JP2001237108A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電圧非直線抵抗体では、用いる副成分の嵩の
大小により原料粉末の凝集性に差を生じ、嵩が大きく
（粒径が小さく）なるに従って凝集力が大きくなる、即
ち分散性が低下する。このため得られた混合原料の均質
性が悪く、これを用い得られた電圧非直線性抵抗体の焼
結体は酸化亜鉛焼結粒子径のバラツキが大きく、その結
果動作開始電圧（バリスタ電圧）が製造ロットごとに変
動する。従って、電圧非直線抵抗体の製造ロット間のバ
リスタ電圧バラツキを低減し、その生産を容易なものと
する。 【解決手段】 酸化亜鉛を主成分とし、これに複数の微
量副成分原料を添加してなる電圧非直線抵抗体におい
て、前記副成分の一つである酸化ビスマスにその嵩が４
５ｍｌ／１００ｇより小さい材料を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電圧非直線抵抗体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電圧非直線抵抗体は、主成分の酸
化亜鉛に副成分として酸化ビスマス、酸化コバルト、酸
化マンガン、酸化アンチモン、酸化ニッケル、酸化クロ
ム、酸化ゲルマニウム等の金属酸化物、及び硝酸アルミ
ニウムを各々微量添加し、混合分散したスラリーをスプ
レードライヤーで造粒した後、所定形状に成形して大気
中の１２００〜１３００℃の温度で２〜３時間焼成し焼
結体を作製する。得られた焼結体は優れた電圧非直線性
を示しサージ吸収用素子、電圧安定化用素子として広く
使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の電圧非直線
抵抗体では、用いる副成分の嵩の大小により原料粉末の
凝集性に差を生じ、嵩が大きく（粒径が小さく）なるに
従って凝集力が大きくなる、即ち分散性が低下する。こ
のため得られた混合原料の均質性が悪く、これを用い得
られた電圧非直線性抵抗体の焼結体は酸化亜鉛焼結粒子
径のバラツキが大きく、その結果動作開始電圧（バリス
タ電圧）が製造ロットごとに変動する。また嵩が小さく
（粒径が大きく）なるに従って微量副成分の均質分散性
が低下し、前記同様な結果となる。特にバリスタ電圧が
１００Ｖ／ｍｍ以下の低電圧製品ではこれが大きな問題
点となっていた。

【０００４】このため製造ロット間の変動を小さく制御
するためには微量副成分の嵩の管理が重要なファクター
となっていた。尚、バリスタ電圧とは電圧非直線抵抗体
の焼結体の両面に一対の電極を設け、この電極間に電流
１ｍＡを流した時に、電極間に発生する電圧であり、焼
結体単位長当たりの酸化亜鉛焼結粒子の粒界数により決
まる。酸化亜鉛−酸化ビスマス系電圧非直線抵抗体の１
粒界当たりのバリスタ電圧は約３Ｖで、単位長当たりの
粒界数が増えれば（即ち酸化亜鉛焼結粒子径が小さくな
れば）バリスタ電圧は高くなり、粒界数が減れば（即ち
酸化亜鉛焼結粒子径が大きくなれば）バリスタ電圧は低
くなる。

【０００５】本発明は電圧非直線抵抗体の製造ロット間
のバリスタ電圧バラツキを低減し、特に低電圧製品の生
産が容易なものを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、以下の構成を有するものである。

【０００７】本発明の請求項１に記載の発明は、特に、
酸化亜鉛を主成分とし、これに複数の酸化物原料を副成
分として添加してなる電圧非直線抵抗体において、前記
副成分の一つである酸化ビスマスにその嵩が４５ｍｌ／
１００ｇより小さい材料を用いる電圧非直線抵抗体であ
り、酸化亜鉛を主成分とし酸化ビスマスを含む組成は、
その焼結過程において酸化亜鉛は酸化ビスマスの存在の
もとに７００℃前後より酸化亜鉛の焼結が開始し、９０
０〜９５０℃近辺から酸化亜鉛粒径の成長が始まること
が知られている。酸化亜鉛と酸化ビスマスだけの組成で
は１０〜１５μｍ程度の粒径で焼結体を得ることはそれ
ほど困難ではないが、サージ吸収等のその他の安定した
電気特性を得るために酸化ビスマスの他に各種酸化物等
の副成分の添加が必要とされる。これら副成分がスピネ
ル化合物を作り粒界に偏析し、酸化亜鉛粒径の成長を阻
害するため粒径バラツキが大きくなりバリスタ電圧の変
動が大きくなる。これを解決するためには酸化亜鉛粒子
成長の温度範囲で粒成長を阻害するスピネル化合物の発
現を抑制する必要がある。嵩が４５ｍｌ／１００ｇ以下
の酸化ビスマスを用いることで比較的粒子の粗い酸化ビ
スマスは凝集性が低下し酸化亜鉛との混合分散性が向上
させると共に、酸化ビスマスを仲介して生成される酸化
亜鉛粒成長阻害スピネル（酸化亜鉛−酸化アンチモン化
合物）の発現を緩和し制御することができる。これによ
り３０μｍ以上の粗大酸化亜鉛粒径を有し、かつバラツ
キ幅の小さい焼結体を比較的容易に作成することが可能
となり、製造ロット間のバリスタ電圧の変動を小さいも
のにすることができるという作用を有するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて説明する。

