JP2516531B2 - バリスタ、サ―ジ吸収素子、保護膜の形成方法、並びにホウケイ酸ビスマス系ガラス組成物 - Google Patents
バリスタ、サ―ジ吸収素子、保護膜の形成方法、並びにホウケイ酸ビスマス系ガラス組成物Info
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- JP2516531B2 JP2516531B2 JP4201997A JP20199792A JP2516531B2 JP 2516531 B2 JP2516531 B2 JP 2516531B2 JP 4201997 A JP4201997 A JP 4201997A JP 20199792 A JP20199792 A JP 20199792A JP 2516531 B2 JP2516531 B2 JP 2516531B2
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電圧非直線特性を備
えた焼結体からなるバリスタ、上記焼結体と放電間隙と
の並列接続構造を備えたサージ吸収素子、上記焼結体の
表面を被覆する保護膜の形成方法、並びに該保護膜を構
成するホウケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ
3−ＺｎＯ）系ガラス組成物に関する。
えた焼結体からなるバリスタ、上記焼結体と放電間隙と
の並列接続構造を備えたサージ吸収素子、上記焼結体の
表面を被覆する保護膜の形成方法、並びに該保護膜を構
成するホウケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ
3−ＺｎＯ）系ガラス組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子回路に加わる過渡的な異常電
圧や誘導雷等のサージから電子回路素子を保護するた
め、電圧非直線特性を備えた焼結体よりなるバリスタ
や、電圧非直線特性を備えた焼結体と放電間隙との並列
接続構造を備えたサージ吸収素子を、被保護電子回路に
対して並列に接続することが行われている。上記バリス
タは、主成分である酸化亜鉛等に少量の金属酸化物を添
加して形成した、電圧非直線特性を有する焼結体の両面
に電極を形成し、該電極にそれぞれリード線を接続して
合成樹脂等よりなる外装を施した構成となっている。ま
た、上記サージ吸収素子は、上記電圧非直線特性を有す
る焼結体の両面に、一対の放電電極を所定の放電間隙を
隔てて対向するように接続し、これらを放電ガスと共に
気密容器内に封入した構成となっている。
圧や誘導雷等のサージから電子回路素子を保護するた
め、電圧非直線特性を備えた焼結体よりなるバリスタ
や、電圧非直線特性を備えた焼結体と放電間隙との並列
接続構造を備えたサージ吸収素子を、被保護電子回路に
対して並列に接続することが行われている。上記バリス
タは、主成分である酸化亜鉛等に少量の金属酸化物を添
加して形成した、電圧非直線特性を有する焼結体の両面
に電極を形成し、該電極にそれぞれリード線を接続して
合成樹脂等よりなる外装を施した構成となっている。ま
た、上記サージ吸収素子は、上記電圧非直線特性を有す
る焼結体の両面に、一対の放電電極を所定の放電間隙を
隔てて対向するように接続し、これらを放電ガスと共に
気密容器内に封入した構成となっている。
【０００３】上記バリスタにサージが印加された場合に
は、上記焼結体が直ちに導通してサージの吸収がなされ
る。また、上記サージ吸収素子にサージが印加された場
合には、まず応答性に優れた上記焼結体が瞬時に導通し
てサージ吸収が開始され、該焼結体による電圧降下がサ
ージ電流量の増加に伴い上記放電電極間の放電開始電圧
以上となった時点で、上記放電間隙に主放電たるアーク
放電が生成して大きなサージが吸収される。
は、上記焼結体が直ちに導通してサージの吸収がなされ
る。また、上記サージ吸収素子にサージが印加された場
合には、まず応答性に優れた上記焼結体が瞬時に導通し
てサージ吸収が開始され、該焼結体による電圧降下がサ
ージ電流量の増加に伴い上記放電電極間の放電開始電圧
以上となった時点で、上記放電間隙に主放電たるアーク
放電が生成して大きなサージが吸収される。
【０００４】ところで、上記バリスタやサージ吸収素子
によるサージ吸収時には、上記焼結体の表面に沿面放電
が発生し、該沿面放電によって素子の表面が高温となっ
て金属化する、いわゆる還元現象が生ずるおそれがあっ
た。そして、この素子表面が金属化することで、電圧非
直線係数及び制限電圧が変動してサージ吸収特性が不安
定となり、ついには電極間が短絡するという危険性があ
った。また、上記サージ吸収素子によるサージ吸収時に
は、上記沿面放電による還元現象の他に、アーク放電に
よるスパークによって、より激しい焼結体の表面劣化が
生じるという問題があった。そこで、従来は、上記焼結
体の表面にビスマスガラスよりなる保護膜を形成し、そ
の沿面放電の防止や、アーク放電によるスパークから焼
結体を保護することがなされていた。
によるサージ吸収時には、上記焼結体の表面に沿面放電
が発生し、該沿面放電によって素子の表面が高温となっ
て金属化する、いわゆる還元現象が生ずるおそれがあっ
た。そして、この素子表面が金属化することで、電圧非
直線係数及び制限電圧が変動してサージ吸収特性が不安
定となり、ついには電極間が短絡するという危険性があ
った。また、上記サージ吸収素子によるサージ吸収時に
は、上記沿面放電による還元現象の他に、アーク放電に
よるスパークによって、より激しい焼結体の表面劣化が
生じるという問題があった。そこで、従来は、上記焼結
体の表面にビスマスガラスよりなる保護膜を形成し、そ
の沿面放電の防止や、アーク放電によるスパークから焼
結体を保護することがなされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
