(57)【要約】    【課題】  内部電極の薄層化を図った場合でも、デラミネーションの発生を抑制しつつ、より一層大きなサージ耐量を得ることを可能とする積層型バリスタ、及びその製造方法を提供する。    【解決手段】  セラミック焼結体２内において、セラミック層を介して第１，第２の内部電極３，４が積層されており、第１，第２の内部電極３，４の第１，第２の外部電極５，６と接続されている接続端縁部を除く端縁部分である内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みが、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにより囲まれた内部電極中央部３ａ，４ａの厚みの１．８〜４．０倍とされており、かつ内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合が、内部電極中央部３ａ，４ａにおける貫通孔７ａの存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされている、積層型バリスタ１。【選択図】  図１
2006086352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリスタ特性を有するセラミック焼結体と、
前記セラミック焼結体内において、セラミック層を介して積層されており、かつ、貫通孔が設けられている第１，第２の内部電極とを備え、
前記第１，第２の内部電極が前記セラミック焼結体の第１，第２の外表面部分にそれぞれ引き出されており、
前記セラミック焼結体の前記第１，第２の外表面部分に形成されており、前記第１，第２の内部電極にそれぞれ接続されている第１，第２の外部電極をさらに備える積層型バリスタにおいて、
前記第１，第２の内部電極は、それぞれ、外部電極と接続される端縁部分である接続端縁部と、該接続端縁部を除いた端縁部分である内部電極端縁部と、前記接続端縁部及び前記内部電極端縁部に囲まれた内部電極中央部とを有し、
前記内部電極端縁部の厚みが、前記内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍とされており、かつ前記内部電極端縁部における前記貫通孔の存在割合が、前記内部電極中央部における前記貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされていることを特徴とする、積層型バリスタ。
【請求項２】
前記第１，第２の内部電極は、内部電極の厚み方向に貫通していない非貫通孔をさらに有し、前記内部電極端縁部における前記非貫通孔の存在割合が、前記貫通孔の存在割合よりも１．９％以上多くされていることを特徴とする、請求項１に記載の積層型バリスタ。
【請求項３】
前記内部電極中央部の厚みが１μｍ以下である、請求項１または２に記載の積層型バリスタ。
【請求項４】
前記内部電極中央部の厚みが、前記内部電極端縁部の厚みよりも薄く、厚みの差が０．８〜１．５μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層型バリスタ。
【請求項５】
前記第１，第２の内部電極の前記接続端縁部の厚みが前記内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍とされており、かつ前記接続端縁部における前記貫通孔の存在割合が前記内部電極中央部における前記貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層型バリスタ。
【請求項６】
前記セラミック焼結体の第１，第２の外表面部分が、前記セラミック焼結体の対向し合う第１，第２の端面である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層型バリスタ。
【請求項７】
外部電極と接続される端縁部分である接続端縁部と、該接続端縁部を除いた端縁部分である内部電極端縁部と、前記接続端縁部及び前記内部電極端縁部に囲まれた内部電極中央部とを有する内部電極を形成するために、焼成後の内部電極端縁部の厚みが内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍となるように、かつ前記内部電極端縁部における貫通孔の存在割合が、前記内部電極中央部における貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍となるように、セラミックグリーンシート上に導電ペーストをスクリーン印刷し、内部電極パターンを形成する工程と、
前記内部電極パターンが印刷された複数枚の前記セラミックグリーンシートを積層し、かつ上下に前記内部電極パターンが形成されていない無地のセラミックグリーンシートを積層し、積層体を得る工程と、
前記積層体を厚み方向に加圧する工程と、
加圧後に前記積層体を焼成し、第１，第２の内部電極を有するセラミック焼結体を得る工程と、
前記第１，第２の内部電極に接続される第１，第２の外部電極を形成する工程とを備える、積層型バリスタの製造方法。
【請求項８】
前記導電ペーストのスクリーン印刷に際し、前記内部電極端縁部を形成するための部分の開口率が前記内部電極中央部を形成するための部分の開口率よりも高いスクリーン印刷版を用いる、請求項７に記載の積層型バリスタの製造方法。
【請求項９】
前記スクリーン印刷版の前記内部電極端縁部を形成するための部分の開口率を６０〜８０％とし、前記内部電極中央部を形成するための部分の開口率を３０〜５０％の範囲とし、
前記導電ペーストとして、２５℃における粘度が２０〜５０ＰａＳである導電ペーストを用いることを特徴とする、請求項７に記載の積層型バリスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の内部電極とバリスタ特性を有する複数のセラミック層とが積層されている構造を有する積層型バリスタ及びその製造方法に関し、より詳細には、セラミック焼結体内において積層されている内部電極の構造が改良された積層型バリスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、積層バリスタ等の積層セラミック電子部品では、基板への面実装に対応するために、さらなる小型化が求められている。従って、セラミック層及び内部電極のより一層の薄層化が求められている。
