JPS59104103A - 電圧非直線抵抗素子の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に酸化亜鉛を主成分とする説結体において出発原
料として金Ｍ亜船およびスピネル型結晶のアンチモン化
合物を含有する電圧非直線抵抗素子の製造方法に関する
。

近年ＩＣ，）ランジスタ、サイリスタなどの半導体電子
および半導体Ｎ路とその応用の急速な発展にともない計
測、制ａ１２通信機器および電力機器における半導体票
子および半導体回路の使用が普及し、これら機器の小型
化、高性能化が急速に進展している。しかし他方でにこ
のような進歩にともないこれらの機器やその部品の耐電
圧、耐サージおよび耐ノイズ性能は十分とはいえない０
このためこれらの機器や部品を異常なサージやノイズか
ら床層すること、おるいは回路電圧を安定化することが
きわめて重要なｗＪＡ題になってきている。

これらの脚部のために電圧非直心性がきわめて大きく放
電耐にの大きいＰｆ命特性のすぐれたしかも安価な電圧
非［ｋ線批抗双子の開発が要求されてきている。従来と
ｎらの目的のためにＳｉＣバリスタやＳ１バリスタなど
の電圧非直線抵抗素子やツェナーダイオードなどが用い
られてきた。また最近では酸化亜鉛を主成分としこれに
添加物を汎えたバリスタが開発されている。バリスタの
ｘｉ電圧特性は一般につき゛の関係 Ｉ　＝　（Ｖ／Ｃ）“ で表示される。ここでｖＨバリスタに印加されている電
比であり、■はバリスタを流れる′ｗＬ流である。また
Ｃは与えられたｗＬ流を流したときの電圧に対応する定
数でおる。α＝ＩＨオームの法則にしたがう普通の抵抗
体であり、αが大きいほど非直線性がすぐれているとい
える。ここではバリスタ特性をＣとαで表わすかわりに
１１＋１Ａ　　における立上り電圧Ｖ１ｍＡとαで表わ
すこととする。従来用いられているＳｉＣバリスタはＳ
ｉＣ粒子を磁器結合剤でか’ａ　ｌ！内めたものでその
非ＩＬ糾性はＳｉＣ粒子相互の接触抵抗の寛１（ユ依存
性に起因している。

したがってバリスタＩＱれるｔｌ此方向の厚みを変える
ことによつ′ｔＣ値を制御する仁とができる。

しかし非直線係数αは３から７と比較的小さい。

しかも非酸化性雰囲気中で焼成する必要がある。

他方Ｓ１バリスタはその非に？ＩＭ性が８１のＰ　−ｎ
接合に起因したものであるため広和囲にわたってＣ（ｉ
ｔを制御することが不ｎＪ　ｍである。ツェナーダイオ
ードも同様に８１のｐ−ｎｍ合を利用しているために電
座非Ｉｒ！、　１ｌｉｌ性は極めて大きいが高電圧用の
双子を作ることが難しく、また放ｔｌｊ４ｋが小さくサ
ージに弱いという欠点がめる０また酸化亜鉛を主成分と
するセラミックバリスタとして酸化ビスマス、酸化コバ
ルト、ｌ”ｌｌｔ化マンガン、酸化γンチモンなどを含
むものが最近開発されている。これらにその非直線性が
焼結体自体に起因しているため対称形の電圧ＩＩｌ流特
性を示しその非直線性が非常に大きいという長所をもっ
ている。しかしながら被撃大電流を目Ｊ加したときのＶ
　１　ｍＡの正方向の変化率と負方向への変化率の差が
大キく、特に負方向への変化が大きい。このこと１よ対
称形の電圧′ｕＬｔＩＬ特性が維持できない、すなわち
極性が発生するという大きい欠点となシ安定性のない訳
筆として信頼性を保証することができない。この他醗化
ビスマスを含まないで酸化ニッケルおよび酸化バリウム
等を含むものや乳土類元嵩および酸化コバルトを含むも
のなどが開発さｎており、これらのものは上記の一撃人
環流を印加したときのＶ　１　ｍＡの変化率の差は小さ
くなっているが電圧非直線性ｒｉｍ化ビスマスを含むも
のと比較して小さくバリスタとしてのサージ抑制特性が
悪いため使用軛囲が眼られてしまう欠点があった。

