JPS60254704A - Voltage depending nonlinear resistor porcelain composition - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器や電気機器で発生する異常電圧、ノイ
ズ、静電気などを吸収もしくは除去するＳ　ｒ　１−ｚ
Ｃａ！Ｔ　ｔｏ３（０，００１≦Ｘ≦ｏ、３ｏｏ）を主
成分とする電圧依存性非直線抵抗体を得るだめの磁器組
成物に関するものでおる。[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention is directed to absorbing or removing abnormal voltage, noise, static electricity, etc. generated in electronic equipment and electrical equipment.
Ca! This invention relates to a ceramic composition for obtaining a voltage-dependent nonlinear resistor whose main component is T to 3 (0,001≦X≦o, 3oo).

従来例の構成とその問題点 従来、各種電子機器、電気機器における異常高電圧（以
下サージと呼ぶ）の吸収、雑音の除去、火花消去などの
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。Conventional structure and its problems Conventionally, SiC varistors have voltage-dependent nonlinear resistance characteristics for absorbing abnormally high voltages (hereinafter referred to as surges), removing noise, extinguishing sparks, etc. in various electronic and electrical devices. and ZnO-based varistors were used. The voltage-current characteristics of such a varistor can be approximately expressed as follows.

１　−　（Ｖ／Ｃ）“ ここで、■は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
であシ、ぼけ電圧非直線指数である。1 - (V/C)" Here, ■ is current, ■ is voltage, C is a constant specific to the varistor, and is a blur voltage nonlinear index.

ＳｉＣバリスタのぼけ２〜７程度、ＺｎＯ系バリスタで
はｄが６０にもおよぶものがある。このようなバリスタ
はサージのように比較的高い電圧の吸収には優れた性能
を有しているが、誘電率が低く固有静電容量が小さいた
め、バリスタ電圧以下の低い電圧（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
角（ｔａｎδ）も６〜１０％と大きい。The blur of SiC varistors is about 2 to 7, and the d of some ZnO-based varistors is as high as 60. Although such varistors have excellent performance in absorbing relatively high voltages such as surges, their low dielectric constant and small specific capacitance prevent them from absorbing low voltages below the varistor voltage (e.g. noise).
It has little effect on the absorption of , and the dielectric loss angle (tan δ) is as large as 6 to 10%.

一方、これら低電圧のノイズなどの除去には組成や焼成
条件を適当に選択することにより、見かけの誘電率が６
×１ｏ　〜６　Ｘ　１０’程度でｔａｎδが１％前後の
半導体磁器コンデンサが利用されている。しかし、この
ような半導体磁器コンデンサはサージなどによりある限
度以上の電流が素子に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シする。On the other hand, in order to remove these low voltage noises, the apparent dielectric constant can be reduced to 6 by appropriately selecting the composition and firing conditions.
Semiconductor ceramic capacitors with a tan δ of about 1% and a size of about 10 to 6×10' are used. However, such semiconductor ceramic capacitors may break down or cease to function as a capacitor if a current exceeding a certain limit is applied to the element due to a surge or the like.

上記のような理由で電気機器、電子機器においては、サ
ージ吸収やノイズ除去などの目的のために通常バリスタ
とコンデンサ及び他の部品（例えばコイルなど）とを組
み合わせて使用され、例えばノイズフィルタはこのよう
な構成になっている。For the reasons mentioned above, in electrical and electronic equipment, varistors are usually used in combination with capacitors and other parts (such as coils) for purposes such as surge absorption and noise removal.For example, noise filters use this combination. It is structured like this.

第１図は一般的な従来のノイズフィルタ回路を示し、第
２図はバリスタとコンデンサ及びコイルを組み合わせて
構成された従来のノイズフィルタ回路を示している。こ
こで、１はコイノペ２はコンデンサ、３はバリスタであ
る。FIG. 1 shows a general conventional noise filter circuit, and FIG. 2 shows a conventional noise filter circuit configured by combining a varistor, a capacitor, and a coil. Here, 1 is a Koinope 2 is a capacitor, and 3 is a varistor.

しかし、第１図に示したノイズフィルタはサージに弱く
、第２図に示したノイズフィルタは部品点数が多く、比
較的大型となるため機器全体の小形化動向に相反し、コ
スト高になるといった欠点を有していた。However, the noise filter shown in Figure 1 is vulnerable to surges, and the noise filter shown in Figure 2 has many parts and is relatively large, which contradicts the trend toward miniaturization of overall equipment and increases costs. It had drawbacks.

