JPH02296301A - 電圧非直線抵抗素子の製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH02296301A JPH02296301A JP1116803A JP11680389A JPH02296301A JP H02296301 A JPH02296301 A JP H02296301A JP 1116803 A JP1116803 A JP 1116803A JP 11680389 A JP11680389 A JP 11680389A JP H02296301 A JPH02296301 A JP H02296301A
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- Japan
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- varistor
- powder
- electrode
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- Pending
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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。
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〕
この発明は酸化亜鉛を主成分とする低電圧回路用電圧非
直線抵抗素子に係り、特に酸化亜鉛焼結体への金属電極
の形成に関する。
直線抵抗素子に係り、特に酸化亜鉛焼結体への金属電極
の形成に関する。
ＺｎＯを主成分としこれに微量の添加物を加えて混合し
た後焼結して作られるセラミックスは、優れた電圧非直
線性を示すことが知られており、電気回路における異常
電圧（サージ）を制御するためのバリスタとして広く実
用に供されている。このようなバリスタは第３図に示す
工程に従って製造される。
た後焼結して作られるセラミックスは、優れた電圧非直
線性を示すことが知られており、電気回路における異常
電圧（サージ）を制御するためのバリスタとして広く実
用に供されている。このようなバリスタは第３図に示す
工程に従って製造される。
ＺｎＤバリスタの電圧非直線性は、Ｚｎ［］結晶粒の粒
界に形成される二重ショットキー障壁に起因するもので
ある。実用的なバリスタにおいては、ＺｎＯ結晶粒が結
合して形成される粒界１層当たりのバリスタ電圧は結晶
粒径の大きさにかかわらずほぼ一定であり、その値は２
Ｖ程度である。（バリスタ電圧とは、バリスタに１ｍへ
の電流を流したときの端子間電圧で、通常ＶＩｍＡで表
される。）したがって、電圧非直線抵抗素子のバリスタ
電圧はＺｎＤ焼結体の対向する面上に設けられた電極間
に存在する粒界層の数によって決定される。
界に形成される二重ショットキー障壁に起因するもので
ある。実用的なバリスタにおいては、ＺｎＯ結晶粒が結
合して形成される粒界１層当たりのバリスタ電圧は結晶
粒径の大きさにかかわらずほぼ一定であり、その値は２
Ｖ程度である。（バリスタ電圧とは、バリスタに１ｍへ
の電流を流したときの端子間電圧で、通常ＶＩｍＡで表
される。）したがって、電圧非直線抵抗素子のバリスタ
電圧はＺｎＤ焼結体の対向する面上に設けられた電極間
に存在する粒界層の数によって決定される。
ところで、ＺｎＯバリスクの電極には、銀、アルミニウ
ムが用いられるが、避雷器用のＺｎ［］素子以外は銀ペ
ーストを焼付けてこれを電極とするのが一般的である。
ムが用いられるが、避雷器用のＺｎ［］素子以外は銀ペ
ーストを焼付けてこれを電極とするのが一般的である。
この場合銀電極とＺｎＯ焼結体界面にショットキー障壁
が形成され１ｍへの電流をながしたときに電極／ＺｎＯ
焼結体界面のショットキー障壁により約３ｖの電圧が発
生する。したがって、この電極／ Ｚ ｎ Ｏ焼結体界
面障壁はバリスタ電圧が低くなるほど、無視できなくな
ってくる。
