタ部７と導電部９との接続が良好となり、バリスタ部７と導電部９との間での剥離の発生を抑制できる。
【００４５】
本実施形態では、導電部９は、ＺｎＯを主成分とすると共に、バリスタ部７が副成分として含有している希土類金属を実質的に含有しない焼結体からなる。導電部９（焼結体）は、希土類金属を実質的に含有しないため、バリスタ特性が発現し難く、比較的高い導電性を有することとなる。したがって、導電部９において、電極としての機能が阻害されることはない。
【００４６】
続いて、図５及び図６を参照して、本実施形態の変形例に係るチップバリスタ１の構成を説明する。図５は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタを示す斜視図である。図６は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタの断面構成を説明する図である。
【００４７】
変形例に係るチップバリスタ１も、図５に示されるように、略直方体形状の素体３と、素体３の両端に形成された一対の端子電極５とを備えている。素体３は、バリスタ部７と、複数（本実施形態においては、二つ）のコンポジット部１１と、を有している。
【００４８】
コンポジット部１１は、図５及び図６に示されるように、素体３の両端側に寄った箇所に位置する略直方体形状の部分であり、バリスタ部７をその間に挟むようにバリスタ部７の両側に配置されている。コンポジット部１１は、バリスタ部７（主面７ａ，７ｂ）に接続される主面１１ａと、主面１１ａに対向する主面１１ｂと、を有している。本実施形態では、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂの略全体が、コンポジット部１１の主面１１ａと接触して、接続されている。コンポジット部１１の主面１１ａは、バリスタ部７の主面７ａ，７ｂと略同じ形状を呈している。コンポジット部１１の主面１１ｂは、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する。コンポジット部１１の主面１１ａは、バリスタ部７に対する電極面として機能する。
【００４９】
コンポジット部１１は、Ａｇ−Ｐｄ合金とＺｎＯとの複合材料からなる。コンポジット部１１を構成する複合材料において、Ａｇ−Ｐｄ合金は、ＺｎＯ中に分散された状態となっており、図７に示されるように、Ａｇ−Ｐｄ合金によって、端子電極５とバリスタ部７との間を繋ぐ導通路１１ｃが形成される。図７では説明を容易にするため、一つの導通路１１ｃのみを示しているが、各コンポジット部１１には、多数の導通路１１ｃが形成されるようになっている。すなわち、コンポジット部１１は、導電部として機能する。
【００５０】
コンポジット部１１におけるＺｎＯの含有量は、コンポジット部１１を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば１０〜８０質量％である。コンポジット部１１におけるＡｇ−Ｐｄ合金の含有量は、コンポジット部１１を構成する全体の材料を１００質量％とした場合に、たとえば２０〜９０質量％である。コンポジット部１１は、含有金属として、Ａｇ−Ｐｄ合金に代えて、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ等の何れかを含むようにしてもよい。コンポジット部１１に含有される金属酸化物は、バリスタ部７に含有される金属酸化物と同じであるＺｎＯが好ましいが、ＺｎＯに代えて、ＣｏＯ、ＮｉＯ、又はＴｉＯ２などの金属酸化物であってもよい。
【００５１】
続いて、図８及び図９を参照して、本変形例に係るチップバリスタ１の製造過程の一例について説明する。図８及び図９は、本実施形態の変形例に係るチップバリスタの製造過程を説明するための図である。
【００５２】
まず、上述した実施形態と同じく、第一のグリーンシートを得る。また、コンポジット部１１を構成するＺｎＯとＡｇ−Ｐｄ合金とを所定の割合となるように各々秤量した後、各成分を混合してコンポジット部１１用の材料を調整する。その後、このコンポジット部１１用の材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて、ボールミル等を用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得る。このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、例えばポリエチレンテレフタレートからなるフィルム上に塗布した後、乾燥して所定の厚さ（たとえば３０μｍ程度）の膜を形成する。こうして得られた膜をフィルムから剥離して第二のグリーンシートを得る。
【００５３】
次に、第一のグリーンシートと第二のグリーンシートとを所定の枚数ずつ重ね、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層と第二のグリーンシートからなるコンポジットグリーン層とが、バリスタグリーン層がコンポジットグリーン層の間に挟まれるように積層する。その後、積層されたグリーンシートに圧力を加えて各グリーンシートを互いに圧着させる。コンポジットグリーン層の厚みは、導体グリーン層と同じく、第二のグリーンシートの枚数により調整される。
【００５４】
以上により、図８に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１とコンポジットグリーン層Ｌ３とが積層された積層体ＬＢが準備されることとなる。
【００５５】
次に、積層体ＬＢを乾燥させた後、図９に示されるように、チップ単位に切断し、複数のグリーン素体ＧＣ（焼成前の素体３）を得る。
【００５６】
次に、複数のグリーン素体ＧＣに、所定の条件（たとえば、１８０〜４００℃で且つ０．５〜２４時間）で加熱処理を実施して脱バインダを行った後、さらに、所定の条件（たとえば、１０００〜１４００℃で且つ０．５〜８時間）で焼成を行う。この焼成によって、第一のグリーンシートからなるバリスタグリーン層Ｌ１はバリスタ部７となり、第二のグリーンシートからなるコンポジットグリーン層Ｌ３はコンポジット部１１となり、バリスタ部７がコンポジット部１１で挟まれた複数の素体３が得られることとなる。バリスタグリーン層Ｌ１とコンポジットグリーン層Ｌ３とは、一体に焼成される。
【００５７】
次に、上述した実施形態と同様に、素体３（コンポジット部１１）に端子電極５を形成し、素体３の露出表面（側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）を拡散させる。
【００５８】
これらの過程により、変形例に係るチップバリスタ１が得られる。
【００５９】
以上のように、本変形例においても、バリスタ部７が各コンポジット部１１に挟まれ且つ接続されており、バリスタ部７が、バリスタ特性を発現する領域として機能する。すなわち、チップバリスタ１は、いわゆる積層チップバリスタと異なり、内部電極を備えることなく、バリスタ特性を発現する。このため、チップバリスタ１では、ＥＳＤのようなサージ電圧が印加された場合でも、電界分布が集中する箇所がバリスタ部に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００６０】
本変形例でも、チップバリスタ１は、内部電極を備えていないことから、静電容量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００６１】
本変形例では、コンポジット部１１が、Ａｇ−Ｐｄ合金と、ＺｎＯとの複合材料からなるため、チップバリスタ１における熱が、コンポジット部を通して容易に放熱されるため、放熱性に優れたチップバリスタ１を得ることができる。
【００６２】
本変形例では、バリスタ部７とコンポジット部１１とが、ＺｎＯを含むことから、バリスタ部７とコンポジット部１１との界面における接続強度は強固となる。このため、バリスタ部７とコンポジット部１１との接続が良好となり、バリスタ部７とコンポジット部１１との間での剥離の発生を抑制できる。
【００６３】
本実施形態及び変形例に係るチップバリスタ１は、導電部９の対向方向が外部基板などの実装面と平行となるようにはんだ付けにより実装される。バリスタ部７は、導電部９の対向方向の対向方向に見て、素体３の略中央に位置することから、はんだ付けの際に、バリスタ部７にはんだが到達し難い。この結果、チップバリスタ１は、はんだ実装の際に、バリスタ部７にはんだが付着してバリスタ部７の機能が阻害されるのを防ぐことができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００６５】
本実施形態及び変形例では、バリスタ部７を挟むように配置された一対の導電部（導電部９又はコンポジット部１１）は、同じ構成とされているが、これに限られない。たとえば、一方の導電部が導電部９であり、他方の導電部がコンポジット部１１であってもよい。
【００６６】
バリスタ部７は、希土類金属の代わりに、Ｂｉを含有していてもよい。この場合、上述したように、導電部９は、Ｂｉを含有していないことが好ましい。バリスタ部７は、希土類金属及びＢｉを含有していてもよい。この場合、導電部９は、希土類金属及びＢｉを含有していないことが好ましい。
【符号の説明】
【００６７】
１…チップバリスタ、３…素体、３ａ，３ｂ…端面、５…端子電極、７…バリスタ部、７ａ，７ｂ…主面、９…導電部、９ａ，９ｂ…主面、１１…コンポジット部、１１ａ，１１ｂ…主面、１１ｃ…導通路、ＧＣ…グリーン素体、Ｌ１…バリスタグリーン層、Ｌ２…導体グリーン層、Ｌ３…コンポジットグリーン層、ＬＢ…積層体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現するバリスタ部と、
前記バリスタ部を挟んで配置され、前記バリスタ部に接続される第一主面と前記第一主面に対向する第二主面とをそれぞれ有する複数の導電部と、
前記複数の導電部の前記第二主面に接続される複数の端子電極と、を備えていることを特徴とするチップバリスタ。
【請求項２】
前記導電部は、ＺｎＯを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のチップバリスタ。
【請求項３】
前記バリスタ部は、副成分として希土類金属及びＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有し、
前記複数の導電部のうち少なくとも一方の導電部は、副成分として希土類金属及びＢｉを実質的に含有しない焼結体からなることを特徴とする請求項２のチップバリスタ。
【請求項４】
前記導電部は、金属と金属酸化物との複合材料からなることを特徴とする請求項１のチップバリスタ。
【請求項５】
導電部となる導体グリーン層の間にＺｎＯを主成分とすると共に電圧非直線性を発現するバリスタ部となるバリスタグリーン層が挟まれるように前記導体グリーン層と前記バリスタグリーン層とが積層された積層体を準備する工程と、
前記積層体を切断し、複数のグリーン素体を取得する工程と、
前記複数のグリーン素体を焼成して、前記バリスタ部が前記導電部で挟まれた複数の素体を取得する工程と、
前記複数の素体それぞれに、前記導電部が前記バリスタ部を挟む方向での両端側に端子電極を形成する工程と、を備えていることを特徴とするチップバリスタの製造方法。
【請求項１】
ＺｎＯを主成分とする焼結体からなり、電圧非直線特性を発現するバリスタ部と、
前記バリスタ部を挟んで配置され、前記バリスタ部に接続される第一主面と前記第一主面に対向する第二主面とをそれぞれ有する複数の導電部と、
前記複数の導電部の前記第二主面に接続される複数の端子電極と、を備えていることを特徴とするチップバリスタ。
【請求項２】
前記導電部は、ＺｎＯを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のチップバリスタ。
【請求項３】
前記バリスタ部は、副成分として希土類金属及びＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含有し、
前記複数の導電部のうち少なくとも一方の導電部は、副成分として希土類金属及びＢｉを実質的に含有しない焼結体からなることを特徴とする請求項２のチップバリスタ。
【請求項４】
前記導電部は、金属と金属酸化物との複合材料からなることを特徴とする請求項１のチップバリスタ。
【請求項５】
導電部となる導体グリーン層の間にＺｎＯを主成分とすると共に電圧非直線性を発現するバリスタ部となるバリスタグリーン層が挟まれるように前記導体グリーン層と前記バリスタグリーン層とが積層された積層体を準備する工程と、
前記積層体を切断し、複数のグリーン素体を取得する工程と、
前記複数のグリーン素体を焼成して、前記バリスタ部が前記導電部で挟まれた複数の素体を取得する工程と、
前記複数の素体それぞれに、前記導電部が前記バリスタ部を挟む方向での両端側に端子電極を形成する工程と、を備えていることを特徴とするチップバリスタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２４２０３（Ｐ２０１２−１２４２０３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１３２８（Ｐ２０１０−２７１３２８）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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