JPH05251213A - Voltage non-linearity resistor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To boost the surge current breakdown strength by a method wherein ZnO as the main component and Bi2O3, Co2O3, MnO2, Sb2O3 as sub-components are contained while the specific ratio of MnO2/Sb2O3 is specified. CONSTITUTION:ZnO as the main component and 0.1-2.0mol% of Bi2O3, 0/1-2.0mol% of Co2O3, 0.1-2.0mol% of MnO2, 0.5-3.0mol% of Sb2O3 respectively in terms of bismuth, cobalt, manganese, antimony are contained as the sub- component while the ratio of MnO2/Sb2O3 is specified to be 0.2-2.0. Through these procedures, the title compact and high performance voltage non-linearity resistor in excellent voltage non-linearity and high surge current breakdown strength can be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は各種電子機器などの回路
電圧の安定化やサージ及びノイズ吸収などに適用される
電圧非直線性抵抗器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage non-linear resistor applied to stabilization of circuit voltage of various electronic devices and absorption of surge and noise.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電圧非直線性抵抗器の代表的なものとし
て、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とするＺｎＯバリスタ
が一般的に知られている。このＺｎＯバリスタは、電圧
非直線性が良く、サージ電流耐量が大きいなどの特徴を
有するものである。2. Description of the Related Art A ZnO varistor containing zinc oxide (ZnO) as a main component is generally known as a typical voltage non-linear resistor. This ZnO varistor has characteristics such as good voltage non-linearity and large surge current withstand capability.

【０００３】その製造方法は、主成分のＺｎＯにＢｉ₂
Ｏ₃，Ｃｏ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，Ｓｂ₂Ｏ₃などの副成分を加
え、均一混合を行う。これに有機バインダを加えた後、
通常スプレドライヤ等により造粒を行い、その粉体を所
定の形状に加圧プレスし、１１００℃〜１３５０℃で焼
結させ、両端面に電極を形成させるものである。[0003] The method of manufacturing the same is, Bi ₂ to ZnO of the main component
Subcomponents such as O ₃ , Co ₂ O ₃ , MnO ₂ and Sb ₂ O ₃ are added and uniformly mixed. After adding the organic binder to this,
Usually, granulation is performed by a spray dryer or the like, and the powder is pressed into a predetermined shape and sintered at 1100 ° C to 1350 ° C to form electrodes on both end faces.

【０００４】この電圧非直線性抵抗器は副成分の比率に
より、特性が変化するものであり、Ｂｉ₂Ｏ₃は、粒界に
存在し、非直線性を示す成分であり、非直線性に大きく
影響する。Ｓｂ₂Ｏ₃は、スピネル（Ｚｎ₇Ｓｂ₂Ｏ₁₂）を
形成し、バリスタ電圧、サージ電流耐量に大きく影響す
る。Ｃｏ₂Ｏ₃は、ＺｎＯに固溶し、非直線性を大きく向
上させる。ＭｎＯ₂は、ＺｎＯ及びスピネル中に固溶
し、非直線性を大きく向上させるものである。The characteristic of this voltage non-linear resistor changes depending on the ratio of the sub-components. Bi ₂ O ₃ is a component which exists in the grain boundary and exhibits non-linearity, and it has non-linearity. It has a great influence. Sb ₂ O ₃ forms spinel (Zn ₇ Sb ₂ O ₁₂ ) and greatly affects the varistor voltage and surge current withstand capability. Co ₂ O ₃ forms a solid solution in ZnO and greatly improves the nonlinearity. MnO ₂ is a solid solution in ZnO and spinel, and greatly improves the nonlinearity.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年、各種電子機器は
小形高性能化が進んできており、使用される電子部品も
小形高性能化が要求されてきている。ＺｎＯバリスタも
例外ではなく、小形高性能化、特にサージ電流耐量の向
上が要求されてきている。In recent years, miniaturization and high performance of various electronic devices have been advanced, and miniaturization and high performance of electronic components used have also been demanded. The ZnO varistor is no exception, and there is a demand for miniaturization and high performance, especially improvement in surge current withstand capability.

【０００６】サージ電流耐量を向上させるためには、前
述した副成分のうち、Ｓｂ₂Ｏ₃を増加することが有効で
あるが、Ｓｂ₂Ｏ₃を増加するとスピネル中に固溶するＭ
ｎＯ ₂量が増加し、電圧非直線性が低下するという問題
点を有していた。In order to improve the surge current withstand capability,
Of the above-mentioned subcomponents, Sb₂O₃Is effective to increase
Yes, Sb₂O₃M increases with increasing M
nO ₂The problem is that the amount increases and the voltage nonlinearity decreases.
Had a point.

