JP2500359B2 - 導電性樹脂被覆粒子を用いたバリスタ - Google Patents
導電性樹脂被覆粒子を用いたバリスタInfo
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- JP2500359B2 JP2500359B2 JP5173624A JP17362493A JP2500359B2 JP 2500359 B2 JP2500359 B2 JP 2500359B2 JP 5173624 A JP5173624 A JP 5173624A JP 17362493 A JP17362493 A JP 17362493A JP 2500359 B2 JP2500359 B2 JP 2500359B2
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- varistor
- conductive resin
- particles
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- coated particles
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Description
【産業上の利用分野】この発明は電子機器の異常電圧か
らの保護や電圧安定化のために使われる電子部品である
バリスタに関するものである。さらに詳しくは、この発
明は非線形の電流−電圧特性を示すバリスタで、製造お
よびバリスタ特性の制御が容易であり、かつ高性能化が
可能な新しいタイプのバリスタに関するものである。
らの保護や電圧安定化のために使われる電子部品である
バリスタに関するものである。さらに詳しくは、この発
明は非線形の電流−電圧特性を示すバリスタで、製造お
よびバリスタ特性の制御が容易であり、かつ高性能化が
可能な新しいタイプのバリスタに関するものである。
【従来の技術とその課題】従来よりバリスタとしてはＳ
ｉのｐｎ接合（非対称）のダイオードとセラミックス半
導体であるＳｉＣ、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ3 などのセラミ
ックスバリスタが知られているが、サージ吸収用等に広
く使用されているのはセラミックスバリスタである。こ
のセラミックスバリスタは、ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＢａＴｉ
Ｏ3 などの半導体の粒界にポテンシャル障壁を生成する
添加物を加えて焼成して作製されており、サージ吸収量
が大きいことやバリスタ電圧の可変幅を大きくとれるな
どの利点がある。しかしながら、このセラミックバリス
タは、Ｂｉ2 Ｏ3 などの第２成分添加により粒界にショ
ットキー障壁を持つ偏析層を生成させることによってバ
リスタ特性を得ているが、実際にはこの偏析層の制御が
困難であり、必要に応じたバリスタ特性を再現性よく得
ることが難しく、第２成分の混合形態や焼成条件の微妙
な違いにバリスタ特性は大きく影響を受けるという欠点
が避けられなかった。またマトリックスが酸化物半導体
であるため、バリスタ特性におけるバルク領域の抵抗が
大きくなり、高性能のバリスタ特性が得られないという
問題もある。 そこでこの発明は、以上の通りの従来の
バリスタ技術の欠点を克服し、製造およびバリスタ特性
の制御が容易であり、かつ高性能化が可能な新しいタイ
プのバリスタを提供することを目的としている。
ｉのｐｎ接合（非対称）のダイオードとセラミックス半
導体であるＳｉＣ、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ3 などのセラミ
ックスバリスタが知られているが、サージ吸収用等に広
く使用されているのはセラミックスバリスタである。こ
のセラミックスバリスタは、ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＢａＴｉ
Ｏ3 などの半導体の粒界にポテンシャル障壁を生成する
添加物を加えて焼成して作製されており、サージ吸収量
が大きいことやバリスタ電圧の可変幅を大きくとれるな
どの利点がある。しかしながら、このセラミックバリス
タは、Ｂｉ2 Ｏ3 などの第２成分添加により粒界にショ
ットキー障壁を持つ偏析層を生成させることによってバ
リスタ特性を得ているが、実際にはこの偏析層の制御が
困難であり、必要に応じたバリスタ特性を再現性よく得
ることが難しく、第２成分の混合形態や焼成条件の微妙
な違いにバリスタ特性は大きく影響を受けるという欠点
が避けられなかった。またマトリックスが酸化物半導体
であるため、バリスタ特性におけるバルク領域の抵抗が
大きくなり、高性能のバリスタ特性が得られないという
問題もある。 そこでこの発明は、以上の通りの従来の
バリスタ技術の欠点を克服し、製造およびバリスタ特性
の制御が容易であり、かつ高性能化が可能な新しいタイ
プのバリスタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、導電性粒子または半導体粒子の
表面を導電性樹脂で被覆して得られた被覆粒子集合体
で、被覆導電性樹脂と粒子間のショットキー接合をも
ち、非線形の電流−電圧特性を示すバリスタを提供す
る。すなわちこの発明は、バルクを形成する部分を導体
あるいは半導体からなる粒子の集合とし、粒界のショッ
トキー障壁を持つ偏析層に相当する部分を導電性樹脂と
してバリスタを構成している。このことは、近年、ポリ
チオフェン（１９８６年）やポリピロール（１９９１
年）等の導電性樹脂の可溶化技術が開発され、粒子への
被覆が容易となったことを踏まえている。これらの可溶
性導電性樹脂を用いることにより、導体あるいは半導体
からなる粒子表面を導電性樹脂で被覆し、これらの導電
性樹脂被覆粒子の集合体からこの発明のバリスタを構成
する。
を解決するものとして、導電性粒子または半導体粒子の
表面を導電性樹脂で被覆して得られた被覆粒子集合体
で、被覆導電性樹脂と粒子間のショットキー接合をも
ち、非線形の電流−電圧特性を示すバリスタを提供す
る。すなわちこの発明は、バルクを形成する部分を導体
あるいは半導体からなる粒子の集合とし、粒界のショッ
トキー障壁を持つ偏析層に相当する部分を導電性樹脂と
してバリスタを構成している。このことは、近年、ポリ
チオフェン（１９８６年）やポリピロール（１９９１
年）等の導電性樹脂の可溶化技術が開発され、粒子への
被覆が容易となったことを踏まえている。これらの可溶
性導電性樹脂を用いることにより、導体あるいは半導体
からなる粒子表面を導電性樹脂で被覆し、これらの導電
性樹脂被覆粒子の集合体からこの発明のバリスタを構成
する。
【作用】この発明の構成により、バルクに相当する材
料、結晶粒に相当する粒子サイズ、粒界偏析層に相当す
る被覆層の材料と厚さを容易に選択あるいは制御でき、
その結果、バリスタ特性を容易に制御することができ
る。また粒子を金属粒子とすればバルク抵抗を極めて小
さくできるので、高性能のバリスタ特性の実現が可能と
なる。さらには粒子被覆材料を導電性樹脂としているの
で、導電性樹脂にドープするドーパント量によりショッ
トキー障壁の大きさを変えることができ、バリスタ電圧
の制御も容易となる。また、粒子への被覆、被覆膜圧制
御、被覆粒子間の接着が容易となる。ニーズに適合させ
たバリスタ作成が容易となり、高価な材料や特殊な材料
を使用しないので廉価となる。導電性もしくは半導体の
粒子としては、バリスタ特性とその用途等との観点か
ら、金属、セラミックおよび高分子等の各種の粒子を選
択して用いることができる。また、導電性樹脂として
は、各種溶媒への可溶性のものを適宜に使用することが
でき、粒子への被覆は、たとえば後述の樹脂溶液のスプ
レー等によって適宜に可能となる。
料、結晶粒に相当する粒子サイズ、粒界偏析層に相当す
る被覆層の材料と厚さを容易に選択あるいは制御でき、
その結果、バリスタ特性を容易に制御することができ
る。また粒子を金属粒子とすればバルク抵抗を極めて小
さくできるので、高性能のバリスタ特性の実現が可能と
なる。さらには粒子被覆材料を導電性樹脂としているの
で、導電性樹脂にドープするドーパント量によりショッ
トキー障壁の大きさを変えることができ、バリスタ電圧
の制御も容易となる。また、粒子への被覆、被覆膜圧制
御、被覆粒子間の接着が容易となる。ニーズに適合させ
たバリスタ作成が容易となり、高価な材料や特殊な材料
を使用しないので廉価となる。導電性もしくは半導体の
粒子としては、バリスタ特性とその用途等との観点か
ら、金属、セラミックおよび高分子等の各種の粒子を選
択して用いることができる。また、導電性樹脂として
は、各種溶媒への可溶性のものを適宜に使用することが
でき、粒子への被覆は、たとえば後述の樹脂溶液のスプ
レー等によって適宜に可能となる。
【実施例】参考例 可溶解タイプの導電性樹脂ポリピロールを有機溶剤Ｎ−
メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）液中に溶解させたの
ち、ドーパントを添加し、被覆用導電性樹脂溶液とし
た。ドーパントとして塩酸を用いた。直径０．５ｍｍの
純金製リード線の先端部を前述の被覆用導電性樹脂液中
に浸漬し、同溶液を薄く塗布し充分に乾燥させた後、ホ
ットプレートで温度１００℃、１時間のベーキングを施
し、図１に示す測定方法で棒状試料による電流−電圧特
