JPS6153158A

JPS6153158A - Voltage depending non-linear resistor ceramic composition

Info

Publication number: JPS6153158A
Application number: JP59171987A
Authority: JP
Inventors: 野井　慶一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-08-18
Filing date: 1984-08-18
Publication date: 1986-03-17

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５ｒＴｉ０３′
ｔ−主成分とする電圧依存性非直線抵抗体を得るための
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 Field of Industrial Application The present invention is directed to 5rTi03' which absorbs or removes abnormal voltage, noise, static electricity, etc. generated in electronic and electrical equipment.
The present invention relates to a voltage-dependent non-linear resistor ceramic composition for obtaining a voltage-dependent non-linear resistor having a t-main component.

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。Conventional structure and its problems Traditionally, it has been used to absorb abnormally high voltages (hereinafter referred to as surges) and remove noise in various electronic and electrical devices.

火花消去などのために電圧依存性非直線抵抗特注を有す
るＳｉＣバリスタや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。SiC varistors, ZnO-based varistors, etc. with custom-made voltage-dependent nonlinear resistances have been used to eliminate sparks. The voltage-current characteristics of such a varistor can be approximately expressed as follows.

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

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は優れた性能
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（例えばノイズなど）
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（ｔａｎδ）も６〜１０％と大きい。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).
It has little effect on the absorption of , and the dielectric loss angle (tan δ) is as large as 6 to 10%.

一方、これら低電圧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
Ｘ１０’〜６Ｘ１０’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、このよう
な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ったりする。On the other hand, in order to remove these low voltage noises, the apparent dielectric constant can be reduced to 5 by appropriately selecting the composition and firing conditions.
Semiconductor ceramic capacitors with dimensions of approximately X10' to 6X10' and tan δ of approximately 1% are used. However, such semiconductor ceramic capacitors break down or cease to function as a capacitor when a current exceeding a certain limit is applied to the element due to a surge or the like.

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、通常バリス
タとコンデンサおよび他の部品（例えばコイルなど）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 reasons mentioned above, in electrical and electronic equipment, varistors, capacitors, and other parts (such as coils) are usually used in combination for purposes such as surge absorption and noise removal.For example, noise filters are The configuration is like this.

第１図は一般的な従来のノイズフィルタ回路を示し、第
２図はバリスタとコンデンサおよびコイルを組み合わせ
て構成された従来のノイズフィルタ回路全示している。FIG. 1 shows a general conventional noise filter circuit, and FIG. 2 shows the entire conventional noise filter circuit constructed by combining a varistor, a capacitor, and a coil.

ここで、１はコイル、２はコンデンサ、３はバリスタで
ある。Here, 1 is a coil, 2 is a capacitor, and 3 is a varistor.

しかし、第１図に示したノイズフィルタはサージに弱く
、第２図に示したノイズフィルタは部品点数が多く、比
較的大型となるため機器全体の小形化動向に相反し、コ
スト高になるといった欠点を有していた。However, the noise filter shown in Figure 1 is vulnerable to surges, and the noise filter shown in Figure 2 has many parts and is relatively large, which contradicts the trend toward miniaturization of overall equipment and increases costs. It had drawbacks.

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全作るのに好適な電圧
依存性非直線抵抗体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. It is an object of the present invention to provide a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition suitable for making a whole varistor having the present invention.

発明の構成本発明では上記目的を達成するために、Ｓｒ　とＴｉ　
ノ原子比率カＳｒ／Ｔｉ　＝　１．０５０〜０．９５０
ｏｓｒＴｉｏ、’ｉ９３．０００〜９９．９９５モル％
と、Ｙ２Ｏ３ｔｌ−０，００１〜２．０００モル％と、
Ｇａ２Ｏ，ｉｏ、００１〜２．ＯＯＯ％Ａ／％と、Ｃｕ
０ｉ０．００１〜１．０００モル％と、Ａｇ２０ｔ−０
，００１〜１．ｏＯ。Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention uses Sr and Ti.
Atomic ratio Sr/Ti = 1.050 to 0.950
osrTio, 'i93.000-99.995 mol%
and Y2O3tl-0,001 to 2.000 mol%,
Ga2O, io, 001-2. OOO%A/% and Cu
0i0.001 to 1.000 mol% and Ag20t-0
,001-1. oO.

モル％　ト、Ｚｒ０２ｉ０．ｏ　Ｏ１〜１．０００モル
％含有してなる電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物、お
よびＳｒとＴｉ　Ｏ原子比率がＳｒ／Ｔｉ　＝１．Ｑ５
Ｑ〜０．９５Ｃ１）ＳｒＴｉＯ３ｔ−９１，０００〜９
９．９９４モル％　ト、Ｙ２Ｏ３１０，ｏｏｌ　〜２．
ＯＯＯモル％と、ｃｏ２ｏ、６ｏ、ｏｏ　１〜２．ＯＯ
Ｏモル％　、！：、ＣｕＯｆｏ、００１〜１．ＯＯＯモ
ル％　ト、人ｇ２０　’ｉ　０．００１〜１．ｏｏｏモ
ルモル、Ｚｒ０２ｔ−０，００１〜１．０００モルチと
、モル０．　、ＮｉＯ、Ｍｏｂ、　、Ｂｏｏ　、Ｆｅ　
２０．　、　ｋ１２０３゜Ｌｉ　Ｏ，Ｃｒ　ＯＰｂＯ，
Ｃ：ａｏ、ＴｉＯ□、Ｐ２Ｏ５，５ｂ２０．、Ｖ２Ｏ５
２２３′ からなる群から選択された少なくとも一種類以上の酸化
物’ｉｏ、００１〜２．０００モルチ含有してなる電圧
依存性非直線抵抗体磁器組成物に係わるものである。Mol% Zr02i0. o A voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing 1 to 1.000 mol% of O, and an Sr and Ti O atomic ratio of Sr/Ti = 1. Q5
Q~0.95C1) SrTiO3t-91,000~9
9.994 mol% Y2O310,oool ~2.
OOO mol% and co2o, 6o, oo 1-2. OO
O mole%,! :, CuOfo, 001-1. OOO mol% g20'i 0.001~1. ooo mol mol, Zr02t-0,001-1.000 mol, and 0.0 mol. , NiO, Mob, , Boo, Fe
20. , k1203゜LiO,CrOPbO,
C: ao, TiO□, P2O5,5b20. ,V2O5
The present invention relates to a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing 001 to 2.000 mol of at least one oxide selected from the group consisting of 223'.

実施例の説明以下に本発明による実施例全挙げて具体的に説明する。Description of examples All examples according to the present invention will be listed and specifically explained below.

〈実施例〉５ｒＣＯ，、Ｔｉｅ□ｆ　ＳｒとＴｉ　ノ原子比率がＳ
ｒＴｉＯ３０，９Ｂ　Ｏになるように秤量し、ボールミ
ルなどで約１２時間粉砕混合し、乾燥させた後、再び粉
砕シ、プレス圧１．Ｏ１／ｄで８０φＸ５０’（ａｍ）
に仮成形する。上記成形体を１２００″Ｃで４時間焼成
し、再びボールミルなどで約２Ｑ時間粉砕して主原料と
なる５ｒＴｉＯ，ｋ作成した。<Example> 5rCO,, Tie□f Sr and Ti atomic ratio is S
It was weighed so that rTiO30,9BO was obtained, pulverized and mixed in a ball mill for about 12 hours, dried, and then pulverized again with a press pressure of 1. 80φX50' (am) at O1/d
Temporarily form into. The above-mentioned molded body was fired at 1200''C for 4 hours and ground again for about 2Q hours using a ball mill or the like to produce 5rTiO,k as the main raw material.

次に、５ｒＴｉＯ，、Ｙ２Ｏ３，Ｇｏ□Ｏ，、ＣｕＯ，
Ａ（２０，ＺｒＯ□。Next, 5rTiO,, Y2O3, Go□O,, CuO,
A(20, ZrO□.

および、Ｂ２０．、ＮｉＯ，ＭｏＯ３，ＢｏＯ，Ｆｅ２
Ｏ３，λ１２０Ｂ　’Ｌｉ　Ｏ，Ｃｒ　ＯＰｂＯ，Ｃａ
Ｏ，ＴｉＯ□、Ｐ２Ｏ５，５ｂ２０３Ｊ２０５２　　　
　　２　３′ を下記の第１表に示す組成比になるように秤量し、ボー
ルミルなどで約１２時間混合し、乾燥後全重量に対して
約１０ｗｔ％のポリビニルアルコールなどの有機結合剤
を加えて造粒した後、プレス圧１．０　ｔ　／　ｄテ１
０φＸ　１　ｔ（１１１１１）　（０円板：［成形する
。and B20. , NiO, MoO3, BoO, Fe2
O3,λ120B 'Li O,Cr OPbO,Ca
O, TiO□, P2O5,5b203J2052
2 3' were weighed so as to have the composition ratio shown in Table 1 below, mixed in a ball mill etc. for about 12 hours, and after drying, an organic binder such as polyvinyl alcohol was added in an amount of about 10 wt% based on the total weight. After granulation, press pressure 1.0 t/dTe1
0φX 1 t (11111) (0 disk: [Mold.

上記成形体を空気中で１０００”Ｃ１２時間焼成した後
、Ｎ２（９０％）＋Ｈ２（１０φ）の還元雰囲気中で約
１４ｏＯ”Ｃ１２時間焼成し、次に再び空気中で１２０
０’Ｃ，３時間焼成して第３図に示す素子４を得た。The above molded body was fired in air at 1000"C for 12 hours, then fired in a reducing atmosphere of N2 (90%) + H2 (10φ) for about 14oO"C for 12 hours, and then again in air at 120"C.
After firing at 0'C for 3 hours, a device 4 shown in FIG. 3 was obtained.

次に、上記素子１の側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。Next, a conductive paste such as silver was applied to the side plane of the element 1 and baked at 550° C. to form electrodes 5.6.

上記の操作によって得られた素子の特性を以下の第２表
に示す。The characteristics of the device obtained by the above operations are shown in Table 2 below.

（以下余　白）ここで、素子のバリスタとしての％性評価は上述した電
圧−電流特性式％式％）（ただし、工は電流、■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によって行うこと
が可能である。しかし、Ｃの正確な測定は困難であるた
め、本発明においては１ｍＡのバリスタ電流全波した時
の単位厚み当ジのバリスタ電圧（以下Ｖ１ｍ人／馴と呼
ぶ）の値と、α＝：　１／　（ｌｏｇ　（ｖ、ｏｍＡ’
〜’＋ｍ人）　　（ただし、ｖ＋ｏｍＡｄ　１０　ｍ　
Ａ　（７）　ハＩＪスタ電流を流した時のバリスタ電圧
１７４ｍ人は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って
いる。(Leaving space below) Here, the % performance evaluation of the element as a varistor is the above-mentioned voltage-current characteristic formula % formula. This can be done by α and C in the index). However, since it is difficult to accurately measure C, in the present invention, the value of the varistor voltage per unit thickness when a full wave of 1 mA varistor current is applied (hereinafter referred to as V1m/cm), and α =: 1 / (log (v, omA'
~'+m people) (However, v+omAd 10 m
A (7) High IJ varistor voltage when a current flows through the varistor 174 m People evaluate the characteristics as a varistor based on the value of the varistor voltage when a varistor current of 1 mA flows.

また、コンデンサとしての特性評価は測定周波数１ＫＨ
ｚにおける誘電率ε、誘電損失角ｔａｎδで行っている
。In addition, the characteristic evaluation as a capacitor was performed at a measurement frequency of 1KH.
The dielectric constant ε at z and the dielectric loss angle tan δ are used.

以上に示したように基本的に必要とするバリスタ％性と
コンデンサ特性は素体の粒界に生じる高抵抗バリヤによ
り発現される。As shown above, the basically required varistor performance and capacitor characteristics are achieved by the high resistance barrier produced at the grain boundaries of the element body.

従って、粒子内部を高抵抗化することなく粒界のみを高
抵抗化する添加物が有効となる。Therefore, additives that increase the resistance only at the grain boundaries without increasing the resistance inside the grains are effective.

５ｒＴｉＯ，に添加物としてＹ２Ｏ３，Ｇｏ□Ｏ，、Ｇ
ｕＯ。5rTiO, as additives Y2O3, Go□O,,G
uO.

ムｇ２０．ＺｒＯ□　を加えることにより、比較的バリ
スタ電圧が低く、しかも誘電率の大きい素体が得られる
。Mu g20. By adding ZrO□, an element body having a relatively low varistor voltage and a high dielectric constant can be obtained.

さらに、これらにＢ２０．、ＮｉＯ，ＭｏＯ，、ＢｅＯ
，Ｆｅ２Ｏ３゜Ｌｉ２Ｏ，０ｒ２０．　、ＰｂＯ、Ｃａ
Ｏ，Ｔｉ０２．Ｐ２Ｏ５，５ｂ２０５．ＡＩ、、Ｏ，。Furthermore, B20. , NiO, MoO, , BeO
, Fe2O3°Li2O, 0r20. , PbO, Ca
O, Ti02. P2O5,5b205. AI,,O,.

Ｙ２Ｏ５’に加えることにより、αと誘電率を改善する
ことができる。また、Ｓｒ／Ｔ工の比率は半導体化に大
きく影響し、規定した範囲外では半導体化が抑制され、
誘電率が小さくなる。By adding it to Y2O5', α and dielectric constant can be improved. In addition, the Sr/T ratio has a great effect on semiconductor conversion, and outside the specified range, semiconductor conversion is suppressed.
Dielectric constant decreases.

また、それぞれの添加量が規定量の範囲より少ない場合
には効果を示さないし、規定量の範囲を超えるとバリス
タ電圧が急増し、誘電率の低下を招くため望ましくない
。Moreover, if the amount of each addition is less than the specified amount range, no effect will be exhibited, and if it exceeds the specified amount range, the varistor voltage will increase rapidly and the dielectric constant will decrease, which is not desirable.

また、実施例では添加物の組合せについては一部のみ示
したが、どのような組合せでも規定する範囲内であれば
同様の効果があること全確認した。In addition, although only some combinations of additives are shown in the examples, it has been confirmed that any combination has the same effect as long as it is within the specified range.

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。As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously obtain the functions of both a varistor and a capacitor.

第１図に示した従来のフィルタ回路では、第５図に示し
たノイズ入力Ａに対して出方状況曲線Ｃとなり、十分に
ノイズを除去していない。In the conventional filter circuit shown in FIG. 1, the output situation curve C is obtained for the noise input A shown in FIG. 5, and the noise is not removed sufficiently.

第２図に示した従来のバリスタを含むノイズフィルタ回
路では、第５図に示したノイズ入力Ａに対して出力状況
曲線Ｂとなり、ノイズは除去されるが部品点数が多く、
比較的大型でコスト高となる。In the conventional noise filter circuit including a varistor shown in FIG. 2, the output situation curve B is obtained for the noise input A shown in FIG. 5, and noise is removed, but the number of components is large.
It is relatively large and costly.

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
回路を作ったところ、第５図に示したノイズ入力人に対
して出方状況曲線Ｂとなり、ノイズを十分に除去するこ
とができた。Therefore, when a circuit as shown in Fig. 4 was made using the element according to the present invention, the output situation curve B for the noise input person shown in Fig. 5 was obtained, and the noise could not be sufficiently removed. Ta.

なお、第４図で７は本発明による素子、８はコイルであ
る。In FIG. 4, 7 is an element according to the present invention, and 8 is a coil.

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押合機能を有し
、しかも従来のノイズフィルタ回路全簡略化し、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、ノイズ除去に利用可能であ
シ、その実用上の価値は極めて大きい。Effects of the Invention As described above, the device using the ceramic composition of the present invention has an unprecedented function of pressing a varistor and a capacitor together, and also completely simplifies the conventional noise filter circuit, making it compact and compact.
It contributes to high performance and low cost, and can be used for surge absorption and noise removal in various electrical and electronic devices, and its practical value is extremely large.

[Brief explanation of drawings]

第１図、第２図はそれぞれ従来のノイズフィルタ回路？
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ィル
タ回路を示す図５．第５図は、従来および本発明による
素子音用いたノイズフィルタ回路による入力ノイズと出
力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３図第４図第５図 →潤液校（ＭＭＺ）Are Figures 1 and 2 conventional noise filter circuits?
FIG. 3 is a sectional view of an element using the ceramic composition according to the present invention, and FIG. 4 is a noise filter circuit using the element of FIG. 3. FIG. 5 is a characteristic diagram showing input noise and output conditions of noise filter circuits using elemental sounds according to the prior art and the present invention. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
figure! Figure 3 Figure 4 Figure 5 → Runli School (MMZ)

Claims

[Claims]

(1) The atomic ratio of Sr and Ti is Sr/Ti=1.050
~0.950 SrTiO_3 in 93.000 to 99.995 mol%, Y_2O_3 in 0.001 to 2.000 mol%, C
o_2O_3 at 0.001 to 2.000 mol% and Cu
0.001 to 1.000 mol% of O and 0% of Ag_2O
．． 001 to 1.000 mol% and ZrO_2 0.00
A voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing 1 to 1.000 mol%.

(2) The atomic ratio of Sr and Ti is Sr/Ti=1.050
~0.950 SrTiO_3 in 91.000 to 99.994 mol%, Y_2O_3 in 0.001 to 2.000 mol%, C
o_2O_3 at 0.001 to 2.000 mol% and Cu
0.001 to 1.000 mol% of O and 0% of Ag_2O
．． 001 to 1.000 mol% and ZrO_2 0.00
1 to 1.000 mol%, B_2O_3, NiO, Mo
O_3, BeO, Fe_2O_3, Li_2O, Cr_
2O_3, PbO, CaO, TiO_2, P_2O_5
, Sb_2O_3, Al_2O_3, V_2O_5, in an amount of 0.001 to 1.000 mol%.