电压非线性电阻元件以及其制法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电压非线性电阻元件以及其制法。
【背景技术】
[0002] 电压非线性电阻元件（压敏电阻元件），是将电压非线性电阻体用一对电极夹持 结构的元件，作为保护电子电路等抵御异常电压的元件，广泛利用于湿度传感器、温度传感 器等各种传感器。作为这种电压非线性电阻元件，专利文献1公开了一种用一对电极夹持 着下述结构的电阻体而成的电压非线性电阻元件，所述电阻体为在介于含有A1203这样的 氧化物作为掺杂剂的2个氧化锌系磁器之间存在含有Bi203、Sb203等2种氧化物的氧化物 膜的结构。通过该元件，开启电压VlmA(通1mA(从元件形状而言0.4A/cm2)电流时的两个端 子之间的电压）被抑制到3V左右。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开2000-228302号公报
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的问题
[0007] 一般而言，含有掺杂剂的氧化锌，与不含掺杂剂的氧化锌相比电阻低，但专利文献 1的氧化锌系磁器，相对于ZnO添加了 0. 0009~0. 018质量％的掺杂剂A1203，由于掺杂剂 的添加量极低，不能说电阻充分低。因此，专利文献1的电压非线性电阻元件中，在高电流 区域（例如通20A/cm2的电流时）产生大的电压的可能性高。
[0008] 本发明是为了解决这样的问题而完成的，其主要目的在于在氧化锌系的电压非线 性电阻元件中，将高电流区域中的钳位电压抑制得低。
[0009] 用于解决问题的方法
[0010] 本发明的电压非线性电阻元件，具备：
[0011] 电压非线性电阻体，其含有至少一个接合体，该接合体是以氧化锌为主成分且体 积电阻率为1.OXKT1Qcm以下的氧化锌陶瓷层与以氧化铋为主成分的氧化铋层接合而 成，以及
[0012] 一对电极，其以导电路径横穿上述氧化锌陶瓷层与上述氧化铋层的接合面的方式 形成于上述电压非线性电阻体。
[0013] 该电压非线性电阻元件中，使用了与以往相比体积电阻率低的氧化锌陶瓷层作为 电压非线性电阻体的氧化锌陶瓷层。因此，能够将高电流区域（例如通20A/cm2的电流时） 中的钳位电压与以往相比抑制得低。结果，即便例如因静电导致大电流流过本发明的电压 非线性电阻元件，也能够将电压的上升抑制得小，并且能够防止发生元件本身的绝缘击穿。
[0014] 本发明的电压非线性电阻元件中，上述氧化锌陶瓷层可以含有从由Al203、ln203以 及Ga203组成的组中选择的一种以上。通过添加这样的3价金属离子，能够比较容易地使氧 化锌陶瓷层的体积电阻率为低电阻。
[0015] 本发明的电压非线性电阻元件中，上述氧化铋层可以通过溅射形成于上述氧化锌 陶瓷层。这样，能够不将氧化锌陶瓷层暴露于高温而形成氧化铋层，因此能够回避氧化锌陶 瓷层受到热的影响而使体积电阻率上升的可能性。
[0016] 本发明的电压非线性电阻元件中，上述电压非线性电阻体也可以以如下方式构 成：层叠有两个以上上述接合体，介于邻接的氧化锌陶瓷层彼此之间，存在氧化铋层，或存 在氧化铋层和导体层，或存在氧化铋层、导体层和氧化铋层。这样，通过适宜地设定在电压 非线性电阻体内层叠的接合体的数量，能够应对各种压敏电阻电压。
[0017] 本发明的电压非线性电阻元件中，上述一对电极设在与上述氧化锌陶瓷层与上述 氧化铋层的接合面平行的上述电压非线性电阻体的两面。
[0018] 本发明的电压非线性电阻元件的制法，包含：
[0019] (a)通过在以氧化锌为主成分且体积电阻率为1.OXKT1。cm以下的氧化锌陶瓷 层上由溅射形成以氧化铋为主成分的氧化铋层而得到接合体的工序，
[0020] (b)准备至少两个上述接合体，在一个接合体的上述氧化祕层与另一个接合体的 上述氧化锌陶瓷层之间，夹持导体箔并叠加或什么都不夹持而直接叠加，通过在该状态下 在非活性气氛中进行300~700°C的热处理，从而将上述接合体接合，得到层叠的电压非线 性电阻体的工序，和
