JP2000044333A - ZnOバリスタの製造方法 - Google Patents
ZnOバリスタの製造方法Info
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- JP2000044333A JP2000044333A JP10206012A JP20601298A JP2000044333A JP 2000044333 A JP2000044333 A JP 2000044333A JP 10206012 A JP10206012 A JP 10206012A JP 20601298 A JP20601298 A JP 20601298A JP 2000044333 A JP2000044333 A JP 2000044333A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成形体と電極との一体焼結が可能な、電圧非
直線性の優れたZnOバリスタ素子の製造方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 主成分のZnOに、副成分として少なく
とも、Bi,Co,Sb,Al,Tiの酸化物を含む組
成に、更にTeをTeO2に換算しZnOに対し0.1
〜2.0mol%添加した組成の成形体に電極ペースト
を塗布した後、成形体と電極2とを一体焼結する。
直線性の優れたZnOバリスタ素子の製造方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 主成分のZnOに、副成分として少なく
とも、Bi,Co,Sb,Al,Tiの酸化物を含む組
成に、更にTeをTeO2に換算しZnOに対し0.1
〜2.0mol%添加した組成の成形体に電極ペースト
を塗布した後、成形体と電極2とを一体焼結する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】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るZnOバリスタの製
造方法に関するものである。
常高電圧から保護するために用いるZnO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、各種電子機器の制御回路の高集積
化が急速に進展している。これらの制御回路に用いられ
ている半導体電子部品は、回路外部からの雷サージや異
常高電圧の侵入により、誤動作をしたり、破壊される場
合がある。この対策として優れた電圧非直線性、及びサ
ージ吸収性を有するZnOバリスタが回路保護素子とし
て広く利用されている。
化が急速に進展している。これらの制御回路に用いられ
ている半導体電子部品は、回路外部からの雷サージや異
常高電圧の侵入により、誤動作をしたり、破壊される場
合がある。この対策として優れた電圧非直線性、及びサ
ージ吸収性を有するZnOバリスタが回路保護素子とし
て広く利用されている。
【0003】従来のZnOバリスタの製造方法は、主成
分であるZnOに副成分としてBi,Co,Mn,A
l,Sb,Ti等の金属酸化物を添加混合、造粒した材
料組成粉末を成形し、この成形体を1100〜1400
℃の温度で焼成を行った後、焼結体の両主平面にAg等
の電極を形成してバリスタ素子を得ていた。ZnOバリ
スタでは焼結体の焼結粒子径を制御し、所望のバリスタ
電圧(V1mA/mm)を得ており、前記製造方法ではB
i,Sb等の低融点金属酸化物を添加した成形体を11
00℃より高い温度で焼成することにより、焼結体のZ
nO粒子径を50〜200μmの大きさに粒成長させ所
望のバリスタ電圧を得ていた。
分であるZnOに副成分としてBi,Co,Mn,A
l,Sb,Ti等の金属酸化物を添加混合、造粒した材
料組成粉末を成形し、この成形体を1100〜1400
℃の温度で焼成を行った後、焼結体の両主平面にAg等
の電極を形成してバリスタ素子を得ていた。ZnOバリ
スタでは焼結体の焼結粒子径を制御し、所望のバリスタ
電圧(V1mA/mm)を得ており、前記製造方法ではB
i,Sb等の低融点金属酸化物を添加した成形体を11
00℃より高い温度で焼成することにより、焼結体のZ
nO粒子径を50〜200μmの大きさに粒成長させ所
望のバリスタ電圧を得ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のZnOバリスタの製造方法では、ZnO焼結粒子径
を50〜200μmに粒成長させるためには、1100
℃より高い焼成温度が必要であり、このため昇華点が1
000℃以下のAg等の低融点金属を主成分とする電極
ペーストを用いた場合、成形体と電極の一体焼結を行う
ことができない。従って成形体を焼結する工程と、焼結
体に電極ペーストを焼付ける工程が必要であった。
来のZnOバリスタの製造方法では、ZnO焼結粒子径
を50〜200μmに粒成長させるためには、1100
℃より高い焼成温度が必要であり、このため昇華点が1
000℃以下のAg等の低融点金属を主成分とする電極
