JPS5831721B2 - 電圧非直線抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗素子およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS5831721B2 JPS5831721B2 JP54070446A JP7044679A JPS5831721B2 JP S5831721 B2 JPS5831721 B2 JP S5831721B2 JP 54070446 A JP54070446 A JP 54070446A JP 7044679 A JP7044679 A JP 7044679A JP S5831721 B2 JPS5831721 B2 JP S5831721B2
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- Japan
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- voltage
- resistance element
- sintered body
- sintered
- voltage nonlinear
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸化亜鉛を主成分としそれ自体が電圧非直線性
をもつ焼結体の側面に多結晶質高抵抗層を形成した電圧
非直線抵抗素子およびその製造方法に関するもので、と
くに電圧非直線性を損なうことなくパルス電流に対して
安定な素子を提供するため塗装工程を簡略化し量産性を
向上せしめることを目的とするものである。
をもつ焼結体の側面に多結晶質高抵抗層を形成した電圧
非直線抵抗素子およびその製造方法に関するもので、と
くに電圧非直線性を損なうことなくパルス電流に対して
安定な素子を提供するため塗装工程を簡略化し量産性を
向上せしめることを目的とするものである。
電圧非直線抵抗素子は電圧の安定化やサージの吸収など
のために広く使用されている。
のために広く使用されている。
その電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）Ｗ性は一般につぎの近似式
で表わすことができる。
で表わすことができる。
Ｉ＝（ぎ）ｎ
ただし Ｃ：抵抗値に相当する量
ｎ：電圧非直線係数
なお電圧非直線抵抗素子の特性は便宜上一定電流におけ
る端子間電圧と係数ｎとで表わされる。
る端子間電圧と係数ｎとで表わされる。
このような電圧非直線抵抗素子は一般にバリスタと呼ば
れ、その代表的なものとしてシリコンカーバイトバリス
タがある。
れ、その代表的なものとしてシリコンカーバイトバリス
タがある。
これは電圧非直線係数ｎが３〜７と小さくサージ吸収素
子として使用した場合サージ制限電圧が高く実用上十分
ではなかった。
子として使用した場合サージ制限電圧が高く実用上十分
ではなかった。
しかし近年開発された酸化亜鉛バリスタは酸化亜鉛、酸
化マグネシウムおよび酸化アンチモンに少量の酸化マン
ガン、酸化ビスマスなどを添加し混合成型後空気中８０
０〜１４００℃で焼結した素体に電極を設けたものがあ
り、電圧非直線係数ｎは５０以上にも及ぶものが得られ
る。
化マグネシウムおよび酸化アンチモンに少量の酸化マン
ガン、酸化ビスマスなどを添加し混合成型後空気中８０
０〜１４００℃で焼結した素体に電極を設けたものがあ
り、電圧非直線係数ｎは５０以上にも及ぶものが得られ
る。
この酸化亜鉛バリスタはサージ吸収素子として優れてい
るものの解決しなければならない問題点がある。
るものの解決しなければならない問題点がある。
その一つに高電圧サージを繰り返し印加した場合沿面放
電を起こしバリスタ素子表面の抵抗値の減少により漏れ
電流が増大することがある。
電を起こしバリスタ素子表面の抵抗値の減少により漏れ
電流が増大することがある。
このような特性劣化を防止するために従来エポキシ樹脂
などを用いて表面を被覆することが試みられている。
などを用いて表面を被覆することが試みられている。
しかしながら酸化亜鉛を主成分とする焼結体とエポキシ
樹脂との密着性があまりよくないことからその効果が十
分でなかった。
樹脂との密着性があまりよくないことからその効果が十
分でなかった。
その欠点を解決するために焼結体にガラスフリットを含
むペーストを塗布しこれを６５０℃以上の温度で熱処理
して所要の部分をガラス層で覆うとともに焼結体にある
程度の深さまで拡散させることを検討してまたが熱処理
温度により特性劣化が認められ量産性が悪く実用には到
っていない。
むペーストを塗布しこれを６５０℃以上の温度で熱処理
して所要の部分をガラス層で覆うとともに焼結体にある
程度の深さまで拡散させることを検討してまたが熱処理
温度により特性劣化が認められ量産性が悪く実用には到
っていない。
また最近酸化亜鉛を主成分とする成型体側面にビスマス
、珪素およびアンチモンをそれぞれ単一またはそれらの
混合物を塗布した後焼結することにより高抵抗層を形成
せしめる方法がとられ、特性の向上はみられたが大量生
産するとムラやハガレが生じやすく歩留りが悪い。
、珪素およびアンチモンをそれぞれ単一またはそれらの
混合物を塗布した後焼結することにより高抵抗層を形成
せしめる方法がとられ、特性の向上はみられたが大量生
産するとムラやハガレが生じやすく歩留りが悪い。
またこの方法を改良したものとして酸化亜鉛を主成分と
する成型体側面に少なくとも珪素もしくはアンチモンの
両方または一方を含む物質を塗布し１次焼成を行い、さ
らにその焼結体側面に少なくとも珪素もしくはアンチモ
ンの両方または一方を含む物質を塗布した後２次焼成を
行い高抵抗層を形成する方法が検討されている。
する成型体側面に少なくとも珪素もしくはアンチモンの
両方または一方を含む物質を塗布し１次焼成を行い、さ
らにその焼結体側面に少なくとも珪素もしくはアンチモ
ンの両方または一方を含む物質を塗布した後２次焼成を
行い高抵抗層を形成する方法が検討されている。
この結果外観不良率が著しく小さくなり電圧のバラツキ
が小さくなったが２段階に塗布すること、２回目の塗布
厚さの差により不良率値が変動すること、民生用など低
価格量には工程数の増加によるコストアップになること
などの欠点をもっているため実用化に到っていない。
が小さくなったが２段階に塗布すること、２回目の塗布
厚さの差により不良率値が変動すること、民生用など低
価格量には工程数の増加によるコストアップになること
などの欠点をもっているため実用化に到っていない。
本発明はこのような欠点を解決するもので酸化亜鉛を主
成分とする成型体を５００〜９００℃の温度で予備焼結
を行い焼結体とし該焼結体側面に少なくともｚｎ２３３
ｘＭｇｘＳｂ２／３０４（０＜ｘ≦１）の化学式か
らなる物質を塗布し本焼結を行い焼結体側面に多結晶質
高抵抗層を簡便にかつ再現性よく形成させることにより
特性劣化の少ない電圧非直線抵抗素子およびその製造方
法を提供せんとするものである。
成分とする成型体を５００〜９００℃の温度で予備焼結
を行い焼結体とし該焼結体側面に少なくともｚｎ２３３
ｘＭｇｘＳｂ２／３０４（０＜ｘ≦１）の化学式か
らなる物質を塗布し本焼結を行い焼結体側面に多結晶質
高抵抗層を簡便にかつ再現性よく形成させることにより
特性劣化の少ない電圧非直線抵抗素子およびその製造方
法を提供せんとするものである。
以下未発間の詳細について実施例に基づき図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
実施例
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）
酸化アンチモン（Ｓｂ２０３）、炭酸マンガン（Ｍｎ
Ｃ０３）、酸化コバルト（Ｃｏｄ）および酸化ビスマス
（Ｂｉ２０３）の粉末をそれぞれ所定の組成範囲で秤量
し十分に混合し、これを直径２５ｍｒＩＬ厚さ１５７７
１７Ｋに圧縮成型した成型体を空気中で焼結した。
酸化アンチモン（Ｓｂ２０３）、炭酸マンガン（Ｍｎ
Ｃ０３）、酸化コバルト（Ｃｏｄ）および酸化ビスマス
（Ｂｉ２０３）の粉末をそれぞれ所定の組成範囲で秤量
し十分に混合し、これを直径２５ｍｒＩＬ厚さ１５７７
１７Ｋに圧縮成型した成型体を空気中で焼結した。
第１図は酸化亜鉛を主成分とする上記成型体の予備焼結
温度と空孔率を示すものであるが、５００℃未満の温度
では焼結が十分に進んでなく空孔率は３０％以上であり
、また９００℃を越える温度では焼結が進みすぎている
ため空孔率が小さく２０％以下であることがわかる。
温度と空孔率を示すものであるが、５００℃未満の温度
では焼結が十分に進んでなく空孔率は３０％以上であり
、また９００℃を越える温度では焼結が進みすぎている
ため空孔率が小さく２０％以下であることがわかる。
一方酸化亜鉛（ＺｎＯ）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ
３）および酸化アンチモン（Ｓｂ２０３）をＺｎ ＋、
３３Ｍｇ５ ｂ′／３０４の化学式になるように秤量し
た混合物を１１００℃で３時間仮焼結し粉砕し０．７〜
１．５μｍ程度の粉体にする。
３）および酸化アンチモン（Ｓｂ２０３）をＺｎ ＋、
３３Ｍｇ５ ｂ′／３０４の化学式になるように秤量し
た混合物を１１００℃で３時間仮焼結し粉砕し０．７〜
１．５μｍ程度の粉体にする。
この粉体をメチルセルロース５重量％からなるバインダ
と重量比にしてｌ対ｌの割合で混合し均一になるように
混合した。
と重量比にしてｌ対ｌの割合で混合し均一になるように
混合した。
このようにして得たペーストを上記焼結体の側面部分に
０．１〜２、０ ｍｍの厚さに塗布し乾燥させてから空
気中において１１００〜１４５０’ｃの温度で本焼結し
た。
０．１〜２、０ ｍｍの厚さに塗布し乾燥させてから空
気中において１１００〜１４５０’ｃの温度で本焼結し
た。
第２図は側面高抵抗層の厚さばらつきによる外観不良の
発生率を示すものであるが、空孔率が３０％以上および
２０％以下の予備焼結温度では外観不良率が大きく歩留
りが悪い。
発生率を示すものであるが、空孔率が３０％以上および
２０％以下の予備焼結温度では外観不良率が大きく歩留
りが悪い。
この後この焼結体の周平面を研磨してから銀ペーストを
塗布しこれを６５０℃以上の温度で焼付けた。
塗布しこれを６５０℃以上の温度で焼付けた。
上記の方法により得た素子について電気特性を測定した
。
。
第３図は８＋２０μＳの波形のパルス電流２０００Ａを
１００００回印加後の予備焼結温度に対応するＶｌμＡ
の変化率を示すものである。
１００００回印加後の予備焼結温度に対応するＶｌμＡ
の変化率を示すものである。
予備焼結温度５００℃未満および９００℃を越える温度
ではＶ Ｉ ｐＡの変化率が一１０％を越えて大きくな
る。
ではＶ Ｉ ｐＡの変化率が一１０％を越えて大きくな
る。
上記第１図〜第３図から予備焼結温度は５００〜９００
℃が最適範囲であることがわかる。
℃が最適範囲であることがわかる。
第４図は８×２０μＳの波形のパルス電流２０００Ａを
繰り返し印加したときのパルス印加回数に対応するＶｌ
μＡの変化率を示すものである。
繰り返し印加したときのパルス印加回数に対応するＶｌ
μＡの変化率を示すものである。
曲線１は本発明の実施例で酸化亜鉛を主成分とする焼結
体を７００℃の温度で予備焼結を行い、該焼結体側面に
Ｚｎ１．３３ Ｍｇ Ｓｂ２／３ｏ４なる化学式のアン
チモンスピネル化合物を塗布し本焼結したものである。
体を７００℃の温度で予備焼結を行い、該焼結体側面に
Ｚｎ１．３３ Ｍｇ Ｓｂ２／３ｏ４なる化学式のアン
チモンスピネル化合物を塗布し本焼結したものである。
曲線２は比較例で上記実施例の予備焼結温度を１１００
℃とし同じアンチモンスピネル化合物を塗布し本焼結し
たもの、曲線３は同じく比較例で上記実施例の予備焼結
温度を３００℃とし同じアンチモンスピネル化合物を塗
布して本焼結したものである。
℃とし同じアンチモンスピネル化合物を塗布し本焼結し
たもの、曲線３は同じく比較例で上記実施例の予備焼結
温度を３００℃とし同じアンチモンスピネル化合物を塗
布して本焼結したものである。
曲線４は従来の参考例で酸化亜鉛を主成分とする焼結体
を７００℃の温度で予備焼結を行い、該焼結体側面にＺ
ｎ７Ｓｂ２Ｏ１２なる化学式のアンチモンスピネル化合
物を塗布し本焼結したものである。
を７００℃の温度で予備焼結を行い、該焼結体側面にＺ
ｎ７Ｓｂ２Ｏ１２なる化学式のアンチモンスピネル化合
物を塗布し本焼結したものである。
第４図から明らかなように予備焼結温度が１１０００Ｃ
の場合の比較例（曲線２）および３００°Ｃの場合の比
較例（曲線３）よりも７００℃の場合の実施例（曲線１
）、参考例（曲線４）の方が変化率は小さい。
の場合の比較例（曲線２）および３００°Ｃの場合の比
較例（曲線３）よりも７００℃の場合の実施例（曲線１
）、参考例（曲線４）の方が変化率は小さい。
しかし予備焼結温度が７００°Ｃであっても鳩を含まな
いアンチモンスピネル化合物を塗布した参考例（曲線４
）の場合はＭｇを含むアンチモンスピネル化合物の実施
例（曲線１）よりも変化率が太きい。
いアンチモンスピネル化合物を塗布した参考例（曲線４
）の場合はＭｇを含むアンチモンスピネル化合物の実施
例（曲線１）よりも変化率が太きい。
このことはアンチモンスピネル化合物において実施例（
曲線１）は祿を含むことにより安定性が向上することを
意味する。
曲線１）は祿を含むことにより安定性が向上することを
意味する。
これは実施例（曲線１）の側面高抵抗層の比抵抗が１０
１４Ω−α以上もあり、参考例（曲線４）のＭｇを含ま
ないアンチモンスピネル化合物が１０１０Ω−温程度の
ものと比べて著しく抵抗値が大きいためと考えられる。
１４Ω−α以上もあり、参考例（曲線４）のＭｇを含ま
ないアンチモンスピネル化合物が１０１０Ω−温程度の
ものと比べて著しく抵抗値が大きいためと考えられる。
第５図にＺｎ１．３３−ＸＭｇＸＳｂ２／３０４なる化
学式のアンチモンスピネル化合物における原子量ＸとＶ
ｌμＡの変化率との関係を示す。
学式のアンチモンスピネル化合物における原子量ＸとＶ
ｌμＡの変化率との関係を示す。
すなわち実施例の焼結体を７００℃の温度で予備焼結を
行い側面にＺｎ２．３３−ＸＭｇＸＳｂ２／３０４の原
子量Ｘを変えたものをそれぞれ塗布し、それに対応する
８×２０μＳの波形のパルス電流２０００Ａを１０００
０回印加後の■１μＡの変化率を示すものである。
行い側面にＺｎ２．３３−ＸＭｇＸＳｂ２／３０４の原
子量Ｘを変えたものをそれぞれ塗布し、それに対応する
８×２０μＳの波形のパルス電流２０００Ａを１０００
０回印加後の■１μＡの変化率を示すものである。
これによれば原子量Ｘがごく微量でもＶｌμＡの変化率
が小さくなる。
が小さくなる。
しかし原子量Ｘが１を越えるとＭｇを含むアンチモンス
ピネル化合物の焼結性が悪くなるため高抵抗ではあるが
密着性が悪くなりＶｌμＡの変化率が大きくなりサージ
特性が低下する。
ピネル化合物の焼結性が悪くなるため高抵抗ではあるが
密着性が悪くなりＶｌμＡの変化率が大きくなりサージ
特性が低下する。
したがってＺｎ２３３−ＸＭｇＸＳｂ２／３０４なる化
学式のアンチモンスピネル化合物における原子量Ｘは０
＜ ｘ≦１が最適範囲である。
学式のアンチモンスピネル化合物における原子量Ｘは０
＜ ｘ≦１が最適範囲である。
本発明による電圧非直線抵抗素子がとくに安定した特性
を示すのは側面高抵抗層の塗布物質として成型体に加え
た添加物と同種のものを用いているために、焼結時の密
着性が理想的に保たれていることによるものである。
を示すのは側面高抵抗層の塗布物質として成型体に加え
た添加物と同種のものを用いているために、焼結時の密
着性が理想的に保たれていることによるものである。
以上詳述したように本発明によれば酸化亜鉛を主成分と
する成型体を５００〜９００℃の温度で予備焼結し含有
成分のうちＭｇを含むアンチモンスピネル化合物を塗布
してから本焼結し焼結体の側面全体に多結晶質高抵抗層
を形成したことによって電圧非直線性を損なうことなく
パルス電流に対して安定な素子を得ることができ、しか
も製造工程を簡略化し量産性を向上することができるな
ど実用性の犬なる電圧非直線抵抗素子およびその製造方
法を提供することができる。
する成型体を５００〜９００℃の温度で予備焼結し含有
成分のうちＭｇを含むアンチモンスピネル化合物を塗布
してから本焼結し焼結体の側面全体に多結晶質高抵抗層
を形成したことによって電圧非直線性を損なうことなく
