JP2002097071A - Zinc oxide ceramic composition and its production method and zinc oxide varistor and device using the same - Google Patents

Zinc oxide ceramic composition and its production method and zinc oxide varistor and device using the same

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JP2002097071A
JP2002097071A JP2000288811A JP2000288811A JP2002097071A JP 2002097071 A JP2002097071 A JP 2002097071A JP 2000288811 A JP2000288811 A JP 2000288811A JP 2000288811 A JP2000288811 A JP 2000288811A JP 2002097071 A JP2002097071 A JP 2002097071A
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zinc oxide
chromium
zinc
boron
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JP2000288811A
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Atsushi Iga
篤志 伊賀
Takashi Miyamoto
敬 宮本
Daiki Miyamoto
大樹 宮本
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Osaka Prefecture
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ZUINKUTOPIA KK
Osaka Prefecture
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zinc oxide ceramic composition and a manufacturing method of a zinc oxide varistor having excellent electrical properties, reliability against DC and surge loads and stability in heat treatment, which can be sintered at 750-1,100 deg.C, especially at a low temperatures of <=1,000 deg.C. SOLUTION: To zinc oxide, at least bismuth oxide, antimony oxide, iron oxide, and an aluminum compound, and then 0.1-5.0 pts.wt. of a synthetic compound containing boron oxide and chromium oxide (vs. 81.38 pts.wt. (1 mole) of zinc oxide) are added, mixed, shaped and fired to give a zinc oxide ceramic composition. Electrodes are formed on both surfaces of the ceramic composition and leads are connected to them to give a disk-type varistor.

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】 本発明は電気回路中のサ−
ジ吸収などに用いられる酸化亜鉛バリスタ用磁器組成物
とその製造方法および酸化亜鉛バリスタまたは酸化亜鉛
バリスタ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit in an electric circuit.
The present invention relates to a porcelain composition for a zinc oxide varistor used for absorption and the like, a method for producing the same, and a zinc oxide varistor or a zinc oxide varistor apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化亜鉛バリスタは、酸化亜鉛と基本添
加物である酸化ビスマス、酸化コバルトおよび酸化マン
ガンと、さらに性能向上のために添加される各種の酸化
物とを含む酸化亜鉛原料粉末を成形し焼成することによ
って得られる酸化亜鉛磁器組成物の焼結体を用いて製造
される。酸化亜鉛バリスタの立ち上がり電圧は、電極間
に存在する酸化亜鉛焼結体内の粒界の数にほぼ比例して
上昇することが知られている。すなわち、立ち上がり電
圧は焼結体内の一つの粒界あたり3から4ボルト上昇す
る。したがって、厚さ1mmあたり300〜400Vくら
いの高電圧用の酸化亜鉛バリスタを製造するためには、
平均粒径4〜40μm程度の粒径の小さいZnO粒子を有す
る酸化亜鉛焼結体を製造することが必要である。そこで
従来は、高電圧用の酸化亜鉛バリスタを製造するために
はSb2O3などのZnO粒子の粒成長抑制剤を添加することに
よって、ZnO粒子の成長を抑制する方法が用いられてき
た。Sb2O3は、酸化亜鉛バリスタの非直線抵抗特性を安
定化させるという重要な働きも行う。
2. Description of the Related Art Zinc oxide varistors form a zinc oxide raw material powder containing zinc oxide, basic additives such as bismuth oxide, cobalt oxide and manganese oxide, and various oxides added for further improving the performance. It is manufactured using a sintered body of a zinc oxide porcelain composition obtained by firing and firing. It is known that the rising voltage of the zinc oxide varistor increases almost in proportion to the number of grain boundaries in the zinc oxide sintered body existing between the electrodes. That is, the rise voltage rises by 3 to 4 volts per grain boundary in the sintered body. Therefore, in order to manufacture a zinc oxide varistor for a high voltage of about 300 to 400 V per 1 mm thickness,
It is necessary to produce a zinc oxide sintered body having ZnO particles having a small average particle diameter of about 4 to 40 μm. Therefore, conventionally, in order to manufacture a zinc oxide varistor for high voltage, a method of suppressing the growth of ZnO particles by adding a grain growth inhibitor of ZnO particles such as Sb 2 O 3 has been used. Sb 2 O 3 also plays an important role in stabilizing the nonlinear resistance characteristics of zinc oxide varistors.

【0003】 なお、立ち上がり電圧とは、バリスタに
1mAの電流を流した時の両端子間の電圧をいい、V1mA
表わす。そして厚みが1mmの試料に1mAの電流を流した
時の両端子間の電圧をこの材料の定数の一つとし、V1mA
/mmで表わしている。これは試料1mmの厚み当たりの立
ち上がり電圧ということになる。
The rising voltage refers to a voltage between both terminals when a current of 1 mA flows through the varistor, and is expressed as V 1 mA . The voltage between both terminals when a current of 1 mA flows through a sample having a thickness of 1 mm is defined as one of the constants of this material, and V 1 mA
/ mm. This means a rising voltage per 1 mm thickness of the sample.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高電圧
用、高性能の酸化亜鉛バリスタを得るには、1150℃
〜1300℃の高い焼結温度を必要とした。これらの高
い温度で焼成すると大気中においてもBi2O3などの蒸発
は活発である。また、Bi2O3は多くの種類の物質と反応
しやすく、炉材や容器等のセラミックス材など多くの物
質を容易に腐食する。すなわち、高い焼結温度は電力消
費のみならず、Bi2O3などの激しい飛散とそれに伴う炉
材や容器の消耗をもたらすので、焼成温度の低温度化が
要望されていた。又、焼成温度が高いときには、炉内の
焼成物の置かれた場所により、温度、昇温速度、Bi2O3
やSb2O3の蒸気圧などに差が生じ、これらを均一に保つ
ことが困難で、特性のバラツキを生じやすいなどの問題
をもっていた。
However, in order to obtain a high-performance, high-performance zinc oxide varistor for high voltage, 1150 ° C.
High sintering temperatures of 1300 ° C. were required. When firing at these high temperatures, evaporation of Bi 2 O 3 and the like is active even in the air. Further, Bi 2 O 3 easily reacts with many kinds of substances and easily corrodes many substances such as ceramic materials of furnace materials and containers. In other words, a high sintering temperature causes not only power consumption but also intense scattering of Bi 2 O 3 and the like, and concomitant consumption of furnace materials and containers. Therefore, a lower sintering temperature has been demanded. Also, when the firing temperature is high, the temperature, the heating rate, Bi 2 O 3
And Sb 2 O 3 have differences in vapor pressure and the like, making it difficult to keep them uniform, and causing problems such as characteristic variations.

【0005】 一方、従来の酸化亜鉛バリスタの配合組
成で焼成温度を低くすると、十分な焼結がおこなわれ
ず、そのために立ち上がり電圧が急激に高くなり、ZnO
の粒径にバラツキが生じ非直線抵抗特性が低下する。ま
た、電力負荷、パルス電流負荷などによる劣化が進みや
すくなる。
[0005] On the other hand, if the firing temperature is lowered with the conventional composition of zinc oxide varistor, sufficient sintering is not performed, and therefore, the rising voltage rapidly increases, and ZnO
And the non-linear resistance characteristics decrease. Further, deterioration due to a power load, a pulse current load, or the like is likely to progress.

【0006】 酸化亜鉛粉体にSb2O3などを添加した混
合粉体に加圧成形を施して焼成すると, 昇温過程でSb2
O3は容易に昇華してZnO粒子の表面を覆い、さらにSb2O3
はZnOと反応してZnOとZnOの接触をさまたげ, ZnO粒成
長を抑制する働きをする。その結果、十分焼結するため
には高温を必要となる。また焼結体において、Sb2O3
濃度がバラツキがあると粒成長が促進されない部分と促
進される部分が混在してしまうことになり、従来の製造
方法では、粒径のそろった焼結体を製造することが困難
であった。従って、品質の不均一やロット間の品質のバ
ラツキが生じやすかった。
When a powder mixture obtained by adding Sb 2 O 3 or the like to zinc oxide powder is subjected to pressure molding and sintering, Sb 2
O 3 easily sublimates to cover the surface of ZnO particles, and furthermore Sb 2 O 3
Reacts with ZnO to suppress the contact between ZnO and ZnO, thereby suppressing the growth of ZnO grains. As a result, high temperatures are required for sufficient sintering. Also, in the sintered body, if the concentration of Sb 2 O 3 varies, a part where the grain growth is not promoted and a part where the grain growth is promoted are mixed. It was difficult to manufacture the body. Therefore, it is easy to cause non-uniform quality and lot-to-lot quality variation.

【0007】 酸化亜鉛バリスタの磁器の基本組成であ
るZnO−Bi2O3系には740℃の共晶温度をもつ共晶組成
があるので、このZnOとBi2O3の二者の混合物は800℃近
傍の温度においても容易に反応し焼結する。しかるに添
加物の中にSb2O3が存在するとSb2O3が低温で昇華してZn
Oの周りを覆ってしまってZnOとBi2O3の二者の接触を妨
げ、この反応を妨げ、焼結を困難にする。さらにこれに
Bi2O3とZnOが反応してZnO-ZnO間にZnO-Bi2O3-Sb2O3の強
固なパイロクロア相の膜が形成され、さらに焼結をおく
らせる。ZnO-Bi2O3-Sb2O3系では低温で容易に固相のパ
イロクロア相が形成され、液相のBi2O3相の生成が妨げ
られ液相焼結の進行が遅れる。Sb2O3は、添加物そのも
のがあるいはSb2O3の化合物がZnO粒子の間の接触を妨げ
る場合と、化学的に安定なパイロクロアを形成する場合
とがある。しかしながら、Sb2O3の昇華が抑制されてパ
イロクロア相の膜が形成されなかった場合には、ここに
コバルト、マンガン、ニッケル、クロムなどの酸化物が
存在すると、これらが亜鉛、アンチモンの酸化物ととも
にスピネル相を形成し、比較的低温より液相のBi2O3
を生成して、ZnOの液相焼結がはじまる。
The ZnO—Bi 2 O 3 system, which is the basic composition of the porcelain of the zinc oxide varistor, has a eutectic composition having a eutectic temperature of 740 ° C., so that the mixture of ZnO and Bi 2 O 3 is It reacts and sinters easily even at temperatures around 800 ° C. Zn However if the Sb 2 O 3 in the additives present Sb 2 O 3 is sublimed at a low temperature
It covers around O and hinders the contact between ZnO and Bi 2 O 3 , hindering this reaction and making sintering difficult. In addition to this
Bi 2 O 3 and ZnO react to form a strong pyrochlore phase film of ZnO—Bi 2 O 3 —Sb 2 O 3 between ZnO and ZnO, which further causes sintering. In the ZnO-Bi 2 O 3 -Sb 2 O 3 system, a solid pyrochlore phase is easily formed at a low temperature, and the formation of a liquid Bi 2 O 3 phase is hindered, and the progress of liquid phase sintering is delayed. In the case of Sb 2 O 3 , the additive itself or the compound of Sb 2 O 3 may prevent contact between ZnO particles, or may form a chemically stable pyrochlore. However, when the sublimation of Sb 2 O 3 is suppressed and a pyrochlore phase film is not formed, if oxides such as cobalt, manganese, nickel, and chromium are present, these are oxides of zinc and antimony. At the same time, a spinel phase is formed, and a liquid phase Bi 2 O 3 phase is generated at a relatively low temperature, and the liquid phase sintering of ZnO starts.

【0008】 比較的低温より液相のBi2O3相を生成し
て、ZnOの液相焼結を行わせるため、Sb2O3の昇華が抑制
されるような酸化アンチモンの添加方法を採用すること
によって、低温で優れた非直線抵抗特性をもった焼結体
が得られるようになったが、これらの酸化亜鉛バリスタ
は本質的な不安定性を持っていた。
In order to generate a Bi 2 O 3 phase in a liquid phase at a relatively low temperature and perform a liquid phase sintering of ZnO, a method of adding antimony oxide which suppresses sublimation of Sb 2 O 3 is employed. As a result, a sintered body having excellent non-linear resistance characteristics can be obtained at a low temperature, but these zinc oxide varistors have inherent instability.

【0009】 酸化亜鉛バリスタにおいて電気特性が優
れているとは、たとえば、漏れ電流が少なく、後述する
非直線抵抗指数 0.1mAα1mAが高い特性を持つなどであ
る。また、信頼性が優れているとは、長時間電圧を印加
した場合、あるいは高温下で長時間電力負荷を加えた場
合、さらにはパルス電流を印加した場合等においても、
電気特性の低下などがなく、もとの電気特性が維持され
るなどの事項が挙げられる。
The excellent electrical characteristics of the zinc oxide varistor include, for example, a small leakage current and a high non-linear resistance index of 0.1 mA α 1 mA described later. Also, excellent reliability means that when a long-term voltage is applied, when a long-term power load is applied at a high temperature, or when a pulse current is applied,
Matters such as the original electrical characteristics being maintained without a decrease in the electrical characteristics are given.

