JPS62193224A - Manufacture of voltage nonlinear device - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は印加電圧によって抵抗値が変化する電圧非直線
性素子に関するもので、電圧安定化、異常電圧制御、さ
らにはマトリックス駆動の液晶、ＫＬなどの表示デバイ
スのスイッチング素子などに利用されるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a voltage nonlinear element whose resistance value changes depending on an applied voltage, and is useful for voltage stabilization, abnormal voltage control, and matrix-driven liquid crystal, KL, etc. It is used in switching elements of display devices, etc.

従来の技術 従来の電圧非直線性素子は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化
ビスマス（Ｂ１２０３）、酸化コバルト（Ｃｏ２０３）
、酸化マンガン（ＭｎＯ□）、酸化アンチモン（Ｓｂ２
０３）などの酸化物を添加して、１０００〜１３６０℃
で焼結したＺｎＯバリスタなど、種々のものがある。Conventional technology Conventional voltage nonlinear elements are made of zinc oxide (ZnO), bismuth oxide (B1203), and cobalt oxide (Co203).
, manganese oxide (MnO□), antimony oxide (Sb2
03) and other oxides to 1000-1360℃
There are various types of varistors such as ZnO varistors sintered with

その中で、ＺｎＯバリスタは電圧非直線指数α、サージ
耐量が大きいことから、最も一般的に使われている。（
特公昭４６−１９４７２号公報参照）発明が解決しよう
とする問題点 このような従来の電圧非直線性素子は、ＺｎＯバリスタ
を初めとして、素子厚みを薄く（数＋８ｍ以下）するこ
とに限界があるため、バリスタ電圧（バリスタに電流１
ｍＡを流した時の電圧７１ｍ人で表される）を低くする
ことに限界があり、低電圧用ＩＣの保護素子や低い電圧
にｂ・ける電圧安定化素子として使えないものであった
。また、上述したように焼成する際に１０００℃以上の
高温プロセスを必要とするため、ガラス基板上あるいは
回路基板上に電圧非直線性素子を直接形成できないとい
う問題があった。さらに、従来のものは並列静電容量が
大きく、例えば液晶などのスイッチング素子としては不
適当なものであるなどの問題点を有していた。Among them, ZnO varistors are most commonly used because of their large voltage nonlinearity index α and surge resistance. (
(Refer to Japanese Patent Publication No. 46-19472) Problems to be Solved by the Invention In such conventional voltage nonlinear elements, including ZnO varistors, there is a limit to how thin the element can be (several +8 m or less). Therefore, the varistor voltage (current 1 to the varistor
There is a limit to lowering the voltage (expressed in 71 mA) when mA is applied, and it cannot be used as a protection element for low voltage ICs or as a voltage stabilizing element at low voltages. Further, as mentioned above, since a high temperature process of 1000° C. or higher is required for firing, there is a problem that a voltage nonlinear element cannot be directly formed on a glass substrate or a circuit board. Furthermore, conventional devices have a large parallel capacitance, making them unsuitable for use as switching elements for liquid crystals, for example.

間頂点を解決するだめの手段 この問題点を解決するために本発明は、無機質半導体の
微粉末にＢｉ２Ｏ３を主成分とする無機または有機化合
物を添加し、混合した後、６００〜１３５０℃で熱処理
を行い、無機質半導体微粉末の表面に無機質絶縁被膜を
形成させ、その後上記絶縁被膜を施した上記半導体微粉
末に絶縁性の有機接着剤かまたはガラス粉末と有機バイ
ンダーを結合剤として加え、ペイント状にし、次いで上
記ペイントを一方の電極を配した絶縁基板上に印刷、ス
プレーまたは浸漬などによって塗布した後、熱処理を行
って硬化させ、さらにもう一方の電極を４電性ペイント
で印刷、スプレーまたは浸Ｒ１などによって塗布形成し
たことを特徴とするものである。Means to Solve the Problem In order to solve this problem, the present invention adds an inorganic or organic compound mainly composed of Bi2O3 to a fine powder of an inorganic semiconductor, and after mixing, heat-treats at 600 to 1350°C. An inorganic insulating film is formed on the surface of the inorganic semiconductor fine powder, and then an insulating organic adhesive or glass powder and an organic binder are added as a binder to the semiconductor fine powder coated with the insulating film to form a paint-like coating. Then, the above paint is applied by printing, spraying, or dipping onto the insulating substrate on which one electrode is arranged, and then heat treatment is performed to harden it, and the other electrode is printed, sprayed, or dipped with a four-electrode paint. It is characterized by being formed by coating with R1 or the like.

