JPH03261655A - 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 - Google Patents

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

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JPH03261655A
JPH03261655A JP2061463A JP6146390A JPH03261655A JP H03261655 A JPH03261655 A JP H03261655A JP 2061463 A JP2061463 A JP 2061463A JP 6146390 A JP6146390 A JP 6146390A JP H03261655 A JPH03261655 A JP H03261655A
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varistor
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Keiichi Noi
野井 慶一
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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、電子機器で発生ずる異常高電圧、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i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−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)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−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、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5rTiOa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1171 R8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R1題 上記の5rTi(h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10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、問題点を解決するために本発明では、Sr+−、
Mgx TlO2(0,001≦χ≦0.300 ) 
 (以下、第1威分と呼ぶ)を90.000〜99.9
98mo 1%、Nb2O3,ThOs。
Ta2O3,ThOs+WO3+ Dy2O3,ThO
i+ hot、 La2O3,ThO:+、 Cent
、 511203PrJ+++ Nb2O3,ThOz
のうち1100℃以上(以下、第2成分と呼ぶ)を0.
001〜5.000mo 1%、^12J+ 5btO
3,Bad、 Bed、 pbo、 BZO3+ Cr
tOxFetOv、 CdO,に20+ Cab、 C
O2O3CLIO,C1l!O,LitO+LiF、 
MgO,門no、 MoO3,Na2O3,ThO,N
ap、 NiO,RhtO。
5e02.  八gzo、  5ift、  SiC,
SrO,Ti□Oi、ThJ、  TidyVz05.
 Bi2O3,ThOz、 ZnO,ZrL、 Sno
wのうち少なくとも1m類以上(以下、第3成分と呼ぶ
)を0.001〜5.0OOso1%含有してなる主1
種類以上を00重量部と、CaTi0*  60.00
0〜32.5OOso 1%、5iOz40.000〜
67.5厖o1%からなる混合物を1200〜1300
”c以上で焼成してなる添加物(以下、第4戒分と呼ぶ
)  0.001〜10.000重要部とからなる電圧
依存性非直線抵抗体磁器&U威放物得ることにより、問
題を解決しようとするものである。
作用 上記の発明において、第1戊分は主たる成分であり、5
rTiO=のSrの一部をMg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戒
分は融点が1230〜1250°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
抗化され易くなり、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。
まず、CaTiO3,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20
Hr混合する0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
20Hr粉砕した後、乾燥し、第4戒分とする。次いで
、第1威分、第2威分、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2411r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10−1%添加して造粒し
た後、1(t/cd)のプレス圧力で10φXIL(閣
)の円板状に底形し、1050°Cで1211r焼威し
脱バインダーする0次に、第1表に示したように温度と
時間を種々変えて焼威(第1焼成)し、その後還元性雰
囲気、例えばN、:11□=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
、、還元性雰囲気中で温度と時間を種々変えて焼成(第
3焼rti、)する。
こうして、得られた第1図、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、570°C、10
m1nで焼威し、電極2.3を形成する。
次に、半田などによりリード線(図示せず)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IKIlzでの静電容量から計算したも
のであり、αは a = 1 / Log V + oaA/ V + 
am(タタシ、V 1A 、 V +o−a!! l 
−a、 101、a (7)′r1’a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V 1mAの
変化率が±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1成分の5rI−* ng、 Ti0*のχの
範囲を規定したのは、χが0.001よりも小さいと効
果を示さず、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Mgが単−
相として析出するため、&[l織が不均一になり、VI
SA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0−001s+o1%未満では効果を示
さず、5.000s+o1%を超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
特性劣化するものである。そして、第3成分は0.00
1mo1%未満では効果を示さず、5.0OOs+o1
%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。また、第4戒分はCaTi0:
+とSiO2の2成分系の相図のなかで最も融点の低い
領域で1yI質であり、その範囲外では融点が高くなる
ものである。さらに、第4威分の添加量は、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ためである。また、第4威分の焼
成温度を規定したのは、低融点の第4戒分が台底される
温度が1200°C以上であるため、さらに、第1焼威
の温度を規定したのは、第4戒分の融点が1230〜1
250°Cであるため、1100°C以上の温度で焼成
すると第4戒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、1100°C未満では第4威分の液相
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焼威後の焼結体
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。そして、第3焼戒の温度を規定
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、■1−が低くなりすぎバリスタ特性が劣
化するためであり、1300°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、還元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b’fl L’2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威分としてSr、−11Mg、 Ti(h(0,00
1≦χ≦0.300)、第2戒分としてNbtOs、T
a2O3,ThOs+jtOs+ Dyg03、  Y
2O3,ThOs、  LatOz+  Cent、 
 S@x(h+  Pr、O+++  Nb2O3,T
hOs第3成分としてAl2O3,ThO*、 PbO
,Cr2O3,ThO=、CdO,x、o。
Co!03 CUO,Cu2O3,ThO,MgO,M
n0z+  MO031Nip、Ag2O3,ThO5
iCTitolZrOz、第4戒分としてCaTiOs
、 5iftについてのみ示したが、その他の組み合わ
せとして第2戒分として51120!、 PraO++
 を、また第3戒分としてsb、o、、 Bad、 B
ed、 BgO:l+ Fet03. Cab。
Li2O3,ThO,LiF、 Na2O3,ThO,
NaF、 RhzJ、 SeJ、 Sing、 5rO
ThO7T!Ot+シ20i Bi2O3,ThO+、
 ZnO,Snugを用いた組み合わせでも同様の効果
が得られることをit認した。また、第1成分、第2成
分、第3戒分、第4戊分を第1焼威しただけでもバリス
タ電圧が低く、mN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
めバリスタ電圧が低く、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Mg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】
1・・・・・・焼結体、2.3・・・・・・電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Sr_1_−_χMg_χTiO_3(0.00
    1≦χ≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%、Nb_2O_5,Ta_2O_5,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_2,Sm_2O_3,Pr_6O_1_1,Nb_
    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,Ti_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2O_5,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、CaTiO_360.000〜
    32.500mol%、SiO_240.000〜67
    .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重要部とからな
    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_−_χMg_χTiO_3(0.00
    1≦χ≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%、Nb_2O_5,Ta_2O_5,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_2,Sm_2O_3,Pr_6O_1_1,Nb_
    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,Ti_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2O_5,Bi_2O_3,
    ZnO,ZrO_2,SnO_2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、CaTiO_360.000〜3
    2.500mol%、SiO_240.000〜67.
    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重要部とからなる
    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_−_χMg_χTiO_3(0.00
    1≦χ≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%、Nb_2O_5,Ta_2O_5,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_2,Sm_2O_3,Pr_6O_1_1,Nb_
    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,Ti_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2O_5,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、CaTiO_3 60.000
    〜32.500mol%SiO_240.000〜67
    .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重要部とからな
    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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104446426A (zh) * 2014-11-14 2015-03-25 无锡信大气象传感网科技有限公司 一种传感器用高磁导率低损耗铁氧体材料
CN104446413A (zh) * 2014-11-14 2015-03-25 无锡信大气象传感网科技有限公司 一种热敏传感器用铁氧体材料
CN104478427A (zh) * 2014-11-14 2015-04-01 无锡信大气象传感网科技有限公司 一种传感器用热敏磁心
CN104926297A (zh) * 2015-06-09 2015-09-23 苏州博恩希普新材料科技有限公司 一种温度稳定、介电常数可调的微波介质陶瓷及制备方法

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