JPS637001B2 - - Google Patents

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JPS637001B2
JPS637001B2 JP54140054A JP14005479A JPS637001B2 JP S637001 B2 JPS637001 B2 JP S637001B2 JP 54140054 A JP54140054 A JP 54140054A JP 14005479 A JP14005479 A JP 14005479A JP S637001 B2 JPS637001 B2 JP S637001B2
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JP
Japan
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voltage
oxide
mol
weight
varistor
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Application number
JP54140054A
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Japanese (ja)
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JPS5664402A (en
Inventor
Susumu Myabayashi
Masatada Yodogawa
Tsuyoshi Kaji
Nobuyoshi Sasaki
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Publication of JPS5664402A publication Critical patent/JPS5664402A/en
Publication of JPS637001B2 publication Critical patent/JPS637001B2/ja
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  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸化チタンを主体とし、これに酸化
アンチモン等の半導体化元素及び酸化ビスマスを
添加含有してなる組成に、更に添加物として酸化
マグネシウムを、さらにまた酸化カルシウムを添
加した焼結体からなる電圧非直線性抵抗材料に関
する。すなわち、本発明による電圧非直線性抵抗
材料は、その抵抗値の電圧依存度が大きく、かつ
その特性が焼結体自身に起因し、しかも高温連続
負荷寿命、耐パルス特性にすぐれ、さらに、特に
マイクロモーター用雑音防止素子として好適な低
いバリスタ電圧を有するとともに、良好なノイズ
カツト特性を有する素子を安定して提供すること
ができるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a composition consisting mainly of titanium oxide, to which semiconducting elements such as antimony oxide and bismuth oxide are added, magnesium oxide as an additive, and calcium oxide. The present invention relates to a voltage nonlinear resistance material made of a sintered body added with. That is, the voltage nonlinear resistance material according to the present invention has a high voltage dependence of its resistance value, and its characteristics are caused by the sintered body itself, and it has excellent high-temperature continuous load life and pulse resistance characteristics. It is possible to stably provide an element that has a low varistor voltage suitable as a noise prevention element for a micromotor and has good noise cutting characteristics.

近年、音響機器、制御機器及び小型原動機器の
急速な進歩と普及に伴い、小型電動機に起因する
雑音の防止、過電圧からの保護、リレー接点の保
護などが重要な課題になつてきている。しかし、
これらの機器は、全般的に低廉化の傾向にあるた
め、前記の課題の解決に際してもこの点を考慮す
る必要がある。
In recent years, with the rapid progress and spread of audio equipment, control equipment, and small power equipment, prevention of noise caused by small electric motors, protection from overvoltage, protection of relay contacts, etc. have become important issues. but,
Since these devices generally tend to be cheaper, this point needs to be taken into consideration when solving the above-mentioned problems.

これまで、電圧非直線性抵抗材料としては、シ
リコンカーバイト焼結体バリスタ、セレン及び亜
酸化銅バリスタ、酸化亜鉛焼結体バリスタなどが
知られている。
Hitherto, known voltage nonlinear resistance materials include silicon carbide sintered varistors, selenium and cuprous oxide varistors, and zinc oxide sintered varistors.

ところで、バリスタの電圧電流特性は、一般に
式 I=(V/C)〓 で表わされる。ここでVはバリスタに印加される
電圧、Iはバリスタを流れる電流であり、Cは所
定の電流を流したときの電圧に対応する定数であ
る。また指数αは非直線係数であつて、次式によ
つて求めることができる。
By the way, the voltage-current characteristics of a varistor are generally expressed by the formula I=(V/C). Here, V is the voltage applied to the varistor, I is the current flowing through the varistor, and C is a constant corresponding to the voltage when a predetermined current flows. Further, the index α is a non-linear coefficient and can be obtained by the following equation.

α=10g10(I2/I1)/10g10(V2/V1) ここでV1とV2はそれぞれ与えられた電流I1とI2
における電圧である。
α=10g 10 (I 2 /I 1 ) / 10g 10 (V 2 /V 1 ) where V 1 and V 2 are the given currents I 1 and I 2 respectively
is the voltage at .

そして、α=1のものは、オームの法則に従う
通常の抵抗体であり、αが大きいほど電圧非直線
性が優れたものということができるので、これを
電圧非直線性抵抗材料の特性評価の目安とするこ
とができる。またCについて望ましい値は、バリ
スタの用途により変わるが、低電圧用のバリスタ
においては、C値が低く、かつ用途に応じた値を
容易に実現できることが好ましい。
A resistor with α=1 is a normal resistor that follows Ohm's law, and it can be said that the larger α is, the better the voltage nonlinearity is. It can be used as a guideline. Further, a desirable value for C varies depending on the use of the varistor, but in a varistor for low voltage, it is preferable that the C value is low and that a value suitable for the use can be easily achieved.

これまで用いられている公知のバリスタのう
ち、シリコンカーバイト系バリスタは、粒径
100μ前後のシリコンカーバイト粒子を粘土で焼
き固めて製造され、その電圧非直線性は粒子間の
抵抗の電圧依存性によるため、Cの値はバリスタ
の厚み、すなわち電流が流れる方向の粒界の数を
変えることによつて、調整可能である。しかし、
低電圧用の場合には、粒界1個当りのC値が高い
ために、粒界数を減らさなければならず、粒界数
を減らせば耐電圧性が低下するという問題を生じ
る。また、このものは非直線指数αも3〜7と比
較的小さいし、シリコンカーバイドが硬いため成
形の際に使用する金型の摩耗が激しく精巧な形状
にしがたいという欠点を有している。
Among the known varistors used so far, silicon carbide varistors have a particle size of
It is manufactured by baking silicon carbide particles of around 100μ in clay, and its voltage nonlinearity is due to the voltage dependence of the resistance between particles, so the value of C is determined by the thickness of the varistor, that is, the grain boundary in the direction of current flow. It can be adjusted by changing the number. but,
In the case of low voltage applications, since the C value per grain boundary is high, the number of grain boundaries must be reduced, and reducing the number of grain boundaries causes a problem in that the withstand voltage property decreases. In addition, this material has a relatively small non-linearity index α of 3 to 7, and since the silicon carbide is hard, the mold used for molding suffers from severe wear and is difficult to form into a precise shape.

他方、セレン、亜酸化銅系バリスタには、非直
線指数αが2〜3と小さく、制限電圧を大きくす
ることができないという欠点があり、満足できる
材料とはいえない。
On the other hand, selenium and cuprous oxide-based varistors have the disadvantage that the nonlinearity index α is as small as 2 to 3, and the limiting voltage cannot be increased, so they cannot be said to be satisfactory materials.

さらに、酸化亜鉛学系バリスタは、一般に非直
線指数αが10〜50と大きく、粒子径も10μ程度と
小さくすることができるので電圧範囲も10〜
1000Vに変えることができるという長所を有する
が、主成分である酸化亜鉛が化学的に不安定であ
るため、非直線性の経済的劣化を免れず、しかも
製造に手間がかかり価格が高くなるという欠点が
ある。
Furthermore, zinc oxide varistors generally have a large nonlinear index α of 10 to 50, and the particle diameter can be made as small as about 10μ, so the voltage range is also 10 to 50.
It has the advantage of being able to convert to 1000V, but because the main component, zinc oxide, is chemically unstable, it suffers from economical deterioration due to nonlinearity, and it is also time-consuming and expensive to manufacture. There are drawbacks.

このような、従来のバリスタの欠点を改善する
ために、酸化チタンに添加物として酸化アンチモ
ン、酸化ビスマスを加えて焼結した材料が提案さ
れた。このものは、非直線指数αがシリコンカー
バイド系バリスタやセレン、亜酸化銅系バリスタ
よりも高く、しかもα値を変えることなく所望の
C値を実現しうるという利点を有する。しかしな
がら、このものは、焼結体中へ添加する成分であ
る酸化アンチモンや酸化ビスマスを均一に分散す
ることが困難なため、品質にバラツキを生じると
いう欠点があつた。
In order to improve these drawbacks of conventional varistors, a material was proposed in which antimony oxide and bismuth oxide were added as additives to titanium oxide and sintered. This has the advantage that the nonlinear index α is higher than that of silicon carbide-based varistors, selenium, or cuprous oxide-based varistors, and that a desired C value can be achieved without changing the α value. However, this method had the drawback that it was difficult to uniformly disperse antimony oxide and bismuth oxide, which are the components added into the sintered body, resulting in variations in quality.

