JPH0266901A - 非線形電圧依存抵抗器及びその製造方法 - Google Patents
非線形電圧依存抵抗器及びその製造方法Info
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
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- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
-
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- H01C17/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for baking
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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、酸化物として存在する、少なくとも１種の
アルカリ土類金属、少なくとも１種の希土類金属及び少
なくとも１種の鉄族金属がドープされ、かつアルミニウ
ム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選ばれた少
なくとも１種の金属がドープされた酸化亜鉛をベースと
するセラミック焼結体を抵抗材料として有し、かつ焼結
体の反対位置主表面上に設けた電極を有する非線形電圧
依存抵抗器に関する。また、この発明は、このような抵
抗器の製造方法に関する。
アルカリ土類金属、少なくとも１種の希土類金属及び少
なくとも１種の鉄族金属がドープされ、かつアルミニウ
ム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選ばれた少
なくとも１種の金属がドープされた酸化亜鉛をベースと
するセラミック焼結体を抵抗材料として有し、かつ焼結
体の反対位置主表面上に設けた電極を有する非線形電圧
依存抵抗器に関する。また、この発明は、このような抵
抗器の製造方法に関する。
（従来の技術）
非線形電圧依存抵抗器（以下バリスタともいう。）は、
一定温度での電気抵抗がしきい電圧ＵＡより上で電圧の
増加とともに著しく減少する抵抗器である。この特性は
、次式 ％式％（） により近似的に記述することができる。式中、■＝バリ
スタを通る電流 ■＝バリスタにおける電圧降下 Ｃ＝形状寸法に依存する定数；これは電圧／（電流）１
／べの比を示す。
一定温度での電気抵抗がしきい電圧ＵＡより上で電圧の
増加とともに著しく減少する抵抗器である。この特性は
、次式 ％式％（） により近似的に記述することができる。式中、■＝バリ
スタを通る電流 ■＝バリスタにおける電圧降下 Ｃ＝形状寸法に依存する定数；これは電圧／（電流）１
／べの比を示す。
実際の場合にこの比は、１５〜数千の値を取りうる。
α−電流指数、非線性係数又は制御係数；これは、材料
に依存し、電流−電圧特性の傾斜の尺度である；代表的
な値は、３０〜８０の範囲内にある。
に依存し、電流−電圧特性の傾斜の尺度である；代表的
な値は、３０〜８０の範囲内にある。
バリスタは、しばしば電気デバイス、装置及び高価な構
成部分を過剰の電圧及び電圧ピークから守るのに使用さ
れる。バリスタの動作電圧は、３Ｖ〜３０００ Ｖ程度
の大きさである。敏感な電子部品、例えば集積回路、ダ
イオード又はトランジスタの保護のために、動作電圧Ｕ
Ａが約３０Ｖより低く、非線性係数αができるだけ高い
値を示す低電圧バリスタの必要性が増加している。非線
性係数αの値が高い程、過電圧制限器としての動作が良
好であり、バリスタの電力消費が小さい。酸化亜鉛をベ
ースとするバリスタは、２０〜６０の範囲内の比較的良
好な非線性係数αを示す。
成部分を過剰の電圧及び電圧ピークから守るのに使用さ
れる。バリスタの動作電圧は、３Ｖ〜３０００ Ｖ程度
の大きさである。敏感な電子部品、例えば集積回路、ダ
イオード又はトランジスタの保護のために、動作電圧Ｕ
Ａが約３０Ｖより低く、非線性係数αができるだけ高い
