JPH11297510A - 積層型バリスタ - Google Patents
積層型バリスタInfo
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- JPH11297510A JPH11297510A JP10112738A JP11273898A JPH11297510A JP H11297510 A JPH11297510 A JP H11297510A JP 10112738 A JP10112738 A JP 10112738A JP 11273898 A JP11273898 A JP 11273898A JP H11297510 A JPH11297510 A JP H11297510A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/022—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances
- H01C7/023—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances containing oxides or oxidic compounds, e.g. ferrites
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型かつ安価で特性の良い積層型バリスタを
提供する。 【解決手段】 本発明にかかる積層型バリスタは、セラ
ミック積層体の主成分としてＺｎＯを含み、主成分１０
０ｍｏｌ％に対して、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１０
０〜３５０ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１〜３
ｍｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜１．５
ｍｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．０ｍｏ
ｌ％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、ＳｎＯに換
算して０．１〜２ｍｏｌ％、ＹをＹ2 Ｏ3 に換算して０
〜３ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ2 に換算して０．１〜１．
０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して０．１〜２ｍｏｌ
％含有し、かつ、特性部の平均粒径が０．９〜３μｍで
ある。
提供する。 【解決手段】 本発明にかかる積層型バリスタは、セラ
ミック積層体の主成分としてＺｎＯを含み、主成分１０
０ｍｏｌ％に対して、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１０
０〜３５０ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１〜３
ｍｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜１．５
ｍｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．０ｍｏ
ｌ％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、ＳｎＯに換
算して０．１〜２ｍｏｌ％、ＹをＹ2 Ｏ3 に換算して０
〜３ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ2 に換算して０．１〜１．
０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して０．１〜２ｍｏｌ
％含有し、かつ、特性部の平均粒径が０．９〜３μｍで
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は積層型バリスタに関
し、特にたとえば、ＺｎＯを主成分としたバリスタ電圧
が１００Ｖ以上の積層型バリスタに関する。
し、特にたとえば、ＺｎＯを主成分としたバリスタ電圧
が１００Ｖ以上の積層型バリスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化や回路の高速化
により、素子のチップ化や高周波化が進んでいる。ま
た、回路の高密度化などのため、小型化、低背化が要求
されている。ノイズ吸収素子である非直線抵抗体（バリ
スタ）もその例外ではなく、酸化亜鉛やチタン酸ストロ
ンチウムを主成分としたセラミックで形成されたチップ
タイプのバリスタが登場している。しかし、交流用のよ
うなバリスタ電圧の高いものとしては、現在、足付き単
板型や単板を樹脂やガラスでモールドしたバリスタが使
用されている。
により、素子のチップ化や高周波化が進んでいる。ま
た、回路の高密度化などのため、小型化、低背化が要求
されている。ノイズ吸収素子である非直線抵抗体（バリ
スタ）もその例外ではなく、酸化亜鉛やチタン酸ストロ
ンチウムを主成分としたセラミックで形成されたチップ
タイプのバリスタが登場している。しかし、交流用のよ
うなバリスタ電圧の高いものとしては、現在、足付き単
板型や単板を樹脂やガラスでモールドしたバリスタが使
用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来使
用されている単板型バリスタはサージ耐量を大きくとろ
うとすると電極面積が大きくなり、素子の小型化が図れ
ない。この逆に、素子を小さくしようとすると、サージ
耐量を犠牲にせざるを得ない。このため、１００Ｖ以上
のバリスタ電圧を有するバリスタの小型化は進んでいな
い。これを解決するためにはセラミック積層体の内部に
複数枚の電極を形成してなる積層構造をとることが望ま
しいが、単位厚みあたりのバリスタ電圧を大きくとる必
要がある。このためには、単位面積あたりのサージ耐量
を低下させずに、セラミックの粒径を小さくしなければ
ならない。
用されている単板型バリスタはサージ耐量を大きくとろ
うとすると電極面積が大きくなり、素子の小型化が図れ
ない。この逆に、素子を小さくしようとすると、サージ
耐量を犠牲にせざるを得ない。このため、１００Ｖ以上
のバリスタ電圧を有するバリスタの小型化は進んでいな
い。これを解決するためにはセラミック積層体の内部に
複数枚の電極を形成してなる積層構造をとることが望ま
しいが、単位厚みあたりのバリスタ電圧を大きくとる必
要がある。このためには、単位面積あたりのサージ耐量
を低下させずに、セラミックの粒径を小さくしなければ
ならない。
【０００４】それゆえに、本発明の主たる目的は、小型
かつ安価で特性の良い積層型バリスタを提供することで
ある。
かつ安価で特性の良い積層型バリスタを提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる積層型バ
リスタは、セラミック積層体の内部に複数の内部電極を
有する一体焼結型の積層型バリスタにおいて、セラミッ
ク積層体は、主成分としてＺｎＯを含み、主成分１００
ｍｏｌ％に対して、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１００
〜３５０ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１．０〜
３．０ｍｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜
１．５ｍｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．
０ｍｏｌ％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、Ｓｎ
Ｏに換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％、ＹをＹ2 Ｏ3 に
換算して０〜３．０ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ2 に換算し
て０．１〜１．０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して
０．１〜２．０ｍｏｌ％含有し、かつ、少なくとも内部
電極に挟まれ、バリスタ特性が得られる特性部の平均粒
径が０．９〜３．０μｍである、積層型バリスタであ
る。
リスタは、セラミック積層体の内部に複数の内部電極を
有する一体焼結型の積層型バリスタにおいて、セラミッ
ク積層体は、主成分としてＺｎＯを含み、主成分１００
ｍｏｌ％に対して、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１００
〜３５０ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１．０〜
３．０ｍｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜
１．５ｍｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．
０ｍｏｌ％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、Ｓｎ
Ｏに換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％、ＹをＹ2 Ｏ3 に
換算して０〜３．０ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ2 に換算し
て０．１〜１．０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して
０．１〜２．０ｍｏｌ％含有し、かつ、少なくとも内部
電極に挟まれ、バリスタ特性が得られる特性部の平均粒
径が０．９〜３．０μｍである、積層型バリスタであ
る。
【０００６】また、本発明にかかる積層型バリスタは、
セラミック積層体の内部に複数の内部電極を有する一体
焼結型の積層型バリスタにおいて、セラミック積層体
は、主成分としてＺｎＯを含み、主成分１００ｍｏｌ％
に対して、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１００〜３５０
ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１．０〜３．０ｍ
ｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜１．５ｍ
ｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．０ｍｏｌ
％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、ＳｎＯに換算
して０．１〜２．０ｍｏｌ％、ＹをＹ2 Ｏ3 に換算して
０〜３．０ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ2 に換算して０．１
〜１．０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して０．１〜
２．０ｍｏｌ％含有し、かつ、１ｍＡの電流を流したと
きの単位厚みあたりのバリスタ電圧が１０００〜２５０
０Ｖ／ｍｍである、積層型バリスタである。
セラミック積層体の内部に複数の内部電極を有する一体
焼結型の積層型バリスタにおいて、セラミック積層体
は、主成分としてＺｎＯを含み、主成分１００ｍｏｌ％
に対して、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１００〜３５０
ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１．０〜３．０ｍ
ｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜１．５ｍ
ｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．０ｍｏｌ
％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、ＳｎＯに換算
して０．１〜２．０ｍｏｌ％、ＹをＹ2 Ｏ3 に換算して
０〜３．０ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ2 に換算して０．１
〜１．０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して０．１〜
２．０ｍｏｌ％含有し、かつ、１ｍＡの電流を流したと
きの単位厚みあたりのバリスタ電圧が１０００〜２５０
０Ｖ／ｍｍである、積層型バリスタである。
【０００７】ここで各組成物を添加することにより得ら
れる効果および数値限定の理由について説明する。Ａｌ
2 Ｏ3 は制限電圧を低下させ、わずかではあるがバリス
タ電圧を上昇させる効果を有する。すなわち、１００ｐ
ｐｍ以上で制限電圧が低下し、添加量増加に伴い安定化
する。しかし、２５０ｐｐｍを越えた付近からαの低下
がはじまる。α＝３０以上であれば漏れ電流がほとんど
の回路に影響しなくなることから、αが３０を切る３５
０ｐｐｍを限定範囲とした。Ｂｉ2 Ｏ3 はバリスタ特性
の発現だけではなく焼結性を向上させる効果を有する。
Ｂｉ2 Ｏ3 が１．０ｍｏｌ％未満であれば、バリスタ電
圧およびαは高くなるが、焼結性が悪く、サージ耐量が
低下する。一方、３．０ｍｏｌ％を越えると異常粒成長
が生じ、均一性が悪くなるため、サージ耐量が低下す
る。Ｃｏ2 Ｏ3 はαを上昇させる効果を有する。０．１
ｍｏｌ％以上あれば、α＝３０以上を確保できる。しか
し、Ｃｏ2 Ｏ3 の量が１．５ｍｏｌ％を越えると、粒界
に析出し、粒成長を抑制し、バリスタ電圧を上昇させ、
制限電圧を上昇させる。また、焼結を阻害する効果も出
てくる。なお、Ｃｏ2 Ｏ3 に限らず、制限電圧比が１．
７を越えると一気にサージ耐量が低下することがわかっ
た。これは、焼結性と素子発熱に関係があり、焼結性が
低い場合、ならびに、制限電圧が高くバリスタ電圧が高
い場合にサージ耐量が低下する。単位厚みあたりのバリ
スタ電圧が２５００Ｖ／ｍｍを越える時点では焼結性が
悪くなってくるとともに、素子発熱が大きくなってくる
ため、サージ耐量が低下する。ＭｎＯの効果はＣｏと同
様αの上昇にあるが、０．１ｍｏｌ％以下ではその効果
が小さい。また、１．０ｍｏｌ％を越えるとＣｏ2 Ｏ3
と同様サージ耐量低下や、制限電圧上昇が生じる。Ｓｂ
2 Ｏ3 およびＳｎＯはバリスタ電圧およびαを上昇させ
る効果を有する。０．１ｍｏｌ％以上でα＝３０以上を
確保でき、バリスタ電圧を上昇させることができる。し
かし、２．０ｍｏｌ％を越えると、前述と同様、サージ
耐量低下を引き起こす。なお、ＳｂとＳｎはいずれか一
方または双方を混合して使用してもよい。Ｙ2 Ｏ3 は添
加量が少ない領域ではαを上昇させ、添加量が多くなる
とバリスタ電圧を上昇させる効果を有する。Ｙ2 Ｏ3 は
添加によって制限電圧比が変動し難く、バリスタ電圧の
調整に効果的である。しかし、３．０ｍｏｌ％以上では
焼結が阻害され、サージ耐量が低下する。ＳｉＯ2 とＢ
2 Ｏ3 は、それぞれ単独で添加してもよく、ＢｉやＺｎ
とガラス化して使用してもよい。ガラス化して、液相化
を進めれば低温焼結の効果もある。ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3
は単独でも低温焼結の効果を有し、焼結の補助となる。
このため、αを上昇させる効果を有する。しかし、多量
に添加すると、異常粒成長を起こしたり、珪酸亜鉛や硼
酸亜鉛の結晶が析出し、バリスタ電圧の極端な低下や、
バラツキを生じさせる。このため、それぞれの限定範囲
を０．１〜１ｍｏｌ％、０．１〜２．０ｍｏｌ％とし
た。
れる効果および数値限定の理由について説明する。Ａｌ
2 Ｏ3 は制限電圧を低下させ、わずかではあるがバリス
タ電圧を上昇させる効果を有する。すなわち、１００ｐ
ｐｍ以上で制限電圧が低下し、添加量増加に伴い安定化
する。しかし、２５０ｐｐｍを越えた付近からαの低下
がはじまる。α＝３０以上であれば漏れ電流がほとんど
の回路に影響しなくなることから、αが３０を切る３５
０ｐｐｍを限定範囲とした。Ｂｉ2 Ｏ3 はバリスタ特性
の発現だけではなく焼結性を向上させる効果を有する。
Ｂｉ2 Ｏ3 が１．０ｍｏｌ％未満であれば、バリスタ電
圧およびαは高くなるが、焼結性が悪く、サージ耐量が
低下する。一方、３．０ｍｏｌ％を越えると異常粒成長
が生じ、均一性が悪くなるため、サージ耐量が低下す
る。Ｃｏ2 Ｏ3 はαを上昇させる効果を有する。０．１
ｍｏｌ％以上あれば、α＝３０以上を確保できる。しか
し、Ｃｏ2 Ｏ3 の量が１．５ｍｏｌ％を越えると、粒界
に析出し、粒成長を抑制し、バリスタ電圧を上昇させ、
制限電圧を上昇させる。また、焼結を阻害する効果も出
てくる。なお、Ｃｏ2 Ｏ3 に限らず、制限電圧比が１．
７を越えると一気にサージ耐量が低下することがわかっ
た。これは、焼結性と素子発熱に関係があり、焼結性が
低い場合、ならびに、制限電圧が高くバリスタ電圧が高
い場合にサージ耐量が低下する。単位厚みあたりのバリ
スタ電圧が２５００Ｖ／ｍｍを越える時点では焼結性が
悪くなってくるとともに、素子発熱が大きくなってくる
ため、サージ耐量が低下する。ＭｎＯの効果はＣｏと同
様αの上昇にあるが、０．１ｍｏｌ％以下ではその効果
が小さい。また、１．０ｍｏｌ％を越えるとＣｏ2 Ｏ3
と同様サージ耐量低下や、制限電圧上昇が生じる。Ｓｂ
2 Ｏ3 およびＳｎＯはバリスタ電圧およびαを上昇させ
る効果を有する。０．１ｍｏｌ％以上でα＝３０以上を
確保でき、バリスタ電圧を上昇させることができる。し
かし、２．０ｍｏｌ％を越えると、前述と同様、サージ
耐量低下を引き起こす。なお、ＳｂとＳｎはいずれか一
方または双方を混合して使用してもよい。Ｙ2 Ｏ3 は添
加量が少ない領域ではαを上昇させ、添加量が多くなる
とバリスタ電圧を上昇させる効果を有する。Ｙ2 Ｏ3 は
添加によって制限電圧比が変動し難く、バリスタ電圧の
調整に効果的である。しかし、３．０ｍｏｌ％以上では
焼結が阻害され、サージ耐量が低下する。ＳｉＯ2 とＢ
2 Ｏ3 は、それぞれ単独で添加してもよく、ＢｉやＺｎ
とガラス化して使用してもよい。ガラス化して、液相化
を進めれば低温焼結の効果もある。ＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3
は単独でも低温焼結の効果を有し、焼結の補助となる。
このため、αを上昇させる効果を有する。しかし、多量
に添加すると、異常粒成長を起こしたり、珪酸亜鉛や硼
酸亜鉛の結晶が析出し、バリスタ電圧の極端な低下や、
バラツキを生じさせる。このため、それぞれの限定範囲
を０．１〜１ｍｏｌ％、０．１〜２．０ｍｏｌ％とし
た。
【０００８】上述の組成を有するセラミック積層体は、
８５０〜９００℃の焼成温度で焼結し、粒成長を抑えて
単位厚みあたりのバリスタ電圧を大きくすることができ
る。セラミック積層体の特性部の平均粒径は、制限電圧
と関係しており、平均粒径が０．９μｍ未満では焼結性
が不足するなどの理由により、制限電圧比が上昇する不
都合がある。一方、平均粒径が３．０μｍ以上では反応
や添加物過剰による粒界析出物の増加により、制限電圧
比が上昇する不都合がある。そのため、セラミック積層
体の特性部の平均粒径は、０．９〜３．０μｍの範囲内
にあることが好ましい。なお、ここでいう特性部とは、
セラミック積層体のうち異なる極性の内部電極に挟ま
れ、バリスタ特性が得られる部分を指す。また、単位厚
みあたりのバリスタ電圧は素子の設計上重要であり、サ
ージ耐量を左右させる要因でもあり、単位厚みあたりの
バリスタ電圧は大きすぎると逆に悪影響が生じる。その
ため、バリスタ電圧を際限なく上昇させることはできな
い。すなわち、単位厚みあたりのバリスタ電圧は、２５
００Ｖ／ｍｍを越えると焼結性不足などの理由によりサ
ージ耐量が低下する。一方、１０００Ｖ／ｍｍ未満の場
合はαが低いことや、バリスタ電圧を１００Ｖ以上取っ
た場合に特性層の厚みの関係から、特性面積が得られ
ず、従来品並みの特性しか得られなくなる。そのため、
単位厚みあたりのバリスタ電圧は、１０００〜２５００
Ｖ／ｍｍであることが好ましい。
８５０〜９００℃の焼成温度で焼結し、粒成長を抑えて
単位厚みあたりのバリスタ電圧を大きくすることができ
る。セラミック積層体の特性部の平均粒径は、制限電圧
と関係しており、平均粒径が０．９μｍ未満では焼結性
が不足するなどの理由により、制限電圧比が上昇する不
都合がある。一方、平均粒径が３．０μｍ以上では反応
や添加物過剰による粒界析出物の増加により、制限電圧
比が上昇する不都合がある。そのため、セラミック積層
体の特性部の平均粒径は、０．９〜３．０μｍの範囲内
にあることが好ましい。なお、ここでいう特性部とは、
セラミック積層体のうち異なる極性の内部電極に挟ま
れ、バリスタ特性が得られる部分を指す。また、単位厚
みあたりのバリスタ電圧は素子の設計上重要であり、サ
ージ耐量を左右させる要因でもあり、単位厚みあたりの
バリスタ電圧は大きすぎると逆に悪影響が生じる。その
ため、バリスタ電圧を際限なく上昇させることはできな
い。すなわち、単位厚みあたりのバリスタ電圧は、２５
００Ｖ／ｍｍを越えると焼結性不足などの理由によりサ
ージ耐量が低下する。一方、１０００Ｖ／ｍｍ未満の場
合はαが低いことや、バリスタ電圧を１００Ｖ以上取っ
た場合に特性層の厚みの関係から、特性面積が得られ
ず、従来品並みの特性しか得られなくなる。そのため、
単位厚みあたりのバリスタ電圧は、１０００〜２５００
Ｖ／ｍｍであることが好ましい。
【０００９】本発明の上述の目的，その他の目的，特徴
および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の
形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の
形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１０】
【実施例】ＺｎＯ１００ｍｏｌ％に対し、ＡｌをＡｌ2
Ｏ3 に換算して０〜５００ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に
換算して０．５〜３．０ｍｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に
換算して０〜３．０ｍｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して
０〜５．０ｍｏｌ％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ
3/2 、ＳｎＯに換算して０．１〜５．０ｍｏｌ％、Ｙを
Ｙ2 Ｏ3 に換算して０〜５．０ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ
2 に換算して０〜５．０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算
して０〜５．０ｍｏｌ％を配合し、ボールミルで６０時
間混合・粉砕した。この後脱水を行い、乾燥後６０＃の
ふるいで造粒した。この粉体を７５０℃で２時間仮焼
し、出来上がった仮焼物を粗粉砕した後、ボールミルで
再度混合・粉砕した。このスラリーを脱水・乾燥させて
粉体を得た。
Ｏ3 に換算して０〜５００ｐｐｍ、ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に
換算して０．５〜３．０ｍｏｌ％、ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に
換算して０〜３．０ｍｏｌ％、ＭｎをＭｎＯに換算して
０〜５．０ｍｏｌ％、Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ
3/2 、ＳｎＯに換算して０．１〜５．０ｍｏｌ％、Ｙを
Ｙ2 Ｏ3 に換算して０〜５．０ｍｏｌ％、ＳｉをＳｉＯ
2 に換算して０〜５．０ｍｏｌ％、ＢをＢ2 Ｏ3 に換算
して０〜５．０ｍｏｌ％を配合し、ボールミルで６０時
間混合・粉砕した。この後脱水を行い、乾燥後６０＃の
ふるいで造粒した。この粉体を７５０℃で２時間仮焼
し、出来上がった仮焼物を粗粉砕した後、ボールミルで
再度混合・粉砕した。このスラリーを脱水・乾燥させて
粉体を得た。
【００１１】この粉体に溶剤、バインダーおよび分散剤
を加え、厚さ５０μｍのシートを成形した。このシート
を所定の大きさに打ち抜いて複数枚のセラミックグリー
ンシート１０を得た。そして、それらのグリーンシート
１０のうちの一部にスクリーン印刷法でＰｔペースト１
２をたとえば図１に示すパターンで印刷した。このＰｔ
ペースト１２のパターンは、焼成後に積層型バリスタの
内部電極１６となるものである。さらに、これらのグリ
ーンシート１０を所定の向きで所定の順番に積層して積
層体を形成した。
を加え、厚さ５０μｍのシートを成形した。このシート
を所定の大きさに打ち抜いて複数枚のセラミックグリー
ンシート１０を得た。そして、それらのグリーンシート
１０のうちの一部にスクリーン印刷法でＰｔペースト１
２をたとえば図１に示すパターンで印刷した。このＰｔ
ペースト１２のパターンは、焼成後に積層型バリスタの
内部電極１６となるものである。さらに、これらのグリ
ーンシート１０を所定の向きで所定の順番に積層して積
層体を形成した。
【００１２】こうして得られた積層体を６００℃で樹脂
分を分解、放出させた後、８５０℃〜９００℃で３時間
焼成し焼結させて、図２に示すようなセラミック積層体
１４を得た。そして、このセラミック積層体１４の両端
部の内部電極１６の露出部分にＡｇ電極を塗布し、８０
０℃で焼き付けて本実施例にかかる積層型バリスタを得
た。
分を分解、放出させた後、８５０℃〜９００℃で３時間
焼成し焼結させて、図２に示すようなセラミック積層体
１４を得た。そして、このセラミック積層体１４の両端
部の内部電極１６の露出部分にＡｇ電極を塗布し、８０
０℃で焼き付けて本実施例にかかる積層型バリスタを得
た。
【００１３】本実施例にかかるセラミック積層体１４の
基準組成は、主成分のＺｎＯ１００ｍｏｌ％に対し、Ａ
ｌ2 Ｏ3 を２５０ｐｐｍ、Ｂｉ2 Ｏ3 を１．５ｍｏｌ
％、Ｃｏ2 Ｏ3 を０．５ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．５ｍｏ
ｌ％、Ｓｂ2 Ｏ3 を０．３ｍｏｌ％、Ｙ2 Ｏ3 を０ｍｏ
ｌ％、ＳｉＯ2 を０．２ｍｏｌ％、Ｂ2 Ｏ3 を０．５ｍ
ｏｌ％含有させたものである。この基準組成のセラミッ
ク積層体１４を有する積層型バリスタを作製して以下の
評価試験を行った。
基準組成は、主成分のＺｎＯ１００ｍｏｌ％に対し、Ａ
ｌ2 Ｏ3 を２５０ｐｐｍ、Ｂｉ2 Ｏ3 を１．５ｍｏｌ
％、Ｃｏ2 Ｏ3 を０．５ｍｏｌ％、ＭｎＯを０．５ｍｏ
ｌ％、Ｓｂ2 Ｏ3 を０．３ｍｏｌ％、Ｙ2 Ｏ3 を０ｍｏ
ｌ％、ＳｉＯ2 を０．２ｍｏｌ％、Ｂ2 Ｏ3 を０．５ｍ
ｏｌ％含有させたものである。この基準組成のセラミッ
ク積層体１４を有する積層型バリスタを作製して以下の
評価試験を行った。
【００１４】バリスタ電圧の測定は、試料両端のＡｇ電
極間に１ｍＡの電流を流したときの出力電圧を測定する
ことにより行った。この電圧をＶ１ｍＡと表示する。ま
た、サージ耐量の測定は、８×２０μｓｅｃの電流波を
１分間隔で２回印加する試験を、電流波の波頭値を１０
０Ａから５０Ａずつ段階的に上昇させて行った。そし
て、試料が破壊される一回前の電流波の波頭値をサージ
耐量〔Ｉｐ（Ａ）〕とした。また、１００Ａ印加時の電
流と電圧の波形をストレージスコープでモニターし、１
００Ａ印加時の電圧とバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）との比
を制限電圧比（Ｖ１００Ａ／Ｖ１ｍＡ）とした。さら
に、サージ印加後のバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）の変化率
を見るため、８×２０μｓｅｃの電流波を１分間隔で２
回印加し、５分間放置した後バリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）
を測定し、バリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）の変化率（％）を
調べた。
極間に１ｍＡの電流を流したときの出力電圧を測定する
ことにより行った。この電圧をＶ１ｍＡと表示する。ま
