JP2943367B2 - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗体の製造方法Info
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- JP2943367B2 JP2943367B2 JP3052908A JP5290891A JP2943367B2 JP 2943367 B2 JP2943367 B2 JP 2943367B2 JP 3052908 A JP3052908 A JP 3052908A JP 5290891 A JP5290891 A JP 5290891A JP 2943367 B2 JP2943367 B2 JP 2943367B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過電圧保護用素子とし
て用いられる酸化亜鉛 (ZnＯ) を主成分とした電圧非直
線抵抗体の製造方法に関する。
て用いられる酸化亜鉛 (ZnＯ) を主成分とした電圧非直
線抵抗体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子機器, 電気機器などの過
電圧保護を目的として酸化亜鉛 (ZnＯ) を主成分として
希土類元素、コバルト (Co) 及びその他数種類の添加物
を元素または化合物の形で添加した原料から均一な微粒
子の粉末を作り、その粉末を成形し、焼成することによ
り製造される電圧非直線抵抗体がその優れた非直線性,
放電耐量を有していることで異常電圧の吸収や電圧安定
化用に実用化されている。上記の原料のうちCoは通常、
硝酸コバルトに脱鉄処理を施したのち、加熱, 酸化して
得られたCo3 Ｏ4 の形で用いる。
電圧保護を目的として酸化亜鉛 (ZnＯ) を主成分として
希土類元素、コバルト (Co) 及びその他数種類の添加物
を元素または化合物の形で添加した原料から均一な微粒
子の粉末を作り、その粉末を成形し、焼成することによ
り製造される電圧非直線抵抗体がその優れた非直線性,
放電耐量を有していることで異常電圧の吸収や電圧安定
化用に実用化されている。上記の原料のうちCoは通常、
硝酸コバルトに脱鉄処理を施したのち、加熱, 酸化して
得られたCo3 Ｏ4 の形で用いる。
【０００３】ところで、電圧非直線抵抗体は一般にＩ＝
(Ｖ／Ｃ)αの近似式で示される電圧・電流特性で評価
される。ここで、 Ｉ：電圧非直線抵抗体に流れる電流 Ｖ：印加電圧 Ｃ：定数 α：非直線係数 である。
(Ｖ／Ｃ)αの近似式で示される電圧・電流特性で評価
される。ここで、 Ｉ：電圧非直線抵抗体に流れる電流 Ｖ：印加電圧 Ｃ：定数 α：非直線係数 である。
【０００４】これより、電圧非直線特性はＣ及びαの２
つの定数で表すことができ、通常はＣの代わりにバリス
タ電圧と呼ばれる電圧非直線抵抗体に１mAの電流を流し
たときの電圧Ｖ1mA で示される。また、電圧非直線特性
を示す指数のαは値が大きいことが重要とされている。
つの定数で表すことができ、通常はＣの代わりにバリス
タ電圧と呼ばれる電圧非直線抵抗体に１mAの電流を流し
たときの電圧Ｖ1mA で示される。また、電圧非直線特性
を示す指数のαは値が大きいことが重要とされている。
【０００５】上記の酸化亜鉛 (ZnＯ) を主成分とした電
圧非直線抵抗体は、電圧−電流特性が良好なことに加え
て素子の厚さ制御、焼結体の結晶粒径を制御することに
よって電圧−電流特性を任意に調整できる特徴を備えて
いる。
圧非直線抵抗体は、電圧−電流特性が良好なことに加え
て素子の厚さ制御、焼結体の結晶粒径を制御することに
よって電圧−電流特性を任意に調整できる特徴を備えて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
圧非直線抵抗体においては大電流領域における非直線性
が充分でなく、また衝撃電流を印加した場合にバリスタ
電圧の正方向及び負方向の変化率差が大きく信頼性が劣
るという欠点があった。この欠点を補うため、従来より
数々の特性改善用添加元素の検討や焼結体の組成均一化
を狙った原料の微細化など種々の研究がなされている
が、いずれも大量生産の上では製造コストが割高になる
という問題があった。
圧非直線抵抗体においては大電流領域における非直線性
が充分でなく、また衝撃電流を印加した場合にバリスタ
電圧の正方向及び負方向の変化率差が大きく信頼性が劣
るという欠点があった。この欠点を補うため、従来より
数々の特性改善用添加元素の検討や焼結体の組成均一化
を狙った原料の微細化など種々の研究がなされている
が、いずれも大量生産の上では製造コストが割高になる
