JPH01226114A - 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。

Ｉ−（Ｖ／Ｃ）ａ ここで、工は電流、■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５０ＶＣ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
スタ室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
太きい。

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６Ｘ１０’程度で、ｔａｎδが１％前後の半導
体コンデンサが利用さ九ている。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５ｒＴｉＯ、を主成分とし、バリス
フ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機器における
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５ｒＴｉＯ，ｆ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倍と太きいが、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
全有していた。

そこで本発明では、誘電率が大きく、αが大きいと共に
、サージ耐量が大きく、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全目的とする。

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、５ｒＴｉＯ
，、ＣａｘＳｒ、　−ｘ　Ｔｉｅ、　（０．００１≦Ｘ
≦ｏ、ｓ　）　。

Ｂ　ａｙ　Ｓ　ｒ　＋　−ｙＴ　ｉｏ　５（０．００１
≦ｙ≦０．５　）　。

Ｍｇ２３ｒ＝ｚＴｉｅ、　（ｏ、ｏｏ１≦ｚ≦０．５）
（以下第一成分と呼ぶ）のうち少なくとも１種類以上を
８α０００〜９９．９９７ｍｏｅ％、Ｎｂ　２０５　、
’ｒａ２ｏ５．ｗｏ、　。

ｎｙ２０５　、Ｙ２Ｏ５、Ｌ２Ｌ２０．、ＣｌＯ２，５
ｍ２ｏ、　、Ｐｒ６０．、　ｌＮｄ２０３（以下第二成
分と呼ぶ）のうち少なくとも１種類以上＠　ｏ、ｏｏ１
〜５．０００　ｓｏ　０％、ＷＮ２（以下第三成分と呼
ぶ）　’ｆ　０．００１〜５．０００　ｎｏ　１％含有
してなるかまたは上記第一、第二及び第三成分の上ニ、
さＣ）　Ｋ　ＡＮ　２０３．Ｓｂ　２０３　、　ＢａＯ
、ＢｅＯ、ＰｂＯ、Ｂ２０ｓ　。

ＣｅＯ２，０ｒ２０．　、Ｆｅ２Ｏ３，ＣｄＯ，に２０
．ＣａＯ、Ｇａ２Ｏ，、ＣｕＯ。

Ｃｕ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，ＭｇＯ，ＭｎＯ７，ＭｏＯ，、Ｎ
ａ２Ｏ，ＮｉＯ，Ｒｈ２Ｏ３゜５ｅａ２．Ａｇ２Ｏ，Ｓ
ｉＯ２，ＳｉＯ，ＳｒＯ，７ｇ２０　、Ｔｈｅ２．Ｔｉ
ｅ２゜Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ、、Ｏ，、ＷＯ，、ＺｎＯ、ｚｒ
ｏ２，５ｎ０２（以下第四成分と呼ぶ）のうち少なくと
も１種類以上’ｉｏ、００１〜１０．０００　ｍｏで多
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９にくいため大部分のＷＮ２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、５ｒＣＯ，、ＣａＣ０．、ＢａＣ０．、ｎｇｃｏ
、　、ＴｉＯ２’ｉ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時間合成し、乾燥し
た後、１０００’Ｃで１５時間仮焼する。こうして得ら
れた仮焼物にＴｈＮ　２　と添加物全下記の第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２４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’（５１０ｗｔ％添加して造粒した後、１
（ｔ／ａｄ）のプレス圧力で１０φ×１ｔ（ｍ）の円板
状に成形する。次いで、空気中で１０５０’Ｃ，１時間
仮焼脱バインダーに行った後、Ｎ２　：Ｈ２＝９　：１
の混合ガス中で１４００’Ｃ，６時間焼成する。さらに
、空気中で１０８０°Ｃ１１４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の側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°Ｃ％６分間焼成し、電極２，３に形成
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全塗装する。このよう
にして得られた素子の特性を以下の第２表に示す。なお
、第２表において、誘電率は１ＫＨｚ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／Ｌｏｇ（ｖ、。ｍＡ／ｖ４ｍＡ）（ただし、ｖ
＋ｍＡ　、ｖ＋ｏｍＡは１ｍＡ、１０ｍＡ＋７）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、サージ耐量はノくルス性の電流を印加した後
のｖ＋ｍＡの変化が±１０％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Ｃ）　５ｒＴｉＯ，、ＣａｘＳｒ、　−
ｘＴｉｅ。

（０．００１≦Ｘ≦ｏ、ｓ　）　、ＢａｙＳｒ　＋　−
ｙＴｚＯｓ　（ｏ−ｏｏ　１≦ｙ≦０．５　）　、　Ｍ
ｇ２Ｓｒ　、−ｚＴｉｅ５（０．００１≦ｚ≦０．５）
のｘ、ｙ、ｚの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。さらに、第二成
分は０．００１　ｍｏｌ％未満では効果を示さず、５．
０００　ｍｏｌ％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　ｍｏ
ｌ％未満では効果を示さず、ｓ、ｏｏｏ　ｍｏｂ％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ｉｊｏ、００１　Ｎｏ１％未満で
は効果を示さず、ｓ、ｏｏ。

ｍｏｂ％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くなり
、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
ノイズ全吸収すると共に、サージ重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
大きくなるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第」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）ＳｒＴｉＯ＿３，Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘＴｉ
   Ｏ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５），Ｂａ＿ｙＳｒ＿１
   ＿−＿ｙＴｉＯ＿３（０．００１≦ｙ≦０．５），Ｍｇ
   ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚＴｉＯ＿３（０．００１≦ｚ≦０
   ．５）のうち少なくとも１種類以上を９０．０００〜９
   ９．９９８ｍｏｌ％，Ｎｂ＿２Ｏ＿５，Ｔａ＿２Ｏ＿５
   ，ＷＯ＿３，Ｄｙ＿２Ｏ＿３，Ｙ＿２Ｏ＿３，Ｌａ＿２
   Ｏ＿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％、ＷＮ＿２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）ＳｒＴｉＯ＿３，Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘＴｉ
   Ｏ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５），Ｂａ＿ｙＳｒ＿１
   ＿−＿ｙＴｉＯ＿３（０．００１≦ｙ≦０．５），Ｍｇ
   ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚＴｉＯ＿３（０．００１≦ｚ≦０
   ．５）のうち少なくとも１種類以上を８０．０００〜９
   ９．９９７ｍｏｌ％、Ｎｂ＿２Ｏ＿５，Ｔａ＿２Ｏ＿５
   ，ＷＯ＿３，Ｄｙ＿２Ｏ＿３，Ｙ＿２Ｏ＿３，Ｌａ＿２
   Ｏ＿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％、ＷＮ＿２を０．００１
   〜５．０００ｍｏｌ％、Ａｌ＿２Ｏ＿３，Ｓｂ＿２Ｏ＿
   ３，ＢａＯ，ＢｅＯ，ＰｂＯ，Ｂ＿２Ｏ＿３，ＣｅＯ＿
   ２，Ｃｒ＿２Ｏ＿３，Ｆｅ＿２Ｏ＿３，ＣｄＯ，Ｋ＿２
   Ｏ，ＣａＯ，Ｃｏ＿２Ｏ＿３，ＣｕＯ，Ｃｕ＿２Ｏ，Ｌ
   ｉ＿２Ｏ，ＭｇＯ，ＭｎＯ＿２，ＭｏＯ＿３，Ｎａ＿２
   Ｏ，ＮｉＯ，Ｒｈ＿２Ｏ＿３，ＳｅＯ＿２，Ａｇ＿２Ｏ
   ，ＳｉＯ＿２，ＳｉＣ，ＳｒＯ，Ｔｌ＿２Ｏ，ＴｈＯ＿
   ２，ＴｉＯ＿２，Ｖ＿２Ｏ＿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０．００１〜１０．０００ｍｏｌ％含有
   してなる電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物。