作用 この方法によれば、低電流域においても電圧非直線指数
αの大きなものが得られ、かつ絶縁性の有機接着剤量ま
たはガラス粉末量によってバリスタ電圧を制御すること
もできることとなるため、電極間距離を狭く（数十μｍ
以下）して素子を形成することができ、低電圧化に適し
た素子がきわめて容易に得られることとなる。また、塗
布したペイントを低い温度で硬化させて作ることができ
るため、回路基板上に素子を直接形成することができ、
ＺｎＯバリスタなどでは考えられない幅広い用途が期待
できるものである。さらに、得られた素子は微粉末状の
半導体物質を固めたものであるため、それぞれの半導体
物質の微粉末間は点接触となり、接触面積が基本的に小
さいことから並列静電容１の小さなものが得られ、液晶
などのデバイスのスイッチング素子として最適な素子が
提供できることとなる。Effect: According to this method, a large voltage non-linearity index α can be obtained even in a low current range, and the varistor voltage can also be controlled by the amount of insulating organic adhesive or glass powder. narrow the distance between them (several tens of μm)
(below)), and an element suitable for lowering the voltage can be obtained very easily. In addition, since it can be made by curing the applied paint at low temperatures, it is possible to form elements directly on the circuit board.
It can be expected to have a wide range of applications that cannot be imagined with ZnO varistors or the like. Furthermore, since the obtained device is a solidified semiconductor material in the form of fine powder, there is point contact between the fine powders of each semiconductor material, and since the contact area is basically small, it is possible to use a device with a small parallel capacitance of 1. Thus, it is possible to provide an element that is optimal as a switching element for devices such as liquid crystals.

実施例 以下、本発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。Example Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on examples.

第１図は本発明の・製造方法による製造工程の一実施例
を示している。まず、粒子径が０．０６−１μｍの微粒
子状の酸化亜鉛’１７００〜１３００℃で焼成した後、
その焼結されたＺｎＯを０．６〜６０μｍの粒子径（平
均粒子径１〜１０μｍ）に粉砕し、そのＺｎＯ微粉末に
酸化ビスマスを０．０６〜１０ｍｏｌ形添加し、６００
〜１３６０℃で１０〜６０分間、熱処理し、そのｚｎＯ
微粉末表面に酸化ビスマスの絶縁被膜を形成した。この
時、微粉末状のＺｎＯの表面にはＢｉｇ（ｈ絶縁被膜が
ほぼ数十〜数百人の厚さで薄く形成されていることが認
められた。FIG. 1 shows an embodiment of the manufacturing process according to the manufacturing method of the present invention. First, fine particulate zinc oxide with a particle size of 0.06-1 μm was fired at 1700-1300°C,
The sintered ZnO was pulverized to a particle size of 0.6 to 60 μm (average particle size of 1 to 10 μm), and 0.06 to 10 mol of bismuth oxide was added to the ZnO fine powder.
Heat-treated at ~1360°C for 10-60 minutes, and the znO
An insulating film of bismuth oxide was formed on the surface of the fine powder. At this time, it was observed that a thin Big(h) insulating film was formed on the surface of the fine powder ZnO to a thickness of approximately several tens to several hundreds.

次いで、このようにして作成したＢｉｚＯ３絶縁被膜が
表面についたＺｎＯ微粉末群は弱い力で互いに接着して
いるので、これを乳鉢あるいはポットミルでほぐし、微
粉末状とした。次に、上記のようにして得られたＢ工２
０３絶縁被膜が表面に形成された微粉末状のＺｎＯに、
微粉末間の結合を図る絶縁性の結合剤として低融点ガラ
ス粉末と有機）くイングーを添加し、混合した。ここで
、結合剤としては低融点ガラス粉末量が微粉末状のＺｎ
Ｏに対して５〜２０ｗｔ％となるようにしたものとし、
それを有機バインダーと例えば等重量で混合し、ペイン
ト状とした。ここで、有機バインダーとしてはエチルセ
ルロースを使用し、その固形分が溶剤（たとえばターピ
ネオール）に対して１ｏ　ｗｔ　％となるように薄めた
ものとした。Next, since the ZnO fine powder group with the BizO3 insulating film formed on its surface adhered to each other with a weak force, it was loosened in a mortar or pot mill to form a fine powder. Next, B process 2 obtained as above
03 Finely powdered ZnO with an insulating film formed on its surface,
A low melting point glass powder and organic Kuingu were added and mixed as an insulating binder to bond the fine powders. Here, as a binder, the amount of low melting point glass powder is finely powdered Zn.
It shall be 5 to 20 wt% with respect to O,
It was mixed with an organic binder, for example, in equal weight to form a paint. Here, ethyl cellulose was used as the organic binder, and the solid content was diluted to 1 wt % with respect to the solvent (eg, terpineol).

次いで、上記のようにして得られたペイントを第２図に
示すようにＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）電極１の
設けられたガラス基板２上に例えばスクリーン印刷で塗
布し、３００〜６５０℃で１０〜３０分間、大気中で熱
処理した。次に、もう一方の電極３をカーボンペースト
をスクリーン印刷することによシ形成し、本発明の素子
を得た。Next, as shown in FIG. 2, the paint obtained as described above is applied onto a glass substrate 2 provided with an ITO (indium tin oxide) electrode 1 by, for example, screen printing, and heated at 300 to 650°C. Heat treatment was performed in the air for 10 to 30 minutes. Next, the other electrode 3 was formed by screen printing carbon paste to obtain an element of the present invention.

第２図は、電圧非直線性素子４の拡大断面図であり、６
はＺｎＯ微粉末、６はＺｎＯ微粉末６の表面に施された
Ｂ工２０３絶縁被膜、７はそれらＺｎＯ微粉末６間を機
械的に結合している絶縁性結合剤の低融点ガラスであり
、この結合剤としての低融点ガラス７でもって微粉末６
の間は互いに固められている。第３図は第２図の構成に
おいて、低融点ガラス（結合剤）了の量が少ない場合を
示している。FIG. 2 is an enlarged sectional view of the voltage nonlinear element 4, and 6
is a ZnO fine powder, 6 is a B process 203 insulating coating applied to the surface of the ZnO fine powder 6, and 7 is a low melting point glass as an insulating binder that mechanically connects the ZnO fine powder 6, This fine powder 6 is made of low melting point glass 7 as a binder.
The space between them is solidified. FIG. 3 shows a case where the amount of low melting point glass (binder) is small in the configuration of FIG. 2.

次に、上記のようにして作成された電圧非直線性素子の
電圧−電流特性について説明する。まず、第４図は第２
図の構成における電圧−電流特性を従来のＺｎＯバリス
タのそれと比較して示している。Next, the voltage-current characteristics of the voltage nonlinear element created as described above will be explained. First, Figure 4 shows the second
The voltage-current characteristics of the configuration shown in the figure are compared with those of a conventional ZnO varistor.

本発明の素子は、まず酸化匪鉛を７００℃で焼成し、こ
れにＢ１□０３’（＋−０，５ｍｏ１％添加したものを
９００℃、６０分間熱処理した後、この平均粒子径６〜
１０μｍのＺｎＯ微粉末と実計製薬■製の低融点ガラス
微粉末（ＺｎＯ微粉末に対して２０ｗｔ％）に上記を機
バインダーを等重量で混合したものにおいて、素子面積
を１１１ＩＩｍ、電極間距離を３０μｍとした場合にお
ける特性を示している。さて、電圧非直線性素子の電圧
−電流特性は、よく知られているように近似的に次式で
示されている。The device of the present invention is produced by first firing lead oxide at 700°C, then heat-treating it to which B1□03' (+-0.5 mo1%) is added at 900°C for 60 minutes.
In a mixture of 10 μm ZnO fine powder, low melting point glass fine powder (20 wt% based on ZnO fine powder) made by Jitskei Pharmaceutical Co., Ltd. and the above mechanical binder in equal weights, the element area was 111 II m, and the distance between the electrodes was The characteristics when the thickness is 30 μm are shown. Now, as is well known, the voltage-current characteristics of a voltage nonlinear element are approximately expressed by the following equation.

Ｘ＝ＫＶａ ここで、工は素子に流れる電流、Ｖは素子の電極間の電
圧、Ｋは固有抵抗の抵抗値に相当する定数、αは上述し
た電圧非直線特性の指数を示しており、この電圧非直線
指数αは大きい程、電圧非直線性が優れていることにな
る。X=KVa Here, E is the current flowing through the element, V is the voltage between the electrodes of the element, K is a constant corresponding to the resistance value of the specific resistance, and α is the exponent of the voltage nonlinear characteristic mentioned above. The larger the voltage nonlinearity index α is, the better the voltage nonlinearity is.

第４図の特性に示されるように、特性Ｂで示される従来
のＺｎＯバリスタは低電流域において電圧非直線指数α
が小さく、１Ｏ−４Ａ以下の電流では良好な電圧非直線
性素子としての機能を発揮し得ない。一方、特性人で示
される本発明の素子では低電流域においても電圧非直線
指数αが大きく、１０　程度度の電流域でも十分に電圧
非直線性素子としての殴能を発揮することができること
を示している。また、通常、ＺｎＯバリスタにおいては
バリスタ特性を表わすのに、例えば素子に１ｍＡの電流
を流した時の電極間に現れる電圧をバリスタ電圧ｖ１ｍ
Ａと呼び、このバリスタ電圧ＶＩｍＡと上記電圧非直線
指数αとを使用している。本発明の素子では、上述した
ように、低電流域においても電圧非直線指数αが大きく
、バリスタ電圧を第４図に示すように例えばｖ１１１ム
で表わすことができる。As shown in the characteristics in Figure 4, the conventional ZnO varistor shown by characteristic B has a voltage nonlinearity index α in the low current region.
is small, and cannot function as a good voltage nonlinear element at a current of 10-4 A or less. On the other hand, in the device of the present invention shown in the characteristics, the voltage nonlinearity index α is large even in the low current range, and it is possible to sufficiently demonstrate the performance as a voltage nonlinearity device even in the current range of about 10 degrees. It shows. In addition, normally, in order to express the varistor characteristics of a ZnO varistor, for example, the voltage that appears between the electrodes when a current of 1 mA is passed through the element is called the varistor voltage v1m.
This varistor voltage VImA and the voltage non-linearity index α are used. In the device of the present invention, as described above, the voltage nonlinearity index α is large even in the low current range, and the varistor voltage can be expressed, for example, by v111m as shown in FIG.

このように本発明において、バリスタ電圧を低いものと
することができるのは、まず電圧非直線性素子４の素子
厚を薄くさせることができることと、さらにまた第３図
に示すように結合剤としての低融点ガラス７の量が少な
い場合、カーボン電極３が電圧非直線性素子４内に浸透
することによって実質的にも電極間距離を狭くして素子
を形成することができるためである。また、本発明素子
において低電流域でも電圧非直線指数αが大きい理由は
、現在のところ理由は明確とはなっていないが、微粉末
状の半導体物質（ＺｎＯ）を絶縁性結合剤の低融点ガラ
スでもって固めたものであるため、それぞれの半導体物
質の間は点接触となり、接触面積が小さいこと、また結
合剤が絶縁性のため、漏れ電流が小さくなっていること
によるものと考えられる。In this way, in the present invention, the varistor voltage can be made low because firstly, the element thickness of the voltage nonlinear element 4 can be made thin, and furthermore, as shown in FIG. This is because when the amount of the low melting point glass 7 is small, the carbon electrode 3 penetrates into the voltage nonlinear element 4, thereby making it possible to form an element with a substantially narrower distance between the electrodes. Furthermore, although the reason why the voltage nonlinearity index α is large even in the low current range in the device of the present invention is not clear at present, the low melting point of the insulating binder is This is thought to be due to the fact that since it is solidified with glass, there is point contact between the respective semiconductor materials, and the contact area is small, and the leakage current is small because the bonding agent is insulating.

ここで、第４図の特性は上述したように電極量比１ｉｉ
Ｉを３０１℃ｍとした素子についてのものであるが、こ
れはＺｎＯ微粉末の平均粒子径が６〜１０μｍという比
較的大きな粒子径のためにこれ以上狭くすることができ
ないからである。すなわち、ＺｎＯ微粉末の平均粒子径
が０．３〜３μｍのものを使えば、電極間距離が１Ｏμ
ｍ程度もしくはそれ以下の素子を作ることができるので
あり、その場合においても第４図に示すような良好な特
性が得られることを本発明者らは実験により確認した。Here, the characteristics shown in FIG. 4 are as described above when the electrode amount ratio is 1ii.
This is for an element in which I is set to 301[deg.] C.m, but this is because the average particle diameter of the ZnO fine powder is relatively large, 6 to 10 [mu]m, and cannot be made any narrower. In other words, if ZnO fine powder with an average particle diameter of 0.3 to 3 μm is used, the distance between the electrodes will be 10 μm.
The inventors of the present invention have confirmed through experiments that it is possible to fabricate a device with a size of about m or less, and that even in that case, good characteristics as shown in FIG. 4 can be obtained.

第６図は本発明において、酸化ビスマスの添加量を変え
た場合のバリスタ電圧ｖ１μム、電圧非直線指数αおよ
び並列静電容ｉｔ　Ｏの変化する様子を示している。こ
こで、酸化亜鉛の焼成温度など、その他の条件は第４図
の場合の条件と同一とした。FIG. 6 shows how the varistor voltage v1 μm, the voltage nonlinearity index α, and the parallel capacitance it O change when the amount of bismuth oxide added is changed in the present invention. Here, other conditions such as the firing temperature of zinc oxide were the same as those in the case of FIG. 4.

第６図に示されるように、本発明素子においては並列静
電容置が従来のＺｎＯバリスタが１０００〜２００００
ＰＦであるのに対して非常に小さいものとなっている。As shown in FIG. 6, in the device of the present invention, the parallel capacitance is 1,000 to 20,000 compared to the conventional ZnO varistor.
Although it is a PF, it is very small.

この並列静電容［Ｃが本発明素子において小さい理由は
、上述したように半導体物質間の接触面積が小さいこと
によるものである。The reason why this parallel capacitance [C is small in the device of the present invention is that the contact area between semiconductor materials is small, as described above.

また、下記に示す第１表は本発明において酸化ビスマス
の添加ｆ′ｒｃと熱処理温度を変えた場合のバリスタ電
圧ｖ１μ人、電圧非直線指数αおよび並列静電容量Ｃの
変化する様子を示した表である。In addition, Table 1 shown below shows how the varistor voltage v1μ, the voltage nonlinearity index α, and the parallel capacitance C change when the addition f'rc of bismuth oxide and the heat treatment temperature are changed in the present invention. It is a table.

（以下余白） 上記第１表および第６図よシ明らかなように、各特性値
は酸化ビスマスの添加量と熱処理温度に依存しているこ
とがわかる。ここで、酸化ビスマスの添加量は０．０５
〜３ｍｏ１％で特に良好な特性を示した。また、熱処理
温度は酸化ビスマスの添加量にもよるが６００〜１３６
０℃の範囲で良好な特性を示した。この熱処理温度が上
記温度範囲以外、例えば６００℃未満では十分な絶縁被
膜の形成が困難であることや１３５０℃を超えた温度で
は電圧非直線指数αが必要とする値以下になるなどの原
因で良好な特性が得られないのである。(Left below) As is clear from Table 1 and FIG. 6 above, each characteristic value is dependent on the amount of bismuth oxide added and the heat treatment temperature. Here, the amount of bismuth oxide added is 0.05
Particularly good characteristics were shown at ~3 mo1%. In addition, the heat treatment temperature is 600 to 136, depending on the amount of bismuth oxide added.
It showed good characteristics in the 0°C range. If this heat treatment temperature is outside the above temperature range, for example below 600°C, it will be difficult to form a sufficient insulating film, and if the temperature exceeds 1350°C, the voltage non-linearity index α will fall below the required value. Good characteristics cannot be obtained.

なお、上記の実施例においては、半尋体物質としては、
ＺｎＯを例にとり説明したが、それ以外の半専体物質で
あっても差支えないことはもちろんである。また、同様
に絶縁被膜を構成する材料としては、Ｂｉ２Ｏ３単独に
限られることはな（、Ｂｉ２Ｏ３を主成分としてＡ１、
Ｔ１、Ｓｒ１　Ｍｇ、Ｎｉ。In addition, in the above-mentioned example, the hemihyposome substance is
Although ZnO has been described as an example, it goes without saying that other semi-dedicated substances may also be used. Similarly, the material constituting the insulating film is not limited to Bi2O3 alone (A1 with Bi2O3 as the main component,
T1, Sr1 Mg, Ni.

Ｏｒ、Ｓｉなどの金属前化物またはこれら金属の有機金
属酸化物をｒｌｉ独または組合せて使用することができ
るものである。Metal precursors such as Or and Si or organometallic oxides of these metals can be used alone or in combination.

さらに、微粉末状の半導体物質を固める結合剤としては
、ガラス粉末と有機バインダーとを組合せた影身外に絶
縁性の有機接着剤でもよく、熱硬化性樹脂、たとえばポ
リイミド樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ユリア樹
脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ケ
イ素樹脂などでも良いものである。Furthermore, the binder for solidifying the fine powder semiconductor material may be an insulating organic adhesive made of a combination of glass powder and an organic binder, or a thermosetting resin such as polyimide resin, phenol resin, furan resin, etc. Resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, diallyl phthalate resins, epoxy resins, polyurethane resins, silicon resins, etc. may also be used.

さらに壕だ、上記実施例では結合剤としてガラス粉末単
独を用いた場合について示したが、ガラス粉末と上記の
絶縁性有機接着剤を併用する形で用いても良いものであ
り、たとえばガラス粉末でＺｎＯ微粉末を熱処理し結合
させた後、素子の上部から上記有機接着剤を印刷し、素
子内に充填するなどによって素子形成ができるものであ
る。Furthermore, although the above example shows the case where glass powder alone is used as the binder, it is also possible to use a combination of glass powder and the above-mentioned insulating organic adhesive. After heat-treating and bonding the ZnO fine powder, the element can be formed by printing the organic adhesive from above the element and filling it into the element.

また、上記の実施例では素子および電極の形成をスクリ
ーン印刷法により行ったが、それ以外の塗布法、例えば
スプレー、浸漬などの方法で行ってもよいものである。Furthermore, although the elements and electrodes were formed by screen printing in the above embodiments, other coating methods such as spraying, dipping, etc. may also be used.

きらにまた、上記実施例による製造方法では、まず最初
に無機質半導体である微粉子状のＺｎＯを熱処理、粉砕
し、微粉末とした後に、絶縁性の無機質化合物であるＢ
ｉ２Ｏ３を添加し、その後熱処理を行ったが、これは無
機質半導体の微粉末に直接無機質化合物を添加するよう
にし、上記無機質半導体微粒子の焼成、粉砕という処理
工程を省略しても差支えないものである。Furthermore, in the manufacturing method according to the above embodiment, first, fine powder ZnO, which is an inorganic semiconductor, is heat-treated and pulverized to form a fine powder, and then B, which is an insulating inorganic compound, is
Although i2O3 was added and then heat treatment was performed, it is possible to add the inorganic compound directly to the inorganic semiconductor fine powder and omit the processing steps of firing and pulverizing the inorganic semiconductor fine particles. .