という問題があった。
【０００７】本発明の目的は、上述の問題を解決し、非
直線性良好で衝撃電流印加時のバリスタ電圧の変化率が
小さく、かつ製造コストが低く、量産性のある電圧非直
線抵抗体の製造方法を提供することにある。
直線性良好で衝撃電流印加時のバリスタ電圧の変化率が
小さく、かつ製造コストが低く、量産性のある電圧非直
線抵抗体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】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し、副成分として
コバルトのほかにプラセオジム，カリウム，クロム，マ
グネシウム，カルシウム，アルミニウム，ほう素を元素
または化合物の形で含む希土類系の電圧非直線抵抗体に
おいて、さらにニッケルをＮｉＯに換算して0.001〜0.1
モル％、マンガンをＭｎＯに換算して0.0001〜0.001モ
ル％含ませた上で該原料を焼結することとする。そし
て、各元素が酸化物の形で混合された原料を用いるこ
と、あるいはＮｉを0.03〜0.50重量％，Ｍｎを0.003〜
0.01重量％含む酸化コバルトを原料に混合することが有
効である。
めに、本発明は、酸化亜鉛を主成分とし、副成分として
コバルトのほかにプラセオジム，カリウム，クロム，マ
グネシウム，カルシウム，アルミニウム，ほう素を元素
または化合物の形で含む希土類系の電圧非直線抵抗体に
おいて、さらにニッケルをＮｉＯに換算して0.001〜0.1
モル％、マンガンをＭｎＯに換算して0.0001〜0.001モ
ル％含ませた上で該原料を焼結することとする。そし
て、各元素が酸化物の形で混合された原料を用いるこ
と、あるいはＮｉを0.03〜0.50重量％，Ｍｎを0.003〜
0.01重量％含む酸化コバルトを原料に混合することが有
効である。
【０００９】
【作用】ZnＯを主成分とし副成分としてCo、その他の元
素を含む原料にMnを添加して混合, 焼結した場合、ZnＯ
相にCo, Mnが固溶していることが確認された。これらの
CoおよびMnは、焼結−冷却の際に粒界近傍で移動し、粒
界近傍にて固溶したCo，Mnが電圧非直線性発現のための
重要な役割を果たしていると考えられる。この電圧非直
線性は、ZnＯ相にCoのみが固溶している場合に比べCo及
びMnが固溶している場合の方が優れており、特に大電流
領域において効果が見られる。
素を含む原料にMnを添加して混合, 焼結した場合、ZnＯ
相にCo, Mnが固溶していることが確認された。これらの
CoおよびMnは、焼結−冷却の際に粒界近傍で移動し、粒
界近傍にて固溶したCo，Mnが電圧非直線性発現のための
重要な役割を果たしていると考えられる。この電圧非直
線性は、ZnＯ相にCoのみが固溶している場合に比べCo及
びMnが固溶している場合の方が優れており、特に大電流
領域において効果が見られる。
【００１０】一方、Niを添加することにより衝撃電流を
印加した際の極性発生が抑制され、バリスタ電圧の正方
向の変化率と負方向への変化率の差を低減する役割をす
ると考えられる。
印加した際の極性発生が抑制され、バリスタ電圧の正方
向の変化率と負方向への変化率の差を低減する役割をす
ると考えられる。
【００１１】
【実施例】酸化亜鉛に、Pr3 Ｏ11を0.4 モル％, Co3 Ｏ
4 を2.0 モル％、Cr2 Ｏ3 , MgＯおよびCaＯをそれぞれ
0.1 モル％、Al2 Ｏ3 およびＢ2 Ｏ3 をそれぞれ0.01モ
ル％を加えた配合を基本組成と、基本組成のままの原
料、それにNiＯを0.001 〜0.1 モル％、MnＯを0.0001〜
0.001 モル％の範囲内の割合で添加配合した原料、なら
びに基本組成のほかにNiＯを0.15〜0.2 モル％、MnＯを
0.03〜0.04モル％の割合で配合した原料を、それぞれボ
ールミルで十分に混合して粉末とする。かくして得た調
合粉末に結合剤としてポリビニルアルコールを添加し、
300 〜400kg ／cm2 の圧力で直径17mm, 厚さ２mmの円板
状に圧縮形成した。ついで1150〜1350℃の空気中で１時
間焼成し、焼結体の両面にAg導電性ペーストをスクリー
ン印刷し、焼付けて電極を形成した。このようにして得
られた素子の電気特性を測定した。結果を表１に示す。
4 を2.0 モル％、Cr2 Ｏ3 , MgＯおよびCaＯをそれぞれ
0.1 モル％、Al2 Ｏ3 およびＢ2 Ｏ3 をそれぞれ0.01モ
ル％を加えた配合を基本組成と、基本組成のままの原
料、それにNiＯを0.001 〜0.1 モル％、MnＯを0.0001〜
0.001 モル％の範囲内の割合で添加配合した原料、なら
