KR20230097845A

KR20230097845A - ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230097845A
Application number: KR1020210187719A
Authority: KR
Inventors: 홍연우; 현상일; 서가원
Original assignee: 한국세라믹기술원
Priority date: 2021-12-24
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2023-07-03
Also published as: KR102615494B1

Abstract

본 발명은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 첨가가 의도적으로 배제되고, 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제와 SiO₂ 및/또는 Sb₂O₃를 첨가하는 ZnO계 바리스터 조성물을 개시한다.
본 발명에서 사용되는 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제는 Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5)이다.
본 발명에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 결과, 본 발명에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 균일한 미세구조와 높은 항복전압 및 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 가지며 제조 시 작업 안정성이 우수하며, 무엇보다도 대략 900℃ ~ 1300℃의 넓은 온도 범위에서 소결이 가능하여 단위 두께 당 항복전압이 높은 고전압형 디스크형 또는 벌크형 바리스터 소자로 소형화가 가능하여 제조단가를 낮출 수 있으며, Ag, Ag/Pd, Pd, Pt 등 다양한 금속소재의 내부전극을 사용하여 맞춤형으로 고압형 적층형 바리스터 소자를 제조할 수 있으므로 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법{ZnO-BASED VARISTOR COMPOSITION AND VARISTOR INCLUDING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 고전압형 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상소결 첨가제와 액상소결 첨가제의 첨가량을 제어함으로써, 바리스터의 전기적 특성을 열화시키거나 고온의 소결온도를 요구하는 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 첨가를 완전히 배제하면서도 균일한 미세구조와 높은 항복전압, 높은 비선형계수 및 낮은 누설전류를 구현하는 것이 가능하면서도 저온에서 금속전극들과의 동시소성이 가능하도록 설계된 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

바리스터(varistor)는 칩형 또는 디스크형으로 제조되어 스마트폰 등 전자기기에서 전자회로 및 부품을 정전기(ESD: Electro-Static Discharge)나 과전압으로부터 보호한다. 또한, 바리스터는 발전소나 송배전 시스템에서 낙뢰나 써지(surge) 등으로부터 장비 및 부품의 보호와 동작 안정성을 확보해 준다.

일반적으로, 바리스터는 단지 고형의 조성물과 그 표면에 부착된 전극만으로 구성되는 매우 단순한 구조로 이루어지므로, 그 조성물의 물성에 따라 전적으로 소자의 성능이 좌우된다. 따라서, 우수한 바리스터용 물성을 갖는 조성물의 개발이 관건이다.

현재 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, Bi-ZnO계 바리스터 조성물은 기본조성으로서 ZnO에 Bi₂O₃를 첨가하고, 여기에 Sb, Mn, Co, Ni, Cr, Mg, Al, K, Si 등의 산화물을 더 함유할 수 있다.

ZnO 바리스터 조성에서 Bi₂O₃ 성분은 ZnO와 공정액상(eutectic liquid)을 형성하여 750℃ 부근에서 액상소결이 진행되어 계의 치밀화가 촉진되지만 첨가하는 다른 천이금속 산화물의 종류에 따라 공정액상의 생성온도가 달라지면서 미세구조 제어가 어려운 단점이 있다. 첨가하는 Sb₂O₃와 반응하여 파이로클로어(pyrochlore, Zn₂Bi₃Sb₃O₁₄)가 가열 중 및 냉각 중에 생성되어 바리스터의 전기적 특성을 열화시키는 문제가 있으며, 이와 동시에 스피넬(Zn₇Sb₂O₁₂)을 형성하여 1,000℃까지 계의 치밀화와 ZnO의 입성장을 억제한다. 첨가하는 SiO₂가 1 mol% 이상일 경우 Bi-Si-O 입계상을 생성하여 입계 이중쇼트키장벽(double Schottky barrier)의 특성을 떨어뜨려 바리스터의 비선형성을 크게 떨어뜨리는 단점이 있다. 또한, 에너지 내량이 Pr-ZnO계 조성보다 높은 이점이 있지만 낮은 항복전압을 가지는 칩형 바리스터에서는 상대적으로 ESD 내성이 떨어진다.

