JPS649724B2 - - Google Patents
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- JPS649724B2 JPS649724B2 JP58184528A JP18452883A JPS649724B2 JP S649724 B2 JPS649724 B2 JP S649724B2 JP 58184528 A JP58184528 A JP 58184528A JP 18452883 A JP18452883 A JP 18452883A JP S649724 B2 JPS649724 B2 JP S649724B2
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、導電性セラミツク磁器の粒界に拡散
剤を熱拡散させ、粒界に優れたバリスタ特性を持
つた高抵抗層を形成させることによつて、得られ
る焼結体自体が電圧非直線性を有するバルク形の
バリスタの製造方法に関するものである。
剤を熱拡散させ、粒界に優れたバリスタ特性を持
つた高抵抗層を形成させることによつて、得られ
る焼結体自体が電圧非直線性を有するバルク形の
バリスタの製造方法に関するものである。
（従来例の構成とその問題点）
バリスタとは、印加電圧によつて著しく抵抗値
が変わり、電圧−電流特性が非直線性を示す固体
素子の総称である。動作原理は種類によつて違う
が、共通して云えることは、半導体やセラミツク
の表面または内部におけるPN接合や、シヨツト
キ障壁などのポテンシヤル障壁を通過する電流の
非直線性を利用したものである。
が変わり、電圧−電流特性が非直線性を示す固体
素子の総称である。動作原理は種類によつて違う
が、共通して云えることは、半導体やセラミツク
の表面または内部におけるPN接合や、シヨツト
キ障壁などのポテンシヤル障壁を通過する電流の
非直線性を利用したものである。
一般に、バリスタの電圧−電流特性は、Ｉ＝
（Ｖ／Ｃ）〓で表わされる。ここで、αはバリスタの電 圧非直線指数と呼び、非オーム性の程度、即ちバ
リスタの性能を表わし、バリスタの種類、材料あ
るいは製造条件によつて大幅に異なり、Ｃは印加
電圧Ｖにおけるバリスタの抵抗値で、印加電圧Ｖ
の値によつて変化する。
（Ｖ／Ｃ）〓で表わされる。ここで、αはバリスタの電 圧非直線指数と呼び、非オーム性の程度、即ちバ
リスタの性能を表わし、バリスタの種類、材料あ
るいは製造条件によつて大幅に異なり、Ｃは印加
電圧Ｖにおけるバリスタの抵抗値で、印加電圧Ｖ
の値によつて変化する。
従来の粒界層を利用したバリスタ、例えば、
ZnOにBi、Pb、Mn、Co、Baなどの酸化物を加
えて焼結させ、粒界層にこれら添加物を偏析させ
たバリスタでは、偏析の程度が温度、結晶粒子
径、原料粒径等により変動するため電圧非直線指
数αがばらつき、また、粒界層の厚みの薄い所が
できるためサージ耐量が小さくなる等の欠点を有
していた。また、Bi、Pb等の添加物成分を固体
粉末としてビヒクルに分散させた拡散剤を塗布
し、粒界に熱拡散させる方法もあるが、ZnO表面
に拡散剤層を均一成分、均一膜でつけることが非
常に困難であり、また拡散する為に次なる反応 Bi2O3→2Bi3+＋302- をZnO表面で行なう必要があるが、0.5〜1μｍの
粒子径である為、Bi等の見掛けの粒界拡散係数
が小さくなり、拡散温度が高温化する等の欠点を
有していた。
ZnOにBi、Pb、Mn、Co、Baなどの酸化物を加
えて焼結させ、粒界層にこれら添加物を偏析させ
たバリスタでは、偏析の程度が温度、結晶粒子
径、原料粒径等により変動するため電圧非直線指
数αがばらつき、また、粒界層の厚みの薄い所が
できるためサージ耐量が小さくなる等の欠点を有
していた。また、Bi、Pb等の添加物成分を固体
粉末としてビヒクルに分散させた拡散剤を塗布
し、粒界に熱拡散させる方法もあるが、ZnO表面
に拡散剤層を均一成分、均一膜でつけることが非
常に困難であり、また拡散する為に次なる反応 Bi2O3→2Bi3+＋302- をZnO表面で行なう必要があるが、0.5〜1μｍの
粒子径である為、Bi等の見掛けの粒界拡散係数
が小さくなり、拡散温度が高温化する等の欠点を
