JPH06314603A

JPH06314603A - 酸化亜鉛バリスタとその製造方法

Info

Publication number: JPH06314603A
Application number: JP5104341A
Authority: JP
Inventors: Naoki Muto; 直樹武藤; Kazushige Koyama; 一茂小山; Masaaki Katsumata; 雅昭勝又
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】電圧非直線性をより向上させたバリスタを提
供することを目的とするものである。【構成】この目的を達成するために、本発明のバリス
タは、バリスタ素子１にＰを従来のものより多い０．０
２５〜０．５ｍｏｌ％含有させている。これにより、高
電流領域での電圧非直線性がより向上したバリスタを得
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】本発明は例えばテレビ等の各種電
子機器を異常高電圧から保護するために用いる酸化亜鉛
バリスタとその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器の制御回路の高度集
積化が急速に進展している。これらの制御回路に用いら
れている半導体電子部品は雷サージや異常高電圧が印加
されると破壊されてしまうので、その対策が不可欠なも
のとなっている。この対策として一般にバリスタが用い
られており、中でも優れた電圧非直線性をもつ酸化亜鉛
バリスタが広く利用されている。

【０００３】従来、酸化亜鉛バリスタへＰを添加するこ
とにより損失を低減するものがあった（特開平２−７７
１０４号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のものはＰの
添加量を０．０２ｍｏｌ％以下に設定することにより損
失を低減したものであったが、本発明はこのＰの添加量
を増加することにより、電圧非直線性をさらに向上させ
た酸化亜鉛バリスタを提供することを目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、Ｐの添加量を従来のものよりも増し、バ
リスタ素子におけるＰの含有量を０．０２５〜０．５ｍ
ｏｌ％としたものである。

【０００６】

【作用】上記構成によると、バリスタ素子へのＰの添加
量を従来より増したために、ＰがＺｎＯに固溶する量が
増加し、その結果としてＺｎＯの比抵抗が大幅に下が
り、高電流領域での電圧非直線性が向上する。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）図１〜図３において１はバリスタ素子、２
ａ，２ｂはその表面に設けた電極、３ａ，３ｂはリード
端子、４は被覆体である。以下バリスタ素子１の製造方
法を説明する。

【０００８】まず、（表１）、（表２）に示す組成（含
有量）になるように、ＺｎＯに（表１）、（表２）の添
加物を加え、ポットミルで湿式混合した。ここでＰはＨ
₃ＰＯ₄の形で添加する。なお（表１）と（表２）に示す
ものはバリスタ電圧が異なるものである。そして脱水、
乾燥の後、バインダを加え、ライカイ器で造粒を行っ
た。そして１０００kg／cm²の圧力で成形を行い、１２
００℃で２時間焼成し、図２，図３に示したバリスタ素
子１を得た。このバリスタ素子１は直径１３mm、厚さ１
mmの円板形である。このバリスタ素子１の上、下両面に
銀ペーストをスクリーン印刷し、８００℃で２時間焼付
けて直径１０mmの電極２ａ，２ｂを形成した。そしてリ
ード端子３ａ，３ｂを電極２ａ，２ｂに半田付けした
後、外周をエポキシ樹脂よりなる被覆体４を用いて被覆
し、バリスタを各試料No.ごとに１０個得た。

【０００９】そして各試料No.ごとの１０個のバリスタ
について、厚さ１mm当りのバリスタ電圧（Ｖ_1mA／m
m）、電圧比、制限電圧比、サージ電流耐量特性を測定
して、その平均値を算出し（表１）、（表２）に示し
た。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】

【００１２】ここで

【００１３】

【外１】

【００１４】は電極２ａ，２ｂ間にそれぞれ１ｍＡ、１
０μＡ、１μＡ、５Ａ、２５Ａの電流が流れるときの電
圧を表している。またサージ電流耐量特性は、標準波形
８／２０μｓで、バリスタ電圧１００Ｖ以下のバリスタ
の場合（表１に示すバリスタ）は波高値２０００Ａ、バ
リスタ電圧１００Ｖを越えるバリスタの場合（表２に示
すバリスタ）は波高値４０００Ａの衝撃電流を正方向に
２回印加した後のバリスタ電圧の変化率（ΔＶ_1mA）で
示している。