た、サージ耐量の測定は、８×２０μｓｅｃの電流波を
１分間隔で２回印加する試験を、電流波の波頭値を１０
０Ａから５０Ａずつ段階的に上昇させて行った。そし
て、試料が破壊される一回前の電流波の波頭値をサージ
耐量〔Ｉｐ（Ａ）〕とした。また、１００Ａ印加時の電
流と電圧の波形をストレージスコープでモニターし、１
００Ａ印加時の電圧とバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）との比
を制限電圧比（Ｖ１００Ａ／Ｖ１ｍＡ）とした。さら
に、サージ印加後のバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）の変化率
を見るため、８×２０μｓｅｃの電流波を１分間隔で２
回印加し、５分間放置した後バリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）
を測定し、バリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）の変化率（％）を
調べた。
【００１５】これらの試験結果を表１に示す。また、比
較例として市販されている単板モールド型チップバリス
タについて同様の試験を行った結果を表１に併せて示
す。
較例として市販されている単板モールド型チップバリス
タについて同様の試験を行った結果を表１に併せて示
す。
【００１６】
【表１】
【００１７】試験の結果、積層型バリスタのサージ破壊
は従来の単板型バリスタと比較して徐々に劣化するので
はなく、ある一定の電流値で破壊に至ることがわかっ
た。
は従来の単板型バリスタと比較して徐々に劣化するので
はなく、ある一定の電流値で破壊に至ることがわかっ
た。
【００１８】次に、基準組成の各組成物の量を変化させ
た積層型バリスタを作製し、それぞれについて試験を行
い、その結果を図３〜図２０のグラフに示した。ここ
で、図３，図５，図７，図９，図１１，図１３，図１
５，図１７および図１９は、各組成物の量（ｍｏｌ％）
と、セラミック積層体１４の内部電極１６で挟まれた部
分（特性部１８）の単位厚みあたりのバリスタ電圧〔Ｖ
１ｍＡ／ｔ（Ｖ／ｍｍ）〕およびαとの関係を示すグラ
フである。αの値は、試料両端のＡｇ電極間に１０ｍＡ
の電流を流したときの出力電圧（Ｖ１０ｍＡ）を測定
し、α＝１／ｌｏｇ（Ｖ１０ｍＡ／Ｖ１ｍＡ）の式によ
り算出した。さらに、図４、図６、図８、図１０、図１
２、図１４、図１６，図１８および図２０は、各組成物
の量（ｍｏｌ％）と、サージ耐量〔Ｉｐ（Ａ）〕および
制限電圧比（Ｖ１００ｍＡ／Ｖ１ｍＡ）との関係を示す
グラフである。
た積層型バリスタを作製し、それぞれについて試験を行
い、その結果を図３〜図２０のグラフに示した。ここ
で、図３，図５，図７，図９，図１１，図１３，図１
５，図１７および図１９は、各組成物の量（ｍｏｌ％）
と、セラミック積層体１４の内部電極１６で挟まれた部
分（特性部１８）の単位厚みあたりのバリスタ電圧〔Ｖ
１ｍＡ／ｔ（Ｖ／ｍｍ）〕およびαとの関係を示すグラ
フである。αの値は、試料両端のＡｇ電極間に１０ｍＡ
の電流を流したときの出力電圧（Ｖ１０ｍＡ）を測定
し、α＝１／ｌｏｇ（Ｖ１０ｍＡ／Ｖ１ｍＡ）の式によ
り算出した。さらに、図４、図６、図８、図１０、図１
２、図１４、図１６，図１８および図２０は、各組成物
の量（ｍｏｌ％）と、サージ耐量〔Ｉｐ（Ａ）〕および
制限電圧比（Ｖ１００ｍＡ／Ｖ１ｍＡ）との関係を示す
グラフである。
【００１９】さらに、これらの積層型バリスタの断面を
研磨し、７５０℃で５分間熱エッチングし、セラミック
積層体１４の特性部１８の粒径をＳＥＭ（走査電子顕微
鏡）で観測し、平均粒径（μｍ）を測定した。そして、
平均粒径と制限電圧比との関係を図２１に示した。図２
１から明らかなように、セラミック積層体１２の特性部
１８の平均粒径が０．９μｍ未満では焼結性が不足する
などの理由により、制限電圧比が上昇する。一方、平均
粒径が３μｍ以上では反応や添加物過剰による粒界析出
物の増加により、制限電圧比が上昇する。
研磨し、７５０℃で５分間熱エッチングし、セラミック
積層体１４の特性部１８の粒径をＳＥＭ（走査電子顕微
鏡）で観測し、平均粒径（μｍ）を測定した。そして、
平均粒径と制限電圧比との関係を図２１に示した。図２
１から明らかなように、セラミック積層体１２の特性部
１８の平均粒径が０．９μｍ未満では焼結性が不足する
などの理由により、制限電圧比が上昇する。一方、平均
粒径が３μｍ以上では反応や添加物過剰による粒界析出
物の増加により、制限電圧比が上昇する。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、１００〜５００Ｖのバ
リスタ電圧を有する小型かつ安価でサージ電圧抑制能力
の高い積層型バリスタを得ることが可能となる。たとえ
ば、バリスタ電圧が１００〜５００Ｖで、４．５×３．
２×２．０〜２．５（ｍｍ）の素子サイズで６００Ａを
超えるサージ耐量を持つ積層チップバリスタを得ること
ができる。これは、従来の８．０×５．６×２．０（ｍ
ｍ）のチップサイズの単板型バリスタと同等の能力を持
つものである。さらに、制限電圧比も従来の単板型バリ
スタの１／５程度となり、サージ電圧抑制能力が向上す
る。
リスタ電圧を有する小型かつ安価でサージ電圧抑制能力
の高い積層型バリスタを得ることが可能となる。たとえ
ば、バリスタ電圧が１００〜５００Ｖで、４．５×３．
２×２．０〜２．５（ｍｍ）の素子サイズで６００Ａを
超えるサージ耐量を持つ積層チップバリスタを得ること
ができる。これは、従来の８．０×５．６×２．０（ｍ
ｍ）のチップサイズの単板型バリスタと同等の能力を持
つものである。さらに、制限電圧比も従来の単板型バリ
スタの１／５程度となり、サージ電圧抑制能力が向上す
る。
