專利名稱：積層型片狀變阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種積層型片狀變阻器。
背景技術(shù)：
已知這種積層型片狀變阻器，具有包括變阻器部分和以夾持該變阻器部分配置的一對(duì)外層部分的積層體，和形成在積層體上的一對(duì)外部電極(例如，參照特開平11-265805號(hào)公報(bào))。積層體具有包括表現(xiàn)電壓非直線特性(以下稱作“變阻器特性”)的變阻器層和以夾持該變阻器層配置的一對(duì)內(nèi)部電極的變阻器部分，和夾持該變阻器部分配置的一對(duì)外層部分。一對(duì)外部電極分別與一對(duì)內(nèi)部電極連接。在特開平11-265805號(hào)公報(bào)中記載的積層型片狀變阻器中，外層部分是由與變阻器層相同的材料形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能良好維持對(duì)ESD(ElectrostaticDischarge靜電放電)的耐量(以下稱“ESD”耐量)，又能達(dá)到低靜電容量的積層型片狀變阻器。
當(dāng)前的高速接口，為實(shí)現(xiàn)高速化，IC自身的結(jié)構(gòu)對(duì)于ESD變得很脆弱。因此，對(duì)高速傳輸系統(tǒng)IC中的ESD對(duì)策的要求越來越高，作為ESD對(duì)策的部件使用了積層型片狀變阻器。對(duì)作為高速傳輸系統(tǒng)用的ESD對(duì)策部件的積層型片狀變阻器的特性要求，是必須降低靜電容量。當(dāng)所實(shí)現(xiàn)的靜電容量很大時(shí)，信號(hào)等級(jí)就會(huì)產(chǎn)生問題，最嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致通訊不暢。
作為降低積層型片狀變阻器靜電容量的方法，可考慮減小內(nèi)部電極相互重合部分的面積的方法。通過減小內(nèi)部電極相互重合部分的面積，減小表現(xiàn)靜電容量的區(qū)域，從而降低靜電容量。但是，若減小內(nèi)部電極相互重合部分的面積，又會(huì)產(chǎn)生ESD耐量降低的新問題。在外加像ESD這樣的脈沖電壓時(shí)，內(nèi)部電極相互重合部分的電場(chǎng)分布，會(huì)集中在內(nèi)部電極相互重合部分的端部。當(dāng)內(nèi)部電極相互重合部分的電場(chǎng)分布集中在端部時(shí)，內(nèi)部電極相互重合部分的面積越減小，ESD耐量越急劇降低。
本發(fā)明者們對(duì)既能維持良好ESD耐量，又能達(dá)到低靜電容量的積層型片狀變阻器進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果，新發(fā)現(xiàn)了如下事實(shí)。
變阻器的靜電容量Ctotal，如下述(1)式所示，不僅包括表現(xiàn)變阻器特性區(qū)域的靜電容量C1，而且還包括表現(xiàn)變阻器特性區(qū)域以外的區(qū)域的靜電容量C2。
Ctotal＝C1+C2......(1)C1變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極形成重疊區(qū)域(以下稱作“變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域”)中的靜電容量C2變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域以外的區(qū)域中的靜電容量變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域的比介電常數(shù)，是在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)作為電容器成分而動(dòng)作產(chǎn)生的，通常為數(shù)百級(jí)。因此，在變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域以外的區(qū)域由與變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域相同的材料構(gòu)成時(shí)，既然謀求積層型片狀變阻器的低靜電容量，就不能忽視該變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域以外區(qū)域的比介電常數(shù)。即，若減小變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域以外區(qū)域的比介電常數(shù)，該變阻器特性表現(xiàn)區(qū)域以外區(qū)域的靜電容量C2就能降低，也就能實(shí)現(xiàn)變阻器的靜電容量Ctotal的低靜電容量。