値を示す低電圧バリスタの必要性が増加している。非線
性係数αの値が高い程、過電圧制限器としての動作が良
好であり、バリスタの電力消費が小さい。酸化亜鉛をベ
ースとするバリスタは、２０〜６０の範囲内の比較的良
好な非線性係数αを示す。
酸化亜鉛をベースとし、約３〜１０モル％の金属酸化物
、例えばＭｇＯ，Ｃａｂ、 Ｌａ２Ｏ３，Ｐｒ２０．、
Ｃｒ、０．。
、例えばＭｇＯ，Ｃａｂ、 Ｌａ２Ｏ３，Ｐｒ２０．、
Ｃｒ、０．。
Ｃ０ｆｆ０４をドーパントとして添加したバリスタは、
知られている（例えば、西独国特許第２９５２８８４号
明細書又はＪａｐ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、 第
１６巻（１９７７年０３６１〜１３６８頁参照。）ドー
ピングの結果として多結晶ＺｎＯ粒子の内部が低抵抗に
なり、高抵抗障壁が粒界で形成される。二つの粒子間の
接触抵抗は、３．２ｖより低い電圧では比較的高いが、
３．２ｖより高い電圧では電圧が増加する場合、数桁の
大きさで減少する。
知られている（例えば、西独国特許第２９５２８８４号
明細書又はＪａｐ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、 第
１６巻（１９７７年０３６１〜１３６８頁参照。）ドー
ピングの結果として多結晶ＺｎＯ粒子の内部が低抵抗に
なり、高抵抗障壁が粒界で形成される。二つの粒子間の
接触抵抗は、３．２ｖより低い電圧では比較的高いが、
３．２ｖより高い電圧では電圧が増加する場合、数桁の
大きさで減少する。
酸化亜鉛をベースとし、希土類金属、コバルト、ホウ素
、アルカリ土類金属並びにアルミニウム、ガリウム及び
インジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の金
属をドープした焼結体をそなえるバリスタは、西独国特
許第３３２３５７９号明細書から知られている。
、アルカリ土類金属並びにアルミニウム、ガリウム及び
インジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の金
属をドープした焼結体をそなえるバリスタは、西独国特
許第３３２３５７９号明細書から知られている。
酸化亜鉛をベースとし、希土類金属、コバルト、アルカ
リ土類金属、アルカリ金属、クロム、ホウ素並びにアル
ミニウム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選ば
れた少なくとも１種の金属をドープした焼結体をそなえ
るバリスタは、西独国特許第３３２４７３２号明細書か
ら知られている。
リ土類金属、アルカリ金属、クロム、ホウ素並びにアル
ミニウム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選ば
れた少なくとも１種の金属をドープした焼結体をそなえ
るバリスタは、西独国特許第３３２４７３２号明細書か
ら知られている。
西独国特許第３３２３５７９号明細書から知られるバリ
スタ及び西独国特許第３３２４７３２号明細書から知ら
れるバリスタの両方は、１００Ｖより高いしきい電圧Ｕ
Ａにおいてα〉３０を有する非線性係数αの有用な値を
示すだけである。１００Ｖより低いしきい電圧ＵＡにお
いては、７〜２２の範囲を有するαの値は、バリスタの
有効過電圧限度及び電力人力の点で低すぎる。更に、ホ
ウ素ドーピングは、フランクス活性を有し、焼結工程中
に焼結体中に液相の生成を起こす。このことは、焼結中
に拡散過程を避けねばならない場合、望ましくない。
スタ及び西独国特許第３３２４７３２号明細書から知ら
れるバリスタの両方は、１００Ｖより高いしきい電圧Ｕ
Ａにおいてα〉３０を有する非線性係数αの有用な値を
示すだけである。１００Ｖより低いしきい電圧ＵＡにお
いては、７〜２２の範囲を有するαの値は、バリスタの
有効過電圧限度及び電力人力の点で低すぎる。更に、ホ
ウ素ドーピングは、フランクス活性を有し、焼結工程中
に焼結体中に液相の生成を起こす。このことは、焼結中
に拡散過程を避けねばならない場合、望ましくない。
ドープされた酸化亜鉛をベースとする低電圧バリスタの
