JPH0320884B2

JPH0320884B2 -

Info

Publication number: JPH0320884B2
Application number: JP57204083A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Takami; Yoshikazu Kobayashi; Shigeo Konishi; Michio Matsuoka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-11-19
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1991-03-20
Also published as: JPS5994402A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は酸化亜鉛バリスタ組成物にガラスフリ
ツトを添加して高温で焼成した焼結体の両面に電
極をつけてなる電圧非直線抵抗器の製造方法に関
するものである。

従来例の構成とその問題点従来、電圧非直線抵抗器としては炭化珪素を主
体とし、これを磁器質結合剤で固めた、いわゆる
SiCバリスタが広く用いられてきたが、最近酸化
亜鉛を主成分とし、Bi₂O₃、Co₂O₃等の金属酸化
物を添加して混合、成形、焼成した焼結体を用い
た、いわゆる酸化亜鉛バリスタが生産され、実用
に供されている。

この種の電圧非直線抵抗器（以降バリスタと呼
ぶ）の電圧−電流特性は一般に次式によつて表わ
される。

Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓ただし、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃ、αは定数で
ある。そして、バリスタの特性はＣとαの２つの
定数で表わすことができる。Ｃは電流１アンペア
時における電圧で、一般に固定抵抗器の抵抗値に
相当し、またバリスタとしては電圧非直線指数α
ができるだけ大きい方が望ましい。本発明者らは
Ｃの代りに電流10μA、100μA、１ｍＡ、…、
100Aの時の電圧V₁₀〓_A、V₁₀₀〓_A、V₁m_A、…、
V_100Aを使用している。

酸化亜鉛バリスタのαは40〜100と極めて大き
く、電圧安定化、サージ電圧抑制の効果が著し
く、電子機器の保護に広く使われている。最近で
は酸化亜鉛バリスタを避雷器等の高圧、高エネル
ギー分野にも使つていこうとする動きが活発にな
つている。

しかしながら、避雷器等に使われる酸化亜鉛バ
リスタは高電圧が常時印加され、雷サージ等の高
エネルギーを吸収しなければならないため、酸化
亜鉛バリスタ素子の形状が大きくなる。電子機器
の保護のために用いられる酸化亜鉛バリスタ素子
の形状が通常直径３mm〜14mm、厚み0.5〜２mmで
あるのに対し、避雷器等に用いられる酸化亜鉛バ
リスタ素子の形状は直径30mm〜80mm、厚み30mm〜
50mmである。

このように避雷器等に使われる酸化亜鉛バリス
タには形状が大きいために、通常の小形素子の製
造法では要求性能を満足させることはできない。
要求性能の中でも特に課電寿命特性と放電耐量特
性が重要である。従来の小形の酸化亜鉛バリスタ
素子の課電寿命特性の改善策として、(1)焼結体に
ガラスを塗布した後、500℃〜850℃で熱処理して
ガラスを拡散させる。(2)無水ホウ酸（B₂O₃）、酸
化バリウム（BaO）等のガラス質添加物を添加
し、焼成する。(3)ホウケイ酸ビスマス系ガラスま
たはホウケイ酸鉛系ガラスを添加し、焼成する。
(4)酸化ビスマス、無水ホウ酸、酸化コバルト、酸
化銀からなるガラスを添加し、焼成する等の方法
が採られている。しかし、上記の方法を大形素子
に適用した場合、(1)の方法では素子が大きいた
め、ガラス素子内部にまで拡散しきらず、安定し
た性能が得られない。(2)の方法は原料混合物のス
ラリーのゲル化が起るのでその対策として仮焼工
程が必要になり、しかも成形性が悪く、素子内部
にクラツクが発生する。

さらに、放電耐量が悪くなる。(3)の方法は製造
工程上の問題はないが、課電寿命が少し悪く、放
電耐量も悪くなる。(4)の方法も製造工程上の問題
はないが、課電寿命が十分でなく、放電耐量も弱
い等の問題点があつた。

発明の目的本発明は上記欠点に鑑み、大形の酸化亜鉛バリ
スタ素子でも課電寿命特性と放電耐量に優れてい
る電圧非直線抵抗器の製造方法を提供しようとす
るものである。

発明の構成この目的を達成するために本発明の電圧非直線
抵抗器の製造方法として、酸化亜鉛バリスタ組成
物に添加するガラスフリツトの構成材料と添加量
を検討し、特に高圧、高エネルギー分野の酸化亜
鉛バリスタ素子の課電寿命特性、放電耐量を向上
させたものである。具体的には、酸化ビスマス
（Bi₂O₃）40〜90wt％、シリカ（SiO₂）５〜25wt
％、無水ホウ酸（B₂O₃）10〜30wt％、酸化銀
（Ag₂O）５〜30wt％からなるガラス組成物を
1000℃〜1250℃で融解後冷却し微粉砕したガラス
フリツトを酸化亜鉛バリスタ組成物100重量部に
対して0.01〜５重量部添加して混合、成形し、そ
の成形体を850℃〜950℃で仮焼し、その仮焼体の
側面に酸化ビスマスとシリカと酸化アンチモンの
混合ペーストを塗布し、1000℃〜1400℃で焼成し
て得られる焼結体に電極を設けることを特徴とす
る電圧非直線抵抗器の製造方法を提供するもので
ある。

実施例の説明以下、実施例に従つて本発明を説明する。

まず、酸化ビスマス（Bi₂O₃）40〜90wt％、シ
リカ（SiO₂）５〜25wt％、無水ホウ酸（B₂O₃）
10〜30wt％、酸化銀（Ag₂O）５〜30wt％を配
合、混合し、混合物を白金ルツボに入れ、1000℃
〜1250℃で融解後、水中へ投入し、急冷し、それ
をポツトミルで微粉砕してガラスフリツトを作
る。

