チップバリスタ
【課題】内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持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、第一バリスタ部７と、複数の端子電極５と、を備えている。第一バリスタ部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と共に、互いに対向する一対の主面７ａ，７ｂを有している。複数の端子電極５は、第一バリスタ部７に接続されている。各端子電極５は、各主面７ａ，７ｂに接続される第一電極部分５ａと、第一電極部分５ａに接続される第二電極部分５ｂと、を有している。
【解決手段】チップバリスタ１は、第一バリスタ部７と、複数の端子電極５と、を備えている。第一バリスタ部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と共に、互いに対向する一対の主面７ａ，７ｂを有している。複数の端子電極５は、第一バリスタ部７に接続されている。各端子電極５は、各主面７ａ，７ｂに接続される第一電極部分５ａと、第一電極部分５ａに接続される第二電極部分５ｂと、を有している。
【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バリスタ層に接して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】
最近の高速インターフェイスでは、高速化を実現するために、ＩＣ自体の構造がＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）に対して脆弱になってきている。このため、高速伝送系ＩＣにおけるＥＳＤ対策の要求が高まっており、ＥＳＤ対策部品として特許文献１に記載されている積層チップバリスが用いられている。高速伝送系用のＥＳＤ対策部品に要求される特性として、静電容量の低減は必須である。発現する静電容量が大きいと、信号品位に問題を生じ、最悪の場合は通信不可となる懼れがある。
【０００５】
積層チップバリスタの静電容量を低減させる手法としては、バリスタ層に接して配置された内部電極が互いに重なり合う部分の面積を少なくする手法が考えられる。内部電極が互いに重なり合う部分の面積を少なくすることにより、静電容量が発現する領域が減少して、静電容量が低減する。
【０００６】
しかしながら、内部電極が互いに重なり合う部分の面積（以下、「重なり面積」と称する）を少なくすると、ＥＳＤに対する耐量（以下、「ＥＳＤ耐量」と称する）が低下するという新たな問題点が生じる。ＥＳＤのようなサージ電圧を印加した場合、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、重なり面積が少なくなればなるほど、ＥＳＤ耐量は急激に低下する。
【０００７】
積層チップバリスタは、上述したように、バリスタ層に接して配置された内部電極を備えるために、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが可能なチップバリスタ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と共に、互いに対向する一対の主面を有するバリスタ部と、バリスタ部に接続される複数の端子電極と、を備えており、各端子電極は、各主面に接続される第一電極部分と、第一電極部分に接続される第二電極部分と、を有し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、端子電極が、バリスタ部の各主面に接続される第一電極部分を有していることから、バリスタ特性を発現するバリスタ部が第一電極部分に挟まれ且つ接続される。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、バリスタ層に接して配置された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】
バリスタ部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、一対の主面間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含み、第一電極部分は、第二領域に接続されていてもよい。
【００１２】
ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるバリスタ部が、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域を含んでいる。バリスタ部において、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在していない第二領域に比して、電気伝導率が低く、比誘電率が低い。チップバリスタの静電容量は、端子電極間に位置することとなるバリスタ部の静電容量で表すことができる。したがって、バリスタ部が上記第一領域を含むことにより、バリスタ部の静電容量が低くなり、チップバリスタの低静電容量化を図ることができる。
【００１３】
ところで、電子部品の端子電極は、一般には、電子部品を構成する素体に金属とガラス成分とを含む導電性ペーストを付与した後に焼き付けることにより形成される。この場合、端子電極がガラス成分を含んでいるため、素体に対する端子電極に含まれる金属の被覆率にばらつきが生じる懼れがある。チップバリスタの端子電極において、金属の被覆率にばらつきが生じると、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００１４】
端子電極を上述したような導電性ペースト用いて形成する場合、導電性ペーストが素体の端面及び当該端面と隣り合う側面の一部に回り込むように付与される。したがって、端子電極は、一般に、側面に回り込むように形成された部分を有しており、当該部分の寸法にばらつきが生じた場合、端子電極に含まれる金属により被覆される面積にばらつきが生じてしまう。この場合にも、金属の被覆率にばらつきが生じ、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００１５】
アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域が、端子電極が形成された導電部の外表面から上記元素を拡散させて形成される場合、端子電極の側面に回り込む部分の寸法ばらつきにより、第一領域の大きさもばらついてしまう。このように、導電部の第一領域の大きさにばらつきが生じる場合にも、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００１６】
以上のように、チップバリスタにおいては、様々な要因により、静電容量にばらつきが生じる懼れがあるが、第一電極部分は、バリスタ部が含む第二領域に接続されているので、静電容量がばらつくのを抑制することができる。
【００１７】
第一電極部分は、各主面を覆うように配置されていてもよい。この場合、静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００１８】
第一電極部分は、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストがバリスタ部と同時焼成されることにより形成されていてもよい。この場合、静電容量のばらつくのを確実に抑制することができる。
【００１９】
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ていてもよい。
【００２０】
バリスタ部の第一領域は、一対の主面の対向方向から見て、バリスタ部の第二領域の外周を囲むようにバリスタ部の外表面側に位置していてもよい。この場合、バリスタ部の外表面側の電気伝導率が低いことから、バリスタ部の外表面を表面電流が流れ難い。この結果、漏れ電流の発生を抑制することができる。
【００２１】
バリスタ部とで第一電極部分を挟むように配置されるバリスタ部を更に備えていてもよい。この場合、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域が、端子電極が形成されていないバリスタ部の外表面から上記元素を拡散させて形成される場合でも、第一電極部分が、上記第二領域に確実に接続されることとなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上述した内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが可能なチップバリスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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第一電極部分の断面構成を説明する図である。
