JP2001244103A - スナバ抵抗器及びその製造方法 - Google Patents
スナバ抵抗器及びその製造方法Info
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- JP2001244103A JP2001244103A JP2000051768A JP2000051768A JP2001244103A JP 2001244103 A JP2001244103 A JP 2001244103A JP 2000051768 A JP2000051768 A JP 2000051768A JP 2000051768 A JP2000051768 A JP 2000051768A JP 2001244103 A JP2001244103 A JP 2001244103A
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モジュール化した電力制御機器とした場合
に、電力制御機器が小型化でき、熱ストレスによる破
損、熔損、局所的な発熱のおそれがなく、しかも、電気
比抵抗の温度依存性が低く、抵抗器の温度上昇に伴う電
気比抵抗の増加により電流が流れにくくなることがない
スナバ抵抗器、およびこのスナバ抵抗器を歩留り良く、
高生産効率で製造可能な製造方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】 スナバ抵抗器は周期律表第３属元素を
含む化合物が 0.5〜5重量％含有された炭化珪素抵抗体
を用いるように構成し、この製造方法は平均粒径が 0.1
〜 10 μｍのα型炭化珪素粉末と、平均粒径が 0.1μｍ
未満のβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末と、周期
律表第３属元素を含む化合物とを含有し、前記周期律表
第３属元素を含む化合物の含有量は 0.5〜5 重量％であ
る混合粉末を焼結して炭化珪素焼結体を得、この炭化珪
素焼結体を抵抗体とするように構成する。
に、電力制御機器が小型化でき、熱ストレスによる破
損、熔損、局所的な発熱のおそれがなく、しかも、電気
比抵抗の温度依存性が低く、抵抗器の温度上昇に伴う電
気比抵抗の増加により電流が流れにくくなることがない
スナバ抵抗器、およびこのスナバ抵抗器を歩留り良く、
高生産効率で製造可能な製造方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】 スナバ抵抗器は周期律表第３属元素を
含む化合物が 0.5〜5重量％含有された炭化珪素抵抗体
を用いるように構成し、この製造方法は平均粒径が 0.1
〜 10 μｍのα型炭化珪素粉末と、平均粒径が 0.1μｍ
未満のβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末と、周期
律表第３属元素を含む化合物とを含有し、前記周期律表
第３属元素を含む化合物の含有量は 0.5〜5 重量％であ
る混合粉末を焼結して炭化珪素焼結体を得、この炭化珪
素焼結体を抵抗体とするように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スナバ抵抗器及び
その製造方法に関する。
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、スナバ抵抗器としては、例え
ば、アルミナ等の絶縁基板上にＡｌ,Ｒｕ, Ｐｂ等を主
成分とした金属ペーストを焼付形成した金属薄膜抵抗体
が用いられている。このような金属薄膜抵抗体を用いた
スナバ抵抗器にあっては、以下のような問題点があり、
また通電耐量も僅か 600Ｗ程度と低かった。 金属は本来低抵抗であるので薄膜化して抵抗値を上げ
る必要があり、薄膜化すると印加可能な電流値が小さく
なってしまう、すなわち、負荷電力が小さくなってしま
い、金属抵抗体を用いて大電流を制御するためには、多
数の抵抗体を並列に接続する必要があり、ヒートシン
ク、ダイオード等と組み合わせてモジュール化して電力
制御機器とした場合には、この電力制御機器が大型化し
てしまう。 電流が印加され抵抗体の温度が上昇した際に、金属薄
膜抵抗体と絶縁基板との熱膨張係数の差に起因する熱ス
トレスにより、抵抗体が破損する。 金属薄膜抵抗体の電気比抵抗は温度依存性が高く、金
属薄膜抵抗体の温度上昇に伴って電気比抵抗が増加する
ことにより、電流が流れずらくなる。 金属材料は融点が低いために、通電による発熱によっ
て熔損しやすい。
ば、アルミナ等の絶縁基板上にＡｌ,Ｒｕ, Ｐｂ等を主
成分とした金属ペーストを焼付形成した金属薄膜抵抗体
が用いられている。このような金属薄膜抵抗体を用いた
スナバ抵抗器にあっては、以下のような問題点があり、
また通電耐量も僅か 600Ｗ程度と低かった。 金属は本来低抵抗であるので薄膜化して抵抗値を上げ
る必要があり、薄膜化すると印加可能な電流値が小さく
なってしまう、すなわち、負荷電力が小さくなってしま
い、金属抵抗体を用いて大電流を制御するためには、多
数の抵抗体を並列に接続する必要があり、ヒートシン
ク、ダイオード等と組み合わせてモジュール化して電力
制御機器とした場合には、この電力制御機器が大型化し
てしまう。 電流が印加され抵抗体の温度が上昇した際に、金属薄
