(57)【要約】【課題】放電耐量特性を向上させ得る多端子バリスタを提供することにある。【解決手段】酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体１の表裏面２ａ，２ｂに複数の下地電極層３ａ，３ｂを並設し、各下地電極層３ａ，３ｂ上に電極部材４ａ，４ｂをそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、下地電極層３ａの間隔ｔ１を、焼結体１の厚みｔ２に対する比で１．１以上とし、下地電極層３ａ，３ｂの素材が銀の場合、その銀電極層の厚みを１０μｍ以上とし、下地電極層３ａ，３ｂの素材がアルミ又は真鍮の場合、そのアルミ電極層又は真鍮電極層の厚みを５０〜１５０μｍの範囲に規定し、焼結体１の外周端縁から下地電極層３ａ，３ｂの外周端縁までの焼結体１の表裏面２ａ，２ｂの幅寸法ｔ４を０．３ｍｍ以下とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体の表裏面の少なくとも一方に複数の下地電極層を並設し、各下地電極層上に電極部材をそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、前記下地電極層の間隔を、焼結体の厚みに対する比で１．１以上としたことを特徴とする多端子バリスタ。
【請求項２】
酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体の表裏面に複数の銀電極層を形成し、各銀電極層上に電極部材をそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、前記銀電極層の厚みを１０μｍ以上としたことを特徴とする多端子バリスタ。
【請求項３】
酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体の表裏面に複数のアルミ電極層又は真鍮電極層を形成し、各アルミ電極層又は真鍮電極層上に電極部材をそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、前記アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みを５０〜１５０μｍの範囲に規定したことを特徴とする多端子バリスタ。
【請求項４】
酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体の表裏面に複数の下地電極層を形成し、その下地電極層上に電極部材をそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、前記焼結体の外周端縁から下地電極層の外周端縁までの焼結体表裏面の幅寸法を０．３ｍｍ以下としたことを特徴とする多端子バリスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多端子バリスタに関し、例えば、避雷器、サージ吸収素子、電圧安定化素子などを組み込んだ電気機器に用いられ、雷サージ、開閉サージなどの異常電圧から電気機器を保護する多端子バリスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家電機器、産業機器の電気回路の半導体化が著しく進行し、その主要な構成要素である半導体電子部品のサージ対策が不可欠なものになっている。一般的に、非直線抵抗体からなるバリスタは、印加電圧によってその抵抗値が変化する特性、つまり、正常な電圧が印加された時には高抵抗値であって絶縁特性を示し、異常な高電圧が印加された時には低抵抗値を示す非直線性の電圧−電流特性を具備する。
【０００３】
このような特性を有するバリスタは、例えば避雷器、サージ吸収素子、電圧安定化素子などの半導体電子部品のサージ対策に広く利用されている。各種のバリスタの中でも、酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛バリスタは優れた非直線性の電圧−電流特性とサージ吸収能力を有する。一方、半導体電子部品の駆動電圧は低下傾向にあり、低電圧回路用でサージ電圧の抑制効果の高いバリスタが要望されている。
【０００４】
酸化亜鉛バリスタは、主成分の酸化亜鉛に非直線性の電圧−電流特性を発現させる基本添加物である酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化コバルトと、さらに性能向上のために添加される各種の酸化物とを含む酸化亜鉛原料粉末を成形して焼成させた焼結体からなる。その焼結体には、例えば矩形板状の形状を有するものがある。
【０００５】
この焼結体の表裏面に、銀ペーストを焼き付け処理することにより下地電極層を形成し、その下地電極層の上に、銅や黄銅などの電気的良導体からなる金属製の電極部材を半田付けにより接合する。この焼結体、下地電極層および電極部材を含む主要部をエポキシ樹脂などでモールドすることにより、そのモールド部から電極部材の端部を導出した酸化亜鉛バリスタを製品化している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子機器の発達に伴う半導体電子部品の高性能化の必要性から、高性能な特性を有する酸化亜鉛バリスタが要望されている。この要望を満たすため、本発明は、放電耐量特性を向上させ得る多端子バリスタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体の表裏面の少なくとも一方に複数の下地電極層を並設し、各下地電極層上に電極部材をそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、前記下地電極層の間隔を、焼結体の厚みに対する比で１．１以上としたことを特徴とする。
