JPH05198408A - 半導体磁器バリスタの製造方法 - Google Patents
半導体磁器バリスタの製造方法Info
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- JPH05198408A JPH05198408A JP4009752A JP975292A JPH05198408A JP H05198408 A JPH05198408 A JP H05198408A JP 4009752 A JP4009752 A JP 4009752A JP 975292 A JP975292 A JP 975292A JP H05198408 A JPH05198408 A JP H05198408A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体を用いた電気回路中のサージ・ノイズ
などを吸収するために、低電圧で動作し静電容量が大き
いバリスタが求められていたが、ＳｉＴｉＯ3系焼結体
を半導体化し、粒界酸化処理を施して容易に特性の良い
バリスタを得る方法を提供する。 【構成】 ＳｒＴｉＯ3に添加物として、Ｎｂ2Ｏ5，Ｓ
ｉＯ2を含有する焼結促進剤、およびＮａＮｂＯ3または
ＮａＴａＯ3を添加して焼結を行い、水素還元で半導体
化したあと、焼結体に大気中熱処理を施して、開放気孔
を通じた酸素拡散および粒界酸化を行い、かくして得た
焼結体に電極を施してバリスタを得る。
などを吸収するために、低電圧で動作し静電容量が大き
いバリスタが求められていたが、ＳｉＴｉＯ3系焼結体
を半導体化し、粒界酸化処理を施して容易に特性の良い
バリスタを得る方法を提供する。 【構成】 ＳｒＴｉＯ3に添加物として、Ｎｂ2Ｏ5，Ｓ
ｉＯ2を含有する焼結促進剤、およびＮａＮｂＯ3または
ＮａＴａＯ3を添加して焼結を行い、水素還元で半導体
化したあと、焼結体に大気中熱処理を施して、開放気孔
を通じた酸素拡散および粒界酸化を行い、かくして得た
焼結体に電極を施してバリスタを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体磁器バリスタの製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のセラミック酸化物半導体
磁器の結晶粒界を絶縁化することによって、これまでの
セラミック誘電体と比較して、見かけ誘電率の非常に大
きなセラミック素体が得られることが知られている。
磁器の結晶粒界を絶縁化することによって、これまでの
セラミック誘電体と比較して、見かけ誘電率の非常に大
きなセラミック素体が得られることが知られている。
【０００３】さらに、これら酸化物半導体磁器にＮａを
含む物質を塗布し、これを熱により粒界拡散させ電極を
形成すると、しきい値電圧で急激に電流が流れる、いわ
ゆるバリスタが得られることも知られている。
含む物質を塗布し、これを熱により粒界拡散させ電極を
形成すると、しきい値電圧で急激に電流が流れる、いわ
ゆるバリスタが得られることも知られている。
【０００４】例えば、ＳｒＴｉＯ3を主成分とし、これ
にＮｂ2Ｏ5およびＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系混合物を添加し
て成型し、還元雰囲気中で焼結してなる多結晶セラミッ
ク半導体の表面に酸化銅（ＣｕＯ）および酸化ビスマス
（Ｂｉ2Ｏ3）を塗布し熱して拡散せしめ、粒界部に高抵
抗層を形成して得た粒界バリア型セラミックコンデンサ
材料は、２０，０００〜１００，０００のごとく大きな
値の見かけ誘電率をｍ持つ。一方において、ＳｒＴｉＯ3
を主成分とし、これにＮｂ2Ｏ5およびＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2
系混合物を添加して成型し、還元雰囲気中で焼結してな
る多結晶セラミック半導体の表面に炭酸ソーダを塗布し
熱して拡散せしめ、電極を形成して電圧を加えると、し
きい値以上では急激に電流が流れる高静電容量粒界バリ
ア型セラミックバリスタが得られる。
にＮｂ2Ｏ5およびＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系混合物を添加し
て成型し、還元雰囲気中で焼結してなる多結晶セラミッ
ク半導体の表面に酸化銅（ＣｕＯ）および酸化ビスマス
（Ｂｉ2Ｏ3）を塗布し熱して拡散せしめ、粒界部に高抵
抗層を形成して得た粒界バリア型セラミックコンデンサ
材料は、２０，０００〜１００，０００のごとく大きな
値の見かけ誘電率をｍ持つ。一方において、ＳｒＴｉＯ3
を主成分とし、これにＮｂ2Ｏ5およびＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2
系混合物を添加して成型し、還元雰囲気中で焼結してな
る多結晶セラミック半導体の表面に炭酸ソーダを塗布し
熱して拡散せしめ、電極を形成して電圧を加えると、し
きい値以上では急激に電流が流れる高静電容量粒界バリ
ア型セラミックバリスタが得られる。
【０００５】そして、この種の粒界バリア型セラミック
バリスタやコンデンサは静電容量・対温度特性などにお
いて優れた特性をもつので産業界で広く使用されてい
る。
バリスタやコンデンサは静電容量・対温度特性などにお
いて優れた特性をもつので産業界で広く使用されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体を使った
回路が多く用いられるようになってきたが、それに伴っ
てサージなどに対する半導体の保護が重要な課題となっ
てきた。バリスタはサージの吸収特性が優れているの
で、しばしば電子機器の保護に用いられてきた。さらに
は、ＳｒＴｉＯ3は誘電率が高いので、これを半導体化
し粒界に高抵抗層を形成すると、コンデンサの役割とバ
リスタの役割を兼ね備えた高静電容量セラミックバリス
タが得られるので、これがノイズとサージの両者を吸収
する素子として用いられるようになった。
回路が多く用いられるようになってきたが、それに伴っ
てサージなどに対する半導体の保護が重要な課題となっ
てきた。バリスタはサージの吸収特性が優れているの
で、しばしば電子機器の保護に用いられてきた。さらに
は、ＳｒＴｉＯ3は誘電率が高いので、これを半導体化
し粒界に高抵抗層を形成すると、コンデンサの役割とバ
リスタの役割を兼ね備えた高静電容量セラミックバリス
タが得られるので、これがノイズとサージの両者を吸収
する素子として用いられるようになった。
【０００７】しかし従来の構成では半導体に適した低電
圧においてバリスタとしての立ち上がり電圧を持つ優れ
た特性の素子を得ることは困難であった。
圧においてバリスタとしての立ち上がり電圧を持つ優れ
た特性の素子を得ることは困難であった。
【０００８】一般にバルク型と呼ばれる材料では、バリ
スタとしての立ち上がり電圧は磁器素体の厚さに比例し
て増減する。実用面において経済的で扱いやすい磁器素
体の厚みは０．３〜１．０mmであるので、厚さ１mmに対
する立ち上がり電圧が６〜２０Ｖくらいの低電圧の磁器
素体が適しているが、一般的な傾向として、低電圧の磁
器素体を得るのは難しく、立ち上がり電圧が低くなると
バリスタの非直線抵抗特性も低くなり、サージ吸収能力
が低下するので、低電圧用の特性の優れた材料の開発が
期待されていた。
スタとしての立ち上がり電圧は磁器素体の厚さに比例し
て増減する。実用面において経済的で扱いやすい磁器素
体の厚みは０．３〜１．０mmであるので、厚さ１mmに対
する立ち上がり電圧が６〜２０Ｖくらいの低電圧の磁器
素体が適しているが、一般的な傾向として、低電圧の磁
器素体を得るのは難しく、立ち上がり電圧が低くなると
バリスタの非直線抵抗特性も低くなり、サージ吸収能力
が低下するので、低電圧用の特性の優れた材料の開発が
期待されていた。
【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
ので、半導体に適した低電圧において優れた特性を示す
半導体磁器バリスタを提供することを目的とするもので
ある。
ので、半導体に適した低電圧において優れた特性を示す
半導体磁器バリスタを提供することを目的とするもので
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明は、ＳｒＴｉＯ3を主成分とし、これにＳ
ｉＯ2を含む系よりなる焼結促進剤、半導体化促進剤と
してのＮｂ2Ｏ5および粒成長制御剤としてのＮａＮｂＯ
3またはＮａＴａＯ3を添加・混合したのち高温で焼結
し、還元雰囲気中熱処理で半導体化し、しかるのちに大
気中にて熱処理を施すものである。
ために本発明は、ＳｒＴｉＯ3を主成分とし、これにＳ
ｉＯ2を含む系よりなる焼結促進剤、半導体化促進剤と
してのＮｂ2Ｏ5および粒成長制御剤としてのＮａＮｂＯ
3またはＮａＴａＯ3を添加・混合したのち高温で焼結
し、還元雰囲気中熱処理で半導体化し、しかるのちに大
気中にて熱処理を施すものである。
【００１１】
【作用】以上のように本発明は、ＳｒＴｉＯ3を主成分
とし、これにＳｉＯ2を含む系よりなる焼結促進剤、半
導体化促進剤としてのＮｂ2Ｏ5および粒成長制御剤とし
てのＮａＮｂＯ3またはＮａＴａＯ3を添加・混合したの
ち高温で焼結し、還元雰囲気中熱処理で半導体化するこ
とにより、焼結体の微結晶のサイズがよく揃い、さらに
微結晶の三重結合点に沿って焼結体全体にわたって網の
目のように気孔を持つ半導体磁器が得られ、そののち大
気中熱処理を施すと、容易に粒界が酸化され、粒界に高
抵抗層が形成されるという作用によって高い見かけ誘電
率を持つと同時に低電圧用で高い非直線抵抗特性を持ち
サージ吸収特性の優れたチタン酸ストロンチウム半導体
磁器バリスタが得られる。
とし、これにＳｉＯ2を含む系よりなる焼結促進剤、半
導体化促進剤としてのＮｂ2Ｏ5および粒成長制御剤とし
てのＮａＮｂＯ3またはＮａＴａＯ3を添加・混合したの
ち高温で焼結し、還元雰囲気中熱処理で半導体化するこ
とにより、焼結体の微結晶のサイズがよく揃い、さらに
微結晶の三重結合点に沿って焼結体全体にわたって網の
目のように気孔を持つ半導体磁器が得られ、そののち大
気中熱処理を施すと、容易に粒界が酸化され、粒界に高
抵抗層が形成されるという作用によって高い見かけ誘電
