JPS6325902A - Porcelain compound for voltage nonlinear resistor - Google Patents
Porcelain compound for voltage nonlinear resistorInfo
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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) [Abstract] 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）
この発明は静電容量値の大きい酸化亜鉛系の電圧非直線
抵抗体用磁器組成物に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a zinc oxide-based ceramic composition for a voltage nonlinear resistor having a large capacitance value.
（従来の技術およびその問題点）
電圧非直線抵抗体の材料としては、チタン酸ストロンチ
ウム系のものと、酸化亜鉛系のものとに大別される。こ
のうち、チタン酸ストロンチウム系のものは、ｎ電容量
が数ｎＦと大きいが、電圧非直線係数（α）が小ざいと
いう欠点がある。−方、酸化亜鉛系のものは、電圧非直
線係数（α）が大きく、サージ耐量が大きいという利点
を有する。しかしながら、このような利点を有している
にもかかわらず、静電容量が数ｐＦ〜数１００ｐＦ程度
と小ざく、また、尖頭波形のパルス電圧が印加されたと
きに電圧に応答するまでの時間、つまり、応答特性が５
０ｎｓｅｃ程度であるため、静電気のような高速パルス
電圧には応答しきれないといった欠点がある。このよう
な問題を解決するために、コンデンサを並列に接続する
ことも行なわれているが、コンデンサの選択、および接
続作業など余分な作業、工程が必要となり、好ましい解
決策ではない。(Prior Art and its Problems) Materials for voltage nonlinear resistors are broadly classified into strontium titanate-based materials and zinc oxide-based materials. Among these, the strontium titanate type has a large n capacitance of several nF, but has the disadvantage that the voltage nonlinear coefficient (α) is small. On the other hand, zinc oxide type materials have the advantage of having a large voltage non-linearity coefficient (α) and high surge resistance. However, despite having these advantages, the capacitance is small, ranging from a few pF to several 100 pF, and when a pulse voltage with a peak waveform is applied, it takes a long time to respond to the voltage. time, that is, the response characteristic is 5
Since it is about 0 nsec, there is a drawback that it cannot fully respond to high-speed pulse voltage such as static electricity. In order to solve this problem, connecting capacitors in parallel has been attempted, but this is not a preferable solution because it requires extra work and steps such as selecting and connecting capacitors.
（発明の目的）
したがって、この発明は静電容量が従来の酸化亜鉛系の
ものにくらべて大きく、高速パルスに対して十分な応答
特性を発揮することができる電圧非直線抵抗体用磁器組
成物を提供することを目的とする。(Objective of the Invention) Therefore, the present invention provides a ceramic composition for a voltage nonlinear resistor that has a larger capacitance than conventional zinc oxide-based materials and can exhibit sufficient response characteristics to high-speed pulses. The purpose is to provide
（発明の構成）
この発明にかかる電圧非直線抵抗体用磁器組成物は、Ｚ
ｎＯを主成分とし、これに少なくとも副成分としてＢｉ
２Ｏ３、Ｃｏ２０３、Ｍｎ０ＳＳｂ２０３を下記に示す
範囲で含有させた酸化亜鉛系磁器に対して、ＡＪ２Ｎを
１０ ｐ ｐｍ〜１０００ｐ ｐｍの範囲で添加させた
ことを特徴とするものである。(Structure of the Invention) The ceramic composition for a voltage nonlinear resistor according to the present invention has Z
The main component is nO, and at least Bi as a subcomponent.
It is characterized in that AJ2N is added in a range of 10 ppm to 1000 ppm to zinc oxide ceramic containing 2O3, Co203, and Mn0SSb203 in the range shown below.
０．３モル％≦Ｂｉ２Ｏ３≦５．０モル％０．１モル％
≦Ｃｏ２Ｏ３≦５．０モル％０．１モル％≦ＭｎＯ≦３
．０モル％
０．１モル％≦５ｂ２ｏ３≦３．０モル％上記した酸化
亜鉛系磁器には副成分として、ざらにＣｒ ｚＯ３、Ｓ
ｉ Ｏ２などを含有させ、特性を改善するようにして
もよい。0.3 mol%≦Bi2O3≦5.0 mol%0.1 mol%
≦Co2O3≦5.0 mol% 0.1 mol%≦MnO≦3
．． 0 mol% 0.1 mol%≦5b2o3≦3.0 mol%The above-mentioned zinc oxide-based porcelain contains Cr zO3, S
The properties may be improved by incorporating iO2 or the like.
