JPH0442502A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器素子 - 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 本発明は電気機器、電子機器で発生する巽常高電圧、ノ
イズ、静電気なとから機器の半導体及び回路を保護する
ためのコンデンサ特性とバリスタ特性ををする電圧依存
性非直線抵抗体磁器素子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、ｚ
ｎＯ系バリスタなとが使用されている。このようなバリ
スタの電圧−電流特性は近似的に次式のように表すこと
ができる。

Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）・ ここで、■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
、誘電率か低く、画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と効果を
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掛は上
の誘電率が５Ｘ１０４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５ｒＴｉＯ＋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、コンビ二一夕などの電子機器におけるＩＣ，Ｌ
ＳＩなどの半導体素子及び回路の保護や、電子機器を相
互に継ぐ￥−プルやコネクタなどから侵入するノイズの
除去に利用されている。

発明が解決しようとする課題 前記のＳ　ｒ　Ｔ　ｉ　０３を主成分とするバリスタと
コンデンサの両方の機能を有する素子をコネクタなどか
ら侵入するノイズの除去に使用する場合、素子の構成は
一般的に第３図のようになっている。第３図において、
１５及び１６は電極、１７は素子である。

そして、このような素子をコネクタに組み込むと一般的
に第４図のようになる。ところが第４図のような構成に
すると、ピン１８と素子２２の隙間に半田１９の一部が
流れ込み、見掛は上の電極間距離が小さくなり、バリス
タ電圧が低くなり、またバリスタ電圧に極性がつき、絶
縁抵抗が低くなるといった欠点を有していた。第４図に
おいて、２０及び２１は電極、２３は半田、２４は共通
端子である。

そこで本発明では、ピンと素子の間の隙間に半田の一部
が流れ込んでもバリスタ電圧が変化せず、バリスタ電圧
に極性がつかす、絶縁抵抗か変化しない構成で、しかも
電極が形成しゃすく、半田付は性が良く、半田耐熱性に
優れた安価な素子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 前記の問題点を解決するために本発明では、５ｒＴｉ０
３を主成分とした電圧依存性非直線抵抗特性を有する半
導体セラミックを円筒の中央部に円筒状の貫通穴を有す
るように形成し、前記円筒の一方の端面に外周が前記円
筒の外径よりも小さく内周が前記貫通穴と同じ径のドー
ナツ状の電極を設けるとともに、前記貫通穴の内周面に
電極を設け、前記ドーナツ状の電極と前記貫通穴の内周
面の電極を一体化し、前記円筒の他方の端面側で前記円
筒の外周面上に端面より距離をあけて対向する電極を設
け、かっ、これらに使用する電極は下地がオーミック性
電極であり、上地がＣｕメッキ、Ｎｉメッキ、Ｃｒメッ
キ、Ｓｎメッキ。

Ｐｂメッキ、半田メッキ、Ａｕメッキ、Ａｇメッキ、Ｐ
ｄメッキのうちの一つまたは複数のメッキを重ねたこと
を特徴とする電圧依存性非直線抵抗体磁器素子を得るこ
とにより、問題を解決しようとするものである。

作用 本発明の構成によれば、前記円筒の一方の端面に外周が
前記円筒の外径よりも小さく内周か前記貫通穴と同じ径
のドーナツ状の電極を設けるとともに、前記貫通穴の内
周面に電極を設け、前記ドーナツ状の電極と前記貫通穴
の内周面の電極を一体化し、前記円筒の他方の端面側で
前託円筒の外周面上に端面より距離をあけて対向する電
極を設けた構成にすることにより、前記円筒の一方の端
面と前記貫通穴の内周面か一つの電極として一体化され
るため、コネクタなどに組み込んだ際にピンと素子の隙
間に半田の一部が流れ込んでも体化された電極の上であ
るため、見掛は上の電極間距離は変化しない。従って、
電気的特性は安定でバリスタ電圧は変化せず、バリスタ
電圧に極性はつかず、絶縁抵抗は変化しないことになる
。また、前記円筒の他方の端面側で前記円筒の外周面上
に端面より距離をあけて対向する電極を設けることによ
り、電極間の表面絶縁距離を広くとることができるため
、課電寿命特性を改善することができ信頼性を高めるこ
とができる。さらに、電極としては素子の特性を十分に
引き８すために下地はオーミック性電極で上地はＣｕメ
ッキ、Ｎ１メッキ、Ｃｒメッキ、Ｓｎメッキ、Ｐｄメッ
キ。