性を測定した。すなわち、導電性樹脂被覆膜（１）を被
覆した０．５ｍｍ丸の金リード線（２）からなる棒状試
料を図１に示すように９０°に交差させて重ね合わせ
た。各リード線（２）に精密定電圧電流発生装置（３）
からの電流を流してエレクトロメーター（４）で測定し
た。図２は、棒状試料でのドーパント濃度の違いによる
電流特性の変化を示したものである。金属・導電性樹脂
・金属の層構造がバリスタ特性を示すことが確認され
た。実施例 そこで、上記の結果を踏まえ、金属・導電性樹脂・金属
の層構造を多層化するための方法として金属粒子を用い
ることとした。金属粒子として直径４００μｍの純金粒
子を用い、ドーパント量は３％とした。金属粒子表面に
導電性樹脂を被覆するため、図３に示す方法を採用し
た。すなわち、金属板（５）にセラミック圧電トランス
デューサー（６）を重ね、これらを電力増幅器（７）お
よびサイン波発生器（８）に接続し、その上に表面に金
蒸着膜（１０）を形成してアースした石英製時計皿
（９）を載置し、その上の４００μｍの球状金粒子（１
１）に窒素ガス（１３）で導電性樹脂溶液（１２）を搬
送してスプレーノズル（１４）から吹きつけて導電性樹
脂溶液（１２）を被覆した。図４は作成した導電性樹脂
被覆粒子を用いたバリスタ素子の模式図を例示したもの
である。導電性樹脂被覆膜（１５）を被覆した４００μ
ｍの純金粒子（１１）を石英製ガラス管（１６）に入
れ、金リード線（１７）を接続して絶縁ペースト（１
８）で封入してバリスタ素子とした。図５は、図１に記
した測定回路を用いて測定した導電性樹脂被覆型バリス
タの電流−電圧特性を示したものである。同図からバリ
スタ特性が適切に制御された非線形の電流−電圧特性を
示すバリスタが得られたことが確認された。
メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）液中に溶解させたの
ち、ドーパントを添加し、被覆用導電性樹脂溶液とし
た。ドーパントとして塩酸を用いた。直径０．５ｍｍの
純金製リード線の先端部を前述の被覆用導電性樹脂液中
に浸漬し、同溶液を薄く塗布し充分に乾燥させた後、ホ
ットプレートで温度１００℃、１時間のベーキングを施
し、図１に示す測定方法で棒状試料による電流−電圧特
性を測定した。すなわち、導電性樹脂被覆膜（１）を被
覆した０．５ｍｍ丸の金リード線（２）からなる棒状試
料を図１に示すように９０°に交差させて重ね合わせ
た。各リード線（２）に精密定電圧電流発生装置（３）
からの電流を流してエレクトロメーター（４）で測定し
た。図２は、棒状試料でのドーパント濃度の違いによる
電流特性の変化を示したものである。金属・導電性樹脂
・金属の層構造がバリスタ特性を示すことが確認され
た。実施例 そこで、上記の結果を踏まえ、金属・導電性樹脂・金属
の層構造を多層化するための方法として金属粒子を用い
ることとした。金属粒子として直径４００μｍの純金粒
子を用い、ドーパント量は３％とした。金属粒子表面に
導電性樹脂を被覆するため、図３に示す方法を採用し
た。すなわち、金属板（５）にセラミック圧電トランス
デューサー（６）を重ね、これらを電力増幅器（７）お
よびサイン波発生器（８）に接続し、その上に表面に金
蒸着膜（１０）を形成してアースした石英製時計皿
（９）を載置し、その上の４００μｍの球状金粒子（１
１）に窒素ガス（１３）で導電性樹脂溶液（１２）を搬
送してスプレーノズル（１４）から吹きつけて導電性樹
脂溶液（１２）を被覆した。図４は作成した導電性樹脂
被覆粒子を用いたバリスタ素子の模式図を例示したもの
である。導電性樹脂被覆膜（１５）を被覆した４００μ
ｍの純金粒子（１１）を石英製ガラス管（１６）に入
れ、金リード線（１７）を接続して絶縁ペースト（１
８）で封入してバリスタ素子とした。図５は、図１に記
した測定回路を用いて測定した導電性樹脂被覆型バリス
タの電流−電圧特性を示したものである。同図からバリ
スタ特性が適切に制御された非線形の電流−電圧特性を
示すバリスタが得られたことが確認された。
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明の導
電性樹脂被覆型バリスタは、バルクを形成する部分を導
体あるいは半導体の粒子集合体とし、粒界の偏析層に相
当する部分を導電性樹脂としてバリスタを構成するた
め、バルクに相当する材料、結晶粒に相当する粒子サイ
ズ、粒界偏析層に相当する被覆層の材料とその厚さを容
易に選択あるいは制御でき、その結果バリスタ特性を容
易に制御できる。また粒子を金属粒子とすればバルク抵
抗を極めて小さくできるので、高性能のバリスタ特性が
可能となる。さらには粒子被覆材料を導電性樹脂として
いるので、導電性樹脂にドープするドーパント量により