【０００３】
しかしながら、セラミック層及び内部電極層が薄くされると、セラミック層を形成するために用意されるセラミックグリーンシートと内部電極を形成するための内部電極ペーストとを共焼結した際に、収縮率の違いにより層間剥離現象が顕著に現われる。
【０００４】
下記の特許文献１には、内部電極に直径５μｍ以上、１００μｍ以下の貫通孔を１個以上形成することにより、内部電極の上下のセラミック層同士が強固に一体化されている積層セラミック電子部品が開示されている。ここでは、貫通孔を介して上下のセラミック層が強固に一体化され、焼結されるため、層間剥離現象を抑制することができるとされている。
【０００５】
他方、下記の特許文献２に記載の積層セラミック電子部品では、内部電極のセラミック焼結体端面に露出している部分における空孔の割合を３０％以下とすることにより、外部電極焼付け時のセラミック焼結体のクラックの発生が抑制されている。
【０００６】
また、下記の特許文献３には、図８に示す積層型バリスタが開示されている。図８に示す積層型バリスタ１０１では、複数の内部電極１０３〜１０７がセラミック層を介して重なり合うようにセラミック焼結体１０２内に配置されている。ここでは、セラミック焼結体１０２の一方の端面１０２ａに外部電極１０８が形成されており、端面１０２ａと対向している他方の端面１０２ｂに外部電極１０９が形成されている。そして、内部電極１０３〜１０７においては、セラミック層を介して対向している内部電極対向部の厚みが、セラミック焼結体の端面１０２ａ，１０２ｂに引き出されている部分近傍である内部電極引き出し部の厚みに比べて薄くされている。それによって、デラミネーションの抑制及びサージ耐量の改善が図られるとされている。
【特許文献１】特開２００２−２０８５３３号公報
【特許文献２】特開２００１−５２９５０号公報
【特許文献３】特開昭６３−１４６４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の積層セラミック電子部品では、上記内部電極に設けられた貫通孔を設けて上下のセラミック層を一体化することによりデラミネーションの抑制が図られている。しかしながら、上下のセラミック層を一体化させるには比較的大きな貫通孔を形成しなければならなかった。従って、貫通孔の形成により、内部電極の有効面積が小さくなるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１では、積層セラミック電子部品としては具体的には積層セラミックコンデンサが説明されているだけである。特許文献１の構造を積層型バリスタに利用した場合には、内部電極の有効面積が低下することにより、一定の電荷が印加されたときの電荷密度が上昇し、それによって、サージ耐量が低下するという問題が生じる。
【０００９】
特に、内部電極の厚みが薄くなればなるほど、上記の問題は顕著に現われることになる。
【００１０】
他方、特許文献２に記載の積層セラミック電子部品では、内部電極の外部電極と電気的に接続される部分である、内部電極露出部分の端面において、空孔の割合が３０％以下とされ、外部電極形成時の熱によるセラミック焼結体のクラックが生じ難いことが示されているだけである。また、特許文献２には、具体的に積層型バリスタに適用した構成については示されていない。
【００１１】
他方、特許文献３に記載の積層型バリスタ１０１では、内部電極対向部の厚みを内部電極引き出し部よりも薄くすることによりサージ耐量を高めることができるとされているものの、このような構成では、内部電極厚みが例えば１μｍ以下となるように、内部電極のより一層の薄層化が求められる場合には、デラミネーションを抑制しつつ、十分なサージ耐量を得ることは困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、内部電極が例えば１μｍ以下のように薄くされたとしても、デラミネーションの発生を抑制しつつ、より一層大きなサージ耐量を得ることを可能とする積層型バリスタ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る積層型バリスタは、バリスタ特性を有するセラミック焼結体と、前記セラミック焼結体内において、セラミック層を介して積層されており、かつ、貫通孔が設けられている第１，第２の内部電極とを備え、前記第１，第２の内部電極が前記セラミック焼結体の第１，第２の外表面部分にそれぞれ引き出されており、前記セラミック焼結体の前記第１，第２の外表面部分に形成されており、前記第１，第２の内部電極にそれぞれ接続されている第１，第２の外部電極をさらに備える積層型バリスタにおいて、前記第１，第２の内部電極は、それぞれ、外部電極と接続される端縁部分である接続端縁部と、該接続端縁部を除いた端縁部分である内部電極端縁部と、前記接続端縁部及び前記内部電極端縁部に囲まれた内部電極中央部とを有し、前記内部電極端縁部の厚みが、前記内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍とされており、かつ前記内部電極端縁部における前記貫通孔の存在割合が、前記内部電極中央部における前記貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る積層型バリスタのある特定の局面では、前記第１，第２の内部電極は、内部電極の厚み方向に貫通していない非貫通孔をさらに有し、前記内部電極端縁部における前記非貫通孔の存在割合が、前記貫通孔の存在割合よりも１．９％以上多くされている。
【００１５】
本発明に係る積層型バリスタの他の特定の局面では、前記内部電極中央部の厚みが１μｍ以下とされている。
【００１６】
本発明に係る積層型バリスタのさらに他の特定の局面では、前記内部電極中央部の厚みが、前記内部電極端縁部の厚みよりも薄くされており、厚みの差は０．８〜１．５μｍである。
【００１７】
本発明に係る積層型バリスタのさらに別の特定の局面では、前記第１，第２の内部電極の前記接続端縁部の厚みが前記内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍とされており、かつ前記接続端縁部における前記貫通孔の存在割合が前記内部電極中央部における前記貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされている。
