JPH0897011A - 酸化亜鉛バリスタ用電極材料 - Google Patents

酸化亜鉛バリスタ用電極材料

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JPH0897011A
JPH0897011A JP6229541A JP22954194A JPH0897011A JP H0897011 A JPH0897011 A JP H0897011A JP 6229541 A JP6229541 A JP 6229541A JP 22954194 A JP22954194 A JP 22954194A JP H0897011 A JPH0897011 A JP H0897011A
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zinc oxide
weight
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oxide varistor
borosilicate glass
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JP6229541A
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Kazushige Koyama
一茂 小山
Naoki Muto
直樹 武藤
Masaaki Katsumata
雅昭 勝又
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化亜鉛バリスタに関し、優れた信頼性を示
す酸化亜鉛バリスタ用電極材料を提供することを目的と
する。 【構成】 酸化亜鉛バリスタに、酸化テルルをTeO2
の形に換算して0.1〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系
ガラスを銀ペースト中に含有してなる酸化亜鉛バリスタ
用電極材料を印刷、焼付して酸化亜鉛バリスタを構成す
ることにより、電圧非直線性、サージ電流耐量特性など
の信頼性に対して優れた性能を発揮する酸化亜鉛バリス
タを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種電子機器を異常高電
圧から保護する目的で使用される酸化亜鉛バリスタ用電
極材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、酸化亜鉛バリスタに使用され
る電極材料として、例えば特開昭62−290104号
公報などが開示されているが、この内容は以下の通りで
ある。PbOが50.0〜85.0重量%、B23が1
0.0〜30.0重量%、SiO2が5.0〜25.0
重量%からなる硼珪酸鉛ガラス粉末を重量比で5.0%
秤量し、ブチルカルビトールにエチルセルロースを溶か
したビヒクル(重量比で30.0%)中にAg粉末(重
量比で65.0%)とともに混練し銀ペーストを作成
し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料とするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の硼珪酸鉛ガラスからなる酸化亜鉛バリスタ用電極材
料を酸化亜鉛バリスタに用いると、異常高電圧(サー
ジ)によるバリスタ電圧の特性劣化が大きく、かつ電圧
非直線性、制限電圧比特性ともに満足すべきものではな
いという課題を有していた。本発明は、上記従来の課題
を解決するもので、酸化亜鉛バリスタに使用して優れた
信頼性を示す酸化亜鉛バリスタ用電極材料を提供するこ
とを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料は、酸化テ
ルルをTeO2の形に換算して0.1〜30.0重量%
含む硼珪酸鉛系ガラスを、銀ペースト中に含有した構成
としたものである。
【0005】
【作用】この構成による酸化亜鉛バリスタ用電極材料を
酸化亜鉛バリスタの電極として用いることにより、特に
制限電圧比特性および電圧非直線性などの特性改善を図
ることができ、かつサージ電流によるバリスタ特性の劣
化の改善も図ることができる。
【0006】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について詳細
に説明する。
【0007】まず、酸化亜鉛バリスタ用電極材料に添加
するガラス粉末の調整について述べる。下記の(表1)
の組成表に従い、PbO、B23、SiO2、TeO2
所定量秤量しボールミルにて混合、粉砕した後、白金ル
ツボにて1000℃〜1500℃の温度条件で溶融し、
急冷してガラス化させた。このガラスを粗粉砕した後、
ボールミルにて微粉砕して硼珪酸鉛系ガラス粉末を得
