JPS5928962B2 - 厚膜バリスタの製造方法 - Google Patents

厚膜バリスタの製造方法

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JPS5928962B2
JPS5928962B2 JP53094452A JP9445278A JPS5928962B2 JP S5928962 B2 JPS5928962 B2 JP S5928962B2 JP 53094452 A JP53094452 A JP 53094452A JP 9445278 A JP9445278 A JP 9445278A JP S5928962 B2 JPS5928962 B2 JP S5928962B2
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paste
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ナ−レツシユ・シヤクラバルテイ
リヒアルト・アインチンガ−
アルツ−ル・ワイツエ
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、バリスタ素材と焼き付は過程において消滅
する一時的の有機結合剤を含むバリスタ・ペーストを絶
縁基板上に置き、これを焼結して厚膜バリスタとする酸
化亜鉛を主成分とする厚膜バリスタの製造方法に関する
。
バリスタは電圧に関係する抵抗値を持つ抵抗体であって
、バリスタ応動電圧と呼ばれている一定の電圧まではで
きるだけ高い電気抵抗を示す必要がある。
印力睡圧がバリスタ応動電圧以上になると急激な導電率
の上昇が起り、その電流電圧特性ＵＩ＝（Ｖ／Ｃ）ｎの
形で表わされる。
ここで■はバリスタを流れる電流、■は印加電圧、Ｃは
定数であり、指数ｎはバリスタの急峻度と呼ばれている
。
急峻度ｎはバリスタのオーム抵抗からの外れを表わして
いるから、その値はできるたけ大きい方がよい。
公知のバリスタは通常単体デバイスとして構成され、粉
末状のバリスタ材料を圧縮し焼結して作られるが、厚膜
素子とし直接厚膜回路に集積することも米国特許第３７
２５８３６号明細書により公知である。
このＺｎＯバリスタの一種である厚膜バリスタを製作す
るには、バリスタ材料をガラスフリットおよび有機結合
剤と混合してバリスタ・ペーストとし、絶縁基板上につ
け、焼結してバリスタとする。
バリスタの接触用の電極も厚膜技術によりバリスタの表
面に設ける。
このようにして作られた厚膜バリスタの急峻度ｎの値は
４と８の間にあって多ぐの用途に対して低過ぎる。
この発明の目的は、急峻度ｎの値を大きくするこ七がで
きる厚膜バリスタの製造方法を提供することである。
この目的は冒頭に挙げたバリスタの製造方法におい−〔
、バリスタ主成分としての酸化亜鉛の外に酸化ビスマス
、酸化コバルトおよび二酸化マンガンを含みガラスを含
まないバリスタ・ペーストを使用することによって達成
される。
厚膜技術においては導体路や抵抗を作るだめのペースト
および上記のバリスタ・ペーストには必ずガラスフリッ
トが無機結合剤として使用される。
これらのペーストを焼結するとガラスフリットは固体ガ
ラスマトリックスを形成して残りの固体物質を保持する
と同時に基体に結合する。
しかしこの発明により酸化亜鉛を主成分とするバリスタ
・ペーストの場合ガラスフリットが無くても固形物の安
定保持と基板への良好な結合が可能であることが確認さ
れた。
他方ガラスフリットを使用しないことにより完成した厚
膜バリスタの電気特性が著しく改善され、急峻度ｎの値
を２０以上とすることができる。
バリスタの結合保持と電気特性に対しては、固形分で量
って８７．５乃至９８．０重量％の酸化亜鉛を含むバリ
スタ・ペーストの使用が特に有利である。
この発明の第一の実施例では焼結後の固形分で量って次
の組成を持つバリスタ・ペーストが使用される。
８７．５乃至９８，０重量％の酸化亜鉛 １．０乃至５．０重量％の酸化ビスマス ０．３乃至２．０重量％の三酸化アンチモン０．２乃至
１．０重量％の酸化クロム１ Ｏ０５乃至３．５重量％の四三酸化コバルト０．１乃至
１．０重量％の二酸化マンガンこのバリスタ・ペースト
を使用して作られた厚膜バリスタは高い動作電圧に対し
て特に適している。