또한, V-ZnO계 조성은 900℃ 부근에서 저온 액상소결이 가능하지만 균일한 미세구조를 얻기가 어렵고 높은 누설전류와 낮은 비선형성으로 인하여 상용화에는 문제가 있다.

한편, Pr-ZnO계 조성은 전압 비선형성이 대략 양호하고 Bi-ZnO계 보다 ESD 내성이 다소 높다는 장점이 있지만 누설전류가 다소 높고 에너지 내량이 상대적으로 낮아 전력계통의 디스크형 바리스터로는 적용되지 않고 칩형으로만 출시되고 있다. 특히, 무엇보다도 큰 단점은, 이 조성은 귀금속 계열인 Pr₆O₁₁을 포함하고 있어 고온 소결(1,200℃ 전후)이 요구되어 고가의 Pd 또는 Pt 등의 금속을 내부전극으로 다량 사용해야 하기 때문에 제조 단가가 높다는 문제가 있다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0799755호(2008.02.01. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 나노 파우더를 이용한 바리스터 조성물 및 바리스터 제조방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 전술한 바리스터 특성에 부정적인 영향을 미치고 고온의 소결온도를 요구하는 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 첨가를 의도적으로 배제하고, 바리스터의 미세구조 균일성과 높은 항복전압을 가지면서 높은 비선형성과 낮은 누설전류를 갖는 고품질의 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃를 의도적으로 배제시키고 균일한 미세구조와 높은 항복전압을 가지면서 높은 비선형성과 낮은 누설전류를 갖는 ZnO계 바리스터 조성물로서, SiO₂ 및/또는 Sb₂O₃를 첨가하여 가열 중 800℃ 부근에서 우선적으로 Zn₂SiO₄와 Zn₇Sb₂O₁₂를 생성시켜 균일한 미세구조 확보를 위한 틀을 마련하고, 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제를 사용하여 치밀화시키는 ZnO계 바리스터 조성물을 개시한다.

본 발명에 사용하는 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제는 Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5)이다.

본 발명에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 ZnO는 81 ~ 98.4 mol%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.

상기 Zn₂Bi_xCr_yVO₆는 0.3 ~ 1.5 mol%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.

상기 Mn 산화물은 MnO, MnO₂, Mn₂O₃ 및 Mn₃O₄ 중 선택된 1종 이상을 포함한다.

상기 Co 산화물은 CoO, Co₂O₃ 및 Co₃O₄ 중 선택된 1종 이상을 포함한다.

상기 SiO₂는 1 ~ 20 mol%로 첨가되고, 상기 Sb₂O₃는 0.2 ~ 2.5 mol%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.

상기 SiO₂와 Sb₂O₃는 각각 첨가하거나 함께 첨가할 수 있으며, 동시에 함께 첨가하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 ZnO계 바리스터 조성물은 Mg 산화물, Ca 산화물, Ni 산화물, Al 산화물 중 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 ZnO계 바리스터 조성물은 MgO 또는 MgCO₃ : 0.2 ~ 2 mol%; CaCO₃ : 0.2 ~ 2 mol%; NiO : 0.2 ~ 1 mol%; 및 Al₂O₃ : 0.01 ~ 0.2 mol%; 중 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 바리스터 제조 방법은 ZnO계 바리스터 조성물을 디스크 또는 벌크로 성형하는 단계; 상기 디스크 또는 벌크의 대향하는 양면에 금속전극을 부착하는 단계; 및 상기 금속전극이 부착된 상기 디스크 또는 벌크를 소결하여 바리스터를 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 바리스터 제조 방법은 ZnO계 바리스터 조성물을 복수의 후막 시트로 형성하는 단계; 상기 복수의 후막 시트 각각의 표면에 금속전극을 부착한 후, 상기 금속전극 이 부착된 복수의 후막 시트를 적층하여 하나의 벌크를 형성하는 단계; 및 상기 벌크를 소성하여 적층형 바리스터를 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 소결은 900 ~ 1,300℃ 조건에서 0.5 ~ 5 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.

