JP4042836B2 - 電圧非直線性抵抗体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧非直線性抵抗体の製造方法に係り、さらに詳しくは、耐熱衝撃特性に優れ、しかも抗折強度が高く、バリスタ電圧の制御が容易な電圧非直線性抵抗体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電圧非直線性抵抗体の代表例としてバリスタがある。バリスタは、たとえばモータなどの電子機器で発生する異常電圧やノイズなどを吸収または除去するために使用されている。特公昭５５−４９４０４号公報には、ＳｒＴｉＯ３ を主成分とするバリスタが開示してあり、このバリスタは、バリスタ機能のみならずコンデンサ機能も有するため、電子機器にて発生するおそれがあるグロー放電、アーク放電、異常電圧およびノイズなどを良好に吸収することができる。また、特許第２９４４６９７号公報では、バリスタ電圧の温度依存性を制御する手法として、ＳｒＴｉＯ３ −ＢａＴｉＯ３ −ＣａＴｉＯ３ 系のバリスタが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなＳｒＴｉＯ３ またはＳｒＴｉＯ３ −ＢａＴｉＯ３ −ＣａＴｉＯ３ 系のバリスタは、一般に、直流モータの回転子とブラシとの間に発生するノイズを吸収するための部品として使用されている。このため、一般に、これらの系のバリスタは、リング形状を有し、バリスタの電極と回転子との接続は、半田付けにより行われている。この半田付け作業時には、リング形状のバリスタ素子に大きな熱衝撃を与えることになる。また、モータの高出力化に併せて、リング状バリスタの形状も大きくなる傾向にあり、それに伴い、バリスタの耐熱衝撃性の向上が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、耐熱衝撃特性に優れ、しかも抗折強度が高く、バリスタ電圧の制御が容易な電圧非直線性抵抗体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電圧非直線性抵抗体の製造方法は、焼成後のセラミック組成物中の炭素の含有量が１２０ｐｐｍ以上、４１０ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以下となるように、添加物質の組成および／または脱脂条件を選択することを特徴とする方法であって、
前記セラミック組成物が、
組成式（Ｓｒ（１−ｘ−ｙ）ＢａｘＣａｙ）ｍＴｉＯ２＋ｍ で表され、ｘ＝０．１〜０．９、ｙ＝０．０１〜０．５、ｘ＋ｙ＜１、０．９８≦ｍ≦１．０２である主成分と、
ニオブ、タンタルおよび希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種類の第１元素の酸化物を含む第１副成分と、
マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛およびバナジウムからなる群から選択される少なくとも１種類の第２元素の酸化物を含む第２副成分と、
シリコンおよびアルミニウムのうちの少なくともいずれかの第３元素の酸化物を含む第３副成分と、を含有し、
前記主成分を１００モル％とした場合に、前記第１副成分が０．０１〜３モル％、好ましくは０．５〜２．０モル％、前記第２副成分が０．００５〜３モル％、好ましくは０．０２〜０．５モル％（ただし、前記第２元素をＭと表した場合に、その酸化物をＭＯで表した場合のモル数）の範囲で前記セラミック組成物中に含まれ、
前記主成分を１００質量％とした場合に、前記第３副成分が０．００５〜１質量％、好ましくは０．０２〜０．１質量％の範囲で含まれ、
脱脂工程前の前記セラミック組成物中に添加されるポリビニルアルコールの添加量が１〜６質量％であることを特徴とする。
【０００６】
【０００７】
炭素の含有量が多すぎると、電圧非直線性抵抗体の抗折強度が低下すると共に、耐熱衝撃特性が低下する傾向にあり、好ましくない。
【０００８】
炭素の含有量が少なすぎると、バリスタ電圧の制御が困難になる傾向にあり好ましくない。
【０００９】
【００１０】
上記組成式中のｘが０．１未満またはｙが０．１未満である場合には、バリスタ電圧の温度特性が負特性になり、その結果、温度上昇と共にバリスタ電圧が低下し、短絡現象を引き起こす傾向にあることから、好ましくない。また、ｘが０．９を超えると、バリスタ電圧が発現できなくなる傾向にあり好ましくない。また、ｙが０．５を超えると、バリスタ特性が発現できない傾向にあり好ましくない。
【００１１】
なお、バリスタ電圧とは、バリスタ素子に徐々に増大する電圧を印加し、たとえば１０ｍＡの電流が流れた時の印加電圧を言う。また、バリスタ特性とは、バリスタ素子に徐々に増大する電圧を印加する際に、素子に流れる電流が非直線的に増大する現象を言う。
【００１２】
ニオブ、タンタルおよび希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種類の第１元素の酸化物としては、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、Ｙ２ Ｏ３ 、Ｌａ２ Ｏ３ 、ＣｅＯ４ 、Ｐｒ６ Ｏ１１、Ｎｄ２ Ｏ３ 、Ｓｍ２ Ｏ３ 、Ｅｕ２ Ｏ３ 、Ｇｄ２ Ｏ３ 、Ｔｂ４ Ｏ７ 、Ｄｙ２ Ｏ３ 、Ｈｏ２ Ｏ３ 、Ｅｒ２ Ｏ３ 、Ｔｍ２ Ｏ３ 、Ｙｂ２ Ｏ３ 、Ｌｕ２ Ｏ３ が例示される。これらの酸化物は、上記のモル％の範囲内で組成物中に含有させることで、組成物の半導体化に寄与する。
【００１３】
第２副成分としては、たとえばＭｎＯ、Ｃｏ３ Ｏ４ 、ＮｉＯ、Ｃｕ２ Ｏ、ＺｎＯ、Ｖ２ Ｏ５ などが例示される。これらの酸化物は、バリスタ電圧およびバリスタの非直線特性に寄与する酸化物であ。これらの酸化物の含有量が少なすぎると、バリスタ電圧および非直線特性が著しく劣化する傾向にあり、多すぎると、絶縁化によりバリスタ特性が著しく劣化する。ただし、第２副成分のモル数は、たとえばＶ２ Ｏ５ の場合には、ＶＯ５／２ に換算して求める。
【００１４】
第３副成分としては、ＳｉＯ２ 、Ａｌ２ Ｏ３ が例示される。これらの酸化物は、組成物の結晶性に寄与する添加物である。第３副成分の含有量が少なすぎると、焼結体の密度が低下し、十分な強度が得られない傾向にあり、多すぎると、バリスタ特性が著しく劣化する傾向にある。
【００１５】
好ましくは、前記組成物は、リチウム、ナトリウム、カリウムおよびルビジウムから成る群から選択される少なくとも１種類以上の第４元素の酸化物を含む第４副成分をさらに含有し、
前記主成分を１００質量％とした場合に、前記第４副成分が、好ましくは０．０５〜０．５質量％の範囲で含まれる。
【００１６】
第４副成分としては、たとえばＬｉ２ Ｏ、Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏ、Ｒｂ２Ｏが例示される。これら酸化物は、バリスタの非直線係数に寄与する酸化物である。これらの酸化物の含有量が少なすぎると、バリスタの非直線係数の改善の効果が少なくなる傾向にあり、多すぎると、絶縁化によりバリスタ特性が著しく劣化する。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
好ましくは、脱脂工程後のセラミック組成物中の炭素の含有量が１８０ｐｐｍ以上２１００ｐｐｍ以下となるように、添加物質の組成および／または脱脂工程条件を選択し、前記脱脂工程条件として、脱脂工程が、還元性雰囲気下、中性雰囲気下、炭酸ガス雰囲気下のいずれかの雰囲気下で行われる。
好ましくは、脱脂工程前のセラミック組成物中には、ポリビニルアルコール以外に、アモルファス状炭素、グラファイト、炭化物、有機化合物のいずれかが含まれる。
【００２０】
本発明に係る方法により製造された電圧非直線性抵抗体は、ノイズ吸収電圧保護のため、バリスタ素子として好適に用いることができる。
【００２１】
【発明の作用および効果】
本発明では、耐熱衝撃特性に優れ、しかも抗折強度が高く、バリスタ電圧の制御が容易な電圧非直線性抵抗体の製造方法を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施例に係るバリスタの断面図、
図２は本発明の実施例に係るバリスタのバリスタ電圧および非直線係数を測定するための回路図、
図３は本発明の実施例に係るバリスタにおける再酸化温度とバリスタ電圧との関係を示すグラフである。
【００２３】
実施例１
原料として、ＳｒＣＯ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣａＣＯ３ 、ＴｉＯ２ 、Ｎｂ２ Ｏ５ 、ＳｉＯ２ を、最終的に得られる組成が（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ ＋Ｎｂ２ Ｏ５ (１．５モル％)＋ＭｎＯ(０．０２モル％）＋ＳｉＯ２ （０．１質量％）となるように、秤量して配合した。なお、Ｎｂ２ Ｏ５ およびＭｎＯのモル％は、（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ を１００モル％とした場合のモル％であり、ＳｉＯ２ の質量％は、（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ を１００質量％とした場合の質量％である。
【００２４】
次に、この原料を、ボールミルを用いて１０〜２０時間混合した後、脱水および乾燥した。その後、この原料を１１５０〜１２５０℃にて仮焼成し、粗粉砕の後、再度、ボールミルを用いて１０〜２０時間混合した後、脱水および乾燥した。次に、この原料に、１質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加した。その結果、原料中の炭素の含有量は、２８２０ｐｐｍであった。次に、この原料を、成型圧約１９６ＭＰａでプレス成形し、外径１２．５ｍｍ、内径８ｍｍ、厚み１ｍｍの円盤状予備成形体を得た。
【００２５】
その後に、予備成形体の脱脂を行った。脱脂は、下記の表１に示すように、空気を２Ｌ／ｍｉｎの流量で流し続けながら、６００℃１２時間の条件で行った。脱脂後の予備成形体中の炭素の含有量は、４４８ｐｐｍであった。次に、この予備成形体を、表２に示すように、Ｎ２ （９７体積％）＋Ｈ２ （３体積％）の還元性雰囲気下で、１３８０℃にて２時間の焼成を行い、半導体焼結体を得た。焼成後の焼結体における炭素の含有量は、表２に示すように、１２２ｐｐｍであった。
【００２６】
その後、この焼結体の再酸化処理を行った。再酸化処理の条件は、表２に示すように、空気中（酸化性雰囲気中）において、９００℃および４時間の条件であった。再酸化処理後の焼結体の炭素の含有利用は、１１１ｐｐｍであった。なお、炭素の含有量の測定は、メノウ乳鉢で粉砕した後の試料を、０．２ｇ秤量してから、炭素・硫黄分析装置（堀場製作所製のＥＭＩＡ５２０）を用いて行った。
【００２７】
次に、このようにして得られた焼結体の特性を調べるために、図１に示すように、焼結体２の表面に銀ペーストを塗布し、６００℃で焼き付けることにより、銀電極４を形成し、バリスタ６を完成させた。
【００２８】
次に、このバリスタ６のバリスタ電圧Ｖ１０、非直線係数α１０、耐熱衝撃特性（耐サーマル特性）および抗折強度を測定した。なお、バリスタ電圧Ｖ１０は、図２に示すように、バリスタ６を直流定電圧電源８に接続し、バリスタ６の両電極間に作用する電圧を電圧計１０で測定すると共に、バリスタ６に流れる電流を電流計１２にて読みとることにより求めた。具体的には、バリスタ６に流れる電流が１０ｍＡの時に、バリスタ６の電極間に作用する電圧を電圧計１０により読みとり、その値をバリスタ電圧Ｖ１０とした。
非直線係数α１０は、下記の数式（１）から求めた。
【００２９】
〔数１〕
α１０＝log（Ｉ１０／Ｉ１ ）／log（Ｖ１０／Ｖ１）＝１／log（Ｖ１０／Ｖ１）
… （１）
なお、Ｖ１０は、図２に示すバリスタ６にＩ１０＝１０ｍＡの電流を流した場合のバリスタ電圧を意味し、Ｖ１は、図２に示すバリスタ６にＩ１ ＝１ｍＡの電流を流した場合のバリスタ電圧を意味する。この非直線係数α１０が大きいほど、バリスタ特性に優れている。
【００３０】
また、耐熱衝撃特性は、次に示すようにして行った。すなわち、電極形成後の図１に示すバリスタ６に対して、３８０℃に加熱した半田コテを半田と共に接触させて、模擬的半田付けを行った。その半田付け処理の後に、フラックスを洗浄し、クラックの有無を検査した。各素子毎に５極の電極が形成してあるバリスタ素子試料を２０個準備し、各試料に対して、５極の半田付けを行い、合計１００極の半田付けを行い、１００極中、クラックが発生している極数を、パーセントで表した。
【００３１】
さらに、抗折強度については、ＪＩＳ−R1６０１に準拠した棒形状の試料を、上述と同様な条件で作製し、その試料について、ＪＩＳ−R1６０１に準拠した試験を行うことにより求めた。
測定した結果を表３にまとめて示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
なお、表１〜３中において、＊は、本発明の好ましい範囲から外れた数値を示す。
【００３５】
実施例２
脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００３６】
実施例３
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、６４５０ｐｐｍであり、脱脂条件を、ＣＯ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。ただし、実施例３では、再酸化条件を、表２に示すように、８００℃〜１０５０℃の間で変化させ、複数種類の試料を作製した。結果を表１〜３および図３に示す。本実施例では、図３に示すように、再酸化の温度に依存して、バリスタ電圧Ｖ１０を、略正比例の関係に制御できることが確認できた。バリスタ電圧Ｖ１０は、用途により変化することから、再酸化の温度に依存して、バリスタ電圧Ｖ１０を、略正比例の関係に制御できることは、バリスタとして要求される特性として重要な因子である。また、本実施例では、再酸化条件に起因するバリスタ電圧Ｖ１０のバラツキを小さくできると言う利点がある。
【００３７】
比較例１−１
０．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、９８０ｐｐｍであり、脱脂条件を、８００℃および１２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。ただし、比較例１−１では、再酸化条件を、表２に示すように、８００℃〜１０００℃の間で変化させ、複数種類の試料を作製した。結果を表１〜３および図３に示す。比較例１−１では、図３に示すように、再酸化温度の増大に依存して、バリスタ電圧Ｖ１０が、著しく増大することが確認された。すなわち、比較例１−１では、実施例３に比較し、バリスタ電圧の制御が困難であることが確認された。
【００３８】
実施例４
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、６４５０ｐｐｍであり、脱脂条件を、Ｎ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００３９】
実施例５
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、６４５０ｐｐｍであり、脱脂条件を、ＣＯ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４０】
実施例６
３．２質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、１３８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４１】
比較例１
３．２質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、１３８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、Ｎ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性の劣化が観察された。
【００４２】
比較例２
３．２質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、１３８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、ＣＯ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性の劣化が観察された。
【００４３】
実施例７
６質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、２５８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４４】
比較例３
１０質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、４３１００ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性の劣化が観察された。
【００４５】
実施例８
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、アモルファス状炭素を０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、８１２０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４６】
比較例４
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、アモルファス状炭素を１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、１５４２０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００４７】
比較例５
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、アモルファス状炭素を２質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、２６５８０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００４８】
参考例１−１
原料に対して、ＰＶＡを添加しないで、アモルファス状炭素を０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、１０８５ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４９】
比較例６
原料に対して、ＰＶＡを添加しないで、アモルファス状炭素を２質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、２０２５９ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００５０】
比較例７
原料に対して、ＰＶＡを添加しないで、アモルファス状炭素を５質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、３０４４５ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００５１】
実施例１１
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、ＳｉＣを０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、７８７０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００５２】
実施例１２
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、ＴｉＣを０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、７０６０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００５３】
実施例１３
原料として、ＳｒＣＯ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣａＣＯ３ 、ＴｉＯ２ 、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｌｉ２ Ｏ、ＳｉＯ２ を、最終的に得られる組成が（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ ＋Ｎｂ２ Ｏ５ (０．４２モル％)＋ＭｎＯ(０．０１４モル％）＋Ｌｉ２ Ｏ（０．１質量％）＋ＳｉＯ２ （０．１質量％）となるように、秤量して配合した以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００５４】
評価
表１〜３に示すように、本実施例に係るバリスタ試料は、非直線係数α１０が、２以上であり、耐熱衝撃特性を示す不良率が３０％以下であり、抗折強度が１６６．７ＭＰａ以上であり、バリスタとして良好な特性を有することが確認できた。また、図３に示すように、比較例１−１と実施例３とを比較することで、次のことが確認できた。すなわち、脱脂工程前のセラミック組成物にポリビニルアルコールを１〜６質量％添加し、脱脂後のセラミック組成物中の炭素の含有量を１８０ｐｐｍ以上、および焼成後のセラミック組成物中の炭素の含有量を１２０ｐｐｍ以上とすることで、再酸化処理の温度によるバリスタ電圧の制御が容易になることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施例に係るバリスタの断面図である。
【図２】 図２は本発明の実施例に係るバリスタのバリスタ電圧および非直線係数を測定するための回路図である。
【図３】 図３は本発明の実施例に係るバリスタにおける再酸化温度とバリスタ電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２… 焼結体
４… 電極
６… バリスタ
８… 直流定電圧電源
１０… 電圧計
１２… 電流計
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧非直線性抵抗体の製造方法に係り、さらに詳しくは、耐熱衝撃特性に優れ、しかも抗折強度が高く、バリスタ電圧の制御が容易な電圧非直線性抵抗体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電圧非直線性抵抗体の代表例としてバリスタがある。バリスタは、たとえばモータなどの電子機器で発生する異常電圧やノイズなどを吸収または除去するために使用されている。特公昭５５−４９４０４号公報には、ＳｒＴｉＯ３ を主成分とするバリスタが開示してあり、このバリスタは、バリスタ機能のみならずコンデンサ機能も有するため、電子機器にて発生するおそれがあるグロー放電、アーク放電、異常電圧およびノイズなどを良好に吸収することができる。また、特許第２９４４６９７号公報では、バリスタ電圧の温度依存性を制御する手法として、ＳｒＴｉＯ３ −ＢａＴｉＯ３ −ＣａＴｉＯ３ 系のバリスタが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなＳｒＴｉＯ３ またはＳｒＴｉＯ３ −ＢａＴｉＯ３ −ＣａＴｉＯ３ 系のバリスタは、一般に、直流モータの回転子とブラシとの間に発生するノイズを吸収するための部品として使用されている。このため、一般に、これらの系のバリスタは、リング形状を有し、バリスタの電極と回転子との接続は、半田付けにより行われている。