JPS6124201A - ＺｎＯ単結晶粒子の製造方法 - Google Patents
ＺｎＯ単結晶粒子の製造方法Info
- Publication number
- JPS6124201A JPS6124201A JP59145563A JP14556384A JPS6124201A JP S6124201 A JPS6124201 A JP S6124201A JP 59145563 A JP59145563 A JP 59145563A JP 14556384 A JP14556384 A JP 14556384A JP S6124201 A JPS6124201 A JP S6124201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- core particles
- thickness
- zno
- varistor
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする低電圧回路
用バリスタの製造方法に関する。
用バリスタの製造方法に関する。
ＺｎＯを主成分とし、これに微量の添加物を加えて混合
した後焼結してつくられるセラミックスは７、優れた電
圧非直線性を示すことが知られており、電気回路におけ
る異常電圧（サージ）を抑制するためのバリスタとして
広く実用に供されている。
した後焼結してつくられるセラミックスは７、優れた電
圧非直線性を示すことが知られており、電気回路におけ
る異常電圧（サージ）を抑制するためのバリスタとして
広く実用に供されている。
ＺｎＯバリスタの電圧非直線性はＺｎＯ粒子の粒界に形
成されるシ曹、トキー陣壁に起因するものである。実用
的なバリスタｌこおいてはＺｎＯ粒子が結合して形成さ
れる粒界ＩＷ１当りのバリスタ電圧は結晶粒径の大きさ
にかかわらずほぼ一足であり、その値は２■程度である
。バリスタ電圧とはバリスタに１ ｍＡの電流を流した
ときの端子間電圧であり通常Ｖ Ｉ ｍＡで表わされる
。したがって電圧非直線抵抗素子のバリスタ電圧はＺｎ
Ｏ焼結体上に設けられた電極間に存在する粒界層の数に
よって決定される。このため低電圧回路に用いられる素
子に対しては、素子の厚さを薄くするか、あるいはＺｎ
Ｏ粒子径を十分に大きくする必要がある。
成されるシ曹、トキー陣壁に起因するものである。実用
的なバリスタｌこおいてはＺｎＯ粒子が結合して形成さ
れる粒界ＩＷ１当りのバリスタ電圧は結晶粒径の大きさ
にかかわらずほぼ一足であり、その値は２■程度である
。バリスタ電圧とはバリスタに１ ｍＡの電流を流した
ときの端子間電圧であり通常Ｖ Ｉ ｍＡで表わされる
。したがって電圧非直線抵抗素子のバリスタ電圧はＺｎ
Ｏ焼結体上に設けられた電極間に存在する粒界層の数に
よって決定される。このため低電圧回路に用いられる素
子に対しては、素子の厚さを薄くするか、あるいはＺｎ
Ｏ粒子径を十分に大きくする必要がある。
例えばＤＣ１２Ｖ回路にＺｎＯバリスタを適用する場合
回路電圧の変動などを考慮し、バリスタ電圧は一般に２
２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層当り
のバリスタ電圧は約２■であるから、この素子の端子電
極間に存在し得る粒界はたかだか１１層である。
回路電圧の変動などを考慮し、バリスタ電圧は一般に２
２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層当り
のバリスタ電圧は約２■であるから、この素子の端子電
極間に存在し得る粒界はたかだか１１層である。
一方通常の方法でつくられるＺｎ（Ｊバリスタ焼結体の
粒子径は１０〜２０μｍであるから、約２２Ｖのバリス
タ電圧を得るために素子の厚さは０．１〜０．２ｍｌこ
しなけ几ばならない。しかしＺｎ（Ｊバリスタのような
焼結体は０．１〜０．２１１１の厚さでは機械的強度が
低く、製作中に割れを生ずるなどの問題があり、素子を
このように薄くする方法は実用的でない。
粒子径は１０〜２０μｍであるから、約２２Ｖのバリス