ペーストを用いた場合、成形体と電極の一体焼結を行う
ことができない。従って成形体を焼結する工程と、焼結
体に電極ペーストを焼付ける工程が必要であった。
【0005】本発明は前記従来の問題を解決するもの
で、成形体と電極との一体焼結が可能で、しかも電圧非
直線性とサージ吸収性に優れたZnO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。
で、成形体と電極との一体焼結が可能で、しかも電圧非
直線性とサージ吸収性に優れたZnO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。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のZnOバリスタの製造方法は、ZnOを主成
分とし、副成分として少なくともBi,Co,Sb,A
l,Tiを含む組成に、さらにTeをTeO2に換算し
ZnOに対し0.1〜2.0mol%添加した材料組成
粉末を所定形状に成形し、その成形体の両主平面に電極
ペーストを塗布した後、成形体と電極とを一体焼結する
ことで所期の目的を達成することができるものである。
に本発明のZnOバリスタの製造方法は、ZnOを主成
分とし、副成分として少なくともBi,Co,Sb,A
l,Tiを含む組成に、さらにTeをTeO2に換算し
ZnOに対し0.1〜2.0mol%添加した材料組成
粉末を所定形状に成形し、その成形体の両主平面に電極
ペーストを塗布した後、成形体と電極とを一体焼結する
ことで所期の目的を達成することができるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、ZnOを主成分とし、副成分として少なくともB
i,Co,Sb,Al,Tiを含む組成に、さらにTe
をTeO2に換算しZnOに対して0.1〜2.0mo
l%添加した材料組成粉末を所定形状に成形し、その成
形体両主平面に電極ペーストを塗布した後、800〜9
60℃の温度で成形体と電極とを一体焼結することを特
徴としたZnOバリスタの製造方法であり、添加したT
eがSb,Biと比較的低温で反応し、従来の焼成温度
領域より低い800〜960℃の温度でZnO粒子の粒
成長を促進させ所望のバリスタ電圧を得ると共に、電圧
非直線性、サージ吸収性を向上させる効果がある。従っ
てAg等の低融点金属を主成分とするAg等の電極ペー
ストを成形体の両主平面に塗布し、成形体と電極を一体
焼結することが可能となる。これにより電極焼付け工程
を省略し工程数を削減することができるという作用を有
するものである。
は、ZnOを主成分とし、副成分として少なくともB
i,Co,Sb,Al,Tiを含む組成に、さらにTe
をTeO2に換算しZnOに対して0.1〜2.0mo
l%添加した材料組成粉末を所定形状に成形し、その成
形体両主平面に電極ペーストを塗布した後、800〜9
60℃の温度で成形体と電極とを一体焼結することを特
徴としたZnOバリスタの製造方法であり、添加したT
eがSb,Biと比較的低温で反応し、従来の焼成温度
領域より低い800〜960℃の温度でZnO粒子の粒
成長を促進させ所望のバリスタ電圧を得ると共に、電圧
非直線性、サージ吸収性を向上させる効果がある。従っ
てAg等の低融点金属を主成分とするAg等の電極ペー
ストを成形体の両主平面に塗布し、成形体と電極を一体
焼結することが可能となる。これにより電極焼付け工程
を省略し工程数を削減することができるという作用を有
するものである。
【0008】本発明の請求項2に記載の発明は、Biと
Teの混合物を予め400〜900℃の温度で仮焼を行
い、Bi−Te化合物の形で添加することを特徴とする
請求項1に記載のZnOバリスタの製造方法であり、B
iとTeの混合物を予め反応させたBi−Te化合物を
用いた場合、Bi−Te化合物が更に成形体に有効に作
用し、低温焼成においてもZnO粒子の粒成長を促進す
る効果を高めると共に、電圧非直線性、サージ吸収性を
向上させることができるという作用を有するものであ
る。
Teの混合物を予め400〜900℃の温度で仮焼を行
い、Bi−Te化合物の形で添加することを特徴とする
請求項1に記載のZnOバリスタの製造方法であり、B
iとTeの混合物を予め反応させたBi−Te化合物を
用いた場合、Bi−Te化合物が更に成形体に有効に作
用し、低温焼成においてもZnO粒子の粒成長を促進す
る効果を高めると共に、電圧非直線性、サージ吸収性を
向上させることができるという作用を有するものであ
る。
【0009】(実施の形態1)以下に本発明の第1の実
施形態について説明する。
施形態について説明する。
【0010】図1は本発明の一実施形態のZnOバリス
タを示し、1はバリスタ素子、2は電極である。
タを示し、1はバリスタ素子、2は電極である。
【0011】まず、主成分のZnOに対し、副成分のB
i2O3を0.5mol%、Co2O3を0.5mol%、
MnO2を0.5mol%、Sb2O3を0.1mol
%、Al2O3を0.005mol%、TiO2を0.5
mol%の組成に、更にTeO2を0、0.01、0.