【0010】 従来の製造方法で作成した酸化亜鉛バリ
スタの場合、n型半導体としての酸化亜鉛粒子内では2
〜5×1017個/cm3の伝導電子が存在する。これらの伝導
電子は、アルミニウムを添加していない場合には主とし
て酸化亜鉛結晶の亜鉛と酸素の原子が位置する格子点と
格子点の間に位置する格子間に存在する格子間亜鉛原子
いわゆるインタースティシャルZnの電子が励起したもの
である。高電流域におけるV-I特性を向上する目的でア
ルミニウムを添加すると伝導電子は、インタースティシ
ャルZnから励起されたものとアルミニウムから励起され
たものになる。これら酸化亜鉛バリスタにおいて最大の
問題点は電気的不安定性である。一つは長時間にわたっ
て直流または交流の電圧を印加しつづけるとV-I特性が
劣化して徐々に電流が増加することである。他の一つ
は、酸化亜鉛バリスタの焼結体に電極焼き付けなどのた
めに700℃前後の熱処理を施すとV-I特性が急激に劣化
し、漏れ電流が大きくなって場合によっては実用化でき
ないことが起きる。これらの二つのV-I特性の劣化は酸
化亜鉛バリスタの焼結体の酸化亜鉛粒子の粒界にそって
生ずる空乏層内におけるインタースティシャルZnの移動
によって起きる。
In the case of a zinc oxide varistor prepared by a conventional manufacturing method, two particles are contained in zinc oxide particles as an n-type semiconductor.
There are ~ 5 × 10 17 conduction electrons / cm 3 . When aluminum is not added, these conduction electrons are mainly interstitial zinc atoms existing between lattice points located between lattice points of zinc and oxygen atoms of the zinc oxide crystal, so-called interstitial. The electrons of Char Zn are excited. When aluminum is added for the purpose of improving the VI characteristics in a high current region, conduction electrons become excited by interstitial Zn and excited by aluminum. The biggest problem with these zinc oxide varistors is electrical instability. One is that if a DC or AC voltage is continuously applied for a long time, the VI characteristics deteriorate and the current gradually increases. The other is that if a sintered body of zinc oxide varistor is subjected to heat treatment around 700 ° C for electrode baking, etc., the VI characteristics will rapidly deteriorate and the leakage current will increase, making it impossible to commercialize it in some cases. Get up. The deterioration of these two VI characteristics is caused by the movement of interstitial Zn in the depletion layer generated along the grain boundary of the zinc oxide particles of the sintered body of the zinc oxide varistor.

【0011】 さらに詳しく検討すると、大気中高温で
生成されたZnO粒子では、ZnO結晶格子間にインタスティ
シャルZn原子が形成され、このインタスティシャルZn原
子がドナーとして働いて伝導帯に電子を供給して酸化亜
鉛はn−型半導体となっている。ZnO中のインタスティシ
ャルZn原子の濃度は雰囲気中の酸素分圧が高いと低くな
り、雰囲気温度が高くなると増すといわれている。かか
るZnO粉体にBi2O3、CoO、MnOなどを添加し、加圧成型し
て高温大気中で焼結すると、きわめて高い非直線抵抗特
性をもったZnOバリスタが得られた。これらの焼結体の
粒界では、粒界の両側のZnO中の伝導電子が粒界に捕獲
され、そのために粒界の両側に空乏層が形成され、粒界
の両側に電子の異動を阻止するバリアが形成される。い
わゆるダブル・ショットキ・バリアが形成される。n−
型ZnO半導体の主な電気伝導の担い手はインタスティシ
ャルZn原子より生じた伝導電子であるので、空乏層内に
はプラス・チャージを持ったインタスティシャルZn原子
が残っていることになる。焼結体に外部から電圧が印加
されていない場合においても、空乏層内では強い電界が
働いており、空乏層内のプラス・チャージを持ったイン
タスティシャルZn原子は粒界に向けて引力を受けてい
る。このような焼結体に外部より電圧が印加されると、
電圧は薄い空乏層に対してのみ印加されるので、粒界の
両側の空乏層のうちの一方の空乏層内ではさらに大きな
電界が働くことになり、インタスティシャルZn原子は比
較的移動しやすいので、その一部分は粒界に向けて移動
し、やがて粒界に達する。そしてプラス・チャージを持
ったインタスティシャルZn原子はマイナス・チャージを
持った酸素原子と結合して中性のZnOとなる。同時に粒
界に捕獲されていたマイナス・チャージが減少するの
で、バリスタ特性をもたらせていたバリアが低くなって
非直線抵抗特性が低下する。さきにも述べたように焼結
体に外部から電圧が印加されていない場合においても、
空乏層内では強い電界が働いており、空乏層内のプラス
・チャージを持ったインタスティシャルZn原子は粒界に
向けて引力を受けている。このような状況において、素
子が加熱されると、熱のため、インタスティシャルZn原
子は移動しやすくなり、電界によって一部は粒界に向け
て移動し、粒界でマイナス・チャージを持った酸素原子
と結合して中性のZnOを形成し、バリスタの非直線抵抗
特性を低下させる。以上のように、ZnO結晶の半導体化
は、主として製造プロセスにおいて自然に生ずるインタ
スティシャルZn原子によってもたらされ、それ故に電気
的不安定性を伴っていた。
More specifically, in ZnO particles generated at a high temperature in the atmosphere, interstitial Zn atoms are formed between ZnO crystal lattices, and the interstitial Zn atoms act as donors to supply electrons to the conduction band. Thus, zinc oxide is an n-type semiconductor. It is said that the concentration of interstitial Zn atoms in ZnO decreases as the oxygen partial pressure in the atmosphere increases, and increases as the atmosphere temperature increases. Such ZnO powder Bi 2 O 3, CoO, etc. was added MnO, when sintered at a high temperature atmosphere and pressure molding, ZnO varistors are obtained having a very high nonlinear resistance characteristics. At the grain boundaries of these sintered bodies, conduction electrons in ZnO on both sides of the grain boundaries are captured by the grain boundaries, so that a depletion layer is formed on both sides of the grain boundaries, preventing electron transfer on both sides of the grain boundaries A barrier is formed. A so-called double Schottky barrier is formed. n−
Since the main electric conduction of the type ZnO semiconductor is conduction electrons generated from interstitial Zn atoms, interstitial Zn atoms having positive charge remain in the depletion layer. Even when no voltage is applied to the sintered body from the outside, a strong electric field is acting in the depletion layer, and the positively charged interstitial Zn atoms in the depletion layer exert an attractive force toward the grain boundary. is recieving. When a voltage is externally applied to such a sintered body,
Since the voltage is applied only to the thin depletion layer, an even larger electric field acts in one of the depletion layers on both sides of the grain boundary, and the interstitial Zn atoms are relatively mobile. Therefore, a part thereof moves toward the grain boundary, and eventually reaches the grain boundary. Then, the positively charged interstitial Zn atoms combine with the negatively charged oxygen atoms to form neutral ZnO. At the same time, the negative charge trapped at the grain boundaries is reduced, so that the barrier that has provided the varistor characteristics is lowered, and the nonlinear resistance characteristics are reduced. As described above, even when a voltage is not externally applied to the sintered body,
A strong electric field is acting in the depletion layer, and the positively charged interstitial Zn atoms in the depletion layer are attracted to the grain boundaries. In such a situation, when the element is heated, the interstitial Zn atoms are likely to move due to the heat, and a part of the element moves toward the grain boundary due to the electric field, and has a negative charge at the grain boundary. Combines with oxygen atoms to form neutral ZnO, which reduces the nonlinear resistance characteristics of the varistor. As described above, the conversion of ZnO crystal into a semiconductor was mainly caused by interstitial Zn atoms naturally occurring in the manufacturing process, and was accompanied by electrical instability.

【0012】 一方において、ZnO結晶のn−型半導体化
はAl2O3の添加によっても実施された。特に高電流域に
おける電流−電圧非直線抵抗性の向上を計るべくAl2O3
が添加された。高電流域における電流−電圧非直線抵抗
性の向上はZnO粒子内の電気抵抗を下げることによって
達成できる。そして、ZnO粒子内の電気抵抗の低下はn−
型半導体ZnOのドナーとしてAl2O3をドープすることによ
っておこなわれたのである。Al2O3が添加されると高電
流域における非直線抵抗特性が向上するが、同時に低電
流域における非直線抵抗特性が低下する。Al2O3が添加
された場合においても、空乏層内のプラス・チャージを
持ったインタスティシャルZn原子が存在すると、事態は
Al2O3が添加されない場合と同じで、電圧印加の際や熱
処理の際にはバリアの低下をもたらし、濡れ電流が増大
する問題をかかえていた。上述したように電流値の増大
は発熱のため温度上昇をもたらし、温度上昇は非直線抵
抗特性を低下させてさらに電流を増し、ついにはバリス
タの暴走をひきおこす危険性があった。特に、電極焼き
付けや側面コートのために熱処理を施した際には低電流
域における非直線抵抗特性の低下が大きいという問題を
もっていた。 ZnOバリスタの焼結体に予め500℃〜600℃
の熱処理を施しておくと,AC印加に対する安定性が増す
ので、劣化対策としてこの方法が採用されてきてはいる
が、不安定性が充分になくなったとは言えない。500〜6
00℃の熱処理を施すことによって劣化の原因であった空
乏層内のinterstitial Znイオンが減少し,その結果,I
−V特性の不安定性が緩和されるというのであるが、本
質的な解決には至っていない。
On the other hand, conversion of ZnO crystal into an n-type semiconductor was also performed by adding Al 2 O 3 . In particular, to improve the current-voltage nonlinear resistance in the high current region, Al 2 O 3
Was added. Improvement of the current-voltage nonlinear resistance in the high current region can be achieved by lowering the electric resistance in the ZnO particles. Then, the decrease in electric resistance in the ZnO particles is n-
This was done by doping Al 2 O 3 as a donor of the type semiconductor ZnO. When Al 2 O 3 is added, the nonlinear resistance characteristics in a high current region are improved, but at the same time, the nonlinear resistance characteristics in a low current region are reduced. Even when Al 2 O 3 is added, if there is a positively charged interstitial Zn atom in the depletion layer,
As in the case where Al 2 O 3 is not added, there is a problem that the barrier is lowered at the time of voltage application or heat treatment, and the wetting current is increased. As described above, an increase in the current value causes a rise in temperature due to heat generation, and the rise in temperature lowers the non-linear resistance characteristics, further increasing the current, and eventually causing a runaway of the varistor. In particular, when heat treatment is performed for electrode baking or side coating, there is a problem that the non-linear resistance characteristic in a low current region is greatly reduced. 500 ° C to 600 ° C beforehand on the sintered body of ZnO varistor
However, this method has been adopted as a measure against deterioration, but it cannot be said that the instability has been sufficiently eliminated. 500-6
By performing the heat treatment at 00 ° C., the interstitial Zn ions in the depletion layer, which caused the deterioration, were reduced, and as a result, I
Although the instability of the -V characteristic is alleviated, it has not yet been solved.

【0013】 電気的特性の不安定性の原因はインター
スティシャルZnの移動にあるので、インタースティシャ
ルZnを少なくし、ドナーとして、Zn原子がくる格子点に
Al原子を置換して酸化亜鉛粒子内の電気伝導はAlドナー
からの電子が受け持つようにする必要があった。インタ
ースティシャルZnを少なくする方法として酸化亜鉛を高
い温度で高い酸素分圧のなかに保持することが必要とか
んがえられる。その方法の一つとして高酸素圧下で酸化
亜鉛バリスタを焼結することが考えられるが、素子が大
きくなると効果的にインタースティシャルZnを少なくす
ることは困難である。
Since the cause of the instability of the electrical characteristics is the movement of the interstitial Zn, the interstitial Zn is reduced, and the lattice point where the Zn atom comes as a donor is reduced.
It was necessary to replace the Al atoms so that the electrical conduction in the zinc oxide particles was taken over by electrons from the Al donor. It seems necessary to maintain zinc oxide at high temperature and high oxygen partial pressure as a method of reducing interstitial Zn. As one of the methods, sintering a zinc oxide varistor under a high oxygen pressure can be considered, but it is difficult to effectively reduce interstitial Zn when the element becomes large.

