JPH01289216A - 電圧依存性非直線抵抗体素子の製造法 - 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、電子機器、電気機器で発生する異常電圧、ノ
イズ、静電気から半導体及び回路を保護するために、５
ｒＴｉＯ５を主成分とする焼結体を用いた電圧依存性非
直線抵抗体素子の製造法に関するものである。

従来の技術 電圧依存性非直線抵抗体素子は、焼結体の表面に設けた
電極間に印加される電圧によって抵抗値が非直線的に変
化し、印加電圧がある一定の電圧を越えると抵抗値が急
激に減少する性質を有している。この性質を利用して、
電子機器の直流モータの火花消去、ノイズ除去、リレー
接点のノイズ除去及び保護、Ｉ　Ｃ＋Ｌ　Ｓ　Ｉの保護
及び誤動作防止、テレビジョン受像機のブラウン管回路
の放電吸収などに広く用いられている。

従来の電圧依存性非直線抵抗体素子としては、ＺｎＯ系
、　５ｎ０２系、　Ｆｅ２Ｏ３系、　ＳｉＣ系、　Ｔｉ
Ｏ２系などのものが知られている。このうち・５ｎ０２
系とＦｅ　２０５系は焼結体自体は直線性の抵抗体であ
り、これに特別な電極を付与することによって焼結体と
電極との間にエネルギー障壁を形成し、バリスタ特性を
得ている。また、ＺｎＯ系、ＴｉＯ２系は粒子境界でバ
リスタ特性を得、ＳｉＣ系は粒子間の接触面でバリスタ
特性を得ているので特に電極は選ばない。一方、特性面
ではＺｎＯ系、ＳｉＣ系は非直線性が大きく比較的高い
電圧の吸収には優れた効果を示すが、誘電率が小さく、
比較的低い電圧の吸収にはほとんど効果を示さず、５ｎ
０２系。

Ｆｅ２Ｏ３系、ＴｉＯ２系は非直線性が小さく、エネル
ギーの吸収が不十分である。そこで、最近になって誘電
率が大きく、比較的低い電圧の吸収に効果のある５ｒＴ
ｉ０５系が開発されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記の従来の電圧依存性非直線抵抗体素
子は、誘電率が小さく、バリスタ電圧が高いため、比較
的低い電圧のサージやノイズの吸収に効果を示さないと
いった焼結体自身の問題と、焼結体と電極の接触が非オ
ーミツク性接触になっているため、焼結体と電極の界面
で一種の整流作用が生じることから、焼結体自身の持っ
ている優れた非直線性を有効に活用できていないといっ
だ焼結体と電極の組み合わせの課題を有している。

また、用途によっては素子に樹脂などのコーティングを
せずに使用するため、周囲の雰囲気などの影響を受は易
く、しかも比較的大きな電力を流す場合には素子が発熱
して電極が変質しやすくなり、信頼性に劣るといった課
題を有していた。

本発明はこのような課題を解決するもので、焼結体の持
つ優れた特性を充分に発揮させ、焼結体に対する電極の
接着力が強く、半田付は性に優れ、耐食性及び信頼性に
富み、しかも材料コストの安価な電極構造を有する電圧
依存性非直線抵抗体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、５ｒＴｉ０
３を主成分とする焼結体にＣｕを主成分とするペースト
を空気中で焼成してオーミック性電極を設け、さらに銀
を主成分とするペーストを非酸化性雰囲気中で焼成し、
二重の電極を設けたものである。また、５ｒＴｉＯｓの
Ｓｒの一部をＣａ。

Ｂａ、　Ｍｇのうちの一つまたは複数の元素で置き換え
たものを焼結体の主成分とするものである。

作用 さて、５ｒＴｉ０５を主成分とする焼結体に通常の電極
を付与すると電極が焼結体に対して非オーミツク性接触
となシ、焼結体と電極の界面で整流作用が生じ、焼結体
自身の持っている優れたバリスタ特性が鈍化されてしま
い、本来の特性を充分に発揮できなくなる。従って、電
極としては５ｒＴｉＯ５との間でオーミック性接触する
ものでなければならない。このオーミック性接触する電
極としては、Ｉｎ−Ｇａ合金によるものが考えられる。

しかし、Ｉｎ−Ｇａ合金はコストが高く量産には適さな
いし、またＩｎ−Ｇａ合金を焼結体に付けるにはこすり
付けるかまたは超音波ろう付けなどの方法しかなく、焼
結体に対する電極の接着力が弱く、電極剥離の不良が生
じ易い。また、Ｉｎ−Ｇａ合金は融点が低く、リード線
の半田付けが困難である。

そこで、本発明では電極の形成方法が簡単で、かつ電極
材料のコストが比較的安価なものを検討した結果、電極
形成方法としては空気中焼成を採用し、電極材料にはＣ
ｕを採用した。従来、Ｃｕは空気中で焼成すると容易に
酸化してしまい電極には使用しにくい面があったが、Ｃ
ｕの粒径など、Ｃｕを主成分とするペーストを適宜選択
使用することにより、Ｃｕを主成分とするオーミック性
電極を簡単に形成することができる。また電極の耐食性
、信頼性を高めるために銀の電極層を設けた。これらは
Ｉｎ−Ｇａ合金に比べて著しく安価であり、量産性に富
み、焼結体と電極との接着力が非常に大きく、電極剥離
不良が発生しにくく、外部電極との接続、例えば半田付
けなどが極めて容易であり、耐食性に富みしかも経時変
化が７４％さく、信頼性の高い、安価な５ｒＴｉＯ５系
の電圧依存性非直線抵抗体素子を提供できることになる
。

実施例 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

まず、ＳｒＣＯ３，ＴｉＯ２を５ｒＴｉ０３の比率にな
るように秤量し、ボールミルなどで２０時時間式混合し
、脱水乾燥した後、１１ｏｏ″Ｃで４時間仮焼し、再び
ボールミルなどで２０時時間式粉砕し、脱水乾燥しＳｒ
ＴｉＯ３を合成する。こうして得た５ｒＴｉ０，１００
モル部に対してＮｂ２Ｏ５を０６モル部、ＯｕＯを０．
２５モル部、ＭｎＯ２を０．２６モル部をそれぞれ秤量
し、ボールミルなどで２０時時間式混合し、脱水乾燥す
る。次に、２７人（ポリビニルアルコール）などの有機
バインダーを１０ｗｔ％　加えて造粒し、中心部に穴の
開いたドーナツ状に成形する。この成形体を空気中で１
１００℃、２時間焼成した後、Ｎ２：　Ｎ２：９：１の
還元性雰囲気中で１４５０°Ｃ，８時間焼成し、さらに
空気中で１０００°Ｃ９１２時間焼成して第１図、第２
図に示すような焼結体１を作成する。

次に、前記焼結体１の電極を形成する領域（この実施例
では３ケ所）にＣｕを主成分とし硼硅酸鉛系ガラスフリ
ット及び樹脂などを含有してなるベーストをスクリーン
印刷などにより塗布した後、乾燥させ、空気中で２００
’Ｃ，５分間焼成することにより、・焼結体１にＣｕを
主成分とするオーミック性の電極２を形成する。ここで
、ＣＵには平均粒径３μｍのものを用いた。次に、前記
オーミック性電極２の上に銀を主成分とするペーストを
スクリーン印刷などにより塗布した後、非酸化性雰囲気
中で４００°Ｃ，１０分間焼成し、銀電極３を設ける。

このようＫしてオーミック性電極２の上に銀を主成分と
する電極３を設けた電圧依存性非直線抵抗体素子が得ら
れる。

なお、銀を主成分とする電極３の形成方法としては、ス
クリーン印刷以外のどのような方法で形成してもかまわ
ない。

また、本実施例ではドーナツ状の素子についてのみ示し
たが、その他の形状（例えば、円板状。

円節状、角板状など）であってもかまわない。さらに、
電極は素子の片面だけでも両面であってもかまわない。

そして、焼結体の主成分であるＳｒの一部をＣａ、Ｂａ
、Ｍｇのうちの一つまたは複数の元素で置き換えてもよ
いし、添加物の成分は何であっても同様の結果を得られ
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、得られた電極は焼
結体に対してオーミック性接触をし、焼結体と電極の界
面での整流作用がないため、焼結体自身の有する電圧非
直線性を充分に発揮させることができる。また、焼結体
と電極との接着力が非常に強いだめ、電極剥離などの不
良が発生しにくく、信頼性が極めて高い。しかもオーミ
ック性電極の上に銀を主成分とする電極を重ねて設ける
ことにより、外部電極との接続が極めて容易になり、し
かも耐食性に優れ、経時変化が小さく、安定した特性が
得られる。また、Ｉｎ−Ｇａ合金を使用した場合に比べ
電極材料費が大変安く、量産に適していると言う効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造法により得られた素子の一実施例
を示す上面図）第２図は同断面図である。 １　・・・・・焼結体、２・・・・・・オーミック性電
極、３・・・・・銀電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｒＴｉＯ＿３を主成分とする焼結体にＣｕを主
   成分とするペーストを塗布し、空気中で焼成してオーミ
   ック性電極を設け、さらにその上に銀を主成分とするペ
   ーストを塗布して非酸化性雰囲気中で焼成し、電極を重
   ねて設けたことを特徴とする電圧依存性非直線抵抗体素
   子の製造法。
2. （２）ＳｒＴｉＯ＿３のＳｒの一部をＣａ，Ｂａ，Ｍｇ
   のうちの一つまたは複数の元素で置き換えたものを焼結
   体の主成分とする特許請求の範囲第１項に記載の電圧依
   存性非直線抵抗体素子の製造法。