상기 금속전극은 Ag, Ag-Pd, Pd 및 Pt 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 바리스터는 ZnO계 바리스터 조성물로 이루어진 디스크형 또는 벌크형의 소결체; 및 상기 소결체의 대향하는 양면에 형성되어 전기신호의 입출력을 기능하는 금속전극;을 포함하며, 상기 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃가 의도적으로 미 첨가되고, 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제를 사용하며, ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 바리스터는 복수로 적층되어 하나의 벌크를 구성하며, ZnO계 바리스터 조성물로 이루어진 소결체; 상기 소결체 각각의 양면에 부착되고, 상기 벌크의 내부에 상하로 서로 이격되도록 순차적으로 매설된 복수의 내부전극; 및 상기 벌크의 양 측면에 부착되고 상기 복수의 내부전극에 각각 전기적으로 연결되어 전기신호의 입출력을 기능을 수행하는 외부전극단자;를 포함하며, 상기 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃가 의도적으로 미 첨가되고, 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제를 사용하며, ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 내부전극은 Ag, Ag-Pd, Pd 및 Pt 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성된다.

본 발명에 따른 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃ 성분이 의도적으로 완전히 배제되면서도, 균일한 미세구조와 높은 항복전압 및 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 가지면서 제조 시 작업 안정성을 확보하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법은 대략 900℃ ~ 1300℃의 넓은 범위의 온도에서 소결이 가능하며 특성이 우수한 고품질의 고전압용 디스크형 또는 벌크형 바리스터, 또는 Ag, Ag/Pd, Pd, Pt 등 다양한 금속소재 내부전극을 사용하여 맞춤형 적층형 바리스터 소자를 제조할 수 있어 소형화와 낮은 제조단가를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스크형 바리스터를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스크형 바리스터를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벌크형 바리스터를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적층형 바리스터를 나타낸 내부 단면도.
도 5는 실시예 6에 따라 제조된 바리스터의 미세구조를 나타낸 SEM 사진.
도 6은 실시예 9에 따라 제조된 바리스터의 미세구조를 나타낸 SEM 사진.
도 7은 실시예 1 ~ 10에 따라 제조된 바리스터의 전류(I)-전압(V) 측정 결과를 나타낸 그래프.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

ZnO계 바리스터 조성물

본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 정전기(ESD) 특성의 열화를 일으키는 Bi₂O₃와, 누설전류 특성과 전압 비선형성 특성을 열화시키는 V₂O₅와, 소결온도의 상승을 야기하는 Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃의 첨가를 의도적으로 완전히 배제하고, 이들 성분을 820℃ ~ 860℃에서 액상이 생성되는 다른 성분으로 대체하여 900℃ ~ 1300℃에서 소결이 가능하고 보다 균일한 미세구조와 높은 항복전압을 가지면서도 우수한 바리스터의 전기적 특성을 발휘할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO가 주성분으로 첨가되고, Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5)가 필수 성분으로 첨가되며, Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상이 첨가되고, 균일한 미세구조와 높은 항복전압을 유도하기 위하여 SiO₂ 및 Sb₂O₃ 중 적어도 하나 이상이 더 첨가된다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물에서, Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5)는 소위 액상소결 조제로서의 기능을 수행하여 저온소결을 가능하게 한다. 특히, Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5)는 융점이 820℃ ~ 860℃로서 바리스터의 미세구조를 균일하게 제어할 수 있는 Zn₂SiO₄와 Zn₇Sb₂O₁₂가 합성이 되는 800℃에서 그 합성을 방해하지 않는 특성을 갖는다. 또한, Zn₂Bi_xCr_yVO₆는 바리스터의 전기적(ESD) 특성의 열화를 일으키거나, 누설전류 특성과 전압 비선형성 특성을 열화시키지 않으면서, 저온소결에서도 바리스터의 전기적 특성을 열화시키지 않는 것을 실험을 통하여 확인하였다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 Zn₂Bi_xCr_yVO₆가 필수성분으로 첨가됨으로써 대략 900℃의 저온에서도 양호한 소결성을 가지면서도 바리스터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서, Mn 산화물은 MnO, MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄ 등을 포함한 임의의 공지된 산화물이 이용될 수 있으며, 특히 Mn₃O₄를 이용하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명에서, Co 산화물은 바리스터의 전반적인 물성을 개선하며, CoO, Co₂O₃ 및 Co₃O₄ 등을 포함한 임의의 공지된 산화물이 이용될 수 있으며, 특히 Co₃O₄를 이용하는 것이 가장 바람직하다.

