JPH04364001A - バリスタ - Google Patents
バリスタInfo
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- JPH04364001A JPH04364001A JP3167607A JP16760791A JPH04364001A JP H04364001 A JPH04364001 A JP H04364001A JP 3167607 A JP3167607 A JP 3167607A JP 16760791 A JP16760791 A JP 16760791A JP H04364001 A JPH04364001 A JP H04364001A
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- Japan
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- varistor
- electrode
- voltage
- manganese
- capacitance
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- Withdrawn
Links
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Landscapes
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧非直線抵抗体とし
て機能するディスク型バリスタに関し、特に信号ライン
におけるノイズ吸収素子として用いる低電圧バリスタに
おいて、バリスタ電圧，サージ耐量を低下させることな
く静電容量を低減でき、ノイズ吸収素子としての信頼性
を向上できるようにした構造に関する。
て機能するディスク型バリスタに関し、特に信号ライン
におけるノイズ吸収素子として用いる低電圧バリスタに
おいて、バリスタ電圧，サージ耐量を低下させることな
く静電容量を低減でき、ノイズ吸収素子としての信頼性
を向上できるようにした構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、印加電圧に応じて抵抗値が非直
線的に変化する電圧非直線抵抗体（以下、バリスタと称
す）は、サージ吸収素子，電圧安定化素子として広く使
用されている。このようなバリスタの電気的特性は、Ｉ
／ｉ＝（Ｖ／Ｖｉ ）ａ で表される。上記Ｉは素子に
流れる電流，Ｖは印加電圧，Ｖｉ は素子にｉＡの電流
が流れたときの端子間電圧で、通常１ｍＡの値をとりバ
リスタ電圧Ｖ１ｍＡ と称されている。また、上記ａは
電圧非直線係数であり、バリスタを電気回路に組み込ん
だ際に電圧がいかに制御されるかを示すもので、このａ
値が大きいほど電圧制御に優れている。また近年、通信
機器等の電子機器の分野においては、電子回路の集積化
が急速に進んでおり、これに伴ってＩＣ，ＬＳＩ等の電
子部品が数多く採用されている。上記通信機器に採用さ
れる電子部品においては、静電気のようなノイズの侵入
によって誤動作や破壊が生じるおそれがあることから、
電子機器の信頼性を向上させるためには上記電子部品を
いかに保護するかが重要な課題となっている。このよう
な静電気ノイズ，過電圧から電子部品を保護するために
、従来、駆動電圧に対応した低電圧のバリスタが採用さ
れている。このバリスタには、表面実装に適した積層型
バリスタが提案されているが、現状ではディスク型バリ
スタが多用されている。このディスク型バリスタは、酸
化亜鉛を主成分とする半導体セラミックスからなる焼結
体の両主面に対向電極を形成した構造となっている。こ
のようなディスク型バリスタでは、焼結体の厚さ方向に
おける結晶粒界数によってバリスタ電圧が決定されるこ
とから、このバリスタ電圧を低電圧化するには半導体結
晶を大きく成長させることが有効である。
線的に変化する電圧非直線抵抗体（以下、バリスタと称
す）は、サージ吸収素子，電圧安定化素子として広く使
用されている。このようなバリスタの電気的特性は、Ｉ
／ｉ＝（Ｖ／Ｖｉ ）ａ で表される。上記Ｉは素子に
流れる電流，Ｖは印加電圧，Ｖｉ は素子にｉＡの電流
が流れたときの端子間電圧で、通常１ｍＡの値をとりバ
リスタ電圧Ｖ１ｍＡ と称されている。また、上記ａは
電圧非直線係数であり、バリスタを電気回路に組み込ん
だ際に電圧がいかに制御されるかを示すもので、このａ
値が大きいほど電圧制御に優れている。また近年、通信
機器等の電子機器の分野においては、電子回路の集積化
が急速に進んでおり、これに伴ってＩＣ，ＬＳＩ等の電
子部品が数多く採用されている。上記通信機器に採用さ
れる電子部品においては、静電気のようなノイズの侵入
によって誤動作や破壊が生じるおそれがあることから、
電子機器の信頼性を向上させるためには上記電子部品を
いかに保護するかが重要な課題となっている。このよう
な静電気ノイズ，過電圧から電子部品を保護するために
、従来、駆動電圧に対応した低電圧のバリスタが採用さ
れている。このバリスタには、表面実装に適した積層型
バリスタが提案されているが、現状ではディスク型バリ
スタが多用されている。このディスク型バリスタは、酸
化亜鉛を主成分とする半導体セラミックスからなる焼結
体の両主面に対向電極を形成した構造となっている。こ
のようなディスク型バリスタでは、焼結体の厚さ方向に
おける結晶粒界数によってバリスタ電圧が決定されるこ
とから、このバリスタ電圧を低電圧化するには半導体結
晶を大きく成長させることが有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のディスク型バリスタでは、低電圧化すると静電容量
が数ｎＦ程度と大きくなるという問題がある。このよう
な大容量のバリスタは電源ラインのノイズ吸収素子とし
ては適しているものの、ＩＣやＬＳＩ等の電子部品の信
号ラインでは信号の波形になまりが発生したり，ひげ状
のノイズが発生したりすることから適さない。ここで、
静電容量を小さくするには電極面積を小さくすることが
考えられる。しかし、バリスタが破壊しない時の最高の
パルス電流波高値は電極面積に比例することから、電極
面積を小さくするとそれだけサージ耐量が低下するとい
う問題が生じる。従って、現状ではバリスタ電圧を低電
圧化しながら、低静電容量，高サージ耐量の各特性を満
足することは困難となっている。
来のディスク型バリスタでは、低電圧化すると静電容量
が数ｎＦ程度と大きくなるという問題がある。このよう
な大容量のバリスタは電源ラインのノイズ吸収素子とし
ては適しているものの、ＩＣやＬＳＩ等の電子部品の信
号ラインでは信号の波形になまりが発生したり，ひげ状
のノイズが発生したりすることから適さない。ここで、
静電容量を小さくするには電極面積を小さくすることが
考えられる。しかし、バリスタが破壊しない時の最高の
パルス電流波高値は電極面積に比例することから、電極
面積を小さくするとそれだけサージ耐量が低下するとい
う問題が生じる。従って、現状ではバリスタ電圧を低電
圧化しながら、低静電容量，高サージ耐量の各特性を満
足することは困難となっている。
【０００４】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、バリスタ電圧の低電圧化を図りながら、サージ
耐量を劣化させることなく静電容量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。
もので、バリスタ電圧の低電圧化を図りながら、サージ
耐量を劣化させることなく静電容量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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、上述し
た目的を達成するために検討したところ、半導体セラミ
ックスの電極の近傍に金属酸化物を存在させることが有
効であることを見出した。そこで、数種類の金属酸化物
を電極に添加し、これらの酸化物の分布状態を波長分散
型Ｘ線マイクロアナライザーで分析したところ、上記各
金属酸化物のうちＭｎ以外は焼成後にセラミックス素子
中に拡散してしまい、電極近傍に存在させることができ
なかった。一方、上記電極にＭｎを添加した場合は、拡
散することなく半導体セラミックスの電極近傍にＭｎが
存在していることが確認できた。これにより得られたバ
リスタの電気的特性を測定したところ、静電容量は２分
の１以下に低減しており、しかもサージ耐量はほとんど
変化がなく同一のレベルであった。この静電容量が減少
した理由は、上記電極近傍に存在するＭｎにより電極の
有効面積が小さくなったためと考えられる。一方、サー
ジ耐量が変化しなかった理由は、パルス電流が流れる素
子内部の有効面積が同じであるためと考えられる。この
結果、上記電極にＭｎを添加することにより所望のサー
ジ耐量を得ながら静電容量を低減できることに想到し、
本発明を成したものである。
た目的を達成するために検討したところ、半導体セラミ
ックスの電極の近傍に金属酸化物を存在させることが有
効であることを見出した。そこで、数種類の金属酸化物
を電極に添加し、これらの酸化物の分布状態を波長分散
型Ｘ線マイクロアナライザーで分析したところ、上記各
金属酸化物のうちＭｎ以外は焼成後にセラミックス素子
中に拡散してしまい、電極近傍に存在させることができ
