JPH02184552A - 電圧非直線抵抗体用磁器組成物 - Google Patents

電圧非直線抵抗体用磁器組成物

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JPH02184552A
JPH02184552A JP1002390A JP239089A JPH02184552A JP H02184552 A JPH02184552 A JP H02184552A JP 1002390 A JP1002390 A JP 1002390A JP 239089 A JP239089 A JP 239089A JP H02184552 A JPH02184552 A JP H02184552A
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JP
Japan
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varistor
voltage
zno
firing temperature
temperature
Prior art date
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JP1002390A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Taira
浩明 平
Kazuyoshi Nakamura
和敬 中村
Yasunobu Yoneda
康信 米田
Yukio Sakabe
行雄 坂部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電圧非直線性抵抗体用の磁器組成物に関し、
特にバリスタ特性を悪化させることなく焼成温度を低温
化でき、製造コストを低減できるようにしたものに関す
る。
〔従来の技術〕
従来から、印加電圧に応じて抵抗偵が非直線的に変化す
る抵抗休業子として電圧非直線抵抗体(以下バリスタと
いう)がある、このようなバリスタとして、例えば半導
体セラミクスからなるバリスタ素子の両生面に11極を
形成してなるディスク型バリスタ、あるいはバリスタ層
と内部電極とを交互に積層して一体焼結してなる積層型
バリスタがある。上記バリスタは、例えば電子回路に過
電圧が加わるのを防止するサージ吸収素子として採用さ
れている。
このようなバリスタに採用されるセラミクス材料は、焼
成温度を1000℃以上、特に1200℃以上に設定し
た場合に所望のバリスタ特性が得られるように選定され
ている。このようなバリスタとして従来、例えば、Zn
OにB is Os 、Coo、Mno、TiOxをそ
れぞれ0.5mol%添加してなるセラミクス材料を、
円板状に成形した後、1200〜1450℃の範囲内で
焼成して焼結体を成形し、これに電極を形成してなるバ
リスタがある(特公昭48−42316号公1) 、こ
のバリスタによれば、素子の厚さ1日あたりで約20V
のバリスタ電圧が、また30以上の非直線係数αが得ら
れる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上記従来のバリスタを製造する場合、セラミ
クス材料を1200℃以上に加熱することから、この昇
温に要する電力等のエネルギーの消費量や加熱に要する
時間が製造コストを上昇させているという問題点がある
。また、上述したセラミクス材料により積層型バリスタ
を製造する場合は、焼成温度が1200℃以上と高温で
あることから、内部電極に高融点からなる貴金属Pt、
Pdを採用しなければならず、この点からも材料コスト
が上昇するという問題がある。ここで、コスト像域の観
点から上記焼成温度を、例えば900℃程度に下げると
、バリスタ電圧が100OV以上、非直線係数αが10
以下に低下してしまいバリスタとしての特性を大幅に低
下させることからこのままでは低温化できない。
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、バリ
スタの特性を悪化させることなく、焼成温度の低温化を
実現でき、ひいては製造コストを低減できるバリスタを
提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本件発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を
重ねたところ、ZnOを主成分とし、これに添加する副
成分を選定し、さらにこれらの添加量を限定してやれば
、焼成温度の低温化が実現できることを見出し、本発明
を成したものである。
ソコテ本発明は、Bizosを0.2〜5 so 1%
CozOsを0.01〜lOa+oI1%、MnOを0
.1〜10mo1%、Ti1tを0.1〜5moj!%
、B、03を0.1〜12ao1%含み、残部ZnOか
らなることを特徴とする電圧非直線抵抗体用磁器組成物
である。
〔作用〕
本発明に係るバリスタ用磁器組成物によれば、上述のよ
うにZnOにビスマス9コバルト、マンガン、チタン、
硼素を所定量添加してなるセラミクス材料から構成した
ので、焼成温度を800〜1000℃に低くしながら、