【0014】 本発明は、上記の問題を解決して、低温
度焼結で非直線抵抗特性などの電気特性および信頼性に
優れた酸化亜鉛バリスタを高歩留りで製造するための酸
化亜鉛磁器組成物とその製造方法および電気特性と信頼
性に優れた酸化亜鉛バリスタとこれを用いた酸化亜鉛バ
リスタ装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems and provides a zinc oxide porcelain composition for producing a zinc oxide varistor excellent in electrical characteristics such as non-linear resistance characteristics and reliability at low temperature sintering at a high yield. An object of the present invention is to provide a zinc oxide varistor excellent in electrical characteristics and reliability, and a zinc oxide varistor device using the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の酸化亜鉛磁器組成物は、酸化亜鉛に、少な
くとも酸化ビスマスと酸化アンチモンと鉄族酸化物とア
ルミニウム化合物を添加し、さらに酸化ホウ素・酸化ク
ロム含有合成物を酸化亜鉛(ZnO)81.38重量部(1モル)
に対して0.1〜5.0重量部を添加して混合し, 成形し、
焼成してなるという構成を備えたものである。
In order to achieve the above object, a zinc oxide porcelain composition according to the present invention is characterized by adding at least bismuth oxide, antimony oxide, iron group oxide and aluminum compound to zinc oxide and further oxidizing the zinc oxide. 81.38 parts by weight of zinc oxide (ZnO) (1 mol)
0.1 to 5.0 parts by weight with respect to
It is provided with a configuration of firing.

【0016】 さらに前記目的を達成するため、本発明
の酸化亜鉛磁器組成物は、酸化亜鉛(ZnO)81.38重量部
に、酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物0.1〜5.0重量部
と、酸化ビスマス(Bi2O3)1.0〜10.0重量部と、酸化ア
ンチモン(Sb2O3, Sb2O4, 又はSb2O5)0.2〜5.0重量部
と、少なくとも酸化コバルト(CoO, 又はCo2O3、又はCo
3O4)と酸化マンガン(MnO, 又はMnO2, 又はMn2O3、又
はMn3O4)と酸化ニッケル(NiO)より選ばれた二種また
は三種の鉄族酸化物0.2〜5.0重量部と、酸化アルミニウ
ム(Al2O3)に換算して0.0001〜0.05重量部を含有する
アルミニウム化合物とを添加して混合し, 成形し、焼
成してなるという構成を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object, the zinc oxide porcelain composition of the present invention comprises a zinc oxide (ZnO) 81.38 parts by weight, a boron oxide / chromium oxide containing compound 0.1 to 5.0 parts by weight, a bismuth oxide (BiO 2 2 O 3 ) 1.0 to 10.0 parts by weight, antimony oxide (Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , or Sb 2 O 5 ) 0.2 to 5.0 parts by weight, and at least cobalt oxide (CoO, or Co 2 O 3 , or Co
3 O 4 ), manganese oxide (MnO, or MnO 2 , or Mn 2 O 3 , or Mn 3 O 4 ), and 0.2 to 5.0 parts by weight of two or three iron group oxides selected from nickel oxide (NiO) If, by adding an aluminum compound containing 0.0001 parts by weight in terms of aluminum oxide (Al 2 O 3) were mixed, shaped, those having a structure that fired composed.

【0017】 また前記目的を達成するため、本発明の
酸化亜鉛磁器組成物は、上記の酸化亜鉛磁器組成物にお
いて、少なくとも酸化コバルト(CoO, 又はCo2O3、又は
Co3O4)と,酸化マンガン(MnO, 又はMnO2, 又はMn
2O3、又はMn3O 4)と酸化ニッケル(NiO)より選ばれた
二種または三種の鉄族酸化物がこれらの鉄族酸化物うち
少なくとも一種以上が二価より大きい原子価をもつ鉄族
酸化物であるという構成を備えたものである。
In order to achieve the above object, the present invention
The zinc oxide porcelain composition is different from the zinc oxide porcelain composition described above.
And at least cobalt oxide (CoO or CoTwoOThreeOr
CoThreeOFour) And manganese oxide (MnO or MnOTwo, Or Mn
TwoOThreeOr MnThreeO Four) And nickel oxide (NiO)
Two or three iron group oxides are
Iron group with at least one valence greater than divalent
It has a structure of being an oxide.

【0018】 また前記目的を達成するため、本発明の
酸化亜鉛磁器組成物は、前記の酸化亜鉛磁器組成物にお
いて、酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が, 酸化ホ
ウ素(B2O3)に酸化クロム(Cr2O3)を加えた混合物に
熱処理を施して得た酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物
であるという構成を備えたものである。
In order to achieve the above object, the zinc oxide porcelain composition of the present invention is characterized in that, in the above zinc oxide porcelain composition, the composition containing boron oxide and chromium oxide is oxidized to boron oxide (B 2 O 3 ). It is provided with a composition that is a boron oxide / chromium oxide-containing composite obtained by subjecting a mixture containing chromium (Cr 2 O 3 ) to a heat treatment.

【0019】 また前記目的を達成するため、本発明の
酸化亜鉛磁器組成物は、前記の酸化亜鉛磁器組成物にお
いて、酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が, 主とし
てホウ酸クロム(BCrO3)であるという構成を備えたも
のである。
In order to achieve the above object, a zinc oxide porcelain composition according to the present invention is characterized in that, in the above zinc oxide porcelain composition, the compound containing boron oxide and chromium oxide is mainly chromium borate (BCrO 3 ). It is provided with such a configuration.

【0020】 また前記目的を達成するため、本発明の
酸化亜鉛磁器組成物は、前記の酸化亜鉛磁器組成物にお
いて、酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が, 酸化ホ
ウ素(B2O3)に酸化クロム(Cr2O3)の他にさらに希土
類酸化物(R2O3, ここに R = 希土類元素)を加えた混
合物に熱処理を施して得た酸化ホウ素・酸化クロム・希
土類酸化物含有合成物であるという構成を備えたもので
ある。
In order to achieve the above object, the zinc oxide porcelain composition of the present invention is characterized in that, in the above zinc oxide porcelain composition, the compound containing boron oxide and chromium oxide is oxidized to boron oxide (B 2 O 3 ). A compound containing boron oxide, chromium oxide, and rare earth oxide obtained by subjecting a mixture of chromium (Cr 2 O 3 ) and a rare earth oxide (R 2 O 3 , where R = rare earth element) to a heat treatment Is provided.

【0021】 また前記目的を達成するため、本発明の
酸化亜鉛磁器組成物は、上記の酸化亜鉛磁器組成物にお
いて、酸化ホウ素・酸化クロム・希土類酸化物含有合成
物が, 主としてホウ素クロム酸希土類 [RCr(BO3)2]で
あるという構成を備えたものである。
In order to achieve the above object, the zinc oxide porcelain composition of the present invention is characterized in that, in the above zinc oxide porcelain composition, the composition containing boron oxide, chromium oxide and rare earth oxide is mainly composed of rare earth boron chromate [ RCr (BO 3 ) 2 ].

【0022】 また前記目的を達成するため、本発明の
酸化亜鉛磁器組成物は、前記の酸化亜鉛磁器組成物にお
いて、酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が, 酸化ホ
ウ素(B2O3)に酸化クロム(Cr2O3)の他にさらに酸化
アンチモンを加えた混合物に熱処理を施して得た酸化ホ
ウ素・酸化クロム・酸化アンチモン含有合成物であると
いう構成を備えたものである。
In order to achieve the above object, the zinc oxide porcelain composition of the present invention is characterized in that, in the above zinc oxide porcelain composition, the compound containing boron oxide and chromium oxide is oxidized to boron oxide (B 2 O 3 ). It is provided with a composition comprising a boron oxide / chromium oxide / antimony oxide-containing composite obtained by subjecting a mixture obtained by adding heat treatment to antimony oxide in addition to chromium (Cr 2 O 3 ).

【0023】 また前記目的を達成するため、本発明の
酸化亜鉛磁器組成物は、酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化
クロム含有合成物と、少なくとも酸化コバルトと酸化マ
ンガンと酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄
族酸化物と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、アル
ミニウム化合物とを添加して混合し, 成形し、焼成
し、冷却後、ふたたび500℃〜800℃の熱処理をほどこし
て得た酸化亜鉛磁器組成物であるという構成を備えたも
のである。
In order to achieve the above object, the zinc oxide porcelain composition of the present invention comprises a zinc oxide, a composite containing boron oxide and chromium oxide, and at least two kinds selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide. Alternatively, three kinds of iron group oxides, bismuth oxide, antimony oxide, and an aluminum compound are added, mixed, molded, fired, cooled, and then subjected to heat treatment at 500 to 800 ° C. again. It is provided with a configuration of being a zinc porcelain composition.

【0024】 さらにまた、前記目的を達成するため、
本発明の酸化亜鉛磁器組成物は、酸化亜鉛磁器組成物が
そのn型半導体酸化亜鉛粒子の電気伝導をもたらす酸化
亜鉛へのドナーが主としてアルミニウムよりなる酸化亜
鉛磁器組成物であるという構成を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object,
The zinc oxide porcelain composition of the present invention has a configuration in which the zinc oxide porcelain composition is a zinc oxide porcelain composition in which a donor to zinc oxide that provides electrical conductivity of the n-type semiconductor zinc oxide particles is mainly made of aluminum. Things.

【0025】 さらにまた、前記目的を達成するため、
本発明の酸化亜鉛磁器組成物は、酸化亜鉛に、酸化ホウ
素・酸化クロム含有合成物と、酸化ビスマスと、酸化ア
ンチモンと、少なくとも酸化コバルトと酸化マンガンと
酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化物
と、酸化マグネシウムと、微量のアルミニウム化合物と
を添加して混合し, 成形し、焼成してなる酸化亜鉛磁
器組成物であるという構成を備えたものである。
Furthermore, in order to achieve the above object,
The zinc oxide porcelain composition of the present invention comprises a zinc oxide, a boron oxide / chromium oxide-containing composite, bismuth oxide, antimony oxide, and at least two or three types selected from cobalt oxide, manganese oxide, and nickel oxide. It is a zinc oxide porcelain composition obtained by adding an iron group oxide, magnesium oxide, and a trace amount of an aluminum compound, mixing, molding, and firing.

【0026】 次に、前記目的を達成するため、本発明
の酸化亜鉛磁器組成物の製造方法は、酸化ホウ素と酸化
クロムとの混合物に熱処理を施して得る酸化ホウ素・酸
化クロム含有合成物を作成する工程と、酸化亜鉛(81.3
8重量部)に少なくとも酸化コバルトと酸化マンガンと
酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化物
(0.2〜5.0重量部)と前記酸化ホウ素・酸化クロム含有
合成物(0.1〜5.0重量部)と酸化ビスマス(1.0〜10.0
重量部)と酸化アンチモン(0.2〜5.0重量部)とアルミ
ニウム化合物とを添加・混合して酸化亜鉛混合粉体を作
成する工程と, 前記酸化亜鉛混合粉体を成形して成形
体を作成する工程と,前記成形体を800〜1100℃にて焼成
する工程を含有するという構成を備えたものである。
Next, in order to achieve the above object, a method for producing a zinc oxide porcelain composition according to the present invention comprises producing a boron oxide / chromium oxide-containing composite obtained by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to heat treatment. And zinc oxide (81.3
8 parts by weight) and at least two or three iron group oxides (0.2 to 5.0 parts by weight) selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, and the boron oxide / chromium oxide-containing composite (0.1 to 5.0 parts by weight) ) And bismuth oxide (1.0 to 10.0)
Parts by weight), an antimony oxide (0.2 to 5.0 parts by weight) and an aluminum compound are added and mixed to form a zinc oxide mixed powder, and a step of forming the zinc oxide mixed powder to form a compact. And a step of firing the compact at 800 to 1100 ° C.

【0027】 また、前記目的を達成するため、本発明
の酸化亜鉛磁器組成物の製造方法は、上記酸化亜鉛磁器
組成物の製造方法において、酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物を作成する工程が, 酸化ホウ素に酸化クロム
の他にさらに希土類酸化物を加えた混合物に熱処理を施
して得る酸化ホウ素・酸化クロム・希土類酸化物含有合
成物を作成する工程であるという構成を備えたものであ
る。
In order to achieve the above object, a method for producing a zinc oxide porcelain composition of the present invention is characterized in that, in the method for producing a zinc oxide porcelain composition, the step of producing a boron oxide / chromium oxide-containing composite comprises: This is a process for producing a boron oxide / chromium oxide / rare earth oxide-containing composite obtained by subjecting a mixture of boron oxide to a rare earth oxide in addition to chromium oxide.

【0028】 また、前記目的を達成するため、本発明
の酸化亜鉛磁器組成物の製造方法は、上記酸化亜鉛磁器
組成物の製造方法において、酸化ホウ素と酸化クロムの
混合物に熱処理を施して得る酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物を作成する工程が、酸化ホウ素に酸化クロムを
加えた混合物に300℃〜450℃の熱処理を施して得る酸化
ホウ素・酸化クロム含有合成物を作成する工程であると
いう構成を備えたものである。
In order to achieve the above object, a method for producing a zinc oxide porcelain composition according to the present invention is directed to the method for producing a zinc oxide porcelain composition according to the above method, wherein the mixture obtained by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to a heat treatment. The composition in which the step of producing the boron-chromium oxide-containing composition is a step of producing a boron oxide-chromium oxide-containing composition obtained by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to a heat treatment at 300 ° C to 450 ° C. It is provided with.

【0029】 さらに、前記目的を達成するため、本発
明の酸化亜鉛磁器組成物の製造方法は、酸化ホウ素と酸
化クロムとの混合物に熱処理を施して得る酸化ホウ素・
酸化クロム含有合成物を作成する工程と、酸化亜鉛(8
1.38重量部)に少なくとも酸化コバルトと酸化マンガン
と酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化
物(0.2〜5.0重量部)と前記酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物(0.1〜5.0重量部)と酸化ビスマス(1.0〜10.
0重量部)と酸化アンチモン(0.2〜5.0重量部)とアル
ミニウム化合物とを添加・混合して酸化亜鉛混合粉体を
作成する工程と, 前記酸化亜鉛混合粉体を成形して成
形体を作成する工程と,前記成形体を800〜1100℃に焼成
して焼結体を得る工程と、冷却後、ふたたび前記焼結体
に500℃〜800℃の熱処理をほどこす工程とを含有すると
いう構成を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object, the method for producing a zinc oxide porcelain composition of the present invention provides a method for producing a mixture of boron oxide and chromium oxide by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to heat treatment.
A step of preparing a chromium oxide-containing composite;
1.38 parts by weight) at least two or three iron group oxides (0.2 to 5.0 parts by weight) selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, and the boron oxide / chromium oxide-containing composite (0.1 to 5.0 parts by weight) ) And bismuth oxide (1.0-10.
0 parts by weight), antimony oxide (0.2 to 5.0 parts by weight) and an aluminum compound are added and mixed to form a zinc oxide mixed powder, and the zinc oxide mixed powder is formed to form a molded body. And a step of firing the molded body to 800 to 1100 ° C. to obtain a sintered body, and a step of cooling and, after cooling, performing a heat treatment at 500 ° C. to 800 ° C. again. It is provided.

【0030】 また、前記目的を達成するため、本発明
の酸化亜鉛バリスタは、酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化
クロム含有合成物と、少なくとも酸化コバルトと酸化マ
ンガンと酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄
族酸化物と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、アル
ミニウム化合物とを添加して混合し, 成形し、焼成し
て得た酸化亜鉛磁器組成物に電極を形成してなるという
構成を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object, the zinc oxide varistor of the present invention provides a zinc oxide varistor comprising a compound containing boron oxide and chromium oxide, and at least two kinds selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide. Three types of iron group oxides, bismuth oxide, antimony oxide, and aluminum compounds are added, mixed, molded, and fired to form electrodes on a zinc oxide porcelain composition. It is a thing.

【0031】 さらにまた、前記目的を達成するため、
本発明の酸化亜鉛バリスタは、前記酸化亜鉛バリスタに
おいて、酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が, 酸化
ホウ素に酸化クロムの他にさらに希土類酸化物を加えた
混合物に熱処理を施して得た酸化ホウ素・酸化クロム・
希土類酸化物含有合成物であるという構成を備えたもの
である。
Further, in order to achieve the above object,
The zinc oxide varistor of the present invention is the above zinc oxide varistor, wherein the boron oxide / chromium oxide-containing composite is obtained by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to a rare earth oxide to a heat treatment. Chromium oxide
It is provided with a constitution that it is a rare earth oxide-containing composite.

【0032】 さらにまた、前記目的を達成するため、
本発明の酸化亜鉛バリスタは、酸化亜鉛に、酸化ホウ素
・酸化クロム含有合成物と、少なくとも酸化コバルトと
酸化マンガンと酸化ニッケルより選ばれた二種または三
種の鉄族酸化物と、酸化ビスマスと、酸化アンチモン
と、アルミニウム化合物とを添加・混合し, 成形し、
焼成し、冷却後、ふたたび500℃〜800℃の熱処理をほど
こして得た酸化亜鉛磁器組成物に電極を形成してなると
いう構成を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object,
The zinc oxide varistor of the present invention is a zinc oxide, a boron oxide / chromium oxide-containing composite, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide, and nickel oxide, and bismuth oxide. Add and mix antimony oxide and aluminum compound, mold,
After baking and cooling, the electrode is formed on a zinc oxide porcelain composition obtained by heat treatment at 500 to 800 ° C. again.

【0033】 さらにまた、前記目的を達成するため、
本発明の酸化亜鉛バリスタは、酸化亜鉛に、酸化ホウ素
・酸化クロム含有合成物と、少なくとも酸化コバルトと
酸化マンガンと酸化ニッケルより選ばれた二種または三
種の鉄族酸化物と、酸化ビスマスと、酸化アンチモン
と、アルミニウム化合物とを添加して混合し, 得られ
た酸化亜鉛混合物を成形し、得られた成形体と金属電極
材料とを交互に積層し、焼成して得る積層型酸化亜鉛バ
リスタであるという構成を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object,
The zinc oxide varistor of the present invention is a zinc oxide, a boron oxide / chromium oxide-containing composite, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide, and nickel oxide, and bismuth oxide. An antimony oxide and an aluminum compound are added and mixed, the resulting zinc oxide mixture is molded, the obtained molded body and the metal electrode material are alternately laminated, and the laminated zinc oxide varistor is obtained by firing. There is a configuration that there is.

【0034】 さらにまた、前記目的を達成するため、
本発明の酸化亜鉛バリスタ装置は、酸化亜鉛に、酸化ホ
ウ素・酸化クロム含有合成物と、少なくとも酸化コバル
トと酸化マンガンと酸化ニッケルより選ばれた二種また
は三種の鉄族酸化物と、酸化ビスマスと、酸化アンチモ
ンと、アルミニウム化合物とを添加して混合し, 成形
し、焼成して酸化亜鉛磁器組成物を得、前記酸化亜鉛磁
器組成物の側面を絶縁被膜にて覆い、さらに酸化亜鉛磁
器組成物の二面に電極を形成して単体の酸化亜鉛バリス
タを得、前記単体の酸化亜鉛バリスタまたは複数個の酸
化亜鉛バリスタを絶縁容器に封入して得るという構成を
備えたものである。
Further, in order to achieve the above object,
The zinc oxide varistor device of the present invention is characterized in that a zinc oxide, a boron oxide / chromium oxide-containing composite, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, and bismuth oxide , Antimony oxide, and an aluminum compound are added, mixed, molded, and fired to obtain a zinc oxide porcelain composition, and the side surfaces of the zinc oxide porcelain composition are covered with an insulating film. Electrodes are formed on the two surfaces to obtain a single zinc oxide varistor, and the single zinc oxide varistor or a plurality of zinc oxide varistors are sealed in an insulating container.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明の酸化亜鉛磁器組成物は、
主成分のZnOの粉体に、焼結の調整および焼結後の焼結
体の電気特性向上のために各種の添加物を添加し、混合
し、混合物を成形し、成形体を焼成して得る。本発明は
かくして得る酸化亜鉛磁器組成物およびその製造方法と
酸化亜鉛磁器組成物に電極を施して得る酸化亜鉛バリス
タとこれを用いた酸化亜鉛バリスタ装置よりなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The zinc oxide porcelain composition of the present invention comprises:
Various additives are added to the main component ZnO powder for adjusting sintering and improving the electrical properties of the sintered body after sintering, mixing, molding the mixture, and firing the molded body. obtain. The present invention comprises a zinc oxide porcelain composition thus obtained, a method for producing the same, a zinc oxide varistor obtained by applying an electrode to the zinc oxide porcelain composition, and a zinc oxide varistor device using the same.

【0036】 本発明の酸化亜鉛磁器組成物では、焼成
過程における反応の優先順位を確保するため、予め添加
物の一部に混合および熱処理を施しておき、他の添加物
と共に酸化亜鉛に添加し成形し焼成する。また、本発明
の酸化亜鉛磁器組成物では、電気特性の劣化の原因と成
るインタスティシャルZnの形成を防ぎ、酸化亜鉛をn型
の半導体にするためのドナーは、もっぱらアルミニウム
がこれをはたす。酸化亜鉛磁器の焼成においては、低温
でパイロクロア相の形成を防ぎ、低温より酸化ビスマス
を主成分とする液相の生成を促進するため添加される酸
化クロムは、先に酸化亜鉛と反応してZnCr2O4を形成す
るのを防ぐため予め酸化ホウ素と共に熱処理を施して酸
化ホウ素・酸化クロム含有合成物を形成しておいて添加
する。本発明では、インタスティシャルZnの形成を防ぐ
ため、焼結時には焼結体内部は酸素過剰の雰囲気を形成
することが必要となるが、これは分解および酸化亜鉛へ
の固溶によって酸素を発生する鉄族酸化物の添加によっ
て可能となる。そして、発生する酸素を液相の形成で焼
結体内部に閉じ込める。最終的にはZnO-Sb2O5系のスピ
ネルが形成される。ドナーのアルミニウムは液相にとけ
こむことを避けて直接酸化亜鉛に接触するように添加す
ることが望ましい。これらの素子では、インタースティ
シャルZnを少なくすることとその代わりに伝導電子を維
持するために微量のアルミニウムを均質に酸化亜鉛粒子
内にドープすることが必要である。効率よく高酸素分圧
をもった閉気孔を発生し、あたかも高圧酸素の元で焼結
したかのように焼結させることによって高性能で安定性
の優れた素子を得る。
In the zinc oxide porcelain composition of the present invention, in order to secure the priority of the reaction in the firing process, a part of the additives are mixed and heat-treated in advance, and added to the zinc oxide together with other additives. Mold and fire. In addition, in the zinc oxide porcelain composition of the present invention, aluminum is the sole donor for preventing the formation of interstitial Zn, which causes deterioration of electrical characteristics, and for converting zinc oxide into an n-type semiconductor. In the firing of zinc oxide porcelain, the chromium oxide added to prevent the formation of a pyrochlore phase at low temperatures and to promote the formation of a liquid phase containing bismuth oxide as a main component at low temperatures reacts with zinc oxide first and reacts with ZnCr. In order to prevent the formation of 2 O 4 , heat treatment is performed in advance with boron oxide to form a boron oxide / chromium oxide-containing composite, and then added. In the present invention, in order to prevent the formation of interstitial Zn, it is necessary to form an oxygen-excess atmosphere inside the sintered body during sintering, but this generates oxygen by decomposition and solid solution in zinc oxide. This is made possible by the addition of an iron group oxide. Then, the generated oxygen is confined inside the sintered body by forming a liquid phase. Finally, a ZnO-Sb 2 O 5 spinel is formed. It is desirable that the donor aluminum is added so as to be directly in contact with zinc oxide while avoiding dissolution into the liquid phase. In these devices, it is necessary to uniformly dope a small amount of aluminum into zinc oxide particles in order to reduce interstitial Zn and to maintain conduction electrons instead. A closed pore having a high oxygen partial pressure is efficiently generated and sintered as if sintered under high-pressure oxygen to obtain a device having high performance and excellent stability.

【0037】 なお、この酸化亜鉛磁器組成物には950
℃以下の温度で焼結して優れた電気特性を有するものが
含まれているので、これら酸化亜鉛磁器組成物をシ−ト
状に成形し、電極材料と交互に積層し、焼結し、電極を
所定の接続方法でつなぐと、積層型のバリスタがえられ
る。その際、従来の積層型のバリスタでは、良特性のも
のを得ようとすると1200℃以上の焼成温度を必要とした
が、そのためには電極材料として白金などの貴金属を用
いる。しかるに、950℃以下の温度で焼結可能な酸化亜
鉛磁器組成物をもちいる場合、電極材料として比較的低
価格の銀を用いることが可能となる。かくして、本発明
の利点の一つは、バリスタの内部電極として、銀を一体
化焼成できることにある。
The zinc oxide porcelain composition contains 950
Since these materials include those having excellent electrical properties by sintering at a temperature of ≦ ° C. or less, these zinc oxide porcelain compositions are formed into sheets, alternately laminated with electrode materials, and sintered. When the electrodes are connected by a predetermined connection method, a laminated varistor is obtained. At that time, in the case of a conventional laminated varistor, a firing temperature of 1200 ° C. or more was required to obtain a good varistor. For this purpose, a noble metal such as platinum was used as an electrode material. However, when a zinc oxide porcelain composition that can be sintered at a temperature of 950 ° C. or less is used, it is possible to use relatively inexpensive silver as an electrode material. Thus, one of the advantages of the present invention is that silver can be integrally fired as the internal electrode of the varistor.