【００１８】
本発明に係る積層型バリスタのさらに他の特定の局面では、前記セラミック焼結体の第１，第２の外表面部分が、前記セラミック焼結体の対向し合う第１，第２の端面である。
【００１９】
本発明の積層型バリスタの製造方法は、外部電極と接続される端縁部分である接続端縁部と、該接続端縁部を除いた端縁部分である内部電極端縁部と、前記接続端縁部及び前記内部電極端縁部に囲まれた内部電極中央部とを有する内部電極を形成するために、焼成後の内部電極端縁部の厚みが内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍となるように、かつ前記内部電極端縁部における貫通孔の存在割合が、前記内部電極中央部における貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍となるように、セラミックグリーンシート上に導電ペーストをスクリーン印刷し、内部電極パターンを形成する工程と、前記内部電極パターンが印刷された複数枚の前記セラミックグリーンシートを積層し、かつ上下に前記内部電極パターンが形成されていない無地のセラミックグリーンシートを積層し、積層体を得る工程と、前記積層体を厚み方向に加圧する工程と、加圧後に前記積層体を焼成し、第１，第２の内部電極を有するセラミック焼結体を得る工程と、前記第１，第２の内部電極に接続される第１，第２の外部電極を形成する工程とを備える。
【００２０】
本発明に係る積層型バリスタの製造方法のある特定の局面では、前記導電ペーストのスクリーン印刷に際し、前記内部電極端縁部を形成するための部分の開口率が前記内部電極中央部を形成するための部分の開口率よりも高いスクリーン印刷版が用いられる。
【００２１】
本発明に係る積層型バリスタの製造方法の他の特定の局面では、前記スクリーン印刷版の前記内部電極端縁部を形成するための部分の開口率を６０〜８０％とし、前記内部電極中央部を形成するための部分の開口率を３０〜５０％の範囲とし、前記導電ペーストとして、２５℃における粘度が２０〜５０ＰａＳの範囲内である導電ペーストを用いる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る積層型バリスタでは、内部電極端縁部の厚みが、内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍とされており、かつ内部電極端縁部における貫通孔の存在割合が、内部電極中央部における貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされているので、後述の実験例により裏づけられるように、内部電極の厚みが例えば１μｍ以下と薄くされた場合であっても、デラミネーションの発生を抑制しつつ、大きなサージ耐量を得ることができる。
【００２３】
積層セラミックコンデンサなどの一般的な積層セラミック電子部品では、内部電極端縁部分の厚みが相対的に内部電極中央部よりも厚くなる現象はサドルと称されており、このサドルの発生は好ましくないとされていた。サドルと称されている現象が生じると、内部電極中央部と内部電極端縁部との厚み差により、最終的に得られたセラミック焼結体において変形等が生じるため好ましくないとされていた。特に、積層型バリスタでは、内部電極端縁部分にサージ電流が集中し易いため、内部電極端縁部分の厚みを他の部分の厚みに対して変化させることは、サージ耐圧にも影響することが予想されるため、特に好ましくないと考えられていた。
【００２４】
これに対して、本発明では、上記のように、敢えて内部電極端縁部の厚みが、内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍と厚くされている。そして、この内部電極端縁部の厚みを上記特定の範囲とするように厚くしたことに加えて、内部電極端縁部における貫通孔の存在割合を、内部電極中央部における貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とした構成を組み合わせることにより、上記のように、内部電極の厚みが非常に薄くされた場合であっても、デラミネーションの発生を抑制しつつ、大きなサージ耐量を得ることができるという予測できない効果が得られることを特徴とするものである。
【００２５】
内部電極端縁部における非貫通孔の存在割合が、貫通孔の存在割合より１．９％以上多い場合には、電極有効部分が大きくなり、よりサージ耐性の優れた積層バリスタを得ることができる。ここで、電極有効部分とは、内部電極のうち電極として機能する部分をいう。すなわち、貫通孔が設けられている部分は、該貫通孔において電極材料が存在しないため、電極として機能しない部分となる。従って、非貫通孔の存在割合が、貫通孔の存在割合よりも大ければ、電極有効部分は大きくなる。
【００２６】
内部電極中央部の厚みが１μｍ以下である場合には、焼結時の内部電極とセラミックスとの間の熱膨張差が小さくなるため、デラミネーションの発生をさらに少なくすることができる。また、内部電極材料の使用量が少なくなるので、積層型バリスタの材料コストを低減できる。さらに、積層型バリスタをより一層小型にすることも可能となる。
【００２７】
内部電極中央部の厚みが、内部電極端縁部の厚みよりも薄く、厚みの差が０．８〜１．５μｍである場合には、大きなサージ耐量を得ることができるだけでなく、積層体を焼成してセラミック焼結体を得る際に、セラミック焼結体の形状が変形し難い。また、セラミック層と内部電極との間のデラミネーションも生じ難い。
【００２８】
第１，第２の内部電極の接続端縁部の厚みが内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍とされており、接続端縁部における貫通孔の存在割合が内部電極中央部における貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされている場合には、より一層高いサージ耐量を得ることができる。
【００２９】
セラミック焼結体の第１，第２の外表面部分が、セラミック焼結体の対向し合う第１，第２の端面である場合には、両端に外部電極が形成された一般的な電子部品として、本発明の積層型バリスタを構成することができる。
【００３０】
本発明の製造方法では、焼成後の内部電極端縁部の厚みが内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍となるように、かつ内部電極端縁部における貫通孔の存在割合が、内部電極中央部における貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲となるように、セラミックグリーンシート上に導電ペーストをスクリーン印刷することにより、内部電極パターンが形成される。そして、上記のように電極パターンが印刷された複数枚のグリーンシートを用いて、後の積層工程、焼成工程が行われて積層型バリスタが得られる。従って、本発明の製造方法を用いることにより、内部電極端縁部の厚みが内部電極中央部の厚みよりも厚い本発明の積層型バリスタを容易に得ることができる。よって、デラミネーションの発生を抑制しつつ、サージ耐量を改善することができる。
【００３１】
上記のような内部電極パターンの形成に際して、前記内部電極端縁部を形成するための部分の開口率が、前記内部電極中央部を形成するための部分の開口率よりも高いスクリーン印刷版を用いる場合には、１種類のスクリーン印刷版を用いて上記内部電極パターンを効率よく形成することができる。
【００３２】
スクリーン印刷版の内部電極端縁部を形成するための部分における開口率を６０〜８０％の範囲とし、内部電極中央部を形成するための部分における開口率を３０〜５０％の範囲とし、導電ペーストとして、２５℃における粘度が２０〜５０ＰａＳである導電ペーストを用いた場合には、内部電極中央部に比べて内部電極端縁部の厚みが１．８〜４．０倍の範囲とされており、かつ内部電極端縁部における貫通孔の存在割合が内部電極中央部における貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされた内部電極を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００３４】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る積層型バリスタ１を模式的に示す正面断面図及び平面断面図である。
【００３５】
積層型バリスタ１は、セラミック焼結体２を有する。セラミック焼結体２は、バリスタ特性を有する、すなわち電圧非直線性を有するセラミックスを用いて構成されており、直方体状の形状を有する。セラミック焼結体２内には、複数の第１の内部電極３と、複数の第２の内部電極４とが厚み方向において交互に形成されている。第１の内部電極３と、第２の内部電極４とは、バリスタ特性を有するセラミック層を介して厚み方向に重なり合うように配置されている。第１の内部電極３は、セラミック焼結体２の第１の端面２ａに引き出されており、第１の端面２ａと対向している反対側の端面である第２の端面２ｂには至っていない。他方、第２の内部電極４は、第２の端面２ｂに引き出されており、第１の端面２ａには至っていない。
【００３６】
セラミック焼結体２の第１，第２の端面２ａ，２ｂを覆うように、第１，第２の外部電極５，６が形成されている。第１，第２の外部電極５，６は、第１，第２の内部電極３，４にそれぞれ接続されている。第１，第２の外部電極５，６を構成する材料としては、ＣｕやＡｇなどの適宜の金属もしくは合金を用いることができる。第１，第２の外部電極５，６は、スパッタリングや蒸着などの薄膜形成方法、あるいは、導電ペーストの塗布・硬化や焼成などの適宜の方法で形成され得る。
【００３７】
必須の構成ではないが、第１，第２の外部電極５，６の外表面には、湿式めっきにより、Ｎｉめっき膜５ａ，６ａ及びＳｎめっき膜５ｂ，６ｂが形成されている。
【００３８】
説明を容易とするために内部電極３，４内の複数の部分を以下のように区分する。内部電極３は、図１（ｂ）に示すように、内部電極３は、内部電極中央部３ａと、内部電極中央部の外側において第１の外部電極５に電気的に接続される端縁部分である接続端縁部３ｂと、内部電極中央部３ａを囲んでおり、かつ接続端縁部３ｂを除いた端縁部分である内部電極端縁部３ｃとを有する。内部電極４も、同様に、内部電極中央部４ａと、第２の外部電極６に電気的に接続される端縁部部分である接続端縁部４ｂと、内部電極端縁部４ｃとを有する。
【００３９】
なお、内部電極３，４において、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの幅方向寸法、すなわち内部電極端縁部３ｃ，４ｃの外側の端縁からこれらの部分の内側端縁までの寸法は、内部電極３，４の幅方向寸法の約１／１０以下の領域である。ここで、内部電極３，４の幅方向寸法とは、長さ方向及び幅方向を有する長方形状の内部電極３，４の幅方向に沿う寸法である。より具体的には、内部電極３，４の上記幅方向寸法とは、第１，第２の端面２ａ，２ｂを結ぶ方向と直交する方向の内部電極寸法である。
【００４０】
内部電極端縁部３ｃ，４ｃの幅が、内部電極３，４の幅方向寸法の１／１０よりも大きい場合には、後述の非貫通孔が存在する領域が増加し、静電容量が低下するおそれがある。もっとも、静電容量の低下が問題とならない場合には、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの幅は、内部電極３，４の幅方向寸法の１／１０よりも大きくともよい。
【００４１】
また、上記内部電極端縁部３ｃ，４ｃと内部電極中央部とを区分する基準は、物理的な寸法によらない。すなわち、内部電極中央部の厚みの１．８〜４．０倍の厚みを有し、かつ貫通孔の存在割合が内部電極中央部３ａ，４ａにおける貫通孔の存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲である、内部電極３，４の接続端縁部を除く外側の端縁部分が上記内部電極端縁部３ｃ，４ｃとなる。この場合、基準となる内部電極中央部３ａ，４ａの厚み及び内部電極中央部３ａ，４ａにおける貫通孔の割合は、内部電極３，４の中心位置で測定すればよい。従って、内部電極３，４の中心位置で測定された内部電極中央部３ａ，４ａの厚み及び貫通孔の存在割合に対し、厚み及び貫通孔の存在割合が上記特定範囲とされている外側端縁部分であって、上記接続端縁部を除く端縁部分が内部電極端縁部３ｃ，４ｃと定義されることになる。この内部電極端縁部３ｃ，４ｃの幅は、好ましくは、内部電極３，４の幅方向寸法の１／１０以下とされ、それによって貫通孔と非貫通孔の存在比が好適な範囲となり、デラミネーションの発生を抑制しつつ大きなサージ耐量を得ることができる。
【００４２】
また、特に限定されるわけではないが、本実施形態では、接続端縁部３，４ｂの幅も、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの幅と等しくされている。もっとも、接続端縁部３ｂ，４ｂの幅は、内部電極端縁部３ｂ，４ｂの幅と等しくする必要は必ずしもない。
【００４３】
なお、本実施形態では、接続端縁部３ｂ，４ｂの厚みは、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みと等しくされている。
【００４４】
本実施形態では、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みが、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みの１．８〜４．０倍の範囲とされているため、後述の実験例から明らかなように、耐サージ特性が改善される。１．８倍より小さい場合には、十分なサージ耐量が得られない。４．０倍より大きい場合には、積層体を焼成してセラミック焼結体２とする際に、厚みの差による収縮率の違いによって素子の変形が大きくなりすぎる。
【００４５】
なお、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みは、より具体的には１μｍ以下とすることが好ましい。その場合には、焼結時の内部電極３，４とセラミックスとの熱膨張差が小さくなり、デラミネーションの発生をより一層抑制することができる。
【００４６】
積層体を焼成してセラミック焼結体２を得る際に、素子の変形を抑制するには、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みを、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みよりも薄くし、厚みの差を０．８〜１．５μｍの範囲とすることが好ましい。その場合には、大きなサージ耐量を得ることができるだけでなく、セラミック層と内部電極３，４との間のデラミネーションを効果的に抑制することができる。
【００４７】
さらに、好ましくは、上記各理由により、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みは、好ましくは０．５〜１．０μｍ、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みは、１．５〜２．５μｍの範囲とすることが望ましい。
【００４８】
図１（ｂ）に示すように、内部電極中央部３ａ及び内部電極端縁部３ｃは、複数の貫通孔７ａと複数の非貫通孔７ｂとを有する。図１（ｂ）では図示されていないが、第２の内部電極４の内部電極中央部４ａ及び内部電極端縁部４ｃも同様に、複数の貫通孔及び複数の非貫通孔を有する。
【００４９】
なお、本明細書において、貫通孔７ａとは、図２に内部電極３を拡大して模式的に正面断面図で示すように、内部電極３を上面から下面に至るまで貫通している孔を言い、非貫通孔７ｂとは、内部電極３を厚み方向に貫通していない孔を言うものとする。
【００５０】
本実施形態では、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合が、内部電極中央部３ａ，４ａにおける貫通孔７ａの存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲とされている。貫通孔７ａの存在割合が０．０１７〜０．３倍の範囲である場合には、デラミネーションを抑制しつつ、良好な耐サージ特性を得ることができる。上記貫通孔７ａの存在割合比が０．０１７倍より小さいと、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおいて貫通孔７ａが少なくなりすぎるため、デラミネーションの発生を抑制するのが困難であり、上記貫通孔７ａの存在割合比が０．３倍より大きいと、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合が大きくなりすぎるため、大きなサージ耐量を得ることが困難となる。
【００５１】
なお、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける非貫通孔７ｂの存在割合は、貫通孔７ａの存在割合より１．９％以上多くすることが好ましい。存在割合の差が１．９％未満の場合には、貫通孔７ａが多くなるため、十分なサージ耐量が得られないことがある。
【００５２】
〔第１の実施形態の実験例〕
次に、本実施形態に係る積層型バリスタ１の具体的な実験例を説明する。
【００５３】
まず、酸化亜鉛９６．７ｍｏｌ％、酸化プラセオジウム０．３ｍｏｌ％、及び炭酸コバルト３．０ｍｏｌ％の割合となるようにこれらの粉末を調合した。調合された粉末に分散剤と有機溶剤とを加え、ボールミル等で混合し、粉砕機にて湿式混合・粉砕した。得られた粉末を乾燥した後、８００℃の温度で仮焼した。しかる後、分散剤と有機溶剤とをさらに加え、アトライターにて湿式粉砕した。続いて、粉砕物に有機系バインダー樹脂及び可塑剤等の添加剤を加え、脱泡し、スラリーを得た。
【００５４】
次に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなるキャリアフィルム上に、上記スラリーを供給し、ドクターブレードを用いてシート成形した。成形後にシートを乾燥し、キャリアフィルムに支持された２０〜５０μｍの厚みのセラミックグリーンシートを得た。得られたセラミックグリーンシートを、所定の寸法に打ち抜いた。
【００５５】