【０００８】
この発明では、焼結体の表裏面の少なくとも一方に並設された複数の下地電極層の間隔を、前記焼結体の厚みに対する比で１．１以上としたことにより、下地電極層間、およびその下地電極層上に接合された電極部材間の絶縁性が確保できるので、多端子バリスタの放電耐量特性の向上が図れる。ここで、下地電極層の間隔が焼結体の厚みに対する比で１．１よりも小さいと、下地電極層間および電極部材間の絶縁性を確保することが困難となる。
【０００９】
また、本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体の表裏面に複数の下地電極層を形成し、各下地電極層上に電極部材をそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、前記下地電極層の素材が銀の場合、その銀電極層の厚みを１０μｍ以上としたことを特徴とし、下地電極層の素材がアルミ又は真鍮の場合、そのアルミ電極層又は真鍮電極層の厚みを５０〜１５０μｍの範囲に規定したことを特徴とする。
【００１０】
この発明では、前記下地電極層の厚みを前述した範囲に規定したことにより、多端子バリスタへの大電流注入時に焼結体全体に均等に電流が流れ易くなり、放電耐量特性の向上が図れる。ここで、銀電極層の厚みが１０μｍより小さい場合、また、アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みが５０μｍより小さい場合には、それら電極層自体の抵抗分が大きくなるので、雷サージによる大電流注入時に焼結体全体に均等に電流が流れ難くなる。アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みが１５０μｍより大きいと、その電極層の剥がれが発生する。
【００１１】
さらに、本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、かつ、バリスタ特性を有する焼結体の表裏面に複数の下地電極層を形成し、その下地電極層上に電極部材をそれぞれ接合した多端子バリスタにおいて、前記焼結体の外周端縁から下地電極層の外周端縁までの焼結体表裏面の幅寸法を０．３ｍｍ以下としたことを特徴とする。
【００１２】
この発明では、焼結体の外周端縁から下地電極層の外周端縁までの焼結体表裏面の幅寸法を０．３ｍｍ以下としたことにより、下地電極層上に接合される電極部材の面積を大きくすることができて焼結体全体に電流が流れ易くなるので、多端子バリスタの放電耐量特性の向上が図れる。ここで、前述した幅寸法が０．３ｍｍよりも小さいと、電極部材の面積が小さくなって、焼結体全体に電流が流れ難くなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は本発明に係る多端子バリスタの実施形態として、酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛バリスタを示す。この実施形態の酸化亜鉛バリスタは、以下の要領でもって製造される。
【００１４】
まず、主成分である酸化亜鉛（ＺｎＯ）原料と、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等からなる添加物の所定量を、ポリビニルアルコール水溶液などのバインダや分散剤などと共に湿式混合してスラリーを製作する。その後、湿式混合により得られたスラリーをスプレードライヤー等の噴霧乾燥装置に供給して造粒粉を製作する。
【００１５】
この造粒粉である酸化亜鉛原料粉末としては、前述した酸化亜鉛（ＺｎＯ）原料と、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等からなるＺｎＯ−Ｂｉ−Ｓｂ系以外に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）原料と、酸化プラセオジム（Ｐｒ２Ｏ３）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等からなるＺｎＯ−Ｐｒ−Ｃｏ系も使用可能である。
【００１６】
この造粒粉を成形工程において所定の金型を用いて、例えば矩形平板状に成形圧力３００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２で成形し、その成形体を１０００〜１３００℃の空気中で焼成することにより焼結体１を得る。次に、図１（ａ）（ｂ）に示すように焼結体１の表裏面２ａ，２ｂに、銀ペーストをスクリーン印刷などの適宜の手段により塗布し、５００〜８００℃で焼き付け処理することにより下地電極層３ａ，３ｂを形成する。
【００１７】
この下地電極層３ａ，３ｂは、導電材料として銀以外にアルミや真鍮などを使用して溶射により形成することが可能であり、また、これら導電材料の蒸着、スパッタリングあるいはメッキなどにより形成することも可能である。
【００１８】
さらに、図２（ａ）（ｂ）および図３に示すように下地電極層３ａ，３ｂの上にＳｎ−Ｐｂ半田ペーストを塗布し、銅や黄銅などの電気的良導体からなる電極部材である金属製の電極板４ａ，４ｂを載置して約２００℃以上で半田付けすることにより、下地電極層３ａ，３ｂに電極板４ａ，４ｂを接合する。