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、サージ電流耐量が大きい電圧非直線性抵抗器を提供
することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a voltage non-linear resistor having a large surge current withstanding capability.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電圧非直線性抵抗器は、ＺｎＯを主成分と
し、副成分としてＢｉ₂Ｏ₃，Ｃｏ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，Ｓｂ₂
Ｏ₃を含有し、ＭｎＯ₂／Ｓｂ₂Ｏ₃の割合を０．２〜２．
０とするものである。To achieve this object, the voltage non-linear resistor of the present invention comprises ZnO as a main component and Bi ₂ O ₃ , Co ₂ O ₃ , MnO ₂ , Sb as a sub-component. ₂
Containing O _3, the proportion of _{MnO 2 / Sb 2 O 3 0.2~2} .
It is set to 0.

【０００９】[0009]

【作用】酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてＢｉ
₂Ｏ₃，Ｃｏ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，Ｓｂ₂Ｏ ₃を含有して、Ｍｎ
Ｏ₂／Ｓｂ₂Ｏ₃の割合を０．２〜２．０とすることによ
り、Ｓｂ₂Ｏ₃を増加してもＺｎＯに固溶するＭｎＯ₂量
は減少せず、電圧非直線性が良く、サージ電流を向上さ
せることができる。[Function] Zinc oxide is the main component and Bi is the auxiliary component.
₂O₃, Co₂O₃, MnO₂, Sb₂O ₃Containing Mn
O₂/ Sb₂O₃By setting the ratio of 0.2 to 2.0
, Sb₂O₃MnO dissolved in ZnO₂amount
Does not decrease, the voltage nonlinearity is good, and the surge current is improved.
Can be made.

【００１０】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例について、詳細に説明
する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.

【００１１】まず、酸化亜鉛の粉末に、合計量に対しＢ
ｉ₂Ｏ₃，Ｃｏ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，Ｓｂ₂Ｏ₃を（表１）に示
す割合で正確に秤量した。この粉体に、固形分比率が６
０重量％となるよう純水を加え、有機バインダとしてＰ
ＶＡ（ポリビニルアルコール）を固形分に対して０．５
重量％加え、全量をジルコニア玉石とともにボールミル
に入れ２０時間粉砕しスラリーを得た。このスラリーを
スプレドライヤで造粒し、この粉体を直径１３mm、厚さ
２mmの円板に加圧成形した。この成形体をアルミナ質の
サヤに入れ、空気中において１２００℃で２時間焼成を
行い焼結体を得た。この焼結体の両端面に銀ペーストを
スクリーン印刷し、６００℃で焼付て銀電極を設けた。
この電極に半田付けによりリード線を取り付けた後、熱
硬化性樹脂によりコーティングした。First, zinc oxide powder is added to the total amount of B
i ₂ O ₃ , Co ₂ O ₃ , MnO ₂ , and Sb ₂ O ₃ were accurately weighed in the proportions shown in (Table 1). This powder has a solid content ratio of 6
Pure water was added so as to be 0% by weight, and P was added as an organic binder.
0.5% VA (polyvinyl alcohol) based on the solid content
% By weight, and the whole was put in a ball mill together with zirconia boulders and pulverized for 20 hours to obtain a slurry. The slurry was granulated with a spray dryer, and the powder was pressed into a disk having a diameter of 13 mm and a thickness of 2 mm. The compact was put into an alumina sheath and fired in air at 1200 ° C. for 2 hours to obtain a sintered body. A silver paste was screen-printed on both end faces of this sintered body and baked at 600 ° C. to provide a silver electrode.
A lead wire was attached to this electrode by soldering and then coated with a thermosetting resin.

【００１２】以上の手順により作成された試料につい
て、それぞれバリスタ電圧（Ｖ_1mA／mm）を測定し、電
圧非直線性係数（α）を算出し、（表１）に示した。The varistor voltage (V _1mA / mm) was measured for each of the samples prepared by the above procedure, and the voltage non-linearity coefficient (α) was calculated and shown in (Table 1).

【００１３】[0013]

【表１】 [Table 1]

【００１４】バリスタ電圧は、１ｍＡの電流を流したと
きの素子の厚み１mm当りの電圧値を示す。また、電圧非
直線性係数は、１ｍＡ，１００μＡの各電流を流したと
きのバリスタ電圧から、次式により算出した。The varistor voltage indicates the voltage value per 1 mm of the thickness of the element when a current of 1 mA is applied. In addition, the voltage non-linearity coefficient was calculated from the varistor voltage when each current of 1 mA and 100 μA was applied by the following formula.

【００１５】 α＝（logＩ₁−logＩ₂）／（logＶ₁−logＶ₂） 但し、Ｉ₁，Ｉ₂；測定電流 Ｖ₁，Ｖ₂；Ｉ₁，Ｉ₂におけるバリスタ電圧 である。Α = (logI ₁ −logI ₂ ) / (logV ₁ −logV ₂ ) However, I ₁ , I ₂ ; measured currents V ₁ , V ₂ ; varistor voltages at I ₁ , I ₂ .

