JPH02135704A - バリスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電圧非直線性抵抗として機能するバリスタに
関し、特に高電流ａＨ域での非直線係数に優れたバリス
タの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、印加電圧に応して抵抗値が非直線的に変化す
る抵抗体素子としてバリスタがある。このようなバリス
タとして、例えば半導体セラミクスからなるバリスタ素
子の両生面に電極を形成してなるディスク型バリスタ、
あるいはバリスタ層と内部電極とを交互に積層して一体
焼結してなる積層型バリスタがある。このバリスタは、
例えば電子回路に過電圧が加わるのを防止するためのサ
ージ吸収素子として採用されている。

このようなバリスタの電圧−電流特性は次式で表される
。

１ｏ　／　Ｉ　＋　　−（Ｖｏ　／　Ｖ＋　）”ここで
、！。、Ｉｌは素子を流れる電流、ｖ。

■１は印加電圧である。また、上記式のαは非直線係数
（以下、単にαと記す）であり、これはバリスタを電気
回路に組み込んだ際の電圧がいかに制御されるかを示す
もので、このα値が大きいほど電圧非直線特性は優れて
いる。このαは、次式によって実験的に求められる。

＝　ｌｏｇ　（Ｉ　ｏ　／　　＋　＋）／　ｉ！ｏｇ（
Ｖｏ　／νｌ）この式からαは、電流、電圧を測定する
領域によって左右されることが判る。一般的にＺｎＯ系
バリスタの電圧−電流特性は、約１０−’Ａ／ｃＩａ”
以下の第１　ｆｉｌ域、該第１領域から約１０Ａ／（♂
までの第２領域、及びこれ以上の第３　ｆｉｌ域に分け
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでαは、上記第１〜第３領域すべてにおいて優れ
ていることが望ましいわけであるが、例えば、ＺｎＯに
Ｂｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｂ等の酸化物を添加して製造され
たバリスタは、上記第２領域の１〜１０ｍＡ／ｃｓ＋”
におけるαは５０以上あるのに対して、第３領域の１０
〜１００　Ａ　／　ｃｍ”では２０以下と非常に低い値
となっている。この第３ｆｆｌ域といわれる高電流領域
でのαが小さいと、制限電圧が高くなり、その結果被保
護回路を異常な高電圧から守る能力に劣るという問題が
あり、この高電流領域でのαの向上が要請されている。

本発明の目的は、上記高１ｉ流領域でのαに優れたバリ
スタを堤供することにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本件発明者らは、高電流領域でのαを向上させるために
鋭意検討を重ねたところ、上記第２．第３領域でのαは
、ＺｎＯ粒子そのものの抵抗値によって決まることに着
目し、このＺｎＯの抵抗値を変えてやれば、即ち、抵抗
値を小さくできればそれだけαを大きくできることを見
出し、本発明を成したものである。

そこで本発明は、ＺｎＯに■族から選ばれた元素又はこ
れの酸化物を０．０１〜５　ｓｏ　ｊ！％の範囲で添加
して加熱処理して、上記ＺｎＯを半導体化させる第１工
程と、このＺｎＯを粉砕し、これにバリスタとして機能
する副成分を添加して原料粉を作成する第２工程と、こ
の原料粉を所望の形状に成形焼成して焼結体を得る第３
工程とからなることを特徴とするバリスタの製造方法で
ある。

ここで、上記■族から選ばれる元素としてはＡ４１、Ｙ
、Ｇａ等があり、これを１種ｆｓ１　または複数種類添
加すればよい。

また、上記添加量を０．０１ｍｏｊ％以上５　ｇｉｏ　
ｎ！％以下と規定したのは、添加量が０．０１ｓ＋ｏ　
１％以下ではほとんど半導体化の効果が得られず、また
５　ｍｏ　１％を越えるとかえってバリスタ特性を悪化
させるためである。

さらに本発明のバリスタは、単板状のバリスタ。

あるいはバリスタ層と内部電極とを交互に積石してなる
積層型バリスタ等が考えられ、特に限定されるものでは
ない。

〔作用〕

本発明に係るバリスタの製造方法によれば、第１工程で
、ＺｎＯに■族から選ばれた金属を添加し、これを加熱
処理して半導体化したＺｎＯを得るようにしたので、上
記熱処理時に添加金属がＺｎｏに固溶して該ＺｎＯの抵
抗値を下げることとなる。従って、この半導体化したＺ
ｎＯで第２第３工程に沿ってバリスタを製造することに
より、高電流領域でのα債を大幅に向上でき、制限電圧
を低下させてサージ吸収特性に優れたバリスタが得られ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

