JP2692210B2 - 酸化亜鉛形バリスタ - Google Patents
酸化亜鉛形バリスタInfo
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- JP2692210B2 JP2692210B2 JP63320992A JP32099288A JP2692210B2 JP 2692210 B2 JP2692210 B2 JP 2692210B2 JP 63320992 A JP63320992 A JP 63320992A JP 32099288 A JP32099288 A JP 32099288A JP 2692210 B2 JP2692210 B2 JP 2692210B2
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- zinc oxide
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はサージ耐量特性の優れた酸化亜鉛形バリスタ
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術 酸化亜鉛形バリスタは、大きなサージ電流耐量と優れ
た電圧非直線性を持ち、低圧タイプの素子はサージアブ
ソーバとして、高圧タイプの素子はギャップレスアレス
タ素子として広く利用されている。
た電圧非直線性を持ち、低圧タイプの素子はサージアブ
ソーバとして、高圧タイプの素子はギャップレスアレス
タ素子として広く利用されている。
従来、酸化亜鉛形バリスタ素子は主成分の酸化亜鉛
（ZnO）に酸化ビスマス（Bi2O3）、酸化アンチモン（Sb
2O3）、酸化コバルト（Co2O3）、酸化マンガン（Mn
O2）、酸化珪素（SiO2）などを添加し、適当なバインダ
ーを加え、ボールミルなどで湿式粉砕の後、造粒，成
形，焼結工程を経て製造されている。アレスタ用の酸化
亜鉛形バリスタを製造する場合、一般に単位厚み当りの
バリスタ電圧（V1mA/mm）が200V以上の材料が、素子の
小形化、低価格化のために必要である。上記添加物の中
で特に酸化珪素（SiO2）は、酸化亜鉛の粒成長を抑制
し、合わせて温度特性，課電寿命特性を向上させる物質
として知られ、高圧タイプのアレスタ素子用の材料には
不可欠の成分となっている。
（ZnO）に酸化ビスマス（Bi2O3）、酸化アンチモン（Sb
2O3）、酸化コバルト（Co2O3）、酸化マンガン（Mn
O2）、酸化珪素（SiO2）などを添加し、適当なバインダ
ーを加え、ボールミルなどで湿式粉砕の後、造粒，成
形，焼結工程を経て製造されている。アレスタ用の酸化
亜鉛形バリスタを製造する場合、一般に単位厚み当りの
バリスタ電圧（V1mA/mm）が200V以上の材料が、素子の
小形化、低価格化のために必要である。上記添加物の中
で特に酸化珪素（SiO2）は、酸化亜鉛の粒成長を抑制
し、合わせて温度特性，課電寿命特性を向上させる物質
として知られ、高圧タイプのアレスタ素子用の材料には
不可欠の成分となっている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、酸化亜鉛形バリスタの単位厚み当りの
バリスタ電圧（V1mA/mm）を上げるための添加物として
酸化珪素（SiO2）を用いた場合、他の添加物に比べ嵩比
重が著しく軽く、沈降性の材料を用いても充分に粉砕さ
れず、この結果、焼結体中にボイドが発生し、酸化亜鉛
形バリスタの最も重要な特性の一つであるサージ耐量
（2msの矩形波電流印加試験）が低いという課題を有し
ていた。また、材料の高圧化を図るため酸化珪素（Si
O2）を１モル％以上添加すると、粉砕した原料スラリー
の粘度が著しく増加し、造粒が困難になる課題も同時に
有していた。
バリスタ電圧（V1mA/mm）を上げるための添加物として
酸化珪素（SiO2）を用いた場合、他の添加物に比べ嵩比
重が著しく軽く、沈降性の材料を用いても充分に粉砕さ
れず、この結果、焼結体中にボイドが発生し、酸化亜鉛
形バリスタの最も重要な特性の一つであるサージ耐量
（2msの矩形波電流印加試験）が低いという課題を有し
ていた。また、材料の高圧化を図るため酸化珪素（Si
O2）を１モル％以上添加すると、粉砕した原料スラリー
の粘度が著しく増加し、造粒が困難になる課題も同時に
有していた。
本発明は、このような従来の課題を解決するためのも
ので、酸化亜鉛形バリスタのサージ耐量の大巾な向上を
主目的とし、合わせて製造上の課題であるスラリーのゲ
