JPS6348802A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 - 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ところの、 （ＣａｘＳｒ、−ｘ　）ｙＴｉｅ。

（０．○０１≦ｘ≦０．４　、０．９６≦ｙ＜１．Ｏ○
）（Ｂａ、　Ｓｒ、　−ａ　）ｂ　Ｔｉｅ３（ＱＯＯ１
≦ａ≦Ｑ４　、Ｑ９５≦ｂ（１，００）（ＭｇｏＳｒ、
＋ｃ　）、Ｔｉｅ。

（ＱＯＯ１≦ｃ≦Ｑ４　、Ｑ９５≦ｄ（１，００）を主
成分とする電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物に関する
ものである。

従来の技術 従来、各種電気機器、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ＳｉＧ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ＯＩ　　：　　（ｖ／ｃ）ａ ここで、工は電流、■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。

ＳｉＯ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
スタ電圧以下の低い電圧や周波数の高いもの（例えばノ
イズなど）の吸収に対してはほとんど効果を示さず、ま
た誘電損失ｔａｎδが５〜１０％と太きい。

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５　Ｘ　１０’程度で、ｔａｎδが１チ前後の
半導体コンデンサが利用てれている。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、電流が印加されると破壊したり、コンデンサとし
ての機能を果たさなくなったりする。そこで近年、５ｒ
ＴｉＯ５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
量が太きいといった必要とされるすべての特性を満足す
るものは未だ得られていない。

発明が解決しようとする問題点 半導体及び回路をノイズ、静電気から保護するためには
バリスタ電圧が低く、α、誘電率、サージ耐量が太きい
といった特性を同時に満足する必要がある。

従来のバリスタは高電圧のサージを吸収することを目的
としているため、バリスタ電圧の低いノイズや静電気に
は効果を示さず、誘電率が小さいため、立上りの鋭いパ
ルスに対しては応答性が悪いといった問題点を有してい
た。

本発明はこのような問題点を解決するもので、バリスタ
特性を有し、誘電率が大きく、立上りの鋭いパルスに対
しては応答性が良く、ノイズ、静電気を効率よく除去す
る電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物を提供することを
目的とするものである０ 問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本発明では、（Ｃａ　ｘ
　Ｓ　ｒ　１−ｘ　）ｙ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ（０．００１≦
ｘ≦０．４．０９５≦ｙ（１，９５≦ｄ＜１．００）（
ＢａａＳｒ１　−ａ 　）ｂＴｚＯ３（Ｑ○０１≦４≦０４．０．９５≦ｂ（
１，９５≦ｄ＜１．００）（Ｍｇ ｏｓｒ　、−ｃ　）、Ｔｌ０５（０．００１≦ｃ≦０．
４　、Ｑ９５≦ｄ（１，００）のうち少なくとも一種類
以上をｓ　ｓ、ｏ　ｏ　ｏ〜９９．９９７　ｍｏｊ％、
　Ｙ２Ｏ３，ＹＦ３．　Ｎｂ２Ｏ５、Ｔ２Ｌ２Ｏ３、Ｙ
Ｆ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５゜Ｌａ２Ｏ
３のうち少なくとも一種類以上を０．００１〜２．００
０ｍ０Ｊ％　、　Ｃｏ２Ｏ３，ＣｕＯ，Ａｇ２Ｏ（７）
うち少なくとも一種類以上を０．００１〜５．０００　
ｍｏｌ％　。

ＢａＯをｏ、９５≦ｄ＜１．００１’−ｔｓ、９５≦ｄ
＜１．００○ｒｎｏ１％含有してなる電圧依存性非直線
抵抗体磁器組成物を得るようにしたものである。

作用 一般に５ｒＴｉＯ、を半導体化させるには半導体化促進
剤を添加し、還元焼成するが、これだけでは半導体化促
進剤の種類によってはあまり半導体化が進まない場合が
ある。

そこで、５ｒＴｉＯ５のＳｒを他の元素、グ］えばＣａ
　、　Ｂａ　、　Ｍｇなどで置換すると結晶構造に歪を
生じ、半導体化が促進される。また、Ｔｉに対するＳｒ
　、　Ｃａ　、　Ｂａ　、　Ｍｇの割合を化学量論より
Ｔ１過剰にすることにより格子欠陥が発生し、半導体装
置濱らに促進され、同時に粒成長が促進される。

従って、５ｒＴｉＯ、とＳｒをＣａ　、　Ｂａ　、　Ｍ
ｇなどで置換し、Ｔｉ過剰にしたものとでは最終的に得
られる焼結体の微細構造、特性が著しく異なり、別の組
成物であると考えられる。

