JP2560495B2 - 酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製造方法 - Google Patents
酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製造方法Info
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- JP2560495B2 JP2560495B2 JP1265833A JP26583389A JP2560495B2 JP 2560495 B2 JP2560495 B2 JP 2560495B2 JP 1265833 A JP1265833 A JP 1265833A JP 26583389 A JP26583389 A JP 26583389A JP 2560495 B2 JP2560495 B2 JP 2560495B2
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- Japan
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- zinc oxide
- sintered body
- resistance element
- lead wire
- brazing
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化亜鉛を主成分とする焼結体の両面に金
属電極を形成し、その金属電極にリード線をろう付けし
てなる酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製造方法に関す
る。
属電極を形成し、その金属電極にリード線をろう付けし
てなる酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製造方法に関す
る。
近年、IC,トランジスタ，サイリスタなどの半導体素
子およびその応用の発展にともない、様々な分野で、い
わゆる電子化が進み、機器の小型化，高性能化が伸展し
てきた。しかし、他方では、このような急速の電子化に
ともないこれら機器やその部品のサージ，ノイズなどに
対する性能に問題があることがクローズアップされてき
た。このため、これらの機器や部品を異常なサージやノ
イズから保護することが重要な課題となってきた。この
課題を解決する一つの方法として、酸化亜鉛を主成分と
し、これに微量な副成分を添加，混合，成形，焼成して
なる酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子（ZnOバリスタ）が広
く使用されるようになってきた。ZnOバリスタは、従来
からサージ吸収素子として用いられていたSiCバリスタ
に比べ、サージ耐量，電圧比直線抵抗係数αが大きいな
どのいくつかの特長がある。このため現在では、SiCバ
リスタに代わり、ZnOバリスタが主流となってきた。
子およびその応用の発展にともない、様々な分野で、い
わゆる電子化が進み、機器の小型化，高性能化が伸展し
てきた。しかし、他方では、このような急速の電子化に
ともないこれら機器やその部品のサージ，ノイズなどに
対する性能に問題があることがクローズアップされてき
た。このため、これらの機器や部品を異常なサージやノ
イズから保護することが重要な課題となってきた。この
課題を解決する一つの方法として、酸化亜鉛を主成分と
し、これに微量な副成分を添加，混合，成形，焼成して
なる酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子（ZnOバリスタ）が広
く使用されるようになってきた。ZnOバリスタは、従来
からサージ吸収素子として用いられていたSiCバリスタ
に比べ、サージ耐量，電圧比直線抵抗係数αが大きいな
どのいくつかの特長がある。このため現在では、SiCバ
リスタに代わり、ZnOバリスタが主流となってきた。
ところで、最近日本電子材料工業会が行ったZnOバリ
スタユーザに対するアンケート調査結果では、特性面で
はサージ耐量の向上、形状面では小型化が第一要求事項
であった。さらに、低価格であることもユーザのニーズ
の一つである。
スタユーザに対するアンケート調査結果では、特性面で
はサージ耐量の向上、形状面では小型化が第一要求事項
であった。さらに、低価格であることもユーザのニーズ
の一つである。
このようなユーザの要求に答えるべく、新添加物の探
索，製造工程の改善などにより焼結体単体のサージ耐量
は従来に比べ二倍程度向上させることが可能となってき
た。しかし、焼結体のサージ耐量が向上するにつれ、サ
ージ吸収による素子の発熱が大きくなり、従来リード線
のろう付けに使用していたはんだ材との整合が取れなく
なってきた。例えば、これまではんだ材とし、一般的に
はPb−SnあるいはPb−Sn−Agなどの比較的融点の低い合
金が使われてきた。この理由は、焼結体の主成分である
ZnOがリード線ろう付け時のフラックスの影響により、Z
nOが還元されて焼結体表面部が低抵抗に成りやすいた