【図４】本実施形態に係るチップバリスタの第一バリスタ部の断面構成を説明する図である。
【図５】本実施形態に係るチップバリスタの第二バリスタ部の構成を説明する図である。
【図６】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７】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８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
まず、図１〜図５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。図３は、本実施形態に係るチップバリスタの第一電極部分の断面構成を説明する図である。図４は、本実施形態に係るチップバリスタの第一バリスタ部の断面構成を説明する図である。図５は、本実施形態に係るチップバリスタの第二バリスタ部の構成を説明する図である。
【００２６】
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、一対の端子電極５と、を備えている。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。
【００２７】
素体３は、第一バリスタ部７と、複数（本実施形態においては、二つ）の第二バリスタ部１１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。
【００２８】
第一バリスタ部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。第一バリスタ部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。第一バリスタ部７の厚みは、たとえば１５０〜９００μｍ程度に設定される。
【００２９】
第二バリスタ部１１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る。第二バリスタ部１１は、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する主面１１ａと、主面１１ａに対向する主面１１ｂと、を有している。
【００３０】
第一及び第二バリスタ部７，１１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、第一及び第二バリスタ部７，１１は、副成分としてＣｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌを含んでいる。第一及び第二バリスタ部７，１１におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、第一及び第二バリスタ部７，１１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。
【００３１】
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。第一及び第二バリスタ部７，１１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。
【００３２】
端子電極５は、第一電極部分５ａと、第二電極部分５ｂと、を有している。第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７と第二バリスタ部１１との間に配置されている。第二電極部分５ｂは、第一電極部分５ａに接続されると共に、素体３の両端に配置されている。
【００３３】
第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂに直接接続されると共に、第二バリスタ部１１の主面１１ｂに直接接続されている。すなわち、第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７と第二バリスタ部１１とで挟まれて位置している。第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂ全体及び第二バリスタ部１１の主面１１ｂ全体を覆うように形成されている。すなわち、第一電極部分５ａは、図３に示されるように、略矩形形状を呈している。第一電極部分５ａの端部は、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出している。第一電極部分５ａは、金属（たとえば、Ｐｄ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金など）からなる。第一電極部分５ａは、上記金属からなる粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。第一電極部分５ａを形成するための導電性ペーストは、ガラス成分（たとえば、ガラスフリットなど）を含まない。
【００３４】
第二電極部分５ｂは、素体３の各端面３ａ，３ｂ（第二バリスタ部１１の主面１１ａ）及び４つの側面３ｃ〜３ｆの各端面３ａ，３ｂ寄りの部分を覆うように多層に形成されている。第二電極部分５ｂは、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出した第一電極部分５ａの端部を覆うようにも形成されており、第一電極部分５ａと直接接続されている。第二電極部分５ｂは、第一電極層６ａと、第二電極層６ｂと、を含んでいる。
【００３５】
第一電極層６ａは、導電性ペーストを素体３の表面に付与して焼き付けることにより形成されている。すなわち、第一電極層６ａは、焼付電極層である。導電性ペーストには、金属（たとえば、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金など）からなる粉末に、ガラス成分、有機バインダ、及び有機溶剤を混合したものが用いられている。第二電極層６ｂは、第一電極層６ａ上にめっき法により形成されている。本実施形態において、第二電極層６ｂは、第一電極層６ａ上にＮｉめっきにより形成されたＮｉめっき層と、当該Ｎｉめっき層上にＳｎめっきにより形成されたＳｎめっき層とを含んでいる。
【００３６】
第一バリスタ部７及び第二バリスタ部１１は、図４〜図５にも示されるように、第一領域８ａ，１２ａと、第二領域８ｂ，１２ｂと、をそれぞれ含んでいる。第一領域８ａ，１２ａは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在している。第一領域８ａ，１２ａでは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素は、ＺｎＯの結晶粒内に固溶して存在している、又は、ＺｎＯの結晶粒界に存在している。第二領域８ｂ，１２ｂは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在していない。本実施形態では、上記元素としてアルカリ金属元素、特にＬｉが用いられている。Ｌｉは、イオン半径が比較的小さく、ＺｎＯの結晶粒内に固溶し易く、拡散速度も速い。第一領域８ａ，１２ａは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる二種以上の元素が存在していてもよい。
【００３７】
第一バリスタ部７において、第二領域８ｂは、図４に示されるように、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第一バリスタ部７の略中央に位置している。第二領域８ｂは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面７ａと主面７ｂとの間にわたって延びている。すなわち、第二領域８ｂは、一対の第一電極部分５ａの間にわたって延びており、第一電極部分５ａに接続されている。第一領域８ａは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂの外周を囲むように第一バリスタ部７の外表面側に位置している。
【００３８】
第二バリスタ部１１において、第二領域１２ｂは、図５に示されるように、主面１１ｂに直交する方向から主面１１ｂを見て、第二バリスタ部１１の略中央に位置している。第二領域１２ｂは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面１１ａには達していない。第二領域１２ｂは、第一電極部分５ａに接続されている。第一領域１２ａは、第二領域１２ｂの外側を囲むように第二バリスタ部１１の外表面側に位置している。
【００３９】
アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素は、ＺｎＯの結晶粒内に固溶していると、ｎ型半導体としての性質を示すＺｎＯは、上記元素によりドナーが減ぜられて、電気伝導率が低くなり、バリスタ特性が発現し難くなる。また、上記元素がＺｎＯの結晶粒界に存在することによっても、電気伝導率が低くなると考えられる。したがって、第一領域８ａ，１２ａは、第二領域８ｂ，１２ｂに比して、電気伝導率が低く、静電容量も低い。
