JPH0696910A - 電圧依存性非直線抵抗体素子の製造方法 - Google Patents
電圧依存性非直線抵抗体素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH0696910A JPH0696910A JP4243155A JP24315592A JPH0696910A JP H0696910 A JPH0696910 A JP H0696910A JP 4243155 A JP4243155 A JP 4243155A JP 24315592 A JP24315592 A JP 24315592A JP H0696910 A JPH0696910 A JP H0696910A
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- Japan
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- srtio3
- voltage
- agent
- nitric acid
- baking
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
- H03H2001/0021—Constructional details
- H03H2001/0042—Wound, ring or feed-through type capacitor
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 静電容量が大きく、ノイズ吸収に優れる電圧
依存性非直線抵抗体素子の製造方法を提案する。 【構成】 SrTiO3を主成分とし、半導体化剤を加えて混
合し、次いで仮焼成して粉砕し、所定の形状に成型した
後、還元性雰囲気下で一次焼成を行い、さらにその後、
拡散剤溶解硝酸水溶液に漬浸したのち、二次焼成を行
い、導電ペーストを塗布焼き付けする。
依存性非直線抵抗体素子の製造方法を提案する。 【構成】 SrTiO3を主成分とし、半導体化剤を加えて混
合し、次いで仮焼成して粉砕し、所定の形状に成型した
後、還元性雰囲気下で一次焼成を行い、さらにその後、
拡散剤溶解硝酸水溶液に漬浸したのち、二次焼成を行
い、導電ペーストを塗布焼き付けする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧依存性非直線抵抗
体素子、特に静電容量が大きく、ノイズ吸収と応答性に
優れ、バラツキの少ない電気的特性を有する電圧依存性
非直線抵抗体素子（以下、これを「バリスタ」と示す）
の製造方法に関するものである。
体素子、特に静電容量が大きく、ノイズ吸収と応答性に
優れ、バラツキの少ない電気的特性を有する電圧依存性
非直線抵抗体素子（以下、これを「バリスタ」と示す）
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化や多機能化に伴
い、ＬＳＩなどの半導体素子が多用されるようになって
きた。しかし、この種の素子を用いた電子機器では、機
器内外からのノイズ、パルスおよびサージなどにより、
機器が誤作動したり、半導体素子が破壊されるという弱
点があった。
い、ＬＳＩなどの半導体素子が多用されるようになって
きた。しかし、この種の素子を用いた電子機器では、機
器内外からのノイズ、パルスおよびサージなどにより、
機器が誤作動したり、半導体素子が破壊されるという弱
点があった。
【０００３】そこで、最近、電子機器中の半導体素子を
保護する目的で用いられるバリスタが脚光を浴びるよう
になってきた。このバリスタとしては、SiC バリスタに
代表されるような、いわゆる電子セラミックスで形成さ
れたものが、主に用いられている。
保護する目的で用いられるバリスタが脚光を浴びるよう
になってきた。このバリスタとしては、SiC バリスタに
代表されるような、いわゆる電子セラミックスで形成さ
れたものが、主に用いられている。
【０００４】かかるセラミックバリスタは、構造上、Ba
TiO3またはFe2O3 などの焼結体と電極との界面の非オー
ム性を利用したバリアータイプと、SiC , ZnO またはSr
TiO3などの焼結体の粒界がもつ非オーム性を利用したＢ
Ｌ構造タイプとに分類することができる。
TiO3またはFe2O3 などの焼結体と電極との界面の非オー
ム性を利用したバリアータイプと、SiC , ZnO またはSr
TiO3などの焼結体の粒界がもつ非オーム性を利用したＢ
Ｌ構造タイプとに分類することができる。
【０００５】バリアータイプは、サージ耐圧が小さいこ
と、バリスタ電圧の取得範囲が狭いこと等の理由によ
り、ほとんど使用されておらず、現在、ＢＬ構造タイプ
が主流である。ＢＬ構造タイプのなかでも、SrTiO3バリ
スタは、静電容量およびサージ耐量が大きく、またサー
ジ吸収後に初期の電圧−電流特性に復帰することが可能
である、等の優れた性能を有し、そして、ＢＬ構造タイ
プのなかでは生産量も多く、その改良に関する提案も多
い。
と、バリスタ電圧の取得範囲が狭いこと等の理由によ
り、ほとんど使用されておらず、現在、ＢＬ構造タイプ
が主流である。ＢＬ構造タイプのなかでも、SrTiO3バリ
スタは、静電容量およびサージ耐量が大きく、またサー
ジ吸収後に初期の電圧−電流特性に復帰することが可能
である、等の優れた性能を有し、そして、ＢＬ構造タイ
プのなかでは生産量も多く、その改良に関する提案も多
い。
【０００６】特開平1-289202号公報には、特定比率のSr
およびTiに、さらにLiおよびＦを含有したSrTiO3に、Ce
O2、Y2O3およびLa2O3 のうちの少なくとも１種と、Si、
Cu、CoおよびMnのうちの少なくとも１種の元素とを含有
してなる電圧依存性非直線抵抗体素子およびその製造方
法が開示されている。
およびTiに、さらにLiおよびＦを含有したSrTiO3に、Ce
O2、Y2O3およびLa2O3 のうちの少なくとも１種と、Si、
Cu、CoおよびMnのうちの少なくとも１種の元素とを含有
してなる電圧依存性非直線抵抗体素子およびその製造方
法が開示されている。
【０００７】同様に、特開昭58−135604号公報には、Sr
TiO3と、Nb2O5 、Ta2O5 、WO3 、La 2O3 、CeO2、Sm
2O3 、Y2O3 、Pr6O12、Eu2O3 およびDy2 O3の少なくと
も１種の金属酸化物と、Na2Oと、Ag2O、CuO 、MnO2およ
びSiO2の少なくとも１種の酸化物と、からなる電圧依存
性非直線磁器組成物が開示されている。
TiO3と、Nb2O5 、Ta2O5 、WO3 、La 2O3 、CeO2、Sm
2O3 、Y2O3 、Pr6O12、Eu2O3 およびDy2 O3の少なくと
も１種の金属酸化物と、Na2Oと、Ag2O、CuO 、MnO2およ
びSiO2の少なくとも１種の酸化物と、からなる電圧依存
性非直線磁器組成物が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の各提案は、バリ
スタ電圧の低下、誘電率の上昇、tan δの低下、静電容
量の増加、そしてサージ印加による劣化が少ない、とい
ういずれかの特性、あるいは全ての特性をそなえる、優
れたバリスタの提供を目的としている。これらの特性の
中で、特に、静電容量が大きければ、その増加に伴って
バリスタ内に貯えられる誘電エネルギーが大きくなり、
ノイズ吸収特性が大幅に向上するため有利である。
スタ電圧の低下、誘電率の上昇、tan δの低下、静電容
量の増加、そしてサージ印加による劣化が少ない、とい
ういずれかの特性、あるいは全ての特性をそなえる、優
れたバリスタの提供を目的としている。これらの特性の
中で、特に、静電容量が大きければ、その増加に伴って
バリスタ内に貯えられる誘電エネルギーが大きくなり、
ノイズ吸収特性が大幅に向上するため有利である。
【０００９】上記各公報に記載のバリスタは、市販され
ている通常のバリスタ静電容量が、10〜40nF程度である
のに対して、70〜160 nF程度と極めて大きいが、ノイズ
吸収特性をより向上させるためには、200 nF以上の静電
容量を有するバリスタの開発が望まれている。
ている通常のバリスタ静電容量が、10〜40nF程度である
のに対して、70〜160 nF程度と極めて大きいが、ノイズ
吸収特性をより向上させるためには、200 nF以上の静電
容量を有するバリスタの開発が望まれている。
【００１０】本発明の目的は、バリスタ電圧、非直線係
数αおよびtan δなどの諸特性を損なうことなしに、静
電容量が200 nF以上でかつ、バラツキの少ない電気的特
性を有するバリスタを製造し得る方法について提案する
ところにある。
数αおよびtan δなどの諸特性を損なうことなしに、静
電容量が200 nF以上でかつ、バラツキの少ない電気的特
性を有するバリスタを製造し得る方法について提案する
ところにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、SrTiO3を主成
分とし、半導体化剤を加えて混合し、次いで仮焼成して
粉砕し、所定の形状に成型した後、1500〜1560℃の還元
性雰囲気下で一次焼成を行い、さらにその後、拡散剤溶
解硝酸水溶液に漬浸したのち、二次焼成を行い、導電ペ
ーストを塗布焼き付けすることを特徴とする、電圧依存
性非直線抵抗体素子の製造方法である。なお、上記SrTi
O3粉末は、Srx TiO3の組成式で示され、ｘの値が0.995
〜0.999 の範囲であり、このSrx TiO3 100モルに対し、
半導体化剤としてNb2O5 を0.05〜1.0 モル混合すること
が好ましい。また、上記一次焼成温度は、1500〜1560℃
の範囲であることが好ましい。
分とし、半導体化剤を加えて混合し、次いで仮焼成して
粉砕し、所定の形状に成型した後、1500〜1560℃の還元
性雰囲気下で一次焼成を行い、さらにその後、拡散剤溶
解硝酸水溶液に漬浸したのち、二次焼成を行い、導電ペ
ーストを塗布焼き付けすることを特徴とする、電圧依存
性非直線抵抗体素子の製造方法である。なお、上記SrTi
O3粉末は、Srx TiO3の組成式で示され、ｘの値が0.995
〜0.999 の範囲であり、このSrx TiO3 100モルに対し、
半導体化剤としてNb2O5 を0.05〜1.0 モル混合すること
が好ましい。また、上記一次焼成温度は、1500〜1560℃
の範囲であることが好ましい。
【００１２】
【作用】本発明の製造方法は、 SrTiO3粉末を原料として、これにNb2O3 、La2O3 お
よびCeO2等の半導体化剤と、必要によりMnO2およびSiO2
等の硬化剤とを加えて混合し、1100〜1200℃の温度で仮
焼成し、 次いで粉砕して組成偏析を極めて小さくした後、Ｐ
ＶＡ等のバインダーを加えて、所定の形状に成型し、Ｈ
2/Ｎ2 やＮ2 雰囲気下にて、好ましくは1500〜1560℃の
温度で一次焼成を行い、 次いで、硝酸可溶性のＫ，Na，Cu、ＶおよびSb等の
金属塩拡散剤を、硝酸水溶液に溶解した、拡散剤溶解硝
酸水溶液中に、一次焼成品を漬浸した後、1100〜1200℃
の温度で二次焼成し、 その後、導電ペーストを塗布焼付けする方法であ
る。 このような製造方法に従うことで、他の特性を低下させ
ることなく静電容量を極めて大きくすることができる。
よびCeO2等の半導体化剤と、必要によりMnO2およびSiO2
等の硬化剤とを加えて混合し、1100〜1200℃の温度で仮
焼成し、 次いで粉砕して組成偏析を極めて小さくした後、Ｐ
ＶＡ等のバインダーを加えて、所定の形状に成型し、Ｈ
2/Ｎ2 やＮ2 雰囲気下にて、好ましくは1500〜1560℃の
温度で一次焼成を行い、 次いで、硝酸可溶性のＫ，Na，Cu、ＶおよびSb等の
金属塩拡散剤を、硝酸水溶液に溶解した、拡散剤溶解硝
酸水溶液中に、一次焼成品を漬浸した後、1100〜1200℃
の温度で二次焼成し、 その後、導電ペーストを塗布焼付けする方法であ
る。 このような製造方法に従うことで、他の特性を低下させ
ることなく静電容量を極めて大きくすることができる。
【００１３】ここで、上記製造方法における特徴の１つ
は、一次焼成温度を1500〜1560℃として、従来法に比べ
て高くした点にある。このようにした理由は、一次焼成
品の結晶粒径を50〜100 μm 、すなわち、従来の２倍程
度の結晶粒径にするためである。これによって、その後
の拡散剤溶解硝酸水溶液漬浸処理と相まって、他の特性
を低下させることなく静電容量を大きくすることができ
る。
は、一次焼成温度を1500〜1560℃として、従来法に比べ
て高くした点にある。このようにした理由は、一次焼成
品の結晶粒径を50〜100 μm 、すなわち、従来の２倍程
度の結晶粒径にするためである。これによって、その後
の拡散剤溶解硝酸水溶液漬浸処理と相まって、他の特性
を低下させることなく静電容量を大きくすることができ
る。
【００１４】また、特徴の第１は、一次焼成後に拡散剤
溶解硝酸水溶液中に漬浸する点の処理にある。この処理
を採用する理由は、ペースト法は、スクリーン印刷に
よらざるを得ず、エッジ部分が残るので、必然的に電極
部分が小さくなるのに対し、この方法では、エッジ部分
を残す必要がなく、電極面積を大きくでき、大容量のも
のを得ることができること、一次焼成品との濡れ性が
よく、印刷法よりも拡散剤を一次焼成品表面に均一に塗
布できるからであり、特に、拡散剤が例えばCu, Naおよ
びLiといった混合系で用いる場合には、ペースト法と比
べ均質に付着することができるので有利であること、
硝酸水溶液が有機バインダーを含まないため、二次焼成
工程で還元性ガスが発生せず、炉内に酸素を導入しなく
ても焼結体の粒界酸化に必要十分な酸素が供給できると
考えられることによる。
溶解硝酸水溶液中に漬浸する点の処理にある。この処理
を採用する理由は、ペースト法は、スクリーン印刷に
よらざるを得ず、エッジ部分が残るので、必然的に電極
部分が小さくなるのに対し、この方法では、エッジ部分
を残す必要がなく、電極面積を大きくでき、大容量のも
のを得ることができること、一次焼成品との濡れ性が
よく、印刷法よりも拡散剤を一次焼成品表面に均一に塗
布できるからであり、特に、拡散剤が例えばCu, Naおよ
びLiといった混合系で用いる場合には、ペースト法と比
べ均質に付着することができるので有利であること、
硝酸水溶液が有機バインダーを含まないため、二次焼成
工程で還元性ガスが発生せず、炉内に酸素を導入しなく
ても焼結体の粒界酸化に必要十分な酸素が供給できると
考えられることによる。
【００１５】なお、本発明に使用する硝酸に溶解する拡
散剤は、Na、Cu、ＶおよびSb等の金属塩であり、Tiのよ
うな硝酸不溶の拡散剤を加える場合、TiClの水溶液とし
て加えることもできる。なお、本発明において、硝酸水
溶液とは、硝酸塩の形態の拡散剤を単に水に溶解したも
のおよび拡散剤を希硝酸に溶解したものをいう。
散剤は、Na、Cu、ＶおよびSb等の金属塩であり、Tiのよ
うな硝酸不溶の拡散剤を加える場合、TiClの水溶液とし
て加えることもできる。なお、本発明において、硝酸水
溶液とは、硝酸塩の形態の拡散剤を単に水に溶解したも
のおよび拡散剤を希硝酸に溶解したものをいう。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。主
成分および半導体化剤として、SrTiO3およびNb2O5 の各
原料粉末を表１に示す割合で秤量配合し、湿式で混合し
た後、1150℃で2.5 時間仮焼した。次いで、粉砕後、ポ
リビニルアルコールを1.5 wt％添加して得られた造粒粉
を、１ｔ／cm 2 の圧力で直径10mm、厚さ0.5mm のペレッ
ト状に成型した。得られた成型体を、空気中で1000℃、
２時間焼成して脱脂した後、H2／N2＝５／100 （vol
比）の混合ガス雰囲気中で、表１に示す温度で４時間の
一次焼成を行って半導体磁器とした。
成分および半導体化剤として、SrTiO3およびNb2O5 の各
原料粉末を表１に示す割合で秤量配合し、湿式で混合し
た後、1150℃で2.5 時間仮焼した。次いで、粉砕後、ポ
リビニルアルコールを1.5 wt％添加して得られた造粒粉
を、１ｔ／cm 2 の圧力で直径10mm、厚さ0.5mm のペレッ
ト状に成型した。得られた成型体を、空気中で1000℃、
２時間焼成して脱脂した後、H2／N2＝５／100 （vol
比）の混合ガス雰囲気中で、表１に示す温度で４時間の
一次焼成を行って半導体磁器とした。
【００１７】この半導体磁器を、NaNO3 、TiCl3 （20％
溶液）、Cu(NO3)2・3H2Oを溶液100ml中に溶解した硝酸
水溶液に浸漬した後、1180℃で１時間の二次焼成を行っ
た。次いで、この焼成体の両面に、オーミック接触を形
成する銀電極を設けて、粒界酸化型バリスタ磁器を作製
し、静電容量、tan δ、バリスタ電圧Ｖおよび非直線係
数αの電気的特性を測定した。また、比較例（No. 13〜
15) として、硝酸水溶液に浸漬する代わりに、酸化物含
有ペーストをスクリーン印刷して拡散剤を塗布したほか
は、同様の工程にて作製したバリスタ磁器についても、
同様の電気的特性を測定した。これらの測定結果を、表
１に併記する。
溶液）、Cu(NO3)2・3H2Oを溶液100ml中に溶解した硝酸
水溶液に浸漬した後、1180℃で１時間の二次焼成を行っ
た。次いで、この焼成体の両面に、オーミック接触を形
成する銀電極を設けて、粒界酸化型バリスタ磁器を作製
し、静電容量、tan δ、バリスタ電圧Ｖおよび非直線係
数αの電気的特性を測定した。また、比較例（No. 13〜
15) として、硝酸水溶液に浸漬する代わりに、酸化物含
有ペーストをスクリーン印刷して拡散剤を塗布したほか
は、同様の工程にて作製したバリスタ磁器についても、
同様の電気的特性を測定した。これらの測定結果を、表
１に併記する。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、バリスタ本来の諸特性を損なうことなく、静電容量
が200 nF以上でバラツキのない電気的特性を示すので、
ノイズ吸収の極めて大きい電圧依存性非直線抵抗体素子
を製造することができる。また、ペースト塗布という繁
雑な工程も不要となり、製造工程を簡略化することがで
きる。
ば、バリスタ本来の諸特性を損なうことなく、静電容量
が200 nF以上でバラツキのない電気的特性を示すので、
ノイズ吸収の極めて大きい電圧依存性非直線抵抗体素子
を製造することができる。また、ペースト塗布という繁
雑な工程も不要となり、製造工程を簡略化することがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 豊士 茨城県つくば市東光台５丁目９番６号 日 本重化学工業株式会社中央研究所筑波研究 所内
Claims (3)
- 【請求項１】 SrTiO3を主成分とし、半導体化剤を加え
て混合し、次いで仮焼成して粉砕し、所定の形状に成型
した後、還元性雰囲気下で一次焼成を行い、さらにその
後、拡散剤溶解硝酸水溶液に漬浸したのち、二次焼成を
行い、導電ペーストを塗布焼き付けすることを特徴とす
る、電圧依存性非直線抵抗体素子の製造方法。 - 【請求項２】 上記SrTiO3は、Srx TiO3の組成で示さ
れ、ｘの値0.995 〜0.999 の範囲内であり、このSrx Ti
O3 100モルに対し、半導体化剤としてNb2O5 0.05〜1.0
モルを配合混合してなることを特徴とする請求項１に記
載の電圧依存性非直線抵抗体素子の製造方法。 - 【請求項３】 上記一次焼成は、1500〜1560℃の温度で
あることを特徴とする請求項１〜２に記載の電圧依存性
非直線抵抗体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4243155A JPH0696910A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 電圧依存性非直線抵抗体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4243155A JPH0696910A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 電圧依存性非直線抵抗体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0696910A true JPH0696910A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17099626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4243155A Pending JPH0696910A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 電圧依存性非直線抵抗体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696910A (ja) |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP4243155A patent/JPH0696910A/ja active Pending
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