JPH04132203A - 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
- JPH04132203A JPH04132203A JP2253728A JP25372890A JPH04132203A JP H04132203 A JPH04132203 A JP H04132203A JP 2253728 A JP2253728 A JP 2253728A JP 25372890 A JP25372890 A JP 25372890A JP H04132203 A JPH04132203 A JP H04132203A
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- JP
- Japan
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- powder
- varistor
- active oxygen
- voltage
- oxide
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- Pending
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- Thermistors And Varistors (AREA)
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〕
この発明は電圧非直線抵抗素子の製造方法に係わり、特
に素子の焼成方法に関する。
に素子の焼成方法に関する。
酸化亜鉛（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つく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）を抑制するためのバリス
タとして広く実用に供されている。
加えて混合した後焼結してつく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）を抑制するためのバリス
タとして広く実用に供されている。
Ｚ！１Ｇバリスタの電圧非直線性は、ＺｎＯ粒子の粒界
に形成されるシ１ソトキ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粒子が結合して形成
される粒界１層重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２ｖ程度で
ある。バリスタ電圧とはバリスタに１ｍＡの電流を流し
たときの端子間電圧であり、通常Ｖ８１．で表わされる
。したがって、電圧非直線抵抗素子のバリスタ電圧は、
Ｚｏｏ焼結体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。このため低電圧回路に用いられ
る素子に対しては、素子の厚さを薄くするか、あるいは
ＺｎＯ粒子径を十分に大きくする必要がある。
に形成されるシ１ソトキ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粒子が結合して形成
される粒界１層重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２ｖ程度で
ある。バリスタ電圧とはバリスタに１ｍＡの電流を流し
たときの端子間電圧であり、通常Ｖ８１．で表わされる
。したがって、電圧非直線抵抗素子のバリスタ電圧は、
Ｚｏｏ焼結体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。このため低電圧回路に用いられ
る素子に対しては、素子の厚さを薄くするか、あるいは
ＺｎＯ粒子径を十分に大きくする必要がある。
例えばＤＣ１２Ｖ回路にＺｏｏバリスタを適用する場合
、回路電圧の変動などを考慮し、バリスタ電圧は一姫に
２２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層重
たりのバリスタ電圧は約２ｖであるから、この素子の端
子電極間に存在し得る粒界は高々１１層である。
、回路電圧の変動などを考慮し、バリスタ電圧は一姫に
２２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層重
たりのバリスタ電圧は約２ｖであるから、この素子の端
子電極間に存在し得る粒界は高々１１層である。
一方、通常の方法でつくられるＺｎＯバリスタ焼結体の
粒径は１０〜２０μであるから、約２２Ｖのバリスタ電
圧を得るために、素子の厚さは０．１−０．２■にしな
ければならない、しかし、’ｌｓＯバリスタのような焼
結体は０．１〜０．２閣の厚さでは機械的強度が低く、
製作中に割れを生ずるなどの問題があり、素子をこのよ