このため本発明者らは、すでにこのような欠点
を克服し、品質の安定した電圧非直線性抵抗材料
を開発するために酸化アンチモン等の半導体化元
素を溶液の形で他の原料の粉末混合物に添加し、
これを焼結することにより、品質の安定した製品
を得ることができることを提案している。
For this reason, the present inventors have already developed a powder mixture of semiconductor elements such as antimony oxide and other raw materials in the form of a solution in order to overcome such drawbacks and develop voltage nonlinear resistance materials with stable quality. added to,
It is proposed that by sintering this, a product with stable quality can be obtained.

しかし、このような溶液を用いる方法は、製造
設備の腐食や公害問題などの点で問題があり、こ
の対策のために製造コストが割り高になるなどの
欠点を含んでいた。
However, the method using such a solution has problems such as corrosion of manufacturing equipment and pollution, and the manufacturing cost is relatively high due to these countermeasures.

また、Sbなどの粉末添加では粒径が不均一と
なるために、信頼性も悪く実用性に乏しく、かつ
機械的強度が弱く、加工組み立て時における割れ
の発生も生じやすく、歩留まりが悪かつた。加え
て、半田付け時にクラツクが生じやすく実用的で
はなかつた。
In addition, the addition of powders such as Sb results in non-uniform particle sizes, resulting in poor reliability and poor practicality, as well as weak mechanical strength, which tends to cause cracks during processing and assembly, resulting in poor yields. . In addition, cracks tend to occur during soldering, making it impractical.

特に、このような電圧非直線性材料をバリスタ
電圧が10V以下のマイクロモータの雑音防止用素
子として用いる場合、素子の厚みを薄くしなけれ
ばならず、機械的強度が更に弱まる、という欠点
があつた。
In particular, when such a voltage nonlinear material is used as a noise prevention element for a micromotor with a varistor voltage of 10 V or less, the thickness of the element must be made thinner, which has the disadvantage of further weakening the mechanical strength. Ta.

このようなバリスタをモーターに実装した場
合、信頼性いわゆる高温負荷寿命、耐パルス特性
が悪く、長時間の使用には耐えられず、モーター
の寿命を短かくする原因となつていた。
When such a varistor is mounted on a motor, its reliability, so-called high-temperature load life, and pulse resistance are poor, and it cannot withstand long-term use, resulting in a shortened motor life.

本発明は、このような欠点を改良したものであ
り、酸化ビスマス0.05〜10モル%(Bi2O3換算)、
微量の半導体化元素、および残部酸化チタンから
なる組成に、酸化マグネシウムを0.005〜3重量
%(MgO換算)添加含有させることを特徴とし
ている。また、本発明は、この組成にさらに酸化
カルシウムを0.005〜3重量%(CaO換算)添加
含有させることを特徴としている。
The present invention improves such drawbacks, and contains bismuth oxide 0.05 to 10 mol% (in terms of Bi 2 O 3 ),
It is characterized in that 0.005 to 3% by weight (in terms of MgO) of magnesium oxide is added to a composition consisting of a trace amount of a semiconductor element and the remainder titanium oxide. Further, the present invention is characterized in that 0.005 to 3% by weight (calculated as CaO) of calcium oxide is further added to this composition.

なお、本発明では酸化チタン原料、酸化ビスマ
ス原料、酸化マグネシウム原料、酸化カルシウム
原料としては、通常粉末状の酸化チタン、酸化ビ
スマス、酸化マグネシウム、酸化カルシウムを用
いるが、そのほか、焼成により酸化チタン、酸化
ビスマス、酸化マグネシウム、酸化カルシウムを
形成しうる物質を用いることもできる。これら
は、平均粒径5〜300μ程度の粉末として用いら
れる。
In the present invention, as the titanium oxide raw material, bismuth oxide raw material, magnesium oxide raw material, and calcium oxide raw material, powdered titanium oxide, bismuth oxide, magnesium oxide, and calcium oxide are usually used. Substances capable of forming bismuth, magnesium oxide, calcium oxide can also be used. These are used as powders with an average particle size of about 5 to 300 μm.

本発明の電圧非直線性抵抗材料を製造するに
は、例えば酸化チタン原料粉末、酸化ビスマス原
料粉末、酸化マグネシウム原料粉末および必要に
応じて酸化カルシウム原料粉末とを所定の割合で
混合した粉末混合物の中へ、酸化アンチモン等の
半導体化元素を所定量加え、湿式ボールミル等を
用いて十分に混合する。次にこの混合物を乾燥し
たのち、800〜1000℃の温度で仮焼成し、この仮
焼成体を粉砕する。この粉砕物に適当なバインダ
ー例えばポリビニルアルコール、CMCなどを加
え、か粒状に成形し、さらに適当な形状にプレス
成形して空気中又は不活性雰囲気中で1100〜1400
℃の温度で焼結する。この際、特に必要でなけれ
ば、仮焼成工程は省略することができる。
In order to manufacture the voltage nonlinear resistance material of the present invention, a powder mixture is prepared by mixing, for example, a titanium oxide raw powder, a bismuth oxide raw powder, a magnesium oxide raw powder, and, if necessary, a calcium oxide raw powder in a predetermined ratio. A predetermined amount of a semiconducting element such as antimony oxide is added into the mixture and thoroughly mixed using a wet ball mill or the like. Next, after drying this mixture, it is calcined at a temperature of 800 to 1000°C, and this calcined body is crushed. A suitable binder such as polyvinyl alcohol, CMC, etc. is added to this pulverized material, formed into granules, and further press-molded into an appropriate shape and heated to a temperature of 1100 to 1400 in air or in an inert atmosphere.
Sinter at a temperature of °C. At this time, the temporary firing step can be omitted if it is not particularly necessary.

本発明の材料は、微量の半導体化元素、Bi2O3
に換算したときの酸化ビスマス含量0.05〜10モル
%及び残部酸化チタン(TiO2)の組成を有して
いる。半導体元素は、酸化アンチモン(Sb2O3
酸化ニオブ(Nb2O3)、酸化タンタル(Ta2O5
の少くとも一種が好ましく、その含有量が0.002
モル%未満であると良好な非直線性が得られな
い。また、これが0.074モル%を越えた場合、非
直線性の向上は特に認められない上に、高電流領
域での非直線性が低下する。
The material of the present invention contains a trace amount of a semiconducting element, Bi 2 O 3
The composition has a bismuth oxide content of 0.05 to 10 mol % when converted to 100 mol %, and the balance is titanium oxide (TiO 2 ). The semiconductor element is antimony oxide (Sb 2 O 3 )
Niobium oxide (Nb 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 )
It is preferable that at least one of
If it is less than mol%, good nonlinearity cannot be obtained. Moreover, if this exceeds 0.074 mol %, no improvement in nonlinearity is particularly observed, and the nonlinearity in a high current region decreases.

他方、酸化ビスマス含有量が0.05モル%未満あ
るいは10モル%を越えた場合は、良好な非直線性
が得られない。
On the other hand, if the bismuth oxide content is less than 0.05 mol% or more than 10 mol%, good nonlinearity cannot be obtained.

また、酸化マグネシウム(MgO)0.005重量%
以下では粒径は不均一のままであり、好ましくな
く、また、3重量%を越えると焼成時に素子どう
しがくつつきやすく、また第1図に示すようにバ
リスタ電圧のバラツキが大きくなる。
Also, magnesium oxide (MgO) 0.005% by weight
If the amount is less than 3% by weight, the particle size remains non-uniform, which is not preferable, and if it exceeds 3% by weight, the elements tend to stick to each other during firing, and the variation in varistor voltage increases as shown in FIG.

また、酸化カルシウム(CaO)は、焼結体の焼
結の促進のために用いられる鉱化剤として添加さ
れるものであり、0.005重量%以下ではその添加
効果がなく、一方3重量%以上では、かえつて、
電気的特性の劣化を招くので好ましくない。そし
て本発明は酸化カルシウム(CaO)を添加するこ
とによつて、バリスタ電圧を酸化マグネシウム
(MgO)添加0.02重量%以下で2〜3V低くし、さ
らにこの領域におけるセラミツク素体の強度を高
くひいてはバリスタ素子を小形化できるという相
乗効果をねらつたものである。
Calcium oxide (CaO) is added as a mineralizing agent to promote sintering of the sintered body, and if it is less than 0.005% by weight, it has no effect, while if it is more than 3% by weight, it will not be effective. , back,
This is not preferable because it causes deterioration of electrical characteristics. By adding calcium oxide (CaO), the present invention lowers the varistor voltage by 2 to 3 V when magnesium oxide (MgO) is added at 0.02% by weight or less, and further increases the strength of the ceramic body in this region, which in turn increases the varistor voltage. The aim is to create a synergistic effect that allows the device to be made smaller.

本発明の電圧非直線性抵抗材料は、その電圧非
直線性が焼結体自身に依存しているため、電流が
流れる方向の厚みを変えることにより、α値を変
えることなく所望のC値を容易に実現しうるとい
う特徴を有している。また、単位厚さ当りのC値
が低いので低電圧用の素子をその機械的強度を弱
めることなく容易に作成しうるばかりでなく、さ
らに特性が均質なものを容易に得ることができる
ので耐電圧性などの信頼性を格段に高くすること
ができる。さらに、α値がシリコンカーバイド系
バリスタに比べ著しく大きくしうるので広範囲の
用途に供しうるという特長があり、加えて原料成
分の種類が少なくてよいので価格を安くしうる等
の利点を有している。さらに、本発明は、高温連
続負荷およびパルス電圧印加に対してもすぐれた
特性を有している。
Since the voltage nonlinearity of the voltage nonlinear resistance material of the present invention depends on the sintered body itself, by changing the thickness in the direction of current flow, the desired C value can be obtained without changing the α value. It has the characteristic that it can be easily realized. In addition, since the C value per unit thickness is low, it is not only possible to easily produce devices for low voltage without weakening their mechanical strength, but also it is possible to easily obtain devices with uniform characteristics, which makes them durable. Reliability such as voltage characteristics can be significantly increased. Furthermore, since the α value can be made significantly larger than that of silicon carbide varistors, it has the advantage of being applicable to a wide range of applications.In addition, it has the advantage of being cheaper as it requires fewer types of raw materials. There is. Furthermore, the present invention has excellent characteristics against continuous high-temperature loads and pulsed voltage application.

特に、本発明の電圧非直線性抵抗材料は、3〜
30Vという低い電圧において、非直線指数αを大
きくすることができるばかりでなく、第1図に示
すように極めて安定なバリスタ電圧を提供するこ
とができるので、マイクロモーター用の雑音防止
素子として好適である。
In particular, the voltage nonlinear resistance material of the present invention has a
At a voltage as low as 30V, it is not only possible to increase the nonlinearity index α, but also to provide an extremely stable varistor voltage as shown in Figure 1, making it suitable as a noise prevention element for micromotors. be.

このマイクロモーターにおける雑音は、整流子
と刷子間に発生する火花現象に起因する。さらに
詳しくいえば、一般に整流子を用いるモーターに
おいては、整流子が、通常数個の整流子片を所定
の間隔をもつて取り付けられ円柱状に形成されて
おり、各整流子片間には必ず絶縁層のギヤツプが
生じる。したがつて、整流子が回転しているとき
には、整流子片間のギヤツプ部分を刷子がジヤン
プして次の整流子片に移つていくことになり、こ
のジヤンプ時に、磁性体にコイルを巻いて構成さ
れた回転子の大きな自己インダクタンスの存在に
伴い、スパイク状の電圧火花が発生する。この火
花が電気的雑音の原因となり、また整流子と刷子
の摩耗を起し、モーターとしての寿命を短縮する
傾向を生じる。
The noise in this micromotor is caused by the spark phenomenon that occurs between the commutator and the brushes. More specifically, in motors that generally use a commutator, the commutator is usually formed into a cylindrical shape with several commutator pieces attached at predetermined intervals, and there is always a space between each commutator piece. A gap occurs in the insulation layer. Therefore, when the commutator is rotating, the brush jumps through the gap between the commutator pieces and moves on to the next commutator piece, and during this jump, the coil is wound around the magnetic material. Due to the presence of a large self-inductance of the configured rotor, spike-like voltage sparks occur. These sparks cause electrical noise and tend to wear out the commutator and brushes, shortening the life of the motor.

ところで、このスパイク状火花は、両極性の振
動電圧で、その波高値はモーター電源電圧の20〜
50倍、接続時間はおよそ100μ秒で、2〜5MHzの
高周波成分をもつているため、これらを消去する
には、前記したように3〜30Vの低電圧でできる
だけ大きい非直線性指数を有し、さらに高周波成
分を吸収し、これらの雑音をモーターの使用電圧
付近まで消去しうる特性をもつバリスタ素子が要
求される。
By the way, this spike-shaped spark is a bipolar oscillating voltage, and its peak value is 20 to 20 degrees higher than the motor power supply voltage.
50 times, the connection time is approximately 100 μs, and it has high frequency components of 2 to 5 MHz, so in order to eliminate these, it is necessary to use a low voltage of 3 to 30 V and a nonlinearity index as large as possible as described above. In addition, a varistor element is required that has characteristics that can absorb high frequency components and eliminate these noises to near the operating voltage of the motor.

本発明の電圧非直線性抵抗材料は、これらの特
性を全て備えたものであり、これに電極を設けて
素子としたものは、マイクロモーターの雑音防止
用として非常に適したものということができる。
この場合の電極は所定の材料の特性をそこなわな
い限り、非オーム性、オーム性のいずれのもので
もよく、また装着方法としては、焼付け、めつ
き、蒸着、スパツタリング、溶射など任意の方法
を用いることができる。
The voltage nonlinear resistance material of the present invention has all of these characteristics, and an element formed by providing electrodes thereon can be said to be very suitable for noise prevention in a micromotor. .
In this case, the electrode may be either non-ohmic or ohmic, as long as it does not impair the characteristics of the specified material, and any method such as baking, plating, vapor deposition, sputtering, thermal spraying, etc. may be used to attach the electrode. Can be used.

次に実施例により、本発明をさらに詳細に説明
する。
Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例 1 Sb2O30.06mol%、Bi2O30.5mol%残りTiO2
なる割合で酸化チタン粉末(平均粒径10μ以下)
と酸化ビスマス粉末(平均粒径10μ以下)との混
合物中に、酸化マグネシウム(MgO)を0.005〜
3重量%の範囲で加え、湿式ボールミルで十分に
混合した。次にこの混合物を乾燥したのち、電気
炉に装入し約1000℃において30分間仮焼成した。
この仮焼成物を48メツシユ通過程度に粉砕したの
ち、バインダーとしてポリビニルアルコールを全
重量当り2%の割合で加え、いつたんか粒とした
のち、直径16mm、厚さ1.2mmの円板状にプレス成
形した。次いでこの成形体を約1300℃で1時間焼
成し、所望の電圧非直線性抵抗材料を得た。
Example 1 Titanium oxide powder (average particle size 10μ or less) in a ratio of Sb 2 O 3 0.06 mol%, Bi 2 O 3 0.5 mol% remaining TiO 2
and bismuth oxide powder (average particle size 10 μ or less), add 0.005 to 50% of magnesium oxide (MgO).
It was added in an amount of 3% by weight and thoroughly mixed using a wet ball mill. Next, after drying this mixture, it was placed in an electric furnace and calcined for 30 minutes at about 1000°C.
After pulverizing this pre-fired product to a size that passes through 48 meshes, polyvinyl alcohol is added as a binder at a ratio of 2% based on the total weight, and after making it into granules, it is press-formed into a disc shape with a diameter of 16 mm and a thickness of 1.2 mm. did. Next, this molded body was fired at about 1300° C. for 1 hour to obtain a desired voltage nonlinear resistance material.

このようにして得た種々の材料の両面に銀焼付
け電極を設け、バリスタ電圧特性を測定した。そ
の結果を第1図に示す。この表よりわかるよう
に、バリスタ電圧は、酸化マグネシウム0.005〜
3重量%の範囲で極めて小さいばかりでなく、酸
化マグネシウムの添加量の多少の変動にもかかわ
らずきわめて安定であり、マイクロモータ用バリ
スタとして好適である。また、MgO3重量%以上
ではバリスタ電圧(V/mm)の変化が大きくなる
ので、微量のMgOの差によりバリスタ電圧
(V/mm)が大きく変動し、製品の歩留りが悪く
なり、好ましくない。
Silver baked electrodes were provided on both sides of the various materials thus obtained, and the varistor voltage characteristics were measured. The results are shown in FIG. As you can see from this table, the varistor voltage ranges from magnesium oxide 0.005 to
Not only is it extremely small in the range of 3% by weight, but it is also extremely stable despite slight variations in the amount of magnesium oxide added, making it suitable as a varistor for micromotors. Moreover, if the MgO is more than 3% by weight, the change in the varistor voltage (V/mm) becomes large, so the varistor voltage (V/mm) changes greatly due to a slight difference in the amount of MgO, which is not preferable because the yield of the product decreases.

こうして得た焼結体を顕微鏡で観察すると、
MgO無添加のものは、TiO2の粒径が大きくばら
ついている。一方、MgOを0.005重量%以上添加
したものは、MgO無添加にくらべて、粒径が均
一となつているので、機械的な強度も強い。これ
にさらにCaOを0.005〜3重量%添加すると、第
1図点線で示すように添加しないものに比して特
にMgO0.02重量%以下で2〜3Vバリスタ電圧を
下げることができる。
When the sintered body thus obtained is observed under a microscope,
In the case where MgO is not added, the particle size of TiO 2 varies widely. On the other hand, those containing 0.005% by weight or more of MgO have a more uniform particle size and have higher mechanical strength than those containing no MgO. If 0.005 to 3% by weight of CaO is further added to this, the varistor voltage can be lowered by 2 to 3V, especially when MgO is 0.02% by weight or less, compared to the case where CaO is not added, as shown by the dotted line in FIG.

次に、このようにして得た電圧非直線性抵抗素
子の高温連続負荷特性およびパルス電圧印加実験
を行なつた。第2図は高温連続負荷特性の実験結
果を示すもので、80℃の恒温槽中にDC10Vを印
加した状態で0〜1200時間保持したものである。
Next, high temperature continuous load characteristics and pulse voltage application experiments were conducted on the voltage nonlinear resistance element thus obtained. Figure 2 shows the experimental results of high temperature continuous load characteristics, which were maintained in a constant temperature oven at 80°C with DC 10V applied for 0 to 1200 hours.

第2図中、イ,ロは、Sb2O30.06mol%、
Bi2O30.5モル%残りTiO2に0.5重量%のMgOを添
加したものであり、イがV10(10mA流れる時の電
圧)、ロがαを示している。
In Figure 2, A and B are Sb 2 O 3 0.06mol%,
0.5% by weight of MgO is added to 0.5% by mole of Bi 2 O 3 and the remaining TiO 2 , where A indicates V 10 (voltage when 10 mA flows) and B indicates α.

第2図中ハ,ニは比較のために示すもので、
イ,ロと同じ基本組成で、MgOを添加していな
いものである。ハがV10、ニがαを示している。
たて軸はV10またはαの変化率ΔV10/V、Δα/
αを示す。このように、MgOを添加したものは
高温連続負荷特性がすぐれていることがわかる。
第3図は、パルス電圧印加実験を示すもので、第
4図にその測定回路図を示す。パルス回数はそれ
ぞれ10回づつで、第4図のスイツチSWを切りか
えることにより行い、Cは0.1μF、印加電圧Eは
250〜1250Vの範囲で測定した。第3図中、ホが
第2図と同じ組成よるもののデータであり、ヘ
は、比較のために示すMgO無添加のものである。
C and D in Figure 2 are shown for comparison.
It has the same basic composition as A and B, but does not contain MgO. C indicates V 10 and D indicates α.
The vertical axis shows the rate of change of V 10 or α ΔV 10 /V, Δα/
Indicates α. Thus, it can be seen that the material to which MgO is added has excellent high-temperature continuous load characteristics.
FIG. 3 shows a pulse voltage application experiment, and FIG. 4 shows the measurement circuit diagram. The number of pulses is 10 times each, and is performed by changing the switch SW shown in Figure 4. C is 0.1 μF, and the applied voltage E is
Measured in the range 250-1250V. In FIG. 3, E shows the data of the same composition as in FIG. 2, and F shows the data without MgO added for comparison.

この第3図より、MgOを添加するとパルス印
加特性が向上することがわかる。
From FIG. 3, it can be seen that adding MgO improves the pulse application characteristics.

なお、本実施例では半導体化元素としてアンチ
モンを用いたが、ニオブ、タンタルまたはこれら
の複合を用いても同様の結果が得られた。
Although antimony was used as the semiconductor element in this example, similar results were obtained using niobium, tantalum, or a composite thereof.

実施例 2 酸化アンチモン0.05モル%、酸化ビスマス0.5
モル%、酸化チタン99.45モル%および酸化マグ
ネシウム0.5重量%の組成をもつ電圧非直線性抵
抗材料(A)、Fe2O3系材料(B)、SnO2系材料(C)、ZnO
系材料(D)を用いて、これらの材料からなる焼結体
の両面に電極を設けてマイクロモーター用雑音防
止素子を作成した。次いで、これらの雑音防止素
子を使用電圧5V用のマイクロモーターのコイル
間に取りつけ、オシロスコープを用いてノイズカ
ツト電圧を測定した。各試料についてのノイズカ
ツトの状態を第5図に示す。この図から明らかな
ように、本発明の材料(A)は、従来のノイズカツト
に用いられていた材料(B)(C)(D)に比べて優れた特性
を示す。
Example 2 Antimony oxide 0.05 mol%, bismuth oxide 0.5
Voltage nonlinear resistance material (A) with a composition of mol%, titanium oxide 99.45 mol% and magnesium oxide 0.5% by weight, Fe 2 O 3 based material (B), SnO 2 based material (C), ZnO
A noise prevention element for a micromotor was created using the system materials (D) by providing electrodes on both sides of a sintered body made of these materials. Next, these noise prevention elements were attached between the coils of a micromotor for a working voltage of 5V, and the noise cut voltage was measured using an oscilloscope. FIG. 5 shows the state of noise cut for each sample. As is clear from this figure, the material (A) of the present invention exhibits superior properties compared to the materials (B), (C), and (D) used for conventional noise cutting.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、本発明によるMgO添加とバリスタ電
圧との関係を示すグラフである。第2図は、高温
連続負荷特性、第3図はパルス印加実験を示し、
第4図は第3図の実験回路である。第5図は本発
明材料及び公知材料をマイクロモーターの雑音防
止素子として用いたときのノイズカツト状態を示
すオツシログラフ図である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between MgO addition and varistor voltage according to the present invention. Figure 2 shows the high temperature continuous load characteristics, Figure 3 shows the pulse application experiment,
FIG. 4 shows the experimental circuit of FIG. FIG. 5 is an oscillograph diagram showing the noise cutting state when the material of the present invention and the known material are used as a noise prevention element of a micromotor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 酸化ビスマス0.05〜10モル%(Bi2O3換算)、
微量の半導体化元素、および残部酸化チタンから
なる組成に対して、酸化マグネシウム0.005〜3
重量%(MgO換算)添加含有したことを特徴と
する電圧非直線性抵抗材料。 2 前記半導体化元素は、酸化アンチモン
(Sb2O3換算)、酸化ニオブ(Nb2O5換算)、酸化
タンタル(Ta2O5換算)、の少なくとも一種であ
り、0.002〜0.074モル%の範囲で含有することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電圧非直
線性抵抗材料。 3 酸化ビスマス0.05〜10モル%(Bi2O3換算)、
微量の半導体化元素、および残部酸化チタンから
なる組成に対して、酸化マグネシウム0.005〜3
重量%(MgO換算)と酸化カルシウム0.005〜3
重量%(CaO換算)をそれぞれ添加含有した電圧
非直線性抵抗材料。
[Claims] 1. Bismuth oxide 0.05 to 10 mol% (in terms of Bi 2 O 3 ),
Magnesium oxide 0.005 to 3
A voltage nonlinear resistance material characterized by containing additives in weight percent (MgO equivalent). 2. The semiconductor element is at least one of antimony oxide (in terms of Sb 2 O 3 ), niobium oxide (in terms of Nb 2 O 5 ), and tantalum oxide (in terms of Ta 2 O 5 ), and is in the range of 0.002 to 0.074 mol%. The voltage nonlinear resistance material according to claim 1, characterized in that it contains: 3 Bismuth oxide 0.05 to 10 mol% (in terms of Bi 2 O 3 ),
Magnesium oxide 0.005 to 3
Weight% (MgO equivalent) and calcium oxide 0.005-3
Voltage nonlinear resistance material containing added weight% (CaO equivalent).
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