JPH02219203A - 電圧非直線抵抗素子の製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗素子の製造方法Info
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- JPH02219203A JPH02219203A JP1039700A JP3970089A JPH02219203A JP H02219203 A JPH02219203 A JP H02219203A JP 1039700 A JP1039700 A JP 1039700A JP 3970089 A JP3970089 A JP 3970089A JP H02219203 A JPH02219203 A JP H02219203A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は電圧非直線抵抗素子の製造方法に係り、特に
素子の焼成方法に関する。
素子の焼成方法に関する。
酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分としこれに微量の添加物を
加えて混合したのち焼結してつくられるセラミックスは
優れた電圧非直線性を示すことが知られており、電気回
路における異常電圧（サージ）を抑制するためのバリス
タとして広く実用に供されている。
加えて混合したのち焼結してつくられるセラミックスは
優れた電圧非直線性を示すことが知られており、電気回
路における異常電圧（サージ）を抑制するためのバリス
タとして広く実用に供されている。
ＺｎＯバリスタの電圧非直線性はＺｎＯ粒子の粒界に形
成されるショットキ障壁に起因するものである。実用的
なバリスタにおいてはＺｎＯ粒子が結合して形成される
粒界１層当たりのバリスタ電圧は結晶粒径の大きさにか
かわらずほぼ一定であり、その値は２■程度である。バ
リスタ電圧とはバリスタに１ｍＡの電流を流したときの
端子間電圧であり通常ｖ１０で表わされる。従って電圧
非直線抵抗素子のバリスタ電圧はＺｎＯ焼結体上に設け
られた電極間に存在する粒界層の数によって決定される
。このため低電圧回路に用いられる素子に対しては素子
の厚さを薄くするか、あるいはＺｎＯ粒子径を十分に太
き（する必要がある。
成されるショットキ障壁に起因するものである。実用的
なバリスタにおいてはＺｎＯ粒子が結合して形成される
粒界１層当たりのバリスタ電圧は結晶粒径の大きさにか
かわらずほぼ一定であり、その値は２■程度である。バ
リスタ電圧とはバリスタに１ｍＡの電流を流したときの
端子間電圧であり通常ｖ１０で表わされる。従って電圧
非直線抵抗素子のバリスタ電圧はＺｎＯ焼結体上に設け
られた電極間に存在する粒界層の数によって決定される
。このため低電圧回路に用いられる素子に対しては素子
の厚さを薄くするか、あるいはＺｎＯ粒子径を十分に太
き（する必要がある。
例えばＤＣ１２Ｖ回路にＺｎＯバリスタを適用する場合
、回路電圧の変動などを考慮し、バリスタ電圧は一般に
２２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層当
たりのバリスタ電圧は約２■であるから、この素子の端
子電極間に存在し得る粒界は高々１１層である。
、回路電圧の変動などを考慮し、バリスタ電圧は一般に
２２Ｖのものが使用されるが、前述のように粒界１層当
たりのバリスタ電圧は約２■であるから、この素子の端
子電極間に存在し得る粒界は高々１１層である。
一方、通常の方法で作られるＺｎＯバリスタ焼結体の粒
径は１０〜２０．１／Ｉ１１であるから、約２２Ｖのバ
リス夕電圧を得るために素子の厚さは０．１〜０．２ｆ
ｉにしなければならない。しかしＺｎＯバリスタのよう
な焼結体は０．１〜０．２額の厚さでは機械的強度が低
く、製作中に割れを生ずるなどの問題があり、素子をこ
のように薄くすることは実用的ではない。
径は１０〜２０．１／Ｉ１１であるから、約２２Ｖのバ
リス夕電圧を得るために素子の厚さは０．１〜０．２ｆ
ｉにしなければならない。しかしＺｎＯバリスタのよう
な焼結体は０．１〜０．２額の厚さでは機械的強度が低
く、製作中に割れを生ずるなどの問題があり、素子をこ
のように薄くすることは実用的ではない。
これを解決するためにＺｎＯバリスタを作る際にＺｎＯ
原料の粉末にこれよりもはるかに大きな粒径のＺｎＯ単
結晶を少量添加し、そのＺｎＯ単結晶（以下、核粒子と
