JP2621408B2 - 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 - Google Patents
酸化亜鉛形バリスタの製造方法Info
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- JP2621408B2 JP2621408B2 JP63210293A JP21029388A JP2621408B2 JP 2621408 B2 JP2621408 B2 JP 2621408B2 JP 63210293 A JP63210293 A JP 63210293A JP 21029388 A JP21029388 A JP 21029388A JP 2621408 B2 JP2621408 B2 JP 2621408B2
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- magnesium
- oxide type
- type varistor
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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し、焼結体自身が電圧非
直線性を有する酸化亜鉛形バリスタの製造方法に関する
ものである。
直線性を有する酸化亜鉛形バリスタの製造方法に関する
ものである。
従来の技術 電圧非直線抵抗体は一般にバリスタと呼ばれ、電圧安
定化やサージ吸収用の素子として用いられている。
定化やサージ吸収用の素子として用いられている。
中でも、酸化亜鉛を主成分としてこれに少量のビスマ
ス，コバルト，マンガン，アンチモン，クロムなどを添
加した酸化亜鉛形バリスタは、その大きなサージ電流耐
量と優れた電圧非直線性から近年ギャップレスアレスタ
として従来のシリコンカーバイトバリスタにとって代わ
り広く利用されている。
ス，コバルト，マンガン，アンチモン，クロムなどを添
加した酸化亜鉛形バリスタは、その大きなサージ電流耐
量と優れた電圧非直線性から近年ギャップレスアレスタ
として従来のシリコンカーバイトバリスタにとって代わ
り広く利用されている。
酸化亜鉛形バリスタをアレスタとして用いる場合、放
電耐量特性，課電寿命特性がきわめて重要な特性要素と
なる。ここで、放電耐量特性は4/10μｓの衝撃電流を５
分間隔で同一方向に２回印加したピーク電流の限界値で
ある。また、課電寿命特性は酸化亜鉛形バリスタ素子に
定格電圧を印加して使用した場合に推定されるバリスタ
素子の寿命で、通常温度および課電率を上げる加速試験
が行われる。従来より、これらの特性の向上のため、Bi
2O3，Sb2O3，SiO2などからなるペースト状側面剤を750
℃以上の温度で仮焼した仮焼体側面に塗布し、焼結体側
面に高抵抗層を形成する方法が一般に実施されていた。
しかし、このような反応を用いた製造方法の場合、側面
剤と仮焼体の反応を均一に行うことが難しく、その結
果、放電耐量特性，外観などに課題があった。さらに、
仮焼工程が必要なため、時間的，エネルギー的ロスが大
きいという課題も同時に有していた。近年、非反応系で
焼結体側面に高抵抗層を形成するため、焼結体にAl2O3
などの微粉末をプラズマ溶射により溶着させたり、ポリ
イミドなどの樹脂や結晶化ガラスなどをコーティングす
る試みがなされている。
電耐量特性，課電寿命特性がきわめて重要な特性要素と
なる。ここで、放電耐量特性は4/10μｓの衝撃電流を５
分間隔で同一方向に２回印加したピーク電流の限界値で
ある。また、課電寿命特性は酸化亜鉛形バリスタ素子に
定格電圧を印加して使用した場合に推定されるバリスタ
素子の寿命で、通常温度および課電率を上げる加速試験
が行われる。従来より、これらの特性の向上のため、Bi
2O3，Sb2O3，SiO2などからなるペースト状側面剤を750
℃以上の温度で仮焼した仮焼体側面に塗布し、焼結体側
面に高抵抗層を形成する方法が一般に実施されていた。
しかし、このような反応を用いた製造方法の場合、側面
剤と仮焼体の反応を均一に行うことが難しく、その結
果、放電耐量特性，外観などに課題があった。さらに、
仮焼工程が必要なため、時間的，エネルギー的ロスが大
きいという課題も同時に有していた。近年、非反応系で
焼結体側面に高抵抗層を形成するため、焼結体にAl2O3
などの微粉末をプラズマ溶射により溶着させたり、ポリ
イミドなどの樹脂や結晶化ガラスなどをコーティングす
る試みがなされている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、以上のように焼結体側面に高抵抗層を
非反応系で形成した場合、電圧非直線性が低く、課電寿
命特性が悪いという課題を有していた。
非反応系で形成した場合、電圧非直線性が低く、課電寿
命特性が悪いという課題を有していた。
課題を解決するための手段 本発明では上記従来の課題を解決するため、成形体あ
るいは仮焼体の側面にマグネシウムをMgOの形に換算し
て0.1〜10mg/cm2塗布し、焼結することを特徴としてい
る。
るいは仮焼体の側面にマグネシウムをMgOの形に換算し
て0.1〜10mg/cm2塗布し、焼結することを特徴としてい
る。
作用 本発明の酸化亜鉛形バリスタの製造方法によれば、素
子側面からマグネシウムが拡散するため、電圧非直線性
が向上し、課電寿命特性の優れた酸化亜鉛形バリスタを
得ることができる。
子側面からマグネシウムが拡散するため、電圧非直線性
が向上し、課電寿命特性の優れた酸化亜鉛形バリスタを
得ることができる。
実施例 以下、本発明の製造方法およびそれにより得られたれ
た酸化亜鉛形バリスタについて実施例に基づき詳細に説
明する。
た酸化亜鉛形バリスタについて実施例に基づき詳細に説
明する。
まず、酸化亜鉛の粉末に合計量に対して酸化ビスマス
0.5モル％，酸化アンチモン1.0モル％，酸化コバルト0.
