JPS5950201B2 - 厚膜バリスタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化亜鉛粉粒体とこれを結合するためのガラス
フリットからなるバリスタ膜に一対の電極を付与した厚
膜バリスタの製造方法に関するものである。

その目的はバリスタ膜内部に気泡等の構造欠陥を有さな
い電気特性の優れた厚膜バリスタを提供することにある
。

従来から酸化亜鉛粉粒体とガラスフリットからなる厚膜
バリスタが開発され、微小、薄膜化部品として実用に供
されて来ている。

しかしながら、これらの厚膜バリスタはバリスタ膜内部
に気泡等を有しており、このことがバリスタ膜の有効面
積を小さくしており、電気特性、特にパルス特性を悪く
している。

これは従来法が酸化亜鉛粉粒体とガラスフリットの混合
物に増粘剤を含む溶剤を加えてペーストを作り、これを
電気絶縁性基板の上に塗布し、焼付けているため、溶剤
が飛散した後に特に酸化亜鉛粉粒体同志の接触部に残る
空隙に焼付は中にガラスが入り込まず、また空隙が膨張
することによりガラスが入り込めず、発生するためと考
えられる。

そこで本発明は従来の問題点を解決し、バリスタ膜内部
に気泡等の構造欠陥を有さす、電気特性、特にパルス特
性の優れた厚膜バリスタを提供しようとするものである
。

この目的を達成するために、本発明ではガラスペースト
と酸化亜鉛ペーストをそれぞれ用意し、電気絶縁性基板
の上に直接もしくは電極を介してまずガラスペーストを
塗布し、その上に酸化亜鉛ペーストを塗布し、その後ガ
ラスの融点以上で焼付け、ガラスが毛細管現象によって
酸化亜鉛粉粒体同志の接触部に入り込むことにより、溶
剤が飛散し、また残存する酸化亜鉛粉粒体同志の接触部
の気泡が追い出されることにより、バリスタ膜に気泡等
の構造欠陥のない厚膜バリスタを得ようとしたものであ
る。

以下、図面に基づき本発明を説明する。

第１図において、１は電気絶縁性で耐熱性を有する基板
、２と４は電極、３はバリスタ膜で酸化亜鉛粉粒体とガ
ラスからなる。

また第２図は本発明による厚膜バリスタの電圧−電流特
性を示すものである。

周知のようにバリスタの電圧−電流特性は次の経験式で
あられされる。

電流Ｉ。

を流したときの電圧を■。とすれば、■。

は電流Ｉ。におけるバリスタ電圧と定義される。本発明
において使用した酸化亜鉛粉粒体は次のようにして作っ
た。

すなわち、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末を１０００〜１４０
０℃の温度で空気雰囲気中において０．５〜５時間焼成
し、得られた焼結体を微粉砕する。

酸化亜鉛粉粒体の粒径は酸化亜鉛ペーストの印刷適性と
電気特性に影響する。

使用可能な平均粒径は０．５〜１０ミクロンである。

本発明で用いられる結合剤としてのガラスフリットは空
気中で焼付けした場合、焼付温度で充分溶融し、酸化亜
鉛粉粒体を互いによく結合させ、同時に基板上または電
極上によく固着するものであればよい。

この目的に対して好ましい性質を示すガラスフリットは
硼酸バリウム亜鉛ガラスである。

とりわけ好ましい特性を示すこのガラス組成は３０〜４
５重量％の酸化硼素と１０〜４０重量％の酸化バリウム
と１５〜４５重量％の酸化亜鉛であった。

更に、この酸化硼素と酸化バリウムと酸化亜鉛の混合物
に対して、２〜１５重量％の酸化ビスマスまたは酸化コ
バルトのそれぞれを個々もしくは両方とも添加したもの
も好ましい特性を示した。

ガラスフリットの作成は従来よく知られている方法によ
った。

すなわち、所定のガラス組成分を配合し、よく混合した
ものを高温で溶融させた後、水中に入れて急冷した後、
所要の粒径まで微粉砕する。

ガラスフリットの粒径も電気特性に影響を与えるので、
その平均粒径は０．５〜２０クロンが好ましい。

これらのガラスフリットと酸化亜鉛粉粒体および増粘剤
を含む溶剤からガラスペースト及び酸化亜鉛ペーストを
作る。

その方法はこれらの組成物を配合し、３段ローラー、フ
ーバーマーラ等の混線機でよく混合して均一分散させ、
所定の粘度のものを得る。

溶剤及び増粘剤はペーストを作るために必要なものであ
り、焼付中に飛散するものであれば特にその種類に制限
はないが、エチルセルローズをカルピトールアセテート
に溶解したものを用いた。