率を持つと同時に低電圧用で高い非直線抵抗特性を持ち
サージ吸収特性の優れたチタン酸ストロンチウム半導体
磁器バリスタが得られる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
なお、以下の説明で表中の試料に＊印を付けたものは比
較例を示す。
なお、以下の説明で表中の試料に＊印を付けたものは比
較例を示す。
【００１３】（実施例１）蓚酸チタニルストロンチウム
｛ＳｒＴｉＯ（Ｃ2Ｏ4）2・４Ｈ2Ｏ｝を熱分解して得た
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）に焼結促進剤
としてのＴｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４
５ｗｔ比）を０．１〜６．０ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０
２〜３．０ｗｔ％，ＮａＮｂＯ3を０．０５〜２．０ｗ
ｔ％添加し、よく混合したのち、９００℃にて仮焼し
た。湿式粉砕ののち、乾燥、造粒、成型して、大気中１
４００℃にて１０時間焼結し、次に窒素（９０％）水素
（１０％）の還元雰囲気中１３００℃にて２時間熱処理
して半導体ＳｒＴｉＯ3磁器を得た。
｛ＳｒＴｉＯ（Ｃ2Ｏ4）2・４Ｈ2Ｏ｝を熱分解して得た
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）に焼結促進剤
としてのＴｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４
５ｗｔ比）を０．１〜６．０ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０
２〜３．０ｗｔ％，ＮａＮｂＯ3を０．０５〜２．０ｗ
ｔ％添加し、よく混合したのち、９００℃にて仮焼し
た。湿式粉砕ののち、乾燥、造粒、成型して、大気中１
４００℃にて１０時間焼結し、次に窒素（９０％）水素
（１０％）の還元雰囲気中１３００℃にて２時間熱処理
して半導体ＳｒＴｉＯ3磁器を得た。
【００１４】なお、焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４５ｗｔ比）は、市販のＴ
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比に従っ
て秤量・混合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得
た。
Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４５ｗｔ比）は、市販のＴ
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比に従っ
て秤量・混合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得
た。
【００１５】かくして得た半導体ＳｒＴｉＯ3磁器に大
気中で９５０℃にて５時間の熱処理を施し、電極を形成
して電気特性の測定を行った。下記の（表１）には、検
討を行った試料の組成比を、また（表２）にはそれらの
電気特性を示す。
気中で９５０℃にて５時間の熱処理を施し、電極を形成
して電気特性の測定を行った。下記の（表１）には、検
討を行った試料の組成比を、また（表２）にはそれらの
電気特性を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】（表１）および（表２）より明らかなごと
く、ＳｒＴｉＯ3に焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物を０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2
Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＮｂＯ3を０．１〜
１．５ｗｔ％添加し、焼成されて得た５〜２０ｖｏｌ％
の開放気孔率を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器に大気中に
て熱処理を施して粒界に高絶縁性の粒界層を形成すれば
見かけ誘電率が高く、誘電損失が小さく、非直線抵抗特
性に優れた低電圧用半導体磁器バリスタ材料が得られ
る。これは本バリスタ材料のもととなった半導体ＳｒＴ
ｉＯ3磁器の粒径が均一で、さらに焼結体粒子の三重結
合点に形成された開放気孔が焼結体全体にわたって均質
に網の目のようにゆきわたっていることによると考えら
れる。
く、ＳｒＴｉＯ3に焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物を０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2
Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＮｂＯ3を０．１〜
