(57)【要約】  一実施形態では、バリスタは、セラミック本体を含み得る。バリスタは、セラミック本体の周囲に配された多層被覆を更に含み得る。多層被覆は、フェノール材料またはシリコーン材料を含む第１の層と、第１の層に隣接し、絶縁耐力の高い被覆を含む第２の層とを含み得る。【選択図】図２Ａ
2017524271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック本体と、
前記セラミック本体の周囲に配された多層被覆と、を備えるバリスタであって、前記多層被覆が、
フェノール材料またはシリコーン材料を含む第１の層と、
前記第１の層に隣接し、絶縁耐力の高い被覆を含む第２の層と、を備える、バリスタ。
【請求項２】
前記セラミック本体が、ＺｎＯセラミックを含む、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項３】
前記第２の層が、アルキド樹脂を含む、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項４】
前記第１の層が、３００μｍ〜１２００μｍの厚さを含む、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項５】
前記第２の層が、２０μｍ〜１５０μｍの厚さを含む、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項６】
前記セラミック本体上に配された電気接点層を更に備え、前記第１の層が、前記電気接点層に隣接して配されている、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項７】
前記多層被覆が、交流２５００Ｖ以上の絶縁耐力を含む、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項８】
前記多層被覆が、１．０ｍｍ以下の厚さを含む、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項９】
前記第１の層が、アルキルシリコーン樹脂及び二酸化ケイ素フィラーを含む、請求項１に記載のバリスタ。
【請求項１０】
セラミック本体を提供することと、
前記セラミック本体の周囲に多層被覆を塗布することであって、
前記多層被覆が、
フェノール材料またはシリコーン材料を含む第１の層と、
前記第１の層に隣接し、絶縁耐力の高い被覆を含む第２の層と、を備える、塗布することと、を含む、バリスタを形成する方法。
【請求項１１】
前記セラミック本体が、ＺｎＯセラミックを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の層が、アルキド樹脂を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の層が、３００μｍ〜１２００μｍの厚さを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の層が、２０μｍ〜１５０μｍの厚さを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
多層被覆を前記塗布することの前に、前記セラミック本体に電気接点層を塗布することを更に含み、前記第１の層が、前記電気接点層に隣接して塗布される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記多層被覆が、交流２５００Ｖ以上の絶縁耐力を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記多層被覆が、１．０ｍｍ以下の厚さを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の層が、アルキルシリコーン樹脂及び二酸化ケイ素フィラーを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記多層被覆を前記塗布することが、
アルキルシリコーン樹脂またはフェノール樹脂を含む第１の溶媒混合物として前記第１の層を提供することと、アルキド樹脂を含む第２の溶媒混合物として前記第２の層を提供することと、
前記第２の層を前記提供することの前に、前記第１の層を焼成して、第１の固体層を形成することと、
前記第２の層を焼成して、第２の固体層を形成することと、を含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年８月８日に出願されその全体が参照により本明細書に組み込まれるＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＣＮ２０１４／０８３９７４に対する優先権を主張する。