保護膜を構成するビスマスガラスは、その耐久性が十分
ではないため、サージの繰り返し印加による劣化（電圧
非直線係数の低下）が著しく、したがってバリスタやサ
ージ吸収素子の寿命も短くならざるを得ない点で不満が
残るものであった。
保護膜を構成するビスマスガラスは、その耐久性が十分
ではないため、サージの繰り返し印加による劣化（電圧
非直線係数の低下）が著しく、したがってバリスタやサ
ージ吸収素子の寿命も短くならざるを得ない点で不満が
残るものであった。
【０００６】本発明は、上記従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、上記焼結体の表面を被覆する保護膜の
組成を改良することにより、サージの繰り返し印加に対
する耐久性を高め、もってバリスタやサージ吸収素子の
寿命特性を向上させることを目的とする。
れたものであり、上記焼結体の表面を被覆する保護膜の
組成を改良することにより、サージの繰り返し印加に対
する耐久性を高め、もってバリスタやサージ吸収素子の
寿命特性を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るバリスタは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主
成分とする電圧非直線特性を備えた焼結体の両面に電極
を形成すると共に、該焼結体の表面を保護膜によって被
覆したバリスタにおいて、上記保護膜を非晶質のホウケ
イ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）
系ガラスで構成した。
に、本発明に係るバリスタは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主
成分とする電圧非直線特性を備えた焼結体の両面に電極
を形成すると共に、該焼結体の表面を保護膜によって被
覆したバリスタにおいて、上記保護膜を非晶質のホウケ
イ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）
系ガラスで構成した。
【０００８】また、本発明に係るサージ吸収素子は、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする電圧非直線特性を備え
た焼結体の両面に、一対の放電電極を所定の放電間隙を
隔てて対向するように接続すると共に、上記焼結体の表
面に保護膜を形成し、これらを所定の放電ガスと共に気
密容器内に封入してなるサージ吸収素子において、上記
保護膜を非晶質のホウケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ
2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスで構成した。
化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする電圧非直線特性を備え
た焼結体の両面に、一対の放電電極を所定の放電間隙を
隔てて対向するように接続すると共に、上記焼結体の表
面に保護膜を形成し、これらを所定の放電ガスと共に気
密容器内に封入してなるサージ吸収素子において、上記
保護膜を非晶質のホウケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ
2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスで構成した。
【０００９】上記保護膜は、上記焼結体の表面に、ホウ
ケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−Ｚｎ
Ｏ）系ガラス成分８０重量％と、石油系溶剤１８重量％
と、セルロース系またはアクリル系の樹脂２重量％とか
らなるペーストを塗布し、これを上記溶剤を除去し得る
に十分高温で、且つ上記ガラス成分の結晶化温度よりも
低温の温度で焼付けることによって形成される。
ケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−Ｚｎ
Ｏ）系ガラス成分８０重量％と、石油系溶剤１８重量％
と、セルロース系またはアクリル系の樹脂２重量％とか
らなるペーストを塗布し、これを上記溶剤を除去し得る
に十分高温で、且つ上記ガラス成分の結晶化温度よりも
低温の温度で焼付けることによって形成される。
【００１０】上記非晶質のホウケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3
−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスは、具体的に
は、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を４〜２５重量％、酸化ケイ
素（ＳｉＯ2）を１〜２５重量％、酸化ビスマス（Ｂｉ2
Ｏ3）を４０〜９２重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を３〜
２５重量％含有してなるものである。このホウケイ酸ビ
スマス系ガラスは、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸
化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ナトリウム
（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）よりなる群から選
定される一種以上の物質を、合わせて１５重量％以下の
割合で含むものであってもよい。
−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスは、具体的に