根據(jù)該研究結(jié)果，本發(fā)明的積層型片狀變阻器包括積層體，所述積層體包括表現(xiàn)電壓非直線特性的變阻器層和以夾持該變阻器層配置的一對(duì)內(nèi)部電極的變阻器部分，和以夾持該變阻器部分配置的一對(duì)外層部分，和形成在該積層體上的分別與一對(duì)內(nèi)部電極連接的一對(duì)外部電極，將外層部分的比介電常數(shù)設(shè)定成小于變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域的比介電常數(shù)。
本發(fā)明的積層型片狀變阻器，由于將外層部分的比介電常數(shù)設(shè)定成小于變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域的比介電常數(shù)，所以外層部分的靜電容量，比變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域的靜電容量低。其結(jié)果，可達(dá)到積層型片狀變阻器的低靜電容量。由于內(nèi)部電極相互重合部分的面積可考慮ESD耐量進(jìn)行設(shè)定，所以能良好地維持ESD耐量。
優(yōu)選變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極重疊的區(qū)域，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co的第1素體形成的區(qū)域，外層部分具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co并且該Co的含量比第1素體少的第2素體形成的區(qū)域。
在這種情況下，由于外層部分具有作為表現(xiàn)變阻器特性的材料的Co的含量少于第1素體的第2素體形成的區(qū)域，所以該外層部分中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變小。由此，外層部分的比介電常數(shù)小于變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域的比介電常數(shù)，可降低該外層部分的靜電容量。
優(yōu)選變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co和稀土類金屬的第1素體形成的區(qū)域，外層部分具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co和稀土類金屬，該Co含量和該稀土類金屬含量分別小于第1素體的第2素體形成的區(qū)域。
在該情況下，由于外層部分具有由作為表現(xiàn)變阻器特性材料的Co和稀土類金屬的含有率分別小于第1素體的第2素體形成的區(qū)域，所以該外層部分中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變小。由此，外層部分的比介電常數(shù)小于變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域的比介電常數(shù)，能降低該外層部分的靜電容量。
優(yōu)選變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極形成的重疊的區(qū)域，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co的第1素體形成的區(qū)域，外層部分具有由ZnO為主要成分并不含Co的第2素體形成的區(qū)域。
在該情況下，由于外層部分不含作為表現(xiàn)變阻器特性材料的Co，所以該外層部分中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變得很小。由此，外層部分的比介電常數(shù)大大地小于變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域的比介電常數(shù)，能大幅度地降低該外層部分的靜電容量。
優(yōu)選變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極的重疊的區(qū)域，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co和稀土類金屬的第1素體形成的區(qū)域，外層部分具有由以ZnO為主要成分并不含Co和稀土類金屬的第2素體形成的區(qū)域。
在該情況下，由于外層部分不含作為表現(xiàn)變阻器特性材料的Co及稀土類金屬，所以該外層部分中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變得很小。由此，外層部分的比介電常數(shù)大大地小于變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極重疊區(qū)域的比介電常數(shù)，能大幅度地降低該外層部分的靜電容量。
根據(jù)以下給出的詳細(xì)說明和參照附圖，會(huì)更加清楚地理解本發(fā)明，但不能認(rèn)為是為了限定本發(fā)明。