この半田付け作業時には、リング形状のバリスタ素子に大きな熱衝撃を与えることになる。また、モータの高出力化に併せて、リング状バリスタの形状も大きくなる傾向にあり、それに伴い、バリスタの耐熱衝撃性の向上が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、耐熱衝撃特性に優れ、しかも抗折強度が高く、バリスタ電圧の制御が容易な電圧非直線性抵抗体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電圧非直線性抵抗体の製造方法は、焼成後のセラミック組成物中の炭素の含有量が１２０ｐｐｍ以上、４１０ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以下となるように、添加物質の組成および／または脱脂条件を選択することを特徴とする方法であって、
前記セラミック組成物が、
組成式（Ｓｒ（１−ｘ−ｙ）ＢａｘＣａｙ）ｍＴｉＯ２＋ｍ で表され、ｘ＝０．１〜０．９、ｙ＝０．０１〜０．５、ｘ＋ｙ＜１、０．９８≦ｍ≦１．０２である主成分と、
ニオブ、タンタルおよび希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種類の第１元素の酸化物を含む第１副成分と、
マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛およびバナジウムからなる群から選択される少なくとも１種類の第２元素の酸化物を含む第２副成分と、
シリコンおよびアルミニウムのうちの少なくともいずれかの第３元素の酸化物を含む第３副成分と、を含有し、
前記主成分を１００モル％とした場合に、前記第１副成分が０．０１〜３モル％、好ましくは０．５〜２．０モル％、前記第２副成分が０．００５〜３モル％、好ましくは０．０２〜０．５モル％（ただし、前記第２元素をＭと表した場合に、その酸化物をＭＯで表した場合のモル数）の範囲で前記セラミック組成物中に含まれ、
前記主成分を１００質量％とした場合に、前記第３副成分が０．００５〜１質量％、好ましくは０．０２〜０．１質量％の範囲で含まれ、
脱脂工程前の前記セラミック組成物中に添加されるポリビニルアルコールの添加量が１〜６質量％であることを特徴とする。
【０００６】
【０００７】
炭素の含有量が多すぎると、電圧非直線性抵抗体の抗折強度が低下すると共に、耐熱衝撃特性が低下する傾向にあり、好ましくない。
【０００８】
炭素の含有量が少なすぎると、バリスタ電圧の制御が困難になる傾向にあり好ましくない。
【０００９】
【００１０】
上記組成式中のｘが０．１未満またはｙが０．１未満である場合には、バリスタ電圧の温度特性が負特性になり、その結果、温度上昇と共にバリスタ電圧が低下し、短絡現象を引き起こす傾向にあることから、好ましくない。また、ｘが０．９を超えると、バリスタ電圧が発現できなくなる傾向にあり好ましくない。また、ｙが０．５を超えると、バリスタ特性が発現できない傾向にあり好ましくない。
【００１１】
なお、バリスタ電圧とは、バリスタ素子に徐々に増大する電圧を印加し、たとえば１０ｍＡの電流が流れた時の印加電圧を言う。また、バリスタ特性とは、バリスタ素子に徐々に増大する電圧を印加する際に、素子に流れる電流が非直線的に増大する現象を言う。
【００１２】
ニオブ、タンタルおよび希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種類の第１元素の酸化物としては、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、Ｙ２ Ｏ３ 、Ｌａ２ Ｏ３ 、ＣｅＯ４ 、Ｐｒ６ Ｏ１１、Ｎｄ２ Ｏ３ 、Ｓｍ２ Ｏ３ 、Ｅｕ２ Ｏ３ 、Ｇｄ２ Ｏ３ 、Ｔｂ４ Ｏ７ 、Ｄｙ２ Ｏ３ 、Ｈｏ２ Ｏ３ 、Ｅｒ２ Ｏ３ 、Ｔｍ２ Ｏ３ 、Ｙｂ２ Ｏ３ 、Ｌｕ２ Ｏ３ が例示される。これらの酸化物は、上記のモル％の範囲内で組成物中に含有させることで、組成物の半導体化に寄与する。
【００１３】
第２副成分としては、たとえばＭｎＯ、Ｃｏ３ Ｏ４ 、ＮｉＯ、Ｃｕ２ Ｏ、ＺｎＯ、Ｖ２ Ｏ５ などが例示される。これらの酸化物は、バリスタ電圧およびバリスタの非直線特性に寄与する酸化物であ。これらの酸化物の含有量が少なすぎると、バリスタ電圧および非直線特性が著しく劣化する傾向にあり、多すぎると、絶縁化によりバリスタ特性が著しく劣化する。ただし、第２副成分のモル数は、たとえばＶ２ Ｏ５ の場合には、ＶＯ５／２ に換算して求める。
【００１４】
第３副成分としては、ＳｉＯ２ 、Ａｌ２ Ｏ３ が例示される。これらの酸化物は、組成物の結晶性に寄与する添加物である。第３副成分の含有量が少なすぎると、焼結体の密度が低下し、十分な強度が得られない傾向にあり、多すぎると、バリスタ特性が著しく劣化する傾向にある。
【００１５】
好ましくは、前記組成物は、リチウム、ナトリウム、カリウムおよびルビジウムから成る群から選択される少なくとも１種類以上の第４元素の酸化物を含む第４副成分をさらに含有し、
前記主成分を１００質量％とした場合に、前記第４副成分が、好ましくは０．０５〜０．５質量％の範囲で含まれる。
【００１６】
第４副成分としては、たとえばＬｉ２ Ｏ、Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏ、Ｒｂ２Ｏが例示される。これら酸化物は、バリスタの非直線係数に寄与する酸化物である。これらの酸化物の含有量が少なすぎると、バリスタの非直線係数の改善の効果が少なくなる傾向にあり、多すぎると、絶縁化によりバリスタ特性が著しく劣化する。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
好ましくは、脱脂工程後のセラミック組成物中の炭素の含有量が１８０ｐｐｍ以上２１００ｐｐｍ以下となるように、添加物質の組成および／または脱脂工程条件を選択し、前記脱脂工程条件として、脱脂工程が、還元性雰囲気下、中性雰囲気下、炭酸ガス雰囲気下のいずれかの雰囲気下で行われる。