め、できるだけ低温でリード線ろう付けを行うためであ
る。従来は、融点が180℃前後のPb−SnあるいはPb−Sn
−Agなどでも十分使用可能であったが、焼結体のサージ
吸収能力が改善されるにつれ、焼結体のサージ吸収時の
発熱が大きく、これらのはんだ材では溶解し、特性を劣
化させたり、モールド樹脂を変形させたりするなどの問
題があった。
索，製造工程の改善などにより焼結体単体のサージ耐量
は従来に比べ二倍程度向上させることが可能となってき
た。しかし、焼結体のサージ耐量が向上するにつれ、サ
ージ吸収による素子の発熱が大きくなり、従来リード線
のろう付けに使用していたはんだ材との整合が取れなく
なってきた。例えば、これまではんだ材とし、一般的に
はPb−SnあるいはPb−Sn−Agなどの比較的融点の低い合
金が使われてきた。この理由は、焼結体の主成分である
ZnOがリード線ろう付け時のフラックスの影響により、Z
nOが還元されて焼結体表面部が低抵抗に成りやすいた
め、できるだけ低温でリード線ろう付けを行うためであ
る。従来は、融点が180℃前後のPb−SnあるいはPb−Sn
−Agなどでも十分使用可能であったが、焼結体のサージ
吸収能力が改善されるにつれ、焼結体のサージ吸収時の
発熱が大きく、これらのはんだ材では溶解し、特性を劣
化させたり、モールド樹脂を変形させたりするなどの問
題があった。
この問題を解決する一手段として、対向した平面に金
属電極を設けた円板状焼結体の側面表面をガラスあるい
は高耐熱樹脂などで被覆し、リード線ろう付け時の劣化
防止対策を施したのち、Ag−Snなどの高温はんだを用い
ることがなされている。
属電極を設けた円板状焼結体の側面表面をガラスあるい
は高耐熱樹脂などで被覆し、リード線ろう付け時の劣化
防止対策を施したのち、Ag−Snなどの高温はんだを用い
ることがなされている。
しかし、上述のような劣化防止策としてガラスあるい
は高耐熱樹脂などのパッシベーション膜を用いること
は、コストが高くなるため、ユーザのニーズの一つであ
る低価格化には対応できない。
は高耐熱樹脂などのパッシベーション膜を用いること
は、コストが高くなるため、ユーザのニーズの一つであ
る低価格化には対応できない。
本発明の目的は、ガラスあるいは高耐熱樹脂などのパ
ッシベーション膜により焼結体側面を被覆することなし
に、リード線のろう付けに高温はんだを使用してサージ
耐量を高めた低価格の酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製
造方法を提供することにある。
ッシベーション膜により焼結体側面を被覆することなし
に、リード線のろう付けに高温はんだを使用してサージ
耐量を高めた低価格の酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製
造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、酸化亜鉛を
主成分とする焼結体の対向する両面に金属電極を形成
し、その金属電極にリード線をろう付けしてなる電圧非
直線抵抗素子の製造方法において、リード線をろう付け
したのち、焼結体の側面表面層をエッチングにより除去
するものとする。
主成分とする焼結体の対向する両面に金属電極を形成
し、その金属電極にリード線をろう付けしてなる電圧非
直線抵抗素子の製造方法において、リード線をろう付け
したのち、焼結体の側面表面層をエッチングにより除去
するものとする。
リード線はろう付けに高温はんだを使用して、ろう付
け時の温度で焼結体の側面においてZnOが還元され、側
面表面部が低抵抗になっても、エッチングによりその表
面層が除去されるため、焼結体のサージ吸収能力が回復
する。
け時の温度で焼結体の側面においてZnOが還元され、側
面表面部が低抵抗になっても、エッチングによりその表
面層が除去されるため、焼結体のサージ吸収能力が回復
する。
以下、図を引用して本発明の実施例について説明す
る。
る。
実施例1: 第１図は本発明の一実施例で製造されたZnOバリスタ
素子を示し、図示しないがこの上にモールド樹脂層を有
する。この素子を次のようにして製造した。
素子を示し、図示しないがこの上にモールド樹脂層を有
する。この素子を次のようにして製造した。
すなわち、ZnO粉末にPr,Co,B,Alなどを酸化物あるい
は他の化合物の形で適量添加した原料粉末を、湿式ボー
ルミルにて十分混合，粉砕した後、乾燥してZnOバリス
タ粉末を得た。この粉末を、直径17mmの成形金型を使用
して厚さ2.8mmの円板状成形体にした。次いで、その成
形体を大気中にて、1250℃で１時間焼成した。このよう
にして作られたZnO焼結体１を厚さ2.0mmに研磨し、対向
する平面上に銀電極２を付けた。これをAg−Sn高温はん
だ３に250℃で３秒間浸漬させながらリード線４を付け
た。このようにリード線４を付けた素子を、焼結体側面
11の特性劣化層を除去するため５重量％乳酸水溶液に30
秒浸漬し、純水洗浄を行ったのち、これにモールド樹脂
を施した。同時に、参考のため上記乳酸処理をしない素