１．５ｗｔ％添加し、焼成されて得た５〜２０ｖｏｌ％
の開放気孔率を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器に大気中に
て熱処理を施して粒界に高絶縁性の粒界層を形成すれば
見かけ誘電率が高く、誘電損失が小さく、非直線抵抗特
性に優れた低電圧用半導体磁器バリスタ材料が得られ
る。これは本バリスタ材料のもととなった半導体ＳｒＴ
ｉＯ3磁器の粒径が均一で、さらに焼結体粒子の三重結
合点に形成された開放気孔が焼結体全体にわたって均質
に網の目のようにゆきわたっていることによると考えら
れる。
【００１９】ここで、焼結体中の結晶粒の粒径は切断面
を研磨したのち、研磨面にＢｉ2Ｏ3系金属石鹸を塗布
し、１０００℃で熱処理を施し、粒界を鮮明にして光学
顕微鏡で観察して求めた。この顕微鏡観察の結果、上記
条件のバリスタにおける焼結体の微粒子は粒径がよく揃
っていて約９０μｍで、また電気特性は（表２）に示す
ように、立ち上がり電圧が１０〜１７Ｖ，ｔａｎδは
２．５％以下、見かけ誘電率は４５．０００以上であ
り、非直線抵抗指数αが１１以上のバリスタ特性を持つ
ものである。なお、焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物の添加量が５％を超えると焼結体
が変形したり、付着して実用的でない。
を研磨したのち、研磨面にＢｉ2Ｏ3系金属石鹸を塗布
し、１０００℃で熱処理を施し、粒界を鮮明にして光学
顕微鏡で観察して求めた。この顕微鏡観察の結果、上記
条件のバリスタにおける焼結体の微粒子は粒径がよく揃
っていて約９０μｍで、また電気特性は（表２）に示す
ように、立ち上がり電圧が１０〜１７Ｖ，ｔａｎδは
２．５％以下、見かけ誘電率は４５．０００以上であ
り、非直線抵抗指数αが１１以上のバリスタ特性を持つ
ものである。なお、焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物の添加量が５％を超えると焼結体
が変形したり、付着して実用的でない。
【００２０】なお、図１は、本発明の一実施例によるバ
リスタ特性を持つ半導体磁器に電極およびリード線を形
成したバリスタを示す概略図である。図１において、１
は半導体磁器、２は電極、３はリード線である。
リスタ特性を持つ半導体磁器に電極およびリード線を形
成したバリスタを示す概略図である。図１において、１
は半導体磁器、２は電極、３はリード線である。
【００２１】（実施例２）市販の工業用チタン酸ストロ
ンチウム（ＳｒＴｉＯ3）粉体に、ＴｉＯ2−Ａｌ 2Ｏ3−
ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は２０：３５：４５ｗ
ｔ％比）、ＴｉＯ2−ＭｎＯ−ＳｉＯ2系組成物（例えば
具体例は１０：５０：４０ｗｔ％比）、ＴｉＯ2−Ｍｇ
Ｏ−ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は３０：３０：４
０ｗｔ％比）から選ばれた焼結促進剤を０．２〜５．０
ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＮｂ
Ｏ3を０．１〜１．５ｗｔ％を添加しよく混合したの
ち、９００℃にて仮焼した。湿式粉砕ののち、乾燥、造
粒し、ディスク状に成型して、大気中１４００℃にて焼
成したのち、窒素−水素混合ガス中１２５０℃にて還元
処理ののち大気中１０００℃にて熱処理し、ディスクの
両面に銀電極を形成して図１の高静電容量型半導体磁器
バリスタを作製し、電気特性を測定した。その結果を、
（表３）には検討を行った試料の組成比を、また（表
４）にはそれらの電気特性を示す。また、焼成促進剤
は、例えば、ＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2では、Ｔｉ
Ｏ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比で秤量・混
合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得た。
ンチウム（ＳｒＴｉＯ3）粉体に、ＴｉＯ2−Ａｌ 2Ｏ3−
ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は２０：３５：４５ｗ
ｔ％比）、ＴｉＯ2−ＭｎＯ−ＳｉＯ2系組成物（例えば
具体例は１０：５０：４０ｗｔ％比）、ＴｉＯ2−Ｍｇ
Ｏ−ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は３０：３０：４
０ｗｔ％比）から選ばれた焼結促進剤を０．２〜５．０
ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＮｂ
Ｏ3を０．１〜１．５ｗｔ％を添加しよく混合したの
ち、９００℃にて仮焼した。湿式粉砕ののち、乾燥、造
粒し、ディスク状に成型して、大気中１４００℃にて焼
成したのち、窒素−水素混合ガス中１２５０℃にて還元
処理ののち大気中１０００℃にて熱処理し、ディスクの
両面に銀電極を形成して図１の高静電容量型半導体磁器
バリスタを作製し、電気特性を測定した。その結果を、
（表３）には検討を行った試料の組成比を、また（表
４）にはそれらの電気特性を示す。また、焼成促進剤
は、例えば、ＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2では、Ｔｉ
Ｏ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比で秤量・混
合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得た。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】上記の（表３）および（表４）より明らか
なごとく、ＳｒＴｉＯ3にＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2系
などの焼結促進剤が０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2Ｏ5が
０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＮｂＯ3が０．１〜１．
５ｗｔ％添加され焼成されて得た開放気孔率５〜２０ｖ
ｏｌ％を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器材料に大気中にて
熱処理を施せば極めて優れた誘電体特性を示し、高静電
容量半導体磁器バリスタとして使用できる素子が得られ
る。これらのデバイスに用いられている材料の電気特性
は、ほぼ実施例１の材料と等しい。
なごとく、ＳｒＴｉＯ3にＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2系
などの焼結促進剤が０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2Ｏ5が
０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＮｂＯ3が０．１〜１．
５ｗｔ％添加され焼成されて得た開放気孔率５〜２０ｖ
ｏｌ％を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器材料に大気中にて
熱処理を施せば極めて優れた誘電体特性を示し、高静電
容量半導体磁器バリスタとして使用できる素子が得られ
る。これらのデバイスに用いられている材料の電気特性
は、ほぼ実施例１の材料と等しい。
【００２５】（実施例３）蓚酸チタニルストロンチウム
｛ＳｒＴｉＯ（Ｃ2Ｏ4）2・４Ｈ2Ｏ｝を熱分解して得た
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）に焼結促進剤
としてのＴｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４
５ｗｔ比）を０．１〜６．０ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０
２〜３．０ｗｔ％，ＮａＴａＯ3を０．１〜２．５ｗｔ
％添加し、よく混合したのち、９００℃にて仮焼した。
湿式粉砕ののち、乾燥、造粒、成型して、大気中１４０
０℃にて１０時間焼結し、次に窒素（９０％）と水素
（１０％）の還元雰囲気中１３００℃にて２時間熱処理
して半導体ＳｒＴｉＯ3磁器を得た。
｛ＳｒＴｉＯ（Ｃ2Ｏ4）2・４Ｈ2Ｏ｝を熱分解して得た
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）に焼結促進剤
としてのＴｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４
５ｗｔ比）を０．１〜６．０ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０
２〜３．０ｗｔ％，ＮａＴａＯ3を０．１〜２．５ｗｔ
％添加し、よく混合したのち、９００℃にて仮焼した。
湿式粉砕ののち、乾燥、造粒、成型して、大気中１４０
０℃にて１０時間焼結し、次に窒素（９０％）と水素
（１０％）の還元雰囲気中１３００℃にて２時間熱処理
して半導体ＳｒＴｉＯ3磁器を得た。
【００２６】なお、焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４５ｗｔ比）は、市販のＴ
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比に従っ
て秤量・混合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得
た。
Ｏ3−ＳｉＯ2（２０：３５：４５ｗｔ比）は、市販のＴ
ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比に従っ
て秤量・混合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得
た。
【００２７】かくして得た半導体ＳｒＴｉＯ3磁器に大
気中で９５０℃にて５時間の熱処理を施し、電極を形成