ル化を防止することを目的とするものである。
ので、酸化亜鉛形バリスタのサージ耐量の大巾な向上を
主目的とし、合わせて製造上の課題であるスラリーのゲ
ル化を防止することを目的とするものである。
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、主成分
の酸化亜鉛と副成分の酸化ビスマス、酸化アンチモン、
酸化コバルト、酸化マンガン、酸化クロムなどに少なく
ともボロンシリサイトをSiB6の形に換算して0.05〜5.0
モル％添加することを特徴としている。
の酸化亜鉛と副成分の酸化ビスマス、酸化アンチモン、
酸化コバルト、酸化マンガン、酸化クロムなどに少なく
ともボロンシリサイトをSiB6の形に換算して0.05〜5.0
モル％添加することを特徴としている。
作用 本発明によれば、ボロンシリサイトが従来の酸化珪素
（SiO2）と同様、酸化亜鉛粒子の成長を抑制する効果が
あり、さらに嵩比重が高く粉砕が均一に進行し、分散性
も良いため、焼結体中にボイドが発生しにくく、極めて
高いサージ耐量特性を有する酸化亜鉛形バリスタを得る
ことができる。
（SiO2）と同様、酸化亜鉛粒子の成長を抑制する効果が
あり、さらに嵩比重が高く粉砕が均一に進行し、分散性
も良いため、焼結体中にボイドが発生しにくく、極めて
高いサージ耐量特性を有する酸化亜鉛形バリスタを得る
ことができる。
実施例 以下、本発明による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。
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
％に、ボロンシリサイトをSiB6の形でそれぞれ0,0.01,
0.05,0.1,1.0,5.0,10.0モル％加えた７種類の原料粉末
に、固形分比率が約60重量％となるよう純水を加え、バ
インダーとしてPVA（ポリビニルアルコール）を固形分
に対し0.5重量％添加し、全体をジルコニア玉石ととも
にボールミルに入れ、30時間粉砕し、スラリーを得た。
なお、使用したボロンシリサイトの平均粒径は3.0μｍ
である。この６種類のスラリーをスプレードライヤーに
て乾燥、造粒して原料粉を作成した。次いで、この原料
粉を直径40mm,厚さ30mmの大きさに圧縮成形し、空気中
において1200℃で焼結させた。この焼結体の側面にガラ
スペーストを塗布し、500℃で焼付処理を行った。この
ようにして得られた焼結体の両端面を研磨し、アルミニ
ウムの溶射電極を形成した。第１図は以上のようにして
得られた酸化亜鉛形バリスタで、１は焼結体、２はアル
ミニウムの溶射電極、３は焼結体１の側面のオーバーコ
ート層で、ガラスの焼付処理、アルミナのプラズマ溶射
などにより形成されている。
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
％に、ボロンシリサイトをSiB6の形でそれぞれ0,0.01,
0.05,0.1,1.0,5.0,10.0モル％加えた７種類の原料粉末
に、固形分比率が約60重量％となるよう純水を加え、バ
インダーとしてPVA（ポリビニルアルコール）を固形分
に対し0.5重量％添加し、全体をジルコニア玉石ととも
にボールミルに入れ、30時間粉砕し、スラリーを得た。
なお、使用したボロンシリサイトの平均粒径は3.0μｍ
である。この６種類のスラリーをスプレードライヤーに
て乾燥、造粒して原料粉を作成した。次いで、この原料
粉を直径40mm,厚さ30mmの大きさに圧縮成形し、空気中
において1200℃で焼結させた。この焼結体の側面にガラ
スペーストを塗布し、500℃で焼付処理を行った。この
ようにして得られた焼結体の両端面を研磨し、アルミニ
ウムの溶射電極を形成した。第１図は以上のようにして
得られた酸化亜鉛形バリスタで、１は焼結体、２はアル
ミニウムの溶射電極、３は焼結体１の側面のオーバーコ
ート層で、ガラスの焼付処理、アルミナのプラズマ溶射
などにより形成されている。
第２図に原料スラリーの粘度の経時変化を示す。ここ
で、粘度は回転粘度計にて測定した。また、比較のた
め、添加物として酸化珪素（SiO2）を用いた場合につい
ても同様の製造工程条件でスラリーを作成し、粘度を比
較のため測定した。さて、スラリーの乾燥，造粒方法と
して量産の際には一般にスプレードライヤーが用いられ
ている。そして、スプレードライヤーで乾燥，造粒を行
うためには、スラリーの粘度は300〜500cps以下である
ことが必要である。第２図に示したように１モル％の酸
