JPS62134902A - 電圧依存性非直線抵抗器 - 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、静電気から半導体及び回路を保護するための積層
構造でコンデンサ特性とバリスタ特性を有する電圧依存
性非直線抵抗器に関するものである。

従来の技術 従来、各洩電気機器、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た。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わすことが
できる。

Ｉ　＝　（ｖ／ｃ　）“ ここで、工は電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
であり、αは電圧非直線指数である。

ＳｉＣバリスタのαは２〜７程度、ＺｎＯ系バリスタで
はαが６０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のバリス
タ電圧以下の比較的低い電圧の吸収に対してはほとんど
効果を示さず、また誘電損失−δが６〜１０％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けの
誘電率が６×１０　程度で−δ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。

発明が解決しようとする問題点 そこで、最近になって５ｒＴｉＯｓ　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
が開発されているが、バリスタ電圧が低く、αが大きく
、誘電率が大きく、サージ耐量が大きいといった特性を
すべて同時に満足するものは未だ得られていない。

また、従来の積層型セラミックバリスタとしては特開昭
５１−１８８４９号公報に示されたものがあるが、これ
はあらかじめ焼結を完了した第４図に示すバリスタ素子
６の表裏に一対の電極６を形成し、それらを並列に接続
するように電極７゜８を付与したものを積重ね、バリス
タの電極が取出し部分以外でも外部に露出した構造とな
っている。さらに、この部分の保護とバリスタ素子の接
着のために接着剤や外装用樹脂などの有機物で表面をコ
ーティングしている。したがって、焼結湿度やそのコー
ティング層の厚さの制限からＶｌｌｌＡの値を小さくす
ることには適していない。

また、特公昭６Ｂ−２３９２１号公報に示されたものは
、主成分がＺｎＯ糸であり、目的とする特性は立上り電
圧４ｖ以上の任意に調整できる積層型バリスタで、電圧
非直線性・もれ電流・耐電力負荷特性・耐サージ特性が
良好であり、小型のバリスタとしては有効であるが、誘
電率が小さいため、ノイズ、静電気からの半導体及び回
路の保護にはほとんど効果を示さない。

そこで、本発明は半導体及び回路をノイズ、静電気など
から保護するために、バリスタ電圧が低く、αが大きく
、誘電率が大きく、−δが小さく。

サージ耐量が大きいといった特性を同時に満足し。

小型で軽量しかも高密度実装を可能にしようとするもの
である。

問題点を解決するための手段 本発明では上記の問題点を解決するために、５ｒｚＴｉ
０３　（ｏ、ｓｓｏ≦１　＜　１．ｏｏｏ　）　、　（
ＣａｙＳｒｌ−ｙ）ｚＴｉ０３　（０．００１≦ｙ≦０
．５　、０．９５０≦Ｚ　（１，０００）　。

（Ｂａ４Ｓｒ１−ａ）ｂＴｉｏｓ　（０．００１≦＆≦
０．５．０−９５Ｑ≦ｂ　＜　１．０００　”）　、　
（Ｍｇｃ８ｒｔ−ｃ）ａＴｉｏｓ　（０．００１≦Ｃ≦
０．６　、０．９５０≦ｄ＜１．０００）のうち少なく
とも一種類以上を主成分とし、焼結体の内部に複数の電
極を設け、この内部の電極を外部に取出す部分以外の部
分は焼結体で囲まれた構造にすることを特徴とする電圧
依存性非直線抵抗器を得ようとするものである。

作用 本発明の抵抗器による作用は次の通りである。

まず、主成分として５ｒｚＴｉｏ、　（０．９５０≦ｘ
く１．０００　）　、　（Ｃ＆ｙＳｒ　１−ｙ　）　ｚ
　ＴｉＯ５（０．００１≦ｙ≦０−５　、０．９６０≦
ｘ　＜　１．ｏｏｏ　）　、　（ＢａａＳｒｌ−ａ　）
ｂＴｉｏｓ（ｏ、Ｏｏ１≦＆≦０．６　、０．９５０≦
ｂ　＜　１．ｏｏｏ）。