半田メッキ、Ａｕメッキ、Ａｇメッキ、Ｐｄメッキのう
ちの一つまたは複数のメッキを重ねた構成にすることに
より、素子と電極の界面にバリヤーを形成することなく
素子の特性を十分に引き出すことができ、容易に半田付
けでき、かつ上地を複数のメッキの多層構造としている
ことにより半田耐熱性を向上させることができることと
なる。

実施例 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

まず、ＳｒＣＯ３，ＣａＣＯ３，ＢａＣ０，ｉＭ　ｇ　
ＣＯ３，Ｔ　ｉ　０２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、ホールミルなとて２０Ｈｒ混合
する。次に、乾燥した後、１１００°Ｃで３Ｈｒ焼成し
、再びボールミルなどで２０Ｈｒ粉砕した後、乾燥し、
第１成分とする。次いて、第１成分、第２成分、第３成
分を下記の第１表に示した組成比になるように秤量し、
ボールミルなどで２０Ｈｒ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１０ｗｔ％添加
して造粒した後、１　（ｔ　／ｃｄ）のプレス圧力で外
径４φ、内径１．４φ、高さ２．５ｔ（岨）の円筒状に
成形し、空気中で１０７５℃で１０Ｈｒ焼成し脱バイン
ダーする。次に、還元性雰囲気、例えばＮ２：　Ｈ２＝
９　：　１のガス中で１４３０℃で４Ｈｒ焼成する。さ
らにその後、酸化性雰囲気、例えば空気中で１０３５℃
で４Ｈｒ焼成する。

こうして得ら゛れた焼結体の一方の端面に、オーミック
性のＺｎなどの導電性ペーストを用いて外周か前記円筒
の外径よりも小さく内周が貫通穴と同じ径のドーナツ状
の電極を例えばスクリーン印刷などにより設けるととも
に、前記貫通穴の内周面に電極を例えばローラー転写な
どの方法により設け、前記ドーナツ状の電極と前記貫通
穴の内周面の電極を一体化し、第１図に示すように下地
電極１を形成する。また、前記円筒の他方の端面側で前
記円筒の外周面上に端面より距離をあけて対向する電極
を例えばローラー転写などの方法で設け、下地電極３を
形成し、５９０℃、５ｍ１ｎで焼成する。次に、下地電
極１．３上への無電解の活性化メッキによりＣｕメッキ
−Ｎ１メソキー半田メッキの三層構造の上地電極２．４
を形成し、素子５を得る。

そして、前記の素子５をコネクタに組み込む場合は、第
２図に示したように半田７．半田１３などによりビン６
及び共通端子１４を取り付け、フタジエンゴムなどの樹
脂（図示せず）で下地電極８．１０及び上地電極９，１
１を設けた素子１２の周囲などをモールドする。このよ
うにして得られた素子の特性を素子単品とコネクタ組み
立て後について下記の第２表に示す。

なお、第２表においてＶ　１ｍＡは１ｍＡの電流を流し
た時に素子の両端にかかる電圧であり、Ｖｌ−の極性は
正方向のＶｌｍＡと負方向のＶ　１ｍＡの差を正方向の
Ｖｌｍ、Ａで割った値であり、絶縁抵抗は印加電圧１２
　Ｖ、　Ｄ、　Ｃの時のピン６と共通端子１４の間の絶
縁抵抗値である。

（以　　下　　余　　白） ここで、第１成分のＳｒの一部をＣａ、ＢａＭｇで置換
する割合は実施例では一部しか示さなかったが、素子の
特性としてバリスタ特性とコンデンサ特性を同時に持つ
範囲内であればとのようなものであってもかまわない。

また、第２成分第３成分は実施例では一部の組み合わせ
についてのみ示したが、素子の特性としてバリスタ特性
とコンデンサ特性を同時に持つものであればどのような
成分であってもかまわない。さらに、オーミック性の電
極としてはＺｎ以外にＡｇ、Ｃｕ。

Ｎｉなどがあるが、これら以外でも素子との間でオーミ
ック接続がとれるものであればどのようなものであって
もかまわない。また、上地電極のメッキの種類は最上層
が半田付は可能なものであればどのようなものであって
もかまわないし、重ねるメッキの層数は一層以上であれ
ば何層であってもかまわない。さらにメッキの方法は電
解メッキでも無電解メッキでもかまわないし、酸性メッ
キでも塩基性メッキでも中性メッキでもかまわない。そ
して前記電圧依存性非直線抵抗体磁器素子に例えばフェ
ライト、コイル、トロイダルコイルなどからなるインダ
クタンスを接続する構成にし、ノイズ除去効果を改善す
ることができる。

発明の効果 以上に示したように本発明によれば、前記円筒の一方の
端面に外周が前記円筒の外径よりも小さく内周が前記貫
通穴と同し径のドーナツ状の電極を設けるとともに、前
記貫通穴の内周面に電極を設け、前記ドーナツ状の電極
と前記貫通穴の内周面の電極を一体化し、前記円筒の他
方の端面側で前記円筒の外周面上に端面より距離をあけ
て対向する電極を設けた構成にすることにより、前記円
筒の一方の端面と前記貫通穴の内周面が一つの電極とし
て一体化されるため、コネクタなどに組み込んだ際にビ
ンと素子の隙間に半田の一部が流れ込んでも一体化され
た電極の上であるため、見掛は上の電極間距離は変化し
ない。従って、電気的特性は安定でバリスタ電圧は変化
せず、バリスタ電圧に極性はつかず、絶縁抵抗は変化せ
ず、素子をコネクタに組み立てても組み立て前後の特性
の変化は極めて小さく安定になるという効果か得られる
。また、前記円筒の他方の端面側で前記円筒の外周面上
に端面より距離をあけて対向する電極を設けることによ
り、電極間の表面絶縁距離を広くとることができるため
、課電寿命特性なとの信頼性を向上させることができる
。さらに、素子の形状を円筒状にすることにより素子の
長さは長くなるが、素子の半径方向には寸法を小さくで
きるため、コネクタのビン間隔を小さくすることが可能
で、コネクタを小型化するのに有効である。そして、素
子をコネクタなどに組み込む際に、前記共通端子の両面
から半田付けできるため、前記共通端子と素子との接着
力を強くすることができ、信頼性を向上させることがで
きる。また、前記共通端子を対向する電極の部分に接続
することにより、前記共通端子からはみでる高さを低く
することができる。そして、電極としては素子の特性を
十分に引き出すために、下地はオーミック性電極で上地
はＣｕメッキ、Ｎｉメッキ、ＣｒメッキＳｎメッキ、Ｐ
ｂメッキ、半田メッキ、Ａｕメッキ、Ａｇメッキ、Ｐｄ
メッキのうちの一つまたは複数のメッキを重ねた構成に
することにより、素子と電極の界面にバリヤーを形成す
るこさなく素子の特性を十分に引き出すことができ、容
易に半田付けすることができると共に電極の半田耐熱性
を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による素子を示す断面図、第２図は本発
明による素子をコネクタに組み立てた時の断面図、第３
図は従来例による素子を示す断面図、第４図は従来例に
よる素子をコネクタに組み立てた時の断面図である。 １．３．８．１０・・・・・・下地電極、２，４．９゜
１１・・・・・・上地電極、５，１２・・・・・・本発
明による素子、６・・・・・・ビン、７．ユ３・・・・
・・半田、１４・・・・・・共通端子。 代理人の氏名　弁理士　粟野垂平　はか１名第 図 第 図 第 図 ！？ 甚、Ｂｉ１１ｙ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｒＴｉＯ＿３を主成分とした電圧依存性非直線
   抵抗特性を有する半導体セラミックを円筒の中央部に円
   筒状の貫通穴を有するように形成し、前記円筒の一方の
   端面に外周が前記円筒の外径よりも小さく内周が前記貫
   通穴と同じ径のドーナツ状の電極を設けるとともに、前
   記貫通穴の内周面に電極を設け、前記ドーナツ状の電極
   と前記貫通穴の内周面の電極を一体化し、前記円筒の他
   方の端面側で前記円筒の外周面上に端面より距離をあけ
   て対向する電極を設け、かつ、これらに使用する電極は
   下地がオーミック性電極であり、上地がＣｕメッキ，Ｎ
   ｉメッキ，Ｃｒメッキ，Ｓｎメッキ，Ｐｂメッキ，半田
   メッキ，Ａｕメッキ，Ａｇメッキ，Ｐｄメッキのうちの
   一つまたは複数のメッキを重ねたことを特徴とする電圧
   依存性非直線抵抗体磁器素子。
2. （２）主成分のＳｒの一部をＣａ，Ｂａ，Ｍｇのうちの
   少なくとも一つ以上の元素で置換したことを特徴とする
   請求項１記載の電圧依存性非直線抵抗体磁器素子。