この動作電圧は能動バリスタ材料の１ｍｙｎ当り２００
Ｖ程度のものである。
第二の実施例においては焼結後の固形分で量って次の組
成を持つバリスタ・ペーストが使用される。
８７．５乃至９６．５重量％の酸化亜鉛 ２．０乃至 ７．０重量％の酸化ビスマス０．２乃至
１．０重量％の四三酸化コバルト０．２乃至 １．０重
量％の二酸化マンガン０．１乃至 ０．５重量％の二酸
化スズ １．０乃至 ３．０重量％の二酸化チタンこのバリスタ
・ペースｒを使用して作られた厚膜バリスタは低い動作
電圧に対して特に適している。
この動作電圧は能動バリスタ材料の１．ｍｍ当り３０Ｖ
程度のものである。
バリスタ・ペーストは１１００℃と１３６０°Ｃの間の
ある温度で焼結するのが有利である。
焼結温度を適当に選ぶことにより厚膜バリスタの応動電
圧を調整することができる。
バリスタ・ペーストを焼結する際そのピーク温度は５分
と２０分の間のある時間だけ保持するのが有効である。
結晶の成長を更に助長して電気特性を一層改善するため
には、ペーストの焼結後毎分２℃から８℃の間の温度降
下速度で冷却するのが良い。
絶縁基板上につけるバリスタ・ペーストの量は焼結後の
厚膜バリスタの厚さが１００μｍト２’ＯＯμｍの間に
あるように選ぶ。
厚膜バリスタはこの程度の厚さであるとき電気特性が特
に良好である。
実施例 １ まず粉末状のバリスタ素材からシルクスクリーニング可
能のペーストを作る。
そのためには次の粉末状固形材料を計量する。
Ｚｎ０ ７６．６６ｇ Ｂ１２０３２．３３ ｇ Ｓｂ２０３ １．４６ｇ Ｃｒ２Ｏ３０，３８ｇ ＣＯ２Ｏ３２，４８ｇ ＭｎＯ２０，２６ｇ 計量した原料粉末はボールミルで１８時時間式で混合磨
砕し、フィルタを通して水を取除いた後乾燥炉に入れ、
１５０℃で２４時間乾燥する。
この処理により混合粉末の粒度分布の最大は１μｍ付近
にある。
このようにして作られた混合粉末１００ｇに有機結合剤
７５ｇを加え、ローラにかけて均質化する。
有機結合剤としては厚膜技術で普通に使用されるテルピ
ネオール異性体混合物９０％とエチルセルロース１０％
の溶液を使用する。
他のよく知られている有機結合剤、例えばニトロセルロ
ースのプチルカルビトルアセタート溶液モ同様に適して
いる。
このように作られたバリスタ・ペーストの粘性と流動性
をシルクスクリーニングに適した大きさに調節する。
このバリスタ・ペーストをＡｌ２Ｏ３セラミックの基板
の所定個所にシルクスクリーニングによって印刷し、約
１５０μｍ厚さのバリスタ・ペースト層を乾燥炉に入れ
、約６０°Ｃの温度で乾燥する。
続く焼結処理によりバリスタ・ペースト材料は固められ
、基板に固く結合されたバリスタ特性を示す層となる。
その際ペースト中の酸化コバルト（ト）ＣＯ２０３が四
三酸化コバルトＣＯ３Ｏ４になる。
焼結は酸化性雰囲気中で１１００乃至１２００°Ｃの温
度で行ない、そのピーク温度に１０分間保持する。
加熱時の温度上昇速度は毎分１０°Ｃとし、冷却時の温
度降下速度は毎分７°Ｃとする。
バリスタ以外の厚膜素子製造工程の温度範囲は５００°
Ｃから１００００Ｃの間にあるから、厚膜バリスタは導
体路、抵抗等のその他の厚膜素子に先立って作られなけ
ればならない。
従ってこの発明の製造方法においては導体路や厚膜バリ
スタの接触用電極はバリスタ・ペーストの焼結後公知の
方法により材料を印刷し、乾燥し焼結して作る。
完成した厚膜バリスタは公知のガラスを含む厚膜バリス
タよりも勝れた電気特性を示す。
厚膜技術によって作られた金−白金系の電極を使用した
厚さ１３０μｍの厚膜バリスタは、急峻度ｎが２５のも
のが得られた。
この方法で作られた厚膜バリスタは能動材料１ｍｍ当り
２００Ｖ程度の動作電圧に対して特に適している。
実施例 ２ 粉末状のバリスタ素材を下記の量だけ計量する。
Ｚｎ０ ７７．２：ｌ１ｌ Ｂｉ２０３ ４．６６ｇ ＣＯ２Ｏ３０，４１５！！ Ｍｎ０２０．４３５ ｇ ＴｉＯ２１，５９８，９ Ｓｎ０２ ０．１５１ｇ 計量材料は実施例１と同様に処理してバリスタ・ペース
トとし、シルクスクリーニングによるＡｌ２Ｏ３セラミ
ック基板上に印刷する。
この厚さ約１５０μｍのペースト層を約６０℃の温度で
乾燥する。
それに続く焼結は１１００°Ｃと１２００°Ｃの間の温
度で行ない、ピーク温度に１０分間保持する。
加熱時の温度上昇速度は毎分約１０℃とし、冷却時には
