JPH1032104A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
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- JPH1032104A JPH1032104A JP8183739A JP18373996A JPH1032104A JP H1032104 A JPH1032104 A JP H1032104A JP 8183739 A JP8183739 A JP 8183739A JP 18373996 A JP18373996 A JP 18373996A JP H1032104 A JPH1032104 A JP H1032104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高サージ耐量，高エネルギー耐量を有する電
圧非直線抵抗体を提供する。 【解決手段】 酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビ
スマス，コバルト，マンガンおよびアンチモンをこれら
の酸化物Ｂｉ2Ｏ3，ＣｏＯ，ＭｎＯ，およびＳｂ2Ｏ3に
換算して、それぞれ０．１〜６モル％，０．０５〜１０
モル％，０．２５〜１０モル％および０．１〜１０モル
％配合した原料に対し、珪素，アルミニウム，ボロンを
それぞれＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3・Ｂ2Ｏ3に換算して、それ
ぞれ０．０１〜０．２モル％，０．００１〜０．０１モ
ル％及び０．００５〜１．０モル％添加混合して焼結
し、電圧非直線抵抗体を得る。
圧非直線抵抗体を提供する。 【解決手段】 酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビ
スマス，コバルト，マンガンおよびアンチモンをこれら
の酸化物Ｂｉ2Ｏ3，ＣｏＯ，ＭｎＯ，およびＳｂ2Ｏ3に
換算して、それぞれ０．１〜６モル％，０．０５〜１０
モル％，０．２５〜１０モル％および０．１〜１０モル
％配合した原料に対し、珪素，アルミニウム，ボロンを
それぞれＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3・Ｂ2Ｏ3に換算して、それ
ぞれ０．０１〜０．２モル％，０．００１〜０．０１モ
ル％及び０．００５〜１．０モル％添加混合して焼結
し、電圧非直線抵抗体を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）を主成分とし、酸化ビスマス，酸化コバルト，酸化
マンガン，酸化アンチモンを副成分とする焼結体を用い
た電圧非直線抵抗体に関する。
Ｏ）を主成分とし、酸化ビスマス，酸化コバルト，酸化
マンガン，酸化アンチモンを副成分とする焼結体を用い
た電圧非直線抵抗体に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＺｎＯを主成分とするバリスタの耐電力
負荷特性ないしは耐大電流パルス特性を改善する試みと
して、ＺｎＯを主成分とするバリスタに種々のガラスを
種々の方法によって含有させる方法が知られ、特公昭５
５−４８４４２号公報には、ＺｎＯを主成分とし、副成
分としてＢｉ2Ｏ3，ＣｏＯ，ＭｎＯおよびＳｂ2Ｏ3をそ
れぞれ０．１〜６モル％，０．０５〜１０モル％，０．
２５〜１０モル％および０．１〜１０モル％配合した原
料に対し、硼珪酸亜鉛ガラスを重量比で０．１〜１０％
添加混合して得る焼結体からなる電圧非直線抵抗体（Ｂ
ｉ系ＺｎＯバリスタ）が記載されている。この先行例に
よれば、ガラスフリットとして硼珪酸亜鉛ガラスを添加
することによって、電圧非直線係数αは高い値を示し、
立上り電圧Ｖ1ｍＡは、その値を殆ど変化させず、誘電
率（ε），誘電損失（ｔａｎδ）は、共に減少して通信
機器のバリスタに望まれる要請を満たすことが示されて
いる。また、硼珪酸亜鉛が添加されると電力負荷の印
加，大電流パルスの印加のいずれに対しても、Ｖ10μＡ
での電圧変化は極めて小さい事も明らかにしている。さ
らにガラスフリットに硼珪酸鉛ガラス，硼珪酸鉛亜鉛ガ
ラスを用いることによっても、同じ傾向の特性が得られ
ることが知られている（特公昭５５−４９４０３号公
報，特公昭５６−６１２７号公報参照）。
負荷特性ないしは耐大電流パルス特性を改善する試みと
して、ＺｎＯを主成分とするバリスタに種々のガラスを
種々の方法によって含有させる方法が知られ、特公昭５
５−４８４４２号公報には、ＺｎＯを主成分とし、副成
分としてＢｉ2Ｏ3，ＣｏＯ，ＭｎＯおよびＳｂ2Ｏ3をそ
れぞれ０．１〜６モル％，０．０５〜１０モル％，０．
２５〜１０モル％および０．１〜１０モル％配合した原
料に対し、硼珪酸亜鉛ガラスを重量比で０．１〜１０％
添加混合して得る焼結体からなる電圧非直線抵抗体（Ｂ
ｉ系ＺｎＯバリスタ）が記載されている。この先行例に
よれば、ガラスフリットとして硼珪酸亜鉛ガラスを添加
することによって、電圧非直線係数αは高い値を示し、
立上り電圧Ｖ1ｍＡは、その値を殆ど変化させず、誘電
率（ε），誘電損失（ｔａｎδ）は、共に減少して通信
機器のバリスタに望まれる要請を満たすことが示されて
いる。また、硼珪酸亜鉛が添加されると電力負荷の印
加，大電流パルスの印加のいずれに対しても、Ｖ10μＡ
での電圧変化は極めて小さい事も明らかにしている。さ
らにガラスフリットに硼珪酸鉛ガラス，硼珪酸鉛亜鉛ガ
ラスを用いることによっても、同じ傾向の特性が得られ
ることが知られている（特公昭５５−４９４０３号公
報，特公昭５６−６１２７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｂｉ系ＺｎＯバリスタ
は、一般に大きなサージの印加により分極を生ずる。分
極とは、サージを印加することによりサージの極性に対
し、負電圧方向の電圧−電流特性が低下し、正負の電圧
−電流特性の対称性が崩れる現象である。本来ＺｎＯバ
リスタの電圧−電流特性は、正電圧方向，負電圧方向と
もに同じ特性で対称である。
は、一般に大きなサージの印加により分極を生ずる。分
極とは、サージを印加することによりサージの極性に対
し、負電圧方向の電圧−電流特性が低下し、正負の電圧
−電流特性の対称性が崩れる現象である。本来ＺｎＯバ
リスタの電圧−電流特性は、正電圧方向，負電圧方向と
もに同じ特性で対称である。
【０００４】分極が生じて負電圧方向の電圧−電流特性
が低下すると、交流電源を使用した場合に漏れ電流が増
大し、場合によっては、発熱から劣化が進行し、この結
果、熱暴走して終には焼損に至る危険がある。分極は、
サージ電流が大きくなる程増大する。このため、サージ
電流に対して分極現象を可能な限り小さく抑えることが
サージ耐量（サージ電流耐量）の向上につながる。
が低下すると、交流電源を使用した場合に漏れ電流が増
大し、場合によっては、発熱から劣化が進行し、この結
果、熱暴走して終には焼損に至る危険がある。分極は、
サージ電流が大きくなる程増大する。このため、サージ
電流に対して分極現象を可能な限り小さく抑えることが
サージ耐量（サージ電流耐量）の向上につながる。
【０００５】現在、電圧非直線抵抗体（バリスタ）の市
場は、同じサイズで高サージ耐量化，高エネルギー耐量
化が進んでいる。ちなみに、「サージ耐量」とは、バリ
スタが処理できるインパルス電流の最大波高値をいい、
波尾長の短い所定波形のインパルス電流を同一方向に２
回印加できる高流波高値の許容値で表されるものであ
り、「エネルギー耐量」とは、バリスタが処理できるイ
ンパルスの最大エネルギーをいい、パルス幅の長い所定
波形のインパルス電流を１回印加できるインパルスエネ
ルギーの許容値で表される値である。
場は、同じサイズで高サージ耐量化，高エネルギー耐量
化が進んでいる。ちなみに、「サージ耐量」とは、バリ
スタが処理できるインパルス電流の最大波高値をいい、
波尾長の短い所定波形のインパルス電流を同一方向に２
回印加できる高流波高値の許容値で表されるものであ
り、「エネルギー耐量」とは、バリスタが処理できるイ
ンパルスの最大エネルギーをいい、パルス幅の長い所定
波形のインパルス電流を１回印加できるインパルスエネ
ルギーの許容値で表される値である。
【０００６】本発明の目的は、分極現象を小さく抑えて
小形化が可能な電圧非直線抵抗体を提供することにあ
る。
小形化が可能な電圧非直線抵抗体を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による電圧非直線抵抗体においては、酸化亜
鉛を主成分とし、副成分としてビスマス，コバルト，マ
ンガンおよびアンチモンをこれらの酸化物Ｂｉ2Ｏ3，Ｃ
ｏＯ，ＭｎＯ，およびＳｂ2Ｏ3に換算して、それぞれ
０．１〜６モル％，０．０５〜１０モル％，０．２５〜
１０モル％および０．１〜１０モル％配合した原料に対
し、珪素，アルミニウム，ボロンをそれぞれＳｉＯ2，
Ａｌ2Ｏ3およびＢ2Ｏ3に換算して、それぞれ０．０１〜
０．２モル％，０．００１〜０．０１モル％及び０．０
０５〜１．０モル％添加混合して得る焼結体からなるも
のである。
め、本発明による電圧非直線抵抗体においては、酸化亜
鉛を主成分とし、副成分としてビスマス，コバルト，マ
ンガンおよびアンチモンをこれらの酸化物Ｂｉ2Ｏ3，Ｃ
ｏＯ，ＭｎＯ，およびＳｂ2Ｏ3に換算して、それぞれ
０．１〜６モル％，０．０５〜１０モル％，０．２５〜
１０モル％および０．１〜１０モル％配合した原料に対
し、珪素，アルミニウム，ボロンをそれぞれＳｉＯ2，
Ａｌ2Ｏ3およびＢ2Ｏ3に換算して、それぞれ０．０１〜
０．２モル％，０．００１〜０．０１モル％及び０．０
０５〜１．０モル％添加混合して得る焼結体からなるも
のである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態により詳
細に説明する。
細に説明する。
【０００９】本発明のバリスタを得る出発原料の主成分
として純度９９％以上のＺｎＯ，副成分として酸化ビス
マス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），炭酸マン
ガン（ＭｎＣＯ3），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）を用
い、ガラスフリットに代わる新たな添加物としてＳｉＯ
2，Ａｌ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3の各粉末を用いた。また比較のた
め硼珪酸亜鉛ガラスフリットの粉末（１ｗｔ％）を準備
した。
として純度９９％以上のＺｎＯ，副成分として酸化ビス
マス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），炭酸マン
ガン（ＭｎＣＯ3），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）を用
い、ガラスフリットに代わる新たな添加物としてＳｉＯ
2，Ａｌ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3の各粉末を用いた。また比較のた
め硼珪酸亜鉛ガラスフリットの粉末（１ｗｔ％）を準備
した。
【００１０】これらの粉末を所定量だけ秤量し、純水を
用いてボールミルで２４時間混合した。次いで濾過乾燥
し、５５０℃〜８５０℃で仮焼きし、その後ボールミル
で１２時間粉砕し、濾過乾燥した後、少量のバインダ
（ＰＶＡ５％水溶液）を加え、直径１７．４ｍｍ，厚さ
４．２ｍｍの円板に加圧成形した。その後１１００〜１
３００℃で１時間焼成し、得られた磁器の表面を研磨し
たあと、直径１１．６ｍｍの銀電極を焼付けた。その後
リード線をはんだ付けし、樹脂でコーティングし試料と
した。直流電源を用い、ＤＣ１ｍＡ通電時のバリスタ両
端子間電圧つまりバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）を測定し、
磁器の焼成後の厚さで除算した値をＶ１ｍｍＡ／ｍｍと
した。また非直線指数αは、ＤＣ０．１ｍｍＡ通電時バ
リスタ両端子間電圧（Ｖ０．１ｍｍ）を測定し、次式で
算出した。α＝１／ｌｏｇ（Ｖ１ｍＡ／Ｖ０．１ｍＡ）
静電容量をキャパシタンスブリッジ（１ＫＨｚ）を用い
て測定し、比誘電率に換算した。
用いてボールミルで２４時間混合した。次いで濾過乾燥
し、５５０℃〜８５０℃で仮焼きし、その後ボールミル
で１２時間粉砕し、濾過乾燥した後、少量のバインダ
（ＰＶＡ５％水溶液）を加え、直径１７．４ｍｍ，厚さ
４．２ｍｍの円板に加圧成形した。その後１１００〜１
３００℃で１時間焼成し、得られた磁器の表面を研磨し
たあと、直径１１．６ｍｍの銀電極を焼付けた。その後
リード線をはんだ付けし、樹脂でコーティングし試料と
した。直流電源を用い、ＤＣ１ｍＡ通電時のバリスタ両
端子間電圧つまりバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ）を測定し、
磁器の焼成後の厚さで除算した値をＶ１ｍｍＡ／ｍｍと
した。また非直線指数αは、ＤＣ０．１ｍｍＡ通電時バ
リスタ両端子間電圧（Ｖ０．１ｍｍ）を測定し、次式で
算出した。α＝１／ｌｏｇ（Ｖ１ｍＡ／Ｖ０．１ｍＡ）
静電容量をキャパシタンスブリッジ（１ＫＨｚ）を用い
て測定し、比誘電率に換算した。
【００１１】測定に際しては、８×２０μｓ，５０Ａの
パルス電流を印加したときの制限電圧を測定し、バリス
タ電圧Ｖ１ｍＡで除算した値を制限電圧比とした。ま
た、サージ耐量は、８×２０μｓ，２５００Ａのパルス
電流を２回印加したときのバリスタ電圧の変化率ΔＶ１
ｍＡを算出し、これで特性評価を行った。負荷寿命特性
は、ＡＣ４４０Ｖを１２５℃で連続通電したときの１０
００時間後のバリスタ電圧の変化率ΔＶ１ｍＡを算出
し、これで特性評価を行った。表１に各種材料組成の特
性を示す。
パルス電流を印加したときの制限電圧を測定し、バリス
タ電圧Ｖ１ｍＡで除算した値を制限電圧比とした。ま
た、サージ耐量は、８×２０μｓ，２５００Ａのパルス
電流を２回印加したときのバリスタ電圧の変化率ΔＶ１
ｍＡを算出し、これで特性評価を行った。負荷寿命特性
は、ＡＣ４４０Ｖを１２５℃で連続通電したときの１０
００時間後のバリスタ電圧の変化率ΔＶ１ｍＡを算出
し、これで特性評価を行った。表１に各種材料組成の特
性を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１に明らかなとおり、本発明によるバリ
スタのＶ１ｍＡ／ｍｍ，α，制限電圧比，負荷寿命，比
誘電率に関しては、添加物に硼珪酸亜鉛ガラスフリット
を用いた組成Ｎｏ．０のものと同程度であるが、サージ
耐量，エネルギ耐量に関しては大幅に向上していること
が分かる。
スタのＶ１ｍＡ／ｍｍ，α，制限電圧比，負荷寿命，比
誘電率に関しては、添加物に硼珪酸亜鉛ガラスフリット
を用いた組成Ｎｏ．０のものと同程度であるが、サージ
耐量，エネルギ耐量に関しては大幅に向上していること
が分かる。
【００１４】表２に比較例である組成Ｎｏ．０と、実施
例の組成Ｎｏ．８のサージ耐量の測定値を示す。表２
は、実施例（組成Ｎｏ．８）と比較例（組成Ｎｏ．０）
とについて、直径５，７，１０，１４，２０ｍｍの大き
さのバリスタのサージ耐量を示したものである。表２に
明らかなとおり、実施例のものは、直径５ｍｍのもので
比較例の３倍，直径２０ｍｍのもので１．７倍のサージ
耐量が得られている。
例の組成Ｎｏ．８のサージ耐量の測定値を示す。表２
は、実施例（組成Ｎｏ．８）と比較例（組成Ｎｏ．０）
とについて、直径５，７，１０，１４，２０ｍｍの大き
さのバリスタのサージ耐量を示したものである。表２に
明らかなとおり、実施例のものは、直径５ｍｍのもので
比較例の３倍，直径２０ｍｍのもので１．７倍のサージ
耐量が得られている。
【００１５】
【表２】
【００１６】本発明において、副成分であるビスマス，
コバルト，マンガンおよびアンチモンの有効な添加量の
範囲は、特公昭５５−４８４４２号の先行例に開示され
ているとおり、それぞれの酸化物Ｂｉ2Ｏ3，ＣｏＯ，Ｍ
ｎＯおよびＳｂ2Ｏ3に換算してそれぞれ０．１〜６モル
％，０．０５〜１０モル％，０．２５〜１０モル％およ
び０．１〜１０モル％である。また、この先行例の硼珪
酸亜鉛ガラスに置き換えて添加する珪素，アルミニウム
及びボロンの添加量は、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3及びＢ2Ｏ3
に換算してそれぞれ０．０１〜０．２０モル％，０．０
０１〜０．０１モル％および０．０５〜１．０モル％で
あるが、ＳｉＯ2が０．０５〜０．１５モル％，Ａｌ2Ｏ
3が０．００２〜０．００８モル％及びＢ2Ｏ3が０．２
〜１．０モル％の範囲において、使用上、有効な特性が
得られている。
コバルト，マンガンおよびアンチモンの有効な添加量の
範囲は、特公昭５５−４８４４２号の先行例に開示され
ているとおり、それぞれの酸化物Ｂｉ2Ｏ3，ＣｏＯ，Ｍ
ｎＯおよびＳｂ2Ｏ3に換算してそれぞれ０．１〜６モル
％，０．０５〜１０モル％，０．２５〜１０モル％およ
び０．１〜１０モル％である。また、この先行例の硼珪
酸亜鉛ガラスに置き換えて添加する珪素，アルミニウム
及びボロンの添加量は、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3及びＢ2Ｏ3
に換算してそれぞれ０．０１〜０．２０モル％，０．０
０１〜０．０１モル％および０．０５〜１．０モル％で
あるが、ＳｉＯ2が０．０５〜０．１５モル％，Ａｌ2Ｏ
3が０．００２〜０．００８モル％及びＢ2Ｏ3が０．２
〜１．０モル％の範囲において、使用上、有効な特性が
得られている。
【００１７】
【発明の効果】したがって、本発明によるときには、ガ
ラスフリット、特に硼珪酸亜鉛ガラス，硼珪酸鉛ガラ
ス，硼珪酸鉛亜鉛ガラスに代えてＳｉ−Ａｌ−Ｂの酸化
物を添加することによって、電圧非直線性，誘電特性，
耐電力負荷特性，耐大電流パルス特性を損なわずにサー
ジ耐量，エネルギー耐量を向上でき、したがって、同じ
サージ耐量のものを小径のバリスタで実現して小型化を
図ることができ、また、先行例のガラスフリットに置き
換えられるＳｉ，Ａｌ，Ｂなどは、酸化物の形で容易に
入手でき、ガラスフリットに比して非常に安価であるこ
とから、製品のコストダウンを図ることができる。
ラスフリット、特に硼珪酸亜鉛ガラス，硼珪酸鉛ガラ
ス，硼珪酸鉛亜鉛ガラスに代えてＳｉ−Ａｌ−Ｂの酸化
物を添加することによって、電圧非直線性，誘電特性，
耐電力負荷特性，耐大電流パルス特性を損なわずにサー
ジ耐量，エネルギー耐量を向上でき、したがって、同じ
サージ耐量のものを小径のバリスタで実現して小型化を
図ることができ、また、先行例のガラスフリットに置き
換えられるＳｉ，Ａｌ，Ｂなどは、酸化物の形で容易に
入手でき、ガラスフリットに比して非常に安価であるこ
とから、製品のコストダウンを図ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 苫米地 繁昌 埼玉県狭山市新狭山１−11−４ 株式会社 大泉製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビ
スマス，コバルト，マンガンおよびアンチモンをこれら
の酸化物Ｂｉ2Ｏ3，ＣｏＯ，ＭｎＯ，およびＳｂ2Ｏ3に
換算して、それぞれ０．１〜６モル％，０．０５〜１０
モル％，０．２５〜１０モル％および０．１〜１０モル
％配合した原料に対し、珪素，アルミニウム，ボロンを
それぞれＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3およびＢ2Ｏ3に換算して、
それぞれ０．０１〜０．２モル％，０．００１〜０．０
１モル％及び０．００５〜１．０モル％添加混合して得
る焼結体からなる電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8183739A JPH1032104A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8183739A JPH1032104A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032104A true JPH1032104A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16141136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8183739A Pending JPH1032104A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1032104A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1150306A3 (en) * | 2000-04-25 | 2003-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
| WO2015083822A1 (ja) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | 日立金属株式会社 | バリスタ用焼結体およびこれを用いた多層基板、ならびにそれらの製造方法 |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP8183739A patent/JPH1032104A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1150306A3 (en) * | 2000-04-25 | 2003-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor |
| WO2015083822A1 (ja) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | 日立金属株式会社 | バリスタ用焼結体およびこれを用いた多層基板、ならびにそれらの製造方法 |
| JPWO2015083822A1 (ja) * | 2013-12-06 | 2017-03-16 | 日立金属株式会社 | バリスタ用焼結体およびこれを用いた多層基板、ならびにそれらの製造方法 |
| US9741477B2 (en) | 2013-12-06 | 2017-08-22 | Hitachi Metals, Ltd. | Sintered body for varistor, multilayer substrate using same, and production method for these |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050524 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050616 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051012 |