【図１】セラミックグリーンシートに対するＰｔペース
トの印刷パターンを示す平面図である。
トの印刷パターンを示す平面図である。
【図２】本発明にかかる積層型バリスタの積層状況の一
例を示す模式図である。
例を示す模式図である。
【図３】Ａｌ2 Ｏ3 の量とバリスタ電圧およびαとの関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図４】Ａｌ2 Ｏ3 の量とサージ耐量および制限電圧比
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図５】Ｂ2 Ｏ3 の量とバリスタ電圧およびαとの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】Ｂ2 Ｏ3 の量とサージ耐量および制限電圧比と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図７】ＳｉＯ2 の量とバリスタ電圧およびαとの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図８】ＳｉＯ2 の量とサージ耐量および制限電圧比と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図９】Ｙ2 Ｏ3 の量とバリスタ電圧およびαとの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】Ｙ2 Ｏ3 の量とサージ耐量および制限電圧比
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図１１】ＳｎＯの量とバリスタ電圧およびαとの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１２】ＳｎＯの量とサージ耐量および制限電圧比と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図１３】ＳｎＯ3/2 の量とバリスタ電圧およびαとの
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図１４】ＳｎＯ3/2 の量とサージ耐量および制限電圧
比との関係を示すグラフである。
比との関係を示すグラフである。
【図１５】ＭｎＯの量とバリスタ電圧およびαとの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１６】ＭｎＯの量とサージ耐量および制限電圧比と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図１７】Ｃｏ2 Ｏ3 の量とバリスタ電圧およびαとの
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図１８】Ｃｏ2 Ｏ3 の量とサージ耐量および制限電圧
比との関係を示すグラフである。
比との関係を示すグラフである。
【図１９】Ｂｉ2 Ｏ3 の量とバリスタ電圧およびαとの
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図２０】Ｂｉ2 Ｏ3 の量とサージ耐量および制限電圧
比との関係を示すグラフである。
比との関係を示すグラフである。
【図２１】セラミック積層体の特性部の粒径と制限電圧
比との関係を示すグラフである。
比との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミック積層体の内部に複数の内部電
極を有する一体焼結型の積層型バリスタにおいて、 前記セラミック積層体は、主成分としてＺｎＯを含み、 前記主成分１００ｍｏｌ％に対して、 ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１００〜３５０ｐｐｍ、 ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１．０〜３．０ｍｏｌ％、 ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜１．５ｍｏｌ％、 ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．０ｍｏｌ％、 Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、ＳｎＯに換算して
０．１〜２．０ｍｏｌ％、 ＹをＹ2 Ｏ3 に換算して０〜３．０ｍｏｌ％、 ＳｉをＳｉＯ2 に換算して０．１〜１．０ｍｏｌ％、 ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％含有
し、かつ、少なくとも内部電極に挟まれ、バリスタ特性
が得られる特性部の平均粒径が０．９〜３．０μｍであ
る、積層型バリスタ。 - 【請求項２】 セラミック積層体の内部に複数の内部電
極を有する一体焼結型の積層型バリスタにおいて、 前記セラミック積層体は、主成分としてＺｎＯを含み、 前記主成分１００ｍｏｌ％に対して、 ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 に換算して１００〜３５０ｐｐｍ、 ＢｉをＢｉ2 Ｏ3 に換算して１．０〜３．０ｍｏｌ％、 ＣｏをＣｏ2 Ｏ3 に換算して０．１〜１．５ｍｏｌ％、 ＭｎをＭｎＯに換算して０．１〜１．０ｍｏｌ％、 Ｓｂ、Ｓｎの１種以上をＳｂＯ3/2 、ＳｎＯに換算して
０．１〜２．０ｍｏｌ％、 ＹをＹ2 Ｏ3 に換算して０〜３．０ｍｏｌ％、 ＳｉをＳｉＯ2 に換算して０．１〜１．０ｍｏｌ％、 ＢをＢ2 Ｏ3 に換算して０．１〜２．０ｍｏｌ％含有
し、かつ、１ｍＡの電流を流したときの単位厚みあたり
のバリスタ電圧が１０００〜２５００Ｖ／ｍｍである、