1、0.5、2.0、及び5.0mol%の夫々の量を
添加、混合、乾燥後、バインダを加えて造粒を行い、得
られた造粒粉末を1000kg/cm2の圧力で、直径13m
m、厚さ1.3mmの成形体を作成する。
i2O3を0.5mol%、Co2O3を0.5mol%、
MnO2を0.5mol%、Sb2O3を0.1mol
%、Al2O3を0.005mol%、TiO2を0.5
mol%の組成に、更にTeO2を0、0.01、0.
1、0.5、2.0、及び5.0mol%の夫々の量を
添加、混合、乾燥後、バインダを加えて造粒を行い、得
られた造粒粉末を1000kg/cm2の圧力で、直径13m
m、厚さ1.3mmの成形体を作成する。
【0012】次に、成形体の両主平面にAgを主成分と
する電極2ペーストを塗布する。次いで、電極を塗布し
た成形体を750℃、800℃、850℃、900℃、
930℃、及び960℃の各温度で2時間保持する焼成
を行い、電極2と一体焼結したバリスタ素子1を得た。
する電極2ペーストを塗布する。次いで、電極を塗布し
た成形体を750℃、800℃、850℃、900℃、
930℃、及び960℃の各温度で2時間保持する焼成
を行い、電極2と一体焼結したバリスタ素子1を得た。
【0013】得られたバリスタ素子1についてバリスタ
電圧(V1mA/mm)と
電圧(V1mA/mm)と
【0014】
【外1】
【0015】の評価を行いその結果を(表1)、(表
2)に示した。ここで、バリスタ電圧V 1mAとはバリス
タ素子1に1mAの電流を流したときのバリスタ素子1
の電極2間電圧である。又、直流定電流電源でV1mAと
2)に示した。ここで、バリスタ電圧V 1mAとはバリス
タ素子1に1mAの電流を流したときのバリスタ素子1
の電極2間電圧である。又、直流定電流電源でV1mAと
【0016】
【外2】
【0017】を測定し、電圧非直線性とし
【0018】
【外3】
【0019】で表した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】(表1)、(表2)に示すように、Teの
添加量が0.5mol%迄は添加量に従ってバリスタ電
圧が低下し0.5mol%を超えるとバリスタ電圧が高
くなる。また2mol%以上になると急激にバリスタ電
圧が高くなる。バリスタ電圧はZnO焼結粒子の直列電
圧成分の和であり、ZnO焼結粒子1個当たりに1mA
の電流を印加した時の障壁電圧が約2〜3Vと一定であ
ることから、単位厚み当たりのZnO焼結粒子数を表し
ている。この単位厚み当たりのZnO焼結粒子数からZ
nO焼結粒子の粒径を判定することができる。即ち、バ
リスタ電圧の低下はZnO焼結粒子が粒成長しているこ
とを示すものである。このことはTeは800〜960
℃の焼成温度範囲でZnO焼結粒子の粒成長を促進する
効果があることが分かる。また、バリスタ電圧を低下さ
せる効果、及び電圧比特性の結果から、TeのTeO2
に換算した適正添加量はZnOに対して0.1〜2.0
mol%の範囲であると言える。
添加量が0.5mol%迄は添加量に従ってバリスタ電
圧が低下し0.5mol%を超えるとバリスタ電圧が高
くなる。また2mol%以上になると急激にバリスタ電
圧が高くなる。バリスタ電圧はZnO焼結粒子の直列電
圧成分の和であり、ZnO焼結粒子1個当たりに1mA
の電流を印加した時の障壁電圧が約2〜3Vと一定であ
ることから、単位厚み当たりのZnO焼結粒子数を表し
ている。この単位厚み当たりのZnO焼結粒子数からZ
nO焼結粒子の粒径を判定することができる。即ち、バ
リスタ電圧の低下はZnO焼結粒子が粒成長しているこ
とを示すものである。このことはTeは800〜960
℃の焼成温度範囲でZnO焼結粒子の粒成長を促進する
効果があることが分かる。また、バリスタ電圧を低下さ
せる効果、及び電圧比特性の結果から、TeのTeO2
に換算した適正添加量はZnOに対して0.1〜2.0
mol%の範囲であると言える。
【0023】尚、本実施形態では、バリスタ素子1の成
形体に電極2ペーストを塗布し一体焼結を行ったが、バ
リスタ素子1の成形体を800〜960℃の温度範囲で
焼成し、その後に電極2ペーストを塗布し焼付けを行っ
ても同じ電気特性が得られることが確認されている。
形体に電極2ペーストを塗布し一体焼結を行ったが、バ
リスタ素子1の成形体を800〜960℃の温度範囲で
焼成し、その後に電極2ペーストを塗布し焼付けを行っ
ても同じ電気特性が得られることが確認されている。
