JPH02262301A - バリスタ - Google Patents
バリスタInfo
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- JPH02262301A JPH02262301A JP1084461A JP8446189A JPH02262301A JP H02262301 A JPH02262301 A JP H02262301A JP 1084461 A JP1084461 A JP 1084461A JP 8446189 A JP8446189 A JP 8446189A JP H02262301 A JPH02262301 A JP H02262301A
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- whisker
- zno
- varistor
- whiskers
- zinc oxide
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
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
本発明はバリスタに関する。さらに詳しくは、酸化亜鉛
バリスタの改善に関する。
バリスタの改善に関する。
従来の技術
従来よりバリスタに酸化亜鉛（以下ＺｎＯと表記する）
が使用されてきた。
が使用されてきた。
すなわち、原料としてフランス法による微細な（１μｍ
以下）ＺｎＯｐ末と、副成分としてのＢｉ２Ｏ３，Ｐｒ
６ｏ１１．ＣｏＯ，Ｍｎ０９Ｃｒ２０３ＩＳｂ２０３Ｉ
Ｓ １０２ 、 Ｔ １０２などの金属酸化物を混合し
、造粒。
以下）ＺｎＯｐ末と、副成分としてのＢｉ２Ｏ３，Ｐｒ
６ｏ１１．ＣｏＯ，Ｍｎ０９Ｃｒ２０３ＩＳｂ２０３Ｉ
Ｓ １０２ 、 Ｔ １０２などの金属酸化物を混合し
、造粒。
成形の工程を経たのち焼成され、両面に銀ペーストが焼
付けられてバリスタとなるものであり、この時点でＺｎ
０粒の大きさは１０μｍ前後となった。
付けられてバリスタとなるものであり、この時点でＺｎ
０粒の大きさは１０μｍ前後となった。
発明が解決しようとする課題
しかるに、この種のＺｎＯバリスタは、安定な低電圧バ
リスタを得るのが難かしく、また並列接続してパワーア
ップを図ることなどにも難点があった。
リスタを得るのが難かしく、また並列接続してパワーア
ップを図ることなどにも難点があった。
その他、静電容量を小さくすること、大直径化できるよ
うにすること、長さによって自由にバリスタ電圧を制御
すること、安価な製造方法などが課題であった。
うにすること、長さによって自由にバリスタ電圧を制御
すること、安価な製造方法などが課題であった。
課題を解決するだめの手段
本発明は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねて
得られたもので、高性能なバリスタを提供するものであ
る。
得られたもので、高性能なバリスタを提供するものであ
る。
すなわち、本発明は、Ｚｎ○ ウィスカーを用いたこと
を特徴としたバリスタである。
を特徴としたバリスタである。
また、ＺｎＯウィスカーの基部から先端までの長さが、
６μｍ以上で、アスペクト比が３以上である前記バリス
タである。
６μｍ以上で、アスペクト比が３以上である前記バリス
タである。
さらに、ＺｎＯウィスカーの形状がテトラポット状であ
る前記バリスタである。
る前記バリスタである。
また、ＺｎＯウィスカーを主成分とし、その他の副成分
と混合し、焼結したことを特徴としたバリスタである。
と混合し、焼結したことを特徴としたバリスタである。
作 用
従来においては、造粒の工程において微細な（１μｍ以
下）ＺｎＯ粉から結晶粒を成長させ、粒の大きさを制御
することによって各種定格のバリスタを得ていた。
下）ＺｎＯ粉から結晶粒を成長させ、粒の大きさを制御
することによって各種定格のバリスタを得ていた。
一方、本発明においては、結晶粒の大きさの判明したＺ
ｎＯウィスカーを使用するため、造粒工程を省略するこ
