JPH0578924B2

JPH0578924B2 -

Info

Publication number: JPH0578924B2
Application number: JP59234354A
Authority: JP
Inventors: Minoru Masuda; Akihiro Takami
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-11-06
Filing date: 1984-11-06
Publication date: 1993-10-29
Also published as: JPS61112301A

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抵抗体に用いる電極材料に
関する。従来例の構成とその問題点電圧非直線抵抗体〔以下、バリスタと称す〕
は、サージ吸収素子、電圧安定化素子、避雷器等
に広く用いられている。従来、これらの用途には
シリコンカーバイドバリスタやシリコンバリスタ
等が供されてきた。しかしこれらのバリスタは、
電圧非直線性係数αが小さく、特性を任意に調整
できない、あるいは形状が大きい等の欠点を有し
ており、その用途はおのずから制限されていた。最近、これらの欠点を改善するものとして、酸
化亜鉛（ZnO）を主成分とし、これに数種の金属
酸化物を微量添加し、混合、成形、焼成した酸化
物焼結体のバリスタが開発された。このバリスタ
は優れた電圧非直線係数を有しているためその用
途は拡大されようとしているが、高度に発達した
通信機器の電気回路にはまだ不充分な点が多い。一般にバリスタの電圧非直線は次式で示す電圧
非直線係数αおよびViの値で評価されている。Ｉ／ｉ＝（Ｖ／Vi）α …… ここでＩはバリスタに流れる電流、Ｖはその印
加電圧、Viは一定電流ｉアンペアにおける電圧
で、通常立上り電圧と称されている。バリスタの電気特性を示す上でα、Viは実用
上重要な定数である。αはバリスタを挿入した電
気回路の電圧が如何に制御されるかを示すもので
あり、αが大きい程その電圧の立上りが優れてお
り、αは特殊用途を除けば大きい方が好ましく
“30”以上の値が望ましい。Viは使用される電圧
がいくらであるかによつて定められるものであ
り、それぞれの製品によつてあらかじめ指定され
た値に調整されるものである。ところで通信機器の電気回路においてその使用
条件を考えれば、常時課電電圧に対する漏洩電流
の増加が小さくて制限電圧比特性〔一般には１ｍ
Ａ流れた場合のバリスタの端子間電圧V₁ｍＡと
他の値の電流が流れた場合の同一バリスタを端子
間電圧の比で大電流領域における電圧の非直線性
を示したもの〕に優れたバリスタが必要となる。しかしながら、電極材料中のガラスフリツト成
分としてBi₂O₃を40〜90重量％、B₂O₃を10〜30重
量％、SiO₂を５〜25重量％から成る硼珪酸ビス
マスを用いた従来の電極材料をZnO系バリスタに
使用すると、課電寿命におけるバリスタ電圧の特
性劣化が大きく、かつ制限電圧比が満足すべきも
のでないのが現状である。発明の目的本発明はZnO系バリスタの特性を改善できる電
極材料を提供することを目的とする。発明の構成本発明の電圧非直線抵抗体用電極材料は、ZnO
を主成分とする電圧非直線抵抗体の電極材料のガ
ラス成分として、亜鉛をZnOの形で40〜70重量
％、B₂O₃20〜30重量％、SiO₂10〜30重量％を含
む硼珪酸亜鉛ガラス100重量部に対して、酸化ビ
スマスを主成分としシリカ５〜25重量％、無水ホ
ウ酸10〜30重量％を配合してなる硼珪酸ビスマス
ガラスを100〜500重量部配合したガラスフリツト
を用いて、ZnO系バリスタの特性を改善したこと
を特徴とする。実施例の説明以下、本発明の実施例を説明する。先ず、ZnOを96モル％、Bi₂O₃を0.6モル％、
CoOを0.5モル％、、MnO₂を0.9モル％、Sb₂O₃を
0.9モル％、NiOを0.6モル％、Cr₂O₃を0.5モル％
秤量し、ボールミルで混合した。、こうして得ら
れた混合スラリーを乾燥700〜950℃で仮焼この仮
焼を省略してもよい）し、バインダ（PVA5％水
溶液）を加え、円板に加圧成形した。その後、
1100〜1300℃で焼成し、得られた焼結体（直径10
mm）を厚さ0.8mmに研摩した後、直径８mmの銀電
極を焼きつけた。ここで使用した銀電極、硼珪酸亜鉛ガラス粉末
〔下記第１表は使用した硼珪酸亜鉛ガラスの組成
比を示す〕100重量部に対して硼珪酸ビスマスガ
ラス粉末〔下記第２表は使用した硼珪酸ビスマス
ガラスの組成比を示す〕を100〜500重量部配合し
てなるガラス粉末を所定量（重量比で10％）秤量
し、ブチルカルビトールにエチルセルローズを溶
かしたビヒクル（重量比で30％）中にAg粉末
（重量比で60％）とともに混練し、ペースト状に
したものである。