しかるに本発明の目的は従来の電圧非１１１［線抵抗電
子における上記の欠点を解決せんとするものである。す
なわち本質的に対称形の電圧電流特性を有し、そのサー
ジ抑制特性が良好である高い電圧非直線係数αをもち実
用上麺撃大電流印加時に高い信軸性をユーザに与える電
圧ＩＩＬｌｔ特性の維持をなし、さらに諌電寿命特ＹＥ
ｆｆ〜、めるｖ１μＡの１扛圧の高安定性な満足させる
ために１．圧非直線性が況結体自体に依存しα葡が６０
以上と尚い蝋をもち、かつ細撃大邂ｔ１１′、を印加し
７ｒ、場合のＶｌｍＡの正方向の変化率と負方向の変化
率の差が１％以下ときわめて小１い極性特性をもち、さ
らにＶ　１　／ＩＡ時の電ＩＦ変化率が３％以下と小配
い非常に丁ぐれた電圧、１１町＃Ｌ廁抵抗１藺製Ｉｉ　
　　方法をＪｈ）供することにある。　以）本りｉ明の
詳細な一実備例にもとづき＃Ｑゆｊする。

実施例 酸化亜鉛に酸化ビスマス、廉化コバルト、酸化マンガン
、金輌亜鉛およびスピネル型結晶のアンチモン化合物を
それぞれ０．００１〜ｌＯモル％の軛νＮで添加しこれ
を十分に混合してｚｏｍｓｘｌＷｔの寸法の円板型に成
型し１０００°Ｃ以上の空気中高温で［１３した。とこ
て用いるスピネル型結晶のアンチモン化合物σつ吉′の
ようにしてあらかじめ調゛整しておく。すなわち酸化亜
鉛・酸化ニッケル。

および酸化アンチモンをスピネル型結晶を形成する組成
に調合し１３００°Ｃで６時間高温処堆し開式粉砕して
製造する。睨結した試料の内向に電極をつけ特性を測定
したところ第１衣に示すような結果が得られた。

すなわち第１表は焼結体の厚みを固足して［極のＩｌｋ
順船変えた場合の特性を調べたものであるが、このｖＩ
１表かられかるように１！極の種類と無関係に電体の厚
みによって特性が変わる焼結体自体が非ｉｆ線性をもつ
素子であることがわかる。

つぎに第１図に睨鯖？！！岸、と添加量を変えたときの
Ｖ　１　ｍＡに対応するα勉の変化を示す。試料の焼鯖
泪度と組成、添加蓋は第２表に示すとおシである。

曲線１は本発明の実施例でもつとも大きたα値を示す。

曲１Ｖｉ１２に比較例で前記試料において金属亜鉛を出
発原料として使用しないですべて酸化亜鉛を用いた場合
の特性を示す０曲１ｉ１ｉ１３ｒ、ｌ＆；前例として酸
化ビスマスを含まないで酸化亜鉛に所化ニッケルおよび
ｒ肯化バリウムｆ４１　ｔ−添カ１１シたものである。

（以ト余白） （７） （８） これかられかるように酸化ビスマスを含み金属亜鉛を出
＠原料として含有するバリスタｔよ大きいα値がＶｌｍ
Ａの広い帽囲にわたり得られるという特徴をもっている
。つぎに第３表に極性特性の比−を示す０丁なわち第３
衣Ｃ工衝撃大電流特性、　ＩＫ流負負荷特性温湿ＪＩＦ
サイクルｆ、ｙ性をＶｌｍＡの正方向の変化率と負方向
の変化率で表わしたもので、従来のこの株の電圧非出′
＃Ｍ批ｉ７Ｌ本子のそＩＬと比較した。第３．衣におい
て使用した素子はいずれも同一の形状寸法にあわせた。

Ｖ１ｍＡ＝２００Ｖ　の素子の場合に関して示した例で
ある。従来のＺｎＯのバリスタのデータμ本発明の実施
例の＃ｉ成から金属亜鉛を出発原料として含有しないも
のである。

第３表の鎗から本発明の製造方法により？ｂられたバリ
スタの４ｍは従来のバリスタの値に比して一段とすぐれ
ていることがわかる。ｍｓ　軍Ｘ流特性は５００Ａのサ
ージ電流を１００００回印加した場合のＶ１１ｍＡ鎗の
正方向、負方向の変化率をみたもので、バリスタの主ψ
Ｊな刀１逮でおるサージｌｉｉ民累子としての安定性を
調べｆｒ、％１のでめる。Ｉ＃流負向特性ｎ　ｓ　５　
゛ｃ中テ２　ｗｃｌ’）負荷ｔｔ非連続　００　ｕ在ｉ
ＪＩ印加後のＶｌｍＡの変化率を−１べたものでおる。

