JPH04290202A - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗体の製造方法Info
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- JPH04290202A JPH04290202A JP3052908A JP5290891A JPH04290202A JP H04290202 A JPH04290202 A JP H04290202A JP 3052908 A JP3052908 A JP 3052908A JP 5290891 A JP5290891 A JP 5290891A JP H04290202 A JPH04290202 A JP H04290202A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過電圧保護用素子とし
て用いられる酸化亜鉛 （ＺｎＯ） を主成分とした電
圧非直線抵抗体の製造方法に関する。
て用いられる酸化亜鉛 （ＺｎＯ） を主成分とした電
圧非直線抵抗体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子機器， 電気機器などの
過電圧保護を目的として酸化亜鉛 （ＺｎＯ） を主成
分として希土類元素、コバルト （Ｃｏ） 及びその他
数種類の添加物を元素または化合物の形で添加した原料
から均一な微粒子の粉末を作り、その粉末を成形し、焼
成することにより製造される電圧非直線抵抗体がその優
れた非直線性，放電耐量を有していることで異常電圧の
吸収や電圧安定化用に実用化されている。上記の原料の
うちＣｏは通常、硝酸コバルトに脱鉄処理を施したのち
、加熱， 酸化して得られたＣｏ３ Ｏ４ の形で用い
る。
過電圧保護を目的として酸化亜鉛 （ＺｎＯ） を主成
分として希土類元素、コバルト （Ｃｏ） 及びその他
数種類の添加物を元素または化合物の形で添加した原料
から均一な微粒子の粉末を作り、その粉末を成形し、焼
成することにより製造される電圧非直線抵抗体がその優
れた非直線性，放電耐量を有していることで異常電圧の
吸収や電圧安定化用に実用化されている。上記の原料の
うちＣｏは通常、硝酸コバルトに脱鉄処理を施したのち
、加熱， 酸化して得られたＣｏ３ Ｏ４ の形で用い
る。
【０００３】ところで、電圧非直線抵抗体は一般にＩ＝
（Ｖ／Ｃ）αの近似式で示される電圧・電流特性で評
価される。ここで、 Ｉ：電圧非直線抵抗体に流れる電流 Ｖ：印加電圧 Ｃ：定数 α：非直線係数 である。
（Ｖ／Ｃ）αの近似式で示される電圧・電流特性で評
価される。ここで、 Ｉ：電圧非直線抵抗体に流れる電流 Ｖ：印加電圧 Ｃ：定数 α：非直線係数 である。
【０００４】これより、電圧非直線特性はＣ及びαの２
つの定数で表すことができ、通常はＣの代わりにバリス
タ電圧と呼ばれる電圧非直線抵抗体に１ｍＡの電流を流
したときの電圧Ｖ１ｍＡ で示される。また、電圧非直
線特性を示す指数のαは値が大きいことが重要とされて
いる。
つの定数で表すことができ、通常はＣの代わりにバリス
タ電圧と呼ばれる電圧非直線抵抗体に１ｍＡの電流を流
したときの電圧Ｖ１ｍＡ で示される。また、電圧非直
線特性を示す指数のαは値が大きいことが重要とされて
いる。
【０００５】上記の酸化亜鉛 （ＺｎＯ） を主成分と
した電圧非直線抵抗体は、電圧−電流特性が良好なこと
に加えて素子の厚さ制御、焼結体の結晶粒径を制御する
ことによって電圧−電流特性を任意に調整できる特徴を
備えている。
した電圧非直線抵抗体は、電圧−電流特性が良好なこと
に加えて素子の厚さ制御、焼結体の結晶粒径を制御する
ことによって電圧−電流特性を任意に調整できる特徴を
備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
圧非直線抵抗体においては大電流領域における非直線性
が充分でなく、また衝撃電流を印加した場合にバリスタ
電圧の正方向及び負方向の変化率差が大きく信頼性が劣
るという欠点があった。この欠点を補うため、従来より
数々の特性改善用添加元素の検討や焼結体の組成均一化
を狙った原料の微細化など種々の研究がなされているが
、いずれも大量生産の上では製造コストが割高になると
いう問題があった。
圧非直線抵抗体においては大電流領域における非直線性
が充分でなく、また衝撃電流を印加した場合にバリスタ
電圧の正方向及び負方向の変化率差が大きく信頼性が劣
るという欠点があった。この欠点を補うため、従来より
数々の特性改善用添加元素の検討や焼結体の組成均一化
を狙った原料の微細化など種々の研究がなされているが
、いずれも大量生産の上では製造コストが割高になると
いう問題があった。