膜抵抗体と絶縁基板との熱膨張係数の差に起因する熱ス
トレスにより、抵抗体が破損する。 金属薄膜抵抗体の電気比抵抗は温度依存性が高く、金
属薄膜抵抗体の温度上昇に伴って電気比抵抗が増加する
ことにより、電流が流れずらくなる。 金属材料は融点が低いために、通電による発熱によっ
て熔損しやすい。
【０００３】これらの問題点を解決するために、炭化珪
素抵抗体を用いたスナバ抵抗器が開発された。この炭化
珪素抵抗体を用いたスナバ抵抗器にあっては、例えば、
ヒートシンク、ダイオード等と組み合わせてモジュール
化して電力制御機器とした場合には、この電力制御機器
を小型化することができ、熱ストレスによる破損、熔
損、局所的に発熱するところがなく、しかも、電気比抵
抗の温度依存性が低く、抵抗器の温度上昇に伴って電気
比抵抗が増加して電流が流れにくくなることがなく、通
電耐量が大幅に改善されている。
素抵抗体を用いたスナバ抵抗器が開発された。この炭化
珪素抵抗体を用いたスナバ抵抗器にあっては、例えば、
ヒートシンク、ダイオード等と組み合わせてモジュール
化して電力制御機器とした場合には、この電力制御機器
を小型化することができ、熱ストレスによる破損、熔
損、局所的に発熱するところがなく、しかも、電気比抵
抗の温度依存性が低く、抵抗器の温度上昇に伴って電気
比抵抗が増加して電流が流れにくくなることがなく、通
電耐量が大幅に改善されている。
【０００４】〔問題点〕しかしながら、この炭化珪素抵
抗体を用いたスナバ抵抗器にあっても、電気比抵抗の温
度依存性については、所望の程度に低いものが得られ
ず、より一層温度依存性の低いものが求められていた。
抗体を用いたスナバ抵抗器にあっても、電気比抵抗の温
度依存性については、所望の程度に低いものが得られ
ず、より一層温度依存性の低いものが求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これ
を解決するため具体的に設定した技術的な課題は、モジ
ュール化した電力制御機器とした場合に、電力制御機器
が小型化でき、熱ストレスによる破損、熔損、局所的な
発熱のおそれがなく、しかも、電気比抵抗の温度依存性
が低く、抵抗器の温度上昇に伴う電気比抵抗の増加によ
り電流が流れにくくなることがないスナバ抵抗器、およ
び、このスナバ抵抗器を歩留り良く、高生産効率で製造
可能な製造方法を提供することにある。
における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これ
を解決するため具体的に設定した技術的な課題は、モジ
ュール化した電力制御機器とした場合に、電力制御機器
が小型化でき、熱ストレスによる破損、熔損、局所的な
発熱のおそれがなく、しかも、電気比抵抗の温度依存性
が低く、抵抗器の温度上昇に伴う電気比抵抗の増加によ
り電流が流れにくくなることがないスナバ抵抗器、およ
び、このスナバ抵抗器を歩留り良く、高生産効率で製造
可能な製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を効果的に解決
できる具体的に構成された手段としての、本発明におけ
る請求項１に係るスナバ抵抗器は、周期律表第３属元素
を含む化合物が 0.5〜5 重量％含有された炭化珪素抵抗
体を用いたことを特徴とするものである。そして、請求
項２に係るスナバ抵抗器は、前記周期律表第３属元素を
含む化合物が窒化アルミニウムまたは酸化アルミニウム
であることを特徴とする。さらに、請求項３に係るスナ
バ抵抗器は、前記炭化珪素抵抗体の室温〜250 ℃の温度
域における電気比抵抗を 1〜 50 Ω・ｃｍとしたことを
特徴とする。
できる具体的に構成された手段としての、本発明におけ
る請求項１に係るスナバ抵抗器は、周期律表第３属元素
を含む化合物が 0.5〜5 重量％含有された炭化珪素抵抗
体を用いたことを特徴とするものである。そして、請求
項２に係るスナバ抵抗器は、前記周期律表第３属元素を
含む化合物が窒化アルミニウムまたは酸化アルミニウム
であることを特徴とする。さらに、請求項３に係るスナ
バ抵抗器は、前記炭化珪素抵抗体の室温〜250 ℃の温度
域における電気比抵抗を 1〜 50 Ω・ｃｍとしたことを
特徴とする。
【０００７】また、請求項４に係るスナバ抵抗器の製造
方法は、平均粒径が 0.1〜 10 μｍのα型炭化珪素粉末
と、平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型及び／又は非晶質の
炭化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物と
を含有し、前記周期律表第３属元素を含む化合物の含有
量は 0.5〜5 重量％である混合粉末を焼結して炭化珪素
焼結体を得、この炭化珪素焼結体を抵抗体としたことを
特徴とするものである。そして、請求項５に係るスナバ
抵抗器の製造方法は、前記α型炭化珪素粉末と、前記β
型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末との配合比率は、
99 〜 70 重量％： 1〜 30 重量％であることを特徴と
する。
方法は、平均粒径が 0.1〜 10 μｍのα型炭化珪素粉末
と、平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型及び／又は非晶質の
炭化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物と
を含有し、前記周期律表第３属元素を含む化合物の含有
量は 0.5〜5 重量％である混合粉末を焼結して炭化珪素
焼結体を得、この炭化珪素焼結体を抵抗体としたことを
特徴とするものである。そして、請求項５に係るスナバ
抵抗器の製造方法は、前記α型炭化珪素粉末と、前記β
型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末との配合比率は、
99 〜 70 重量％： 1〜 30 重量％であることを特徴と
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。ただし、この実施の形態は、発明の趣旨を
より良く理解させるため具体的に説明するものであり、
特に指定のない限り、発明内容を限定するものではな
い。
に説明する。ただし、この実施の形態は、発明の趣旨を
より良く理解させるため具体的に説明するものであり、
特に指定のない限り、発明内容を限定するものではな
い。
【０００９】「スナバ抵抗器」この実施の形態に係るス
ナバ抵抗器に用いられる抵抗体は、周期律表第３属元素
を含む化合物を 0.5〜5 重量％、より好ましくは 0.8〜
3.2 重量％含み、α型の結晶相を 50 体積％以上含有す
る炭化珪素焼結体により形成する。そして、この炭化珪
素焼結体は、室温〜250 ℃の温度領域における電気抵抗
を1〜 50 Ω・ｃｍとし、しかも、電気比抵抗の温度依
存性も図１に示すような極めて小さいものを用いる。
ナバ抵抗器に用いられる抵抗体は、周期律表第３属元素
を含む化合物を 0.5〜5 重量％、より好ましくは 0.8〜
3.2 重量％含み、α型の結晶相を 50 体積％以上含有す
る炭化珪素焼結体により形成する。そして、この炭化珪
素焼結体は、室温〜250 ℃の温度領域における電気抵抗
を1〜 50 Ω・ｃｍとし、しかも、電気比抵抗の温度依
存性も図１に示すような極めて小さいものを用いる。
【００１０】また、周期律表第３属元素を含む化合物と
しては、例えば、Ｂ4 Ｃ，ＢＮ，ＡｌＢ2 ，ＡｌＢ4 ，
ＡｌＢ10，ＡｌＢ12，Ｆｅ3 Ｂ，Ｆｅ2 Ｂ，ＦｅＢ，Ｎ
ｉ3Ｂ，Ｎｉ2 Ｂ，Ｎｉ3 Ｂ2 ，Ｎｉ4 Ｂ3 ，Ｎｉ
Ｂ2 ，ＮｉＢ12，Ｔｉ3 Ａｌ，ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ2 ，
ＴｉＡｌ3 ，Ｚｒ3 Ａｌ，Ｚｒ2 Ａｌ，Ｚｒ5 Ａｌ3 ，
Ｚｒ3 Ａｌ2 ，Ｚｒ4 Ａｌ3 ，ＺｒＡｌ，Ｚｒ2 Ａ
ｌ3 ，ＺｒＡｌ2 ，ＺｒＡｌ3，ＡｌＮ，Ａｌ2 Ｏ3 等
を例示することができ、中でもＡｌＮ，Ａｌ2 Ｏ3 は電
気比抵抗の温度依存性を効率的に緩和できるので特に好
ましい。そして、これらの化合物のうちの１種又は２種
以上を用いることができる。
しては、例えば、Ｂ4 Ｃ，ＢＮ，ＡｌＢ2 ，ＡｌＢ4 ，
ＡｌＢ10，ＡｌＢ12，Ｆｅ3 Ｂ，Ｆｅ2 Ｂ，ＦｅＢ，Ｎ
ｉ3Ｂ，Ｎｉ2 Ｂ，Ｎｉ3 Ｂ2 ，Ｎｉ4 Ｂ3 ，Ｎｉ
Ｂ2 ，ＮｉＢ12，Ｔｉ3 Ａｌ，ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ2 ，
ＴｉＡｌ3 ，Ｚｒ3 Ａｌ，Ｚｒ2 Ａｌ，Ｚｒ5 Ａｌ3 ，
Ｚｒ3 Ａｌ2 ，Ｚｒ4 Ａｌ3 ，ＺｒＡｌ，Ｚｒ2 Ａ
ｌ3 ，ＺｒＡｌ2 ，ＺｒＡｌ3，ＡｌＮ，Ａｌ2 Ｏ3 等
を例示することができ、中でもＡｌＮ，Ａｌ2 Ｏ3 は電
気比抵抗の温度依存性を効率的に緩和できるので特に好
ましい。そして、これらの化合物のうちの１種又は２種
以上を用いることができる。
【００１１】したがって、この炭化珪素焼結体を抵抗体
としたスナバ抵抗器は、 適度な電気比抵抗を有していることから薄膜化する必
要がなく、印加可能な電流値、すなわち負荷電力を大き
くすることができ、 電流が印加され抵抗体の温度が上昇した際の熱ストレ
スにより、抵抗体が破損することがなく、 抵抗体の温度上昇に伴って電気比抵抗が増加すること
なく、電流が流れずらくなることがなく、 通電による発熱によって熔損することがない等の優れ
た特性を有するものとなる。
としたスナバ抵抗器は、 適度な電気比抵抗を有していることから薄膜化する必
要がなく、印加可能な電流値、すなわち負荷電力を大き
くすることができ、 電流が印加され抵抗体の温度が上昇した際の熱ストレ
スにより、抵抗体が破損することがなく、 抵抗体の温度上昇に伴って電気比抵抗が増加すること
なく、電流が流れずらくなることがなく、 通電による発熱によって熔損することがない等の優れ
た特性を有するものとなる。
【００１２】このようなスナバ抵抗器を前記炭化珪素焼
結体からなる抵抗体の製造方法に基づき説明する。 「スナバ抵抗器の製造方法」このスナバ抵抗器の製造方
法では、平均粒径が 0.1〜 10 μｍ好ましくは 0.1〜1
μｍのα型炭化珪素と、平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型
及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末好ましくはβ型の炭
化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物とを
含有し、前記周期律表第３属元素を含む化合物の含有量
は 0.5〜5 重量％より好ましくは 0.8〜3.2 重量％であ
る混合粉末を焼結してα型結晶相が 50 体積％以上の炭
化珪素焼結体を得て、この炭化珪素焼結体の両面を上下
２枚の金属製電極板で把持したものである。
結体からなる抵抗体の製造方法に基づき説明する。 「スナバ抵抗器の製造方法」このスナバ抵抗器の製造方
法では、平均粒径が 0.1〜 10 μｍ好ましくは 0.1〜1
μｍのα型炭化珪素と、平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型
及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末好ましくはβ型の炭
化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物とを
含有し、前記周期律表第３属元素を含む化合物の含有量
は 0.5〜5 重量％より好ましくは 0.8〜3.2 重量％であ
る混合粉末を焼結してα型結晶相が 50 体積％以上の炭
化珪素焼結体を得て、この炭化珪素焼結体の両面を上下
２枚の金属製電極板で把持したものである。
【００１３】ここに、平均粒径が 0.1〜 10 μｍのα型
炭化珪素粉末は、特に制限されるものではなく、一般に
使用されるものを使用することができ、例えば、以下に
述べる方法等によって製造されたものを用いることがで
きる。 (A) 黒鉛と珪素とを 1150 ℃以上で反応させる方法。 (B) 黒鉛と二酸化珪素を 1475 ℃以上で反応させる方
法。 (C) 珪砂、コークス、のこくず等を電気炉中にて 2200
〜 2500 ℃で反応させる方法。 また、このようにして製造されて用いられるα型炭化珪
素粉末の平均粒子径としては 0.1〜 10 μｍ好ましくは
0.1〜1 μｍとされる。これは、粒子径が大きいと表面
応力が小さくなり、焼結駆動力が減少して高密度焼結体
が得られにくくなるからである。
炭化珪素粉末は、特に制限されるものではなく、一般に
使用されるものを使用することができ、例えば、以下に
述べる方法等によって製造されたものを用いることがで
きる。 (A) 黒鉛と珪素とを 1150 ℃以上で反応させる方法。 (B) 黒鉛と二酸化珪素を 1475 ℃以上で反応させる方
法。 (C) 珪砂、コークス、のこくず等を電気炉中にて 2200
〜 2500 ℃で反応させる方法。 また、このようにして製造されて用いられるα型炭化珪
素粉末の平均粒子径としては 0.1〜 10 μｍ好ましくは
0.1〜1 μｍとされる。これは、粒子径が大きいと表面
応力が小さくなり、焼結駆動力が減少して高密度焼結体
が得られにくくなるからである。
【００１４】平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型及び/ 又は
非晶質の炭化珪素微粉末も特に制限されるものではない
が、例えば、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合
物またはハロゲン化珪素と炭化水素の原料ガス、例えば
モノシランとエチレンとを導入し、反応系の圧力を１気
圧〜 0.1 torr の範囲で制御しつつ気相反応させること
によって得られたものを使用するのが好ましい。このよ
うにして得られたβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉
末、特にβ型の炭化珪素微粉末は、焼結性が非常に優れ
ているため高密度焼結体を得ることができる。周期律表
第３属元素を含む化合物の粉末は、特に制限されるもの
ではなく、例えば平均粒径が 0.1〜 10 μｍ程度の市販
のものを使用することができる。
非晶質の炭化珪素微粉末も特に制限されるものではない
が、例えば、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合
物またはハロゲン化珪素と炭化水素の原料ガス、例えば
モノシランとエチレンとを導入し、反応系の圧力を１気
圧〜 0.1 torr の範囲で制御しつつ気相反応させること
によって得られたものを使用するのが好ましい。このよ
うにして得られたβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉
末、特にβ型の炭化珪素微粉末は、焼結性が非常に優れ
ているため高密度焼結体を得ることができる。周期律表
第３属元素を含む化合物の粉末は、特に制限されるもの
ではなく、例えば平均粒径が 0.1〜 10 μｍ程度の市販
のものを使用することができる。
【００１５】α型炭化珪素と、β型及び／又は非晶質の
炭化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物の
粉末とを混合した混合粉末では、混合粉末における周期
律表第３属元素を含む化合物の添加率を内割りで 0.5〜
5 重量％とする。もし、この添加率が 0.5重量％を下回
ると、電気比抵抗の温度依存性を緩和することができ
ず、一方、 5重量％を上回ると、焼結時の緻密化が阻害