従来の通常の製造方法は、粗粒状抵抗材料を使用するこ
とである。粒径が１００μｍより大きい比較的粗粒状の
構造を有するドープされた酸化亜鉛の焼結体は、例えば
、Ｚｎ０−Ｂｉ。０３系の材料に約０．３〜１モル％の
ＴｌＯ２をドープした場合、得られる。焼結時、Ｔｉ０
９は、８１２０３ と共に多結晶ＺｎＯの粒子成長を刺
激する低融点共晶を形成する。
従来の通常の製造方法は、粗粒状抵抗材料を使用するこ
とである。粒径が１００μｍより大きい比較的粗粒状の
構造を有するドープされた酸化亜鉛の焼結体は、例えば
、Ｚｎ０−Ｂｉ。０３系の材料に約０．３〜１モル％の
ＴｌＯ２をドープした場合、得られる。焼結時、Ｔｉ０
９は、８１２０３ と共に多結晶ＺｎＯの粒子成長を刺
激する低融点共晶を形成する。
しかし、不利益点は、セラミック構造の微細構造の制御
をかなり妨げる比較的長い棒状 ＺｎＯ微結晶がしばし
ば生ずることである。Ｚｎ０ ８＋２０３系からのＴｉ
Ｏ２ドープ抵抗材料における常に極めて広く、はとんど
常に不均一な粒子分布が再現性のある動作電圧ＵＡ ＜
３０ｖを有するバリスタの製造をほとんど不可能にする
。
をかなり妨げる比較的長い棒状 ＺｎＯ微結晶がしばし
ば生ずることである。Ｚｎ０ ８＋２０３系からのＴｉ
Ｏ２ドープ抵抗材料における常に極めて広く、はとんど
常に不均一な粒子分布が再現性のある動作電圧ＵＡ ＜
３０ｖを有するバリスタの製造をほとんど不可能にする
。
（発明が解決しようとする課題）
この発明の目的は、バリスタ、特に３０ Ｖ以下の範囲
の動作電圧ＵＡの再現性のある低い値を、α〉３０であ
る非線性係数αの値と共に有する低電圧バリスタと、そ
の製造方法とを提供することである。
の動作電圧ＵＡの再現性のある低い値を、α〉３０であ
る非線性係数αの値と共に有する低電圧バリスタと、そ
の製造方法とを提供することである。
（課題を解決するための手段）
この発明に従って、この課題は、前記抵抗材料に比べて
高い導電率を有する、酸化亜鉛をベースとするキャリヤ
層（ｃａｒｒｉｅｒ １ａｙｅｒ）上に一つの抵抗材料
層を有する積層構造を少なくとも一つそなえる若干の層
から焼結体が構成されることで達成される。
高い導電率を有する、酸化亜鉛をベースとするキャリヤ
層（ｃａｒｒｉｅｒ １ａｙｅｒ）上に一つの抵抗材料
層を有する積層構造を少なくとも一つそなえる若干の層
から焼結体が構成されることで達成される。
この発明に従う非線形電圧依存抵抗器の好ましい例では
、抵抗材料層の上に抵抗材料に比べて高い導電率を有す
る酸化亜鉛をベースきする被覆層を設ける。
、抵抗材料層の上に抵抗材料に比べて高い導電率を有す
る酸化亜鉛をベースきする被覆層を設ける。
この発明は、高抵抗の粒界を形成するドーパント含有酸
化亜鉛をベースとするバリスタの動作電圧ＵＡが電極間
で電流■が通過しなければならない粒界の数によりほと
んど決まるという事実の認識に基づく。比較的薄い抵抗
材料層が存在する場合、粒界数を比較的狭い範囲に保つ
ことができる。
化亜鉛をベースとするバリスタの動作電圧ＵＡが電極間
で電流■が通過しなければならない粒界の数によりほと
んど決まるという事実の認識に基づく。比較的薄い抵抗
材料層が存在する場合、粒界数を比較的狭い範囲に保つ
ことができる。
更に、この発明は、更に前記のことに加えて、抵抗材料
の比較的薄い層における特に均一な粒子成長が、焼結工
程で抵抗材料と同様な粒子成長を示すが、完成バリスタ
の抵抗特性には影響しない材料の層により抵抗材料層が
できるだけ大きな表面積で被覆される場合、達成されう
るという事実の認識に基づく。平均動作電圧ＵＡ＝ ２
０ Ｖを有する非線形電圧依存抵抗器は、バリスタがキ
ャリヤ層上に抵抗材料層を有するただ一つの積層構造を
示す場合に既に得られている。更に一つの被覆層を設け
、したがって抵抗材料層が同様な焼結特性を有するがい
っそう高い導電率を有する材料によりなおいっそう広い
表面積で被覆される場合、動作電圧ＵＡ ＜ＩＯＶの再
現性のある値を有し、かつ非線性係数値αの値さえ改良
されたバリスタが得られる。
の比較的薄い層における特に均一な粒子成長が、焼結工
程で抵抗材料と同様な粒子成長を示すが、完成バリスタ
の抵抗特性には影響しない材料の層により抵抗材料層が
できるだけ大きな表面積で被覆される場合、達成されう
るという事実の認識に基づく。平均動作電圧ＵＡ＝ ２
０ Ｖを有する非線形電圧依存抵抗器は、バリスタがキ
ャリヤ層上に抵抗材料層を有するただ一つの積層構造を
示す場合に既に得られている。更に一つの被覆層を設け
、したがって抵抗材料層が同様な焼結特性を有するがい
っそう高い導電率を有する材料によりなおいっそう広い
表面積で被覆される場合、動作電圧ＵＡ ＜ＩＯＶの再
現性のある値を有し、かつ非線性係数値αの値さえ改良
されたバリスタが得られる。
この発明に従う非線形電圧依存抵抗器の有利な例では、
抵抗材料は、０．０１〜３．０原子％のプラセオジム、
１．０〜３．０原子％のコバルト、０〜１，０原子％の
カルシウム及び１０〜１ｏｏ ｐｐｍのアルミニウムで
ドープされた酸化亜鉛、好ましくは０．５原子％のプラ
セオジム、２原子％のコバルト、０．５原子％のカルシ
ウム及び６０ ｐｐｍのアルミニウムでドープされた酸
化亜鉛よりなる。
抵抗材料は、０．０１〜３．０原子％のプラセオジム、
１．０〜３．０原子％のコバルト、０〜１，０原子％の
カルシウム及び１０〜１ｏｏ ｐｐｍのアルミニウムで
ドープされた酸化亜鉛、好ましくは０．５原子％のプラ
セオジム、２原子％のコバルト、０．５原子％のカルシ
ウム及び６０ ｐｐｍのアルミニウムでドープされた酸
化亜鉛よりなる。
この発明に従う非線形電圧依存抵抗器の更に有利な例で
は、キャリヤ層及び被覆層用材料は、３゜〜ｔｏｏ ｐ
ｐｍのアルミニウム、特に６０ ｐ［］ｍのアルミニラ
ムをドープされる。この結果、キャリヤ履用及び被覆層
用の材料は、抵抗材料と比べて高い導電率を得、かつ抵
抗層用及びキャリヤ履用及び被覆層用それぞれの材料の
極めて類似した主成分（酸化亜鉛）に基づいてすべての
層において同様な粒径の粒子を有する粒子構造が得られ
る。
は、キャリヤ層及び被覆層用材料は、３゜〜ｔｏｏ ｐ
ｐｍのアルミニウム、特に６０ ｐ［］ｍのアルミニラ
ムをドープされる。この結果、キャリヤ履用及び被覆層
用の材料は、抵抗材料と比べて高い導電率を得、かつ抵
抗層用及びキャリヤ履用及び被覆層用それぞれの材料の
極めて類似した主成分（酸化亜鉛）に基づいてすべての
層において同様な粒径の粒子を有する粒子構造が得られ
る。
この発明に従う非線形電圧依存抵抗器の更に有利な例で
は、電極が電線接続のない、好ましくは主とし銀からな
る層電極として設けられる。これは、この発明に従うバ
リスタがＳＭＤ成分く無導線表面取付は部品）として使
用されることを可能にする。
は、電極が電線接続のない、好ましくは主とし銀からな
る層電極として設けられる。これは、この発明に従うバ
リスタがＳＭＤ成分く無導線表面取付は部品）として使
用されることを可能にする。
この発明に従う非線形電圧依存抵抗器の更に有利な例で
は、抵抗材料層が６５〜２５０μｍの範囲の厚さを有し
、キャリヤ層及び被覆層が各２５０〜６００μｍの範囲
内の厚さを有する。
は、抵抗材料層が６５〜２５０μｍの範囲の厚さを有し
、キャリヤ層及び被覆層が各２５０〜６００μｍの範囲
内の厚さを有する。
これは、電子回路の超小形化の進行に関して重要である
比較的小さい寸法のバリスタを製造しうるという利点を
与える。
比較的小さい寸法のバリスタを製造しうるという利点を
与える。
酸化物として存在する、少なくとも１種のアルカリ土類
金属、少なくとも１種の希土類金属及び少なくとも１種
の鉄族金属がドープされ、かつアルミニウム、ガリウム
及びインジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種
の金属がドープされた酸化亜鉛をベースとするセラミッ
ク焼結体を抵抗材料として有し、かつ焼結体の反対位置
主表面上に設けた電極を有する非線形電圧依存抵抗器の
製造方法は、一つの抵抗材料層を該抵抗材料に比べて高
い導電率を有する、酸化亜鉛をベースとするキャリヤ層
上に設けた積層構造を少なくとも一つ有する多層焼結体
を製造することを特徴とする。
金属、少なくとも１種の希土類金属及び少なくとも１種
の鉄族金属がドープされ、かつアルミニウム、ガリウム
及びインジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種
の金属がドープされた酸化亜鉛をベースとするセラミッ
ク焼結体を抵抗材料として有し、かつ焼結体の反対位置
主表面上に設けた電極を有する非線形電圧依存抵抗器の
製造方法は、一つの抵抗材料層を該抵抗材料に比べて高
い導電率を有する、酸化亜鉛をベースとするキャリヤ層
上に設けた積層構造を少なくとも一つ有する多層焼結体
を製造することを特徴とする。
この発明に従う方法の有利な例では、抵抗材料、キャリ
ヤ要用材料及び被覆層用材料の乾燥粉末混合物をそれぞ
れ製造し、製造する層に従ってこれらの粉末混合物を個
別に各法々に層状に詰めて変形する仕方で所望の層構造
及び所望の層厚さに従って前記粉末混合物を加圧により
母型中に詰め、変形する。
ヤ要用材料及び被覆層用材料の乾燥粉末混合物をそれぞ
れ製造し、製造する層に従ってこれらの粉末混合物を個
別に各法々に層状に詰めて変形する仕方で所望の層構造
及び所望の層厚さに従って前記粉末混合物を加圧により
母型中に詰め、変形する。
粉末混合物の層は、８Ｘ１０７〜１．８ ＸＩＯ’ Ｐ
。
。
の範囲内の圧力で詰めるのが好ましい。キャリヤ層を最
高圧力で詰めて変形し、次いで抵抗材料層をいっそう低
い圧力で詰めて変形し、被覆層を更に減じた圧力で詰め
て変形するような仕方で粉末混合物の個々の層を詰める
圧力を層ごとに変えることが有利である。このようにし
て個々の層の間の境界の比較的明確な遷移が得られ、し
たがって次の層の材料が下の層に押し込まれて望ましく
なく深い混合層を生成することがないことが保証される
。
高圧力で詰めて変形し、次いで抵抗材料層をいっそう低
い圧力で詰めて変形し、被覆層を更に減じた圧力で詰め
て変形するような仕方で粉末混合物の個々の層を詰める
圧力を層ごとに変えることが有利である。このようにし
て個々の層の間の境界の比較的明確な遷移が得られ、し
たがって次の層の材料が下の層に押し込まれて望ましく
なく深い混合層を生成することがないことが保証される
。
この発明に従うバリスタの層構造は、もち論、他の製造
方法によっても製造することができる。
方法によっても製造することができる。
例えば、成形することができる、層材料の流体スラリー
を使うこともでき、又は層構造をいっそう粘稠な塊から
圧延又は押出しにより製造することができる。
を使うこともでき、又は層構造をいっそう粘稠な塊から
圧延又は押出しにより製造することができる。
この発明に従う方法の更に有利な例では、粉末混合物か
ら圧縮した未焼結体を空気中で１２６０〜１３００℃の
範囲内の温度で約り０℃／分の加熱速度で焼結すること
ができ、成形体の焼結は、冷却工程を開始する前に最高
焼結温度を０〜２４０分間維持するように制御するのが
好ましい。焼結温度の高さと、また最高焼結温度の期間
（最高温度維持）は、焼結体の層中の粒子成長と、した
がって動作電圧ＵＡＯ値に影響する。
ら圧縮した未焼結体を空気中で１２６０〜１３００℃の
範囲内の温度で約り０℃／分の加熱速度で焼結すること
ができ、成形体の焼結は、冷却工程を開始する前に最高
焼結温度を０〜２４０分間維持するように制御するのが
好ましい。焼結温度の高さと、また最高焼結温度の期間
（最高温度維持）は、焼結体の層中の粒子成長と、した
がって動作電圧ＵＡＯ値に影響する。
次に、この発明の例と、その操作のしかたを図面によっ
ていっそう詳細に説明する。
ていっそう詳細に説明する。
第１ａ図は、抵抗材料層３とキャリヤ層５と銀をベース
とする接触金属の金属層電極９，１１とを有する多層バ
リスタ１を、第１ｂ図は、前記層３と９の間に更に被覆
層７を有する多層バリスタ１を示す。第１ａ図及び第１
ｂ図に示すバリスタは、若干の可能な構造の例に過ぎな
い。また、良好な電気特性を有する低電圧バリスタは、
多数の抵抗材料層３にそれぞれ１個のキャリヤ層５を有
し、これに一つの被覆層７を有する層構造から構成する
こともできる：次いで下のキャリヤ層５の下面と被覆層
７の上面とに電極９．１１を設ける（原則第１ｂ図参照
）。
とする接触金属の金属層電極９，１１とを有する多層バ
リスタ１を、第１ｂ図は、前記層３と９の間に更に被覆
