JPH03116902A - 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、電圧非直線抵抗体として機能するバリスタの
製造方法に関し、特に、酸化亜鉛を主成分とし、副成分
として少なくともＡｌ１ｔ０３が添加されてなるバリス
タの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

バリスタは、サージ吸収素子または電圧安定化素子等に
広く用いられている。バリスタの電気的特性は、次の実
験式で表される。

１／　４　＝　（Ｖ／Ｖ　４　）″ 上記の実験式において、■はバリスタ素子を流れる電流
を、■は印加電圧を、Ｖｉは電流値が１の場合の電圧を
示し、通常１ｍＡの値を採り、バリスタ電圧ｖＩ□と表
現される。αは電圧非直線係数を示し、バリスタ素子を
電気回路に組み込んだ際に電圧制ｍ機能の程度を示すも
のであり、このαが大きい程、電圧制御に優れている。

半導体素子の進歩に伴って、電子機器の駆動電圧が低電
圧化してきている。従って、半導体素子を保護するのに
用いられるバリスタについては、よりバリスタ電圧の低
いものが求められてきている。

酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主体とするバリスタでは、バリス
タ電圧は、焼結体中のＺｎＯ粒子が厚み方向に並んだ数
に依存する。従って、バリスタ電圧を低下させるには、
ＺｎＯの粒径を大きくすればよい。

しかしながら、ＺｎＯの粒径を大きくした場合には、粒
径が小さい場合に比べて厚み方向に並ぶ粒子数が少なく
なる。従って、ＺｎＯの粒径がばらつくと、バリスタ特
性も大きくばらつくことになる。

特開昭６１−１２１３０１号には、ＺｎＯ粉末を主成分
として含み、副成分としてＡＩ！、□０３を５．０ｘｌ
Ｏ−’　〜５．０ｘｌＯ−３モル％程度含む原料を、成
形した後に、成形体を７００〜１０００℃の温度範囲で
熱処理し、しかる後焼結することにより、低電圧バリス
タを製造する方法が開示されている。この方法では、酸
化アルミニウムがＺｎＯの粒径を大きくすることに寄与
するだけでなく、ＺｎＯ結晶粒子の低抵抗化を促進し、
それによってサージ耐量の向上にも寄与することが示さ
れている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
上記した従来の製造方法では、酸化アルミニウム（Ａｆ
ｆｉｘ　Ｏａ　）は１１００ｐｐ以下というごく微量に
添加されるものである。従って、ＺｎＯ粉末中に均一に
分散させることが非常に難しい。

Ａｌ□０．が原料中において偏析した状態で焼結を行う
と、ＺｎＯ結晶粒子の径のばらつきが大きくなり、また
、中に謎異常成長するものも見られるようになる。この
ような場合、衝撃電圧が印加された場合等において、電
流はバリスタ素子全体に均一に流れず局所的に集中し、
素子の劣化あるいは破壊を生じがちとなる。

従って、本発明の目的は、Ａｌ２ｚＯｓをＺｎＯに対し
て均一に分散させることが可能であり、それによってＺ
ｎＯの粒径のばらつきを低減することができ、高電流域
における電圧非直線性の改善並びにサージ耐量の大幅な
改善を可能とし得るバリスタの製造方法を提供すること
にある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本願発明者らは、ＡｌｔｏｓをＺｎＯ粉末中に均一に分
散させる方法について、種々の検討を行った結果、成形
に先立つ原料の仮焼・粉砕工程を見直すことが最善の道
であると考え、本願発明をなすに至った。

すなわち、本発明では、ＺｎＯを主成分とじて含み、副
成分として少なくともＡ２□０．を含ム原料を仮焼・粉
砕した後に、成形し、焼成するバリスタの製造方法にお
いて、上記原料の仮焼・粉砕工程を複数回繰り返すこと
を特徴とする。

本発明において、副成分としてはＡｊｌ！、　Ｏ，ヲ用
いることが必須であるが、Ａεｚ０３以外の材料をさら
に添加してもよい０例えば、ＢｉｚＯ＊、Ｃｏｏ、Ｍｎ
０ｚ　、Ｓｂ、Ｏ，、Ｎｉ０１Ｃｒ！Ｏｘ　、Ｔ　ｉｏ
ｚ　、Ｐｂｏ、Ｓｎｏｗ　、ＭｇＯ，ＶｔＯ３等の適宜
の材料を副成分としてさらに添加してもよい。

ＡｆｌｚＯｓは、ＺｎＯバリスタの製造に際し副成分と
して用いられる適宜の量添加される０通常は、１１００
ｐｐ以下の極めて微量のＡｊ！ｔＣｈが原料中に添加さ
れる。

