JPH0897009A - 酸化亜鉛バリスタの製造方法 - Google Patents
酸化亜鉛バリスタの製造方法Info
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- JPH0897009A JPH0897009A JP6231027A JP23102794A JPH0897009A JP H0897009 A JPH0897009 A JP H0897009A JP 6231027 A JP6231027 A JP 6231027A JP 23102794 A JP23102794 A JP 23102794A JP H0897009 A JPH0897009 A JP H0897009A
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- Japan
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- varistor
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- oxide varistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 制限電圧比特性に優れ、かつ特性バラツキの
小さな酸化亜鉛バリスタの製造方法を提供するものであ
る。 【構成】 酸化亜鉛を主成分とするバリスタ素子に用い
る電極材料中に、アルミニウム、インジウム、ガリウ
ム、ゲルマニウムの中から選択された少なくとも一つの
元素の有機金属化合物を添加する。この電極材料を塗布
し、その後に焼付けることにより優れた制限電圧比特性
を示す酸化亜鉛バリスタが得られるものである。
小さな酸化亜鉛バリスタの製造方法を提供するものであ
る。 【構成】 酸化亜鉛を主成分とするバリスタ素子に用い
る電極材料中に、アルミニウム、インジウム、ガリウ
ム、ゲルマニウムの中から選択された少なくとも一つの
元素の有機金属化合物を添加する。この電極材料を塗布
し、その後に焼付けることにより優れた制限電圧比特性
を示す酸化亜鉛バリスタが得られるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種電子機器を異常高電
圧から保護するために用いられる酸化亜鉛バリスタの製
造方法に関するものである。
圧から保護するために用いられる酸化亜鉛バリスタの製
造方法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いる。
高度集積化が急速に進展している。
【０００３】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）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から保
護するために広く利用されている。
品は異常高電圧（サージ）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から保
護するために広く利用されている。
【０００４】従来より、酸化亜鉛を主成分とするバリス
タ素子の表面に、少なくとも二つの電極を設けた酸化亜
鉛バリスタは広く知られている。また、前記電極の材料
としては、例えば特開昭６２−２９０１０４号公報など
に開示されており、その内容は以下の通りである。
タ素子の表面に、少なくとも二つの電極を設けた酸化亜
鉛バリスタは広く知られている。また、前記電極の材料
としては、例えば特開昭６２−２９０１０４号公報など
に開示されており、その内容は以下の通りである。
【０００５】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Ａｇ粉末（重量比で６５．０％）とともに混練し銀
ペーストを作製し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料とする
ものであった。
％、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Ａｇ粉末（重量比で６５．０％）とともに混練し銀
ペーストを作製し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料とする
ものであった。
【０００６】そしてこの電極材料を、焼成済みのバリス
タ素子の表面に塗布し、加熱して電極を形成するもので
あった。
タ素子の表面に塗布し、加熱して電極を形成するもので
あった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記酸化亜鉛バリスタ
においては、制限電圧比特性の優れたものではあるが、
近年、さらなる制限電圧比特性の改善が求められてき
た。そこで本発明は上述の要求に応え、制限電圧比特性
がさらに改善され、かつ特性バラツキの少ない酸化亜鉛
バリスタの製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
においては、制限電圧比特性の優れたものではあるが、
近年、さらなる制限電圧比特性の改善が求められてき
た。そこで本発明は上述の要求に応え、制限電圧比特性
がさらに改善され、かつ特性バラツキの少ない酸化亜鉛
バリスタの製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明はアルミニウム、インジウム、ガリウム、ゲル
マニウムの中から選択された少なくとも一つの元素の有
機金属化合物を含有した電極材料を焼成済みのバリスタ
素子に塗布して、表面からバリスタ素子内に拡散させた
ものである。
に本発明はアルミニウム、インジウム、ガリウム、ゲル
マニウムの中から選択された少なくとも一つの元素の有