タ電圧を得るために素子の厚さは０．１〜０．２ｍｌこ
しなけ几ばならない。しかしＺｎ（Ｊバリスタのような
焼結体は０．１〜０．２１１１の厚さでは機械的強度が
低く、製作中に割れを生ずるなどの問題があり、素子を
このように薄くする方法は実用的でない。
これを解決するためにＺｎＯバリスタをつくる際に、原
料の粉末にＺｎ（Ｊ粉末よりもはるかに大きな粒径のＺ
ｎＯ単結晶を少量添加し、そのＺｎＯ単結晶（以下核粒
子と称する）を核として粒成長を促進させるという巧妙
な方法が考え出されている。この方法によれば結晶粒径
がｗμｍ以上に成長し、素子厚さＩＩａ＋当りのバリス
タ電圧（以下ＶｉｍＡ／ｌと閲す）をｌＯ■／■程度ま
で低くすることができる。
料の粉末にＺｎ（Ｊ粉末よりもはるかに大きな粒径のＺ
ｎＯ単結晶を少量添加し、そのＺｎＯ単結晶（以下核粒
子と称する）を核として粒成長を促進させるという巧妙
な方法が考え出されている。この方法によれば結晶粒径
がｗμｍ以上に成長し、素子厚さＩＩａ＋当りのバリス
タ電圧（以下ＶｉｍＡ／ｌと閲す）をｌＯ■／■程度ま
で低くすることができる。
粒成長を促進させる核粒子を製造するために通常法の方
法が用いられている。
法が用いられている。
（１］ Ｚ ｎ Ｏ粉末にＢａ化合物もしくはＳｒ化合
物を少量添加混合した粉末を成形した後焼成し、得られ
た焼結体を加水分解する。
物を少量添加混合した粉末を成形した後焼成し、得られ
た焼結体を加水分解する。
１２） Ｚ ｎ Ｏ粉末にＢｉ２Ｏ３、希土類酸化物な
どの粒成長促進剤を添加混合した粉末を成形した後焼成
して得られる焼結体を粉砕する。
どの粒成長促進剤を添加混合した粉末を成形した後焼成
して得られる焼結体を粉砕する。
“（３）気相成長法を用いて直接ＺｎＯ単結晶とする。
これらの核粒子製造方法のうち（１）の方法は粒成長促
進剤、とじて用いられるＢａ化合物やＳｒ化合物を加水
分解して除去することが可能であること、また添加物の
制御や核粒子径の制御などが容易であることから最も多
く用いられている。
進剤、とじて用いられるＢａ化合物やＳｒ化合物を加水
分解して除去することが可能であること、また添加物の
制御や核粒子径の制御などが容易であることから最も多
く用いられている。
このようにして得られた核粒子を添加しＶｌｍＡＡの値
を低下させ、しかもその他の電気的特性も良好に維持す
るために、核粒子径はδ〜団μｍの範囲であることが本
発明者らの発明による特開昭部−２０７７３号公報に開
示されている。
を低下させ、しかもその他の電気的特性も良好に維持す
るために、核粒子径はδ〜団μｍの範囲であることが本
発明者らの発明による特開昭部−２０７７３号公報に開
示されている。
しかしながら５〜５３μｍの径をもつ核粒子は歩留りよ
く得ることができず、最もよく行われている上記（１）
の方法でさえ、核粒子径のばらつきが大きく最適粒子径
を有する核粒子の収車は４０層程度に過ぎない。また（
１１の方法はＢａ化合物やＳｒ化合物を添加混合したＺ
ｎＯ粉末を焼成するとき、ＺｎＯ粒子は結晶構造的には
Ｃ軸に沿って成長しやすいため細長い形状になりやすい
。細長い形状のものを含む核粒子から２５〜５３μｍ径
をもつ核粒子のみを選別するために篩分けすると、長手
方向が５３μｍ以上ある核粒子が容易に篩目を通過して
混入してしまう。このような核粒子を添加したＺｎＯ粉
末を焼結して得られるバリスタは結晶粒が不均一なもの
となり、その結果バリスタの特性を低下させるという欠
点が避けられない。
く得ることができず、最もよく行われている上記（１）
の方法でさえ、核粒子径のばらつきが大きく最適粒子径
を有する核粒子の収車は４０層程度に過ぎない。また（
１１の方法はＢａ化合物やＳｒ化合物を添加混合したＺ
ｎＯ粉末を焼成するとき、ＺｎＯ粒子は結晶構造的には
Ｃ軸に沿って成長しやすいため細長い形状になりやすい
。細長い形状のものを含む核粒子から２５〜５３μｍ径
をもつ核粒子のみを選別するために篩分けすると、長手
方向が５３μｍ以上ある核粒子が容易に篩目を通過して
混入してしまう。このような核粒子を添加したＺｎＯ粉
末を焼結して得られるバリスタは結晶粒が不均一なもの
となり、その結果バリスタの特性を低下させるという欠
点が避けられない。
本発明の目的は、低電圧回路に用いられるＺｎＯバリス
タの粒子径を太きくり、Ｖ１ｍＡ／ｌの値を低減させる
ために、このＺｎＯバリスタに添加される核粒子の粒子
径が均一となる製造方法を提供することにある。
タの粒子径を太きくり、Ｖ１ｍＡ／ｌの値を低減させる
ために、このＺｎＯバリスタに添加される核粒子の粒子
径が均一となる製造方法を提供することにある。
本発明はＢａ化合物またはＳｒ化合物を添加したＺｎＯ
粉末をシート状成形体としてその厚さを節制御し、焼成
後加水分解することにより、核粒子の結晶粒が焼結体の
厚さより大きくなり難いために、結晶粒径の揃った核粒
子を歩留りよく得られるよ ・うにしたものであ
る。
粉末をシート状成形体としてその厚さを節制御し、焼成
後加水分解することにより、核粒子の結晶粒が焼結体の
厚さより大きくなり難いために、結晶粒径の揃った核粒
子を歩留りよく得られるよ ・うにしたものであ
る。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
ＺｎＯ粉末にＢａＣ０Ｂ 、 Ａｔ （ＮＯ３）ａ ａ
ＣＯ３Ｏ４をそれぞれＢａが０．０８原子％、 ＡＡ
が２０原子ｐｐｍ、Ｃｏが２原子％含有されるように配
合添加した粉末を有機溶剤２よび分散剤とともにプラス
チック製ボットに投入し、ボールミルにかけ十分混合し
た後、さらにバインダーと可塑剤を加えて再びボールミ
ルを用いて均質なスラリーをつくった。このスラリーを
周知のドクターブレード法によりプラスチ、クテーグの
上にシート状に成形する。シート状成形体の厚さはドク
ターブＶ−ドにより調節することができる。次いでシー
ト状成形体を大気中で十分自然乾燥させてプラスチ、ク
テープから剥離し、乾燥シートを１００〜２００℃で熱
処理することによりバインダーを除去した後、さらに１
１５０℃で４時間焼成した。このようにして得られた稽
々の厚さを有する焼結体は、ＺｎＯ粒子がそれらの粒界
に析出した１３ａＯ層によって取り囲まれた構造となっ
ている。この焼結体を純水中で十分に煮沸しＢａＯ層を
溶解させることにより核粒子が得られる。これを篩を用
いて分級したときの粒度分布を第１図に示す。第１図は
シート状焼結体の厚さを約（資）μｍとして得られる核
粒子の粒度分布である。比較のために従来方法すなわち
直径４０纜、厚さ５ｍの円板状の乾式成形体からつくら
れた核粒子の粒度分布を第２図に示す。第１図と第２図
の比較かられかるように円板状焼結体とする従来法では
核粒子は広い範囲にわたって分布しており、粒径５〜５
３μｍの範囲で急峻なピークをもって分布する山となら
ず、また異常粒成長による１００μｍを超える粒径の核
粒子が多数存在しているのに対し、本発明によれば適当
な厚さを有するシート状焼結体とすることにより粒径６
〜５３μｍの核粒子は顕著なピークをもって狭い範囲に
分布し、また異常粒成長を生ずることもない。
ＣＯ３Ｏ４をそれぞれＢａが０．０８原子％、 ＡＡ
が２０原子ｐｐｍ、Ｃｏが２原子％含有されるように配
合添加した粉末を有機溶剤２よび分散剤とともにプラス
チック製ボットに投入し、ボールミルにかけ十分混合し
た後、さらにバインダーと可塑剤を加えて再びボールミ
ルを用いて均質なスラリーをつくった。このスラリーを
周知のドクターブレード法によりプラスチ、クテーグの
上にシート状に成形する。シート状成形体の厚さはドク
ターブＶ−ドにより調節することができる。次いでシー
ト状成形体を大気中で十分自然乾燥させてプラスチ、ク
テープから剥離し、乾燥シートを１００〜２００℃で熱
処理することによりバインダーを除去した後、さらに１
１５０℃で４時間焼成した。このようにして得られた稽
々の厚さを有する焼結体は、ＺｎＯ粒子がそれらの粒界
に析出した１３ａＯ層によって取り囲まれた構造となっ
ている。この焼結体を純水中で十分に煮沸しＢａＯ層を
溶解させることにより核粒子が得られる。これを篩を用
いて分級したときの粒度分布を第１図に示す。第１図は