〔作用〕

少なくともＡ／！、Ｏ，を含む２れ０バリスタ用原料が
複数回仮焼・粉砕されるため、原料中に添加されたＡ２
□０．が、ＺｎＯ粉末中に均一に分散あるいは固溶され
る。従って、ＺｎＯの粒径のばらつきが低減される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数回の仮焼・粉砕により、Ａｌｌ！
０３がＺｎＯ粉末中に均一に分散・固溶され、ＺｎＯの
粒径のばらつきが効果的に低減されるため、異常電流が
流れた際には、該電流はバリスタ素子全体に均一に流れ
ることになる。従って、本発明の製造方法により得られ
たバリスタでは、１０−３〜１０−”Ａといった高電流
域における電圧非直線性が改善されるとともに、サージ
耐量を改善することが可能となり、素子の劣化や破壊を
効果的に防止することができる。

〔実施例の説明〕

以下、本発明の実施例につき説明する。なお、以下の実
施例は、積層型バリスタに適用したものであるが、単板
のバリスタ素体の両生面に電極を形成したディスク型バ
リスタ等の他の構造のＺｎＯバリスタの製造にも本発明
を適用することができる。

まず、原料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化プラセオ
ジウム（Ｐ　ｒｂ　Ｏ＋＋）　、酸化コバルト（Ｃ０３
０４）　、酸化カルシウム（ＣａＯ）、炭酸カリウム（
Ｋｚ　ＣＯｓ　）及び酸化クロム（Ｃｒ。

Ｏｌ）を、それぞれ、１００モル％、０゜１モル％、０
．５モル％、０．１モル％、０．１モル％及び０．１モ
ル％の組成となるように秤量し、混合する。次に、上記
混合物に対し、酸化アルミニウムＣＡｌｘ　０３　）を
１０ｐｐｍ及びホウケイ酸亜鉛ガラスを１重量％添加し
、ボールミルにより２４時間混合した後、乾燥し、原料
としての混合粉末を得た。

得られた混合粉末を、８００°Ｃの温度で２時間仮焼し
、しかる後ボールミルで粉砕し乾燥した。

乾燥された混合粉末を、８００″Ｃの温度で再度２時間
仮焼し、しかる後ボールミルで粉砕した後乾燥した。

次に、再度乾燥された混合粉末に、有機質バインダを混
合してペーストを作製し１、ドクターブレード法により
２０〜６０μｍ程度の厚みの均一なグリーンシートを形
成した。次に、得られたグリーンシートを、所定の矩形
の形状に切断し、多数の矩形バリスタ・グリーンシート
を作製した。

次に、白金（ｐｔ）ｃ：＝有機ビヒクルを混合してなる
電極ペーストを、内部電極を形成するために、上記のバ
リスタ・グリーンシート上にスクリーン印刷により印刷
した。

しかる後、上記印刷された電極ペーストの一端が積層体
の両端部に交互に露出するように、電極ペーストの印刷
された複数枚のバリスタ・グリーンシートを積層し、さ
らに、この積層体の上面及び下面に、ダミー層として、
電極ペーストが印刷されていないバリスタ・グリーンシ
ー１４を積層し、厚み方向に圧着して積層体を得た。

圧着された積層体を空気中で１１００〜１３００°Ｃの
温度で加熱して焼成し、焼結体を得た。しかる後、内部
電極の引出されている焼結体の端面に、銀ペーストを塗
布し、６００　”Ｃの温度で焼付けて外部電極を形成し
て積層型バリスタを得た。゛上記のようにして得られた
本実施例の積層型バリスタにつき、バリスタ電圧Ｖ　Ｉ
ｍＡ　、電圧非直線係数α１゜−３７１゜−２及びサー
ジ耐量を測定した。

比較のために、上述した仮焼・粉砕工程を一度だけ行う
ことにより製造した積層型バリスタを用意し、同様の測
定を行った。

仮焼温度及び仮焼・粉砕工程の回数々共に、上記測定結
果を第１表に示す。

なお、この積層型バリスタは、焼き上がりで内部電極の
面積が３　ｒａｎ　Ｘ　２　Ｉｍで厚みが４０μｍのバ
リスタ・グリーンシートを１０層積層したものを含み、
積層型バリスタ全体の厚みは０．１ｍであり、平面形状
は３．２Ｘ２．５ｍｍの矩形である。

（以下、余白） 第 表 第１表において、＊が付されている試料は、仮焼・粉砕
工程を２度繰り返さない比較例であることを示している
。

第１表から明らかなように、実施例の製造方法により得
られた試料番号５〜８のバリスタでは、高電流域におけ
る非直線性が、比較例のバリスタ（試料番号１〜４）に
比べて優れていることがわかる。また、サージ耐量につ
いても実施例のバリスタでは８００Ａ以上と非常に優れ
ており、特に低電流域における電圧非直線性の劣化がほ
とんどなく、サージ吸収後の熱暴走の危険性を小さくし
得ることかわる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　酸化亜鉛を主成分とし、副成分として少なくともＡｌ
   ＿２Ｏ＿３を含む原料を仮焼・粉砕し、粉砕された原料
   を成形し、次に焼成する各工程を備えるバリスタの製造
   方法において、 前記原料の仮焼及び粉砕を複数回繰り返すことを特徴と
   するバリスタの製造方法。