根據(jù)以下給出的詳細(xì)說明會(huì)更加清楚本發(fā)明的應(yīng)用范圍。然而，應(yīng)當(dāng)理解這些詳細(xì)說明和特殊實(shí)例，只是通過舉例說明的方式表明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，從這些詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解各種變化和修改都在本發(fā)明的宗旨和范圍內(nèi)。


圖1是本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器的截面結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器制造過程流程圖。
圖3是本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器制造過程說明圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的積層型片狀變阻器，表示實(shí)施例1～8和比較例1～3的圖表。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。說明中，對(duì)于同一元件或具有同一功能的元件，使用同一符號(hào)，省略重復(fù)說明。
首先，參照?qǐng)D1說明本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器1的結(jié)構(gòu)。
圖1是本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器截面結(jié)構(gòu)說明圖。
如圖1所示，積層型片狀變阻器1，具有積層體3，和在該積層體3的相對(duì)端面上分別形成的一對(duì)外部電極5。積層體3具有變阻器部分7，和以夾持該變阻器部分7配置的一對(duì)外層部分9，通過將變阻器部分7和一對(duì)外層部分9進(jìn)行積層構(gòu)成。積層體3呈長方體形狀，例如，長設(shè)定為1.6mm，寬設(shè)定為0.8mm，高設(shè)定為0.8mm。本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器1是所謂1608型的積層型片狀變阻器。
變阻器部分7包括表現(xiàn)變阻器特性的變阻器層11，和以夾持該變阻器層11配置的一對(duì)內(nèi)部電極13。變阻器部分7中，變阻器層11和內(nèi)部電極13交替積層。變阻器層11中一對(duì)內(nèi)部電極13重疊的區(qū)域11a，起著表現(xiàn)變阻器特性的區(qū)域的功能。
變阻器層11是由含有以下成分的第1素體形成，即，含有ZnO(氧化鋅)作為主要成分，含有稀土類金屬元素、Co、IIIb族元素(B、Al、Ga、In)、Si、Cr、Mo、堿金屬元素(K、Rb、Cs)及堿土類金屬元素(Mg、Ca、Sr、Ba)等金屬單體和它們的氧化物作為副成分。在本實(shí)施方式中，變阻器層11，含有Pr、Co、Cr、Ca、Si、K、Al等作為副成分。由此，變阻器層11中的一對(duì)內(nèi)部電極13重疊的區(qū)域11a，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co及Pr的第1素體形成的區(qū)域。
Pr及Co是用于表現(xiàn)變阻器特性的材料。使用Pr的理由是因?yàn)殡妷悍侵本€性優(yōu)異，批量生產(chǎn)時(shí)的特性偏差小的緣故。對(duì)變阻器層11中ZnO的含量沒有特殊限定，但在以構(gòu)成變阻器層11的全部材料為100質(zhì)量％時(shí)，通常為99.8～69.0質(zhì)量％。變阻器層11的厚度，例如為5～60μm左右。
一對(duì)內(nèi)部電極13大致平行設(shè)置，使各電極的一個(gè)端部在積層體3中的相對(duì)端面交替露出。各個(gè)內(nèi)部電極13的上述各一個(gè)端部與外部電極5電連接。該內(nèi)部電極13含有導(dǎo)電材料。對(duì)于內(nèi)部電極13所含的導(dǎo)電材料沒有特殊限定，但優(yōu)選由Pd或Ag-Pd合金構(gòu)成。內(nèi)部電極13的厚度，例如為0.5～5μm左右。將積層型片狀變阻器1形成低靜電容量時(shí)，內(nèi)部電極13的重疊部分13a的面積，從積層體3的積層方向看，一般為0.001～0.5mm2，優(yōu)選為0.002～0.1mm2左右。
設(shè)置外部電極5使覆蓋住積層體3的兩個(gè)端面。該外部電極5，優(yōu)選由與構(gòu)成內(nèi)部電極13的Pd等金屬形成良好電連接的金屬材料形成。例如，Ag與Pd形成的內(nèi)部電極13具有良好的電連接性，而且，對(duì)積層體3端面的接合性也很好，所以最適宜用作外部電極的材料。這種外部電極5的厚度，通常為10～50μm左右。
在外部電極5的表面，依次形成厚度為0.5～2μm左右的Ni鍍層(未圖示)和厚度為2～6μm左右的Sn鍍層(未圖示)等，以覆蓋住該外部電極5。形成這些鍍層的主要目的是通過焊錫回流焊將積層型片狀變阻器1搭載在基板等上時(shí)，提高焊料的耐熱性和潤濕性。
在外部電極5表面上形成的鍍層，只要能達(dá)到提高焊料的耐熱性和潤濕性的目的，并不一定非要限定于上述材料的組合。作為可構(gòu)成鍍層的其他材料，例如，有Sn-Pb合金等，也可優(yōu)選與上述Ni和Sn組合使用。鍍層并不一定限定為2層結(jié)構(gòu)，也可以是具有1層或3層以上的結(jié)構(gòu)。
外層部分9是由含有以下成分的第2素體形成，即，作為主要成分在含有ZnO的同時(shí)，作為副成分還含有稀土類金屬元素、Co、IIIb族元素(B、Al、Ga、In)、Si、Cr、Mo、堿金屬元素(K、Rb、Cs)及堿土類金屬元素(Mg、Ca、Sr、Ba)等金屬單體或者是它們的氧化物。本實(shí)施方式中，外層部分9，含有Pr、Co、Cr、Ca、Si、K、Al等作為副成分。設(shè)定第2素體中Co的含量小于第1素體中Co的含量。由此，外層部分9具有由以ZnO為主要成分，同時(shí)Co含量小于第1素體的第2素體形成的區(qū)域。外層部分9的厚度，例如為0.30～0.38μm左右。
從表現(xiàn)變阻器層11(區(qū)域11a)中的變阻器特性方面考慮，第1素體中Co的含量，相對(duì)氧化鋅及其他金屬原子的總量100摩爾％優(yōu)選為0.1摩爾％以上。從而，第2素體中Co的含量，相對(duì)氧化鋅及其他金屬原子的總量100摩爾％優(yōu)選為不足0.1摩爾％。第2素體中Co的含量也可為零，即，第2素體可不含Co。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，由于外層部分9具有由作為表現(xiàn)變阻器特性的材料Co的含量少于第1素體的第2素體形成的區(qū)域，所以該外層部分9中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變小。由此，外層部分9的比介電常數(shù)也就小于變阻器層11中一對(duì)內(nèi)部電極13的重疊區(qū)域11a的比介電常數(shù)，該外層部分9的靜電容量降低。其結(jié)果，可達(dá)到積層型片狀變阻器1整體的低靜電容量。另外，由于可在考慮到ESD耐量下設(shè)定內(nèi)部電極13相互重合部分的面積，所以積層型片狀變阻器1能維持良好的ESD耐量。
在第2素體不含Co時(shí)，外層部分9中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變得極小。由此，外層部分9的比介電常數(shù)大大地小于區(qū)域11a的比介電常數(shù)，該外層部分9的靜電容量大幅度降低。其結(jié)果，積層型片狀變阻器1可達(dá)到更低的靜電容量。
作為本實(shí)施方式的變化例，是設(shè)定第2素體中的Co含量小于第1素體中的Co含量，同時(shí)，設(shè)定第2素體中的稀土類金屬(本實(shí)施方式中為Pr)含量也小于第1素體中的稀土類金屬的含量。在該情況下，外層部分9具有由以ZnO為主要成分同時(shí)Co含量及稀土類金屬含量也分別少于第1素體的第2素體形成的區(qū)域。第2素體中稀土類金屬的含量也可為零，即，第2素體也可不含稀土類金屬。
當(dāng)考慮到表現(xiàn)變阻器層11(區(qū)域11a)中的變阻器特性時(shí)，第1素體中Pr的含量，相對(duì)氧化鋅及其他金屬原子的總量100摩爾％優(yōu)選為0.05摩爾％以上。從而，第2素體中Pr的含量，相對(duì)氧化鋅及其他金屬原子的總量100摩爾％優(yōu)選為不足0.05摩爾％。由于Pr的含量與Co的含量相關(guān)聯(lián)，所以不一定限于上述數(shù)值范圍。
在上述變化例中，由于外層部分9具有由Co及稀土類金屬的含有率分別小于第1素體的第2素體形成的區(qū)域，所以與上述實(shí)施方式中只減少Co含有率的情況相比，外層部分9中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變小。即，外層部分9的比介電常數(shù)也小于變阻器層11中一對(duì)內(nèi)部電極13的重疊區(qū)域11a的比介電常數(shù)。其結(jié)果，外層部分9的靜電容量進(jìn)一步降低，積層型片狀變阻器1整體可達(dá)到更低的靜電容量。
第2素體不含Co及稀土類金屬的情形，與只不含Co的情形相比，外層部分9中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)減小。即，外層部分9的比介電常數(shù)小于變阻器層11中一對(duì)內(nèi)部電極13的重疊區(qū)域11a的比介電常數(shù)。其結(jié)果，外層部分9的靜電容量大幅度降低，積層型片狀變阻器1可達(dá)到更低的靜電容量。
第2素體含有Co，或者第2素體含有Co及稀土類金屬的情形，與第2素體不含Co，或者第2素體不含Co及稀土類金屬的情形相比，第2素體和第1素體的收縮率的差減小。所以，在第2素體含有Co，或者，第2素體含有Co及稀土類金屬時(shí)，能夠抑制因第2素體與第1素體的收縮率的差產(chǎn)生的境界面處的殘余應(yīng)力所導(dǎo)致的特性變化和內(nèi)部電極剝離等的發(fā)生。