されて高密度の焼結体を得ることができないので不適で
ある。また、α型炭化珪素と、β型及び／又は非晶質の
炭化珪素微粉末とを混合するにあたっては、β型及び／
又は非晶質の炭化珪素微粉末の配合量を 1〜 30 重量％
の範囲とする。もし、この配合量を 1重量％未満とする
と、このβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末を混合
した効果が充分発揮されず、また、 30 重量％以上とす
ると、得られる炭化珪素焼結体の主結晶相であるα型が
50 体積％以下となって室温〜250 ℃の温度域における
電気比抵抗を 1〜 50 Ω・ｃｍに制御することが困難と
なり、またβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末はプ
ラズマＣＶＤ法により気相合成されることからコストが
高く、得られた製品が高価となり、また焼結密度を上げ
るための効果も、これ以上の配合量では、ほぼ横ばいに
達するからである。
炭化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物の
粉末とを混合した混合粉末では、混合粉末における周期
律表第３属元素を含む化合物の添加率を内割りで 0.5〜
5 重量％とする。もし、この添加率が 0.5重量％を下回
ると、電気比抵抗の温度依存性を緩和することができ
ず、一方、 5重量％を上回ると、焼結時の緻密化が阻害
されて高密度の焼結体を得ることができないので不適で
ある。また、α型炭化珪素と、β型及び／又は非晶質の
炭化珪素微粉末とを混合するにあたっては、β型及び／
又は非晶質の炭化珪素微粉末の配合量を 1〜 30 重量％
の範囲とする。もし、この配合量を 1重量％未満とする
と、このβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末を混合
した効果が充分発揮されず、また、 30 重量％以上とす
ると、得られる炭化珪素焼結体の主結晶相であるα型が
50 体積％以下となって室温〜250 ℃の温度域における
電気比抵抗を 1〜 50 Ω・ｃｍに制御することが困難と
なり、またβ型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末はプ
ラズマＣＶＤ法により気相合成されることからコストが
高く、得られた製品が高価となり、また焼結密度を上げ
るための効果も、これ以上の配合量では、ほぼ横ばいに
達するからである。
【００１６】これらの混合物を焼結して得られる炭化珪
素焼結体は、焼結体密度を 2.80 ｇ／ｃｍ3 以上となる
ようにする。この焼結体密度が 2.80 ｇ／ｃｍ3 以下に
なると熱伝導性が低下するおそれがあり、好ましくな
い。焼結温度としては、 1800 〜 2400 ℃とするのが好
ましい。また、焼結方法としては、常圧焼結、雰囲気加
圧焼結、ホットプレス焼結、あるいは熱間静水圧焼結
（ＨＩＰ）等の、従来の方法で行うことが可能である
が、より高密度で導電性、熱伝導性等に優れた炭化珪素
焼結体を得るためには、ホットプレス等の加圧焼結法を
使用することが望ましく、特に焼結雰囲気を真空雰囲
気、不活性雰囲気もしくは還元ガス雰囲気とするのが好
ましい。
素焼結体は、焼結体密度を 2.80 ｇ／ｃｍ3 以上となる
ようにする。この焼結体密度が 2.80 ｇ／ｃｍ3 以下に
なると熱伝導性が低下するおそれがあり、好ましくな
い。焼結温度としては、 1800 〜 2400 ℃とするのが好
ましい。また、焼結方法としては、常圧焼結、雰囲気加
圧焼結、ホットプレス焼結、あるいは熱間静水圧焼結
（ＨＩＰ）等の、従来の方法で行うことが可能である
が、より高密度で導電性、熱伝導性等に優れた炭化珪素
焼結体を得るためには、ホットプレス等の加圧焼結法を
使用することが望ましく、特に焼結雰囲気を真空雰囲
気、不活性雰囲気もしくは還元ガス雰囲気とするのが好
ましい。
【００１７】このようにして得られた炭化珪素焼結体は
室温〜250 ℃の温度域での電気比抵抗が 1〜 50 Ω・ｃ
ｍであり、また電気比抵抗の温度依存性も極めて小さい
ものとなり、しかも、グレインサイズが 2〜3 μｍと小
さく均一な微細組織を有しており、局所的に発熱する虞
がなくなる。この炭化珪素焼結体の両面を必要に応じて
メタライズ処理し、上下２枚の金属製電極板で把持した
構造のスナバ抵抗器を備えた、例えば図２に示す電力制
御機器モジュールにあっては、多数のスナバ抵抗器を並
列に接続する必要はなく、小型化が達成されたものとな
る。なお、図２において、１は炭化珪素焼結体製の抵抗
体、２は炭化珪素焼結体製の抵抗体に通電するための銅
等からなる金属製電極、３はステアタイト焼結体製等の
絶縁材、４は窒化アルミニウム焼結体製等のヒートシン
ク、５はダイオードに電流を導入するための銅等からな
る金属製電極板、６は電流値を制御するためのＩＧＢＴ
（Insulated gate Bipolar Transistor ）、またはＧＴ
Ｏサイリスタ（Gate Turn-off thyristor ）等のダイオ
ードである。
室温〜250 ℃の温度域での電気比抵抗が 1〜 50 Ω・ｃ
ｍであり、また電気比抵抗の温度依存性も極めて小さい
ものとなり、しかも、グレインサイズが 2〜3 μｍと小