[0021] (c)以导电路径横穿上述氧化锌陶瓷层与上述氧化铋层的接合面的方式形成一对 电极的工序，
[0022] 或者，
[0023] (a)通过在以氧化锌为主成分且体积电阻率为1.OXKT1。cm以下的氧化锌陶瓷 层上由溅射形成以氧化铋为主成分的氧化铋层，从而得到接合体的工序，
[0024] (b)准备至少两个上述接合体，在一个接合体的上述氧化祕层与另一个接合体的 上述氧化铋层之间，夹持导体箔并叠加或什么都不夹持而直接叠加，通过在该状态下在非 活性气氛中进行300~700°C的热处理，从而将上述接合体接合，得到层叠的电压非线性电 阻体的工序，和
[0025] (c)以导电路径横穿上述氧化锌陶瓷层与上述氧化铋层的接合面的方式形成一对 电极的工序。
[0026] 本发明的电压非线性电阻元件的制法中，上述一对电极通过在上述电压非线性电 阻体的两面蒸镀、溅射、喷镀或电镀电极材料、或涂布导电性糊剂、或在涂布导电性糊剂后 烧成来制作。
[0027] 根据这些制法，能够比较容易地制造在电压非线性电阻体内层叠有多个接合体的 电压非线性电阻元件。此外，由于使工序（b)的热处理温度比较低，为300~700°C，因此能 够防止因热的影响导致氧化锌陶瓷层的体积电阻率升高。特别是，当使工序（b)的热处理 温度为300~500°C时，其效果变得显著。
【附图说明】
[0028] 图1为电压非线性电阻元件10的截面图。
[0029] 图2为电压非线性电阻元件30的截面图。
[0030] 图3为电压非线性电阻元件130的截面图。
[0031] 图4为电压非线性电阻元件40的截面图。
[0032] 图5为电压非线性电阻元件140的截面图。
[0033] 图6为表示实施例1、2以及比较例1~3的电压非线性电阻元件的电流-电压特 性的图。
[0034] 图7为表示氧化锌陶瓷层的体积电阻率（Qcm)与相当于20A/cm2的电流值时的 钳位电压之间的关系的图。
[0035] 符号说明
[0036] 10电压非线性电阻元件，12接合体，12a氧化锌陶瓷层，12b氧化铋层，14电压 非线性电阻体（电阻体），16、18电极，30电压非线性电阻元件，33导体层，34电阻体，40 电压非线性电阻元件，42接合体，43导体层，44电阻体，130电压非线性电阻元件，134 电阻体，140电压非线性电阻元件，144电阻体。
【具体实施方式】
[0037] 对于本发明的适宜的实施方式，参照附图在以下进行说明。图1为本实施方式的 电压非线性电阻元件10的截面图。
[0038] 电压非线性电阻元件10具备电压非线性电阻体（简称为电阻体）14和夹持该电 阻体14的一对电极16、18。
[0039] 电阻体14具有一个氧化锌陶瓷层12a与以氧化铋为主成分的氧化铋层12b接合 成的接合体12。氧化锌陶瓷层12a是以氧化锌为主成分，且体积电阻率为l.OXKrQcm 以下的层。体积电阻率优选为l.〇Xl(T3Dcm以下。这样，能够将高电流区域中的钳位电 压与以往相比抑制得更加低。氧化铋层12b的厚度优选为0. 01~1ym，更优选为0. 05~ 0? 5um〇
[0040] 以导电路径横穿氧化锌陶瓷层12a与氧化铋层12b的接合面的方式，在电阻体14 上形成一对电极16、18。电极16、18,只要是显示出与氧化锌陶瓷良好的欧姆性且导电性良 好的材料，就没有特别限定，可以列举例如金、银、铂、铝等。在此，以电极18作为阳极施加 电压时，电流容易地流过，相反地，以电极16作为阳极施加电压时，可以得到显示出电压非 线性的元件。
[0041] 接着，在以下说明电压非线性电阻元件10的制造例。
[0042] ?氧化锌陶瓷层12a的制作
[0043] 通过从体积电阻率为1.OXKTQcm以下，优选为1. 0Xl(T3Dcm以下的氧化锌陶 瓷块中，以规定尺寸的板材进行切割，可以得到氧化锌陶瓷层12a。氧化锌陶瓷块可以通过 下述方式得到，即，通过使Al、Ga、In等的3价离子作为掺杂剂固溶于氧化锌陶瓷中来得到， 或者通过将