JP3232850B2 - バリスタの製造方法 - Google Patents

バリスタの製造方法

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JP3232850B2 JP01517094A JP1517094A JP3232850B2 JP 3232850 B2 JP3232850 B2 JP 3232850B2 JP 01517094 A JP01517094 A JP 01517094A JP 1517094 A JP1517094 A JP 1517094A JP 3232850 B2 JP3232850 B2 JP 3232850B2
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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、酸化亜鉛を主成分とす
るバリスタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化亜鉛バリスタは、酸化亜鉛を主成分
とし、副成分としてコバルト、マンガン、アンチモンな
どを添加したものを成形し成形体を得ていた。次に、こ
の成形体を1150〜1350℃で焼成した後、電極ペ
ーストを焼結体の表面に塗布し、焼きつけたり、または
成形体と電極とを一体焼成してバリスタを得ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成によると、バ
リスタ特性を安定化させるために添加するアンチモンな
どの副成分は著しく焼結を妨げ、焼結体密度を低下させ
るので、十分な特性を得ようとすると、焼成温度を高く
しなければならなかった。そのため、電極材料してAg
等低融点の金属を用いた場合、成形体と電極との一体焼
成ができないという問題点を有していた。
【0004】本発明は、低温焼成可能なバリスタを提供
することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は主成分酸化亜鉛に副成分として、少なくと
もゲルマニウムをGeO 2 に換算して0.01〜0.1
mol%、ビスマスをBi 2 3 に換算して0.1〜4.
0mol%、アンチモンをSb 2 3 に換算してBi 2 3
との比が(Sb 2 3 (mol%)/Bi 2 3 (mol
%))≦1.0となるように添加して成形体を作製する
第1の工程と、次に前記成形体表面に銀を主成分とする
電極ペーストを塗布する第2の工程と、その後前記成形
体と前記電極ペーストを一体焼成する第3の工程とを有
するものである。
【0006】
【作用】この方法によると、ゲルマニウムが粒成長を助
けて焼結を促進させると思われる。その結果、成形体と
Agを主成分とする電極と一体焼成することができる。
このように成形体と電極とが一体焼成できることによ
り、従来必要であった電極焼付工程が不要となり、工程
を削減できるため、生産性を向上させることができる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例におけるバリスタの
側面図である。
【0008】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例
について説明する。
【0009】まず、ZnOに、Bi23(0.5mol%)、
Co23(0.5mol%)、MnO2(0.15mol%)、Sb23
(0.25mol%)、Al23(0.005mol%)、GeO2(0〜
0.1mol%)を混合後、PVA(ポリビニルアルコール)
のような有機バインダを加えて造粒し、この造粒粉に1
ton/cm2の圧力をかけて、直径10mm、厚さ
1.2mmの円板状のバリスタ素子1を成形した。次
に、この成形体の上下両面に、Ag粉末と有機ビヒクル
とからなる電極2a,2bペーストを塗布し、(表1)
に示す温度で焼成した。
【0010】
【表1】
【0011】(表1)にバリスタ素子1の焼成温度と焼
結体密度の関係を示す。焼結体密度は、低温での焼結に
おける最も大きな課題の一つである焼結性の目安とな
る。
【0012】(表1)より、バリスタ素子1の焼成温度
を上昇させていくにつれて、焼結体密度は大きくなって
いることがわかる。また、800℃より低い焼成温度で
は、Bi23の融点より低いということもあり、十分に
焼結していないことがわかる。
【0013】なお、本実施例ではゲルマニウムの含有量
が0.05mol%と0.1mol%の場合のみ示した
が、0.01〜0.1mol%の範囲の含有量であれ
ば、焼結性の向上に効果的である。
【0014】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について説明する。
【0015】まず、ZnOに、Bi23(0.5mol%)、
Co23(0.5mol%)、MnO2(0.15mol%)、Sb23
(0.25mol%)、Al23(0.005mol%)、GeO2(0.05
mol%)を加え、さらに、Y23(0〜1.0mol%)、Ln2
3(Ln=La、Ce、Pr、Nd、Sm)(0〜1.0mol%)、Nb2
5(0〜1.0mol%)の中から一種類加えて、混合後、例え
ばPVA(ポリビニルアルコール)のような有機バイン
ダを加えて造粒し、この造粒粉に1ton/cm2の圧
力をかけて、直径10mm、厚さ1.2mmの円板状の
バリスタ素子1を成形した。次に、この成形体の上下両
面に、Ag粉末と有機ビヒクルとからなる電極2a,2
bペーストを塗布し、930℃で焼成して、バリスタを
得た。このバリスタ素子1のY23、Ln23およびN
25の含有量と焼結体密度との関係を(表2)、(表
3)に示す。
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】(表2)、(表3)よりY23、Ln23
およびNb25の含有量を増加させていくにつれて、焼
結体密度は増加していき、最大値を越えるとまた小さく
なる傾向にあることがわかる。焼結体密度が最大値とな
るのは、それぞれ0.05〜0.1mol%含有させた
場合であるが、0.01〜0.5mol%の範囲であれ
ば焼結性の優れたバリスタが得ることができる。
【0019】なお、本実施例においては、酸化ランタノ
イドとして、La23、Ce23、Pr23、Nd
23、Sm23の場合のみ示したが、他のランタノイド
(Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、
Yb、Lu)の酸化物を用いたとしても同様の効果が得
られる。また、イットリウム、ランタノイドそれぞれ一
種類のみ含有させた場合を示したが、2種類以上含有さ
せる場合も、その含有量の合計が0.01〜0.5mo
l%であれば、本実施例と同様の効果が得られる。さら
に、バリスタの焼成温度は、930℃の場合のみ示した
が、Bi23の融点より高く、銀(電極)の融点より低
い温度(800〜960℃)であれば構わない。また、
本実施例ではゲルマニウムの含有量を0.05mol%
としたが、0.01〜0.1mol%の範囲であれば構
わない。
【0020】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について説明する。
【0021】まず、ZnOに、Bi23(0.5mol%)、
Co23(0.5mol%)、MnO2(0.15mol%)、Sb23
(0.25mol%)、Al23(0.005mol%)、GeO2(0.05
mol%)を加え、さらにSnO2(0〜0.1mol%)、PbO
(0〜1.0mol%)の中から一種類を加えて、実施例2と同
様にしてバリスタを得た。
【0022】このようにして得たバリスタ素子1のSn
2、PbOの含有量と
【0023】
【外1】
【0024】の関係を(表4)に示す。
【0025】
【表4】
【0026】ここで、電圧比は非直線性の尺度で、電流
が1mA流れたときの電圧V1mAと電流が10μA流れ
たときの
【0027】
【外2】
【0028】との比とする。(表4)から、SnO2
PbOの含有量が増加するにつれて、電圧比特性は良好
となり、ある最良の値を境にまた悪化を始めているのが
わかる。最良の値はSnO2、PbOともに、0.1m
ol%の場合であるが、0.01〜0.5mol%の含
有量であれば、電圧比特性に効果的である。
【0029】なお、本実施例においては、SnO2、P
bOそれぞれ単独で含有させた場合のみ示したが、両方
を含有させた場合、その含有量の合計が0.01〜0.