【０００７】本発明の目的は、上述の問題を解決し、非
直線性良好で衝撃電流印加時のバリスタ電圧の変化率が
小さく、かつ製造コストが低く、量産性のある電圧非直
線抵抗体の製造方法を提供することにある。
直線性良好で衝撃電流印加時のバリスタ電圧の変化率が
小さく、かつ製造コストが低く、量産性のある電圧非直
線抵抗体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、副成分として
ＣｏのほかにＰｒ， Ｋ， Ｃｒ， Ｍｇ， Ｃａ，
Ａｌ， Ｂのうちの一つ以上を元素または化合物の形で
含み、さらにＮｉもＮｉＯに換算して０．００１ 〜０
．１ モル％、ＭｎもＭｎＯに換算して０．０００１〜
０．００１ モル％含む原料を焼結するものとする。そ
して、各元素が酸化物の形で混合された原料を用いるこ
と、あるいはＮｉを０．０３〜０．５０重量％， Ｍｎ
を０．００３ 〜０．０１重量％含む酸化コバルトを原
料に混合することが有効である。
めに、本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、副成分として
ＣｏのほかにＰｒ， Ｋ， Ｃｒ， Ｍｇ， Ｃａ，
Ａｌ， Ｂのうちの一つ以上を元素または化合物の形で
含み、さらにＮｉもＮｉＯに換算して０．００１ 〜０
．１ モル％、ＭｎもＭｎＯに換算して０．０００１〜
０．００１ モル％含む原料を焼結するものとする。そ
して、各元素が酸化物の形で混合された原料を用いるこ
と、あるいはＮｉを０．０３〜０．５０重量％， Ｍｎ
を０．００３ 〜０．０１重量％含む酸化コバルトを原
料に混合することが有効である。
【０００９】
【作用】ＺｎＯを主成分とし副成分としてＣｏ、その他
の元素を含む原料にＭｎを添加して混合， 焼結した場
合、ＺｎＯ相にＣｏ， Ｍｎが固溶していることが確認
された。これらのＣｏおよびＭｎは、焼結−冷却の際に
粒界近傍で移動し、粒界近傍にて固溶したＣｏ，Ｍｎが
電圧非直線性発現のための重要な役割を果たしていると
考えられる。この電圧非直線性は、ＺｎＯ相にＣｏのみ
が固溶している場合に比べＣｏ及びＭｎが固溶している
場合の方が優れており、特に大電流領域において効果が
見られる。
の元素を含む原料にＭｎを添加して混合， 焼結した場
合、ＺｎＯ相にＣｏ， Ｍｎが固溶していることが確認
された。これらのＣｏおよびＭｎは、焼結−冷却の際に
粒界近傍で移動し、粒界近傍にて固溶したＣｏ，Ｍｎが
電圧非直線性発現のための重要な役割を果たしていると
考えられる。この電圧非直線性は、ＺｎＯ相にＣｏのみ
が固溶している場合に比べＣｏ及びＭｎが固溶している
場合の方が優れており、特に大電流領域において効果が
見られる。
【００１０】一方、Ｎｉを添加することにより衝撃電流
を印加した際の極性発生が抑制され、バリスタ電圧の正
方向の変化率と負方向への変化率の差を低減する役割を
すると考えられる。
を印加した際の極性発生が抑制され、バリスタ電圧の正
方向の変化率と負方向への変化率の差を低減する役割を
すると考えられる。
【００１１】
【実施例】酸化亜鉛に、Ｐｒ３ Ｏ１１を０．４ モル
％， Ｃｏ３ Ｏ４ を２．０ モル％、Ｃｒ２ Ｏ３
， ＭｇＯおよびＣａＯをそれぞれ０．１ モル％、
Ａｌ２ Ｏ３ およびＢ２ Ｏ３ をそれぞれ０．０１
モル％を加えた配合を基本組成と、基本組成のままの原
料、それにＮｉＯを０．００１ 〜０．１ モル％、Ｍ
ｎＯを０．０００１〜０．００１ モル％の範囲内の割
合で添加配合した原料、ならびに基本組成のほかにＮｉ
Ｏを０．１５〜０．２ モル％、ＭｎＯを０．０３〜０
．０４モル％の割合で配合した原料を、それぞれボール
ミルで十分に混合して粉末とする。かくして得た調合粉
末に結合剤としてポリビニルアルコールを添加し、３０
０ 〜４００ｋｇ ／ｃｍ２ の圧力で直径１７ｍｍ，
厚さ２ｍｍの円板状に圧縮形成した。ついで１１５０
〜１３５０℃の空気中で１時間焼成し、焼結体の両面に
Ａｇ導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼付けて電極
を形成した。このようにして得られた素子の電気特性を
測定した。結果を表１に示す。
％， Ｃｏ３ Ｏ４ を２．０ モル％、Ｃｒ２ Ｏ３
， ＭｇＯおよびＣａＯをそれぞれ０．１ モル％、
Ａｌ２ Ｏ３ およびＢ２ Ｏ３ をそれぞれ０．０１
モル％を加えた配合を基本組成と、基本組成のままの原
料、それにＮｉＯを０．００１ 〜０．１ モル％、Ｍ
ｎＯを０．０００１〜０．００１ モル％の範囲内の割
合で添加配合した原料、ならびに基本組成のほかにＮｉ
Ｏを０．１５〜０．２ モル％、ＭｎＯを０．０３〜０
．０４モル％の割合で配合した原料を、それぞれボール
ミルで十分に混合して粉末とする。かくして得た調合粉
