JPS62185302A - バリスタ用磁器組成物 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はチタン酸ストロンチウム系のバリスタ用磁器
組成物に関する。

（従来技術） この発明の背景となる従来のバリスタ用磁器組成物が、
特開昭５９−１８８９０２〜１８８９０６号公報に開示
されている。これら従来の組成物は、単位厚み当たりの
しきい値電圧や非直線係数など電気的特性のばらつきが
小さいバリスタを製造できるという特性を有している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これら従来の組成物では、単位厚み当た
りのしきい値電圧がＩＯＶ以下で、しかも非直線係数の
良好なバリスタを得ることはできなかった。ところが、
しきい値電圧を下げるためにユニットの厚さを薄くする
と、ユニット強度が低下する。また、たとえば、Ｚｎや
Ａ２など還元力の強い電極で高抵抗層を薄くしてしきい
値電圧を下げると、サージ耐量力弓弓くなる。

このため、たとえば信号ラインの標準電圧が低い電子機
器においては、信号ラインでの異常電圧やノイズの吸収
などに、バリスタを用いることができなかった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、単位厚み当たり
のしきい値電圧がＩＯＶ以下で、しかも非直線係数の良
好なバリスタ用磁器組成物を提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、（Ｓｒ＋−ｘ　Ｍｅ　’ｘ　）　　（Ｔｉ
ｔ−ｙＭｅ″ｙ）０３　（Ｍｉ成成牛中Ｘおよびｙは各
成分のモル分率で０．０３≦Ｘ≦０．３０．０≦ｙ≦０
．２０の範囲にあり、Ｍｅ’はＢａ、ＣａおよびＭｇの
うちから選ばれた１種以上、Ｍｅ“はＺｒおよびＳｎの
うちから選ばれた１種以上）で表された主成分を９９．
０〜９９．９モル％、希土類元素、Ｎｂ、ＴａおよびＷ
の酸化物のうちの少なくとも１種を０．１〜１．０モル
録、および前記主成分と前記酸化物とＹで安定化させた
部分安定化ジルコニアとを合わせて１００重量％にした
とき、この部分安定化ジルコニアを０．１〜１５重量％
含んだ、バリスタ用磁器組成物である。

この発明のバリスタ用磁器組成物は、主成分原料を調合
・混合し、空気中または中性雰囲気で仮焼し、これに希
土類元素、Ｎｂ、ＴａおよびＷの酸化物のうちの少なく
とも１種とＹで安定化させた部分安定化ジルコニアとを
加えて湿式混合した後、乾燥し、これに有機バインダを
加え造粒して成形し、さらにこの成形物を空気中または
中性雰囲気中で予備焼成し、次いで還元性雰囲気中で焼
成してさらに熱処理することによって得られる。

この熱処理をして得られた磁器に電極を形成することに
より、バリスタを製造することができる。

（発明の効果） この発明によれば、単位厚み当たりのしきい値電圧がＩ
ＯＶ以下でしかも非直線係数の良好なバリスタを得るこ
とができる。このため、たとえば、これまでツェナーダ
イオードやパスコンが用いられていた、たとえば、低電
圧の信号ラインにおける異常電圧やノイズの吸収などに
も、バリスタを用いることができるようになる。また、
現在までのところ、従来のバリスタの外形・寸法でしき
い値電圧を１０Ｖ以下にする添加物は開発されておらず
、もっばら厚さを薄くすることによってしきい値電圧を
下げていた。しかし、この発明によると、厚さを薄くし
てしきい値電圧をＩＯＶ以下にしなくてすむので、従来
通りの外形・寸法のバリスタにすることができる。この
ため、ユニット強度に無理がなく、現工程をそのまま用
いることもできるという利点も得られる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう
。

（実施例■） 主成分たるＳｉ成分、Ｔｉ成分およびＣａ成分を含む原
料を、表１の組成となるように秤量して混合した後、空
気中または中性雰囲気中１１５０〜１３００℃で仮焼し
た。このようにして得られた仮焼物に、Ｅｒの酸化物を
添加し、前記主成分９９．８モル％およびＥｒの酸化物
０．２モル％とした後、表１に示す組成となるようにＹ
で安定化させた部分安定化ジルコニアを添加した。さら
に、こｈ　に鉱化剤ｓ　ｉ　Ｏｚ　、　Ａ　１２ｚ　Ｏ
３，Ｂｚ　０３のうち少なくとも１種と有機バインダ４
重量％とを加えて湿式混合した。そして、これを脱水・
造粒し、１０００〜１５００　ｋｇ／ｃｎｌの圧力を加
えて成形した。

この成形物を空気中または中性雰囲気中１０００〜１３
００℃で熱して有機バインダをとばした。

次いで、還元性雰囲気中１３００℃〜１４５０℃で焼成
し、直径８龍、厚さ０．５＋＋ｎの半導体磁器円板を得
た。

次に、この半導体磁器円板を空気中１０００〜１２５０
℃で熱処理し、その後磁器円板表面に恨ペーストを印刷
塗布して、空気中８００℃で焼き付けて電極を形成し、
バリスタを作成した。

このようにして作成されたバリスタについて、しきい値
電圧（Ｖｔｈ）および非直線係数（α）を求め、その結
果を表１に示す。表１中に＊印を付した番号の試料はこ
の発明の範囲外のものを示し、しきい値電圧（ｖｔｈ）
はバリスタに１ｍＡの電流を流したときの電圧値であり
、また、非直線係数（α）は次式によって算出した値で
ある。

ｔｘ＝　１　／　ｌｏｇ　（ＶＩＩＩＴＩＩＡ／　Ｖ＋
ｍａ　）式中、Ｖ＋ｏｍａ：バリスタに１０ｍＡの電流
を流したときの電圧値 表−１ ＊印はこの発明の範囲外 ただし、主成分を９９．８モル％およびＥｒ２Ｏ３を０
．　２モル％とした。

（実施例■） 主成分の組成と添加する部分安定化ジルコニアとを表２
のように調合した以外は、実施例Ｉと同じ方法によって
バリスタを作成した。このようにして得られたそれぞれ
のバリスタについて、実施例Ｉと同様にしきい値電圧お
よび非直線係数を求め、その結果を表２に示した。表２
中、＊印を付した番号の試料は、この発明の範囲外のも
のを示＊印はこの発明の範囲外 （実施例■） 主成分の組成と添加する部分安定化ジルコニアとを表３
のように調合した以外は、実施例■と同じ方法によって
バリスタを作成した。このようにして得られたそれぞれ
のバリスタについて、実施例Ｉと同様にしきい値電圧お
よび非直線係数を求め、その結果を表３に示した。表３
中、＊印を付した番号の試料は、この発明の範囲外のも
のを示＊印はこの発明の範囲外 ただし、主成分を９９．８モル％およびＮｂ、Ｏ、を０
．　２（実施例■） 次に示す一般式で表したとき、表４の組成になるように
調合した以外は、実施例■と同じ方法によってバリスタ
を作成した。

（Ｓｒ＋−ｘ　Ｍｅ　’１１　）（Ｔｉｔ−、Ｍｅ　５
ｙ）０３＋Ｚ十部分安定ジルコニア５重量％（ただし、
Ｚは希土類元素、Ｔａ、Ｗの酸化物） このようにして得られたそれぞれのバリスタについて、
実施例Ｉと同様にしきい値電圧および非直線係数を求め
、その結果を表４に示した。表４中、＊印を付した番号
の試料は、この発明の範囲外のものを示す。

（以下余白） （比較例Ｉ） 主成分の組成と添加するＺｒＯ２とを表５のように調合
した以外は、実施例■と同じ方法によってバリスタを作
成した。このようにして得られたそれぞれのバリスタに
ついて、実施例■と同様にしきい値電圧および非直線係
数を求め、その結果を表５に示した。

表−５ ただし、主成分を９９．８モル％およびＥｒ、０３を０
．　２モル％とした。

（比較例■） 主成分の組成と添加物（ＺｒＯ□およびＹｚ　。

、を重量比９５：５で十分に混合したもの）とを表６の
ように調合した以外は、実施例■と同じ方法によってバ
リスタを作成した。このようにして得られたそれぞれの
バリスタについて、実施例■と同様にしきい値電圧およ
び非直線係数を求め、その結果を表６に示した。

表−６ ただし、主成分を９９．８モル％およびＥｒｚＯ＝を０
．　２モル％とした。

（比較例■） 主成分の組成と添加するＹ２Ｏ３とを表７のように調合
した以外は、実施例Ｉと同じ方法によってバリスタを作
成した。このようにして得られたそれぞれのバリスタに
ついて、実施例１と同様にしきい値電圧および非直線係
数を求め、その結果を表７に示した。

１印はしきい値１升勿舗１ｊ疋器の耐圧限界を超え、測
定不能となったもの。

（比較例■） 主成分の組成と添加するＺｒＯ□とを表８のように調合
した以外は、実施例Ｉと同じ方法によってバリスタを作
成した。このようにして得られたそれぞれのバリスタに
ついて、実施例Ｉと同様にしきい値電圧および非直線係
数を求め、その結果を表８に示した。

ただし、主成分を９９．８モル％およびＮｂｚＯｓを０
．２モル％とした。

（比較例■） 主成分の組成と添加物（Ｚ　ｒ　Ｏ，およびＹ２Ｏ、を
重量比９５：５で十分に混合したもの）とを表９のよう
に調合した以外は、実施例Ｉと同じ方法によってバリス
タを作成した。このようにして得られたそれぞれのバリ
スタについて、実施例Ｉと同様にしきい値電圧および非
直線係数を求め、その結果を表９に示した。

ただし、主成分を９９．８モル％およびＮｂ２Ｏ，を０
．　２モル％とした。

（比較例■） 主成分の組成と添加するＹ２Ｏ３とを表１０のように調
合した以外は、実施例■と同じ方法によってバリスタを
作成した。このようにして得られたそれぞれのバリスタ
について、実施例Ｉと同様にしきい値電圧および非直線
係数を求め、その結果を表１０に示した。

なったもの。

（比較例■） 主成分の組成と添加するＺｒＯ，とを表１１のように調
合した以外は、実施例Ｉと同じ方法によってバリスタを
作成した。このようにして得られたそれぞれのバリスタ
について、実施例■と同様にしきい値電圧および非直線
係数を求め、その結果を表１１に示した。

ただし、主成分を９９．８モル％およびＮｂｚＯｓを０
．２モル％とした。

（比較例■） 主成分の組成と添加物（ＺｒＯ□およびＹ２Ｏ３を重量
比９５：５で十分に混合したもの）とを表１２のように
調合した以外は、実施例■と同じ方法によってバリスタ
を作成した。このようにして得られたそれぞれのバリス
タについて、実施例Ｉと同様にしきい値電圧および非直
線係数を求め、その結果を表１２に示した。

表−１ま ただし、主成分を９９．８モル％およびＮｂ２Ｏ５を０
．２モル％とした。

（比較例■） 主成分の組成と添加物するＹ２Ｏ，とを表１３のように
調合した以外は、実施例Ｉと同じ方法によってバリスタ
を作成した。このようにして得られたそれぞれのバリス
タについて、実施例■と同様にしきい値電圧および非直
線係数を求め、その結果を表１３に示した。

表−１３ この発明のバリスタ用磁器組成物における組成の限定理
由は次の通りである。

（１）主成分において、Ｍｅ’のモル分率Ｘが０．０３
未満では非直線係数が小さくなりすぎるので好ましくな
く、また、Ｘが０．３０を超えるとしきい値電圧が高く
なるので好ましくない。

（２）主成分において、Ｍｅ“のモル分率ｙが０．２０
を超えるとしきい値電圧が高くなるので好ましくない。

（３）希土類元素、Ｎｂ、ＴａおよびＷの酸化物７　　
のうちの少なくとも１種が０．１モル％未満では、しき
い値電圧が高くなるので好ましくなく、１゜０モル％を
超えるとバリスタ特性が得られなくなるので好ましくな
い。

（４）Ｙで安定化させた部分安定化ジルコニアの重量％
が０．１未満ではしきい値電圧が高くなるので好ましく
ない（表１から表３までの試料番号１および２参照）。

一方、Ｙで安定化させた部分安定化ジルコニアの重量％
が１５を超えると、単なる抵抗体となるため好ましくな
い（表１から表３までの試料番号７および８参照）。

（５）　　Ｚ’　ｒ　Ｏ，を単独で添加すれば、添加す
る世が多くなるほどしきい値電圧も大きくなり好ましく
ない（表５２表８および表１１参照）。

（６）Ｙ２Ｏｆｆを単独で添加すれば、はじめのうちは
添加量の増大とともにしきい値電圧が小さくなるが、そ
の後は添加量の増大にともなってしきい値電圧が急激に
大きくなり好ましくない（表７、表１０および表１３参
照）。

（７）ＺｒＯ□とＹ２Ｏ３とを混合して与えると、しき
い値電圧を低下させる効果は確認できるが、Ｙで安定化
させた部分安定化ジルコニアはどの効果は得られない（
表６１表９および表１２参照）。

特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　岡　１）　全　啓 （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｓｒ＿１＿−＿ｘＭｅ′＿ｘ）（Ｔｉ＿１＿−＿ｙＭ
   ｅ″＿ｙ）Ｏ＿３（組成式中、ｘおよびｙは各成分のモ
   ル分率で０．０３≦ｘ≦０．３０、０≦ｙ≦０．２０の
   範囲にあり、Ｍｅ′はＢａ、ＣａおよびＭｇのうちから
   選ばれた１種以上、Ｍｅ″はＺｒおよびＳｎのうちから
   選ばれた１種以上）で表された主成分を９９．０〜９９
   ．９モル％、 希土類元素、Ｎｂ、ＴａおよびＷの酸化物のうちの少な
   くとも１種を０．１〜１．０モル％、および 前記主成分と前記酸化物とＹで安定化させた部分安定化
   ジルコニアとを合わせて１００重量％にしたとき、前記
   部分安定化ジルコニアを０．１〜１５重量％含んだ、バ
   リスタ用磁器組成物。