JPH06208908A - 酸化亜鉛バリスタ用電極材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種電子機器を異常高電圧から保護する酸化
亜鉛バリスタに用いる電極材料において、異常高電圧に
より電極が酸化亜鉛バリスタ素子から剥離し、破壊する
という課題を解決し、優れた信頼性を示す酸化亜鉛バリ
スタ用電極材料を提供する。 【構成】 電極ペースト中の金属含有量に対して、酸化
亜鉛ウィスカーを０．１〜１０．０重量％含有させる。 【効果】 異常高電圧（サージ）により破壊しにくい酸
化亜鉛バリスタを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種電子機器を異常高
電圧から保護する目的で使用される酸化亜鉛バリスタ用
電極材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、民生機器や産業機器の制御回路の
高度集積化が急速に進展しており、これら制御回路に用
いられる半導体電子部品は異常高電圧（サージ）に極め
て弱く、この対策は不可欠となっている。この対策とし
て一般にバリスタが用いられている。中でも酸化亜鉛バ
リスタはその優れた電圧非直線性、サージ吸収能力を持
つことから、各種電子機器を異常高電圧（サージ）から
保護する目的で広く利用されている。

【０００３】従来より、上記酸化亜鉛バリスタに使用さ
れる電極材料として、例えば特開昭６２−２９０１０４
号公報などが開示されているが、この内容は以下の通り
である。すなわちＰｂＯが５０．０〜８５．０重量％、
Ｂ₂Ｏ₃が１０．０〜３０．０重量％、ＳｉＯ₂が５．０
〜２５．０重量％からなる硼珪酸鉛ガラス粉末を重量比
で５．０％秤量し、ブチルカルビトールにエチルセルロ
ースを溶かしたビヒクル（重量比で３０．０％）中にＡ
ｇ粉末（重量比で６５．０％）とともに混練し銀ペース
トを作成し酸化亜鉛バリスタ用電極材料とするものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の硼珪酸鉛ガラスからなるガラス粉末を含有する酸化
亜鉛バリスタ用電極材料を酸化亜鉛バリスタに用いる
と、異常高電圧（サージ）により銀電極が酸化亜鉛バリ
スタ素子（以下、素子という）の界面から剥離して、酸
化亜鉛バリスタ自身が破壊し易いという課題を有してい
た。

【０００５】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、酸化亜鉛バリスタに使用して優れた信頼性を示
す酸化亜鉛バリスタ用電極材料を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料は、電極ペ
ースト中の金属含有量に対して酸化亜鉛ウィスカーを
０．１〜１０．０重量％含有した構成としたものであ
る。

【０００７】

【作用】したがって上記構成による酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を酸化亜鉛バリスタの電極として用いることに
より、酸化亜鉛ウィスカーが電極と素子とに楔のように
食い込み、アンカーとしての作用を発生することによっ
てバリスタ自身の破壊という致命的な課題の改善を図る
ことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について詳細に説明
する。

【０００９】まず、酸化亜鉛バリスタ用電極材料に添加
するガラス粉末の調整について述べる。ＰｂＯを７０．
０重量％、Ｂ₂Ｏ₃を１５．０重量％、ＳｉＯ₂を１５．
０重量％秤量し、ボールミルにて混合、粉砕した後、白
金ルツボにて１０００℃〜１５００℃の温度条件で溶
融、急冷し、ガラス化させて硼珪酸鉛ガラスを得た。

【００１０】この硼珪酸鉛ガラスを粗粉砕した後、ボー
ルミルにて微粉砕して硼珪酸鉛ガラス粉末を得た。次
に、この硼珪酸鉛ガラス粉末（重量比で５．０％）をブ
チルカルビトールにエチルセルロースを溶かしたビヒク
ル（重量比で３０．０％）中に銀粉末（重量比で６５．
０％）とともに三本ロールミルにて混練して銀ペースト
を得た。

【００１１】上記銀ペーストに下記（表１）に示した量
の酸化亜鉛ウィスカーを所定量添加した後、三本ロール
ミルにて混練して酸化亜鉛バリスタ用電極材料を得た。

【００１２】また、比較検討例として上記銀ペーストに
酸化亜鉛ウィスカーを添加しない従来の酸化亜鉛バリス
タ用電極材料も作製した。

【００１３】以上のように作製した酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を評価するため、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、
酸化コバルト（Ｃｏ₂Ｏ₃）、酸化マンガン（Ｍｎ
Ｏ₂）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化アンチモン（Ｓ
ｂ₂Ｏ₃）、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）をそれぞれ０．５モ
ル％、Ａｌ₂Ｏ₃を０．００５モル％、残りが酸化亜鉛
（ＺｎＯ）からなる素子（直径１３mm、厚さ１．５mm）
を用意した。この素子の両面に酸化亜鉛バリスタ用電極
材料を直径１０mmとなるようスクリーン印刷し、８００
℃で１０分間焼付け電極を形成し、リード線を半田付け
した後、樹脂モールドして試料を得た。

【００１４】このようにして得られた試料に、標準波形
８／２０μＳ、波高値５０００Ａの衝撃電流を３０秒間
隔で同一方向に繰り返し印加し、破壊した酸化亜鉛バリ
スタの数を測定した結果を下記の（表１）に示す。な
お、試料数は各ロット２０個である。

【００１５】

【表１】

【００１６】まず、（表１）から、酸化亜鉛バリスタ用
電極材料中の酸化亜鉛ウィスカーの含有量と、酸化亜鉛
バリスタの破壊を防止する効果との関係を考察する。酸
化亜鉛ウィスカーを含まない従来の酸化亜鉛バリスタ用
電極材料では、衝撃電流（サージ電流）を上記条件で繰
り返し印加したところ、４回までに全ての酸化亜鉛バリ
スタが銀電極と素子との界面から剥離して破壊した。

【００１７】一方、酸化亜鉛ウィスカーを０．１重量％
以上添加した酸化亜鉛バリスタ用電極材料を用いると、
酸化亜鉛ウィスカーが銀電極と素子とに楔のように食い
込み、アンカー効果を生じることにより接着強度が向上
して衝撃電流によるバリスタの破壊が防止される。また
酸化亜鉛ウィスカーを１０．０重量％以上添加した酸化
亜鉛バリスタ用電極材料を用いると、酸化亜鉛ウィスカ
ーが銀電極の表面に析出し、はんだ濡れ性が悪化する。
さらに繊維長さ（針状部の長さ）が１０μｍを超える酸
化亜鉛ウィスカーは銀ペーストへの分散性が悪く、銀ペ
ーストの印刷性も悪くなる。

【００１８】上記実施例の結果より、明らかなように酸
化亜鉛バリスタ用電極材料中の酸化亜鉛ウィスカーの添
加量は０．１〜１０．０重量％の範囲が最適であり、さ
らに酸化亜鉛ウィスカーの繊維長さ（針状部の長さ）は
１０．０μｍ以下であることが望ましい。

【００１９】また本実施例では電極ペーストとしてＡｇ
ペーストを用いたが、Ａｇ−Ｐｄ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ａｌ，Ｐｔなどの金属ペーストに酸化亜鉛ウィスカーを
添加しても同様の効果が得られることを確認した。

【００２０】さらに、本実施例では酸化亜鉛バリスタ用
電極材料中のガラス粉末として硼珪酸鉛系ガラスを用い
たが、硼珪酸ビスマス系ガラスなど他の組成系のガラス
粉末を用いても本発明の効果に変わりはない。さらにガ
ラス粉末の含有量が５．０重量％の場合について述べた
が、１．０〜３０．０重量％であれば本発明の効果に変
わりはない。

【００２１】本実施例では評価用の焼結体素子としてＺ
ｎＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｃｏ₂Ｏ₃，ＭｎＯ ₂，ＮｉＯ，Ｓｂ₂Ｏ
₃，Ｃｒ₂Ｏ₃，Ａｌ₂Ｏ₃からなる系の酸化亜鉛バリスタ
を用いたが、Ｐｒ₆Ｏ₁₁，ＣａＯ，ＢａＯ，ＭｇＯ，Ｋ₂
Ｏ，ＳｉＯ₂等を含む酸化亜鉛バリスタに本発明による
酸化亜鉛バリスタ用電極材料を適用しても効果に変わり
はない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の酸化亜鉛バリスタ
用電極材料は、電極ペースト中の金属含有量に対して酸
化亜鉛ウィスカーを０．１〜１０．０重量％含有させた
ものであり、この電極ペーストを酸化亜鉛バリスタ素子
に印刷、焼付けすることにより、異常高電圧（サージ）
による電極の素子からの剥離を防止し、酸化亜鉛バリス
タ自身の破壊を防ぐことができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身がバリ
   スタ特性を有する焼結体に用いる電極材料として、電極
   ペースト中の金属含有量に対して酸化亜鉛ウィスカーを
   ０．１〜１０．０重量％含有してなることを特徴とする
   酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
2. 【請求項２】酸化亜鉛ウィスカーの繊維長さ（針状部の
   長さ）が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１
   記載の酸化亜鉛バリスタ用電極材料。