は、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を４〜２５重量％、酸化ケイ
素（ＳｉＯ2）を１〜２５重量％、酸化ビスマス（Ｂｉ2
Ｏ3）を４０〜９２重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を３〜
２５重量％含有してなるものである。このホウケイ酸ビ
スマス系ガラスは、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸
化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ナトリウム
（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）よりなる群から選
定される一種以上の物質を、合わせて１５重量％以下の
割合で含むものであってもよい。
【００１１】
【実施例】以下に本発明を、図示の実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明に係るバリスタ２を示す概略断
面図である。該バリスタ２は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主
成分とし、電圧非直線特性を備えた略円板状の第１の焼
結体４の相対向する両面全域に、それぞれ電極６，６を
形成し、更に該電極６，６によって覆われていない部分
の表面に、耐熱性及び耐還元性を備えた第１の保護膜８
を形成すると共に、上記電極６，６にリード線10，10を
接続し、これに合成樹脂よりなる外装12を施した構造と
なっている。
明する。図１は、本発明に係るバリスタ２を示す概略断
面図である。該バリスタ２は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主
成分とし、電圧非直線特性を備えた略円板状の第１の焼
結体４の相対向する両面全域に、それぞれ電極６，６を
形成し、更に該電極６，６によって覆われていない部分
の表面に、耐熱性及び耐還元性を備えた第１の保護膜８
を形成すると共に、上記電極６，６にリード線10，10を
接続し、これに合成樹脂よりなる外装12を施した構造と
なっている。
【００１２】上記第１の保護膜８は、非晶質のホウケイ
酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系
ガラスによって構成されている。より詳しくは、酸化ホ
ウ素（Ｂ2Ｏ3）を４〜２５重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ
2）を１〜２５重量％、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を４
０〜９２重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を３〜２５重量％
を含有してなるホウケイ酸ビスマス系ガラスによって構
成されている。このホウケイ酸ビスマス系ガラスは、さ
らに、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化リ
チウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化
カリウム（Ｋ2Ｏ）よりなる群から選定される一種以上
の物質を、合わせて１５重量％以下の割合で含むもので
あってもよい。
酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系
ガラスによって構成されている。より詳しくは、酸化ホ
ウ素（Ｂ2Ｏ3）を４〜２５重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ
2）を１〜２５重量％、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を４
０〜９２重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を３〜２５重量％
を含有してなるホウケイ酸ビスマス系ガラスによって構
成されている。このホウケイ酸ビスマス系ガラスは、さ
らに、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化リ
チウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化
カリウム（Ｋ2Ｏ）よりなる群から選定される一種以上
の物質を、合わせて１５重量％以下の割合で含むもので
あってもよい。
【００１３】つぎに、上記バリスタ２の製造方法につい
て説明する。まず、酸化亜鉛粉末を主成分とし、これに
他の金属酸化物粉末などを添加したものを、圧縮成形し
た後に焼成し、電圧非直線特性を備えた第１の焼結体４
を形成する。そして、この第１の焼結体４の相対向する
両面全域に、それぞれ銀ペースト等を塗布した後に焼成
して電極６，６を形成する。さらに、上記第１の焼結体
４における、電極６，６によって覆われていない部分の
表面に、ホウ素（Ｂ2Ｏ3）４〜２５重量％、酸化ケイ素
（ＳｉＯ2）１〜２５重量％、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）４０〜９２重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）３〜２５
重量％を含有するホウケイ酸ビスマス系ガラス成分８０
重量％と、石油系溶剤１８重量％と、セルロース系また
はアクリル系の樹脂２重量％からなるペーストを塗布し
た後に、これを上記溶剤を除去し得るに十分高温で、且
つ上記ホウケイ酸ビスマス系ガラスの結晶化温度よりも
低温である４５０゜Ｃ〜７５０゜Ｃの範囲の温度で焼付
けて、上記第１の保護膜８を形成する。最後に、上記電
極６，６にリード線10，10をハンダや導電接着剤等によ