副成分を上記した組成範囲に限定したのは、各副成分の
下限値未満になったり、上限値を越えたりすると、サー
ジ耐量が小−きくなるからである。The reason why the subcomponents are limited to the above-mentioned composition range is that if the content of each subcomponent falls below the lower limit or exceeds the upper limit, the surge resistance will decrease.
また、酸化亜鉛系磁器に対するＡＪ２Ｎの添加量を１０
ｐｐｍ〜１１０００ｐｐとしたのは、１０ｐｐｍ未満で
はｍｆｆ１であるため、静電容量の値を設定するための
条件を選びだすことが難しく、特性にバラツキがみられ
る。一方、１１０００ｐｐを越えると、電圧非直線係数
（α）の値が小きくなり、バリスタ特性が低下するから
である。In addition, the amount of AJ2N added to zinc oxide-based porcelain was increased to 10
ppm to 11,000 ppm is why it is mff1 at less than 10 ppm, so it is difficult to select the conditions for setting the capacitance value, and the characteristics vary. On the other hand, if it exceeds 11,000 pp, the value of the voltage nonlinear coefficient (α) becomes small and the varistor characteristics deteriorate.
（効果）
この発明によれば、Ａ！ＱＮを添加することにより、静
電容量の値を大きくすることができるとともに、静電サ
ージによるバリスタ電圧の変化率を小ざくすることがで
沙るという効果を有する。(Effect) According to this invention, A! Adding QN has the effect of increasing the capacitance value and reducing the rate of change in varistor voltage due to electrostatic surge.
（実施例） 以下に、この発明を実施例に従って詳細に説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below according to examples.
実施例１
組成として次に示す比率からなる電圧非直線抵抗体を得
るために、Ｚ ｎ ＯＸＢ １２０３、Ｃｏ２０３、Ｍ
ｎ Ｏ、Ｓ ｂ２０３、ＡＪ２Ｎの各原料を準備した
。Example 1 In order to obtain a voltage nonlinear resistor having the following composition ratio, Z n OXB 1203, Co203, M
Each raw material of nO, S b203, and AJ2N was prepared.
ＺｎＯ： ９６．０モル％
Ｂｉ２Ｏ３： １．０ｔ７１ｚ％
Ｃｏ２０３：１．０モル％
ＭｎＯ：１．０モル％
５ｂ２０３： １．０モル％
ＡＪ２Ｎ二〇〜１１０００ｐｐ
調合原料をボールミルで湿式粉砕し、脱水したのち、８
ｏＯ℃、２時間で仮焼した。この仮焼原料を粉砕してポ
リビニルアルコールを２重量％加えて造粒した。造粒粉
末を用いて、成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ２で直径８ｍ
ｍφの大きさに成形した。この成形体を１２５０℃、２
時間で焼成し、直径が６．６ｍｍφの磁器素体を得た。ZnO: 96.0 mol% Bi2O3: 1.0t71z% Co203: 1.0 mol% MnO: 1.0 mol% 5b203: 1.0 mol% AJ2N 20-11000 pp The raw materials were wet-pulverized with a ball mill and dehydrated. Later, 8
It was calcined at oO°C for 2 hours. This calcined raw material was pulverized and granulated by adding 2% by weight of polyvinyl alcohol. Using granulated powder, molding pressure 1000kg/cm2 and diameter 8m
It was molded to a size of mφ. This molded body was heated at 1250°C for 2
The porcelain body was fired for several hours to obtain a porcelain element having a diameter of 6.6 mm.
なお、磁器素体の厚みについては、それぞれ０．６ｍｍ
、１．２ｍｍ、１．８ｍｍ１および２．１ｍｍのものを
準備した。そして、この磁器素体の両手面に銀ペースト
をスクリーン印刷し、６００℃で焼沙付けて、直径が４
．７ｍｍφの電極を形成し、これを試料とした。The thickness of the porcelain body is 0.6 mm.
, 1.2 mm, 1.8 mm and 2.1 mm were prepared. Then, silver paste was screen printed on both sides of this porcelain body, and it was fired at 600℃ to a diameter of 4mm.
