KR20190066446A

KR20190066446A - ZnO계 바리스터 조성물과 그 조성물로 된 바리스터 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20190066446A
Application number: KR1020170166170A
Authority: KR
Inventors: 홍연우; 백종후; 조정호; 정영훈; 윤지선; 박운익; 하만진
Original assignee: 한국세라믹기술원; (주) 래트론
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-06-13

Abstract

본 발명은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 함유가 의도적으로 배제된 ZnO계 바리스터 조성물을 개시한다. 본 발명에 의한 상기 조성물은 ZnO와, Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆와, 그리고 Co 산화물 또는 Mn 산화물을 포함하고, 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 갖고 제조시 작업 안정성이 우수하며 무엇보다도 대략 900℃ 전후의 저온에서 소결이 가능하여 디스크형 또는 벌크형 바리스터, 또는 100% Ag 내부전극을 사용하여 적층형 바리스터 소자를 제조할 수 있어 제조단가를 낮출 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

Description

ZnO계 바리스터 조성물과 그의 제조방법 및 바리스터 {ZnO-BASED VARISTOR COMPOSITION, AND MANUFACTURING METHOD AND VARISTOR THEREOF}

본 발명은 ZnO계 바리스터 조성물에 관한 것으로서, 특히 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 가지면서도 저온소결이 가능하여 절감된 제조경비를 가능하게 하는 ZnO계 바리스터 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 위 ZnO계 바리스터 조성물로 되는 바리스터의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 위 ZnO계 바리스터 조성물로 되는 바리스터에 관한 것이다.

바리스터(varistor)는 휴대단말 등 전자기기에 사용되는 전자회로 및 부품을 써지(surge) 및 펄스성 노이즈 등의 이상전압으로부터 보호하기 위하여 사용되는 소자로서, 주로 정전기(ESD: Electro-Static Discharge)의 발생에 대해 전자회로 및 부품의 보호와 동작 안정성을 담보하면서 노이즈 규제에 효과적으로 대응한다.

일반적으로 바리스터는 단지 고형의 조성물과 그 표면에 부착된 전극만으로 구성되는 매우 단순한 구조로서 결국 그 조성물의 특성에 따라 전적으로 소자 성능이 좌우되므로, 우수한 특성을 갖는 바리스터 조성물을 개발하는 것이 관건이다.

현재까지 개발된 바리스터 조성물로는 ZnO계, SnO₂계, SiC계 및 SrTiO₃계 등의 조성물이 있다. 이 중에서도 특히 ZnO계 바리스터 조성물이 전압의 비선형성이 뛰어나 정전기 대책 및 써지 방어용으로 적합하다. 이러한 ZnO계 바리스터 조성물은 주로 Bi-ZnO계 조성이나 Pr-ZnO계 조성 등으로서 개발되고 있다.

먼저, 상기 Bi-ZnO계 바리스터 조성물은 일반적으로 Bi₂O₃, Sb₂O₃, Mn, Co, Ni, Cr, 글라스 프릿, Al, K 등의 성분을 기본조성으로서 함유한다. 이에 관한 종래기술로서, 일본공개특허공보 평3-278402호(1991. 12. 10 공개) "전압 비직선 자기 조성물과 그의 제조방법"에서는 Bi, Sb, Mn, Co, Ni, Cr, Mg, Al 및 Si 등의 성분을 함유하는 세라믹 조성물을 개시한다.

그런데, 상기 Bi₂O₃성분은 이를 함유하는 바리스터 조성물의 소결시 4종류의 동질이상을 가지면서 액상소결이 되고 이로써 바리스터 내부에 이온 전도성이 큰 상들을 형성하게 된다. 그리고, 이들 상은 정전기(ESD)가 발생할 때 인가되는 외부전압에 대해 쉽게 내부 단락(short)을 야기하고 내부의 격벽들을 붕괴시켜버려 절연파괴를 쉽게 초래한다. 따라서, Bi₂O₃성분을 포함하는 Bi-ZnO계 바리스터 조성물은 ESD 내성이 나쁘다는 심각한 문제가 있다.