バリスタ特性としてのバリスタ電圧、非直線係数を確保
できる。その結果、従来の1200℃以上に昇温してい
た場合に比べ、電力等のエネルギーの消費量を削減でき
るとともに、焼成時間を短縮でき、製造コストを低減で
きる。
また本発明のバリスタ用磁器組成物により積層型バリス
タを構成すれば、上述のように焼成温度を800〜93
0℃と低くできるので、内部電極に従来のPt、Pdよ
うな高融点の貴金属を採用しなくて済み、安価なAgを
採用できるのでこの点からもコストを低減できる。
〔実施例〕
次に本発明の詳細な説明する。
実施例1゜ 本発明の一実施例としてディスク型バリスタの製造方法
について説明する。
まず、ZnO粉末に、B 110s 、 Cot Os
、M n Or T i Ox + B * Os粉末
をそれぞれ0゜2〜5−oIl %、O,O1〜10m
oj  %l011〜1O−oIl %l001〜5m
oj1%、0.1〜12mo1%混合してグリーンシー
トを形成し、これを10鶴φX0.6mtに打ち抜き円
板状に成形する0次に、この成形体を空気中で800〜
1000℃の温度に加熱焼成し、焼結体を得る。そして
、この焼結体にAgからなるペーストを焼き付けて電極
を形成し、ディスク型バリスタを得た。
次に、上記各添加物であるB i @ Os * C0
xOs 、 M n O,T i Os 、  Bt 
Osの各添加量を見出した実験について説明する。
この実験は、B 1m Os : 1.5 m011%
、C01Os + 0.5 mai1% 、MnO: 
1.Oso1%、TiOs + 1.0 molt%+
  Bt Os : 1.O5oi1%を含み、残りZ
nOからなるセラミクス材料を中心とし、このうち4種
の添加量は一定とし、他の1種の添加量のみを0.01
〜10mo 1%の範囲で変化させた場合のVII6M
+  α値を測定した。なお、焼成温度は900℃に設
定した。
第1図ないし第5図は、それぞれsi、o、。
COx Os + Mn Or T i Ox + B
t Osの添加量と、バリスタ電圧■la&+ 非直線
係数αとの関係を示す特性図である。
各図から明らかなように、Bl*Osが0.2〜5 s
o 14%(第1図参照) 、Cot Oxが0.01
〜10moj%(第2図参照) 、MnOが0.1〜1
0soj!%(第3図参照)、Ti0mが0.1〜Sm
o1%(第4図参照)、BgOsが0.1〜12moj
!%(第5図参照)のときに非直線係数(曲線α)、及
びバリスタ電圧(曲&IV)とも所定の特性が得られて
いる。特に各添加量が1soj!%程度のとき優れた特
性が得られる。逆に、上記範囲を外れるとVISA、α
とも劣化しており、低温で焼成することのメリットが生
かせない、このことからも、各成分の添加量は上述した
範囲内が望ましい。
第6図は上記中心とした各添加量のバリスタ材料を採用
し、これの焼成温度を700−1100℃の範囲で変化
させた場合における焼成温度と、V、、4、αとの関係
を示す特性図である。
同図から明らかなように、上述した成分範囲内において
焼成温度を800〜1000℃の範囲内に設定した場合
に、VllaA+  αとも所定の値が得られることが
わかる。
このように本実施例のディスク型バリスタによれば、Z
nOに上述した所定量のBitos、c0! Os 、
MnO,T i Ot r  Bt Osを添加したの
で、これを800〜1000℃と低温で焼成しながら、
所定のバリスタ特性を確保でき、その結果、電力等のエ
ネルギーの消費を低減できるとともに、焼成時間を短縮
でき、製造コストを低減できる。
第7図は、上記実施例材料により製造された試料と、従
来材料により製造された試料とを準備し、各試料に8×
20μ!、1500Aのサージを印加した場合の電圧−
電流曲線を示す特性図であり、図中、曲線Aは本実施例
試料、曲vABは従来試料を示す。
なお、上記従来試料は、Z n O(97,8=o 1
%)、Bl t  0s(0,5mol  %)  、
   Cow  0s(0,5gol %)、  M 
n  O(0,5so 1 %)  、   S  b
x  03(0,7sol %)からなるセラミクス材
料に、ホウケイ酸亜鉛ガラスを1wt%混合した後、1
200℃で焼成した。
同図からも明らかなように、本実施例試料(曲MA)は
、従来試料(曲線B)に比べて10−’以下での低電流
領域における電圧−電流特性の劣化が小さいことがわか
る。このことはサージ吸収後の熱暴走の危険を小さくで
きる。
実施例2゜ 第8図及び第9図は本発明を積層型バリスタに適用した
例について説明するための図であり、本実施例では上記
第1実施例によるセラミクス材料を採用し、これをバリ
スタ層に適用した場合を例にとって説明する。
上記積層型バリスタの製造方法について説明する。
■ まず、Z n O(96,Oago 12%)、B
 it 03(1゜5so It %)+Mn0(1,
Omoj %L Co *  Os  (0,5mol
 %)、T  i  Ox  (1,0so  1  
%)+ B t  Os  (1,5++。
1%)を混合してなるセラミクス材料に、有機バインダ
ーを混合してグリーンシートを形成する。
次に、このグリーンシートを矩形状に切断して複数のバ
リスタ層11を形成する。