本実施例では、ディスク型バリスタに適用した場合を例
にとって説明する。

第１工程 ■　まず、ＺｎＯ粉末に、元素の周期表から選択された
Ａｎ！、Ｙ、Ｇａ、Ｇｄ等の金属６あるいはこれらの酸
化物粉末を、０．０１ｍｏ　１％以上５　ａｇｏ　１％
以下の範囲内で添加混合する。

■　次に上記混合粉末を１３００℃×１時間で加熱処理
する。すると上記金属がＺｎＯに固溶し、該ＺｎＯ粉末
を半導体化することとなる。

第２工程 ■　上記半導体化したＺｎＯの仮焼結体を粉砕して、再
度粉末状にする。そしてこのＺｎＯ粉末に、バリスタと
して機能する副成分としてのＢ１８０、を０．５ｓ＋ｏ
ｊ％、ＭｎＯを０．５ａｏｊ！％、Ｃ。

２０、を０．５ｓｏｊ！％、Ｓｂ富０！を０．７ｍｏｊ
％それぞれ添加した後混合し、さらにこれに有機バイン
ダーを混合してグリーンシートを形成する。

第３工程 ■　次に、上記グリーンシートを円板状に打ち抜いて８
．０　φＸ１．Ｏｔのバリスタ素子を形成し、このバリ
スタ素子を空気中にて１１００℃×２時間で加熱焼成し
、焼結体を得る。

■　最後に、上記焼結体の両主面に、Ａｇペースｂを塗
布した後焼き付けて電極を形成し、しかる後リード加工
、デイツプ外装する。これにより本実施例のディスク型
バリスタが製造される。

このように本実施例の製造方法によれば、ＺｎＯに■族
の金属、酸化金属を添加し、これを加熱処理して半導体
化させたので、ＺｎＯの抵抗値を小さくでき、それだけ
第３領域でのαを向上させることができる。その結果、
被保護回路を異常な高電圧から守るサージ吸収素子とし
ての機能を向上できる。

次に本実施例方法により製造されたバリスタの効果を５
１認するために行った実験について説明する。

この実験は、ＺｎＯ粉末に、それぞれＡ１ｔ’ｓ、Ｙｔ
　Ｏｘ　、Ｇａｓ　ｏ３　、Ｇｄｌ　Ｏ，の酸化物粉末
を０．００５　ｍｏｉ１％〜１０ｍｏＪＩ％添加し、こ
れを１３００ｔｘ１時間加熱して半導体化させて、しか
る後上述した■〜■の製造方法に沿ってバリスタを作成
した。そしてこの各バリスタのＶ＋−ａ、１〜１０ｍＡ
での非直線係数α８．及びｌ〜ＩＯＡでの非直線係数α
、を測定した。なお、比較するため半導体化処理を施し
ていないバリスタについても同様の測定を行った。

その結果を表に示す。同表からも明らかなように、上記
各酸化物粉末の添加量が０．００５　ｔｓｏｌ、％の場
合は高ｔ’ａ　６ｉ域でのα２が２０以下と低くほとん
ど効果が得られていない、また、上記添加量がｌＯ■ｏ
１％の場合はＶＩ６Ａ＋　α、及びα２とも悪化してい
る。これに対して、添加量が０．０１ｍｏ　１％〜５ａ
＋ｏｊ！％の範囲の場合は、ＶＩｍＡ＋　　α１とも所
定の値を確保できているとともに、α２がいずれも２０
以上得られており、直覚’ｌＪＬ　ｆｉｎ域でのαが優
れていることがわかる。

なお、上記実施例ではディスク型バリスタの製造方法を
例にとって説明したが、本発明は勿論これに限られるも
のではな（、例えばバリスタ層と内部電極とを交互に積
層して一体焼結してなる積層型バリスタにも適用できる
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係るバリスタの製造方法によれば
、ＺｎＯに■族から選ばれた元素又はこれの酸化物を０
．Ｏ１〜５　ｎｏ　１２％添加して、これを熱処理する
ことによりＺｎＯを半導体化させたので、高電流領域で
の非直線係数を向上でき、制限電圧を低下できる効果が
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ＺｎＯにIII族から選ばれた元素又はこれの酸化物
   を０．０１ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下添加して熱処理
   することにより上記ＺｎＯを半導体化させる第１工程と
   、この半導体化したＺｎＯを粉砕し、これにバリスタと
   して機能する副成分を添加して原料粉を作成する第２工
   程と、この原料粉を所望の形状に成形した後焼成して焼
   結体を得る第３工程とからなることを特徴とするバリス
   タの製造方法。