さく均一な微細組織を有しており、局所的に発熱する虞
がなくなる。この炭化珪素焼結体の両面を必要に応じて
メタライズ処理し、上下２枚の金属製電極板で把持した
構造のスナバ抵抗器を備えた、例えば図２に示す電力制
御機器モジュールにあっては、多数のスナバ抵抗器を並
列に接続する必要はなく、小型化が達成されたものとな
る。なお、図２において、１は炭化珪素焼結体製の抵抗
体、２は炭化珪素焼結体製の抵抗体に通電するための銅
等からなる金属製電極、３はステアタイト焼結体製等の
絶縁材、４は窒化アルミニウム焼結体製等のヒートシン
ク、５はダイオードに電流を導入するための銅等からな
る金属製電極板、６は電流値を制御するためのＩＧＢＴ
（Insulated gate Bipolar Transistor ）、またはＧＴ
Ｏサイリスタ（Gate Turn-off thyristor ）等のダイオ
ードである。
【００１８】
【実施例】以下、実施例につき具体的に説明する。 「実施例１」平均粒径 0.55 μｍのα型炭化珪素粉末
（屋久島電工（株）製） 94 重量部と、モノシランとエ
チレンとを原料としてプラズマＣＶＤ法により気相合成
した平均粒径 0.03 μｍのβ型炭化珪素微粉末 5重量部
と、平均粒径 1.8μｍの窒化アルミニウム粉末（（株）
トクヤマ製） 1重量部を混合し、これをメタノール中に
て分散せしめ、さらに遊星ミルで 12 時間混合し、造粒
して顆粒とした。次いで、この顆粒を金型を用いて円盤
形状に予備成形した後、ホットプレスによりアルゴン雰
囲気下、温度 2030 ℃にて 2時間焼結した。
（屋久島電工（株）製） 94 重量部と、モノシランとエ
チレンとを原料としてプラズマＣＶＤ法により気相合成
した平均粒径 0.03 μｍのβ型炭化珪素微粉末 5重量部
と、平均粒径 1.8μｍの窒化アルミニウム粉末（（株）
トクヤマ製） 1重量部を混合し、これをメタノール中に
て分散せしめ、さらに遊星ミルで 12 時間混合し、造粒
して顆粒とした。次いで、この顆粒を金型を用いて円盤
形状に予備成形した後、ホットプレスによりアルゴン雰
囲気下、温度 2030 ℃にて 2時間焼結した。
【００１９】この焼結体の結晶相をＸ線回析装置を用い
て確認したところ、 99 体積％以上α型であることが判
明した。また、この焼結体の密度をアルキメデス法によ
り測定したところ 3.00 ｇ／ｃｍ3 であった。この焼結
体の室温から 250℃までの電気比抵抗を四端子法で測定
し、その結果を図１に示した。そして、この焼結体の両
面及び側面を研削し、直径 85 ｍｍ、厚さ 4ｍｍの円盤
形状に加工した後、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ペーストを用
い、スクリーン印刷法によりメタライズ層を円盤両面に
形成してスナバ抵抗器を作製した。
て確認したところ、 99 体積％以上α型であることが判
明した。また、この焼結体の密度をアルキメデス法によ
り測定したところ 3.00 ｇ／ｃｍ3 であった。この焼結
体の室温から 250℃までの電気比抵抗を四端子法で測定
し、その結果を図１に示した。そして、この焼結体の両
面及び側面を研削し、直径 85 ｍｍ、厚さ 4ｍｍの円盤
形状に加工した後、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ペーストを用
い、スクリーン印刷法によりメタライズ層を円盤両面に
形成してスナバ抵抗器を作製した。
【００２０】「実施例２」実施例１に用いたα型炭化珪
素粉末の配合量を 92 重量部に、β型炭化珪素微粉末の
配合量を 5重量部に、窒化アルミニウム粉末の配合量を
3重量部に変更した他は、実施例１に準じて焼結体を得
た。これらの焼結体の結晶相を実施例１に準じて確認し
たところ、 99 体積％以上がα型であった。また、焼結
体の電気比抵抗を実施例１に準じて測定した。その結果
を図１に示した。
素粉末の配合量を 92 重量部に、β型炭化珪素微粉末の
配合量を 5重量部に、窒化アルミニウム粉末の配合量を
3重量部に変更した他は、実施例１に準じて焼結体を得
た。これらの焼結体の結晶相を実施例１に準じて確認し
たところ、 99 体積％以上がα型であった。また、焼結
体の電気比抵抗を実施例１に準じて測定した。その結果
を図１に示した。
【００２１】「実施例３」窒化アルミニウム粉末を平均
粒径 0.2μｍの酸化アルミニウム粉末（大明化学（株）
製）に変更した他は、実施例１に準じて焼結体を得た。
これらの焼結体の結晶相を実施例１に準じて確認したと
ころ、 99 体積％以上がα型であった。また、焼結体密
度は 3.00 ｇ／ｃｍ3 以上であった。また、これらの焼
結体の電気比抵抗を実施例１に準じて測定した。その結
果を図１に示した。
粒径 0.2μｍの酸化アルミニウム粉末（大明化学（株）
製）に変更した他は、実施例１に準じて焼結体を得た。
これらの焼結体の結晶相を実施例１に準じて確認したと
ころ、 99 体積％以上がα型であった。また、焼結体密
度は 3.00 ｇ／ｃｍ3 以上であった。また、これらの焼
結体の電気比抵抗を実施例１に準じて測定した。その結
果を図１に示した。
【００２２】「比較例」実施例１に用いたα型炭化珪素
粉末の配合量を 80 重量部に、β型炭化珪素粉末の配合
量を 20 重量部に変更し、窒化アルミニウム粉末を無添