発明の目的 本発明は上記のような従来のサージ吸収、ノイズ除去に
おける欠点を除去し、バリスタとコンデンサの両方の機
能を有し、１個の素子でサージ吸収及びノイズ除去が可
能な複合機能を有するバリスタを作るのに好適な電圧依
存性非直線抵抗体磁器組成物を提供することを目的とし
ている。Purpose of the Invention The present invention eliminates the drawbacks of conventional surge absorption and noise removal as described above, and provides a composite function that has the functions of both a varistor and a capacitor and can perform surge absorption and noise removal with a single element. The object of the present invention is to provide a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition suitable for making a varistor having the following characteristics.

発明の構成 本発明は上記のような目的を達成するために、５ｒｉ−
ｘｃａｘＴｉ０３（０，００１≦Ｘ≦０．３００）を９
５．０００−９９、９９７ｍｏ１％と、Ｙ２Ｏ３をＱ、
００１−２．０００　ｍｏｌチと、ＣＯ２０３をＯ，０
Ｏ１−２，０００ｍｏ　１　％と、ＣｕＯを０．００１
〜１，０００ｍｏ１％含有してなる電圧依存性非直線抵
抗体磁器組成物、及び５ｒ１−ｘＣａｘＴｉ○３（ｏ、
ｏｏ１≦Ｘ≦０．３００　）を９２．０００−９９．９
９６　ｍｏ　１％と、Ｙ２Ｏ３を０．００１−２．００
０　ｍｏ　１　％と、ＣＯ２０３を０．００１−２．Ｏ
ＯＯｍｏ１％と、Ｃｕ（＞ｏ、ｏｏ１〜１．ｏｏ。Structure of the Invention In order to achieve the above objects, the present invention has five ri-
xcaxTi03 (0,001≦X≦0.300) to 9
5.000-99, 997 mo1% and Y2O3 Q,
001-2.000 mol and CO203 O,0
O1-2,000mo1% and CuO 0.001
A voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing ~1,000 mo1%, and 5r1-xCaxTi○3(o,
oo1≦X≦0.300) 92.000-99.9
96 mo 1% and Y2O3 0.001-2.00
0 mo 1% and CO203 at 0.001-2. O
OOmo1% and Cu (>o, oo1~1.oo.

ｍｏ１％と、Ａｇ２Ｏ，Ａ１２ｏ３のうち少なくとも１
種類以上を０．００１〜３．０００　ｍｏ　ｌ多含有し
てなる電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物に係わるもの
である。mo1% and at least 1 of Ag2O, A12o3
The present invention relates to a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing 0.001 to 3.000 mol of the above types.

実施例の説明 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する０ ８ｒＣｏ３．ＣａＣＯ３及びＴｉＯ２をＳｒｏ、９Ｃａ
ｏ、１ＴｉＯ３になるようにそれぞれ秤量配合し、ボー
ルミルなどで１５時間攪拌混合し、これを乾燥し、粉砕
し、その後１２００″Ｃで３時間焼成し、再び粉砕して
Ｓ　ｒｏ、　９Ｃ＆ｏ、　１Ｔ　ｔｏ３を合成した。DESCRIPTION OF EXAMPLES The present invention will be specifically explained below with reference to Examples. CaCO3 and TiO2 as Sro, 9Ca
o, 1TiO3, stirred and mixed in a ball mill for 15 hours, dried and pulverized, then fired at 1200''C for 3 hours, pulverized again and S ro, 9C&o, 1T to3 was synthesized.

次に、上記Ｓ　Ｔｏ、　９Ｃａｏ、　１Ｔ　１０３にＹ
２Ｏ３，Ｃｏ２Ｏ３゜Ｃｕｂ、　Ａｇ２Ｏ，Ａｌ２Ｏ３
を下記の第１表の組成比になるように秤量配合し、ボー
ルミルなどで１６時間攪拌、混合した。Next, Y to the above S To, 9Cao, 1T 103
2O3, Co2O3゜Cub, Ag2O, Al2O3
were weighed and blended to have the composition ratio shown in Table 1 below, and stirred and mixed using a ball mill or the like for 16 hours.

