JPS59208807A - Voltage dependency nonlinear resistor porcelain composition - Google Patents

Voltage dependency nonlinear resistor porcelain composition

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JPS59208807A
JPS59208807A JP58084423A JP8442383A JPS59208807A JP S59208807 A JPS59208807 A JP S59208807A JP 58084423 A JP58084423 A JP 58084423A JP 8442383 A JP8442383 A JP 8442383A JP S59208807 A JPS59208807 A JP S59208807A
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JP
Japan
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varistor
voltage
nonlinear resistor
noise
porcelain composition
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JP58084423A
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Japanese (ja)
Inventor
野井 慶一
高見 昭宏
熊沢 幾美子
海老根 一英
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種電気機器、電子機器において異常電圧吸収
用及びノイズ除去用などに利用される電圧依存性非直線
抵抗体(以下バリスタと呼ぶ)を作るのに好適な電圧依
存性非直線抵抗体磁器組成物に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention produces a voltage-dependent nonlinear resistor (hereinafter referred to as a varistor) that is used for abnormal voltage absorption and noise removal in various electrical and electronic devices. The present invention relates to a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition suitable for.

従来例の構成とその問題点 従来、各種電気機器、電子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バリヌ
リスZnO系バリヌク 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。
Conventional structure and its problems Conventionally, SiC Balinulis has voltage-dependent nonlinear resistance characteristics for absorbing abnormally high voltages (hereinafter referred to as surges) in various electrical and electronic devices, removing noise, extinguishing sparks, etc. ZnO-based Balinuku etc. were used. The voltage-current characteristics of such a varistor can be approximately expressed as follows.

■=(V/C)α ここで、工は電流、■は電圧、Cはバリスタ固有の定数
であシ、αは電圧非直線指数である。
■=(V/C)α Here, max is current, ■ is voltage, C is a constant specific to the varistor, and α is a voltage nonlinear index.

SICICバリスタは2N7程度、ZnO系バリヌクで
は5o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(例えはノイズなど)の吸収
に対してはほとんど効果を示さず、また誘電損失角(t
anδ)も5〜10係と大きい。
SICIC varistors are about 2N7, and ZnO-based varistors can be up to 5o. 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). It has almost no effect on the absorption of the dielectric loss angle (t
anδ) is also large, at a factor of 5 to 10.

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5×10
4〜6×104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シある限度以上の電流が素
子に印加されると破壊した)、コンデンサとしての機能
を果たさなくなったシする。
On the other hand, in order to remove these noises, the apparent dielectric constant can be reduced to 5×10 by appropriately selecting the composition and firing conditions.
Semiconductor ceramic capacitors with a size of about 4 to 6×10 4 and a tan δ of about 1% are used. However, this semiconductor ceramic capacitor broke down when a current exceeding a certain limit was applied to the element due to a surge, etc., and it no longer functioned as a capacitor.

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
スタとコンデンサ及び他の部品(例えばコイ71z)と
を組み合わせて使用され、例えばノイズフィルタはこの
ような構成になっている。
For the above reasons, in electrical equipment and electronic equipment, varistors are usually used in combination with capacitors and other parts (such as coil coils) for purposes such as surge absorption and noise removal.For example, noise filters is structured like this.

第1図は一般的な従来のノイズフィルり回路を示し、第
2図はバリスタとコンデンサ及びコイルを組み合わせて
構成された従来のノイズフィルり回路を示しておシ、1
はコイノベ2はコンデンサ、3はバリスタである。
Fig. 1 shows a general conventional noise filter circuit, and Fig. 2 shows a conventional noise filter circuit configured by combining a varistor, a capacitor, and a coil.
Koinobe 2 is a capacitor, and 3 is a varistor.

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」二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。
However, the configuration shown in FIG. 2 has the disadvantage that the number of parts inside the device increases.Secondly, it is contrary to the trend toward miniaturization of devices.

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、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。
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.

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、Sr Ti 03
と、原料中に初期から存在する極微量のNb2O5と、
半導体化促進用金属酸化物としてTa205と、Mg、
  Zr、  Sn、  Sb、  W、  Bi か
らなる群から選択された少なくとも1種類以上の元素を
それぞれ所定量含有してなる電圧依存性非直線抵抗体磁
器組成物を得ようとするものである。
Arrangement of the Invention To achieve this object, the present invention provides Sr Ti 03
and a trace amount of Nb2O5 that is present in the raw material from the beginning,
Ta205, Mg,
The present invention aims to obtain a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing a predetermined amount of at least one element selected from the group consisting of Zr, Sn, Sb, W, and Bi.

実施例の説明 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。Description of examples The present invention will be specifically described below with reference to Examples.

〈実施例〉 5rTi Osと原料中に初期から存在する極微量のN
b2O5(本実施例で用いた原料中のNb2O5含有量
は0.050(:/l/%)と半導体化促進用金属酸化
物としてのTa205と非直線性を向上させる元素とし
てのZrO2を下記の第1表に示す組成比になるように
秤量した後、ボールミル 6時間混合粉砕し、乾燥させた後、空気中で1000’
C14時間仮焼する。その後、ボールミ/l/などによ
シ湿式で4時間粉砕し、乾燥させた後、有機バインター
(例えばポリビニルアルコ−)Liすど)をSwt%加
え造粒した後、8.○φ(υ・5)×10t(yra)
の円板状に成形圧約1.0 y2で力1圧m 成型した。この成型体を還元雰囲気(例えばN2H2:
1;1,流量” ”An )にて1350℃で4時f7
J1焼成した。こうして得られた焼成体の比抵抗は平均
して0 3Ω歌,であシ、平均粒子径は30μmであっ
た。
<Example> 5rTiOs and a trace amount of N present in the raw material from the beginning
b2O5 (Nb2O5 content in the raw material used in this example is 0.050 (:/l/%), Ta205 as a metal oxide for promoting semiconductor formation, and ZrO2 as an element for improving nonlinearity as shown below) After weighing so as to have the composition ratio shown in Table 1, it was mixed and ground in a ball mill for 6 hours, dried, and then heated for 1000' in air.
C. Calcinate for 14 hours. After that, it was wet-pulverized for 4 hours using ball milli/l/, etc., dried, and an organic binder (for example, polyvinyl alcohol) was added in Swt% and granulated.8. ○φ(υ・5)×10t(yra)
It was molded into a disk shape at a molding pressure of about 1.0 y2 and a force of 1 pressure m. This molded body is placed in a reducing atmosphere (for example, N2H2:
1; 1, flow rate ""An) at 1350℃ at 4 hours f7
J1 fired. The fired body thus obtained had an average specific resistance of 0.3Ω, and an average particle size of 30 μm.

次に、上記焼成体を空気中で1300℃、2時間焼成し
、第3図の焼結体4を得た。さらに、上記焼結体4の両
平面をSiCなどの研磨剤を用いて研磨し、研磨面にA
qなどの導電性金属を用いて′i′l¥極5,6全5,
6た。」−記電極5,6の形状は5・Qφ(N4)の円
形とした。
Next, the above-mentioned sintered body was fired in air at 1300° C. for 2 hours to obtain the sintered body 4 shown in FIG. 3. Furthermore, both planes of the sintered body 4 are polished using an abrasive such as SiC, and A
Using conductive metal such as q,
6. The shape of the electrodes 5 and 6 was a circle of 5·Qφ(N4).

このようにして得られた素子の特性を第1表に併せて示
す。
The characteristics of the device thus obtained are also shown in Table 1.

なお、素子のバリスタとしての4−1性評価は上述した
電圧−電流特性式 %式%) (但し、■は電流、■は電圧、Cはバリヌク固有の定数
、αは非直線指数である。)におけるαとCによって行
うことが可能である。
Note that the 4-1 property evaluation of the element as a varistor is performed using the above-mentioned voltage-current characteristic formula % formula (%) (where ■ is current, ■ is voltage, C is a constant unique to Varistor, and α is a nonlinear index. ) can be done by α and C in ).

しかし、C.の正に(tt′なΔ11j定は川蝉である
ため、木ブd明においては1mAの電流を流した時の単
位厚み当りのバリスタ電圧(以下” ”/yttyn.
と呼ぶ)の値と、 α−1/β。g(v10mA/v1mA)(但し、V+
omAは10mAの電流を疏した時のバリスタ電圧、V
+ mAは1mAの電流を流した時のバリスタ電圧であ
る。)の値によりバリスタとしての特性評価を行ってい
る。また、コンデンサとしての特性評価は測定周波数I
KIIZにおける誘電率ε、誘電損失角−δで行ってい
る。
However, C. Since the Δ11j constant which is exactly (tt') is a river cicada, in Mokubudame, the varistor voltage per unit thickness when a current of 1 mA flows (hereinafter referred to as ""/yttyn.
) and α−1/β. g (v10mA/v1mA) (However, V+
omA is the varistor voltage when passing a current of 10 mA, V
+ mA is the varistor voltage when a current of 1 mA flows. ) The characteristics as a varistor are evaluated based on the value. In addition, the characteristic evaluation as a capacitor is performed at the measurement frequency I
This is performed using a dielectric constant ε and a dielectric loss angle −δ in KIIZ.

第1表で示したように、Ta205は添加量が0.00
5モル%以上になると焼成時にSr Ti 03を主体
とする結晶の格子内に固溶し、原子価制御によシ焼結体
の比抵抗を1.0Ω■前後に下げることができるため、
空気中で再焼成することにより焼結体粒子境界に高抵抗
量を形成し、バリスタとしての使用が可能である。しか
し、T2L205が10、○00モ/V%を超えるとも
はや固溶しなくなり、焼結体の比抵抗は大きくなり、バ
リスタとしての使用には不適当となる。
As shown in Table 1, the addition amount of Ta205 is 0.00.
If it exceeds 5 mol%, it will form a solid solution in the lattice of the crystal mainly composed of SrTi03 during firing, and the specific resistance of the sintered body can be lowered to around 1.0 Ω■ by controlling the valence.
By re-firing in air, a high resistance is formed at the grain boundaries of the sintered body, making it possible to use it as a varistor. However, if T2L205 exceeds 10,000 mo/V%, it will no longer form a solid solution, and the resistivity of the sintered body will increase, making it unsuitable for use as a varistor.

また、Nb2O5は原料中のTiO2中に混存して含捷
れるもので、添加物として意図的に加えたものではない
が、Nb2O5が存在することによυ半導体化が阻害さ
れることはないため、原料としてのTlO2を高純度に
精製しなくてもNb2O5を含有した捷まの状態で使用
してもかまわない。なお、Nb2O5の含有量はTiO
2の精製純度により異なるが、通常工業的に精製される
原料中には00001〜0.200モル係のNb2O5
が含有されるため、Nb2O5ノ含有量はo、○o1〜
012oo−1:)v%とした。
In addition, Nb2O5 is mixed and contained in TiO2 in the raw material, and although it was not intentionally added as an additive, the presence of Nb2O5 does not inhibit υ semiconductor formation. Therefore, TlO2 as a raw material may be used in a crumbled state containing Nb2O5 without being purified to high purity. Note that the content of Nb2O5 is TiO
Although it differs depending on the purification purity of
is contained, so the Nb2O5 content is o, ○o1~
012oo-1:) v%.

ZrO2は焼成時にSrTiO3を主体とする結晶の粒
子境界に偏析し、粒子境界の比抵抗を増大させ、焼結体
の非直線指数αを太きぐするのに寄−りする。
ZrO2 segregates at grain boundaries of crystals mainly composed of SrTiO3 during firing, increases the resistivity at the grain boundaries, and contributes to thickening the nonlinear index α of the sintered body.

このような効果が現われるのは、ZrO2の添加11(
が○、○05モ/l/%以上になった時である。また、
ZrO2の添加量が10.000モ)v%を超えると7
L気的特性は劣化してくる。
This effect appears when ZrO2 is added 11 (
is ○, ○05 mo/l/% or more. Also,
7 when the amount of ZrO2 added exceeds 10.000v%
L characteristics are deteriorating.

従って、バリスタとコンデンサの両方の機能を同時に満
足する組成範囲は、T2L205が0.005〜10.
000モル係、  ZrO2がO2O35〜10.00
0モル係である。なお、試和扁 1〜5゜10.11,
16,1了、22,23.28へ34は比較例である。
Therefore, the composition range that satisfies both the functions of a varistor and a capacitor is T2L205 of 0.005 to 10.
000 moles, ZrO2 is O2O35~10.00
It is 0 moles. In addition, test width 1~5゜10.11,
16, 1, 22, 23, and 28 to 34 are comparative examples.

なお、実施例ではZrO2についてのみiJj独で用い
る場合について説明したが、これらに代えてMg、  
Sn、  sb、  w、  Biミノ化物をそれぞれ
弔独で上記所定量の範囲で用いても同様の効果が得られ
ることを確認した。また、これらZr、Mq。
In addition, in the example, the case where only ZrO2 is used in iJj Germany was explained, but instead of these, Mg,
It has been confirmed that similar effects can be obtained even when Sn, sb, w, and Bi minides are used individually within the above-mentioned prescribed amounts. Moreover, these Zr, Mq.

Sn、  Sb、  Vl、  Bi の酸化物を2種
類以上、合計での添加量が上記所定量の範囲になるよう
にして用いても同様の効果が得られることを確認した。
It has been confirmed that similar effects can be obtained even when two or more types of oxides of Sn, Sb, Vl, and Bi are used in such a manner that the total amount added falls within the above-mentioned predetermined amount range.

上記の素子を使用して第4図に示すような回路を作シ、
第5図に示すようなノイズ人ツノAK苅して出力状況を
調べた結果、第6図の出力状況曲線Bに示すようにノイ
ズをおさえることができた。
Create a circuit as shown in Figure 4 using the above elements.
As a result of examining the output situation using noise as shown in FIG. 5, it was possible to suppress the noise as shown in output situation curve B in FIG.

第6図で7は本発明の素子、8はコイルである。In FIG. 6, 7 is an element of the present invention, and 8 is a coil.

なお、第1図に示す従来のフィルり回路の出力状況は第
5図の出力状況曲線Cの通りであり、十分にノイズを除
去していない。また、第2図に示すバリスタを含む従来
のフィルり回路では、本発明による素子を用いた第4図
の回路に類似した効果が得られるが、バリスタを別個に
必要とするだけ部品点数が多くなる。
Note that the output condition of the conventional fill circuit shown in FIG. 1 is as shown by the output condition curve C in FIG. 5, and noise is not removed sufficiently. Further, the conventional fill circuit including the varistor shown in FIG. 2 can obtain an effect similar to the circuit shown in FIG. Become.

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
子は従来にない複合機能を有し、バリスタとコンデンサ
の2つの役割を同時に果たすことが可能であシ、従来の
ノイズフィルり回路を簡略化し、小形、高性能、低コス
ト化に寄与するものであシ、各種電気機器、電子機器の
サージ吸収。
Effects of the Invention As described above, the element using the ceramic composition of the present invention has an unprecedented composite function and can simultaneously play the roles of a varistor and a capacitor. It simplifies circuits and contributes to miniaturization, high performance, and cost reduction, and it absorbs surges in various electrical and electronic devices.

ノイズ除去へと広げることができ、その実用」−の価値
は極めて大きい。
It can be extended to noise removal, and its practical value is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図はそれぞれ従来におけるノイズフィルタ
回路を示す回路図、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
イズフィルり回路を示す回路図、第5図は本発明と従来
のノイズフィルり回路による入力ノイズと出力ノイズの
状況を示す特性図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第 4 図 第5図 Kl ’*l’:、玖osttz)
Figures 1 and 2 are circuit diagrams showing conventional noise filter circuits, Figure 3 is a cross-sectional view of an element using the ceramic composition of the present invention, and Figure 4 is a noise filter using the element shown in Figure 3. FIG. 5 is a circuit diagram showing a fill circuit, and is a characteristic diagram showing the input noise and output noise states of the present invention and the conventional noise fill circuit. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Kl '*l':, kuosttz)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 Sr Ti Osを99−989 ヘア 9.800−
E−/L/%。 N1)205  を0.001 〜0.200モ/lz
% 、  T112 03を0.00 5〜1 0.0
00モ/L’%、 Mg、Zr。 Sn、  Sb、  W、  Bi から選択された少
なくとも1種類以上の元素を酸化物の形にして。・00
5〜10.000モル係含有す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。
[Claims] Sr Ti Os 99-989 Hair 9.800-
E-/L/%. N1) 205 from 0.001 to 0.200 mo/lz
%, T112 03 0.00 5~1 0.0
00Mo/L'%, Mg, Zr. At least one element selected from Sn, Sb, W, and Bi in the form of an oxide.・00
A voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition characterized in that it contains 5 to 10,000 moles.
JP58084423A 1983-02-10 1983-05-13 Voltage dependency nonlinear resistor porcelain composition Pending JPS59208807A (en)

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DE8484900746T DE3484332D1 (en) 1983-02-10 1984-02-09 PORCELAIN COMPOSITION FOR VOLTAGE DEPENDENT NONLINEAR RESISTOR.
EP84900746A EP0137044B1 (en) 1983-02-10 1984-02-09 Composition of porcelain for voltage-dependent, non-linear resistor
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2013058227A1 (en) * 2011-10-20 2015-04-02 株式会社村田製作所 Multilayer semiconductor ceramic capacitor with varistor function and manufacturing method thereof

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JPWO2013058227A1 (en) * 2011-10-20 2015-04-02 株式会社村田製作所 Multilayer semiconductor ceramic capacitor with varistor function and manufacturing method thereof
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