とができ、工程の簡素化と、特性の安定化および歩留ま
りの向上が図ることができる。
ｎＯウィスカーを使用するため、造粒工程を省略するこ
とができ、工程の簡素化と、特性の安定化および歩留ま
りの向上が図ることができる。
特に低電圧バリスタにおいては均一な大きな結晶粒が必
要となるが、本発明におけるＺｎ○ ウィスカーは大き
さがよく揃うため特に有効である。
要となるが、本発明におけるＺｎ○ ウィスカーは大き
さがよく揃うため特に有効である。
また、本発明のバリスタでは、αの値が小から中程度の
ものが得られ易いため、並列接続でパワーアップ可能な
バリスタとなる。
ものが得られ易いため、並列接続でパワーアップ可能な
バリスタとなる。
さらに、本発明に用いるＺｎＯウィスカーは、３次元の
テトラポット構造のものが用いられ得るが、このＺｎＯ
ウィスカーを用いると、粒状粒子に比べて少ない粒界数
で対向電極まで到達し得るため、この意味でも特に低電
圧バリスタ設計の場合に有効となる。
テトラポット構造のものが用いられ得るが、このＺｎＯ
ウィスカーを用いると、粒状粒子に比べて少ない粒界数
で対向電極まで到達し得るため、この意味でも特に低電
圧バリスタ設計の場合に有効となる。
実施例
以下に実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。
下の実施例に限定されるものではない。
本発明では、バリスタとして全く新規なＺｎＯウィスカ
ーを用いる。このＺｎＯライヌカ−〇中でも特に、テト
ラポット構造のＺｎＯウィスカーが有用である。このＺ
ｎＯウィスカーは、表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粉
末を酸素を含む雰囲気下で加熱処理して生成することが
できる。得られたテトラポット状ＺｎＯウィスカーは、
みかけの嵩比重ｏＤ２〜０．１を有し、７０ ｗ ｔ％
以上の高収率で極めて量産的である。第１図および第２
図はその電子顕微鏡写真で生成品の一例を示す。
ーを用いる。このＺｎＯライヌカ−〇中でも特に、テト
ラポット構造のＺｎＯウィスカーが有用である。このＺ
ｎＯウィスカーは、表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粉
末を酸素を含む雰囲気下で加熱処理して生成することが
できる。得られたテトラポット状ＺｎＯウィスカーは、
みかけの嵩比重ｏＤ２〜０．１を有し、７０ ｗ ｔ％
以上の高収率で極めて量産的である。第１図および第２
図はその電子顕微鏡写真で生成品の一例を示す。
これによると、前記の形状的１寸法的特長が明確に認め
られる（テトラポット構造）。
られる（テトラポット構造）。
ところで、テトラポット状ＺｎＯウィスカーの針状結晶
部が、３軸、あるいは２軸、さらには１軸のものが混入
する場合があるが、これは元来４軸の結晶の一部が折損
したものである。また、このテトラポットＺｎＯウィス
カーを混入する場合には、充分配慮しないと混合時や成
形時にテトラポット構造がくずれて、単純な針状ウィス
カーに変化する場合が多い。
部が、３軸、あるいは２軸、さらには１軸のものが混入
する場合があるが、これは元来４軸の結晶の一部が折損
したものである。また、このテトラポットＺｎＯウィス
カーを混入する場合には、充分配慮しないと混合時や成
形時にテトラポット構造がくずれて、単純な針状ウィス
カーに変化する場合が多い。
このテトラポット状ＺｎＯウィスカーのＸ線回折図をと
ると、すべてＺｎＯのピークを示し、また、電子線回折
の結果も、転移、格子欠陥の少ない単結晶性を示した。
ると、すべてＺｎＯのピークを示し、また、電子線回折
の結果も、転移、格子欠陥の少ない単結晶性を示した。
まだ、不純物の含有量も少なく、原子吸光分析の結果、
Ｚｎ○が９９．９８％であった。
Ｚｎ○が９９．９８％であった。
一方、単純な針状のＺｎＯウィスカーも生成することが
でき、例えば金属亜鉛粉末を木炭等と同時に焼成して、
ルツボの壁面等に生成させることができるが、量産的で
はない。
でき、例えば金属亜鉛粉末を木炭等と同時に焼成して、