１０００°Ｃまでは毎分３℃、それ以下では毎分６乃至
７℃の温度降下速度とする。
このようにしてＡＡ２０．Ｊ板上に設けられた厚膜バリ
スタの冷却後、電極およびその他の厚膜回路素子を公知
の方法によって作ることができる。
完成した厚膜バリスタは公知のガラスを含む厚膜バリス
タに比べて勝れた電気特性を示す。
厚膜技術によって作られた金−白金系の電極を使用した
厚さ１３０μｍの厚膜バリスタの急峻度ｎは例えば２５
である。
上記の方法で作られた厚膜バリスタは能動バリスタ材料
１１ｎ７１１当り３０Ｖの動作電圧に対して特に適して
いる。
この発明の方法により実施例１および２に示すように厚
膜バリスタを集積した厚膜回路を作ることができるが、
厚膜バリスタを単体素子として作ることも可能である。
そのためには一つの絶縁基板上に多数のバリスタ素子と
なるペーストをシルクスクリーニングによって印刷し焼
結する。
続いて接触用の導体路をシルクスクリーニングによりと
りつけ、乾燥し焼結する。
これが終った後基板を例えばレーザ光により孔をあけて
個々の素子に分断する。
このように作られた素子はバリスタチップとして印刷回
路または層回路にはんだづけすることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ バリスタ素材と焼き付は過程において消滅する一時
    的の有機結合剤を含むバリスタ・ペーストを絶縁基板上
    に置き、これを焼結して厚膜バリスタとする方法におい
    て、バリスタ主成分としての酸化亜鉛の外に酸化ビスマ
    ス、酸化コバルトおよび二酸化マンガンを含みガラスを
    含まないバリスタ・ペーストを使用することを特徴とす
    る酸化亜鉛を主成分とする厚膜バリスタの製造方法。 ２ 焼結後の固形分で量って ８７．５乃至９８．０重量％の酸化亜鉛 １．０乃至５．０重量％の酸化ビスマス ０．３乃至２．０重量％の三酸化アンチモン０．２乃至
    １，０重量％の酸化クロム１ ０．５乃至３．５重量％の四三酸化コバルト０．１乃至
    １．０重量％の二酸化マンガンを含むバリスタ・ペース
    トを使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の方法。 ３ 焼結後の固形分で量って ８７．５乃至９６．５重量％の酸化亜鉛 ２．０乃至７．０重量％の酸化ビスマス ０．２乃至１．０重量％の四三酸化コバルト０．２乃至
    １．０重量％の二酸化マンガン０．１乃至０，５重量％
    の二酸化スズ １．０乃至３．０重量％の二酸化チタン を含むバリスタ・ペーストを使用することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ バリスタ・ペーストを１１００℃と１３６０℃の間
    の温度で焼結することを特徴とする特許請求の範囲第１
    項乃至第３項の一つに記載の方法。 ５ バリスタ・ペーストを焼結する際そのピーク温度に
    ５乃至２０分間保持することを特徴とする特許請求の範
    囲第４項記載の方法。 ６ 焼結後毎分２乃至８℃の冷却速度で冷却することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の一つに記
    載の方法。 ７ 焼結後のバリスタ膜の厚さが１００μｍと２００μ
    ｍの間にあるような厚さにバリスタ・ペーストを絶縁基
    板上に置くことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
    第６項の一つに記載の方法。
JP53094452A 1977-08-05 1978-08-02 厚膜バリスタの製造方法 Expired JPS5928962B2 (ja)

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DE000P27354843 1977-08-05

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JPS5429096A JPS5429096A (en) 1979-03-03
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