次に、粒径Ｄ５０＝０．２〜０．４μｍのＰｔ粉末を含有する複数種の導電ペーストを用意した。すなわち、導電ペースト中のＰｔ粉末の含有割合が５０，６０，及び７０重量％である３種の導電ペーストを用意した。なお、内部電極３，４に貫通孔７ａ及び非貫通孔７ｂを形成するために、導電ペースト中に含まれるバインダー樹脂としては、平均粒径が１μｍ以下の樹脂粒子と、平均粒径１〜３μｍの樹脂粒子とを併用した。なお、樹脂粒子の平均粒径は、粒度分布測定装置（マイクロトラック粒度分布計（米リーズ・アンド・ノースラップ社製））を用いてレーザー回折散乱法により求められた値である。また、導電ペーストの粘度は、所望の厚みの内部電極３，４を形成し易くするために、２０〜５０ＰａＳ（２５℃）の範囲とした。
【００５６】
上記内部電極３，４の内部電極端縁部３ｃ，４ｃを形成するための部分の開口率と、内部電極中央部３ａ，４ａを形成するための部分における開口率とが異なる複数種のスクリーン印刷版を用意した。
【００５７】
次に、所定枚数のセラミックグリーンシート上に、上記スクリーン印刷版を用いて、導電ペーストをスクリーン印刷し、内部電極パターンを形成した。
【００５８】
内部電極パターンが印刷された複数枚のセラミックグリーンシートを積層して、さらに上下に内部電極パターンが印刷されていない無地のセラミックグリーンシートを積層し、積層体を得た。
【００５９】
得られた積層体に、上下方向に力が加わるように、２００ＭＰａの圧力を加えてセラミックグリーンシート同士を圧着した。しかる後、積層体を所定の平面形状となるようにカットし、３５０〜６００℃条件下でバインダーを燃焼させた。続いて、１０００〜１３００℃で焼成し、セラミック焼結体２を得た。
【００６０】
次に、セラミック焼結体２の対向する第１，第２の端面２ａ，２ｂを覆うように、Ａｇペーストを塗布し、７００〜８５０℃で焼付けて、第１，第２の外部電極５，６を形成した。
【００６１】
さらに、第１，第２の外部電極５，６上に、湿式めっきによるＮｉめっき膜５ａ，６ａ及びＳｎめっき膜５ｂ，６ｂを形成した。このようにして図１（ａ），（ｂ）に示す積層型バリスタ１を得た。得られた積層型バリスタ１の外形寸法は、長さ１．０ｍｍ×幅０．５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍであった。内部電極３，４の幅方向寸法は、２００〜２５０μｍ、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの幅は２０μｍ以下であった。
【００６２】
上記のようにして複数種の積層型バリスタ１を製造したが、そのうちＰｔ粉末の含有割合が６０重量％である導電ペーストと、内部電極端縁部３ｃ，４ｃを形成するための部分の開口率が７０％、内部電極中央部３ａ，４ａを形成するための部分の開口率が３０％であるスクリーン印刷版とを用いることにより得られた積層型バリスタ１を、ＨＮＯ3溶液内に浸漬して、セラミック層を溶解し、内部電極を露出させた。溶解させた後、内部電極端縁部３ｃ、及び内部電極中央部３ａにおける貫通孔７ａ及び非貫通孔７ｂの形成状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。なお、観察領域は１００μｍ×１００μｍの正方形の領域とした。
【００６３】
内部電極端縁部３ｃの電子顕微鏡写真を図３に、内部電極中央部３ａの電子顕微鏡写真を図４に示す。
【００６４】
図３及び図４より、内部電極端縁部３ｃ及び内部電極中央部３ａに貫通孔７ａと非貫通孔７ｂとが形成されていることがわかる。さらに、内部電極端縁部３ｃよりも内部電極中央部３ａにおいて、貫通孔７ａが多く形成されていることがわかる。
【００６５】
次に、内部電極端縁部３ｃ，４ｃを形成するための部分における開口率が６０％，７０％または８０％のいずれかであり、内部電極中央部３ａ，４ａを形成する部分における開口率が３０％であるスクリーン印刷版に、表１に示されるような組み合わせで、Ｐｔ粉の含有割合がそれぞれ５０，６０，及び７０重量％の導電ペーストを印刷した。このようにして得られた種々の積層型バリスタ１を、ＨＮＯ3溶液内に浸漬して、セラミック層を溶解させた。溶解させた後、内部電極端縁部３ｃ，４ｃ及び内部電極中央部３ａ，４ａの電極厚み及び貫通孔７ａ，非貫通孔７ｂの存在比を走査型電子顕微鏡で観察して求めた。なお、観察領域は１００μｍ×１００μｍの正方形の領域とした。
【００６６】
結果を下記の表１に示す。
【００６７】
【表１】
2006086352.tif 000003
【００６８】
表１から明らかなように、内部電極中央部３ａ，４ａを形成するための部分におけるスクリーン印刷版の開口率を変化させることにより、積層型バリスタ１の内部電極中央部３ａ，４ａの電極厚み及び貫通孔７ａ，非貫通孔７ｂの存在比を変化させ、内部電極中央部３ａ，４ａに対して、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合を少なくさせ、かつ内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおいて、貫通孔７ａよりも非貫通孔７ｂの存在割合を増やすことができることがわかる。また、導電ペースト中のＰｔ粉末含有割合を高めることによって、内部電極３，４における貫通孔７ａの存在割合を少なくすることができる。
【００６９】
次に、Ｐｔ粉末含有割合が５０重量％の導電ペーストを用い、内部電極中央部３ａ，４ａを形成するための部分の開口率が３０％であり、内部電極端縁部３ｃ，４ｃを形成するための部分の開口率を５０，６０，７０％と変化させた各スクリーン印刷版を用いて、試料番号２〜６の積層バリスタを得た。
【００７０】
また、Ｐｔ粉末含有割合が６０重量％の導電ペーストと、内部電極中央部３ａ，４ａを形成するための部分の開口率が３０％であり、内部電極端縁部３ｃ，４ｃを形成するための部分の開口率を５０，６０，７０％と変化させた各スクリーン印刷版を用いて、試料番号８〜１２の積層バリスタを得た。
【００７１】
さらに、Ｐｔ粉末含有割合が７０重量％の導電ペーストと、内部電極中央部３ａ，４ａを形成するための部分の開口率が３０％であり、内部電極端縁部３ｃ，４ｃを形成するための部分の開口率を５０，６０，７０％と変化させた各スクリーン印刷版を用いて、試料番号１４〜１８の積層バリスタを得た。
【００７２】
加えて、従来例に相当する積層型バリスタとして、内部電極端縁部３ｃ，４ｃと内部電極中央部３ａ，４ａを形成するための部分の開口率がいずれも３０％であるスクリーン印刷版を用いて、内部電極端縁部３と内部電極中央部の内部電極厚み、及び貫通孔７ａの存在割合が同じである、試料番号１，７，１３の積層型バリスタを得た。
【００７３】
試料番号７の積層型バリスタの内部電極端縁部における貫通孔７ａ及び非貫通孔７ｂの形成状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を図５に示す。同様に、試料番号９の積層型バリスタ１の内部電極端縁部を観察した結果を図６に示す。
【００７４】
図５に示すように、試料番号７の積層型バリスタでは、内部電極端縁部に貫通孔が多く存在していることがわかる。積層型バリスタでは、電圧が印加されると、内部電極中央部よりも内部電極端縁部に高い電界が印加される。よって、従来型の積層型バリスタでは、内部電極端縁部に貫通孔が多く存在しているため、セラミック部が受ける電荷密度が高くなり易く、セラミックが破壊されて、特性劣化が生じ易い。
【００７５】
一方、本実施形態の積層型バリスタに相当する試料番号９の積層型バリスタ１では、図６に示すように、内部電極端縁部３ｃ部分では貫通孔７ａが非常に少ないことがわかる。よって、上述した従来の積層型バリスタにおける問題は生じ難い。
【００７６】
次に、試料番号２〜６，８〜１２，１４〜１８の積層型バリスタと、試料番号１，７，１３の積層型バリスタとについて、内部電極端縁部３ｃ，４ｃ及び内部電極中央部３ａ，４ａのサージ耐量、デラミネーションの有無、及び素子変形の有無を以下の要領で評価した。
【００７７】
サージ耐量は、積層バリスタに３０Ａまでのパルス電流を印加した際に、パルス電流でバリスタの粒界構造が破壊されることに起因して、バリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ，Ｉ＝１ｍＡ）が急激に低下するときのパルス電流値とした。
【００７８】
また、積層型バリスタを水中に配置し、超音波にさらした際に、空気層に起因して超音波が積層型バリスタを透過するか、または反射するかを観察した。超音波が透過した場合には、デラミネーションが生じていることを示す。
【００７９】
導電ペーストのＰｔ粉末の含有割合を５０重量％としたときの結果を表２に、６０重量％としたときの結果を表３に、７０重量％としたときの結果を表４にそれぞれ示す。
【００８０】
【表２】
2006086352.tif 000004
【００８１】
【表３】
2006086352.tif 000005
【００８２】
【表４】
2006086352.tif 000006
【００８３】
表２〜４より、試料番号２〜６，８〜１２，１４〜１８の積層型バリスタでは、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みが内部電極中央部３ａ，４ａの厚みよりも厚くなるに従って、サージ耐量が大きく向上していることがわかる。
【００８４】
また、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの貫通孔７ａの存在割合が内部電極中央部３ａ，４ａの非貫通孔７ｂの存在割合よりも少なくなるに従って、サージ耐量が大きく向上している。すなわち、内部電極端縁部３ｃ，４ｃ、及び内部電極中央部３ａ，４ａの電極厚み並びに貫通孔７ａ及び非貫通孔７ｂの存在比によって、サージ耐量を制御し得ることがわかる。さらに、試料番号２〜６，８〜１２，１４〜１８の積層型バリスタでは、内部電極厚みが１．０μｍ以下でも大きなサージ耐量が得られることがわかる。
【００８５】
一方、内部電極端縁部３ｃ，４ｃと内部電極中央部３ａ，４ａとで、内部電極厚み、及び貫通孔７ａの存在割合が等しくされている試料番号１，７，１３の積層型バリスタでは、サージ耐量は１６Ａ以下と小さかった。すなわち、これらの積層型バリスタでは、内部電極厚みが１．０μｍ以下では、大きなサージ耐量が得られなかった。
【００８６】
さらに、試料番号１，７，１３の積層型バリスタでは、内部電極が薄層化するに従って、貫通孔の発生率が非貫通孔の発生率と比べて増大する傾向が見られ、サージ耐量が低下する傾向にあった。これに対して、前述のように、試料番号２〜６、８〜１２、１４〜１８では、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みが１．０μｍ以下であってもサージ耐量の高い積層バリスタが得られることがわかる。
【００８７】
また、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みが、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みの４．０倍より大きく、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合が、内部電極中央部３ａ，４ａにおける貫通孔７ａの存在割合の０．０１７倍より小さい試料番号６，１２，１８の積層型バリスタでは、２０Ａ以上と、より一層大きなサージ耐量が得られたが、内部電極厚みの差による収縮率の違いによる素子変形が見られた。
【００８８】
他方、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みが、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みの１．８倍より小さく、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合が、内部電極中央部３ａ，４ａにおける貫通孔７ａの存在割合の０．３倍より大きい試料番号２，８，１４の積層型バリスタでは、サージ耐量が２０Ａよりも小さかった。
【００８９】
一方、内部電極端縁部３ｃ，４ｃの厚みが、内部電極中央部３ａ，４ａの厚みの１．８〜４．０倍の範囲であり、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合が、内部電極中央部３ａ，４ａにおける貫通孔７ａの存在割合の０．０１７〜０．３倍の範囲である試料番号３〜５，９〜１１，１５〜１７の積層型バリスタ１では、十分なサージ耐量を得ることができるとともに、デラミネーションの発生も見られず、さらに電極厚みの差による収縮率の違いによる素子変形も見られなかった。すなわち、内部電極端縁部３ｃ，４ｃにおける貫通孔７ａの存在割合を低めることにより、高電界が内部電極端縁部３ｃ，４ｃに集中しても、大きなサージ耐量が得られ、かつ素子変形も抑制され得ることがわかる。