層７を有する多層バリスタ１を示す。第１ａ図及び第１
ｂ図に示すバリスタは、若干の可能な構造の例に過ぎな
い。また、良好な電気特性を有する低電圧バリスタは、
多数の抵抗材料層３にそれぞれ１個のキャリヤ層５を有
し、これに一つの被覆層７を有する層構造から構成する
こともできる：次いで下のキャリヤ層５の下面と被覆層
７の上面とに電極９．１１を設ける（原則第１ｂ図参照
）。
抵抗材料（表１の■で示す。）として酸化亜鉛に０．５
原子％のプラセオジム、２原子％のコバルト、０．５原
子％のカルシウム及び６０ ｐｐｍのアルミニウムをド
ープする。この目的のために７９．１ｇのＺｎＯ１０，
８５１ｇのＰｒ６０． ｌ 、１．４９９ｇのＣａＯ及
び０．５ｇのＣａＣ０＊をボールミル中でＡ ｆ （Ｎ
Ｏ，） ３ ・９Ｈ２００、０２３ｇの水溶液と混合し
た。次いで、このスラリーを１００℃の温度で乾燥した
。
原子％のプラセオジム、２原子％のコバルト、０．５原
子％のカルシウム及び６０ ｐｐｍのアルミニウムをド
ープする。この目的のために７９．１ｇのＺｎＯ１０，
８５１ｇのＰｒ６０． ｌ 、１．４９９ｇのＣａＯ及
び０．５ｇのＣａＣ０＊をボールミル中でＡ ｆ （Ｎ
Ｏ，） ３ ・９Ｈ２００、０２３ｇの水溶液と混合し
た。次いで、このスラリーを１００℃の温度で乾燥した
。
キャリヤ層５と被覆層７の材料（表１のＡで示す。）と
して酸化亜鉛に６０ ｐｐｍのアルミニウムをドープし
た。この目的のために、８１．３８ｇのＺｎＯをボール
ミル中Ａ １ （ＮＯ３） ３・９Ｈ２００，０２３ｇ
の水溶液と混合した。次いで、このスラリーを１００℃
の温度で乾燥した。
して酸化亜鉛に６０ ｐｐｍのアルミニウムをドープし
た。この目的のために、８１．３８ｇのＺｎＯをボール
ミル中Ａ １ （ＮＯ３） ３・９Ｈ２００，０２３ｇ
の水溶液と混合した。次いで、このスラリーを１００℃
の温度で乾燥した。
多層バリスタは、次のようにして製造した二材料Ａ及び
抵抗材料■を第１ａ図及び第１ｂ図に示すように組み合
わせていっしょに焼結した。表１に一連の製造条件を示
す。キャリヤ層／被覆層と抵抗材料層との適合は、次の
ようにして行った：材料層（上記例に従って製造）の粉
末０．１５ｇを９ｍｍの直径を有する円筒形鋼製母型中
に１．８ＸｌＯ”Ｐ６の圧力で機械的に詰めた。次いで
、抵抗材料（材料ＩＶ）（上記例に従って製造）をあら
かじめ詰めた支持層上に０．０２５〜０．１ｇの量で層
を形成し１．３ ×１０８Ｐａの圧力下いっしょにプレ
スした。
抵抗材料■を第１ａ図及び第１ｂ図に示すように組み合
わせていっしょに焼結した。表１に一連の製造条件を示
す。キャリヤ層／被覆層と抵抗材料層との適合は、次の
ようにして行った：材料層（上記例に従って製造）の粉
末０．１５ｇを９ｍｍの直径を有する円筒形鋼製母型中
に１．８ＸｌＯ”Ｐ６の圧力で機械的に詰めた。次いで
、抵抗材料（材料ＩＶ）（上記例に従って製造）をあら
かじめ詰めた支持層上に０．０２５〜０．１ｇの量で層
を形成し１．３ ×１０８Ｐａの圧力下いっしょにプレ
スした。
３層バリスタ（サンドイッチ型）の製造の場合、再び材
料Ａの粉末０．１５ｇを抵抗材料（材料■）の詰められ
た層上に成層し、これを抵抗材料（材料■）の層上に５
Ｘ１ｏ７Ｐ、の圧力で円筒形母型中でプレスした。
料Ａの粉末０．１５ｇを抵抗材料（材料■）の詰められ
た層上に成層し、これを抵抗材料（材料■）の層上に５
Ｘ１ｏ７Ｐ、の圧力で円筒形母型中でプレスした。
次いで圧縮未焼結体を空気中１２６０〜１３００℃の範
囲の温度と、０〜１２０分の範囲内の最高温度維持時間
と、約り０℃／分の加熱速度とで焼結した。
囲の温度と、０〜１２０分の範囲内の最高温度維持時間
と、約り０℃／分の加熱速度とで焼結した。
電気測定の結果を表２に示す。層厚さを示す値は、抵抗
層に関する。
層に関する。
表２
表 １
＊
＊ ＊
キャリヤのみ
キャリヤ層＋被覆層（サンドイッチ）
第１ａ図及び第１ｂ図は、
バリスタの断面図である。
１・・・多層バリスタ
３・・・抵抗材料層
５・・・キャリヤ層
７・・・被覆層
９．１１・・・金属層電極
この発明に従う多層
Claims (26)
- １．酸化物として存在する、少なくとも１種のアルカリ
土類金属、少なくとも１種の希土類金属及び少なくとも
１種の鉄族金属がドープされ、かつアルミニウム、ガリ
ウム及びインジウムよりなる群から選ばれた少なくとも
１種の金属がドープされた酸化亜鉛をベースとするセラ
ミック焼結体を抵抗材料として有し、かつ焼結体の反対
位置主表面上に設けた電極を有する非線形電圧依存抵抗
器において、焼結体（１）が、前記抵抗材料に比べて高
い導電率を有する、酸化亜鉛をベースとするキャリヤ層
（５）上に一つの抵抗材料層（３）を有する積層構造を
少なくとも一つそなえる若干の層を有することを特徴と
する非線形電圧依存抵抗器。 - ２．抵抗材料に比べて高い導電率を有する、酸化亜鉛を
ベースとする被覆層（７）を抵抗材料層（３）上に設け
た請求項１記載の非線形電圧依存抵抗器。 - ３．抵抗材料が０．０１〜３．０原子％のプラセオジム
、１．０〜３．０原子％のコバルト、０〜１．０原子％
のカルシウム及び１０〜１００ｐｐｍのアルミニウムを
ドープした酸化亜鉛よりなる請求高１又は請求項記載の
非線形電圧依 存抵抗器。 - ４．抵抗材料が０．５原子％のプラセオジム、２原子％
のコバルト、０．５原子％のカルシウム及び６０ｐｐｍ
のアルミニウムをドープした酸化亜鉛よりなる請求項３
記載の非線形電圧依存抵抗器。 - ５．キャリヤ層（５）及び被覆層（７）用材料がアルミ
ニウムをドープされている請求項１ないし請求項４のい
ずれか一つの項に記載の非線形電圧依存抵抗器。 - ６．キャリヤ層（５）及び被覆層（７）用材料が３０〜
１００ｐｐｍのアルミニウムをドープされている請求項
５記載の非線形電圧依存抵抗器。 - ７．キャリヤ層（５）及び被覆層（７）用材料が６０ｐ
ｐｍのアルミニウムをドープされている請求項６記載の
非線形電圧依存抵抗器。 - ８．電極（９，１１）を層電極として設けた請求項１な
いし請求項７のいずれか一つの項に記載の非線形電圧依
存抵抗器。 - ９．電極（９，１１）が主として銀からなる請求項８記
載の非線形電圧依存抵抗器。 - １０．抵抗材料層（３）が６５〜２５０μｍの範囲の厚
さを有する請求項１ないし請求項９のいずれか一つの項
に記載の非線形電圧依存抵抗器。 - １１．キャリヤ層（５）及び被覆層（７）が各２５０〜
６００μｍの範囲の厚さを有する請求項１ないし請求項
９のいずれか一つの項に記載の非線形電圧依存抵抗器。 - １２．酸化物として依存する、少なくとも１種のアルカ
リ土類金属、少なくとも１種の希土類金属及び少なくと
も１種の鉄族金属がドープされ、更にアルミニウム、ガ
リウム及びインジウムよりなる群から選ばれた少なくと
も１種の金属がドープされた酸化亜鉛をベースとするセ
ラミック焼結体を抵抗材料として有し、かつ焼結体の反
対位置主表面上に設けた電極を有する、特に請求項１な
いし請求項１１のいずれか一つの項に記載の非線形電圧
依存抵抗器を製造するに当り、アルミニウム、ガリウム
及びインジウムよりなる群から選ばれた金属が更にドー
プされた前記の一つの抵抗材料層（３）を該抵抗材料に
比べて高い導電率を有する、酸化亜鉛をベースとするキ
ャリヤ層（５）上に設けた積層構造を少なくとも有する
多層焼結体（１）を製造することを特徴とする非線形電
圧依存抵抗器の製造方法。 - １３．抵抗材料に比べて高い導電率を有する、酸化亜鉛
をベースとする被覆層（７）を抵抗材料層（３）上に設
ける請求項１２記載の方法。 - １４．０．０１〜３．０原子％のプラセオジム、１．０
〜３．０原子％のコバルト、０〜１．０原子％のカルシ
ウム及び１０〜１００ｐｐｍのアルミニウムのドーピン
グを有する酸化亜鉛を抵抗材料として使用する請求項１
２又は請求項１３記載の方法。 - １５．０．５原子％のプラセオジム、２原子％のコバル
ト、０．５原子％のカルシウム及び６０ｐｐｍのアルミ
ニウムのドーピングを有する酸化亜鉛を抵抗材料として
使用する請求項１４記載の方法。 - １６．アルミニウムをドープした酸化亜鉛をキャリヤ層
（５）及び被覆層（７）用材料として使用する請求項１
３ないし請求項１５のいずれか一つの項に記載の方法。 - １７．３０〜１００ｐｐｍのアルミニウムをドープした