次に、これを乾燥した後粉砕し、１０〜１５重量％のポ
リビニルアルコールなどの有機結合剤を加えて造粒し、
成型圧力１．０　ｔ、乙−で１０φＩＩＥｌｌＸ１ｔｌ
ｌの円板状に成形した。Next, this is dried and crushed, and granulated by adding 10 to 15% by weight of an organic binder such as polyvinyl alcohol.
Molding pressure 1.0 t, 10φIIEl x 1tl
It was molded into a disk shape.

これらの円板をＮ２（９５容積％）　＋　Ｈ２（５容積
％）の環元雰囲気中で約１３５０’Ｃ・４時間焼成した
。These disks were fired at about 1350'C for 4 hours in a cyclic atmosphere of N2 (95% by volume) + H2 (5% by volume).

次に、空気中で１１００℃、３時間の熱処理を行った。Next, heat treatment was performed in air at 1100° C. for 3 hours.

こうして得られた第３図に示す焼成体４は出発原料とほ
ぼ同じ組成であった。The thus obtained fired body 4 shown in FIG. 3 had almost the same composition as the starting material.

次に、上記焼成体４の平面面にＡｇなどの導電性ペース
トを塗布し、６５０℃で焼付けることにより電極５，６
を形成した。Next, a conductive paste such as Ag is applied to the flat surface of the fired body 4 and baked at 650°C to form the electrodes 5 and 6.
was formed.

上記の操作によって得られた素子の特性を以下に示す。The characteristics of the device obtained by the above operations are shown below.

以１余白 ここで、素子のバリスタとしての特性評価は上述した電
圧−電流特性式 ％式％） （ただし、■は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定
数、αは非直線指数）におけるαとｃＫ本って行うこと
が可能である。しかし、Ｃの正確な測定は困難であるた
め、本発明においては１　ｍＡのバリスタ電流を流した
時の単位厚み当シのバリスタ電圧（以下　１ｍＡ／ｍと
呼ぶ）の値と、α＝　１７　ｌｏｇ　（１０ｍＡ、Ａ１
　ｍＡ　）（ただし、ｖｌ。ｍＡは１ｏｍＡ　のバリス
タ電流を流した時のバリスタ電圧、７１ｍＡは１ｍＡの
バリスタ電流を流した時のバリスタ電圧）の値にょシバ
リスタとしての特性評価を行っている。1 margin Here, the characteristics of the device as a varistor are evaluated using the above voltage-current characteristic formula (% formula %) (where ■ is the current, ■ is the voltage, C is a constant unique to the varistor, and α is a nonlinear index). It is possible to perform α and cK times. However, since accurate measurement of C is difficult, in the present invention, the value of the varistor voltage per unit thickness (hereinafter referred to as 1 mA/m) when a varistor current of 1 mA is passed, and α = 17 log (10mA, A1
The characteristics of the varistor are evaluated based on the value of vl.

また、コンデンサとしての特性評価は測定周波数１ｋ）
Ｉｚにおける誘電率ε、誘電損失角ｔａｎδで行ってい
る。Also, the characteristic evaluation as a capacitor is at a measurement frequency of 1k)
The dielectric constant ε at Iz and the dielectric loss angle tan δ are used.

以上に述べたように、Ｓ　ｒｏ、　ｓＣ＆０．　Ｉ　Ｔ
　ｌｏａとＹ２Ｏ３のみの場合は誘電率は大きいが、ぼ
け小さく　ｔｏｎδも大きいため実用には適さない。As mentioned above, S ro, sC & 0. I.T.
In the case of only loa and Y2O3, the dielectric constant is large, but the blur is small and the ton δ is large, so it is not suitable for practical use.

しかし、その上にＣｏ２Ｏ３とＣｕＯを加えると誘電率
はやや小さくなるが、αが大きくなると共にｔａｎδが
小さくなり、コンデンサとバリスタの特性を同時に持つ
ことになる。この効果はＣｏ２Ｏ３とＣｕＯが同時に存
在する時に現われる。However, if Co2O3 and CuO are added thereto, the dielectric constant becomes slightly smaller, but as α becomes larger, tan δ becomes smaller, so that it has the characteristics of a capacitor and a varistor at the same time. This effect appears when Co2O3 and CuO are present simultaneously.

