JPS6281003A

JPS6281003A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物

Info

Publication number: JPS6281003A
Application number: JP60220694A
Authority: JP
Inventors: 野井　慶一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-10-03
Filing date: 1985-10-03
Publication date: 1987-04-14

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】産業上の利用分野本発明は電気機器、電子機器で発生する異常高電圧、ノ
イズ、静電気から半導体及び回路を保護するところノ（
ＣａｘＳｒ１−Ｘ）アＴｉＱ３（０．ｏ０１≦Ｘ≦０．
４）（０．９５≦ｙ＜１．○Ｏ）、（ＢａａＳｒｌ−ａ
）ｂＴｉ０３（０．００１≦ａ≦０．４）（０．９５≦
ｂ＜１．○Ｏ）、（ＭｇｏＳｒｌ−ｃ）ｄＴｔ○３（０
．００１≦ｃ≦０．４）（０．９５≦ｄ＜１．ｏｏ）　
　のうち少なくとも１種類以上を主成物とする電圧依存
性非直線抵抗体磁器組成分に関するものである。

従来の技術従来、各種電気機器、電子機器における異常高電圧の吸
収、ノイズの除去、火花消去、静電気対策のために、電
圧依存性非直線抵抗特性を有するＳｉＣバリスタやＺｎ
Ｏ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。

Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）“ ここで、■は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
であり、αは電圧非直線指数である。

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
、誘電率が低く固有の静電容量が小さいため、バリスタ
電圧以下の低い電圧や周波数の高いもの（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ｔａｎδが６〜１０％と大きい。

一方、これらの低電圧のノイズなどの除去には見掛けの
誘電率が６×１０　程度で、ｔａｎδが１％前後の半導
体コンデンサが利用されている。しかし、このような半
導体コンデンサはサージなどによりある限度以上の電圧
、電流が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。そこで近年、Ｓ　ｒ　
Ｔ　ｉＯ３を主成分とし、バリスタ特性とコンデンサ特
性の両方の機能を有するものが開発されているが、バリ
スタ電圧が低く、αが大きく、誘電率が大きく、サージ
耐量が大きいといった必要とされるすべての特性を満足
するものは未だ得られていない。

発明が解決しようとする問題点半導体及び回路をノイズ、静電気から保護するためには
バリスタ電圧が低く、α、誘電率、サージ耐量が大きく
、ノイズ減衰特性の優れた素子が必要である。

本発明はこのような必要とする特性すべてを同時に満足
させるものである。

問題点を解決するための手段本発明は上記の問題点を解決するために（Ｃａ、５ｒ１
−、）アＴｉ○３（０．○ｏ１≦ｘ≦０．４　）　（０
．９５≦ｙ＜１．００）（ＢａａＳｒｌ−ａ）ｂＴｉＯ
３（０．○ｏ１≦ａ≦０．４）　（０．９６≦ｂ＜１．
００）（ＭｇｃＳ　ｒｌ−ｃ　）ｄ”　１ｏ３（０．０
０１≦ｃ≦０．ａ　）　（０．９６≦ｄ＜１．００）の
うち少なくとも１種類以上を９５．０００〜９９．９９
７ｍｏｌ％、Ｙ２Ｏ３，ＹＦ３のうち少なくとも１種類
以上を０．００１〜２．０００ｍｏ７％、Ｃ０２Ｏ３を
０．Ｏｏ１〜２、ＯＯＯｍｏｄ％、　ＣｕＯを０．００
１〜１．ＯＯＯｍｏｄ％を含有してなる電圧依存性非直
線抵抗体磁器組成物を得ることにより上記問題点を解決
しようとするものである。

作　　用一般にＳｒＴｉＯ３に電圧非直線性を持たせるには、一
度半導体化させた後、粒界部分だけを高抵抗化させるこ
とにより実現される。従って、半導体化の程度と高抵抗
化の程度によって特性が決まる。

そして、主成分としてＳ　ｒ　Ｔ　１０３を用いると半
導体化は進行させることができるが、粒界部分を高抵抗
化させる段階で、粒界および粒界近傍が高抵抗化され、
粒界に形成されるバリヤの高さが低くなり、非直線性が
小さくなる。この原因はＳｒＴｉＯ３の粒界を十分に高
抵抗化させると、同時に粒内の抵抗もやや高くなるため
であると考えられる。従って、これを防ぐためには粒内
の抵抗を十分に小さくすることと、粒内の高抵抗化を進
みにくくする必要がある。

