JPH01226117A - 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１キ性は近似的に次式のように表すこと
ができる。

１＝　（Ｖ／Ｃ）α 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５ｒＴｉＯ，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、Ｓｒｓ　Ｔ
ｉ０ｚ　＋　（Ｃａｘ　Ｓｒ＋−ｘ　）　ｂ　Ｔｉｅｓ
　（０．００１≦ｘ≦０、５）　、　　（Ｂａ、　Ｓｒ
＋　−ｙ　）　　ｃＴｉＯｓ　（０．００１≦ｙ≦０．
５）　、　　（Ｍｇ＊　Ｓｒ＋−ｍ　）　ａ　Ｔｉｅｓ
　（０．００１≦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　〜
９９．９９８ｍｏｌχ、　　ＮｂｚＯｓ　　、Ｔａｇ’
ｓ　　ｌ　　ｗＱ、　　。

ＤｙｘＯｓ　、　ＹｚＯｓ　＋Ｌａ２Ｏ３１Ｃｅｎｔ　
＋　Ｓｍｚ０３　、　Ｐｒ１Ｏ＋＋　。

ＮｄｚＯｓ　　（以下第二成分と呼ぶ）のうち少なくと
も１種類以上を０．００１〜５．０００ｓ＋ｏｌχ、Ｍ
ｎＪｉ　　（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
８０．０００〜９９．９９７−〇１χ　、第二成分及び
第三成分をそれぞれ０．００１〜５．０００　ｓ＋ｏｌ
χ、さらにＡＩｌ　ｚＯｓ＋　５ｂ２０ｓ＋　Ｂａ０１
ＢｅＯ＋　ｐｂｏ　＋　ＢｚＯｉ＋　Ｃｅｎｔ　＋　Ｃ
ｒ＊０ｚＪｅｚＯｓ、　ｃｄｏ　ＩＫｚＯ＋　Ｃａ０１
　Ｃ０Ｊｓ＋　Ｃｕ０１　Ｃｕ２Ｏ１Ｌ！ｚＯ＋　Ｍ＠
ｏ　＋ＭｎＯ，、ＭＯＯ３、ＮａｔＯ＋　ＮｉＯ、Ｒｈ
ｚＯｓ＋　５ｅａｔ　＋ＡｇｘＯ９ＳｉＯ１、ＳｉＣ、
ＳｒＯ、↑Ｉ　Ｊ、　Ｔｈ０２．　　Ｔｉ１ｔ　＋Ｖｚ
０５　、　Ｂｉｇｅｓｔ　ＷＯｓ　＋　ＺｎＯ＋　Ｚｒ
０ｚ　、　５ｎＯｚ　　（以下第四成分と呼ぶ）のうち
少な（とも１種類以上を０．００１”ｌＯ，０００ｍｏ
ｌχ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Ｍｎ３Ｎｚ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 以下に本発明の実施例を挙げて具体的に説明する。

まず、ＳｒＣＯ３、ＣａＣ０ｚ　＋　ＢａＣＯ５＋　Ｍ
ｇＣＬ　、　Ｔｉ０ｚ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時間合成し、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Ｍｎ３Ｎｚ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
間合成し、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ｌＱｗｔχ添加して造粒した後、ｌ　　
（ｔ／ｃｄ）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℃、１５時
間仮焼脱バインダーを行った後、Ｎ２　：　Ｈ２＝９　
：　１（７）混合ガス中テ１４５０’ｃ、３時間焼成す
る。さらに、空気中で１２００℃、４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Ｃは１にｌｌｚ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 Ｃｔ　＝　１　／　Ｌｏｇ　（Ｖｌ＠ＩＩＡ／　Ｖｉｓ
ａ）（ただし、Ｖｌ＠Ａ　＋　Ｖｌ＠ｍＡは１ｍＡ、１
０ｍＡ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Ｖｉｓａ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Ｓｒｓ　Ｔｉｅｓ　ｌ　ＣＣａｘ　５
ｒｒ−ＩＦ　）　ｈＴｉｅｓ　（０．００１≦ｘ　≦０
．５）　　、　　（Ｂａ、　Ｓｒ＋−ｙ　）　　。

Ｔｉｅｓ　　（０．００１≦ｙ≦０．５）　　、　　（
Ｍｇｍ　Ｓｒ＋−ｓ　）　ａＴｉｅｓ　（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より小さくなるとＴｉが過剰となりすぎ
てＴｉＯ□の結晶が生成し、ｍｍ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
ａｏｌχ未満では効果を示さず、５．０００ａｏｌχ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０．００１ａｏｌχ未満では効果を示
さず、５．０００ｉｏＩ％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０．０Ｏ１ｓ＋ｏｌχ未満では効果を示さず、５．０
００ａｏｌχ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（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（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６、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・・・・・・焼図体、２．３・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名寛詰体 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＿２Ｓｒ＿１＿−＿２）＿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，Ｎｄ＿２Ｏ＿３のうち少な
   くとも１種類以上を０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、
   Ｍｎ＿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）＿ｄＴｉＯ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５），（Ｂ
   ａ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＴｉＯ＿３（０．００１
   ≦ｙ≦０．５），（Ｍｇ＿ｚＳｒ＿ｚ＿ｄ（０．００１
   ≦ｚ≦０．５）〔０．９５０≦ａ，ｂ，ｃ，ｄ＜１．０
   ００〕のうち少なくとも１種類以上を８０．０００〜９
   ９．９９７ｍｏｌ％、Ｎｂ＿２Ｏ＿３，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％、Ｍｎ＿３Ｎ＿２を０．
   ００１〜５．０００ｍｏｌ％、Ａｌ＿２Ｏ＿３，Ｓｂ＿
   ２Ｏ＿２，ＢａＯ，ＢｅＯ，ＰｂＯ，Ｂ＿２Ｏ＿３，Ｃ
   ｅＯ＿２，Ｃｒ＿２Ｏ＿３，Ｆｅ＿２Ｏ＿３，ＣｄＯ，
   Ｋ＿２Ｏ，ＣａＯ，Ｃｏ＿２Ｏ＿３，ＣｕＯ，Ｃｕ＿２
   Ｏ，Ｌｉ＿２Ｏ，ＭｇＯ，ＭｎＯ＿２，ＭｏＯ＿３，Ｎ
   ａ＿２Ｏ，ＮｉＯ，Ｒｈ＿２Ｏ＿３，ＳｅＯ＿２，Ａｇ
   ＿２Ｏ，ＳｉＯ＿２，ＳｉＣ，ＳｒＯ，Ｔｌ＿２Ｏ，Ｔ
   ｈＯ＿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。