【００１６】また、各試料についてサージ電流耐量試験
を実施した。サージ電流耐量試験は、８／２０μｓの波
形で波高値５０００Ａを同一方向に５分間インターバル
で２回印加した。その時のバリスタ電圧（Ｖ_1mA）の変
化率を（表１）に示した。（表１）において、＊印は本
発明の請求範囲外のものである。A surge current withstand test was carried out for each sample. In the surge current withstanding test, a peak value of 5000 A with a waveform of 8/20 μs was applied twice in the same direction at intervals of 5 minutes. The rate of change of the varistor voltage (V _1mA ) at that time is shown in (Table 1). In (Table 1), * marks are outside the scope of the claims of the present invention.

【００１７】（表１）の結果から、Ｂｉ₂Ｏ₃が０．１〜
２．０モル％以外の場合は、αが悪くなる。Ｃｏ₂Ｏ₃及
びＭｎＯ₂が０．１モル％より少ない場合は、αが悪く
逆に２．０モル％より多い場合はサージ電流耐量が悪く
なる。また、Ｓｂ₂Ｏ₃が０．５〜３．０モル％以外の場
合は、サージ電流耐量が悪くなる。From the results shown in (Table 1), Bi ₂ O ₃ is 0.1 to 0.1%.
When it is other than 2.0 mol%, α becomes worse. When Co ₂ O ₃ and MnO ₂ are less than 0.1 mol%, α is bad, and conversely, when it is more than 2.0 mol%, the surge current withstanding becomes poor. Further, when the Sb ₂ O ₃ content is other than 0.5 to 3.0 mol%, the surge current resistance becomes poor.

【００１８】一方、副成分量が前述の範囲にあってもＭ
ｎＯ₂／Ｓｂ₂Ｏ₃の割合が０．２より小さい場合（試料
番号１２，１４）αが悪く、逆に２．０より大きい場合
（試料番号１５）は、サージ電流耐量が悪くなる。On the other hand, even if the amount of subcomponents is within the above range, M
When the ratio of nO ₂ / Sb ₂ O ₃ is smaller than 0.2 (Sample Nos. 12 and 14), α is bad, and conversely, when it is larger than 2.0 (Sample No. 15), the surge current resistance is poor.

【００１９】なお、諸特性をさらに向上させる添加物、
例えばＣｒ₂Ｏ₃，ＮｉＯ，ＭｇＯ，ＴｉＯ₂，ＳｉＯ₂，
Ｂ₂Ｏ₃，Ａｇ₂Ｏなどを加えても本発明の効果に変わり
はない。Additives for further improving various characteristics,
For example, Cr ₂ O ₃ , NiO, MgO, TiO ₂ , SiO ₂ ,
Addition of B ₂ O ₃ , Ag ₂ O, etc. does not change the effect of the present invention.

【００２０】[0020]

【発明の効果】以上、このようにＺｎＯを主成分とし、
副成分として、Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｃｏ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，Ｓｂ₂Ｏ
₃を含有し、ＭｎＯ₂／Ｓｂ₂Ｏ₃の割合を０．２〜２．０
とすることにより、電圧非直線性に優れ、サージ電流耐
量を大きくすることができ、小形化が可能となる。As described above, the main component is ZnO,
As an auxiliary _{component, Bi 2 O 3, Co 2} O 3, MnO 2, Sb 2 O
₃ is contained, and the ratio of MnO ₂ / Sb ₂ O ₃ is 0.2 to 2.0.
As a result, the voltage non-linearity is excellent, the surge current withstand capability can be increased, and the size can be reduced.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビス
マス、コバルト、マンガン、アンチモンをそれぞれＢｉ
₂Ｏ₃，Ｃｏ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，Ｓｂ₂Ｏ₃に換算して、 Ｂｉ₂Ｏ₃ ０．１〜２．０モル％ Ｃｏ₂Ｏ₃ ０．１〜２．０モル％ ＭｎＯ₂ ０．１〜２．０モル％ Ｓｂ₂Ｏ₃ ０．５〜３．０モル％ を含有し、ＭｎＯ₂／Ｓｂ₂Ｏ₃の割合が０．２〜２．０
となることを特徴とする電圧非直線性抵抗器。1. Zinc oxide as a main component, and bismuth, cobalt, manganese, and antimony as auxiliary components are Bi.
_{2 O 3, Co 2 O 3} , in terms of _{MnO 2, Sb 2 O 3,} Bi 2 O 3 0.1~2.0 mol% Co ₂ O ₃ 0.1~2.0 mol% MnO ₂ 0 1 to 2.0 mol% Sb ₂ O ₃ 0.5 to 3.0 mol% and the ratio of MnO ₂ / Sb ₂ O ₃ is 0.2 to 2.0.
A voltage non-linear resistor characterized in that