JPS6138602B2 - - Google Patents
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- JPS6138602B2 JPS6138602B2 JP53105055A JP10505578A JPS6138602B2 JP S6138602 B2 JPS6138602 B2 JP S6138602B2 JP 53105055 A JP53105055 A JP 53105055A JP 10505578 A JP10505578 A JP 10505578A JP S6138602 B2 JPS6138602 B2 JP S6138602B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
本発明はグレーズバリスタに関するものであ
る。 電圧非直線抵抗体（以下バリスタと称す）は、
サージ吸収素子、電圧安定化素子等に広く用いら
れている。 一般にバリスタの電圧非直線性は次式で示すα
およびViの値で示される。 Ｉ＝（Ｖ／Vi）〓 ……(1) ここでＩは素子を流れる電流、Ｖは印加電圧で
あり、Viは一定電流ｉ（通常1mAの値を用い
る）通電時の電圧で立ち上り電圧と称されてい
る。バリスタの電気特性を示す上でα，Viは実
用上重要な定数である。αは、非直線係数と称
し、αの値が大きい程、電圧制御に優れている。
Viは使用される電圧がいくらかによつて定めら
れるものであり、それぞれ指定された値に調整さ
れることが望まれる。 従来これらの用途にはシリコンカーバイドバリ
スタ、シリコンバリスタ、セレン整流器、亜酸化
銅整流器等が供されてきた。 しかしこれらのバリスタは、電圧非直線性が悪
い立ち上がり電圧を任意に調整できない、小型に
しにくい、サージ耐量が小さい、価格が安くない
等の欠点を有しており用途はおのずから限定され
ていた。 最近これらの欠点を改善するものとして酸化亜
鉛を主成分とし、これに酸化ビスマス、酸化コバ
ルト、酸化マンガン、酸化アンチモンを添加し、
焼結したセラミツクバリスタがこれらの欠点を除
去するものとして開発された。その詳細は、例え
ばジヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・アプライ
ド・フイジツクス誌〔Japan.J.Appl.Phys.10，
736〜746（1971）〕に述べられている。 この方法で確かに優れた非直線性を示すバリス
タが得られる。 しかし、立ち上がり電圧の低い50V以下のもの
はαの値が10以下に小さくなり、特性の安定性が
悪くなる、などが問題となつている。又、そのよ
うな特性の劣化を招くことなく立ち上がり電圧
（V1mA）の低いものを得るには焼結温度を上げ
る方法があるが、焼結温度を上げると、ZnOや添
加物が蒸発しバリスタ特性が失なわれてしまつた
り、焼結時に素子が融着するなどの欠点を有して
いた。 最近これらの欠点を改善するものとしてグレー
ズバリスタが開発された（National Technical
Report.Vol.24.No.1.（1978））。 このグレーズバリスタは、ZnOを有するバリス
タ粉、B2O3―BaO系のガラス粉、添加物を混練
しバリスタベーストとする。これをあらかじめ電
極を印刷し焼付けした絶縁基板上に印刷し焼成す
る。この焼成されたものに電極を焼付けグレーズ
バリスタとする。 この方法で立ち上がり電圧の低いバリスタを得
ることが出来る。しかしながら、非直線係数
（α）は尚低い。このグレーズバリスタではBi2O3
成分を有しているので焼結した時Bi2O3の蒸発が
おこり、非直線係数（α）を下げてしまう、漏れ
電流が大きくなる、直流負荷を印加した時、特性
の劣化が大きくなつてしまうという欠点を有して
いる。 本発明の目的はこのような従来の欠点を除去せ
しめて、立ち上がり電圧が50V以下のものでもα
が高くBi2O3成分を添加しないことにより、漏れ
電流を小さくし直流負荷を印加することにより立
ち上がり電圧（V1mA）の減少を抑え、特性を著
しく改善したグレーズバリスタを提供することに
ある。 さらに本発明の目的は低い焼結温度で製作して
も立ち上がり電圧（V1mA）の低い新規なグレー
ズバリスタを提供することにある。 本発明によれば特定の組成の原料を熱処理する
ことによつてｎ型の半導体微結晶粒をガラス中に
再結晶させた非直線性を示す厚膜グレーズバリス
タが得られる。 以下本発明を製造法を中心として詳細に説明す
ると本発明のバリスタを得る原料として酸化亜鉛