또한, 소결성을 개선하기 위하여 상기 조성에 V₂O₅를 첨가하여 900℃ 부근에서 저온 액상소결을 가능케 하는 시도가 있지만, 대신에 누설전류가 높아지고 비선형성이 낮아지는 문제를 일으킨다.

한편, 상기 Pr-ZnO계 바리스터 조성물은 전압 비선형성이 대략 양호하고 ESD 내성이 다소 높다는 장점이 있다. 이의 관련 종래기술로서, 일본공개특허공보 평5-283209호(1993. 10. 29 공개) "적층형 바리스터"에서는 ZnO, Co₃O₄, MgO. K₂CO₃, Pr₆O₁₁ 등을 함유한 세라믹 조성물을 개시한다.

그러나, 상기 Pr-ZnO계 바리스터 조성물은 상기 Bi-ZnO계 바리스터 조성물에 비해서 누설전류가 크고 써지 내량이 다소 낮다는 단점이 있다. 특히, 무엇보다도, 이 조성은 귀금속 계열인 Pr₆O₁₁계 또는 Pr₂O₃계 성분을 포함하고 있어 고온 소결(1200℃ 전후)이 요구된다. 이러한 고온 소결로 인하여, 표면에 부착되는 Ag 등의 금속전극과의 동시소결이 어려울뿐만 아니라, 이 조성물로 적층형 칩 바리스터를 제조할 경우 내부전극으로서 Pd 또는 Pt 등과 같은 고가의 성분을 다량 사용해야 하므로 제조 단가가 높다는 문제가 있다.

전술한 문제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 전술한 바와 같은 바리스터 특성에 부정적인 영향을 미치고 고온의 소결온도를 요구하는 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃를 배제하면서도, 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 갖고 제조시 작업 안정성이 우수하면서도 특히 저온소결이 가능하여 금속전극과의 동시소성이 가능하고 절감된 제조경비를 가능하게 하는 ZnO계 바리스터 조성물을 제공하기 위한 것이다.

위 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 함유가 의도적으로 배제되고, ZnO와, Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆와, 그리고 Co 산화물 또는 Mn 산화물을 포함할 수 있다.

이때, 본 발명에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 MgO 및 Sb₂O₃ 중의 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 Co 산화물은 CoO, Co₂O₃ 및 Co₃O₄로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 상기 Mn 산화물은 MnO, MnO₂, Mn₂O₃및 Mn₃O₄로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 함유가 의도적으로 배제되고 하기 조성을 포함할 수 있다[이때, 하기 at%는 상기 ZnO계 바리스터 조성물의 총량 대비값이다]:

94.0~99.6 at%의 ZnO;

0.2~3.0 at%의 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆; 및

0.2~3.0 at%의 Co₃O₄또는 0.2~3.0 at%의 Mn₃O₄.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 함유가 의도적으로 배제되고 하기 조성을 포함할 수 있다[이때, 하기 at%는 상기 ZnO계 바리스터 조성물의 총량대비값이다].

90.0~99.2 at%의 ZnO;

0.2~3.0 at%의 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆;