なかった。一方、上記電極にＭｎを添加した場合は、拡
散することなく半導体セラミックスの電極近傍にＭｎが
存在していることが確認できた。これにより得られたバ
リスタの電気的特性を測定したところ、静電容量は２分
の１以下に低減しており、しかもサージ耐量はほとんど
変化がなく同一のレベルであった。この静電容量が減少
した理由は、上記電極近傍に存在するＭｎにより電極の
有効面積が小さくなったためと考えられる。一方、サー
ジ耐量が変化しなかった理由は、パルス電流が流れる素
子内部の有効面積が同じであるためと考えられる。この
結果、上記電極にＭｎを添加することにより所望のサー
ジ耐量を得ながら静電容量を低減できることに想到し、
本発明を成したものである。
【０００６】そこで請求項１の発明は、半導体セラミッ
クスからなる焼結体の両主面に電極を形成してなるバリ
スタにおいて、上記電極にマンガンを添加したことを特
徴としている。また、請求項２の発明は、上記マンガン
の添加量をＭｎ３ Ｏ４ に換算して０．０１〜２０重
量％としたことを特徴としている。ここで、上記Ｍｎ３
Ｏ４ の添加量を限定した理由は、この添加量が０．
０１重量％以下では静電容量の低減効果が低下し、また
２０重量％を越えると電極近傍にマンガン主成分層が厚
く形成されることから、制限電圧が大きくなるとともに
、サージ耐量も小さくなるからである。
クスからなる焼結体の両主面に電極を形成してなるバリ
スタにおいて、上記電極にマンガンを添加したことを特
徴としている。また、請求項２の発明は、上記マンガン
の添加量をＭｎ３ Ｏ４ に換算して０．０１〜２０重
量％としたことを特徴としている。ここで、上記Ｍｎ３
Ｏ４ の添加量を限定した理由は、この添加量が０．
０１重量％以下では静電容量の低減効果が低下し、また
２０重量％を越えると電極近傍にマンガン主成分層が厚
く形成されることから、制限電圧が大きくなるとともに
、サージ耐量も小さくなるからである。
【０００７】
【作用】本発明に係るバリスタによれば、電極にマンガ
ンを添加したので、このマンガンが焼成時に半導体セラ
ミックスに拡散することなくセラミックスの電極近傍に
存在することとなり、これにより電極の有効面積を小さ
くすることができ、しかもパルス電流が流れる素子内部
の有効面積は同じにできる。その結果、同じ電極面積で
１／２ 以下の静電容量を得ることができ、しかも同等
程度の制限電圧， サージ耐量を得ることができ、ＩＣ
やＬＳＩ等の電子部品の信号ラインのノイズ吸収素子と
して採用できる。
ンを添加したので、このマンガンが焼成時に半導体セラ
ミックスに拡散することなくセラミックスの電極近傍に
存在することとなり、これにより電極の有効面積を小さ
くすることができ、しかもパルス電流が流れる素子内部
の有効面積は同じにできる。その結果、同じ電極面積で
１／２ 以下の静電容量を得ることができ、しかも同等
程度の制限電圧， サージ耐量を得ることができ、ＩＣ
やＬＳＩ等の電子部品の信号ラインのノイズ吸収素子と
して採用できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明の
一実施例によるバリスタの製造方法を説明し、これによ
り得られたバリスタの電気的特性を確認するために行っ
た試験について説明する。まず、ＺｎＯ，Ｂｉ２ Ｏ３
，Ｃｏ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，Ｓｂ２ Ｏ３ ，及びＣ
ｒ２ Ｏ３ をそれぞれ９７．９ ｍｏｌ％，０．５ｍ
ｏｌ ％，０．５ｍｏｌ ％，０．５ｍｏｌ ％，０．
３ｍｏｌ ％， 及び０．３ｍｏｌ％の組成比率となる
よう秤量し、これにイオン交換水を加えてボールミルで
２４時間混合する。次に、これをろ過， 乾燥して８０
０ ℃×２ 時間で仮焼成した後、再度粉砕して原料粉
を作成する。
一実施例によるバリスタの製造方法を説明し、これによ
り得られたバリスタの電気的特性を確認するために行っ
た試験について説明する。まず、ＺｎＯ，Ｂｉ２ Ｏ３
，Ｃｏ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，Ｓｂ２ Ｏ３ ，及びＣ
ｒ２ Ｏ３ をそれぞれ９７．９ ｍｏｌ％，０．５ｍ
ｏｌ ％，０．５ｍｏｌ ％，０．５ｍｏｌ ％，０．
３ｍｏｌ ％， 及び０．３ｍｏｌ％の組成比率となる
よう秤量し、これにイオン交換水を加えてボールミルで
２４時間混合する。次に、これをろ過， 乾燥して８０
０ ℃×２ 時間で仮焼成した後、再度粉砕して原料粉
を作成する。
【０００９】次に、上記原料粉に酢酸ビニル系の有機バ
インダを混合した後乾燥させて造粒する。次いで直径６
ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ ， 密度３．５ｇ／ｃｍ３の円
板状のセラミックスシートを形成し、このセラミックス
シートを空気中にて１３００℃×２時間焼成し、焼結体
を得る。
インダを混合した後乾燥させて造粒する。次いで直径６
ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ ， 密度３．５ｇ／ｃｍ３の円
板状のセラミックスシートを形成し、このセラミックス
シートを空気中にて１３００℃×２時間焼成し、焼結体
を得る。
【００１０】次に、Ａｇからなる金属粉末に有機ビヒク
ルを混合して金属ペーストを作成し、該ペーストにＭｎ
３ Ｏ４ を添加する。この場合、マンガンの添加量は
Ｍｎ３ Ｏ４ に換算して０．０１〜２０重量％の範囲
内にする。そして、上記焼結体の両主面に、該焼結体を
挟んで対向するよう上記金属ペーストをスクリーン印刷
して直径３ｍｍの電極を形成し、これを６００ ℃×１
０分間熱処理を行って焼き付ける。この熱処理時にマン
ガンが上記焼結体の電極近傍に析出することとなる。
ルを混合して金属ペーストを作成し、該ペーストにＭｎ
３ Ｏ４ を添加する。この場合、マンガンの添加量は
Ｍｎ３ Ｏ４ に換算して０．０１〜２０重量％の範囲
内にする。そして、上記焼結体の両主面に、該焼結体を
挟んで対向するよう上記金属ペーストをスクリーン印刷
して直径３ｍｍの電極を形成し、これを６００ ℃×１
０分間熱処理を行って焼き付ける。この熱処理時にマン
ガンが上記焼結体の電極近傍に析出することとなる。
【００１１】最後に、上記焼結体の両電極にリード線の
一端を半田付けして接続し、この焼結体の外表面部分に
エポキシ系樹脂を被覆して樹脂外装を行う。これにより
本実施例のディスク型バリスタが製造される。
一端を半田付けして接続し、この焼結体の外表面部分に
エポキシ系樹脂を被覆して樹脂外装を行う。これにより
本実施例のディスク型バリスタが製造される。
【００１２】
【表１】
【００１３】次に、上記製造方法により得られたディス
ク型バリスタの効果を確認するために行った試験結果に
ついて説明する。この試験は、表１に示すように、上記
実施例方法により、Ｍｎ３ Ｏ４ の添加量を０．００
５ 〜３０ｗｔ％の範囲で変化させて多数のディスク型
バリスタを製造した。そして、この各バリスタのバリス
タ電圧Ｖ１ｍＡ， 非直線係数ａ１−１０ｍＡ，サージ
耐量Ａ，静電容量ｎＦを測定した。なお、比較するため
にＭｎを添加しない従来のバリスタについても同様の測
定を行った。
ク型バリスタの効果を確認するために行った試験結果に
ついて説明する。この試験は、表１に示すように、上記
実施例方法により、Ｍｎ３ Ｏ４ の添加量を０．００
５ 〜３０ｗｔ％の範囲で変化させて多数のディスク型
バリスタを製造した。そして、この各バリスタのバリス
タ電圧Ｖ１ｍＡ， 非直線係数ａ１−１０ｍＡ，サージ
耐量Ａ，静電容量ｎＦを測定した。なお、比較するため
にＭｎを添加しない従来のバリスタについても同様の測
定を行った。
【００１４】同表からも明らかなように、本実施例試料
Ｎｏ．３〜 Ｎｏ．７，比較試料 Ｎｏ．２，Ｎｏ．
８，従来試料 Ｎｏ．１ともバリスタ電圧は２０．１〜
２０．５Ｖ１ｍＡ と低い電圧が得られている。また、
Ｍｎ０．００５ ｗｔ％の比較試料 Ｎｏ．２の場合、
非直線係数は３４， サージ耐量は５０Ａと満足できる
値が得られているものの、静電容量では１．１ ｎＦと
従来試料 Ｎｏ．１の１．２ ｎＦに比べてほとんど改
善されていない。さらに、Ｍｎ３０ｗｔ％の比較試料
Ｎｏ．８の場合は、静電容量では０．４ ｎＦと満足で
きるものの、非直線係数は３０， サージ耐量１０Ａと
低下している。これに対して本実施例試料 Ｎｏ．３
〜７ の場合は、非直線係数は３４〜３７， サージ耐
量は５０Ａ， 静電容量は０．４ ｎＦと全ての特性を
満足している。このことから、Ｍｎ３ Ｏ４の添加量を
０．０１〜２０ｗｔ％の範囲内にすることが望ましいこ
とがわかる。
Ｎｏ．３〜 Ｎｏ．７，比較試料 Ｎｏ．２，Ｎｏ．
８，従来試料 Ｎｏ．１ともバリスタ電圧は２０．１〜
２０．５Ｖ１ｍＡ と低い電圧が得られている。また、
Ｍｎ０．００５ ｗｔ％の比較試料 Ｎｏ．２の場合、
非直線係数は３４， サージ耐量は５０Ａと満足できる
値が得られているものの、静電容量では１．１ ｎＦと
従来試料 Ｎｏ．１の１．２ ｎＦに比べてほとんど改
善されていない。さらに、Ｍｎ３０ｗｔ％の比較試料
Ｎｏ．８の場合は、静電容量では０．４ ｎＦと満足で
きるものの、非直線係数は３０， サージ耐量１０Ａと
低下している。これに対して本実施例試料 Ｎｏ．３