加とした他は、実施例１に準じて焼結体を得た。これら
の焼結体の結晶相を実施例１に準じて確認したところ、
99.9 体積％以上がα型であった。また、焼結体密度も
3.19 ｇ／ｃｍ3 以上であった。また、これらの焼結体
の電気比抵抗を実施例１に準じて測定した。その結果を
図１に示した。
粉末の配合量を 80 重量部に、β型炭化珪素粉末の配合
量を 20 重量部に変更し、窒化アルミニウム粉末を無添
加とした他は、実施例１に準じて焼結体を得た。これら
の焼結体の結晶相を実施例１に準じて確認したところ、
99.9 体積％以上がα型であった。また、焼結体密度も
3.19 ｇ／ｃｍ3 以上であった。また、これらの焼結体
の電気比抵抗を実施例１に準じて測定した。その結果を
図１に示した。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明では、請求項１に係
るスナバ抵抗器では、周期律表第３属元素を含む化合物
が 0.5〜5 重量％含有された炭化珪素抵抗体を用いたこ
とにより、ヒートシンク、ダイオードと組み合わせてモ
ジュール化して電力制御機器とした場合に、電力制御機
器を小型化することができ、熱ストレスによる破損、熔
損、局所的な発熱のおそれがなく、しかも、電気比抵抗
の温度依存性が極めて低く、抵抗器の温度上昇に伴い電
気比抵抗が増加して電流が流れずらくなるようなことが
生じない電力制御機器を得ることができる。また、請求
項２に係るスナバ抵抗器では、前記周期律表第３属元素
を含む化合物が窒化アルミニウムまたは酸化アルミニウ
ムであるので、電気比抵抗の温度依存性がより一層低く
することができ、抵抗器の温度上昇に伴い電気比抵抗が
増加して電流が流れずらくなるようなことがなくなる。
また、請求項３に係るスナバ抵抗器では、前記炭化珪素
抵抗体の室温〜250 ℃の温度域における電気比抵抗を 1
〜 50 Ω・ｃｍとしたから、電気比抵抗の温度依存性が
より一層低くすることができるとともに熱ストレスによ
る破損、熔損、局所的な発熱のおそれがなくなる。
るスナバ抵抗器では、周期律表第３属元素を含む化合物
が 0.5〜5 重量％含有された炭化珪素抵抗体を用いたこ
とにより、ヒートシンク、ダイオードと組み合わせてモ
ジュール化して電力制御機器とした場合に、電力制御機
器を小型化することができ、熱ストレスによる破損、熔
損、局所的な発熱のおそれがなく、しかも、電気比抵抗
の温度依存性が極めて低く、抵抗器の温度上昇に伴い電
気比抵抗が増加して電流が流れずらくなるようなことが
生じない電力制御機器を得ることができる。また、請求
項２に係るスナバ抵抗器では、前記周期律表第３属元素
を含む化合物が窒化アルミニウムまたは酸化アルミニウ
ムであるので、電気比抵抗の温度依存性がより一層低く
することができ、抵抗器の温度上昇に伴い電気比抵抗が
増加して電流が流れずらくなるようなことがなくなる。
また、請求項３に係るスナバ抵抗器では、前記炭化珪素
抵抗体の室温〜250 ℃の温度域における電気比抵抗を 1
〜 50 Ω・ｃｍとしたから、電気比抵抗の温度依存性が
より一層低くすることができるとともに熱ストレスによ
る破損、熔損、局所的な発熱のおそれがなくなる。
【００２４】また、請求項４に係るスナバ抵抗器の製造
方法では、平均粒径が 0.1〜 10 μｍのα型炭化珪素粉
末と、平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型及び／又は非晶質
の炭化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物
とを含有し、前記周期律表第３属元素を含む化合物の含
有量は 0.5〜5 重量％である混合粉末を焼結して炭化珪
素焼結体を得、この炭化珪素焼結体を抵抗体としたこと
により、各種特性のバラツキがなく、歩留り良く、高生
産効率で製造することができる。そして、請求項５に係
るスナバ抵抗器の製造方法では、前記α型炭化珪素粉末
と、前記β型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末との配
合比率は、 99 〜 70 重量％： 1〜 30 重量％であるこ
とにより、室温〜250 ℃の温度域における電気比抵抗が
1〜 50 Ω・ｃｍに容易に制御することができ、製造コ
ストも廉価なものとなる。
方法では、平均粒径が 0.1〜 10 μｍのα型炭化珪素粉
末と、平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型及び／又は非晶質
の炭化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合物
とを含有し、前記周期律表第３属元素を含む化合物の含
有量は 0.5〜5 重量％である混合粉末を焼結して炭化珪
素焼結体を得、この炭化珪素焼結体を抵抗体としたこと
により、各種特性のバラツキがなく、歩留り良く、高生
産効率で製造することができる。そして、請求項５に係
るスナバ抵抗器の製造方法では、前記α型炭化珪素粉末
と、前記β型及び／又は非晶質の炭化珪素微粉末との配
合比率は、 99 〜 70 重量％： 1〜 30 重量％であるこ
とにより、室温〜250 ℃の温度域における電気比抵抗が
