KR20110022237A - ＺｎＯ계 바리스터 조성물 - Google Patents

ＺｎＯ계 바리스터 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20110022237A
KR20110022237A KR1020090079746A KR20090079746A KR20110022237A KR 20110022237 A KR20110022237 A KR 20110022237A KR 1020090079746 A KR1020090079746 A KR 1020090079746A KR 20090079746 A KR20090079746 A KR 20090079746A KR 20110022237 A KR20110022237 A KR 20110022237A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zno
composition
varistor
varistor composition
added
Prior art date
Application number
KR1020090079746A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101161924B1 (ko
Inventor
홍연우
신효순
여동훈
노상섭
홍경표
정준환
Original Assignee
주식회사 아모텍
한국세라믹기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아모텍, 한국세라믹기술원 filed Critical 주식회사 아모텍
Priority to KR1020090079746A priority Critical patent/KR101161924B1/ko
Priority to US13/392,310 priority patent/US8865028B2/en
Priority to JP2012526658A priority patent/JP5665870B2/ja
Priority to PCT/KR2010/005747 priority patent/WO2011025283A2/ko
Publication of KR20110022237A publication Critical patent/KR20110022237A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101161924B1 publication Critical patent/KR101161924B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/105—Varistor cores
    • H01C7/108—Metal oxide
    • H01C7/112—ZnO type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06533—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of oxides
    • H01C17/06546—Oxides of zinc or cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3294—Antimony oxides, antimonates, antimonites or oxide forming salts thereof, indium antimonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3298—Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C04B35/6262—Milling of calcined, sintered clinker or ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

본 발명은 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하며, 칼슘(Ca)을 함유한 화합물을 부성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물에 관한 것이다. 상기 바리스터 조성물은 항복전압, 누설전류, 비선형계수, 클램핑 전압비, 써어지 흡수능, 열화특성 등의 면에서 우수하며, 특히, Bi2O3를 포함하지 않기 때문에 우수한 EDS(Electro-Static Discharge) 특성을 제공한다. 또한, 환경규제 성분인 Sb2O3를 포함하지 않으므로 우수한 작업안전성을 제공하며, 고온소결이 요구되어 제조원가 상승을 야기하는 Pr계 성분을 포함하지 않으므로 낮은 제조단가로 제조될 수 있다.
ZnO, Ca, 바리스터, EDS, 안전성

