電壓非線性電阻元件以及其制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電壓非線性電阻元件以及其制法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓非線性電阻元件（壓敏電阻元件），是將電壓非線性電阻體用一對(duì)電極夾持 結(jié)構(gòu)的元件，作為保護(hù)電子電路等抵御異常電壓的元件，廣泛利用于濕度傳感器、溫度傳感 器等各種傳感器。作為這種電壓非線性電阻元件，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種用一對(duì)電極夾持 著下述結(jié)構(gòu)的電阻體而成的電壓非線性電阻元件，所述電阻體為在介于含有A1203這樣的 氧化物作為摻雜劑的2個(gè)氧化鋅系磁器之間存在含有Bi203、Sb203等2種氧化物的氧化物 膜的結(jié)構(gòu)。通過(guò)該元件，開(kāi)啟電壓VlmA(通1mA(從元件形狀而言0.4A/cm2)電流時(shí)的兩個(gè)端 子之間的電壓）被抑制到3V左右。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-228302號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0007] 一般而言，含有摻雜劑的氧化鋅，與不含摻雜劑的氧化鋅相比電阻低，但專利文獻(xiàn) 1的氧化鋅系磁器，相對(duì)于ZnO添加了 0. 0009~0. 018質(zhì)量％的摻雜劑A1203，由于摻雜劑 的添加量極低，不能說(shuō)電阻充分低。因此，專利文獻(xiàn)1的電壓非線性電阻元件中，在高電流 區(qū)域（例如通20A/cm2的電流時(shí)）產(chǎn)生大的電壓的可能性高。
[0008] 本發(fā)明是為了解決這樣的問(wèn)題而完成的，其主要目的在于在氧化鋅系的電壓非線 性電阻元件中，將高電流區(qū)域中的鉗位電壓抑制得低。
[0009] 用于解決問(wèn)題的方法
[0010] 本發(fā)明的電壓非線性電阻元件，具備：
[0011] 電壓非線性電阻體，其含有至少一個(gè)接合體，該接合體是以氧化鋅為主成分且體 積電阻率為1.OXKT1Qcm以下的氧化鋅陶瓷層與以氧化鉍為主成分的氧化鉍層接合而 成，以及
[0012] 一對(duì)電極，其以導(dǎo)電路徑橫穿上述氧化鋅陶瓷層與上述氧化鉍層的接合面的方式 形成于上述電壓非線性電阻體。
[0013] 該電壓非線性電阻元件中，使用了與以往相比體積電阻率低的氧化鋅陶瓷層作為 電壓非線性電阻體的氧化鋅陶瓷層。因此，能夠?qū)⒏唠娏鲄^(qū)域（例如通20A/cm2的電流時(shí)） 中的鉗位電壓與以往相比抑制得低。結(jié)果，即便例如因靜電導(dǎo)致大電流流過(guò)本發(fā)明的電壓 非線性電阻元件，也能夠?qū)㈦妷旱纳仙种频眯?，并且能夠防止發(fā)生元件本身的絕緣擊穿。
[0014] 本發(fā)明的電壓非線性電阻元件中，上述氧化鋅陶瓷層可以含有從由Al203、ln203以 及Ga203組成的組中選擇的一種以上。通過(guò)添加這樣的3價(jià)金屬離子，能夠比較容易地使氧 化鋅陶瓷層的體積電阻率為低電阻。
[0015] 本發(fā)明的電壓非線性電阻元件中，上述氧化鉍層可以通過(guò)濺射形成于上述氧化鋅 陶瓷層。這樣，能夠不將氧化鋅陶瓷層暴露于高溫而形成氧化鉍層，因此能夠回避氧化鋅陶 瓷層受到熱的影響而使體積電阻率上升的可能性。
[0016] 本發(fā)明的電壓非線性電阻元件中，上述電壓非線性電阻體也可以以如下方式構(gòu) 成：層疊有兩個(gè)以上上述接合體，介于鄰接的氧化鋅陶瓷層彼此之間，存在氧化鉍層，或存 在氧化鉍層和導(dǎo)體層，或存在氧化鉍層、導(dǎo)體層和氧化鉍層。這樣，通過(guò)適宜地設(shè)定在電壓 非線性電阻體內(nèi)層疊的接合體的數(shù)量，能夠應(yīng)對(duì)各種壓敏電阻電壓。
[0017] 本發(fā)明的電壓非線性電阻元件中，上述一對(duì)電極設(shè)在與上述氧化鋅陶瓷層與上述 氧化鉍層的接合面平行的上述電壓非線性電阻體的兩面。
[0018] 本發(fā)明的電壓非線性電阻元件的制法，包含：
[0019] (a)通過(guò)在以氧化鋅為主成分且體積電阻率為1.OXKT1。cm以下的氧化鋅陶瓷 層上由濺射形成以氧化鉍為主成分的氧化鉍層而得到接合體的工序，
[0020] (b)準(zhǔn)備至少兩個(gè)上述接合體，在一個(gè)接合體的上述氧化祕(mì)層與另一個(gè)接合體的 上述氧化鋅陶瓷層之間，夾持導(dǎo)體箔并疊加或什么都不夾持而直接疊加，通過(guò)在該狀態(tài)下 在非活性氣氛中進(jìn)行300~700°C的熱處理，從而將上述接合體接合，得到層疊的電壓非線 性電阻體的工序，和