って接続し、これを溶融した樹脂材中に漬けて上記外装
12を施すことによって、バリスタ２が完成する。
て説明する。まず、酸化亜鉛粉末を主成分とし、これに
他の金属酸化物粉末などを添加したものを、圧縮成形し
た後に焼成し、電圧非直線特性を備えた第１の焼結体４
を形成する。そして、この第１の焼結体４の相対向する
両面全域に、それぞれ銀ペースト等を塗布した後に焼成
して電極６，６を形成する。さらに、上記第１の焼結体
４における、電極６，６によって覆われていない部分の
表面に、ホウ素（Ｂ2Ｏ3）４〜２５重量％、酸化ケイ素
（ＳｉＯ2）１〜２５重量％、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）４０〜９２重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）３〜２５
重量％を含有するホウケイ酸ビスマス系ガラス成分８０
重量％と、石油系溶剤１８重量％と、セルロース系また
はアクリル系の樹脂２重量％からなるペーストを塗布し
た後に、これを上記溶剤を除去し得るに十分高温で、且
つ上記ホウケイ酸ビスマス系ガラスの結晶化温度よりも
低温である４５０゜Ｃ〜７５０゜Ｃの範囲の温度で焼付
けて、上記第１の保護膜８を形成する。最後に、上記電
極６，６にリード線10，10をハンダや導電接着剤等によ
って接続し、これを溶融した樹脂材中に漬けて上記外装
12を施すことによって、バリスタ２が完成する。
【００１４】つぎに、図２に基づいて、上記バリスタ２
を構成する第１の保護膜８の具体的な効能について説明
する。図２のグラフは、バリスタ２（第１の焼結体４の
直径：１４ｍｍ）に所定のサージ（ピーク電流値：１０
００Ａ，波形：８／２０μｓ）を断続的に印加した場合
における電圧非直線特性の劣化を示したものであり、縦
軸に電圧非直線係数（いわゆるα値）を、また横軸にサ
ージの印加回数を表わしている。また、図中の曲線
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ組成の異
なるホウケイ酸ビスマス系ガラスによって形成した第１
の保護膜８を備えた、本発明に係るバリスタ２の値を示
している。また、曲線（ｅ）は、従来のビスマスガラス
によって形成した保護膜を備えたバリスタの値を示して
おり、本発明との比較のために記載した。さらに、曲線
（ｆ）は、保護膜を備えないバリスタの値を示してい
る。上記（ａ）〜（ｅ）に係る保護膜の、具体的な成分
等を以下の表１に示す。
を構成する第１の保護膜８の具体的な効能について説明
する。図２のグラフは、バリスタ２（第１の焼結体４の
直径：１４ｍｍ）に所定のサージ（ピーク電流値：１０
００Ａ，波形：８／２０μｓ）を断続的に印加した場合
における電圧非直線特性の劣化を示したものであり、縦
軸に電圧非直線係数（いわゆるα値）を、また横軸にサ
ージの印加回数を表わしている。また、図中の曲線
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ組成の異
なるホウケイ酸ビスマス系ガラスによって形成した第１
の保護膜８を備えた、本発明に係るバリスタ２の値を示
している。また、曲線（ｅ）は、従来のビスマスガラス
によって形成した保護膜を備えたバリスタの値を示して
おり、本発明との比較のために記載した。さらに、曲線
（ｆ）は、保護膜を備えないバリスタの値を示してい
る。上記（ａ）〜（ｅ）に係る保護膜の、具体的な成分
等を以下の表１に示す。
【表１】 （ａ） （ｂ） （ｃ） （ｄ） （ｅ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Ｂ2Ｏ3 １５ １４ ２０ ２０ なし ＳｉＯ2 ４ ７ １０ １０ ４ Ｂｉ2Ｏ3 ７８ ６８ ５５ ５０ ８０ ＺｎＯ ３ ８ １０ １０ １０ Ａｌ2Ｏ3 なし ３ ５ ５ なし Ｎａ2Ｏ なし なし なし ５ なし 膨張係数 ９３ ８４ ６５ ７２ ９５ （×１０-7／゜Ｃ） ガラス点移転 ３９６ ４３７ ４８６ ４７５ ４５３ （゜Ｃ） 作業温度 ５２０ ５８０ ６８８ ６７５ ６００ （゜Ｃ）
【００１５】図２から明らかなように、保護膜が一切な
い（ｆ）の場合には、わずか１〜２回のサージ印加によ
ってα値が急激に低下する。また、従来のビスマスガラ
スで保護膜を形成した（ｅ）の場合には、数回のサージ
印加によってα値が急激に低下を始める。これに対し、
本発明に係るホウケイ酸ビスマス系ガラスで保護膜を形
成した（ａ）〜（ｄ）の場合には、（ｅ）に比べてはる
かに良好な耐サージ特性を発揮し得るものである。
い（ｆ）の場合には、わずか１〜２回のサージ印加によ
ってα値が急激に低下する。また、従来のビスマスガラ
スで保護膜を形成した（ｅ）の場合には、数回のサージ
印加によってα値が急激に低下を始める。これに対し、
本発明に係るホウケイ酸ビスマス系ガラスで保護膜を形
成した（ａ）〜（ｄ）の場合には、（ｅ）に比べてはる
かに良好な耐サージ特性を発揮し得るものである。
【００１６】つぎに、図３の概略断面図に基づいて、本
発明に係るサージ吸収素子20について説明する。このサ
ージ吸収素子20は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、
電圧非直線特性を有する第２の焼結体22と、該第２の焼
結体22の両面に接続された一対の放電電極24，24と、上
記第２の焼結体22の側周面を被覆する第２の保護膜26
と、これらを収納する上下両端が開口した円筒状の外囲
器28と、上記放電電極24，24に接続され、上記外囲器28
の開口部を封止する一対のキャップ部材30，30と、該キ
ャップ部材30，30から導出されたリード線32，32とを有
してなる。上記放電電極24，24の先端部間には、放電間
隙34が形成され、この結果、上記電圧非直線特性を備え
た第２の焼結体22と放電間隙34との並列接続構造が実現