びに基本組成のほかにNiＯを0.15〜0.2 モル％、MnＯを
0.03〜0.04モル％の割合で配合した原料を、それぞれボ
ールミルで十分に混合して粉末とする。かくして得た調
合粉末に結合剤としてポリビニルアルコールを添加し、
300 〜400kg ／cm2 の圧力で直径17mm, 厚さ２mmの円板
状に圧縮形成した。ついで1150〜1350℃の空気中で１時
間焼成し、焼結体の両面にAg導電性ペーストをスクリー
ン印刷し、焼付けて電極を形成した。このようにして得
られた素子の電気特性を測定した。結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１の衝撃電流特性は、２msec, 120 Ａの
く形波電流を20回印加した時のＶ1m A 値の正方向と負方
向の変化率である。表１から、本発明によりNiＯを0.00
1 〜0.1 モル％, MnＯを0.0001〜0.001 モル％添加した
場合、添加しなかったものあるいはそれぞれをさらに多
く添加したものに比べて非直線特性, 衝撃電流特性がと
くに優れていることがわかる。この電圧非直線抵体を実
施例１とする。
く形波電流を20回印加した時のＶ1m A 値の正方向と負方
向の変化率である。表１から、本発明によりNiＯを0.00
1 〜0.1 モル％, MnＯを0.0001〜0.001 モル％添加した
場合、添加しなかったものあるいはそれぞれをさらに多
く添加したものに比べて非直線特性, 衝撃電流特性がと
くに優れていることがわかる。この電圧非直線抵体を実
施例１とする。
【００１４】図１, 図２はNi, Mn添加量を変えたときの
特性変化を示し、図１はNiＯ添加量と衝撃電流印加後の
バリスタ電圧Ｖ1mA 変化率との関係、図２はMnＯ添加量
と電圧非直線係数αおよび単位厚みあたりのバリスタ電
圧との関係である。
特性変化を示し、図１はNiＯ添加量と衝撃電流印加後の
バリスタ電圧Ｖ1mA 変化率との関係、図２はMnＯ添加量
と電圧非直線係数αおよび単位厚みあたりのバリスタ電
圧との関係である。
【００１５】上記の配合の原材料として用いたCo3 Ｏ4
は、近年粒径0.02μｍ以下の超微粉のものが開発されて
いるが、製造過程で脱鉄処理を行ったもので、Ni, Mnの
含有量が少ない。そこで脱鉄処理を行わないでNi含有量
0.03〜0.50重量％, Mn含有量0.003 〜0.010 重量％のCo
3 Ｏ4 粉を原材料として用いた。このCo3 Ｏ4 は、かさ
比重が0.3g／cm3 以下、比表面積が40ｍ2 ／ｇ以上、平
均粒径が0.02μｍ以下のものであった。このCo3 Ｏ4 を
用いて前記の2.0 モル％の配合をしたとき、NiおよびMn
を酸化物の形で混合しなくても、焼結原料中のNiおよび
Mn含有量はNiＯ, MnＯに換算して0.001 〜0.1 モル％,
0.0001 〜0.001 モル％となる。このようにして製造し
た電圧非直線抵抗体を実施例２とし、表２にその電気特
性を実施例１の値と共に示す。
は、近年粒径0.02μｍ以下の超微粉のものが開発されて
いるが、製造過程で脱鉄処理を行ったもので、Ni, Mnの
含有量が少ない。そこで脱鉄処理を行わないでNi含有量
0.03〜0.50重量％, Mn含有量0.003 〜0.010 重量％のCo
3 Ｏ4 粉を原材料として用いた。このCo3 Ｏ4 は、かさ
比重が0.3g／cm3 以下、比表面積が40ｍ2 ／ｇ以上、平
均粒径が0.02μｍ以下のものであった。このCo3 Ｏ4 を
用いて前記の2.0 モル％の配合をしたとき、NiおよびMn
を酸化物の形で混合しなくても、焼結原料中のNiおよび
Mn含有量はNiＯ, MnＯに換算して0.001 〜0.1 モル％,
0.0001 〜0.001 モル％となる。このようにして製造し
た電圧非直線抵抗体を実施例２とし、表２にその電気特
性を実施例１の値と共に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】実施例２のような製造方法でつくられた場
合の方が電気特性が実施例１の試料にくらべてさらに優
れていることがわかる。これはNiおよびMnが微細な状態
で酸化コバルト中に存在することによって、原料系への
均一な分散が促されるためと考えられる。
合の方が電気特性が実施例１の試料にくらべてさらに優
れていることがわかる。これはNiおよびMnが微細な状態
で酸化コバルト中に存在することによって、原料系への
均一な分散が促されるためと考えられる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、酸化亜鉛を主成分と
し、副成分としてコバルトをはじめプラセオジムなど数
種類の元素を酸化物のような化合物の形などを含む原料
に、ニッケルおよびマンガンをNiＯ, MnＯに換算して0.
001 〜0.1 モル％および0.0001〜0.001 モル％の範囲で
添加、混合し、焼結することにより電圧非直線性が向上
でき、さらに電圧を印加した際の極性の発生を低減し、
寿命特性及び電圧安定性の優れた信頼性の高い電圧非直
線抵抗を得ることができた。また、ニッケル及びマンガ
ンを酸化コバルトに含まれる不純物として添加する方法
を採用することにより、さらに性能を上げることができ
るだけでなく、大量生産をする際に工数・原料コストの
増加を抑え、安価なバリスタを製造することが可能にな
った。
し、副成分としてコバルトをはじめプラセオジムなど数
種類の元素を酸化物のような化合物の形などを含む原料
に、ニッケルおよびマンガンをNiＯ, MnＯに換算して0.
001 〜0.1 モル％および0.0001〜0.001 モル％の範囲で
添加、混合し、焼結することにより電圧非直線性が向上
でき、さらに電圧を印加した際の極性の発生を低減し、
寿命特性及び電圧安定性の優れた信頼性の高い電圧非直
線抵抗を得ることができた。また、ニッケル及びマンガ
ンを酸化コバルトに含まれる不純物として添加する方法
を採用することにより、さらに性能を上げることができ
るだけでなく、大量生産をする際に工数・原料コストの
増加を抑え、安価なバリスタを製造することが可能にな
った。
【図１】NiＯ添加量と衝撃電流印加後のバリスタ電圧変
化率との関係線図
化率との関係線図
【図２】MnＯ添加量と電圧非直線係数および単位厚みあ
たりのバリスタ電圧との関係線図
たりのバリスタ電圧との関係線図
Claims (3)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてコバ
ルトのほかにプラセオジム，カリウム，クロム，マグネ
シウム，カルシウム，アルミニウム，ほう素を元素また
は化合物の形で含む希土類系の電圧非直線抵抗体におい
て、さらにニッケルをＮｉＯに換算して0.001〜0.1モル
％、マンガンをＭｎＯに換算して0.0001〜0.001モル％
含ませた上で該原料を焼結することを特徴とする電圧非
直線抵抗体の製造方法。 - 【請求項２】各元素が酸化物の形で混合された原料を用
いる請求項１記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。 - 【請求項３】ニッケルを0.03〜0.50重量％, Mnを0.003
〜0.01重量％含む酸化コバルトを原料に混合する請求項
１記載の電圧非直線抵抗体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052908A JP2943367B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052908A JP2943367B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290202A JPH04290202A (ja) | 1992-10-14 |
| JP2943367B2 true JP2943367B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=12927935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3052908A Expired - Fee Related JP2943367B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943367B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200903530A (en) * | 2007-03-30 | 2009-01-16 | Tdk Corp | Voltage non-linear resistance ceramic composition and voltage non-linear resistance element |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3052908A patent/JP2943367B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04290202A (ja) | 1992-10-14 |
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