次に、ＣＯ２０ｓ　＊　Ｃｕ　Ｏ、Ａ　ｇ　２０　ｒ　
Ｂ　ａ　Ｏを添加するととにより、これらが粒界に偏析
し、粒界を高抵抗化させ、バリスタ特性を発現させる。

またさらに、Ｂ２Ｏ５，ＮｉＯ、ＭｏＯ２，Ｂｅｏ　、
　Ｆｅ２Ｏ３゜ＬｉＯ，ＣｒＯＰｂＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ
２，Ｐ２Ｏ５，Ｓｔ＋２０．。

２　　　　　２　３　Ｔ ムβ２ｏ３．ｖ２０５　　を添加すると、それらが粒界
に偏析し、粒界に形成されるバリヤの高さを高くするた
めバリスタ特性が改善される。

このようにして形成された粒界の高抵抗層は大きな誘電
率を有し、その幅が薄いため大きな静電容量を得ること
ができる。

実施例 以下に本発明を実施例をあげて具体的に説明する。

５ｒＣＯ，、ＣａＣＯ３，ＢａＣＯ３，ＭｇＣ０．、Ｔ
ｉＯ２を下記の第１表に示す組成比になるように秤量し
、ボールミルなどで６０時間混合し、乾燥した後、１０
００℃で１０時間仮焼する。こうして得られた仮焼物に
添加物を下記の第１表に示す組成比になるように秤量し
、ボールミルなどで２４時間混合し、乾燥した後、ポリ
ビニルアルコールなどのバインダーを１０ｗｔ％添加し
て造粒した後、１ｔ／ＣｌＴｌのプレス圧力で１０φｍ
　Ｘ　１　ｔＭの円板状に成形する。

次に、空気中で１０００℃で２時間仮焼し、脱バインダ
ーを行った後、Ｎ２：Ｎ２−９＝１の混合ガス中で１５
００℃、３時間焼成する。ざらに、空気中で１２００℃
、６時間焼成し、このように得られた第１図、第２図に
示す焼結体１の両平面に外周を残すようにしてＡｇなど
の導電性ペーストをスクリーン印刷し、６００℃、６分
焼成し、電極２．３を形成する。次に、半田などにより
リード線を取付け、エポキシなどの樹脂塗装を行う。

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。

なお、第２表での誘電率は１ＫＨｚでの静電容量から計
算したものであり、サージ耐量はパルス性の電流を印加
した後のｖｌｍＡ（１ｍＡの電流を通した時の電圧）の
変化が±１０チ以内である時の最大のパルス性電流値に
より評価している。

（以下余白） なお、本実施例では一部の添加物についてのみ示したが
、その他の添加物の１組合せでも同様の効果があること
を確認した。

また、主成分（ＣａｘＳｒ、−ｘ）、ＴｉＯ３，（Ｂａ
ａＳｒ＋−ａ）６Ｔｉｅ５．　（ＭｇｃＳｒ、−０）ｄ
Ｔｉｅ３のＸ、ｙ、？Ｌ、ｂ、ｃ、ｄの範囲を規定した
のは、ｘ、ａ、ｃは０．００１未満では効果を示さず、
０．４を越えると粒成長及び半導体化が抑制されるため
特性が劣化するためである。

７、ｔ）、ｄは１．ｏＯでは格子欠陥が発生せず、半導
体化を促進しないし、０．９６より小きくなるとＴｉ過
剰となりすぎてＴｉの結晶が生成し、組織が不均一にな
り特注が劣化するためである。

マタ、Ｙ　２０　、　、　ＹＦ　５．　Ｎｂ　２０　ｓ
　、　Ｔａ　２０　ｓ　＋　Ｌ！Ｌ　２０５　の添加量
は０．○０１　ｍｏｌ係未満では効果を示さず、２、○
ＯＯｍｏｌ％を越えると粒界が十分に高抵抗化されず、
ａが小さくなり、ｔａｎδが大きくなりサージ耐量が低
くなる。

Ｇａ２Ｏ３，ＣｕＯ、人ｇ２０の添加量は０．００１ｎ
ｏ／　％未満では効果を示さず、５．０００　ｍ０Ｉｌ
係を越えると粒界への添加物の偏析が増大し、バリスタ
電圧が高くなり、誘電率は著しく減少する。また、Ｂａ
Ｏは粒界への酸素の拡散を促進する効果を有し、焼結体
の表面と内部での酸素の均一な拡散に有効である。その
添加量は０．００１　ｍ０１％未満では効果を示さず、
ｓ、ｏ　ｏ　ｏ　ｍｏＡ　％を越えると粒界内への酸素
の拡散が促進され、高抵抗層の幅が大きくなるためバリ
スタ電圧が高くなり、誘電率が減少し、サージ耐量が弱
くなる。

また、Ｂ　ＯＮｉＯ、Ｍｏｂ、　、　Ｂｅｏ　、　Ｆｅ
２Ｏ，、Ｌｉ２Ｏ。

２３＋ ０ｒ２０．　、　ＰｂＯ、ＣａＯ、Ｔｉｅ□、　Ｐ、、
Ｏ，、、５ｂ２０５．　Ａｌ２Ｏ３゜ｖ２０５の添加量
は０．００１ｍｏｌ　％未満では効果を示さず、６．○
９５≦ｄ＜１．００ｍｏｌｑ６を越えると粒界への添加
物の偏析が増大し、バリスタ電圧が高くなり、誘電率は
著し、く減少し、サージ耐量が低下する。

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、α、誘電率サージ耐量が大きく、ｔａｎδが小さい
といった特性を同時に満足することができる。このため
、従来のＺｎＯ系バリスタに比べ、バリスタ電圧が低く
誘電率が太きいため、ノイズ、静電気といった立ち上が
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図は本発明による素子を示す上面図、第２図は同断
面図である。 １・・・・・・焼結体、２，３・・・・・・電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘ）＿ｙＴｉＯ＿３（
   ０．００１≦ｘ≦０．４）（０．９５≦ｙ＜１．００）
   （Ｂａ＿ａＳｒ＿１＿−＿ａ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．０
   ０１≦ａ≦０．４）（０．９５≦ｂ＜１．００）（Ｍｇ
   ＿ｃＳｒ＿１＿−＿ｃ）＿ｄＴｉＯ＿３（０．００１≦
   ｃ≦０．４）（０．９５≦ｄ＜１．００）のうち少なく
   とも一種類以上を８８．０００〜９９．９９７ｍｏｌ％
   、Ｙ＿２Ｏ＿３、ＹＦ＿３、Ｎｂ＿２Ｏ＿５、Ｔａ＿２
   Ｏ＿５、Ｌａ＿２Ｏ＿３のうち少なくとも一種類以上を
   ０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、Ｃｏ＿２Ｏ＿３、Ｃ
   ｕＯ、Ａｇ＿２Ｏのうち少なくとも一種類以上を０．０
   ０１〜５．０００ｍｏｌ％、ＢａＯを０．００１〜５．
   ０００ｍｏｌ％含有してなる電圧依存性非直線抵抗体磁
   器組成物。
2. （２）（Ｃａ＿ｘＳｒ＿１＿−＿ｘ）＿ｙＴｉＯ＿３（
   ０．００１≦ｘ≦０．４）（０．９５≦ｙ＜１．００）
   （Ｂａ＿ａＳｒ＿１＿−＿ａ）＿ｂＴｉＯ＿３（０．０
   ０１≦ａ≦０．４）（０．９６≦ｂ＜１．００）（Ｍｇ
   ＿ｃＳｒ＿１＿−＿ｃ）＿ｄＴｉＯ＿３（０．００１≦
   ｃ≦０．４）（０．９６≦ｄ≦１．００）のうち少なく
   とも一種類以上を８３．０００〜９９．９９６ｍｏｌ％
   、Ｙ＿２Ｏ＿３、ＹＦ＿３、Ｎｂ＿２Ｏ＿５、Ｔａ＿２
   Ｏ＿５、Ｌａ＿２Ｏ＿３のうち少なくとも一種類以上を
   ０．００１〜２．０００ｍｏｌ％、Ｃｏ＿２Ｏ＿３、Ｃ
   ｕＯ、Ａｇ＿２Ｏのうち少なくとも一種類以上を０．０
   ０１〜５．０００ｍｏｌ％、ＢａＯを０．００１〜５．
   ０００ｍｏｌ％、Ｂ＿２Ｏ＿３、ＮｉＯ、ＭｏＯ＿３、
   ＢｅＯ、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、Ｌｉ＿２Ｏ、Ｃｒ＿２Ｏ＿３
   、ＰｂＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ＿２、Ｐ＿２Ｏ＿５、Ｓｂ＿
   ２Ｏ＿３、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｖ＿２Ｏ＿５のうち少なく
   とも一種類以上を０．００１〜５．０００ｍｏｌ％含有
   してなる電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物。