うに薄くすることは実用的ではない。
粒径は１０〜２０μであるから、約２２Ｖのバリスタ電
圧を得るために、素子の厚さは０．１−０．２■にしな
ければならない、しかし、’ｌｓＯバリスタのような焼
結体は０．１〜０．２閣の厚さでは機械的強度が低く、
製作中に割れを生ずるなどの問題があり、素子をこのよ
うに薄くすることは実用的ではない。
これを解決するためにＺｏｏバリスタをつくる際に、Ｚ
ｎＯ原料の粉末にこれよりもはるかに大きな粒径のＺｎ
Ｏ単結晶を少量添加し、そのＺｎＯ単結晶（以下、核粒
子と称する）を核として粒成長を促進させる方法が特公
昭５６−１１２０３号公報で開示されている。第６図に
この方法の流れ図を示し、第７図に核粒子を添加して大
気中において１３５０℃の温度で焼成した場合の結晶成
長の状況を示す、第７図のようにＺｏｏの原料粉末１が
核粒子３上に成長して粒！ １００〜２００−のＺ＋＞
Ｏの巨大粒子４が得られる。
ｎＯ原料の粉末にこれよりもはるかに大きな粒径のＺｎ
Ｏ単結晶を少量添加し、そのＺｎＯ単結晶（以下、核粒
子と称する）を核として粒成長を促進させる方法が特公
昭５６−１１２０３号公報で開示されている。第６図に
この方法の流れ図を示し、第７図に核粒子を添加して大
気中において１３５０℃の温度で焼成した場合の結晶成
長の状況を示す、第７図のようにＺｏｏの原料粉末１が
核粒子３上に成長して粒！ １００〜２００−のＺ＋＞
Ｏの巨大粒子４が得られる。
第８図は、核粒子３を添加することなく 、ＺｎＯの原
料粉末ｌと図示してない微量添加物との混合物を造粒し
たバリスタ粉末を、大気中で焼成する場合の結晶成長の
状況を示すものである。この場合は焼結温度を１５００
℃に高めたり焼結時間を長くしても、粒径は５０ｍ止ま
りの結晶粒２しか得ることができない、その上この方法
で素子を製作すると、高温で長時間焼成するため添加物
が蒸発して、素子の電圧非直線係数αが著しく低下し、
実用に供し得なくなる。
料粉末ｌと図示してない微量添加物との混合物を造粒し
たバリスタ粉末を、大気中で焼成する場合の結晶成長の
状況を示すものである。この場合は焼結温度を１５００
℃に高めたり焼結時間を長くしても、粒径は５０ｍ止ま
りの結晶粒２しか得ることができない、その上この方法
で素子を製作すると、高温で長時間焼成するため添加物
が蒸発して、素子の電圧非直線係数αが著しく低下し、
実用に供し得なくなる。
〔発明が解決しようとする１ｌＩＩ！〕核粒子を添加し
て大気中で焼成する方法は、上述のように巨大粒子が容
易に得られるが、この方法は核粒子を製造する工程が別
途必要であり、製造コストの増大を招（という問題があ
る。
て大気中で焼成する方法は、上述のように巨大粒子が容
易に得られるが、この方法は核粒子を製造する工程が別
途必要であり、製造コストの増大を招（という問題があ
る。
この発明は上述の点に厳みてなされたものであり、その
目的はバリスタ粉末から直接的に巨大粒子を得るように
して、安価で特性に優れる電圧非直線抵抗素子を製造す
る方法を提供することにある。
目的はバリスタ粉末から直接的に巨大粒子を得るように
して、安価で特性に優れる電圧非直線抵抗素子を製造す
る方法を提供することにある。
（ＩＩＩを解決するための手段〕
上述の目的はこの発明によれば、酸化亜鉛を主成分とし
これに微量の副成分を添加混合し、成形。
これに微量の副成分を添加混合し、成形。
焼成してなる電圧非直線抵抗素子の製造方法において、
活性酸素雰囲気中で焼成を行なうことにより達成される
。
活性酸素雰囲気中で焼成を行なうことにより達成される
。
バリスタ粉末を活性酸素雰囲気中で焼成すると、核粒子
を製造する必要がなくなる。活性酸素雰囲気中では粒成
長のための原子拡散が容易となり、低温かつ短時間で巨
大粒子が得られる。このため副成分の蒸発も少なくなる
。
を製造する必要がなくなる。活性酸素雰囲気中では粒成
長のための原子拡散が容易となり、低温かつ短時間で巨
大粒子が得られる。このため副成分の蒸発も少なくなる
。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
スＪ目１↓
酸化亜鉛（ＺａＯ）原料粉末に、酸化プラセオジウム（
ＰｒａＯ＋＋）、 ｆＩＩ化ラフランタンａｇ’ｓ）
、酸化硼素（Ｒ，Ｏ，）などの副成分を適量添加した原
料を湿式ボールミルで十分混合し、噴霧乾爆機により造
粒粉（バリスタ原料粉末）を得た０次いで温度１３５０
℃で数時間焼成した。ここで焼成雰囲気は、空気と亜酸
化窒素（ＮｔＯ）の濃度比を変化させて各々大蒐圧で焼
成した０、得られた焼結体の大きさは直径１４■で厚さ
はｌ■であった。この焼結体に直径１１．５閣のオーミ
ック接触をする１橿を対向する面に設け、バリスタ特性
を測定した。その結果を第１図〜第３図の線図に示す、
第１図〜第３図の横軸目盛りはいずれも亜酸化窒素濃度
であり、縦軸はそれぞれ第１図が結晶粒径、第２図がＶ