【００４０】
第一バリスタ部７では、第二領域８ｂが、主として、バリスタ特性を発現する領域として機能する。第一電極部分５ａは、バリスタ特性を発現する領域として機能する第二領域８ｂに直接接続されている。各第二バリスタ部１１は、バリスタ特性を発現することはない。
【００４１】
続いて、図６及び図７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６及び図７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。
【００４２】
まず、第一及び第二バリスタ部７，１１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グリーンシートを得る。
【００４３】
次に、グリーンシートに、第一電極部分５ａに対応する電極パターンを形成する。第一電極部分５ａに対応する電極パターンは、上述した金属からなる粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を混合した導電性ペーストをスクリーン印刷などの印刷法にて印刷し、乾燥させることにより形成する。金属からなる粉末は、たとえばＰｄ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金などを主成分とするもの用いることができる。
【００４４】
次に、電極パターンが形成されたグリーンシートと、電極パターンが形成されていないグリーンシートと、を所定の枚数ずつ重ねる。ここでは、各グリーンシートは、電極パターンが形成されていない複数のグリーンシートからなるバリスタグリーン層の間に電極パターンが形成されたグリーンシートが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、グリーンシートの枚数により調整される。電極パターンが形成されたグリーンシートの枚数は、少なくとも１枚でよい。
【００４５】
以上により、図６に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１とバリスタグリーン層Ｌ２と電極パターンＥＬとが積層された積層体ＬＢが準備されることとなる。
【００４６】
次に、積層体ＬＢを乾燥させた後、図７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。
【００４７】
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、バリスタグリーン層Ｌ１は第一バリスタ部７となり、バリスタグリーン層Ｌ２は第二バリスタ部１１となり、電極パターンＥＬは第一電極部分５ａとなり、第一バリスタ部７が第一電極部分５ａで挟まれると共に第一電極部分５ａが第一バリスタ部７と第二バリスタ部１１と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，Ｌ２と電極パターンＥＬ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。
【００４８】
次に、素体３の外表面（一対の端面３ａ，３ｂ及び４つの側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる。ここでは、アルカリ金属元素を拡散させる例を説明する。
【００４９】
まず、素体３の外表面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。
【００５０】
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の外表面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。
【００５１】
素体３（第一バリスタ部７及び第二バリスタ部１１）におけるアルカリ金属元素が拡散した部分、すなわちアルカリ金属元素が存在する第一領域８ａ，１２ａは、上述したように高抵抗化及び低静電容量化が図られる。本実施形態では、アルカリ金属元素が端面３ａ，３ｂから拡散するものの、第二バリスタ部１１が存在することから、端子電極５と第一バリスタ部７（第二領域８ｂ）との電気的な接続に支障が生じることはない。
【００５２】
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、第二電極部分５ｂの第一電極層６ａを形成する。その後、第一電極層６ａ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電極層６ｂ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、第一電極部分５ａが第一バリスタ部７を挟む方向での両端側に形成されている。第一電極層６ａを形成するための導電性ペーストは、たとえば金属からなる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。金属からなる粉末は、たとえばＰｄ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金などを主成分とするもの用いることができる。
【００５３】
これらの過程により、チップバリスタ１が得られる。
【００５４】
本実施形態では、端子電極５が、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂに接続される第一電極部分５ａを有していることから、バリスタ特性を発現する第一バリスタ部７が第一電極部分５ａに挟まれ且つ接続される。すなわち、チップバリスタ１は、上述した積層チップバリスタと異なり、バリスタ層に接して配置された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第一バリスタ部７に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００５５】
本実施形態では、第一バリスタ部７が第一領域８ａを含んでいる。第一領域８ａは、第二領域８ｂに比して、電気伝導率が低く、比誘電率が低い。チップバリスタ１の静電容量は、端子電極５の第一電極部分５ａ間に位置することとなる第一バリスタ部７の静電容量で表すことができる。したがって、第一バリスタ部７が第一領域８ａを含むことにより、第一バリスタ部７の静電容量が低くなり、チップバリスタ１の低静電容量化を図ることができる。
【００５６】
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。これに対して、チップバリスタ１は、上述したように、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。
【００５７】
ところで、電子部品の端子電極は、一般に、素体に金属とガラス成分とを含む導電性ペーストを付与した後に焼き付けることにより形成される。この場合、端子電極がガラス成分を含んでいるため、素体に対する端子電極に含まれる金属の被覆率にばらつきが生じる懼れがある。チップバリスタの端子電極において、金属の被覆率にばらつきが生じると、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００５８】
端子電極を導電性ペースト用いて形成する場合、導電性ペーストが素体の端面及び当該端面と隣り合う側面の一部に回り込むように付与される。したがって、端子電極は、側面に回り込むように形成された部分を有しており、当該部分の寸法にばらつきが生じた場合にも、金属による被覆面積にばらつきが生じてしまう。この場合にも、金属の被覆率にばらつきが生じることとなり、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００５９】
以上のように、チップバリスタにおいては、様々な要因により、静電容量にばらつきが生じる懼れがある。しかしながら、本実施形態では、第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７が含む第二領域８ｂに接続されているので、チップバリスタ１の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。
【００６０】
第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂ全体を覆うように配置されている。これにより、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００６１】
第一電極部分５ａは、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストが第一及び第二バリスタ部７，１１と同時焼成されることにより形成されている。これにより、第一電極部分５ａがガラス成分を含まないことから、第一電極部分５ａにおける金属の被覆率にばらつきが生じ難く、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００６２】