そこで、主成分としてＳ　ｒ　Ｔ　ｉＯａのＳｒ　の一
部をＣａ、Ｂａ、Ｍｇで置換すると、粒内の酸素拡散係
数をＳ　ｒ　Ｔ　１０３より小さくすることができる。

すなわち、Ｓｒ　の一部をＣａ、Ｂａ、Ｍｇ　で置換す
ると粒内が高抵抗化されにくくなる。

また、Ｔｉ　に対する陽イオンの原子比（例えば（Ｃａ
＋Ｓｒ　）／Ｔｉ　）を１より小さくすると、Ｔｉ過剰
となり、欠陥が多数発生して半導体化を促進する。

従って、Ｔｉ　に対する陽イオンの原子比を１より小さ
くすると、素子の比抵抗をより小さくすることができる
。

このように、粒内を酸化されにくぐし、素子の比抵抗を
下げることにより、粒界に形成されるバリヤは高くなり
、非直線性は大きくなる。

また、第２成分は主成分の半導体化を促進し、第３〜６
成分は粒界に偏析し、粒界の高抵抗化に有効に作用する
。

従って、本発明によればバリスタ特性とコンデンサ特性
の両方を同時に満足することができることとなる。

実施例以下に本発明の実施例をあげて具体的に説明する。

Ｓ　ｒｃＯｓ　、　ＣａＣｏ５、ＢａＣｏ３，ＭｇｃＯ
３，Ｔ　１０２　　全下記の第１表の組成比になるよう
に秤量し、ボールミルなどで６０時間混合し、乾燥した
後、１００゜°Ｃで１０時間仮焼する。こうして得られ
た仮焼物を下記の第１表の組成比になるように秤量し、
ボールミルなどで２４時間混合し、乾燥した後、ポリビ
ニルアルコールなどのバインダーを１０ｗｔ％を添加して造粒した後、１／Ｃ！Ｌのプレス圧力で１０φ
ＩＩＩ　Ｘ　１　’　ｕの円板状に成形する。この得ら
れた成形体は１０００℃で２時間仮焼し、脱バインダー
を行った後、Ｎ２：Ｈ２＝９：１の混合ガス中で１６０
０℃・３時間焼成する。さらに、空気中で１２００’Ｃ
・６時間焼成し、こうして得られた第１図、第２図に示
す焼結体１０両平面に外周を残すようにしてＡｑ　など
の導電性ペーストをスクリーン印刷し、６００”Ｃ・６
分焼成し、電極２．３を形成する。

次に、半田などによりリード線を取付け、エポキシなど
の樹脂塗装を行う。

このようにして得られた素子の特性を以下の第２表に示
す。

なお、第２表における誘電率は１ｋＨｚでの静電容量か
ら計算したものであり、サージ耐量はパルス性の電流を
印加した後のｖｌｍＡ　（１ｍＡの電流を通した時の電
圧）の変化が±１０係以内である時の最大のパルス性電
流値により評価している。

以下余白発明の効果以上に示したようにＳｒ　をＣａ、Ｂａ、Ｍｇ　で置換
し、陽イオンと陰イオンの原子比をＴ１　過剰にするこ
とにより、半導体化が促進される。特に、陽イオンと陰
イオンの原子比はバリスタ電圧に著しく影響し、バリス
タ電圧を下げることにより誘電率を大きくし、サージ耐
量の改善を可能にする。

例えば、（ＣａｘＳｒ１−り、Ｔｉ○３と表わした場合
のＸの値は０．００１未満では置換による効果が見られ
ず、０．４を越えるとＣａが固溶限界を越えて粒界に析
出するため、粒子径が小さくなるためバリスタ電圧が高
くなり、誘電率の低下、サージ耐量の低下をもたらし、
望ましくない。また、ｙの値は１、００の場合は半導体
化があまり促進されずバリスタ電圧が高く、０．９６未
満ではＴｉ　が過剰となるために分離して結晶化し、粒
子径が小さくなるためバリスタ電圧が高くなり、微構造
が不均一になるためサージ耐量が著しく低下する。

Ｙ２Ｏ３，ＹＦ３　　は半導体化を促進するが、０．０
０１ｍｏｌ％未満では効果を示さず、２．○ＯＱｍｏ７
％を越えると粒界の高抵抗化を抑制するため、αが小さ
く、ｔａｎδが犬きく、サージ耐量が小さくなり望まし
くない。

Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕｏは粒界に偏析して粒界の高抵抗化に
寄与する。その効果は０．００１　ｍｏｌ％未満では効
果を示さず、Ｃｏ２ｏ３は２．ＯＯＯｍｏｌ％を越える
と、ＣｕＯは１．ＯＯＯｍｏｌ％を越えると、バリスタ
電圧の増加、誘電率の低下をもたらし望ましくない。

また、Ａｇ２Ｏ，Ａｌ２Ｏ３は粒界に偏析して粒界を補
強し、サージ耐量の増加に寄与する。その効果は０．○
ｏ１ｍＯｌ係未満では効果を示さず、３．０００ｍｏｌ
％を越えるとバリスタ電圧の増加、誘電率の低下をまね
き望ましくない。

さらに、Ｓ　Ｔ０２は粒子の成長を促進し、バリスタ電
圧の低下に寄与する。その効果は０．００１　ｍｏｌチ
未満では効果を示さず、５．０００　ｍｏｌ　％を越え
ると粒界にガラス層が形成され、誘電率の低下、サージ
耐量の低下をもたらし望ましくない。

以上に述べたように本発明によれば、バリスタ電圧が比
較的低く、αが犬きく、誘電率が犬きく、ｔａｎδが小
さく、サージ耐量が大きいといった特性を同時に満足す
ることができ、ノイズ及び静電気の吸収に必要なすべて
の特性を同時に満足することができ、実用１の効果は極
めて大きい。

また、実施例では一部の組合せについてのみ示したが、
それ以外の組合せについても同様の効果があることを確
認した。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例により得られた電圧
依存性非直線抵抗体素子を示す平面図。正面図である。１・・・・・・焼結体、２．３・・・・・・電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘ）＿ｙＴｉＯ＿３（
０．００１≦ｘ≦０．４）（０．９５≦ｙ＜１．００）
、（Ｂａ＿ａＳｒ＿１＿−＿ａ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．
００１≦ａ≦０．４）（０．９５≦ｂ＜１．００）、（
Ｍｇ＿ｃＳｒ＿１＿−＿ｃ）＿ｄＴｉＯ＿３（０．００
１≦ｃ≦０．４）（０．９５≦ｄ＜１．００）のうち少なくとも１種類以上を９５．０００〜９９．９
９７ｍｏｌ％、Ｙ＿２Ｏ＿３、ＹＦ＿３のうち少なくと
も１種類以上を０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、Ｃｏ
＿２Ｏ＿３を０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、ＣｕＯ
を０．００１〜１．０００ｍｏｌ％を含有してなる電圧
依存性非直線抵抗体磁器組成物。
（２）（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘ）＿ｙＴｉＯ＿３（
０．００１≦ｘ≦０．４）（０．９５≦ｙ＜１．００）
、（Ｂａ＿ａＳｒ＿１＿−＿ａ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．
００１≦ａ≦０．４）（０．９６≦ｂ＜１．００）、（
Ｍｇ＿ｃＳｒ＿１＿−＿ｃ）＿ｄＴｉＯ＿３（０．００
１≦ｃ≦０．４）（０．９５≦ｄ＜１．００）のうち少なくとも１種類以上を９２．０００〜９９．９
９６ｍｏｌ％、Ｙ＿２Ｏ＿３、ＹＦ＿３のうち少なくと
も１種類以上を０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、Ｃｏ
＿２Ｏ＿３を０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、ＣｕＯ
を０．００１〜１．０００ｍｏｌ％、Ａｇ＿２Ｏ、Ａｌ
＿２Ｏ＿３のうち少なくとも１種類以上を０．００１〜
３．０００ｍｏｌ％を含有してなる電圧依存性非直線抵
抗体磁器組成物。
（３）（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘ）＿ｙＴｉＯ＿３（
０．００１≦ｘ≦０．４）（０．９５≦ｙ＜１．００）
、（Ｂａ＿ａＳｒ＿１＿−＿ａ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．
００１≦ａ≦０．４）（０．９５≦ｂ＜１．００）、（
Ｍｇ＿ｃＳｒ＿１＿−＿ｃ）＿ｄＴｉＯ＿３（０．００
１≦ｃ≦０．４）（０．９６≦ｄ＜１．００）のうち少なくとも１種類以上を８７．０００〜９９．９
９５ｍｏｌ％、Ｙ＿２Ｏ＿３、ＹＦ＿３のうち少なくと
も１種類以上を０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、Ｃｏ
＿２Ｏ＿３を０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、ＣｕＯ
を０．００１〜１．０００ｍｏｌ％、Ａｇ＿２Ｏ、Ａｌ
＿２Ｏ＿３のうち少なくとも１種類以上を０．００１〜
３．０００ｍｏｌ％、ＳｉＯ＿２を０．００１〜５．０
００ｍｏｌ％を含有してなる電圧依存性非直線抵抗体磁
器組成物。