さらに、Ａｑ２ｏ、Ａ１２ｏ３のうち少なくとも１種類
以上を加えることによシ、αをさらに大きくすることが
できる。Furthermore, by adding at least one of Aq2o and A12o3, α can be further increased.

このような効果があるのは、Ｙ２Ｏ３が０．００１〜２
．０００　ｍｏ　１％の範囲であシ、０．００１　ｍｏ
１％未満では半導体化が促進されず比抵抗が大きくなる
ため、ｖ１ｍＡ／ｌｌ＆が大きくなると共に誘電率が小
さくなる。This effect occurs when Y2O3 is 0.001 to 2
．． 000 mo 1% range, 0.001 mo
If it is less than 1%, semiconductor formation will not be promoted and the resistivity will increase, so that v1mA/ll& will increase and the dielectric constant will decrease.

また、２．０００　ｍｏ　１％を超えるとＹ２Ｏ３が粒
子内部に固溶せずに粒界に偏析するため、粒界が効果的
に高抵抗化されないものとなヂ、αが小さくなると共に
誘電率が小さくなる。In addition, if it exceeds 2.000 mo 1%, Y2O3 will not be solidly dissolved inside the grains but will segregate at the grain boundaries, so the grain boundaries will not be effectively made highly resistive, and as α becomes smaller, the dielectric constant becomes smaller.

また、ＣＯ２Ｏ３ｕ　Ｏ−００１ｍｏ　１％未満では効
果を示さず、２．０００　ｍｏ　１％を超えると粒界に
偏析し、粒界を低抵抗化するためαが小さくなり、ｊａ
ｎδが大きくなり実用に適さない。Furthermore, if CO2O3u O-001mo is less than 1%, it will not show any effect, and if it exceeds 2.000mo or 1%, it will segregate at the grain boundaries, lowering the resistance of the grain boundaries and decreasing α.
nδ becomes large, making it unsuitable for practical use.

また、ＣｕＯは０．００１　ｍｏ１％未満では効果を示
さず、１．０００　ｍｏ　ｌ　％を超えるとＶ１ｍＡ／
１ＥｌＢが太きくなシ、ｄは大きくなるが誘電率が小さ
くなるため実用には適さない。Moreover, CuO shows no effect when it is less than 0.001 mol%, and when it exceeds 1.000 mol%, the V1mA/
If 1ElB is not large, d becomes large, but the dielectric constant becomes small, so it is not suitable for practical use.

また、Ａｑ２０．Ａ１２ｏ３は０．００１　ｍｏｌ　％
未満では効果を示さず、３．０００　ｍｏ　１％を超え
ると７１ｍＡ２櫨が大きくなり、αは大きくなるが誘電
率が小さくなるだめ実用に適さない。Also, Aq20. A12o3 is 0.001 mol%
If it is less than 3.000 mo 1%, it will not be effective, and if it exceeds 3.000 mo 1%, 71 mA2 will become large and α will become large, but the dielectric constant will become small, which is not suitable for practical use.

またＳｒをＣａで置換することにより素体自体の持つ誘
電率が大きくなるため、コンデンサ特性の改善に効果が
ある。Furthermore, by replacing Sr with Ca, the dielectric constant of the element body itself increases, which is effective in improving capacitor characteristics.

実施例ではＳ　ｒｏ、　９ｃａ０．１Ｔ　１０３につい
てのみ述べだが、Ｓｒ、ｘＣａｘＴｉｅ３のＸの範囲が
０．００１≦Ｘ≦０．３００で同様の効果があることを
確認した。In the example, only S ro, 9ca0.1T 103 was described, but it was confirmed that similar effects were obtained when the range of X of Sr, xCaxTie3 was 0.001≦X≦0.300.

以上述べたように本発明によれば、バリスタとコンデン
サの両方の機能を同時に得ることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously obtain the functions of both a varistor and a capacitor.

第１図に示した従来のフィルタ回路では、第６図に示し
たノイズ入力Ａに対して出力状況曲線Ｃとなシ十分にノ
イズを除去していない。In the conventional filter circuit shown in FIG. 1, the noise is not sufficiently removed as shown in the output situation curve C for the noise input A shown in FIG.

第２図に示した従来のバリスタを含むノイズフィルタ回
路では、第６図に示したノイズ入力Ａに対して出力状況
曲線Ｂとなシノイズは除去されるが部品点数が多く、比
較的大型でコスト高となる。In the conventional noise filter circuit including a varistor shown in Fig. 2, the noise is removed as shown in the output situation curve B for the noise input A shown in Fig. 6, but it requires a large number of parts, is relatively large, and is costly. Becomes high.

そこで、本発明による素子を使用して第４図に示すよう
な回路を作ったところ、第６図に示したノイズ入力Ａに
対して出力状況曲線Ｂとなシノイズを十分に除去するこ
とができた。Therefore, when a circuit as shown in FIG. 4 was made using the element according to the present invention, the noise could be sufficiently removed as shown in the output situation curve B for the noise input A shown in FIG. Ta.

なお、第４図で７は本発明による素子、８はコイルであ
る。In FIG. 4, 7 is an element according to the present invention, and 8 is a coil.

発明の効果 以上述べたように本発明による磁器組成物を利用した素
子は、従来にないバリスタとコンデンサの複合機能を有
し、しかも従来のノイズフィルタ回路を簡略化し、小形
、高性能、低コスト化に寄与するものてあり、各種電気
機器、電子機器のサージ吸収、ノイズ除去に利用可能で
あり、その実用上の価値は極めて大きい。Effects of the Invention As described above, the device using the ceramic composition of the present invention has an unprecedented combined function of a varistor and a capacitor, and also simplifies the conventional noise filter circuit, making it compact, high-performance, and low-cost. It can be used for surge absorption and noise removal in various electrical and electronic devices, and its practical value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図、第２図はそれぞれ従来のノイズフィルタ回路を
示す図、第３図は本発明による磁器組成物を用いた素子
の断面図、第４図は第３図の素子を用いたノイズフィル
タ回路を示す図、第５図は従来及び本発明による素子を
用（八たノイズフィルタ回路による入力ノイズと出力状
況を示す特性図である。 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 第４図 第５図 →肩？Ｒ＠　ｔＩ−１）／、！。Figures 1 and 2 are diagrams showing conventional noise filter circuits, Figure 3 is a cross-sectional view of an element using the ceramic composition of the present invention, and Figure 4 is a noise filter using the element shown in Figure 3. Figure 5 is a characteristic diagram showing the input noise and output status of noise filter circuits using conventional and inventive elements. Agent's name: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person. 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 → Shoulder?R@tI-1)/,! .

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　Ｓｒ１．ｃＣａ、ｘＴｉＯ２（０，００１≦Ｘ
≦０．３００）を９５．０００〜９９．９９７　ｍｏ　
１％と、Ｙ２Ｏ３を０．００１〜２．０００ｍｏ１％と
、Ｃ０２ｏ３を０．００１−２．０００　ｍｏ　１　％
と、ＣｕＯを０．００１−１．０００　ｎｏ　１％含含
有シカナル電圧依存性非直線抵抗磁器組成物。(1) Sr1. cCa, xTiO2 (0,001≦X
≦0.300) from 95.000 to 99.997 mo
1%, Y2O3 0.001-2.000 mo1%, C02o3 0.001-2.000 mo1%
and a chikanal voltage dependent nonlinear resistance ceramic composition containing 0.001-1.000 no 1% of CuO. （２）　５ｉ１−、Ｃａ、Ｔｉ０３（０，００１≦Ｘ≦
ｏ、３ｏｏ）を９２．０００〜９９．９９６　ｍｏ　ｌ
　％と、Ｙ２Ｏ３を０．００１〜２．０００ｍｏ１％と
、Ｃｏ２Ｏ３を０００１〜２．０００　ｍｏ　ｌ　％と
、ＣｕＯを０．００１−１．０００　ｍｏｌ　％と、Ａ
ｑ２０．Ａｌ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上を０．
００１〜３．０００ｍｏ１％含有してなる電圧依存性非
直線抵抗体磁器組成物。(2) 5i1-, Ca, Ti03 (0,001≦X≦
o, 3oo) from 92.000 to 99.996 mol
%, Y2O3 0.001-2.000 mol%, Co2O3 0001-2.000 mol%, CuO 0.001-1.000 mol%, A
q20. At least one type of Al2O3 is added to 0.
A voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing 001 to 3.000 mo1%.