【表】

【表】第３表はこのようにして得られた焼結体の電気
特性を示す。

【表】

【表】この第３表は、1μA〜15Aまでの電圧電流特性
を測定した結果より算出したもので、電流が0.1
ｍＡと１ｍＡ間の非直線指数0.1α1.0ｍＡ、
V_1nA／mm、電流値15AにおけるV_15AとV_1nAの比
V_15A／V_1nA（制限電圧比）および課電寿命特性に
おけるV₁₀〓_Aの変化率△Ｖ／V₁₀〓_A（％）で表わさ
れる。課電寿命特性は、80℃に保たれた恒温槽中で
V_1nAの90％の直流電圧を500時間印加した後、室
温にもどしV₁₀〓_A（直流電圧の印加方向と逆の方向
のV₁₀〓_A）を測定して変化率を算出し、これで特
性評価を行なつた。第３表に示されたごとく、硼珪酸亜鉛ガラスを
含有していないサンプルNo.26に比べて本発明のサ
ンプルNo.１〜25を使用したバリスタは課電寿命特
性が非常によくなると共に制限電圧特性も改善さ
れており、通信機器の電気回路用として用いるバ
リスタに要望される特性を満足するものである。ガラス成分の有効な配合量範囲は、亜鉛をZnO
の形で40〜70重量％、B₂O₃20〜30重量％、
SiO₂10〜30重量％を含む硼珪酸亜鉛ガラス100重
量部に対して、酸化ビスマスを主成分としシリカ
（SiO₂）５〜25重量％、無水ホウ酸（B₂O₃）10〜
30重量％配合してなる硼珪酸ビスマスガラス100
〜500重量部である。これらの配合量の範囲外になつたり、あるいは
亜鉛の配合量の異なる硼珪酸亜鉛ガラスを用いる
と、0.1α1.0ｍＡが30未満、V_15A／V_1nAが1.45以
上、課電寿命におけるバリスタ電圧の特性劣化が
大きくなる、のうちのいずれかになり、通信機器
の電気回路用のバリスタとしては不適当になる。
また、硼珪酸ビスマスガラス中のBi₂O₃が40重量
％未満ではガラス化が困難になり、90重量％を超
えた時は素子の電圧非直線指数αが悪くなる。次
にSiO₂が５重量％未満では素子の課電寿命が悪
くなり、25重量％を超えた時には放電耐量が悪く
なる。さらに、B₂O₃は10重量％未満では電圧非
直線指数αが悪くなり、30重量％を超えた時には
放電耐量が悪くなる。発明の効果以上説明のように本発明の電極材料を印刷、焼
付けしてZnO系バリウムを構成すれば、小電流領
域から大電流領域にわたつてすぐれた非直線特性
特性を示し、かつ通信機器の電気回路にも適した
非常に優れた課電寿命特性のバリスタが得られる
ものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１ ZnOを主成分とする電圧非直線抵抗体の電極
材料のガラス成分として、亜鉛をZnOの形で40〜
70重量％、B₂O₃20〜30重量％、SiO₂10〜30重量
％を含む硼珪酸亜鉛ガラス100重量部に対して、
酸化ビスマスを主成分としシリカ５〜25重量％、
無水ホウ酸10〜30重量％を配合してなる硼珪酸ビ
スマスガラスを100〜500重量部配合したガラスフ
リツトを用いた電圧非直線抵抗体用電極材料。