【0038】[0038]

【実施例】 以下実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。なお、下記の実施例において「重量」は、
「wt」と表示することがある。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples. In the following examples, "weight" is
May be displayed as "wt".

【0039】(実施例 1) モル比でB2O3の粉末とCr2O3
の粉末を1:1 となるように混合した。これらの混合
粉を大気雰囲気下、 410℃で5時間, および500℃で5
時間の熱処理を施した後、安定化ジルコニアを玉石とす
るモノマロンポットのボ−ルミルで微粉砕することによ
ってB2O3とCr2O3よりなる合成粉末を得た。 以下、B2O3
と、Cr2O3によって調整される合成粉末をB2O3/Cr2O3
成粉末と呼ぶこととする。かくして得たB2O3/Cr2O3
成粉末はX線解析の結果、ほとんどがBCrO3となってい
た。
Example 1 Powder of B 2 O 3 and Cr 2 O 3 in molar ratio
Was mixed so as to be 1: 1. These powders are mixed at 410 ° C for 5 hours and 500 ° C for 5 hours in the atmosphere.
After heat treatment for a long time, a synthetic powder composed of B 2 O 3 and Cr 2 O 3 was obtained by finely pulverizing with a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia as a cobblestone. Hereinafter, B 2 O 3
If will be referred synthetic powder is adjusted by Cr2O 3 and B 2 O 3 / Cr 2 O 3 synthetic powder. As a result of X-ray analysis, most of the B 2 O 3 / Cr 2 O 3 synthesized powder thus obtained was BCrO 3 .

【0040】 ZnO粉末と、前記B2O3 /Cr2O3 合成粉末
と、Bi2O3粉末と、Co3O4粉末と、MnO2 粉末と、NiO粉末
と、Sb2O4粉末と, Al(NO3)3・9H2O 粉末とを重量比で8
1.38:0.3:3.4:0.954:0.414:0.383:0.8:0.015と
なるように配合し、湿式法で混合粉砕した。得られた配
合粉末を乾燥し、ディスク状に加圧成形した。次に、得
られた成形体を大気中、昇温速度50℃/時間で昇温
し、高温で10時間保持した後、降温速度50℃/時間
で降温して焼結体を得た。高温の保持温度として、750,
800, 850, 900, 950, 1000, 1100, 1200℃を選
んだ。焼結体の試料サイズは厚さ1.2 mm,直径は14 mmで
あった。また、得られた焼結体の一部に700℃で保持
時間が1時間の熱処理を施した。
The ZnO powder, the B 2 O 3 / Cr 2 O 3 synthetic powder, the Bi 2 O 3 powder, the Co 3 O 4 powder, the MnO 2 powder, the NiO powder, and the Sb 2 O 4 powder , 8 Al (NO 3) 3 · 9H 2 O powder in a ratio of
1.38: 0.3: 3.4: 0.954: 0.414: 0.383: 0.8: 0.015 were blended and mixed and pulverized by a wet method. The obtained compounded powder was dried and pressed into a disk. Next, the temperature of the obtained molded body was raised in the air at a temperature rising rate of 50 ° C./hour, and maintained at a high temperature for 10 hours. Then, the temperature was lowered at a temperature lowering rate of 50 ° C./hour to obtain a sintered body. High holding temperature of 750,
800, 850, 900, 950, 1000, 1100, 1200 ° C were selected. The sample size of the sintered body was 1.2 mm in thickness and 14 mm in diameter. A part of the obtained sintered body was subjected to a heat treatment at 700 ° C. for a holding time of 1 hour.

【0041】 次に、図1を参照しながら酸化亜鉛バリ
スタの作成方法を説明する。図1は本発明の酸化亜鉛磁
器組成物を用いて作成したディスクタイプの酸化亜鉛バ
リスタ10の概略斜視図である。前記のようにして得た
焼結体11の両面にアルミニウムを溶射することによっ
て、アルミニウム層(図示せず)を形成し、次に、この
両面に形成されたアルミニウム層の上に銅を溶射するこ
とによって電極12を形成した。電極12にハンダでリ
−ド線13を付けた後、リ−ド線以外の成形体を樹脂塗
装することによって酸化亜鉛バリスタを得た。
Next, a method for forming a zinc oxide varistor will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view of a disk-type zinc oxide varistor 10 made using the zinc oxide porcelain composition of the present invention. An aluminum layer (not shown) is formed by spraying aluminum on both surfaces of the sintered body 11 obtained as described above, and then copper is sprayed on the aluminum layer formed on both surfaces. Thus, the electrode 12 was formed. After a lead wire 13 was attached to the electrode 12 with solder, a molded body other than the lead wire was coated with a resin to obtain a zinc oxide varistor.

【0042】 このようにして得られた酸化亜鉛バリス
タの電気特性を評価した。初期の電気特性として、立ち
上がり電圧V1mA/mm (1mAの電流を流した時の両端子間
の1mm厚みに対する電圧)および非直線抵抗指数0.1mA
α1mA (V1mAとV0.1mAとを用いて求めた値) を測定した
(なお、以下の記載においては、非直線抵抗指数0.1mA
α1mAを単にα値と略称することがある)。非直線抵抗
指数が大きいほど、サ−ジ吸収能力が大きくなる。又、
直流負荷に対する信頼性を評価した。80℃の高温雰囲
気中で0.7ワットの直流負荷を500時間印加し、バリ
スタ立ち上がり電圧V1mAの変化率△V1mA/V1mA(直流負
荷変化率)を測定した。バリスタ立ち上がり電圧V1mA
変化率△V1mA/V1mAが小さいほど、酸化亜鉛バリスタの
電気特性が安定しており、信頼性が高いことを示してい
る。
The electrical characteristics of the zinc oxide varistor thus obtained were evaluated. The initial electrical characteristics include the rising voltage V 1mA / mm (voltage for 1mm thickness between both terminals when a current of 1mA flows) and non-linear resistance index 0.1mA
α 1 mA (value obtained using V 1 mA and V 0.1 mA ) was measured (in the following description, a nonlinear resistance index of 0.1 mA
α 1 mA is sometimes simply referred to as α value). The larger the nonlinear resistance index, the greater the surge absorption capacity. or,
The reliability to DC load was evaluated. A DC load of 0.7 watts was applied for 500 hours in a high-temperature atmosphere of 80 ° C., and the change rate of the varistor rising voltage V 1 mA ΔV 1 mA / V 1 mA (DC load change rate) was measured. The smaller the rate of change of the varistor rise voltage V 1mA △ V 1mA / V 1mA , the more stable the electrical characteristics of the zinc oxide varistor, indicating higher reliability.

【0043】 さらに、サ−ジに対する信頼性を評価し
た。8× 20μsec, 2.0kAのパルスの10回印加に
よるバリスタ立ち上がり電圧V1mAの変化率△V1mA/V1mA
(サ−ジ変化率)を測定した。サ−ジ変化率の値が小さ
いほど、酸化亜鉛バリスタの電気特性が安定しており、
信頼性が高いことを示している。いずれも変化率△V1mA
/V1mAの絶対値が5%以下の場合に信頼性が高いことを
示している。表1に試料の組成を、表2に電気特性の評
価結果を示す。なお、電気特性の評価結果を示す数値
は、ロット内の最小値と最大値を示した。
Further, the reliability of the surge was evaluated. Variation rate of varistor rise voltage V 1mA by applying 8 × 20μsec, 2.0kA pulse 10 times △ V 1mA / V 1mA
(Surge change rate) was measured. The smaller the value of the surge rate, the more stable the electrical characteristics of the zinc oxide varistor,
This indicates that reliability is high. Rate of change △ V 1mA
When the absolute value of / V 1 mA is 5% or less, the reliability is high. Table 1 shows the composition of the sample, and Table 2 shows the evaluation results of the electrical characteristics. The numerical values indicating the evaluation results of the electrical characteristics indicate the minimum value and the maximum value in the lot.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】 表1および表2より、本実施例の酸化亜
鉛磁器組成物を用いた酸化亜鉛バリスタは、800℃と
いう極めて低い温度でも焼結することができ、750℃
焼成の試料(試料番号#001)を除いて非直線抵抗特性
がよく、長時間の直流負荷に対してもまたサ−ジに対し
ても、立ち上がり電圧V1mAの変化率(△V1mA/V1mA)の
絶対値が5%以下で、信頼性が優れていた。また、表2
に示されているように、ロット内の電気特性のバラツキ
も小さかった。表2には示されていないが、本実施例の
酸化亜鉛磁器を用いて酸化亜鉛バリスタを作成すると、
ロット間の電気特性のバラツキも、ロット内の電気特性
のバラツキと同様に小さかった。なお、焼成温度が12
00℃をこえると、焼成の際に複数個の成形体を重ねて
焼成しているので、焼結体同士が融着し(試料がくっつ
き)、電気特性の測定ができなかった(試料番号#00
8)。
According to Tables 1 and 2, the zinc oxide varistor using the zinc oxide porcelain composition of the present example can be sintered even at an extremely low temperature of 800 ° C., and 750 ° C.
Except for the fired sample (Sample No. # 001), it has good non-linear resistance characteristics, and the rate of change of the rising voltage V1mA (△ V1mA / V) for both long-time DC load and surge. The absolute value of 1 mA ) was 5% or less, and the reliability was excellent. Table 2
As shown in Table 2, the variation in the electrical characteristics within the lot was small. Although not shown in Table 2, when a zinc oxide varistor is prepared using the zinc oxide porcelain of the present embodiment,
The variation in the electrical characteristics between lots was also small, as was the variation in the electrical characteristics within the lot. The firing temperature is 12
When the temperature exceeds 00 ° C., a plurality of compacts are stacked and fired at the time of firing, so that the sintered bodies are fused together (the sample sticks), and the electrical characteristics cannot be measured (sample number #). 00
8).

【0047】(実施例 2)B2O3の粉末と、Cr2O3の粉末
(各粉末の粒径はそれぞれ、平均粒径が2〜3μm)をモ
ル比で 0.5:9.5,1:9,2:8,4:6,5:5,6:4,8:
2,9:1,9.5:0.5となるように混合し、大気雰囲気
下、370℃で5時間の熱処理を施した後、乳鉢で微粉砕
し、さらに450℃で5時間の熱処理を施した後、乳鉢
で微粉砕することによってB2O3とCr2O3の合成粉末B2O3
/Cr2O3(平均粒径約0.5〜1.5μm)を得た。また、Bi2O
3の粉末と、Sb2O3の粉末(各粉末の粒径はそれぞれ、平
均粒径が2〜3μm)をモル比で 6:4となるように混合
し、大気雰囲気下、500℃で5時間の熱処理を施した
後、安定化ジルコニアを玉石とするモノマロンポットの
ボ−ルミルで微粉砕することによってBi2O3とSb2O3の合
成粉末Bi2O3/Sb2O3(平均粒径約0.5〜1.5μm)を得
た。次に、表 3に示すようにB2O3/Cr2O3合成粉末の種
類と量を変えながら、ZnO、前記B2O3/Cr2O3合成粉末、
前記Bi2O3/Sb2O3合成粉末、Co3O4、MnO2、NiO、AlOOH
を、重量比で81.38:(0.05〜8):2.33:0.954:0.414:
0.383:0.0024となるように配合し、湿式法で18時間
混合粉砕し, スプレイドライアーによって酸化亜鉛混合
粉末を得た。得られた配合粉末を乾燥し、ディスク状に
加圧成形した。次に、得られた成形体を大気中、昇温速
度50℃/時間で昇温し、900℃で10時間保持した
後、降温速度50℃/時間で降温して焼結体を得た。焼
結体の試料サイズは厚さ1.2 mm,直径は14 mmであった。
また、得られた焼結体の一部に700℃で保持時間が1
時間の熱処理を施した。かくして得た焼結体を用いて酸
化亜鉛バリスタを作成し電気特性を評価した。表3に試
料の組成を、表4に電気特性を示す。#103、#104、#1
05、#106、#107、#108の試料で良電気特性を示す。
(Example 2) A powder of B 2 O 3 and a powder of Cr 2 O 3 (the average particle diameter of each powder is 2-3 μm, respectively) are 0.5: 9.5, 1: 9 in molar ratio. , 2: 8, 4: 6, 5: 5, 6: 4, 8:
After mixing at 2,9: 1,9.5: 0.5 and heat-treating at 370 ° C for 5 hours under air atmosphere, pulverize in a mortar and heat-treat at 450 ° C for 5 hours. , synthetic powder B 2 O 3 of B 2 O 3 and Cr 2 O 3 by milling in a mortar
/ Cr 2 O 3 (average particle size of about 0.5 to 1.5 μm) was obtained. Also, Bi 2 O
3 and Sb 2 O 3 powder (each powder has an average particle diameter of 2 to 3 μm) were mixed at a molar ratio of 6: 4, and mixed at 500 ° C. in an air atmosphere. after heat treatment time, volume of mono-malonic pots stabilized zirconia and cobbles - synthesis of Bi 2 O 3 and Sb 2 O 3 by milling in mill powder Bi 2 O 3 / Sb 2 O 3 ( An average particle size of about 0.5 to 1.5 μm) was obtained. Then, while changing the type and amount of B 2 O 3 / Cr 2 O 3 synthetic powder as shown in Table 3, ZnO, wherein the B 2 O 3 / Cr 2 O 3 synthetic powder,
Bi 2 O 3 / Sb 2 O 3 synthetic powder, Co 3 O 4 , MnO 2 , NiO, AlOOH
In weight ratio of 81.38: (0.05-8): 2.33: 0.954: 0.414:
0.383: 0.0024, and mixed and pulverized for 18 hours by a wet method, and a zinc oxide mixed powder was obtained by a spray dryer. The obtained compounded powder was dried and pressed into a disk. Next, the temperature of the obtained molded body was raised in the air at a temperature rising rate of 50 ° C./hour, maintained at 900 ° C. for 10 hours, and then lowered at a temperature lowering rate of 50 ° C./hour to obtain a sintered body. The sample size of the sintered body was 1.2 mm in thickness and 14 mm in diameter.
Further, a part of the obtained sintered body was held at 700 ° C. for a holding time of 1 hour.
Time heat treatment was applied. A zinc oxide varistor was prepared using the sintered body thus obtained, and the electrical characteristics were evaluated. Table 3 shows the composition of the sample, and Table 4 shows the electrical characteristics. # 103, # 104, # 1
The samples of Nos. 05, # 106, # 107 and # 108 show good electrical characteristics.

【0048】[0048]

【表3】 [Table 3]

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】(実施例 3)B2O3の粉末とCr2O3の粉末とS
b2O3の粉末をモル比で1:2:10になるように混合し,
これらの混合粉を大気雰囲気下で380℃で5時間の熱処
理を施した後、安定化ジルコニアを玉石とするモノマロ
ンポットのボ−ルミルで微粉砕することによってB2O3
Cr2O3とSb2O3よりなるB2O3/Cr2O3/Sb2O3合成粉末を得
た。
Example 3 B 2 O 3 powder, Cr 2 O 3 powder and S
b 2 O 3 powder is mixed in a molar ratio of 1: 2: 10,
These mixed powders were subjected to a heat treatment at 380 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then pulverized with a ball mill of a monomalon pot using stabilized zirconia to form B 2 O 3 .
A B 2 O 3 / Cr 2 O 3 / Sb 2 O 3 synthetic powder composed of Cr 2 O 3 and Sb 2 O 3 was obtained.

【0051】ZnO粉末と、前記B2O3/Cr2O3/Sb2O3粉末
と、Bi2O3粉末と、Co3O4粉末と、MnO2 粉末と、NiO粉末
と, 水酸化酢酸アルミニウム とを重量比で81.38:1.
5:4:0.954:0.414:0.383:0.0065となるように配合
し、湿式法で18時間混合粉砕した。 つづいて乾燥・造
粒し、成形・焼成し、実施例1と類似の方法で酸化亜鉛
バリスタを得た。 表5に試料の組成を、表6に電気特
性の評価結果を示す。
ZnO powder, the above-mentioned B 2 O 3 / Cr 2 O 3 / Sb 2 O 3 powder, Bi 2 O 3 powder, Co 3 O 4 powder, MnO 2 powder, NiO powder, and hydroxide 81.38: 1 by weight ratio with aluminum acetate.
5: 4: 0.954: 0.414: 0.383: 0.0065 were blended and mixed and pulverized by a wet method for 18 hours. Subsequently, the mixture was dried, granulated, molded and fired, and a zinc oxide varistor was obtained in the same manner as in Example 1. Table 5 shows the composition of the sample, and Table 6 shows the evaluation results of the electrical characteristics.

【0052】[0052]

【表5】 [Table 5]

【0053】[0053]

【表6】 [Table 6]

【0054】 表5および表6より、本実施例の酸化亜
鉛系磁器を用いた酸化亜鉛バリスタは、850℃で焼成さ
れた参考試料(試料番号♯201, 電圧が高くなり過ぎて
測定不可能であった。)を除いて非直線抵抗特性がよ
く、長時間の直流負荷に対してもまたサージに対して
も、立ち上がり電圧V1mA の変化率(△V 1mA / V1mA
の絶対値が5%以下で、信頼性が優れていた。
From Tables 5 and 6, it is found that the oxidized
Zinc oxide varistors using lead porcelain are fired at 850 ° C.
Reference sample (sample No. 201, voltage too high
It could not be measured. ) Except for non-linear resistance characteristics
Long-term DC load and surge
Also the rising voltage V1mA Change rate (△ V 1mA / V1mA )
Was not more than 5%, and the reliability was excellent.

【0055】(実施例 4)実施例1と同じ組成比で配合
し、湿式法で18時間混合粉砕し, スプレイドライアー
によって酸化亜鉛混合粉末を得た。 かくして得た酸化
亜鉛混合粉末を用いてアレスタを作成した。スプレイド
ライアーによって得られた酸化亜鉛混合粉末をRIP (Rub
ber Isostatic Press, ゴム等方圧プレス)法で柱状
に成形し、950℃にて10時間の焼成を行って柱状の酸化
亜鉛磁器を得た。得られた酸化亜鉛磁器のサイズは直径
32mmで高さ27mmであった。酸化亜鉛磁器の上下両面にア
ルミニウム金属を溶射して電極を形成し、側面にマイカ
-樹脂のコーティングを施してアレスタタイプの酸化亜
鉛バリスタを得た。V1mA はほぼ5.8 kVであった。 図
2は本発明の酸化亜鉛磁器組成物を用いて作成したアレ
スタタイプの酸化亜鉛バリスタ装置20の断面図であ
る。酸化亜鉛磁器21の上下両面にアルミニウム溶射に
よる素子電極22が形成されている。また、酸化亜鉛磁
器の側面にはマイカと樹脂の混合物よりなるマイカ-樹
脂膜の側面絶縁膜23が形成されており、酸化亜鉛磁器
と素子電極と側面絶縁膜とで酸化亜鉛バリスタ素子を形
成している。酸化亜鉛バリスタ素子の下部には、取り付
け用ネジ穴24をもった接地側端子25があり、上部に
はバネ26を介して線路側端子27があって、両端子お
よび酸化亜鉛バリスタ素子は樹脂管28にてモールドさ
れている。 表7にアレスタタイプの酸化亜鉛バリスタ
の電流−電圧特性を示す。
Example 4 The same composition ratio as in Example 1 was blended, mixed and pulverized by a wet method for 18 hours, and a zinc oxide mixed powder was obtained by a spray dryer. An arrester was prepared using the zinc oxide mixed powder thus obtained. The zinc oxide mixed powder obtained by the spray dryer is RIP (Rub
A columnar zinc oxide porcelain was obtained by molding into a columnar shape by a ber isostatic press (rubber isostatic press) method and firing at 950 ° C. for 10 hours. The size of the zinc oxide porcelain obtained is the diameter
It was 32 mm and 27 mm high. Electrodes are formed by spraying aluminum metal on the upper and lower surfaces of zinc oxide porcelain, and mica
-An arrester-type zinc oxide varistor was obtained by coating with a resin. V 1mA was approximately 5.8 kV. FIG. 2 is a cross-sectional view of an arrester-type zinc oxide varistor device 20 prepared using the zinc oxide porcelain composition of the present invention. Element electrodes 22 are formed on both upper and lower surfaces of the zinc oxide porcelain 21 by thermal spraying of aluminum. Further, a side surface insulating film 23 of a mica-resin film made of a mixture of mica and resin is formed on a side surface of the zinc oxide porcelain, and a zinc oxide varistor element is formed by the zinc oxide porcelain, the device electrode, and the side surface insulating film. ing. At the lower part of the zinc oxide varistor element, there is a ground terminal 25 having a mounting screw hole 24, and at the upper part there is a line side terminal 27 via a spring 26. Molded at 28. Table 7 shows the current-voltage characteristics of the arrester type zinc oxide varistor.

【0056】[0056]

【表7】 [Table 7]

【0057】 表7にみるように、本実施例の組成の酸
化亜鉛磁器を用いたアレスタタイプの酸化亜鉛バリスタ
装置において高電流域においても非直線抵抗特性が優れ
ていることがわかる。つぎに交流課電の加速寿命試験を
行って課電寿命を予測した。課電寿命はアレスタの最も
重要な評価項目の一つである。ここでは周囲温度130
℃で課電率95%の条件で試験を行った。その結果、1
mAの初期Ir は100時間以上の試験に対してほとん
ど変化せず、ギャップレスのアレスタとして使用した場
合、周囲温度70℃で課電率80%の条件のもとでは、
100年以上の寿命が保障されるという結果を得た。
As can be seen from Table 7, the arrester-type zinc oxide varistor device using the zinc oxide porcelain of the composition of the present example has excellent nonlinear resistance characteristics even in a high current region. Next, the accelerated life test of AC power application was performed to predict the power application life. The service life is one of the most important evaluation items of the arrester. Here the ambient temperature is 130
The test was performed under the condition of 95 ° C. and a charge rate of 95%. As a result, 1
The initial Ir of the mA hardly changed for the test of 100 hours or more, and when used as a gapless arrester, under the condition of an ambient temperature of 70 ° C. and a charge rate of 80%,
The result is that a lifetime of more than 100 years is guaranteed.

【0058】(実施例 5)B2O3の粉末とCr2O3の粉末とY
2O3の粉末をモル比で2:1:1になるように混合し, こ
れらの混合粉を大気雰囲気下で380℃で5時間の熱処理
を施して微粉砕した後、再び同条件で熱処理を施し、安
定化ジルコニアを玉石とするモノマロンポットのボ−ル
ミルで微粉砕することによってB2O3とCr2O3とY2O3より
なるB2O3/Cr2O3/Y2O3合成粉末を得た。次に、実施例
1と類似の方法で試料を作成した。
(Example 5) B 2 O 3 powder, Cr 2 O 3 powder and Y
2 O 3 powders were mixed in a molar ratio of 2: 1: 1, and these mixed powders were subjected to a heat treatment at 380 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to be finely pulverized, and then heat treated again under the same conditions. alms, ball mono malonic pots stabilized zirconia and cobble - consisting of B 2 O 3 and Cr 2 O 3 and Y 2 O 3 by milling in mill B 2 O 3 / Cr 2 O 3 / Y 2 O 3 synthetic powder was obtained. Next, a sample was prepared in the same manner as in Example 1.

【0059】 ZnO粉末と、前記B2O3/Cr2O3/Y2O3合成
粉末と、Bi2O3粉末と、Co3O4粉末と、MnO2 粉末と、NiO
粉末と, Sb2O4 粉末と, 硝酸アルミニウム とを重量比
で81.38:0.5:4:0.954:0.414:0.383:1.0:0.015と
なるように配合し、湿式法で18時間混合粉砕した。つづ
いて乾燥・造粒し、成形・焼成し、実施例1と類似の方
法で酸化亜鉛バリスタを得た。表8に試料の組成を、表
9に電気特性の評価結果を示す。
ZnO powder, the above-mentioned B 2 O 3 / Cr 2 O 3 / Y 2 O 3 synthetic powder, Bi 2 O 3 powder, Co 3 O 4 powder, MnO 2 powder, NiO
The powder, Sb 2 O 4 powder, and aluminum nitrate were blended in a weight ratio of 81.38: 0.5: 4: 0.954: 0.414: 0.383: 1.0: 0.015, and mixed and pulverized by a wet method for 18 hours. Subsequently, the mixture was dried, granulated, molded and fired, and a zinc oxide varistor was obtained in the same manner as in Example 1. Table 8 shows the composition of the sample, and Table 9 shows the evaluation results of the electrical characteristics.

【0060】[0060]

【表8】 [Table 8]

【0061】[0061]

【表9】 [Table 9]

【0062】 表8および表9より、本実施例の酸化亜
鉛系磁器を用いた酸化亜鉛バリスタは、800℃で焼成さ
れた比較試料(試料番号♯401は 立ち上がり 電圧が高
くなり過ぎて測定不可能であった。)を除いて非直線抵
抗特性がよく、長時間の直流負荷に対してもまたサージ
に対しても、立ち上がり電圧V1mAの変化率(△V1mA
V1mA )の絶対値が5%以下で、信頼性が優れていた。
As shown in Tables 8 and 9, the zinc oxide varistor using the zinc oxide-based porcelain of this example is a comparative sample fired at 800 ° C. (Sample No. # 401 has a too high rising voltage and cannot be measured. ), And the rate of change of the rising voltage V 1mA (△ V 1mA /
The absolute value of V 1mA ) was 5% or less, and the reliability was excellent.

【0063】[0063]

【発明の効果】 以上実施例をあげて説明したように、
本発明の酸化亜鉛磁器組成物は、不安定性の原因である
インタスティシャルZnの生成を抑制し、その代わりにド
ナーとしてアルミニウムが添加された安定性の優れたn
型酸化亜鉛を構成物質として形成される。その結果、本
酸化亜鉛磁器組成物を用いて作成したバリスタは、低電
流域から高電流域まで非直線抵抗特性などの電気特性が
優れ、またインタスティシャルZnの移動が抑制されて直
流および交流の電圧印加並びに熱に対し極めて安定性に
すぐれている。また本発明は、上記酸化亜鉛バリスタ用
酸化亜鉛磁器組成物を高い歩留りで製造する方法を提供
するものであり、工業的に少量の酸化ホウ素・酸化クロ
ム含有合成物を均一に焼結体内に分布させ良特性の材料
および素子をえている。その焼結体を製造する場合、焼
結過程の初期において発生する素子にとって有害な還元
性ガスなどを追放した後、濡れ性に優れたホウ素化合物
などが液相を形成して開気孔を少なくし、高酸素分圧の
酸素をもった閉気孔を形成した状態で収縮をともなって
焼結する。高酸素分圧の酸素が酸化亜鉛粒子内のインタ
スティシャルZnを少なくするものと考えられている。焼
成温度を低くしても、均一に焼結し、バリスタにとって
重要な粒径を均一に成長させることが可能である。又、
焼結温度を低くしても、高電流パルスにも十分耐えるこ
とができ、高性能をもちつづけることができる。
As described above with reference to the embodiments,
The zinc oxide porcelain composition of the present invention suppresses the generation of interstitial Zn, which is a cause of instability, and has an excellent stability in which aluminum is added as a donor instead.
It is formed using zinc oxide as a constituent material. As a result, varistors made using the present zinc oxide porcelain composition have excellent electrical characteristics such as non-linear resistance characteristics from a low current region to a high current region, and the movement of interstitial Zn is suppressed so that DC and AC Is extremely stable against voltage application and heat. The present invention also provides a method for producing the zinc oxide porcelain composition for a zinc oxide varistor at a high yield, and industrially distributes a small amount of a boron oxide / chromium oxide-containing composite uniformly in a sintered body. Materials and devices with good characteristics are obtained. When manufacturing the sintered body, after expelling reducing gas generated at the early stage of the sintering process, which is harmful to the device, a boron compound with excellent wettability forms a liquid phase to reduce open pores. Then, sintering is performed with shrinkage in a state where closed pores having high oxygen partial pressure oxygen are formed. It is believed that high oxygen partial pressure oxygen reduces interstitial Zn in zinc oxide particles. Even if the firing temperature is lowered, it is possible to uniformly sinter and grow the particle size important for the varistor uniformly. or,
Even if the sintering temperature is lowered, it can withstand a high current pulse sufficiently and keep high performance.

【0064】 また、本発明の酸化亜鉛磁器組成物は、
低温度で焼結できるので、焼結の際の電力消費を少なく
することが可能となり、同時に焼結に用いる電気炉の炉
材や容器の消耗を少なくすることができ、省エネルギ−
や省資源に大きく寄与することができる。さらにまた、
本発明の酸化亜鉛磁器組成物には、銀の融解温度よりも
低い温度でも焼結するものがあり、これらの磁器内部に
焼成の際に同時に銀電極を形成することが可能となっ
た。その結果、銀の内部電極をもった、高性能の積層型
の酸化亜鉛バリスタを製造できるようになった。なお、
実施例では、800−1200℃の焼成のデ−タを示し
たが、添加物の種類や量を調整することにより、750
℃まで焼成温度を下げても、良特性のバリスタが得られ
ることが、あきらかとなった。なお、従来のアレスタに
おいては、交流課電に耐えるためにはインタスティシャ
ルZnの悪影響を弱めるため焼成のあとで500℃〜600℃の
熱処理を必要としたが、実施例では、熱処理が必ずしも
必要ではないことをしめしている。
Further, the zinc oxide porcelain composition of the present invention
Since sintering can be performed at a low temperature, power consumption during sintering can be reduced, and at the same time, the consumption of furnace materials and containers of an electric furnace used for sintering can be reduced.
And greatly contribute to resource saving. Furthermore,
Some of the zinc oxide porcelain compositions of the present invention sinter even at a temperature lower than the melting temperature of silver, and it has become possible to form silver electrodes inside these porcelains simultaneously with firing. As a result, a high-performance laminated zinc oxide varistor having a silver internal electrode can be manufactured. In addition,
In the embodiment, the data of sintering at 800 to 1200 ° C. is shown.
It became clear that a varistor with good characteristics could be obtained even when the firing temperature was lowered to ℃. In the conventional arrester, a heat treatment at 500 ° C. to 600 ° C. was required after baking to reduce the adverse effect of interstitial Zn in order to withstand the AC voltage application. Not that it is.

【0065】 なお主として粒成長の調整や信頼性向上
などのため添加物として、さらに、酸化ゲルマニウム
(GeO2)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ニオブ(Nb2
O5)、酸化鉛(PbO)、酸化けい素(SiO2)、酸化錫(S
nO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化チタン(TiO2)、
酸化タングステン(WO3)、および希土類酸化物あるい
はこれらを含有する合成物などが加えられることがあ
る。
As additives mainly for adjusting grain growth and improving reliability, germanium oxide (GeO 2 ), magnesium oxide (MgO), and niobium oxide (Nb 2
O 5 ), lead oxide (PbO), silicon oxide (SiO 2 ), tin oxide (S
nO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ),
Tungsten oxide (WO 3 ) and rare earth oxides or composites containing these may be added.

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

【図1】本発明の実施例1の酸化亜鉛磁器組成物を用い
て作成したディスクタイプの酸化亜鉛バリスタの概略斜
視図。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a disk-type zinc oxide varistor made using the zinc oxide porcelain composition of Example 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施例4の酸化亜鉛磁器組成物を用い
て作成したアレスタタイプの酸化亜鉛バリスタ装置の概
略断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an arrester-type zinc oxide varistor device prepared using the zinc oxide porcelain composition of Example 4 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ディスクタイプの酸化亜鉛バリスタ 11 酸化亜鉛焼結体 12 電極 13 リ−ド線 20 酸化亜鉛バリスタ装置 21 酸化亜鉛磁器 22 素子電極 23 側面絶縁膜 24 取り付け用ネジ穴 25 接地側端子 26 バネ 27 線路側端子 28 樹脂管 REFERENCE SIGNS LIST 10 disk type zinc oxide varistor 11 zinc oxide sintered body 12 electrode 13 lead wire 20 zinc oxide varistor device 21 zinc oxide porcelain 22 element electrode 23 side insulating film 24 mounting screw hole 25 ground terminal 26 spring 27 line side Terminal 28 Resin tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 35/00 Q (72)発明者 宮本 大樹 大阪府和泉市あゆみ野2丁目7番1号 大 阪府立産業技術総合研究所内 Fターム(参考) 4G030 AA11 AA22 AA25 AA27 AA28 AA29 AA32 AA35 AA36 AA42 AA43 BA04 GA09 GA27 5E032 AB10 BA21 BA23 BB11 CA12 CC05 CC06 5E034 CA10 CB01 CC02 CC05 CC06 DA03 DA07 DB05 DC02 DC09 DE01 DE05 DE06 DE08 DE12 EA08 EB02 EB04 5G013 AA01 AA02 BA02 DA12 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C04B 35/00 Q (72) Inventor Daiki Miyamoto 2-7-1, Ayumino, Izumi City, Osaka Prefecture Osaka Prefecture Sangyo 4G030 AA11 AA22 AA25 AA27 AA28 AA29 AA32 AA35 AA36 AA42 AA43 BA04 GA09 GA27 5E032 AB10 BA21 BA23 BB11 CA12 CC05 CC06 5E034 CA10 CB01 CC02 CC05 CC06 DA03 DA07 DB05 DE02 DE09 DE08 EB04 5G013 AA01 AA02 BA02 DA12