【００１９】
この実施形態の酸化亜鉛バリスタは、焼結体１の裏面２ｂに一つの電極板４ｂを接合してその電極部５ｂから延びる一つの端子部６ｂを導出し、焼結体１の表面２ａに二つの電極板４ａを接合してそれぞれの電極部５ａから延びる二つの端子部６ａを導出した三端子構造を具備する。なお、焼結体１の表面２ａ側では、二つの下地電極層３ａ間で焼結体１が露呈した構造となっている。
【００２０】
電極板４ａ，４ｂの接合後、焼結体１および電極板４ａ，４ｂの電極部５ａ，５ｂをエポキシ樹脂などでモールドすることにより、そのモールド部から電極板４ａ，４ｂの端子部６ａ，６ｂを導出した製品が得られる。この酸化亜鉛バリスタは、モールド部から導出した端子部６ａ，６ｂを利用することにより、例えば配線基板などに実装される。
【００２１】
この実施形態の酸化亜鉛バリスタは、焼結体１の表面２ａ側に配設された二つの下地電極層３ａの間隔ｔ１を、焼結体１の厚みｔ２に対する比で１．１以上とする〔図１（ａ）（ｂ）参照〕。このように二つの下地電極層３ａの間隔ｔ１を、焼結体１の厚みｔ２に対する比で１．１以上としたことにより、下地電極層３ａ間、およびその下地電極層３ａ上に接合された電極部材４ａ間の絶縁性が確保できるので、多端子バリスタの放電耐量特性の向上が図れる。
【００２２】
ここで、下地電極層３ａの間隔ｔ１を焼結体１の厚みｔ２に対する比で１．１よりも小さいと、下地電極層３ａ間および電極部材４ａ間の絶縁性を確保することが困難となる。
【００２３】
また、下地電極層３ａ，３ｂの素材が銀の場合、その銀電極層の厚みｔ３を１０μｍ以上とする（図３参照）。さらに、下地電極層３ａ，３ｂの素材がアルミ又は真鍮の場合、そのアルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３を５０〜１５０μｍの範囲に規定する。このように下地電極層３ａ，３ｂの厚みｔ３を前述した範囲に規定したことにより、多端子バリスタへの大電流注入時に焼結体全体に均等に電流が流れ易くなり、放電耐量特性の向上が図れる。
【００２４】
ここで、銀電極層の厚みｔ３が１０μｍより小さい場合、また、アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３が５０μｍより小さい場合には、それら電極層自体の抵抗分が大きくなるので、大電流注入時に焼結体全体に均等に電流が流れ難くなる。逆に、アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３が１５０μｍより大きいと、その電極層の剥がれが発生する。なお、銀電極層の厚みについて上限を規定していないのは、銀電極層が銀ペーストを焼き付けていることにより形成されているため、電極層の剥がれが発生しないことに起因する。
【００２５】
さらに、焼結体１の外周端縁から下地電極層３ａ，３ｂの外周端縁までの焼結体１の表裏面２ａ，２ｂの幅寸法ｔ４を０．３ｍｍ以下とする〔図１（ａ）（ｂ）参照〕。このように焼結体１の外周端縁から下地電極層３ａ，３ｂの外周端縁までの焼結体１の表裏面２ａ，２ｂの幅寸法ｔ４を０．３ｍｍ以下としたことにより、下地電極層３ａ，３ｂ上に接合される電極部材４ａ，４ｂの面積を大きくすることができて焼結体全体に電流が流れ易くなるので、多端子バリスタの放電耐量特性の向上が図れる。
【００２６】
ここで、前述した幅寸法ｔ４が０．３ｍｍよりも小さいと、電極部材４ａ，４ｂの面積が小さくなって、焼結体全体に電流が流れ難くなる。なお、下地電極層３ａ，３ｂが焼結体１の端面にまで形成されると、その焼結体１の端面での絶縁性を確保することが困難となるので、下地電極層３ａ，３ｂの形成は、焼結体１の外周端縁までである。
【００２７】
【実施例】
本出願人は、縦２６ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み１．８ｍｍの矩形板状の焼結体１を用いて、以下に述べる各種の測定試験を行なった。
【００２８】
まず、焼結体１の厚みｔ２と焼結体１の表面２ａに形成された二つの下地電極層３ａの間隔ｔ１との比と、放電耐量値との関係を測定した。その測定結果を表１と図４に示す。本出願人は、多端子バリスタの放電耐量特性以外の静特性や課電特性などの諸条件を考慮して、従来、焼結体１の厚みｔ２に対する下地電極層３ａの間隔ｔ１の比が１のものを使用していたことから、この測定では、焼結体１の厚みｔ２に対する下地電極層３ａの間隔ｔ１の比が１の時の耐量値を１としている。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
この測定結果から明らかなように焼結体１の厚みｔ２に対する下地電極層３ａの間隔ｔ１の比が１．１以上であれば、多端子バリスタの放電耐量特性が向上することを確認できた。
【００３１】
次に、下地電極層３ａ，３ｂの素材が銀の場合、その銀電極層の厚みｔ３と放電耐量値との関係を測定した。その測定結果を表２と図５に示す。本出願人は、多端子バリスタの放電耐量特性以外の静特性や課電特性などの諸条件を考慮して、従来、銀電極層の厚みｔ３を１０μｍとしたものを使用していたことから、この測定では、銀電極層の厚みｔ３を１０μｍとした時の放電耐量値を１としている。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
この測定結果から明らかなように銀電極層の厚みｔ３が１０μｍ以上であれば、多端子バリスタの放電耐量特性が向上することを確認できた。
【００３４】