して電気特性の測定を行った。下記の（表５）には、検
討を行った試料の組成比を、また（表６）にはそれらの
電気特性を示す。
気中で９５０℃にて５時間の熱処理を施し、電極を形成
して電気特性の測定を行った。下記の（表５）には、検
討を行った試料の組成比を、また（表６）にはそれらの
電気特性を示す。
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【００３０】（表５）および（表６）より明らかなごと
く、ＳｒＴｉＯ3に焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物を０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2
Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＴａＯ3を０．２〜
２．０ｗｔ％添加し、焼成されて得た５〜２０ｖｏｌ％
の開放気孔率を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器に大気中に
て熱処理を施して粒界に高絶縁性の粒界層を形成すれば
見かけ誘電率が高く、誘電損失が小さく、非直線抵抗特
性に優れた低電圧用半導体磁器バリスタ材料が得られ
る。顕微鏡観察の結果、上記条件のバリスタにおける焼
結体の微粒子は粒径がよく揃っていて約７０μｍで、ま
た電気特性は（表６）に示すように、立ち上がり電圧が
１２〜２０Ｖ，ｔａｎδは２．０％以下、見かけ誘電率
は４２．０００以上であり、非直線抵抗指数αが１１以
上のバリスタ特性を持つものである。なお、焼結促進剤
としてのＴｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物の添加量
が５％を超えると焼結体が変形したり、付着して実用的
でない。
く、ＳｒＴｉＯ3に焼結促進剤としてのＴｉＯ2−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物を０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2
Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＴａＯ3を０．２〜
２．０ｗｔ％添加し、焼成されて得た５〜２０ｖｏｌ％
の開放気孔率を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器に大気中に
て熱処理を施して粒界に高絶縁性の粒界層を形成すれば
見かけ誘電率が高く、誘電損失が小さく、非直線抵抗特
性に優れた低電圧用半導体磁器バリスタ材料が得られ
る。顕微鏡観察の結果、上記条件のバリスタにおける焼
結体の微粒子は粒径がよく揃っていて約７０μｍで、ま
た電気特性は（表６）に示すように、立ち上がり電圧が
１２〜２０Ｖ，ｔａｎδは２．０％以下、見かけ誘電率
は４２．０００以上であり、非直線抵抗指数αが１１以
上のバリスタ特性を持つものである。なお、焼結促進剤
としてのＴｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系組成物の添加量
が５％を超えると焼結体が変形したり、付着して実用的
でない。
【００３１】（実施例４）市販の工業用チタン酸ストロ
ンチウム（ＳｒＴｉＯ3）粉体に、ＴｉＯ2−Ａｌ 2Ｏ3−
ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は２０：３５：４５ｗ
ｔ％比）、ＴｉＯ2−ＭｎＯ−ＳｉＯ2系組成物（例えば
具体例は１０：５０：４０ｗｔ％比）、ＴｉＯ2−Ｍｇ
Ｏ−ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は３０：３０：４
０ｗｔ％比）から選ばれた焼結促進剤を０．１〜５．０
ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＴａ
Ｏ3を０．２〜２．０ｗｔ％を添加しよく混合したの
ち、９００℃にて仮焼した。湿式粉砕ののち、乾燥、造
粒し、ディスク状に成型して、大気中１４００℃にて焼
成したのち、窒素−水素混合ガス中１２５０℃にて還元
処理ののち大気中１０００℃にて熱処理し、ディスクの
両面に銀電極を形成して図１の高静電容量型半導体磁器
バリスタを作製し、電気特性を測定した。その結果を、
（表７）には検討を行った試料の組成比を、また（表
８）にはそれらの電気特性を示す。また、焼成促進剤
は、例えば、ＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2では、Ｔｉ
Ｏ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比で秤量・混
合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得た。
ンチウム（ＳｒＴｉＯ3）粉体に、ＴｉＯ2−Ａｌ 2Ｏ3−
ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は２０：３５：４５ｗ
ｔ％比）、ＴｉＯ2−ＭｎＯ−ＳｉＯ2系組成物（例えば
具体例は１０：５０：４０ｗｔ％比）、ＴｉＯ2−Ｍｇ
Ｏ−ＳｉＯ2系組成物（例えば具体例は３０：３０：４
０ｗｔ％比）から選ばれた焼結促進剤を０．１〜５．０
ｗｔ％，Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＴａ
Ｏ3を０．２〜２．０ｗｔ％を添加しよく混合したの
ち、９００℃にて仮焼した。湿式粉砕ののち、乾燥、造
粒し、ディスク状に成型して、大気中１４００℃にて焼
成したのち、窒素−水素混合ガス中１２５０℃にて還元
処理ののち大気中１０００℃にて熱処理し、ディスクの
両面に銀電極を形成して図１の高静電容量型半導体磁器
バリスタを作製し、電気特性を測定した。その結果を、
（表７）には検討を行った試料の組成比を、また（表
８）にはそれらの電気特性を示す。また、焼成促進剤
は、例えば、ＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2では、Ｔｉ
Ｏ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2の粉体を所定の重量比で秤量・混
合し、１２００℃にて焼成し、粉砕して得た。
【００３２】
【表７】
【００３３】
【表８】
【００３４】上記の（表７）および（表８）より明らか
なごとく、ＳｒＴｉＯ3にＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2系
などの焼結促進剤が０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2Ｏ5が
０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＴａＯ3が０．２〜２．
０ｗｔ％添加され焼成されて得た開放気孔率５〜２０ｖ
ｏｌ％を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器材料に大気中にて
熱処理を施せば極めて優れた誘電体特性を示し、高静電
容量半導体磁器バリスタとして使用できる素子が得られ
る。これらのデバイスに用いられている材料の電気特性
は、ほぼ実施例３の材料と等しい。
なごとく、ＳｒＴｉＯ3にＴｉＯ2−ＭｇＯ−ＳｉＯ2系
などの焼結促進剤が０．２〜５．０ｗｔ％、Ｎｂ2Ｏ5が
０．０５〜２．０ｗｔ％，ＮａＴａＯ3が０．２〜２．
０ｗｔ％添加され焼成されて得た開放気孔率５〜２０ｖ
ｏｌ％を持つ半導体ＳｒＴｉＯ3磁器材料に大気中にて
熱処理を施せば極めて優れた誘電体特性を示し、高静電
容量半導体磁器バリスタとして使用できる素子が得られ
る。これらのデバイスに用いられている材料の電気特性
は、ほぼ実施例３の材料と等しい。
【００３５】なお、上記の各実施例では、ＳｒＴｉＯ3
に各種の添加物を添加する場合について説明したが、本
発明はＳｒＴｉＯ3の一部をＣａなどで置換してなるも
のを主成分として用いる場合にも適用可能なことはもち
ろんである。
に各種の添加物を添加する場合について説明したが、本
発明はＳｒＴｉＯ3の一部をＣａなどで置換してなるも
のを主成分として用いる場合にも適用可能なことはもち
ろんである。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明は、ＳｒＴｉＯ3に
対する添加物の種類・量、添加法など製造工程を検討し
た結果、静電容量が大きく特性の優れた低電圧のチタン
酸ストロンチウム半導体磁器バリスタが得られるように
なったものである。
対する添加物の種類・量、添加法など製造工程を検討し
た結果、静電容量が大きく特性の優れた低電圧のチタン
酸ストロンチウム半導体磁器バリスタが得られるように
なったものである。
【００３７】なお、ＳｒＴｉＯ3に添加されるＳｉＯ2を
含有する系よりなる焼結促進剤として、Ｎｂ2Ｏ5−Ｚｎ
Ｏ−ＳｉＯ2（例えば４６．５：４８．０：５．５ｗｔ
比），ＭｎＯ−ＺｒＯ2−ＳｉＯ2（例えば５６．０：
８．０：３６．０ｗｔ比）などにおいて良特性のものが
得られた。昨今、半導体を使った回路などにおいて、サ
ージなどに対する半導体の保護が重要な課題となってき
たが、本発明は誘電率が高いＳｒＴｉＯ3を半導体化し
粒界に高抵抗層を形成して、コンデンサの役割とバリス
タの役割を兼ね備えた高静電容量の半導体磁器バリスタ
が得られることを可能とし、ノイズとサージの両者を吸
収する素子を製造することができる。
含有する系よりなる焼結促進剤として、Ｎｂ2Ｏ5−Ｚｎ
Ｏ−ＳｉＯ2（例えば４６．５：４８．０：５．５ｗｔ
比），ＭｎＯ−ＺｒＯ2−ＳｉＯ2（例えば５６．０：
８．０：３６．０ｗｔ比）などにおいて良特性のものが
得られた。昨今、半導体を使った回路などにおいて、サ
ージなどに対する半導体の保護が重要な課題となってき
たが、本発明は誘電率が高いＳｒＴｉＯ3を半導体化し
粒界に高抵抗層を形成して、コンデンサの役割とバリス
タの役割を兼ね備えた高静電容量の半導体磁器バリスタ
が得られることを可能とし、ノイズとサージの両者を吸
収する素子を製造することができる。
【図１】本発明の一実施例による半導体磁器に電極およ
びリード線を形成した半導体磁器バリスタを示す概略図
びリード線を形成した半導体磁器バリスタを示す概略図
１ 半導体磁器 ２ 電極 ３ リード線
Claims (2)
- 【請求項１】チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）
を主成分とし、ＳｉＯ2を含有する系よりなる焼結促進剤
を０．２〜５．０ｗｔ％と、Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜２．
０ｗｔ％と、ＮａＮｂＯ3を０．１〜１．５ｗｔ％とを
添加し、混合・加圧成型したのち、大気中１３５０〜１
５００℃にて焼結し、その後還元雰囲気中１０００〜１
４００℃にて還元を施し、しかるのちに大気中８５０〜
１２００℃にて熱処理を施すことを特徴とする半導体磁
器バリスタの製造方法。 - 【請求項２】チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）
を主成分とし、ＳｉＯ2を含有する系よりなる焼結促進剤
を０．２〜５．０ｗｔ％と、Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜２．
０ｗｔ％と、ＮａＮｂＯ3を０．２〜２．０ｗｔ％とを
添加し、混合・加圧成型したのち、大気中１３５０〜１
５００℃にて焼結し、その後還元雰囲気中１０００〜１
４００℃にて還元を施し、しかるのちに大気中８５０〜
１２００℃にて熱処理を施すことを特徴とする半導体磁
器バリスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009752A JPH05198408A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 半導体磁器バリスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009752A JPH05198408A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 半導体磁器バリスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198408A true JPH05198408A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=11729030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4009752A Pending JPH05198408A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 半導体磁器バリスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05198408A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018190956A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | コリア・アドバンスト・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | 非強誘電性高誘電体及びその製造方法 |
| CN110436920A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-12 | 中南大学 | 一种钛酸铋钠-钽酸钠固溶陶瓷材料及其制备方法和应用 |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP4009752A patent/JPH05198408A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018190956A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | コリア・アドバンスト・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | 非強誘電性高誘電体及びその製造方法 |
| US10577285B2 (en) | 2017-05-11 | 2020-03-03 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Non-ferroelectric high dielectric and preparation method thereof |
| CN110436920A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-12 | 中南大学 | 一种钛酸铋钠-钽酸钠固溶陶瓷材料及其制备方法和应用 |
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