機金属化合物を含有した電極材料を焼成済みのバリスタ
素子に塗布して、表面からバリスタ素子内に拡散させた
ものである。
【０００９】
【作用】以上の構成とすると、酸化亜鉛粒子の抵抗値は
低くなる。
低くなる。
【００１０】一般に酸化亜鉛バリスタの電圧非直線性は
高電流領域において小さくなり、酸化亜鉛粒子の抵抗値
Ｒ、電極間の電圧値Ｖおよび電流値ＩはＶ＝Ｒ＊Ｉに近
似できる。よってこの酸化亜鉛粒子の抵抗値Ｒが小さく
なることによりサージ電圧が侵入しても電極間に生じる
電圧は小さくなる。
高電流領域において小さくなり、酸化亜鉛粒子の抵抗値
Ｒ、電極間の電圧値Ｖおよび電流値ＩはＶ＝Ｒ＊Ｉに近
似できる。よってこの酸化亜鉛粒子の抵抗値Ｒが小さく
なることによりサージ電圧が侵入しても電極間に生じる
電圧は小さくなる。
【００１１】これにより、例えば図４に示すような回路
にサージ電圧が侵入したときバリスタ５は電圧Ｖ１を生
じるが、このバリスタ５に生じる電圧Ｖ１を被保護回路
６のサージ耐電圧Ｖ６よりも小さく設定することによ
り、被保護回路６に加わる電圧を制限することができる
（このサージ電圧侵入時にバリスタ５に生じる電圧Ｖ１
を制限電圧と呼ぶ）。
にサージ電圧が侵入したときバリスタ５は電圧Ｖ１を生
じるが、このバリスタ５に生じる電圧Ｖ１を被保護回路
６のサージ耐電圧Ｖ６よりも小さく設定することによ
り、被保護回路６に加わる電圧を制限することができる
（このサージ電圧侵入時にバリスタ５に生じる電圧Ｖ１
を制限電圧と呼ぶ）。
【００１２】よって、酸化亜鉛粒子の抵抗値の小さなバ
リスタを用いると、（図５）に示すようにサージ電圧侵
入時のバリスタ５に生じる電圧は従来のＶ１からＶ２へ
と小さくなり、結論として被保護回路６のサージ耐電圧
Ｖ６に対する余裕度は大きくなり、信頼性が向上するこ
ととなる。
リスタを用いると、（図５）に示すようにサージ電圧侵
入時のバリスタ５に生じる電圧は従来のＶ１からＶ２へ
と小さくなり、結論として被保護回路６のサージ耐電圧
Ｖ６に対する余裕度は大きくなり、信頼性が向上するこ
ととなる。
【００１３】さらに、この有機金属化合物は電極材料ペ
ースト中のビヒクルに溶解して均質に分散することとな
り、制限電圧比などの特性バラツキが小さな酸化亜鉛バ
リスタが得られるのである。
ースト中のビヒクルに溶解して均質に分散することとな
り、制限電圧比などの特性バラツキが小さな酸化亜鉛バ
リスタが得られるのである。
【００１４】
【実施例】さて、本実施例においては電極材料に特徴を
持たせている。すなわち本実施例においては、銀ペース
ト中にアルミニウムの有機金属化合物を混練したものを
用いたものであり、以下にこれらについて詳述する。
持たせている。すなわち本実施例においては、銀ペース
ト中にアルミニウムの有機金属化合物を混練したものを
用いたものであり、以下にこれらについて詳述する。
【００１５】まず、５．０重量％の硼珪酸鉛ガラスフリ
ット（ＰｂＯが７０．０重量％、Ｂ 2Ｏ3が１５．０重量
％、ＳｉＯ2が１５．０重量％からなる）および６５．
０重量％の銀粉末を３０．０重量％のビヒクル（ｎ−ブ
チルカルビトールにエチルセルロースを溶かしたもの）
とともに混練して銀ペーストを得た。
ット（ＰｂＯが７０．０重量％、Ｂ 2Ｏ3が１５．０重量
％、ＳｉＯ2が１５．０重量％からなる）および６５．
０重量％の銀粉末を３０．０重量％のビヒクル（ｎ−ブ
チルカルビトールにエチルセルロースを溶かしたもの）
とともに混練して銀ペーストを得た。
【００１６】この銀ペーストに、下記の（表１）の組成
表に従いアルミニウムの有機金属化合物としてアルミニ
ウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド（化１）を所定量秤量
し、これをｎ−ブチルカルビトールに溶かし、その後、
上記銀ペーストに添加し擂潰器にて混合した。
表に従いアルミニウムの有機金属化合物としてアルミニ
ウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド（化１）を所定量秤量
し、これをｎ−ブチルカルビトールに溶かし、その後、
上記銀ペーストに添加し擂潰器にて混合した。
【００１７】一方、従来例の銀ペーストとして上記のア
ルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド（化１）を加えな
い電極材料を作製した。
ルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド（化１）を加えな
い電極材料を作製した。
【００１８】
【化１】
【００１９】
【表１】
【００２０】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（Ｃｏ3Ｏ4）、酸化マンガン（Ｍｎ
Ｏ2）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2）をそれぞれ０．５モル％、酸化アンチモン（Ｓｂ2
Ｏ3）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）をそれぞれ０．１モル
％、Ａｌ2Ｏ3を０．００５モル％、残りが酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体（図３のバリス
タ素子１であり、円板形で直径１３ｍｍ、厚さ１．５ｍ
ｍ）を用意した。この焼結体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分間焼付けて（図３）に示す電極２
を形成した。次に（図２）に示すリード線３の上端を半
田付けして固定した後、バリスタ素子１の外周をエポキ
シ系の絶縁樹脂４で外周を被覆して、図１に示すごとく
