JPS6236605B2 - - Google Patents
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- JPS6236605B2 JPS6236605B2 JP55140320A JP14032080A JPS6236605B2 JP S6236605 B2 JPS6236605 B2 JP S6236605B2 JP 55140320 A JP55140320 A JP 55140320A JP 14032080 A JP14032080 A JP 14032080A JP S6236605 B2 JPS6236605 B2 JP S6236605B2
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
本発明は酸化亜鉛粉末とこれを結合するための
ガラスフリツ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。その目的は従来の厚膜バリスタに比し
て、静電容量の大きい厚膜バリスタを提供するこ
とにある。 従来から酸化亜鉛焼結体粉末とガラスフリツト
からなる厚膜バリスタが開発され、微小、厚膜化
部品として実用に供されてきている。特に、直流
マイクロモータに数多く用いられ、マイクロモー
タの整流子間に接続され、電気高周波雑音を低減
してきた。しかしながら、マイクロモータの周辺
機器の高精度化に伴い、従来の厚膜バリスタでは
雑音レベルが十分低くならないという問題が出て
きた。これは従来の厚膜バリスタの静電容量が
1MHzで200〜300pF（ピコフアラド・10-12F）と
低く、高周波雑音を吸収するには十分でなかつた
ためである。 そこで、本発明は素子形状及びバリスタ特性は
従来とほぼ同じで、静電容量が大巾に増えた厚膜
バリスタを提供しようとするものである。 以下、図面に基づいて本発明の方法を説明す
る。 第１図は本発明の方法により得られた厚膜バリ
スタであり、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、酸化亜鉛焼結体粉末とガラスフリツトからな
る。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示される。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）a 但し、Ｉ：電流、ａ：非直線指数、 Ｖ：電圧、Ｃ：定数 本発明による厚膜バリスタは、低抵抗の酸化亜
遠粉末の周囲を結合剤として働く高抵抗のガラス
が取り囲む網日状になつている。だから、電圧は
ほとんど酸化亜鉛焼結体粉末の境界値を形成する
高抵抗のガラス部分に印加させることになる。し
かも、バリスタの立上り電圧（以下バリスタ電圧
という）の一個の境界層当りの電圧は約２〜3V
であるので、酸化亜鉛焼結粉末の粒径が小さい
程、単位長当りのバリスタ電圧は高くなる。しか
も、厚膜バリスタがバリスタ特性を発期するのは
酸化亜鉛焼結体粉末同志の最短距離部分だけであ
るので、粒径が小さい程、単位面積当りの最短距
離で向い合つている酸化亜鉛焼結体粉末の数は多
い。以上のことから、静電容量は誘電率が同じ場
合、電極間距離に反比例し対向面積に比例するの
で、同じバリスタ電圧の場合は粒径の小さい酸化
亜鉛焼結体粉体を用いた程、静電容量が大きくな
る。これは実験でも確かめられている。その結果
によると、バリスタ電圧Ｖ10nA（厚膜バリスタに
10ｍＡを印加した時の厚膜バリスタの両電極間に
発生する電圧）を13Vにした時、平均粒径５μｍ
（ミクロンメートル10-6ｍ）の場合、1MHzでの
静電容量は320pFであり、平均粒径1.2μｍでは
800pFにもなつた。しかしながら、平均粒径が小
さいと膜厚がきわめてうすくなり、耐パルス特性
（異常高電圧に対する耐量）がきわめて悪くな
る。平均粒径５μｍの場合、耐パルス電圧が
140Vであつたのに対し、平均粒径1.2μｍの場合
50Vであつた。バリスタは異常高電圧の吸収にも
用いられるので、耐パルス特性が悪いと実用には
供し得ない。 以上の点に鑑み、本発明はあらかじめ焼結して
得た酸化亜鉛焼結体粉末で平均粒径の大きいもの
と小さいものの２種以上を用い、ガラスフリツト
と混合してバリスタペーストを作り、基板に塗
布、焼付けを行つてバリスタ膜を形成する方法を
用いたもので、バリスタ特性、特にバリスタ電圧
は平均粒径の大きい酸化亜鉛焼結体粉末に支配さ
れ、静電容量は平均粒径の小さい酸化亜鉛焼結体
粉末を加えることにより、有効面積を増すことに
なり、静電容量を増加させることになる。このこ
とはバリスタの非直線指数ａが大きくなればさら
に顕著になる。 一方、電圧非直線抵抗器において、異なる粒径
のZnO原材料を用いることが考えられたが（特開
昭55−82403号公報）、この従来の技術は、ZnO粒
子を種結晶とし、焼成時に大きな粒成長させて、
制限電圧特性の向上と、サージエネルギー耐量の
向上を図つたものであり、本発明のバリスタとは
根本的に技術的思想が異なるものであつた。 以下、具体的な実施例を挙げて本発明の内容を
述べる。 本発明において使用したバリスタペーストは、
次のようにして作つた。すなわち、酸化亜鉛
（ZnO）粉末を1350℃で空気中雰囲気のもとで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、つづいてボールミルで５時間と100時
間微粉砕し、それぞれ平均粒径が５〜10μｍのも
のと１〜２μｍのものの２種類の微粉砕物を作つ
た。次に、ガラスフリツト組成として酸化硼素
（B2O3）、酸化バリウム（BaO）、酸化亜鉛
（ZnO）をそれぞれ35重量％、30重量％、35重量
％とし、混合した。これを1250℃で溶融し、水中
に投入急冷してから粗粉砕しボールミルを用いて
平均粒径３〜５ミクロンのガラスフリツトを作つ
た。 次に、下記の表に示した割合で平均粒径５〜10
μｍと１〜２μｍの酸化亜鉛焼結体粉末を混合
し、それとガラスフリツトをそれぞれ60重量％、
40重量％混合し、増粘剤を含む溶剤を加えて、フ
ーバーマーラーでよく混練してバリスタペースト
を作つた。 電極材料は銀粉95対酸化ビスマス（Bi2O3）５の
重量比の粉末にカルビトールアセテートの溶剤中
にエチルセルロースを溶解したものを加え作成し
た。 次に、順膜バリスタの製造法を述べる。 銀ペーストをまずアルミナ基板１の上にスクリ
ーン印刷法により塗布し、乾燥後、最高温度900
℃で10分間焼付け、電極２を形成した。次に、バ
リスタペーストをスクリーン印刷法で塗布し、
900℃で10分焼付け厚膜バリスタ３を形成した。
つづいて、銀ペーストをスクリーン印刷法で厚膜
バリスタ３の上面に塗布し、900℃で10分間焼付
け電極４を形成した。このようにして得た厚膜バ
リスタの特性を下記の表に示す。
ガラスフリツ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。その目的は従来の厚膜バリスタに比し
て、静電容量の大きい厚膜バリスタを提供するこ
とにある。 従来から酸化亜鉛焼結体粉末とガラスフリツト
からなる厚膜バリスタが開発され、微小、厚膜化
部品として実用に供されてきている。特に、直流
マイクロモータに数多く用いられ、マイクロモー
タの整流子間に接続され、電気高周波雑音を低減
してきた。しかしながら、マイクロモータの周辺
機器の高精度化に伴い、従来の厚膜バリスタでは
雑音レベルが十分低くならないという問題が出て
きた。これは従来の厚膜バリスタの静電容量が
1MHzで200〜300pF（ピコフアラド・10-12F）と
低く、高周波雑音を吸収するには十分でなかつた
ためである。 そこで、本発明は素子形状及びバリスタ特性は
従来とほぼ同じで、静電容量が大巾に増えた厚膜
バリスタを提供しようとするものである。 以下、図面に基づいて本発明の方法を説明す
る。 第１図は本発明の方法により得られた厚膜バリ
スタであり、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、酸化亜鉛焼結体粉末とガラスフリツトからな
る。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示される。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）a 但し、Ｉ：電流、ａ：非直線指数、 Ｖ：電圧、Ｃ：定数 本発明による厚膜バリスタは、低抵抗の酸化亜
遠粉末の周囲を結合剤として働く高抵抗のガラス
が取り囲む網日状になつている。だから、電圧は
ほとんど酸化亜鉛焼結体粉末の境界値を形成する
高抵抗のガラス部分に印加させることになる。し
かも、バリスタの立上り電圧（以下バリスタ電圧
という）の一個の境界層当りの電圧は約２〜3V
であるので、酸化亜鉛焼結粉末の粒径が小さい
程、単位長当りのバリスタ電圧は高くなる。しか
も、厚膜バリスタがバリスタ特性を発期するのは
酸化亜鉛焼結体粉末同志の最短距離部分だけであ
るので、粒径が小さい程、単位面積当りの最短距
離で向い合つている酸化亜鉛焼結体粉末の数は多
い。以上のことから、静電容量は誘電率が同じ場
合、電極間距離に反比例し対向面積に比例するの
で、同じバリスタ電圧の場合は粒径の小さい酸化
亜鉛焼結体粉体を用いた程、静電容量が大きくな
る。これは実験でも確かめられている。その結果
によると、バリスタ電圧Ｖ10nA（厚膜バリスタに
10ｍＡを印加した時の厚膜バリスタの両電極間に
発生する電圧）を13Vにした時、平均粒径５μｍ
（ミクロンメートル10-6ｍ）の場合、1MHzでの
静電容量は320pFであり、平均粒径1.2μｍでは
800pFにもなつた。しかしながら、平均粒径が小