する。
発明に係るサージ吸収素子20について説明する。このサ
ージ吸収素子20は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、
電圧非直線特性を有する第２の焼結体22と、該第２の焼
結体22の両面に接続された一対の放電電極24，24と、上
記第２の焼結体22の側周面を被覆する第２の保護膜26
と、これらを収納する上下両端が開口した円筒状の外囲
器28と、上記放電電極24，24に接続され、上記外囲器28
の開口部を封止する一対のキャップ部材30，30と、該キ
ャップ部材30，30から導出されたリード線32，32とを有
してなる。上記放電電極24，24の先端部間には、放電間
隙34が形成され、この結果、上記電圧非直線特性を備え
た第２の焼結体22と放電間隙34との並列接続構造が実現
する。
【００１７】上記第２の焼結体22は、酸化亜鉛粉末を主
成分とし、これに他の金属酸化物などを添加して圧縮焼
成して円柱状に形成したものである。上記放電電極24，
24は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｆｅ・Ｎｉなどの放電特性の良好な
金属によって構成され、その表面には放電特性を向上さ
せるため、ＬａＢ6等のエミッタ材がコーティングされ
ている。これら放電電極24，24と第２の焼結体22とは、
導電性接着剤等によって固着される。また、上記キャッ
プ部材30，30も、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｆｅ・Ｎｉなどの導電材
によって構成され、溶接等の手段によって上記放電電極
24，24に固着される。上記外囲器28は、セラミックチュ
ーブ等の絶縁材によって構成される。上記外囲器28内の
放電空間には、Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ａｒ等の希ガスや窒
素ガス等の不活性ガスを主体とした放電ガスが充填され
る。上記キャップ部材30，30と外囲器28とは、封着材に
よって気密に封着される。
成分とし、これに他の金属酸化物などを添加して圧縮焼
成して円柱状に形成したものである。上記放電電極24，
24は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｆｅ・Ｎｉなどの放電特性の良好な
金属によって構成され、その表面には放電特性を向上さ
せるため、ＬａＢ6等のエミッタ材がコーティングされ
ている。これら放電電極24，24と第２の焼結体22とは、
導電性接着剤等によって固着される。また、上記キャッ
プ部材30，30も、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｆｅ・Ｎｉなどの導電材
によって構成され、溶接等の手段によって上記放電電極
24，24に固着される。上記外囲器28は、セラミックチュ
ーブ等の絶縁材によって構成される。上記外囲器28内の
放電空間には、Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ａｒ等の希ガスや窒
素ガス等の不活性ガスを主体とした放電ガスが充填され
る。上記キャップ部材30，30と外囲器28とは、封着材に
よって気密に封着される。
【００１８】上記第２の保護膜26は、上記第１の保護膜
８と同様に、非晶質のホウケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスによって構成され
ている。より詳しくは、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を４〜２
５重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を１〜２５重量％、
酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を４０〜９２重量％、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）を３〜２５重量％を含有してなるホウケイ
酸ビスマス系ガラスによって構成されている。このホウ
ケイ酸ビスマス系ガラスは、さらに、酸化アルミニウム
（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化カ
ルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸
化バリウム（ＢａＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸
化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）より
なる群から選定される一種以上の物質を、合わせて１５
重量％以下の割合で含むものであってもよい。
８と同様に、非晶質のホウケイ酸ビスマス（Ｂ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスによって構成され
ている。より詳しくは、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を４〜２
５重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を１〜２５重量％、
酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を４０〜９２重量％、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）を３〜２５重量％を含有してなるホウケイ
酸ビスマス系ガラスによって構成されている。このホウ
ケイ酸ビスマス系ガラスは、さらに、酸化アルミニウム
（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化カ
ルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸
化バリウム（ＢａＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸
化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）より
なる群から選定される一種以上の物質を、合わせて１５
重量％以下の割合で含むものであってもよい。
【００１９】上記第２の保護膜26は、上記第１の保護膜
８と同様の方法によって形成される。すなわち、上記第
２の焼結体22の側周面に、ホウ素（Ｂ2Ｏ3）４〜２５重
量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）１〜２５重量％、酸化ビ
スマス（Ｂｉ2Ｏ3）４０〜９２重量％、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）３〜２５重量％を含有するホウケイ酸ビスマス系ガ
ラス成分８０重量％と、石油系溶剤１８重量％と、セル
ロース系またはアクリル系の樹脂２重量％からなるペー
ストを塗布した後に、これを上記溶剤を除去し得るに十
分高温で、且つ上記ホウケイ酸ビスマス系ガラスの結晶
化温度よりも低温である４５０゜Ｃ〜７５０゜Ｃの範囲
の温度で焼付けて、上記第２の保護膜26を形成する。
８と同様の方法によって形成される。すなわち、上記第
２の焼結体22の側周面に、ホウ素（Ｂ2Ｏ3）４〜２５重
量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）１〜２５重量％、酸化ビ
スマス（Ｂｉ2Ｏ3）４０〜９２重量％、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）３〜２５重量％を含有するホウケイ酸ビスマス系ガ
ラス成分８０重量％と、石油系溶剤１８重量％と、セル
ロース系またはアクリル系の樹脂２重量％からなるペー
ストを塗布した後に、これを上記溶剤を除去し得るに十
分高温で、且つ上記ホウケイ酸ビスマス系ガラスの結晶
化温度よりも低温である４５０゜Ｃ〜７５０゜Ｃの範囲
の温度で焼付けて、上記第２の保護膜26を形成する。
【００２０】上記サージ吸収素子20は、図示は省略する
が、上記リード線32，32を介して、電子機器内の電子回
路に通じる電源ラインや通信ライン間に、電子回路に対
して並列に接続される。しかして、上記ラインにサージ
吸収素子20の定格電圧（すなわち第２の焼結体22のバリ
スタ電圧）以上のサージが印加されると、まず上記第２
の焼結体22に即座に通電してサージ吸収が開始される。
そして、サージ電流量の増加に伴い、第２の焼結体22に
よる電圧降下が上記放電電極24，24間の放電開始電圧を
越えると、上記放電間隙34にグロー放電を経て主放電た
るアーク放電が生成し、大きなサージが吸収される。
が、上記リード線32，32を介して、電子機器内の電子回
路に通じる電源ラインや通信ライン間に、電子回路に対
して並列に接続される。しかして、上記ラインにサージ
吸収素子20の定格電圧（すなわち第２の焼結体22のバリ
スタ電圧）以上のサージが印加されると、まず上記第２
の焼結体22に即座に通電してサージ吸収が開始される。
そして、サージ電流量の増加に伴い、第２の焼結体22に
よる電圧降下が上記放電電極24，24間の放電開始電圧を
越えると、上記放電間隙34にグロー放電を経て主放電た
るアーク放電が生成し、大きなサージが吸収される。
【００２１】このサージ吸収素子20は、放電間隙34（ガ
スアレスタ）と電圧非直線特性を有する第２の焼結体22
（バリスタ）とを並列接続して一体化した構成を有する
ため、放電遅れ時間が大きいというガスアレスタの欠点
と、電流耐量が小さいというバリスタの欠点とを相補
い、即応性と大電流耐量性とを併せ持つ、優れたサージ
吸収特性を発揮し得るものである。
スアレスタ）と電圧非直線特性を有する第２の焼結体22
（バリスタ）とを並列接続して一体化した構成を有する
ため、放電遅れ時間が大きいというガスアレスタの欠点
と、電流耐量が小さいというバリスタの欠点とを相補
い、即応性と大電流耐量性とを併せ持つ、優れたサージ
吸収特性を発揮し得るものである。
【００２２】つぎに、図４に基づいて、上記サージ吸収
素子20に係る第２の保護膜26の具体的な効能について説
明する。図４のグラフは、上記図２と同様に、縦軸に電
圧非直線係数（いわゆるα値）を、また横軸にサージの
印加回数を表わしたものであり、サージ吸収素子20（第
２の焼結体22の直径：３ｍｍ）に、所定のサージ（ピー
ク電流値：１０００Ａ，波形：８／２０μｓ）を断続的
に印加した場合における電圧非直線特性の劣化の程度を
示している。また、図中の曲線（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ成分の異なるホウケイ酸ビ
スマス系ガラスによって形成した第２の保護膜26を備え
た、本発明に係るサージ吸収素子20の値を示している。
また、曲線（ｅ）は、従来のビスマスガラスによって形
成した保護膜を備えたサージ吸収素子の値を示してい
る。さらに、曲線（ｆ）は、保護膜を備えないサージ吸
収素子の値を示している。上記（ａ）〜（ｅ）に係る第
２の保護膜26の具体的な成分等は、上記表１に示したも
のと同様である。
素子20に係る第２の保護膜26の具体的な効能について説
明する。図４のグラフは、上記図２と同様に、縦軸に電
圧非直線係数（いわゆるα値）を、また横軸にサージの
印加回数を表わしたものであり、サージ吸収素子20（第
２の焼結体22の直径：３ｍｍ）に、所定のサージ（ピー
ク電流値：１０００Ａ，波形：８／２０μｓ）を断続的
に印加した場合における電圧非直線特性の劣化の程度を