リード線３の下端だけが絶縁樹脂４の外部に引き出され
ている試料を得た。
電極材料を評価するため、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、
酸化コバルト（Ｃｏ3Ｏ4）、酸化マンガン（Ｍｎ
Ｏ2）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2）をそれぞれ０．５モル％、酸化アンチモン（Ｓｂ2
Ｏ3）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）をそれぞれ０．１モル
％、Ａｌ2Ｏ3を０．００５モル％、残りが酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体（図３のバリス
タ素子１であり、円板形で直径１３ｍｍ、厚さ１．５ｍ
ｍ）を用意した。この焼結体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分間焼付けて（図３）に示す電極２
を形成した。次に（図２）に示すリード線３の上端を半
田付けして固定した後、バリスタ素子１の外周をエポキ
シ系の絶縁樹脂４で外周を被覆して、図１に示すごとく
リード線３の下端だけが絶縁樹脂４の外部に引き出され
ている試料を得た。
【００２１】なお、バリスタ素子１の表面に上記電極材
料を塗布した後に加熱すると、この電極材料中のアルミ
ニウムがバリスタ素子１内に侵入し、後述のような効果
を発揮するものである。
料を塗布した後に加熱すると、この電極材料中のアルミ
ニウムがバリスタ素子１内に侵入し、後述のような効果
を発揮するものである。
【００２２】このようにして得られた試料の電圧比
【００２３】
【外１】
【００２４】および制限電圧比（Ｖ5A／Ｖ1mA）を下記
の（表２）に示す。この電圧比は直流定電流電源を用い
て測定することにより得た。
の（表２）に示す。この電圧比は直流定電流電源を用い
て測定することにより得た。
【００２５】上述の電圧比
【００２６】
【外２】
【００２７】は電圧非直線性を示すもので、この電圧比
が従来例の試料１より小さい方がバリスタ電圧に達する
までの漏れ電流が少ないものとなるのである。すなわ
ち、Ｖ1m Aとは１ｍＡの電流が電極２間に流れる時の電
圧（バリスタ電圧）を示し、
が従来例の試料１より小さい方がバリスタ電圧に達する
までの漏れ電流が少ないものとなるのである。すなわ
ち、Ｖ1m Aとは１ｍＡの電流が電極２間に流れる時の電
圧（バリスタ電圧）を示し、
【００２８】
【外３】
【００２９】の値が小さいものは低い電圧から漏れ電流
が多く流れるもので、好ましくないものとなる。
が多く流れるもので、好ましくないものとなる。
【００３０】また、制限電圧比とはサージ電圧侵入時に
バリスタ素子１に生じる電圧（ここでは電流波形８／２
０μＳ、波高値５Ａの電流がバリスタ素子１に流れたと
きの電圧）とバリスタ電圧（Ｖ1mA）の比をとったもの
であり、この比が小さいものほど被保護回路６の耐電圧
Ｖ２に対する余裕度は大きくなり、被保護回路６に用い
られている半導体電子部品の破壊を防ぐことができる。
上記実施例において試料数は各ロット１０個である。
バリスタ素子１に生じる電圧（ここでは電流波形８／２
０μＳ、波高値５Ａの電流がバリスタ素子１に流れたと
きの電圧）とバリスタ電圧（Ｖ1mA）の比をとったもの
であり、この比が小さいものほど被保護回路６の耐電圧
Ｖ２に対する余裕度は大きくなり、被保護回路６に用い
られている半導体電子部品の破壊を防ぐことができる。
上記実施例において試料数は各ロット１０個である。
【００３１】
【表２】
【００３２】上記の（表１）および（表２）から、電極
材料中のアルミニウムの有機金属化合物の含有量が電圧
比（電圧非直線性）および制限電圧比特性へ与える影響
を考察する。
材料中のアルミニウムの有機金属化合物の含有量が電圧
比（電圧非直線性）および制限電圧比特性へ与える影響
を考察する。
【００３３】アルミニウムの有機金属化合物の添加量が
１０ｐｐｍ以上であれば制限電圧比特性が良好となる。
また、１０００ｐｐｍを越える組成系においては電圧比
（電圧非直線性）が悪化する。従って、電極材料へのア
ルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド（化１）の添加量
はＡｌに換算して１０〜１０００ＰＰｐｐｍが望ましい
ことがわかる。
１０ｐｐｍ以上であれば制限電圧比特性が良好となる。
また、１０００ｐｐｍを越える組成系においては電圧比
（電圧非直線性）が悪化する。従って、電極材料へのア
ルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド（化１）の添加量
はＡｌに換算して１０〜１０００ＰＰｐｐｍが望ましい
ことがわかる。
【００３４】また、アルミニウムをＡｌおよびＡｌ2Ｏ3
の形で添加した試料に比べて、本発明の方法によりアル
ミニウムを添加することにより特性バラツキが大幅に小
さくなることがわかる。
の形で添加した試料に比べて、本発明の方法によりアル
ミニウムを添加することにより特性バラツキが大幅に小
さくなることがわかる。
【００３５】本実施例ではアルミニウムトリ−ｓｅｃ−
ブトキシドを用いたが、他のアルミニウムを含む有機金
属化合物を用いても同様の効果を示すことを確認した。
ブトキシドを用いたが、他のアルミニウムを含む有機金
属化合物を用いても同様の効果を示すことを確認した。
【００３６】さらに、アルミニウムの代わりにインジウ
ム、ガリウム、ゲルマニウムの有機金属化合物を用いて
も同様の効果を示すことを確認した。
ム、ガリウム、ゲルマニウムの有機金属化合物を用いて
も同様の効果を示すことを確認した。
【００３７】なお、電極２を形成するための電極材料