ルツボの壁面等に生成させることができるが、量産的で
はない。
また、バリスタ性能の点から針状結晶部の長さは、針状
結晶部の長さが３０μｍ以上のＺｎＯウィスカーを３ｗ
ｔ％以上用いるのが望ましい。さらに望ましくは、長さ
が５０μｍ以上のＺｎＯウィスカーを７０ ｗ ｔ％以
上用いるのが好ましい。
結晶部の長さが３０μｍ以上のＺｎＯウィスカーを３ｗ
ｔ％以上用いるのが望ましい。さらに望ましくは、長さ
が５０μｍ以上のＺｎＯウィスカーを７０ ｗ ｔ％以
上用いるのが好ましい。
次にＺｎ○ ウィスカーのアスペクト比は平均で３以上
が望ましく、さらに望ましくは、平均で１０以上が望ま
しい。寸だ、針状結晶部の基部の径で先端部の径を除し
た値は、Ｏ，Ｓ以下がバリスタ特性から望ましく、好ま
しくは、０．５以下、さらに好ましくは０．１以下が望
ましい。
が望ましく、さらに望ましくは、平均で１０以上が望ま
しい。寸だ、針状結晶部の基部の径で先端部の径を除し
た値は、Ｏ，Ｓ以下がバリスタ特性から望ましく、好ま
しくは、０．５以下、さらに好ましくは０．１以下が望
ましい。
本発明で用いるＺｎＯウィスカーの抵抗値範囲は、０２
ｔｍｌＶｏ圧粉状態（ｓ Ｋｔ／ｄ 、 ｓ ｏ ｖ
Ｄ ｃ ）で、１０〜１♂Ω−Ｇの範囲が可能であり
、用途によシ使い分けるが、バリスタ性能からは６×１
０２〜８×１ｏ５Ω−備が好ましく、さらに生産コスト
を考慮に入れると、６×１ｏ３〜８×１ｏ４Ω−１が特
に有効である。この範囲内のテトラポット状ＺｎＯウィ
スカー（平均脚長ニア０μｍ）を用いて、３６０Ｋｆ／
ｄの圧粉（５Ｍ厚）では１．２Ｘ１０７Ω−備（ヒオキ
社製：デジタルテスターにて測定）を示した。一方、長
さ５ｆｆの針状ウィスカーの両端に銀ペイントで電極を
つけ、この針状ウィスカーのＶ−Ｉ特性を測定し、ＤＣ
３０Ｖにおける針状ウィスカーの比抵抗を測定したとこ
ろ、約１００−〇であった。
ｔｍｌＶｏ圧粉状態（ｓ Ｋｔ／ｄ 、 ｓ ｏ ｖ
Ｄ ｃ ）で、１０〜１♂Ω−Ｇの範囲が可能であり
、用途によシ使い分けるが、バリスタ性能からは６×１
０２〜８×１ｏ５Ω−備が好ましく、さらに生産コスト
を考慮に入れると、６×１ｏ３〜８×１ｏ４Ω−１が特
に有効である。この範囲内のテトラポット状ＺｎＯウィ
スカー（平均脚長ニア０μｍ）を用いて、３６０Ｋｆ／
ｄの圧粉（５Ｍ厚）では１．２Ｘ１０７Ω−備（ヒオキ
社製：デジタルテスターにて測定）を示した。一方、長
さ５ｆｆの針状ウィスカーの両端に銀ペイントで電極を
つけ、この針状ウィスカーのＶ−Ｉ特性を測定し、ＤＣ
３０Ｖにおける針状ウィスカーの比抵抗を測定したとこ
ろ、約１００−〇であった。
本発明に用いるＺｎＯウィスカーの抵抗値は、ウィスカ
ー製造時の焼成条件や、還元焼成処理あるいは、他の元
素（例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃｕなど）を適切な方法でド
ープすることにより変えることもできる。
ー製造時の焼成条件や、還元焼成処理あるいは、他の元
素（例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃｕなど）を適切な方法でド
ープすることにより変えることもできる。
次に、本発明のバリスタは種々の形態で用いられること
ができる。
ができる。
すなわち、ＺｎＯウィスカーの粉体状態、圧粉状態、堆
積物状態、焼結状態などであり、それぞれにおいて、適
切な有機や無機系のバインダを使用することもできる。
積物状態、焼結状態などであり、それぞれにおいて、適
切な有機や無機系のバインダを使用することもできる。
特に、ＺｎＯウィスカーと副成分を混合し、適当な条件
で焼結することによシ優れたバリスタを得ることができ
る。その副成分には、Ｂ ！２０ｓ 。
で焼結することによシ優れたバリスタを得ることができ
る。その副成分には、Ｂ ！２０ｓ 。
Ｃｏ Ｏ９Ｍ ｎ Ｏ、Ｓ ｂ ２０３９Ｍｇ Ｏ、Ｐ
ｒｅ Ｏｌｌ、 Ｐ ｂ Ｏ。
ｒｅ Ｏｌｌ、 Ｐ ｂ Ｏ。
ＢａＯ，Ｎｉ○、Ｃｒ ２０３，５ｔｏ２．Ｔｉｏ２等
の金属酸化物の中から、１種類または複数種類組み合わ