好ましくは、脱脂工程前のセラミック組成物中には、ポリビニルアルコール以外に、アモルファス状炭素、グラファイト、炭化物、有機化合物のいずれかが含まれる。
【００２０】
本発明に係る方法により製造された電圧非直線性抵抗体は、ノイズ吸収電圧保護のため、バリスタ素子として好適に用いることができる。
【００２１】
【発明の作用および効果】
本発明では、耐熱衝撃特性に優れ、しかも抗折強度が高く、バリスタ電圧の制御が容易な電圧非直線性抵抗体の製造方法を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施例に係るバリスタの断面図、
図２は本発明の実施例に係るバリスタのバリスタ電圧および非直線係数を測定するための回路図、
図３は本発明の実施例に係るバリスタにおける再酸化温度とバリスタ電圧との関係を示すグラフである。
【００２３】
実施例１
原料として、ＳｒＣＯ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣａＣＯ３ 、ＴｉＯ２ 、Ｎｂ２ Ｏ５ 、ＳｉＯ２ を、最終的に得られる組成が（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ ＋Ｎｂ２ Ｏ５ (１．５モル％)＋ＭｎＯ(０．０２モル％）＋ＳｉＯ２ （０．１質量％）となるように、秤量して配合した。なお、Ｎｂ２ Ｏ５ およびＭｎＯのモル％は、（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ を１００モル％とした場合のモル％であり、ＳｉＯ２ の質量％は、（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ を１００質量％とした場合の質量％である。
【００２４】
次に、この原料を、ボールミルを用いて１０〜２０時間混合した後、脱水および乾燥した。その後、この原料を１１５０〜１２５０℃にて仮焼成し、粗粉砕の後、再度、ボールミルを用いて１０〜２０時間混合した後、脱水および乾燥した。次に、この原料に、１質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加した。その結果、原料中の炭素の含有量は、２８２０ｐｐｍであった。次に、この原料を、成型圧約１９６ＭＰａでプレス成形し、外径１２．５ｍｍ、内径８ｍｍ、厚み１ｍｍの円盤状予備成形体を得た。
【００２５】
その後に、予備成形体の脱脂を行った。脱脂は、下記の表１に示すように、空気を２Ｌ／ｍｉｎの流量で流し続けながら、６００℃１２時間の条件で行った。脱脂後の予備成形体中の炭素の含有量は、４４８ｐｐｍであった。次に、この予備成形体を、表２に示すように、Ｎ２ （９７体積％）＋Ｈ２ （３体積％）の還元性雰囲気下で、１３８０℃にて２時間の焼成を行い、半導体焼結体を得た。焼成後の焼結体における炭素の含有量は、表２に示すように、１２２ｐｐｍであった。
【００２６】
その後、この焼結体の再酸化処理を行った。再酸化処理の条件は、表２に示すように、空気中（酸化性雰囲気中）において、９００℃および４時間の条件であった。再酸化処理後の焼結体の炭素の含有利用は、１１１ｐｐｍであった。なお、炭素の含有量の測定は、メノウ乳鉢で粉砕した後の試料を、０．２ｇ秤量してから、炭素・硫黄分析装置（堀場製作所製のＥＭＩＡ５２０）を用いて行った。
【００２７】
次に、このようにして得られた焼結体の特性を調べるために、図１に示すように、焼結体２の表面に銀ペーストを塗布し、６００℃で焼き付けることにより、銀電極４を形成し、バリスタ６を完成させた。
【００２８】
次に、このバリスタ６のバリスタ電圧Ｖ１０、非直線係数α１０、耐熱衝撃特性（耐サーマル特性）および抗折強度を測定した。なお、バリスタ電圧Ｖ１０は、図２に示すように、バリスタ６を直流定電圧電源８に接続し、バリスタ６の両電極間に作用する電圧を電圧計１０で測定すると共に、バリスタ６に流れる電流を電流計１２にて読みとることにより求めた。具体的には、バリスタ６に流れる電流が１０ｍＡの時に、バリスタ６の電極間に作用する電圧を電圧計１０により読みとり、その値をバリスタ電圧Ｖ１０とした。
非直線係数α１０は、下記の数式（１）から求めた。
【００２９】
〔数１〕
α１０＝log（Ｉ１０／Ｉ１ ）／log（Ｖ１０／Ｖ１）＝１／log（Ｖ１０／Ｖ１）
… （１）
なお、Ｖ１０は、図２に示すバリスタ６にＩ１０＝１０ｍＡの電流を流した場合のバリスタ電圧を意味し、Ｖ１は、図２に示すバリスタ６にＩ１ ＝１ｍＡの電流を流した場合のバリスタ電圧を意味する。この非直線係数α１０が大きいほど、バリスタ特性に優れている。
【００３０】
また、耐熱衝撃特性は、次に示すようにして行った。すなわち、電極形成後の図１に示すバリスタ６に対して、３８０℃に加熱した半田コテを半田と共に接触させて、模擬的半田付けを行った。その半田付け処理の後に、フラックスを洗浄し、クラックの有無を検査した。各素子毎に５極の電極が形成してあるバリスタ素子試料を２０個準備し、各試料に対して、５極の半田付けを行い、合計１００極の半田付けを行い、１００極中、クラックが発生している極数を、パーセントで表した。
【００３１】
さらに、抗折強度については、ＪＩＳ−R1６０１に準拠した棒形状の試料を、上述と同様な条件で作製し、その試料について、ＪＩＳ−R1６０１に準拠した試験を行うことにより求めた。
測定した結果を表３にまとめて示す。
【００３２】
【表１】
【表２】
【表３】
【００３５】
実施例２
脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００３６】
実施例３
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、６４５０ｐｐｍであり、脱脂条件を、ＣＯ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。ただし、実施例３では、再酸化条件を、表２に示すように、８００℃〜１０５０℃の間で変化させ、複数種類の試料を作製した。結果を表１〜３および図３に示す。本実施例では、図３に示すように、再酸化の温度に依存して、バリスタ電圧Ｖ１０を、略正比例の関係に制御できることが確認できた。バリスタ電圧Ｖ１０は、用途により変化することから、再酸化の温度に依存して、バリスタ電圧Ｖ１０を、略正比例の関係に制御できることは、バリスタとして要求される特性として重要な因子である。また、本実施例では、再酸化条件に起因するバリスタ電圧Ｖ１０のバラツキを小さくできると言う利点がある。
【００３７】
比較例１−１
０．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、９８０ｐｐｍであり、脱脂条件を、８００℃および１２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。ただし、比較例１−１では、再酸化条件を、表２に示すように、８００℃〜１０００℃の間で変化させ、複数種類の試料を作製した。結果を表１〜３および図３に示す。比較例１−１では、図３に示すように、再酸化温度の増大に依存して、バリスタ電圧Ｖ１０が、著しく増大することが確認された。すなわち、比較例１−１では、実施例３に比較し、バリスタ電圧の制御が困難であることが確認された。
【００３８】
実施例４
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、６４５０ｐｐｍであり、脱脂条件を、Ｎ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００３９】
実施例５
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、６４５０ｐｐｍであり、脱脂条件を、ＣＯ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４０】
実施例６
３．２質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、１３８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４１】
比較例１
３．２質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、１３８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、Ｎ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性の劣化が観察された。
【００４２】
比較例２
３．２質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、１３８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、ＣＯ２ ガス雰囲気下での６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性の劣化が観察された。
【００４３】
実施例７
６質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、２５８００ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４４】
比較例３
１０質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加し、原料中の炭素の含有量が、４３１００ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性の劣化が観察された。
【００４５】
実施例８
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、アモルファス状炭素を０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、８１２０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４６】
比較例４
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、アモルファス状炭素を１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、１５４２０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００４７】
比較例５
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、アモルファス状炭素を２質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、２６５８０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００４８】
参考例１−１
原料に対して、ＰＶＡを添加しないで、アモルファス状炭素を０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、１０８５ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００４９】
比較例６
原料に対して、ＰＶＡを添加しないで、アモルファス状炭素を２質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、２０２５９ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００５０】
比較例７
原料に対して、ＰＶＡを添加しないで、アモルファス状炭素を５質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、３０４４５ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３に示すように、脱脂後の炭素の含有量が２１００ｐｐｍよりも多く、且つ焼成後の炭素の含有量が４１０ｐｐｍよりも多く、耐熱衝撃特性および抗折強度の劣化が観察された。
【００５１】
実施例１１
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、ＳｉＣを０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、７８７０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００５２】
実施例１２
１．５質量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして添加すると共に、ＴｉＣを０．１質量％添加し、原料中の炭素の含有量が、７０６０ｐｐｍであり、脱脂条件を、６００℃および２時間の条件で行った以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００５３】
実施例１３
原料として、ＳｒＣＯ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣａＣＯ３ 、ＴｉＯ２ 、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｌｉ２ Ｏ、ＳｉＯ２ を、最終的に得られる組成が（Ｓｒ０．３５Ｂａ０．３５Ｃａ０．３ )ＴｉＯ３ ＋Ｎｂ２ Ｏ５ (０．４２モル％)＋ＭｎＯ(０．０１４モル％）＋Ｌｉ２ Ｏ（０．１質量％）＋ＳｉＯ２ （０．１質量％）となるように、秤量して配合した以外は、実施例１と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様な試験を行った。結果を表１〜３に示す。
【００５４】
評価
表１〜３に示すように、本実施例に係るバリスタ試料は、非直線係数α１０が、２以上であり、耐熱衝撃特性を示す不良率が３０％以下であり、抗折強度が１６６．７ＭＰａ以上であり、バリスタとして良好な特性を有することが確認できた。また、図３に示すように、比較例１−１と実施例３とを比較することで、次のことが確認できた。すなわち、脱脂工程前のセラミック組成物にポリビニルアルコールを１〜６質量％添加し、脱脂後のセラミック組成物中の炭素の含有量を１８０ｐｐｍ以上、および焼成後のセラミック組成物中の炭素の含有量を１２０ｐｐｍ以上とすることで、再酸化処理の温度によるバリスタ電圧の制御が容易になることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施例に係るバリスタの断面図である。
【図２】 図２は本発明の実施例に係るバリスタのバリスタ電圧および非直線係数を測定するための回路図である。
【図３】 図３は本発明の実施例に係るバリスタにおける再酸化温度とバリスタ電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２… 焼結体
４… 電極
６… バリスタ
８… 直流定電圧電源
１０… 電圧計
１２… 電流計
Claims (4)
- 焼成後のセラミック組成物中の炭素の含有量が１２０ｐｐｍ以上、４１０ｐｐｍ以下となるように、添加物質の組成および／または脱脂条件を選択することを特徴とする電圧非直線性抵抗体の製造方法であって、
前記セラミック組成物が、
組成式（Ｓｒ（１−ｘ−ｙ）ＢａｘＣａｙ）ｍＴｉＯ２＋ｍ で表され、ｘ＝０．１〜０．９、ｙ＝０．０１〜０．５、ｘ＋ｙ＜１、０．９８≦ｍ≦１．０２である主成分と、
ニオブ、タンタルおよび希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種類の第１元素の酸化物を含む第１副成分と、
マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛およびバナジウムからなる群から選択される少なくとも１種類の第２元素の酸化物を含む第２副成分と、
シリコンおよびアルミニウムのうちの少なくともいずれかの第３元素の酸化物を含む第３副成分と、を含有し、
前記主成分を１００モル％とした場合に、前記第１副成分が０．０１〜３モル％、前記第２副成分が０．００５〜３モル％（ただし、前記第２元素をＭと表した場合に、その酸化物をＭＯで表した場合のモル数）の範囲で前記セラミック組成物中に含まれ、
前記主成分を１００質量％とした場合に、前記第３副成分が０．００５〜１質量％の範囲で含まれ、
脱脂工程前の前記セラミック組成物中に添加されるポリビニルアルコールの添加量が１〜６質量％であることを特徴とする電圧非直線性抵抗体の製造方法。 - 脱脂工程後のセラミック組成物中の炭素の含有量が１８０ｐｐｍ以上、２１００ｐｐｍ以下となるように、添加物質の組成および／または脱脂工程条件を選択し、
前記脱脂工程条件として、脱脂工程が、還元性雰囲気下、中性雰囲気下、炭酸ガス雰囲気下のいずれかの雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１に記載の電圧非直線性抵抗体の製造方法。 - リチウム、ナトリウム、カリウムおよびルビジウムから成る群から選択される少なくとも１種類以上の第４元素の酸化物を含む第４副成分をさらに含有し、
前記主成分を１００質量％とした場合に、前記第４副成分が０．０５〜０．５質量％の範囲で含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の電圧非直線性抵抗体の製造方法。 - 前記脱脂工程前の前記セラミック組成物中には、ポリビニルアルコール以外に、アモルファス状炭素、グラファイト、炭化物、有機化合物のいずれかが含まれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電圧非直線性抵抗体の製造方法。
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