も、銀を主成分とするペーストに限らず、パラジウムな
ど他の金属ペーストでそれを形成しても良い。
も、銀を主成分とするペーストに限らず、パラジウムな
ど他の金属ペーストでそれを形成しても良い。
【００３８】さらに、本実施例では評価用の焼結体とし
てＺｎＯ，Ｂｉ2Ｏ3，Ｃｏ3Ｏ4，ＭｎＯ2，ＮｉＯ，Ｓ
ｂ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3からなる系の酸化亜鉛バリ
スタを用いたが、Ｐｒ6Ｏ11，ＣａＯ，ＢａＯ，Ｍｇ
Ｏ，Ｋ2Ｏ，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。
てＺｎＯ，Ｂｉ2Ｏ3，Ｃｏ3Ｏ4，ＭｎＯ2，ＮｉＯ，Ｓ
ｂ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3からなる系の酸化亜鉛バリ
スタを用いたが、Ｐｒ6Ｏ11，ＣａＯ，ＢａＯ，Ｍｇ
Ｏ，Ｋ2Ｏ，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。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、本発明のアルミニウム、
インジウム、ガリウム、ゲルマニウムの中から選択され
た少なくとも一つの有機金属化合物を含む電極材料を、
焼成済みのバリスタ素子表面から、このバリスタ素子内
に拡散させることにより制限電圧比特性が改善され、か
つ特性バラツキの小さな酸化亜鉛バリスタを得ることが
できる。この結果、サージ電圧侵入時に被保護回路の電
圧上昇を制限することができ、被保護回路に用いられる
半導体電子部品の破壊を防止することができる。
インジウム、ガリウム、ゲルマニウムの中から選択され
た少なくとも一つの有機金属化合物を含む電極材料を、
焼成済みのバリスタ素子表面から、このバリスタ素子内
に拡散させることにより制限電圧比特性が改善され、か
つ特性バラツキの小さな酸化亜鉛バリスタを得ることが
できる。この結果、サージ電圧侵入時に被保護回路の電
圧上昇を制限することができ、被保護回路に用いられる
半導体電子部品の破壊を防止することができる。
【図１】本発明の酸化亜鉛バリスタの一実施例を示す正
面図
面図
【図２】図１に示す酸化亜鉛バリスタの断面図
【図３】図１に示す酸化亜鉛バリスタのバリスタ素子を
示す断面図
示す断面図
【図４】酸化亜鉛バリスタの一使用例を示す回路図
【図５】酸化亜鉛バリスタの電流−電圧特性の一例を示
す特性図
す特性図
１ バリスタ素子 ２ 電極 ３ リード線 ４ 絶縁樹脂 ５ バリスタ
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化亜鉛を主成分とするバリスタ素子
に、アルミニウム、インジウム、ガリウム、ゲルマニウ
ムの中から選択された少なくとも一つの元素の有機金属
化合物を添加した電極材料を塗布することを特徴とする
酸化亜鉛バリスタの製造方法。 - 【請求項２】 電極材料中のアルミニウム、インジウ
ム、ガリウム、ゲルマニウムの有機金属化合物の添加量
がＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅに換算して１０〜１０００ｐ
ｐｍであることを特徴とする請求項１記載の酸化亜鉛バ
リスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231027A JPH0897009A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 酸化亜鉛バリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231027A JPH0897009A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 酸化亜鉛バリスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897009A true JPH0897009A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16917124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6231027A Pending JPH0897009A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 酸化亜鉛バリスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897009A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110828082A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-21 | 南阳金牛电气有限公司 | 金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法 |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP6231027A patent/JPH0897009A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110828082A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-21 | 南阳金牛电气有限公司 | 金属氧化物压电变阻片关键材料修饰改性提高其电性能的方法 |
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