子もモールド樹脂で被覆した。
は他の化合物の形で適量添加した原料粉末を、湿式ボー
ルミルにて十分混合，粉砕した後、乾燥してZnOバリス
タ粉末を得た。この粉末を、直径17mmの成形金型を使用
して厚さ2.8mmの円板状成形体にした。次いで、その成
形体を大気中にて、1250℃で１時間焼成した。このよう
にして作られたZnO焼結体１を厚さ2.0mmに研磨し、対向
する平面上に銀電極２を付けた。これをAg−Sn高温はん
だ３に250℃で３秒間浸漬させながらリード線４を付け
た。このようにリード線４を付けた素子を、焼結体側面
11の特性劣化層を除去するため５重量％乳酸水溶液に30
秒浸漬し、純水洗浄を行ったのち、これにモールド樹脂
を施した。同時に、参考のため上記乳酸処理をしない素
子もモールド樹脂で被覆した。
第１表は、リード線付で前後および乳酸処理した素子
の低電流領域での非直線性の程度を示すパラメータであ
るＶ１μＡ/V1mAを示す。ここで、例えばV1mAは直流1mA
の電流による端子電圧を意味し、Ｖ１μＡ/V1mAは素子
に１μＡ流したときの電極間電圧Ｖ１μＡと1mA流した
ときの電極間電圧V1mAとの比を意味する。Ｖ１μＡ/V
1mAは1.0に近いほど特性は良い。第１表から、乳酸処理
を施すことにより、リード線４のろう付けで劣化した特
性が元の特性に回復しているのが分かる。
の低電流領域での非直線性の程度を示すパラメータであ
るＶ１μＡ/V1mAを示す。ここで、例えばV1mAは直流1mA
の電流による端子電圧を意味し、Ｖ１μＡ/V1mAは素子
に１μＡ流したときの電極間電圧Ｖ１μＡと1mA流した
ときの電極間電圧V1mAとの比を意味する。Ｖ１μＡ/V
1mAは1.0に近いほど特性は良い。第１表から、乳酸処理
を施すことにより、リード線４のろう付けで劣化した特
性が元の特性に回復しているのが分かる。
第２表には、リード線のろう付けにAg−Sn高温はんだ
を用い乳酸処理を行った実施例１の素子、乳酸処理を施
さない素子およびリード線ろう付けに低融点のPb−Sn−
Agはんだを用いた従来品の素子について、85℃での直流
印加1000時間後と直流印加前とのＶ10μＡの変化率と2m
secサージ耐量を示した。
を用い乳酸処理を行った実施例１の素子、乳酸処理を施
さない素子およびリード線ろう付けに低融点のPb−Sn−
Agはんだを用いた従来品の素子について、85℃での直流
印加1000時間後と直流印加前とのＶ10μＡの変化率と2m
secサージ耐量を示した。
第２表において、従来品の2msecサージ耐量が低いの
は、焼結体の性能ではなく、サージエネルギーにより発
熱し、従来使用していた低温はんだが溶解し、モールド
樹脂の変形あるいは剥離が生じているためである。ま
た、高温印加でのＶ10μＡの変化は少ないほど良く、実
施例の素子が優れているのは、Ｖ−Ｉ特性の劣化を防止
していることによる。以上のように、第１表，第２表か
ら、Ｖ−Ｉ特性，信頼性，サージ耐量とも、本発明によ
り高温はんだを使用してリード線を付けた後、乳酸処理
をしたものが最も優れていることが分かる。なお、上記
実施例では、乳酸処理の乳酸水溶液は５重量％のものを
使用したが、濃度はこれらに限らず、浸漬時間，浸漬温
度等を加味して決めれば良い。
は、焼結体の性能ではなく、サージエネルギーにより発
熱し、従来使用していた低温はんだが溶解し、モールド
樹脂の変形あるいは剥離が生じているためである。ま
た、高温印加でのＶ10μＡの変化は少ないほど良く、実
施例の素子が優れているのは、Ｖ−Ｉ特性の劣化を防止
していることによる。以上のように、第１表，第２表か
ら、Ｖ−Ｉ特性，信頼性，サージ耐量とも、本発明によ
り高温はんだを使用してリード線を付けた後、乳酸処理
をしたものが最も優れていることが分かる。なお、上記
実施例では、乳酸処理の乳酸水溶液は５重量％のものを
使用したが、濃度はこれらに限らず、浸漬時間，浸漬温
度等を加味して決めれば良い。
実施例2: 実施例１の乳酸の代わりに、塩酸，硝酸，硫酸，蟻
酸、くえん酸，酢酸を用い、素子を作製した。第３表に
それらの特性を示す。
酸、くえん酸，酢酸を用い、素子を作製した。第３表に
それらの特性を示す。
第３表から明らかなように、乳酸処理と同様な効果が
他の酸での処理でも認められた。この場合も、水溶液の
濃度は、浸漬時間，温度により最適化をすれば良い。
他の酸での処理でも認められた。この場合も、水溶液の
濃度は、浸漬時間，温度により最適化をすれば良い。
実施例3: 実施例１の乳酸の代わりに、第４表に示すアルカリ水
溶液を用い、劣化防止のためのエッチング処理を行っ
た。これは、ZnOが酸にもアルカリにも溶解することに
着目したものである。第４表から明らかなように、各種
の酸の場合と同様にアルカリエッチング処理の効果が認
められた。
溶液を用い、劣化防止のためのエッチング処理を行っ
た。これは、ZnOが酸にもアルカリにも溶解することに
着目したものである。第４表から明らかなように、各種
の酸の場合と同様にアルカリエッチング処理の効果が認
められた。
実施例4: 実施例１の乳酸の代わりに第５表に示すアンモニア水
溶液を用い、劣化防止のためのエッチング処理を行っ
