JPH0442504A

JPH0442504A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器素子

Info

Publication number: JPH0442504A
Application number: JP2150927A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Noi; 野井　慶一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-02-13

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有する電圧依存
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系バリスタなどが使用されている。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）α 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系バリスクで
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、固育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
圧または電流か印加されると、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５ｒＴｊＯ：＋を主成分とし、バリ
スタ特性とコンデン号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，
ＬＳＩなどの半導体素子及び回路の保護や、電子機器を
相互に継ぐケーブ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ＳｒＴｉＯ３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
に極性がつかず、絶縁抵抗が変化しない構成で、しかも
電極の形成かしやすく、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、５ｒＴｉＯ
：＋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’７り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、上地に非オーミック性電極を重ねたこと
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か
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
前記円筒の外周面上に端面より距離をあｌすで対向する
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ピンと素子の
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、課電寿命特性などの信頼性を向上させることがで
きる。さらに、電極としては素子の特性を十分に引き出
すために下地はオーミック性電極で上地に非オーミック
性電極を重ねた構成にすることにより、素子と電極の界
面にノく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、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、５ｒＣＯ：＋、ＣａＣＯ３，ＢａＣＯ３゜ＭｇＣ
Ｏ３，ＴｉＯ２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２２Ｈｒ混合する。

次に、乾燥した後、１１２０℃で４Ｈｒ焼成し、再びボ
ールミルなどで２２Ｈｒ粉砕した後、乾燥し、第１成分
とする。次いで、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
ルなとて２２Ｈｒ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ｌＱｗｔ％添加して造粒
した後、１（ｔ／ｃｕｔ）のプレス圧力で外径４φ、内
径１．４φ、高さ２．５ｔ（＋ａｍ）の円筒状に成形し
、空気中で１１１０℃で１１Ｈｒ焼成し脱バインダーす
る。次に、還、光性雰囲気、例えばＮ２：　Ｈ２＝９　
：　１のガス中で１４２０℃で５Ｈｒ焼成する。さらに
その後、酸化性雰囲気、例えば空気中で１０５０℃で５
Ｈｒ焼成する。

こうして得られた焼結体の一方の端面に、下地としてオ
ーミック性のＡｇなどの導電性ペーストを用いて外周が
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オーミック性電極を
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
をあけて対向するオーミック性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を形成する。次に、上
地としてＡ、ｇなとの非オーミック性ペーストを用いて
オーミック性電極の上にオーミック性電極を形成したの
と同じ方法で非オーミック性電極からなる上地電極２４
を形成し、５８５℃、７ｍ１ｎで焼成する。このように
して素子５が作製される。

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などによりピン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表に示ス。

なお、第２表においてＶｌ、ｎＡ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、■１□、の極性
は正方向のＶｌｍＡと負方向の■１□の差を正方向のＶ
ｌｍＡ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、Ｂａ。

Ｍｇ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ど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Ａｇ以外にＺｎ、ＣｕＮ１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、上地電極の種類は半田付は可能で半田耐熱性
に優れた非オーミック性電極であればどのようなもので
あってもかまわない。さらに、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、トロイダイ
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、コネクタなと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が得られる
。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か可能
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Ｊ己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
地は非オーミック性電極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かでき、容易に半田付けす
ることか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、２，４．９１
１・・・・・・上地電極、５，１２・・・・・・本発明
による素子、６・・・・・・ビン、７．１３・・・・・
・半田、１４・・・・・・共通端子。代理人の氏名　弁理士　粟野垂平　ほか１名第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（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、上地に非オーミック性
電極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）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。