JPH0442506A - 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。

１　＝　（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か
、誘電率か低く、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かけの
誘電率が５　Ｘ　１０’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ＳｒＴｉＯ３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、コンピユータ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５ｒＴｉＯＪを主成分とする／＜リスクとコンデ
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、１１
及び１２は電極、１３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ト一般的
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、ビン１４と素子１８の隙間に半田１５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、１６及び１７は電極、１９は半田、２０は共通
端子である。

そこで本発明では、ビ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の素子を提
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
ａ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かでき、信頼性を向上さ
せることができる。またさらに、共通端子を半田などで
前記円筒の外周面上に端面より距離をあけて形成した対
向する電極と接続する場合、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，ＢａＣＯ２゜Ｍｇ　Ｃ
Ｏ３，Ｔ　ｉ　Ｏ２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、ボールミルなとて２４Ｈｒ混合す
る。次に、それを乾燥した後、１０５０℃で４Ｈｒ焼成
し、再びボールミルなとて２４Ｈｒ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、ボールミルなどで
２４Ｈｒ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（關）の円筒状に成形し、空気中で
１１００℃で１２Ｈｒ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１４５０℃で３Ｈｒ焼成する。さらにその後、酸化
性雰囲気、例えば空気中で１０２０℃で６Ｈｒ焼成する
。

こうして得られた焼結体の一方の端面に、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、６３０℃。

３ｍ１ｎで焼成し、第１図に示すように、電極１．２を
形成する。また、第１図において、３は素子である。

次に、第２図に示したように半田５．半田９などにより
ピン４及び共通端子１０を取り付け、ブタジェンゴムな
どの樹脂（図示せず）で電極６゜７を設けた素子８の周
囲なとをモールドする。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、。、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、Ｖ　ｌ　＋１１、
の極性は正方向のＶ　１ｍＡと負方向のＶ１４、の差を
正方向のｖｌｍＡで割った値であり、絶縁抵抗は印加電
圧１２　Ｖ、　Ｄ、　Ｃの時のビン４と共通端子１０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
性を同時に持つ範囲内であればとのような成分であって
もかまわない。またさらに、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
なと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が一つの電極とし
て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、課電寿命特性などの信頼性を改善すること
ができる。またさらに、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、コネクタのピン間隔を小さくす
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、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−くすることかでき、信頼性を向上させ
ることができる。また、共通端子を対向する電極の部分
に接続することにより、共通端子からはみでる高さを低
くすることかできる。

【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。 １．２，６．７・・・・・・電極、３．８・・・・・・
本発明による素子、４・・・・・・ビン、５，９・・・
・・・半田、１０・・・・・・共通端子。

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。