【0024】(実施の形態2)以下に本発明の実施形態
2について説明する。
2について説明する。
【0025】まず、BiとTeの混合物を300〜10
00℃の各温度で反応させた後、粉砕した(BiTe)
2O3化合物を作成する。
00℃の各温度で反応させた後、粉砕した(BiTe)
2O3化合物を作成する。
【0026】次に、主成分であるZnOに対し、副成分
としてCo2O3 0.5mol%、MnO2 0.5mo
l%、Sb2O3 0.1mol%、TiO2 0.5mo
l%、Al2O3 0.005mol%の組成に、更に
(BiTe)2O3化合物を1.0mol%添加し混合、
乾燥後、実施形態1と同様の処理を行い、900℃の温
度で2時間保持する焼成を行った。
としてCo2O3 0.5mol%、MnO2 0.5mo
l%、Sb2O3 0.1mol%、TiO2 0.5mo
l%、Al2O3 0.005mol%の組成に、更に
(BiTe)2O3化合物を1.0mol%添加し混合、
乾燥後、実施形態1と同様の処理を行い、900℃の温
度で2時間保持する焼成を行った。
【0027】得られたバリスタ素子1を実施形態1と同
様の評価を行いその結果を(表3)に示した。
様の評価を行いその結果を(表3)に示した。
【0028】
【表3】
【0029】(表3)から明らかなように、BiとTe
の混合物を予め反応させた(BiTe)2O3化合物を添
加することにより、Te2O3の形で添加した場合に比較
し更にバリスタ電圧を低下させると共に、バリスタ電圧
のばらつきも小さくする効果が大きいことが分かる。こ
れは、(BiTe)2O3化合物が成形体焼成時の液相化
温度を低下させ、ZnO粒子の焼結粒成長を促進させる
効果を更に高めた結果と思われる。またBiとTeの混
合物の反応を400〜900℃の温度範囲で行った場合
にその効果が大きくなることが分かる。尚、実施形態2
でバリスタ素子1の焼成温度を900℃のみの結果を示
したが、800〜960℃の焼成温度であれば、効果は
変わらないことは確認されている。
の混合物を予め反応させた(BiTe)2O3化合物を添
加することにより、Te2O3の形で添加した場合に比較
し更にバリスタ電圧を低下させると共に、バリスタ電圧
のばらつきも小さくする効果が大きいことが分かる。こ
れは、(BiTe)2O3化合物が成形体焼成時の液相化
温度を低下させ、ZnO粒子の焼結粒成長を促進させる
効果を更に高めた結果と思われる。またBiとTeの混
合物の反応を400〜900℃の温度範囲で行った場合
にその効果が大きくなることが分かる。尚、実施形態2
でバリスタ素子1の焼成温度を900℃のみの結果を示
したが、800〜960℃の焼成温度であれば、効果は
変わらないことは確認されている。
【0030】また更に、Te添加の効果は、円板状バリ
スタ素子1に限るものではなく、積層型バリスタ素子に
用いた場合にも同様の効果が得られるものである。
スタ素子1に限るものではなく、積層型バリスタ素子に
用いた場合にも同様の効果が得られるものである。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明のZnOバリスタ
の製造方法は、主成分のZnOに、副成分として少なく
ともBi,Co,Sb,Al,Ti酸化物組成に、更に
TeをTeO2に換算し、ZnOに対し0.1〜2.0
mol%添加することにより、800〜960℃の温度
範囲で焼結が可能となると共に、電圧非直線性の優れた
ZnOバリスタを得ることが可能となる。従ってAg等
の低融点金属を用いた電極ペーストを成形体に塗布し、
成形体と電極とを一体焼結することができ電極焼付け工
程が不要となり工業的に利用価値が大きいものとなる。
の製造方法は、主成分のZnOに、副成分として少なく
ともBi,Co,Sb,Al,Ti酸化物組成に、更に
TeをTeO2に換算し、ZnOに対し0.1〜2.0
mol%添加することにより、800〜960℃の温度
範囲で焼結が可能となると共に、電圧非直線性の優れた
ZnOバリスタを得ることが可能となる。従ってAg等
の低融点金属を用いた電極ペーストを成形体に塗布し、
成形体と電極とを一体焼結することができ電極焼付け工
程が不要となり工業的に利用価値が大きいものとなる。
【図1】本発明の一実施形態のバリスタ素子の側面図
1 バリスタ素子 2 電極
Claims (2)
- 【請求項1】 ZnOを主成分とし、副成分として少な
くともBi,Co,Sb,Al,Tiを含む組成に、さ
