JPH03218601A - バリスタの製造方法 - Google Patents

バリスタの製造方法

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JPH03218601A
JPH03218601A JP2013839A JP1383990A JPH03218601A JP H03218601 A JPH03218601 A JP H03218601A JP 2013839 A JP2013839 A JP 2013839A JP 1383990 A JP1383990 A JP 1383990A JP H03218601 A JPH03218601 A JP H03218601A
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sio
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Keiichi Noi
野井 慶一
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、静電気などから機器の半導体および回路を保護す
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およびバリスタの製造方法
に関するものである.従来の技術 従来、各種の電気機器、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、Z
nO系バリスタなどが使用されている.このようなバリ
スタの電圧一電流特性は近似的に次式のように表すこと
ができる.α 1=(V/C) ここで、■は電流、■は電圧、Cはバリスタ固有の定数
、αは電圧一電流非直線指数である.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、静電容量が減少したり破壊
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SrTiOs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、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利用されている
. 発明が解決しようとする課題 上記のSrTiO.を主成分とするバリスタとコンデン
サの両方の機能を有する素子は、ZnO系バリスタに比
べ誘電率が約lO倍と大きいが、αやサージ耐量が小さ
く、バリスタ電圧を低くすると特性が劣化しやすいとい
った欠点を有していた.そこで本発明では、誘電率が大
きく、バリスタ電圧が低く、αが大きいと共にサージ耐
量が大きい電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物およびバ
リスタの製造方法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 上記の課題を解決するために本発明では、Sr+.Ba
xTi03(0.001≦X≦0.300) (以下、
第1成分と呼ぶ)を90. 000〜99.998a+
olχ、NbtOs4azOt+WOi.031z(h
,y.o.ルazO++ceoz+smz03,Pri
O+++NdxOsのうち少なくとも1111!以上(
以下、第2成分と呼ぶ)を0.001〜5.000so
lχ、AlzOs+SbxOsJaO,BeO+ Pb
O+ Btus + Cry’s lFears + 
CdO, KtO+ CaO+ Co!03 , Cu
o, CuxO+ Li go. LiF + MgO
+ MnOt+ Mos3+ NazO+ NaF ,
 NiO+RhtOs+ SeO*t AgzO. S
ift, SiC. SrO, TlxOSt Tha
t , Tilt +VzOs+Bi寞Os+ZnO+
ZrOz+SnO寡のうち少なくとも1種類以上(以下
、第3成分と呼ぶ)を0.001〜s.ooo■olχ
含有してなる主成分100重量部と、PIgTiOs6
0.000〜32.500molX,SiOz   4
0.000  〜67.5molXからなる混合物を1
200〜1300’Cで焼成してなる添加物(以下、第
4成分と呼ぶ)  0.001〜10.000重量部と
から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、課題を解決しようとするものである. 作用 上記の発明において、第1成分は主たる成分であり、S
rTi(hのSrの一部をBaで置換することにより、
粒界に形成される高抵抗層がサージに対して強くなる.
第2成分は主に第1成分の半導体化を促進する金属酸化
物である.また、第3成分は誘電率、α、サージ耐量の
改善に寄与するものであり、第4成分はバリスタ電圧の
低下、誘電率の改善に有効なものである.特に、第4成
分は融点が1230〜l250゜Cと比較的低いため、
融点前後の温度で焼成すると液相となり、その他の成分
の反応を促進すると共に粒子の成長を促進する.そのた
め粒界部分に第3成分が偏析しやすくなり、粒界が高抵
抗化されやすくなることから、バリスタ機能およびコン
デンサ機能が改善される.また、粒成長が促進されるた
めバリスタ電圧が低くなり、粒径の均一性が向上するた
め特性の安定性が良くなり、特にサージ耐量が改善され
ることとなる.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. MgTiOs.SiO=を下記の第1表に示すように組
成比を種々変えて秤量し、ボールミルなどで20Hr混
合する.次に、乾燥した後、下記の第1表に示すように
温度を種々変えて焼成し、再びボールミルなどで20H
r粉砕した後、乾燥し、第4成分とする.次いで、第1
成分、第2成分、第3成分、第4成分を下記の第1表に
示した組成比になるように秤量し、ボールミルなどで2
4Hr混合した後、乾燥し、ポリビニルアルコールなど
の有機バインダーをlOwtχ添加して造粒した後、1
(t/d)のプレス圧力でlOφ×1t(閣)の円板状
に成形し、l000゜Cで10Hr焼成し脱バインダー
する.次に、第1表に示したように温度と時間を種々変
えて焼成(第1焼成)し、その後還元性雰囲気、例えば
N* : L=9:1のガス中で温度と時間を種々変え
て焼成(第2焼成)する.さらにその後、酸化性雰囲気
中で温度と時間を種々変えて焼成(第3焼成)する. こうして得られた第1図および第2図に示す焼結体1の
両平面に外周を残すようにしてAgなとの導電性ペース
トをスクリーン印刷などにより塗布し、600℃+  
5mtnで焼成し、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、誘電率はIKHzでの静電容量から計算したもの
であり、αは at = l / Log ( V IIIIIA/ 
V IaA )(ただし、V+ea 、VlllmAは
1mA、10mA+71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Vla真の変化率が±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 ?た、本発明において第1成分のSr+−BaxT+O
sのXの範囲を規定したのは、Xが0.001よりも小
さいと効果を示さず、一方0. 300を超えると格子
欠陥が発生しにくくなるため半導体化が促進されず、粒
界にBaが単一相として析出するため、組織が不均一に
なり、V lsAが高くなりすぎて特性が劣化するため
である。さらに、第2成分は0.001molχ未満で
は効果を示さず、5.OOOmolχを趨えると粒界に
偏析して粒界の高抵抗化を抑制し、粒界に第2相を形成
するため特性が劣化するものである.また、第3成分は
0.001molχ未満では効果を示さず、5. OO
Omo 1χを超えると粒界に偏析して第2相を形成す
るため特性が劣化するものである。
そして、第4成分はMgTiOzとSiO■の2成分系
の相図のなかで最も融点の低い領域の物質であり、その
範囲外では融点が高くなるものである。また、第4成分
の添加量は、0.001重量部未満では効果を示さず、
10.000重量部を超えると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
VImAが高くなり、サージに対して弱くなるものであ
る。さらに、第4成分の焼成温度を規定したのは、低融
点の第4成分が合成される温度が1200゜C以上であ
るためである。また、第1焼成の温度を規定したのは、
第4成分の融点が1230〜1250゜Cであるため、
1100゜C以上の温度で焼成すると第4成分が液相に
近い状態になって焼結が促進されるためであり、110
0’C未満では第4成分の液相焼結効果がないためであ
る。また、第2焼成の温度を規定したのは、1200″
C未満では第1焼成後の焼結体が十分に還元されず、バ
リスタ特性、コンデンサ特性共に劣化するためである。
さらに、第3焼成の温度を規定したのは、900゜C未
満では粒界の高抵抗化が十分に進まないため、■■^が
低くなりすぎバリスタ特性が劣化するためであり、13
00’Cを超えると静電容量が小さくなりすぎコンデン
サ特性が劣化するためである。また、第1焼成の雰囲気
は酸化性雰囲気でも還元性雰囲気でも同様の効果がある
ことを確認した。
なお、本実施例では添加物の組み合わせについては、第
1成分としてSr+−XBagTjOs(0.001≦
X≦?.300)、第2成分としてNbz05.Taz
Os,WOz,DVzO:+Y20.+Laz03,C
eOz 、第3成分としてAlzO+,PbO,Cr*
03+CdO+KtO+CO2031Cub,CutO
+MriOz,MOO3,NiO+AgzO,SiC+
TIzO+,ZnO,ZrOz、第4成分としてMgT
iO3,SiO■についてのみ示したが、その他に第2
成分としてSmz Os+PrbOIl+NdzOs、
第3成分としてSbzOff,BaO, BeO+ B
.03 + FezOz+ Cab, Li 20+ 
t.ip, MgO, Na.O, NaF+RhzO
:+ + SeOz , SjOz+ SrO, Th
Oz+ Tilt. VJs . Biz03 , S
nOzを用いた組成の組み合わせでも同様の効果が得ら
れることを確認した。また、第1成分、第2成分、第3
成分、第4成分を第1焼成しただけでもバリスタ電圧が
低く、誘電率εを大きくするのに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、粒子径が大きいた
めハリスタ電圧が低く、誘電率εおよびαが大きく、粒
子径のばらつきが小さいためサージ電流が素子に均一に
流れ、またBaによって粒界が効果的に高抵抗化される
ため、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上面図、第2図は本発
明による素子を示す断面図である。 l・・・・・・焼結体、2、3・旧・・電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はかl名第 l 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Sr_1_−_xBa_xTiO_3(0.00
    1≦x≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%,Nb_2O_3,Ta_2O_3,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_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%,A1_2O_3,Sb_2O_3,
    BaO,BeO,PbO,B_2O_3,Cr_2O_
    3,Fe_2O_3,CdO,K_2O,CaO,Co
    _2O_3,CuO,Cu_2O,Li_2O,LiF
    ,MgO,MnO_2,MoO_3,Na_2O,Na
    F,NiO,Rh_2O_3,SeO_2,Ag_2O
    ,SiO_2,SiC,SrO,Tl_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2,O_3,Bi_2O_3
    ,ZnO,ZrO_2,SnO_2のうち少なくとも1
    種類以上を0.001〜5.000mol%含有してな
    る主成分100重量部と、MgTiO_360.000
    〜32.500mol%,SiO_240.000〜6
    7.5mol%からなる混合物を1200℃以上で焼成
    してなる添加物0.001〜10.000重量部とから
    なることを特徴とする電圧依存性非直線抵抗体磁器組成
    物。
  2. (2)Sr_1_−_xBa_xTiO_3(0.00
    1≦x≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%,Nb_2O_3,Ta_2O_3,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_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%,Al_2O_3,Sb_2O_3,
    BaO,BeO,PbO,B_2O_3,Cr_2O_
    3,Fe_2O_3,CdO,K_2O,CaO,Co
    _2O_3,CuO,Cu_2O,Li_2O,LiF
    ,MgO,MnO_2,MoO_3,Na_2O,Na
    F,NiO,Rh_2O_3,SeO_2,Ag_2O
    ,SiO_2,SiC,SrO,Tl_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2,O_3,BiO_3,Z
    nO,ZrO_2,SnO_3のうち少なくとも1種類
    以上を0.001〜5.000mol%含有してなる主
    成分100重量部と、MgTiO_380.000〜3
    2.500mol%,SiO_240.000〜67.
    5mol%からなる濃合物を1200℃以上で焼成して
    なる添加物0.001〜10.000重量部とからなる
    組成物を、1100℃以上で焼成したことを特徴とする
    バリスタの製造方法。
  3. (3)Sr_1_−_xBa_xTiO_3(0.00
    1≦x≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%,Nb_2O_3,Ta_2O_3,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_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%,Al_2O_3,Sb_2O_3,
    BaO,BeO,PbO,B_2O_3,Cr_2O_
    3,Fe_2O_3,CdO,K_2O,CaO,Co
    _2O_3,CuO,Cu_2O,Li_2O,LiF
    ,MgO,MnO_2,MoO_3,Na_2O,Na
    F,NiO,Rh_2O_3,SeO_2,Ag_2O
    ,SiO_2,SiC,SrO,Tl_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2,O_3,Bi_2O_3
    ,ZnO,ZrO_3,SnO_3のうち少なくとも1
    種類以上を0.001〜5.000mol%含有してな
    る主成分100重量部と、MgTiO_360.000
    〜32.500mol%,SiO_340.000〜6
    7.5mol%からなる混合物を1200℃以上で焼成
    してなる添加物0.001〜10.000重量部とから
    なる組成物を、1100℃以上で焼成した後、還元性雰
    囲気中で1200℃以上で焼成し、その後酸化性雰囲気
    中で900〜1300℃で焼成したことを特徴とするバ
    リスタの製造方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112830775A (zh) * 2021-03-01 2021-05-25 南宁国人射频通信有限公司 一种低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
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