接著，參照?qǐng)D1～圖3，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的積層型片狀變阻器1的制造過程進(jìn)行說明。圖2是說明本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器的制造過程的流程圖。圖3用于說明本實(shí)施方式的積層型片狀變阻器的制造過程。
首先，按照規(guī)定的比例，分別稱取構(gòu)成變阻器層11的主要成分的ZnO及Pr、Co、Cr、Ca、Si、K、Al的金屬或氧化物等微量添加物后，將各成分進(jìn)行混合調(diào)制成變阻器材料(步驟S101)。然后，向該變阻器材料中加入有機(jī)粘合劑、有機(jī)溶劑、有機(jī)增塑劑等，使用球磨機(jī)等進(jìn)行20小時(shí)左右的混合、粉碎得到漿液。
利用刮刀涂布法等公知的方法，將該漿液涂布在例如由聚乙烯對(duì)酞酸鹽形成的薄膜上后，進(jìn)行干燥形成厚度為30μm左右的膜。將如此獲得的膜從薄膜上剝離下來得到第1未燒成片(步驟S102)。
接著，在該第1未燒成片S1上，利用網(wǎng)板印刷等印刷法，以規(guī)定的圖案涂布內(nèi)部電極13用的材料糊狀的Pd。然后，使該導(dǎo)電性糊干燥，形成具有規(guī)定圖案的電極層(步驟S103)。
另一方面，按照規(guī)定的比例，分別稱取構(gòu)成外層部分9的主要成分ZnO及Pr、Co、Cr、Ca、Si、K及Al的金屬或氧化物等微量添加物后，將各成分進(jìn)行混合調(diào)制成變阻器材料(步驟S104)。此時(shí)，設(shè)定Co的含量要小于制作第1未燒成片時(shí)的Co含量。另外，也可設(shè)定Co的含量為零。然后，向該變阻器材料中加入有機(jī)粘合劑、有機(jī)溶劑、有機(jī)增塑劑等，使用球磨機(jī)等進(jìn)行20小時(shí)左右的混合、粉碎得到漿液。
利用刮刀涂布法等公知方法，將該漿液涂布在例如由聚乙烯對(duì)酞酸鹽形成的薄膜上后，進(jìn)行干燥形成厚度為30μm左右的膜，將如此獲得的膜從薄膜上剝離下來得到第2未燒成片(步驟S105)。
接著，將形成電極層的第1未燒成片、沒有形成電極層的第1未燒成片及第2未燒成片按規(guī)定順序重疊，形成片積層體(步驟S106)。將如此得到的片積層體切割成所要求的尺寸得到未燒結(jié)的片(步驟S107)。在得到的未燒成片中，如圖3所示，按照數(shù)枚第2未燒成片S2、第1未燒成片S1、形成電極層EL的2枚第1未燒成片S1、第1未燒成片S1、形成電極層EL的2枚第1未燒成片S1、數(shù)枚第1未燒成片S1、數(shù)枚第2未燒成片S2的順序，將這些片S1、S2進(jìn)行積層。沒有必要將不一定形成電極層EL的第1未燒成片S1進(jìn)行積層。
接著，通過對(duì)未燒成片實(shí)施加熱處理，進(jìn)行脫粘合劑。加熱溫度為180～400℃，加熱時(shí)間為0.5～24小時(shí)左右。然后，進(jìn)行燒成(步驟S108)，得到積層體3，燒成溫度為1000～1400℃，燒成時(shí)間為0.5～8小時(shí)左右。通過燒成，未燒成片中的電極層EL之間的第1未燒成片S1形成變阻器層11，第2未燒成片S2形成外層部分9。電極層EL形成內(nèi)部電極13。對(duì)于如此得到的積層體3，在實(shí)施下一工序之前，也可以與研磨材料等一起裝入研磨容器中，對(duì)元件表面實(shí)施平滑處理。
接著，從積層體3的表面擴(kuò)散堿金屬(例如，Li、Na、等)(步驟S109)。這里，首先將堿金屬化合物附著在所得積層體3的表面上。對(duì)于附著堿金屬化合物，可使用密閉旋轉(zhuǎn)釜。對(duì)于堿金屬化合物，沒有特殊限定，但優(yōu)選通過熱處理，能使堿金屬從積層體3的表面擴(kuò)散到內(nèi)部電極13附近的化合物。例如可使用堿金屬的氧化物、氫氧化物、氯化物、硝酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽和草酸鹽等。
將附著該堿金屬化合物的積層體3在電爐內(nèi)，以規(guī)定的溫度及時(shí)間進(jìn)行熱處理。其結(jié)果，來自堿金屬化合物的堿金屬從積層體3的表面擴(kuò)散到內(nèi)部電極13附近。優(yōu)選熱處理溫度為700～1000℃，熱處理氣氛為大氣。熱處理時(shí)間(保持時(shí)間)優(yōu)選為10分鐘～4小時(shí)。
接著，形成一對(duì)外部電極5(步驟S110)。這里，首先，在積層體3的兩個(gè)端部上，涂布主要含有Ag的外部電極用糊，使分別與一對(duì)內(nèi)部電極13連接。之后，對(duì)涂布糊進(jìn)行550～850℃左右的加熱(燒結(jié))處理。由此，形成由Ag構(gòu)成的外部電極5。然后，在外部電極5的外表面上，利用電解鍍等依次形成Ni鍍層和Sn鍍層。如此得到積層型片狀變阻器1。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，外層部分9是由Co含量少于第1未燒成片S1的第2未燒成片S2所形成，所以可獲得在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)減小的外層部分9。其結(jié)果，可得到達(dá)到了低靜電容量的積層型片狀變阻器1。當(dāng)然，由于可考慮ESD耐量設(shè)定內(nèi)部電極13相互重合部分的面積，所以得到的積層型片狀變阻器1可良好地維持ESD耐量。
在第2未燒成片S2不含Co的情況下，外層部分9中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)極小，可得到達(dá)到了更低靜電容量的積層型片狀變阻器1。
作為本實(shí)施方式制造方法的變化例，設(shè)定第2未燒成片S2中的Co含量小于第1未燒成片S1中的Co含量，同時(shí)，設(shè)定第2未燒成片S2中的稀土類金屬(本實(shí)施方式中為Pr)含量小于第1未燒成片S1中的稀土類金屬含量。第2未燒成片S2中的稀土類金屬含量也可以為零，即，第2未燒成片S2也可以不含有稀土類金屬。
上述變化例中，由于外層部分9是由Co及稀土類金屬的含有率分別小于第1未燒成片S1的第2未燒成片S2所形成，所以和上述實(shí)施方式的制造方法一樣，與只減少Co含有率的情況比較，外層部分9中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變小，即，外層部分9的比介電常數(shù)小于變阻器層11的比介電常數(shù)。其結(jié)果，可得到靜電容量進(jìn)一步降低的積層型片狀變阻器1。
在第2未燒成片S2不含Co及稀土類金屬的情況，與僅僅不含Co的情況比較，外層部分9中在結(jié)晶粒界處形成的電勢(shì)變小。即，外層部分9的比介電常數(shù)小于變阻器層11的比介電常數(shù)。其結(jié)果，可得到靜電容量極小的積層型片狀變阻器1。
以上，雖然對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施方式。例如，上述的積層型片狀變阻器1，雖然具有由一對(duì)內(nèi)部電極13夾持變阻器層11的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的變阻器也可以是將數(shù)個(gè)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行層積的積層型片狀變阻器。根據(jù)這種積層型的變阻器，可進(jìn)一步提高靜電耐量并達(dá)到更低的電壓驅(qū)動(dòng)等。
在上述積層型片狀變阻器1中，變阻器層11整體，雖然由以ZnO為主要成分并含有Co和Pr的第1素體形成，但不限于此。變阻器層11中一對(duì)內(nèi)部電極13形成的重疊區(qū)域11a，也可以具有一部分由上述第1素體形成的區(qū)域。雖然外層部分9整體，由以ZnO為主要成分同時(shí)Co含量小于第1素體的第2素體所形成，但不限于此。外層部分9也可以具有一部分由上述第2素體形成的區(qū)域。
在上述制造方法中，雖然在第1未燒成片S1上形成2層電極層EL，但不限于此。也可以在第2未燒成片S2上形成另一個(gè)電極層EL。也可以在第2未燒成片S2上形成2層電極層EL，層積這些片S1、S2，使這些第2未燒成片S2夾持第1未燒成片S1。
以下，利用實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例所限定。
(實(shí)施例1)關(guān)于變阻器層(第1未燒成片)中使用的變阻器層材料，在純度99.9％的ZnO(97.725摩爾％)中，添加Pr(0.5摩爾％)、Co(1.5摩爾％)、Al(0.005摩爾％)、K(0.05摩爾％)、Cr(0.1摩爾％)、Ca(0.1摩爾％)和Si(0.02摩爾％)并進(jìn)行調(diào)制。關(guān)于外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料，在純度99.9％的ZnO(99.175摩爾％)中，添加Pr(0.5摩爾％)、Co(0.05摩爾％)、Al(0.005摩爾％)、K(0.05摩爾％)、Cr(0.1摩爾％)、Ca(0.1摩爾％)和Si(0.02摩爾％)并進(jìn)行調(diào)制。另外，與此同時(shí)進(jìn)行，通過混合由Pd粒子形成的金屬粉末、有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑，調(diào)制形成內(nèi)部電極用的導(dǎo)電性糊。
使用上述變阻器材料和導(dǎo)電性糊，按照?qǐng)D2所示的制造過程，制造1608型的積層型片狀變阻器。內(nèi)部電極形成重疊部分的面積取0.05mm2。
有關(guān)堿金屬的擴(kuò)散處理，將得到的積層體(燒結(jié)體)與作為堿金屬化合物的Li2CO3粉末(平均粒徑3μm)一起裝入密閉旋轉(zhuǎn)釜內(nèi)進(jìn)行混合，每1個(gè)積層體上附著1μg的Li2CO3粉末。向密閉旋轉(zhuǎn)釜內(nèi)投放的Li2CO3量，對(duì)每個(gè)積層體取0.01μg～10mg的范圍。熱處理溫度為900℃，熱處理時(shí)間為10分鐘。