0.2~3.0 at%의 Co₃O₄또는 0.2~3.0 at%의 Mn₃O₄; 및

0.2~1.0 at%의 MgO 및 0.2~3.0 at%의 Sb₂O₃중의 하나 이상.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의한 ZnO계 바리스터 조성물의 제조방법은 전술한 ZnO계 바리스터 조성물을 디스크 또는 벌크로 성형하고 상기 디스크 또는 벌크의 대향하는 양면에 금속전극을 부착한 후, 상기 금속전극이 부착된 상기 디스크 또는 벌크를 소성하여 바리스터를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 소성은 900~1000℃의 온도범위에 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의한 ZnO계 바리스터 조성물의 제조방법은 전술한 ZnO계 바리스터 조성물을 복수의 후막 시트로 형성하는 단계와, 상기 복수의 후막 시트 각각의 표면에 금속전극을 부착하고 상기 금속전극이 부착된 복수의 후막 시트를 적층하여 하나의 벌크를 형성하는 단계와, 상기 벌크를 소성하여 적층형 바리스터를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 소성은 900~1000℃의 온도범위에 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의한 바리스터는 전술한 ZnO계 바리스터 조성물의 디스크형 또는 벌크형의 소결체와, 상기 소결체의 대향하는 양면에 형성되어 전기신호를 입출력하는 금속전극을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의한 바리스터는 복수로 적층되어 하나의 벌크를 이루는 전술한 ZnO계 바리스터 조성물의 소결체와, 상기 소결체 각각의 양면에 부착되고 상기 벌크의 내부에 상하로 서로 이격되도록 순차적으로 매설된 복수의 금속전극과, 상기 벌크의 양 측면에 부착되고 상기 복수의 금속전극에 각각 전기적으로 연결되어 전기신호를 입출력하는 일 조의 외부전극단자를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 바리스터 조성물은 종래의 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃성분이 의도적으로 완전히 배제되면서도, 여전히 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 갖고 제조시 작업 안정성이 우수하며 무엇보다도 대략 900℃ 전후의 저온에서 소결이 가능하여 디스크형 또는 벌크형 바리스터, 또는 100% Ag 내부전극을 사용하여 적층형 바리스터 소자를 제조할 수 있어 제조단가를 낮출 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예 1~6에 의한 각 바리스터의 전류(I) 대 전압(V)의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2a~2c는 본 발명의 구현예들에 의한 바리스터들의 개략 구조도로서,
도 2a는 디스크형 바리스터의 단면도(좌측 도면) 및 측면도(우측 도면)이고;
도 2b는 벌크형 바리스터의 사시도이고;
도 2c는 적층형 바리스터의 내부 단면도이다.

전술한 바와 같이, ZnO계 바리스터 조성에서 바리스터 물성을 열화시키고 고온의 소결온도를 필요로 하는 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃성분이 의도적으로 완전히 배제됨이 바람직하다. 즉, ZnO계 바리스터 조성에서, 상기 Bi₂O₃의 함유를 배제함으로써 정전기(ESD) 특성의 열화를 방지할 수 있고, 상기 V₂O₅의 함유를 배제함으로써 누설전류를 낮추면서 전압 비선형성의 열화를 방지할 수 있으며, 또한 상기 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃의 함유를 배제함으로써 소결가능한 온도의 상승을 방지할 수 있고 제조단가를 낮출 수 있다. 다만, 이들 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃성분을 대체 가능한 조성이 요구된다.

따라서, 본 발명은 위와 같이 ZnO계 바리스터 조성에서 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃성분을 의도적으로 배제하는 한편, 저온에서 소결이 가능하면서도 우수한 바리스터 물성을 갖는 조성물을 제공한다.

이러한 저온 소결을 위하여, 본 발명에 의하면, 앞서와 같이 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃성분이 의도적으로 배제된 ZnO계 바리스터 조성물에 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆를 함유시킨 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 이러한 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆는 상기 조성물에서 액상 소결 조제로 기능하여 900℃ 전후의 저온에서도 양호한 소결성과 바리스터에 전반적으로 요구되는 우수한 물성을 가질 수 있게하고, 특히 압력에 대한 상변화에 내성이 강하여 바리스터 신뢰성을 높이면서 상기 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃를 효과적으로 대체할 수 있음이 밝혀졌다.

또한, 본 발명에 의하면, ZnO계 바리스터 조성물은 바리스터의 전반적인 물성을 개선하는 Co 산화물 또는 Mn의 산화물을 더 포함할 수 있다. 본 발명에서, 상기 Co 산화물은 CoO, Co₂O₃ 및 Co₃O₄ 등을 포함한 임의의 공지된 산화물로 될 수 있으나 특히 Co₃O₄가 바람직하고, Mn 산화물은 MnO, MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄등을 포함한 임의의 공지된 산화물로 될 수 있으나 특히 Mn₃O₄가 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 구현예에서, 상기 ZnO계 바리스터 조성물은 부성분으로서 Mg 및 Sb의 산화물들 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 Mg 산화물은 함유시 일정량 바리스터 전압을 증가시킬 수 있고 일 예로서 MgO로 될 수 있다. 상기 Sb 산화물은 바리스터의 전반적인 물성을 개선함과 동시에 특히 ZnO의 입성장을 억제하여 보다 안정적으로 바리스터 물성 및 전압을 제어할 수 있게하며 일 예로서 Sb₂O₃로 될 수 있다.

위와 같은 본 발명에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃성분의 함유를 의도적으로 배제하면서도 대략 900~1300℃, 바람직하게는 900~1000℃, 더 바람직하게는 900℃의 저온 소결이 가능하고 우수한 바리스터 물성을 갖는다.

이러한 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 다음 성분 함량을 포함할 수 있다[이때, 하기 at%는 상기 ZnO계 바리스터 조성물의 총량대비값이다]:

94.0~99.6 at%의 ZnO;

0.2~3.0 at%의 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆; 및

0.2~3.0 at%의 Co₃O₄또는 0.2~3.0 at%의 Mn₃O₄.

본 발명에서 위와 같은 Co와 Mn의 함량은 상한값인 3at%를 초과하는 경우 ZnO의 치밀화와 입성장을 오히려 억제하여 조성물의 소결을 둔화시켜 소결밀도가 저하되고 높은 바리스터 전압을 형성하는 등 바리스터의 제반 물성을 열화시키므로, 상기 상한값 이하로 함량을 조절함이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 일 구현예에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 부성분으로서 위의 조성에 부가하여 다음과 같이 MgO 및 Sb₂O₃중의 하나 이상을 더 포함할 수 있다[이때, 하기 at%는 상기 ZnO계 바리스터 조성물의 총량 대비값이다]:

90.0~99.2 at%의 ZnO;

0.2~3.0 at%의 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆;

0.2~3.0 at%의 Co₃O₄또는 0.2~3.0 at%의 Mn₃O₄; 및

0.2~1.0 at%의 MgO 및 0.2~3.0 at%의 Sb₂O₃중의 하나 이상.

본 발명에 의하면, 위와 같은 MgO의 함량은 상한값인 1.0at%를 초과하면 ZnO의 입성장을 오히려 억제하여 소결밀도를 저하시켜 소결온도를 높이는 결과가 초래된다. 또한, Sb의 함량에 있어서, 함량이 상한값인 3at%를 초과하면 마찬가지로 소결밀도가 저하되고 소결온도를 높여 바리스터 전압이 크게 높아지는 결과가 초래된다.

한편, 위에 기술한 본 발명에 의한 ZnO계 바리스터 조성물은 산화물혼합법 등을 포함한 공지된 모든 제조방법으로 제조가능하다. 그리고, 이렇게 혼합 제조된 조성물 분말은 일반적으로 건식성형, 냉간 등방압 성형(CIP) 또는 온간 등방압 성형(HIP), 압출성형, 테이프 캐스팅 등 이 분야에 공지된 모든 성형방법이 임의로 적용되어 원하는 형태로 성형 및 소결될 수 있다.

예컨대, 도 2a~2b에 도시하듯이, 본 발명의 2가지 구현예들로서, 상기 조성물 분말은 단일의 디스크(도 2a의 "12") 또는 벌크(도 2b의 "22")로 성형되고, 상기 디스크(12) 또는 벌크(22)의 양 표면에 각각 금속전극물질을 도포하여 금속전극(13 또는 23)을 형성한 후 이렇게 금속전극이 도포된 상기 디스크 또는 벌크를 상기 금속전극과 동시소성함으로써 일반적인 디스크형(10) 또는 벌크형(20) 바리스터를 제조할 수 있다. 이러한 전극물질은 Ag, Pd, Ag/Pd 합금 등 공지된 전극물질이 사용될 수 있으나, 전술했듯이 상기 조성물은 저온 소결이 가능하므로 제조경비를 고려하여 Ag로 됨이 가장 바람직하다. 표면실장될 수 없는 형태인 디스크형 바리스터(10)는 상기 금속전극(13)에 전기신호의 입출력을 위하여 리드선(14)이 각각 부착될 수 있다.