また、下地電極層３ａ，３ｂの素材がアルミ又は真鍮の場合、そのアルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３と放電耐量値との関係を測定した。その測定結果を表３と図６に示す。本出願人は、多端子バリスタの放電耐量特性以外の静特性や課電特性などの諸条件を考慮して、従来、アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３を５０μｍとしたものを使用していたことから、この測定では、アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３を５０μｍとした時の放電耐量値を１としている。
【００３５】
【表３】
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【００３６】
この測定結果から明らかなようにアルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３が５０μｍ以上であれば、多端子バリスタの放電耐量特性が向上することを確認できた。但し、アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みｔ３が１５０μｍよりも大きくなると、電極層の剥がれが発生することも確認した。
【００３７】
最後に、焼結体１の外周端縁から下地電極層３ａ，３ｂの外周端縁までの焼結体１の表裏面２ａ，２ｂの幅寸法ｔ４と放電耐量値との関係を測定した。その測定結果を表４と図７に示す。本出願人は、多端子バリスタの放電耐量特性以外の静特性や課電特性などの諸条件を考慮して、従来、焼結体１の外周端縁から下地電極層３ａ，３ｂの外周端縁までの焼結体１の表裏面２ａ，２ｂの幅寸法ｔ４が１．５ｍｍのものを使用していたことから、この測定では、焼結体１の外周端縁から下地電極層３ａ，３ｂの外周端縁までの焼結体１の表裏面２ａ，２ｂの幅寸法ｔ４が１．５ｍｍの時の放電耐量値を１としている。
【００３８】
【表４】
2004006519.tif 000006
【００３９】
この測定結果から明らかなように焼結体１の外周端縁から下地電極層３ａ，３ｂの外周端縁までの焼結体１の表裏面２ａ，２ｂの幅寸法ｔ４が０．３ｍｍ以下であれば、多端子バリスタの放電耐量特性が向上することを確認できた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、焼結体の表裏面の少なくとも一方に並設された複数の下地電極層の間隔を、前記焼結体の厚みに対する比で１．１以上としたことにより、下地電極層間、およびその下地電極層上に接合された電極部材間の絶縁性が確保できる。
【００４１】
また、下地電極層の素材が銀の場合、その銀電極層の厚みを１０μｍ以上とし、下地電極層の素材がアルミ又は真鍮の場合、そのアルミ電極層又は真鍮電極層の厚みを５０〜１５０μｍの範囲に規定したことにより、多端子バリスタへの大電流注入時に焼結体全体に均等に電流が流れ易くなる。
【００４２】
さらに、焼結体の外周端縁から下地電極層の外周端縁までの焼結体表裏面の幅寸法を０．３ｍｍ以下としたことにより、下地電極層上に接合される電極部材の面積を大きくすることができて焼結体全体に電流が流れ易くなる。
【００４３】
以上のことから、多端子バリスタの放電耐量特性の向上が図れて高性能な特性を有する多端子バリスタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多端子バリスタの実施形態において、焼結体に下地電極層を形成したもので、（ａ）は焼結体の表面側を示す斜視図、（ｂ）は焼結体の裏面側を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態において、矩形平板状の電極板を取り付けたもので、（ａ）は焼結体の表面側を示す斜視図、（ｂ）は焼結体の裏面側を示す斜視図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施例において、焼結体の厚みに対する下地電極層間隔の比と放電耐量値との関係を示す特性図である。
【図５】本発明の実施例において、銀電極層の厚みと放電耐量値との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の実施例において、アルミ電極層又は真鍮電極層の厚みと放電耐量値との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の実施例において、焼結体の外周端縁から下地電極層の外周端縁までの焼結体表裏面の幅寸法と放電耐量値との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１　焼結体
２ａ，２ｂ　焼結体の表裏面
３ａ，３ｂ　下地電極層
４ａ，４ｂ　電極部材
ｔ１　下地電極層の間隔
ｔ２　焼結体の厚み
ｔ３　下地電極層の厚み
ｔ４　焼結体表裏面の幅寸法
【図１】
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【図２】
2004006519.tif 000008
【図３】
2004006519.tif 000009
【図４】
2004006519.tif 000010
【図５】
2004006519.tif 000011
【図６】
2004006519.tif 000012
【図７】
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