JPH033201A - バリスタ - Google Patents

バリスタ

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JPH033201A
JPH033201A JP1134767A JP13476789A JPH033201A JP H033201 A JPH033201 A JP H033201A JP 1134767 A JP1134767 A JP 1134767A JP 13476789 A JP13476789 A JP 13476789A JP H033201 A JPH033201 A JP H033201A
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varistor
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zno
layer
semiconductor
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Toshiyuki Chiba
敏幸 千葉
Hirooki Naganuma
長沼 洋興
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K C K KK
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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、比面積取得容量C/Sが大きく、且つ電圧非
直線指数αが大きいバリスタ及びその製造方法に関する
詳しくは、本発明は、比面積取得容量(PF/ am”
)が、バリスタ電圧V IIw+Aに対して大きく、且
つ電圧非直線指数αが大きい、表面艶RM型半導体バリ
スタ及びその製造方法に関する。
[従来の技術] 一般にS r T i Os系バリスタ即ち、5rTi
O1を主成分とする半導体磁器を用いたバリスタは、S
 n O*、FeBOn、ZnOlTi0mなどを主成
分とするバリスタに比べ、比面積取得室1kC/Sが大
きく、ノイズ除去に対して比較的良好な特性を有してい
る。
これに対して、5rTiO,系半導体磁器の表面にガラ
スフリットと銅粉末の混合物を塗布することにより電極
を形成し、低電圧用に適したバリスタが提案されている
(特公昭63−30767号参照)、また、各々酸化亜
鉛、酸化鉄、酸化チタンを主成分とする′焼結体による
バリスタにおいて、電極層のうちの一部にのみ、ガラス
層を形成し、電極周辺の劣化を防止、寿命特性の安定し
たものを提案している(特公昭53−22273〜4.
53−24634号参照)。
また、S r T i Osを主成分とする半導体磁器
を用いたバリスタは高抵抗層が粒界部に形成されており
、従って、容量が直列に配列しているため、比面積取得
容量C/Sに制約があり、粒界部に形成された高抵抗層
の厚みをフントロールすることにより、比面積取得容量
C/Sを大きくしようとした場合、粒界部の高抵抗層の
厚みを薄くせざるを得す、電圧非直線指数αが高抵抗層
の強度に依存しているため、その値αが小さくなる。逆
に電圧非直線指数αを大きくしようした場合、粒界部の
高抵抗層の厚みを厚くせざるを得す、その結果比面積取
得界!&C/Sが小さくなり、且つバリスタ素子V I
ImAを低くすることが困難であった。このため、S 
r T i Osを主成分とする半導体磁器を用いたバ
リスタの実力値は、例えば、バリスタ電圧V+−A−7
Vのとき比面積取得容量C/ S = 450.0OO
PF/c鋤1.電圧非直線指数α−4,0,同様に、V
t*−A−10V(7)とき。
C/ S = 400.0OOPF/cが、α膳5.0
程度である。それ故5rT(Osを主成分とする半導体
磁器を用いたバリスタでは、電圧非直線指数αを小きく
することなく、ノイズ除去特性を向上させる目的で静電
容量Cを大きくしようとすれば、電極面積を大きくしな
ければならず、そして、バリスタ素地と電極印刷パター
ンを一致させることが、作業上困難であり、パターンの
ズレや電極ダレなどが発生し易い、また、バリスタ電圧
V IImAを低く設定した場合、所望の電圧非直線指
数αが得られない。
近年、産業用及び民生用に使用される電子製品のマイク
ロエレクトロニクス化が顕著である。それに伴い、電子
製品の動作電圧が低くなり、誤作動の原因となる高周波
ノイズの除去に対する要求が年々厳しくなっているが、
バリスタ素子にも低電圧において、バリスタ特性、即ち
電圧非直線指数αを小さくすることなく、ノイズを効率
よく除去するために、より大きな静電容量Cを有するこ
とが所望されている。
[発明が解決しようとする問題点] 従って、本発明は、比面積取得容量C/Sが大きく、且
つ電圧非直線指数αも良好であるバリスタ及びその製造
方法を提供することを目的とする。詳しくは、バリスタ
電圧Vls−A−5Vのとき。
比面積取得容量C/ S = 550.0OOFF/c
s+”以上、或いはV + *−h−7V(7) トキ
、C/ S −500,0OOPF/cm”以上、或い
はV 1m−A−10V(’) ト8、C/ S = 
430.0OOPF/cm”以上で、且つ電圧非直線指
数αが良好なバリスタ及びそれを得る製造方法を提供す
ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、チタン酸ストロンチウム(SrTiO,)を
主成分とする半導体磁器を用い、その表面上に設けたオ
ーミック電極の下の磁器表面にガラス層を有することを
特徴とする表面高抵抗層を有するバノスタであり、その
製造方法である。即ち、チタン酸ストロンチウム(Sr
TiOs)を特徴とする特許体磁器の表面にガラス化す
る物質を塗布し、これを熱処理することにより、そのオ
ーミック電極の下の磁器表面にガラス層を形成せしめる
ことを特徴とする表面高抵抗層を有するバリスタの製造
方法である。また、そのガラス層が、N a * B 
a O1・10H10を50重量%、CuOを5重量%
、残部がZnO又はS n Oa或いは残部がZnOと
SnO,とからなる混合物を半導体磁器表面に塗布し、
940℃から1040℃の温度範囲で大気中で熱処理を
行なうことにより形成させるものが好適である。そして
、或いは、そのガラス層が、NamB、Oy・10H,
Oを50重量%、CuOを5重量%、fj&SがRim
’s、5bxOs、ZnOとからなり、そのB i*O
s、S b * Os、zn、0の混合比は、B i 
*Os: S t)gos: Zn0−X : Y :
 Z(x+y+Z−100重量%)とする3成分組成図
において、 a : (X : Y : Z ) =(100:0:
0)b ; (X : Y : Z ’) ”(50:
50:0)c : (X : Y : Z ) −(4
8:12:40)d;(X:Y:Z)−(0:0:10
0)の4点で結ばれた線上及び4点で囲まれる範囲内に
あるところの混合物を半導体磁器表面に付着させて、9
40℃から1040℃の温度範囲で大気中で熱処理を行
なうことにより形成されるものが好適である。
本発明によると、5rTiOsを主成分とする半導体磁
器の表面に、粒界部が高抵抗層となることを肪ぎ、且つ
、薄く緻密になる性質を有するガラス層を形成せしめる
ことにより、半導体磁器の表面のみが高い抵抗層を有す
るバリスタを提供でき、製造できる。即ち、その半導体
磁器の表面近傍で、粒界を通して、熱処理中に酸化され
、抵抗値が不安定になり、制御できなくなることを防止
できるものである。
本発明のバリスタの構造は、第2図の模式断面図に示す
ようなものである。即ち、本発明によるガラス層3は、
5rTfO,還元半導体の表面上に形成されてい、電極
4の下だけに限定されないが、電極4の下に形成されて
いる。即ち、電極4と半導体層1との間の導電性を安定
せしめるものである。第2図は、リング状素体のバリス
タの構造であり、リング形状の表面全部を覆っているも
ので、これは、ガラスペーストをリング形状素体表面に
付着させる方法により、形成でき、例えば、スクリーン
印刷技法で、第2UgJの構造が得られ、又は、スプレ
ーで吹き付けると、バリスタ全体表面を被覆することが
でき、全表面ガラス層被覆でも可能である。
また、第2図に示すように、ガラスペースト塗布処理後
の熱処理に際して、半導体表面が再酸化され、図示のよ
うに、再酸化層2が形成きれている。そして、ガラス層
3の上に電極4を銀ペースト等で形成でき、バリスタに
するために、第2IyJに示すように7E極4に切欠部
分5を有する。
ガラス層は以下の2つの場合により形成される。第1の
場合、ガラス層は、Na*B40y40H10を50重
猜%、CuOを5ffif1%、残部が2no又はS 
n Oを或いは残部がZnOとSnO,とからなる混合
物を半導体磁器表面に付着させ、940℃から1040
℃の温度範囲で大気中で熱処理を行なうことにより形成
される。そして、第2の場合、ガラス層は、Na1B4
0t・10H10を50重量%、CuOを5重量%、残
部がBit’s、Sb*Os、ZnOとからなる混合物
を半導体磁器表面に付着させて、940℃から1040
℃の温度範囲で大気中で熱処理を行なうことにより形成
される。但し、Bi*Os、Sb2O3、Zn0(7)
混合比は、B i *Os: S btus: Zn0
−X : Y :Z(X+Y+Z−100ft’!%)
とすると、3成分組成図において、 a ; (X : Y : Z ) −(100:O’
0)b;(X:Y:Z)霧(50:50:0)c ; 
(X : Y : Z ) −(48:12:40)d
;(X:Y:Z)−(0:O:100)の4点で結ばれ
た線上及び4点で囲まれる範囲内にあるものとする。こ
の4点で囲まれる範囲は、第1図のB 110s−3b
*0s−ZnO系の3成分相組成図において、斜線で示
した範囲である。この範囲内のガラス組成でN a *
 B a Ot・10H,050重量%、CuO5重量
%に対して含有しているガラス組成が、本発明によるバ
リスタ構造に用いるものである。
[作用] 本発明のバリスタ中のガラス層は、半導体磁器の表面を
覆うだけで、粒界部には拡散せずに、粒界部が高抵抗層
となるのを防ぐ、その結果、高抵抗層は、半導体磁器の
表面にのみ形成きれる。
従って、粒界部を高抵抗層とする従来の5rT(Olを
主成分とする半導体磁器を用いたバリスタに比べ大きな
比面積取得容JiC/Sが得られ、また、低いバリスタ
電圧”II’ I@mAを実現できる。その際、本発明
に従う組成によるガラス層は、電圧非直線指数αを、大
きくする働きをする。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、以
下はそれを制限するためのものでない。
[実施例1] 次に本発明による表面ガラス層を有するバリスタの製造
方法について説明する。
主成分SrTi0mを99.0モル%、N b * 0
、を0.5モル%、Aj!10sを0.5Tニル%とな
るように配合したものと有機バインダとを混合したもの
を約1トン/Cがの圧力で成形し、この成形品をN、7
5容量%+H,25“容量%の混合ガスによる還元雰囲
気で、1420℃、2時間熱処理を行ない、外径10.
2■Φ、内径7.2IΦ、厚み0.91のリング状半導
体磁器を作製した。
このリング状試料に第1表に示した組成よりなるN a
2B4O7’lOH*0− Cu O−Z n O−5
n Oを系ペーストを塗布して、第1表に示した温度で
4時間熱処理し、第2図の模式断面図に示すようなバリ
スタ磁器の表面のみ絶縁化された状態の表面層型バリス
タ素子を得た。
この素子の表面にオーミック性銀ペースト電極層4をス
クリーン印刷し、560″0510分間焼き付けして、
リング状バリスタを作製した。
このようにして作製したバリスタについて、各種の特性
即ち、バリスタ電圧V t1mAx電圧非直線指数α、
比面積取得容量C/Sを求めた。
そして、この熱処理温度と測定したV 11sA値、指
数値α、比面積取得容ic/Sを各々のガラス組成とと
もに、第1表に示した。
第1表中の試料番号1.2.3.4.5が本発明による
実施例である。
ここで、バリスタ電圧V 16mAは、バリスタに10
mAの電流を流したときの電極間電圧であり、電圧非直
線指数αは、VImAをバリスタに1鮎の電流を流した
ときの電極間電圧とすると次式により求めることができ
る。
(2−1/ log(V I @IIA/ V III
A)また、比面積取得容量C/Sは、I KHz、 I
Vの条件下で測定した静電容量C(PF)を電極面積S
(elmりで除した値である。
第1表の試料番号1が、第1図にa点で示す組成のガラ
スを使用した実施例である。
[実施例2] ノング状半導体磁器に塗布するペースト組成が、第1表
に示したN a 、BaOt’1OH10 −CuO−
B i*0s−8baOs−ZnO系ペーストに変更し
た以外は、実施例1と同じ方法によ吟、リング状バリス
タを作製した。得られたバリスタについて、実施例1と
同様に各種特性を測定した。それにより、得られた結果
を第1表に示す。
第1表において、試料番号6.7.8.910.11.
12.13.14.15.16は、本発明により規定さ
れた配合範囲による実施例である。
これに対して、第1表中の*印を示した試料番号*17
、*18、*19は、バリスタ電圧V IImAに対し
電圧非直線指数αが小さく、本発明の規定の範囲外の組
成のガラス層である。
[比較例] 」ング状半導体磁器を、その表面にガラス層を形成させ
るための成分のガラスペーストを塗布せずに熱処理する
以外は、実施例1と同様にバリスタを製造して、そのバ
リスタ電流V 1alIA%電圧非直線指数α、比面積
取得容量C/Sを測定した。
その結果を第1表に試料番号20のものとして、示した
従って、試料番号1は、第1図に示す点dに相当するガ
ラス組成を有するものであり、また、試料番号6.11
.13は各々第1図に示す点a1b、cに相当するガラ
ス組成を有するものである。
第1表に示すように、本発明のガラス層を有するバリス
タは、第1図に示すガラス組成のa点〜C点を結ぶ線上
及びその内側の範囲になる組成のガラス層を有する試料
番号のバリスタにおいては、良好な特性が得られること
が確認された。即ち、試料番号2.3.4.5は、S 
n O*を含有するために、第1図の為〜d点の範囲内
には入らないものである。
[発明の効果] 本発明の表面ガラス層バリスタは、その特定のガラス層
組成により、 バリスタ電圧V l*+++Aに対し比面積取得容量C
/Sが比較的に大きく、且つ、ノイズ除去に対して、よ
り高い効果を有し、且つ、低いバリスタ電圧に対しても
電圧非直線指数αが大きい良好な特性を有するバリスタ
を製造することができる。
そして、高い信頼性のあるバリスタが要求される最近の
電子回路機器に適するバリスタが得られるなどの技術的
な効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に用いたガラス層組成について、その
組合わせの3成分組成図で、その適正範囲を示したグラ
フである。 第2図は、本発明のバリスタの構造を示す模式断面図で
ある。 [主要部分の符号の説明] 1 、、、、、、、、、、 S r T i Os半導
体層3 、、、、、、、、、、ガラス層 4 、、、、、、、、、、電極 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.チタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)を主成
    分とする半導体磁器を用い、その表面上に設けたオーミ
    ック電極の下の磁器表面にガラス層を有することを特徴
    とする表面高抵抗層を有するバリスタ。
  2. 2.チタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)を主成
    分とする半導体磁器の表面にガラス化する物質を塗布し
    、これを熱処理することにより、そのオーミック電極の
    下の磁器表面にガラス層を形成せしめることを特徴とす
    る表面高抵抗層を有するバリスタの製造方法。
  3. 3.ガラス層が、Na_2B_4O_7・10H_2O
    を50重量%、CuOを5重量%、残部がZnO又はS
    nO_2或いは残部がZnOとSnO_2とからなる混
    合物を半導体磁器表面に塗布し、940℃から1040
    ℃の温度範囲で大気中で熱処理を行なうことにより形成
    させる請求項2に記載のバリスタの製造方法。
  4. 4.ガラス層が、Na_2B_4O_7・10H_2O
    を50重量%、CuOを5重量%、残部がBi_2O_
    3、Sb_2O_3、ZnOとからなり、そのBi_2
    O_3、Sb_2O_3、ZnOの混合比は、Bi_2
    O_3:Sb_2O_3:ZnO=X:Y:Z(X+Y
    +Z=100重量%)とする3成分組成図において、 a;(X:Y:Z)=(100:0:0) b;(X:Y:Z)=(50:50:0) c;(X:Y:Z)=(48:12:40)d;(X:
    Y:Z)=(0:0:100) の4点で結ばれた線上及び4点で囲まれる範囲内にある
    ところの混合物を半導体磁器表面に付着させて、940
    ℃から1040℃の温度範囲で大気中で熱処理を行なう
    ことにより形成される請求項2に記載のバリスタの製造
    方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1037067C (zh) * 1994-05-27 1998-01-21 华东理工大学 从卡拉胶混合物中提纯k-卡拉胶的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5128648A (ja) * 1974-09-03 1976-03-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hyomenshohekigatadenatsuhichokusenteikoki oyobi sonoseizohoho
JPS5131887A (ja) * 1974-09-12 1976-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hyomenshohekigatadenatsuhichokusenteikoki oyobi sonoseizohoho

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