JPH03116903A - バリスタの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＺｎＯを主成分とするバリスタの製造方法に
関し、特に、副成分原料であるＭｎ及びＣｏの酸化物を
均一に分散させ得ることを可能とするＺｎＯバリスタの
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

バリスタは、印加電圧に応じて抵抗値が非直線的に変化
する電圧非直線性抵抗体素子として知られており、サー
ジ吸収素子や電圧安定化素子等に広く用いられている。

上記の用途に用いられるバリスタとしては、ディスク型
バリスタ及び積層型バリスタ等がある。

ディスク型バリスタは、電圧非直線性を示す材料からな
る板状のバリスタ素子の両生面に電極が形成されており
、該電極にリード線が接合されており、さらにリード線
の引出されている部分を除いて全体が外装樹脂で被覆さ
れた構造を有する。また、積層型バリスタは、バリスタ
特性を有する焼結体内にバリスタ層を介して重なり合う
複数の内部電極が配置されており、この複数の内部電極
は、焼結体の対向する両端面に交互に引出されており、
該焼結体の対向両端面に上記内部電極と電気的に接続さ
れる外部電極が形成された構造を有する。

ところで、ディスク型バリスタ及び積層型バリスタに用
いられる電圧非直線性を示すバリスタ材料としては、Ｚ
ｎＯを主体とするものが広く用いられている。また、製
造に際しては、バリスタ特性を改善するために、ＺｎＯ
に、副成分原料としてＢ　ｉ、ｃｏ、Ｍｎまたはｓｂ等
の酸化物を添加して混合・粉砕し、得られた混合原料の
成形体を焼成することにより、バリスタ特性を示す焼結
体を得ていた。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
上記の製造方法により製造された焼結体を用いたバリス
タでは、所望のサージ耐量を得ることができなかうた。

例えば、２００■電源用に用いられるバリスタでは、１
５００Ａ程度の８×２０μ秒のサージ電流を通電した場
合、Ｖ＋＠Ａ　（バリスタに１ｍＡの電流が流れた時に
、バリスタの両端にかかる電圧値を示す）の変化率が±
１０％以内であることが要求される。しかしながら、従
来の製造方法により得たバリスタでは、１５０ＯＡ以上
のサージ耐量を安定に得ることが困難であった。

よって、本発明の目的は、より大きなサージ耐量を安定
に得ることができるバリスタの製造方法を提供すること
にある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本願発明者らは、上述の問題点を種々検討した結果、Ｚ
ｎＯバリスタにおけるサージ耐量のばらつきが生じる原
因を、製造工程において、主成分原料のＺｎＯに対して
副成分原料のＢｉ、、Ｃｏ、Ｍｎまたはｓｂ等の酸化物
の分散状態の不均一性によることを見出し、特に、Ｚｎ
Ｏに固溶されるＭｎ及びＣｏが非直線性及びサージ耐量
を向上させる上で重要な副成分原料であり、ＺｎＯに均
一に固溶されない場合、サージ耐量にばらつきが生しる
ことを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、副成分原料として、少なくともＭ
ｎＯ及びＣｏｚＯｚを含むＺｎＯバリスタの製造方法で
あって、下記の工程を備えることを特徴とする。

本発明では、まず、主成分原料としてＺｎＯが、副成分
原料としてのＭｎＯ及びＣｏ、Ｏ，と混合されて粉砕さ
れ、さらに熱処理されて、ＺｎＯ中にＭｎ及びＣｏが固
溶された第１の混合原料が得られる。

次に、上記第１の混合原料中に、ＭｎＯ及びＣｏ２Ｏ３
以外の副成分原料が混合・粉砕され、第２の混合原料が
得られる。

しかる後、上記第２の混合原料が成形されて成形体が得
られ、この成形体を焼成する・ことによりバリスタ特性
を有する焼結体が得られる。

〔作用〕

種々の副成分原料のうち、電圧非直線性及びサージ耐量
を改善させる上で重要な役割を果たすＭｎ及びＣｏが予
めＺｎＯに混合され、粉砕及び熱処理されるので、第１
の混合原料においてはＺｎＯにＭｎ及びＣｏが均一に固
溶され分散される。

従って、Ｍｎ及びＣｏが均一に分散されるため、局所的
な電流集中が防止され、それによってサージ耐量のばら
つきが低減される。

すなわち、本発明は、サージ耐量及び電圧非直線性に大
きく影響する副成分原料であるＭ　ｎ　Ｏ及びＣｏ、Ｏ
，のみを他の）１成分原料とは別に予めＺｎＯ中に均一
に分散させたことに特徴を有するものである。なお、他
の副成分原料としては、Ｂｉやｓｂ等の酸化物のように
、従来より用いられている種々の副成分原料を用いるこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１の混合原料の段階でＭｎ及びＣｏ
がＺｎＯ中に均一に分散させて固溶されているため、他
の副成分を混合・粉砕して得られる第２の混合原料を成
形・焼成することにより、サージ耐量のばらつきが少な
く、局所的な電流集中の生じ難いバリスタを安定に得る
ことができる。

そして、局所的な電流集中を防止することができるので
、バリスタのサージ耐量及び電圧非直線性も高められ、
例えば１５００Ａ以上のサージ耐量を安定に得ることが
できる。

〔実施例の説明〕

以下、本発明のバリスタの製造方法の実施例につき説明
する。

まず、主成分原料であるＺｎＯ並びに副成分原料である
ＭｎＯ及びＣｏ、Ｏ，を、９７．８モル％二０．５モル
％二０．５モル％の比率となるように秤量し、ボールミ
ルに１０時間湿合・粉砕し、混合粉砕物を得た。この混
合粉砕物を７００°Ｃ以上の温度で２時間熱処理し、Ｍ
ｎ及びＣｏをＺｎＯ中に固溶させた第１の混合材料を得
た。

得られた第１の混合原料に、他の副成分原料であるＢｉ
ｔ’Ｏｓ及び５ｂｚＯｓを、それぞれ、０゜５モル％及
び０．７％添加し、ボールミルにより１０時間湿式混合
し、粉砕し、それによって第２の混合原料を得た。

得られた第２の混合原料を脱水した後、７６０°Ｃの温
度で仮焼した。

仮焼された第２の混合原料に、バインダとして酢酸ビニ
ル２重量％及びポリビニルアルコールｌ。

５重量％を添加し、再びボールミルにより１０時間湿式
混合し、造粒粉末を得た。

次に、得られた造粒粉末を、直径８ｍ＋ａ、厚さ１゜２
Ｎの大きさにプレスにより圧縮成形し、成形密度ａ、８
ｇ／ｃＩＩＩの円板状成形体を得た。

得られた成形体を、Ｔ’ＯＯ”Ｃの温度で１時間加熱処
理し、バインダを飛散させ、しかる後１１００°Ｃ〜１
４００°Ｃの温度で２時間焼成し、焼結体すなわちバリ
スタ素子を得た。

得られたバリスタ素子の両生面にＡｇからなるペースト
を塗布し、６５０°Ｃの温度で１０分間焼付けて電極を
形成した。

得られた画電極に、それぞれ、はんだ付けによりリード
を接合した。さらに、リードの引出されている部分を除
く全体を、エポキシ樹脂により被覆し、ディスク型バリ
スタ（後述の試料番号１）を得た。

得られた試料番号１のバリスタにつき、単位厚みあたり
のバリスタ電圧（Ｖ１ｍＡ／ｓＪ及び電圧非直線性係数
（α）並びに１０００．１５００及び２０００Ａの８×
２０μ秒のサージ電流を印加し、１時間後にバリスタ特
性の変化率（％）を測定した。結果を下記の第１表に及
び第２表に示した。

なお、電圧非直線性係数αは、１／ｌｏｇ（Ｖ＋−Ａ／
Ｖ。、＋＊Ａ）により求めた。

また、比較例として、主成分原料ＺｎＯに対し、第１表
に示すように、先に熱処理を行う副成分原料を変更して
製造されたバリスタ素子を用いて作製したディスク型バ
リスタ（試料番号２〜１１）を用意した。さらに、従来
のバリスタの製造方法、すなわち全ての副成分原料を主
成分原料であるＺｎＯに同時に添加して製造したバリス
タ素子を用い、同様にディスク型バリスタ（試料番号１
２）を用意した。

上記比較例及び従来例のディスク型バリスタについても
、実施例のディスク型バリスタと同様の測定を行い、そ
の結果を第１表及び第２表に併せて示した。なお、第１
表及び第２表中の＊は、比較例及び従来例であることを
示す。

（以下、余白） 第 表 （以下、 余白） 第 ２ 表 第１表及び第２表から明らかなように、実施例のディス
ク型バリスタ（試料番号１）では、比較例（試料番号２
〜１１）及び従来例（試料番号１２）のディスク型バリ
スタに比較して、バリスタ電圧の初期値が小さくなり、
電圧非直線性係数も大きくなっていることがわかる。

また、サージ電流印加後のバリスタ電圧の変化率をみて
も、実施例のディスク型バリスタの方が、初期値に対し
て±１０％以内と、サージ電流印加後のバリスタ電圧の
変化率の小さいことがわかる。

特に、２０００Ａのサージ電流印加後においても、バリ
スタ電圧の変化率は−６，５％であり、ディスク型バリ
スタのサージ耐量も向上していることがわかる。

なお、上記の実施例では、円板状のディスク型バリスタ
の製造方法に適用したものを示したが、本発明の製造方
法はこの構造のバリスタを製造する方法に限定されるも
のではない。例えば、角板状等の任意の平面形状のディ
スク型バリスタの製造方法に適用することができる。

また、ディスク型バリスタだけでなく、内部電極とバリ
スタ層を交互に積層してなる積層型バリスタの製造にも
適用することができ、ディスク型バリスタの場合と同様
の効果が得られることばいうまでもない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　副成分として、少なくともＭｎＯ及びＣｏ＿２Ｏ＿３
   を含むＺｎＯバリスタの製造方法であって、主成分原料
   としてのＺｎＯを、副成分原料としてのＭｎＯ及びＣｏ
   ＿２Ｏ＿３と混合・粉砕及び熱処理し、ＺｎＯ中にＭｎ
   及びＣｏが固溶された第１の混合原料を得る工程と、 前記第１の混合原料に、ＭｎＯ及びＣｏ＿２Ｏ＿３以外
   の副成分原料を混合し、粉砕し、第２の混合原料を得る
   工程と、 前記第２の混合原料を成形して成形体を得る工程と、 前記成形体を焼成する工程とを備えることを特徴とする
   バリスタの製造方法。