專(zhuān)利名稱(chēng)：可變電阻以及可變電阻的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變電阻以及可變電阻的制造方法。
背景技術(shù)：
作為可變電阻眾所周知具備由顯現(xiàn)電壓非線(xiàn)性特性的半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成的可變電阻素體、以?shī)A持可變電阻素體的一部分區(qū)域的形式被配置于可變電阻素體內(nèi)的多個(gè)內(nèi)部電極、被配置于可變電阻素體表面并且被連接于所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部電極的多個(gè)外部電極[例如參照日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)平1-295403號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)之為“專(zhuān)利文獻(xiàn)I”)]
發(fā)明內(nèi)容
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伴隨于近年來(lái)的數(shù)字信號(hào)的高速化以及通信速度的高速化，寄希望于對(duì)于信號(hào)的影響小的低靜電容量的可變電阻。本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠良好地維持電壓非線(xiàn)性特性，又能夠切實(shí)地實(shí)現(xiàn)低靜電容量化的可變電阻以及可變電阻的制造方法。本發(fā)明人等就能夠切實(shí)地實(shí)現(xiàn)低靜電容量化的可變電阻作了悉心的研究，其結(jié)果終于新發(fā)現(xiàn)了如以下所述的事實(shí)。對(duì)于可變電阻的靜電容量來(lái)說(shuō)不僅僅是被形成于內(nèi)部電極之間的靜電容量，而且還包含被形成于外部電極之間靜電容量。被形成于內(nèi)部電極之間的靜電容量，通過(guò)調(diào)整內(nèi)部電極之間的距離和重疊面積或者可變電阻素體的相對(duì)介電常數(shù)，從而就能夠達(dá)到降低的目的。然而，無(wú)論哪一個(gè)因素都會(huì)影響到作為可變電阻的電氣特性(ESD耐量以及電壓非線(xiàn)性特性等)，因而也就會(huì)擔(dān)憂(yōu)該電氣特性將發(fā)生劣化。因此，如果降低被形成于外部電極之間的靜電容量，則既能夠良好地維持了可變電阻的電氣特性又能夠?qū)崿F(xiàn)低靜電容量化。如果堿金屬擴(kuò)散到半導(dǎo)體陶瓷，則半導(dǎo)體陶瓷中的堿金屬所擴(kuò)散的區(qū)域其電導(dǎo)率降低(即電阻升高)且相對(duì)介電常數(shù)降低。因此，通過(guò)使可變電阻素體上的外部電極之間的區(qū)域包含堿金屬所擴(kuò)散的區(qū)域，從而可變電阻素體上的外部電極之間的區(qū)域的靜電容量變低，因而也就能夠?qū)崿F(xiàn)可變電阻的低靜電容量化。關(guān)于專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻是通過(guò)從可變電阻素體的表面使Li、Na以及K中的任意一種進(jìn)行熱擴(kuò)散，從而將高電阻區(qū)域(高電阻層)形成于可變電阻素體的表面。關(guān)于專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻是在從可變電阻素體的表面使Li、Na以及K中的至少一種進(jìn)行熱擴(kuò)散并形成高電阻區(qū)域之后，將外部電極形成于可變電阻素體的表面。為此，專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻被重新判明為存在著如以下所述的問(wèn)題點(diǎn)。外部電極是通過(guò)將導(dǎo)電性膏體賦予可變電阻素體的表面并進(jìn)行燒結(jié)來(lái)而形成的。導(dǎo)電性膏體一般是使用將玻璃成分(例如玻璃粉等)以及有機(jī)漆料混合于金屬粉末的膏體。玻璃成分與堿金屬的反應(yīng)性較高。在導(dǎo)電性膏體被燒結(jié)于可變電阻素體表面的時(shí)候，向可變電阻素體擴(kuò)散的堿金屬由于燒結(jié)時(shí)的熱而向?qū)щ娦愿囿w(夕卜部電極)側(cè)擴(kuò)散。擴(kuò)散的堿金屬可能會(huì)與包含于導(dǎo)電性膏體的玻璃發(fā)生反應(yīng)并被攝入到外部電極。