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明方法により得られ
た電圧非直線性素子は、低電流域における電圧非直線指
数αが大きく、また並列静電容量の小さな素子が得られ
ることから、消費電流の小さい液晶、ＥＬなどのデバイ
スのスイッチング素子として最適な素子を提供できるも
のである。また、電極間距離を狭くして素子を形成する
ことができるため、バリスタ電圧の低いものが得られ、
しかも絶縁性有機接着剤計またはガラス粉末量によって
バリスタ電圧を制御することもでき、上記電圧非直線指
数αが大きいことと相まって従来のＺｎＯバリスタでは
対応することのできなかった低電圧用ＩＣの保護素子や
低い電圧における電圧安定化素子として使用することが
できる。さらに、塗布したペイントを低い温度で硬化さ
せて簡単にして作ることができるため、回路基板上やガ
ラス基板上に素子を直接形成することができるものであ
る。このように種々の特徴を有する本発明の電圧非直線
性素子は、今までのＺｎＯバリスタなどでは考えられな
い幅広い用途が期待できるものであり、その産業性は大
なるものである。Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the voltage nonlinear element obtained by the method of the present invention has a large voltage nonlinearity index α in the low current region, and also has a small parallel capacitance. , it is possible to provide an element that is optimal as a switching element for devices such as liquid crystals and EL devices with low current consumption. In addition, since the device can be formed with a narrower distance between the electrodes, a device with a lower varistor voltage can be obtained.
Moreover, the varistor voltage can be controlled by the insulating organic adhesive meter or the amount of glass powder, and this combined with the large voltage non-linearity index α allows protection of low voltage ICs, which could not be achieved with conventional ZnO varistors. It can be used as an element or a voltage stabilizing element at low voltage. Furthermore, since the applied paint can be cured at low temperatures and easily manufactured, elements can be directly formed on circuit boards or glass substrates. The voltage nonlinear element of the present invention having such various characteristics can be expected to have a wide range of applications unimaginable for conventional ZnO varistors, and has great industrial potential.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法による電圧非直線性素子の製造方法
の工程を示す図、第２図は本発明方法により得られた電
圧非直線性素子の一実施例を示す拡大断面図、第３図は
本発明の素子をガラス基板上に設けた他の実施例を示す
断面図、第４図は本発明方法により得られた素子と従来
のＺｎＯバリスタの電圧−電流特性を示す図、第６図は
本発明方法による素子においてＢｉ２Ｏ３の添加滑を変
えた場合の電圧非直線指数α、バリスタ電圧７１８人お
よび並列静電容）迂Ｃの変化する様子を示す図である。 １・・・・・ｒＴｏ電極、２・・・・・・ガラス基板、
３・・・・・・カーボン電極、４・・・・・・電圧非直
線性素子、６・・・・・・ＺｎＯ微粉末、６・・・・・
・Ｂｉ２Ｏ３絶縁被膜、７・・・・・・低融点ガラス（
結合剤）。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ご　
　１１フ ３１！　　２　口 第４図 一力　電圧（１’） 第５図[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Fig. 1 is a diagram showing the steps of a method for manufacturing a voltage nonlinear element by the method of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing an example of the voltage nonlinear element obtained by the method of the present invention. 3 is a sectional view showing another example in which the device of the present invention is provided on a glass substrate, and FIG. 4 is a voltage-current diagram of the device obtained by the method of the present invention and a conventional ZnO varistor. FIG. 6 is a diagram showing the changes in the voltage nonlinear index α, the varistor voltage 718, and the parallel capacitance C when the addition slip of Bi2O3 is changed in the device according to the method of the present invention. . 1... rTo electrode, 2... glass substrate,
3...Carbon electrode, 4...Voltage nonlinear element, 6...ZnO fine powder, 6...
・Bi2O3 insulation coating, 7...Low melting point glass (
binder). Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person
11fu 31! 2 Ports Figure 4 Power Voltage (1') Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 　無機質半導体の微粉末にＢｉ＿２Ｏ＿３を主成分とす
る無機または有機化合物を添加し、混合した後、６００
〜１３５０℃で熱処理を行い、無機質半導体微粉末の表
面に無機質絶縁被膜を形成させ、その後上記絶縁被膜を
施した上記半導体微粉末に絶縁性の有機接着剤かまたは
ガラス粉末と有機バインダーを結合剤として加え、ペイ
ント状にし、次いで上記ペイントを一方の電極を配した
絶縁基板上に印刷、スプレーまたは浸漬などによって塗
布した後、熱処理を行って硬化させ、さらにもう一方の
電極を導電性ペイントで印刷、スプレー、または浸漬な
どによって塗布形成したことを特徴とする電圧非直線性
素子の製造方法。After adding and mixing an inorganic or organic compound mainly composed of Bi_2O_3 to a fine powder of an inorganic semiconductor,
Heat treatment is performed at ~1350°C to form an inorganic insulating film on the surface of the inorganic semiconductor fine powder, and then an insulating organic adhesive or glass powder and an organic binder are applied to the semiconductor fine powder coated with the insulating film as a binder. Then, the paint is applied by printing, spraying, or dipping onto the insulating substrate on which one electrode is arranged, and then heat treated to harden it, and the other electrode is printed with conductive paint. A method for manufacturing a voltage nonlinear element, characterized in that the voltage nonlinear element is formed by coating, spraying, dipping, or the like.