（ZnO）、酸化鉛（PbO）、酸化ホウ素（B2O3）、酸
化ケイ素（SiO2）、酸化アルミニウム（Al2O3）、
酸化コバルト（CoO）、酸化マンガン（MnO2）、
酸化クロム（Cr2O3）、酸化アンチモン（Sb2O3）
の粉末を第１表に示したような組成に秤量し、高
周波加熱炉で溶解し水中で急冷して微粉砕しガラ
ス粉末とする。これを有機バインダーとともに溶
媒中に分散させスラリー状とする。 これを40〜100μｍ程度の厚さの均一な膜にす
る。この上にスクリーン印刷法によつて銀、パラ
ジウム又はこれらの合金を内部電極として、ペー
スト状にし、所定の大きさに印刷する。 内部電極を印刷した膜を所定の枚数重ね更に電
極を印刷していない膜を上下に積み重ね圧着し、
750〜950℃で１時間焼成すると本発明のグレーズ
バリスタが得られる。あるいはスラリー状にした
ものを導電ペーストを焼付けた絶縁基板上にスク
リーン印刷し焼成してもよい。
る。 電圧非直線抵抗体（以下バリスタと称す）は、
サージ吸収素子、電圧安定化素子等に広く用いら
れている。 一般にバリスタの電圧非直線性は次式で示すα
およびViの値で示される。 Ｉ＝（Ｖ／Vi）〓 ……(1) ここでＩは素子を流れる電流、Ｖは印加電圧で
あり、Viは一定電流ｉ（通常1mAの値を用い
る）通電時の電圧で立ち上り電圧と称されてい
る。バリスタの電気特性を示す上でα，Viは実
用上重要な定数である。αは、非直線係数と称
し、αの値が大きい程、電圧制御に優れている。
Viは使用される電圧がいくらかによつて定めら
れるものであり、それぞれ指定された値に調整さ
れることが望まれる。 従来これらの用途にはシリコンカーバイドバリ
スタ、シリコンバリスタ、セレン整流器、亜酸化
銅整流器等が供されてきた。 しかしこれらのバリスタは、電圧非直線性が悪
い立ち上がり電圧を任意に調整できない、小型に
しにくい、サージ耐量が小さい、価格が安くない
等の欠点を有しており用途はおのずから限定され
ていた。 最近これらの欠点を改善するものとして酸化亜
鉛を主成分とし、これに酸化ビスマス、酸化コバ
ルト、酸化マンガン、酸化アンチモンを添加し、
焼結したセラミツクバリスタがこれらの欠点を除
去するものとして開発された。その詳細は、例え
ばジヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・アプライ
ド・フイジツクス誌〔Japan.J.Appl.Phys.10，
736〜746（1971）〕に述べられている。 この方法で確かに優れた非直線性を示すバリス
タが得られる。 しかし、立ち上がり電圧の低い50V以下のもの
はαの値が10以下に小さくなり、特性の安定性が
悪くなる、などが問題となつている。又、そのよ
うな特性の劣化を招くことなく立ち上がり電圧
（V1mA）の低いものを得るには焼結温度を上げ
る方法があるが、焼結温度を上げると、ZnOや添
加物が蒸発しバリスタ特性が失なわれてしまつた
り、焼結時に素子が融着するなどの欠点を有して
いた。 最近これらの欠点を改善するものとしてグレー
ズバリスタが開発された（National Technical
Report.Vol.24.No.1.（1978））。 このグレーズバリスタは、ZnOを有するバリス
タ粉、B2O3―BaO系のガラス粉、添加物を混練
しバリスタベーストとする。これをあらかじめ電
極を印刷し焼付けした絶縁基板上に印刷し焼成す
る。この焼成されたものに電極を焼付けグレーズ
バリスタとする。 この方法で立ち上がり電圧の低いバリスタを得
ることが出来る。しかしながら、非直線係数
（α）は尚低い。このグレーズバリスタではBi2O3
成分を有しているので焼結した時Bi2O3の蒸発が
おこり、非直線係数（α）を下げてしまう、漏れ
電流が大きくなる、直流負荷を印加した時、特性
の劣化が大きくなつてしまうという欠点を有して
いる。 本発明の目的はこのような従来の欠点を除去せ
しめて、立ち上がり電圧が50V以下のものでもα
が高くBi2O3成分を添加しないことにより、漏れ
電流を小さくし直流負荷を印加することにより立
ち上がり電圧（V1mA）の減少を抑え、特性を著
しく改善したグレーズバリスタを提供することに
ある。 さらに本発明の目的は低い焼結温度で製作して
も立ち上がり電圧（V1mA）の低い新規なグレー
ズバリスタを提供することにある。 本発明によれば特定の組成の原料を熱処理する
ことによつてｎ型の半導体微結晶粒をガラス中に
再結晶させた非直線性を示す厚膜グレーズバリス
タが得られる。 以下本発明を製造法を中心として詳細に説明す
ると本発明のバリスタを得る原料として酸化亜鉛
（ZnO）、酸化鉛（PbO）、酸化ホウ素（B2O3）、酸
化ケイ素（SiO2）、酸化アルミニウム（Al2O3）、
酸化コバルト（CoO）、酸化マンガン（MnO2）、
酸化クロム（Cr2O3）、酸化アンチモン（Sb2O3）
の粉末を第１表に示したような組成に秤量し、高
周波加熱炉で溶解し水中で急冷して微粉砕しガラ
ス粉末とする。これを有機バインダーとともに溶
媒中に分散させスラリー状とする。 これを40〜100μｍ程度の厚さの均一な膜にす
る。この上にスクリーン印刷法によつて銀、パラ
ジウム又はこれらの合金を内部電極として、ペー
スト状にし、所定の大きさに印刷する。 内部電極を印刷した膜を所定の枚数重ね更に電
極を印刷していない膜を上下に積み重ね圧着し、
750〜950℃で１時間焼成すると本発明のグレーズ
バリスタが得られる。あるいはスラリー状にした
ものを導電ペーストを焼付けた絶縁基板上にスク
リーン印刷し焼成してもよい。
【表】
次に本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
実施例 １
本発明のバリスタを得る原料として、第１表記
載のＡ〜Ｅまでを秤量し高周波加熱炉で溶解し、
水中で急冷して微粉砕しガラス粉末とする。これ
を有機バインダーとともに溶媒中に分散させスラ
リー状とする。これをドクター・ブレード法によ
つて45μの厚さの均一な生シートにする。この生
シートを60mm×40mmの矩形に打ち抜き、この上に
スクリーン印刷法によつてパラジウムを内部電極
としてペースト状にし、所定の大きさにスクリー
ン印刷する。内部電極を印刷した生シートを５枚
重ね、更に電極を印刷していない生シートを上下
に積み重ね圧着する。その後カツターで切断し
750〜950℃で１時間焼成し、内部電極を露出させ
た両端に銀電極を塗布し、600℃で焼付ける。
α，Vi特性は直流電源を使用するか、ないしは
カーブトレーサのパルスにより電圧―電流を測定
して算出した。直流負荷特性は、80℃に保たれた
恒温槽中で直流10mAの電流を３時間印加した後
室温にもどしV10μＡを測定して変化率を算出し
これで特性劣化の評価を行なつた。結果を第２表
および第１，２図に示す。第１図は組成Ａ〜Ｅを
PbO，B2O3，SiO2，Al2O3の添加量の合計（wt
％）で表わし、それらとα，Viとの関係を示し
たものである。又第２図は同じくそれら添加量と
V10μＡの変化率との関係を示したものである。
第１図から組成Ａにおいてはα＝19，V1mA＝
21Vとαが小さいが、添加物の量を増やすことに
よりα＝30，V1mA＝6.5Vという優れた特性を示
し、Ｂにおける添加量が最高の特性を示してい
る。又第２図から直流負荷においても同様で組成
Ｂで電圧変化率が最小になり、その前後で電圧減
少が大きくなつている。第１，２図より第１表の
Ａ〜Ｅにおける添加量が本発明において有効であ
り第１表の範囲外は適さない。
載のＡ〜Ｅまでを秤量し高周波加熱炉で溶解し、
水中で急冷して微粉砕しガラス粉末とする。これ
を有機バインダーとともに溶媒中に分散させスラ
リー状とする。これをドクター・ブレード法によ
つて45μの厚さの均一な生シートにする。この生
シートを60mm×40mmの矩形に打ち抜き、この上に
スクリーン印刷法によつてパラジウムを内部電極
としてペースト状にし、所定の大きさにスクリー
ン印刷する。内部電極を印刷した生シートを５枚
重ね、更に電極を印刷していない生シートを上下
に積み重ね圧着する。その後カツターで切断し
750〜950℃で１時間焼成し、内部電極を露出させ
た両端に銀電極を塗布し、600℃で焼付ける。
α，Vi特性は直流電源を使用するか、ないしは
カーブトレーサのパルスにより電圧―電流を測定
して算出した。直流負荷特性は、80℃に保たれた
恒温槽中で直流10mAの電流を３時間印加した後
室温にもどしV10μＡを測定して変化率を算出し
これで特性劣化の評価を行なつた。結果を第２表
および第１，２図に示す。第１図は組成Ａ〜Ｅを
PbO，B2O3，SiO2，Al2O3の添加量の合計（wt
％）で表わし、それらとα，Viとの関係を示し
たものである。又第２図は同じくそれら添加量と
V10μＡの変化率との関係を示したものである。
第１図から組成Ａにおいてはα＝19，V1mA＝
21Vとαが小さいが、添加物の量を増やすことに
よりα＝30，V1mA＝6.5Vという優れた特性を示
し、Ｂにおける添加量が最高の特性を示してい
る。又第２図から直流負荷においても同様で組成
Ｂで電圧変化率が最小になり、その前後で電圧減
少が大きくなつている。第１，２図より第１表の
Ａ〜Ｅにおける添加量が本発明において有効であ
り第１表の範囲外は適さない。
【表】
又、このように本発明において優れた特性を示
す理由としてBi2O3成分が無いことである。これ
は焼結時においてBi2O3成分が蒸発し、結晶粒界
物質の結晶変態を起こし、特性や信頼性において
不安定である。本発明ではBi2O3成分を有しない
ため、焼結において結晶変態を考慮する必要がな
く非常に安定なグレーズバリスタが得られる。 以上に示されたごとく、本発明はいずれも優れ
た電圧非直線性を示し、αが10以上であり、立ち
上がり電圧も50V以下となり、直流負荷に対して
も非常に安定したバリスタが得られることを明ら
かにした。すなわち、均一なガラス中からZnO微
結晶粒を成長させることによつて、添加物の拡散
を抑えることにより漏れ電流を小さくし、特性の
安定性を得たことによる。 又、本発明ではガラス中から酸化亜鉛（ZnO）
結晶粒を析出再結晶するため、酸化亜鉛を過飽和
に含むガラスを原料とする本発明のグレーズバリ
スタは1000℃以下で焼結可能であり従来の様に高
い温度で焼結することにより添加物の蒸発や、結
晶粒界物質の結晶変態を考慮する必要がなく非常
に安定なグレーズバリスタが得られた。 実施例 ２ 実施例１と同様に第１表記載の組成比で原料を
秤量し高周加熱炉で溶解し、水中に急冷して微粉
砕し、ガラス粉末とする。 これを有機バインダーとともに溶媒中に分散さ
せスラリー状にする。これをあらかじめ導電ペー
ストである銀ペーストを焼付けた絶縁基板上にス
クリーン印刷し、乾燥後800℃で焼成する。 焼成後この上に銀ペーストを印刷し乾燥後600
℃で焼付け電極とする。α，Vi特性は直流電源
を使用するか、ないしはカーブトレーサのパルス
により、電圧―電流特性を測定し、算出した。 直流負荷特性は80℃に保たれた恒温槽中で直流
10mAの電流を３時間印加した後室温にもどし
V10uAを測定して電圧変化率を算出し、これで特
性劣化の評価を行なつた。 結果を第３表及び第３，４図に示す。第３図は
第１図に対応し第４図は第２図に対応している。
す理由としてBi2O3成分が無いことである。これ
は焼結時においてBi2O3成分が蒸発し、結晶粒界
物質の結晶変態を起こし、特性や信頼性において
不安定である。本発明ではBi2O3成分を有しない
ため、焼結において結晶変態を考慮する必要がな
く非常に安定なグレーズバリスタが得られる。 以上に示されたごとく、本発明はいずれも優れ
た電圧非直線性を示し、αが10以上であり、立ち
上がり電圧も50V以下となり、直流負荷に対して
も非常に安定したバリスタが得られることを明ら
かにした。すなわち、均一なガラス中からZnO微
結晶粒を成長させることによつて、添加物の拡散
を抑えることにより漏れ電流を小さくし、特性の
安定性を得たことによる。 又、本発明ではガラス中から酸化亜鉛（ZnO）
結晶粒を析出再結晶するため、酸化亜鉛を過飽和
に含むガラスを原料とする本発明のグレーズバリ
スタは1000℃以下で焼結可能であり従来の様に高
い温度で焼結することにより添加物の蒸発や、結
晶粒界物質の結晶変態を考慮する必要がなく非常
に安定なグレーズバリスタが得られた。 実施例 ２ 実施例１と同様に第１表記載の組成比で原料を
秤量し高周加熱炉で溶解し、水中に急冷して微粉
砕し、ガラス粉末とする。 これを有機バインダーとともに溶媒中に分散さ
せスラリー状にする。これをあらかじめ導電ペー
ストである銀ペーストを焼付けた絶縁基板上にス
クリーン印刷し、乾燥後800℃で焼成する。 焼成後この上に銀ペーストを印刷し乾燥後600
℃で焼付け電極とする。α，Vi特性は直流電源
を使用するか、ないしはカーブトレーサのパルス
により、電圧―電流特性を測定し、算出した。 直流負荷特性は80℃に保たれた恒温槽中で直流
10mAの電流を３時間印加した後室温にもどし
V10uAを測定して電圧変化率を算出し、これで特
性劣化の評価を行なつた。 結果を第３表及び第３，４図に示す。第３図は
第１図に対応し第４図は第２図に対応している。
【表】
第３，４図に示されたごとく実施例１と同様に
優れた電圧非直線性を示す結果となつた。 以上のように本発明で優れた特性が得られたの
はガラス層の組成を選択し、ガラス化して半導体
微結晶粒をガラス中に再結晶することにより半導
体微結晶粒子とガラス層との界面の電気的接合特
性を改善したことによるものであり、従来のグレ
ーズバリスタと比較して特性、信頼性に極めて優