上記したガラスペースト及び酸化亜鉛ペーストの粘度は
２００〜２０００ポイズである。

本発明において用いた電極材料は、銀粉と酸化ビスマス
と増粘剤を含む銀ペーストである。

なお銀以外にも金、白金やパラジウムの粉末を含むペー
ストも電極に用いることができる。

銀ペーストは平均粒径０．１〜１０ミクロンの銀粉と酸
化ビスマスと溶剤を含む増粘剤からなり、これを混合し
て得ている。

次に、厚膜バリスタの製造方法を第１図を用いて述べる
。

耐熱性がよく、電気絶縁性を有する基板１、例えばアル
ミナ、フォルステライト、結晶化ガラス等の表面に銀ペ
ーストを塗布し、乾燥後、８５０〜９５０℃の最高温度
を有するトンネル炉の中で空気雰囲気中で焼付けて銀電
極２を作る。

次に、この電極２の上にまずガラスペーストを所定量塗
布し、乾燥後、ガラスペースト膜の上に酸化亜鉛ペース
トを所定量塗布し、乾燥後、上記と同じ方法で焼付はバ
リスタ膜３を作る。

次に同じ銀ペーストを用い、同じ方法によりバリスタ膜
３の上に電極４を形成する。

電極４を焼付は後、必要に応じてこれらの焼付温度より
低い温度で被覆できるオーバコートガラスまたは甜脂で
保護して特性劣化を防止する。

以下、更に具体的な実施例をあげて発明の内容を述べる
。

酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末を１３５０℃の温度で空気中雰
囲気の中で１時間加熱した。

得られた焼結体をスタンプミルで粗粉砕して、続いてボ
ールミルで微粉砕して平均粒径６ミクロンの粉粒体とし
た。

この酸化亜鉛粉粒体８０重量部と増粘剤を含む溶剤２０
重量部を加えてフーバマーラでよく混練し酸化亜鉛ペー
ストを作った。

溶剤は１５重量％のエチルセルローズと８５重量％のカ
ルピトールアセテートよりなる。

ガラスフリット組成として、酸化硼素 （８２０３）、酸化バリウム（Ｂａｄ）、酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）をそれぞれ３５重量％、３０重量％、３５重量％
とし、この混合物に対して５重量％の酸化コバルト （
ＣＯ２０３）及び酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）をそれぞ
れ添加した。

これらの混合物を１２５０℃で溶融し、水中に投入急冷
して粗粉砕してから、ボールミルを用いて平均粒径５ミ
クロンのガラスフリットを作った。

このガラスフリットと増粘剤を含む溶剤を５０重量部づ
つ加えてガラスペーストを作成した。

電極材料は銀粉９５対酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）５の
重量比の粉末にカルピトールアセテートの溶剤中にエチ
ルセルローズを溶解したものを加え作成した。

そして、銀ペーストをまずアルミナ基板上にスクリーン
印刷法により塗布し、乾燥後、最高温度９２０℃で１０
分間保持するトンネル炉中を通し、空気雰囲気中で焼付
けた。

次に、ガラスペーストを同じ方法で塗布し、乾燥後、そ
の上に酸化亜鉛ペーストを同じ方法で塗布し、乾燥後、
同じ方法で焼付けした。

つづいて、形成されたバリスタ膜の上に、同じ銀ペース
トを同じ方法で塗布し焼付けた。

このようにして得たバリスタ膜内部には気泡等が非常に
少なく、バリスタ膜の電気特性、特にパルス特性が大巾
に向上した。

これを従来法で作った厚膜バリスタと比較するために第
３図に示す試験回路でパルス特性を測定した。

試験はまず３５μＦのコンデンサに充電をした後、ＳＷ
を試料側に入れ、充電電圧を試料に印加する。

これを１０回繰り返し１、厚膜バリスタのバリスタ電圧
ｖ１ｏｍＡ、これは厚膜バリスタに１０ｍＡの電流を印
加した時の両端電圧であるが、この■１ｏｍＡが初期値
と比較して１０％以上の変化をする充電電圧を測定する
方法をとった。

その結果、従来品が９０〜１１０■であったのに対し、
本実施例品では１４０〜１６０ｖであった。

なお、試料のバリスタ電圧ｖ１ｏｍＡはともに約１５Ｖ
で、電極面積は０．５ｃｍ２のものを使った。

以上のように本発明方法は構成されているものであり、
バリスタ膜内部に気泡等の構造欠陥を有さない電気特性
、すなわちパルス特性の良好な厚膜バリスタを提供する
ことができ、その産業性は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す厚膜バリスタの断面図
、第２図は同バリスタの電圧−電流特性を示す図、第３
図はパルス特性の試、験回路を示す回路図である。 １・・・・・・電気絶縁性基板、２，４・・・・・・電
極、３・・・・・・バリスタ膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラスフリットに増粘剤を含む溶剤を加えたペース
   ト （ガラスペースト）を電気絶縁性基板の上に直接あ
   るいは電極を介して塗布し、しかる後に酸化亜鉛粉粒体
   に増粘剤を含む溶剤を加えたペースト （酸化亜鉛ペー
   スト）を前記ガラスペースト塗布膜上に直接塗布した後
   、ガラスの融点以上で焼付けてバリスタ膜を形成したこ
   とを特徴とする厚膜バリスタの製造方法。