被擴(kuò)散到可變電阻素體的堿金屬如果混入到外部電極，則可變電阻素體上的與外部電極的界面近旁的區(qū)域中的堿金屬濃度降低。為此，可變電阻素體上的與外部電極的界面近旁的區(qū)域，其電阻低而其相對(duì)介電常數(shù)高。因此，關(guān)于專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻，其可變電阻的低靜電容量化受到了阻礙。專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻提高了在可變電阻素體表面上的外部電極之間的區(qū)域，即在可變電阻素體表面中從外部電極露出的部分的電阻，并防止了電鍍層的延伸，但并不能如本發(fā)明那樣實(shí)現(xiàn)低靜電容量化。根據(jù)所涉及的研究結(jié)果，本發(fā)明所涉及的可變電阻具備由顯現(xiàn)電壓非線(xiàn)性特性的半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成的可變電阻素體、以?shī)A持可變電阻素體的一部分區(qū)域的形式被配置于可變電阻素體內(nèi)的多個(gè)內(nèi)部電極、被配置于可變電阻素體表面并且被連接于所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部電極的多個(gè)外部電極；外部電極具有通過(guò)將含有堿金屬的導(dǎo)電性膏體賦予可變電阻素體的表面并進(jìn)行燒結(jié)而形成的燒結(jié)電極層，可變電阻素體具有高電阻區(qū)域，該高電阻區(qū)域通過(guò)使包含于導(dǎo)電性膏體中的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w的表面與燒結(jié)電極層的界面向可變電阻素體內(nèi)擴(kuò)散而形成。關(guān)于本發(fā)明所涉及的可變電阻，其可變電阻素體具有高電阻區(qū)域，該高電阻區(qū)域 通過(guò)使包含于導(dǎo)電性膏體中的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w的表面與燒結(jié)電極層的界面向可變電阻素體內(nèi)擴(kuò)散而形成。高電阻區(qū)域是以切實(shí)地被夾持于外部電極之間的形式進(jìn)行定位的。因此，可變電阻素體上的外部電極之間的區(qū)域的靜電容量變低，且能夠?qū)崿F(xiàn)可變電阻的低靜電容量化。堿金屬因?yàn)閺目勺冸娮杷伢w表面與燒結(jié)電極層的界面向可變電阻素體內(nèi)擴(kuò)散，所以不會(huì)擴(kuò)散至可變電阻中的被夾持于內(nèi)部電極的區(qū)域。因此，擴(kuò)散到可變電阻素體的堿金屬不會(huì)影響到可變電阻的電壓非線(xiàn)性特性。高電阻區(qū)域是通過(guò)包含于導(dǎo)電性膏體中的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w表面與燒結(jié)電極層的界面擴(kuò)散到可變電阻素體內(nèi)而被形成的。為此，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻那樣，被擴(kuò)散的堿金屬濃度不降低。在本發(fā)明中容易將高電阻區(qū)域的電阻調(diào)整至所希望的值。關(guān)于專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻，可變電阻素體表面上的外部電極之間的區(qū)域周邊的電阻被做得較高。然而，電阻高的區(qū)域因?yàn)樵谕獠侩姌O的相對(duì)方向上進(jìn)行延伸，所以對(duì)低靜電容量化的貢獻(xiàn)是極其貧乏的。堿金屬可以是Li、Na以及K中的至少一種。可變電阻素體可以含有作為主成分的ZnO。在此情況下，因?yàn)閴A金屬特別是Li、Na以及K擴(kuò)散到ZnO的結(jié)晶顆粒內(nèi)而形成受主，所以能夠良好地形成高電阻區(qū)域。本發(fā)明所涉及的可變電阻的制造方法是一種具備由顯現(xiàn)電壓非線(xiàn)性特性的半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成的可變電阻素體、以?shī)A持可變電阻素體的一部分區(qū)域的形式被配置于可變電阻素體內(nèi)的多個(gè)內(nèi)部電極、被配置于可變電阻素體表面并且被連接于所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部電極的多個(gè)外部電極的可變電阻制造方法；具備準(zhǔn)備配置有多個(gè)內(nèi)部電極的可變電阻素體的準(zhǔn)備工序、將多個(gè)外部電極形成于可變電阻素體表面的外部電極形成工序；在外部電極形成工序中，將含有堿金屬的導(dǎo)電性膏體賦予可變電阻素體的表面并進(jìn)行燒結(jié)從而形成燒結(jié)電極層，并且從可變電阻素體表面與燒結(jié)電極層的界面使包含于導(dǎo)電性膏體中的堿金屬擴(kuò)散到可變電阻素體內(nèi)從而形成高電阻區(qū)域。本發(fā)明所涉及的可變電阻的制造方法能夠在將導(dǎo)電性膏體賦予可變電阻素體表面并進(jìn)行燒結(jié)從而形成燒結(jié)電極層的時(shí)候，從可變電阻素體表面與燒結(jié)電極層的界面使包含于導(dǎo)電性膏體中的堿金屬擴(kuò)散到可變電阻素體內(nèi)從而形成高電阻區(qū)域。因此，如以上所述那樣能夠?qū)崿F(xiàn)可變電阻的低靜電容量化，并且擴(kuò)散到可變電阻素體的堿金屬不會(huì)影響到可變電阻的電壓非線(xiàn)性特性。另外，能夠容易地將高電阻區(qū)域的電阻調(diào)整到所希望的值。在上述外部電極形成工序之前，可以進(jìn)一步具備從可變電阻素體表面使堿金屬擴(kuò)散到可變電阻素體內(nèi)部的金屬擴(kuò)散工序。在此情況下，因?yàn)樵诳勺冸娮杷伢w表面上的從外部電極露出的區(qū)域，也能夠沿著該區(qū)域形成高電阻區(qū)域，所以能夠切實(shí)地實(shí)現(xiàn)可變電阻素體表面整體的高電阻化。本發(fā)明通過(guò)以下給出的詳細(xì)說(shuō)明和參照附圖將會(huì)變得更加清楚，但是，這些說(shuō)明和附圖僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明而舉出的例子，不能被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限定。以下給出的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)更加清楚地表述本發(fā)明的應(yīng)用范圍。但是，這些詳細(xì)說(shuō)明和特殊實(shí)例、以及優(yōu)選實(shí)施方案，只是為了舉例說(shuō)明而舉出的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然能 夠理解本發(fā)明的各種變化和修改都在本發(fā)明的宗旨和范圍內(nèi)。


圖I是表示本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻的立體圖。圖2是說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖3是包含于本實(shí)施方式所涉及的層疊可變電阻中的可變電阻素體的分解立體圖。圖4是為了說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻制造過(guò)程的流程圖。圖5是為了說(shuō)明堿金屬擴(kuò)散的模式圖。圖6是為了說(shuō)明堿金屬擴(kuò)散的模式圖。圖7是說(shuō)明本實(shí)施方式的變形例所涉及的層疊芯片可變電阻的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖8是為了說(shuō)明堿金屬擴(kuò)散的模式圖。
具體實(shí)施例方式以下是參照附圖并就本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。還有，在說(shuō)明過(guò)程中將相同符號(hào)標(biāo)注于相同要素或者具有相同功能的要素，并省略重復(fù)的說(shuō)明。首先，參照?qǐng)D廣3并就本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻I的構(gòu)成作如下說(shuō)明。圖I是表示本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻的立體圖。圖2是說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖3是包含于本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電組中的可變電阻素體的分解立體圖。在實(shí)施方式中作為可變電阻是以層疊芯片可變電阻I為例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。層疊芯片可變電阻I如圖I以及圖2所示具備可變電阻素體3、被配置于可變電阻素體3的表面的多個(gè)外部電極(在本實(shí)施方式中為一對(duì)外部電極)4，5?？勺冸娮杷伢w3呈長(zhǎng)方體形狀，例如長(zhǎng)度被設(shè)定為O. 6mm,寬度被設(shè)定為O. 3mm,高度被設(shè)定為O. 3mm。本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻I為所謂0603型層疊芯片可變電阻。層疊芯片可變電阻I的尺寸并不限定于以上所述尺寸，例如也可以是1001尺寸的層疊芯片可變電阻?？勺冸娮?如圖3所示是作為具有電壓非線(xiàn)性特性(以下稱(chēng)之為“可變電阻特性”)的多層可變電阻層11被層疊的層疊體而構(gòu)成的。在實(shí)際的層疊芯片可變電阻I中，多層可變電阻11是以相互邊界不能夠被視覺(jué)識(shí)別的程度被一體化。可變電阻素體3是用半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成的陶瓷層被層疊多層而構(gòu)成的陶瓷素體。為陶瓷層的可變電阻層11 (可變電阻素體3)含有作為主成分的ZnO (氧化鋅)，并且含有作為副成分的Co、稀土類(lèi)金屬元素、IIIb族元素(B、Al、Ga、In)、Si、Cr、Mo、堿金屬元素(K、Rb、Cs)以及堿土類(lèi)金屬元素(Mg、Ca、Sr、Ba)等金屬單體或者這些金屬的氧化物。在本實(shí)施方式中，可變電阻層11含有作為副成分的Co、Pr、Cr、Ca、K、Si以及Al。Co是將受主能級(jí)形成于ZnO的晶界并且作為顯現(xiàn)可變電阻特性的物質(zhì)而起作用的。希土類(lèi)金屬元素(例如Pr等)也是為了顯現(xiàn)可變電阻特性的材料。可變電阻層11中的ZnO的含量并沒(méi)有特別的限定，但是在將構(gòu)成可變電阻層11的全體材料作為100質(zhì)量％的情況下通常為99. 8 69. O質(zhì)量％。外部電極4，5被配置于可變電阻素體3的端部，并且是以覆蓋可變電阻素體3的 兩端面的形式進(jìn)行配置的。一對(duì)外部電極4，5分別具有第一電極層4a，5a以及第二電極層4b, 5bο第一電極層4a, 5a是被形成于可變電阻素體3的表面上。第一電極層4a, 5a如后面所述的那樣是通過(guò)將導(dǎo)電性膏體賦予可變電阻3的表面并進(jìn)行燒結(jié)而形成的。S卩，第一電極層4a，5a是燒結(jié)電極層。在導(dǎo)電性膏體中是使用將玻璃成分、堿金屬、有機(jī)粘合劑以及有機(jī)溶劑混合于金屬粉末(Ag粒子或者Ag-Pd合金粒子等)的混合物。第二電極層4b, 5b是由電鍍法而被形成于第一電極4a, 5a上。在本實(shí)施方式中，第二電極層4b，5b包含由電鍍Ni而被形成于第一電極4a，5a上的Ni鍍層、由電鍍Sn而被形成于該Ni鍍層上的Sn鍍層。第二電極層4b，5b被形成的主要目的在于在由回流焊而將層疊芯片可變電阻I安裝于外部基板等的時(shí)候，提高耐焊錫熔蝕性以及焊接性。第二電極層4b，5b只要能夠達(dá)到提高耐焊錫熔蝕性以及焊接性的目的，并不一定限于上述材料的組合。電鍍層并不一定要限定于2層構(gòu)造，例如也可以具有I層或者3層以上的構(gòu)造。層疊芯片可變電阻I如圖2以及圖3所示，在可變電阻素體3內(nèi)具備多個(gè)內(nèi)部電極(在本實(shí)施方式中為一對(duì)內(nèi)部電極)21，23。多個(gè)內(nèi)部電極21，23是以在可變電阻層11的層疊方向上夾持可變電阻素體3 (可變電阻層11)的一部分區(qū)域的形式進(jìn)行交替配置。內(nèi)部電極21，23作為層疊型電子元件的內(nèi)部電極是由通常所使用的導(dǎo)電性材料(例如Ag或者Ag-Pd合金等)所構(gòu)成。內(nèi)部電極21，23是作為含有上述導(dǎo)電性材料的導(dǎo)電性膏體的燒結(jié)體進(jìn)行構(gòu)成的。內(nèi)部電極21在露出于可變電阻素體3的表面的端部與外部電極4 (第一電極層4a)相連接。內(nèi)部電極23在露出于可變電阻素體3的表面的端部與外部電極5 (第一電極層5a)相連接。接著，參照?qǐng)D4并就具有上述結(jié)構(gòu)的層疊芯片可變電阻I的制造過(guò)程作如下說(shuō)明。圖4是為了說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的層疊芯片可變電阻制造過(guò)程的流程圖。圖5是為了說(shuō)明堿金屬向可變電阻素體擴(kuò)散的狀態(tài)的模式圖。在圖5中，堿金屬所存在的情況是由點(diǎn)陰影進(jìn)行顯示的，點(diǎn)的密度越高則表示堿金屬濃度越高。另外，在圖5中可變電阻素體3內(nèi)的標(biāo)注了點(diǎn)陰影的區(qū)域是表示堿金屬發(fā)生擴(kuò)散的區(qū)域，該區(qū)域是為了說(shuō)明而示意性地進(jìn)行表示的區(qū)域，與實(shí)際上在可變電阻素體內(nèi)的堿金屬進(jìn)行擴(kuò)散的區(qū)域并不一定相一致。
首先，在以成為規(guī)定比例的形式分別稱(chēng)取構(gòu)成可變電阻層11的主要成分ZnOjPPr、Co、Cr、Ca、Si、K以及Al的金屬或者氧化物等微量添加物之后，混合各成分并調(diào)整可變電阻材料(S101)。之后，將有機(jī)粘合劑、有機(jī)溶劑、有機(jī)增塑劑等添加于該可變電阻材料中，使用球磨機(jī)等來(lái)實(shí)行20小時(shí)左右的混合·粉碎，從而獲得漿料。在由刮刀法等公知的方法將所獲得的漿料涂布于例如由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯構(gòu)成的薄膜上之后，使之干燥并形成厚度為30μπι左右的膜。從薄膜上剝離以上述方法制得的膜從而制作出坯料薄片(S103)。接著，將多個(gè)(對(duì)應(yīng)于后面所述的分割芯片數(shù))對(duì)應(yīng)于內(nèi)部電極21，23的電極部分形成于坯料薄片上(S105)。對(duì)應(yīng)于內(nèi)部電極21，23的電極部分是通過(guò)由絲網(wǎng)印刷等印刷法印刷混合了作為上述導(dǎo)電性材料的金屬粉末、有機(jī)粘合劑以及有機(jī)溶劑的導(dǎo)電性膏體，并對(duì)其實(shí)施干燥而形成的。接著，以規(guī)定順序重疊形成有電極部分的還料薄片、未形成有電極部分的還料薄 片，從而形成薄片層疊體(S107)。以芯片為單位切斷如此制得的薄片層疊體，從而獲得被分割的多個(gè)坯料芯片(S109)。接著，對(duì)該坯料芯片實(shí)施脫粘合劑處理以及燒成處理，從而獲得燒結(jié)體(可變電阻素體3) (Slll)0由以上的工序準(zhǔn)備了可變電阻素體3 (準(zhǔn)備工序)。在脫粘合劑處理過(guò)程中，例如以25(T450°C的溫度對(duì)坯料芯片實(shí)施10分鐘小時(shí)左右的加熱處理。在燒成處理過(guò)程中，例如以110(Tl35(rC的溫度對(duì)坯料芯片實(shí)施10分鐘I小時(shí)左右進(jìn)行燒成。通過(guò)該燒成，坯料薄片成為可變電阻層11，電極部分成為所對(duì)應(yīng)的各個(gè)內(nèi)部電極21，23。接著，如圖5 Ca)所示從可變電阻素體3的表面使堿金屬(例如Li、Na或者K等)擴(kuò)散到可變電阻素體3的內(nèi)部(S113 :堿金屬擴(kuò)散工序)。在此，首先將堿金屬化合物附著于可變電阻素體3的表面。對(duì)于堿金屬化合物的附著，可以使用密閉旋轉(zhuǎn)壺。作為堿金屬化合物并沒(méi)有特別的限定，可以使用通過(guò)熱處理堿金屬能夠從可變電阻素體3的表面擴(kuò)散至規(guī)定深度的化合物，即堿金屬的氧化物、氫氧化物、氯化物、硝酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽或者草酸鹽等。接著，在電爐中以規(guī)定的溫度以及時(shí)間對(duì)附著有該堿金屬化合物的可變電阻素體3實(shí)施熱處理。其結(jié)果為來(lái)自堿金屬化合物的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w3的表面進(jìn)行熱擴(kuò)散。優(yōu)選的熱處理溫度為70(Ti00(rc。熱處理氣氛為大氣。熱處理時(shí)間(保持時(shí)間)優(yōu)選為 ο分鐘I小時(shí)。接著，將外部電極4，5形成于可變電阻素體3的表面(外部電極形成工序)。首先，如圖5 (b)以及(C)所不將外部電極4，5 (第一電極層4a, 5a)用的導(dǎo)電性膏體CPl賦予可變電阻素體3的表面(S115 :燒結(jié)電極層形成工序)并進(jìn)行燒結(jié)。由此，形成作為燒結(jié)電極層的第一電極層4a，5a。在此，在可變電阻素體3的兩端部，以分別接觸內(nèi)部電極21，23的形式，賦予導(dǎo)電性膏體CPl并使之干燥。之后，以規(guī)定溫度(例如65(T950°C)實(shí)施熱處理，并將導(dǎo)電性膏體CPl燒結(jié)于可變電阻素體3。熱處理時(shí)間(保持時(shí)間)優(yōu)選為10分鐘小時(shí)。對(duì)于外部電極4，5用的導(dǎo)電性膏體CPl來(lái)說(shuō)，使用如以上所述將玻璃成分、堿金屬、有機(jī)粘合劑以及有機(jī)溶劑混合于金屬粉末的混合物。對(duì)于金屬粉末，可以使用將Ag-Pd合金粒子或者Ag粒子作為主成分的金屬粉末。
玻璃成分例如可以使用將B2O3-SiO-ZnO類(lèi)玻璃等作為主成分的玻璃粉。導(dǎo)電性膏體中的玻璃成分的含量在將導(dǎo)電性膏體全體作為100質(zhì)量％的情況下，例如為2 8質(zhì)量％左右。導(dǎo)電性膏體中的金屬粉末的含量在將導(dǎo)電性膏體全體作為100質(zhì)量％的情況下，例如為6(Γ80質(zhì)量％左右。堿金屬優(yōu)選為L(zhǎng)i、Na以及K中至少一種。而且，堿金屬與S113相同地，以堿金屬化合物的狀態(tài)被包含于導(dǎo)電性膏體中。作為堿金屬化合物可以使用堿金屬的氧化物、氫氧化物、氯化物、硝酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽或者草酸鹽等。例如，如果是Li，則使導(dǎo)電性膏體含有Li2C03。導(dǎo)電性膏體中的堿金屬化合物的含量在將導(dǎo)電性膏體全體作為100質(zhì)量％的情況下，例如為3 15質(zhì)量％左右。