【００１５】電圧比、制限電圧比、サージ電流耐量特性
がいずれも小さいバリスタ程、電圧非直線性に優れ、そ
の上安定している。

【００１６】（表１）、（表２）を見ると、試料No.３
〜５、９〜１１のバリスタが、他のものに比べると電圧
比、制限電圧比、サージ電流耐量特性がいずれも小さ
い。これらは電圧非直線性に優れ、なおかつ安定したバ
リスタであることがわかる。

【００１７】これは、主成分であるＺｎＯに固溶するＰ
が多く、ＺｎＯ粒子の比抵抗がより小さくなり、高電流
領域での電圧非直線性をより改善するからである。

【００１８】またＰをＨ₃ＰＯ₄として添加することによ
り、バリスタ素子の半導体特性を損なわないようにして
いる。またＰは一価の金属イオンを含む化合物を除き、
Ｐ₂Ｐ₅をはじめとしてどのような形で添加してもかまわ
ない。

【００１９】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて説明する。本実施例ではＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅからな
るガラスフリットを、銀ペーストに混練したもので電極
２ａ，２ｂを形成した。

【００２０】なお、この電極２ａ，２ｂを設けるバリス
タ素子１は（実施例１）と同様にＺｎＯに、（表３）〜
（表１２）の添加物を添加して形成することとし、各試
料No.ごとに１０個のバリスタを形成した。そして、各
試料No.のバリスタのバリスタ電圧、電圧比、制限電圧
比、サージ電流耐量特性を（表３）〜（表１２）に示し
た。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】

【表５】

【００２４】

【表６】

【００２５】

【表７】

【００２６】

【表８】

【００２７】

【表９】

【００２８】

【表１０】

【００２９】

【表１１】

【００３０】

【表１２】

【００３１】（表１）、（表２）と比べてもわかるよう
に、ＰとＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅを添加したバリスタの方が、
電圧比、制限電圧比、サージ電流耐量特性のいずれも小
さい。

【００３２】このことから、ＰとＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅを添
加したバリスタは、より一層電圧非直線性に優れ、安定
したものであることがわかる。

【００３３】これは、電極２ａ，２ｂをバリスタ素子１
に焼付ける時ガラスフリットに含まれるＰｂ、Ｓｎ、Ｇ
ｅがバリスタ素子１内部に拡散し、粒界においてＰとＢ
ｉとで化合物を形成し、低電流領域の電圧非直線性を向
上させていると思われる。もちろん実施例１での効果も
引きつぐ。

【００３４】なお、本実施例においてはバリスタを製造
する時、電極材料にＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅを、またバリスタ
素子材料にＰを夫々添加している。しかし電極材料に
Ｐ、バリスタ素子１にＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅを添加してもそ
の効果は変わらない。

【００３５】また以下に示す４つの方法で、ＰとＰｂ、
Ｓｎ、Ｇｅを添加してもよい。第１の方法としては、Ｐ
とＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅからなるガラスフリットを銀電極材
料に混練する。ガラスフリットとして添加することによ
り、電極を焼付ける時、Ｐが拡散のフラックスとなりバ
リスタ素子１内への拡散性が良くなると同時に、粒界で
の化合物の生成が起こりやすくなる。他の工程について
は実施例１と同様である。

【００３６】第２の方法としては、ＰとＰｂ、Ｓｎ、Ｇ
ｅからなるガラスフリットをバリスタ素子１表面に塗布
し、その上から電極２ａ，２ｂを形成する。このように
することにより、第１の方法における効果に加えて、電
極２ａ，２ｂの焼付け温度を６００℃、その時間はわず
か１０分とすることができる。他の工程は実施例１と同
様である。その上電極材料にＡｌ、Ｉｎ、Ｇａ等を用い
ることができる。

【００３７】第３の方法としては、ＰとＰｂ、Ｓｎ、Ｇ
ｅからなるガラスフリットを、バリスタ素子材料に添加
する。これにより、バリスタ素子１においてより均一に
ＰとＢｉとＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅの酸化物を生成することが
でき、特性が安定する。もちろん電極２ａ，２ｂの焼付
け時間、温度も１０分間、６００℃とすることができ
る。また電極材料もＡｇではなく、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ等
を用いることができる。

【００３８】第４の方法としては、ＰとＰｂ、Ｓｎ、Ｇ
ｅを直接バリスタ素子材料に添加する。これは第３の方
法での効果に加えて、ＰとＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅを含むガラ
スフリットを作成する工程が不要になるため、製造工程
が短くなる。この場合も電極材料にＡｇではなく、Ａ
ｌ、Ｉｎ、Ｇａ等を用いることができる。

【００３９】また本発明のバリスタ製造時には、添加物
をバリスタ素子の半導体特性を損うことのないような形
で用いている。

【００４０】なお、本発明のバリスタ素子材料にＣｒ、
Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｙ等が添加されたとしても、
その効果に変わりはない。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明のバリスタ素子はＰ
を従来のものよりも多い０．０２５〜０．５ｍｏｌ％含
有させることにより電圧比直線性を向上させている。な
おＰとＰｂ、Ｓｎ、Ｇｅを一緒に添加することによりそ
の効果はさらに顕著に現れる。またＰはＨ₃ＰＯ₄やＰ₂
Ｏ₅をはじめとして、一価の金属イオンを含まない形で
添加することにより、バリスタ素子の半導体的性質の損
失を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるバリスタの正面図

【図２】本発明の一実施例におけるバリスタの縦断面図

【図３】本発明の一実施例におけるバリスタ素子と電極
の断面図

【符号の説明】

１バリスタ素子２ａ電極２ｂ電極３ａリード端子３ｂリード端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バリスタ素子と、このバリスタ素子の表
面に少なくとも２つ以上設けた電極とを備え、前記バリ
スタ素子は、ＺｎＯに、少なくともＢｉとＰを添加した
ものから成り、このバリスタ素子における前記Ｐの含有
量は、０．０２５〜０．５ｍｏｌ％となるようにした酸
化亜鉛バリスタ。
【請求項２】バリスタ素子に、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌを添
加した請求項１に記載の酸化亜鉛バリスタ。
【請求項３】バリスタ素子に、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅの少
なくとも一種類以上を添加し、その添加量はＰの含有量
に対し、０．１〜２．０の比になるようにした請求項１
または請求項２に記載の酸化亜鉛バリスタ。
【請求項４】ＺｎＯに、少なくともＢｉ、Ｃｏ、Ｍ
ｎ、Ａｌを添加して形成したバリスタ素子の表面に、電
極材料と、Ｐと、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅのうち少なくとも一
種類以上含んだガラスフリットとを混合したものを塗布
し、焼付けて電極を形成する酸化亜鉛バリスタの製造方
法。
【請求項５】ＺｎＯに、少なくともＢｉ、Ｃｏ、Ｍ
ｎ、Ａｌを添加して形成したバリスタ素子の表面に、Ｐ
と、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅのうち少なくとも一種類以上含ん
だガラスフリットと、有機溶媒とを混合したものを塗布
し、加熱後に、前記バリスタ素子の表面に電極を形成す
る酸化亜鉛バリスタの製造方法。
【請求項６】ＺｎＯと、ＢｉとＣｏと、Ｍｎと、Ａｌ
と、Ｐと、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅのうち少なくとも一種類以
上含んだガラスフリットとを混合した後に成形し、焼成
することによりバリスタ素子を形成し、その後このバリ
スタ素子の表面に電極を形成する酸化亜鉛バリスタの製
造方法。
【請求項７】ＺｎＯと、Ｂｉと、Ｃｏと、Ｍｎと、Ａ
ｌと、Ｐと、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅのうちの少なくとも一種
類以上とを混合した後に成形し、焼成することによりバ
リスタ素子を形成し、その後このバリスタ素子の表面に
電極を形成する酸化亜鉛バリスタの製造方法。