Description

ＺｎＯ계 바리스터 조성물{ZnO-based varistor composition}
본 발명은 바리스터 조성물에 관한 것으로서, 특히 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하며, 칼슘(Ca)을 함유한 화합물을 부성분으로 포함하는 ZnO계 바리스터 조성물에 관한 것이다.
바리스터의 재료 조성계로는 SiC계 재료, SrTiO3계 재료, ZnO를 주성분으로 하는 ZnO-Bi계 재료 및ZnO-Pr계 재료가 잘 알려져 있다. 특히, ZnO-Bi계 재료나 ZnO-Pr계 재료로 형성된 ZnO계 바리스터는, SiC계 바리스터나 SrTiO3계 바리스터에 비해서 전압 비선형성이 뛰어나고 서지(serge) 전류내량이 양호하기 때문에, 서지 전류에서 전자기기를 보호하는 능력이 우수하여 서지 방호(防護)소자의 재료로 많이 사용되고 있다.
ZnO계 바리스터 중 ZnO-Bi계 바리스터는 Bi2O3, Sb2O3, Mn, Co, Ni, Cr, glass frit, Al, K등의 성분으로 구성된다. 그런데, 상기 성분 중Bi2O3는EDS(Electro-Static Discharge) 내성이 약하기 때문에, 이를 포함하는 ZnO-Bi계 바 리스터도 EDS 특성이 좋지 못한 단점을 갖는다. 또한, 상기 성분 중 Sb2O3는 발암물질로 분류되어 농도가 규제되고 있기 때문에, 이를 포함하는 ZnO-Bi계 바리스터는 제조가 자유롭지 못하고, 제조 작업시 작업자의 안전을 확보해야 하는 단점을 갖는다.
한편, ZnO계 바리스터 중 ZnO-Pr계 바리스터는 전압 비선형성은 양호하나, ZnO-Bi계 바리스터에 비해서 누설전류가 크다는 결점이 있으며, 귀금속 계열의 원료인Pr계 성분을 포함하고 있고 고온소결(1200℃ 이상)이 요구되어 고가의 성분(Pd 등)을 다량 사용하므로 제조 비용이 높다는 단점이 있다.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 바리스터의 EDS(Electro-Static Discharge) 특성에 부정적인 영향을 미치는 성분, 환경규제 성분 및 고온소결이 요구되어 제조원가의 상승을 야기하는 성분을 대체하는 새로운 성분들로 구성되어, EDS 특성 등 바리스터에 요구되는 전반적인 물성이 우수하며, 제조시 작업안전성이 우수하며, 생산단가가 낮은 경제성 있는 바리스터 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, ZnO계 바리스터 조성물에 있어서, Bi2O3, Sb2O3 및 Pr6O11을 포함하지 않으며, Ca, Co, Cr 및 La를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물을 제공한다.
상기 ZnO계 바리스터 조성물은, 조성물에 포함되는 총 금속원자를 기준으로 Zn 90~98 at%, Ca 0.2~10 at%, Co 0.2~5 at%, Cr 0.05~3 at% 및 La 0.05~3 at%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한,
ZnO에, Bi2O3, Sb2O3 및 Pr6O11을 포함하지 않으며 Ca, Co, Cr 및 La를 포함하는 성분을 혼합하고, 분쇄 및 하소하여 하소분말을 제조하는 단계;
상기 하소분말에 바인더를 넣고 성형한 후 소결하는 단계; 및
상기 소결체에 전극을 도포하고 패키지 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한,
상기의 바리스터 조성물로 제조된 ZnO계 바리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자를 제공한다.
본 발명의 바리스터 조성물은 항복전압, 누설전류, 비선형계수, 클램핑 전압비, 써어지 흡수능, 열화특성 등의 면에서 우수하며, 특히, Bi2O3를 포함하지 않기 때문에 우수한 EDS 특성을 제공한다. 또한, 환경규제 성분인 Sb2O3를 포함하지 않으므로 우수한 작업안전성을 제공하며, 고온소결이 요구되어 제조원가의 상승을 야기하는 Pr계 성분을 포함하지 않으므로 낮은 제조단가로 제조될 수 있다.
본 발명은, ZnO계 바리스터 조성물에 있어서, Bi2O3, Sb2O3 및 Pr6O11을 포함하지 않으며, Ca, Co, Cr 및 La를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 ZnO계 바리스터 조성물은, 조성물에 포함되는 총 금속원자를 기 준으로 Zn 90~98 at%, Ca 0.2~10 at%, Co 0.2~5 at%, Cr 0.05~3 at% 및 La 0.05~3 at%를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 조성물에 포함되는 총 금속원자를 기준으로 Zn 92~98 at%, Ca 0.2~4 at%, Co 0.2~2.5 at%, Cr 0.05~1 at% 및 La 0.05~0.4 at%를 포함하는 것이 좋다.
상기에서 Ca가 상기와 같은 함량 범위로 포함되는 경우에, 바리스터에 요구되는 물성이 우수한 조성물을 얻을 수 있으며, 특히 비선형성이 우수한 조성물이 얻어진다. 특히, Ca가 0.5~4.0 at%로 첨가되는 경우에 더욱 바람직한 특성이 얻어진다.
상기에서 Co가 상기와 같은 함량 범위로 포함되는 경우에, 비선형성이 우수한 조성물이 얻어진다. 특히, Co가 0.2~2.5 at%로 첨가되는 경우에 더욱 바람직한 비선형성이 얻어진다.
또한, 상기에서 Cr이 상기와 같은 함량 범위로 포함되는 경우에, 비저항 면에서 우수한 조성물이 얻어진다. 상기에서 Cr이 상한 값을 초과하는 경우에는 비선형성이 저하되는 문제가 발생된다. 더 나아가서, Cr이 0.05~1.0 at%로 첨가되는 경우에 더욱 바람직한 비저항이 얻어진다.
또한, 상기에서 La가 상기와 같은 함량 범위로 포함되는 경우에, 비저항 면에서 우수한 조성물이 얻어진다. 상기에서 La가 상한 값을 초과하는 경우에는 비선형성이 저하되는 문제가 발생된다. 더 나아가서, La가 0.05~0.4 at%로 첨가되는 경우에 더욱 바람직한 비저항이 얻어진다.
본 발명의 ZnO계 바리스터 조성물은 상기 성분 외에 조성물에 포함되는 총 금속원자를 기준으로 다른 금속원자를 0.01~30 at%의 범위에서 더 포함할 수 있다. 상기 다른 금속원자로는 Mg, Mn, Al, Zr, Li, Na, K, Ga 등을 들 수 있다.
본 발명의 ZnO계 바리스터 조성물에 Zn은 ZnO로 첨가되며; Ca는 CaCO3, CaO 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 형태로 첨가될 수 있으며; Co는 Co3O4, CoO 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 형태로 첨가될 수 있으며; Cr은 Cr2O3 등으로 이루어진 군으로부터 선택하여 첨가할 수 있으며; La는 La2O3 등으로 이루어진 군으로부터 선택하여 첨가할 수 있다.
본 발명은 또한,
ZnO에, Bi2O3, Sb2O3 및 Pr6O11을 포함하지 않으며 Ca, Co, Cr 및 La를 포함하는 성분을 혼합하고, 분쇄 및 하소하여 하소분말을 제조하는 단계;
상기 하소분말에 바인더를 넣고 성형한 후 소결하는 단계; 및
상기 소결체에 전극을 도포하고 패키지 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 제조방법은 신규한 조성을 사용하는 것을 제외하고는 이 분야에 공지 된 방법을 채용하여 실시할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기의 바리스터 조성물로 제조된 ZnO계 바리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자를 제공한다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예1: 적층형 바리스터의 제조
주성분인 ZnO 분말 93.7843g(Zn 96.6 at%), CaCO3 4.7022g(Ca 2.0 at%), Co3O4 0.9487g(Co 1.0 at%), Cr2O3 0.1796g(Cr 0.2 at%) 및 La2O3 0.3851g(La 0.2 at%)을 칭량하여, 상기 칭량물을 상기 칭량물 중량의 3배의 이온교환수와 함께 부분 안정화 지르코니아(PSZ)가 포함된 볼 밀에 투입하여 혼합하고, 분쇄하였다. 그런 다음, 탈수·건조처리를 행하여 조립분을 제조하고, 얻어진 조립분을 대기 중에서 700℃의 온도에서 2시간 동안 하소처리하고 충분히 분쇄하여 하소분말을 제조하였다.
이어서, 가소분말에 유기바인더로서 BM2(SEKISUI 사제) 및 BM-SZ(SEKISUI 사제), 유기가소제로서 디옥틸 프탈레이트(DOP), 유기용제로서 톨루엔 및 에탄올을 소정량 첨가하고, 습식 분쇄해 세라믹 시트 형성용 슬러리를 제조하였다.
다음으로, 닥터 블레이드법을 사용해, 이 슬러리를 PET필름(폴리에틸렌 텔레프탈레이트) 상에 두께 약 25μm의 시트 모양으로 형성한 후, 소정 치수로 절단해 다수의 세라믹 시트를 형성하였다.
다음으로, Pd 페이스트를 상기 세라믹 시트의 표면에 스크린 인쇄하고, 각 세라믹 시트의 1단면으로부터 연신하고, 타단은 세라믹 시트 상에 위치하도록 장방형으로 전극 패턴을 형성하였다. 그리고, 이와 같이 전극 패턴이 형성된 세라믹 시트를 적층하고, 이들 적층된 세라믹 시트를 전극 패턴이 형성되지 않은 세라믹 시트(보호층)에 끼워 넣어 압착해서 적층체를 형성하였다.
상기 얻어진 적층체를 세로 1.6mm, 가로 0.8mm로 절단해서 Zr Saggar에 수용하고, 공기 중에서 400℃의 온도에서 탈바인더 처리를 행한 후, 공기 중에서 1200℃의 온도에서 3시간 소성해 세라믹 소결체를 제작하였다. 그런 다음, Ag 페이스트를 준비하고, Ag페이스트를 세라믹 소결체의 양단에 도포한 다음, 800℃의 온도에서 소부처리 하고 외부 전극을 형성하여 적층형 바리스터를 제작하였다.
상기의 방법으로 제작된 바리스터 소자의 바리스터 전압(V1mA) 및 비직선지수(α), 전기적 유전손실계수(tanδ) 등을 측정하고, 이를 도1에 나타내었다. 상기에서 제조된 세라믹 시트의 SEM 이미지를 도2에 나타내었다.
도1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 바리스터 조성물은 비선형성이 우수하며, 바리스터 전압이 높을 뿐만 아니라 유전 손실계수도 적정 값을 나타내어 우수한 특성을 나타내었다. 특히, Ca가 2.0 at%로 포함되는 경우에, 비선형 계수가 100으로 매우 높은 값을 나타내었다
실시예2 내지 4: 적층형 바리스터의 제조
파우더 조성을 하기 표1과 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 적층형 바리스터를 제작하였다.
조성 POWDER
ZnO CaCO3 Co3O4 Cr2O3 La2O3
At% Zn
98.6-x at%		 Ca x:0.5~3.0 at% Co 1.0 at% Cr 0.2 at% La 0.2 at%
실시예2 Ca 0.5 at% 97.2538g 1.2006g 0.9689g 0.1835g 0.3933g
실시예3 Ca 1.0 at% 96.0810g 2.3842g 0.9621g 0.1822g 0.3905g
실시예4 Ca 3.0 at% 91.5506g 6.9567g 0.9357g 0.1772g 0.3798g
상기의 방법으로 제작된 바리스터 소자의 바리스터 전압(V1mA) 및 비직선지수(α), 전기적 유전손실계수(tanδ) 등을 측정하고, 이를 도1에 나타내었다. 상기에서 제조된 세라믹 시트의 SEM 이미지를 도2에 나타내었다.
실시예5 내지 9: 적층형 바리스터의 제조
파우더 조성을 하기 표2와 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 적층형 바리스터를 제작하였다.

성분
 POWDER
Zn Ca Co Cr La
97.6-x at% 2.0 at% x:0.5~5.0 at% 0.2 at% 0.2 at%
실시예5 97.1 at% 2.0 at% 0.5 at% 0.2 at% 0.2 at%
실시예6 95.6 at% 2.0 at% 2.0 at% 0.2 at% 0.2 at%
실시예7 94.6 at% 2.0 at% 3.0 at% 0.2 at% 0.2 at%
실시예8 93.6 at% 2.0 at% 4.0 at% 0.2 at% 0.2 at%
실시예9 92.6 at% 2.0 at% 5.0 at% 0.2 at% 0.2 at%
상기의 방법으로 제작된 바리스터 소자의 바리스터 전압(V1mA) 및 비직선지수(α), 누설전류, 밀도 등을 측정하고, 이를 하기 표3에 나타내었다.
성분 밀도
(g/cm3)		 Vn
(V/cm)		 α IL
(μA/cm2)
실시예5 Co 0.5 at% 94.3 4028 68 0.25
실시예1 Co 1.0 at% 94.3 4281 78 0.18
실시예6 Co 2.0 at% 93.9 4575 66 0.23
실시예6 Co 3.0 at% 93.1 4386 28 0.30
실시예7 Co 4.0 at% 93.5 4373 35 0.25
실시예8 Co 5.0 at% 93.9 4852 54 0.36
상기 표3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 바리스터 조성물은 비선형성이 우수하며, 바리스터 전압이 높을 뿐만 아니라 누설전류도 낮은 값을 나타내며, 밀도도 높아서 우수한 특성을 보였다.
실시예10 내지 14: 적층형 바리스터의 제조
파우더 조성을 하기 표4와 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 적층형 바리스터를 제작하였다.

성분
 POWDER
Zn Ca Co Cr La
96.8-x at% 2.0 at% 1.0 at% x:0.1~3.0 at% 0.2 at%
실시예10 96.7 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.1 at% 0.2 at%
실시예11 96.3 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.5 at% 0.2 at%
실시예12 95.8 at% 2.0 at% 1.0 at% 1.0 at% 0.2 at%
실시예13 94.8 at% 2.0 at% 1.0 at% 2.0 at% 0.2 at%
실시예14 93.8 at% 2.0 at% 1.0 at% 3.0 at% 0.2 at%
상기의 방법으로 제작된 바리스터 소자의 바리스터 전압(V1mA) 및 비직선지수(α), 전기적 유전손실계수(tanδ), 비저항 등을 측정하고, 이를 도3에 나타내었다. 도3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 바리스터 조성물은 비선형성이 우수하며, 유전 손실계수 및 비저항 값도 적정 값을 나타내어 우수한 특성을 나타내었다.
실시예15 내지 19: 적층형 바리스터의 제조
파우더 조성을 하기 표5와 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 적층형 바리스터를 제작하였다.

성분
 POWDER
Zn Ca Co Cr La
96.8-x at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% x:0.1~3.0 at%
실시예15 96.7 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.1 at%
실시예16 96.3 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.5 at%
실시예17 95.8 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 1.0 at%
실시예18 94.8 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 2.0 at%
실시예19 93.8 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 3.0 at%
상기의 방법으로 제작된 바리스터 소자의 바리스터 전압(V1mA) 및 비직선지수(α), 전기적 유전손실계수(tanδ), 비저항 등을 측정하고, 이를 도4에 나타내었다. 도4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 바리스터 조성물은 비선형성, 유전 손실계수 값 및 비저항 등에 있어서 바람직한 값을 나타내었다.
실시예20 내지 24: 적층형 바리스터의 제조
파우더 조성을 하기 표6과 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 적층형 바리스터를 제작하였다.

성분
 POWDER
Zn Ca Co Cr La Al
96.6-x at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% x:0.01~0.20 at%
실시예20 96.59 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 0.01 at%
실시예21 96.58 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 0.02 at%
실시예22 96.55 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 0.05 at%
실시예23 96.50 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 0.10 at%
실시예24 96.40 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 0.20 at%
상기의 방법으로 제작된 바리스터 소자의 바리스터 전압(V1mA) 및 비직선지수(α), 전기적 유전손실계수(tanδ), 비저항 등을 측정하고, 이를 도5에 나타내었다. 도5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 바리스터 조성물은 Al이 소량으로 함유되었을 때도 비선형성, 누설전류 및 비저항 등에 있어서 바람직한 값을 나타내었다.
실시예25 내지 29: 적층형 바리스터의 제조
파우더 조성을 하기 표7과 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 적층형 바리스터를 제작하였다.

성분
 POWDER
Zn Ca Co Cr La Zr
96.6-x at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% x:0.1~3.0 at%
실시예25 96.5 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 0.1 at%
실시예26 96.1 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 0.5 at%
실시예27 95.6 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 1.0 at%
실시예28 94.6 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 2.0 at%
실시예29 93.6 at% 2.0 at% 1.0 at% 0.2 at% 0.2 at% 3.0 at%
상기의 방법으로 제작된 바리스터 소자의 바리스터 전압(V1mA) 및 비직선지수(α), 전기적 유전손실계수(tanδ), 비저항 등을 측정하고, 이를 도6에 나타내었다. 도6에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 바리스터 조성물은 Zr이 소량으로 함유되었을 때도 비선형성, 누설전류 및 비저항 등에 있어서 바람직한 값을 나타내었다.
실시예30 내지 34: 적층형 바리스터의 제조
소결온도와 소결시간을 하기 표8과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 적층형 바리스터를 제작하였다.
소결온도(℃) 소결시간(h) 밀도
(g/cm3)		 Vn
(V/cm)		 α IL
(μA/cm2)
실시예30 1100 3 89.8 - - -
실시예1 1200 3 94.3 4281 78 0.18
실시예31 1300 3 97.3 1009 41 7
실시예32 1350 3 96.7 745 18 36
실시예33 1200 1 92.8 4836 51 0.31
실시예34 1200 5 96.6 2822 46 0.28
상기 표8에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 바리스터 조성물은 1200℃에서 3시간 동안 소결하는 경우에 밀도, 전압, 비선형성 및 누설전류의 면에서 가장 바람직한 특성을 나타냈다.
도1은 본 발명의 실시예1 내지 4에서 제조된 ZnO계 바리스터의 특성을 평가한 그래프를 도시한 것이다.
도2는 실시예1 및 2에서 제조된 ZnO계 바리스터의 SEM 이미지이다.
도3은 본 발명의 실시예10 내지 14에서 제조된 ZnO계 바리스터의 특성을 평가한 그래프를 도시한 것이다.
도4는 본 발명의 실시예15 내지 19에서 제조된 ZnO계 바리스터의 특성을 평가한 그래프를 도시한 것이다.
도5는 본 발명의 실시예20 내지 24에서 제조된 ZnO계 바리스터의 특성을 평가한 그래프를 도시한 것이다.
도6은 본 발명의 실시예25 내지 29에서 제조된 ZnO계 바리스터의 특성을 평가한 그래프를 도시한 것이다.

Claims (6)

  1. ZnO계 바리스터 조성물에 있어서, Bi2O3, Sb2O3 및 Pr6O11을 포함하지 않으며, Ca, Co, Cr 및 La를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
  2. 청구항1에 있어서, 조성물에 포함되는 총 금속원자를 기준으로 Zn 90~98 at%, Ca 0.2~10 at%, Co 0.2~5 at%, Cr 0.05~3 at% 및 La 0.05~3 at%를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
  3. 청구항2에 있어서, 상기 성분 외에 조성물의 전체 원자량을 기준으로 다른 금속원자가 0.01~30 at%로 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
  4. 청구항2에 있어서, 상기 조성물의 제조를 위하여 Zn은 ZnO로 첨가되고; Ca는 CaCO3 및 CaO 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 형태로 첨가되며; Co는 Co3O4 및 CoO 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 형태로 첨가되며; Cr은 Cr2O3로 첨가되며; La는 La2O3로 첨가되는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
  5. ZnO에, Bi2O3, Sb2O3 및 Pr6O11을 포함하지 않으며 Ca, Co, Cr 및 La를 포함하는 성분을 혼합하고, 분쇄 및 하소하여 하소분말을 제조하는 단계;
    상기 하소분말에 바인더를 넣고 성형한 후 소결하는 단계; 및
    상기 소결체에 전극을 도포하고 패키지 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터의 제조 방법.
  6. 청구항 1의 바리스터 조성물로 제조된 ZnO계 바리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자.
KR1020090079746A 2009-08-27 2009-08-27 ＺｎＯ계 바리스터 조성물 KR101161924B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090079746A KR101161924B1 (ko) 2009-08-27 2009-08-27 ＺｎＯ계 바리스터 조성물
US13/392,310 US8865028B2 (en) 2009-08-27 2010-08-26 ZnO-based varistor composition
JP2012526658A JP5665870B2 (ja) 2009-08-27 2010-08-26 ＺｎＯ系バリスタ組成物
PCT/KR2010/005747 WO2011025283A2 (ko) 2009-08-27 2010-08-26 ＺｎＯ계 바리스터 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090079746A KR101161924B1 (ko) 2009-08-27 2009-08-27 ＺｎＯ계 바리스터 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110022237A true KR20110022237A (ko) 2011-03-07
KR101161924B1 KR101161924B1 (ko) 2012-07-03