【０００２】
実施形態は、回路保護素子の分野に関し、より具体的にはサージ保護のための金属酸化物バリスタに関する。
【背景技術】
【０００３】
過電圧保護素子は、過電圧の故障条件による損傷から電子回路及び電子コンポーネントを保護するために使用される。これらの過電圧保護素子は、保護される回路と接地線との間に接続される金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）を含み得る。ＭＯＶには、ＭＯＶを使用してこのような回路を破局的な電圧サージから保護することを可能にする電流電圧特性がある。バリスタ素子は多くの異なる種類の装置を保護するために非常に広範に配置されているため、バリスタの特性を改善する継続的な必要性が存在する。
【０００４】
ＭＯＶ素子（「ＭＯＶ」及び「バリスタ」という用語は、特に記載がない限り、本明細書において交換可能に使用される）は、一般に、セラミック円板（しばしばＺｎＯベース）、Ａｇ（銀）電極等の電極として機能する電気接点層、ならびに第１の表面及び第２の表面でそれぞれ接続される第１の金属リード及び第２の金属リードから構成され、第２の表面は、第１の表面に対向する。多くの場合、ＭＯＶ素子には、セラミック円板及び他の材料を被覆する絶縁被覆も設けられる。現在の市場において見出されるＭＯＶの一例としては、高い絶縁耐力を有するエポキシ絶縁体で被覆されたセラミック円板が挙げられる。
【０００５】
注目すべきことに、この種類のＭＯＶは、典型的に８５℃未満等の比較的低い温度での動作に制限され、より具体的には８５℃、８５％の相対湿度（ＲＨ）、及び高い直流動作電圧等のバイアス湿度条件で運用されると信頼性の問題を呈する。このようなバイアス湿度条件下で遭遇される信頼性の問題は、ＭＯＶのセラミック本体の表面に接触するために使用される銀電極材料のマイグレーションから、及びエポキシ被覆とＺｎＯセラミックとの間の相互作用から発生すると考えられる。信頼性の問題の一例が、直流動作電圧を印加しながら、エポキシ被覆されたＭＯＶを高温条件（少なくとも８５℃）、高湿条件で運用するときの、インターフェースを通じてのリーク電流の増大である。その上、より低い湿度条件下でさえ、エポキシ被覆されたＭＯＶは、１２５℃等の高温での動作時に故障し得る。これらの問題及び他の問題に関して、本改善が望ましいことがある。
【発明の概要】
【０００６】
例示的な実施形態は、改善されたバリスタに関する。一実施形態では、バリスタは、セラミック本体を含み得る。バリスタは、セラミック本体の周囲に配された多層被覆を更に含み得る。多層被覆は、フェノール材料またはシリコーン材料を含む第１の層と、第１の層に隣接し、絶縁耐力の高い被覆を含む第２の層とを含み得る。
【０００７】
別の実施形態では、バリスタを形成する方法は、セラミック本体を提供することと、第１の層をセラミック本体上に塗布することと、多層被覆をセラミック本体の周囲に塗布することと、を含み得る。多層被覆は、フェノール材料またはシリコーン材料を含む第１の層と、第１の層に隣接し、絶縁耐力の高い被覆を含む第２の層とを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の実施形態によるＭＯＶの側面断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の実施形態による別のＭＯＶの側面断面図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本開示の実施形態による更なるＭＯＶの平面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＭＯＶの側面断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態による２層被覆と共に配置されたＭＯＶの、初期段階における電気測定の結果を提供する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡのＭＯＶの、バイアス条件下での１６８時間後における電気測定の結果を提供する。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３ＡのＭＯＶの、バイアス条件下での３３６時間後における電気測定の結果を提供する。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３ＡのＭＯＶの、バイアス条件下での５００時間後における電気測定の結果を提供する。
【図４Ａ】図４Ａは、単層エポキシ被覆と共に配置された従来のＭＯＶの、初期段階における電気測定の結果を提供する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４ＡのＭＯＶの、バイアス条件下での１６８時間後における電気測定の結果を提供する。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４ＡのＭＯＶの、バイアス条件下での３３６時間後における電気測定の結果を提供する。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４ＡのＭＯＶの、バイアス条件下での５００時間後における電気測定の結果を提供する。
【図５】図５は、本開示の実施形態による多層被覆の異なる層のための例示的な配合を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
これから以下において、例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照して、本実施形態をより詳細に説明する。本実施形態は、本明細書に記載の実施形態に限定されるとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が万全かつ完全なものになり、それらの範囲を当業者に十分に伝えるように、提供される。図面において、同様の数字は、全体にわたって同様の要素を指す。
【００１０】
以下の説明及び／または請求項において、「上に（ｏｎ）」、「上にある（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」、「上に配された（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｎ）」、及び「上方に（ｏｖｅｒ）」という用語が使用され得る。「上に（Ｏｎ）」、「上にある（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」、「上に配された（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｎ）」、及び「上方に（ｏｖｅｒ）」は、２つ以上の要素が相互に直接物理的に接していることを示すために使用され得る。また、「上に（ｏｎ）」、「上にある（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」、「上に配された（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｎ）」、及びｏｖｅｒ（上方に）という用語は、２つ以上の要素が相互に直接接していないことを意味し得る。例えば、「上方に（ｏｖｅｒ）」は、１つの要素が別の要素の上方にあるが相互に接触せず、２つの要素の間に別の要素（複数可）を有し得ることを意味し得る。更に、「及び／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、「及び（ａｎｄ）」を意味し得、「または（ｏｒ）」を意味し得、「排他的論理和（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）」を意味し得、「１つ（ｏｎｅ）」を意味し得、「全てではなく、いくつか（ｓｏｍｅ，  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ａｌｌ）」を意味し得、「どちらもない（ｎｅｉｔｈｅｒ）」を意味し得、かつ／または「両方（ｂｏｔｈ）」を意味し得るが、請求される主題の範囲は、この点で限定されない。
【００１１】
本実施形態は、一般に、酸化亜鉛材料をベースとする金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）に関する。知られているように、この種類のバリスタは、酸化亜鉛粒子を含む微細構造を有するセラミック本体を備え、セラミック微細構造内に配された他の金属酸化物等の様々な他の成分を含み得る。背景として、商業的に生産される多くのＭＯＶは、焼結されて円板を形成する酸化亜鉛顆粒から主として構成され、固体形状における酸化亜鉛顆粒は高導電性の材料である一方、他の酸化物から形成される粒間の境界は高抵抗である。酸化亜鉛顆粒が接し合う点においてのみ、焼結は、対称型ツェナダイオードに相当する「マイクロバリスタ」を生じさせる。金属酸化物バリスタの電気的挙動は、直列または並列に接続されたマイクロバリスタの数に由来する。ＭＯＶの焼結された本体が、高いエネルギー吸収を可能にするその高い電気負荷能力の原因であり、そのため、高いサージ電流処理能力の原因でもある。
【００１２】
バリスタのセラミック本体に接触またはそれを被包するために用いられる上記材料は、とりわけ高温条件、高湿条件、及び／または高圧条件で運用されるとき、素子劣化の潜在的な原因である。様々な実施形態では、高温、高湿、または高圧等の条件下での劣化に対する耐性がある改善されたバリスタが提供される。様々な実施形態では、多層構造（特に２層構造）を含む被覆を有するＭＯＶが提供される。２層構造は、シリコーン材料またはフェノール材料から形成される第１の層と、絶縁耐力の高い材料を構成する第２の層とを含む。本明細書で使用される「高い絶縁耐力」または「絶縁耐力の高い材料」という用語は、絶縁耐力が少なくとも２０ｋＶ／ｍｍである材料または品質を指す。この多層被覆は、セラミックがエポキシ被覆に直接接している従来のＭＯＶと比較して、リーク電流及び他の電気劣化に対する耐性を改善し得る。
【００１３】
第１の層がシリコーン材料から形成される様々な実施形態では、シリコーン材料は、アルキルシリコーン樹脂及び二酸化ケイ素を含み得る。アルキルシリコーン樹脂は、ポリシロキサン構造に結合したアルキル基を有する分岐ポリシロキサンの籠状構造をベースとする公知のシリコーン樹脂であってもよい。第１の層がフェノール材料である他の実施形態では、フェノール材料は、フェノールまたは置換フェノールとホルムアルデヒド等のアルデヒドとの反応から形成されたフェノール樹脂を含み得る。フェノール材料は、任意追加的に最大約１０重量％の添加剤を含み得る。
【００１４】
様々な実施形態では、第２の層は、アルキド樹脂、または絶縁耐力が２０ｋＶ／ｍｍを超え得るポリイミドもしくはアクリル系樹脂等の他の絶縁耐力の高い材料を含む。特定の実施形態では、アルキド樹脂は、５０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有し得る。アルキド樹脂の一例としては、ポリオールとジカルボン酸との反応から誘導されるポリエステル材料が挙げられる。アルキド樹脂の別の例としては、ポリオールとカルボン酸無水物との反応から誘導されるポリエステル材料が挙げられる。より一般的には、アルキド樹脂には、脂肪酸を使用して形成される他の種類のポリエステル樹脂が含まれ得る。実施形態は、この文脈において限定されない。
【００１５】
図１Ａは、本開示の様々な実施形態によるＭＯＶ（本明細書では「バリスタ」とも呼ばれる）の側面断面図を示す。この実施例では、バリスタ１００は、セラミック本体１０２、電気接点層１０４、及び多層被覆１０６を含む。電気接点層１０４は、セラミック本体１０２と外部電気リード（図示せず）との間の良好な電気的接続を提供するための銀または他の電気導体を備え得る。様々な実施形態では、セラミック本体１０２は、ＺｎＯ材料を含み得る。多層被覆１０６は、被包を提供するために全ての側面においてセラミック本体１０２を取り囲んでもよいことが理解され得る。図１Ａの実施例では、多層被覆１０６は、電気接点層１０４に隣接し、電気接点層１０４に接して配される第１の層１０８を含む。上述のように、第１の層１０８は、いくつかの実施形態ではシリコーン材料を含み得、または他の実施形態ではフェノール材料を含み得る。シリコーン材料またはフェノール材料は高温においてセラミックＭＯＶ本体との反応に耐え得、そのため少なくとも１２５℃等までの温度での使用に好適な塗布物であるため、このような材料は、今日のバリスタで使用される従来のエポキシ被覆に対する優位性を提供し得る。
【００１６】
様々な実施形態では、第１の層１０８の厚さは、約３００μｍ〜１２００μｍに及び得る。注目すべきことに、シリコーン材料及びフェノール材料は、バリスタのセラミック本体を被覆するために使用される従来のエポキシ被覆と比較して、５ｋＶ／ｍｍ〜１０ｋＶ／ｍｍ等の比較的低い絶縁耐力を有する。それゆえに、第２の層１１０は、バリスタとしての使用に適切な全絶縁耐力を多層被覆１０６に付与するアルキド樹脂または他の絶縁耐力の高い材料を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の層１１０は、第１の層１０８と併せて高い絶縁耐力を多層被覆１０６に付与するのに十分である２０μｍ〜１５０μｍの厚さを有する。例えば、いくつかの実施形態では、多層被覆１０６は、交流２５００Ｖを超える絶縁耐力を有する。
【００１７】
様々な実施形態では、第１の層及び第２の層は、電気接点層１０４が塗布された後で、液体層または粘着層としてセラミック本体１０２の表面に塗布され得る。高い絶縁耐力を有する第２の層１１０を多層被覆１０６に組み込むことは、セラミック本体１０２を被包するためにシリコーン層またはフェノール層等の単層を使用することに対する優位性を提供する。特に、絶縁耐力の高い層を有する多層被覆では、被覆全体の厚さが低減され得る。例えば、第２の層１１０等の絶縁耐力の高い層の使用がなければ、シリコーン層またはフェノール層が様々な用途のための目標絶縁耐力（例えば、交流２５００Ｖ）を付与するためには３ｍｍ以上の厚さが必要とされ得る。これは、部分的には、シリコーン層が１０ｋＶ／ｍｍ以下等の比較的低い絶縁耐力を有し得ること、及びＭＯＶセラミックの周囲の被覆厚さがとりわけＭＯＶの隅の領域において劇的に変動し得ることによる。それゆえに、単層被覆が交流２５００Ｖ等の仕様を必ず満たすようにするためには、被覆が均一であった場合に２５００Ｖに耐えるために必要な理論的厚さの何倍もの平均被覆厚さを塗布することが必要とされ得る。例えば、矩形のセラミック本体を有するＭＯＶでは、シリコーン層の厚さは、隅の領域における１００μｍから他の領域における１ｍｍまでの間で変動し得ることが観察された。
【００１８】
好都合なことに、多層被覆の被覆厚さが１．０ｍｍ（１０００μｍ）以下であるとき、本実施形態による多層被覆を有するＭＯＶは、交流２５００Ｖの絶縁耐力を有し得る。多層被覆１０６によって与えられるより薄い被覆厚さは、それほどかさばらないバリスタを提供し、より簡単な取扱い及び大量生産環境におけるより高い歩留まりを提供する。例えば、５０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有する５０μｍ厚のアルキド層は、単独で２５００Ｖの絶縁耐力を付与する。それゆえに、５０μｍ厚のアルキド層を含む多層被覆内のシリコーン層またはフェノール層の厚さは、必要とされる絶縁耐力がアルキド層のみによって提供されるため、セラミック本体及び電気接点層を反応から保護するのに十分でありさえすればよい。その上、内側シリコーン層に塗布されるアルキド層の厚さは、内側シリコーン層の厚さよりも均一であることが観察された。例えば、シリコーン層の厚さが約１０倍または約１０分の１に変動する上記の実施例では、シリコーン層に塗布されたアルキド層は、隅の領域における５０μｍから他の領域における１１０μｍまでの間の（すなわちほんの約２倍または約２分の１の）厚さの変動を呈し、大部分の測定値は、５０〜７０μｍの厚さを示した。そのため、５０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有する公称７０μｍ厚のアルキド層は、アルキド層の全領域が内側シリコーン層の厚さから独立して交流２５００Ｖに対処するのに十分な厚さ（＞５０μｍ）を必ず有するようにするために十分であり得る。
【００１９】
シリコーン材料またはフェノール材料はバリスタのセラミック本体との反応に耐え得るため、シリコーン材料またはフェノール材料を含む第１の層１０８が電気接点層１０４に隣接する図１Ａに示されるような多層被覆を提供することが好都合であり得る。他の実施形態では、第２の層１１０が電気接点層１０４に隣接して配されてもよい。図１Ｂは、絶縁耐力の高い層（第２の層１１０）が電気接点層１０４に隣接して配される一方、第１の層１０８が第２の層１１０の周囲に配される配置を多層被覆１１６が有する、バリスタ１２０の実施形態を描いている。第２の層１１０及び第１の層１０８が同じ厚さを有することを考えると、この配置は、多層被覆１０６の絶縁耐力に類似した絶縁耐力を提供し得る。バリスタ１２０の被覆は、特定の条件下ではバリスタ１００の被覆よりも不安定になり得、剥離または気泡を最小限に抑える能力は、特定の使用条件下では難題になり得る。
【００２０】
特にアルキド樹脂は、図１Ｂの実施形態において第２の層１１０として使用するには信頼性に欠けることに留意されたい。これは、アルキド層がシリコーン層と強力な界面結合を形成し得ないためである。それゆえに、例えば５００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さを有する外側シリコーン層が第１の層１１２として塗布されると、シリコーン層は、固化が起きる前に流れ去り得る。図１Ａの実施形態では、アルキド樹脂から作製される第２の層１１０は第１の層１０８と強力な結合を形成し得ないものの、第２の層１１０の厚さは比較的薄く（５０〜１００μｍ等）、第２の層１１０を適所に保持するために高い接着力を必要としない。高い絶縁耐力及びシリコーンとの高い接着性を有する他の材料は、図１Ｂの実施形態における第２の層１１０としての使用にも好適であり得る。
【００２１】
図２Ａは、本開示の実施形態による更なるＭＯＶの平面図を示す。図２Ｂは、図２ＡのＭＯＶの側面断面図を示す。図２Ａに示されるように、バリスタ２００は、セラミック本体２０２のための円板、電気接点層２０４、及び多層被覆２１４を含む。電気接点層２０４は、図２Ｂ内に明示的に描かれていない。次に、多層被覆２１４は、電気接点層２０４に隣接して配された第１の層２０６を含む。第１の層２０６は、図１Ａ及び１Ｂに関して一般的に上述したように、シリコーン材料またはフェノール材料を含み得る。図１Ａの実施形態と同様に、第１の層２０６は、約３００μｍ〜１２００μｍの範囲の厚さを有し得る。多層被覆２１４は、第１の層２０６の周囲に配された第２の層２０８も含み、第２の層２０８は、２０ｋＶ／ｍｍ超等の比較的高い絶縁耐力を有する。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂに更に示されるように、一対の電気リード（リード２１２として示される）が、セラミック本体２０２の対抗する側面に接して配され、電気接点層２０４にわたって電気接点を形成する。
【００２３】
動作中、バリスタ１００またはバリスタ２００等のバリスタは、セラミック本体がエポキシ層によって被包される従来のバリスタよりも優れた電気的性能を提供し得る。本実施形態によるＭＯＶ素子によって提供される１つの具体的な利点は、様々な高温条件及び高圧条件の下における改善された性能である。図３Ａ〜３Ｄは、本実施形態による多層被覆と共に配置された一組のＭＯＶ試料の電気測定の結果を示す。これらの結果において、多層被覆は、シリコーン材料でできた内側層（第１の層）及びアルキド樹脂でできた外側層から作製されている。次に、シリコーン材料は、上述のようなアルキルシリコーン樹脂、及び二酸化ケイ素フィラーを含む。バリスタ試料内の内側シリコーン層の、図１Ａの表面１３０、１３２によって例示されるようなセラミック本体の対向する表面沿いの厚さが４９０μｍ〜８２０μｍに及び得る一方、外側アルキド樹脂層の厚さは５０μｍ〜１１０μｍに及び得る。
【００２４】
図３Ａ〜３Ｄの結果には、高温負荷試験（１２５℃で直流９７０Ｖ印加）及びバイアス湿度負荷試験（８５℃、８５％ＲＨで直流９７０Ｖの印加電圧）における測定値が含まれている。印加バイアスにさらしながら、ＭＯＶ試料について約１６８時間の間隔で様々な測定を行った。特に、一組の試験では、８５℃及び８５％の相対湿度の環境においてＭＯＶ試料１１〜２０を９７０Ｖの平流バイアスの印加にさらした一方、別の一組の試験では、平流９７０Ｖを印加した状態で試料１〜１０を１２５℃に維持した。記載したように、試料を約１６８時間の間隔で取り出し、測定を行った。示されるデータでは、Ｖｎｏｍは、１ｍＡの電流をＭＯＶに通電するときのＭＯＶの両端の電圧降下を表し、リーク電流は、Ｖｎｏｍの８０％で測定する。
【００２５】
図３Ａでは、一組の試料１〜２０について、順バイアス条件及び逆バイアス条件の下で１ｍＡの電流におけるバリスタ電圧（Ｖｎｏｍ）を測定した。順バイアス条件及び逆バイアス条件の下でのリーク電流の測定値も、示されている。Ｖｎｏｍの初期値は、順バイアスの下で平均約１１９５、逆バイアスの下で１１９８を呈する。これらの値は、５００時間まで経時的にそれぞれ約１．０％及び３．８％と若干増加した。
【００２６】
リーク電流（マイクロアンペアで示される）は、Ｖｎｏｍの８０％のバイアス電圧で測定し、順電圧及び逆電圧の両方を記録する。逆バイアス条件下でのリーク電流の初期値は、約１５の平均値を呈し、５００時間まで時間の関数としてわずかに減少する。順バイアス条件下でのリーク電流の初期値は、約１７の平均値を呈し、１６８時間でわずかに減少する。３３６時間では、順バイアス条件下での平均リーク電流が約４３に穏やかに増加する一方、５００時間では、この値は約６２に増加する。３３６時間及び５００時間における平均リーク電流の増加は、８５℃及び８５％の相対湿度の環境において９７０Ｖの平流バイアスにさらした試料１１〜２０における増加による。平流９７０Ｖと共に１２５℃にさらした試料１〜１０は、順バイアス条件下で１６８時間、３３６時間、及び５００時間においてリーク電流のわずかな減少を示した。
【００２７】
図４Ａ〜図４Ｄは、エポキシ単層を含む被覆と共に配置された従来のＭＯＶの電気測定の結果を提供する。試料１１〜２０に関する図３Ａ〜３Ｄに示されるのと同じ測定条件を使用して、一組の試料４７、４８、４９、５０、及び５１を測定した。図４Ａに図示されるように、Ｖｎｏｍの初期平均測定値（１１８５、１１９５）は、試料１１〜２０における対応する測定値に類似した値を示し、リーク電流測定値は、順バイアス及び逆バイアスの下でそれぞれ約３４及び３３とわずかに高い値を呈する。
【００２８】
図４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄに示されるように、電気的特性は、時間の関数として著しく変化する。例えば、５００時間後、Ｖｎｏｍは逆バイアス条件下で約８％減少し、順バイアス条件下でＶｎｏｍは約５４％減少する。その上、５００時間後、逆バイアス条件及び順バイアス条件の下で、リーク電流は１０倍超増加し、深刻な性能劣化を示す。
【００２９】
上記の結果に照らして、本実施形態による多層被覆と共に配置されたバリスタ試料（１〜１０）が、１２５℃で直流９７０Ｖを印加した状態で少なくとも５００時間の間、Ｖｎｏｍまたはリーク電流によって測定されるような劣化に対して安定であることは明確である。その上、８５℃、８５％ＲＨで９７０Ｖの直流電圧を印加した状態で、バリスタ試料１１〜２０は、５００時間までＶｎｏｍのシフト及び逆バイアスにおけるリーク電流に対して安定であり、１６８時間〜３３６時間の期間まで順バイアスにおけるリーク電流の増加に対して安定である。不都合なことに、記載したように、エポキシ被覆を有する従来のバリスタ試料は、１６８時間の時点でさえ、順バイアス下のＶｎｏｍにおいて（３０％）、及びリーク電流において（＞１０００％）大きな劣化を呈する
【００３０】
電気的特性の測定値において示される上記の利点に加えて、本実施形態の２層被覆は、エポキシ単層によって被覆された従来のバリスタとは対照的に、熱サイクル試験において優れた安定性を呈する。一組の熱サイクル実験では、１つのサイクルが４つのステップ（１）−４０℃で１５分、２）室温で５分、３）１２５℃で１５分、及び４）室温で５分）から構成されるサイクルに試料をさらした。バリスタ試料を５サイクル、１５サイクル、５０サイクル、１００サイクル、及び２００サイクルにさらした。内側層が本明細書に開示されるようなシリコーン材料を含み、外側層がアルキル樹脂を有する多層被覆を有するバリスタ試料は、２００サイクルの後でさえ、故障を呈さなかった。不都合なことに、従来のバリスタ試料は、ほんの５サイクルの後で故障を呈する。
【００３１】
様々な実施形態では、公知の溶液ベースの技法を使用して多層被覆をバリスタのセラミック本体（電気接点層を含む）に塗布してもよい。例えば、バリスタに塗布される層の樹脂を含む溶液中にバリスタのセラミック本体を浸漬してもよい。一例では、シリコーン層またはフェノール層を、それぞれアルキルシリコーン樹脂またはフェノール樹脂のいずれかを含有する溶媒混合液から作製される粘性液被覆として、バリスタのセラミック本体に塗布してもよい。当該被覆をその後焼成して固体層を形成してもよい。その後、アルキド層を、アルキド樹脂の溶液を含む粘性液としてシリコーン層またはフェノール層の外部表面に塗布してもよく、その後焼成してアルキド層を固化してもよい。実施形態は、この文脈において限定されない。
【００３２】
図５は、本開示の実施形態による多層被覆の異なる層のための例示的な配合を提供する。配合５０２は、コンフォーマル被覆配合５０６として示されている絶縁耐力の高い層と併せて使用されるシリコーン層の組成を示す。当該配合は、二酸化ケイ素、及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を含む様々な溶媒、ならびに任意追加的な添加剤と共に、アルキルシリコーン樹脂を含む。実施形態は、この文脈において限定されない。図５に示される配合は、乾燥／硬化前のバリスタのセラミック本体に塗布される溶液の配合を示すことに留意されたい。それゆえに、溶媒の少なくとも一部は、最終多層被覆の形成中に除去され得る。フェノール配合５０４をコンフォーマル被覆配合と併せて使用して、多層被覆を形成してもよい。フェノール配合５０４は、示されているようなフェノール樹脂、溶媒、及び任意追加的な添加剤を含み得る。実施形態は、この文脈において限定されない。最後に、コンフォーマル被覆配合５０６は、アルキド樹脂、溶媒、及び任意追加的な添加剤を含む。
【００３３】
本実施形態は特定の実施形態を参照して開示されたものの、添付の請求項において画定されるような本開示の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に対する多数の変形、改変、及び変更が可能である。それゆえに、本実施形態は、記載された実施形態に限定されず、以下の請求項及びそれらの等価物によって画定される最大の範囲を有することを意図する。
【図１Ａ】
2017524271.tif 000003
【図１Ｂ】
2017524271.tif 000004
【図２Ａ】
2017524271.tif 000005
【図２Ｂ】
2017524271.tif 000006
【図３Ａ】
2017524271.tif 000007
【図３Ｂ】
2017524271.tif 000008
【図３Ｃ】
2017524271.tif 000009
【図３Ｄ】
2017524271.tif 000010
【図４Ａ】
2017524271.tif 000011
【図４Ｂ】
2017524271.tif 000012
【図４Ｃ】
2017524271.tif 000013
【図４Ｄ】
2017524271.tif 000014
【図５】
2017524271.tif 000015
【国際調査報告】
2017524271.tif 000016
2017524271.tif 000017
2017524271.tif 000018