특히, 본 발명에서 바리스터의 미세구조를 균일하게 하고 항복전압을 극명하게 높이면서도 전기적 특성의 열화를 초래하지 않게 하는 방법으로는 융점이 820℃ ~ 860℃인 Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5)를 사용하는 것인데, 이는 이 성분이 액화될 때 SiO₂가 녹아 들어가기 전에 800℃에서 ZnO와 반응하여 Zn₂SiO₄를 형성하게 하기 때문이며, SiO₂의 첨가량을 최대 20 mol%까지 첨가할 수 있도록 해 준다.

또한, SiO₂ 첨가효과와 유사한 Sb₂O₃는 ZnO와 반응하여 대략 800℃에서 스피넬(Zn₇Sb₂O₁₂)을 형성하여 미세구조 균일화와 높은 항복전압을 유도한다. 그 첨가량이 2.5 mol%에서도 20 mol% SiO₂의 첨가효과를 갖게 할 수 있음을 확인하였다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 부성분으로서 Mg 산화물, Ca 산화물, Ni 산화물 및 Al 산화물 중 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

여기서, Mg 산화물은 소결체 입계의 절연특성을 높이고 조성물의 평균 입경을 다소 낮추어 유전율을 낮춘다.

Ca 산화물은 ZnO와 반응하지 않고 입계에 분포하여 바리스터 특성을 개선할 수 있다.

Ni 산화물은 바리스터의 누설전류를 일부 낮추거나 스피넬상을 안정화시키다.

Al 산화물은 극미량 첨가 시 바리스터의 비선형성을 높일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃ 성분을 의도적으로 첨가하지 않으면서도 대략 900 ~ 1,300℃의 넓은 범위의 소결온도를 가질 수 있으며, 균일한 미세구조와 높은 항복전압을 갖게 하면서도 높은 전압 비선형성과 낮은 누설전류를 갖도록 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃가 의도적으로 미 첨가되고, 융점이 820 ~ 860℃인 액상소결 첨가제를 사용한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함한다.

여기서, ZnO는 81 ~ 98.5 mol%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서, Zn₂Bi_xCr_yVO₆의 첨가량은 상한값인 3 mol%를 초과할 시 계의 소결성을 저하시키며, 이로 인해 소결밀도가 낮아져 바리스터의 전기적 특성이 저하된다. 여기서, Zn₂Bi_xCr_yVO₆는 0.3 ~ 1.5 mol%로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에서, Mn 산화물 및 Co 산화물은 단독으로 첨가될 시, 각각의 첨가량은 0.1 ~ 3 mol%의 조성비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.

Mn 산화물이 상한값인 3 mol%를 초과하여 과도 첨가될 경우에는 ZnO의 치밀화와 입성장을 오히려 억제하여 조성물의 소결을 둔화시켜 소결밀도가 저하되고 높은 바리스터 전압을 형성하는 등 바리스터의 제반 물성을 열화시킨다. 따라서, Mn 산화물은 상한값 이하의 함량비로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, Co 산화물의 첨가량은 상한값인 3 mol%를 초과하면, ZnO 입자의 치밀화와 입성장을 오히려 억제하여 소결성을 저하시키고, 이에 따라 소결밀도가 낮아져 바리스터의 전기적 특성이 저하된다.

SiO₂와 Sb₂O₃는 각각 단독으로 첨가하거나 함께 첨가할 수 있으며, 동시에 함께 첨가되는 것이 보다 바람직하다. SiO₂가 20 mol% 초과할 경우, ZnO의 입성장을 현저하게 낮추고 소결성이 낮아진다. 아울러, Sb₂O₃는 3 mol% 초과 시, 과도한 ZnO 입성장 방해와 극히 높은 항복전압 형성 및 낮은 소결성을 초래한다.

