JP2000077209A - Varistor and producing method thereof - Google Patents

Varistor and producing method thereof

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JP2000077209A JP10248348A JP24834898A JP2000077209A JP 2000077209 A JP2000077209 A JP 2000077209A JP 10248348 A JP10248348 A JP 10248348A JP 24834898 A JP24834898 A JP 24834898A JP 2000077209 A JP2000077209 A JP 2000077209A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a varistor which has stable characteristics and high reliability. SOLUTION: A varistor 10 has a varistor element assembly 12, inner electrodes 14, 16, which are formed inside the varistor element assembly 12 and outer electrodes 18, 20 to be connected to the inner electrodes 14, 16. Moisture content contained in the varistor element assembly 12 is adjusted less than 10 ppm equivalent in molecule H2O. To obtain the varistor 10, first a mold is manufactured by molding varistor materials, and a binder contained in the mold is combusted, and then the varistor element 12 is formed by sintering the mold. At this time, concentration of steam in a furnace where the binder is combusted is set below -5 deg.C when converted into the dew point temperature of atmospheric pressure, and the concentration of steam in the furnace where the mold is sintered is set lower than -10 deg.C when converted into the dew point temperature of the atmospheric pressure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はバリスタおよびそ
の製造方法に関し、特にたとえば、一定以上の電圧が印
加されたときに電流を流してICなどを保護するために
用いられるバリスタおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a varistor and a method of manufacturing the same, and more particularly to, for example, a varistor used to protect an IC or the like by applying a current when a predetermined voltage or more is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】バリスタ10は、たとえば図1に示すよ
うに、バリスタ素体12を含む。バリスタ素体12内に
は、複数の内部電極14,16が形成される。これらの
内部電極14,16は、交互に対向する側面に露出する
ように形成される。内部電極14,16が露出したバリ
スタ素体12の側面には、それぞれ外部電極18,20
が形成される。バリスタ素体12は一定電圧以上の電圧
が印加されると急激に抵抗値が減少する特性を有する。
したがって、外部電極18,20間に高電圧が印加され
ると、バリスタ素体12に電流が流れる。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 1, a varistor 10 includes a varistor element body 12, for example. A plurality of internal electrodes 14 and 16 are formed in the varistor element 12. These internal electrodes 14 and 16 are formed so as to be exposed on alternately opposed side surfaces. External electrodes 18 and 20 are respectively provided on the side surfaces of the varistor element 12 where the internal electrodes 14 and 16 are exposed.
Is formed. The varistor element 12 has a characteristic that the resistance value sharply decreases when a voltage higher than a certain voltage is applied.
Therefore, when a high voltage is applied between the external electrodes 18 and 20, a current flows through the varistor element 12.

【0003】このような特性を利用して、ICなどを含
む回路の保護用として用いられ、高電圧が印加されたと
きにバリスタ10を通して電流を流し、ICに高電圧が
印加されないようにすることができる。すなわち、バリ
スタ10は、セラミック粒界の電圧−電流非直線性を利
用して、高い電圧抑制能力を発揮する点に特徴がある。
この電圧−電流非直線性は、たとえば酸化亜鉛に数種類
の添加物を加え、それらの添加物が粒界に存在すること
で発揮される。そのために、原料の作製工程から加工工
程に至るまで、これらの添加物を均一に混合することが
重要であるのはもちろんであるが、焼成においても粒界
形成に影響を与える要素が多いので、焼成匣の材質や炉
内雰囲気のコントロールを始めとして留意すべき点が多
い。なお、バリスタ10の形状としては、積層型に限ら
ず、板状のバリスタ素体の対向面に電極を形成したもの
もある。
Utilizing such characteristics, it is used for protection of a circuit including an IC or the like. When a high voltage is applied, a current flows through the varistor 10 to prevent the high voltage from being applied to the IC. Can be. That is, the varistor 10 is characterized by exhibiting a high voltage suppression capability by utilizing the voltage-current nonlinearity of the ceramic grain boundary.
This voltage-current non-linearity is exerted, for example, by adding several kinds of additives to zinc oxide and presenting these additives at the grain boundaries. To this end, it is of course important to uniformly mix these additives from the raw material preparation process to the processing process, but since there are many factors that affect the grain boundary formation during firing, There are many points to keep in mind, including controlling the material of the firing box and the atmosphere in the furnace. The shape of the varistor 10 is not limited to the stacked type, and there is a varistor 10 in which an electrode is formed on an opposing surface of a plate-like varistor element.