（Ｍｇｃ）ｄＴｉＯ３（０．００１≦Ｃ≦０．６゜０．
９６０≦ｄく１．ＱＯＯ）を用いると、Ｔｉに対するＳ
ｒ　、　Ｂ！Ｌ　、　Ｍｇ　、　Ｃａの原子比を化学量
論値より小さくすることにより、格子欠陥を増加させて
半導体化を促進し、誘電率の増加、サージ耐量の改善に
有効である。

また、内部電極は外部への取出し部分を除いて全てコン
デンサ特性を有するバリスタ素体に封入され、電極が一
体化した同一焼結体のみで囲まれる構造であるため、空
隙部分が少なく、水分の侵入や外装樹脂による電極の特
性劣化が少なく、耐湿特性、高温負荷特性に優れている
。

実施例 以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明する。

まず、原料を下記の第１表に示した組成になるように秤
量し、ボールミルなどで２４時間混合する。そして、乾
燥させた後、ＳＯＯ〜１２００’Ｃで２時間仮焼し、再
び粉砕、乾燥した後、有機バインダー、分散剤、可塑剤
を加えてスラリー状とする。これをシート成型法（例え
ばドクターブレード法など）によって１０．ｃａｍ〜５
００μｍ程度の厚みの生シートを作る。この生シートを
所定の大きさに切断し、スクリーン印刷法などにより金
。

白金、パラジウム、銀、モリブデンなどの合金からなる
内部電極材料を印刷塗布し、この生シートを所定枚数積
み重ね、電極を印刷していない生シートを上、下に積重
ね圧着する。その後、所定の大きさに切断し、Ｎ２　：
　Ｎ２　＝　９　：　１のガス雰囲気中で１３６０〜１
６ｏＯ°Ｃで６時間焼成し、その後、空気中で９００〜
１１００°Ｃで２時間焼成した。そして、内部電極を露
出させた両端に銀電極を塗布し、６８０°Ｃで焼付けた
。第１図〜第３図はこうして作成された本発明の抵抗器
を示し、１は焼結体、２は内部電極、３及び４は端面電
極である。

このようにして得られた素子の特性を以下の第２表に示
す。

く第　１　表〉（１） （注）＊印は比較例で、本発明の請求範囲外である。

く第　１　表〉（２） なお、本発明で主成分５ｒｚＴｉ０５　、　（ＣａｙＳ
ｒｌ−ｙ）ｚＴｉ０３　、　（Ｂ＆ａＳｒ＋−ａ）ｂＴ
ｉｏ３．　（Ｍｇｃ３ｒ１　ｃ）ｄＴｉｏｓのｘ、ｙ、
ｚ、ａ、ｂ、ｃ、ｄの範囲を規定したのは、ｘ、ｚ、ｂ
及びｄが１−０００以上では格子欠陥が発生せず、半導
体化を促進しないし、０．９５０　　より小さくなると
Ｔｉが過剰となすぎてＴ１の結晶が生成し、組織が不均
一になり特性が劣化する。

また、ｙ、ａ及びｃ　Ｆｉｏ、ｏｏｌ　　未満では効果
を示さず、０．６を越えると粒成長が抑制され、半導体
化が抑制されるため特性が劣化する。

なお、第２表で誘電率はＩＫＨｚでの静電容量から計算
した値であり、サージ耐量は８×２０μ気のパルス電流
を印加した後のｖｌｌｌＩＡ（１ｍＡの電流を通じた時
の電圧）の変化が±１０％以内である時の最大の印加電
流波高値により評価している。

本実施例において、シート成型法はドクターブレード法
のみ示したが、その他のどんな成膜法でもかまわない。

また、組成中の添加物とその添加量はコンデンサとバリ
スタの両方の特性を発現するものであればどのようなも
のでもかまわない。

また、本実施例では積層した後還元性雰囲気中で焼成し
たが、あらかじめ配合原料を還元性雰囲気中で焼成して
おき、粉砕、シート成型、を極印刷、積層、切断した後
、空気中で焼成して端面電極を形成しても同様の効果が
あることを確認した。

また、本実施例では内部電極としてパラジウム。

銀−パラジウム、白金−ロジウム、白金−イリジウム、
白金−モリブデン、白金−タングステンについてのみ示
したが、これはここにあげた金属に加えて金、ニッケル
、鉄、クロム、銅のうちの一つの金属または合金であれ
ば効果が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、バリスタ電圧が
低く、比較的αが大きく、誘電率が大きく、−δが小さ
く、サージ耐量が大きいといった特性を同時に満足する
ことができる。

また、従来の積層セラミックバリスタに比べ、空隙部分
が少ないため水分の侵入を防ぎ、耐湿特性が向上し、内
部電極が直接外装樹脂と接触しないため、高温負荷特性
が改善される。さらに、ＺｎＯ系の積層バリスタに比べ
、誘電率が６〜２０倍も大きく、ノイズ、静電気といっ
た立上りの急峻なパルスに対して極めて有効である。

従って、本発明によれば小型、軽量で高密度実装が可能
であり、ノイズ・静電気から半導体及び回路を保護する
ことのできる素子を得ることができ、その実用上の効果
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電圧依存性非直線抵抗器の斜視図
、第２図は第１図の切断線＆　−＆’に沿って切断し、
矢印の方向に見た断面図、第３図は第１図の切断線ｂ　
−ｂ’に沿って切断し、矢印の方向に見た断面図、第４
図は従来例の電圧依存性非直線抵抗器の斜視図である。 １・・・・・・焼結体、２・・・・・・内部電極、３．
４・・・・・・外部電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｒ＿ｘＴｉＯ＿３（０．９５０≦ｘ＜１．００
   ０）、（Ｃａ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｚＴｉＯ＿３（
   ０．００１≦ｙ≦０．５、０．９５０≦ｚ＜１．０００
   ）、（Ｂａ＿ａＳｒ＿１＿−＿ａ）＿ｂＴｉＯ＿３（０
   ．００１≦ａ≦０．５、０．９５０≦ｂ＜１．０００）
   、（Ｍｇ＿ｃＳｒ＿１＿−＿ｃ）＿ｄＴｉＯ＿３（０．
   ００１≦ｃ≦０．５、０．９５０≦ｄ＜１．０００）の
   うち少なくとも一種類以上を主成分とし、複数の内部電
   極と素体とが積層構造をなし、前記内部電極の外部へ取
   出す部分以外は前記素体で囲まれていることを特徴とす
   るコンデンサ特性を有する電圧依存性非直線抵抗器。
2. （２）内部電極は金、銀、パラジウム、白金、ロジウム
   、イリジウム、モリブデン、タングステン、ニッケル、
   鉄、クロム、銅のうちの一つの金属またはこれらの金属
   からなる合金を主成分とすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電圧依存性非直線抵抗器。
3. （３）Ｓｒ＿ｘＴｉＯ＿３（０．９５０≦ｘ＜１．００
   ０）、（Ｃａ＿ｙＳｒ＿１＿−＿ｙ）＿ｚＴｉＯ＿３（
   ０．００１≦ｙ≦０．５、０．９５０≦ｚ＜１．０００
   ）、（Ｂａ＿ａＳｒ＿１＿−＿ａ）＿ｂＴｉＯ＿３（０
   ．００１≦ａ≦０．５、０．９５０≦ｂ＜１．０００）
   、（Ｍｇ＿ｃＳｒ＿１＿−＿ｃ）＿ｄＴｉＯ＿３（０．
   ００１≦ｃ≦０．５、０．９５０≦ｄ＜１．０００）の
   うち少なくとも一種類以上を主成分とし、複数の内部電
   極と、焼結してコンデンサ特性とバリスタ特性を示す素
   体を焼結前に積層し、一体化した後に焼結することによ
   って得られる積層型のコンデンサ特性を有する電圧依存
   性非直線抵抗器。
4. （４）内部電極は金、銀、パラジウム、白金、ロジウム
   、イリジウム、モリブデン、タングステン、ニッケル、
   鉄、クロム、銅のうちの一つの金属またはこれらの金属
   からなる合金を主成分とすることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の電圧依存性非直線抵抗器。