パルス電流に対して安定な素子を得ることができ、しか
も製造工程を簡略化し量産性を向上することができるな
ど実用性の犬なる電圧非直線抵抗素子およびその製造方
法を提供することができる。
第１図は予備焼結温度と空孔率との関係を示す曲線図、
第２図は予備焼結温度と外観不良率の関係を示す曲線図
、第３図は予備焼結温度とパルス印加１ｏｏｏｏ回後の
Ｖ’ｌμＡの変化率との関係を示す曲線図、第４図はｙ
ｚｏ、ｉレス印加回数に対応する■１μＡの変化率を
示す曲線図、第５図はアンチモンスピネル化合物におけ
る原子量Ｘと■１μＡの変化率を示す曲線図である。
第２図は予備焼結温度と外観不良率の関係を示す曲線図
、第３図は予備焼結温度とパルス印加１ｏｏｏｏ回後の
Ｖ’ｌμＡの変化率との関係を示す曲線図、第４図はｙ
ｚｏ、ｉレス印加回数に対応する■１μＡの変化率を
示す曲線図、第５図はアンチモンスピネル化合物におけ
る原子量Ｘと■１μＡの変化率を示す曲線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化亜鉛を主成分としそれ自体が電圧非直線性を有
する焼結体の側面に少なくともＺｎ２．３３ＸＭｇＸＳ
ｂ２／３０４（０くＸ≦１）の化学式からなるアンチモ
ンスピネル化合物の多結晶質高抵抗層を形成したことを
特徴とする電圧非直線抵抗素子。 ２ 酸化亜鉛を主成分としそれ自体が電圧非直線性を有
する成型体を予備焼結して焼結体とし、該焼結体の側面
に少なくともＺｎ２３３− ｘＭｇ ｘ Ｓ ｂ ２／３０４ （０＜ ｘ≦１）の
化学式からなるアンチモンスピネル化合物を塗布したの
ち本焼結を行い前記焼結体側面に多結晶質高抵抗層を形
成したことを特徴とする電圧非直線抵抗素子の製造方法
。 ３ 予備焼結温度が５００〜９００°Ｃであることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の電圧非直線抵抗素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54070446A JPS5831721B2 (ja) | 1979-06-04 | 1979-06-04 | 電圧非直線抵抗素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54070446A JPS5831721B2 (ja) | 1979-06-04 | 1979-06-04 | 電圧非直線抵抗素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55162202A JPS55162202A (en) | 1980-12-17 |
| JPS5831721B2 true JPS5831721B2 (ja) | 1983-07-08 |
Family
ID=13431723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54070446A Expired JPS5831721B2 (ja) | 1979-06-04 | 1979-06-04 | 電圧非直線抵抗素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5831721B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0231950Y2 (ja) * | 1984-07-16 | 1990-08-29 |
-
1979
- 1979-06-04 JP JP54070446A patent/JPS5831721B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0231950Y2 (ja) * | 1984-07-16 | 1990-08-29 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55162202A (en) | 1980-12-17 |
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