【0004】バリスタ10を作製するために、たとえば
ZnOにBi,Co,Mn,Sb,Alなどの酸化物を
所定の比率で調合して湿式粉砕し、さらに仮焼したのち
湿式粉砕をしてバリスタ材料が形成される。このバリス
タ材料を造粒後、バインダを混合してグリーンシートを
形成し、グリーンシート上に電極材料が印刷される。電
極材料が印刷されたグリーンシートを複数枚積層し、さ
らに外装となるグリーンシートを積層して圧着し、所定
の大きさに切断して成形体が形成される。得られた成形
体は炉内に投入され、成形体に含まれるバインダが燃焼
させられる。さらに、バインダを燃焼させた成形体が焼
成炉で焼成され、積層されたグリーンシートがバリスタ
素体になるとともに、グリーンシートに印刷された電極
材料が内部電極14,16になる。そして、内部電極1
4,16の露出部に外部電極18,20を形成すること
により、バリスタ10が形成される。なお、成形体を焼
成炉に入れる前に外部電極用の材料を成形体の側面に印
刷し、それを焼成することによってバリスタ素体や内部
電極を形成するのと同時に外部電極18,20を形成し
てもよい。
In order to manufacture the varistor 10, for example, oxides such as Bi, Co, Mn, Sb, and Al are mixed with ZnO at a predetermined ratio, wet-pulverized, calcined, and wet-pulverized. A material is formed. After granulating the varistor material, a binder is mixed to form a green sheet, and the electrode material is printed on the green sheet. A plurality of green sheets on which the electrode material is printed are laminated, and a green sheet as an exterior is further laminated and pressed, and cut into a predetermined size to form a molded body. The obtained compact is put into a furnace, and the binder contained in the compact is burned. Further, the molded body obtained by burning the binder is fired in a firing furnace, and the laminated green sheets become varistor element bodies, and the electrode materials printed on the green sheets become internal electrodes 14 and 16. And the internal electrode 1
The varistor 10 is formed by forming the external electrodes 18 and 20 on the exposed portions 4 and 16. Before the molded body is placed in a firing furnace, a material for an external electrode is printed on the side surface of the molded body, and then fired to form the varistor element and the internal electrode, and simultaneously form the external electrodes 18 and 20. May be.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原料で
ある酸化亜鉛は半導体特性を有するため、粉体に水分子
や窒素分子の吸着が起こりやすい。特に、粉体の含水率
が増加すると、特性に悪影響を与える。H2 O分子がZ
nO表面に付着してイオン化した場合、界面準位などを
変化させることが、たとえば日本セラミックス協会学術
論文誌ボリューム89の第4号において奥野等によって
確認されている。酸化亜鉛バリスタに水分が吸着した場
合にも、粒界準位の変化やイオン化した水分子による粒
界抵抗の変化が生じ、結果としてバリスタの特徴である
電圧−電流非直線性を妨げる方向に働く。
However, since zinc oxide, which is a raw material, has semiconductor properties, it tends to adsorb water molecules and nitrogen molecules to the powder. In particular, when the water content of the powder increases, the properties are adversely affected. H 2 O molecule is Z
It has been confirmed by Okuno et al. in, for example, No. 4 of the Journal of the Ceramic Society of Japan, Volume 89, that the interface state changes when it is ionized by adhering to the nO surface. Even when moisture is adsorbed on the zinc oxide varistor, a change in the grain boundary level or a change in the grain boundary resistance due to ionized water molecules occurs, and as a result, acts in a direction that prevents the voltage-current nonlinearity characteristic of the varistor. .

【0006】もし、吸着ではなく化学結合などにより酸
化亜鉛と水分子とが結合している場合、両者の結合エネ
ルギーは焼成の熱エネルギーで初めて解離するほどにな
る。あるいは、焼成後も解離しないで、酸化亜鉛粒子の
表面に水分子または水酸基が結合したままとなり、粒界
特性が変化する一因となる。このような問題を回避する
ために、バリスタ材料の作製において湿式法ではなく乾
式法を用いる方策があるが、乾式法では添加物の均一な
分散方法が確立されていない。そのため、湿式法で用い
る水がバリスタ材料に残り、最終的に焼成でも解離でき
ない場合、特性の安定化を図ることができなくなる。
If zinc oxide and water molecules are bonded not by adsorption but by chemical bonding or the like, the binding energy of both becomes such that the thermal energy of firing dissociates them for the first time. Alternatively, water molecules or hydroxyl groups remain bonded to the surface of the zinc oxide particles without being dissociated even after firing, which causes a change in grain boundary characteristics. In order to avoid such a problem, there is a method of using a dry method instead of a wet method in manufacturing a varistor material. However, a uniform dispersion method of additives has not been established in the dry method. Therefore, if the water used in the wet method remains in the varistor material and cannot be finally dissociated by firing, the characteristics cannot be stabilized.