5mol%の時、本実施例と同様の効果が得られる。さ
らに、バリスタの焼成温度は930℃の場合のみ示した
が、Bi23の融点より高く、銀(電極)の融点より低
い温度(800〜960℃)であれば構わない。本実施
例ではゲルマニウムの含有量を0.05mol%とした
が、0.01〜0.1mol%の範囲であれば構わな
い。
【0030】(実施例4)以下、第4の実施例について
説明する。
【0031】まず、ZnOに、Bi23(0.5mol%)、
Co23(0.5mol%)、MnO2(0.15mol%)、Sb23
(0.25mol%)、Al23(0.005mol%)、GeO2(0.05
mol%)を加え、さらに、Cr23(0〜1.0mol%)、P2
5(0〜1.0mol%)の内どちらか一種類加えて、実施例
2と同様にして、バリスタを得た。このバリスタ素子1
のCr23、P25の含有量と制限電圧比との関係を
(表5)に示す。
【0032】
【表5】
【0033】ここで制限電圧比は、高電流領域でのバリ
スタ特性の尺度で、サージ電流(本実施例では25Aと
する)が流れたときの電圧V25AとV1mAとの比とする。
(表5)より、Cr23、P25の含有量を増加させて
いくと、制限電圧比は良好になっていき、ある点を境に
して、悪化していくことがわかる。制限電圧比の最良の
値は、Cr23では、0.05〜0.1mol%、P2
5では、0.1mol%含有させた場合であるが、C
23、P25の両方とも含有量がそれぞれ0.01〜
0.5mol%の時、制限電圧比に効果的である。
【0034】なお、バリスタの焼成温度は930℃の場
合のみ示したが、Bi23の融点より高く、銀(電極)
の融点より低い温度(800〜960℃)であれば構わ
ない。また、本実施例ではゲルマニウムの含有量を0.
05mol%としたが、0.01〜0.1mol%の範
囲であれば構わない。
【0035】(実施例1)〜(実施例4)においては、
ビスマスをBi23に換算して、0.5mol%含有さ
せた場合のみ示したが、ビスマスをBi23に換算して
0.1〜4.0mol%、アンチモンをSb23に換算
してBi23との比が(Sb 23(mol%)/Bi2
3(mol%))≦1.0となるように含有させるの
であれば構わない。
【0036】また、本発明のバリスタ素子の材料を用い
て、積層型のバリスタを形成したとしても同様の効果が
得られる。
【0037】
【発明の効果】以上本発明によると、ゲルマニウムが粒
成長を助けて焼結を促進させると思われる。その結果、
成形体とAgを主成分とする電極と一体焼成することが
できる。このように成形体と電極とが一体焼成できるこ
とにより、従来必要であった電極焼付工程が不要とな
り、工程を削減できるため、生産性を向上させることが
できる。
【0038】その結果、低温で焼成しても、優れたバリ
スタ特性を有するバリスタを得ることができる。また、
このバリスタは電極にAg等の低融点の金属を用いたと
しても、成形体と電極とを一体焼成することができる。
そのため、電極焼き付けの工程が不要となり、工程を削
減でき、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるバリスタの側面図
【符号の説明】
1 バリスタ素子 2a 電極 2b 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−169203(JP,A) 特開 昭51−67995(JP,A) 特開 昭54−108297(JP,A) 特開 昭54−108296(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分酸化亜鉛に副成分として、少なく
    ともゲルマニウムをGeO 2 に換算して0.01〜0.
    1mol%、ビスマスをBi 2 3 に換算して0.1〜
    4.0mol%、アンチモンをSb 2 3 に換算してBi
    2 3 との比が(Sb 2 3 (mol%)/Bi 2 3 (mo
    l%))≦1.0となるように添加して成形体を作製す
    る第1の工程と、次に前記成形体表面に銀を主成分とす
    る電極ペーストを塗布する第2の工程と、その後前記成
    形体と前記電極ペーストを一体焼成する第3の工程とを
    有するバリスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 成形体の副成分として、ニオブをNb 2
    5 に換算して0.01〜0.5mol%添加する請求
    項1に記載のバリスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 成形体の副成分として、イットリウム
    と、ランタノイドとを、それぞれY 2 3 、Ln 2 3 (ラ
    ンタノイドをLnと表す。)に換算して、少なくとも一
    種類0.01〜0.5mol%添加する請求項1に記載
    のバリスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 成形体の副成分として、錫と鉛をそれぞ
    れSnO 2 とPbOに換算して、少なくとも一種類0.
    01〜0.5mol%添加する請求項1に記載のバリス
    タの製造方法。
  5. 【請求項5】 成形体の副成分として、リンをP 2 5
    換算して、0.01〜0.5mol%添加する請求項1
    に記載のバリスタの製造方法。
  6. 【請求項6】 成形体の副成分として、クロムをCr 2
    3 に換算して0.01〜0.5mol%添加する請求
    項1に記載のバリスタの製造方法。
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