さいと膜厚がきわめてうすくなり、耐パルス特性
（異常高電圧に対する耐量）がきわめて悪くな
る。平均粒径５μｍの場合、耐パルス電圧が
140Vであつたのに対し、平均粒径1.2μｍの場合
50Vであつた。バリスタは異常高電圧の吸収にも
用いられるので、耐パルス特性が悪いと実用には
供し得ない。 以上の点に鑑み、本発明はあらかじめ焼結して
得た酸化亜鉛焼結体粉末で平均粒径の大きいもの
と小さいものの２種以上を用い、ガラスフリツト
と混合してバリスタペーストを作り、基板に塗
布、焼付けを行つてバリスタ膜を形成する方法を
用いたもので、バリスタ特性、特にバリスタ電圧
は平均粒径の大きい酸化亜鉛焼結体粉末に支配さ
れ、静電容量は平均粒径の小さい酸化亜鉛焼結体
粉末を加えることにより、有効面積を増すことに
なり、静電容量を増加させることになる。このこ
とはバリスタの非直線指数ａが大きくなればさら
に顕著になる。 一方、電圧非直線抵抗器において、異なる粒径
のZnO原材料を用いることが考えられたが（特開
昭55−82403号公報）、この従来の技術は、ZnO粒
子を種結晶とし、焼成時に大きな粒成長させて、
制限電圧特性の向上と、サージエネルギー耐量の
向上を図つたものであり、本発明のバリスタとは
根本的に技術的思想が異なるものであつた。 以下、具体的な実施例を挙げて本発明の内容を
述べる。 本発明において使用したバリスタペーストは、
次のようにして作つた。すなわち、酸化亜鉛
（ZnO）粉末を1350℃で空気中雰囲気のもとで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、つづいてボールミルで５時間と100時
間微粉砕し、それぞれ平均粒径が５〜10μｍのも
のと１〜２μｍのものの２種類の微粉砕物を作つ
た。次に、ガラスフリツト組成として酸化硼素
（B2O3）、酸化バリウム（BaO）、酸化亜鉛
（ZnO）をそれぞれ35重量％、30重量％、35重量
％とし、混合した。これを1250℃で溶融し、水中
に投入急冷してから粗粉砕しボールミルを用いて
平均粒径３〜５ミクロンのガラスフリツトを作つ
た。 次に、下記の表に示した割合で平均粒径５〜10
μｍと１〜２μｍの酸化亜鉛焼結体粉末を混合
し、それとガラスフリツトをそれぞれ60重量％、
40重量％混合し、増粘剤を含む溶剤を加えて、フ
ーバーマーラーでよく混練してバリスタペースト
を作つた。 電極材料は銀粉95対酸化ビスマス（Bi2O3）５の
重量比の粉末にカルビトールアセテートの溶剤中
にエチルセルロースを溶解したものを加え作成し
た。 次に、順膜バリスタの製造法を述べる。 銀ペーストをまずアルミナ基板１の上にスクリ
ーン印刷法により塗布し、乾燥後、最高温度900
℃で10分間焼付け、電極２を形成した。次に、バ
リスタペーストをスクリーン印刷法で塗布し、
900℃で10分焼付け厚膜バリスタ３を形成した。
つづいて、銀ペーストをスクリーン印刷法で厚膜
バリスタ３の上面に塗布し、900℃で10分間焼付
け電極４を形成した。このようにして得た厚膜バ
リスタの特性を下記の表に示す。
【表】
この時のバリスタ膜の実効面積は約20mm2であ
り、バリスタ電圧Ｖ10nAは12Vにした。耐パルス
電圧は第３図に示す試験回路で測定した。つま
り、まず直流電圧源から10KΩの抵抗を通して35
μＦのコンデンサに充電し、それを厚膜バリスタ
に放電する。それを10回繰返し、厚膜バリスタＶ
10nAが−10％まで劣化する電圧を耐パルス電圧と
した。耐パルス電圧としては、マイクロモータの
場合通常直流100Vが要求される。 以上のことから、平均粒径５〜10μｍの酸化亜
鉛焼結体粉末と１〜２μｍのそれとの重量比が
70：30から30：70までの間なら、耐パルス電圧は
100V以上で、しかも静電容量も500pF以上と従
来の厚膜バリスタに比べ２倍以上になることがわ
かる。 以上述べてきたことは、酸化亜鉛焼結体の中に
他の添加物を加えて、粉末を作つた場合もその効
果は何ら損われない。また、ガラスフリツトの組
成を少々変えても誘電率εが変化するだけで、そ
の効果は何ら損われることはない。 以上のように本発明によれば、あらかじめ焼結
して得た平均粒径の異なる２種以上の酸化亜鉛焼
結体粉末とガラスフリツトとを混合してバリスタ
ペーストを得、このバリスタペーストを基板上に
電極を介して塗布した後、ガラスの融点以上で焼
付けてバリスタ膜を形成するものであり、従来の
厚膜バリスタと同一形状でしかも他の電気的性能
を低下させることなく、静電容量を増加させるこ
とができ、高周波雑音を十分に吸収することがで
きる。
り、バリスタ電圧Ｖ10nAは12Vにした。耐パルス
電圧は第３図に示す試験回路で測定した。つま
り、まず直流電圧源から10KΩの抵抗を通して35
μＦのコンデンサに充電し、それを厚膜バリスタ
に放電する。それを10回繰返し、厚膜バリスタＶ
10nAが−10％まで劣化する電圧を耐パルス電圧と
した。耐パルス電圧としては、マイクロモータの
場合通常直流100Vが要求される。 以上のことから、平均粒径５〜10μｍの酸化亜
鉛焼結体粉末と１〜２μｍのそれとの重量比が
70：30から30：70までの間なら、耐パルス電圧は
100V以上で、しかも静電容量も500pF以上と従
来の厚膜バリスタに比べ２倍以上になることがわ
かる。 以上述べてきたことは、酸化亜鉛焼結体の中に
他の添加物を加えて、粉末を作つた場合もその効
果は何ら損われない。また、ガラスフリツトの組
成を少々変えても誘電率εが変化するだけで、そ
の効果は何ら損われることはない。 以上のように本発明によれば、あらかじめ焼結
して得た平均粒径の異なる２種以上の酸化亜鉛焼
結体粉末とガラスフリツトとを混合してバリスタ
ペーストを得、このバリスタペーストを基板上に
電極を介して塗布した後、ガラスの融点以上で焼
付けてバリスタ膜を形成するものであり、従来の
厚膜バリスタと同一形状でしかも他の電気的性能
を低下させることなく、静電容量を増加させるこ
とができ、高周波雑音を十分に吸収することがで
きる。
第１図は本発明方法により得られた厚膜バリス
タの断面図、第２図は同バリスタの電圧−電流特
性を示す曲線図、第３図は厚膜バリスタの耐パル
ス特性を試験する試験装置の回路図である。 １……電気絶縁性基板、２，４……電極、３…
…バリスタ膜。
タの断面図、第２図は同バリスタの電圧−電流特
性を示す曲線図、第３図は厚膜バリスタの耐パル
ス特性を試験する試験装置の回路図である。 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 電気絶縁性基板の上に、あらかじめ焼結して
得た平均粒径の異なる２種以上の酸化亜鉛焼結体
粉末とガラスフリツトとの混合物に増粘剤を含む
溶剤を加えたペースト（バリスタペースト）を電
極を介して塗布し、その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。 ２ 平均粒径５〜10μｍの酸化亜鉛焼結体粉末を
30〜70重量％とし、残りを平均粒径１〜２μｍの
酸化亜鉛焼結体粉末として酸化亜鉛焼結体粉末を
構成した特許請求の範囲第１項記載の厚膜バリス
タの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55140320A JPS5763802A (en) | 1980-10-06 | 1980-10-06 | Method of producing thick varistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55140320A JPS5763802A (en) | 1980-10-06 | 1980-10-06 | Method of producing thick varistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5763802A JPS5763802A (en) | 1982-04-17 |
| JPS6236605B2 true JPS6236605B2 (ja) | 1987-08-07 |
Family
ID=15266062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55140320A Granted JPS5763802A (en) | 1980-10-06 | 1980-10-06 | Method of producing thick varistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5763802A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI367503B (en) * | 2007-04-26 | 2012-07-01 | Leader Well Technology Co Ltd | Dual functions varistor material |
| JP5728868B2 (ja) * | 2010-09-24 | 2015-06-03 | 日立化成株式会社 | ｎ型拡散層形成組成物、ｎ型拡散層形成組成物の製造方法、ｎ型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法 |
-
1980
- 1980-10-06 JP JP55140320A patent/JPS5763802A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5763802A (en) | 1982-04-17 |
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