第一電極部分５ａは、金属からなる粉末を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストが第一及び第二バリスタ部７，１１と同時焼成されることにより形成されている。これによっても、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００６３】
本実施形態では、第一バリスタ部７の第一領域８ａは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂの外周を囲むように第一バリスタ部７の外表面側に位置している。第一バリスタ部７の外表面側の電気伝導率が低いことから、第一バリスタ部７の外表面を表面電流が流れ難い。この結果、チップバリスタ１では、漏れ電流の発生を抑制することができる。
【００６４】
本実施形態では、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を素体３の外表面（端面３ａ，３ｂ及び側面３ｃ〜３ｆ）から拡散させている。このため、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が拡散する範囲を容易に制御することができる。
【００６５】
本実施形態では、第二バリスタ部１１が、第一バリスタ部７とで第一電極部分５ａを挟むように配置されている。これにより、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域１２ａが、素体３の端面３ａ，３ｂから上記元素を拡散させて形成する場合でも、端面３ａ，３ｂから第一電極部分５ａに到達し難く、第一電極部分５ａが、第一バリスタ部７が含む第二領域８ｂに確実に接続されることとなる。
【００６６】
続いて、図８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８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。
【００６７】
本変形例に係るチップバリスタ１も、略直方体形状の素体３と、一対の端子電極５とを備えている。本変形例に係るチップバリスタ１は、第二バリスタ部１１の第一及び第二領域１２ａ，１２ｂの大きさに関して、上述した本実施形態に係るチップバリスタ１と相違する。
【００６８】
第二バリスタ部１１において、第二領域１２ｂは、第一バリスタ部７の第二領域８ｂと同様に、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向から見て、第二バリスタ部１１の略中央に位置している。第二領域１２ｂは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面１１ａと主面１１ｂとの間にわたって延びている。すなわち、第二領域１２ｂは、第一電極部分５ａと第二電極部分５ｂ（第一電極層６ａ）とに接続されている。第一領域１２ａは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向から見て、第二領域１２ｂの外周を囲むように第二バリスタ部１１の外表面側に位置している。
【００６９】
続いて、図８に示された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。複数の素体３を得るまでの過程は、上述した本実施形態に係るチップバリスタ１の製造過程と同じであり、説明を省略する。
【００７０】
複数の素体３を得た後、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、第二電極部分５ｂの第一電極層６ａを形成する。その後、第一電極層６ａ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電極層６ｂを形成する。
【００７１】
次に、素体３の露出表面（４つの側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる。アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる手法は、上述した実施形態における手法と同じである。
【００７２】
これらの過程により、本変形例に係るチップバリスタ１が得られる。
【００７３】
本変形例においても、上述した実施形態と同様に、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、低静電容量化を図ることができると共に、静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００７４】
本実施形態及び変形例に係るチップバリスタ１は、第一電極部分５ａ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。
【００７５】
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。
【００７６】
第一電極部分５ａは、必ずしも第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂ全体を覆うように形成されている必要はない。ただし、チップバリスタ１の静電容量のばらつきを抑制するためには、第一電極部分５ａは、少なくとも、各主面７ａ，７ｂにおける第二領域８ｂに対応する領域を覆っていることが好ましい。もちろん、第二電極部分５ｂとの接続のため、第一電極部分５ａの少なくとも一部は、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出している必要がある。第一電極部分５ａは、複数に分割して形成されていてもよい。
【００７７】
素体３は、第二バリスタ部１１を備えていなくてもよい。この場合、第一電極部分５ａ全体と第二電極部分５ｂとが直接接続されることとなる。素体３が第二バリスタ部１１を備えていない場合、素体３に第二電極部分５ｂを形成した後に、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させるのが好ましい。これにより、第一電極部分５ａが、第一バリスタ部７の第二領域８ｂに確実に接続される。
【００７８】
第一バリスタ部７は、希土類金属の代わりに、Ｂｉを含有していてもよい。第一バリスタ部７は、希土類金属及びＢｉを含有していてもよい。
【００７９】
本実施形態及び本変形例では、第一領域８ａ，１２ａは、一対の端面３ａ，３ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂ，１２ｂの外周を囲むように素体３の外表面側に位置しているが、これに限られない。たとえば、４つの側面３ｃ〜３ｆのうち一つの側面側や４つの側面３ｃ〜３ｆのうち二つの側面側などに位置していてもよい。
【００８０】
素体３には、アルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が拡散されていなくてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…チップバリスタ、３…素体、５…端子電極、５ａ…第一電極部分、５ｂ…第二電極部分、７…第一バリスタ部、７ａ，７ｂ…主面、８ａ…第一領域、８ｂ…第二領域、１１…第二バリスタ部、１１ａ，１１ｂ…主面、１２ａ…第一領域、１２ｂ…第二領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップバリスタに関する。
【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バリスタ層に接して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】
最近の高速インターフェイスでは、高速化を実現するために、ＩＣ自体の構造がＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）に対して脆弱になってきている。このため、高速伝送系ＩＣにおけるＥＳＤ対策の要求が高まっており、ＥＳＤ対策部品として特許文献１に記載されている積層チップバリスが用いられている。高速伝送系用のＥＳＤ対策部品に要求される特性として、静電容量の低減は必須である。発現する静電容量が大きいと、信号品位に問題を生じ、最悪の場合は通信不可となる懼れがある。
【０００５】
積層チップバリスタの静電容量を低減させる手法としては、バリスタ層に接して配置された内部電極が互いに重なり合う部分の面積を少なくする手法が考えられる。内部電極が互いに重なり合う部分の面積を少なくすることにより、静電容量が発現する領域が減少して、静電容量が低減する。
【０００６】