在本實(shí)施方式中，在堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w3的表面擴(kuò)散到可變電阻素體3的內(nèi) 部之后將含有金屬粉末、玻璃成分、堿金屬以及有機(jī)漆料(有機(jī)粘合劑以及有機(jī)溶劑)的導(dǎo)電性膏體CPl賦予可變電阻素體3并進(jìn)行燒結(jié)。由此就形成了第一電極層4a，5a。在將導(dǎo)電性膏體CPl燒結(jié)于可變電阻素體3的時(shí)候,包含于導(dǎo)電性膏體CPl的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w3表面與第一電極層4a，5a的界面向可變電阻素體3內(nèi)熱擴(kuò)散。此時(shí)，已經(jīng)擴(kuò)散到可變電阻素體3的內(nèi)部的堿金屬因?yàn)閷?dǎo)電性膏體CPl含有堿金屬，所以向?qū)щ娦愿囿wCPl (第一電極層4a，5a)擴(kuò)散被抑制。包含于導(dǎo)電性膏體CPl的堿金屬的一部分與包含于導(dǎo)電性膏體CPl的玻璃成分發(fā)生反應(yīng)并殘存于第一電極層4a, 5a內(nèi)。如以上所述，在可變電阻素體3上如圖5 (C)所示形成有高電阻區(qū)域31，該高電阻區(qū)域31通過(guò)包含于第一電極層4a，5a用的導(dǎo)電性膏體CPl的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w3的表面與第一電極層4a，5a的界面向可變電阻素體3內(nèi)擴(kuò)散而形成。高電阻區(qū)域31位于可變電阻素體3的端部，主要是沿著可變電阻素體3與第一電極層4a，5a的界面被形成于可變電阻素體3內(nèi)。高電阻區(qū)域31在第一電極層4a與第一電極層5a的相對(duì)方向上位于第一電極層4a與第一電極層5a之間。在本實(shí)施方式中，高電阻區(qū)域31也包含在堿金屬擴(kuò)散工序SI 13中被擴(kuò)散的堿金屬。高電阻區(qū)域31中，除了在堿金屬擴(kuò)散工序S113中被擴(kuò)散的堿金屬之外，在燒結(jié)電極層形成工序S115中堿金屬被擴(kuò)散。為此，如圖5 (c)所示高電阻區(qū)域31的厚度大于，主要沿著可變電阻素體3表面上的第一電極層4a，5a之間的區(qū)域被形成于可變電阻素體3內(nèi)的高電阻區(qū)域33的厚度。高電阻區(qū)域33主要是由在堿金屬擴(kuò)散工序S113中被擴(kuò)散的堿金屬所形成。再參照?qǐng)D4。接著，將Ni鍍層以及Sn鍍層按順序?qū)盈B于外部電極4，5的第一電極4a，5a上，從而形成第二電極層4b，5b (S117 :電鍍電極層形成工序)。這樣便可制得層疊芯片可變電阻I。Ni電鍍可以由使用鍍Ni槽(例如瓦茲鍍鎳槽)的滾筒電鍍法來(lái)實(shí)行。Sn電鍍可以由使用鍍Sn槽(例如中性鍍Sn槽)的滾筒電鍍法來(lái)實(shí)行。如以上所述在本實(shí)施方式中，可變電阻素體3具有高電阻區(qū)域31，該高電阻區(qū)域31通過(guò)包含于外部電極4，5 (第一電極層4a, 5a)用的導(dǎo)電性骨體中的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w3的表面與第一電極層4a，5a的界面擴(kuò)散到可變電阻素體3內(nèi)而形成。即，在將導(dǎo)電性膏體賦予并燒結(jié)于可變電阻素體3表面從而形成第一電極層4a，5a的時(shí)候，從可變電阻素體3的表面與第一電極層4a，5a的界面使包含于導(dǎo)電性膏體中的堿金屬擴(kuò)散到可變電阻素體3內(nèi)，從而形成高電阻區(qū)域31。為此，高電阻區(qū)域31以切實(shí)地被夾持于外部電極4，5之間的形式進(jìn)行定位。其結(jié)果可變電阻素體3上的外部電極4，5之間的區(qū)域的靜電容量變低，因而就能夠?qū)崿F(xiàn)層疊芯片可變電阻I的低靜電容量化。堿金屬含量越高則被擴(kuò)散的堿金屬的濃度也就越高，并且顯示出層疊芯片可變電阻I的靜電容量發(fā)生降低的傾向。含有堿金屬的導(dǎo)電性膏體的加熱溫度(燒結(jié)溫度)越高，則被擴(kuò)散的堿金屬的濃度也就越高，并且顯示出層疊芯片可變電阻I的靜電容量發(fā)生降低的傾向。堿金屬因?yàn)閺目勺冸娮杷伢w3的表面與第一電極層4a，5a的界面擴(kuò)散到可變電阻素體3內(nèi)，所以不會(huì)擴(kuò)散至可變電阻素體3中的被夾持于內(nèi)部電極21，23的區(qū)域。因此，擴(kuò)散到可變電阻素體3的堿金屬不會(huì)影響到層疊芯片可變電阻I的電壓非線(xiàn)性特性。高電阻區(qū)域31是通過(guò)包含于上述導(dǎo)電性膏體中的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w3的表面與第一電極層4a，5a的界面擴(kuò)散到可變電阻素體3內(nèi)而形成的。