が形成され１ｍへの電流をながしたときに電極／ＺｎＯ
焼結体界面のショットキー障壁により約３ｖの電圧が発
生する。したがって、この電極／ Ｚ ｎ Ｏ焼結体界
面障壁はバリスタ電圧が低くなるほど、無視できなくな
ってくる。
例えばＤＣ１２Ｖ回路にＺｎ（］バパリスを適用する場
合、回路電圧の変動などを考慮してバリスタ電圧は一般
に２２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層
当たりのバリスタ電圧は約２Ｖであるからこの素子の対
向する電極間に１１層の粒界が存在することになる。と
ころが」−述の電極／ＺｎＤ焼結体界面障壁のため、Ｚ
ｔ’＋Ｉ］焼結体の粒界が有するバリスタ電圧と電極／
焼結体界面が有するバリスタ電圧の合計を２２Ｖとしな
ければならない。このた約実際にはバリスタ電圧が低く
なるにつれて、焼結体の数から求められるバリスタ電圧
と実測したバリスタ電圧間の差が大きくなるので焼結体
の粒界の数を減らさなければならない。このために焼結
体厚さを減らずと（１）焼結体の機械的強度が低下する
（２）雷サージ、開閉サージなどのサージエネルギの吸
収能力（サージ耐量）は焼結体の体積に比例するのでサ
ージ耐量特性が低下するなどの問題があった。
合、回路電圧の変動などを考慮してバリスタ電圧は一般
に２２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層
当たりのバリスタ電圧は約２Ｖであるからこの素子の対
向する電極間に１１層の粒界が存在することになる。と
ころが」−述の電極／ＺｎＤ焼結体界面障壁のため、Ｚ
ｔ’＋Ｉ］焼結体の粒界が有するバリスタ電圧と電極／
焼結体界面が有するバリスタ電圧の合計を２２Ｖとしな
ければならない。このた約実際にはバリスタ電圧が低く
なるにつれて、焼結体の数から求められるバリスタ電圧
と実測したバリスタ電圧間の差が大きくなるので焼結体
の粒界の数を減らさなければならない。このために焼結
体厚さを減らずと（１）焼結体の機械的強度が低下する
（２）雷サージ、開閉サージなどのサージエネルギの吸
収能力（サージ耐量）は焼結体の体積に比例するのでサ
ージ耐量特性が低下するなどの問題があった。
また、電極／焼結体界面のショットキー障壁は、ＺｎＯ
焼結体自身の粒界に存在するンヨットキー障壁に比ベサ
ージ耐量が低いので、バリスタ電圧が低くなるほどサー
ジによるバリスタ電圧の変化量が大きくなるという欠点
があり、さらに電極／焼結体界面に形成されるンヨット
キー障壁は、組立て工程例えばハンダ付工程、樹脂モー
ルド工程で変動しやすくバリスタ電圧の工程管理が困芙
１１になるという問題があった。
焼結体自身の粒界に存在するンヨットキー障壁に比ベサ
ージ耐量が低いので、バリスタ電圧が低くなるほどサー
ジによるバリスタ電圧の変化量が大きくなるという欠点
があり、さらに電極／焼結体界面に形成されるンヨット
キー障壁は、組立て工程例えばハンダ付工程、樹脂モー
ルド工程で変動しやすくバリスタ電圧の工程管理が困芙
１１になるという問題があった。
この発明は上述の点に鑑みてなされたものでその目的は
焼結体と金属電極間のショットキー障壁をなくすことに
より、機械的強度、サージ耐量に優れ、工程管理も容易
な低電圧用電圧非直線抵抗素子を提供することにある。
焼結体と金属電極間のショットキー障壁をなくすことに
より、機械的強度、サージ耐量に優れ、工程管理も容易
な低電圧用電圧非直線抵抗素子を提供することにある。
上述の目的はこの発明によれば、酸化亜鉛の粉末と電圧
非直線性を生じさせる微量の添加物粉末とを混合し焼成
した焼結体の電極を設ける面を研削し、その後電極を形
成するものとする。
非直線性を生じさせる微量の添加物粉末とを混合し焼成
した焼結体の電極を設ける面を研削し、その後電極を形
成するものとする。
電極を設ける面を予め超音波研削またはプラスト加工す
ることにより核間の表面層に破壊による表面欠陥層が形
成され、このため低抵抗な領域ができる。
ることにより核間の表面層に破壊による表面欠陥層が形
成され、このため低抵抗な領域ができる。