化珪素を用いた場合、３〜５時間で粘度が急上昇し、ス
プレードライヤーで乾燥，造粒を行うのは不可能とな
る。さらに、５モル％の酸化珪素を用いる場合、初期粘
度が既に500cpsを越えていることを確認した。一方、出
発原料として１モル％,5モル％のボロンシリサイトを用
いた場合、いずれもスラリーの増粘現象はほとんど見ら
れないことがわかる。従って、ボロンシリサイトを添加
物として用いた場合、長時間にわたりスプレードライヤ
ーによる造粒が可能となり、大量の原料処理に極めて好
都合であることがわかる。
で、粘度は回転粘度計にて測定した。また、比較のた
め、添加物として酸化珪素（SiO2）を用いた場合につい
ても同様の製造工程条件でスラリーを作成し、粘度を比
較のため測定した。さて、スラリーの乾燥，造粒方法と
して量産の際には一般にスプレードライヤーが用いられ
ている。そして、スプレードライヤーで乾燥，造粒を行
うためには、スラリーの粘度は300〜500cps以下である
ことが必要である。第２図に示したように１モル％の酸
化珪素を用いた場合、３〜５時間で粘度が急上昇し、ス
プレードライヤーで乾燥，造粒を行うのは不可能とな
る。さらに、５モル％の酸化珪素を用いる場合、初期粘
度が既に500cpsを越えていることを確認した。一方、出
発原料として１モル％,5モル％のボロンシリサイトを用
いた場合、いずれもスラリーの増粘現象はほとんど見ら
れないことがわかる。従って、ボロンシリサイトを添加
物として用いた場合、長時間にわたりスプレードライヤ
ーによる造粒が可能となり、大量の原料処理に極めて好
都合であることがわかる。
次に、焼結体の初期特性を下記の第１表に示す。ここ
で、V1mA，V10μAは直流定電流電源を用いて測定した。
また、制限電圧特性は波形8/20μs,電流波高値5000Aの
インパルスを用いて測定した。そしてV1mA/mmはボロン
シリサイトの添加量が0.05モル％以上で200V/mm以上と
なり、アレスタ素子の材料として適した値となり、５モ
ル％の添加で約300V/mmに高圧化する。そして、５モル
％を超えるボロンシリサイトを添加すると、制限電圧比
が急激に悪化することがわかる。一方、添加物として酸
化珪素を用いた場合、同様に高圧化するもののスラリー
粘度が上昇するため、１モル％の添加が限度で、V1mA/m
mは225V/mmとなった。
で、V1mA，V10μAは直流定電流電源を用いて測定した。
また、制限電圧特性は波形8/20μs,電流波高値5000Aの
インパルスを用いて測定した。そしてV1mA/mmはボロン
シリサイトの添加量が0.05モル％以上で200V/mm以上と
なり、アレスタ素子の材料として適した値となり、５モ
ル％の添加で約300V/mmに高圧化する。そして、５モル
％を超えるボロンシリサイトを添加すると、制限電圧比
が急激に悪化することがわかる。一方、添加物として酸
化珪素を用いた場合、同様に高圧化するもののスラリー
粘度が上昇するため、１モル％の添加が限度で、V1mA/m
mは225V/mmとなった。
次に、上記の試料についてサージ耐量試験を実施し
た。試験条件は2mS,300Aの矩形波電流を２分間隔で素子
が破壊に至るまで繰返し印加した。この結果を下記の第
２表に示す。表中の値は、素子が破壊せずに耐えた矩形
波電流の印加回数の平均値（試料数各５個）、および分
布範囲（最高値−最小値）である。
た。試験条件は2mS,300Aの矩形波電流を２分間隔で素子
が破壊に至るまで繰返し印加した。この結果を下記の第
２表に示す。表中の値は、素子が破壊せずに耐えた矩形
波電流の印加回数の平均値（試料数各５個）、および分
布範囲（最高値−最小値）である。
第２表より、ボロンシリサイトの添加量が0.05〜５モ
ル％の範囲で、サージ耐量特性が従来の酸化珪素系に比
べ約２〜2.5倍になり、著しく高性能化していることが
わかる。また、サージ耐量特性のばらつき（分布範囲）
も狭くなり、素子の信頼性も向上していることがわか
る。これはボロンシリサイトの分散性が良く粉砕も均一
に進むため、焼結体内部にボイドなどの欠陥の発生が減
少したためと考えられる。しかし、5.0モル％を超える
ボロンシリサイトを添加した系ではサージ耐量が低下す
る。これは単位厚み当りのバリスタ電圧（V1mA/mm）が
上昇したため、単位体積当りにかかるエネルギーが上昇
し、熱ストレスにより破壊し易くなるものと考えられ
る。従って、ボロンシリサイトの最も好ましい添加量
は、初期特性およびサージ耐量特性試験の結果から、0.
