JPH038762A - 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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JPH038762A
JPH038762A JP1143724A JP14372489A JPH038762A JP H038762 A JPH038762 A JP H038762A JP 1143724 A JP1143724 A JP 1143724A JP 14372489 A JP14372489 A JP 14372489A JP H038762 A JPH038762 A JP H038762A
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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−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、I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5X104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、破壊されたりしてコンデンサとして
の機能を果たさな(なったりする。
そこで最近になって5rTiCh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,L
SI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(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
することを特徴とする特許である。
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、Sr+−x
CaxTiO3(0,001≦x≦0.300)(以下
第1成分と呼ぶ)を90.000〜99.998mo 
1%、Nb2O5,Ta205゜WO3,D V2O3
,Y2O3,La2O3+ CeO2゜Sm2O3,P
 reo++、Nd2O3のうち少なくとも1種類以上
以下第2成分と呼ぶ〉を0.001〜5.000mo 
1%、At! 203,5b203.BaO。
BeO,Pb0.B2O3,Crno3.Fe2O3゜
Cd O* K 20 、Ca O* CO2031C
u O+Cu2O,L i20.L i F、MgO,
MnO2゜MoO31Na2O,NaF、Nip、Rh
206O11,5e02.Ag2O,5i02.SiC
,Sr○。
TQ 203.Th02.T i 02.V2O5,B
 1203゜ZnO,Z ro2.SnO2のうち少な
くとも1種類以上(以下第3成分と呼ぶ)をO8.00
1〜5.000mo 1%含有してなる主成分100重
量部と、CaTiO360,OOO〜32.500mo
l %、5iOq40.OOO〜67.500mol%
からなる混合物を1200〜1300℃で焼成してなる
添加物(以下第4成分と呼ぶ)0.001〜10.0O
Offi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問題を解決しようとするものであ
る。
また、上記組成物を1100℃以上で焼成するバリスタ
の製造方法、あるいは上記組成物を1100’C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℃で焼成す
るバリスタの製造方法を提案するものである。
作用 上記の発明において第1成分は主たる成分であり、5r
TiChのSrの一部をCa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1230〜1250℃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
応を促進するととも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(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よくなり
、特にサージ耐量が改善されることとなる。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
まず、CaTiO3,S i02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2
08 r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20Hr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lこ秤量し、ポー・
ルミルなどで248r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10wt%添加して
造粒した後、1(t/cnf)のプレス圧力で10φX
 it (+m++)の円板状に成形し、1000℃で
108r焼成し脱バインダーする。次に、第1表に示し
たように温度を種々変えて4Hr焼成(第1焼成)シ、
その後還元性雰囲気、例えばN2:H2=9=1のガス
中で温度を種々変えて4Hr焼成(第2焼成)する。さ
らにその後、酸化性雰囲気中で温度を種々変えて3Hr
焼成(第3焼成)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℃、5m1n
で焼成し、電極2,3を形成する。次に、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、見掛は誘電率はIKHzでの静電容量から計算し
たものであり、αは a = 1 / L o g (VIOIIA/ VI
IIIA)(ただし、V ImA + V 1OnAは
ImA、10mA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S r +−XCaxT i 03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、0.300を超えると格子欠陥が発生
しにく(なるため半導体化が促進されず、粒界にCaが
単一相として析出するため、組織が不均一になり、Vl
mA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0.001mo 1%未満では効果を示
さず、5 、0.00mol%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
め特性が劣化するものである。また、第3成分は0.0
01mol%未満では効果を示さず、5.OOOmo 
1%を超えると粒界に偏析して第2相を形成する特性が
劣化するものである。そして、第4成分はCaTiO3
と5i02の2成分系の相図のなかでCaTiO360
,OOO〜32.500mo 1%。
S i 0240〜67.500mo 1%の範囲内の
ものは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、10.0
00重量部を超えると粒界の抵抗は高(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ともにVIl
、+Aが高くなり、サージに対して弱くなるものである
。また、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。そして、第1焼成の温度を規定したのは、第
4成分の融点が1230〜1250℃であるため、11
00℃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、1100℃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℃未満では粒
界の高抵抗化が十分に進まないため、VImAが低くな
りすぎバリスタ特性が劣化するためであり、1300℃
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、第2成分としては、上記実施例で挙げた成分以外
にSm2O3,p rso++を用いることができ、か
つ2種類以上を組合せて上記範囲内の添加量で用いても
よいものである。また、第3成分としては、上記実施例
で挙げた成分以外に5b203゜Bad、BeO,B2
O3,Fe2O3,Cab。
L i20 * L i F * N a 20 、N
 a F 、Rh 203 。
S e02. S i 02. S ro、 Th02
. T i 02゜V2O5,ZnO,Sn○2を用い
ることができ、かつ第2成に2種類以上を組合せて上述
した範囲内の添加量で用いてもよいものである。さらに
、上記実施例ではこれら添加物の組合せについては一部
のみ示しているが、その他の組合せでも同様の効果が得
られることが確認された。
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が太き(、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Ca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。 1・・・・・・焼結体、2,3・・・・・・電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)Sr_1_−_xCa_xTiO_3(0.00
    1≦x≦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,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,Te_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
    .500mol%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)Sr_1_−_xCa_xTiO_3(0.00
    1≦x≦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,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,Te_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
    .500mol%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℃以上で焼成したことを特徴と
    するバリスタの製造方法。 (3)Sr_1_−_xCa_xTiO_3(0.00
    1≦x≦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,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,Te_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
    .500mol%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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010104748A (ko) * 2001-09-29 2001-11-28 김인수 태양열 충전식 다목적 차단봉
JP4695288B2 (ja) * 2001-05-01 2011-06-08 帝金株式会社 仕切り用支柱部材

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JP4695288B2 (ja) * 2001-05-01 2011-06-08 帝金株式会社 仕切り用支柱部材
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