らにTeをTeO2に換算しZnOに対して0.1〜
2.0mol%添加した材料組成粉末を所定形状に成形
し、その両主平面に電極ペーストを塗布した後、800
〜960℃の温度で成形体と電極とを一体焼結すること
を特徴としたZnOバリスタの製造方法。 - 【請求項2】 BiとTeの混合物を予め400〜90
0℃の温度で仮焼を行い、Bi−Te化合物の形で添加
することを特徴とする請求項1に記載のZnOバリスタ
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10206012A JP2000044333A (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | ZnOバリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10206012A JP2000044333A (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | ZnOバリスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000044333A true JP2000044333A (ja) | 2000-02-15 |
Family
ID=16516456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10206012A Pending JP2000044333A (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | ZnOバリスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000044333A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1150306A2 (en) | 2000-04-25 | 2001-10-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
KR100973058B1 (ko) | 2008-04-23 | 2010-07-29 | 한국세라믹기술원 | 써미스터-바리스터 복합칩 소자 및 그 제조방법 |
KR20200074879A (ko) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 한국세라믹기술원 | ZnO계 바리스터 조성물 및 그 제조 방법과, 그 바리스터 |
-
1998
- 1998-07-22 JP JP10206012A patent/JP2000044333A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1150306A2 (en) | 2000-04-25 | 2001-10-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
EP1150306B1 (en) * | 2000-04-25 | 2012-03-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
KR100973058B1 (ko) | 2008-04-23 | 2010-07-29 | 한국세라믹기술원 | 써미스터-바리스터 복합칩 소자 및 그 제조방법 |
KR20200074879A (ko) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 한국세라믹기술원 | ZnO계 바리스터 조성물 및 그 제조 방법과, 그 바리스터 |
KR102208539B1 (ko) * | 2018-12-17 | 2021-01-27 | 한국세라믹기술원 | ZnO계 바리스터 조성물 및 그 제조 방법과, 그 바리스터 |
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---|---|---|---|
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050201 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050607 |