05〜5.0モル％であることがわかる。
ル％の範囲で、サージ耐量特性が従来の酸化珪素系に比
べ約２〜2.5倍になり、著しく高性能化していることが
わかる。また、サージ耐量特性のばらつき（分布範囲）
も狭くなり、素子の信頼性も向上していることがわか
る。これはボロンシリサイトの分散性が良く粉砕も均一
に進むため、焼結体内部にボイドなどの欠陥の発生が減
少したためと考えられる。しかし、5.0モル％を超える
ボロンシリサイトを添加した系ではサージ耐量が低下す
る。これは単位厚み当りのバリスタ電圧（V1mA/mm）が
上昇したため、単位体積当りにかかるエネルギーが上昇
し、熱ストレスにより破壊し易くなるものと考えられ
る。従って、ボロンシリサイトの最も好ましい添加量
は、初期特性およびサージ耐量特性試験の結果から、0.
05〜5.0モル％であることがわかる。
なお、本発明において基本材料組成をZnO,Bi2O3，Sb2
O3，Co2O3，MnO2，Cr2O3の系で実施したが、焼結体特性
をさらに向上させるNiO,SnO2,MgO,TiO2，Al2O3，Ag2Oな
どを添加しても本発明の効果に変わりはない。
O3，Co2O3，MnO2，Cr2O3の系で実施したが、焼結体特性
をさらに向上させるNiO,SnO2,MgO,TiO2，Al2O3，Ag2Oな
どを添加し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、酸化亜鉛を主成分と
し、酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化コバルト、酸
化マンガン、酸化クロムなどを副成分とし、さらに少な
くともボロンシリサイトをSiB6の形に換算して0.05〜5.
0モル％を含む混合物を焼結することにより、サージ耐
量が大きく、単位厚み当りのバリスタ電圧の高い酸化亜
鉛形バリスタを容易に得ることができる。
し、酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化コバルト、酸
化マンガン、酸化クロムなどを副成分とし、さらに少な
くともボロンシリサイトをSiB6の形に換算して0.05〜5.
0モル％を含む混合物を焼結することにより、サージ耐
量が大きく、単位厚み当りのバリスタ電圧の高い酸化亜
鉛形バリスタを容易に得ることができる。
第１図は本発明による酸化亜鉛形バリスタの断面図、第
２図は本発明の実施例および従来例による酸化亜鉛形バ
リスタの原料スラリーの粘度の経時変化を示す図であ
る。 １……焼結体、２……電極、３……オーバーコート層。
２図は本発明の実施例および従来例による酸化亜鉛形バ
リスタの原料スラリーの粘度の経時変化を示す図であ
る。 １……焼結体、２……電極、３……オーバーコート層。
Claims (1)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、酸化ビスマス、酸
化アンチモン、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化クロ
ムなどの金属酸化物を副成分とし、さらに少なくとも、
ボロンシリサイトをSiB6の形に換算して0.05〜5.00モル
％を含む原料粉末を焼結してなる酸化亜鉛形バリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63320992A JP2692210B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 酸化亜鉛形バリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63320992A JP2692210B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 酸化亜鉛形バリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02164006A JPH02164006A (ja) | 1990-06-25 |
| JP2692210B2 true JP2692210B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=18127573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63320992A Expired - Fee Related JP2692210B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 酸化亜鉛形バリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692210B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102092328B1 (ko) * | 2018-10-12 | 2020-03-23 | (주)에스엠텍 | ZnO 소자의 측면 절연 성능강화를 위한 코팅방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106448974A (zh) * | 2016-11-06 | 2017-02-22 | 合肥圣达电子科技实业有限公司 | 一种防止铝电极层湿热老化失效的压敏电阻及其制备方法 |
| CN106782954A (zh) * | 2017-02-13 | 2017-05-31 | 爱普科斯电子元器件(珠海保税区)有限公司 | 一种耐大浪涌电流冲击的压敏电阻的制备方法及压敏电阻 |
-
1988
- 1988-12-19 JP JP63320992A patent/JP2692210B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102092328B1 (ko) * | 2018-10-12 | 2020-03-23 | (주)에스엠텍 | ZnO 소자의 측면 절연 성능강화를 위한 코팅방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02164006A (ja) | 1990-06-25 |
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