한편, ZnO, Zn₂Bi_xCr_yVO₆, Mn 산화물, Co 산화물, SiO₂ 및 Sb₂O₃는 분말 형태로 혼합되는 것이 바람직하다. 이때, ZnO, Zn₂Bi_xCr_yVO₆, Mn 산화물, Co 산화물, SiO₂ 및 Sb₂O₃ 분말들 각각은 10 ~ 700 nm의 평균 입경을 갖는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 300 ~ 650 nm의 평균 입경을 갖는 것이 좋고, 가장 바람직하게는 450 ~ 550 nm의 평균 입경을 갖는 것이 좋다.

만일, ZnO, Zn₂Bi_xCr_yVO₆, Mn 산화물, Co 산화물, SiO₂ 및 Sb₂O₃ 분말들 각각의 평균 입경이 10 nm 미만일 경우에는 소결 시 입자크기 제어가 어려워 바리스터의 전기적 특성이 저하될 수 있다. 반대로, ZnO, Zn₂Bi_xCr_yVO₆, Mn 산화물, Co 산화물, SiO₂ 및 Sb₂O₃분말들 각각의 평균 입경이 700 nm를 초과할 경우에는 ZnO 입자의 치밀화와 입성장을 억제하여 소결성을 저하시키고, 이에 따라 소결밀도가 낮아져 바리스터의 전기적 특성을 열화시킬 우려가 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물에서 주성분으로 첨가되는 ZnO는 10 ~ 500 nm의 평균 입경을 갖는 제1 ZnO 분말과 제1 ZnO 분말보다 큰 400 ~ 700 nm의 평균 입경을 갖는 제2 ZnO 분말을 복합 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 제1 ZnO 분말과 제2 ZnO 분말은 5 : 1 ~ 3 : 1의 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 서로 상이한 평균 입경을 제1 및 제2 ZnO 분말을 함께 첨가할 시, 상대적으로 입경이 작은 제1 ZnO 분말을 제2 ZnO 분말보다 많은 함량 비율로 첨가하는 것이 바람직한데, 이는 제1 ZnO 분말이 제2 ZnO 분말 보다 표면적이 크므로, 제1 ZnO 분말과 용매 간의 계면 친화력이 좋아 분산 안정성이 우수해질 수 있기 때문이다. 따라서, 제2 ZnO 분말의 함량이 증가할수록 분산 안정성이 나빠질 수 있으므로, 제1 ZnO 분말 대비 제2 ZnO 분말의 함량은 최소화하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물은 MgO 또는 MgCO₃ : 0.2 ~ 2 mol%, CaCO₃ : 0.2 ~ 2 mol%; NiO : 0.2 ~ 1 mol%; 및 Al₂O₃ : 0.01 ~ 0.2 mol%; 중 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

MgO 또는 MgCO₃의 첨가량이 상한값인 2 mol%를 초과하면, ZnO의 초기 치밀화와 입성장을 억제하기도 하며 물성 제어를 어렵게 한다.

CaCO₃의 첨가량이 상한값인 2 mol%를 초과하면, ZnO의 초기 치밀화와 입성장을 억제하기도 하며 전기적 특성을 열화시킨다.

또한, NiO의 첨가량이 상한값인 1 mol%를 초과할 시 누설전류가 증가되어 비선 형성이 저하된다.

또한, Al₂O₃는 첨가량의 상한값인 0.2 mol%를 초과하면, 과도하게 도너농도를 형성하여 높은 누설전류를 초래한다.

바리스터 및 그 제조 방법

본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물을 이용한 바리스터 제조 방법은 산화물 혼합법 등을 포함한 공지된 모든 제조 방법으로 제조가 가능하다. 그리고, 이렇게 혼합 제조된 출원원료 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. 여기서, 소결은 900 ~ 1,300℃ 조건에서 0.5 ~ 5 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 바리스터 및 그 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스크형 바리스터를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스크형 바이스터를 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벌크형 바리스터를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바리스터는 디스크형 또는 벌크형으로 제조될 수 있다.