다른 대안으로서는, 도 2c에 도시하듯이, 본 발명의 다른 일 구현예로서, 상기 조성물 분말은 복수의 시트(sheet)로 성형한 후 이들 시트를 복수로 적층하여 적층체(32)를 형성하되, 최상층 및 최하층에 각각 배치될 더미(dummy) 시트(즉, 전극이 도포되지 않는 시트)를 제외한 나머지 그 내부에 적층될 시트들에는 각각 그 표면에 내부전극(33)을 형성할 전극물질을 도포하고, 이들 내부의 시트들과 더미시트들을 차례로 적층한 후 소결함으로써, 적층형 바리스터(30)를 제조할 수 있다. 마찬가지로 상기 전극물질은 Ag, Pd, Ag/Pd 합금 등 공지된 전극물질이 사용될 수 있으나, 전술했듯이 상기 조성물은 저온 소결이 가능하므로 제조경비를 고려하여 Ag로 됨이 가장 바람직하다. 그리고, 전기신호 입출력을 위하여 바리스터(30) 양단에 외부전극단자(35)를 형성하고 상기 내부전극들(33)에 각각 전기적으로 연결시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하며 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 하술하는 실시예들은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명은 하기 실시예들로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1~6

하기 표 1의 성분을 정해진 조성비로 칭량하여 상기 칭량물 중량의 3배의 증류수와 함께 5㎜Φ 부분 안정화 지르코니아(YSZ)가 포함된 볼 밀에 투입하여 혼합하고 분쇄하였다. 그 다음, 탈수 및 건조 처리를 행하여 조립분을 제조하여 출발원료로 사용하였다.

조성표	분말 (at%)
조성표	ZnO	Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆	Co₃O₄	Mn₃O₄	MgO	Sb₂O₃
실시예1	99.5	0.5
실시예2	98.5	0.5	1
실시예3	98.5	0.5		1
실시예4	98.0	0.5	1		0.5
실시예5	98.0	0.5		1	0.5
실시예6	98.3	0.5	1			0.2

그리고, 소정량의 출발원료 분말을 10㎜Φ 성형몰드에 넣고 50MPa의 압력으로 1축 가성형하여 디스크 타입으로 제조한 후, 실시예 1~4 조성의 경우는 900℃에서, 실시예 5~6의 경우는 1000℃에서 각각 1시간 동안 공기 중에서 소결하였다.

이후, 이렇게 얻어진 소결체는 양면을 연마하여 두께를 약 1㎜로 한 후, 오믹 컨택용 Ag 페이스트를 소결체의 양단에 도포한 다음, 600℃에서 10분간 소부처리하여 외부전극을 형성하고 특성 측정용의 디스크형 바리스터 시편을 제작하였다.

그리고, 상기 실시예 1~6의 각 바리스터 시편에 대해 각각의 전류-전압(I-V) 특성을 DC전류전압공급 및 측정기(high voltage source measure: Keithley 237)를 사용하여 상온에서 log stair pulse 파형을 인가하여 측정하였다. 전류-전압 특성 파라미터인 바리스터 전압(V_n)은 1mA/㎠ 전류가 흐를 때의 전압으로 [V/㎜] 단위로 측정하였고, 누설전류(I_L)는 V_n의 80%에서 측정된 전류[㎂]이고, 비선형 계수(α)는 하기 식 1을 이용하여 구하였다. 이에 따른 측정값은 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 도 1은 본 실시예 1~6에 의한 각 바리스터의 전류(I) 대 전압(V)의 특성을 나타내는 그래프이다.

(식 1)

(이때, E₁ 및 E₂는 각각 J₁(=1㎃/cm²) 및 J₂(=10㎃/cm²)에서의 전계이다)

	소결온도 (℃)	상대밀도 (g/cm³)	Vn (V/mm)	비선형 계수 (α)	누설전류 (㎂/cm²)
실시예1	900	95.3	374	4	694
실시예2	900	96.1	429	38	10
실시예3	900	96.4	524	19	53
실시예4	900	95.9	412	32	45
실시예5	1000	96.4	130	34	74
실시예6	1000	96.7	135	32	67

위 표 2를 참조하면, 본 발명에 의한 조성물들은 대체로 밀도가 높고 비선형성이 우수하며 누설전류가 작음이 관찰된다. 특히, 900~1000℃의 저온에서 소결을 함에도 전반적으로 우수한 바리스터 물성을 보임이 확인된다.

따라서, 전술한 본 발명에 의한 바리스터 조성물은 종래의 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁및 Pr₂O₃성분을 의도적으로 완전히 배제하면서도, 여전히 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 갖고, 특히 900℃ 전후의 저온에서 소결이 가능하여 금속전극과의 동시소성이 가능하므로 디스크형 또는 벌크형 바리스터, 또는 100% Ag 내부전극을 사용하여 적층형 칩 바리스터 소자를 제조할 수 있어 제조단가를 낮출 수 있고 작업 안정성이 우수한 효과를 갖는다.