積層型バリスタ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10112738A JPH11297510A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 積層型バリスタ |
| DE19915661A DE19915661B4 (de) | 1998-04-07 | 1999-04-07 | Monolithischer Varistor |
| US09/287,870 US6184770B1 (en) | 1998-04-07 | 1999-04-07 | Monolithic varistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10112738A JPH11297510A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 積層型バリスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297510A true JPH11297510A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14594322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10112738A Pending JPH11297510A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 積層型バリスタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6184770B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11297510A (ja) |
| DE (1) | DE19915661B4 (ja) |
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| JP2015053313A (ja) * | 2013-09-05 | 2015-03-19 | 三菱電機株式会社 | 焼成体、その製造方法、バリスタおよび過電圧保護装置 |
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| JP4292901B2 (ja) * | 2002-08-20 | 2009-07-08 | 株式会社村田製作所 | バリスタ |
| US20050180091A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-08-18 | Avx Corporation | High current feedthru device |
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| JP4492579B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2010-06-30 | Ｔｄｋ株式会社 | バリスタ素体及びバリスタ |
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| CN101506912B (zh) * | 2006-09-19 | 2011-10-12 | 东莞令特电子有限公司 | 包括钝化层的变阻器的制造 |
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| DE102012101606B4 (de) | 2011-10-28 | 2024-11-21 | Tdk Electronics Ag | ESD-Schutzbauelement und Bauelement mit einem ESD-Schutzbauelement und einer LED |
| SI24523A (sl) | 2013-10-02 | 2015-04-30 | Razvojni Center Enem Novi Materiali D.O.O. | Postopek izdelave varistorske keramike in varistorjev z nizkim tokom puščanja |
| DE102018116222A1 (de) | 2018-07-04 | 2020-01-09 | Tdk Electronics Ag | Keramikmaterial, Varistor und Verfahren zur Herstellung des Keramikmaterials und des Varistors |
| DE102018116221B4 (de) | 2018-07-04 | 2022-03-10 | Tdk Electronics Ag | Vielschichtvaristor mit feldoptimiertem Mikrogefüge und Modul aufweisend den Vielschichtvaristor |
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-
1998
- 1998-04-07 JP JP10112738A patent/JPH11297510A/ja active Pending
-
1999
- 1999-04-07 DE DE19915661A patent/DE19915661B4/de not_active Expired - Lifetime
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