れている。又形状の小型化、任意の電圧設定が可
能であり、多くの利点を有するものである。
優れた電圧非直線性を示す結果となつた。 以上のように本発明で優れた特性が得られたの
はガラス層の組成を選択し、ガラス化して半導体
微結晶粒をガラス中に再結晶することにより半導
体微結晶粒子とガラス層との界面の電気的接合特
性を改善したことによるものであり、従来のグレ
ーズバリスタと比較して特性、信頼性に極めて優
れている。又形状の小型化、任意の電圧設定が可
能であり、多くの利点を有するものである。
第１図および第２図は本発明の第１実施例に関
する特性を示すもので第１図はPbO，B2O3，
SiO2，Al2O3の添加量の合計（wt％）と非直線係
数（α）、バリスタ電圧（V1mA）との関係を示
す曲線図、第２図は同じく添加量の合計（wt
％）と電圧変化率（△Ｖ／V10μＡ）との関係を
示す曲線図、第３図および第４図は本発明の第２
の実施例に関する特性を示すもので、第３図は第
１図と同じく添加量の合計（wt％）と非直線係
数（α）、バリスタ電圧（V1mA）との関係を示
す曲線図、第４図は第２図と同じく添加量の合計
（wt％）と電圧変化率（△Ｖ／V10μＡ）との関
係を示す曲線図である。
する特性を示すもので第１図はPbO，B2O3，
SiO2，Al2O3の添加量の合計（wt％）と非直線係
数（α）、バリスタ電圧（V1mA）との関係を示
す曲線図、第２図は同じく添加量の合計（wt
％）と電圧変化率（△Ｖ／V10μＡ）との関係を
示す曲線図、第３図および第４図は本発明の第２
の実施例に関する特性を示すもので、第３図は第
１図と同じく添加量の合計（wt％）と非直線係
数（α）、バリスタ電圧（V1mA）との関係を示
す曲線図、第４図は第２図と同じく添加量の合計
（wt％）と電圧変化率（△Ｖ／V10μＡ）との関
係を示す曲線図である。
Claims (1)
- １ 組成が酸化亜鉛（ZnO）48.0〜85.2wt％、酸
化鉛（PbO）6.6〜32.5wt％、酸化ホウ素
（B2O3）0.9〜9.5wt％、酸化ケイ素（SiO2）0.2〜
2.5wt％、酸化アルミニウム（Al2O3）0.1〜0.5wt
％、酸化コバルト（CoO）0.5wt％、酸化マンガ
ン（MnO）1.0wt％、酸化クロム（Cr2O3）1.5wt
％、酸化アンチモン（Sb2O3）4.0wt％である原
料を熱処理によつてｎ型の半導体微結晶粒をガラ
ス中に再結晶させたことを特徴とする電圧非直線
性を示すグレーズバリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10505578A JPS5533036A (en) | 1978-08-28 | 1978-08-28 | Glazed varister |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10505578A JPS5533036A (en) | 1978-08-28 | 1978-08-28 | Glazed varister |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5533036A JPS5533036A (en) | 1980-03-08 |
| JPS6138602B2 true JPS6138602B2 (ja) | 1986-08-30 |
Family
ID=14397290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10505578A Granted JPS5533036A (en) | 1978-08-28 | 1978-08-28 | Glazed varister |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5533036A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0834136B2 (ja) * | 1987-12-07 | 1996-03-29 | 日本碍子株式会社 | 電圧非直線抵抗体 |
-
1978
- 1978-08-28 JP JP10505578A patent/JPS5533036A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5533036A (en) | 1980-03-08 |
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