■ 上記バリスタ層11の上面に、Agにフェス溶剤を
混合してなるペーストをパターン印刷して内部電極12
を形成する。この場合、各内部電極12の一端面12a
だけがバリスタ層11の外縁に延び、他の端面ば内側に
位置するようにする。
次に、内部電極12とバリスタ層11とが交互に重なる
ように順次積層し、これをプレスで加圧。
圧着して積層体を形成する。
■ そして、上記積層体を空気中にて800〜930℃
で3時間加熱焼成して、焼結体13を得る。
しかる後、上記焼結体13の内部電極12の一端面12
aが露出された左、右端面13a、13bにAgを主体
としたペーストを塗布した後、焼き付けて外部電極14
を形成する。これにより、本実施例の積層型バリスタ1
0が製造される。
このように本実施例の積層型バリスタ10によれば、上
記第1実施例と同様の成分を添加したので、焼成温度を
800〜930℃と低くしながら所定のバリスタ特性を
確保できる。また低温焼成で良いので、内部電極12に
従来より安価なAg  を採用することができ、この積
層型バリスタ10の場合は製造コスト、材料コストとも
低減できる。
第10図は焼成温度と、v4^、αとの関係を示す特性
図である。これは上記製造方法により得られた積層型バ
リスタ10の焼成温度を800〜950℃の範囲で変化
させた場合のVlmAI  α値を測定した。
同図からも明らかなように、焼成温度が930℃を越え
るとVl、Aが100V以上と上昇し、またαが急激に
20以下に低下しており、これにより焼成温度は800
〜930℃の範囲内に限定する必要があることが判る。
〔発明の効果〕
以上のように本発明に係るバリスタ用磁器組成物によれ
ば、B it Ox 、Cot Os 、Mn0T i
 Ot、Bt 03をそれぞれ0.2〜5moi%、0
゜01〜101I01%、0.1〜10m01%、0.
1〜5mon!%、0゜1〜12go 1%含むZnO
を原料としたので、バリスタ特性を悪化させることなく
焼成温度を800〜1000℃の範囲に下げることがで
き、その結果製造コストを低減できる効果がある。
また、本発明のバリスタ用磁器組成物によれば、バリス
タ特性を悪化させることなく焼成温度を低温化でき、ま
たこの点から、積層型バリスタの内部電極にAgを採用
することができ、上記製造コストとともに材料コストも
低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明の一実施例をディスク型バ
リスタに適用した例を説明するための図であり、第1図
ないし第5図はそれぞれ各成分の添加量とVIaA、α
との関係を示す特性図、第6図は焼成温度とVIIIA
+  αとの関係を示す特性図、第7図は電流−電圧特
性図、第8図ないし第10図は本発明を積層型バリスタ
に適用した例について説明するための図であり、第8図
及び第9図はそれぞれ分解斜視図、断面図、第10図は
焼成温度とVIaAとの関係を示す特性図である。 図において、lOは積層型バリスタ(バリスタ)、11
はバリスタ層、12は内部電極、13は焼結体(積層体
)である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ビスマス,コバルト,マンガン,チタン,硼素を
    それぞれBi_2O_3,Co_2O_3,MnO,T
    iO_2,B_2O_3の形で換算したとき、それぞれ
    0.2〜5mol%,0.01〜10mol%,0.1
    〜10mol%,0.1〜5mol%,0.1〜12m
    ol%からなり、残部がZnOからなることを特徴とす
    る電圧非直線抵抗体用磁器組成物。
JP1002390A 1989-01-09 1989-01-09 電圧非直線抵抗体用磁器組成物 Pending JPH02184552A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5592140A (en) * 1993-09-29 1997-01-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Varistor formed of bismuth and antimony and method of manufacturing same
CN112225554A (zh) * 2020-10-08 2021-01-15 烟台大学 一种可低温烧结的ZnO-Bi2O3基低压压敏陶瓷及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5592140A (en) * 1993-09-29 1997-01-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Varistor formed of bismuth and antimony and method of manufacturing same
CN112225554A (zh) * 2020-10-08 2021-01-15 烟台大学 一种可低温烧结的ZnO-Bi2O3基低压压敏陶瓷及其制备方法

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