【０００９】まず酸化亜鉛に対し酸化ビスマス０．７５
ｍｏｌ、酸化コバルト０．５ｍｏｌ、酸化マンガン０．
１５ｍｏｌ、酸化アンチモン０．５ｍｏｌ、酸化ニッケ
ル０．２５ｍｏｌ、酸化クロム０．１ｍｏｌ、酸化ゲル
マニウム０．０５ｍｏｌと硝酸アルミニウム０．００１
６ｍｏｌの副成分のみをそれぞれ秤量した後、ボールミ
ルで予備混合を行う。尚、酸化ビスマスは（表１）に示
す嵩のものを用いた。また本組成は電圧の低い電圧非直
線性抵抗体として公知のものである。

【００１０】次に予備混合済みの副成分組成をバイン
ダ、分散剤、純水と共に酸化亜鉛９７．６９８４ｍｏｌ
に加え分散装置で混合しスラリーを作成する。

【００１１】次いで、スラリーをスプレードライヤーで
噴霧乾燥し、造粒粉を作成する。

【００１２】その後、造粒粉を直径１４ｍｍφ、厚さ
１．２ｍｍの円板に圧力８００ｋｇ／ｃｍ²で成形を行
う。

【００１３】次に、大気中の１２９０℃の温度で焼成を
行い、焼結体とした後、焼結体の両面に銀電極を焼き付
けバリスタ電圧９６Ｖ／ｍｍの電圧非直線抵抗素子を完
成させた。尚、焼結体寸法は直径１１ｍｍφ、厚さ１．
０ｍｍである。

【００１４】得られた電圧非直線抵抗素子の特性を測定
しその結果を（表１）に示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】（表１）に示すように、嵩を４５ｍｌ／１
００ｇ以下に制御した酸化ビスマス材料を用いて作成し
たロットのバリスタ電圧は１００Ｖ／ｍｍより低く９
５．８〜９８．２Ｖ／ｍｍと安定していることが分か
る。一方酸化ビスマスの嵩が４５ｍｌ／１００ｇより高
いと動作電圧が高くなる。これは酸化ビスマスの嵩が高
くなる（粒径が小さくなる）と酸化亜鉛の焼結粒成長を
阻害するスピネルが焼成過程の低い温度段階（９００〜
９５０℃以下）で酸化亜鉛粒子の粒界に発現し、焼結体
の酸化亜鉛粒成長を妨害するため、酸化亜鉛粒子が小さ
く単位長当たりの酸化亜鉛粒子数が増えるため、バリス
タ電圧が高くなる。

【００１７】一方酸化ビスマスの嵩を小さくすれば、バ
リスタ電圧を低く制御することはできるが、酸化ビスマ
スの嵩を４０ｍｌ／１００ｇ以下にすることは通常の工
業用酸化ビスマスの製造上コストアップになると共に、
酸化ビスマスの嵩がある程度以上小さく（粒径が粗く）
なるに従って酸化亜鉛との混合分散性が悪くなり好まし
くない。工業用として比較的容易に入手でき、しかも安
定し、バラツキの小さいバリスタ電圧の電圧非直線抵抗
体を得るためには、酸化ビスマスの嵩として４５ｍｌ／
１００ｇ以下好ましくは４０ｍｌ／１００ｇ以上を用い
ることが有効な手段となることが明らかとなる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように酸化亜鉛を主成分とし、こ
れに複数の微量副成分原料を添加してなる電圧非直線抵
抗体において、前記副成分の一つである酸化ビスマスに
その嵩が４５ｍｌ／１００ｇより小さい材料を用いるこ
とにより酸化ビスマスの凝集性を緩和し酸化亜鉛との混
合分散性を低下させることなく、かつ焼成過程で酸化亜
鉛の粒界に偏析して酸化亜鉛の粒成長を阻害するスピネ
ル化合物の発現を緩和することができる。従って得られ
た電圧非直線抵抗体は製造ロット間でバリスタ電圧が安
定し、特に低電圧製品では焼結体の単位長当たりの酸化
亜鉛粒子数がほぼ一定となりバリスタ電圧のバラツキの
小さい電圧非直線抵抗体を安定して製造することができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化亜鉛を主成分とし、これに複数の微
   量副成分原料を添加してなる電圧非直線抵抗体におい
   て、前記副成分の一つである酸化ビスマスにその嵩が４
   ５ｍｌ／１００ｇより小さい材料を用いる電圧非直線抵
   抗体。