즉, 상술한 조성 및 조성비를 갖는 ZnO계 바리스터 조성물을 용매에 혼합하고 건조한 후, 분쇄시킨 출발원료 분말을 단일의 디스크(도 1 및 도 2의 "12") 또는 벌크(도 3의 "22")로 성형하고, 디스크(12) 또는 벌크(22)의 양 표면에 각각 금속전극물질을 도포하여 금속전극(도 1 및 도 2의 13 또는 도 3의 23)을 형성한 후, 이렇게 금속전극이 도포된 디스크 또는 벌크를 금속전극과 동시 소결함으로써 일반적인 디스크형(10) 또는 벌크형(20) 바리스터를 제조할 수 있다.

이때, 전극물질은 Ag, Pd, Pt, Ag/Pd 합금 등 공지된 전극물질이 사용될 수 있으며, 맞춤형 내부전극을 사용할 수 있다. 표면실장될 수 없는 형태인 디스크형 바리스터(10)는 금속전극(13)에 전기신호의 입출력을 위하여 리드선(14)이 각각 부착될 수 있다.

상기의 과정에 의해 제조되는 디스크형 또는 벌크형 바리스터는 ZnO계 바리스터 조성물로 이루어진 디스크형 또는 벌크형의 소결체와, 소결체의 대향하는 양면에 형성되어 전기신호의 입출력을 기능하는 금속전극을 포함한다.

여기서, ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 2mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적층형 바리스터를 나타낸 내부 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상술한 조성 및 조성비를 갖는 ZnO계 바리스터 조성물을 용매에 혼합하고 건조한 후, 분쇄시킨 출발원료 분말을 이용하여 복수의 시트로 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, 전극물질은 Ag, Pd, Pt, Ag/Pd 합금 등 공지된 전극물질이 사용될 수 있으나, 맞춤형 내부전극을 사용할 수 있다. 그리고, 전기신호 입출력을 위하여 바리스터(30) 양단에 외부전극단자(35)를 형성하고 내부전극들(33)에 각각 전기적으로 연결시킬 수 있다.

상기의 과정에 의해 제조되는 적층형 바리스터는 복수로 적층되어 하나의 벌크를 구성하며, ZnO계 바리스터 조성물로 이루어진 소결체와, 소결체 각각의 양면에 부착되고, 벌크의 내부에 상하로 서로 이격되도록 순차적으로 매설된 복수의 내부전극과, 벌크의 양 측면에 부착되고 복수의 내부전극에 각각 전기적으로 연결되어 전기신호의 입출력을 기능을 수행하는 외부전극단자를 포함한다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃ 성분이 의도적으로 완전히 배제되면서도, 균일한 미세구조와 높은 항복전압 및 높은 비선형계수와 낮은 누설전류를 가지면서 제조 시 작업 안정성을 확보하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 ZnO계 바리스터 조성물과, 그 바리스터 및 이의 제조 방법은 대략 900℃ ~ 1300℃의 넓은 범위의 온도에서 소결이 가능하며 특성이 우수한 고품질의 고전압용 디스크형 또는 벌크형 바리스터, 또는 Ag, Ag/Pd, Pd, Pt 등 다양한 금속소재 내부전극을 사용하여 맞춤형 적층형 바리스터 소자를 제조할 수 있어 소형화와 낮은 제조단가를 실현할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 바리스터 시편 제조

표 1에 기재된 성분 및 성분비로 칭량한 후, 칭량물 전체 중량 2배의 에탄올과 칭량물 전체 중량의 0.1 wt%의 분산제를 함께 5 ㎜Φ 부분 안정화 지르코니아(YSZ)가 포함된 볼 밀에 투입하여 혼합하고 분쇄하였다.

다음으로, 탈수 및 건조 처리를 행하여 조립분을 제조하여 500nm의 평균 입도를 갖는 출발원료 분말을 제조하였다.

다음으로, 소정량의 출발원료 분말을 10 ㎜Φ 성형몰드에 넣고 50 MPa의 압력으로 1축 가압 성형하여 디스크 타입으로 제조한 후, 1,100℃에서 각각 1시간 동안 공기 중에서 소결하였다.

다음으로, 이렇게 얻어진 소결체의 양면을 연마하여 두께를 약 1 ㎜로 한 후, 오믹 컨택용 Ag 페이스트를 소결체의 양단에 도포한 후, 600℃에서 10분 동안 소부처리하여 외부전극을 형성하여 실시예 1 ~ 10에 따른 특성 측정용의 디스크형 바리스터 시편을 제조하였다.

[표 1]

2. 미세구조 관찰

도 5는 실시예 6에 따라 제조된 바리스터의 미세구조를 나타낸 SEM 사진이고, 도 6은 실시예 9에 따라 제조된 바리스터의 미세구조를 나타낸 SEM 사진이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 6에 따라 제조된 바리스터는 ZnO(상대적으로 연한 회색 입자)와 Zn₂SiO₄(상대적으로 진한 회색 입자)가 균일하게 분포하는 미세구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 실시예 9에 따라 제조된 바리스터는 소결체 미세구조로서 각진 모양의 스피넬(Zn₇Sb₂O₁₂)이 ZnO 입계에 균일하게 분포하고 ZnO의 크기도 균일한 것을 확인할 수 있다.

3. 물성 평가

표 2는 실시예 1 ~ 10에 따라 제조된 바리스터의 물성 평가 결과를 나타낸 것이고, 도 7은 실시예 1 ~ 10에 따라 제조된 바리스터의 전류(I)-전압(V) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

이때, 실시예 1 ~ 10에 따라 제조된 바리스터 시편에 대해 각각의 전류-전압(I-V) 특성을 DC 전류전압공급 및 측정기(Keithley 237)를 사용하여 상온에서 로그 스테어 펄스(log stair pulse) 파형을 인가하여 측정하였다.

전류-전압 특성 파라미터인 바리스터 전압(Vn)은 1mA/㎠ 전류가 흐를 때의 전압으로 [V/㎜] 단위로 측정하였고, 누설전류(IL)는 Vn의 80%에서 측정된 전류[㎂/㎠]이고, 비선형 계수(α)는 하기 식 1을 이용하여 산출하였다.

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

[표 2]

표 1, 표 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 7에 따라 제조된 바리스터 시편들은 SiO₂의 함량이 증가함에 따라 항복전압이 398 [V/mm]에서 1,395 [V/mm]로 증가하지만, 비선형성이 우수하며 누설전류가 작은 것이 관찰되었다.

실시예 8 ~ 10에 따라 제조된 바리스터 시편들의 경우, Sb₂O₃가 소량 증가함에도 불구하고 항복전압이 420 ~ 1,593 [V/mm]로 크게 높아지면서 전반적으로 우수한 전기적 특성을 나타내고 있는 것을 확인하였다.

위의 실험 결과를 토대로, 실시예 1 ~ 10에 따라 제조된 바리스터 시편들은 Bi₂O₃, V₂O₅ 및 Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃ 성분을 의도적으로 첨가하지 않으면서, 액상소결 첨가제로 Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) 중 x=0.8, y=0.2인 Zn₂Bi_0.8Cr_0.2VO₆ 성분(융점 ~834℃)을 사용하고, SiO₂ 나 Sb₂O₃의 첨가로 높은 항복전압을 유도하면서도 높은 비선형 계수와 낮은 누설전류를 갖는 고품질의 바리스터 조성들임을 확인하였다.

따라서, 제시된 ZnO계 바리스터 조성들과 제조방법(실시예 1 ~ 10)은 900℃ ~ 1,300℃의 넓은 범위로 소결이 가능하고, 보다 균일한 미세구조를 획득하면서 높은 항복전압을 유도할 수 있을 뿐 아니라 우수한 바리스터 특성을 유지하는 것이 가능하기 때문에 전력계통이나 낙뢰방지용 고품질의 디스크형/벌크형 바리스터 소자로서 소형화가 가능하다. 또한, Ag, Ag/Pd, Pd, Pt 등의 다양한 내부전극을 사용하는 맞춤형 칩 바리스터를 제조할 수 있어 제조단가를 낮출 수 있고 작업 안정성이 우수한 효과를 획득할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

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 : 내부전극
35 : 외부전극단자

Claims

Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃가 의도적으로 미 첨가되고, 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제를 사용하는 ZnO계 바리스터 조성물로서,
ZnO : 71 ~ 99.4 mol%;
Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및
Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고,
SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 ZnO는
81 ~ 98.4 mol%로 첨가된 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 Zn₂Bi_xCr_yVO₆는
0.3 ~ 1.5 mol%로 첨가된 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 Mn 산화물은
MnO, MnO₂, Mn₂O₃ 및 Mn₃O₄ 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 Co 산화물은
CoO, Co₂O₃ 및 Co₃O₄ 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 SiO₂는
1 ~ 20 mol%로 첨가된 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 Sb₂O₃는
0.2 ~ 2.5 mol%로 첨가된 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 SiO₂와 Sb₂O₃는
동시에 함께 첨가하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제1항에 있어서,
상기 ZnO계 바리스터 조성물은
Mg 산화물, Ca 산화물, Ni 산화물 및 Al 산화물 중 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
제9항에 있어서,
상기 ZnO계 바리스터 조성물은
MgO 또는 MgCO₃ : 0.2 ~ 2 mol%;
CaCO₃ : 0.2 ~ 2 mol%;
NiO : 0.2 ~ 1 mol%; 및
Al₂O₃ : 0.01 ~ 0.2 mol%; 중 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnO계 바리스터 조성물.
ZnO계 바리스터 조성물을 디스크 또는 벌크로 성형하는 단계;
상기 디스크 또는 벌크의 대향하는 양면에 금속전극을 부착하는 단계; 및
상기 금속전극이 부착된 상기 디스크 또는 벌크를 소결하여 바리스터를 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바리스터 제조 방법.
ZnO계 바리스터 조성물을 복수의 후막 시트로 형성하는 단계;
상기 복수의 후막 시트 각각의 표면에 금속전극을 부착한 후, 상기 금속전극 이 부착된 복수의 후막 시트를 적층하여 하나의 벌크를 형성하는 단계; 및 상기 벌크를 소성하여 적층형 바리스터를 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 ZnO계 바리스터 조성물은 ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바리스터 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 소결은
900 ~ 1,300℃ 조건에서 0.5 ~ 5 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 바리스터 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 금속전극은
Ag, Ag-Pd, Pd 및 Pt 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 바리스터 제조 방법.
ZnO계 바리스터 조성물로 이루어진 디스크형 또는 벌크형의 소결체; 및
상기 소결체의 대향하는 양면에 형성되어 전기신호의 입출력을 기능하는 금속전극;을 포함하며,
상기 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃가 의도적으로 미 첨가되고, 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제를 사용하며,
ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바리스터.
복수로 적층되어 하나의 벌크를 구성하며, ZnO계 바리스터 조성물로 이루어진 소결체;
상기 소결체 각각의 양면에 부착되고, 상기 벌크의 내부에 상하로 서로 이격되도록 순차적으로 매설된 복수의 내부전극; 및
상기 벌크의 양 측면에 부착되고 상기 복수의 내부전극에 각각 전기적으로 연결되어 전기신호의 입출력을 기능을 수행하는 외부전극단자;를 포함하며,
상기 ZnO계 바리스터 조성물은 Bi₂O₃, V₂O₅, Pr₆O₁₁ 및 Pr₂O₃가 의도적으로 미 첨가되고, 융점이 820℃ ~ 860℃인 액상소결 첨가제를 사용하며,
ZnO : 71 ~ 99.4 mol%; Zn₂Bi_xCr_yVO₆ (x+y=1, x=0.5~0.9, y=0.1~0.5) : 0.2 ~ 3 mol%; 및 Mn 산화물 및 Co 산화물 중 적어도 하나 이상 : 0.1 ~ 3 mol%;를 포함하고, SiO₂ : 0.2 ~ 20 mol% 및 Sb₂O₃ : 0.1 ~ 3 mol% 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바리스터.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 내부전극은
Ag, Ag-Pd, Pd 및 Pt 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 바리스터.