5モル％，酸化マンガン0.5モル％，酸化クロム0.5モル
％，酸化ケイ素0.5モル％，酸化ニッケル0.5モル％を添
加し、水とバインダーを加え、ボールミルにて充分に混
合し、乾燥・造粒した原料粉を直径40mm,厚さ30mmの大
きさに圧縮成形し、成形体を得た。そして、マグネシウ
ムペーストはエチルセルロース10重量％，酢酸ｎブチル
20重量％，ブチルカルビトール70重量％からなる有機バ
インダー1000gにMgOを300g混合して作成した。このマグ
ネシウムペーストに上記成形体をディップすることによ
り、所定量塗布した。ここで、塗布重量のコントロール
は、マグネシウムペーストに酢酸ｎブチルを添加し粘度
を調整した。また、塗布量はマグネシウムペーストを塗
布，乾燥後，重量差を測定し、単位面積当りのMgO塗布
量に換算した。このようにして得た成形体を空気中にて
1200℃で焼結させ焼結体を得た。次いで、この焼結体を
450℃〜700℃の温度範囲で熱処理し、側面Al2O3をプラ
ズマ溶射した後、両端面を研磨しアルミニウムの溶射電
極を設け試料とした。
0.5モル％，酸化アンチモン1.0モル％，酸化コバルト0.
5モル％，酸化マンガン0.5モル％，酸化クロム0.5モル
％，酸化ケイ素0.5モル％，酸化ニッケル0.5モル％を添
加し、水とバインダーを加え、ボールミルにて充分に混
合し、乾燥・造粒した原料粉を直径40mm,厚さ30mmの大
きさに圧縮成形し、成形体を得た。そして、マグネシウ
ムペーストはエチルセルロース10重量％，酢酸ｎブチル
20重量％，ブチルカルビトール70重量％からなる有機バ
インダー1000gにMgOを300g混合して作成した。このマグ
ネシウムペーストに上記成形体をディップすることによ
り、所定量塗布した。ここで、塗布重量のコントロール
は、マグネシウムペーストに酢酸ｎブチルを添加し粘度
を調整した。また、塗布量はマグネシウムペーストを塗
布，乾燥後，重量差を測定し、単位面積当りのMgO塗布
量に換算した。このようにして得た成形体を空気中にて
1200℃で焼結させ焼結体を得た。次いで、この焼結体を
450℃〜700℃の温度範囲で熱処理し、側面Al2O3をプラ
ズマ溶射した後、両端面を研磨しアルミニウムの溶射電
極を設け試料とした。
第１図はこのようにして得られた酸化亜鉛形バリスタ
の断面図であり、１は酸化亜鉛を主成分とする焼結体、
２はマグネシウムの拡散層、３はAl2O3プラズマ溶射に
よる側面高抵抗層、４はアルミニウムの溶射電極であ
る。
の断面図であり、１は酸化亜鉛を主成分とする焼結体、
２はマグネシウムの拡散層、３はAl2O3プラズマ溶射に
よる側面高抵抗層、４はアルミニウムの溶射電極であ
る。
第２図に本発明の製造方法による酸化亜鉛形バリスタ
のV1mA/mm（単位厚み当りのバリスタ電圧）および電圧
非直線性（V1mA／V10μＡ）を示す。ここで、試料数は
各10個である。第２図に示すようにV1mA/mmはマグネシ
ウムペーストを塗布してもほとんど変化しないのに対
し、電圧非直線性は単位表面積当り0.1〜10mg/cm2のマ
グネシウムを塗布し、焼結した場合、著しく向上してい
ることがわかる。次に、この試料の課電寿命特性につい
て評価した。この結果を第３図に示す。
のV1mA/mm（単位厚み当りのバリスタ電圧）および電圧
非直線性（V1mA／V10μＡ）を示す。ここで、試料数は
各10個である。第２図に示すようにV1mA/mmはマグネシ
ウムペーストを塗布してもほとんど変化しないのに対
し、電圧非直線性は単位表面積当り0.1〜10mg/cm2のマ
グネシウムを塗布し、焼結した場合、著しく向上してい
ることがわかる。次に、この試料の課電寿命特性につい
て評価した。この結果を第３図に示す。
ここで、試験条件は、周囲温度130℃，課電率95％（A
C,ピーク値）で行い、漏れ電流が2.5mAに至るまでの時
間を測定した。第３図より、MgO塗布量が0.1〜10mg/cm2
の範囲で課電寿命特性が向上していることがわかる。第
４図に螢光Ｘ線分析装置にてマグネシウムペーストを5m
g/cm2塗布した試料および無処理の試料について、焼結
体表面から中心方向にかけてのMgの濃度分布を測定した
結果を示す。この結果から、本発明において電圧非直線
性および課電寿命特性が向上した原因は、マグネシウム
を素子周辺部から拡散したためであると考えられる。
C,ピーク値）で行い、漏れ電流が2.5mAに至るまでの時
間を測定した。第３図より、MgO塗布量が0.1〜10mg/cm2
の範囲で課電寿命特性が向上していることがわかる。第
４図に螢光Ｘ線分析装置にてマグネシウムペーストを5m
g/cm2塗布した試料および無処理の試料について、焼結
体表面から中心方向にかけてのMgの濃度分布を測定した
結果を示す。この結果から、本発明において電圧非直線
性および課電寿命特性が向上した原因は、マグネシウム