示している。また、図中の曲線（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ成分の異なるホウケイ酸ビ
スマス系ガラスによって形成した第２の保護膜26を備え
た、本発明に係るサージ吸収素子20の値を示している。
また、曲線（ｅ）は、従来のビスマスガラスによって形
成した保護膜を備えたサージ吸収素子の値を示してい
る。さらに、曲線（ｆ）は、保護膜を備えないサージ吸
収素子の値を示している。上記（ａ）〜（ｅ）に係る第
２の保護膜26の具体的な成分等は、上記表１に示したも
のと同様である。
【００２３】図４から明らかなように、（ａ）〜（ｄ）
は、図２における（ａ）〜（ｄ）に比較して、はるかに
優れた耐サージ特性を発揮し得るものであり、特に
（ｄ）の場合には１万回近いサージ印加に耐え得るもの
となる。これは、上記サージ吸収素子20にあっては、放
電間隙34との並列接続構造を備えており、サージの大部
分は放電間隙34におけるアーク放電を通じて吸収される
ため、第２の焼結体22自体の寿命特性が向上するためで
ある。これに対し、（ｅ）及び（ｆ）が、図２の場合に
比べてわずかしか寿命特性が向上していないのは、アー
ク放電の激しいスパークによる劣化によって相殺されて
しまうためである。このことから、本発明に係るホウケ
イ酸ビスマス系ガラスによって第２の保護膜26を構成し
た場合には、従来に比べて耐アーク放電特性が著しく向
上することがわかる。
は、図２における（ａ）〜（ｄ）に比較して、はるかに
優れた耐サージ特性を発揮し得るものであり、特に
（ｄ）の場合には１万回近いサージ印加に耐え得るもの
となる。これは、上記サージ吸収素子20にあっては、放
電間隙34との並列接続構造を備えており、サージの大部
分は放電間隙34におけるアーク放電を通じて吸収される
ため、第２の焼結体22自体の寿命特性が向上するためで
ある。これに対し、（ｅ）及び（ｆ）が、図２の場合に
比べてわずかしか寿命特性が向上していないのは、アー
ク放電の激しいスパークによる劣化によって相殺されて
しまうためである。このことから、本発明に係るホウケ
イ酸ビスマス系ガラスによって第２の保護膜26を構成し
た場合には、従来に比べて耐アーク放電特性が著しく向
上することがわかる。
【００２４】
【発明の効果】本発明に係るバリスタは、焼結体の表面
を非晶質のホウケイ酸ビスマス系ガラスからなる保護膜
で被覆するよう構成したため、耐サージ印加特性が高ま
り、その寿命特性が向上する。
を非晶質のホウケイ酸ビスマス系ガラスからなる保護膜
で被覆するよう構成したため、耐サージ印加特性が高ま
り、その寿命特性が向上する。
【００２５】また、本発明に係るサージ吸収素子は、焼
結体の表面を非晶質のホウケイ酸ビスマス系ガラスから
なる保護膜で被覆するよう構成したため、耐サージ印加
特性及び耐アーク放電特性が高まり、その寿命特性が向
上する。
結体の表面を非晶質のホウケイ酸ビスマス系ガラスから
なる保護膜で被覆するよう構成したため、耐サージ印加
特性及び耐アーク放電特性が高まり、その寿命特性が向
上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバリスタを示す概略断面図であ
る。
る。
【図２】本発明に係るバリスタの寿命特性を示すグラフ
である。
である。
【図３】本発明に係るサージ吸収素子を示す概略断面図
である。
である。
【図４】本発明に係るサージ吸収素子の寿命特性を示す
グラフである。
グラフである。
２ バリスタ ４ 焼結体 ６ 電極 ８ 保護膜 20 サージ吸収素子 22 焼結体 24 放電電極 26 保護膜 28 外囲器 34 放電間隙
Claims (5)
- 【請求項１】 酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする電圧
非直線特性を備えた焼結体の両面に電極を形成すると共
に、該焼結体の表面を保護膜によって被覆したバリスタ
において、上記保護膜を非晶質のホウケイ酸ビスマス
（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスで構
成したことを特徴とするバリスタ。 - 【請求項２】 酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする電圧
非直線特性を備えた焼結体の両面に、一対の放電電極を
所定の放電間隙を隔てて対向するように接続すると共
に、上記焼結体の表面に保護膜を形成し、これらを所定
の放電ガスと共に気密容器内に封入してなるサージ吸収
素子において、上記保護膜を非晶質のホウケイ酸ビスマ
ス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラスで
構成したことを特徴とするサージ吸収素子。 - 【請求項３】 酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする電圧
非直線特性を備えた焼結体の表面に、ホウケイ酸ビスマ
ス（Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ）系ガラス成
分８０重量％と、石油系溶剤１８重量％と、セルロース
系またはアクリル系の樹脂２重量％とからなるペースト
を塗布し、これを上記溶剤を除去し得るに十分高温で、
且つ上記ガラス成分の結晶化温度よりも低温の温度で焼
付けることを特徴とする保護膜の形成方法。 - 【請求項４】 酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を４〜２５重量
％、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を１〜２５重量％、酸化ビ
スマス（Ｂｉ2Ｏ3）を４０〜９２重量％、酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）を３〜２５重量％含有してなることを特徴とす
る、非晶質のホウケイ酸ビスマス系ガラス組成物。 - 【請求項５】 酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジ
ルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（Ｂａ
Ｏ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎ
ａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）よりなる群から選定さ
れる一種以上の物質を、合わせて１５重量％以下の割合
で含むことを特徴とする、請求項４に記載の非晶質のホ
ウケイ酸ビスマス系ガラス組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201997A JP2516531B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | バリスタ、サ―ジ吸収素子、保護膜の形成方法、並びにホウケイ酸ビスマス系ガラス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201997A JP2516531B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | バリスタ、サ―ジ吸収素子、保護膜の形成方法、並びにホウケイ酸ビスマス系ガラス組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0648767A JPH0648767A (ja) | 1994-02-22 |
| JP2516531B2 true JP2516531B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16450231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4201997A Expired - Lifetime JP2516531B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | バリスタ、サ―ジ吸収素子、保護膜の形成方法、並びにホウケイ酸ビスマス系ガラス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516531B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003229302A (ja) * | 2002-02-01 | 2003-08-15 | Toshiba Corp | 電圧非直線抵抗体 |
| DE10142314B4 (de) * | 2000-08-31 | 2007-07-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Widerstand mit nichtlinearer Spannungscharakteristik (Voltage-Nonlinear-Resistor) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3732545B2 (ja) * | 1995-01-26 | 2006-01-05 | 株式会社オハラ | 赤外線透過ガラス |
| JP4839539B2 (ja) * | 2001-07-24 | 2011-12-21 | 旭硝子株式会社 | 無鉛ガラス、ガラスフリット、ガラスペースト、電子回路部品および電子回路 |
| CN1286753C (zh) | 2002-03-29 | 2006-11-29 | 松下电器产业株式会社 | 铋系玻璃组合物、使用它作为密封部件的磁头和等离子显示板 |
| JP4537092B2 (ja) * | 2004-03-01 | 2010-09-01 | パナソニック株式会社 | ガラス組成物及び磁気ヘッド |
| JP2006160599A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-22 | Sony Corp | 無鉛ガラス組成物及び磁気ヘッド |
| JP4971741B2 (ja) * | 2006-10-10 | 2012-07-11 | コーア株式会社 | 酸化亜鉛系積層チップバリスタの製造方法 |
| JP2016210667A (ja) * | 2015-05-14 | 2016-12-15 | 日本電気硝子株式会社 | ビスマス系ガラス粉末及びこれを用いた複合粉末材料 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP4201997A patent/JP2516531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10142314B4 (de) * | 2000-08-31 | 2007-07-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Widerstand mit nichtlinearer Spannungscharakteristik (Voltage-Nonlinear-Resistor) |
| JP2003229302A (ja) * | 2002-02-01 | 2003-08-15 | Toshiba Corp | 電圧非直線抵抗体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0648767A (ja) | 1994-02-22 |
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