[0021] (c)以導(dǎo)電路徑橫穿上述氧化鋅陶瓷層與上述氧化鉍層的接合面的方式形成一對(duì) 電極的工序，
[0022] 或者，
[0023] (a)通過(guò)在以氧化鋅為主成分且體積電阻率為1.OXKT1。cm以下的氧化鋅陶瓷 層上由濺射形成以氧化鉍為主成分的氧化鉍層，從而得到接合體的工序，
[0024] (b)準(zhǔn)備至少兩個(gè)上述接合體，在一個(gè)接合體的上述氧化祕(mì)層與另一個(gè)接合體的 上述氧化鉍層之間，夾持導(dǎo)體箔并疊加或什么都不夾持而直接疊加，通過(guò)在該狀態(tài)下在非 活性氣氛中進(jìn)行300~700°C的熱處理，從而將上述接合體接合，得到層疊的電壓非線性電 阻體的工序，和
[0025] (c)以導(dǎo)電路徑橫穿上述氧化鋅陶瓷層與上述氧化鉍層的接合面的方式形成一對(duì) 電極的工序。
[0026] 本發(fā)明的電壓非線性電阻元件的制法中，上述一對(duì)電極通過(guò)在上述電壓非線性電 阻體的兩面蒸鍍、濺射、噴鍍或電鍍電極材料、或涂布導(dǎo)電性糊劑、或在涂布導(dǎo)電性糊劑后 燒成來(lái)制作。
[0027] 根據(jù)這些制法，能夠比較容易地制造在電壓非線性電阻體內(nèi)層疊有多個(gè)接合體的 電壓非線性電阻元件。此外，由于使工序（b)的熱處理溫度比較低，為300~700°C，因此能 夠防止因熱的影響導(dǎo)致氧化鋅陶瓷層的體積電阻率升高。特別是，當(dāng)使工序（b)的熱處理 溫度為300~500°C時(shí)，其效果變得顯著。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為電壓非線性電阻元件10的截面圖。
[0029] 圖2為電壓非線性電阻元件30的截面圖。
[0030] 圖3為電壓非線性電阻元件130的截面圖。
[0031] 圖4為電壓非線性電阻元件40的截面圖。
[0032] 圖5為電壓非線性電阻元件140的截面圖。
[0033] 圖6為表示實(shí)施例1、2以及比較例1~3的電壓非線性電阻元件的電流-電壓特 性的圖。
[0034] 圖7為表示氧化鋅陶瓷層的體積電阻率（Qcm)與相當(dāng)于20A/cm2的電流值時(shí)的 鉗位電壓之間的關(guān)系的圖。
[0035] 符號(hào)說(shuō)明
[0036] 10電壓非線性電阻元件，12接合體，12a氧化鋅陶瓷層，12b氧化鉍層，14電壓 非線性電阻體（電阻體），16、18電極，30電壓非線性電阻元件，33導(dǎo)體層，34電阻體，40 電壓非線性電阻元件，42接合體，43導(dǎo)體層，44電阻體，130電壓非線性電阻元件，134 電阻體，140電壓非線性電阻元件，144電阻體。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 對(duì)于本發(fā)明的適宜的實(shí)施方式，參照附圖在以下進(jìn)行說(shuō)明。圖1為本實(shí)施方式的 電壓非線性電阻元件10的截面圖。
[0038] 電壓非線性電阻元件10具備電壓非線性電阻體（簡(jiǎn)稱為電阻體）14和夾持該電 阻體14的一對(duì)電極16、18。
[0039] 電阻體14具有一個(gè)氧化鋅陶瓷層12a與以氧化鉍為主成分的氧化鉍層12b接合 成的接合體12。氧化鋅陶瓷層12a是以氧化鋅為主成分，且體積電阻率為l.OXKrQcm 以下的層。體積電阻率優(yōu)選為l.〇Xl(T3Dcm以下。這樣，能夠?qū)⒏唠娏鲄^(qū)域中的鉗位電 壓與以往相比抑制得更加低。氧化鉍層12b的厚度優(yōu)選為0. 01~1ym，更優(yōu)選為0. 05~ 0? 5um〇
[0040] 以導(dǎo)電路徑橫穿氧化鋅陶瓷層12a與氧化鉍層12b的接合面的方式，在電阻體14 上形成一對(duì)電極16、18。電極16、18,只要是顯示出與氧化鋅陶瓷良好的歐姆性且導(dǎo)電性良 好的材料，就沒(méi)有特別限定，可以列舉例如金、銀、鉑、鋁等。在此，以電極18作為陽(yáng)極施加 電壓時(shí)，電流容易地流過(guò)，相反地，以電極16作為陽(yáng)極施加電壓時(shí)，可以得到顯示出電壓非 線性的元件。
[0041] 接著，在以下說(shuō)明電壓非線性電阻元件10的制造例。
[0042] ?氧化鋅陶瓷層12a的制作
[0043] 通過(guò)從體積電阻率為1.OXKTQcm以下，優(yōu)選為1. 0Xl(T3Dcm以下的氧化鋅陶 瓷塊中，以規(guī)定尺寸的板材進(jìn)行切割，可以得到氧化鋅陶瓷層12a。氧化鋅陶瓷塊可以通過(guò) 下述方式得到，即，通過(guò)使Al、Ga、In等的3價(jià)離子作為摻雜劑固溶于氧化鋅陶瓷中來(lái)得到， 或者通過(guò)將