を素子周辺部から拡散したためであると考えられる。
なお、本実施例においては成形体にマグネシウムを塗
布した場合についてのみ記載したが、成形体を適当な温
度範囲（750℃〜1100℃）で仮焼し、その仮焼体にマグ
ネシウムを塗布した場合についても全く同様の効果が得
られることを確認した。また、マグネシウムは有機バイ
ンダーとともにペースト状態でディップ法により塗布を
行ったが、素子側面に所定量塗布が可能な他の方法、例
えばハケ塗り，ローラー転写，印刷，スプレーなど、い
ずれの方法であっても本発明の効果に変わりはない。
布した場合についてのみ記載したが、成形体を適当な温
度範囲（750℃〜1100℃）で仮焼し、その仮焼体にマグ
ネシウムを塗布した場合についても全く同様の効果が得
られることを確認した。また、マグネシウムは有機バイ
ンダーとともにペースト状態でディップ法により塗布を
行ったが、素子側面に所定量塗布が可能な他の方法、例
えばハケ塗り，ローラー転写，印刷，スプレーなど、い
ずれの方法であっても本発明の効果に変わりはない。
発明の効果 以上のように本発明によれば、酸化亜鉛形バリスタ素
子の成形体あるいは仮焼体の側面にマグネシウムを塗布
した後、焼結させることにより、電圧非直線性および課
電寿命特性の優れた酸化亜鉛形バリスタを製造すること
ができる。
子の成形体あるいは仮焼体の側面にマグネシウムを塗布
した後、焼結させることにより、電圧非直線性および課
電寿命特性の優れた酸化亜鉛形バリスタを製造すること
ができる。
第１図は本発明の製造方法により得られた酸化亜鉛形バ
リスタの断面図、第２図は本発明の製造方法による酸化
亜鉛形バリスタのV1mA/mmおよび電圧非直線性の特性を
示す図、第３図は同じく課電寿命特性を示す図、第４図
は本発明の実施例および従来例による酸化亜鉛形バリス
タの焼結体表面からのMgの濃度分布を示す図である。 １……焼結体、２……拡散層、３……側面高抵抗層、４
……電極。
リスタの断面図、第２図は本発明の製造方法による酸化
亜鉛形バリスタのV1mA/mmおよび電圧非直線性の特性を
示す図、第３図は同じく課電寿命特性を示す図、第４図
は本発明の実施例および従来例による酸化亜鉛形バリス
タの焼結体表面からのMgの濃度分布を示す図である。 １……焼結体、２……拡散層、３……側面高抵抗層、４
……電極。
Claims (2)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身が電圧
非直線性を示すよう添加物を加えた原料粉を圧縮成形
し、得られた成形体の側面にマグネシウムをMgOの形に
換算して0.1〜10mg/cm2塗布した後、焼結したことを特
徴とする酸化亜鉛形バリスタの製造方法。 - 【請求項２】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身が電圧
非直線性を示すよう添加物を加えた原料粉を圧縮成形
し、得られた成形体を仮焼し、この仮焼体の側面にマグ
ネシウムをMgOの形に換算して0.1〜10mg/cm2塗布した
後、焼結したことを特徴とする酸化亜鉛形バリスタの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210293A JP2621408B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210293A JP2621408B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0258307A JPH0258307A (ja) | 1990-02-27 |
| JP2621408B2 true JP2621408B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=16587000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63210293A Expired - Fee Related JP2621408B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 酸化亜鉛形バリスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621408B2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63210293A patent/JP2621408B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0258307A (ja) | 1990-02-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |