JP2970179B2 - 酸化亜鉛バリスタ用電極材料 - Google Patents

酸化亜鉛バリスタ用電極材料

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JP2970179B2
JP2970179B2 JP4037622A JP3762292A JP2970179B2 JP 2970179 B2 JP2970179 B2 JP 2970179B2 JP 4037622 A JP4037622 A JP 4037622A JP 3762292 A JP3762292 A JP 3762292A JP 2970179 B2 JP2970179 B2 JP 2970179B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化亜鉛バリスタに用い
る電極材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、民生機器、産業機器の制御回路の
高度集積化が急速に進展している。
【0003】これらの制御回路に用いられている半導体
電子部品は異常高電圧(サージ)に極めて弱く、この対
策は不可欠となっている。この対策として一般にバリス
タが用いられており、中でも酸化亜鉛バリスタはその優
れた電圧非直線性、サージ吸収能力を持つことから、各
種電子機器を異常高電圧(サージ)から保護する目的で
広く利用されている。
【0004】従来より、酸化亜鉛バリスタ用電極材料と
して、例えば特開昭62−290104号公報などが開
示されているが、上記先行例の内容は以下の通りであ
る。
【0005】PbOが50.0〜85.0重量%、B2
3が10.0〜30.0重量%、SiO2が5.0〜2
5.0重量%からなる硼珪酸鉛ガラス粉末を重量比で
5.0%秤量し、ブチルカルビトールにエチルセルロー
スを溶かしたビヒクル(重量比で30.0%)中にAg
粉末(重量比で65.0%)とともに混練して銀ペース
トを作成し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料とするもので
あった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の硼珪酸鉛ガラスからなる酸化亜鉛バリスタ用電極材
料を酸化亜鉛バリスタに用いると、異常高電圧(サー
ジ)によるバリスタ電圧の特性劣化が大きく、かつ電圧
非直線性、高温負荷寿命特性ともに満足できるものでは
ないという課題を有していた。本発明は、上記従来の課
題を解決するもので、酸化亜鉛バリスタに用いて優れた
信頼性を示す酸化亜鉛バリスタ用電極材料を提供するこ
とを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために本発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料は、
酸化コバルトをCo23の形に換算して0.1〜30.
0重量%含む硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中に含有し
て酸化亜鉛バリスタ用電極材料を構成したものである。
【0008】あるいは、上記酸化コバルト(Co23
の代わりに、酸化マグネシウム(MgO)、酸化アンチ
モン(Sb23)、酸化イットリウム(Y23)の中か
らいずれか1つを同量含有した構成としたものである。
【0009】
【作用】この構成による酸化亜鉛バリスタ用電極材料を
酸化亜鉛バリスタの電極に用いることにより、電圧非直
線性が向上し、かつサージ電流によるバリスタ特性の劣
化、および高温負荷寿命特性などの性能改善を図ること
ができる。
【0010】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例に
ついて詳細に説明する。
【0011】まず、酸化亜鉛バリスタ用電極材料に添加
するガラス粉末の調整について述べる。下記の(表1)
の組成表に従いPbO,B23,SiO2,Co23
所定量秤量しボールミルにて混合、粉砕した後、白金ル
ツボにて1000℃〜1500℃の温度条件で溶融し、
急冷してガラス化させた。このガラスを粗粉砕した後、
ボールミルにて微粉砕して硼珪酸鉛系ガラス粉末を得
た。また、従来例の硼珪酸鉛ガラスとしてPbOが7
0.0重量%、B23が15.0重量%、SiO2が1
5.0重量%からなるガラス粉末を同様の手法にて作製
した。以上のように作製したガラスのガラス転移点(T
g)を下記の(表1)に示した。ここで、ガラス転移点
(Tg)は熱分析装置を用いて測定した。
【0012】次に、この硼珪酸鉛系ガラス粉末を重量比
で10%秤量し、ブチルカルビトールにエチルセルロー
スを溶かしたビヒクル(重量比で30%)中にAg粉末
(重量比で65%)とともに混練し、酸化亜鉛バリスタ
用電極材料を作製した。
【0013】以上のように作製した酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を評価するため、酸化ビスマス(Bi23)、
酸化コバルト(Co23)、酸化マンガン(Mn
2)、酸化ニッケル(NiO)、酸化チタン(Ti
2)をそれぞれ0.5モル%、酸化アンチモン(Sb2
3)、酸化クロム(Cr23)をそれぞれ0.1モル
%、Al23を0.005モル%、残りが酸化亜鉛(Z
nO)からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体(直径13mm、
厚さ1.5mm)を用意した。この焼結体の両面に酸化亜
鉛バリスタ用電極材料を直径10mmとなるようスクリー
ン印刷し、800℃で10分間焼付け電極を形成し、リ
ード線を半田付けした後、樹脂モールドして試料を得
た。
【0014】このようにして得られた試料の
【0015】
【外1】
【0016】サージ電流耐量特性および高温負荷寿命特
性を下記の(表2)に示す。ここで、
【0017】
【外2】
【0018】は直流定電流電源を用いて測定した。ま
た、サージ電流耐量特性は標準波形8/20μS、波高
値2500Aの衝撃電流を同一方向に2回印加しバリス
タ電圧(V1mA)の変化率を測定した。高温負荷寿命特
性は周囲温度125℃、課電率90%(DC)の条件で
行ない1000時間後のバリスタ電圧(V1mA)の変化
率を測定した。なお、試料数は各ロット10個である。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】まず、(表1)および(表2)から、酸化
亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスに含まれ
るCo23含有量の電圧非直線性、サージ電流耐量特性
および高温負荷寿命特性への影響を考察する。Co23
を含まない組成系の硼珪酸鉛ガラスに比べて、Co23
の含有量が0.1重量%以上の組成系においては電圧非
直線性、サージ電流耐量特性、高温負荷寿命特性ともに
向上するが、Co23の含有量が30.0重量%以上で
は電圧非直線性、サージ電流耐量は悪化する。従って、
酸化亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスにお
いて少なくともCo23を0.1〜30.0重量%含む
組成系であることが必要条件である。
【0022】一方、サージ電流耐量特性、高温負荷寿命
特性はCo23の含有量のほかにPbO,B23,Si
2含有量の影響を受けるため、これらの組成について
考慮する必要がある。そこで、(表1)および(表2)
に基づき酸化亜鉛バリスタ用電極材料に含まれる硼珪酸
鉛系ガラスの構成成分のサージ電流耐量特性および高温
負荷寿命特性への影響を考察する。PbO含有量が4
0.0重量%以上の組成系のガラスはガラス転移点が高
く、ガラスの流動性が小さすぎ半田漏れ性が悪く、Pb
O含有量が80.0重量%以上の組成系のガラスはガラ
ス転移点が低く、ガラスの流動性が大きすぎるため電極
剥離強度が低下し信頼性に欠ける。B23の含有量が
5.0重量%以下の組成系においては高温負荷寿命特性
の劣化が大きい。また、B23の含有量が30.0重量
%以上の組成系においては、サージ電流耐量特性が悪
い。SiO2の含有量が5.0重量%以下の組成系にお
いてはサージ電流耐量特性が悪い。また、SiO2の含
有量が30.0重量%以上の組成系においてもサージ電
流耐量特性が悪化する。
【0023】以上の結果より、酸化亜鉛バリスタ用電極
材料のガラス成分の組成は、PbOが40.0〜80.
0重量%、B23が5.0〜30.0重量%、SiO2
が5.0〜30.0重量%、Co23が0.1〜30.
0重量%の範囲が最適であることがわかる。
【0024】なお、本実施例では硼珪酸鉛系ガラスの原
料として酸化鉛をPbO、酸化硼素をB23、酸化珪素
をSiO2、酸化コバルトをCo23の形で用いたが、
他の酸化物の形で用いても同等の特性が得られることを
確認した。また、本実施例では酸化亜鉛バリスタ用電極
材料中の硼珪酸鉛系ガラスの含有量が5.0重量%の場
合についてのみ述べたが、1.0〜30.0重量%であ
れば本発明の効果に変わりはない。さらに、評価用の焼
結体としてZnO,Bi23,Co23,MnO2,N
iO,TiO2,Sb23,Cr23,Al23からな
る系の酸化亜鉛バリスタを用いたが、Pr611,Ca
O,BaO,MgO,K2O,SiO2等を含む酸化亜鉛
バリスタに本発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料を
適用しても効果に変わりはない。
【0025】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について詳細に説明する。
【0026】まず、酸化亜鉛バリスタ用電極材料に添加
するガラス粉末の調整について述べる。下記の(表3)
の組成表に従いPbO,B23,SiO2,MgOを所
定量秤量しボールミルにて混合、粉砕した後、白金ルツ
ボにて1000℃〜1500℃の温度条件で溶融し、急
冷してガラス化させた。このガラスを粗粉砕した後、ボ
ールミルにて微粉砕して硼珪酸鉛系ガラス粉末を得た。
また、従来例の硼珪酸鉛ガラスとしてPbOが70.0
重量%、B23が15.0重量%、SiO2が15.0
重量%からなるガラス粉末を同様の手法にて作製した。
以上のように作製したガラスのガラス転移点(Tg)を
下記の(表3)に示した。ここで、ガラス転移点(T
g)は熱分析装置を用いて測定した。
【0027】次に、この硼珪酸鉛系ガラス粉末を所定量
(重量比で5.0%)秤量し、ブチルカルビトールにエ
チルセルロースを溶かしたビヒクル(重量比で30.0
%)中にAg粉末(重量比で65.0%)とともに混練
し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料を作製した。
【0028】以上のように作製した酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を評価するため、酸化ビスマス(Bi23)、
酸化コバルト(Co23)、酸化マンガン(Mn
2)、酸化ニッケル(NiO)、酸化チタン(Ti
2)をそれぞれ0.5モル%、酸化アンチモン(Sb2
3)、酸化クロム(Cr23)をそれぞれ0.1モル
%、Al23を0.005モル%、残りが酸化亜鉛(Z
nO)からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体(直径13mm、
厚さ1.5mm)を用意した。この焼結体の両面に酸化亜
鉛バリスタ用電極材料を直径10mmとなるようスクリー
ン印刷し、800℃で10分間焼付け電極を形成し、リ
ード線を半田付けした後、樹脂モールドして試料を得
た。
【0029】このようにして得られた試料の
【0030】
【外3】
【0031】およびサージ電流耐量特性を下記の(表
4)に示す。ここで、
【0032】
【外4】
【0033】は直流定電流電源を用いて測定した。さら
に、サージ電流耐量特性は標準波形8/20μS、波高
値2500Aの衝撃電流を同一方向に2回印加しバリス
タ電圧(V1mA)の変化率を測定した。なお、試料数は
各ロット10個である。
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】まず、(表3)および(表4)から、酸化
亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスに含まれ
るMgO含有量の電圧非直線性、制限電圧比特性および
サージ電流耐量特性への影響を考察する。MgOを含ま
ない組成系の硼珪酸鉛ガラスに比べて、MgOの含有量
が0.1重量%以上の組成系においては電圧非直線性、
制限電圧比特性、サージ電流耐量特性ともに向上する
が、MgOの含有量が30.0重量%以上では制限電圧
比特性、サージ電流耐量特性は悪化する。従って、酸化
亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスにおいて
少なくともMgOを0.1〜30.0重量%含む組成系
であることが必要条件である。
【0037】一方、制限電圧比特性(V5A/V1mA)、
サージ電流耐量特性はMgOの含有量のほかにPbO,
23,SiO2含有量の影響を受けるため、これらの
組成について考慮する必要がある。そこで、(表3)お
よび(表4)に基づき酸化亜鉛バリスタ用電極材料に含
まれる硼珪酸鉛ガラスの構成成分の制限電圧比特性、サ
ージ電流耐量特性への影響を考察する。PbO含有量が
40.0重量%以上の組成系のガラスはガラス転移点が
高く、ガラスの流動性が小さすぎ半田濡れ性が悪く、P
bO含有量が80.0重量%以上の組成系のガラスはガ
ラス転移点が低く、ガラスの流動性が大きすぎるため電
極剥離強度が低下し信頼性に欠ける。B 23の含有量が
5.0重量%以下の組成系においては高温負荷寿命特性
の劣化が大きい。また、B23の含有量が30.0重量
%以上の組成系においては、サージ電流耐量特性が悪
い。SiO2の含有量が5.0重量%以下の組成系にお
いてはサージ電流耐量特性が悪い。また、SiO2の含
有量が30.0重量%以上の組成系においてもサージ電
流耐量特性が悪化する。
【0038】以上の結果より、酸化亜鉛バリスタ用電極
材料のガラス成分の組成は、PbOが40.0〜80.
0重量%、B23が5.0〜30.0重量%、SiO2
が5.0〜30.0重量%、MgOが0.1〜30.0
重量%の範囲が最適であることがわかる。
【0039】なお、本実施例では硼珪酸鉛系ガラスの原
料として酸化鉛をPbO、酸化硼素をB23、酸化珪素
をSiO2、酸化マグネシウムをMgOの形で用いた
が、他の酸化物の形で用いても同等の特性が得られるこ
とを確認した。また、本実施例では酸化亜鉛バリスタ用
電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスの含有量が5.0重量%
の場合についてのみ述べたが、1.0〜30.0重量%
であれば本発明の効果に変わりはない。さらに、評価用
の焼結体としてZnO,Bi23,Co23,Mn
2,NiO,TiO2,Sb23,Cr23,Al23
からなる系の酸化亜鉛バリスタを用いたが、Pr
611,CaO,BaO,MgO,K2O,SiO2等を
含む酸化亜鉛バリスタに本発明による酸化亜鉛バリスタ
用電極材料を適用しても効果に変わりはない。
【0040】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について詳細に説明する。
【0041】まず、酸化亜鉛バリスタ用電極材料に添加
するガラス粉末の調整について述べる。下記の(表5)
の組成表に従いPbO,B23,SiO2,MnO2を所
定量秤量しボールミルにて混合、粉砕した後、白金ルツ
ボにて1000℃〜1500℃の温度条件で溶融し、急
冷してガラス化させた。このガラスを粗粉砕した後、ボ
ールミルにて微粉砕して硼珪酸鉛系ガラス粉末を得た。
また、従来例の硼珪酸鉛ガラスとしてPbOが70.0
重量%、B23が15.0重量%、SiO2が15.0
重量%からなるガラス粉末を同様の手法にて作製した。
以上のように作製したガラスのガラス転移点(Tg)を
下記の(表5)に示した。ここで、ガラス転移点(T
g)は熱分析装置を用いて測定した。
【0042】次に、この硼珪酸鉛系ガラス粉末を所定量
(重量比で5.0%)秤量し、ブチルカルビトールにエ
チルセルロースを溶かしたビヒクル(重量比で30.0
%)中にAg粉末(重量比で65.0%)とともに混練
し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料を作製した。
【0043】以上のように作製した酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を評価するため、酸化ビスマス(Bi23)、
酸化コバルト(Co23)、酸化マンガン(Mn
2)、酸化ニッケル(NiO)、酸化アンチモン(S
23)、酸化クロム(Cr23)をそれぞれ0.5モ
ル%、Al23を0.005モル%、残りが酸化亜鉛
(ZnO)からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体(直径13
mm、厚さ1.5mm)の両面に直径10mmとなるよう塗布
し、800℃で10分間焼付け、リード線を半田付けし
た後、樹脂モールドして試料を得た。
【0044】このようにして得られた試料の
【0045】
【外5】
【0046】サージ電流耐量特性および高温負荷寿命特
性を下記の(表6)に示す。ここで、
【0047】
【外6】
【0048】は直流定電流電源を用いて測定した。ま
た、サージ電流耐量特性は標準波形8/20μS、波高
値5000Aの衝撃電流を同一方向に2回印加しバリス
タ電圧(V1mA)の変化率を測定した。高温負荷寿命特
性は周囲温度125℃、課電率90%(DC)の条件で
行ない1000時間後のバリスタ電圧(V1mA)の変化
率を測定した。なお、試料数は各ロット10個である。
【0049】
【表5】
【0050】
【表6】
【0051】まず、(表5)および(表6)から、酸化
亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスに含まれ
るMnO2含有量の電圧非直線性への影響を考察する。
MnO2の含有量が0.1重量%以上の組成系において
は電圧非直線性が向上するが、MnO2の含有量が3
0.0重量%以上では電圧非直線性は悪化する。従っ
て、酸化亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラス
において少なくともMnO 2を0.1〜30.0重量%
含む組成系であることが必要条件である。
【0052】一方、サージ電流耐量特性、高温負荷寿命
特性はMnO2の含有量のほかにPbO,B23,Si
2含有量の影響を受けるため、これらの組成について
考慮する必要がある。
【0053】次に、(表5)および(表6)に基づき酸
化亜鉛バリスタ用電極材料に含まれる硼珪酸鉛ガラスの
構成成分のサージ電流耐量特性および高温負荷寿命特性
への影響を考察する。MnO2の含有量が0.1重量%
以上の組成系においてはサージ電流耐量特性、高温負荷
寿命特性ともに向上する。また、MnO2の含有量が3
0.0重量%を越える組成系においてはサージ電流耐量
特性が悪い。PbO含有量が40.0重量%以上の組成
系のガラスはガラス転移点が高く、ガラスの流動性が小
さすぎ半田濡れ性が悪く、PbO含有量が80.0重量
%を越える組成系のガラスはガラス転移点が低く、ガラ
スの流動性が大きすぎるため電極剥離強度が低下し信頼
性に欠ける。B23の含有量が5.0重量%未満の組成
系においては高温負荷寿命特性の劣化が大きい。また、
23の含有量が30.0重量%を越える組成系におい
ては、サージ電流耐量特性が悪い。SiO2の含有量が
5.0重量%以下の組成系においてはサージ電流耐量特
性が悪い。また、SiO2の含有量が30.0重量%を
越える組成系においてもサージ電流耐量特性が悪化す
る。
【0054】以上の結果より、酸化亜鉛バリスタ用電極
材料のガラス成分の組成は、PbOが40.0〜80.
0重量%、B23が5.0〜30.0重量%、SiO2
が5.0〜30.0重量%、MnO2が0.1〜30.
0重量%の範囲が最適であることがわかる。
【0055】なお、本実施例では硼珪酸鉛系ガラスの原
料として酸化鉛をPbO、酸化硼素をB23、酸化珪素
をSiO2、酸化マンガンをMnO2の形で用いたが、他
の酸化物の形で用いても同等の特性が得られることを確
認した。また、本実施例では酸化亜鉛バリスタ用電極材
料中の硼珪酸鉛系ガラスの含有量が5.0重量%の場合
についてのみ述べたが、1.0〜30.0重量%であれ
ば本発明の効果に変わりはない。さらに、評価用の焼結
体としてZnO,Bi23,Co23,MnO 2,Ni
O,Sb23,Cr23,Al23からなる系の酸化亜
鉛バリスタを用いたが、Pr611,CaO,BaO,
MgO,K2O,SiO2等を含む酸化亜鉛バリスタに本
発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料を適用しても効
果に変わりはない。
【0056】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について詳細に説明する。
【0057】まず、酸化亜鉛バリスタ用電極材料に添加
するガラス粉末の調整について述べる。下記の(表7)
の組成表に従いPbO,B23,SiO2,Sb23
所定量秤量しボールミルにて混合、粉砕した後、白金ル
ツボにて1000℃〜1500℃の温度条件で溶融し、
急冷してガラス化させた。このガラスを粗粉砕した後、
ボールミルにて微粉砕して硼珪酸鉛系ガラス粉末を得
た。また、従来例の硼珪酸鉛ガラスとしてPbOが7
0.0重量%、B23が15.0重量%、SiO2が1
5.0重量%からなるガラス粉末を同様の手法にて作製
した。以上のように作製したガラスのガラス転移点(T
g)を下記の(表7)に示した。ここで、ガラス転移点
(Tg)は熱分析装置を用いて測定した。
【0058】次に、この硼珪酸鉛系ガラス粉末を所定量
(重量比で5.0%)秤量し、ブチルカルビトールにエ
チルセルロースを溶かしたビヒクル(重量比で30.0
%)中にAg粉末(重量比で65.0%)とともに混練
し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料を作製した。
【0059】以上のように作製した酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を評価するため、酸化ビスマス(Bi23)、
酸化コバルト(Co23)、酸化マンガン(Mn
2)、酸化ニッケル(NiO)、酸化アンチモン(S
23)、酸化クロム(Cr23)をそれぞれ0.5モ
ル%、Al23を0.005モル%、残りが酸化亜鉛
(ZnO)からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体(直径13
mm、厚さ1.5mm)を用意した。この焼結体の両面に酸
化亜鉛バリスタ用電極材料を直径10mmとなるようスク
リーン印刷し、800℃で10分間焼付け電極を形成
し、リード線を半田付けした後、樹脂モールドして試料
を得た。
【0060】このようにして得られた試料の
【0061】
【外7】
【0062】およびサージ電流耐量特性を下記の(表
8)に示す。ここで、
【0063】
【外8】
【0064】は直流定電流電源を用いて測定した。さら
に、サージ電流耐量特性は標準波形8/20μS、波高
値5000Aの衝撃電流を同一方向に2回印加しバリス
タ電圧(V1mA)の変化率を測定した。なお、試料数は
各ロット10個である。
【0065】
【表7】
【0066】
【表8】
【0067】まず、(表7)および(表8)から、酸化
亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸系鉛ガラスに含まれ
るSb23含有量の電圧非直線性、制限電圧比特性およ
びサージ電流耐量特性への影響を考察する。Sb23
含まない組成系の硼珪酸鉛ガラスに比べて、Sb23
含有量が0.1重量%以上の組成系においては電圧非直
線性、制限電圧比特性、サージ電流耐量特性ともに向上
するが、Sb23の含有量が30.0重量%以上では制
限電圧比特性、サージ電流耐量特性は悪化する。従っ
て、酸化亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラス
において少なくともSb23を0.1〜30.0重量%
含む組成系であることが必要条件である。
【0068】一方、制限電圧比特性(V5A/V1mA)、
サージ電流耐量特性はSb23の含有量のほかにPb
O,B23,SiO2含有量の影響を受けるため、これ
らの組成について考慮する必要がある。そこで、(表
7)および(表8)に基づき酸化亜鉛バリスタ用電極材
料に含まれる硼珪酸鉛ガラスの構成成分の制限電圧比特
性、サージ電流耐量特性への影響を考察する。PbO含
有量が40.0重量%を越える組成系のガラスはガラス
転移点が高く、ガラスの流動性が小さすぎ半田濡れ性が
悪く、PbO含有量が80.0重量%を越える組成系の
ガラスはガラス転移点が低く、ガラスの流動性が大きす
ぎるため電極剥離強度が低下し信頼性に欠ける。B23
の含有量が5.0重量%未満の組成系においては高温負
荷寿命特性の劣化が大きい。また、B23の含有量が3
0.0重量%を越える組成系においては、サージ電流耐
量特性が悪い。SiO2の含有量が5.0重量%未満の
組成系においてはサージ電流耐量特性が悪い。また、S
iO2の含有量が30.0重量%を越える組成系におい
てもサージ電流耐量特性が悪化する。
【0069】以上の結果より、酸化亜鉛バリスタ用電極
材料のガラス成分の組成は、PbOが40.0〜80.
0重量%、B23が5.0〜30.0重量%、SiO2
が5.0〜30.0重量%、Sb23が0.1〜30.
0重量%の範囲が最適であることがわかる。
【0070】なお、本実施例では硼珪酸鉛系ガラスの原
料として酸化鉛をPbO、酸化硼素をB23、酸化珪素
をSiO2、酸化アンチモンをSb23の形で用いた
が、他の酸化物の形で用いても同等の特性が得られるこ
とを確認した。また、本実施例では酸化亜鉛バリスタ用
電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスの含有量が5.0重量%
の場合についてのみ述べたが、1.0〜30.0重量%
であれば本発明の効果に変わりはない。さらに、評価用
の焼結体としてZnO,Bi23,Co23,Mn
2,NiO,Sb23,Cr23,Al23からなる
系の酸化亜鉛バリスタを用いたが、Pr611,Ca
O,BaO,Sb23,K2O,SiO2等を含む酸化亜
鉛バリスタに本発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料
を適用しても効果に変わりはない。
【0071】(実施例5)以下、本発明の第5の実施例
について詳細に説明する。
【0072】まず、酸化亜鉛バリスタ用電極材料に添加
するガラス粉末の調整について述べる。下記の(表9)
の組成表に従いPbO,B23,SiO2,Y23を所
定量秤量しボールミルにて混合、粉砕した後、白金ルツ
ボにて1000℃〜1500℃の温度条件で溶融し、急
冷してガラス化させた。このガラスを粗粉砕した後、ボ
ールミルにて微粉砕して硼珪酸鉛系ガラス粉末を得た。
また、従来例の硼珪酸鉛ガラスとしてPbOが70.0
重量%、B23が15.0重量%、SiO2が15.0
重量%からなるガラス粉末を同様の手法にて作製した。
以上のように作製したガラスのガラス転移点(Tg)を
下記の(表9)に示した。ここで、ガラス転移点(T
g)は熱分析装置を用いて測定した。
【0073】次に、この硼珪酸鉛系ガラス粉末を所定量
(重量比で5.0%)秤量し、ブチルカルビトールにエ
チルセルロースを溶かしたビヒクル(重量比で30.0
%)中にAg粉末(重量比で65.0%)とともに混練
し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料を作製した。
【0074】以上のように作製した酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を評価するため、酸化ビスマス(Bi23)、
酸化コバルト(Co23)、酸化マンガン(Mn
2)、酸化ニッケル(NiO)、酸化アンチモン(S
23)、酸化クロム(Cr23)をそれぞれ0.5モ
ル%、Al23を0.005モル%、残りが酸化亜鉛
(ZnO)からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体(直径15
mm、厚さ1.5mm)を用意した。この焼結体の両面に酸
化亜鉛バリスタ用電極材料を直径10mmとなるようスク
リーン印刷し、800℃で10分間焼付け電極を形成
し、リード線を半田付けした後、樹脂モールドして試料
を得た。
【0075】このようにして得られた試料の
【0076】
【外9】
【0077】およびサージ電流耐量特性を下記の(表1
0)に示す。ここで、
【0078】
【外10】
【0079】は直流定電流電源を用いて測定した。さら
に、サージ電流耐量特性は標準波形8/20μS、波高
値5000Aの衝撃電流を同一方向に2回印加しバリス
タ電圧(V1mA)の変化率を測定した。なお、試料数は
各ロット10個である。
【0080】
【表9】
【0081】
【表10】
【0082】まず、(表9)および(表10)から、酸
化亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスに含ま
れるY23含有量の電圧非直線性、制限電圧比特性およ
びサージ電流耐量特性への影響を考察する。Y23を含
まない組成系の硼珪酸鉛ガラスに比べて、Y23の含有
量が0.1重量%以上の組成系においては電圧非直線
性、制限電圧比特性、サージ電流耐量特性ともに向上す
るが、Y23の含有量が30.0重量%を越える組成系
では制限電圧比特性、サージ電流耐量特性は悪化する。
従って、酸化亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガ
ラスにおいて少なくともY23を0.1〜30.0重量
%含む組成系であることが必要条件である。
【0083】一方、制限電圧比特性(V5A/V1mA)、
サージ電流耐量特性はY23の含有量のほかにPbO,
23,SiO2含有量の影響を受けるため、これらの
組成について考慮する必要がある。そこで、(表9)お
よび(表10)に基づき酸化亜鉛バリスタ用電極材料に
含まれる硼珪酸鉛系ガラスの構成成分の制限電圧比特
性、サージ電流耐量特性への影響を考察する。PbO含
有量が40.0重量%を越える組成系のガラスはガラス
転移点が高く、ガラスの流動性が小さすぎ半田濡れ性が
悪く、PbO含有量が80.0重量%を越える組成系の
ガラスはガラス転移点が低く、ガラスの流動性が大きす
ぎるため電極剥離強度が低下し信頼性に欠ける。B23
の含有量が5.0重量%未満の組成系においては高温負
荷寿命特性の劣化が大きい。
【0084】また、B23の含有量が30.0重量%を
越える組成系においては、サージ電流耐量特性が悪い。
SiO2の含有量が5.0重量%未満の組成系において
はサージ電流耐量特性が悪い。また、SiO2の含有量
が30.0重量%を越える組成系においてもサージ電流
耐量特性が悪化する。
【0085】以上の結果より、酸化亜鉛バリスタ用電極
材料のガラス成分の組成は、PbOが40.0〜80.
0重量%、B23が5.0〜30.0重量%、SiO2
が5.0〜30.0重量%、Y23が0.1〜30.0
重量%の範囲が最適であることがわかる。
【0086】なお、本実施例では硼珪酸鉛系ガラスの原
料として酸化鉛をPbO、酸化硼素をB23、酸化珪素
をSiO2、酸化イットリウムをY23の形で用いた
が、他の酸化物の形で用いても同等の特性が得られるこ
とを確認した。また、本実施例では酸化亜鉛バリスタ用
電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスの含有量が5.0重量%
の場合についてのみ述べたが、1.0〜30.0重量%
であれば本発明の効果に変わりはない。さらに、評価用
の焼結体としてZnO,Bi23,Co23,Mn
2,NiO,Sb23,Cr23,Al23からなる
系の酸化亜鉛バリスタを用いたが、Pr611,Ca
O,Bao,Sb23,K2O,SiO2等を含む酸化亜
鉛バリスタに本発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料
を適用しても効果に変わりはない。
【0087】
【発明の効果】以上のように本発明による酸化亜鉛バリ
スタ用電極材料を酸化亜鉛バリスタに印刷、焼付けする
ことにより、電圧非直線性、サージ電流耐量特性、高温
負荷寿命特性、制限電圧比特性に優れた酸化亜鉛バリス
タを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−5503(JP,A) 特開 昭56−147406(JP,A) 特開 平3−44003(JP,A) 特開 平3−165011(JP,A) 特公 昭45−38579(JP,B1) 特公 昭45−38580(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身がバリ
    スタ特性を有する焼結体に用いる電極材料のガラス成分
    として、酸化コバルトをCo23の形に換算して0.1
    〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中
    に含有してなる酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  2. 【請求項2】PbOが40.0〜80.0重量%、Si
    2が5.0〜30.0重量%、B23が5.0〜3
    0.0重量%、Co23が0.1〜30.0重量%から
    なる硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中に含有してなる請
    求項1記載の酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  3. 【請求項3】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身がバリ
    スタ特性を有する焼結体に用いる電極材料のガラス成分
    として、酸化マグネシウムをMgOの形に換算して0.
    1〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト
    中に含有してなる酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  4. 【請求項4】PbOが40.0〜80.0重量%、Si
    2が5.0〜30.0重量%、B23が5.0〜3
    0.0重量%、MgOが0.1〜30.0重量%からな
    る硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中に含有してなる請求
    項3記載の酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  5. 【請求項5】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身がバリ
    スタ特性を有する焼結体に用いる電極材料のガラス成分
    として、酸化マンガンをMnO2の形に換算して0.1
    〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中
    に含有してなる酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  6. 【請求項6】PbOが40.0〜80.0重量%、Si
    2が5.0〜30.0重量%、B23が5.0〜3
    0.0重量%、MnO2が0.1〜30.0重量%から
    なる硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中に含有してなる請
    求項5記載の酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  7. 【請求項7】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身がバリ
    スタ特性を有する焼結体に用いる電極材料のガラス成分
    として、酸化アンチモンをSb23の形に換算して0.
    1〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト
    中に含有してなる酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  8. 【請求項8】PbOが40.0〜80.0重量%、Si
    2が5.0〜30.0重量%、B23が5.0〜3
    0.0重量%、Sb23が0.1〜30.0重量%から
    なる硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中に含有してなる請
    求項7記載の酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  9. 【請求項9】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身がバリ
    スタ特性を有する焼結体に用いる電極材料のガラス成分
    として、酸化イットリウムをY23の形に換算して0.
    1〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系ガラスを銀ペースト
    中に含有してなる酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  10. 【請求項10】酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自身がバ
    リスタ特性を有する焼結体に用いる電極材料のガラス成
    分として、PbOが40.0〜80.0重量%、SiO
    2が5.0〜30.0重量%、B23が5.0〜30.
    0重量%、Y2 3が0.1〜30.0重量%からなる硼
    珪酸鉛系ガラスを銀ペースト中に含有してなる酸化亜鉛
    バリスタ用電極材料。
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