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸化亜鉛に、少なくとも酸化ビスマスと酸
化アンチモンと鉄族酸化物とアルミニウム化合物を添加
し、さらに酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物を酸化亜
鉛(ZnO)81.38重量部(1モル)に対して0.1〜5.0重量部
を添加して混合し, 成形し、焼成してなる酸化亜鉛磁
器組成物。
(1) To a zinc oxide, at least bismuth oxide, antimony oxide, an iron group oxide and an aluminum compound are added, and further a boron oxide / chromium oxide-containing compound is added to zinc oxide (ZnO) 81.38 parts by weight (1 mol). A zinc oxide porcelain composition obtained by adding 0.1 to 5.0 parts by weight, mixing, molding and firing.
【請求項2】酸化亜鉛(ZnO)81.38重量部(1モル)に、
酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物0.1〜5.0重量部と、
酸化ビスマス(Bi2O3)1.0〜10.0重量部と、酸化アンチ
モン(Sb2O3, Sb2O4, 又はSb2O5)0.2〜5.0重量部と、
少なくとも酸化コバルト(CoO, 又はCo2O3、又はCo
3O4)と酸化マンガン(MnO, 又はMnO2, 又はMn2O3、又
はMn3O4)と酸化ニッケル(NiO)より選ばれた二種また
は三種の鉄族酸化物0.2〜5.0重量部と、酸化アルミニウ
ム(Al2O3)に換算して0.0001〜0.05重量部を含有する
アルミニウム化合物とを添加して混合し, 成形し、焼
成してなる酸化亜鉛磁器組成物。
2. A method according to claim 1, wherein 81.38 parts by weight (1 mol) of zinc oxide (ZnO)
0.1 to 5.0 parts by weight of a compound containing boron oxide and chromium oxide,
Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) 1.0 to 10.0 parts by weight, and antimony oxide (Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , or Sb 2 O 5 ) 0.2 to 5.0 parts by weight,
At least cobalt oxide (CoO, or Co 2 O 3 , or Co
3 O 4 ), manganese oxide (MnO, or MnO 2 , or Mn 2 O 3 , or Mn 3 O 4 ), and 0.2 to 5.0 parts by weight of two or three iron group oxides selected from nickel oxide (NiO) And an aluminum compound containing 0.0001 to 0.05 parts by weight in terms of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), mixed, molded and fired.
【請求項3】少なくとも酸化コバルト(CoO, 又はCo
2O3、又はCo3O4)と,酸化マンガン(MnO, 又はMnO2,
又はMn2O3、又はMn3O4)と酸化ニッケル(NiO)より選
ばれた二種または三種の鉄族酸化物が、さらにそのうち
の少なくとも一種は三価または四価の原子価をもった鉄
族酸化物であることを特徴とする請求項2記載の酸化亜
鉛磁器組成物。
3. At least cobalt oxide (CoO or Co
2 O 3 or Co 3 O 4 ) and manganese oxide (MnO, or MnO 2 ,
Or Mn 2 O 3 , or Mn 3 O 4 ) and two or three iron group oxides selected from nickel oxide (NiO), at least one of which has a trivalent or tetravalent valence The zinc oxide porcelain composition according to claim 2, which is an iron group oxide.
【請求項4】酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が,
酸化ホウ素(B2O3)に酸化クロム(Cr2O3)を加えた混
合物に熱処理を施して得た酸化ホウ素・酸化クロム含有
合成物であることを特徴とする請求項2記載の酸化亜鉛
磁器組成物。
4. The composition containing boron oxide and chromium oxide,
Zinc oxide according to claim 2, characterized in that the chromium oxide (Cr 2 O 3) mixed boron oxide-chromium oxide-containing compounds obtained by applying a heat treatment product was added to boron oxide (B 2 O 3) Porcelain composition.
【請求項5】酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が,
主としてホウ酸クロム(BCrO3)であることを特徴とす
る請求項2記載の酸化亜鉛磁器組成物。
5. The composition containing boron oxide and chromium oxide,
3. The zinc oxide porcelain composition according to claim 2, wherein the composition is mainly chromium borate (BCrO 3 ).
【請求項6】酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が,
酸化ホウ素(B2O3)に酸化クロム(Cr2O3)のほかにさ
らに希土類酸化物(R2O3, ここに R = 希土類元素)を
加えた混合物に熱処理を施して得た酸化ホウ素・酸化ク
ロム・希土類酸化物含有合成物であることを特徴とする
請求項2記載の酸化亜鉛磁器組成物。
6. The composition containing boron oxide and chromium oxide,
Boron oxide obtained by subjecting a mixture of boron oxide (B 2 O 3 ) to chromium oxide (Cr 2 O 3 ) to which a rare earth oxide (R 2 O 3 , where R = rare earth element) is subjected to a heat treatment 3. The zinc oxide porcelain composition according to claim 2, which is a composite containing chromium oxide and rare earth oxide.
【請求項7】酸化ホウ素・酸化クロム・希土類酸化物含
有合成物が、主としてホウ素クロム酸希土類 [RCr(BO3)
2]であることを特徴とする請求項6記載の酸化亜鉛磁器
組成物。
7. The composition containing boron oxide, chromium oxide, and rare earth oxide is mainly composed of boron chromate rare earth [RCr (BO 3 )].
2 ]. The zinc oxide porcelain composition according to claim 6, wherein
【請求項8】酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が,
酸化ホウ素(B2O3)に酸化クロム(Cr2O3)のほかにさ
らに酸化アンチモン(Sb2O3)を加えた混合物に熱処理
を施して得た酸化ホウ素・酸化クロム・酸化アンチモン
含有合成物であることを特徴とする請求項2記載の酸化
亜鉛磁器組成物。
8. The composition containing boron oxide and chromium oxide,
Synthesis containing boron oxide, chromium oxide, and antimony oxide obtained by subjecting a mixture of boron oxide (B 2 O 3 ) to chromium oxide (Cr 2 O 3 ) plus antimony oxide (Sb 2 O 3 ) to heat treatment The zinc oxide porcelain composition according to claim 2, which is a material.
【請求項9】酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化クロム含有
合成物と、少なくとも酸化コバルトと酸化マンガンと酸
化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化物
と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、アルミニウム
化合物とを添加・混合し, 成形し、焼成し、冷却後、
ふたたび500℃〜800℃の熱処理をほどこして得た酸化亜
鉛磁器組成物。
9. A zinc oxide, a composition containing boron oxide and chromium oxide, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, bismuth oxide, and antimony oxide. , Aluminum compound added and mixed, molded, fired, cooled and then
A zinc oxide porcelain composition obtained by performing a heat treatment again at 500 ° C to 800 ° C.
【請求項10】酸化亜鉛磁器組成物がそのn型半導体酸
化亜鉛粒子の電気伝導をもたらす酸化亜鉛へのドナーが
主としてアルミニウムよりなる酸化亜鉛磁器組成物。
10. A zinc oxide porcelain composition wherein the zinc oxide porcelain composition provides the electrical conductivity of the n-type semiconductor zinc oxide particles and the donor to the zinc oxide is mainly aluminum.
【請求項11】酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、少な
くとも酸化コバルトと酸化マンガンと酸化ニッケルより
選ばれた二種または三種の鉄族酸化物と、酸化マグネシ
ウムと、微量のアルミニウム化合物とを添加して混合
し, 成形し、焼成してなる酸化亜鉛磁器組成物。
11. A zinc oxide comprising a boron oxide / chromium oxide-containing composite, bismuth oxide, antimony oxide, and at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide. A zinc oxide porcelain composition obtained by adding, mixing, shaping, and firing magnesium oxide and a trace amount of an aluminum compound.
【請求項12】酸化ホウ素と酸化クロムとの混合物に熱
処理を施して得る酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物を
作成する工程と、酸化亜鉛(81.38重量部)に少なくと
も酸化コバルトと酸化マンガンと酸化ニッケルより選ば
れた二種または三種の鉄族酸化物(0.2〜5.0重量部)と
前記酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物(0.1〜5.0重量
部)と酸化ビスマス(1.0〜10.0重量部)と酸化アンチ
モン(0.2〜5.0重量部)とアルミニウム化合物(酸化ア
ルミニウムAl2O3に換算して0.0001〜0.05重量部)とを
添加し混合して酸化亜鉛混合粉体を作成する工程と,
前記酸化亜鉛混合粉体を成形して成形体を作成する工程
と,前記成形体を800〜1100℃にて焼成する工程を含有す
る酸化亜鉛磁器組成物の製造方法。
12. A process for preparing a boron oxide / chromium oxide-containing composite obtained by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to a heat treatment, and adding at least cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide to zinc oxide (81.38 parts by weight). Two or three iron group oxides selected from the group consisting of 0.2 to 5.0 parts by weight, the above-mentioned compound containing boron oxide and chromium oxide (0.1 to 5.0 parts by weight), bismuth oxide (1.0 to 10.0 parts by weight), and antimony oxide (0.2 to 5.0 parts by weight) and an aluminum compound (0.0001 to 0.05 parts by weight in terms of aluminum oxide Al 2 O 3 ) are added and mixed to form a zinc oxide mixed powder,
A method for producing a zinc oxide porcelain composition, comprising: a step of forming a compact by molding the zinc oxide mixed powder; and a step of firing the compact at 800 to 1100 ° C.
【請求項13】酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物を作
成する工程が, 酸化ホウ素に酸化クロムの他にさらに
希土類酸化物を加えた混合物に熱処理を施して得る酸化
ホウ素・酸化クロム・希土類酸化物含有合成物を作成す
る工程であることを特徴とする請求項10記載の酸化亜
鉛磁器組成物の製造方法。
13. A process for producing a boron oxide / chromium oxide-containing composite, comprising the step of subjecting a mixture obtained by adding a rare earth oxide to boron oxide to chromium oxide to a heat treatment. The method for producing a zinc oxide porcelain composition according to claim 10, wherein the step is a step of preparing a containing composition.
【請求項14】酸化ホウ素と酸化クロムの混合物に熱処
理を施して得る酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物を作
成する工程が、酸化ホウ素に酸化クロムを加えた混合物
に300℃〜450℃の熱処理を施して得る酸化ホウ素・酸化
クロム含有合成物を作成する工程であることを特徴とす
る請求項10記載の酸化亜鉛磁器組成物の製造方法。
14. A process for preparing a boron oxide / chromium oxide-containing composition obtained by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to a heat treatment, wherein the mixture of boron oxide and chromium oxide is subjected to a heat treatment at 300 ° C. to 450 ° C. The method for producing a zinc oxide porcelain composition according to claim 10, wherein the step is a step of producing a boron oxide / chromium oxide-containing composite that can be applied.
【請求項15】酸化ホウ素と酸化クロムとの混合物に熱
処理を施して得る酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物を
作成する工程と、酸化亜鉛(81.38重量部)に少なくと
も酸化コバルトと酸化マンガンと酸化ニッケルより選ば
れた二種または三種の鉄族酸化物(0.2〜5.0重量部)と
前記酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物(0.1〜5.0重量
部)と酸化ビスマス(1.0〜10.0重量部)と酸化アンチ
モン(0.2〜5.0重量部)とアルミニウム化合物(酸化ア
ルミニウムAl2O3に換算して0.0001〜0.05重量部)とを
添加して混合して酸化亜鉛混合粉体を作成する工程と,
前記酸化亜鉛混合粉体を成形して成形体を作成する工
程と, 前記成形体を800〜1100℃に焼成して焼結体を得
る工程と、冷却後、ふたたび前記焼結体に500℃〜800℃
の熱処理をほどこす工程とを含有する酸化亜鉛磁器組成
物の製造方法。
15. A process for preparing a boron oxide / chromium oxide-containing composite obtained by subjecting a mixture of boron oxide and chromium oxide to heat treatment, and adding at least cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide to zinc oxide (81.38 parts by weight). Two or three iron group oxides selected from the group consisting of 0.2 to 5.0 parts by weight, the above-mentioned compound containing boron oxide and chromium oxide (0.1 to 5.0 parts by weight), bismuth oxide (1.0 to 10.0 parts by weight), and antimony oxide (0.2 to 5.0 parts by weight) and an aluminum compound (0.0001 to 0.05 parts by weight in terms of aluminum oxide Al 2 O 3 ) are added and mixed to form a zinc oxide mixed powder,
A step of molding the zinc oxide mixed powder to form a molded body, a step of firing the molded body to 800 to 1100 ° C. to obtain a sintered body, and after cooling, the sintered body is again cooled to 500 ° C. 800 ℃
And subjecting the composition to a heat treatment.
【請求項16】酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物と、少なくとも酸化コバルトと酸化マンガンと
酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化物
と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、アルミニウム
化合物とを添加して混合し, 成形し、焼成して得た酸
化亜鉛磁器組成物に電極を形成してなる酸化亜鉛バリス
タ。
16. A zinc oxide, a composition containing boron oxide and chromium oxide, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, bismuth oxide, and antimony oxide. A zinc oxide varistor obtained by adding an aluminum compound, mixing, molding and firing to form an electrode on the zinc oxide porcelain composition.
【請求項17】酸化ホウ素・酸化クロム含有合成物が,
酸化ホウ素に酸化クロムの他にさらに希土類酸化物を
加えた混合物に熱処理を施して得た酸化ホウ素・酸化ク
ロム・希土類酸化物含有合成物であることを特徴とする
請求項14記載の酸化亜鉛バリスタ。
17. The composition containing boron oxide and chromium oxide,
The zinc oxide varistor according to claim 14, wherein the zinc oxide varistor is a composite containing boron oxide, chromium oxide, and rare earth oxide obtained by subjecting a mixture obtained by adding a rare earth oxide to boron oxide to chromium oxide. .
【請求項18】酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物と、少なくとも酸化コバルトと酸化マンガンと
酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化物
と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、アルミニウム
化合物とを添加・混合し, 成形し、焼成し、冷却後、
ふたたび500℃〜800℃の熱処理をほどこして得た酸化亜
鉛磁器組成物に電極を形成してなる酸化亜鉛バリスタ。
18. A method according to claim 18, wherein the zinc oxide comprises a compound containing boron oxide and chromium oxide, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, bismuth oxide, and antimony oxide. , Aluminum compound added and mixed, molded, fired, cooled and then
A zinc oxide varistor in which an electrode is formed on a zinc oxide porcelain composition obtained by performing a heat treatment again at 500 ° C to 800 ° C.
【請求項19】酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物と、少なくとも酸化コバルトと酸化マンガンと
酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化物
と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、アルミニウム
化合物とを添加して混合し, 得られた酸化亜鉛混合物
を成形し、得られた成形体と金属電極材料とを交互に積
層し、焼成して得た積層型酸化亜鉛バリスタ。
19. A zinc oxide comprising a compound containing boron oxide and chromium oxide, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, bismuth oxide and antimony oxide. , An aluminum compound is added and mixed, the obtained zinc oxide mixture is molded, the obtained molded body and the metal electrode material are alternately laminated and fired to obtain a laminated zinc oxide varistor.
【請求項20】酸化亜鉛に、酸化ホウ素・酸化クロム含
有合成物と、少なくとも酸化コバルトと酸化マンガンと
酸化ニッケルより選ばれた二種または三種の鉄族酸化物
と、酸化ビスマスと、酸化アンチモンと、アルミニウム
化合物とを添加して混合し, 成形し、焼成して酸化亜
鉛磁器組成物を得、前記酸化亜鉛磁器組成物の側面を絶
縁被膜にて覆い、さらに酸化亜鉛磁器組成物の二面に電
極を形成して単体の酸化亜鉛バリスタを得、前記単体の
酸化亜鉛バリスタまたは複数個を絶縁容器に封入して得
た酸化亜鉛バリスタ装置。
20. Zinc oxide, a compound containing boron oxide and chromium oxide, at least two or three iron group oxides selected from cobalt oxide, manganese oxide and nickel oxide, bismuth oxide, and antimony oxide. , An aluminum compound, and the mixture was mixed, molded, and fired to obtain a zinc oxide porcelain composition, and the side surfaces of the zinc oxide porcelain composition were covered with an insulating film, and further coated on two sides of the zinc oxide porcelain composition. A zinc oxide varistor device obtained by forming electrodes and obtaining a single zinc oxide varistor and enclosing the single zinc oxide varistor or a plurality thereof in an insulating container.
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CN114524670A (en) * 2022-03-15 2022-05-24 福建省乔光电子科技有限公司 Ceramic resistor formula and processing technology and equipment

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