せて使用することができる。また、別の副成分としては
、粘土等を用いることもできる。
の金属酸化物の中から、１種類または複数種類組み合わ
せて使用することができる。また、別の副成分としては
、粘土等を用いることもできる。
（実施例１）
表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粉末を酸素を含む雰囲
気下で加熱処理してテトラポット状ＺｎＯウィスカーを
生成した。このＺｎＯウィスカーは基部から先端までの
長さが平均１００μｍで、基部の径の平均が５μｍであ
り、大部分がテトラポット構造をしていた。このとき、
このウィスカーの抵抗値は、ｔｓＫｙ／ｄ 、５ｏＶ
ＤＣ，２００μｍ厚で、２．５ Ｘ １０’Ω−αであ
った。
気下で加熱処理してテトラポット状ＺｎＯウィスカーを
生成した。このＺｎＯウィスカーは基部から先端までの
長さが平均１００μｍで、基部の径の平均が５μｍであ
り、大部分がテトラポット構造をしていた。このとき、
このウィスカーの抵抗値は、ｔｓＫｙ／ｄ 、５ｏＶ
ＤＣ，２００μｍ厚で、２．５ Ｘ １０’Ω−αであ
った。
次に、このＺｎＯウィスカーを第３図の如く、銀製の平
板電極（電極面積：ｅ、ｏｃｄ）間にはさみ、０．３
Ｋ？ ／ ｄの圧力で均等に加圧した。この素子を用い
てＶ −ｉ特性を測定したところ、第４図の如く大きな
非直線性を示し、バリア、夕特性を持つことがわかった
。
板電極（電極面積：ｅ、ｏｃｄ）間にはさみ、０．３
Ｋ？ ／ ｄの圧力で均等に加圧した。この素子を用い
てＶ −ｉ特性を測定したところ、第４図の如く大きな
非直線性を示し、バリア、夕特性を持つことがわかった
。
（実施例２）
実施例１で用いだのと同じテトラポット状ＺｎＯウィス
カー１００重量部と、粘土２０重量部を混合し、成形し
た後、１０００℃で４時間焼成して厚さ１ ｚｍ 、直
径２ｃｙｇの素子を得た。このような、セラミックス的
手法により得た素子の両面に亜鉛を金属溶射し電極とじ
た。
カー１００重量部と、粘土２０重量部を混合し、成形し
た後、１０００℃で４時間焼成して厚さ１ ｚｍ 、直
径２ｃｙｇの素子を得た。このような、セラミックス的
手法により得た素子の両面に亜鉛を金属溶射し電極とじ
た。
この素子のＶ−ｉ特性を調べだところ、大きな非直線性
を示し、α−３，８であった。
を示し、α−３，８であった。
発明の効果
近年、エレクトロニクスの進歩はめざましく、バリスタ
においても極めて多種多様な定格のものが求められるよ
うになってきた。例えば、電子機器のＩＣ化による回路
電圧の低電圧化に伴い、極めて低電圧のサージ保護素子
への要望が強くなってきている。
においても極めて多種多様な定格のものが求められるよ
うになってきた。例えば、電子機器のＩＣ化による回路
電圧の低電圧化に伴い、極めて低電圧のサージ保護素子
への要望が強くなってきている。
かくの如き分野において本発明は極めて有用であり、そ
の産業性は、計り知れないものがある。
の産業性は、計り知れないものがある。
第１図および第２図は本発明°に用いるＺｎＯウィスカ
ーの結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第３図は本発明の
バリスタの模式的断面図、第４図は本発明のバリスタの
電気特性図である。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第（
あ 、・Ｑ ６ ｆｉ ’叫 第 閃
ーの結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第３図は本発明の
バリスタの模式的断面図、第４図は本発明のバリスタの
電気特性図である。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第（
あ 、・Ｑ ６ ｆｉ ’叫 第 閃
Claims (4)
- （１）電圧非直線素子として酸化亜鉛ウィスカーを用い
たことを特徴とするバリスタ。 - （２）酸化亜鉛ウィスカーの基部から先端までの長さが
、６μｍ以上でアスペクト比が３以上である特許請求の