【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
定した特性を有し、かつ信頼性の高いバリスタを提供す
ることである。また、この発明のもう1つの目的は、安
定した特性を有し、かつ信頼性の高いバリスタの製造方
法を提供することである。
Therefore, a main object of the present invention is to provide a varistor having stable characteristics and high reliability. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly reliable varistor having stable characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、バリスタ素
体と、バリスタ素体を挟んで形成される電極とを含むバ
リスタにおいて、バリスタ素体に含まれる水分がH2
分子に換算して10ppm以下であることを特徴とす
る、バリスタである。また、この発明は、バリスタ材料
にバインダを混合して成形し成形物を得る工程と、成形
物に含まれるバインダを燃焼させる工程と、バインダを
燃焼させた成形物を焼成してバリスタ素体を得る工程と
を含むバリスタの製造方法において、バリスタ素体を得
る工程における成形物を焼成する雰囲気の水蒸気濃度が
大気圧露点温度に換算して−10℃以下であることを特
徴とする、バリスタの製造方法である。さらに、この発
明は、バリスタ材料にバインダを混合して成形し成形物
を得る工程と、成形物に含まれるバインダを燃焼させる
工程と、バインダを燃焼させた成形物を焼成してバリス
タ素体を得る工程とを含むバリスタの製造方法におい
て、バリスタ素体を得る工程における成形物を焼成する
炉内に大気圧露点温度に換算して−10℃以下の水蒸気
を含む空気を供給することを特徴とする、バリスタの製
造方法である。また、この発明は、バリスタ材料にバイ
ンダを混合して成形し成形物を得る工程と、成形物に含
まれるバインダを燃焼させる工程と、バインダを燃焼さ
せた成形物を焼成してバリスタ素体を得る工程とを含む
バリスタの製造方法において、バインダを燃焼させる工
程における雰囲気の水蒸気濃度が大気圧露点温度に換算
して−5℃以下であり、かつバリスタ素体を得る工程に
おける成形物を焼成する雰囲気の水蒸気濃度が大気圧露
点温度に換算して−10℃以下であることを特徴とす
る、バリスタの製造方法である。さらに、この発明は、
バリスタ材料にバインダを混合して成形し成形物を得る
工程と、成形物に含まれるバインダを燃焼させる工程
と、バインダを燃焼させた成形物を焼成してバリスタ素
体を得る工程とを含むバリスタの製造方法において、バ
インダを燃焼させる工程における炉内に大気圧露点温度
に換算して−5℃以下の水蒸気を含む空気を供給し、か
つバリスタ素体を得る工程における成形物を焼成する炉
内に大気圧露点温度に換算して−10℃以下の水蒸気を
含む空気を供給することを特徴とする、バリスタの製造
方法である。なお、大気圧露点温度は、水蒸気濃度を1
気圧での飽和水蒸気量温度換算で示したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a varistor including a varistor element and an electrode formed with the varistor element interposed therebetween, wherein the moisture contained in the varistor element is H 2 O.
A varistor characterized by having a molecular weight of 10 ppm or less. Further, the present invention provides a step of mixing a varistor material with a binder to form a molded article, a step of burning a binder contained in the molded article, and a step of firing the molded article obtained by burning the binder to form a varistor element. Obtaining a varistor element, wherein the steam concentration of the atmosphere in which the molded product is fired in the step of obtaining the varistor element is -10 ° C. or less in terms of an atmospheric dew point temperature. It is a manufacturing method. Further, the present invention provides a step of mixing a varistor material with a binder to form a molded article, a step of burning a binder contained in the molded article, and a step of firing the molded article obtained by burning the binder to form a varistor body. And a method for producing a varistor, comprising: supplying air containing water vapor of -10 ° C. or less in terms of an atmospheric dew point to a furnace for firing a molded product in the step of obtaining a varistor body. A varistor manufacturing method. Further, the present invention provides a step of mixing a varistor material with a binder to form a molded article, a step of burning a binder contained in the molded article, and a step of firing the molded article obtained by burning the binder to form a varistor element. Obtaining a varistor in the step of obtaining the varistor body, wherein the vapor concentration of the atmosphere in the step of burning the binder is −5 ° C. or less in terms of the atmospheric dew point, and the step of obtaining the varistor body is performed. A method for manufacturing a varistor, characterized in that a water vapor concentration in an atmosphere is -10 ° C or less in terms of an atmospheric pressure dew point temperature. In addition, the present invention
A varistor comprising: a step of mixing a varistor material with a binder to form a molded article; a step of burning a binder contained in the molded article; and a step of firing the molded article produced by burning the binder to obtain a varistor element body. In the method for producing a varistor, an air containing water vapor of -5 ° C. or less in terms of an atmospheric dew point is supplied into the furnace in the step of burning the binder, and the molded product in the step of obtaining the varistor element is fired in the furnace. And supplying air containing water vapor of not more than −10 ° C. in terms of an atmospheric dew point. The atmospheric pressure dew point temperature is determined by setting the water vapor concentration to 1
It is shown in terms of the temperature of saturated steam at atmospheric pressure.

【0009】バリスタ素体に含まれる水分がH2 O分子
に換算して10ppm以下となるようにすることによっ
て、水分子による粒界特性の変化を防止することがで
き、良好な電圧−電流非直線性を有するとともに安定し
た特性を有するバリスタを得ることができる。そして、
バリスタ素体を得る工程において、雰囲気の水蒸気濃度
を大気圧露点温度に換算して−10℃以下とすることに
より、良好な特性を有するバリスタを製造することがで
きる。また、成形物のバインダを燃焼させる工程におけ
る雰囲気の水蒸気濃度を大気圧露点温度に換算して−5
℃以下とし、かつバリスタ素体を得る工程における雰囲
気の水蒸気濃度を大気圧露点温度に換算して−10℃以
下とすることにより、良好な特性を有するバリスタを製
造することができる。
By controlling the water contained in the varistor element to be 10 ppm or less in terms of H 2 O molecules, it is possible to prevent a change in grain boundary characteristics due to water molecules, and to obtain a good voltage-current A varistor having linearity and stable characteristics can be obtained. And
In the step of obtaining the varistor element body, a varistor having good characteristics can be manufactured by converting the water vapor concentration of the atmosphere to −10 ° C. or less in terms of the atmospheric dew point. Further, the water vapor concentration in the atmosphere in the step of burning the binder of the molded product is converted into an atmospheric pressure dew point temperature by -5.
The varistor having good characteristics can be manufactured by setting the water vapor concentration of the atmosphere in the step of obtaining the varistor element to -10 ° C. or less in terms of the atmospheric pressure dew point temperature in the step of obtaining the varistor element body.

【0010】この発明の上述の目的,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実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】この発明のバリスタの一例とし
て、図1に示すような積層型のバリスタ10がある。つ
まり、セラミックなどで形成されたバリスタ素体12内
に、複数の内部電極14,16が形成される。そして、
隣接する内部電極14,16が、バリスタ素体12の対
向する側面に引き出される。内部電極14,16が引き
出された側面には、外部電極18,20が形成される。
このバリスタ10において、バリスタ素体10に含まれ
る水分が、H2 O分子に換算して10ppm以下となる
ように調整される。このようなバリスタ10では、バリ
スタ素体12が電圧−電流非直線性を有しているため、
外部電極18,20間に一定の電圧以上の電圧が印加さ
れると、バリスタ素体12の抵抗値が急激に減少する。
したがって、バリスタ素体10は、ICを用いた回路に
おいて、ICを過大な電圧から保護するために用いるこ
とができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an example of a varistor according to the present invention, there is a laminated varistor 10 as shown in FIG. That is, the plurality of internal electrodes 14 and 16 are formed in the varistor element body 12 formed of ceramic or the like. And
The adjacent internal electrodes 14 and 16 are drawn out to the opposing side surfaces of the varistor element 12. External electrodes 18 and 20 are formed on the side surfaces from which the internal electrodes 14 and 16 are drawn.
In the varistor 10, the moisture contained in the varistor element body 10 is adjusted to be 10 ppm or less in terms of H 2 O molecules. In such a varistor 10, since the varistor element body 12 has a voltage-current nonlinearity,
When a voltage higher than a certain voltage is applied between the external electrodes 18 and 20, the resistance value of the varistor element 12 sharply decreases.
Therefore, the varistor element body 10 can be used in a circuit using the IC to protect the IC from an excessive voltage.

【0012】このようなバリスタ10を作製するため
に、たとえば酸化亜鉛などの原料が準備される。そし
て、酸化亜鉛にBi,Co,Mn,Sb,Alなどの酸
化物を所定の比率で調合して湿式粉砕を行い、さらに仮
焼したのち湿式粉砕してバリスタ材料が形成される。こ
のバリスタ材料を造粒後バインダを混合してグリーンシ
ートを形成し、グリーンシート上に電極材料が印刷され
る。電極材料が印刷されたグリーンシートを複数枚積層
し、さらに外装となるグリーンシートを積層して圧着
し、所定の大きさに切断して成形体が形成される。得ら
れた成形体は炉内に投入され、成形体に含まれるバイン
ダが燃焼させられる。さらに、バインダを燃焼させた成
形体が焼成炉で焼成され、積層されたグリーンシートが
バリスタ素体になるとともに、グリーンシートに印刷さ
れた電極材料が内部電極14,16になる。そして、内
部電極14,16の露出部に外部電極18,20を形成
することにより、バリスタ10が形成される。
In order to manufacture such a varistor 10, a raw material such as zinc oxide is prepared. Then, an oxide such as Bi, Co, Mn, Sb, or Al is mixed with zinc oxide at a predetermined ratio, and wet pulverization is performed. Further, after calcining, wet pulverization is performed to form a varistor material. After the varistor material is granulated, a binder is mixed to form a green sheet, and the electrode material is printed on the green sheet. A plurality of green sheets on which the electrode material is printed are laminated, and a green sheet as an exterior is further laminated and pressed, and cut into a predetermined size to form a molded body. The obtained compact is put into a furnace, and the binder contained in the compact is burned. Further, the molded body obtained by burning the binder is fired in a firing furnace, and the laminated green sheets become varistor element bodies, and the electrode materials printed on the green sheets become internal electrodes 14 and 16. Then, the varistor 10 is formed by forming the external electrodes 18 and 20 on the exposed portions of the internal electrodes 14 and 16.

【0013】このようなバリスタ10の製造過程におい
て、バインダを燃焼させる際における炉内の雰囲気の水
蒸気濃度が大気圧露点温度に換算して−5℃以下となる
ように調整され、バインダを燃焼させた成形体を焼成す
るときの雰囲気の水蒸気濃度が大気圧露点温度に換算し
て−10℃以下となるように調整される。このようにす
ることによって、作製されたバリスタ10のバリスタ素
体12の水分が、H2O分子に換算して10ppm以下
となるようにすることができる。
In the manufacturing process of such a varistor 10, the steam concentration of the atmosphere in the furnace when the binder is burned is adjusted so as to be -5 ° C. or less in terms of the atmospheric dew point, and the binder is burned. The water vapor concentration in the atmosphere when the molded body is fired is adjusted so as to be -10 ° C or less in terms of the atmospheric dew point. By doing so, the water content of the varistor element body 12 of the varistor 10 can be reduced to 10 ppm or less in terms of H 2 O molecules.

【0014】このバリスタ10では、バリスタ素体12
に含まれる水分が少ないため、水分による粒界準位の変
化やイオン化した水分子による粒界抵抗の変化が少な
く、良好な電圧−電流非直線性を得ることができる。ま
た、水分による影響が少ないことにより、バリスタ10
の特性を安定的に保つことができる。
In the varistor 10, the varistor element 12
, The change in grain boundary level due to moisture and the change in grain boundary resistance due to ionized water molecules are small, and good voltage-current nonlinearity can be obtained. Also, since the influence of moisture is small, the varistor 10
Characteristics can be stably maintained.

【0015】[0015]

【実施例】(実施例1)純度99%以上の酸化亜鉛原料
に純度99%以上のBi,Co,Mn,Sb,Alの酸
化物を所定の比率で調合して湿式粉砕を行い、さらに仮
焼したのち湿式粉砕を行ってバリスタ材料を得た。この
バリスタ材料を造粒後乾燥した容器の中に保存し、含水
率が0.1%以下となるように管理した。このバリスタ
材料にバインダを混合してグリーンシートを形成し、内
部電極とするための電極材料をスクリーン印刷で塗布
し、複数のグリーンシートを積層した。さらに、電極材
料を印刷したグリーンシートの積層体の上下に外装用の
グリーンシートを積層し、これを圧着して所定の大きさ
に切り出し、成形体を形成した。
(Example 1) A 99% or more pure oxide of Bi, Co, Mn, Sb and Al is mixed at a predetermined ratio with a 99% or more pure zinc oxide raw material and wet pulverized. After baking, wet grinding was performed to obtain a varistor material. This varistor material was stored in a dried container after granulation, and was controlled so that the water content was 0.1% or less. A green sheet was formed by mixing a binder with the varistor material, an electrode material for forming an internal electrode was applied by screen printing, and a plurality of green sheets were laminated. Further, an exterior green sheet was laminated on the upper and lower sides of the green sheet laminate on which the electrode material was printed, and this was pressed and cut into a predetermined size to form a molded body.

【0016】得られた成形体をバインダ燃焼のために炉
内に投入し、炉内の雰囲気の水蒸気濃度を大気圧露点温
度に換算して−50℃に保持した焼成エアーを送り込み
ながら保持して、500℃で成形体のバインダを燃焼さ
せた。バインダを燃焼させたのちの成形体を焼成炉に入
れ、エアーフィルタを用いて水蒸気濃度がそれぞれ大気
圧露点温度に換算して+5℃、0℃、−3℃、−5℃、
−10℃、−50℃に設定した焼成エアーを流し込みな
がら、950℃で焼成し、さらに外部電極を形成してバ
リスタを得た。なお、このとき露点温度計でトップ温度
から100℃までの冷却ゾーンで水蒸気濃度を測定し、
設定露点温度になっていることを確認した。
The obtained compact is put into a furnace for binder combustion, and the vapor density in the atmosphere in the furnace is converted into the atmospheric dew point temperature, and the firing temperature is maintained at -50 ° C. while being sent while being held. At 500 ° C., the binder of the molded body was burned. The molded body after burning the binder is put into a firing furnace, and the water vapor concentration is converted into atmospheric dew point temperature using an air filter, and is + 5 ° C, 0 ° C, -3 ° C, -5 ° C,
The sintering was performed at 950 ° C. while flowing sintering air set at −10 ° C. and −50 ° C., and an external electrode was formed to obtain a varistor. At this time, the water vapor concentration was measured in the cooling zone from the top temperature to 100 ° C with a dew point thermometer,
Confirmed that the set dew point temperature was reached.

