JPH01226115A - 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、Ｉ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〜ｌＯ％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、マイクロコンビエ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５ｒＴｉＯ１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
Ｏｓ＋　（ＣａＸＳｒｌ−ｘ）ｂＴｉＯｓ（０．００１
≦ｘ≦０．５）。

（ＢａｙＳｒ＋−ｙ）　ｃＴｌｏｓ（０．００１≦ｙ≦
０．５），（ＭｇｚＳｒＪａＴｉ０３（０．００１″５
ｚ≦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９０．０００〜９９．９９８閣ｏ１χ
、ＮｂｚＯｓ、　ＴａｇＯｓ＋　Ｈｏｓ、Ｄ）ｌｆＯａ
、　ｈ０３＋　ＬａｚＯ３＋　Ｃｅ０ｚ＋５ＩＪＯ５ｔ
　Ｐｒ＊Ｏ＋＋＋　ＮｔｈＯｓ　（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
。

１１１０１Ｘ％　Ｎｉ５Ｎｚ　　（以下第三成分と呼ぶ
）を０．００１〜５．０００＊ｏｌＸ含有してなるか、
または上記第一成分を８０．０００〜９９．９９７＊ｏ
ｌＸ、第二成分及び第三成分をそれぞれ０．００１〜５
．０００＊ｏｌＸ、さらにＡｌ１ｚＯｓ＋　５ｂｚ０３
＋　ＢａＯ＋　Ｂｅｄ、　ｐｂｏ、　ＢｔＯｓ＋　Ｃｅ
０ｔ＋ＣｒｚＯｓ＋　ＦｅｚＯ５＋　ｃｄｏ、　Ｋ、ｏ
、　Ｃａｂ、　Ｃ０ｔＯｓ＋　ＣｕＯ＋　Ｃｕ２Ｏ，Ｌ
ｉｔＯ＋　ＭｇＯ，ＭｎＯｘ＋　ＭｏＯｓ＋　ＮａｚＯ
，ＮｉＯ＋　ｐｈ、ｏ、、　５ｅＯｚ＋Ａｇ、ｏ、　５
ｉＯｚ、ｓｔｃ、　ＳｒＯ，ｔｔｔｏ、　ｔｈｏ、、　
ｔｏｏ、、　ｖ、θ、。

Ｂｉ、Ｏｓ＋　１ｔＯｓ＋　ＺｎＯ，ＺｒＯ，、ＳｎＯ
，（以下第四成分と呼ぶ）のうち少なくとも１種類以上
を０．００１〜１０、０００＋ｏｌχ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ＮＮ１５Ｎ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まず、５
ｒＣＯｓ、　ＣａＣＯ３，ＢａＣＯ５，ＭｇＣＯ５＋　
ＴｉＯ２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、１
０００℃で１５時間仮焼する。こうして得られた仮焼物
に６Ｎ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をｌＱ
ｗｔχ添加して造粒した後、１　　（ｔ／ｃ＋４）のプ
レス圧力で１０φ×ｌｔ軸＋ｍ）の円板状に成形する。

次いで、空気中で１０５０℃、１時間仮焼脱バインダー
を行った後、Ｎ２：Ｈ２＝９　：　ｌの混合ガス中で１
４００℃、６時間焼成する。さらに、空気中で１０８０
℃、１４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ｌの両手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０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ＩＫ）Ｉｚ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、。−ａ／　Ｖ　Ｉ−Ａ）（ただし
、ＶｌｍＡ　Ｉ　　Ｖ　ｌ。１．は１ｍＡ、１０ｄ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±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、第一成分のＳｒ＠ＴｌＯｓ＋　（ＣａｘＳｒ＋−
ｘ）ｂＴｉＯｓ（０．００１≦ｘ≦０．５）、　　（Ｂ
ａ、Ｓｒ＋−ｙ）ｃＴｉｏ３（０．００１≦ｙ≦０．５
）、　　（ＭｇｓＳｒ＋−１）ａＴｉｏｓ（０．００１
≦ｚ≦０．５）　　（０．９５０≦ａ、　　ｂ、　　ｃ
、　　ｄ＜１．０００　）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。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く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ＴｉＯ□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０．０
０１ｍｏｌχ未満では効果を示さず、５．０００＊ｏｌ
χ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＊ｏｌχ未満では効果を
示さず、５．０００＊ｏｌχ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０．００１　ｓ＋ｏｌＸ未満では効果を示さず、５
、０００＊ｏｌχ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
大きく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、３，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，３
・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名虐対体 ？　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），（Ｂ
   ａ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＴｉＯ＿３（０．００１
   ≦ｙ≦０．５），（Ｍｇ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚ）＿ｄＴ
   ｉＯ＿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▲数式、化学式、表等があり
   ます▼，Ｎｄ＿２Ｏ＿３のうち少なくとも１種類以上を
   ０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、Ｎｉ＿３Ｎ＿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）Ｓｒ＿ａＴｉＯ＿３，（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿
   ｘ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５），（Ｂ
   ａ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＴｉＯ＿３（０．００１
   ≦ｙ≦０．５），（Ｍｇ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚ）＿ｄＴ
   ｉＯ＿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＿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％、
   Ｎｉ＿３Ｎ＿２を０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、Ａ
   ｌ＿２Ｏ＿３，Ｓｂ＿２Ｏ＿３，ＢａＯ，ＢｅＯ，Ｐｂ
   Ｏ，Ｂ＿２Ｏ＿３，ＣｅＯ＿２，Ｃｒ＿２Ｏ＿３，Ｆｅ
   ＿２Ｏ＿３，ＣｄＯ，Ｋ＿２Ｏ，ＣａＯ，Ｃｏ＿２Ｏ＿
   ３，ＣｕＯ，Ｃｕ＿２Ｏ，Ｌｉ＿２Ｏ，ＭｇＯ，ＭｎＯ
   ＿２，ＭｏＯ＿３，Ｎｉ＿２Ｏ，ＮｉＯ，Ｒｈ＿２Ｏ＿
   ３，ＳｅＯ＿２，Ａｇ＿２Ｏ，ＳｉＯ＿２，ＳｉＣ、Ｓ
   ｒＯ，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。