层叠压敏电阻的制作方法

1.本发明涉及在各种电子设备中使用的层叠压敏电阻。


背景技术：

2.近年来，在家电产品、车载材料中不断推进小型化，作为其部件的压敏电阻也被要求小型化。因此，提出了将压敏电阻层和内部电极层叠而成的层叠压敏电阻。需要说明的是，作为与本技术的发明相关的现有技术文献信息，作为例子，已知有专利文献1。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2007
‑
43133号公报


技术实现要素：

6.然而，在内部电极中使用ag的情况下，通过内部电极中的ag的扩散，zno中的自由电子被获取。因此，zno的电阻率增加，大电流区域的限制电压上升，从而作为压敏电阻的功能降低。
7.针对该问题，本发明的目的在于提供一种抑制了zno系层叠压敏电阻中的烧结时的ag扩散的层叠压敏电阻。
8.为了解决上述课题，本发明的层叠压敏电阻在以zno为主成分的陶瓷层设置有至少一对内部电极。内部电极由以ag为主成分，包含从pt、au中选择的1种以上的金属形成。将pt和au的总重量相对于构成内部电极的金属的重量之比设为2wt％以上且30wt％以下。
9.通过如上那样构成，对于内部电极中的ag的离子化所引起的向陶瓷的扩散，添加标准还原电位高的pt或au，从而ag离子被还原而恢复成金属。因此，能够提供防止ag在陶瓷中扩散、限制电压比优异的层叠压敏电阻。
附图说明
10.图1是本发明的一个实施方式中的层叠压敏电阻的截面图。
具体实施方式
11.以下，参照附图对本发明的一个实施方式中的层叠压敏电阻进行说明。
12.图1是本发明的一个实施方式中的层叠压敏电阻11的截面图，是将以zno为主成分的压敏电阻层12和以ag为主成分的内部电极13交替层叠而成的。这些内部电极13交替地被引出到层叠压敏电阻11的两端部，在该两端部分别与外部电极14电连接。压敏电阻层12以zno为主成分，作为副成分包含bi2o3、co3o4、mno2、sb2o3等。另外，内部电极13是将ag为95wt％、au为5wt％的合金粒子烧结而成的。需要说明的是，这里，wt％是指重量％。即，ag为95wt％、au为5wt％的合金粒子是指以重量比计ag为95％、au为5％的合金粒子。
13.内部电极13中的ag在烧成时氧化(离子化)，扩散到被内部电极13夹持的以zno为
主体的陶瓷中。由此，扩散的ag通过与陶瓷晶格间中的zn置换而夺取zno中的自由电子，zno的电阻率上升。因此，作为压敏电阻的主要功能即施加异常电流时的限制电压上升，异常电流的吸收功能降低。
14.与此相对，在本实施方式中，将标准还原电位比ag高的au添加到内部电极13中。标准还原电位越低(负电位)则越作为氧化材料发挥作用，越高(正电位)则越作为还原剂发挥作用。因此，对于内部电极13中的ag的离子化引起的向压敏电阻层12的扩散，通过添加标准还原电位高的上述金属，从而ag离子被还原，恢复成金属，因此防止压敏电阻层12中的ag的扩散。其结果是，能够提供限制电压比低的层叠压敏电阻。
15.需要说明的是，代替au而添加与au同样地标准还原电位比ag高的pt，也能够得到同样的效果。添加的au或pt对ag起作用，因此其效果由相对于ag的添加量决定。因此，优选将pt和au的总重量相对于构成内部电极13的金属的之比设为2wt％以上且30wt％以下。如果pt和au的总重量之比低于2wt％，则无法得到充分的效果。有pt和au的总重量之比变大而防止扩散的效果变大的趋势。但是，即使pt和au的总重量之比超过30wt％，改善效果也不会变得那么大，相对于ag而言，pt或au成本变高，因此优选设为2wt％以上且30wt％以下。
16.另外，与pt相比，au的标准还原电位高，因此au更容易得到该防止扩散的效果。因此，在使用能够在低温下烧结的陶瓷材料的情况下，优选使用au。pt与au相比熔点高，因此在烧结温度变高的情况下优选使用pt。在使用pt的情况下，更优选将pt的重量相对于ag的重量设为5％以上。
17.并且，在上述实施方式中，作为内部电极13，使用了在ag中添加了au的合金，但也可以使用银钯的合金来代替ag，并使用在其中添加了au或pt的合金。在该情况下，通过将pt和au的总重量相对于构成内部电极13的金属的重量之比设为2wt％以上且30wt％以下，也能够得到同样的效果。
18.另外，在上述实施方式中，作为内部电极13，使用了在ag中添加了au的合金，但也可以通过使用ag或以ag为主成分的金属的表面被au或pt覆盖的金属粒子来制作金属糊剂，使其烧结来形成内部电极13。由于ag从金属粒子的表面向压敏电阻层12扩散，所以通过用au或pt覆盖各个粒子的表面，能够进一步提高防止扩散的效果。对于ag或以ag为主成分的金属而言，在烧结时，au或pt从其表面扩散，因此在烧结后，金属粒子的表面部分的pt和au的浓度比金属粒子的中心部分的pt和au的浓度高。这样，能够得到限制电压比优异的层叠压敏电阻。
19.表1是对ag添加au或pt而构成内部电极13时的实验结果。
20.[表1]
[0021][0022]
资料编号1是比较例，在任一情况下都得到了限制电压比小于比较例的层叠压敏电阻。
[0023]
在此，关于压敏电阻电压，对一对外部电极连接直流恒压电源，测定了流过1ma的电流时的电压值(v
1ma
)。关于限制电压，测定了施加峰值为1a的8/20μs标准波形的脉冲电流时的一对外部电极端子间电压峰值(v
1a
)。限制电压比是将施加峰值为1a的8/20μs标准波形的脉冲电流时的v
1a
除以流过1ma的电流时的电压值而得到的值，用于比较评价不同的压敏电阻电压下的限制电压。该限制电压比越接近于1越优选。
[0024]
根据上述结果可知，内部电极13所含的金属中，标准还原电位越高的金属，对限制电压的降低(限制电压比的降低)带来越大的影响。pt、au相对于ag的比例越高，其效果越大。另外可知，与ag和添加金属的合金粉相比，用添加金属被覆ag粉时，ag向陶瓷中的扩散变小，效果更大。然而，过度添加的情况下，pt、au的价格相对于ag非常高，因此，作为pt或au的添加量，优选为30wt％以下。
[0025]
接下来，对本发明的一个实施方式中的层叠压敏电阻的制造方法进行说明。
[0026]
首先，将包含作为主成分的zno和bi2o3、co3o4、mno2、sb2o3等添加物的压敏电阻材料混合粉碎。然后，将混合粉碎后的压敏电阻材料与作为有机粘结剂的聚乙烯醇缩丁醛树脂、作为溶剂的正乙酸丁酯、作为增塑剂的邻苯二甲酸苄基丁酯等混合，得到浆料。然后，通过刮板法将该浆料等成形，制作成为压敏电阻层的陶瓷片。
[0027]
另一方面，将作为导电性金属粉末的ag的粒子表面被au覆盖的金属粉末与作为有机粘结剂的聚乙烯醇缩丁醛树脂、作为溶剂的正乙酸丁酯、作为增塑剂的苯二甲酸苄基丁酯等混合。然后，使用辊磨机等进行混炼，制作用于形成内部电极13的金属糊剂。
[0028]
作为用au覆盖ag的粒子表面的方法，可以使用等离子体cvd。或者，也可以使用非电解镀覆在ag的粒子表面形成au或pt的膜。并且，也可以使用溶胶凝胶法。
[0029]
接着，将陶瓷片层叠规定片数，层叠形成具有所期望的厚度的陶瓷层。
[0030]
在该陶瓷层上形成具有规定形状的第一内部电极13a。
[0031]
接下来，在形成有该第一内部电极13a的陶瓷片上层叠陶瓷片，进而在陶瓷片上形成具有规定形状的第二内部电极13b。
[0032]
在此，第一内部电极13a和第二内部电极13b以夹着陶瓷片对置的方式形成，作为一对内部电极13。该第一内部电极13a和第二内部电极13b以分别与左右的外部电极14交替地连接的方式错开而形成。
[0033]
接下来，在第二内部电极13b上层叠陶瓷片并加压、压合后切断成规定的形状，得到成为层叠压敏电阻元件的成形体。
[0034]
作为一个例子，将该成形体装入到匣缽中，以升温速度200℃/h(h：时间，1h＝1小时)升温至900～1100℃，在最高温度下保持2小时后，以降温速度100℃/h降温而进行烧成。
[0035]
此时，压敏电阻层12与内部电极13发生烧结，由于ag的粒子表面被au覆盖，所以能够防止ag扩散到压敏电阻层。因此，能够得到限制电压比优异的层叠压敏电阻。
[0036]
烧成后，进行层叠压敏电阻元件的倒角，在一对内部电极13露出的端面形成以ag为主成分的一对外部电极14并进行烘烤固化。然后，得到包含一对外部电极14的元件外形的长度(l)1.6mm
×
宽度(w)0.8mm、高度(t)0.8mm的层叠压敏电阻11。
[0037]
产业上的可利用性
[0038]
本发明的层叠压敏电阻能够得到限制电压比优异的层叠压敏电阻，在产业上是有用的。
[0039]
附图标记说明
[0040]
11：层叠压敏电阻
[0041]
12：压敏电阻层
[0042]
13：内部电极
[0043]
13a：第一内部电极
[0044]
13b：第二内部电极
[0045]
14：外部电极