末に結合剤としてポリビニルアルコールを添加し、３０
０ 〜４００ｋｇ ／ｃｍ２ の圧力で直径１７ｍｍ，
厚さ２ｍｍの円板状に圧縮形成した。ついで１１５０
〜１３５０℃の空気中で１時間焼成し、焼結体の両面に
Ａｇ導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼付けて電極
を形成した。このようにして得られた素子の電気特性を
測定した。結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１の衝撃電流特性は、２ｍｓｅｃ， １
２０ Ａのく形波電流を２０回印加した時のＶ１ｍＡ
値の正方向と負方向の変化率である。表１から、本発明
によりＮｉＯを０．００１ 〜０．１ モル％， Ｍｎ
Ｏを０．０００１〜０．００１ モル％添加した場合、
添加しなかったものあるいはそれぞれをさらに多く添加
したものに比べて非直線特性， 衝撃電流特性がとくに
優れていることがわかる。この電圧非直線抵体を実施例
１とする。
２０ Ａのく形波電流を２０回印加した時のＶ１ｍＡ
値の正方向と負方向の変化率である。表１から、本発明
によりＮｉＯを０．００１ 〜０．１ モル％， Ｍｎ
Ｏを０．０００１〜０．００１ モル％添加した場合、
添加しなかったものあるいはそれぞれをさらに多く添加
したものに比べて非直線特性， 衝撃電流特性がとくに
優れていることがわかる。この電圧非直線抵体を実施例
１とする。
【００１４】図１， 図２はＮｉ， Ｍｎ添加量を変え
たときの特性変化を示し、図１はＮｉＯ添加量と衝撃電
流印加後のバリスタ電圧Ｖ１ｍＡ 変化率との関係、図
２はＭｎＯ添加量と電圧非直線係数αおよび単位厚みあ
たりのバリスタ電圧との関係である。
たときの特性変化を示し、図１はＮｉＯ添加量と衝撃電
流印加後のバリスタ電圧Ｖ１ｍＡ 変化率との関係、図
２はＭｎＯ添加量と電圧非直線係数αおよび単位厚みあ
たりのバリスタ電圧との関係である。
【００１５】上記の配合の原材料として用いたＣｏ３
Ｏ４ は、近年粒径０．０２μｍ以下の超微粉のものが
開発されているが、製造過程で脱鉄処理を行ったもので
、Ｎｉ， Ｍｎの含有量が少ない。そこで脱鉄処理を行
わないでＮｉ含有量０．０３〜０．５０重量％， Ｍｎ
含有量０．００３ 〜０．０１０ 重量％のＣｏ３ Ｏ
４ 粉を原材料として用いた。このＣｏ３ Ｏ４ は、
かさ比重が０．３ｇ／ｃｍ３ 以下、比表面積が４０ｍ
２ ／ｇ以上、平均粒径が０．０２μｍ以下のものであ
った。このＣｏ３ Ｏ４ を用いて前記の２．０ モル
％の配合をしたとき、ＮｉおよびＭｎを酸化物の形で混
合しなくても、焼結原料中のＮｉおよびＭｎ含有量はＮ
ｉＯ， ＭｎＯに換算して０．００１ 〜０．１ モル
％，０．０００１ 〜０．００１ モル％となる。この
ようにして製造した電圧非直線抵抗体を実施例２とし、
表２にその電気特性を実施例１の値と共に示す。
Ｏ４ は、近年粒径０．０２μｍ以下の超微粉のものが
開発されているが、製造過程で脱鉄処理を行ったもので
、Ｎｉ， Ｍｎの含有量が少ない。そこで脱鉄処理を行
わないでＮｉ含有量０．０３〜０．５０重量％， Ｍｎ
含有量０．００３ 〜０．０１０ 重量％のＣｏ３ Ｏ
４ 粉を原材料として用いた。このＣｏ３ Ｏ４ は、
かさ比重が０．３ｇ／ｃｍ３ 以下、比表面積が４０ｍ
２ ／ｇ以上、平均粒径が０．０２μｍ以下のものであ
った。このＣｏ３ Ｏ４ を用いて前記の２．０ モル
％の配合をしたとき、ＮｉおよびＭｎを酸化物の形で混
合しなくても、焼結原料中のＮｉおよびＭｎ含有量はＮ
ｉＯ， ＭｎＯに換算して０．００１ 〜０．１ モル
％，０．０００１ 〜０．００１ モル％となる。この
ようにして製造した電圧非直線抵抗体を実施例２とし、
表２にその電気特性を実施例１の値と共に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】実施例２のような製造方法でつくられた場
合の方が電気特性が実施例１の試料にくらべてさらに優
れていることがわかる。これはＮｉおよびＭｎが微細な
状態で酸化コバルト中に存在することによって、原料系
への均一な分散が促されるためと考えられる。
合の方が電気特性が実施例１の試料にくらべてさらに優
れていることがわかる。これはＮｉおよびＭｎが微細な
状態で酸化コバルト中に存在することによって、原料系
への均一な分散が促されるためと考えられる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、酸化亜鉛を主成分とし
、副成分としてコバルトをはじめプラセオジムなど数種
類の元素を酸化物のような化合物の形などを含む原料に
、ニッケルおよびマンガンをＮｉＯ， ＭｎＯに換算し
て０．００１ 〜０．１ モル％および０．０００１〜
０．００１ モル％の範囲で添加、混合し、焼結するこ
とにより電圧非直線性が向上でき、さらに電圧を印加し
た際の極性の発生を低減し、寿命特性及び電圧安定性の
優れた信頼性の高い電圧非直線抵抗を得ることができた
。また、ニッケル及びマンガンを酸化コバルトに含まれ
る不純物として添加する方法を採用することにより、さ
らに性能を上げることができるだけでなく、大量生産を
する際に工数・原料コストの増加を抑え、安価なバリス
タを製造することが可能になった。
、副成分としてコバルトをはじめプラセオジムなど数種
類の元素を酸化物のような化合物の形などを含む原料に
、ニッケルおよびマンガンをＮｉＯ， ＭｎＯに換算し
て０．００１ 〜０．１ モル％および０．０００１〜
０．００１ モル％の範囲で添加、混合し、焼結するこ
とにより電圧非直線性が向上でき、さらに電圧を印加し
た際の極性の発生を低減し、寿命特性及び電圧安定性の
優れた信頼性の高い電圧非直線抵抗を得ることができた
。また、ニッケル及びマンガンを酸化コバルトに含まれ
る不純物として添加する方法を採用することにより、さ
らに性能を上げることができるだけでなく、大量生産を
する際に工数・原料コストの増加を抑え、安価なバリス
タを製造することが可能になった。
【図１】ＮｉＯ添加量と衝撃電流印加後のバリスタ電圧
変化率との関係線図
変化率との関係線図
【図２】ＭｎＯ添加量と電圧非直線係数および単位厚み
あたりのバリスタ電圧との関係線図
あたりのバリスタ電圧との関係線図
Claims (3)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてコバ
ルトのほかにプラセオジム， カリウム， クロム，
マグネシウム， カルシウム， アルミニウム， ほう
素のうちの一つ以上を元素または化合物の形で含み、さ
らにニッケルもＮｉＯに換算して０．００１ 〜０．１
モル％、マンガンもＭｎＯに換算して０．０００１〜
０．００１ モル％含む原料を焼結することを特徴とす
る電圧非直線抵抗体の製造方法。 - 【請求項２】各元素が酸化物の形で混合された原料を用
いる請求項１記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。 - 【請求項３】ニッケルを０．０３〜０．５０重量％，
Ｍｎを０．００３ 〜０．０１重量％含む酸化コバルト
を原料に混合する請求項１記載の電圧非直線抵抗体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052908A JP2943367B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052908A JP2943367B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290202A true JPH04290202A (ja) | 1992-10-14 |
| JP2943367B2 JP2943367B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=12927935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3052908A Expired - Fee Related JP2943367B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943367B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008277786A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗体磁器組成物および電圧非直線性抵抗体素子 |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3052908A patent/JP2943367B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008277786A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗体磁器組成物および電圧非直線性抵抗体素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2943367B2 (ja) | 1999-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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