〜７ の場合は、非直線係数は３４〜３７， サージ耐
量は５０Ａ， 静電容量は０．４ ｎＦと全ての特性を
満足している。このことから、Ｍｎ３ Ｏ４の添加量を
０．０１〜２０ｗｔ％の範囲内にすることが望ましいこ
とがわかる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明に係るバリスタによ
れば、電極にマンガンをＭｎ３ Ｏ４ に換算して０．
０１〜２０重量％添加したので、マンガンが電極近傍に
局在することにより有効電極面積を小さくでき、バリス
タ電圧の低電圧化を図りながら、サージ耐量を劣化させ
ることなく静電容量を低減できる効果があり、信号ライ
ンのノイズ吸収素子として採用できる。また、本発明で
は、バリスタ電圧，サージ耐量等を劣化させることなく
、静電容量を２分の１以下にできることから、従来のバ
リスタと同じ静電容量となるよう電極面積を設定した場
合は、２倍以上の有効電極面積を確保することができ、
それだけサージ耐量を大幅に向上できる効果がある。
れば、電極にマンガンをＭｎ３ Ｏ４ に換算して０．
０１〜２０重量％添加したので、マンガンが電極近傍に
局在することにより有効電極面積を小さくでき、バリス
タ電圧の低電圧化を図りながら、サージ耐量を劣化させ
ることなく静電容量を低減できる効果があり、信号ライ
ンのノイズ吸収素子として採用できる。また、本発明で
は、バリスタ電圧，サージ耐量等を劣化させることなく
、静電容量を２分の１以下にできることから、従来のバ
リスタと同じ静電容量となるよう電極面積を設定した場
合は、２倍以上の有効電極面積を確保することができ、
それだけサージ耐量を大幅に向上できる効果がある。
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体セラミックスからなる焼結体の
両主面に、該焼結体を挟んで互いに対向する電極を形成
してなるバリスタにおいて、上記電極がマンガンを含有
する金属材料により構成されていることを特徴とするバ
リスタ。 - 【請求項２】 請求項１において、上記電極がマンガ
ンをＭｎ３ Ｏ４ に換算して０．０１〜２０重量％含
有する金属材料により構成されていることを特徴とする
バリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167607A JPH04364001A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | バリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167607A JPH04364001A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | バリスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04364001A true JPH04364001A (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=15852916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3167607A Withdrawn JPH04364001A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | バリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04364001A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008196159A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Sakae Riken Kogyo Co Ltd | 車両用ドアハンドル |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP3167607A patent/JPH04364001A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008196159A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Sakae Riken Kogyo Co Ltd | 車両用ドアハンドル |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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