称する）を核として粒成長を促進させる方法が特公昭５
６−１１２０３号公報で開示されている。第４図にこの
方法の流れ図が示される。第５図に核粒子を添加して大
気中において１３５０℃の温度で焼成した場合の結晶成
長の状況が示される。
原料の粉末にこれよりもはるかに大きな粒径のＺｎＯ単
結晶を少量添加し、そのＺｎＯ単結晶（以下、核粒子と
称する）を核として粒成長を促進させる方法が特公昭５
６−１１２０３号公報で開示されている。第４図にこの
方法の流れ図が示される。第５図に核粒子を添加して大
気中において１３５０℃の温度で焼成した場合の結晶成
長の状況が示される。
酸化亜鉛の原料粉末１が核粒子３上に成長して粒径１０
０〜２００−の酸化亜鉛の巨大粒子４が得られる。
０〜２００−の酸化亜鉛の巨大粒子４が得られる。
第６図に核粒子を添加しないで酸化亜鉛の原料粉末と微
量添加物の混合物を造粒したバリスタ粉末を大気中で焼
成する場合の結晶成長の状況が示される。焼結温度を１
５００℃に高めたり焼結時間を長くしても粒径は５０，
１１１１１止まりの結晶粒２しか得られない。そのうえ
この方法で素子を製作すると高温で長時間焼成するため
添加物が蒸発して素子の電圧非直線係数αが著しく低下
し実用に供し得ない。
量添加物の混合物を造粒したバリスタ粉末を大気中で焼
成する場合の結晶成長の状況が示される。焼結温度を１
５００℃に高めたり焼結時間を長くしても粒径は５０，
１１１１１止まりの結晶粒２しか得られない。そのうえ
この方法で素子を製作すると高温で長時間焼成するため
添加物が蒸発して素子の電圧非直線係数αが著しく低下
し実用に供し得ない。
核粒子を添加して大気中で焼成する方法は上述のように
巨大粒子が容易に得られるが、この方法の場合には核粒
子を製造する工程が別途必要であり、製造コストの増大
を招くという問題があった。
巨大粒子が容易に得られるが、この方法の場合には核粒
子を製造する工程が別途必要であり、製造コストの増大
を招くという問題があった。
この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は、バリ
スタ粉末より直接的に巨大粒子を得るようにして、安価
で特性に優れる電圧非直線素子を製造する方法を提供す
ることにある。
スタ粉末より直接的に巨大粒子を得るようにして、安価
で特性に優れる電圧非直線素子を製造する方法を提供す
ることにある。
上述の目的はこの発明によれば、酸化亜鉛を主成分とし
これに微量の副成分を添加混合し、成型。
これに微量の副成分を添加混合し、成型。
焼成してなる電圧非直線抵抗素子の製造方法において、
４０％以上の酸素を含む酸化性ふんい気中において焼成
を行うことにより達成される。
４０％以上の酸素を含む酸化性ふんい気中において焼成
を行うことにより達成される。
酸化亜鉛の原料粉末と微量の副成分とを混合したバリス
タ粉末を用いて成型、焼成を行うことができる。
タ粉末を用いて成型、焼成を行うことができる。
バリスタ粉末を高酸素濃度の酸化ふんい気中で焼成する
と、核粒子を製造する必要がなくなる。
と、核粒子を製造する必要がなくなる。
高酸素濃度の酸化ふんい気中では粒成長のための原子拡
散が容易となり低温かつ短時間で巨大粒子が得られる。
散が容易となり低温かつ短時間で巨大粒子が得られる。
微量の副成分の蒸発も少なくなる。
次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
酸化亜鉛（ＺｎＯ）原料粉末に、酸化プラセオジム（Ｐ
ｒ６０＋＋）、酸化ランタン（ＬａｘＯａ） ＋酸化コ
バルト（Ｃｏｓ０４） ＋酸化ボロン（ＢｚＯ，）など
の副成分を適量添加した原料を湿式ボールミルにて十分
混合し噴霧乾燥機により造粒粉（バリスタ原料粉末）を
得た。
ｒ６０＋＋）、酸化ランタン（ＬａｘＯａ） ＋酸化コ
バルト（Ｃｏｓ０４） ＋酸化ボロン（ＢｚＯ，）など
の副成分を適量添加した原料を湿式ボールミルにて十分
混合し噴霧乾燥機により造粒粉（バリスタ原料粉末）を
得た。
次いで直径１７ｍの金型を使用し厚さ１．２ｍの円板状
に成形した。次いで温度１３５０℃で数時間焼成した。
に成形した。次いで温度１３５０℃で数時間焼成した。
ここで焼成中のふんい気は酸素と窒素の濃度比を変化さ
せて各々大気圧で焼成した。得られた焼結体の大きさは
直径１４日で厚さは１ｗａであった。
せて各々大気圧で焼成した。得られた焼結体の大きさは
直径１４日で厚さは１ｗａであった。
この焼結体に直径１１．５鶴のオーミック接触の電極を
対向する面に設け、バリスタ特性を測定した。
対向する面に設け、バリスタ特性を測定した。
結果が第１図〜第３図に示される。黒丸は核粒子を用い
るときの特性である。第１図〜第３図の横軸目盛は酸素
濃度である。数値１００の場合は酸素濃度１００％であ
り、数値２５は酸素２５％、窒素７５％であり、この場
合は大気と等価である。
るときの特性である。第１図〜第３図の横軸目盛は酸素
濃度である。数値１００の場合は酸素濃度１００％であ
り、数値２５は酸素２５％、窒素７５％であり、この場
合は大気と等価である。
第１図において、酸素濃度４０％以上での結晶粒径は１
００μ以上と大きなものが得られており、従って第２図
に示すようにＶ＋ａＡ／ｌは２０Ｖ以下と、低電圧回路
用電圧非直線抵抗素子として適していることがわかる。
００μ以上と大きなものが得られており、従って第２図
に示すようにＶ＋ａＡ／ｌは２０Ｖ以下と、低電圧回路
用電圧非直線抵抗素子として適していることがわかる。
酸素濃度が４０％より小さいと粒成長はあまり進まずＶ
＋ｓＡ／ｊが２０Ｖ／ｍ以上に大幅に増大し低電圧回路
用電圧非直線抵抗素子とするには実用的ではない。また
第３図に示すように電圧非直線係数αも３０以上と優れ
ている。
＋ｓＡ／ｊが２０Ｖ／ｍ以上に大幅に増大し低電圧回路
用電圧非直線抵抗素子とするには実用的ではない。また
第３図に示すように電圧非直線係数αも３０以上と優れ
ている。
以上のように本実施例による素子は第１図〜第３図に併
記した核粒子を用いて製造した素子と比較して同等もし
くはそれ以上の優れた特性を有することがわかる。
記した核粒子を用いて製造した素子と比較して同等もし
くはそれ以上の優れた特性を有することがわかる。
この発明によれば、酸化亜鉛を主成分としこれに微量の
副成分を添加混合し、成型、焼成してなる電圧非直線抵
抗素子の製造方法において、４０％以上の酸素を含む酸
化性ふんい気中において焼成を行うので、粒成長が早く
なり核粒子を使用する場合と同等の時間、温度で巨大結
晶粒が得られるので単位厚さあたりのバリスタ電圧Ｖ
、ｍＡ／ ｔが２０Ｖ ／ ｔｍ以下にでき低電圧回路
用に適した素子が得られる。また核粒子を使用する場合
と同等の時間。
副成分を添加混合し、成型、焼成してなる電圧非直線抵
抗素子の製造方法において、４０％以上の酸素を含む酸
化性ふんい気中において焼成を行うので、粒成長が早く
なり核粒子を使用する場合と同等の時間、温度で巨大結
晶粒が得られるので単位厚さあたりのバリスタ電圧Ｖ
、ｍＡ／ ｔが２０Ｖ ／ ｔｍ以下にでき低電圧回路
用に適した素子が得られる。また核粒子を使用する場合
と同等の時間。
温度で結晶成長するので微量添加物の蒸発が少なく非直
線係数αに優れる素子が得られる。さらにこの発明によ
れば核粒子を用いないので製造工程が簡単になり、コス
トダウンが可能となる。
線係数αに優れる素子が得られる。さらにこの発明によ
れば核粒子を用いないので製造工程が簡単になり、コス
トダウンが可能となる。
第１図はこの発明の実施例に係る素子の結晶粒径と酸素
濃度との関係を従来のものと対比して示した線図、第２
図はこの発明の実施例に係る素子の単位厚さあたりバリ
スタ電圧と酸素濃度との関係を従来のものと対比して示
した線図、第３図はこの発明の実施例に係る素子の非直
線係数αと酸素濃度との関係を従来のものと対比して示
す線図、第４図は従来の素子の製造工程図、第５図は核
粒子を用いる従来の製法の結晶成長を示す模式図、第６
図は核粒子を用いない従来の製法の結晶成長を示す模式
図である。 ｌ二酸化亜鉛の原料粉末、２：結晶粒、３：核粒子、４
：巨大粒子。 箒＠槃駈易ス −１５＝ （Ｑ） （ｂ） 第 図 （Ｑ） （ｂ） 第 図
濃度との関係を従来のものと対比して示した線図、第２
図はこの発明の実施例に係る素子の単位厚さあたりバリ
スタ電圧と酸素濃度との関係を従来のものと対比して示
した線図、第３図はこの発明の実施例に係る素子の非直
線係数αと酸素濃度との関係を従来のものと対比して示
す線図、第４図は従来の素子の製造工程図、第５図は核
粒子を用いる従来の製法の結晶成長を示す模式図、第６
図は核粒子を用いない従来の製法の結晶成長を示す模式
図である。 ｌ二酸化亜鉛の原料粉末、２：結晶粒、３：核粒子、４
：巨大粒子。 箒＠槃駈易ス −１５＝ （Ｑ） （ｂ） 第 図 （Ｑ） （ｂ） 第 図
Claims (1)
- １）酸化亜鉛を主成分としこれに微量の副成分を添加混
合し、成型，焼成してなる電圧非直線抵抗素子の製造方
法において、４０％以上の酸素を含む酸化性ふんい気中
において焼成を行うことを特徴とする電圧非直線抵抗素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039700A JP2536128B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039700A JP2536128B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02219203A true JPH02219203A (ja) | 1990-08-31 |
| JP2536128B2 JP2536128B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=12560291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039700A Expired - Lifetime JP2536128B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536128B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04132203A (ja) * | 1990-09-21 | 1992-05-06 | Fuji Electric Co Ltd | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
| US5707583A (en) * | 1994-05-19 | 1998-01-13 | Tdk Corporation | Method for preparing the zinc oxide base varistor |
| WO2004051676A1 (ja) * | 2002-12-03 | 2004-06-17 | National Institute For Materials Science | 酸化亜鉛抵抗体及びその製造法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50102895A (ja) * | 1974-01-18 | 1975-08-14 | ||
| JPS519297A (ja) * | 1974-07-12 | 1976-01-24 | Hitachi Ltd | Denatsuhichokusenteikotaino seizohoho |
| JPS59106102A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | 松下電器産業株式会社 | ＺｎＯ系バリスタの製造方法 |
| JPS6156843A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-22 | Kokusai Electric Co Ltd | 静電吸着板 |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP1039700A patent/JP2536128B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS50102895A (ja) * | 1974-01-18 | 1975-08-14 | ||
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| WO2004051676A1 (ja) * | 2002-12-03 | 2004-06-17 | National Institute For Materials Science | 酸化亜鉛抵抗体及びその製造法 |
| US7362209B2 (en) | 2002-12-03 | 2008-04-22 | National Institute For Materials Science | Zinc oxide resistor and its manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2536128B2 (ja) | 1996-09-18 |
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