為此，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻那樣，不會(huì)降低被擴(kuò)散的堿金屬濃度，并且高電阻區(qū)域31的電阻能夠容易 地被調(diào)整到所希望的值。專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻如圖6 (a) (c)所示形成有燒結(jié)電極層104，105。即，在堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w103表面擴(kuò)散到可變電阻素體103的內(nèi)部之后，含有金屬粉末、玻璃成分以及有機(jī)漆料的導(dǎo)電性膏體CP2被賦予可變電阻素體103并被燒結(jié)。在導(dǎo)電性膏體CP2被燒結(jié)于可變電阻素體103的時(shí)候，擴(kuò)散到可變電阻素體103的堿金屬由于燒結(jié)時(shí)的熱而可能會(huì)向?qū)щ娦愿囿wCP2 (燒結(jié)電極層104，105)側(cè)擴(kuò)散。擴(kuò)散到導(dǎo)電性膏體CP2(燒結(jié)電極層104，105)側(cè)的堿金屬與包含于導(dǎo)電性膏體CP2中的玻璃成分發(fā)生反應(yīng)并被混入到燒結(jié)電極層104，105內(nèi)。在圖6中與圖5相同，堿金屬所存在的情況是由點(diǎn)陰影進(jìn)行表示的，點(diǎn)的密度越高則表示堿金屬的濃度越高。在圖6中，標(biāo)注了在可變電阻素體103內(nèi)的點(diǎn)陰影的區(qū)域是表示堿金屬發(fā)生擴(kuò)散的區(qū)域，該區(qū)域是為了便于說(shuō)明而示意性地進(jìn)行表示的區(qū)域，與實(shí)際的在可變電阻素體內(nèi)的堿金屬進(jìn)行擴(kuò)散的區(qū)域并不一定相一致。擴(kuò)散到可變電阻素體103的堿金屬如果被混入到燒結(jié)電極層104，105，則可變電阻素體103中的在與燒結(jié)電極層104，105的界面近旁的區(qū)域107中的堿金屬濃度降低。因此，區(qū)域107其電阻變低且其相對(duì)介電常數(shù)變高。其結(jié)果為專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的可變電阻其可變電阻的低靜電容量化被阻礙。可變電阻素體3含有作為主成分的ZnO。堿金屬特別是Li、Na以及K因?yàn)閿U(kuò)散到ZnO的結(jié)晶粒子內(nèi)而形成受體，所以能夠良好地形成高電阻區(qū)域31。再有，Li離子半徑比較小，在ZnO的結(jié)晶粒子內(nèi)容易發(fā)生固溶且擴(kuò)散速度也快。在本實(shí)施方式中，在形成外部電極4，5 (第一電極層4a, 5a)之前,從可變電阻素體3的表面使堿金屬擴(kuò)散到可變電阻素體3的內(nèi)部。由此，在可變電阻素體3表面上的從外部電極4，5露出的區(qū)域也會(huì)沿著該區(qū)域形成高電阻區(qū)域。其結(jié)果也就能夠切實(shí)地實(shí)現(xiàn)可變電阻素體3全體表面的高電阻化。以上已就本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式作了說(shuō)明，但是本發(fā)明并不一定限定于上述實(shí)施方式，只要是在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)各種各樣的變更都是可能的。多個(gè)內(nèi)部電極21，23是以在可變電阻層11的層疊方向上夾持可變電阻素體3(可變電阻層11)的一部分區(qū)域的形式進(jìn)行交替配置，但是并不限定于此。例如，如圖7所示多個(gè)內(nèi)部電極21，23也可以是以在交叉于可變電阻層11的層疊方向的方向(例如垂直的方向)上夾持可變電阻素體3的一部分區(qū)域的形式進(jìn)行配置。堿金屬擴(kuò)散工序S113也可以被省略。即使是在被省略的情況下，如圖8 (a)以及(b)所不也能夠通過(guò)包 含于第一電極層4a, 5a用的導(dǎo)電性骨體CPl中的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w3的表面與第一電極層4a，5a的界面擴(kuò)散到可變電阻素體3內(nèi)，從而良好地形成高電阻區(qū)域31。在圖8中，堿金屬所存在的情況也是由點(diǎn)陰影進(jìn)行表示的，點(diǎn)的密度越高則表示堿金屬的濃度也就越高。另外，在圖8中標(biāo)注了可變電阻素體3內(nèi)的點(diǎn)陰影的區(qū)域是表示堿金屬進(jìn)行擴(kuò)散的區(qū)域，該區(qū)域是為了便于說(shuō)明而示意性地進(jìn)行表示的區(qū)域，與實(shí)際的在可變電阻素體內(nèi)的堿金屬進(jìn)行擴(kuò)散的區(qū)域并不一定相一致。堿金屬擴(kuò)散工序SI 13被省略的情況下的高電阻區(qū)域31的厚度與堿金屬擴(kuò)散工序S113存在的情況下的高電阻區(qū)域31的厚度相比較，相對(duì)較薄。