有していた。
（発明の目的）
本発明は上記のような従来の欠点を除去し、電
圧非直線指数αが安定であり、粒界層に均一な高
抵抗層を形成させることが可能なバリスタの製造
方法を提供するものである。
圧非直線指数αが安定であり、粒界層に均一な高
抵抗層を形成させることが可能なバリスタの製造
方法を提供するものである。
（発明の構成）
本発明はバリスタ用セラミツク基板を、拡散剤
の金属成分を含有する有機系金属石けん液または
その有機系金属石けん液と有機バインダよりなる
混合溶液もしくは無機金属塩と増粘剤より成る混
合溶液に漬けた後乾燥してセラミツク表面に金属
成分層を形成させ、拡散処理を施すことにより安
定な電圧非直線指数αを有するバリスタを得るこ
とができるようにしたものである。
の金属成分を含有する有機系金属石けん液または
その有機系金属石けん液と有機バインダよりなる
混合溶液もしくは無機金属塩と増粘剤より成る混
合溶液に漬けた後乾燥してセラミツク表面に金属
成分層を形成させ、拡散処理を施すことにより安
定な電圧非直線指数αを有するバリスタを得るこ
とができるようにしたものである。
（実施例の説明）
以下本発明のバリスタの製造方法についてその
一実施例を説明する。
一実施例を説明する。
試料の調整工程としては工業用原料（純度99.9
％以上）であるZnO、Nb2O5、Bi2O3、BiCl3を準
備する。ZnO粉末にNb2O5粉末を加え充分均一に
混合した後、直径13mm厚さ３mmの円板型に圧縮成
型し、1400〜1450℃の温度範囲で焼成する。この
ようにして得られた焼結素体は比抵抗の小さい酸
化物半導体である。
％以上）であるZnO、Nb2O5、Bi2O3、BiCl3を準
備する。ZnO粉末にNb2O5粉末を加え充分均一に
混合した後、直径13mm厚さ３mmの円板型に圧縮成
型し、1400〜1450℃の温度範囲で焼成する。この
ようにして得られた焼結素体は比抵抗の小さい酸
化物半導体である。
拡散剤としては、ナフテン酸ビスマスをメタノ
ール、ブタノール混合溶剤で希釈した溶液、
BiCl3のメタノール、IPA、ブタノール混合溶液
及び従来例ＡとしてBi2O3をビヒクルでペースト
状にしたものを準備した。上記拡散剤を用い、本
実施例では半導体磁器素子を弗素樹脂系ネツトに
入れ、金属石けん液または無機金属塩溶液に漬け
た後、半導体磁器素子を80〜100℃で大気中にて
乾燥させた。従来例Ａではペースト状拡散剤を、
半導体磁器素子表面にむらなく塗布した。
ール、ブタノール混合溶剤で希釈した溶液、
BiCl3のメタノール、IPA、ブタノール混合溶液
及び従来例ＡとしてBi2O3をビヒクルでペースト
状にしたものを準備した。上記拡散剤を用い、本
実施例では半導体磁器素子を弗素樹脂系ネツトに
入れ、金属石けん液または無機金属塩溶液に漬け
た後、半導体磁器素子を80〜100℃で大気中にて
乾燥させた。従来例Ａではペースト状拡散剤を、
半導体磁器素子表面にむらなく塗布した。
以上のように拡散剤を塗布した半導体磁器素子
を大気中700〜1200℃の温度にて拡散処理を行つ
た。この熱拡散処理に当つては塗布した拡散成分
が蒸発、溶融流失、試料外への拡散などにより試
料外に失なわれないよう留意した。このようにし
て得られた磁器の両面にAg−Ni系のオーミツク
電極を形成させてバリスタ素子とし、第１図〜第
４図に示す各諸特性を調べた。
を大気中700〜1200℃の温度にて拡散処理を行つ
た。この熱拡散処理に当つては塗布した拡散成分
が蒸発、溶融流失、試料外への拡散などにより試
料外に失なわれないよう留意した。このようにし
て得られた磁器の両面にAg−Ni系のオーミツク
電極を形成させてバリスタ素子とし、第１図〜第
４図に示す各諸特性を調べた。
第１図は粒界層の高抵抗化法の違いによる電圧
非直線指数αの変動、第２図は拡散剤の相違によ
る拡散温度有効範囲、第３図は粒界層の高抵抗化
法の相違によるサージ電圧に対する電流耐圧の関
係、第４図は拡散剤の相違による拡散剤使用量の
関係をそれぞれ示すグラフである。
非直線指数αの変動、第２図は拡散剤の相違によ
る拡散温度有効範囲、第３図は粒界層の高抵抗化
法の相違によるサージ電圧に対する電流耐圧の関
