JPS63215017A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 - 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 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ためのコン
デンサ特性とバリスタ特性を有する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。

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、２ｎ
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すことが
できる。

Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）ａ ここで、Ｉは電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
、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（、固有の静電容量が小さいためバリスタ
電圧以下の比較的低い電圧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％と大き
い。

一方、これらの低電圧のノイズなどの除去には見かけの
誘電率が５Ｘ１０　程度で１．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
圧または電流が印加されると、破壊したりしてコンデン
サとしての機能を果たさなくなったりする。

そこで最近になって、５ｒＴｉ（ｈ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、マイク凸コンピュータなどの電子機器におけ
るＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子の保護に使用されてい
る。

発明が解決しようとする問題点 上記の５ｒＴｉＯｓを主成分とするバリスタはＺｎＯ系
バリスタに比べ誘電率が約１０倍と大きいが、電圧非直
線指数（ａ）やサージ耐量が小さく、粒内抵抗が高いた
め、高周波のノイズなどを十分に吸収できないといった
欠点を有していた。

そこで本発明では、誘電率が太き（αが大きいと共に、
サージ耐量が大きく、粒内抵抗が低い電圧依存性非直線
抵抗体磁器組成物を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本発明では、５ｒａＴｉ
Ｏｓ、　（ＣａｘＳｒｉ−ｘ）ｂＴｉ０３〜１０．００
１≦×≦０．５）。

（ＢａｙＳｒ　Ｉ−ｙ　）ｃＴｉＯｉ〜１０．００１≦
ｙ≦０．５）。

（阿ｇｚｓｒ＋−ｚ）ｄＴｉ０３〜１０．００１≦Ｚ≦
０．５）〜１０．９５０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜１．０００
）（以下第一成分と呼ぶ）のうち少なくとも１種類以上
を９０．０００−９９．９９８ｓｏｌ零、Ｎｂ２０Ｂ　
、　Ｔａ２０Ｂ　、　ＷＯ３。

口ｙｚＯｓ、　　Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，ＣｅＯ２，５
１２０３，Ｐｒ５Ｏ＋＋＋Ｎｄ２０ｓ（以下第二成分と
呼ぶ）のうち少なくとも１種類以上を０．００１＝５．
０００ｓｏｌ％、ＴａＮ　（以下第三成分と呼ぶ）を０
．００１＝５．０００ｓｏｌ零含有してなるか、または
第一成分を８０．０００−９９．９９７ｍｏｌ＄、第二
成分を０．００１−５．Ｏｍｏ１＄、第三成分を０．０
０１＝５．０００ｍｏｌ＊、＾１２０３．５ｂｐ０３．
　Ｂａｄ、　Ｂｅｄ、　ＰｂＯ，Ｂ２Ｏ３，ＣｅＯ２゜
Ｃｒ２Ｏ３，Ｆｅ２Ｏ３，ＣｄＯ，Ｋ２Ｏ，Ｃａｂ、　
Ｃｏ２Ｏ３，Ｃｕｂ。

Ｃｕ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，ＭｇＯ，ＭｎＯ２，ＭｏＯ３，Ｎ
ａ２Ｏ，Ｎｉｐ。

Ｒｈ２Ｏ３，５ｅ０２．　Ａｇ２Ｏ，５ｉ０２．　Ｓｉ
Ｃ，ＳｒＯ，Ｔｌ２Ｏ。

Ｔｈ０２．　ＴｉＯ２，Ｖ２Ｏ５，Ｂｉ２Ｏ３，ＷＯ３
，ＺｎＯ，ＺｒＯ２、ＳｎＯ２（以下第四成分と呼ぶ）
のうち少なくとも１種類以上を０．００１〜ＩＯ，００
０ｍｏｌ！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、問題を解決しようとするもので
ある。

作用 上記発明において第一成分は主成分であり、第二成分は
主に半導体化を促進する金属酸化物である。また、第三
成分は誘電率及び粒内抵抗の改善に寄与するものであり
、第四成分は誘電率、α。

サージ耐量の改善に寄与する。特に、第三成分は素子全
体に均一に分散し、添加時点では窒化物であるが、還元
焼成後に空気中で熱処理することにより酸化物に変わり
、電子を放出する反応がおこる。すなわち、粒界部分で
は拡散してきた多量の酸素により酸化物が形成され、放
出された電子は酸素イオンに捕獲され粒界は絶縁化され
る。一方、粒子内部は酸素の拡散が起こりにくいため大
部分のＴａＮが窒化物のままで存在し、仮に粒子内部ま
で酸素が拡散してきても原子価が変わることによって電
子を放出するため、酸化による高抵抗化を抑制する作用
をする。このため、粒子内部を低抵抗にすることができ
る。

実施例 以下に本発明の実施例を上げて具体的に説明する。

まず、５ｒＣＯｘ、　ＣａＣＯ３，ＢａＣＯ３，ＭｇＣ
Ｏ３，ＴｉＯ２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４０時間混合し、乾燥した後、
１０００℃で１５時間仮焼する。こうして得られた仮焼
物にＺｒＮと添加物を下記の第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
Ｊ添加して造粒した後、１　（ｔ／ｃｊ　）のプレス圧
力で１０φＸｌｔ（ｗ）の円板状に成形する。その後、
空気中で１１００℃、１時間仮焼脱バインダーを行った
後、Ｎ２：　Ｈ２＝９　：　１の混合ガス中で１５２０
℃、３時間焼成する。さらに、空気中で１１００℃、１
２時間焼成し、このようにして得られた第１図、第２図
に示す焼結体１の周平面に外周を残すようにしてＡｇな
どの導電性ペーストをスクリーン印刷などにより塗布し
、６００℃、５分間焼成し、電極２，３を形成する。

次に、半田などによりリード線（図示せず〉を取付け、
エポキシなどの樹脂（図示せず）を塗装する。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
、誘電率はＩＫＨｚでの静電容量から計算したものであ
り、粒内抵抗（ＥＳＲ）は共振周波数でのインピーダン
スにより評価し、αは ａ　　＝　　１　　／　Ｌｏｇ　　（Ｖ　ｌ０ＩＩＡ／
　Ｖ　ＩＩＩＡ　）（ただし、Ｖ　ＩＯｍＡ　、Ｖ　Ｉ
＋＋Ａはそれぞれ１０ａ＋Ａ。

ＩＩＩＩＡの電流を流した時に素子の両端にかかる電圧
である。）で評価した。また、サージ耐量はパルス性の
電流を印加した後のＶＩ＋＊Ａの変化が±１０ネ以内で
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　　） また、第一成分のＳｒ、ＴｉＯ３゜ （Ｃａｘ）ｂＴｉＯ３〜１０．００１≦ｘ≦０．５）。

（ＢａｙＳｒｌ　−ｙ　）ＣＴ１０３〜１０．００１≦
ｙ≦０．５）。

（ＭｇｚＳｒ　＋　−ｚ　）ｄＴ　ｉｏ　３　（０、０
０１≦ｉ≦０４５）〜１０．９５０≦ａ、　ｂ、　Ｃ，
ｄ＜１．０００）のｘ、ｙ、ｚの範囲を規定したのは、
０．００１未満では効果を示さず、０．５を越えると粒
成長及び半導体化が抑制され特性が劣化するためである
。

また、ａ、ｂ、ｃ、ｄの範囲を規定したのは、１．０で
は格子欠陥が発生しにくいため半導体化が促進されず、
０．９５より小さくなるとＴｉが過剰となりすぎてＴｉ
Ｏ２の結晶が生成し、組織が不均一になり特性が劣化す
るためである。また、第二成分は０．００１ｍｏ１ｇ未
満では効果を示さず、５．０００ｍｏｌ＄を越えると粒
界に偏析して粒界の高抵抗化を抑制し、粒界に第二相を
形成するため特性が劣化するものである。さらに第三成
分は０．０旧、ｎ＋ｏｌ＊未満では効果を示さず、５．
０００ｓｏ１ｇを越えると粒界に第二相を形成するため
特性が劣化するものである。そして第四成分は０．００
１ｓｏｌ零未満では効果を示さず、５．０００ｓｏｌ零
を越えると粒界に第二相を形成し粒成長が抑制され、粒
界の抵抗は高（なるが粒界の幅が厚くなるため、静電容
量が小さくなり、バリスタ電圧が高くなり、サージに対
して弱（なることによる。

なお、本実施例では一部の添加物の組み合わせについて
のみ示したが、その他の添加物の組み合わせについても
同様の効果があることを確認した。

発明の効果 以上に示したように本発明によれば誘電率、αが大きく
、粒内抵抗が小さいため、サージ電流が印加された後の
発熱が少ないため、素子の劣化が小さく、サージ耐量が
大きくなるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による素子を示す上面図、第２図は本発
明による素子の断面図である。 １・・・・・・焼結体、２，３・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名１−焼結体 ２．３−電　　極 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｒ＿ａＴｉＯ＿３、（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿
   ｘ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５）、（Ｂ
   ａ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＴｉＯ＿３（０．００１
   ≦ｙ≦０．５）、（Ｍｇ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚ）＿ｄＴ
   ｉＯ＿３（０．００１≦ｚ≦０．５）（０．９５０≦ａ
   、ｂ、ｃ、ｄ＜１．０００）のうち少なくとも１種類以
   上を９０．０００〜９９．９９８ｍｏｌ％、Ｎｂ＿２Ｏ
   ＿５、Ｔａ＿２Ｏ＿５、ＷＯ＿３、Ｄｙ＿２Ｏ＿３、Ｙ
   ＿２Ｏ＿３、Ｌａ＿２Ｏ＿３、ＣｅＯ＿２、Ｓｍ＿２Ｏ
   ＿３、Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１、Ｎｄ＿２Ｏ＿３のうち少な
   くとも１種類以上を０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、
   ＴａＮを０．００１〜５．０００ｍｏｌ％含有してなる
   電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物。
2. （２）Ｂｒ＿ａＴｉＯ＿３、（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿
   ｘ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．００１≦ｘ≦０．５）、（Ｂ
   ａ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｃＴｉＯ＿３（０．００１
   ≦ｙ≦０．５）、（Ｍｇ＿ｚＳｒ＿１＿−＿ｚ）＿ｄＴ
   ｉＯ＿３（０．００１≦ｚ≦０．５）（０．９５０≦ａ
   、ｂ、ｃ、ｄ＜１．０００）のうち少なくとも１種類以
   上を８０．０００〜９９．９９７ｍｏｌ％、Ｎｂ＿２Ｏ
   ＿５、Ｔａ＿２Ｏ＿５、ＷＯ＿３、Ｄｙ＿２Ｏ＿３、Ｙ
   ＿２Ｏ＿３、Ｌａ＿２Ｏ＿３、ＣｅＯ＿２、Ｓｍ＿２Ｏ
   ＿３、Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１、Ｎｄ＿２Ｏ＿３のうち少な
   くとも１種類以上を０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、
   ＴａＮを０．００１〜５．０００ｍｏｌ％、Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３、Ｓｂ＿２Ｏ＿３、ＢａＯ、ＢｅＯ、ＰｂＯ、Ｂ＿
   ２Ｏ＿３、ＣｅＯ＿２、Ｃｒ＿２Ｏ＿３、Ｆｅ＿２Ｏ＿
   ３、ＣｄＯ、Ｋ＿２Ｏ、ＣａＯ、Ｃｏ＿２Ｏ＿３、Ｃｕ
   Ｏ、Ｃｕ＿２Ｏ、Ｌｉ＿２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ＿２、Ｍ
   ｏＯ＿３、Ｎａ＿２Ｏ、ＮｉＯ、Ｒｈ＿２Ｏ＿３、Ｓｅ
   Ｏ＿２、Ａｇ＿２Ｏ、ＳｉＯ＿２、ＳｉＣ、ＳｒＯ、Ｔ
   ｌ＿２Ｏ、ＴｈＯ＿２、ＴｉＯ＿２、Ｖ＿２Ｏ＿５、Ｂ
   ｉ＿２Ｏ＿３、ＷＯ＿３、ＺｎＯ、ＺｒＯ＿２、ＳｎＯ
   ＿２のうち少なくとも１種類以上を０．００１〜１０．
   ０００ｍｏｌ％含有してなる電圧依存性非直線抵抗体磁
   器組成物。