[发明专利]电压非线性电阻元件

说明书

技术领域

本发明涉及电压非线性电阻元件。

背景技术

以往，作为保护电子设备的电路、元件抵御异常电压(浪涌)、静电(ESD)等过电压的对策部件，已知有齐纳二极管与电容器的并联电路、压敏电阻等。其中，由于压敏电阻相比于齐纳二极管与电容器的并联电路能够小型化，因此被广泛利用。作为压敏电阻的代表，可以举出ZnO压敏电阻。这样的ZnO压敏电阻一般具有通过陶瓷粉末的烧成工艺而生成的结晶组织。并且，可认为存在高电阻的晶界区域和低电阻的结晶粒区域，在两者的界面形成肖特基势垒，以隧道效应为主的机构因过电压而发挥作用，从而电流激增(显示出电压非线性电阻特性)。

另外，近年来，电子设备的小型化、高集成化不断发展，随之，对于压敏电阻的小型化、低电压化的要求也变强。对于这样的要求，提出有例如以下方案：通过设法改善添加元素、烧成工艺来控制结晶粒径、或将烧成得较薄的陶瓷层与电极层交替地层叠(参照专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平05-055010号公报

专利文献2:日本特开平05-234716号公报

专利文献3:日本特开平05-226116号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，ZnO压敏电阻的压敏电压通常为数十V，即使是专利文献1～3的制品，压敏电压也在3V以上，因此期望进一步低电压化。此外，小型化也并不充分。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，其主要目的在于，提供一种新型的电压非线性电阻元件。

用于解决问题的手段

本发明人等为了达到上述目的而进行了深入研究，结果发现，将含有Zr的铜合金粉末化并对其进行放电等离子烧结而制得铜合金，调查其电流-电压特性，结果显示出电压非线性电阻特性，并且，在1～3V左右的较低的电压下电流激增，以至完成了本发明。

即，本发明的电压非线性电阻元件具备：

由铜合金构成的电压非线性电阻材料，所述铜合金具有Cu和不含共晶相的Cu-Zr化合物这2相的组织，以及

电极。

发明的效果

根据该电压非线性电阻元件，能够提供以含有Zr的铜合金作为电压非线性电阻材料的新型的电压非线性电阻元件。即，本发明的铜合金可以用作电压非线性电阻材料。能够得到这样的效果的理由，并不确定，但可以推测如下。例如，本发明的电压非线性电阻材料，具有由铜构成的区域和至少含有锆的区域。而且，可推测为：前者起到了与ZnO压敏电阻中的低电阻结晶粒区域同样的作用，而后者起到了与ZnO压敏电阻中的高电阻晶界区域同样的作用，由于在两者的界面形成如肖特基势垒那样的电势垒，因此当电压升高时，如隧道效应那样的机构因过电压而发挥作用，电流激增。

附图说明

图1为Cu-Zr二元相图。

图2为表示本发明的电压非线性电阻元件20的一个示例的概略图。

图3为Cu-5at％Zr合金粉末的截面SEM-BEI图像。

图4为Cu-5at％Zr合金粉末的X射线衍射测定结果。

图5为对Cu-Zr合金粉末进行SPS而得的铜合金的SEM-BEI图像。

图6为Cu-5at％Zr合金(实验例3的SPS材)的FE-SEM图像。

图7为Cu-5at％Zr合金(实验例3的SPS材)的X射线衍射测定结果。

图8为Cu-Zr合金的SPS材的拉伸强度和电导率的测定结果。

图9为实施例1的电压非线性电阻材料的截面的SEM图像。

图10为电压非线性电阻材料的SEM组成图像和AFM-电流测定结果。

图11为视场1中的AFM-电流测定的解析结果。

图12为电压非线性电阻材料的SEM组成图像和AFM-电流测定结果。

图13为视场2中的AFM-电流测定的解析结果。

具体实施方式

本发明的电压非线性电阻元件具备：由铜合金构成的电压非线性电阻材料、以及电极，所述铜合金具有Cu和不含共晶相的Cu-Zr化合物这2相的组织。在此，电压非线性电阻材料是指显示出当电压超过规定值时就体现导电性的电流-电压非线性电阻特性的材料，可举出例如显示出如二极管那样的电流-电压特性的材料、显示出如压敏电阻那样的电流-电压特性的材料。