上記低抵抗な層により、焼結体／電極界面に形成されろ
はずのショットキー障壁は消滅する。
はずのショットキー障壁は消滅する。
次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図にこの発明の実施例に係る抵抗素子の製造工程が
示される。まずＺｎＯ粉末にＰｒ’、’Ｃｏ −Ｂな
どを酸化物などの化合物の形で適量添加したあと混合、
造粒しＺｎＯバリスク用造粒造粒粉製される。
示される。まずＺｎＯ粉末にＰｒ’、’Ｃｏ −Ｂな
どを酸化物などの化合物の形で適量添加したあと混合、
造粒しＺｎＯバリスク用造粒造粒粉製される。
この造粒粉を直径１７ｍｍの金型を使用して厚さ１．２
５層ｍｍの円板状に成形する。次いでこの成形体を酸化
性雰囲気中において１３５０℃の温度で４ｈ焼成する。
５層ｍｍの円板状に成形する。次いでこの成形体を酸化
性雰囲気中において１３５０℃の温度で４ｈ焼成する。
得られた焼結体の大きさは直径１４ｍｍ、厚さ１０ｍｍ
であった。
であった。
上記のようにして作られた焼結体の対向する両主面を超
音波研削により片面で１〜２μｍ研削した。
音波研削により片面で１〜２μｍ研削した。
超音波研削した欠陥層の表面抵抗は１ｍＡの電流を流し
た時に１にΩ以下であった。無処理のものよ２０にΩ以
」二であった、。
た時に１にΩ以下であった。無処理のものよ２０にΩ以
」二であった、。
上記処理をした焼結体に銀ペーストを塗布後焼付けてバ
リスタを構成した。第１図に模式断面図が示される。３
は焼結体であり、２ハ、２Ｂは研削により形成された欠
陥層であり、１Δ、ＩＢは金属電極である。続いてバリ
スタ特性を測定した。
リスタを構成した。第１図に模式断面図が示される。３
は焼結体であり、２ハ、２Ｂは研削により形成された欠
陥層であり、１Δ、ＩＢは金属電極である。続いてバリ
スタ特性を測定した。
さらに組立後のバリスタ特性も評価した。結果が第１表
に示される。
に示される。
／
第１表
第２表はサージを加えたときの組立て後におけるサージ
耐量（Ａ）を示しである。ただしサージ耐量は８／２０
μｓ標準電流パルスを素子に２分間隔で２回流した後の
ＶｌｍＡ の変化率が±１０％となる電流で規定した。
耐量（Ａ）を示しである。ただしサージ耐量は８／２０
μｓ標準電流パルスを素子に２分間隔で２回流した後の
ＶｌｍＡ の変化率が±１０％となる電流で規定した。
第２表
第１表にはｖｌ。Ａ ＋ ＶｌｍＡ の変動係数、電流
１００μΔ〜１ｍＡ領域における電圧非直線係数αを、
電極づけ後１組立後について従来法と比較して示した。
１００μΔ〜１ｍＡ領域における電圧非直線係数αを、
電極づけ後１組立後について従来法と比較して示した。
さらに参考データとしてＺｎＤ焼結体とショットキー障
壁を形成しない１ｎ−Ｇａ電極を用いたときの特性も併
せて示した。この結果から本発明の方法によると電極づ
け後と組立て後の特性変動はなく、従来法に比べ優れて
いることがわかる。
壁を形成しない１ｎ−Ｇａ電極を用いたときの特性も併
せて示した。この結果から本発明の方法によると電極づ
け後と組立て後の特性変動はなく、従来法に比べ優れて
いることがわかる。
第２表から明らかなように、本発明方法の方が優れてい
ることがわかる。この理由は次のように考えられる。即
ち、焼結体そのもののサージ耐量は１２００ＯＡである
が、従来の素子では電極／焼結体界面に形成される障壁
がサージにより変化しゃすいた５ Ｖ １ｍ Ａ が２
０Ｖ素子の場合、電極／焼結体界面障壁が２Ｖ変化する
と１０％の変化となるからである。このようにバリスタ
電圧が低くなればなるほど従来方法で作製されたＺｎＯ
バリスタ素子のサージ耐量は見掛は上低くなるという欠
点が解消される。
ることがわかる。この理由は次のように考えられる。即
ち、焼結体そのもののサージ耐量は１２００ＯＡである
が、従来の素子では電極／焼結体界面に形成される障壁
がサージにより変化しゃすいた５ Ｖ １ｍ Ａ が２
０Ｖ素子の場合、電極／焼結体界面障壁が２Ｖ変化する
と１０％の変化となるからである。このようにバリスタ
電圧が低くなればなるほど従来方法で作製されたＺｎＯ