1〜 50 Ω・ｃｍに容易に制御することができ、製造コ
ストも廉価なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例における炭化珪素焼結体の
電気比抵抗の温度依存性を示すグラフである。
電気比抵抗の温度依存性を示すグラフである。
【図２】本発明による実施例における電力制御機器モジ
ュールを示す縦断面図である。
ュールを示す縦断面図である。
１ 炭化珪素焼結体製の抵抗体 ２ 金属製電極 ３ ステアタイト焼結体製の絶縁材 ４ 窒化アルミニウム焼結体製のヒートシンク ５ 金属製電極板 ６ ダイオード
フロントページの続き (72)発明者 小西 幹郎 千葉県市川市二俣新町22−１ 住友大阪セ メント株式会社新材料事業部内 Ｆターム(参考） 4G001 BA03 BA22 BA36 BB03 BB22 BB36 BC12 BC13 BC42 BD22 BE02 5E032 AB10 BA23 BB01 CA02 CB04 CC05 CC06 5E033 AA65 BA01 BB02 BC01 BD01 BE06 BG08 5H740 MM03 PP05
Claims (5)
- 【請求項１】周期律表第３属元素を含む化合物が 0.5〜
5 重量％含有された炭化珪素抵抗体を用いたことを特徴
とするスナバ抵抗器。 - 【請求項２】前記周期律表第３属元素を含む化合物が窒
化アルミニウムまたは酸化アルミニウムであることを特
徴とする請求項１記載のスナバ抵抗器。 - 【請求項３】前記炭化珪素抵抗体の室温〜250 ℃の温度
域における電気比抵抗を 1〜 50 Ω・ｃｍとしたことを
特徴とする請求項１記載のスナバ抵抗器。 - 【請求項４】平均粒径が 0.1〜 10 μｍのα型炭化珪素
粉末と、平均粒径が 0.1μｍ未満のβ型及び／又は非晶
質の炭化珪素微粉末と、周期律表第３属元素を含む化合
物とを含有し、前記周期律表第３属元素を含む化合物の
含有量は 0.5〜5 重量％である混合粉末を焼結して炭化
珪素焼結体を得、この炭化珪素焼結体を抵抗体としたこ
とを特徴とするスナバ抵抗器の製造方法。 - 【請求項５】前記α型炭化珪素粉末と、前記β型及び／
又は非晶質の炭化珪素微粉末との配合比率は、 99 〜 7
0 重量％： 1〜 30 重量％であることを特徴とする請求
項４記載のスナバ抵抗器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051768A JP2001244103A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | スナバ抵抗器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051768A JP2001244103A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | スナバ抵抗器及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001244103A true JP2001244103A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18573380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000051768A Pending JP2001244103A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | スナバ抵抗器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001244103A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006232659A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-09-07 | Kagoshima Univ | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
| JP2012129309A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Denso Corp | スイッチングモジュール |
-
2000
- 2000-02-28 JP JP2000051768A patent/JP2001244103A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006232659A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-09-07 | Kagoshima Univ | 炭化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
| JP2012129309A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Denso Corp | スイッチングモジュール |
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