ショットキー障壁の大きさを変えられ、従ってバリスタ
電圧の制御も容易となり、また粒子への被覆、被覆膜圧
制御、被覆粒子間の接着が容易となる。
電性樹脂被覆型バリスタは、バルクを形成する部分を導
体あるいは半導体の粒子集合体とし、粒界の偏析層に相
当する部分を導電性樹脂としてバリスタを構成するた
め、バルクに相当する材料、結晶粒に相当する粒子サイ
ズ、粒界偏析層に相当する被覆層の材料とその厚さを容
易に選択あるいは制御でき、その結果バリスタ特性を容
易に制御できる。また粒子を金属粒子とすればバルク抵
抗を極めて小さくできるので、高性能のバリスタ特性が
可能となる。さらには粒子被覆材料を導電性樹脂として
いるので、導電性樹脂にドープするドーパント量により
ショットキー障壁の大きさを変えられ、従ってバリスタ
電圧の制御も容易となり、また粒子への被覆、被覆膜圧
制御、被覆粒子間の接着が容易となる。
【図１】参考例としての棒状試料による電流−電圧特性
の測定模式図である。
の測定模式図である。
【図２】図１の方法によって測定された、混入するドー
パント量の違いによるバリスタ特性の変化を示した図で
ある。
パント量の違いによるバリスタ特性の変化を示した図で
ある。
【図３】この発明のための粒子の樹脂被覆の方法を例示
した模式図である。
した模式図である。
【図４】実施例として作製したバリスタの模式図を示
す。
す。
【図５】図１に記した測定回路を用いて測定した導電性
樹脂被覆型バリスタの電流−電圧特性図である。
樹脂被覆型バリスタの電流−電圧特性図である。
１ 導電性樹脂被覆膜 ２ 金リード線 ３ 精密定電圧電流発生装置 ４ エレクトロメーター ５ 金属板 ６ セラミック圧電トランスデューサー ７ 電力増幅器 ８ サイン発生器 ９ 石英製時計皿 １０ 金蒸着膜 １１ ４００μｍ球状金粒子 １２ 導電性樹脂溶液 １３ 窒素ガス １４ スプレーノズル １５ 導電性樹脂被覆膜 １６ 石英製ガラス管 １７ 金リード線 １８ 絶縁ペースト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−39541（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 導電性粒子または半導体粒子の表面を導
電性樹脂で被覆して得られた被覆粒子集合体からなり、
被覆導電性樹脂と粒子間のショットキー接合をもち、非
線形の電流−電圧特性を示すバリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5173624A JP2500359B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 導電性樹脂被覆粒子を用いたバリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5173624A JP2500359B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 導電性樹脂被覆粒子を用いたバリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799104A JPH0799104A (ja) | 1995-04-11 |
| JP2500359B2 true JP2500359B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=15964066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5173624A Expired - Lifetime JP2500359B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 導電性樹脂被覆粒子を用いたバリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500359B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5144976B2 (ja) * | 1971-09-21 | 1976-12-01 |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP5173624A patent/JP2500359B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0799104A (ja) | 1995-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |