JPH04569B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Description
産業上の利用分野
本発明は電子機器や電気機器で発生する異常電
圧、ノイズ、静電気などを吸収もしくは除去する
SrTiO3を主成分とす電圧依存性非直線抵抗体を
得るための磁器組成物に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、各種電子機器、電気機器における異常高
電圧（以下サージと呼ぶ）の吸収、雑音の除去、
火花消去など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ZnO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−電流特
性は近似的に次式のように表わすことができる。
Ｉ＝(V/C)〓
ここで、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固
有の定数であり、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
バリスタはサージのように比較的高い電圧の吸収
に優れた性能を有しているが、誘電率が低く固有
静電容量が小さいため、バリスタ電圧以下の低い
電圧の吸収（例えばノイズなど）に対してはほと
んど効果を示さず、また誘電損失角（tanδ）も５
〜10％と大きい。
一方、これらのノイズなどの除去には組成や焼
成条件を適当に選択することにより、見かけの誘
電率が５×104〜６×104程度でtanδが１％前後の
半導体磁器コンデンサが利用されている。しか
し、この半導体磁器コンデンサはサージなどによ
りある限度以上の電流が素子に印加されると破壊
したり、コンデンサとしての機能を果たさなくな
つたりする。
上記のような理由で電気機器、電子機器におい
ては、サージ吸収やノイズ除去などの目的のため
には、通常バリスタとコンデンサおよび他の部品
（例えばコイル）とを組み合わせて使用され、例
えばノイズフイルタはこのような構成になつてい
る。
第１図は一般的な従来のノイズフイルタ回路を
示し、第２図はバリスタとコンデンサおよびコイ
ル組み合わせて構成された従来のノイズフイルタ
回路を示しており、１はコイル、２はコンデン
サ、３はバリスタである。
しかし、このような第２図に示す構成は機器内
部における部品点数が多くなる上に機器の小形化
動向に相反するという欠点を有していた。
発明の目的
本発明は上記のような従来のサージ吸収、ノイ
ズ除去における欠点を除去し、バリスタとコンデ
ンサの両方の機能を有し、１個の素子でサージ吸
収およびノイズ除去が可能な複合機能を有するバ
リスタを作るのに好適な磁器組成物を提供するこ
とを目的としている。
発明の構成
本発明は上記のような目的を達成するために、
SrTiO3を99.995〜70.000mol％と、Nb2O3、
Ta2O5、WO3、La2O3、CeO2、Nd2O3、Y2O3、
Pr6O11、Sm2O3、Eu2O3、Sc2O3、Dy2O3の内の
少なくとも１種以上の金属酸化物を0.001〜
5.000mol％と、Al2O3を0.001〜10.000mol％と、
B2O3を0.001〜5.000mol％と、CuOを0.001〜
5.000mol％と、Ag2O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に係わ
るものである。
実施例の説明
以下に本発明を実施例を上げて具体的に説明す
る。
SrCO3およびTiO2SrTiO3になるようにそれぞ
れ秤量配合し、ボールミルで15時間撹拌混合し、
これを乾燥し粉砕した後、1200℃で３時間焼成
し、再び粉砕してSrTiO3を作製した。
次に、上記SrTiO3にNb2O5、Ta2O5、WO3、
La2O3、CeO2、Nd2O3、Y2O3、Pr6O11、Sm2O3、
Eu2O3、Sc2O3、Dy2O3の内から選択された少な
くとも１種以上の金属酸化物と、Al2O3とB2O3と
CuOとAg2Oを下記の第１表に示す配合比率にな
るように秤量配合した。
次に、ボールミルで20時間撹拌混合した後、乾
燥、粉砕し、10〜15重量％のポリビニルアルコー
ルなどの有機結合剤を混合して造粒し、成型圧約
1.5t/cm2で10φ（mm）×1t（mm）の円板状に成形した。
これらの円板N2（95容積％）＋H2（５容積％）
の還元雰囲気で約1350℃、４時間焼成した。次
に、空気中で1100℃、３時間の熱処理を行つた。
こうして得られた第３図に示す焼成体４は出発原
料とほぼ同じ組成であつた。そして、上記焼成体
４の両平面に銀などの導電性ペーストを塗布し、
550℃で焼付けることにより電極５，６を形成し
た。
上記の操作によつて得られた素子の特性を以下
の第２表に示す。
Industrial Application Field The present invention absorbs or removes abnormal voltage, noise, static electricity, etc. generated in electronic and electrical equipment.
This invention relates to a ceramic composition for obtaining a voltage-dependent nonlinear resistor containing SrTiO 3 as a main component. Conventional configurations and their problems Conventionally, various electronic devices and electrical devices have been used to absorb abnormally high voltages (hereinafter referred to as surges), remove noise,
SiC varistors and ZnO-based varistors, which have voltage-dependent nonlinear resistance characteristics, were used to eliminate sparks. The voltage-current characteristics of such a varistor can be approximately expressed as follows. I=(V/C)〓 Here, I is current, V is voltage, C is a constant specific to the varistor, and α is a voltage nonlinear index. The α of SiC varistors is about 2 to 7, and the α of some ZnO-based varistors is as high as 50. Although such varistors have excellent performance in absorbing relatively high voltages such as surges, their low dielectric constant and small specific capacitance prevent them from absorbing low voltages below the varistor voltage (e.g. noise, etc.). ), and the dielectric loss angle (tanδ) is 5.
~10%, which is large. On the other hand, in order to eliminate these noises, semiconductor porcelain capacitors with an apparent permittivity of about 5×10 4 to 6×10 4 and a tan δ of around 1% can be used by appropriately selecting the composition and firing conditions. ing. However, if a current exceeding a certain limit is applied to the element due to a surge or the like, this semiconductor ceramic capacitor may be destroyed or may no longer function as a capacitor. For the reasons mentioned above, in electrical and electronic equipment, varistors, capacitors, and other parts (e.g., coils) are usually used in combination for purposes such as surge absorption and noise removal.For example, noise filters are It is structured like this. Figure 1 shows a general conventional noise filter circuit, and Figure 2 shows a conventional noise filter circuit configured by combining a varistor, a capacitor, and a coil, where 1 is a coil, 2 is a capacitor, and 3 is a varistor. It is. However, the configuration shown in FIG. 2 has the disadvantage that the number of parts inside the device increases and it is contrary to the trend toward miniaturization of devices. Purpose of the Invention The present invention eliminates the drawbacks of conventional surge absorption and noise removal as described above, and provides a composite function that has the functions of both a varistor and a capacitor and can perform surge absorption and noise removal with a single element. The object of the present invention is to provide a porcelain composition suitable for making a varistor having a porcelain composition. Structure of the Invention In order to achieve the above objects, the present invention has the following features:
SrTiO3 with 99.995~70.000mol%, Nb2O3 ,
Ta 2 O 5 , WO 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Nd 2 O 3 , Y 2 O 3 ,
At least one metal oxide of Pr 6 O 11 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Dy 2 O 3 from 0.001 to
5.000 mol% and 0.001 to 10.000 mol% Al 2 O 3 ,
B 2 O 3 from 0.001 to 5.000 mol% and CuO from 0.001 to 5.000 mol%
5.000 mol% and 0.001 to 5.000 mol% of Ag2O . DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to Examples. SrCO 3 and TiO 2 SrTiO 3 were weighed and mixed, and stirred and mixed in a ball mill for 15 hours.
After drying and pulverizing this, it was fired at 1200°C for 3 hours and pulverized again to produce SrTiO 3 . Next, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , WO 3 ,
La 2 O 3 , CeO 2 , Nd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Pr 6 O 11 , Sm 2 O 3 ,
At least one metal oxide selected from Eu 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Dy 2 O 3 and Al 2 O 3 and B 2 O 3
CuO and Ag 2 O were weighed and blended at the blending ratio shown in Table 1 below. Next, after stirring and mixing in a ball mill for 20 hours, it is dried, crushed, mixed with 10 to 15% by weight of an organic binder such as polyvinyl alcohol, and granulated.
It was molded into a disc shape of 10φ (mm) x 1t (mm) at 1.5t/cm 2 . These disks N 2 (95 volume%) + H 2 (5 volume%)
It was fired at about 1350°C for 4 hours in a reducing atmosphere. Next, heat treatment was performed in air at 1100°C for 3 hours.
