JPH03261654A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物およびバリスタの製造方法 - Google Patents

電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物およびバリスタの製造方法

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JPH03261654A
JPH03261654A JP2061462A JP6146290A JPH03261654A JP H03261654 A JPH03261654 A JP H03261654A JP 2061462 A JP2061462 A JP 2061462A JP 6146290 A JP6146290 A JP 6146290A JP H03261654 A JPH03261654 A JP H03261654A
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Keiichi Noi
野井 慶一
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

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、静電気などから、機器の半導体および回路を保護
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るn器組底物およびバリスタの製造
方法に関するものである。
従来の技術 従来、各種の電気機器、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、
ZnO系バリスタなどが使用されている。このようなバ
リスタの電圧−ri流時特性近似的に次式のように表す
ことができる。
1=(V/c)α ここで、lは電流、■は電圧、Cはバリスタ固有の定数
、αは電圧−電流非直線指数である。
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
、誘電率が低く、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、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、静電容量が減少したり破壊
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5rTiOx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、コンピュータなどの電子機器におけるIC,L
SIなどの半導体素子の保護に利用されている。
発明が解決しようとする課題 上記の5rTiOzを主成分とするバリスタとコンデン
サの両方のm能を有する素子は、ZnO系バリスタに比
べ誘電率が約10倍と大きいが、αやサージ耐量が小さ
く、バリスタ電圧を低くすると特性が劣化しやすいとい
った欠点を有していた。
そこで本発明では、誘電率が大きく、バリスタ電圧が低
く、αが大きいと共にサージ耐量が大きい電圧依存性非
直線抵抗体磁器&+1戒物およびバリスタの製造方法を
提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明では、Sr、。
Mg、Ti0z(0,001≦に≦0.300) (以
下、第1成分と呼ぶ)を90.00(1〜99.998
+eo1!XNbtOs、Taz05.ll0z、0y
zO1Y2(14,La20J、ceoz、S”120
:++PrbO+ +、NdzO*のうち少なくとも1
神類以上(以下、第2戒分と呼ぶ)を0.001〜5.
000molχ、^1zO=、5bzo3.BaO,B
eO,I”bOBzOz 、CrzOz 、 Feze
s、 cao、 K tO,Cab、 Co20z、 
Cub、 Cu 20゜しizO,LiF、MgO,M
n0z、MoO3,NazO,NaF、NiO,Rht
O。
5eat 、 AggO,5iOz 、 SiC,Sr
O,Tl zL 、 ThoZ、 Ti0z 、VzO
s11+20i、ZnO+ZrO2,Sn(+2のうち
少なくともI[!!以]二(以下、第3成分と呼ぶ)を
0.001〜5.000molχ含有してなる主成分1
00重量部と、naTio、、  60.000〜32
.500 molZ、Sin。40.000−67.5
 molZからなる混合物を、1200〜1300’c
以上で焼成してなる添加物(以下、第4成分と呼ぶ) 
 0.001−10.000重量部とからなる電圧依存
性非直線抵抗体位2;耕成物を得ることにより、課題を
解決しようとするものである。
作用 上記の発明において、第1威分は主たる成分であり、5
rTiO,のSrの一部を?1gで置換することにより
、粒界に形成される高抵抗層がサージに対して強くなる
。第2戒分は主に第1戒分の半導体化を促進する金属酸
化物である。また、第3成分は誘電率、α、サージ耐量
の改善に寄与するものであり、第47i12分はバリス
タ電圧の低下、誘電率の改善に有効なものである。特に
、第4戒分は融点が1230〜1250°Cと比較的低
いため、融点前後の温度で焼成すると液相となり、その
他の成分の反応を促進すると共に粒子の成長を促進する
。そのため粒界部分に第3戊分が偏析しやすくなり、粒
界が高抵抗化され易くなり、バリスタ機能およびコンデ
ンサ機能が改善される。また、粒成長が促進されるため
バリスタ電圧が低くなり、粒径の均一性が向上するため
特性の安定性が良くなり、特にサージ耐量が改善される
こととなる。
実施例 以下に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。
まず、BaTi0=、 sio。を下記の第1表に示す
ように組成比を種々変えて秤量し、ボールミルなどで2
0Hr混合する。次に、乾燥した後、下記の第1表に示
すように温度を種々変えて焼成し、再びボールミルなど
で20)Ir粉砕した後、乾燥し、第4a分とする。次
いで、第1戒分、第2成分、第3戒分、第4成分を下記
の第1表に示した&[l酸比になるように秤量し、ボー
ルミルなどで24H「混合した後、乾燥し、ポリビニル
アルコールなどの有機バインダーをl0wt%添加して
造粒した後、1(t/cd)のプレス圧力でlOφXI
L(Ill)の円板状に底形し、1000°Cで10I
Ir焼成し脱バインダーする。次に、第1表に示したよ
うに温度と時間を種々変えて焼成(第1焼成)し、その
後還元性雰囲気、例えばN、:11よ・9:1のガス中
で温度と時間を種々変えて焼成(第2焼成)する。さら
にその後、酸化性雰囲気中で温度と時間を種々変えて焼
威(第3焼成)する。
こうして得られた第1図、第2図に示す焼結体lの両平
面に外周を残すようにしてAgなとの誘電性ペーストを
スクリーン印刷などにより塗布し、600’C,5m1
nで焼威し、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を塗装する。このようにして得られ
た素子の特性を下記の第2表に示す。
なお、誘電率は1Kllzでの静電容量から計算したも
のであり、αは a = 1 / Log(V+oaA/ν1.A)(た
だし、νImA+ VIOmAは1mA、 l0III
A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vll、の変化率が±lO%以内である時の
最大のパルス性電流値により評価した。
(以下余白) また、第1成分のSr+−xMg++Tio:+のXの
範囲を規定したのは、Xが0.001よりも小さいと効
果を示さず、0.300を超えると格子欠陥が発生しに
くくなるため半導体化が促進されず、粒界に醜が単一相
として析出するため、組織が不均一になり、VlaAが
高くなりすぎて特性が劣化するためである。
さらに、第2成分は0.001mo1%未満では効果を
示さず、5.000+*o1%を超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2相を形成するた
め特性が劣化するものである。そして、第3威分は0.
001mo1%未満では効果を示さず、5.OOOmo
1%を超えると粒界に偏析して第2相を形成するため、
特性が劣化するものである。また、第4成分はBaTi
O3とSingの2成分系の相図のなかで最も融点の低
い領域の物質であり、その範囲外では融点が高くなるも
のである。さらに、第4戒分の添加量は、0.001重
量部未満では効果を示さず、10.000重量部を超え
ると粒界の抵抗は高くなるが粒界の幅が厚くなるため、
静電容量が小さくなると共にVlaAが高くなり、サー
ジに対して弱くなるものである、また、第4威分の焼成
温度を規定したのは、低融点の第4d分が合成される温
度が1200’c以上であるためである。さらに、第1
焼戒の温度を規定したのは、第4戒分の融点が1230
〜1250°Cであるため、1100’C以上の温度で
焼成すると第4戒分が液相に近い状態になって焼結が促
進されるためであり、1100°C未満では第4戒分の
液相焼結効果がないためである。また、第2焼威の温度
を規定したのは、1200°C未満では第1焼成後の焼
結体が十分に還元されず、バリスタ特性、コンデンサ特
性共に劣化するためである。そして、第3焼戒の温度を
規定したのは、900°C未満では粒界の高抵抗化が十
分に進まないため、vIIIAが低くなりすぎバリスタ
特性が劣化するためであり、1300°Cを超えると静
電容量が小さくなりすぎコンデンサ特性が劣化するため
である。また、第1焼成の雰囲気は酸化性雰囲気でも還
元性雰囲気でも同様の効果があることを確認した。なお
、本実施例では添加物の組み合わせについては、第1威
分としてSr、−。
MgXTi(h (0,001≦×≦0.300)、第
2戊分としてNbtOs。
Ta、Os、WO,、DyzO:+、Y、O,,La、
01CeO!、SmzOi、PrhONdzOi 、第
3戒分としてAltos、PbO,CrtOx、Fez
O5+CdO,にt O+ COz O、Cu O+ 
C11z O+ L I x O+ M g O+ M
 n Oz + M O01N I O。
5eOz、AgzO,SiC,TIzO*、Zr0z、
第4戒分としてBaTiO3゜S10.についてのみ示
したが、第3成分として5bzOsBaO,[leo、
 8203. Cab、 Lid、 NazO,NaF
、 RhzOs、 5iOz+ 5rOThO2,Ti
O2,V2O3,Il+zOi、ZnO,SnO2を用
いた組成の耕み合わせでも同様の効果が得られることを
&11 L’2した。また、第1t2分、第2成分、第
3戒分、第4威分を第1焼威しただけでもバリスタ電圧
が低く、誘電率εを大きくするのに有効であることを確
認した。
発明の効果 以上に示したように本発明によれば、第4成分による液
相焼結効果により粒子径が大きいためバリスタ電圧が低
く、誘電率εおよびαが大きく、粒子径のばらつきが小
さいためサージ電流が素子に均一に流れ、またMgによ
って粒界が効果的に高抵抗化されるため、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】
l・・・・・・焼結体、2,3・・・・・・電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Sr_1_−_xMg_xTiO_3(0.00
    1≦x≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%、Nb_2O_5,Ta_2O_5,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_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%、Al_2O_3,Sb_2O_3,
    BaO,BeO,PbO,B_2O_3,Cr_2O_
    3,Fe_2O_3,CdO,K_2O,CaO,Co
    _2O_3,CuO,Cu_2O,Li_2O,LiF
    ,MgO,MnO_2,MoO_3,Na_2O,Na
    F,NiO,Rh_2O_3,SeO_2,Ag_2O
    ,SiO_2,SiC,SrO,Tl_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2O_5,Bi_2O_3,
    ZnO,ZrO_2,SnO_2のうち少なくとも1種
    類以上を0.001〜5.000mol%含有してなる
    主成分100重量部と、BaTiO_360.000〜
    32.500mol%、SiO_240.000〜67
    .5mol%からなる混合物を1200℃以上で焼成し
    てなる添加物0.001〜10.000重量部とからな
    ることを特徴とする電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物
  2. (2)Sr_1_−_xMg_xTiO_3(0.00
    1≦x≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%、Nb_2O_5,Ta_2O_5,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_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%、Al_2O_3,Sb_2O_3,
    BaO,BeO,PbO,B_2O_3,Cr_2O_
    3,Fe_2O_3,CdO,K_2O,CaO,Co
    _2O_3,CuO,Cu_2O,Li_2O,LiF
    ,MgO,MnO_2,MoO_3,Na_2O,Na
    F,NiO,Rh_2O_3,SeO_2,Ag_2O
    ,SiO_2,SiC,SrO,Tl_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2O_5,Bi_2O_3,
    ZnO,ZrO_2,SnO_2のうち少なくとも1種
    類以上を0.001〜5.000mol%含有してなる
    主成分100重量部と、BaTiO_360.000〜
    32.500mol%、SiO_240.000〜67
    .5mol%からなる混合物を1200℃以上で焼成し
    てなる添加物0.001〜10.000重量部とからな
    る組成物を、1100℃以上で焼成したことを特徴とす
    るバリスタの製造方法。
  3. (3)Sr_1_−_xMg_xTiO_3(0.00
    1≦x≦0.300)を90.000〜99.998m
    ol%、Nb_2O_5,Ta_2O_5,WO_3,
    Dy_2O_3,Y_2O_3,La_2O_3,Ce
    O_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%、Al_2O_3,Sb_2O_3,
    BaO,BeO,PbO,B_2O_3,Cr_2O_
    3,Fe_2O_3,CdO,K_2O,CaO,Co
    _2O_3,CuO,Cu_2O,Li_2O,LiF
    ,MgO,MnO_2,MoO_3,Na_2O,Na
    F,NiO,Rh_2O_3,SeO_2,Ag_2O
    ,SiO_2,SiC,SrO,Tl_2O_3,Th
    O_2,TiO_2,V_2O_5,Bi_2O_3,
    ZnO,ZrO_2,SnO_2のうち少なくとも1種
    類以上を0.001〜5.000mol%含有してなる
    主成分100重量部と、BaTiO_3 60.000
    〜32.500mol%、SiO_2 40.000〜
    67.5mol%からなる混合物を1200℃以上で焼
    成してなる添加物0.001〜10.000重量部とか
    らなる組成物を、1100℃以上で焼成した後、還元性
    雰囲気中で1200℃以上で焼成し、その後酸化雰囲気
    中で900〜1300℃で焼成したことを特徴とするバ
    リスタの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100390468B1 (ko) * 2000-09-15 2003-07-04 한국과학기술연구원 초미립 유전체 세라믹스의 제조방법
CN109206134A (zh) * 2018-10-24 2019-01-15 天津大学 一种高品质因数钛酸镁基微波介质陶瓷的制备方法
CN118344136A (zh) * 2024-03-20 2024-07-16 四川中光防雷科技股份有限公司 一种瓷料配方、一种氧化锌压敏电阻器及其制备方法
CN119841624A (zh) * 2025-03-19 2025-04-18 洛阳晶联光电材料有限责任公司 一种大尺寸氧化镍平面靶的生产方法

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