【0017】このようにして得られたバリスタについ
て、バリスタ電圧:V1mA、非直線係数:α、静電容
量:Cap.、誘電損失:tanδを測定した。同時に
バリスタ内部に含まれる水分量をH2 O分子に換算して
測定した。そののち、外部電極に直流電源を接続し、温
度125℃、湿度25%以下に管理した恒温槽内部で荷
電し、高温負荷寿命試験を行った。このとき、バリスタ
のバリスタ電圧に対して85%の直流電圧を継続して荷
電した。この状態で1000時間経過したのち、恒温槽
からバリスタを取り出し、バリスタ電圧、非直線係数、
静電容量、誘電損失を測定するとともに、バリスタ内部
の水分量をH2 O分子に換算して測定した。そして、そ
れぞれ異なる条件で焼成したバリスタの試料中に含まれ
る水分量と、それに対する特性値を表1に示した。
With respect to the varistor thus obtained, a varistor voltage: V1 mA, a nonlinear coefficient: α, a capacitance: Cap. , Dielectric loss: tan δ was measured. At the same time, the amount of water contained in the varistor was measured in terms of H 2 O molecules. After that, a DC power supply was connected to the external electrodes, and the battery was charged in a thermostat controlled at a temperature of 125 ° C. and a humidity of 25% or less, and a high-temperature load life test was performed. At this time, the DC voltage was continuously charged at 85% of the varistor voltage of the varistor. After a lapse of 1000 hours in this state, the varistor is taken out of the thermostat, and the varistor voltage, the nonlinear coefficient,
The capacitance and the dielectric loss were measured, and the water content inside the varistor was converted into H 2 O molecules. Table 1 shows the amounts of water contained in the varistor samples fired under different conditions and the characteristic values thereof.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】表1からわかるように、バリスタに含まれ
る水分量がH2 O分子に換算して30ppm以下である
とき、20以上の非直線係数が得られており、電圧抑制
能力に優れたバリスタを得ることができる。そして、H
2 O分子に換算した水分量が10ppm以下であると
き、恒温寿命試験による特性の変化が10%以下であっ
た。この結果から、バリスタ内部の水分量は、信頼性を
考慮すると、10ppm以下であることが望ましい。ま
た、このようなバリスタ内部の水分量の条件を満たすた
めに、焼成炉中の水蒸気濃度を大気圧露点温度に換算し
て−10℃以下にすることが望ましい。
As can be seen from Table 1, when the amount of water contained in the varistor is 30 ppm or less in terms of H 2 O molecules, a non-linear coefficient of 20 or more is obtained, and the varistor is excellent in voltage suppression ability. Can be obtained. And H
When the water content in terms of 2 O molecules was 10 ppm or less, the change in characteristics by the constant temperature life test was 10% or less. From this result, it is desirable that the moisture content inside the varistor be 10 ppm or less in consideration of reliability. Further, in order to satisfy such a condition of the amount of water inside the varistor, it is desirable that the water vapor concentration in the firing furnace is -10 ° C. or less in terms of the atmospheric dew point.

【0020】(実施例2)純度99%以上の酸化亜鉛原
料に純度99%以上のBi,Co,Mn,Sb,Alの
酸化物を所定の比率で調合して湿式粉砕を行い、さらに
仮焼したのち湿式粉砕を行ってバリスタ材料を得た。こ
のバリスタ材料を造粒後乾燥した容器の中に保存し、含
水率が0.1%以下となるように管理した。このバリス
タ材料にバインダを混合してグリーンシートを形成し、
内部電極とするための電極材料をスクリーン印刷で塗布
し、複数のグリーンシートを積層した。さらに、電極材
料を印刷したグリーンシートの積層体の上下に外装用の
グリーンシートを積層し、これを圧着して所定の大きさ
に切り出し、成形体を形成した。
(Example 2) Bi, Co, Mn, Sb and Al oxides having a purity of 99% or more are mixed at a predetermined ratio with a zinc oxide raw material having a purity of 99% or more, and wet pulverization is performed. After that, wet pulverization was performed to obtain a varistor material. This varistor material was stored in a dried container after granulation, and was controlled so that the water content was 0.1% or less. A green sheet is formed by mixing a binder with this varistor material,
An electrode material for forming an internal electrode was applied by screen printing, and a plurality of green sheets were laminated. Further, an exterior green sheet was laminated on the upper and lower sides of the green sheet laminate on which the electrode material was printed, and this was pressed and cut into a predetermined size to form a molded body.

【0021】得られた成形体をバインダ燃焼のために炉
内に投入した。そして、300℃〜500℃の間の炉内
の水蒸気濃度をエアーフィルタを用いて焼成エアーの大
気圧露点温度に換算して+5℃、0℃、−3℃、−5
℃、−10℃、−50℃となるように保持して送り込み
ながら、500℃で成形体のバインダを燃焼させた。こ
の実施例で用いたバインダは、毎分1℃で加熱した場
合、320℃〜360℃に発熱ピークの存在することが
熱示差分析を用いて確認されており、この温度区域内で
バインダの燃焼が盛んに起こっていることが容易に想像
できる。このときのバインダ燃焼によって発生する一酸
化炭素ガス、二酸化炭素ガスを始め、炭化水素化合物か
らなるガスが発生するが、これらのガスの種類と発生量
が炉内の水蒸気濃度により変化することが予想される。
バインダを燃焼させたのちの成形体を焼成炉に入れ、エ
アーフィルタを用いて水蒸気濃度がそれぞれ大気圧露点
温度に換算して−50℃、−10℃、0℃に保持した焼
成エアーを流し込みながら、950℃で焼成し、外部電
極を形成してバリスタを得た。
The obtained compact was put into a furnace for binder combustion. Then, the water vapor concentration in the furnace between 300 ° C. and 500 ° C. is converted into the atmospheric dew point temperature of the sintering air using an air filter, and is + 5 ° C., 0 ° C., −3 ° C., −5 ° C.
The binder of the molded body was burned at 500 ° C. while feeding while maintaining the temperature at -10 ° C., −10 ° C., and −50 ° C. It has been confirmed by thermal differential analysis that the binder used in this example has an exothermic peak at 320 ° C. to 360 ° C. when heated at 1 ° C. per minute. It is easy to imagine what is going on. At this time, gases composed of hydrocarbon compounds including carbon monoxide gas and carbon dioxide gas generated by binder combustion are generated, and it is expected that the type and amount of these gases will change depending on the water vapor concentration in the furnace. Is done.
The molded body after burning the binder is put into a firing furnace, and the steam concentration is converted to the atmospheric dew point by using an air filter. The resultant was fired at 950 ° C. to form an external electrode to obtain a varistor.

【0022】このようにして得られたバリスタについ
て、バリスタ電圧:V1mA、非直線係数:α、静電容
量:Cap.、誘電損失:tanδを測定した。同時に
バリスタ内部に含まれる水分量をH2 O分子に換算して
測定した。そののち、外部電極に直流電源を接続し、温
度125℃、湿度25%以下に管理した恒温槽内部で荷
電し、高温負荷寿命試験を行った。このとき、バリスタ
のバリスタ電圧に対して85%の直流電圧を継続して荷
電した。この状態で1000時間経過したのち、恒温槽
からバリスタを取り出し、バリスタ電圧、非直線係数、
静電容量、誘電損失を測定するとともに、バリスタ内部
の水分量をH2 O分子に換算して測定した。そして、焼
成炉に流し込んだ焼成エアーの水蒸気濃度の各条件につ
いて、バリスタの試料中に含まれる水分量と、それに対
する特性値を表2,表3および表4に示した。
With respect to the varistor thus obtained, a varistor voltage: V1 mA, a nonlinear coefficient: α, a capacitance: Cap. , Dielectric loss: tan δ was measured. At the same time, the amount of water contained in the varistor was measured in terms of H 2 O molecules. After that, a DC power supply was connected to the external electrodes, and the battery was charged in a thermostat controlled at a temperature of 125 ° C. and a humidity of 25% or less, and a high-temperature load life test was performed. At this time, the DC voltage was continuously charged at 85% of the varistor voltage of the varistor. After a lapse of 1000 hours in this state, the varistor is taken out of the thermostat, and the varistor voltage, the nonlinear coefficient,
The capacitance and the dielectric loss were measured, and the water content inside the varistor was converted into H 2 O molecules. Tables 2, 3 and 4 show the amounts of water contained in the varistor samples and the characteristic values thereof with respect to the respective conditions of the steam concentration of the baking air poured into the baking furnace.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】[0025]

【表4】 [Table 4]

【0026】これらの表からわかるように、バインダ燃
焼時の炉内水蒸気濃度および成形体を焼成するときの炉
内水蒸気濃度が大気圧露点温度に換算して−10℃以下
であれば、20以上の非直線係数と信頼性を確保できる
ことが明らかである。また、成形体を焼成するときの焼
成炉内の水蒸気濃度が大気圧露点温度で−50℃以下で
あるとき、バインダ燃焼時の水蒸気濃度が大気圧露点温
度に換算して−5℃以下であれば、良好な特性と信頼性
を確保することができる。
As can be seen from these tables, if the water vapor concentration in the furnace at the time of burning the binder and the water vapor concentration in the furnace at the time of firing the compact are -10 ° C. or less in terms of the atmospheric pressure dew point, the water vapor concentration is 20 or more. It is clear that the non-linear coefficient and reliability can be secured. Further, when the steam concentration in the firing furnace at the time of firing the molded body is −50 ° C. or less at the atmospheric pressure dew point temperature, the steam concentration at the time of burning the binder is −5 ° C. or less in terms of the atmospheric pressure dew point temperature. Thus, good characteristics and reliability can be secured.

【0027】[0027]

【発明の効果】この発明によれば、バリスタ素体に含ま
れる水分をH2 O分子に換算して10ppm以下とする
ことにより、安定した特性を有し、かつ信頼性の高いバ
リスタを得ることができる。また、バリスタを得るため
に成形体を焼成する炉内の水蒸気濃度を大気圧露点温度
に換算して−10℃以下とすることにより、上述のよう
な安定した特性を有し、かつ信頼性の高いバリスタを製
造することができる。また、バインダを燃焼させる炉内
の水蒸気濃度を大気圧露点温度に換算して−5℃以下と
し、かつ成形体を焼成する炉内の水蒸気濃度を大気圧露
点温度に換算して−10℃以下とすることにより、上述
のような安定した特性を有し、かつ信頼性の高いバリス
タを製造することができる。
According to the present invention, a varistor having stable characteristics and high reliability can be obtained by reducing the water contained in the varistor element to 10 ppm or less in terms of H 2 O molecules. Can be. Moreover, by converting the water vapor concentration in the furnace for firing the molded body to obtain a varistor to -10 ° C. or less in terms of the atmospheric pressure dew point temperature, it has the above-described stable characteristics and reliability. High varistors can be manufactured. In addition, the steam concentration in the furnace for burning the binder is converted to an atmospheric pressure dew point temperature of -5 ° C or less, and the steam concentration in the furnace for firing the molded body is converted to the atmospheric pressure dew point temperature of -10 ° C or less. By doing so, a highly reliable varistor having the above-described stable characteristics can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】バリスタの一例としての積層型バリスタを示す
図解図である。
FIG. 1 is an illustrative view showing a laminated varistor as an example of a varistor;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 バリスタ 12 バリスタ素体 14 内部電極 16 内部電極 18 外部電極 20 外部電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Varistor 12 Varistor element 14 Internal electrode 16 Internal electrode 18 External electrode 20 External electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バリスタ素体と、前記バリスタ素体を挟
んで形成される電極とを含むバリスタにおいて、 前記バリスタ素体に含まれる水分がH2 O分子に換算し
て10ppm以下であることを特徴とする、バリスタ。
1. A varistor comprising a varistor element and an electrode formed with the varistor element interposed therebetween, wherein the varistor element has a water content of 10 ppm or less in terms of H 2 O molecules. Characteristic varistor.
【請求項2】 バリスタ材料にバインダを混合して成形
し成形物を得る工程、 前記成形物に含まれる前記バインダを燃焼させる工程、
および前記バインダを燃焼させた前記成形物を焼成して
バリスタ素体を得る工程を含むバリスタの製造方法にお
いて、 前記バリスタ素体を得る工程における前記成形物を焼成
する雰囲気の水蒸気濃度が大気圧露点温度に換算して−
10℃以下であることを特徴とする、バリスタの製造方
法。
2. a step of mixing a varistor material with a binder and molding to obtain a molded article; and burning the binder contained in the molded article.
And a varistor manufacturing method including a step of firing the molded article obtained by burning the binder to obtain a varistor element, wherein the water vapor concentration of the atmosphere in which the molded article is fired in the step of obtaining the varistor element is an atmospheric pressure dew point. Converted to temperature-
A method for producing a varistor, wherein the temperature is 10 ° C. or lower.
【請求項3】 バリスタ材料にバインダを混合して成形
し成形物を得る工程、 前記成形物に含まれる前記バインダを燃焼させる工程、
および前記バインダを燃焼させた前記成形物を焼成して
バリスタ素体を得る工程を含むバリスタの製造方法にお
いて、 前記バリスタ素体を得る工程における前記成形物を焼成
する炉内に大気圧露点温度に換算して−10℃以下の水
蒸気を含む空気を供給することを特徴とする、バリスタ
の製造方法。
3. A step of mixing a varistor material with a binder and molding to obtain a molded article; a step of burning the binder contained in the molded article;
And a method for manufacturing a varistor including a step of obtaining a varistor element by firing the molded article obtained by burning the binder, wherein the step of obtaining the varistor element sets an atmosphere dew point temperature in a furnace for firing the molded article. A method for producing a varistor, characterized in that air containing water vapor of not higher than -10 ° C is supplied.
【請求項4】 バリスタ材料にバインダを混合して成形
し成形物を得る工程、 前記成形物に含まれる前記バインダを燃焼させる工程、
および前記バインダを燃焼させた前記成形物を焼成して
バリスタ素体を得る工程を含むバリスタの製造方法にお
いて、 前記バインダを燃焼させる工程における雰囲気の水蒸気
濃度が大気圧露点温度に換算して−5℃以下であり、か
つ前記バリスタ素体を得る工程における前記成形物を焼
成する雰囲気の水蒸気濃度が大気圧露点温度に換算して
−10℃以下であることを特徴とする、バリスタの製造
方法。
4. A step of mixing a varistor material with a binder and molding to obtain a molded article; a step of burning the binder contained in the molded article;
And a method for manufacturing a varistor including a step of firing the molded product obtained by burning the binder to obtain a varistor element, wherein the water vapor concentration of the atmosphere in the step of burning the binder is converted into an atmospheric pressure dew point temperature of -5. C. or less, and the steam concentration of the atmosphere in which the molded product is fired in the step of obtaining the varistor element is -10.degree. C. or less in terms of the atmospheric dew point temperature.
【請求項5】 バリスタ材料にバインダを混合して成形
し成形物を得る工程、 前記成形物に含まれる前記バインダを燃焼させる工程、
および前記バインダを燃焼させた前記成形物を焼成して
バリスタ素体を得る工程を含むバリスタの製造方法にお
いて、 前記バインダを燃焼させる工程における炉内に大気圧露
点温度に換算して−5℃以下の水蒸気を含む空気を供給
し、かつ前記バリスタ素体を得る工程における前記成形
物を焼成する炉内に大気圧露点温度に換算して−10℃
以下の水蒸気を含む空気を供給することを特徴とする、
バリスタの製造方法。
5. A step of mixing a varistor material with a binder and molding to obtain a molded product, a step of burning the binder contained in the molded product,
And a method for manufacturing a varistor including a step of firing the molded product obtained by burning the binder to obtain a varistor element body. In the furnace in the step of burning the binder, the temperature is converted into an atmospheric dew point temperature of -5 ° C or less. In a furnace for baking the molded product in the step of supplying air containing water vapor and obtaining the varistor element at an atmospheric pressure dew point temperature of −10 ° C.
It is characterized by supplying air containing the following steam,
Varistor manufacturing method.
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