範囲第１項記載のバリスタ。 - （３）酸化亜鉛ウィスカーの形状がテトラポット状であ
る特許請求の範囲第１項または第２項記載のバリスタ。 - （４）酸化亜鉛ウィスカーを主成分とし、その他の副成
分と混合し、焼結したことを特徴とするバリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084461A JPH0642402B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | バリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084461A JPH0642402B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | バリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262301A true JPH02262301A (ja) | 1990-10-25 |
| JPH0642402B2 JPH0642402B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=13831264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1084461A Expired - Lifetime JPH0642402B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | バリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642402B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010147095A1 (ja) * | 2009-06-17 | 2010-12-23 | 昭和電工株式会社 | 放電ギャップ充填用組成物および静電放電保護体 |
| CN102341978A (zh) * | 2009-03-05 | 2012-02-01 | 昭和电工株式会社 | 放电间隙填充用组合物和静电放电保护体 |
-
1989
- 1989-04-03 JP JP1084461A patent/JPH0642402B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102341978A (zh) * | 2009-03-05 | 2012-02-01 | 昭和电工株式会社 | 放电间隙填充用组合物和静电放电保护体 |
| WO2010147095A1 (ja) * | 2009-06-17 | 2010-12-23 | 昭和電工株式会社 | 放電ギャップ充填用組成物および静電放電保護体 |
| CN102460867A (zh) * | 2009-06-17 | 2012-05-16 | 昭和电工株式会社 | 放电间隙填充用组合物和静电放电保护体 |
| JPWO2010147095A1 (ja) * | 2009-06-17 | 2012-12-06 | 昭和電工株式会社 | 放電ギャップ充填用組成物および静電放電保護体 |
| US8519817B2 (en) | 2009-06-17 | 2013-08-27 | Showa Denko K.K. | Discharge gap filling composition and electrostatic discharge protector |
| JP5551696B2 (ja) * | 2009-06-17 | 2014-07-16 | 昭和電工株式会社 | 放電ギャップ充填用組成物および静電放電保護体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0642402B2 (ja) | 1994-06-01 |
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