即使是在堿金屬擴(kuò)散工序SI 13被省略的情況下，也能夠通過(guò)調(diào)整包含于第一電極層4a，5a用的導(dǎo)電性膏體CPl中的堿金屬濃度，從而遍及可變電阻素體3的整個(gè)表面良好地形成高電阻區(qū)域31。從本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明可知，本發(fā)明可作多種方式的變化。這些變化不能被視為超出了本發(fā)明的宗旨和范圍，并且，這些對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很顯然的修改都被包含在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可變電阻，其特征在于 具備 可變電阻素體，由顯現(xiàn)電壓非線(xiàn)性特性的半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成； 多個(gè)內(nèi)部電極，以?shī)A持所述可變電阻素體的一部分區(qū)域的形式被配置于所述可變電阻素體內(nèi)；以及 多個(gè)外部電極，被配置于所述可變電阻素體的表面并且被連接于所對(duì)應(yīng)的所述內(nèi)部電極， 所述外部電極具有通過(guò)將含有堿金屬的導(dǎo)電性膏體賦予所述可變電阻素體的所述表面并進(jìn)行燒結(jié)而形成的燒結(jié)電極層，所述可變電阻素體具有高電阻區(qū)域，該高電阻區(qū)域通過(guò)包含于所述導(dǎo)電性膏體中的堿金屬?gòu)乃隹勺冸娮杷伢w的表面與所述燒結(jié)電極層的界面向所述可變電阻素體內(nèi)擴(kuò)散而形成。
2.如權(quán)利要求I所述的可變電阻，其特征在于 所述堿金屬是Li、Na以及K中的至少一種。
3.如權(quán)利要求I或者2所述的可變電阻，其特征在于 所述可變電阻素體含有作為主成分的ZnO。
4.一種可變電阻的制造方法，其特征在于 所述可變電阻具備由顯現(xiàn)電壓非線(xiàn)性特性的半導(dǎo)體陶瓷構(gòu)成的可變電阻素體、以?shī)A持所述可變電阻素體的一部分區(qū)域的形式被配置于所述可變電阻素體內(nèi)的多個(gè)內(nèi)部電極、被配置于所述可變電阻素體的表面并且被連接于所對(duì)應(yīng)的所述內(nèi)部電極的多個(gè)外部電極，所述制造方法具備 準(zhǔn)備配置有所述多個(gè)內(nèi)部電極的所述可變電阻素體的準(zhǔn)備工序；以及 將所述多個(gè)外部電極形成于所述可變電阻素體的表面的外部電極形成工序， 在所述外部電極形成工序中，將含有堿金屬的導(dǎo)電性膏體賦予所述可變電阻素體的所述表面并進(jìn)行燒結(jié)，從而形成燒結(jié)電極層，并且使包含于所述導(dǎo)電性膏體中的堿金屬?gòu)乃隹勺冸娮杷伢w的表面與所述燒結(jié)電極層的界面擴(kuò)散到所述可變電阻素體內(nèi)，從而形成高電阻區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的可變電阻的制造方法，其特征在于 所述堿金屬是Li、Na以及K中的至少一種。
6.如權(quán)利要求4或者5所述的可變電阻的制造方法，其特征在于 所述可變電阻素體含有作為主成分的ZnO。
7.如權(quán)利要求4飛中任意一項(xiàng)所述的可變電阻的制造方法，其特征在于 在所述外部電極形成工序之前進(jìn)一步具備使堿金屬?gòu)乃隹勺冸娮杷伢w的表面擴(kuò)散到所述可變電阻素體的內(nèi)部的金屬擴(kuò)散工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及的可變電阻具備可變電阻素體、以?shī)A持可變電阻素體的一部分區(qū)域的形式被配置于可變電阻素體內(nèi)的多個(gè)內(nèi)部電極、被配置于可變電阻素體表面并且被連接于所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部電極的多個(gè)外部電極。外部電極具有通過(guò)將含有堿金屬的導(dǎo)電性膏體賦予可變電阻素體的表面并進(jìn)行燒結(jié)而形成的燒結(jié)電極層?？勺冸娮杷伢w具有高電阻區(qū)域，該高電阻區(qū)域通過(guò)包含于導(dǎo)電性膏體中的堿金屬?gòu)目勺冸娮杷伢w的表面與燒結(jié)電極的界面向可變電阻素體內(nèi)擴(kuò)散而形成。
文檔編號(hào)H01C7/10GK102890990SQ201210253250
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者田中均, 森合克成, 伊丹崇裕 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社