酸化亜鉛をキャリヤ層（５）及び被覆層（７）用材料と
して使用する請求項１６記載の方法。 - １８．６０ｐｐｍのアルミニウムをドープした酸化亜鉛
を使用する請求項１７記載の方法。 - １９．抵抗材料、キャリヤ層（５）用材料及び被覆層（
７）用材料の乾燥粉末混合物をそれぞれ製造し、製造す
る層に従ってこれらの粉末混合物を個別に各次々に層状
に詰めて変形する仕方で所望の層構造及び所望の層厚さ
に従って前記粉末混合物を加圧により母型中に詰め、変
形する請求項１２ないし請求項１８のいずれか一つの項
に記載の方法。 - ２０．粉末混合物の層を８×１０＾７〜１．８×１０＾
８Ｐ＿ａの範囲内の圧力で詰める請求項１９記載の方法
。 - ２１．粉末混合物から圧縮した未焼結体を１２６０〜１
３００℃の範囲内の温度で空気中約１０℃／分の加熱速
度で焼結する請求項１２ないし請求項２０のいずれか一
つの項に記載の方法。 - ２２．冷却工程を開始する前に最高焼結温度を０〜２４
０分間維持するようにして成形体の焼結を行う請求項２
１記載の方法。 - ２３．抵抗材料層（３）を６５〜２５０μｍの範囲内の
厚さに製造する請求項１２ないし請求項２２のいずれか
一つの項に記載の方法。 - ２４．キャリヤ層（５）及び被覆層（７）を２５０〜６
００μｍの範囲の厚さに製造する請求項１２ないし請求
項２２のいずれか一つの項に記載の方法。 - ２５．金属層電極（９，１１）を焼結体（１）の反対位
置主表面上に設ける請求項１２ないし請求項２４のいず
れか一つの項に記載の方法。 - ２６．電極（９，１１）に対して銀をベースとする接触
材料を使用する請求項２５記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3823698.2 | 1988-07-13 | ||
| DE3823698A DE3823698A1 (de) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | Nichtlinearer spannungsabhaengiger widerstand |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266901A true JPH0266901A (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=6358567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1175754A Pending JPH0266901A (ja) | 1988-07-13 | 1989-07-10 | 非線形電圧依存抵抗器及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5008646A (ja) |
| EP (1) | EP0351004B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0266901A (ja) |
| KR (1) | KR0142574B1 (ja) |
| DE (2) | DE3823698A1 (ja) |
Cited By (2)
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| JP2012124203A (ja) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Tdk Corp | チップバリスタ及びチップバリスタの製造方法 |
| JP2012124202A (ja) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Tdk Corp | チップバリスタ及びチップバリスタの製造方法 |
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| KR900002353A (ko) | 1990-02-28 |
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