JPS6312102A - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - 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 本発明は電圧非直線性と大きな誘電率を備えたチタン酸
ストロンチウム系の電圧非直線抵抗体（以下バリスタと
称する）の製造方法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。

■＝＝　（Ｖ／Ｃ）ａ ここで、工は電流、Ｖ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系バリヌタで
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５〜１０％と太きい。

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６Ｘ１０’程度で　ｔａｎδが１係前後の半導
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、チタン酸
ストロノチウムを主成分とし、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、静電気か
らのＩＣ保護用など番て使われている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来のチタン酸ストロンチウム系バリス
タは、静電容量は大きいが電圧非直線指数αが１ｏ〜１
６と低く、高電圧が印加された時の電圧抑制効果（制限
電圧特性と言う）が悪いため、雷サージなどの異常高電
圧を抑制し、電子機器を保護することには適さないとい
う問題があった。

上述したチタン酸ストロンチウム系バリスタの制限電圧
特性が悪い原因として、現状の製造方法が考えられる。

すなわち、通常チタン酸ストロンチウム系バリスタの製
造方法は、酸化チタン、炭酸ストロンチウム、炭酸カル
シウムに酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ニオブ、酸
化イワトリウムなどの添加物を微量添加し、混合し、形
成したものを、窒素と水素ガスからなる還元性雰囲気で
焼成し、半導体化し、低抵抗になった焼結体を得。

次に焼結体を空気中などの酸化性雰囲気で再度加熱する
ことにより、焼結体内部の粒界が酸化し、高抵抗化する
ことによシ、粒界バリアを形成してバリスタ特性を発現
させている。ところが、この再加熱時に酸素が焼結体内
部の粒界だけを拡散していき、粒界に電位バリアを形成
すれば、第３図に示すような等価回路にな９、バリスタ
とコンデンサが並列接続されたものになる。しかし、実
際には粒界だけでなく、表面近くの粒子内部も酸化され
ることになシ、高抵抗化する。そして、等価回路として
第４図に示すようにバリスタとコンデンサの並列接続に
直列に抵抗が入った回路になる。

このような回路に、異常高電圧によるサージ電流が流れ
ると、この抵抗による電圧降下分が発生し、全体として
異常電圧抑制効果が悪くなっていた。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するもので
、制限電圧特性を改善したチタン酸ストロンチウム系バ
リスタの製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、再加熱後の焼結
体の表面を研磨した後、電極を設けるようにしたもので
ある。

作用 この方法により、焼結体は表面付近の高抵抗化した粒子
が取除かれ、高抵抗化した粒界と低抵抗の粒子内部の構
成になり、第３図の等価回路に近づけることができ、制
限電圧特性が優れたものとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。

まず、５ｒＣＯ３と　ＴｉＯ２を６０モル係ずつ秤曾配
合し、ボールミルで１０時間攪拌し、これを乾燥し、次
に粉砕した。その後、上記粉砕したものを１２００’Ｃ
で２時間焼成し、再び粉砕し、５ｒＴｉＯ５粉体を得た
。次に、この５ｒＴｉＯ５にＮｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｃ
ａＯ２、ＧｕＯ、Ａｌ２Ｏ３。

５１０２をそれぞれ０．００１〜０．６モル％加え、ボ
ールミルで２０時間混合した。そして、乾燥後、この原
料粉に対し、ポリビニールアルコールを１０〜１５重量
係加え造粒し、この造粒された混合物を成形圧約１６ｏ
ｏｋｇ／ｃｄで円板状に成形した。

次いで、これらの円板をＮ２（ｓｓ容積係）＋Ｈ２（６
容積係）の還元性雰囲気で約１４００°Ｃで４時間の焼
成を行い、直径１０Ｂ、厚さ１．０ｒＩＩＬの第１図に
示すようなチタン酸ストロンチウム系半導性焼結体１を
得た。次に、空気中（酸化性）雰囲気において、１００
０〜１２００℃の温度範囲で２時間の再加熱処理を行っ
た。次に、上記焼結体１の側平面をシリカの研磨剤を用
いてそれぞれの平面から０〜０．４謡研磨し、その後、
焼結体１の側平面に銀ペーストを塗布し、５６０°Ｃで
焼付け、電極２を形成したつこのようにしてチタン酸ス
トロンチウム系バリスタを作製した。

そして、バリスタの特性評価を行うために、・くリスタ
電圧し１ｍム、電圧非直線指数α、静電容量Ｃ０制限電
圧比Ｖ５０ム／Ｖ＋ｍム　を求めた。ここで、Ｖ＋ｍム
はバリスタに１　ｍＡ　の直流電流を印加した時、バリ
スタの両端に発生する電圧を表わし、電正非直線指数α
は’／Ｉｏｎムとｖ１ｍムの値から求め、静電容量は１
ＫＨｚ　　での値を測定した。また、制限電圧比はバリ
スタの電圧抑制効果を示すもので、値が１に近い程優れ
ている。その測定法はバリスタに８×２０μｓの波形と
５ＯＡの波高値を有する衝撃電流を加えた時にバリスタ
の両端に発生する電圧Ｖ２Ｏムとバリスタ電圧Ｖｉｍム
の比で表わす。

こ１らの測定結果を下記の表に示す。

（注）階１は従来例を示す。

上記表に示すように、再加熱処理後の焼結体を研磨し、
表面を削り落すことにより、制限電圧特性は大巾に改善
し、非直線指数αも改善され、電圧電流特性も第２図に
曲線人で示すように小電流域から大電流域まで従来例（
Ｎ［Ｌｌ）の曲線Ｂと比べ平坦になり、異常電圧抑制効
果は優れたものてなる。

発明の効果 以上のように、本発明によればチタン酸ストロンチウム
系バリスタの再加熱処理後の焼結体の表面を研磨するこ
とにより、制限電圧特性は大巾に改善され、その実用的
価値は犬なるものがある。

尚、上記実施例において主成分は５ｒＴｉＯ，を用いた
が、５ｒＴｉ０３にＣａを固溶させたものを用いてもそ
の効果は何ら損われない。また、研磨深さについては、
再加熱処理条件によって異なり、実施例よシも高い温度
でしかも長時間行った場合はさらに深く研磨する必要が
ある。さらに、研磨手段としては機械的な手段の他に化
学的な手段も考えられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明方法により得られたチタン酸ストロンチ
ウム系バリスタの断面図、第２図は本発明品と従来品の
電圧電流特性を示す図、第３図はバリスタの等価回路を
示す図、第４図は従来のチタン酸ストロンチウム系バリ
スタの等価回路を示す図である。 １・・・・・・チタン酸ストロンチウム系半導性焼結体
、２・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ？１５−　□ １壓４−１７１し

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　還元性雰囲気で焼成した後、空気中で再加熱して得た
   電圧非直線性と大きな誘電率を備えたチタン酸ストロン
   チウム系半導性焼結体の両面を研磨した後、電極を設け
   ることを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造方法。