しかしながら、内部電極が互いに重なり合う部分の面積（以下、「重なり面積」と称する）を少なくすると、ＥＳＤに対する耐量（以下、「ＥＳＤ耐量」と称する）が低下するという新たな問題点が生じる。ＥＳＤのようなサージ電圧を印加した場合、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、重なり面積が少なくなればなるほど、ＥＳＤ耐量は急激に低下する。
【０００７】
積層チップバリスタは、上述したように、バリスタ層に接して配置された内部電極を備えるために、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが可能なチップバリスタ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と共に、互いに対向する一対の主面を有するバリスタ部と、バリスタ部に接続される複数の端子電極と、を備えており、各端子電極は、各主面に接続される第一電極部分と、第一電極部分に接続される第二電極部分と、を有し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、端子電極が、バリスタ部の各主面に接続される第一電極部分を有していることから、バリスタ特性を発現するバリスタ部が第一電極部分に挟まれ且つ接続される。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、バリスタ層に接して配置された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】
バリスタ部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、一対の主面間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含み、第一電極部分は、第二領域に接続されていてもよい。
【００１２】
ＺｎＯを主成分とする焼結体からなるバリスタ部が、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域を含んでいる。バリスタ部において、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在していない第二領域に比して、電気伝導率が低く、比誘電率が低い。チップバリスタの静電容量は、端子電極間に位置することとなるバリスタ部の静電容量で表すことができる。したがって、バリスタ部が上記第一領域を含むことにより、バリスタ部の静電容量が低くなり、チップバリスタの低静電容量化を図ることができる。
【００１３】
ところで、電子部品の端子電極は、一般には、電子部品を構成する素体に金属とガラス成分とを含む導電性ペーストを付与した後に焼き付けることにより形成される。この場合、端子電極がガラス成分を含んでいるため、素体に対する端子電極に含まれる金属の被覆率にばらつきが生じる懼れがある。チップバリスタの端子電極において、金属の被覆率にばらつきが生じると、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００１４】
端子電極を上述したような導電性ペースト用いて形成する場合、導電性ペーストが素体の端面及び当該端面と隣り合う側面の一部に回り込むように付与される。したがって、端子電極は、一般に、側面に回り込むように形成された部分を有しており、当該部分の寸法にばらつきが生じた場合、端子電極に含まれる金属により被覆される面積にばらつきが生じてしまう。この場合にも、金属の被覆率にばらつきが生じ、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００１５】
アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域が、端子電極が形成された導電部の外表面から上記元素を拡散させて形成される場合、端子電極の側面に回り込む部分の寸法ばらつきにより、第一領域の大きさもばらついてしまう。このように、導電部の第一領域の大きさにばらつきが生じる場合にも、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００１６】
以上のように、チップバリスタにおいては、様々な要因により、静電容量にばらつきが生じる懼れがあるが、第一電極部分は、バリスタ部が含む第二領域に接続されているので、静電容量がばらつくのを抑制することができる。
【００１７】
第一電極部分は、各主面を覆うように配置されていてもよい。この場合、静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００１８】
第一電極部分は、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストがバリスタ部と同時焼成されることにより形成されていてもよい。この場合、静電容量のばらつくのを確実に抑制することができる。
【００１９】
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ていてもよい。
【００２０】
バリスタ部の第一領域は、一対の主面の対向方向から見て、バリスタ部の第二領域の外周を囲むようにバリスタ部の外表面側に位置していてもよい。この場合、バリスタ部の外表面側の電気伝導率が低いことから、バリスタ部の外表面を表面電流が流れ難い。この結果、漏れ電流の発生を抑制することができる。
【００２１】
バリスタ部とで第一電極部分を挟むように配置されるバリスタ部を更に備えていてもよい。この場合、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域が、端子電極が形成されていないバリスタ部の外表面から上記元素を拡散させて形成される場合でも、第一電極部分が、上記第二領域に確実に接続されることとなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上述した内部電極を備えることなく、ＥＳＤ耐量を良好に維持することが可能なチップバリスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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第一電極部分の断面構成を説明する図である。
【図４】本実施形態に係るチップバリスタの第一バリスタ部の断面構成を説明する図である。
【図５】本実施形態に係るチップバリスタの第二バリスタ部の構成を説明する図である。
【図６】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７】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８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
まず、図１〜図５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。図３は、本実施形態に係るチップバリスタの第一電極部分の断面構成を説明する図である。図４は、本実施形態に係るチップバリスタの第一バリスタ部の断面構成を説明する図である。図５は、本実施形態に係るチップバリスタの第二バリスタ部の構成を説明する図である。
【００２６】
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、一対の端子電極５と、を備えている。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。
【００２７】
素体３は、第一バリスタ部７と、複数（本実施形態においては、二つ）の第二バリスタ部１１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。
【００２８】
第一バリスタ部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。第一バリスタ部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。第一バリスタ部７の厚みは、たとえば１５０〜９００μｍ程度に設定される。
【００２９】
第二バリスタ部１１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る。第二バリスタ部１１は、素体３の端面３ａ，３ｂを構成する主面１１ａと、主面１１ａに対向する主面１１ｂと、を有している。
【００３０】
第一及び第二バリスタ部７，１１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、第一及び第二バリスタ部７，１１は、副成分としてＣｏ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｋ、及びＡｌを含んでいる。第一及び第二バリスタ部７，１１におけるＺｎＯの含有量は、特に限定されないが、第一及び第二バリスタ部７，１１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。
【００３１】
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。第一及び第二バリスタ部７，１１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。
【００３２】
端子電極５は、第一電極部分５ａと、第二電極部分５ｂと、を有している。第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７と第二バリスタ部１１との間に配置されている。第二電極部分５ｂは、第一電極部分５ａに接続されると共に、素体３の両端に配置されている。
【００３３】
第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂに直接接続されると共に、第二バリスタ部１１の主面１１ｂに直接接続されている。すなわち、第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７と第二バリスタ部１１とで挟まれて位置している。第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂ全体及び第二バリスタ部１１の主面１１ｂ全体を覆うように形成されている。すなわち、第一電極部分５ａは、図３に示されるように、略矩形形状を呈している。第一電極部分５ａの端部は、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出している。第一電極部分５ａは、金属（たとえば、Ｐｄ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金など）からなる。第一電極部分５ａは、上記金属からなる粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。第一電極部分５ａを形成するための導電性ペーストは、ガラス成分（たとえば、ガラスフリットなど）を含まない。
【００３４】
第二電極部分５ｂは、素体３の各端面３ａ，３ｂ（第二バリスタ部１１の主面１１ａ）及び４つの側面３ｃ〜３ｆの各端面３ａ，３ｂ寄りの部分を覆うように多層に形成されている。第二電極部分５ｂは、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出した第一電極部分５ａの端部を覆うようにも形成されており、第一電極部分５ａと直接接続されている。第二電極部分５ｂは、第一電極層６ａと、第二電極層６ｂと、を含んでいる。
【００３５】
第一電極層６ａは、導電性ペーストを素体３の表面に付与して焼き付けることにより形成されている。すなわち、第一電極層６ａは、焼付電極層である。導電性ペーストには、金属（たとえば、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金など）からなる粉末に、ガラス成分、有機バインダ、及び有機溶剤を混合したものが用いられている。第二電極層６ｂは、第一電極層６ａ上にめっき法により形成されている。本実施形態において、第二電極層６ｂは、第一電極層６ａ上にＮｉめっきにより形成されたＮｉめっき層と、当該Ｎｉめっき層上にＳｎめっきにより形成されたＳｎめっき層とを含んでいる。
【００３６】
第一バリスタ部７及び第二バリスタ部１１は、図４〜図５にも示されるように、第一領域８ａ，１２ａと、第二領域８ｂ，１２ｂと、をそれぞれ含んでいる。第一領域８ａ，１２ａは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在している。第一領域８ａ，１２ａでは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素は、ＺｎＯの結晶粒内に固溶して存在している、又は、ＺｎＯの結晶粒界に存在している。第二領域８ｂ，１２ｂは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在していない。本実施形態では、上記元素としてアルカリ金属元素、特にＬｉが用いられている。Ｌｉは、イオン半径が比較的小さく、ＺｎＯの結晶粒内に固溶し易く、拡散速度も速い。第一領域８ａ，１２ａは、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる二種以上の元素が存在していてもよい。
【００３７】
第一バリスタ部７において、第二領域８ｂは、図４に示されるように、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第一バリスタ部７の略中央に位置している。第二領域８ｂは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面７ａと主面７ｂとの間にわたって延びている。すなわち、第二領域８ｂは、一対の第一電極部分５ａの間にわたって延びており、第一電極部分５ａに接続されている。第一領域８ａは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂの外周を囲むように第一バリスタ部７の外表面側に位置している。
【００３８】
第二バリスタ部１１において、第二領域１２ｂは、図５に示されるように、主面１１ｂに直交する方向から主面１１ｂを見て、第二バリスタ部１１の略中央に位置している。第二領域１２ｂは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面１１ａには達していない。第二領域１２ｂは、第一電極部分５ａに接続されている。第一領域１２ａは、第二領域１２ｂの外側を囲むように第二バリスタ部１１の外表面側に位置している。
【００３９】
アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素は、ＺｎＯの結晶粒内に固溶していると、ｎ型半導体としての性質を示すＺｎＯは、上記元素によりドナーが減ぜられて、電気伝導率が低くなり、バリスタ特性が発現し難くなる。また、上記元素がＺｎＯの結晶粒界に存在することによっても、電気伝導率が低くなると考えられる。したがって、第一領域８ａ，１２ａは、第二領域８ｂ，１２ｂに比して、電気伝導率が低く、静電容量も低い。
【００４０】
第一バリスタ部７では、第二領域８ｂが、主として、バリスタ特性を発現する領域として機能する。第一電極部分５ａは、バリスタ特性を発現する領域として機能する第二領域８ｂに直接接続されている。各第二バリスタ部１１は、バリスタ特性を発現することはない。
【００４１】
続いて、図６及び図７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６及び図７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。
【００４２】
まず、第一及び第二バリスタ部７，１１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グリーンシートを得る。
【００４３】
次に、グリーンシートに、第一電極部分５ａに対応する電極パターンを形成する。第一電極部分５ａに対応する電極パターンは、上述した金属からなる粉末、有機バインダ、及び有機溶剤を混合した導電性ペーストをスクリーン印刷などの印刷法にて印刷し、乾燥させることにより形成する。金属からなる粉末は、たとえばＰｄ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金などを主成分とするもの用いることができる。
【００４４】
次に、電極パターンが形成されたグリーンシートと、電極パターンが形成されていないグリーンシートと、を所定の枚数ずつ重ねる。ここでは、各グリーンシートは、電極パターンが形成されていない複数のグリーンシートからなるバリスタグリーン層の間に電極パターンが形成されたグリーンシートが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、グリーンシートの枚数により調整される。電極パターンが形成されたグリーンシートの枚数は、少なくとも１枚でよい。
【００４５】
以上により、図６に示されるように、バリスタグリーン層Ｌ１とバリスタグリーン層Ｌ２と電極パターンＥＬとが積層された積層体ＬＢが準備されることとなる。
【００４６】
次に、積層体ＬＢを乾燥させた後、図７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。
【００４７】
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、バリスタグリーン層Ｌ１は第一バリスタ部７となり、バリスタグリーン層Ｌ２は第二バリスタ部１１となり、電極パターンＥＬは第一電極部分５ａとなり、第一バリスタ部７が第一電極部分５ａで挟まれると共に第一電極部分５ａが第一バリスタ部７と第二バリスタ部１１と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，Ｌ２と電極パターンＥＬ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。
【００４８】
次に、素体３の外表面（一対の端面３ａ，３ｂ及び４つの側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる。ここでは、アルカリ金属元素を拡散させる例を説明する。
【００４９】
まず、素体３の外表面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。
【００５０】
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の外表面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。
【００５１】
素体３（第一バリスタ部７及び第二バリスタ部１１）におけるアルカリ金属元素が拡散した部分、すなわちアルカリ金属元素が存在する第一領域８ａ，１２ａは、上述したように高抵抗化及び低静電容量化が図られる。本実施形態では、アルカリ金属元素が端面３ａ，３ｂから拡散するものの、第二バリスタ部１１が存在することから、端子電極５と第一バリスタ部７（第二領域８ｂ）との電気的な接続に支障が生じることはない。
【００５２】
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、第二電極部分５ｂの第一電極層６ａを形成する。その後、第一電極層６ａ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電極層６ｂ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、第一電極部分５ａが第一バリスタ部７を挟む方向での両端側に形成されている。第一電極層６ａを形成するための導電性ペーストは、たとえば金属からなる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。金属からなる粉末は、たとえばＰｄ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｇ−Ｐｄ合金などを主成分とするもの用いることができる。
【００５３】
これらの過程により、チップバリスタ１が得られる。
【００５４】
本実施形態では、端子電極５が、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂに接続される第一電極部分５ａを有していることから、バリスタ特性を発現する第一バリスタ部７が第一電極部分５ａに挟まれ且つ接続される。すなわち、チップバリスタ１は、上述した積層チップバリスタと異なり、バリスタ層に接して配置された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第一バリスタ部７に生じることはなく、ＥＳＤ耐量が低下しない。
【００５５】
本実施形態では、第一バリスタ部７が第一領域８ａを含んでいる。第一領域８ａは、第二領域８ｂに比して、電気伝導率が低く、比誘電率が低い。チップバリスタ１の静電容量は、端子電極５の第一電極部分５ａ間に位置することとなる第一バリスタ部７の静電容量で表すことができる。したがって、第一バリスタ部７が第一領域８ａを含むことにより、第一バリスタ部７の静電容量が低くなり、チップバリスタ１の低静電容量化を図ることができる。
【００５６】
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。これに対して、チップバリスタ１は、上述したように、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。
【００５７】
ところで、電子部品の端子電極は、一般に、素体に金属とガラス成分とを含む導電性ペーストを付与した後に焼き付けることにより形成される。この場合、端子電極がガラス成分を含んでいるため、素体に対する端子電極に含まれる金属の被覆率にばらつきが生じる懼れがある。チップバリスタの端子電極において、金属の被覆率にばらつきが生じると、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００５８】
端子電極を導電性ペースト用いて形成する場合、導電性ペーストが素体の端面及び当該端面と隣り合う側面の一部に回り込むように付与される。したがって、端子電極は、側面に回り込むように形成された部分を有しており、当該部分の寸法にばらつきが生じた場合にも、金属による被覆面積にばらつきが生じてしまう。この場合にも、金属の被覆率にばらつきが生じることとなり、チップバリスタの静電容量にばらつきが生じてしまう。
【００５９】
以上のように、チップバリスタにおいては、様々な要因により、静電容量にばらつきが生じる懼れがある。しかしながら、本実施形態では、第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７が含む第二領域８ｂに接続されているので、チップバリスタ１の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。
【００６０】
第一電極部分５ａは、第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂ全体を覆うように配置されている。これにより、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００６１】
第一電極部分５ａは、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストが第一及び第二バリスタ部７，１１と同時焼成されることにより形成されている。これにより、第一電極部分５ａがガラス成分を含まないことから、第一電極部分５ａにおける金属の被覆率にばらつきが生じ難く、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００６２】
第一電極部分５ａは、金属からなる粉末を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストが第一及び第二バリスタ部７，１１と同時焼成されることにより形成されている。これによっても、チップバリスタ１の静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００６３】
本実施形態では、第一バリスタ部７の第一領域８ａは、一対の主面７ａ，７ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂの外周を囲むように第一バリスタ部７の外表面側に位置している。第一バリスタ部７の外表面側の電気伝導率が低いことから、第一バリスタ部７の外表面を表面電流が流れ難い。この結果、チップバリスタ１では、漏れ電流の発生を抑制することができる。
【００６４】
本実施形態では、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を素体３の外表面（端面３ａ，３ｂ及び側面３ｃ〜３ｆ）から拡散させている。このため、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が拡散する範囲を容易に制御することができる。
【００６５】
本実施形態では、第二バリスタ部１１が、第一バリスタ部７とで第一電極部分５ａを挟むように配置されている。これにより、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域１２ａが、素体３の端面３ａ，３ｂから上記元素を拡散させて形成する場合でも、端面３ａ，３ｂから第一電極部分５ａに到達し難く、第一電極部分５ａが、第一バリスタ部７が含む第二領域８ｂに確実に接続されることとなる。
【００６６】
続いて、図８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８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。
【００６７】
本変形例に係るチップバリスタ１も、略直方体形状の素体３と、一対の端子電極５とを備えている。本変形例に係るチップバリスタ１は、第二バリスタ部１１の第一及び第二領域１２ａ，１２ｂの大きさに関して、上述した本実施形態に係るチップバリスタ１と相違する。
【００６８】
第二バリスタ部１１において、第二領域１２ｂは、第一バリスタ部７の第二領域８ｂと同様に、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向から見て、第二バリスタ部１１の略中央に位置している。第二領域１２ｂは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向に直交する方向から見て、主面１１ａと主面１１ｂとの間にわたって延びている。すなわち、第二領域１２ｂは、第一電極部分５ａと第二電極部分５ｂ（第一電極層６ａ）とに接続されている。第一領域１２ａは、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向から見て、第二領域１２ｂの外周を囲むように第二バリスタ部１１の外表面側に位置している。
