JPH03157902A - ノイズフイルタ - 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、電圧非直線性を示す半導体セラミックスを用
いたノイズフィルタに関する。

〔従来の技術］ バリスタは、トランジェントノイズを吸収する素子とし
て知られているが、一般には、その電圧電流特性のみに
注目して用いられており、静電容量特性は有効に利用さ
れていない。半導体セラミックスを用いたバリスタの場
合、そのほとんどは、半導体粒子間の粒界に形成された
ショットキー障壁によりバリスタ特性が得られているが
、その粒界においては、ブレイクダウン電圧以下の′ｖ
ｋ圧ではコンデンサとしての機能が得Ｃしれる。このコ
ンデンサ特性を積極的に利用して、ノイズを吸収するこ
とも可能である。

しかしながら、現実には、セラミンク・バリスタの静電
容量は、信号ライン用としては大き過ぎ、電源用ノイズ
吸収素子として、または低周波信号ライン用ノイズ吸収
素子としてしか用いられていない。信号ライン用として
は、ツ、ナーダイオート等の他のノイズ吸収素子が用い
られているのが現状である。

ツェナーダイオードのようなダイオードは電圧抑制能力
こそ高いものの、サージ等には弱く、また抑制能力が高
いことが裏目となり、エネルギーが消耗されずに、グラ
ンド配線等を介してノイズが発生することがある。また
、もっともよく用いられているコンデンサーインダクタ
複合素子では、トランジェントな高電圧ノイズを吸収す
ることはできない。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕そごで、本願発
明者らは、特願平１−１７６３７０号において、バリス
タの静電容量を有効に利用したコンデンサーバリスタの
複合機能素子からなり、信号ライン用として好適なノイ
ズフィルタを提案した。この未だ公知ではないノイズフ
ィルタでは、半導体セラミックス内に、少なくとも１の
共通電極と、該共通電極と半導体セラミック層を介して
交差するように形成された少なくとも１の貫通電極とが
設けられている。

共通電極と貫通電極とを半導体セラミックス内で交差す
るように配置することにより、バリスタ特性部分におけ
る電極型なり面積を低減し、それによって信号ライン用
として好適な比較的小さな静電容量が得られるように構
成されている。

また、バリスタ特性を有する半導体セラミックスの誘電
体としての性質をも利用することにより、コンデンサと
してのノイズ吸収能力と、バリスタとしてのノイズ吸収
能力の双方を発揮するように構成されており、それによ
ってトランジェントノイズを含む種々のノイズを効果的
に吸収することが可能とされている。

ところで、上記のようなノイズフィルタでは、現実に信
号ライン用として用いるには、共通電極貫通電極間で取
り出される静電容量を少なくとも数１００ｐＦ以内に抑
える必要がある。従って、電極有効面積が、従来の積層
バリスタ等に比べてかなり小さくなるため、漏れ電流が
比較的大きく、高電流領域における電圧非直線性が十分
でないという問題があった。

本発明の目的は、上記のような種々の利点を有するコン
デンサーバリスタ複合機能素子を用いた新規なノイズフ
ィルタにおいて、さらに漏れ電流を低減し、かつ高電流
域における電圧非直線特性を改善し得るものを提供する
ことにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

上述したようなコンデンサーバリスタ複合機能素子を用
いたノイズフィルタでは、信号ライン用として用いるに
は静電容量を少なくとも数１００ｐｒ以内に抑える必要
がある。従って、内部電極すなわち共通電極及び貫通電
極の有効型なり面積が積層バリスタ等の場合に比べてか
なり小さくなる。

ところで、バリスタの電圧非直線特性は、半導体セラミ
ック層内の半導体粒子−半導体粒子間の界面に形成され
るショットキー障壁の他、電極（金属）−半導体セラミ
ック層間の界面に形成されるショットキー障壁に由来す
るものがあると考えられている。上記のような構造のノ
イズフィルタでは、内部電極の有効面積が小さいため、
バリスタとしての特性は後者の電極−半導体接触に由来
するショットキー障壁により大きく決定される傾向があ
る。

そこで、本願発明者らは、上記バリスターコンデンサ複
合機能素子を用いたノイズフィルタにおいて、電極−半
導体セラミック層間の界面に形成されるショットキー障
壁を十分に発現させる方法につき、種々の検討を行った
結果、電極と半導体との界面に酸素を供給し得る物質を
電極内に含有させればよいことに着目し、上記のような
物質として希土類酸化物が最も適していることを見出し
、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、半導体セラミックスと、この半導
体セラミックス内に設けられた少なくとも１個の共通電
極と、該共通電極と半導体セラミック層を隔てられて交
差するように設けられた少なくとも１個の貫通電極と、
共通電極及び貫通電極を外部と接続するための少なくと
も３個の入出力電極とを備えるノイズフィルタであって
、半導体セラミックスが酸化亜鉛を主成分とした材料に
より構成されており、かつ共通電極及び貫通電極が希土
類酸化物を０．０１〜１０重量％含有゛づる金属材料よ
りなることを特徴とするものである。

本発明において、希土類酸化物含有量を０．０１〜１０
重量％に限定したのは以下の理由による。

すなわち、０．０１重量％よりも少ない場合には、共通
電極及び貫通電極と半導体セラミック層との界面に十分
な量の酸素が拡散されないため、電圧非直線係数か小さ
くなるからであり、他方、ｌ　（］重量％を超えると、
半導体セラミックスの焼結が抑制されるためバリスタ電
圧が著しく高くなるからである。

〔作用〕

本発明では、内部電極、ずなわら共通電極及び貫通電極
を構成する金属材料に、希土類酸化物が上記の割合で含
有されているため、電橋〜半導体セラミンク層間の界面
に十分な量の酸素が供給される。従って、電極−半導体
セラミック層間のショットキー障壁を十分に発現させる
ことができ、それによって、電極有効面積が小さくされ
ている構造であるにも関わらず、漏れ電流が低減され、
かつ高電流域におりる電圧非直線性が高められる。

〔実施例の説明〕

以下、本発明の非限定的な実施例を説明することにより
、本発明を明らかにする。

実施例１ 原料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化コハル）　（Ｃ
ｏ３０４　）、酸化カルシウム（Ｃａ　Ｏ）酸化クロム
（Ｃｒ２０：＋）及び炭酸カリウム（Ｋ、ＣＯ，）を、
それぞれ、９８．９０モル％５０８０モル％　０．１０
モル％、０１０モル％０．１０モル％及びホウケイ酸亜
鉛ガラスを１゜０重量％秤量し、イオン交換水を用いて
２４時間混合した。次に、濾過乾燥した後、７００〜９
００°Ｃで２時間仮焼し、再度粉砕した。

粉砕された原料に、有機バインダを混合してドクター・
プレート法により、約２０μ丁ηの程度の厚みの均一な
グリーンシートを形成した後、該グリーンシートを矩形
状に切断した。

他方、銀とパラジウムとからなる合金にビヒクルを混合
してなるペーストに対して、酸化プラナオジウム（Ｐ　
ｒ、Ｏ，、）を０〜３０重量％添加し、複数種の電極ペ
ーストを調製した。

次に、第２図（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記のよ・
うにして得られたグリーンシート２〜４に電極ペースＩ
・をスクリーン印刷し、共通電極７及び貫通電極６を形
成した。このようにして得られたグリーンシートを、電
極の形成されていないグリーンシー１１．５と共に、第
１図に示すように重ねて圧着した後、所定の大きさに切
断し、空気中にて９５０〜１１００°Ｃで加熱焼成して
焼結体８（第３図）を得た。

得られた焼結体に銀ペーストをスクリーン印刷し空気中
６００°Ｃで焼き付けて、素子端部に入出力電極として
の外部電橋９，１０を形成した（第４図）。

このようにして得られた素子の電気的特性を第１表に示
す。なお、表中の＊印がついている試料は共通電極７及
び貫通電極６中のＰｒｂＯ＋＋含有量が限定範囲外の試
料であるもの、＊＊印がついている試料番号１０（比較
例）は素体の組成がＺｎＯが９８．８０モル％、Ｐｒ６
０ｚがＯ，１，０モル％　Ｃｏｚｅｎが０．８０モル％
、ＣａＯが０．１０モル％、Ｃｒ２Ｏ，が０．１０モル
％に、ＣＯ３が０．１０モル％及びホウケイ酸亜鉛ガラ
スが１．０重量％であるものである。

第５図に第１表中の試料番号２，４．８．１０の試料（
試料番号４が実施例、試料番号２．８が本発明の限定範
囲外の試料、試料番号１０が比較例）の電圧−電流特性
を示す。第５図から明らかなように、各比較例のノイズ
フィルタでは漏れ電流が大きいのに対し、本実施例によ
り製造されたノイズフィルタでは各比較例に比べて漏れ
電流が低減されており、高電流域における電圧非直線性
についても優れていることがわかる。

第１表から明らかなように、希土類酸化物の添加量が０
．０１重量％よりも少な（なるとαが小さくなり電圧抑
制能力が低下する。他方、希土類酸化物が１０重量％を
超えるとバリスタ電圧が著しく高くなるので、内部電極
中の希土類酸化物の添加量は０．０１〜１０重量％の範
囲が望ましい。

第１表 原料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化コバル）　（Ｃ
Ｏ３０４）、Ｍ化カルシウム（Ｃａｂ）。

酸化クロム（Ｃｒｇ　Ｏｓ　）、炭酸カリウム（Ｋ２Ｃ
Ｏ，）をそれぞれ９８．９０モル％、０．８０モル％、
０．　１０モ）Ｌｔ％、　　Ｏ，Ｉ　０−ｒ−ル％、０
゜１０モル％、及びホウケイ酸亜鉛ガラスを１．０重量
％秤量し、イオン交換水を用いて２４時間混合した。次
に、濾過乾燥した後、７００〜９００℃の温度で２時間
仮焼し、再度粉砕した。

粉砕された原料に、有機バインダを混合してドクター・
ブレード法により、約２０ＩＩｍ程度の厚みの均一なグ
リーンシートを形成した後、該グリーンシートを矩形状
に切断した。

−・方、銀とパラジウムとからなる合金にビヒクルを混
合してなるペーストに対して、第２表に示したように希
土類酸化物を０．１重量％添加して電極ペーストを形成
した。

次に、実施例１の場合と同様にして、共通電極及び貫通
電極が形成されたグリーンシートを、電極の形成されて
いないグリーンシートと共に第１図に示すように重ねて
圧着した後、所定の大きさに切断し、空気中にて９５０
〜１１００’Ｃの温度で加熱焼成し、焼結体を得た。こ
の焼結体に銀ペーストをスクリーン印刷し、空気中６０
０″Ｃで焼き付けて、素子端部に外部電極を形成し、第
４図に示す素子を得た。

１１ このようにして得られた素子の電気的特性を第２表に示
す。第２表から明らがなように、共通電極及び貫通電極
に含有した希土類元素の種類を問わず、何れの場合も、
はぼ同程度の特性を示すことがわかる。

なお、本実施例では共通電極及び貫通電極に含有する希
土類酸化物として、１ａ２−０３’、ＣｅｘＯ＊　、Ｓ
ｍｚ　０３　’、Ｅｕｚ’　０３’＋　’ｒｂ２’ｏ３
　、’Ｉ）Ｖｚ　Ｃ１＋　、　　Ｅ　ｒ　ｚ　０３及び
Ｌｕ２’ｏ３を例にとって説明したが、本発明の主旨か
ら他の希土類酸化物を用いてもよいことは言うまでもな
い。

（以下、余白） ２ 第２表 〔発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、半導体セラミックス内
に共通電極と貫通電極とを交差させるように配置するこ
とにより、コンデンサとしてのノイズ吸収能力及びバリ
スタとしてのノイズ吸収能力の双方を併せ持つノイズフ
ィルタが提供され、さらに電極が、希土類酸化物を０．
０１〜１０重量％含有されている金属材料で構成されて
いるため、電極−半導体セラミック層間のショノトキ−
障壁を十分に発現させることが可能とされており、それ
によって漏れ電流の低減及び高電流域における電圧非直
線特性の改善が図られている。

従って、コンデンサーバリスタ複合機能素子により、信
転性に優れた信号ライン用ノイズフィルタを実現するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるノイズフィルタを作製す
るのに用いるグリーンシート及びその上に形成される電
極の平面形状を説明するための分解斜視図、第２図（ａ
）〜（ｃ）は、グリーンシート状に形成される電極形状
を示す各平面図、第３図は本発明の一実施例を得るにあ
たり用意される焼結体を示す斜視図、第４図は本発明の
一実施例によるノイズフィルタの斜視図、第５図は実施
例１における試料番号２．４．８及び１０の電圧電流特
性を示す図である。 図において、６は貫通電極、７は共通電極、８は半導体
セラミックスとしての焼結体、９．１０は入出力電橋と
しての外部電極を示す。 ５ 一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体セラミックスと、 前記半導体セラミックス内に設けられた少なくとも１個
   の共通電極と、 前記共通電極と半導体セラミック層を隔てて交差するよ
   うに設けられた少なくとも１個の貫通電極と、 前記共通電極及び貫通電極を外部に接続するための少な
   くとも３個の入出力電極とを備えるノイズフィルタにお
   いて、 前記半導体セラミックスが酸化亜鉛を主成分とした材料
   からなり、かつ 前記共通電極及び貫通電極が希土類酸化物を０．０１〜
   １０重量％含有する金属材料からなることを特徴とする
   ノイズフィルタ。