【００９０】
図７（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る積層型バリスタ１１を模式的に示す正面断面図及び平面断面図である。
【００９１】
第２の実施形態に係る積層型バリスタ１１は、基本的には第１の実施形態に用いた積層型バリスタ１と同様の構造を有する。積層型バリスタ１と積層型バリスタ１１との異なるところは、積層型バリスタ１１では、第１，第２の内部電極１３，１４の内部電極端縁部１３ｃ，１４ｃだけでなく、接続端縁部１３ｂ，１４ｂの厚みも、内部電極中央部１３ａ，１４ａの厚みよりも厚くされていることである。すなわち、積層型バリスタ１１では、内部電極１３，１４の外周端縁部全体が内部電極中央部１３ａ，１４ａよりも厚くされている。
【００９２】
接続端縁部１３ｂ，１４ｂの厚みを、さらに内部電極中央部１３ａ，１４ａの厚みより厚くした場合には、サージ耐量をより一層高くすることができる。第２の実施形態の積層型バリスタ１１の他の部分は、積層型バリスタ１と同様であるため、第１の実施形態の説明を援用することにより省略することとする。
【００９３】
次に、第２の実施形態の積層型バリスタ１１についての実験例を説明する。
【００９４】
上記第１の実施形態の積層型バリスタ１の実験例と同様にして、但し、Ｐｔ粉末の含有割合が６０重量％である導電ペーストと、接続端縁部１３ｂ，１４ｂ及び内部電極端縁部１３ｃ，１４ｃを形成するための部分の開口率が６０，７０，及び８０％のいずれかであり、内部電極中央部１３ａ，１４ａを形成するための部分における開口率が３０％であるスクリーン印刷版とを用いた。その他は、前述した実験例と同様にして、接続端縁部１３ｂ，１４ｂ及び内部電極端縁部１３ｃ，１４ｃと、内部電極中央部１３ａ，１４ａとにおいて電極厚み及び貫通孔７ａ，非貫通孔７ｂの存在比が異なっている試料番号１９〜２１の積層型バリスタ１１を得た。
【００９５】
試料番号１９〜２１の積層型バリスタ１１の電気特性としてサージ耐量、デラミネーションの有無、及び素子変形の有無を上記第１の実施形態の積層バリスタ１の実験例と同様の方法で評価した。
【００９６】
結果を表５に示す。
【００９７】
【表５】
2006086352.tif 000007
【００９８】
表３，表５の結果から明らかなように、試料番号１９〜２１の積層型バリスタ１１では、試料番号９〜１１の積層型バリスタの場合よりもサージ耐量が３〜４Ａ向上している。これは、接続端縁部１３ｂ，１４ｂの厚みも、内部電極中央部１３ａ，１４ａの厚みよりも厚くされている場合には、内部電極全体において、貫通孔７ａの存在割合の低い領域の割合が増えることによる。
【００９９】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では、１枚のスクリーン板において、内部電極中央部分を形成するための部分の開口率と、内部電極端縁部を形成するための部分の開口率を異ならせていたが、これに代えて、複数種のスクリーン印刷版を用いて内部電極パターンを形成してもよい。例えば、内部電極パターンを印刷する領域における開口率が例えば３０〜５０％の相対的に開口率が低い第１のスクリーン印刷版を用いて印刷を行った後、内部電極端縁部に接触される部分が印刷部分である、相対的に開口率が高い、例えば開口率が３０％以上の第２のスクリーン印刷版を次に用いることにより、第１の実施形態と同様に内部電極中央部と内部電極端縁部との厚み及び貫通孔の存在割合が異なる内部電極を印刷することができる。
【０１００】
この場合においても、好ましくは、導電ペーストとしては、２５℃における粘度が２０〜５０ＰａＳである範囲のものを用いることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る積層型バリスタを模式的に示す正面断面図及び平面断面図。
【図２】本実施形態の積層型バリスタの内部電極に形成されている貫通孔と、非貫通孔とを説明するために、内部電極を拡大して模式的に示す部分切欠正面断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る積層型バリスタの内部電極端縁部を示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る積層型バリスタの内部電極中央部を示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図５】従来の積層型バリスタの内部電極を示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る積層型バリスタの内部電極を示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る積層型バリスタを模式的に示す正面断面図及び平面断面図。
【図８】従来の積層型バリスタを模式的に示す正面断面図。
【符号の説明】
【０１０２】
１…積層型バリスタ
２…セラミック焼結体
２ａ，２ｂ…第１，第２の端面
３，４…第１，第２の内部電極
３ａ，４ａ…内部電極中央部
３ｂ，４ｂ…接続端縁部
３ｃ，４ｃ…内部電極端縁部
５，６…第１，第２の外部電極
５ａ，６ａ…Ｎｉめっき膜
５ｂ，６ｂ…Ｓｎめっき膜
１１…積層型バリスタ
１３ａ，１４ａ…内部電極中央部
１３ｂ，１４ｂ…第１，第２の端面に引き出されている内部電極端縁部
１３ｃ，１４ｃ…内部電極端縁部
【図１】
2006086352.tif 000008
【図２】
2006086352.tif 000009
【図７】
2006086352.tif 000010
【図８】
2006086352.tif 000011
【図３】
2006086352.tif 000012
【図４】
2006086352.tif 000013
【図５】
2006086352.tif 000014
【図６】
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