た。これは、ZnOがアンモニアにも溶解することに着目
したものである。第５表から明らかなように、各種の酸
の場合と同様にアンモニアエッチング処理の効果が認め
られた。
溶液を用い、劣化防止のためのエッチング処理を行っ
た。これは、ZnOがアンモニアにも溶解することに着目
したものである。第５表から明らかなように、各種の酸
の場合と同様にアンモニアエッチング処理の効果が認め
られた。
なお、実施例では示していないが、焼結体側面のエッ
チング液は、いくつかの酸どうしを混合した混酸であっ
たり、複数のアルカリどうしを混合したアルカリ溶液で
あっても、実施例と同様の効果があるのは容易に推定す
ることができる。
チング液は、いくつかの酸どうしを混合した混酸であっ
たり、複数のアルカリどうしを混合したアルカリ溶液で
あっても、実施例と同様の効果があるのは容易に推定す
ることができる。
また、上記実施例は、Pr,Co,B,Alを添加したZnOバリ
スタ組成について述べてあるが、組成はこれに限らず、
Bi,Sb,Ni,Cr,K,Mg,Ca等を添加したZnOを主成分とするZn
Oバリスタでも同様の効果が認められる。
スタ組成について述べてあるが、組成はこれに限らず、
Bi,Sb,Ni,Cr,K,Mg,Ca等を添加したZnOを主成分とするZn
Oバリスタでも同様の効果が認められる。
酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の組立工程の一つである
リード線ろう付け工程の後工程で、酸，アルカリあるい
はアンモニア水溶液中での焼結体側面表面層エッチング
処理をすることにより、高温はんだを用いても、側面還
元による特性劣化を回復させることができた。このた
め、高温はんだを用いることができるので、サージエネ
ルギーによってはんだが溶解してしまう温度が上昇し、
側面被覆を行わなくてもサージ耐量が増加し、しかも信
頼性も従来品に比べ遜色のない酸化亜鉛電圧非直線抵抗
素子を安価で製造できる。
リード線ろう付け工程の後工程で、酸，アルカリあるい
はアンモニア水溶液中での焼結体側面表面層エッチング
処理をすることにより、高温はんだを用いても、側面還
元による特性劣化を回復させることができた。このた
め、高温はんだを用いることができるので、サージエネ
ルギーによってはんだが溶解してしまう温度が上昇し、
側面被覆を行わなくてもサージ耐量が増加し、しかも信
頼性も従来品に比べ遜色のない酸化亜鉛電圧非直線抵抗
素子を安価で製造できる。
第１図は本発明の一実施例により製造されたZnOバリス
タの平面図である。 1:ZnO焼結体、2:銀電極、3:高温はんだ、4:リード線、
タの平面図である。 1:ZnO焼結体、2:銀電極、3:高温はんだ、4:リード線、
Claims (1)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とする焼結体の対向する
両面に金属電極を形成し、その金属電極にリード線をろ
う付けしてなる電圧非直線抵抗素子の製造方法におい
て、リード線をろう付けしたのち、焼結体の側面表面層
をエッチングにより除去することを特徴とする酸化亜鉛
電圧非直線抵抗素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1265833A JP2560495B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1265833A JP2560495B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126202A JPH03126202A (ja) | 1991-05-29 |
| JP2560495B2 true JP2560495B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=17422691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1265833A Expired - Lifetime JP2560495B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 酸化亜鉛電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560495B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03136209A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化亜鉛型バリスタ |
-
1989
- 1989-10-12 JP JP1265833A patent/JP2560495B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03126202A (ja) | 1991-05-29 |
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