The thus obtained fired body 4 shown in FIG. 3 had almost the same composition as the starting material. Then, a conductive paste such as silver is applied to both surfaces of the fired body 4,
Electrodes 5 and 6 were formed by baking at 550°C. The characteristics of the device obtained by the above operations are shown in Table 2 below.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
(注) ＊……比較例
[Table] (Note) *……Comparative example
【表】【table】
【表】【table】
【表】
ここで、素子のバリスタとしての特性評価は上
述した電圧−電流特性式
Ｉ＝(V/C)〓
（ただし、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ
固有の定数、αは非直線指数）におけるαとＣに
よつて行うことが可能である。しかし、Ｃの正確
な測定が困難であるため、本発明においては
1mAのバリスタ電流を流した時の単位厚み当り
のバリスタ電圧（以下V1mA／mmと呼ぶ）の値
と、α＝１／log（V10mA／V1mA）〔ただし、
V10mAは10mAのバリスタ電流を流した時のバリ
スタ電圧、V1mAは1mAのバリスタ電流を流し
た時のバリスタ電圧〕の値によりバリスタとして
の特性評価を行つている。また、コンデンサとし
ての特性評価は測定周波数1KHzにおける誘電率
ε、誘電損失角tanδで行つている。
以上に示したように、SrTiO3に半導体化物質
として、Nb2O5、Ta2O5、WO3、La2O3、CeO2、
Nd2O3、Y2O3、Pr6O11、Sm2O3、Eu2O3、
Sc2O3、Dy2O3を添加しただけではαが小さく実
用的でない。
そこで、Al2O3、B2O3、CuO、Ag2Oを添加す
るとαが大きくなる。この効果はAl2O3、B2O3、
CuO、Ag2O各々１種類だけ添加した場合にも得
られるが、誘電率が小さくバリスタ電圧が高くな
る。一方、Al2O3、B2O3、CuO、Ag2Oを同時に
添加すると、α、誘電率共に大きく、バリスタ電
圧も下げることが可能となり、バリスタとコンデ
ンサの両方の機能を同時に得ることができる。
このような効果が現われるのは、Nb2O5、
Ta2O5、WO3、La2O3、CeO2、Nd2O3、Y2O3、
Pr6O11、Sm2O3、Eu2O3、Sc2O3、Dy2O3の内か
ら選択された１種以上の金属酸化物の合計添加量
が0.001〜5.000mol％の範囲であり、5.000mol％
を超えるとtanδが著しく大きくなる。
また、Al2O3は0.001〜10.000mol％の範囲であ
り、10.000mol％を超えると化合物を生じてαを
低下させる。
また、B2O3、CuO、Ag2Oはそれぞれ0.001〜
5.000mol％の範囲であり、5.000mol％を超える
と誘電率が減少し、バリスタ電圧が高くなり実用
的でなくなる。
なお、上記実施例では一部分の組成についての
み示したが、それぞれの物質を規定した添加量の
範囲内で添加すれば同様の効果が得られることを
確認した。
以上述べたように本発明によれば、バリスタと
コンデンサの両方の機能を同時に得ることができ
る。
第５図に示したように従来のフイルタ回路では
ノイズ入力Ａに対して出力状況曲線Ｃとなり十分
にノイズを除去していない。また、第２図に示し
た従来のバリスタを含むフイルタ回路では本発明
による素子を用いた場合と類似した効果が得られ
るが、バリスタを別個に必要とするため部品点数
が多くなる。
そこで、本発明による素子を使用して第４図に
示すような回路を作つたところ、ノイズ入力Ａに
対して出力状況曲線Ｂのようになり、ノイズを十
分におさえることができた。
なお、第４図で７は本発明の素子、８はコイル
である。
発明の効果
以上述べたように本発明による磁器組成物を利
用した素子は従来にないバリスタとコンデンサの
複合機能を有し、しかも従来のノイズフイルタ回
路をを簡略化し、小形、高性能、低コスト化に寄
与するものであり、各種電気機器、電子機器のサ
ージ吸収、ノイズ除去に利用が可能であり、その
実用上の価値は極めて大きい。[Table] Here, the characteristics of the device as a varistor are evaluated using the above voltage-current characteristic equation I = (V/C) (where I is the current, V is the voltage, C is a constant specific to the varistor, and α is a This can be done by α and C in the linear index). However, since accurate measurement of C is difficult, in the present invention,
The value of the varistor voltage per unit thickness (hereinafter referred to as V 1 mA/mm) when a varistor current of 1 mA flows, and α = 1/log (V 10 mA/V 1 mA) [However,
V 10 mA is the varistor voltage when a varistor current of 10 mA is passed, and V 1 mA is the varistor voltage when a varistor current of 1 mA is passed]. In addition, the characteristics as a capacitor are evaluated using the dielectric constant ε and dielectric loss angle tan δ at a measurement frequency of 1 KHz. As shown above , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , WO 3 , La 2 O 3 , CeO 2 ,
Nd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Pr 6 O 11 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 ,
If only Sc 2 O 3 and Dy 2 O 3 are added, α will be too small to be practical. Therefore, when Al 2 O 3 , B 2 O 3 , CuO, and Ag 2 O are added, α increases. This effect is caused by Al 2 O 3 , B 2 O 3 ,
It can also be obtained when only one type of each of CuO and Ag 2 O is added, but the dielectric constant is small and the varistor voltage becomes high. On the other hand, when Al 2 O 3 , B 2 O 3 , CuO, and Ag 2 O are added at the same time, both α and dielectric constant become large, and the varistor voltage can also be lowered, making it possible to obtain both varistor and capacitor functions at the same time. can. This effect appears in Nb 2 O 5 ,
Ta 2 O 5 , WO 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Nd 2 O 3 , Y 2 O 3 ,
The total amount of one or more metal oxides selected from Pr 6 O 11 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Sc 2 O 3 , and Dy 2 O 3 is in the range of 0.001 to 5.000 mol%. Yes, 5.000mol%
If the value exceeds , tanδ becomes significantly large. Moreover, Al2O3 is in the range of 0.001 to 10.000 mol%, and when it exceeds 10.000 mol%, compounds are formed and α is reduced. In addition, B 2 O 3 , CuO, and Ag 2 O are each 0.001~
The range is 5.000 mol%, and if it exceeds 5.000 mol%, the dielectric constant decreases and the varistor voltage increases, making it impractical. Although only a part of the composition was shown in the above example, it was confirmed that similar effects could be obtained if each substance was added within the specified addition amount range. As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously obtain the functions of both a varistor and a capacitor. As shown in FIG. 5, in the conventional filter circuit, the output situation curve C is obtained for a noise input A, and the noise is not removed sufficiently. Furthermore, although the filter circuit including the conventional varistor shown in FIG. 2 can provide similar effects to those obtained using the element according to the present invention, the number of components increases because a separate varistor is required. Therefore, when a circuit as shown in FIG. 4 was constructed using the element according to the present invention, the output situation curve B for the noise input A was obtained, and the noise could be sufficiently suppressed. In addition, in FIG. 4, 7 is an element of the present invention, and 8 is a coil. Effects of the Invention As described above, the device using the ceramic composition of the present invention has an unprecedented combined function of a varistor and a capacitor, and also simplifies the conventional noise filter circuit, resulting in a small size, high performance, and low cost. It can be used for surge absorption and noise removal in various electrical and electronic devices, and its practical value is extremely large.
第１図、第２図はそれぞれ従来におけるノイズ
フイルタ回路を示す図、第３図は本発明による磁
器組成物を用いた素子の断面図、第４図は第３図
の素子を用いたノイズフイルタ回路を示す図、第
５図は従来および本発明による素子を用いたノイ
ズフイルタ回路による入力ノイズと出力ノイズを
示す特性図である。
Figures 1 and 2 are diagrams showing conventional noise filter circuits, Figure 3 is a sectional view of an element using the ceramic composition of the present invention, and Figure 4 is a noise filter circuit using the element of Figure 3. FIG. 5 is a characteristic diagram showing input noise and output noise of noise filter circuits using elements according to the prior art and the present invention.
Claims (1)
Ta2O5、WO3、La2O3、CeO2、Nd2O3、Y2O3、
Pr6O11、Sm2O3、Eu2O3、Sc2O3、Dy2O3の内の
少なくとも１種以上の金属酸化物を0.001〜
5.000mol％と、Al2O3を0.001〜10.000mol％と、
B2O3を0.001〜5.000mol％と、CuOを0.001〜
5.000mol％と、Ag2Oを0.001〜5.000mol％含有し
て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。1 SrTiO 3 with 99.995 to 70.000 mol%, Nb 2 O 5 ,
Ta 2 O 5 , WO 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Nd 2 O 3 , Y 2 O 3 ,
At least one metal oxide of Pr 6 O 11 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Dy 2 O 3 from 0.001 to
5.000 mol% and 0.001 to 10.000 mol% Al 2 O 3 ,
B 2 O 3 from 0.001 to 5.000 mol% and CuO from 0.001 to 5.000 mol%
5.000 mol%, and 0.001 to 5.000 mol% of Ag2O .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196339A JPS6088403A (en) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | Voltage depending nonlinear resistor porcelain composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196339A JPS6088403A (en) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | Voltage depending nonlinear resistor porcelain composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6088403A JPS6088403A (en) | 1985-05-18 |
| JPH04569B2 true JPH04569B2 (en) | 1992-01-08 |
Family
ID=16356183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196339A Granted JPS6088403A (en) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | Voltage depending nonlinear resistor porcelain composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6088403A (en) |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP58196339A patent/JPS6088403A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6088403A (en) | 1985-05-18 |
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