一方、酸化亜鉛（ZnO）85〜98.5mol％、酸化
ビスマス（Bi₂O₃）0.01〜5mol％、酸化コバルト
（Co₂O₃）0.01〜5mol％、酸化マンガン（MnO₂）
0.01〜5mol％、酸化アンチモン（Sb₂O₃）0.02〜
10mol％、酸化クロム（Cr₂O₃）0.01〜5mol％、
シリカ（SiO₂）0.02〜10mol％、酸化ニツケル
（NiO）0.02〜10mol％、酸化アルミニウム
（Al₂O₃）0.001〜0.05mol％を配合したもの（以下
バリスタ組成物と呼ぶ）を作り、このバリスタ組
成物100重量部に対して、前記ガラスフリツトを
0.01〜５重量部添加し、混合、成形し、その成形
対を850℃〜950℃で仮焼し、その仮焼体の側面に
酸化ビスマス（Bi₂O₃）５〜20mol％、シリカ
（SiO₂）60〜90mol％、酸化アンモチン（Sb₂O₃）
10〜30mol％からなる側面高抵抗剤を塗布し、
1000℃〜1400℃で焼成して得られる円柱形焼結体
の両面に金属溶射によつて電極をつける。

このようにして作られた本発明例と従来例の特
性比較を直径33mm、厚み30mmの焼結体を用いて第
１図、第２図に示す。第１図は課電寿命特性を、
第２図は放電耐量特性を示す。課電寿命試験は
130℃の恒温槽の中に試料を置き、試料の電極間
に試料のV₁m_Aの95％の電圧に相当するピーク電
圧を有するAC電圧を印加し、その漏れ電流の増
加状態を調べた。一方、放電耐量試験は電流波形
４×10μSのパルス電流を２回印加した時の試料
のV₁m_Aの変化率を調べた。図でイは本発明の特
性、ロは従来品の特性である。

以上の結果は本発明品が酸化ビスマス
（Bi₂O₃）50wt％、シリカ（SiO₂）10wt％、無水
ホウ酸（B₂O₃）20wt％、酸化銀（Ag₂O）20wt
％を1200℃で融解した後急冷し、微粉砕したガラ
スフリツトをバリスタ組成物（ZnO95.495mol％、
Bi₂O₃0.5mol％、Co₂O₃0.5mol％、MnO₂0.5mol
％、Sb₂O₃1.0mol％、Cr₂O₃0.5mol％、
SiO₂0.5mol％、NiO1.0mol％、Al₂O₃0.005mol
％）100重量部に対して0.1重量部を加えて混合、
成形し、その成形体を900℃で仮焼し、その仮焼
体の側面に酸化ビスマス（Bi₂O₃）10mol％、シ
リカ（SiO₂）70mol％、酸化アンチモン
（Sb₂O₃）20mol％からなる側面高抵抗剤を塗布
し、1200℃で焼成したものである。また、従来品
はBi₂O₃58.4wt％、SiO₂12.5wt％、B₂O₃12.5wt
％、CoO8.3wt％、Ag₂O8.3wt％のガラス組成物
であり、その他の条件は本発明品と同じである。

ガラスフリツトの添加量が0.01重量部未満にな
ると課電寿命特性の改善効果がなくなり、一方５
重量部を超えると放電耐量が悪くなる。また、ガ
ラスフリツト中のBi₂O₃が40wt％未満ではガラス
化が困難になり、90wt％を超えた時は素子の電
圧非直線指数αが悪くなる。次に、SiO₂が5wt％
未満では素子の課電寿命が悪くなり、25wt％を
超えた時には放電耐量が悪くなる。さらに、
B₂O₃は10wt％未満では電圧非直線指数αが悪く
なり、30wt％を超えた時には放電耐量が悪くな
る。そして、Ag₂Oが5wt％未満では課電寿命特
性が悪くなり、30wt％を超えた時には放電耐量
が悪くなる。

発明の効果以上のように本発明は大形の酸化亜鉛バリスタ
素子の課電寿命の特性、放電耐量を大巾に改善で
き、その実用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は課電寿命特性の本発明品と従来品との
比較を示す図、第２図は放電耐量特性の本発明品
と従来品との比較を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１酸化ビスマス（Bi₂O₃）40〜90wt％、シリカ
（SiO₂）５〜25wt％、無水ホウ酸（B₂O₃）10〜
30wt％、酸化銀（Ag₂O）５〜30wt％からなるガ
ラス組成物を1000℃〜1250℃で融解後冷却し微粉
砕したガラスフリツトを、酸化亜鉛バリスタ組成
物100重量部に対して0.01〜５重量部添加して混
合、成形し、その成形体を850℃〜950℃で仮焼
し、その仮焼体の側面に酸化ビスマスとシリカと
酸化アンチモンの混合ペーストを塗布し、1000℃
〜1400℃で焼成して得られる焼結体に電極を設け
ることを特徴とする電圧非直線抵抗器の製造方
法。２酸化亜鉛バリスタ組成物の配合組成を酸化亜
鉛（ZnO）85〜98.5mol％、酸化ビスマス
（Bi₂O₃）0.01〜5mol％、酸化コバルト（Co₂O₃）
0.01〜5mol％、酸化マンガン（MnO₂）0.01〜
5mol％、酸化アンチモン（Sb₂O₃）0.02〜10mol
％、酸化クロム（Cr₂O₃）0.01〜5mol％、シリカ
（SiO₂）0.02〜10mol％、酸化ニツケル（NiO）
0.02〜10mol％、酸化アルミニウム（Al₂O₃）
0.001〜0.05mol％とした特許請求の範囲第１項記
載の電圧非直線抵抗器の製造方法。