이상, 상술된 본 발명의 구현예 및 실시예에 있어서, 조성분말의 평균입도, 분포 및 비표면적과 같은 분말특성과, 원료의 순도, 불순물 첨가량 및 소결 조건에 따라 통상적인 오차범위 내에서 다소 변동이 있을 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 지극히 당연하다.

아울러 본 발명의 바람직한 구현예 및 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 디스크형 바리스터, 12: 세라믹 디스크. 13: 금속전극, 14: 리드선, 20:벌크형 바리스터, 22: 세라믹 벌크, 23: 금속전극, 30: 적층형 바리스터, 32: 세라믹 적층체, 33: 내부금속전극, 35: 외부금속전극단자
※본 발명은 중소기업청에서 지원하는 2017년도 산학연협력 기술개발사업(산연전용과제, No. C0541363)의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.

Claims

Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 함유가 의도적으로 배제되고,
ZnO;
Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆; 및
Co 산화물 또는 Mn 산화물을 포함하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
MgO 및 Sb₂O₃ 중의 하나 이상을 더 포함하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 Co 산화물은 CoO, Co₂O₃ 및 Co₃O₄로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 Mn 산화물은 MnO, MnO₂, Mn₂O₃및 Mn₃O₄로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 ZnO계 바리스터 조성물.
Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 함유가 의도적으로 배제되고 하기 조성을 포함하는 ZnO계 바리스터 조성물[이때, 하기 at%는 상기 ZnO계 바리스터 조성물의 총량대비값이다].
94.0~99.6 at%의 ZnO;
0.2~3.0 at%의 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆; 및
0.2~3.0 at%의 Co₃O₄또는 0.2~3.0 at%의 Mn₃O₄.
Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 함유가 의도적으로 배제되고 하기 조성을 포함하는 ZnO계 바리스터 조성물[이때, 하기 at%는 상기 ZnO계 바리스터 조성물의 총량대비값이다].
90.0~99.2 at%의 ZnO;
0.2~3.0 at%의 Zn₂Bi(V_0.9,W_0.1)O₆;
0.2~3.0 at%의 Co₃O₄또는 0.2~3.0 at%의 Mn₃O₄; 및
0.2~1.0 at%의 MgO 및 0.2~3.0 at%의 Sb₂O₃중의 하나 이상.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 의한 ZnO계 바리스터 조성물을 디스크 또는 벌크로 성형하고 상기 디스크 또는 벌크의 대향하는 양면에 금속전극을 부착한 후, 상기 금속전극이 부착된 상기 디스크 또는 벌크를 소성하여 바리스터를 제조하는 단계를 포함하는 바리스터의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 소성은 900~1000℃의 온도범위에 수행되는 바리스터의 제조방법.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 의한 ZnO계 바리스터 조성물을 복수의 후막 시트로 형성하는 단계와;
상기 복수의 후막 시트 각각의 표면에 금속전극을 부착하고 상기 금속전극이 부착된 복수의 후막 시트를 적층하여 하나의 벌크를 형성하는 단계와;
상기 벌크를 소성하여 적층형 바리스터를 제조하는 단계를 포함하는 바리스터의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 소성은 900~1000℃의 온도범위에 수행되는 바리스터의 제조방법.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 의한 ZnO계 바리스터 조성물의 디스크형 또는 벌크형의 소결체와;
상기 소결체의 대향하는 양면에 형성되어 전기신호를 입출력하는 금속전극을 포함하는 바리스터.
복수로 적층되어 하나의 벌크를 이루는 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 의한 ZnO계 바리스터 조성물의 소결체와;
상기 소결체 각각의 양면에 부착되고 상기 벌크의 내부에 상하로 서로 이격되도록 순차적으로 매설된 복수의 금속전극과;
상기 벌크의 양 측면에 부착되고 상기 복수의 금속전극에 각각 전기적으로 연결되어 전기신호를 입출력하는 일 조의 외부전극단자를 포함하는 바리스터.