【００６９】
続いて、図８に示された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。複数の素体３を得るまでの過程は、上述した本実施形態に係るチップバリスタ１の製造過程と同じであり、説明を省略する。
【００７０】
複数の素体３を得た後、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、第二電極部分５ｂの第一電極層６ａを形成する。その後、第一電極層６ａ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電極層６ｂを形成する。
【００７１】
次に、素体３の露出表面（４つの側面３ｃ〜３ｆ）からアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる。アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させる手法は、上述した実施形態における手法と同じである。
【００７２】
これらの過程により、本変形例に係るチップバリスタ１が得られる。
【００７３】
本変形例においても、上述した実施形態と同様に、ＥＳＤ耐量を良好に維持しつつ、低静電容量化を図ることができると共に、静電容量がばらつくのを確実に抑制することができる。
【００７４】
本実施形態及び変形例に係るチップバリスタ１は、第一電極部分５ａ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。
【００７５】
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。
【００７６】
第一電極部分５ａは、必ずしも第一バリスタ部７の各主面７ａ，７ｂ全体を覆うように形成されている必要はない。ただし、チップバリスタ１の静電容量のばらつきを抑制するためには、第一電極部分５ａは、少なくとも、各主面７ａ，７ｂにおける第二領域８ｂに対応する領域を覆っていることが好ましい。もちろん、第二電極部分５ｂとの接続のため、第一電極部分５ａの少なくとも一部は、素体３の４つの側面３ｃ〜３ｆに露出している必要がある。第一電極部分５ａは、複数に分割して形成されていてもよい。
【００７７】
素体３は、第二バリスタ部１１を備えていなくてもよい。この場合、第一電極部分５ａ全体と第二電極部分５ｂとが直接接続されることとなる。素体３が第二バリスタ部１１を備えていない場合、素体３に第二電極部分５ｂを形成した後に、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を拡散させるのが好ましい。これにより、第一電極部分５ａが、第一バリスタ部７の第二領域８ｂに確実に接続される。
【００７８】
第一バリスタ部７は、希土類金属の代わりに、Ｂｉを含有していてもよい。第一バリスタ部７は、希土類金属及びＢｉを含有していてもよい。
【００７９】
本実施形態及び本変形例では、第一領域８ａ，１２ａは、一対の端面３ａ，３ｂの対向方向から見て、第二領域８ｂ，１２ｂの外周を囲むように素体３の外表面側に位置しているが、これに限られない。たとえば、４つの側面３ｃ〜３ｆのうち一つの側面側や４つの側面３ｃ〜３ｆのうち二つの側面側などに位置していてもよい。
【００８０】
素体３には、アルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ等）、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が拡散されていなくてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…チップバリスタ、３…素体、５…端子電極、５ａ…第一電極部分、５ｂ…第二電極部分、７…第一バリスタ部、７ａ，７ｂ…主面、８ａ…第一領域、８ｂ…第二領域、１１…第二バリスタ部、１１ａ，１１ｂ…主面、１２ａ…第一領域、１２ｂ…第二領域。
【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と共に、互いに対向する一対の主面を有するバリスタ部と、
前記バリスタ部に接続される複数の端子電極と、を備えており、
各前記端子電極は、各前記主面に接続される第一電極部分と、前記第一電極部分に接続される第二電極部分と、を有していることを特徴とするチップバリスタ。
【請求項２】
前記バリスタ部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、前記一対の主面間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含み、
前記第一電極部分は、前記第二領域に接続されていることを特徴とする請求項１のチップバリスタ。
【請求項３】
前記第一電極部分は、各前記主面を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップバリスタ。
【請求項４】
前記第一電極部分は、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストが前記バリスタ部と同時焼成されることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
【請求項５】
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することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
【請求項６】
前記バリスタ部の前記第一領域は、前記一対の主面の対向方向から見て、前記バリスタ部の前記第二領域の外周を囲むように前記バリスタ部の外表面側に位置していることを特徴とする請求項２に記載のチップバリスタ。
【請求項７】
前記バリスタ部とで前記第一電極部分を挟むように配置されるバリスタ部を更に備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
【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と共に、互いに対向する一対の主面を有するバリスタ部と、
前記バリスタ部に接続される複数の端子電極と、を備えており、
各前記端子電極は、各前記主面に接続される第一電極部分と、前記第一電極部分に接続される第二電極部分と、を有していることを特徴とするチップバリスタ。
【請求項２】
前記バリスタ部は、アルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素が存在する第一領域と、前記一対の主面間にわたって延びる且つアルカリ金属、Ａｇ、及びＣｕからなる群より選ばれる元素が存在しない第二領域と、を含み、
前記第一電極部分は、前記第二領域に接続されていることを特徴とする請求項１のチップバリスタ。
【請求項３】
前記第一電極部分は、各前記主面を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップバリスタ。
【請求項４】
前記第一電極部分は、金属を含むと共にガラス成分を含まない導電性ペーストが前記バリスタ部と同時焼成されることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
【請求項５】
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することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
【請求項６】
前記バリスタ部の前記第一領域は、前記一対の主面の対向方向から見て、前記バリスタ部の前記第二領域の外周を囲むように前記バリスタ部の外表面側に位置していることを特徴とする請求項２に記載のチップバリスタ。
【請求項７】
前記バリスタ部とで前記第一電極部分を挟むように配置されるバリスタ部を更に備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のチップバリスタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４８１７５（Ｐ２０１３−４８１７５Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６１８４（Ｐ２０１１−１８６１８４）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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