た。また、従来例の硼珪酸鉛ガラスとしてPbOが7
0.0重量%、B23が15.0重量%、SiO2が1
5.0重量%からなるガラス粉末を同様の手法にて作製
した。以上のように作製したガラスのガラス転移点(T
g)を下記の(表1)に示した。ここで、ガラス転移点
(Tg)は熱分析装置を用いて測定した。
【0008】次に、この硼珪酸鉛系ガラス粉末を所定量
(重量比で5.0%)秤量し、ブチルカルビトールにエ
チルセルロースを溶かしたビヒクル(重量比で30.0
%)中にAg粉末(重量比で65.0%)とともに混練
し、酸化亜鉛バリスタ用電極材料を作製した。
【0009】以上のように作製した酸化亜鉛バリスタ用
電極材料を評価するため、酸化ビスマス(Bi23)、
酸化コバルト(Co23)、酸化マンガン(Mn
2)、酸化ニッケル(NiO)、酸化アンチモン(S
23)、酸化クロム(Cr23)をそれぞれ0.5モ
ル%、Al23を0.005モル%、残りが酸化亜鉛
(ZnO)からなる酸化亜鉛バリスタ焼結体(直径13
mm、厚さ1.5mm)を用意した。この焼結体の両面に酸
化亜鉛バリスタ用電極材料を直径10mmとなるようスク
リーン印刷し、800℃で10分間焼付け電極を形成
し、リード線を半田付けした後、樹脂モールドして試料
を得た。
【0010】このようにして得られた試料の
【0011】
【外1】
【0012】制限電圧比特性(V50A/V1mA)、および
サージ電流耐量特性を下記の(表2)に示す。ここで、
1mA
【0013】
【外2】
【0014】は直流定電流電源を用いて測定し、V50A
は標準波形8/20μS、波高値50Aの電流を印加し
て測定を行った。また、サージ電流耐量特性は標準波形
8/20μS、波高値5000Aの衝撃電流を同一方向
に2回印加し
【0015】
【外3】
【0016】を測定した。なお、試料数は各ロット10
個である。
【0017】
【外4】
【0018】および(V50A/V1mA)の値は1.0に近
いほど良い特性であり、
【0019】
【外5】
【0020】はその絶対値が小さいほど良い特性であ
る。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】まず、(表1)および(表2)から、酸化
亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスに含まれ
るTeO2含有量の電圧非直線性、制限電圧比特性およ
びサージ電流耐量特性への影響を考察する。(表2)の
試料No.2に示すように、TeO2の含有量が0.1
重量%以上の組成系においては電圧非直線性が向上する
が、(表2)の試料No.6に示すように、TeO2
含有量が30.0重量%を越える組成系では制限電圧比
特性、サージ電流耐量特性は悪化する。従って、酸化亜
鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラスにおいて少
なくとも試料No.2〜5の範囲のTeO2を0.1〜
30.0重量%含む組成系であることが必要条件であ
る。
【0024】一方、サージ電流耐量特性はTeO2の含
有量のほかにPbO、B23、SiO2含有量の影響を
受けるため、これらの組成について考慮する必要があ
る。そこで、(表1)および(表2)に基づき電極材料
に含まれる硼珪酸鉛ガラスの構成成分の制限電圧比特
性、サージ電流耐量特性への影響を考察する。
【0025】(表1)のガラスGのようなPbO含有量
が40.0重量%未満の組成系のガラスはガラス転移点
が高く、ガラスの流動性が小さすぎて半田濡れ性が悪
い。一方(表1)のガラスIのようなPbO含有量が8
0.0重量%を越える組成系のガラスはガラス転移点が
低く、ガラスの流動性が大きすぎるため電流剥離強度が
低下し信頼性に欠ける。(表2)の試料No.10に示
すようなB23の含有量が5.0重量%未満の組成系に
おいては、5.0重量%の試料No.11,12と比較
してわかるように、電圧非直線性が悪い。また一方、
(表2)のNo.14に示すようなB23の含有量が3
0.0重量%を越える組成系においては、丁度30.0
重量%の試料No.7等と比較してわかるようにサージ
電流耐量特性が悪い。(表2)の試料No.13に示す
ようなSiO2の含有量が5.0重量%未満の組成系に
おいては、5.0重量%の試料No.9,14等と比較
してわかるように、サージ電流耐量特性が悪い。また一
方、(表2)の試料No.12に示すようなSiO2
含有量が30.0重量%を越える組成系においても、3
0.0重量%の試料No.7や20.0重量%の試料N
o.11等に比してサージ電流耐量特性は悪化する。
【0026】以上の結果より、酸化亜鉛バリスタ用電極
材料のガラス成分の組成は、PbOが40.0〜80.
0重量%、B23が5.0〜30.0重量%、SiO2
が5.0〜30.0重量%、TeO2が0.1〜30.
0重量%の範囲が最適であることがわかる。
【0027】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について詳細に説明する。
【0028】下記の(表3)の組成表に従い、PbO、
23、SiO2、TeO2、Al23、In23、Ga
23、GeO2を所定量秤量し、上記実施例1と同様の
方法でガラスを作製した。このガラスの特性を(表3)
に示す。
【0029】次に、このガラスを用いて上記実施例1と
同様に酸化亜鉛バリスタ用電極材料を作製し、上記実施
例1で用いた酸化亜鉛バリスタに塗布して同様の方法で
評価した。この結果を(表4)に示す。
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】まず、(表3)および(表4)から、酸化
亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛テルル系ガラス中
のAl23、In23、Ga23、GeO2含有量の電
圧非直線性、制限電圧比特性およびサージ電流耐量特性
への影響を考察する。
【0033】(表4)の試料No.15〜21に示すよ
うにAl23、In23、Ga23、GeO2の中から
選択された少なくとも一つの元素を1.0×10-4重量
%以上含む組成系においては、制限電圧比特性が向上す
るが、(表4)の試料No.22,23のように上記元
素の添加量が総量で1.0重量%を越える組成系では、
電圧非直線性およびサージ電流耐量特性は悪化する。従
って、酸化亜鉛バリスタ用電極材料中の硼珪酸鉛系ガラ
スにおいてAl23、In23、Ga23、GeO2
中から選択された少なくとも一つの元素を1.0×10
-4〜1.0重量%含む組成系であることが必要条件であ
る。
【0034】一方、サージ電流耐量特性はAl23、I
23、Ga23、GeO2の含有量のほかにPbO、
23、SiO2、TeO2含有量の影響を受けるが、上
記実施例1と同様の理由により酸化亜鉛バリスタ用電極
材料のガラス成分の組成は、PbOが40.0〜80.
0重量%、B23が5.0〜30.0重量%、SiO 2
が5.0〜30.0重量%、TeO2が0.1〜30.
0重量%で、かつAl23、In23、Ga23、Ge
2の中から選択された少なくとも一つの元素を1.0
×10-4〜1.0重量%含む範囲の組成が最適であるこ
とがわかる。
【0035】なお、(表4)の試料No.17に示すよ
うに、Al23、In23、Ga23、GeO2等の酸
化物を複合して用いても同様の効果が得られることを確
認した。
【0036】さらに、実施例1,2では硼珪酸鉛系ガラ
スの原料として酸化鉛をPbO、酸化硼素をB23、酸
化珪素をSiO2、酸化テルルをTeO2、酸化アルミニ
ウムをAl23、酸化インジウムをIn23の形で用い
たが、他の形で用いても同等の物性が得られることを確
認した。また、実施例1,2では酸化亜鉛バリスタ用電
極材料中の硼珪酸鉛系ガラスの含有量が5.0重量%の
場合についてのみ述べたが、1.0〜30.0重量%で
あれば本発明の効果に変わりはない。さらに、評価用の
焼結体として、ZnO、Bi23、Co23、Mn
2、NiO、Sb23、Cr23、Al23からなる
系の酸化亜鉛バリスタを用いたが、Pr611、Ca
O、BaO、MgO、K2O、SiO2等を含む酸化亜鉛
バリスタに本発明による酸化亜鉛バリスタ用電極材料を
適用しても効果に変わりはない。
【0037】
【発明の効果】以上のように、酸化テルルをTeO2
形に換算して0.1〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系ガ
ラスを銀ペースト中に含有した電極材料を酸化亜鉛バリ
スタに印刷、焼付けすることにより、電圧非直線性、制
限電圧比特性、サージ電流耐量特性に優れた酸化亜鉛バ
リスタを得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化テルルをTeO2の形に換算して
    0.1〜30.0重量%含む硼珪酸鉛系ガラスを、銀ペ
    ースト中に含有してなることを特徴とする酸化亜鉛バリ
    スタ用電極材料。
  2. 【請求項2】 PbOが40.0〜80.0重量%、S
    iO2が5.0〜30.0重量%、B23が5.0〜3
    0.0重量%、TeO2が0.1〜30.0重量%から
    なる硼珪酸鉛系ガラスを、銀ペースト中に含有してなる
    請求項1記載の酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
  3. 【請求項3】 PbOが40.0〜80.0重量%、S
    iO2が5.0〜30.0重量%、B23が5.0〜3
    0.0重量%、TeO2が0.1〜30.0重量%、酸
    化アルミニウム、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化
    ゲルマニウムの中から選択された、少なくとも一つの元
    素を、Al23、In23、Ga23、GeO2の形に
    換算して1.0×10-4〜1.0重量%含む硼珪酸鉛系
    ガラスを、銀ペースト中に含有してなる請求項1記載の
    酸化亜鉛バリスタ用電極材料。
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