．． An electrode of 7 mmφ was formed and used as a sample.
各試料について、周波’ｌ；１１ Ｋ Ｈｚで各バリス
タ電圧における静電容量を測定した。第１図はその測定
結果であり、各バリスタ電圧における試料としては、バ
リスタ電圧が１００■のとき、試料の厚みが０．６ｍｍ
のものを用い、以下同様に、２ＯＯＶのときには厚みが
１．２ｍｍのもの、３０ｏｖのときには厚みが１．８ｍ
ｍのもの、４００■のときには２．１ｍｍのものをそれ
ぞれ用いた。For each sample, the capacitance at each varistor voltage was measured at a frequency of 11 KHz. Figure 1 shows the measurement results.As for the samples at each varistor voltage, when the varistor voltage is 100μ, the sample thickness is 0.6mm.
Similarly, for 20OV, the thickness is 1.2mm, and for 30OV, the thickness is 1.8m.
2.1 mm was used for 400 cm.
第１図から、ＡＪｌｐＮを添加することにより、各バリ
スタ電圧における静電容量が無添加のものにくらべて大
きくなっており、高速パルスに対して応答特性を改善で
きていることが明らかである。From FIG. 1, it is clear that by adding AJlpN, the capacitance at each varistor voltage is larger than that of the varistor without the addition, and the response characteristics to high-speed pulses can be improved.
実施例２
この実施例においては、次の組成からなる電圧非直線抵
抗体を用い、これに添加物である／１２Ｎの量を変化さ
せたときのバリスタ電圧（ＶｌｍＡ）、電圧非直線係数
（α）の値の変化を調べた。バリスタ電圧（Ｖ１＋Ａ）
は１ｍＡの電流を流したときの値を示している。また、
電圧非直線係数（α）の値は１ｍＡ、１０ｍＡの各電流
を流したときのバリスタ電圧をもとにして、ＡＯｇ（■
１ｏｍＡ／■ｌｌ１Ａ）ａより求めた。Example 2 In this example, a voltage nonlinear resistor having the following composition was used, and the varistor voltage (VlmA) and voltage nonlinear coefficient (α ) was investigated. Varistor voltage (V1+A)
indicates the value when a current of 1 mA is applied. Also,
The value of the voltage nonlinear coefficient (α) is based on the varistor voltage when each current of 1 mA and 10 mA flows, AOg (■
It was determined from 1omA/■ll1A)a.
ＺｎＯ： ９６．０モル％
Ｂｉ２Ｏ３：１．０モル％
Ｃｏ２Ｏ３： １．０モル％
ＭｎＯ：１．０モル％
５ｂ２０３二１．０モル％
試料の作成は実施例１と同様にして行ない、実験の試料
の厚みは１．０ｍｍのものを用いた。ZnO: 96.0 mol% Bi2O3: 1.0 mol% Co2O3: 1.0 mol% MnO: 1.0 mol% 5b2032 1.0 mol% Samples were prepared in the same manner as in Example 1. The thickness of the sample used was 1.0 mm.
第２図から明らかなように、Ａ、ＱＮの量を増やすに従
ってバリスタ電圧が増加している。一方、ＡＪ２Ｎの量
が１１０００ｐｐを越えると、電圧非直線係数（α）が
著しく低下する。As is clear from FIG. 2, the varistor voltage increases as the amounts of A and QN increase. On the other hand, when the amount of AJ2N exceeds 11,000 pp, the voltage nonlinear coefficient (α) decreases significantly.
実施例３
この実施例は、実施例２で用いた組成のものについて、
Ａ！ＱＮの添加量を変化させたときの静電サージによる
バリスタ電圧（ＶｌｍＡ）の変化率を示したものである
。Example 3 This example deals with the composition used in Example 2.
A! This figure shows the rate of change in varistor voltage (VlmA) due to electrostatic surge when the amount of QN added is changed.
静電サージによるバリスタ電圧（Ｖ１＋Ａ）の変化率は
、まず、９００Ａ （８Ｘ２０ｕｓｅｃ）の尖頭形の電
流サージを５分間の間隔をおいて２回印加した後の値を
求める。次に、静電サージの試験を行ったのち、１５Ｋ
Ｖの直流電圧を印加した前後における変化率を求めるこ
とによって得た値である。第３図はその測定結果を示す
図である。The rate of change in the varistor voltage (V1+A) due to electrostatic surge is first determined by applying a peak-shaped current surge of 900 A (8×20 usec) twice at an interval of 5 minutes. Next, after conducting an electrostatic surge test, 15K
This value is obtained by determining the rate of change before and after applying a DC voltage of V. FIG. 3 is a diagram showing the measurement results.
第３図から、無添加のものにくらべて、この発明による
ものはＡｕＮの添加範囲で変化率を小きくすることがで
きる。As can be seen from FIG. 3, the rate of change can be made smaller in the range where AuN is added in the material according to the present invention, compared to the material without additives.
実施例４
この実施例は副成分であるＢｉ２Ｏ３の量と添加物の／
ＩＮの量を変化させたときの静電サージによるバリスタ
電圧（Ｖ １ｍＡ）の変化率を調べた例である。試験方
法は実施例３と同様にして行った。Example 4 This example shows the amount of Bi2O3, which is a subcomponent, and the amount of additives.
This is an example in which the rate of change in varistor voltage (V 1 mA) due to electrostatic surge was investigated when the amount of IN was changed. The test method was the same as in Example 3.
その他の成分は、Ｃｏ２Ｏ３： １．０モル％、間ｎｏ
：１．０モル％、５ｂ２０３：１．０モル％からなり、
ＺｎＯの量についてはＢｉ２Ｏ３の量に応じて調整され
る。Other components include Co2O3: 1.0 mol%, no.
: 1.0 mol%, 5b203: 1.0 mol%,
The amount of ZnO is adjusted depending on the amount of Bi2O3.
第４図はその測定結果であり、ＡＪ２Ｎの量を適宜選択
することによって、静電サージによるバリスタ電圧（Ｖ
ｌｍＡ）の変化率の小ざいものが得られている。Figure 4 shows the measurement results, and by appropriately selecting the amount of AJ2N, the varistor voltage (V
A small rate of change in lmA) was obtained.
実施例５
この実施例は副成分であるＣ Ｏ２０３の量と添加物の
Ａ、、ＱＮの量を変化させたときの静電サージによるバ
リスタ電圧（Ｖ １ｍＡ）の変化率を調べた例である。Example 5 This example is an example in which the rate of change in varistor voltage (V 1 mA) due to electrostatic surge was investigated when the amount of subcomponent CO203 and the amount of additives A, QN were changed. .
試験方法は実施例３と同様にして行った。The test method was the same as in Example 3.
ソノ他の成分は、Ｂ １２ｏ３： １．０モル％、Ｍｎ
ｏ：１．０モル％、５ｂ２０３二１．Ｏモル％からなり
、Ｚｎ○の量についてはＣｏ２Ｏ３の量に応じて調整さ
れる。Other components include B12o3: 1.0 mol%, Mn
o: 1.0 mol%, 5b20321. The amount of Zn○ is adjusted according to the amount of Co2O3.
第５図はその測定結果であり、／ｌ！Ｎの量を適宜選択
することによって、静電サージによるバリスタ電圧（Ｖ
１ｍＡ）の変化率の小きいものが得られている。Figure 5 shows the measurement results, /l! By appropriately selecting the amount of N, the varistor voltage (V
A small change rate of 1 mA) was obtained.
実施例に
の実施例は副成分であるＭ ｎ Ｏと５ｂ２０３の量を
変化ざぜたときの静電サージによるバリスタ電圧（Ｖｌ
ｍＡ）の変化率を調べた例である。試験方法εよ実施例
３と同様にして行った。添加物のＡ、ＱＮの量は１００
ｐ ｐｍに固定した。In the example, the varistor voltage (Vl
This is an example of examining the rate of change in mA). Test method ε was carried out in the same manner as in Example 3. The amount of additives A and QN is 100
It was fixed at ppm.
その他の成分は、Ｂｉｚ０３：１．０モル％、Ｃｏ２Ｏ
３：１．０モル％からなり、ＺｎＯの量についてはＭｎ
Ｏと５ｂ２０３の量に応じて調整される。Other components are Biz03: 1.0 mol%, Co2O
3:1.0 mol%, and the amount of ZnO is Mn
It is adjusted according to the amount of O and 5b203.
第６図はその測定結果であり、ＡＪ２Ｎの量を適宜選択
することによって、静電サージによるバリスタ電圧（Ｖ
ｌｍＡ）の変化率の小きいものが得られている。Figure 6 shows the measurement results, and by appropriately selecting the amount of AJ2N, the varistor voltage (V
A small rate of change in lmA) was obtained.
第１図は、ＡＪ２Ｎの添加量を変化させた各試料におけ
るバリスタ電圧と周波数ＩＫＨｚにおける静電容量の関
係を示した図。
第２図は、ＡＪ２Ｎの量を変化させたときのバリスタ電
圧（ＶｌｍＡ）、電圧非直線係￥１．（α）の値を示し
た図。
第３図は、／ｌ！Ｎの添加量を変化させたとさ・の静電
サージによるバリスタ電圧（Ｖ１＋Ａ）の変化率を示し
た図である。
第４区は、副成分であるＢ１２ｏ３の量と添加物のＡ
ｕＮＬ：Ｉ）量を変化きせたときの静電サージによるバ
リスタ電圧（Ｖ １ｍＡ）の変化率を示した図である。
第５図は、副成分であるＣ Ｏ２０３の量と添加物のＡ
ｐＮの量を変化させたときの静電サージによるバリスタ
電圧（Ｖ １＋ａＡ）の変化率を示した図である。
第６図は、副成分であるＭ ｎ Ｏと５ｂ２０３の量を
変化させたときの静電サージによるバリスタ電圧（Ｖ
１ｎ＋Ａ）の変化率を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the varistor voltage and the capacitance at a frequency of IKHz in each sample with varying amounts of AJ2N added. Fig. 2 shows the varistor voltage (VlmA) and the voltage non-linearity ratio when changing the amount of AJ2N. A diagram showing the value of (α). Figure 3 shows /l! FIG. 7 is a diagram showing the rate of change in varistor voltage (V1+A) due to electrostatic surge when the amount of N added is changed. The fourth section is the amount of B12o3, which is a subcomponent, and A, which is an additive.
FIG. 3 is a diagram showing the rate of change in varistor voltage (V 1 mA) due to electrostatic surge when the amount of uNL:I) is varied. Figure 5 shows the amount of subcomponent CO203 and additive A.
FIG. 6 is a diagram showing the rate of change in varistor voltage (V 1 +aA) due to electrostatic surge when the amount of pN is changed. Figure 6 shows the varistor voltage (V
1n+A) is a diagram showing the rate of change of 1n+A).
Claims (1)
Ｂｉ＿２Ｏ＿３、Ｃｏ＿２Ｏ＿３、ＭｎＯ、Ｓｂ＿２Ｏ
＿３を下記に示す範囲で含有させた酸化亜鉛系磁器に対
して、ＡｌＮを１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの範囲で添
加させたことを特徴とする電圧非直線抵抗体用磁器組成
物。 ０．３モル％≦Ｂｉ＿２Ｏ＿３≦５．０モル％０．１モ
ル％≦Ｃｏ＿２Ｏ＿３≦５．０モル％０．１モル％≦Ｍ
ｎＯ≦３．０モル％ ０．１モル％≦Ｓｂ＿２Ｏ＿３≦３．０モル％[Claims] ZnO is the main component, and at least as subcomponents Bi_2O_3, Co_2O_3, MnO, Sb_2O
A ceramic composition for a voltage nonlinear resistor, characterized in that AlN is added in a range of 10 ppm to 1000 ppm to zinc oxide ceramic containing _3 in the range shown below. 0.3 mol%≦Bi_2O_3≦5.0 mol%0.1 mol%≦Co_2O_3≦5.0 mol%0.1 mol%≦M
nO≦3.0 mol% 0.1 mol%≦Sb_2O_3≦3.0 mol%
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61169196A JPS6325902A (en) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | Porcelain compound for voltage nonlinear resistor |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6325902A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011523778A (en) * | 2008-05-21 | 2011-08-18 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | Electrical component assembly |
| JP2011219283A (en) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Tdk Corp | Nonlinear voltage resistor ceramic composition and electronic component |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP61169196A patent/JPS6325902A/en active Pending
Cited By (3)
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| US9177703B2 (en) | 2008-05-21 | 2015-11-03 | Epcos Ag | Electric component assembly |
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