係、第４図は拡散剤の相違による拡散剤使用量の
関係をそれぞれ示すグラフである。
各図において１は金属石けん法による場合、２
は無機金属塩法による場合、３Ａ及び３Ｂはそれ
ぞれ従来例Ａ及び従来例Ｂの場合を示している。
は無機金属塩法による場合、３Ａ及び３Ｂはそれ
ぞれ従来例Ａ及び従来例Ｂの場合を示している。
従来例Ｂは拡散剤を用いない例であり、ZnOに
Nb2O5、Bi2O3を加え充分均一に混合した後、直
径13mm厚さ３mmの円板型に圧縮成型し、1400〜
1450℃の温度範囲で焼成する。このようにして得
られた焼結素体は半導体化した結晶粒と、Bi2O3
分の偏析により高抵抗化した結晶粒界層より成
る。この磁器に前記と同様の方法でAg−Ni系オ
ーミツク電極を形成させ、バリスタ素子としたも
のである。
Nb2O5、Bi2O3を加え充分均一に混合した後、直
径13mm厚さ３mmの円板型に圧縮成型し、1400〜
1450℃の温度範囲で焼成する。このようにして得
られた焼結素体は半導体化した結晶粒と、Bi2O3
分の偏析により高抵抗化した結晶粒界層より成
る。この磁器に前記と同様の方法でAg−Ni系オ
ーミツク電極を形成させ、バリスタ素子としたも
のである。
第１図〜第４図に於いて本発明の実施例は拡散
法による金属石けん法及び無機金属塩法であり、
他は比較例である。上記各グラフより明らかなよ
うに、本発明により得られるバリスタは電圧非直
線指数α、拡散温度、電流耐量、拡散剤使用量と
もに優れている。これらの好結果は、バリスタ用
基板表面に拡散剤成分が微粒子状に均一に付着す
ることにより得られるものである。
法による金属石けん法及び無機金属塩法であり、
他は比較例である。上記各グラフより明らかなよ
うに、本発明により得られるバリスタは電圧非直
線指数α、拡散温度、電流耐量、拡散剤使用量と
もに優れている。これらの好結果は、バリスタ用
基板表面に拡散剤成分が微粒子状に均一に付着す
ることにより得られるものである。
なお、第３図の粒界層の高抵抗化法の相違によ
るサージ電圧に対する電流耐量の関係において、
●は常用耐量、〇は破壊耐量を示し、これらは、
８×20μSの標準衝撃電流波形の場合のデータで
ある。また、第４図の拡散剤の相違による拡散剤
使用量の関係において、拡散剤量は酸化物粉末に
換算したときの量である。
るサージ電圧に対する電流耐量の関係において、
●は常用耐量、〇は破壊耐量を示し、これらは、
８×20μSの標準衝撃電流波形の場合のデータで
ある。また、第４図の拡散剤の相違による拡散剤
使用量の関係において、拡散剤量は酸化物粉末に
換算したときの量である。
上記説明ではバリスタ用セラミツク基板を漬け
る溶液として金属石けん溶液を使用したが、その
液とPVB等有機バインダ液の混合液でも同等の
結果が得られる。また、金属石けんとしてオフテ
ン酸ビスマスを用いたが、オクチル酸ビスマスな
どの他の金属石けんでもよく、また拡散剤として
Biを用いたが、粒界層を高抵抗化する成分であ
れば他の成分でもよい。また、無機金属塩として
BiCl3を用いたが、拡散処理時にBi2O3等の酸化
物になるものであれば特に限定はしない。また、
バリスタ基板としてZnOを用いたが、TiO2、
BaTiO3等他の成分でも同等の結果が得られる。
また、バリスタ基板に金属石けんまたは無機金属
塩溶液を塗布する方法としては、吹き付け等でも
同等の結果が得られる。
る溶液として金属石けん溶液を使用したが、その
液とPVB等有機バインダ液の混合液でも同等の
結果が得られる。また、金属石けんとしてオフテ
ン酸ビスマスを用いたが、オクチル酸ビスマスな
どの他の金属石けんでもよく、また拡散剤として
Biを用いたが、粒界層を高抵抗化する成分であ
れば他の成分でもよい。また、無機金属塩として
BiCl3を用いたが、拡散処理時にBi2O3等の酸化
物になるものであれば特に限定はしない。また、
バリスタ基板としてZnOを用いたが、TiO2、
BaTiO3等他の成分でも同等の結果が得られる。
また、バリスタ基板に金属石けんまたは無機金属
塩溶液を塗布する方法としては、吹き付け等でも
同等の結果が得られる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明のバリスタの製造方