Family

ID=43930684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090079746A KR101161924B1 (ko) 2009-08-27 2009-08-27 ＺｎＯ계 바리스터 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101161924B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101454683B1 (ko) * 2013-12-10 2014-10-27 한국세라믹기술원 ＺｎＯ계 바리스터 조성물
KR101464688B1 (ko) * 2011-11-29 2014-11-27 에스에프아이 일렉트로닉스 테크날러지 인코어퍼레이티드 높은 전위 구배 및 높은 비-선형 계수를 가지는 산화아연 바리스터의 제조 공정

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101464688B1 (ko) * 2011-11-29 2014-11-27 에스에프아이 일렉트로닉스 테크날러지 인코어퍼레이티드 높은 전위 구배 및 높은 비-선형 계수를 가지는 산화아연 바리스터의 제조 공정
KR101454683B1 (ko) * 2013-12-10 2014-10-27 한국세라믹기술원 ＺｎＯ계 바리스터 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR101161924B1 (ko) 2012-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8865028B2 (en) ZnO-based varistor composition
CA2345168C (en) Current/voltage non-linear resistor and sintered body therefor
CN101694794A (zh) 用于变阻器的陶瓷组合物和变阻器
KR101013017B1 (ko) 배리스터
KR101823770B1 (ko) ZnO계 바리스터 조성물 및 그의 제조방법과 바리스터
KR101161924B1 (ko) ＺｎＯ계 바리스터 조성물
KR101617547B1 (ko) ZnO계 바리스터 조성물
KR101166049B1 (ko) ＺｎＯ계 바리스터 조성물
JP2013131596A (ja) 電圧非直線性抵抗体組成物およびこれを用いた積層バリスタ
KR101099243B1 (ko) ＺｎＯ계 바리스터 조성물
JP2008100856A (ja) 酸化亜鉛積層チップバリスタの製造方法
US8487735B2 (en) Varistor ceramic, multilayer component comprising the varistor ceramic, and production method for the varistor ceramic
KR101968992B1 (ko) 바리스터 세라믹 및 이의 제조방법
KR101441237B1 (ko) 바나듐계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법
KR101454683B1 (ko) ＺｎＯ계 바리스터 조성물
KR102666011B1 (ko) ＺｎＯ계 바리스터 조성물과 이의 제조방법 및 바리스터
KR101166047B1 (ko) ＺｎＯ계 바리스터 조성물
KR102656353B1 (ko) ZPCCASm계 바리스터 및 그 제조방법
KR20130127801A (ko) 바나듐계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법
TWI447750B (zh) 一種低溫燒結製成的含稀土族成分變阻器及其製法
KR20190066451A (ko) ZnO계 바리스터 조성물과 그 조성물로 된 바리스터 및 이의 제조방법
KR100676725B1 (ko) 송변전급 피뢰기용 산화아연 조성물의 제조방법
KR100676724B1 (ko) 송변전급 피뢰기용 산화아연 조성물
KR101948164B1 (ko) 바리스터 세라믹 및 이의 제조방법
KR20160014899A (ko) 테르븀이 첨가된 바나디움계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150601

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160602

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180514

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190509

Year of fee payment: 8