(實(shí)施例2和3)除了將外層部分(第2未燒成片)所用的變阻器材料中的Co添加量設(shè)定為0.01摩爾％、零之外，其他和實(shí)施例1一樣，得到實(shí)施例2和3的積層型片狀變阻器。為了相對(duì)實(shí)施例1變更Co的添加量，在實(shí)施例2、3中調(diào)整ZnO的量，取ZnO和其他金屬原子的總量為100摩爾％。
(實(shí)施例4～7)除了將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料中的Pr添加量取為0.05摩爾％、0.01摩爾％、0.005摩爾％、零之外，其他和實(shí)施例1一樣，得到實(shí)施例4～7的積層型片狀變阻器。為了相對(duì)實(shí)施例1變更Pr添加量，在實(shí)施例4～7中調(diào)整ZnO的量，取ZnO和其他金屬原子的總量為100摩爾％。
(實(shí)施例8)除了將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料中的Co添加量和Pr添加量設(shè)定為零之外，其他和實(shí)施例1一樣，得到實(shí)施例8的積層型片狀變阻器。為了相對(duì)實(shí)施例1變更Co和Pr的添加量，在實(shí)施例8中調(diào)整ZnO的量，取ZnO和其他金屬原子的總量為100摩爾％。
(比較例1)除下述之外，其他和實(shí)施例1一樣，得到比較例1的積層型片狀變阻器。將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料中的Co添加量設(shè)定為1.5摩爾％。即，將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料和變阻器層(第1未燒成片)使用的變阻器材料取為相同。不附著Li2CO3粉末，即，不向積層體上擴(kuò)散Li。
(比較例2)除下述之外，其他和實(shí)施例1一樣，得到比較例2的積層型片狀變阻器。將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料中的Co添加量設(shè)定為1.5摩爾％，即，將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料和變阻器層(第1未燒成片)使用的變阻器材料取為相同。不附著Li2CO3粉末，即，不向積層體上擴(kuò)散Li。內(nèi)部電極形成重疊部分的面積設(shè)定為0.025mm2。
(比較例3)除了下述之外，其他和實(shí)施例1一樣，得到比較例3的積層型片狀變阻器。將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料中的Co添加量設(shè)定為1.5摩爾％。即，將外層部分(第2未燒成片)使用的變阻器材料和變阻器層(第1未燒成片)使用的變阻器材料取為相同。為了相對(duì)實(shí)施例1變更Co添加量，在比較例1～3中，調(diào)整ZnO的量，取ZnO和其他金屬原子的總量為100摩爾％。
使用得到的各個(gè)積層型片狀變阻器，分別測(cè)定變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極形成重疊區(qū)域的比介電常數(shù)εA、外層部分的比介電常數(shù)εB、非直線系數(shù)α，和靜電容量C、ESD耐量。計(jì)算出比介電常數(shù)εA和比介電常數(shù)εB之比(εA/εB)。結(jié)果示于圖4。
比介電常數(shù)εB的求法如下。首先，測(cè)定面積SB、與內(nèi)部電極的間距dB形成的外部電極，測(cè)定靜電容量CB。接著，由下式(2)求出比介電常數(shù)εB。
εB＝CB*dB/εo*SB(2)比介電常數(shù)εA的求法如下。首先，測(cè)定制作的積層型片狀變阻器的靜電容量C。并由下式(3)求出比介電常數(shù)εA。
εA＝(C-CB)*dA/εo*SA(3)dA內(nèi)部電極的間距SA內(nèi)部電極形成重疊部分的面積非直線系數(shù)α，表示在積層型片狀變阻器中流過的電流從1mA變化到10mA時(shí)，施加在積層型片狀變阻器電極間的電壓與電流的關(guān)系。非直線系數(shù)α由下式(4)求出。
α＝log(I10/I1)/log(V10/V1) (4)V10表示在積層型片狀變阻器中流過I10＝10mA電流時(shí)的變阻器電壓。V1表示在積層型片狀變阻器中流過I1＝1mA電流時(shí)的變阻器電壓。非直線系數(shù)α越大，變阻器特性越好。
靜電容量C是1MHz下的靜電容量，利用介電分析儀(PrecisionLCR Meter)(Hewlett Packard社制4284A)測(cè)定。在本實(shí)施例中，靜電容量C在2.0pF以下時(shí)，判斷積層型片狀變阻器的靜電容量相當(dāng)?shù)?，判定為“?○)”。將2.0pF以下作為判定基準(zhǔn)的理由，是因?yàn)槿舴e層型片狀變阻器的靜電容量在2.0pF以下時(shí)，可對(duì)應(yīng)于100MHz以上的高頻率。
ESD耐量是按照IEC(International Electrotechnical Commission)(國際電工技術(shù)委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-2中規(guī)定的靜電放電抗干擾性試驗(yàn)測(cè)定的。本實(shí)施例中，ESD耐量在8kV以上時(shí)，判斷ESD耐量充分，判定為“好(○)”。取8kV以上作為判定基準(zhǔn)的理由是因?yàn)闈M足IEC61000-4-2中的級(jí)別4。
實(shí)施例1～8的積層型片狀變阻器，靜電容量C在2.0pF以下，同時(shí)ESD耐量在8kV以上，與其相反，比較例1、3的積層型片狀變阻器，雖然ESD耐量在8kV以上，但靜電容量C卻大于2.0pF。另外，比較例1、3的積層型片狀變阻器，雖然靜電容量C在2.0pF以下，但ESD耐量卻低于8kV。從以上所述，可確認(rèn)本發(fā)明的有效性。
從本發(fā)明的詳細(xì)說明看出，本發(fā)明顯而易見地可作多種方式的變化。不能認(rèn)為這些變化超出了本發(fā)明的宗旨和范圍，并且這些對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚的修改都在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種積層型片狀變阻器，其特征是，包括積層體，所述積層體具有包括表現(xiàn)電壓非直線特性的變阻器層和以夾持該變阻器層配置的一對(duì)內(nèi)部電極的變阻器部分，和以夾持該變阻器部分配置的一對(duì)外層部分；和形成在所述積層體上，與所述一對(duì)內(nèi)部電極分別連接的一對(duì)外部電極，將所述外層部分的比介電常數(shù)設(shè)定成小于所述變阻器層中所述一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域的比介電常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的積層型片狀變阻器，其特征是，所述變阻器層中所述一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co的第1素體形成的區(qū)域，所述外層部分，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co并且該Co含量小于所述第1素體的第2素體形成的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的積層型片狀變阻器，其特征是，所述變阻器層中所述一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域，具有以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co和稀土類金屬的第1素體形成的區(qū)域，所述外層部分，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co和稀土類金屬，該Co含量和該稀土類金屬含量分別小于所述第1素體的第2素體形成的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的積層型片狀變阻器，其特征是，所述變阻器層中所述一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co的第1素體形成的區(qū)域，所述外層部分，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)不含Co的第2素體形成的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的積層型片狀變阻器，其特征是，所述變阻器層中所述一對(duì)內(nèi)部電極的重疊區(qū)域，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)含有Co和稀土類金屬的第1素體形成的區(qū)域，所述外層部分，具有由以ZnO為主要成分同時(shí)不含有Co和稀土類金屬的第2素體形成的區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種積層型片狀變阻器，其具有積層體和在該積層體上形成的一對(duì)外部電極。積層體，具有變阻器部分和以夾持該變阻器部分配置的一對(duì)外層部分。變阻器部分，包括表現(xiàn)電壓非直線特性的變阻器層和以夾持該變阻器層配置的一對(duì)內(nèi)部電極。一對(duì)外部電極與一對(duì)內(nèi)部電極分別連接。將外層部分的比介電常數(shù)設(shè)定成小于變阻器層中一對(duì)內(nèi)部電極重疊區(qū)域的比介電常數(shù)。
文檔編號(hào)H01C7/10GK1707703SQ20051007674
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者松岡大, 森合克成, 阿部毅彥, 石井浩一 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社