バリスタ素子のサージ耐量は見掛は上低くなるという欠
点が解消される。
なお、上述した実施例では超音波研削による低抵抗層の
形成方法について述べたが同様な効果はブラスト加工に
おいても確認された。また実施例では円板状焼結体につ
いて示したが本発明の効果は形状によらず、また対向す
る電極の場合のみならず二つの電極を同一平面上に設け
たときにも確かめられる。
形成方法について述べたが同様な効果はブラスト加工に
おいても確認された。また実施例では円板状焼結体につ
いて示したが本発明の効果は形状によらず、また対向す
る電極の場合のみならず二つの電極を同一平面上に設け
たときにも確かめられる。
この発明によれば酸化亜鉛の粉末と電圧非直線性を生じ
させる微量の添加物粉末とを混合し焼成した焼結体の電
極を設ける面を超音波研削またはブラスト加工すること
により、焼結体／電極間に低抵抗層を導入することがで
き、このため焼結体／電極間のショットキー障壁が消滅
して機械的強度とサージ耐量に優れかつ製造上の工程管
理の容易な電圧非直線抵抗素子が得られる。
させる微量の添加物粉末とを混合し焼成した焼結体の電
極を設ける面を超音波研削またはブラスト加工すること
により、焼結体／電極間に低抵抗層を導入することがで
き、このため焼結体／電極間のショットキー障壁が消滅
して機械的強度とサージ耐量に優れかつ製造上の工程管
理の容易な電圧非直線抵抗素子が得られる。
第１図はこの発明の実施例に係る電圧非直線抵抗素子を
示す模式断面図、第２図はこの発明の実施例に係る抵抗
素子の製造工程を示す流れ図、第３図は従来の米子の製
造工程を示す流れ図である。 １Δ、ＩＢ 金属電極、２Ａ、２Ｂ 欠陥層、第 図 第 図
示す模式断面図、第２図はこの発明の実施例に係る抵抗
素子の製造工程を示す流れ図、第３図は従来の米子の製
造工程を示す流れ図である。 １Δ、ＩＢ 金属電極、２Ａ、２Ｂ 欠陥層、第 図 第 図
Claims (1)
- １）酸化亜鉛の粉末と電圧非直線性を生じさせる微量の
添加物粉末とを混合し焼成した焼結体の電極を設ける面
を研削し、その後電極を形成することを特徴とする電圧
非直線抵抗素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116803A JPH02296301A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116803A JPH02296301A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02296301A true JPH02296301A (ja) | 1990-12-06 |
Family
ID=14696052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1116803A Pending JPH02296301A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02296301A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1920445A4 (en) * | 2004-12-22 | 2011-03-02 | Abb Research Ltd | PROCESS FOR PRODUCING A VARISTOR |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP1116803A patent/JPH02296301A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1920445A4 (en) * | 2004-12-22 | 2011-03-02 | Abb Research Ltd | PROCESS FOR PRODUCING A VARISTOR |
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