JPH01226107A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 - 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 本発明は電気機器、電子機器で発生する異常高電圧、ノ
イズ、静電気から半導体及び回路を保護するためのコン
デンサ特性とバリスタ特性を有する電圧依存性非直線抵
抗体磁器組成物に関するものである。

従来の技術 従来、各種電気機器、電子機器における異常高電圧の吸
収、ノイズの除去、火花消去、静電気対策のために電圧
依存性非直線抵抗特性を有するＳｉＣバリスタや、Ｚｎ
Ｏ系バリスタなどが使用されていた。このようなバリス
タの電圧−電流特性は近似的に次式のように表すことが
できる。

１＝（Ｖ／Ｃ）’ ここで、■は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
、αは電圧非直線指数である。

ＳｉＣバリスタのαは２〜７程度、ＺｎＯ系バリスタで
はαが５０にもおよぶものがある。このようなバリスタ
は比較的高い電圧の吸収には優れた性能を有しているが
、誘電率が低く、固有の静電容量が小さいため、バリス
タ電圧以下の比較的低い電圧の吸収に対してはほとんど
効果を示さず、また誘電損失ｔａｎδが５〜１０％と大
きい。

一方、これらの低電圧のノイズなどの除去には見かけの
誘電率が５Ｘ１０’程度で、ｔａｎδが１％前後の半導
体コンデンサが利用されている。

しかし、このような半導体コンデンサはサージなどによ
りある限度以上の電圧または電流が印加されると、破壊
したりしてコンデンサとしての機能を果たさなくなった
りする。

そこで、最近になって５ｒＴｉ０３を主成分とし、バリ
スタ特性とコンデンサ特性の両方の機能を有するものが
開発され、マイクロコンピュータなどの電子８！器にお
けるＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子の保護に使用されて
いる。

発明が解決しようとする課題 上記の５ｒＴｉ０３を主成分とするバリスタはＺｎＯ系
バリスタに比べ誘電率が約１０倍と大きいが、電圧非直
線指数（α）やサージ耐量が小さく、粒内抵抗が高いた
め、高周波のノイズなどを十分に吸収できないといった
欠点を有していた。

そこで本発明では、誘電率が太き（、αが大きいと共に
、サージ耐量が太き（、粒内抵抗が低い電圧依存性非直
線抵抗体磁器組成物を提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本発明では、５ｒａＴｉ
０３．（ＣａｌｌＳｒ＋−ｘ）ｂＴｉ０３（０，００１
≦ｘＳＯ，５）。

（ＢａｙＳｒ＋−ｙ）ｃＴｉＯｓ（０，００１≦ｙ≦０
．５）、（ＭｇＩｌＳｒ＋−５）ａＴｉＯｓ（０，００
１≦２≦０．５）　　（０，９５０≦ａ、　　ｂ、　　
ｃ、　ｄ＜１．０００　）　　（以下第一成分と呼ぶ）
のうち少なくとも１種類以上を９０．０００〜９９．９
９８曽Ｏ１χ、ＮｂｚＯｓ＋　Ｔａ＝０５．　ＷＯｓ＋
　Ｄ）’２０ｓ＋　Ｙ！０３＋　ＬａｚＯ＊＋　Ｃｅ０
ｔ＋Ｓｍ！０３．　Ｐｒ＊０＋＋＋　ＮｄｚＯｓ　（以
下第二成分と呼ぶ）のうち少なくとも１種類以上を０．
００１〜ｓ、ｏｏ。

翔ｏ１χ、Ｗ、Ｎ　　（以下第三成分と呼ぶ）を０．０
０１〜５、０００　ｓ＋ｏｌ！含有してなるか、または
上記第一成分を８０．０００〜９９．９９７ｍｏｌχ、
第二成分及び第三成分をそれぞれＯ，ＯＯ１〜５．００
０ｍｏｌχ、さらに＾ｌ＊Ｏｓ、　Ｓｂ＊Ｏｓ＋　Ｂａ
ｄ、　Ｂｅｄ、　ｐｂｏ、　Ｂ２Ｏ３＋　Ｃｅ０ｉ。

Ｃｒｚ０３＋　Ｐｅｇ’ｓ、　ＣｄＯ，ＫｘＯ，Ｃａｂ
、　Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕｂ、　Ｃｕ、０゜Ｌｉ、ｏ、　Ｍ
ｇＣＬ門ｎＪ、　ＭｏＯ３，ＮａｚＯ＋　Ｎｉｐ、　Ｒ
ｈ＊Ｏｓ＋　５ｅＯｔ＋ＡｇｚＯ，５ｉ（ｈ、　ｓｔｃ
、　ＳｒＯ，ＴｌｚＯ，ＴｔｌＯｚ＋　Ｔｉｏｔ、　Ｖ
２Ｏ５＋ＢｉｇＯｓ、ｌ［ｌｓ＋　Ｚｎ（Ｌ　ＺｒＯ２
，５ｎｏｔ、　　（以下第四成分と呼ぶ）のうち少なく
とも１種類以上をｏ、ｏｏｔ〜１０．０００ｗｏｌχ含
有してなる電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物を得るこ
とにより問題を解決しようとするものである。

作用 上記発明において、第一成分は主成分であり、第二成分
は主に半導体化を促進する金属酸化物である。また、第
三成分は誘電率及び粒内抵抗の改善に寄与するものであ
り、第四成分は誘電率、α、サージ耐量の改善に寄与す
るものである。特に、第三成分は素子全体に均一に分散
し、添加時点では窒化物であるが、還元焼成後に空気中
で熱処理することにより酸化物に変わり電子を放出する
。

すなわち、粒界部分では拡散してきた多量の酸素により
酸化物が形成され、放出された電子は酸素イオンに捕獲
され粒界は絶縁化される。一方、粒子内部は酸素の拡散
が起こりにくいため大部分の＠２Ｎが窒化物のままで存
在し、仮に粒子内部まで酸素が拡散してきても窒化物の
原子価が変わることによって電子を放出するため、酸化
による高抵抗化を抑制する作用をする。このため粒子内
部を低抵抗にすることができる。

実施例 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

まず、ＳｒＣＯ３＋　ＣａＣ０，、ＢａＣＯ３，ＭｇＣ
Ｏ５＋　Ｔｉｅ、を下記の第１表に示す組成比になるよ
うに秤量し、ボールミルなどで４０時間混合し、乾燥し
た後、１０００℃で１５時間仮焼する。こうして得られ
た仮焼物にＮｉ、Ｎｚと添加物を下記の第１表に示す組
成比になるように秤量し、ボールミルなどで２０時間混
合し、乾燥した後、ポリビニルアルコールなどの有機バ
インダーを１０ｗｔχ添加して造粒した後、１　　（ｔ
／ｃｄ）のプレス圧力で１０φｘ　ｌ　Ｌ（＋ｗ＠）の
円板状に成形する。次いで、空気中で１０００℃、１０
時間仮焼脱バインダーを行った後、Ｎ２　：　Ｈ２−９
：　１の混合ガス中で１４１５℃、４時間焼成する。さ
らに、空気中で１０４５℃、１２時間焼成し、このよう
にして得られた第１図、第２図に示す焼結体１の真平面
に外周を残すようにしてＡｇなどの導電性ペーストをス
クリーン印刷などにより塗布し、６００℃、５分間焼成
し、電極２．３を形成する。次に、図示してはいないが
半田などによりリード線を取付け、エポキシなどの樹脂
を塗装する。このようにして得られた素子の特性を下記
の第２表に示す、なお、第２表において、誘電率εは１
ＫＩＩｚでの静電容量から計算したものであり、粒内抵
抗ＥＳＲは共振周波数でのインピーダンスにより評価し
、αはα＝　１　／　Ｌ　ｏ　ｇ　（Ｖ　＋ｓ＊ａ／　
Ｖ　＋ａｍ）（ただし、ＶＩＩＩＡ　Ｉ　　Ｖｌ＠＋ａ
Ａは１ｉ＋Ａ、１０ｍＡの電流を流した時に素子の両端
にかかる電圧である。）で評価した。また、サージ耐量
はパルス性の電流を印加した後のＶｌｍＡの変化が±１
０％以内である時の最大のパルス性電流値により評価し
ている。

（以　下　余　白） また、第一成分のＳｒｍＴｉ０ｓｔ　（ＣａｘＳｒ＋−
ｘ）ｂＴｉｏｓ（０，００１≦Ｘ≦０．５）、　　（Ｂ
ａ、Ｓｒ＋−、）ｃＴｉＯａ（０，００１≦ｙ≦０．５
）、（ＭｇｍＳｒ＋−ｍ）ｄｉＯｓ（０，００１≦２≦
０．５）　　（０，９５０≦ａ、　　ｂ、　　ｃ、　ｄ
＜１．０００　）の！、　　７．　２（７）範囲を規定
したのは、０．００１未満では効果を示さず、０．５を
越えると粒成長及び半導体化が抑制され特性が劣化する
ためである。また、ａ、ｂ、ｃ、ｄの範囲を規定したの
は、１．０では格子欠陥が発生しに（いため半導体化が
促進されず、０．９５より小さ（なるとＴｉが過剰とな
りすぎて↑１０□の結晶が生成し、組織が不均一になり
、特性が劣化するためである。さらに、第二成分は０．
００１■ｏｌχ未満では効果を示さず、ｓ、ｏｏｏ−〇
１χを越えると粒界に偏析して粒界の高抵抗化を抑制し
、粒界に第二相を形成するため特性が劣化することにな
る。

そして、第三成分は０．００１■ｏ１χ未満では効果を
　　４示さず、５．０００ｓｏｌχを越えると粒界に第
二相を形成するため特性が劣化することになる。また、
第四成分は０．００１ｓｏｌχ未満では効果を示さず、
５、０００ｓｏｌχを越えると粒界に第二相を形成し粒
成長が抑制され、粒界の抵抗は高くなるが粒界の幅が厚
くなるため、静電容量が小さくなると共にバリスタ電圧
が高（なりサージに対して弱くなることになる。

なお、本実施例では一部の添加物の組み合わせについて
のみ示したが、請求の範囲内であればその他の添加物の
組み合わせについても同様の効果があることを確認した
。

発明の効果 以上に示したように本発明によれば、誘電率ε、電圧非
直線指数αが大きく、粒内抵抗が小さいため、高周波の
ノイズを吸収すると共に、サージ電流が印加された後の
発熱が少ないため、素子の劣化が小さく、サージ耐量が
太き（なるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による素子を示す平面図、第２図は本発
明による素子を示す断面図である。 １・・・・・・焼結体、２，３・・・・・・電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｒ＿ａＴｉＯ＿３（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘ
   ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５），（Ｂａ
   ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＴｉＯ＿３（０．００１≦
   ｙ≦０．５），（Ｍｇ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚ）＿ｄＴｉ
   Ｏ＿３（０．００１≦ｚ≦０．５）〔０．９５０≦ａ，
   ｂ，ｃ，ｄ＜１．０００〕のうち少なくとも１種類以上
   を９０．０００〜９９．９９８ｍｏｌ％，Ｎｂ＿２Ｏ＿
   ５，Ｔａ＿２Ｏ＿５，ＷＯ＿３，Ｄｙ＿２Ｏ＿３，Ｙ＿
   ２Ｏ＿３，Ｌａ＿２Ｏ＿３，ＣｅＯ＿２，Ｓｍ＿２Ｏ＿
   ３，Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１，Ｎｄ＿２Ｏ＿３のうち少なく
   とも１種類以上を０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、Ｗ
   ＿２Ｎを０．００１〜５．０００ｍｏｌ％含有してなる
   電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物。
2. （２）Ｓｒ＿ａＴｉＯ＿３，（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−ｘ
   ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５），（Ｂａ
   ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＴｉＯ＿３（０．００１≦
   ｙ≦０．５），（Ｍｇ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚ）＿ｄＴｉ
   Ｏ＿３（０．００１≦ｚ≦０．５）〔０．９５０≦ａ，
   ｂ，ｃ，ｄ＜１．０００〕のうち少なくとも１種類以上
   を８０．０００〜９９．９９７ｍｏｌ％、Ｎｂ＿２Ｏ＿
   ５，Ｔａ＿２Ｏ＿５，ＷＯ＿３，Ｄｙ＿２Ｏ＿３，Ｙ＿
   ２Ｏ＿３Ｌａ＿２Ｏ＿３，ＣｅＯ＿２，Ｓｍ＿２Ｏ＿３
   ，Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１，Ｎｄ＿２Ｏ＿３のうち少なくと
   も１種類以上を０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、Ｗ＿
   ２Ｎを０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３，Ｓｂ＿２Ｏ＿３，ＢａＯ，ＢｅＯ，ＰｂＯ，Ｂ＿２
   Ｏ＿３，ＣｅＯ＿２，Ｃｒ＿２Ｏ＿３，Ｆｅ＿２Ｏ＿３
   ，ＣｄＯ，Ｋ＿２Ｏ，ＣａＯ，Ｃｏ＿２Ｏ＿３，ＣｕＯ
   ，Ｃｕ＿２Ｏ，Ｌｉ＿２Ｏ，ＭｇＯ，ＭｎＯ＿２，Ｍｏ
   Ｏ＿３，Ｎａ＿２Ｏ，ＮｉＯ，Ｒｈ＿２Ｏ＿３，ＳｅＯ
   ＿２，Ａｇ＿２Ｏ，ＳｉＯ＿２，ＳｉＯ＿２，ＳｉＣ，
   ＳｒＯ，Ｔｉ＿２Ｏ，ＴｈＯ＿２，ＴｉＯ＿２，Ｖ＿２
   Ｏ＿５，Ｂｉ＿２Ｏ＿３，ＷＯ＿３，ＺｎＯ，ＺｒＯ＿
   ２，ＳｎＯ＿２のうち少なくとも１種類以上を０．００
   １〜１０．０００ｍｏｌ％含有してなる電圧依存性非直
   線抵抗体磁器組成物。