JPS637003B2 - - Google Patents

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JPS637003B2
JPS637003B2 JP54140056A JP14005679A JPS637003B2 JP S637003 B2 JPS637003 B2 JP S637003B2 JP 54140056 A JP54140056 A JP 54140056A JP 14005679 A JP14005679 A JP 14005679A JP S637003 B2 JPS637003 B2 JP S637003B2
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JP
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voltage
oxide
weight
terms
mol
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JP54140056A
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Japanese (ja)
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JPS5664404A (en
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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 JPS637003B2 publication Critical patent/JPS637003B2/ja
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Thermistors And Varistors (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、更に添加物として二酸
化ケイ素および酸化カルシウムを添加した焼結体
から成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できるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention has a composition that is mainly composed of titanium oxide and contains semiconducting elements such as antimony oxide and bismuth oxide, and further contains silicon dioxide and calcium oxide as additives. The present invention relates to a voltage nonlinear resistance material made of a sintered body. 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=log10(I2/I1)/log10(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=log 10 (I 2 /I 1 )/log 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 use, 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ド粒子を粘土で焼
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 100 μ in size with clay, and its voltage nonlinearity is due to the voltage dependence of the resistance between particles. It can be adjusted by changing the number. However, 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, the nonlinear index α of this item is also 3 to 7.
It is relatively small, and silicon carbide is hard, so the mold used for molding suffers from severe wear, making it difficult to form into precise shapes.

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、非直線性の経時的劣化を免れず、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 nonlinearity index α of 10 to 50, and the particle diameter can be made as small as about 10μ, so the voltage range is 10 to 1000V.
However, since the main component, zinc oxide, is chemically unstable, nonlinearity deteriorates over time, and the manufacturing process is labor-intensive and expensive. There is.

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 then sintered. This product has a higher nonlinear index α than silicon carbide-based varistors, selenium, and cuprous oxide-based varistors, and can achieve the desired C value without changing the α value.
It has the advantage of being able to realize values. However, this method had the disadvantage that it was difficult to uniformly disperse antimony oxide and bismuth oxide, which were 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、二酸化けい素を0.005重量%以上で
0.02重量%未満(SiO2換算および酸化カルシウム
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 ),
A composition consisting of trace amounts of semiconducting elements and the remainder titanium oxide, with silicon dioxide added at 0.005% by weight or more.
It is characterized by containing less than 0.02% by weight (in terms of SiO 2 ) and 0.005 to 3% by weight of calcium oxide (in terms of CaO).

なお、本発明では酸化チタン原料、酸化ビスマ
ス原料および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、及び酸化カ
ルシウムを用いるが、そのほか、焼成により酸化
チタン、酸化ビスマス又は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, powdered titanium oxide, bismuth oxide, and calcium oxide are usually used as the titanium oxide raw material, bismuth oxide raw material, and calcium oxide raw material, but titanium oxide, bismuth oxide, or calcium oxide can also be formed by firing. It is also possible to use substances that can. 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、二酸化けい素原料粉末および酸化カルシ
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, for example, a titanium oxide raw material powder, a bismuth oxide raw material powder, a silicon dioxide raw material powder, and a calcium oxide raw material powder are mixed in a predetermined ratio into a powder mixture. A predetermined amount of a semiconducting element such as antimony oxide is added and thoroughly mixed using a wet ball mill or the like. Next, after drying this mixture, 800 ~
Calcinate at a temperature of 1000°C, and crush the calcined body. A suitable binder such as polyvinyl alcohol, CMC, etc. is added to the pulverized product, which is formed into granules, which is further press-molded into a suitable shape and sintered at a temperature of 1100 to 1400°C in air or an inert atmosphere. 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(Nb2O5)、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 5 ), 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、二酸化けい素(SiO2)は、0.005重量%
未満では、粒径は不均一のままであり、好ましく
ない。
In addition, silicon dioxide (SiO 2 ) is 0.005% by weight.
If it is less than that, the particle size remains non-uniform, which is not preferred.

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。
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. However, this is not preferable since it may actually cause deterioration of the electrical characteristics.

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 create low voltage devices without weakening their mechanical strength.
Further, since a material with uniform characteristics can be easily obtained, reliability such as voltage resistance can be significantly increased. Furthermore, since the α value can be significantly larger than that of silicon carbide-based varistors, it has the advantage of being applicable to a wide range of applications.In addition, it has the advantage of being able to reduce the price because it requires fewer types of raw materials. . 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 can be
Since the nonlinear index α can be increased at a voltage as low as 30V, it is suitable as a noise prevention element for micromotors.

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より、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. Due to the presence of large self-inductance of the 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 Sh2O3 0.06mol%、Bi2O3 0.5mol%残りTiO2
と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、二酸化けい素(SiO2)を0〜
0.020重量%および酸化カルシウム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 Sh 2 O 3 0.06 mol%, Bi 2 O 3 0.5 mol% remaining TiO 2
Silicon dioxide (SiO 2 ) is added to a mixture of titanium oxide powder (average particle size 10μ or less) and bismuth oxide powder (average particle size 10μ or less) at a ratio of 0 to
0.020% by weight and calcium oxide in a range of 0.005 to 3% by weight were added 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 calcined material 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 some time it is made into granules.
It was press-molded into a disk shape with a diameter of 16 mm and a thickness of 1.2 mm.
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。本発明者らが先に提案
(特開昭55−115303号)したように、二酸化けい
素SiO2の添加量が0.02重量%以下では急激にバリ
スタ電圧が上昇し、バリスタ電圧の低いものが得
られなかつた。そこで、バリスタ電圧を低くし、
セラミツク素体強度を高くするために酸化カルシ
ウムCaOを添加して二酸化けい素SiO2との相乗
効果をねらつたものである。すなわち、第1図に
示すようにCaOを0.005〜3重量%添加すること
によりSiO2を0.02重量%以下0.005重量%程度ま
で下げバリスタ電圧を低下(3〜10V)させるこ
とが可能となつたものである。この表よりわかる
ように、バリスタ電圧は、二酸化けい素0.005〜
0.02重量%の範囲で極めて小さく、マイクロモー
タ用バリスタとして好適である。
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 previously proposed by the present inventors (Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-115303), when the amount of silicon dioxide SiO 2 added is less than 0.02% by weight, the varistor voltage increases rapidly, resulting in a product with a low varistor voltage. I couldn't help it. Therefore, lower the varistor voltage,
In order to increase the strength of the ceramic body, calcium oxide (CaO) was added to create a synergistic effect with silicon dioxide (SiO 2 ) . In other words, as shown in Figure 1, by adding 0.005 to 3% by weight of CaO, it has become possible to reduce SiO 2 to 0.02% by weight or less and approximately 0.005% by weight, thereby lowering the varistor voltage (3 to 10V). It is. As you can see from this table, the varistor voltage ranges from 0.005 to silicon dioxide.
It is extremely small in the range of 0.02% by weight and is suitable as a varistor for micro motors.

次に、こうして得た焼結体を顕微鏡で観察する
と、SiO2無添加のものは、TiO2の粒径が大きく
ばらついている。一方、SiO2を0.01重量%添加し
たものは、SiO2無添加にくらべて、粒径が均一
となつているので、機械的強度も強い。
Next, when the thus obtained sintered body was observed under a microscope, it was found that the particle size of TiO 2 in the sintered body without SiO 2 was widely varied. On the other hand, the material to which 0.01% by weight of SiO 2 is added has a more uniform particle size and has higher mechanical strength than the material without the addition of SiO 2 .

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、Sh2O3 0.06mol%、
Bi2O3 0.5モル%残りTiO2に0.5重量%のCaOと
0.01重量%のSiO2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 Sh 2 O 3 0.06mol%,
Bi 2 O 3 0.5 mol % with 0.5 wt % CaO in the remaining TiO 2
Added 0.01% by weight of SiO2 ,
V 10 (voltage when 10mA flows), 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、SiO2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、SiO2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SiO2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 SiO 2 . 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 SiO 2 is added has excellent high-temperature continuous load characteristics.
FIG. 3 shows a pulse voltage application experiment, and FIG. 4 shows a measurement circuit diagram. The number of pulses is
This is done by changing the switch SW shown in Figure 4 10 times at a time, C is 0.1μF, and the applied voltage E is 250~
Measured in the range of 1250V. In FIG. 3, E shows the data of the same composition as in FIG. 2, and F shows the data without SiO 2 added for comparison.

この第3図より、SiO2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 SiO 2 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%および酸化けい
素0.01重量%、酸化カルシウム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, Fe 2 O 3 -based material B, SnO 2 -based material C, ZnO-based material having a composition of mol%, titanium oxide 99.45 mol%, silicon oxide 0.01% by weight, and calcium oxide 0.5% by weight. Using D, electrodes were provided on both sides of a sintered body made of these materials to create a noise prevention element for a micromotor. Next, apply these noise prevention elements to the operating voltage.
Install between the coils of a 5V micro motor,
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, material A of the present invention exhibits superior properties compared to 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図は、本発明によるSiO2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 SiO 2 addition and varistor voltage according to the present invention. FIG. 2 shows high temperature continuous load characteristics, FIG. 3 shows a pulse application experiment, and FIG. 4 shows the experimental circuit of FIG. 3. 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、二酸化けい素を0.005重量%
以上で0.02重量%未満(SiO2換算)および酸化カ
ルシウムを0.005〜3重量%(CaO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。
[Claims] 1. Bismuth oxide 0.05 to 10 mol% (in terms of Bi 2 O 3 ),
0.005% by weight of silicon dioxide in a composition consisting of trace amounts of semiconducting elements and the remainder titanium oxide.
A voltage nonlinear resistance material characterized in that it contains less than 0.02% by weight (in terms of SiO 2 ) and 0.005 to 3% by weight (in terms of CaO) of calcium oxide. 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:
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