従来のバリスタは高湿度の場合の劣化が大きいことがわ
かる。湯温度サイクル特性は一４０°Ｃから８５°Ｃ９
５％Ｒ１１の雰囲気中で２Ｗの負蓚を１００サイクル行
った後の変化率を調べたものである。また第１図に＃、
考前例曲、１ｉ１３）として示したへ化亜鉛に酸化ニッ
ケルおよび醸化バリウノ＼等を餡加したものの極性特性
はαの正方向の変化率と負方向の変化率の差の絶対値が
４〜５％である◎ 本発明の製造方法により得られたＮ１圧非Ｗ、線抵抗素
子は非直線性がすぐれているうえ、さらに極性特性がき
わめて小さ−。このことは対称形の電圧１流特性を維持
する；１味でシ１；常に康１でめるとともにこれらの寿
命′侍粁、安定１１ミは宋子として−い信頼性を１ｉ’
：　ｉ＋ｌ：するものでぞ）ｂ。このことは実力１上か
らみて特にｄｔ　’１１４！である。なお６１−加物の
酸化ビスマス、酸化コパル）、ＩＷ化Ｙンガン等σ前記
実Ｍｔ１例でｒＬＦｙｌ−物を用いた／バ空気中晶ｌム
１で酸化物になるものであればよく必ずしも酸化物に限
らなｈことほいうまでもない。防、義’ｊ　１ＡＩＩＩ
紐の設Ｍ冷点σ陥刀１）物の節加−に応じですｉ＋異な
るが、１０００’ＣＩ以下の１都度では焼結が不十分と
なｐ第２衣に示した安定性の特徴を発挿すＺ）ととｒよ
鍾しい。焼結温度の一ト限ａ睨結かｉｊＬ、すなわち睨
結体が変形したり膨張し次ヤする現象がみ←れない湯度
によってきめられる。

本発明名の実ト峙平から金Ｎ　ｌｌ１ｉ船のもつとも有
効な添加賢ｑよ第２　ｐＨに示す衛撃市、維持性から明
らか々ようにｏ、ｏｎ１〜１０−￥：Ａ／％の１囲であ
り、酸化亜鉛、　　ｍ化ニッケル、　酸化アンチモンか
らなるスビ卑ル型結＃１のアンチモン化合物のもつとも
４ｉ効な飢〉加Ｍは第３図に示す？Ｉｎｌ　？Ｗ　ｍサ
イクル・）、ν性から明らかなように０．００１〜１０
モル％の軛曲であるｏ　−１１−ｆｉ’　？！：　％　
０．００１％　ル％未７１＃ｔ　ｆｔ＃Ｊ、　１０　モ
ル％を越える組曲でＶよ負方向のＶ１ｍＡ変化率がマイ
ナスとなシ従来と同稗Ｊｋの安定性しかもたない。

なお、本発明において上記か加物以外にさらに他のか加
物をめらかじめ酸化＃！船に硝加しておくかめるいｑユ
説結体中に拡散させるが、またμこれらの方法を適宜組
み合わせて実地してもよい。

以上詳述したように不発明によｎげ酸化亜鉛を主成分と
し睨結体自体が篭圧非自紛特性を有する電圧非匝線抵抗
襄子の製造方法において出発原料として金属亜鉛および
醸化亜鉛、酸化ニッケル。

酸化アンチモンからなるスピネル型結晶のアンチモン化
合物を含有することによってきわめて大きい非ｉｉｆ線
性を有ししかも極性特性が非常に良好で、かつ製造方法
がきわめて簡便であり安定した特性を有する１！圧非＋
ｆｉ線抵抗嵩子の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実ｈｒＩｒ例と従来の参考例とのＶ　
１　ｍＡに対応するα輌の変化の比較をボ丁１１１１線
図、第２し１μ衝撃″限流持性を示す曲線図、々シ３図
Ｖユ潟へｍ−サイクル特性を示す曲線図である。 待　　Ｗｌ　　　出　　Ｎ１１　　　人マルコン先子株
式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ｔｌに化亜鉛を主成分とし睨結体自体が電圧非直
   線特性を有する電圧非直４１１１ｍ杭素子の製造方法に
   おいて金属亜鉛および醗化亜船、酸化ニッケル、酸化ア
   ンチモンからなるスピネル型結晶のアンチモン化合物を
   出発原料として含有することを特徴とする電圧非直線抵
   抗素子の製造方法。 （２）金属亜鉛およびスピネル型結晶のアンチモン化合
   物の含有率がそれぞれ０．００１Ｎ１０モル襲であるこ
   とを特徴とする特許請求の乾囲第（１１項記載の電圧非
   直線抵抗素子の製造方法。 （４焼結体が酸化亜鉛、金ｘｎ船およびスピネル型結晶
   のアンチモン化合物に少なくと％酸化ビスマスを加えた
   ものからガることを特徴とする特許請求の札囲第（１）
   項オたに第（２）項記載の電圧非直線抵抗素子の製造方
   法。 （４）規結体が洟化亜船、金属血船およびスピネル型結
   晶のアンチモン化合物に１！化コバルト、酸化マンガン
   などの金へ酸化物の−＃ｒｉ　または二柿以上を少量添
   加したものからなることを特徴とする待「「請求の軛囲
   第（１）墳ないし第（３）項のいずれかに記載の篭庄非
   Ｉ＆吻批机耐子の製造方法。