シート状焼結体の厚さを約（資）μｍとして得られる核
粒子の粒度分布である。比較のために従来方法すなわち
直径４０纜、厚さ５ｍの円板状の乾式成形体からつくら
れた核粒子の粒度分布を第２図に示す。第１図と第２図
の比較かられかるように円板状焼結体とする従来法では
核粒子は広い範囲にわたって分布しており、粒径５〜５
３μｍの範囲で急峻なピークをもって分布する山となら
ず、また異常粒成長による１００μｍを超える粒径の核
粒子が多数存在しているのに対し、本発明によれば適当
な厚さを有するシート状焼結体とすることにより粒径６
〜５３μｍの核粒子は顕著なピークをもって狭い範囲に
分布し、また異常粒成長を生ずることもない。
このように焼結体の形状によって核粒子の粒度分布に相
違があるのはシート成形では焼結体の厚さを必要な核粒
子径とほぼ同じ厚さに制御することが可能であり、焼結
体の厚さがその範囲にあれば核粒子の結晶粒は焼結体の
厚さ以上には成長し難いためである。なお本実施例では
Ａｔ、 Ｃｏも添加しているがこれらはＢａＯ層の溶解
速度すなわち核粒子の分離速度を速めることおよびバリ
スタの電気的特性を向上させるためのものであって核粒
子の大きさとは本質的に無関係である。
違があるのはシート成形では焼結体の厚さを必要な核粒
子径とほぼ同じ厚さに制御することが可能であり、焼結
体の厚さがその範囲にあれば核粒子の結晶粒は焼結体の
厚さ以上には成長し難いためである。なお本実施例では
Ａｔ、 Ｃｏも添加しているがこれらはＢａＯ層の溶解
速度すなわち核粒子の分離速度を速めることおよびバリ
スタの電気的特性を向上させるためのものであって核粒
子の大きさとは本質的に無関係である。
第１表は上記の方法を用いて得られた核粒子についてシ
ート状焼結体の厚さを変えたときの粒子径６〜５３μｍ
をもった核粒子の収率を示したものである。第１表から
焼結体の厚さが２５〜３００μｍのときδ〜団μｍの粒
子径の収率が５０％となり本発明の効果が認められる。
ート状焼結体の厚さを変えたときの粒子径６〜５３μｍ
をもった核粒子の収率を示したものである。第１表から
焼結体の厚さが２５〜３００μｍのときδ〜団μｍの粒
子径の収率が５０％となり本発明の効果が認められる。
５μｍ以下の厚さの焼第１表
給体では粒径が小さ過ぎ、３００μｍ以上の厚さになる
と粒径が大きくなり過ぎ、得られる核粒子の好ましい範
囲の粒径の収率はいずれも従来方法を改善することがで
きない。したがって焼結体の厚さは２５〜３００μｍと
するのがよいが８０〜２００μｍとすることにより最適
ａビの粒径をもつ核粒子の収率は約７０％前後に達し８
０〜２００μｍがより好ましいと言える。
と粒径が大きくなり過ぎ、得られる核粒子の好ましい範
囲の粒径の収率はいずれも従来方法を改善することがで
きない。したがって焼結体の厚さは２５〜３００μｍと
するのがよいが８０〜２００μｍとすることにより最適
ａビの粒径をもつ核粒子の収率は約７０％前後に達し８
０〜２００μｍがより好ましいと言える。
また本実施例ではシート成形するためにドクターブレー
ド法を用いた場合について説明したが、その他のシート
成形法でも上記のように焼結体の厚さを適切に制御して
行うならば同様の効果が認められた。なおＺｎＯ粉末に
添加するＢａＣＯ３の代りにＳｒＣＯ３を用いてもよく
、またこれら両者を同時添加しても本発明は同様の効果
が得られる。さらに本発明では焼結体を薄いシート状と
しているため、加水分解して核粒子を分離する際の分離
速度が従来の円板状焼結体に比べて速いことから裏造効
車ソ高めるという利点もある。
ド法を用いた場合について説明したが、その他のシート
成形法でも上記のように焼結体の厚さを適切に制御して
行うならば同様の効果が認められた。なおＺｎＯ粉末に
添加するＢａＣＯ３の代りにＳｒＣＯ３を用いてもよく
、またこれら両者を同時添加しても本発明は同様の効果
が得られる。さらに本発明では焼結体を薄いシート状と
しているため、加水分解して核粒子を分離する際の分離
速度が従来の円板状焼結体に比べて速いことから裏造効
車ソ高めるという利点もある。
以上実施例で説明したように本発明によれば低電圧回路
用のＺｎＯバリスタを製造するときに用いられる核粒子
はＺｎＯ粉末にＢａ化合物やＳｒ化合物を加えて凭成し
、これを加水分解して得られるが、この際最終的に得ら
れる最適核粒子径を５〜＆μｍとするために、シート状
に成形した焼結体をつくり、この焼結体の厚さを２５〜
３００μｍ。
用のＺｎＯバリスタを製造するときに用いられる核粒子
はＺｎＯ粉末にＢａ化合物やＳｒ化合物を加えて凭成し
、これを加水分解して得られるが、この際最終的に得ら
れる最適核粒子径を５〜＆μｍとするために、シート状
に成形した焼結体をつくり、この焼結体の厚さを２５〜
３００μｍ。
より好ましくは８０〜２００μｍとすることにより、核
粒子径が焼結体の厚さより大きくなり難いために、得ら
れる核粒子径は最適範囲にピークをもつ狭い粒度分布を
もつようになるので、従来の比較的厚い円板状の焼結体
とした場合に比べて、粒径の揃った核粒子の収率を著し
く向上させることに成功したものである。
粒子径が焼結体の厚さより大きくなり難いために、得ら
れる核粒子径は最適範囲にピークをもつ狭い粒度分布を
もつようになるので、従来の比較的厚い円板状の焼結体
とした場合に比べて、粒径の揃った核粒子の収率を著し
く向上させることに成功したものである。
第１図は本発明により得られた核粒子の粒度分布、第２
図は従来方法により得られた核粒子の粒度分布である。 オ糺粒子才Ｌ（Ｐｍ） オＡ、享立子Ａ蚤シｄη） 第２図
図は従来方法により得られた核粒子の粒度分布である。 オ糺粒子才Ｌ（Ｐｍ） オＡ、享立子Ａ蚤シｄη） 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末にバリウム（Ｂａ）化合物
およびストロンチウム（Ｓｒ）化合物の少くとも一方を
加えた混合粉末を成形し焼成してなる焼結体を加水分解
してＺｎＯバリスタ原料のＺｎＯ単結晶粒子を製造する
方法において、前記成形するに当りシート状とし前記焼
結体の厚さを２５〜３００μｍとすることを特徴とする
ＺｎＯ単結晶粒子の製造方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、焼結体
の厚さを８０〜２００μｍとすることを特徴とするＺｎ
Ｏ単結晶粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59145563A JPS6124201A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | ＺｎＯ単結晶粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59145563A JPS6124201A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | ＺｎＯ単結晶粒子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6124201A true JPS6124201A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15388027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59145563A Pending JPS6124201A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | ＺｎＯ単結晶粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6124201A (ja) |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP59145563A patent/JPS6124201A/ja active Pending
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