１１１６ ／ ’ ＋第３図が非直線係数を表わして
いる。
ＰｒａＯ＋＋）、 ｆＩＩ化ラフランタンａｇ’ｓ）
、酸化硼素（Ｒ，Ｏ，）などの副成分を適量添加した原
料を湿式ボールミルで十分混合し、噴霧乾爆機により造
粒粉（バリスタ原料粉末）を得た０次いで温度１３５０
℃で数時間焼成した。ここで焼成雰囲気は、空気と亜酸
化窒素（ＮｔＯ）の濃度比を変化させて各々大蒐圧で焼
成した０、得られた焼結体の大きさは直径１４■で厚さ
はｌ■であった。この焼結体に直径１１．５閣のオーミ
ック接触をする１橿を対向する面に設け、バリスタ特性
を測定した。その結果を第１図〜第３図の線図に示す、
第１図〜第３図の横軸目盛りはいずれも亜酸化窒素濃度
であり、縦軸はそれぞれ第１図が結晶粒径、第２図がＶ
１１１６ ／ ’ ＋第３図が非直線係数を表わして
いる。
第１図において、亜酸化窒素濃度が５％以上では結晶粒
径は１００−以上と大きなものが得られており、したが
って１１Ａ２図に示すようにｖ ｔｅａ ／ ｔは２０
Ｖ／ｆｉ以下であり、低電圧回路用電圧非直線抵抗素子
として適していることがわかる。亜酸化窒素濃度が４％
より低いと粒成長はあまり進まず、Ｖ＋ａｍ／ｌが２０
Ｖ／ｍ以上に大幅に増大し、低電圧回路用電圧非直線抵
抗素子とするには実用的ではない、また第３図に示すよ
うに非直線係数αも３０以上と優れている。
径は１００−以上と大きなものが得られており、したが
って１１Ａ２図に示すようにｖ ｔｅａ ／ ｔは２０
Ｖ／ｆｉ以下であり、低電圧回路用電圧非直線抵抗素子
として適していることがわかる。亜酸化窒素濃度が４％
より低いと粒成長はあまり進まず、Ｖ＋ａｍ／ｌが２０
Ｖ／ｍ以上に大幅に増大し、低電圧回路用電圧非直線抵
抗素子とするには実用的ではない、また第３図に示すよ
うに非直線係数αも３０以上と優れている。
以上のように本実施例による素子は、第１図〜第３図に
併記した核粒子を用いて製造した素子（・）と比較して
、同等もしくはそれ以上の優れた特性を有することがわ
かる。
併記した核粒子を用いて製造した素子（・）と比較して
、同等もしくはそれ以上の優れた特性を有することがわ
かる。
支１皇１
実施例１と同様の手順によりバリスタ素子を作製したが
、ここでは焼成雰囲気を亜酸化窒素の代わりに二酸化窒
素（Ｎ（ｈ）と空気の混合比を変えたものを用いている
。第４図は二酸化窒素濃度と結晶粒径との関係を示す線
図である。第４図から二酸化窒素濃度が４％以上で本発
明の効果があるのは明らかである。■ｌ□／ｌ 、 α
との関係は図示を省略したが、直」１例」−とほぼ同様
の結果が得られている。
、ここでは焼成雰囲気を亜酸化窒素の代わりに二酸化窒
素（Ｎ（ｈ）と空気の混合比を変えたものを用いている
。第４図は二酸化窒素濃度と結晶粒径との関係を示す線
図である。第４図から二酸化窒素濃度が４％以上で本発
明の効果があるのは明らかである。■ｌ□／ｌ 、 α
との関係は図示を省略したが、直」１例」−とほぼ同様
の結果が得られている。
直１ｆＬ主
実施例１と同様の手順によりバリスタ素子を作製したが
、今度は焼成雰囲気を亜酸化窒素の代わりにオゾン（Ｏ
ｓ）と空気の混合比を変えたものを用いた。第５図はオ
ゾン濃度と結晶粒径との関係を示す線図である。第５図
からオゾン濃度が４％以上で本発明の効果があるのは明
らかである。ＩＥＪｌｉｌと同じ＜ Ｖ ＋ｗａａ ／
ｔ 、 αとの関係は図示を省略したが、この場合も
ｌ施」限」−とほぼ同様の結果が得られている。
、今度は焼成雰囲気を亜酸化窒素の代わりにオゾン（Ｏ
ｓ）と空気の混合比を変えたものを用いた。第５図はオ
ゾン濃度と結晶粒径との関係を示す線図である。第５図
からオゾン濃度が４％以上で本発明の効果があるのは明
らかである。ＩＥＪｌｉｌと同じ＜ Ｖ ＋ｗａａ ／
ｔ 、 αとの関係は図示を省略したが、この場合も
ｌ施」限」−とほぼ同様の結果が得られている。
この発明によれば、酸化亜鉛を主成分としこれに微量の
副成分を添加混合し、成形、焼成してなる電圧非直線抵
抗素子の製造方法において、活性酸素雰囲気中で焼成を
行なうことにより、粒成長がはやくなり核粒子を使用す
る場合と同等の時間。
副成分を添加混合し、成形、焼成してなる電圧非直線抵
抗素子の製造方法において、活性酸素雰囲気中で焼成を
行なうことにより、粒成長がはやくなり核粒子を使用す
る場合と同等の時間。
温度で巨大結晶が得られるので、単位厚さ当たりのバリ
スタ電圧Ｖ ｔａｍ ／ ｔを２０Ｖ／聰以下にするこ
とができ、低電圧回路用に適した素子が得られる。また
核粒子を使用する場合と同等の時間、温度で結晶成長す
るので微量添加物の蒸発が少なく、非直線係数αの優れ
た素子を得ることができる。
スタ電圧Ｖ ｔａｍ ／ ｔを２０Ｖ／聰以下にするこ
とができ、低電圧回路用に適した素子が得られる。また
核粒子を使用する場合と同等の時間、温度で結晶成長す
るので微量添加物の蒸発が少なく、非直線係数αの優れ
た素子を得ることができる。
さらに、この発明によれば核粒子を用いないので、製造
工程が簡単になり、コストダウンが可能となる。
工程が簡単になり、コストダウンが可能となる。
第１図はこの発明の実施例に係わる素子の結晶粒径と亜
酸化窒素濃度との関係を従来のものと対比して示した線
図、第２図はこの発明の実施例に係わる素子の単位厚さ
当たりのバリスタ電圧と亜酸化窒素濃度との関係を従来
のものと対比して示した線図、第３図はこの発明の実施
例に拘わる素子の非直線係数αと亜酸化窒素濃度との関
係を従来のものと対比して示した線図、第４図はこの発
明の実施例に係わる素子の結晶粒径と二酸化窒素濃度と
の関係を従来のものと対比して示した線図、第５図はこ
の発明の実施例に係わる素子の結晶粒径とオゾン濃度と
の関係を従来のものと対比して示した線図、第６図は従
来の素子の製造工程図、ｆＪＴ図は核粒子を用いる従来
の製法の結晶成長を示す模式図、第８図は核粒子を用い
ない従来の製法の結晶成長を示す模式図である。 １ｍ化亜鉛の原料粉末、２：結晶粒、３：核粒子、４：
巨大粒子。
酸化窒素濃度との関係を従来のものと対比して示した線
図、第２図はこの発明の実施例に係わる素子の単位厚さ
当たりのバリスタ電圧と亜酸化窒素濃度との関係を従来
のものと対比して示した線図、第３図はこの発明の実施
例に拘わる素子の非直線係数αと亜酸化窒素濃度との関
係を従来のものと対比して示した線図、第４図はこの発
明の実施例に係わる素子の結晶粒径と二酸化窒素濃度と
の関係を従来のものと対比して示した線図、第５図はこ
の発明の実施例に係わる素子の結晶粒径とオゾン濃度と
の関係を従来のものと対比して示した線図、第６図は従
来の素子の製造工程図、ｆＪＴ図は核粒子を用いる従来
の製法の結晶成長を示す模式図、第８図は核粒子を用い
ない従来の製法の結晶成長を示す模式図である。 １ｍ化亜鉛の原料粉末、２：結晶粒、３：核粒子、４：
巨大粒子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）酸化亜鉛を主成分としこれに微量の副成分を添加混
合し、成形，焼成してなる電圧非直線抵抗素子の製造方
法において、活性酸素雰囲気中で焼成を行なうことを特
徴とする電圧非直線抵抗素子の製造方法。 ２）請求項１記載の方法において、活性酸素雰囲気は空
気に亜酸化窒素を４％以上含むものであることを特徴と
する電圧非直線抵抗素子の製造方法。 ３）請求項１記載の方法において、活性酸素雰囲気は空
気に二酸化窒素を４％以上含むものであることを特徴と
する電圧非直線抵抗素子の製造方法。 ４）請求項１記載の方法において、活性酸素雰囲気は空
気にオゾンを４％以上含むものであ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 |
|---|---|---|---|
| JP2253728A JPH04132203A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2253728A JPH04132203A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132203A true JPH04132203A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17255319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2253728A Pending JPH04132203A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04132203A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02219203A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-31 | Fuji Electric Co Ltd | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP2253728A patent/JPH04132203A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02219203A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-31 | Fuji Electric Co Ltd | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
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