法は、電圧非直線指数αの値が高くしかも安定で
あり、拡散温度を下げることも可能となり、ま
た、サージ電圧に対する電流耐量が高い等の利点
があり、工業的量産化においても著しく安定なも
のである等の優れたものであり、産業的価値は極
めて大なるものである。
法は、電圧非直線指数αの値が高くしかも安定で
あり、拡散温度を下げることも可能となり、ま
た、サージ電圧に対する電流耐量が高い等の利点
があり、工業的量産化においても著しく安定なも
のである等の優れたものであり、産業的価値は極
めて大なるものである。
第１図は粒界層の高抵抗化法の相違による電圧
非直線指数αの変動を示すグラフ、第２図は拡散
剤の相違による拡散温度有効範囲を示すグラフ、
第３図は粒界層の高抵抗化法の相違によるサージ
電圧に対する電流耐量の関係を示すグラフ、第４
図は拡散剤の相違による拡散剤使用量の関係を示
すグラフである。
非直線指数αの変動を示すグラフ、第２図は拡散
剤の相違による拡散温度有効範囲を示すグラフ、
第３図は粒界層の高抵抗化法の相違によるサージ
電圧に対する電流耐量の関係を示すグラフ、第４
図は拡散剤の相違による拡散剤使用量の関係を示
すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バリスタ用セラミツク基板を、拡散剤の金属
成分を含有する有機系金属石けん液またはその有
機系金属石けん液と有機バインダよりなる混合溶
液に漬け、その後に乾燥処理を行ない、セラミツ
ク基板表面に金属成分層を形成させ、拡散処理を
施すことを特徴とするバリスタの製造方法。 ２ バリスタ用セラミツク基板を、拡散剤の金属
成分を含有する無機金属塩と増粘剤より成る混合
溶液に漬けた後乾燥させ、拡散処理することを特
徴とするバリスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58184528A JPS6077401A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | バリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58184528A JPS6077401A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | バリスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077401A JPS6077401A (ja) | 1985-05-02 |
| JPS649724B2 true JPS649724B2 (ja) | 1989-02-20 |
Family
ID=16154771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58184528A Granted JPS6077401A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | バリスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077401A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019002167A (ja) * | 2017-06-13 | 2019-01-10 | 有限会社わたなべ | レベル設定用棒材の回転用工具 |
-
1983
- 1983-10-04 JP JP58184528A patent/JPS6077401A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019002167A (ja) * | 2017-06-13 | 2019-01-10 | 有限会社わたなべ | レベル設定用棒材の回転用工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6077401A (ja) | 1985-05-02 |
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