JPH07114162B2 - 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Info
- Publication number
- JPH07114162B2 JPH07114162B2 JP1132422A JP13242289A JPH07114162B2 JP H07114162 B2 JPH07114162 B2 JP H07114162B2 JP 1132422 A JP1132422 A JP 1132422A JP 13242289 A JP13242289 A JP 13242289A JP H07114162 B2 JPH07114162 B2 JP H07114162B2
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- mol
- voltage
- porcelain composition
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
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、ひいては製造コストを低減できるようにしたセラ
ミクス組成物に関する。
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、ひいては製造コストを低減できるようにしたセラ
ミクス組成物に関する。
従来から、印加電圧に応じて抵抗値が非直線的に変化す
る抵抗体素子として、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主面に電極
を形成してなるディスク型バリスタ、あるいはセラミク
ス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（例えば特公昭58−23921号公報参照）が
ある。上記各バリスタは、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。
る抵抗体素子として、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主面に電極
を形成してなるディスク型バリスタ、あるいはセラミク
ス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（例えば特公昭58−23921号公報参照）が
ある。上記各バリスタは、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。
上記各バリスタに採用されるセラミクス材料は、焼成温
度を1100℃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、例えば主成分のZnOにBi2O3,MnO,TiO2,SnO2を
それぞれ0.8mol％,1.0mol％,0.5mol％,0.1mol％添加し
てなるセラミクス材料を、円板状に成形した後、1100〜
1400℃の範囲で焼成して焼結体を形成し、これの両主面
に電極を形成してなるバリスタがある（特公昭63−6404
1号公報参照）。このバリスタによれば、素子の厚さ1mm
あたりで約30Vのバリスタ電圧が、また25以上の非直線
係数αが得られる。
度を1100℃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、例えば主成分のZnOにBi2O3,MnO,TiO2,SnO2を
それぞれ0.8mol％,1.0mol％,0.5mol％,0.1mol％添加し
てなるセラミクス材料を、円板状に成形した後、1100〜
1400℃の範囲で焼成して焼結体を形成し、これの両主面
に電極を形成してなるバリスタがある（特公昭63−6404
1号公報参照）。このバリスタによれば、素子の厚さ1mm
あたりで約30Vのバリスタ電圧が、また25以上の非直線
係数αが得られる。
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1100℃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。
クス材料を1100℃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1100℃以上と高温であるこ
とから、内部電極に高融点の貴金属Pt,Pd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
題点がある。
製造する場合は、焼成温度が1100℃以上と高温であるこ
とから、内部電極に高融点の貴金属Pt,Pd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
題点がある。
ここで、上記コスト低減の観点からセラミクス材料の焼
成温度を、例えば900℃程度に下げることが考えられる
が、このようにするとバリスタ電圧が1000V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
性を大幅に悪化させることからこのままでは低温化でき
ない。
成温度を、例えば900℃程度に下げることが考えられる
が、このようにするとバリスタ電圧が1000V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
性を大幅に悪化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
スタ特性を悪化させることなく、焼成温度を低温化で
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。
スタ特性を悪化させることなく、焼成温度を低温化で
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。
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、Znを主成分としたセラミクス材料におい
て、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。
重ねたところ、Znを主成分としたセラミクス材料におい
て、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。
そこで本発明は、ビスマス，マンガン，チタン，錫，硼
素をそれぞれBi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3の形で換算した
とき、それぞれ0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0
mol％,0.05〜0.5mol％,0.05〜0.5mol％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
器組成物である。
素をそれぞれBi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3の形で換算した
とき、それぞれ0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0
mol％,0.05〜0.5mol％,0.05〜0.5mol％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
器組成物である。
本発明に係る電圧非直線抵抗体用磁器組成物によれば、
上述のように主成分のZnOに、ビスマス，マンガン，チ
タン，錫，硼素をそれぞれ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1100℃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、昇温時間を短縮でき、製造コスト
を低減できる。
上述のように主成分のZnOに、ビスマス，マンガン，チ
タン，錫，硼素をそれぞれ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1100℃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、昇温時間を短縮でき、製造コスト
を低減できる。
また、本発明のセラミクス材料を積層型バリスタに採用
した場合は、上述のように焼成温度を低温化できるの
で、製造コストを低減できるとともに、内部電極に従来
のPt,Pdのような高融点の貴金属を採用しなくても済
み、これよりも安価なAg等を採用でき、それだけ材料コ
ストを低減できる。
した場合は、上述のように焼成温度を低温化できるの
で、製造コストを低減できるとともに、内部電極に従来
のPt,Pdのような高融点の貴金属を採用しなくても済
み、これよりも安価なAg等を採用でき、それだけ材料コ
ストを低減できる。
以下、本発明の実施例を説明する。
本発明の一実施例として、ディスク型バリスタの製法方
法について説明する。
法について説明する。
まず、主成分としてのZnO粉末に、それぞれBi2O3,MnO,T
iO2,SnO2,B2O3粉末を、それぞれ0.1〜1.0mol％,0.1〜1.
0mol％,0.1〜1.0mol％,0.05〜0.5mol％,0.05〜0.5mol％
混合してなるセラミクス材料からグリーンシートを形成
し、これを10mmφ×0.6mmtに打ち抜き円板状に成形す
る。
iO2,SnO2,B2O3粉末を、それぞれ0.1〜1.0mol％,0.1〜1.
0mol％,0.1〜1.0mol％,0.05〜0.5mol％,0.05〜0.5mol％
混合してなるセラミクス材料からグリーンシートを形成
し、これを10mmφ×0.6mmtに打ち抜き円板状に成形す
る。
次に、この成形体を空気中にて800〜1000℃の温度に加
熱焼成し、焼結体を得る。そして、この焼結体の両主面
にAgペーストを塗布した後、焼き付けて電極を形成す
る。これにより本実施例のディスク型バリスタが製造で
きる。
熱焼成し、焼結体を得る。そして、この焼結体の両主面
にAgペーストを塗布した後、焼き付けて電極を形成す
る。これにより本実施例のディスク型バリスタが製造で
きる。
次に、上記各添加物であるBi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3の
添加量を見出した実験について説明する。
添加量を見出した実験について説明する。
この実験では、Bi2O3:0.1mol％,MnO:0.5mol％,TiO2:0.5
mol％,SnO2:0.2mol％,B2O3:0.2mol％を含み、残部ZnOか
らなるセラミクス材料を基本とし、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0.01〜10mol％
（Bi2O,MnO）、0.01〜5mol％（TiO2,SnO2,B2O3）の範囲
で変化させた場合のバリスタ電圧V1mA,及び非直線係数
αを測定した。なお、焼成温度は900℃に設定して行っ
た。
mol％,SnO2:0.2mol％,B2O3:0.2mol％を含み、残部ZnOか
らなるセラミクス材料を基本とし、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0.01〜10mol％
（Bi2O,MnO）、0.01〜5mol％（TiO2,SnO2,B2O3）の範囲
で変化させた場合のバリスタ電圧V1mA,及び非直線係数
αを測定した。なお、焼成温度は900℃に設定して行っ
た。
第１図ないし第５図は、それぞれBi2O3,MnO,TiO2,SnO2,
B2O3の添加量とV1mA,αとの関係を示す特性図である。
B2O3の添加量とV1mA,αとの関係を示す特性図である。
各図からも明らかなように、Bi2O3が0.1〜1.0mol％（第
１図参照）、MnOが0.1〜1.0mol％（第２図参照）、TiO2
が0.1〜1.0mol％（第３図参照）、SnO2が0.05〜0.5mol
％（第４図参照）、B2O3が0.05〜0.5mol％（第５図参
照）の範囲のときに非直線係数（曲線α），及びバリス
タ電圧（曲線V1mA）とも所定の特性が得られていること
がわかる。一方、上記各範囲を外れるとV1mA,αの両
方，あるいはいずれかが悪化しており、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、上記各
成分の添加量は上述した範囲内が望ましい。
１図参照）、MnOが0.1〜1.0mol％（第２図参照）、TiO2
が0.1〜1.0mol％（第３図参照）、SnO2が0.05〜0.5mol
％（第４図参照）、B2O3が0.05〜0.5mol％（第５図参
照）の範囲のときに非直線係数（曲線α），及びバリス
タ電圧（曲線V1mA）とも所定の特性が得られていること
がわかる。一方、上記各範囲を外れるとV1mA,αの両
方，あるいはいずれかが悪化しており、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、上記各
成分の添加量は上述した範囲内が望ましい。
第６図は、上記基本とした各点量のセラミクス材料を採
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、V1mA,αとの関係を示す特
性図である。
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、V1mA,αとの関係を示す特
性図である。
同図からも明らかなように、上述した成分範囲内におい
て焼成温度を800〜1000℃の範囲に設定し場合に、V1mA,
αとも所定の値が得られていることがわかる。
て焼成温度を800〜1000℃の範囲に設定し場合に、V1mA,
αとも所定の値が得られていることがわかる。
このように本実施例のディスク型バリスタによれば、Zn
Oに上述した所定量のBi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3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、その結果電力等の消費
量を低減できるとともに、焼成時間を短縮でき、ひいて
は製造コストを低減できる。
Oに上述した所定量のBi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3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、その結果電力等の消費
量を低減できるとともに、焼成時間を短縮でき、ひいて
は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
来の材料により製造された試料とを準備し、各試料に８
×20μm,1500Aのサージを印加した後の電圧−電流特性
を示す特性図である。図中、曲線Ａは本実施例試料、曲
線Ｂは従来試料の特性を示す。なお、上記従来試料は、
ZnO（97.5mol％）,Bi2O（1.0mol％）,Co2O3（0.5mol
％）,MnO（0.5mol％）,Sb2O3（0.5mol％）からなるセラ
ミクス材料に、ホウケイ酸亜鉛ガラスを0.1wt％混合し
た後、1200℃で焼成した。
来の材料により製造された試料とを準備し、各試料に８
×20μm,1500Aのサージを印加した後の電圧−電流特性
を示す特性図である。図中、曲線Ａは本実施例試料、曲
線Ｂは従来試料の特性を示す。なお、上記従来試料は、
ZnO（97.5mol％）,Bi2O（1.0mol％）,Co2O3（0.5mol
％）,MnO（0.5mol％）,Sb2O3（0.5mol％）からなるセラ
ミクス材料に、ホウケイ酸亜鉛ガラスを0.1wt％混合し
た後、1200℃で焼成した。
同図からも明らかなように、本実施例試料（曲線Ａ）
は、従来試料（曲線Ｂ）に比べて10-5A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。
は、従来試料（曲線Ｂ）に比べて10-5A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。
なお、上記実施例では、ディスク型バリスタに適用した
場合を例にとって説明したが、本発明は勿論これに限ら
れるものではなく、例えば積層型バリスタにも適用でき
る。この積層型バリスタは、セラミクス層と内部電極と
を交互に積層して積層体を形成し、これを一体焼結して
なる焼結体の左，右端面に外部電極を形成するととも
に、該外部電極に上記内部電極を交互に接続して構成さ
れている。この積層型バリスタにおいても、上記実施例
と同様の成分を添加することにより、焼成温度を800〜1
000℃と低くしながら所定のバリスタ特性を確保でき、
しかも上記内部電極に従来より安価なAgを採用すること
ができるから、この積層型バリスタの場合は製造コス
ト，材料コストとも低減できる。
場合を例にとって説明したが、本発明は勿論これに限ら
れるものではなく、例えば積層型バリスタにも適用でき
る。この積層型バリスタは、セラミクス層と内部電極と
を交互に積層して積層体を形成し、これを一体焼結して
なる焼結体の左，右端面に外部電極を形成するととも
に、該外部電極に上記内部電極を交互に接続して構成さ
れている。この積層型バリスタにおいても、上記実施例
と同様の成分を添加することにより、焼成温度を800〜1
000℃と低くしながら所定のバリスタ特性を確保でき、
しかも上記内部電極に従来より安価なAgを採用すること
ができるから、この積層型バリスタの場合は製造コス
ト，材料コストとも低減できる。
以上のように本発明に係る電圧非直線抵抗体用磁器組成
物によれば、Bi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3をそれぞれ0.1
〜1.0mol％,0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0mol％,0.05〜0.5mo
l％,0.05〜0.5mol％含むZnOを原材料としたので、バリ
スタ特性を悪化させることなく焼成温度を低温化でき、
製造コストを低減できる効果がある。
物によれば、Bi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3をそれぞれ0.1
〜1.0mol％,0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0mol％,0.05〜0.5mo
l％,0.05〜0.5mol％含むZnOを原材料としたので、バリ
スタ特性を悪化させることなく焼成温度を低温化でき、
製造コストを低減できる効果がある。
また、本発明の磁器組成物によれば、焼成温度を低温化
できるので、この点から積層型バリスタの内部電極にAg
等を採用することができ、上記製造コストとともに、材
料コストを低減できる効果がある。
できるので、この点から積層型バリスタの内部電極にAg
等を採用することができ、上記製造コストとともに、材
料コストを低減できる効果がある。
第１図ないし第７図は本発明の一実施例によるディスク
型バリスタについて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V1mA,αとの関
係を示す特性図、第６図は焼成温度とV1mA,αとの関係
を示す特性図、第７図は電流−電圧特性を示す図であ
る。
型バリスタについて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V1mA,αとの関
係を示す特性図、第６図は焼成温度とV1mA,αとの関係
を示す特性図、第７図は電流−電圧特性を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−43404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−104896（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ビスマス，マンガン，チタン，錫，硼素を
それぞれBi2O3,MnO,TiO2,SnO2,B2O3の形で換算したと
き、それぞれ0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0mol％,0.1〜1.0mo
l％,0.05〜0.5mol％,0.05〜0.5mol％からなり、残部がZ
nO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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1132422A JPH07114162B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 電圧非直線抵抗体用磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1132422A JPH07114162B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 電圧非直線抵抗体用磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02309603A JPH02309603A (ja) | 1990-12-25 |
| JPH07114162B2 true JPH07114162B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=15081008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1132422A Expired - Fee Related JPH07114162B2 (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 電圧非直線抵抗体用磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114162B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3039224B2 (ja) * | 1993-09-29 | 2000-05-08 | 松下電器産業株式会社 | バリスタの製造方法 |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP1132422A patent/JPH07114162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02309603A (ja) | 1990-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |