JPS62193225A - Manufacture of voltage nonlinear device - Google Patents

Manufacture of voltage nonlinear device

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JPS62193225A
JPS62193225A JP61035999A JP3599986A JPS62193225A JP S62193225 A JPS62193225 A JP S62193225A JP 61035999 A JP61035999 A JP 61035999A JP 3599986 A JP3599986 A JP 3599986A JP S62193225 A JPS62193225 A JP S62193225A
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JP
Japan
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voltage
powder
zno
inorganic
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP61035999A
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Japanese (ja)
Inventor
康男 若畑
真二 原田
浩明 水野
勇 増山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は印加電圧によって抵抗償が変化する電圧非直線
性素子に関するもので、電圧安定化、異常電圧制御、さ
らにはマトリックス駆動の液晶、ELなどの表示デバイ
スのスイッチング素子などに利用されるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a voltage nonlinear element whose resistance compensation changes depending on the applied voltage, and is useful for voltage stabilization, abnormal voltage control, and matrix-driven liquid crystal, EL, etc. It is used in switching elements of display devices, etc.

従来の技術 従来の電圧非直線性素子は、酸化亜鉛(ZnO)に酸化
ビスマス(Bi2O3、Co2O3、MnO203)、
酸化コバルト(Co 203 )、酸化マンガン(Mn
O3)、酸化アンチモン(Sb203)などの戚化部を
添加して、1000〜1360°Cで焼結したZnOバ
リスタなど、種々のものがある。
Conventional technology Conventional voltage nonlinear elements include zinc oxide (ZnO), bismuth oxide (Bi2O3, Co2O3, MnO203),
Cobalt oxide (Co 203 ), manganese oxide (Mn
There are various types of varistors, such as ZnO varistors which are sintered at 1000 to 1360°C with the addition of oxidizing moieties such as antimony oxide (Sb203) and antimony oxide (Sb203).

その中で、ZnOバリスタは電圧非直線指数α、サージ
耐量が大きいことから、最も一般的に使われている(特
公昭46−19472号公報参照)。
Among them, ZnO varistors are the most commonly used because they have a large voltage nonlinearity index α and surge resistance (see Japanese Patent Publication No. 19472/1983).

発明が解決しようとする問題点 このような従来の電圧非直線性素子は、ZnOバリスタ
を初めとして、素子厚みを薄く(数十μm以下)するこ
とに限界があるため、バリスタ電圧(バリスタに電流1
mAを流した時の電圧”1mAで表される)を低くする
ことに限界があり、低電圧用ICの保護素子や低い電圧
における電圧安定化素子として使えないものであった。
Problems to be Solved by the Invention In such conventional voltage nonlinear elements, such as ZnO varistors, there is a limit to reducing the element thickness (several tens of micrometers or less). 1
There is a limit to how low the voltage (expressed as 1 mA) can be when mA flows, and it cannot be used as a protection element for low voltage ICs or as a voltage stabilizing element at low voltages.

また、上述したように焼成する際に1QOo′C以上の
高温プロセスを必要とするため、ガラス基板上あるいは
回路基板上に電圧非直線性素子を直接形成できないとい
う問題があった。さらに、従来のものは並列静電容量が
大きく、例えば液晶などのスイッチング素子としては不
適当なものであるなどの問題点を有していた。
Further, as mentioned above, since a high temperature process of 1QOo'C or more is required during firing, there is a problem that a voltage nonlinear element cannot be directly formed on a glass substrate or a circuit board. Furthermore, conventional devices have a large parallel capacitance, making them unsuitable for use as switching elements for liquid crystals, for example.

問題点を解決するための手段 この問題点を触決するために本発明は、無機質半導体ノ
微粉末にBi2O3、Co2O3、MnO2o3.CO
30C03O31および5b203の全てを少なくとも
含んでなる無機または有機化合物を添加し、混合した後
、eoo〜1360°Cで熱処理を行い、無機質半導体
微粉末の表面に無機質絶縁被膜を形成させると共に、そ
の絶縁性被膜を表面に有した微粉末状の上記無機質半導
体の全部またはほとんどがそれぞれ複数個集まった状態
となるようにし、その後微粉末状無機質半導体が複数個
集まった状態の粉末または一部に上記微粉末を含む粉末
に絶縁性の有機接着剤かまたはガラス粉末と有機バイン
ダーを結合剤として加え、ペイント状にし、次いで上記
ペイントを一方の電極を配した絶縁基板上に印刷、スプ
レーまたは浸漬などによって塗布した後、熱処理を行っ
て硬化させ、さらにもう一方の電極を導電性ペイントで
印刷、スプレーまたは浸漬などによって塗布形成したこ
とを特徴とするものである。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention incorporates Bi2O3, Co2O3, MnO2o3. C.O.
After adding and mixing an inorganic or organic compound containing at least all of 30C03O31 and 5b203, heat treatment is performed at eoo~1360°C to form an inorganic insulating film on the surface of the inorganic semiconductor fine powder and improve its insulation properties. All or most of the above-mentioned fine powder inorganic semiconductors having a coating on the surface are brought into a state where a plurality of each are gathered, and then the above-mentioned fine powder is added to the powder or a part of the plurality of fine powder-like inorganic semiconductors gathered together. An insulating organic adhesive or a glass powder and an organic binder were added as a binder to the powder containing the powder to form a paint, and the paint was then applied by printing, spraying, or dipping onto an insulating substrate on which one electrode was arranged. After that, it is cured by heat treatment, and the other electrode is coated with conductive paint by printing, spraying, or dipping.

作  用 この方法によれば、低電流域においても電圧非直線指数
αの大きなものが得られ、かつ絶縁性の有機接着剤量ま
たはガラス粉末量によってバリスタ電圧を制御すること
もできることとなるため、電極間距離を狭く(数十μm
以下)して素子を形成することができ、低電圧化に適し
た素子がきわめて容易に得られることとなる。また、塗
布したペイントを低い温度で硬化させて作ることができ
るため、回路基板上に素子を直接形成することができ、
ZnOバリスタなどでは考えられない幅広い用途が期待
できるもので、ある。さらに、得られた素子は粉末状の
半導体物質を固めたものであるため、それぞれの半導体
物質の粉末間は点接触となり、接触面積が基本的に小さ
いことから並列静電容量の小さなものが得られ、液晶な
どのデバイスのスイッチング素子として最適な素子が提
供できることとなる。
Effect: According to this method, a large voltage nonlinearity index α can be obtained even in a low current range, and the varistor voltage can also be controlled by the amount of insulating organic adhesive or glass powder. Reduce the distance between electrodes (several tens of μm)
(below)), and an element suitable for lowering the voltage can be obtained very easily. In addition, since it can be made by curing the applied paint at low temperatures, it is possible to form elements directly on the circuit board.
It can be expected to have a wide range of applications that cannot be imagined with ZnO varistors. Furthermore, since the obtained device is made of solidified powdered semiconductor material, there is point contact between the powders of each semiconductor material, and since the contact area is basically small, it is possible to obtain a device with a small parallel capacitance. This makes it possible to provide an element that is optimal as a switching element for devices such as liquid crystals.

実施例 以下、本発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。Example Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on examples.

第1図は本発明の製造方法による製造工程の一実施例を
示している。まず、粒子径が0.06〜1μmの微粒子
状の酸化亜鉛を700〜1300″Cで焼成した後、そ
の焼結されたZnOを0 、5−60μmの粒子径(平
均粒子径1〜10μm)に粉砕し、そのZnO微粉末に
Bi2O3、Co2O3、MnO2o3.C020C0
2O31,5b203のa量を0.0S 〜10mo1
%添加し、600〜136σCで10〜eo分間、熱処
理し、そのZnO微粉末表面にこれら酸化物の絶縁被膜
を形成した。この時、微粉末状のZnOの表面には上記
酸化物の絶縁被膜がほぼ数十〜数百人の厚さで薄く形成
されていることが認められた。次いで、このようにして
作成した酸化物の絶縁被膜が表面についたZnO微粉末
は弱い力で互いに接着しているので、これを乳鉢あるい
はボットミルでほぐし、上記ZnO微粉末がそれぞれ複
数個集まった微粉末群の状態とした(以下、この状態の
ものを粉末状という)。
FIG. 1 shows an embodiment of the manufacturing process according to the manufacturing method of the present invention. First, fine particulate zinc oxide with a particle size of 0.06 to 1 μm is fired at 700 to 1300″C, and then the sintered ZnO is heated to 0.5 μm and a particle size of 5 to 60 μm (average particle size of 1 to 10 μm). The ZnO fine powder contains Bi2O3, Co2O3, MnO2o3.C020C0
The amount of a of 2O31,5b203 is 0.0S ~ 10mol
% and heat treated at 600 to 136 σC for 10 to eo minutes to form an insulating film of these oxides on the surface of the ZnO fine powder. At this time, it was observed that an insulating film of the above-mentioned oxide was formed on the surface of the finely powdered ZnO to a thickness of about several tens to several hundreds. Next, since the ZnO fine powders with the oxide insulating coating formed on their surfaces adhere to each other with weak force, they are loosened in a mortar or bot mill to form a fine mixture of a plurality of each of the above ZnO fine powders. It was made into a powder state (hereinafter, this state is referred to as a powder state).

この時、一部に上記ZnO微粉末が単独で存在しても差
支えないものであり、このよりなZnO微粉末を一部に
含んでの状態のものも粉末状という。
At this time, there is no problem even if the ZnO fine powder is present alone in a part, and a state in which a part of the ZnO fine powder is included is also called powdery.

次に、上記のようにして得られた酸化物絶縁被膜が表面
に形成された粉末状のZnOに、粉末間の結合を図る絶
縁性の結合、剤として低融点ガラス粉末と有機バインダ
ーを添加し、混合した。ここで、結合剤としては低融点
ガラス粉末量が粉末状のZnOに対して6〜20wt%
となるようにしたものとし、それを有機バインダーと例
えば等重量で混合し、ペイント状とした。ここで、有機
バインダーとしてはエチルセルロースを使用し、その固
形分が溶剤(たとえばターピネオール)に対して10w
t% となるように薄めたものとした。
Next, low melting point glass powder and an organic binder were added as an insulating bonding agent to bond the powders to the powdered ZnO with the oxide insulating film formed on the surface obtained as described above. , mixed. Here, as a binder, the amount of low melting point glass powder is 6 to 20 wt% based on powdered ZnO.
This was mixed with an organic binder, for example, in equal weight to form a paint. Here, ethyl cellulose is used as the organic binder, and its solid content is 10w relative to the solvent (for example, terpineol).
t%.

次いで、上記のようにして得られたペイントを第2図に
示すようにITO(インジウム・スズ酸化物)[極1の
設けられたガラス基板2上に例えばスクリーン印刷で塗
布し、300〜660°Cで10〜30分間、大気中で
熱処理した。次に、もう一方の電極3をカーボンペース
トをスクリーン印刷することにより形成し、本発明の素
子を得た。
Next, as shown in FIG. 2, the paint obtained as described above is applied onto a glass substrate 2 provided with ITO (indium tin oxide) [poles 1, for example, by screen printing, and Heat treatment was performed at C for 10 to 30 minutes in air. Next, the other electrode 3 was formed by screen printing carbon paste to obtain an element of the present invention.

第2区は、電圧非直線性素子4の拡大断面図であり、5
はZnO粉末、6はZnO粉末5の表面に施された酸化
物絶縁被膜、7はそれらZnO粉末6間を機械的に結合
している絶縁性結合剤の低融点ガラスであり、この結合
剤としての低融点ガラス7でもって粉末6の間は互いに
固められている。
The second section is an enlarged cross-sectional view of the voltage non-linear element 4;
is a ZnO powder, 6 is an oxide insulating coating applied to the surface of the ZnO powder 5, and 7 is a low melting point glass as an insulating binder that mechanically connects the ZnO powders 6. The powders 6 are solidified together by a low melting point glass 7.

第3図は第2図の構成において、低融点ガラス(結合剤
)了の量が少ない場合を示している。
FIG. 3 shows a case where the amount of low melting point glass (binder) is small in the configuration of FIG. 2.

次に、上記のようにして作成された電圧非直線性素子の
電圧−電流特性について説明する。まず、第4図は第2
図の構成における電圧−電流特性を従来のZnOバリス
タのそれと比較して示している。本発明の素子は、まず
酸化亜鉛を700°Cで焼成し、これにBi2O3、C
o2O3、MnO2o3.Co2Q38MnO2,5b
203それぞれ0.2mo1% 、つまりa量で0.8
mo1%添加したものを900°C160分間熱処理し
た後、この平均粒子径6〜10μmのZnO粉末と実計
製薬■製の低融点ガラス微粉末(ZnO粉末に対して2
0wt%)に上記有機バインダーを等重重で混合したも
のにおいて、素子面積を1−1電極間距離を30μmと
した場合(ICおける特性を示している。さて、電圧非
直線性素子の電圧−電流特性は、よく知られているよう
に近似的に次式で示されている。
Next, the voltage-current characteristics of the voltage nonlinear element created as described above will be explained. First, Figure 4 shows the second
The voltage-current characteristics of the configuration shown in the figure are compared with those of a conventional ZnO varistor. The device of the present invention is made by first firing zinc oxide at 700°C, adding Bi2O3, C
o2O3, MnO2o3. Co2Q38MnO2,5b
203 each 0.2 mo1%, that is, the amount of a is 0.8
After heat treatment at 900°C for 160 minutes with 1% mo added, this ZnO powder with an average particle size of 6 to 10 μm and low melting point glass fine powder manufactured by Jitsukei Seiyaku ■ (2% for ZnO powder) were added.
0wt%) and the above organic binder in equal weight, the device area is 1-1 and the distance between the electrodes is 30 μm (this shows the characteristics of IC).Now, the voltage-current of the voltage nonlinear device As is well known, the characteristics are approximately expressed by the following equation.

I=KVa ここで、工は素子に流れる電流、■は素子の電極間の電
圧、Kは固有抵抗の抵抗値に相当する定数、aは上述し
た電圧非直線特性の指数を示しており、この電圧非直線
指数αは大きい程、電圧非直線性が浸れていることにな
る。
I=KVa Here, E is the current flowing through the element, ■ is the voltage between the electrodes of the element, K is a constant corresponding to the resistance value of the specific resistance, and a is the exponent of the voltage nonlinear characteristic mentioned above. The larger the voltage nonlinearity index α is, the greater the voltage nonlinearity is.

第4図の特性に示されるように、特性Bで示される従来
のZnOバリスタは低電流域において電圧非直線指数α
が小さく、10−’A以下の電流では良好な電圧非直線
性素子としての機能を発揮し得ない。一方、特性Aで示
される本発明の素子では低電流域においても電圧非直線
指数αが大きく、1O−10A程度の電流域でも十分に
電圧非直線性素子としての機能を発揮することができる
ことを示している。また、通常、ZnOバリスタにおい
てはバリスタ特性を表わすのに1例えば素子に1mAの
電流を流した時の電極間に現れる電圧をバリスタ電圧v
1mAと呼び、このバリスタ電圧v、!nAと上記電圧
非直線指数aとを使用している。本発明の素子では、上
述したように、低電流域においても電圧非直線指数αが
大きく、バリスタ電圧を第4図に示すように例えばvl
pAで表わすことができる。
As shown in the characteristics in Figure 4, the conventional ZnO varistor shown by characteristic B has a voltage nonlinearity index α in the low current region.
is small, and cannot function as a good voltage nonlinear element at a current of 10-'A or less. On the other hand, in the device of the present invention shown by characteristic A, the voltage nonlinearity index α is large even in the low current range, and it can sufficiently function as a voltage nonlinear device even in the current range of about 10-10A. It shows. In addition, normally, in order to express the varistor characteristics of a ZnO varistor, for example, the voltage that appears between the electrodes when a current of 1 mA is passed through the element is called the varistor voltage v.
Called 1mA, this varistor voltage v,! nA and the above-mentioned voltage nonlinearity index a are used. As mentioned above, in the device of the present invention, the voltage non-linearity index α is large even in the low current range, and the varistor voltage is changed to, for example, vl as shown in FIG.
It can be expressed in pA.

このように本発明において、バリスタ電圧を低いものど
することができるのは、まず電圧非直線性素子4の素子
厚を薄くさせることができることと、さらにまた第3図
に示すように結合剤としての低融点ガラス了の量が少な
い場合、カーボン電極3が電圧非直線性素子4内に浸透
することによって実質的にも電極間距離を狭くして素子
を形成することができるためである。また、本発明素子
において低電流域でも電圧非直線指数aが大きい理由は
、現在のところ理由は明確とはなっていないが、粉末状
の半導体物質(ZnO)を絶縁性結合剤の低融点ガラス
でもって固めたものであるため、それぞれの半導体物質
の間は点接触となり、接触面積が小さいこと、また結合
剤が絶縁性のため、漏れ電流が小さくなっていることに
よるものと考えられる。
In this way, in the present invention, the varistor voltage can be reduced to a low level because firstly, the thickness of the voltage nonlinear element 4 can be made thin, and furthermore, as shown in FIG. This is because when the amount of the low melting point glass is small, the carbon electrode 3 penetrates into the voltage nonlinear element 4, thereby making it possible to form an element with a substantially narrower distance between the electrodes. Furthermore, although the reason why the voltage nonlinearity index a is large even in the low current range in the device of the present invention is not clear at present, This is thought to be due to the fact that since the semiconductor materials are solidified, there is point contact between the respective semiconductor materials, so the contact area is small, and the bonding agent is insulating, so the leakage current is small.

ここで、第4図の特性は上述したように電極間距離を3
0μmとした素子についてのものであるが、これはZn
O粉末の平均粒子径が6〜10pmという比較的大きな
粒子径のためにこれ以上狭くするこ、とができないから
である。すなわち、ZnO粉末の平均粒子径が0.3〜
31tm のものを使えば、電極間距離が10μm程度
もしくはそれ以下の素子を作ることができるのであり、
その場合においても第4図に示すような良好な特性が得
られることを本発明者らは実験により確認した。
Here, the characteristics shown in Fig. 4 are as follows when the distance between the electrodes is 3
This is for an element with a thickness of 0 μm;
This is because the average particle size of the O powder is relatively large, 6 to 10 pm, so it is impossible to make the particle size any narrower. That is, the average particle diameter of the ZnO powder is 0.3~
If 31tm is used, it is possible to create an element with an inter-electrode distance of about 10μm or less.
The present inventors have confirmed through experiments that even in that case, good characteristics as shown in FIG. 4 can be obtained.

第6図は本発明において、Bi2O3、Co2O3、M
nO2O3,Co2O3゜1VinO2,Sb2O3の
総添加量を変えた場合のバリスタ7匡圧”IIIA %
電圧非直線指数αおよび並列静電容fIkCの変化する
様子を示している。ここで、酸化亜鉛の焼成@度など、
その他の条件は第4図の場合の条件と同一とした。第6
図に示されるように、本発明素子においては並列静電容
量が従来のZnOバリスタが1000〜20000PF
であるのに対して非常に小さいものとなっている。この
並列静電容JiCが本発明素子において小さい理由は、
上述したように半導体物質間の接触面積が小さいことに
よるものである。
Figure 6 shows that Bi2O3, Co2O3, M
Varistor pressure when changing the total addition amount of nO2O3, Co2O3゜1VinO2, Sb2O3"IIIA %
It shows how the voltage non-linearity index α and the parallel capacitance fIkC change. Here, the firing of zinc oxide, etc.
Other conditions were the same as those in the case of FIG. 6th
As shown in the figure, in the device of the present invention, the parallel capacitance is 1,000 to 20,000 PF compared to the conventional ZnO varistor.
However, it is very small. The reason why this parallel capacitance JiC is small in the device of the present invention is as follows.
This is due to the small contact area between semiconductor materials as described above.

また、下記に示す第1表は本発明においてBi2O3、
Co2O3、MnO2Q3.Co2O31MnO2,S
b2O3の総添加竜と熱処理温度を変えた場合のバリス
タ電圧v1 pA ’電圧非直線指数αおよび並列静電
容量Cの変化する様子を示しt表である。
In addition, Table 1 shown below shows that in the present invention, Bi2O3,
Co2O3, MnO2Q3. Co2O31MnO2,S
It is a table showing how the varistor voltage v1 pA' voltage non-linearity index α and parallel capacitance C change when the total addition rate of b2O3 and the heat treatment temperature are changed.

上記第1表および第5図より明らかなように、各特性1
直は上記酸化物の総添加量と熱処理温度に依存している
ことがわかる。ここで、これら酸化物の総添加量は0.
05〜3mo1%で特に良好な特性を示した。また、熱
処理@度は酸化物の総添加量にもよるが600〜135
0℃の範囲で良好な特性を示した。この熱処理温度が上
記温度範囲以外、例えば600℃未満では十分な絶縁被
膜の形成が困難であることや1360′Cを超えた温度
では電圧非直線指数αが必要とする値以下になるなどの
原因で良好な特性が得られないのである。
As is clear from Table 1 and Figure 5 above, each characteristic 1
It can be seen that the resistance depends on the total amount of the oxides added and the heat treatment temperature. Here, the total amount of these oxides added is 0.
Particularly good characteristics were shown at 05 to 3 mo1%. In addition, the degree of heat treatment is 600 to 135 depending on the total amount of oxide added.
It showed good characteristics in the 0°C range. If the heat treatment temperature is outside the above temperature range, for example below 600°C, it may be difficult to form a sufficient insulating film, and if the temperature exceeds 1360'C, the voltage non-linearity index α will fall below the required value. Therefore, good characteristics cannot be obtained.

なお、上記の実施例においては、半導体物質としては、
ZnOを例にとり説明したが、それ以外の半導体物質で
あっても差支えないことはもちろんである。また、同様
に絶縁被膜を構成する材料としては、B 1203. 
CO2031MnQ2,5b203だけに限られること
はなく、Bi、Co、Mn、Sbの全てを主成分として
、AI、Ti、Sr、Mg、Ni、Cr。
In addition, in the above embodiment, the semiconductor material is
Although ZnO has been described as an example, it goes without saying that other semiconductor materials may be used. Similarly, as a material constituting the insulating film, B 1203.
It is not limited to CO2031MnQ2,5b203, but includes all of Bi, Co, Mn, and Sb as main components, as well as AI, Ti, Sr, Mg, Ni, and Cr.

Slなどの金属酸化物またはこれら金属の有機金属酸化
物を単独または組合せて使用することができるものであ
る。
Metal oxides such as Sl or organometallic oxides of these metals can be used alone or in combination.

さらに、粉末状の半導体物質を固める結合剤としては、
ガラス粉末と有機バインダーとを組合せた杉板外に絶縁
性の有機接着剤でもよく、熱硬化性樹脂、たとえばポリ
イミド樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ユリア樹脂
、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジグリル7
タレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ
素樹脂などでも良いものである。
Furthermore, as a binder for solidifying powdered semiconductor materials,
An insulating organic adhesive may be used on the outside of the cedar board, which is a combination of glass powder and an organic binder, and thermosetting resins, such as polyimide resins, phenol resins, furan resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, and Digril 7.
Tallate resin, epoxy resin, polyurethane resin, silicone resin, etc. may also be used.

さらにまた、上記実施例では結合剤としてガラス粉末単
独を用いた場合について示したが、ガラス粉末を上記の
絶縁性有機接着剤と併用する形で用いても良いものであ
り、たとえばガラス粉末でZnO粉末を結合させた後、
素子の上部から上記有機接着剤を印刷し、累子内に充填
するなどによっても素子形成ができるものである。
Furthermore, although the above example shows the case where glass powder alone is used as the binder, glass powder may also be used in combination with the above insulating organic adhesive. For example, glass powder may be used in combination with ZnO After combining the powders,
The element can also be formed by printing the above organic adhesive from the top of the element and filling it into the resistor.

また、上記の実施例では素子および電極の形成金スクリ
ーン印刷法により行ったが、それ以外の塗布法、例えば
スプレー、浸漬などの方法で行ってもよいものである。
Further, in the above embodiments, the elements and electrodes were formed by gold screen printing, but other coating methods such as spraying, dipping, etc. may also be used.

さらにまた、上記実施例による製造方法では、まず最初
に無機質半導体である微粒子状のZnOを熱処理、粉砕
し、粉末とした後に、絶縁性の無機質化合物であるBi
2O3、Co2O3、MnO2o3.Co2O3,′M
nO2゜5b203を添加し、その後熱処理を行ったが
、これは無機質半導体の粉末に直接無機質化合物を添加
するようにし、上記無機質半導体微粒子の焼成、粉砕と
いう処理工程を省略しても差支えないものである。
Furthermore, in the manufacturing method according to the above embodiment, first, ZnO in the form of fine particles, which is an inorganic semiconductor, is heat-treated and pulverized to powder, and then Bi, which is an insulating inorganic compound, is
2O3, Co2O3, MnO2o3. Co2O3,'M
nO2゜5b203 was added and then heat treatment was performed, but it is possible to add the inorganic compound directly to the inorganic semiconductor powder and omit the processing steps of firing and pulverizing the inorganic semiconductor fine particles. be.

発明の効果 以上の説明よジ明らかなように本発明方法により得られ
た電圧非直線性素子は、低電流域における電圧非直線指
数αが大きく、また並列静電容量の小さな素子が得られ
ることから、消費電流の小さい液晶、ELなどのデバイ
スのスイッチング素子として最適な素子全提供できるも
のである。また、電極間距離を狭くして素子を形成する
ことができるため、バリスタ電圧の低いものが得られ、
しかも絶縁性有機接着剤量またはガラス粉末量によって
バリスタ電圧を制御することもでき、上記電圧非直線指
数αが大きいことと相まって従来のZnOバリスタでは
対応することのできなかった低電圧用ICの保護素子や
低い電圧における電圧安定化素子として使用することが
できる。さらに、塗布したべ・fントを低い温度で硬化
させて簡単にして作ることができるため、回路基板上や
ガラス基板上に素子を直接形成することができるもので
ある。このように種々の特徴を有する本発明の電圧非直
線性素子は、今までのZnOバリスタなどでは考えられ
ない幅広い用途が期待できるものであり、その産業性は
大なるものである。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the voltage nonlinear device obtained by the method of the present invention has a large voltage nonlinearity index α in the low current region, and also has a small parallel capacitance. Therefore, it is possible to provide an element that is optimal as a switching element for devices such as liquid crystals and EL devices with low current consumption. In addition, since the device can be formed with a narrower distance between the electrodes, a device with a lower varistor voltage can be obtained.
Moreover, the varistor voltage can be controlled by the amount of insulating organic adhesive or the amount of glass powder, and in combination with the large voltage nonlinearity index α mentioned above, protection of low voltage ICs that could not be achieved with conventional ZnO varistors is possible. It can be used as an element or a voltage stabilizing element at low voltage. Furthermore, since the applied adhesive can be easily manufactured by curing the adhesive at a low temperature, the element can be directly formed on a circuit board or a glass substrate. The voltage nonlinear element of the present invention having such various characteristics can be expected to have a wide range of applications unimaginable for conventional ZnO varistors, and has great industrial potential.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明方法による電圧非直線性素子の製造方法
の工程を示す図、第2図は本発明方法により得られた電
圧安定化素子の一実施例を示す拡大断面図、第3図は本
発明の素子をガラス基板上に設けた他の実施例を示す断
面図、第4図は本発明方法により得られた素子と従来の
ZnOバリスタの電圧−電流特性を示す図、第6図は本
発明方法K 、!: ル素子K オイテ、Bi2O3,
C02o3゜MnO2,5b203 の総添加量を変え
た場合の電圧非直線指数α、バリスタ電圧■1.aAお
よび並列静電容tCの変化する様子を示す図である。 1・・・・・・ITO電極、2・・・・・・ガラス基板
、3・・・・・・カーボン電極、4・・・・・・電圧非
直線性素子、6・・・・・・ZnO粉末、6・・・・・
・添加物による酸化物絶縁被膜、7・・・・・・低融点
ガラス(結合剤)。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
2 口 第 4 図 一力 tミ(1’) 第5図
FIG. 1 is a diagram showing the steps of a method for manufacturing a voltage nonlinear element according to the method of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing an example of a voltage stabilizing element obtained by the method of the present invention, and FIG. is a cross-sectional view showing another example in which the device of the present invention is provided on a glass substrate, FIG. 4 is a diagram showing voltage-current characteristics of the device obtained by the method of the present invention and a conventional ZnO varistor, and FIG. is the method K of the present invention,! : Element K Oite, Bi2O3,
Voltage non-linearity index α, varistor voltage ■1 when changing the total amount of C02o3°MnO2,5b203 added FIG. 3 is a diagram showing how aA and parallel capacitance tC change. 1...ITO electrode, 2...Glass substrate, 3...Carbon electrode, 4...Voltage nonlinear element, 6... ZnO powder, 6...
- Oxide insulating film with additives, 7...Low melting point glass (binder). Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person
2 Mouth 4 Figure Ichiriki tmi (1') Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  無機質半導体の微粉末にBi_2O_3、Co_2O
_3、MnO_2ぉよびSb_2O_3の全てを少なく
とも含んでなる無機または有機化合物を添加し、混合し
た後、600〜1360℃で熱処理を行い、無機質半導
体微粉末の表面に無機質絶縁被膜を形成させると共に、
その絶縁性被膜を表面に有した微粉末状の上記無機質半
導体の全部またはほとんどがそれぞれ複数個集まった状
態となるようにし、その後微粉末状無機質半導体が複数
個集まった状態の粉末または一部に上記微粉末を含む粉
末に絶縁性の有機接着剤かまたはガラス粉末と有機バイ
ンダーを結合剤として加え、ペイント状にし、次いで上
記ペイントを一方の電極を配した絶縁基板上に印刷、ス
プレーまたは浸漬などによって塗布した後、熱処理を行
って硬化させ、さらにもう一方の電極を導電性ペイント
で印刷、スプレー、または浸漬などによって塗布形成し
たことを特徴とする電圧非直線性素子の製造方法。
Bi_2O_3, Co_2O in fine powder of inorganic semiconductor
After adding and mixing an inorganic or organic compound containing at least all of _3, MnO_2 and Sb_2O_3, heat treatment is performed at 600 to 1360°C to form an inorganic insulating film on the surface of the inorganic semiconductor fine powder, and
All or most of the finely powdered inorganic semiconductors having the insulating coating on the surface are brought together in a plurality of pieces, and then the finely powdered inorganic semiconductors are made into powder or a part of the finely powdered inorganic semiconductors. An insulating organic adhesive or glass powder and an organic binder are added as a binder to the powder containing the fine powder to form a paint, and then the paint is printed, sprayed, or dipped onto an insulating substrate on which one electrode is arranged. 1. A method for manufacturing a voltage nonlinear element, characterized in that the electrode is coated with a conductive paint, the electrode is cured by heat treatment, and the other electrode is coated with a conductive paint by printing, spraying, dipping, or the like.
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