JPS6343876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧非直線性抵抗素子に係り、更に
詳しくは電圧非直線性抵抗素子の電極構造に関す
る。

電圧非直線性抵抗素子は、基本的には、第１図
に示すように、焼結体１の両面に電極２，３を形
成し、各電極２，３にリード線４，５を半田付け
する構造を有し、第２図に例示するように、電極
２，３間に加えられる印加電圧Ｖによつて抵抗値
が非直線的に変化し、印加電圧がバリスタ電圧
Vtを超える範囲で抵抗値が激減する特異な特性
を有する。この特性に着目し、電圧非直線性抵抗
素子は音響機器に関連する小形直流モータのノイ
ズ防止、リレー接点の保護、半導体素子の静電気
に対する保護、カラーテレビブラウン管回路の放
電吸収などの手段として広く利用されている。

従来、電圧非直線性抵抗素子としては、酸化錫
（SnO₂）系、酸化鉄（Fe₂O₃）系、シリコンカー
バイト系（SiC）系のものが広く知られている。
このうち、SnO₂系、Fe₂O₃系のものは、焼結体
１自体がバリスタ特性を発揮するものおよび焼結
体１自体は直線性抵抗体であるが、これに特別な
電極を形成するこにより、電極と焼結体１との間
に電位障壁を形成し、これによつてバリスタ特性
を得るものの二種類がある。またSiC系のものは
SiC粒子を粘結剤を加えて焼結させ、SiC粒子間
の接触面でバリスタ特性を得るものである。

しかしながら上述の従来の電圧非直線性抵抗素
子は、電極や焼結体成形などの製造上の困難性を
伴い、コスト高になることや、非直線性特性の経
時的劣化を招き易いこと、さらにはバリスタ電圧
が高く、電圧非直線性抵抗素子の重要な用途であ
る低電圧用の小型直流モータのノイズ防止用に適
合しないこと等々の欠点がある。またSnO₂系、
Fe₂O₃系のうち、焼結体自体がバリスタ特性を発
揮するものは、耐電圧が低く、たとえば小形直流
モータのように、除去すべきノイズ電圧のピーク
値が、電源電圧の20〜100倍程度になるもののノ
イズ防止には適さない。

このような従来の欠点を改善するものとして、
酸化チタン（TiO₂）を主成分とし、これに酸化
ニオブ、酸化ビスマス、酸化アンチモンまたは酸
化タンタルのいずれか一種以上を微量添加して焼
結した酸化チタン系の電圧非直線性抵抗素子が提
案されている。

この酸化チタン（TiO₂）系の電圧非直線性抵
抗素子は、焼結体１自身の有する電圧非直線性を
利用したもので、バリスタ電圧が低く、小形直流
モータのノイズ防止手段として最適なものであ
る。

この場合、焼結体１自身の持つバリスタ特性を
充分に発揮させるため、第１図の電極２，３をオ
ーム性接触電極として形成する。オーム性接触電
極として形成する方法としては、銀にインジウム
In、ガリウムGaを微量添加した導電ペーストを
印刷する方法、ニツケル無電解メツキを施した
後、熱処理する方法またはアルミニウム等の金属
を溶射する方法などがある。しかしいずれの方法
によつて形成した場合でも、電極材料自体が耐酸
化性に乏しく、オーム性接触電極の表面に酸化薄
膜が形成され易いため、これに対してリード線
４，５を半田付けする際の半田付け性が悪く、充
分な半田付け強度が得られないこと、また酸化に
よつてオーム性接触が崩れ、バリスタ特性の経時
的変化を招いてしまうこと等の欠点があつた。

本発明は上述する欠点を除去し、半田付け性及
び耐酸化性に優れ、経時的劣化が小さく、しかも
電極位置ズレによる特性変動等を招くことがな
く、高信頼度で、コスト的に安価な電極を有する
電圧非直線性抵抗素子を提供することを目的とす
る。

上記目的を達成するため、本発明に係る電圧非
直線性抵抗素子は、それ自体がバリスタ特性を有
する焼結体上にオーム性接触となる電極層を形成
し、該電極層の表面上に半田付け性の良好な金属
層を被着した電圧非直線性抵抗素子であつて、前
記金属層は、全周にギヤツプが生じるように、前
記電極層より小さい平面積でその面内に形成した
ことを特徴とする。

以下実施例たる添付図面を参照し、本発明の内
容を具体的に詳説する。第３図および第４図は本
発明に係る電圧非直線性抵抗素子の実施例を示し
ている。まず第３図に示すものは、酸化チタン
（TiO₂）を主成分とし、たとえば円板状に形成さ
れた焼結体１の両面に、オーム性接触電極２，３
を設けると共に、該オーム性接触電極２，３の上
に、純度の高い銀より成る金属層６，７を被着し
た構造となつている。前記オーム性接触電極２，
３は、前述した如く、銀合金ペースト印刷、アル
ミ溶射またはニツケル無電解メツキなどの周知の
方法によつて形成される。また金属層６，７は純
度の高い銀ペーストをスクリーン印刷法などによ
り印刷し、かつ焼付けることによつて形成され
る。前記金属層６，７は、オーム性接触電極層
２，３の外側にはみ出すことがないよう、オーム
性接触電極２，３の外周との間にギヤツプg₁が生
じるように、オーム性接触電極２，３より小さい
平面積でその面内に印刷形成する。

上述のように、オーム性接触電極２，３の上に
銀などの半田付け性の良好な金属層６，７を被着
すれば、リード線４，５を該金属層６，７に半田
付け固定することができるので、リード線４，５
の半田付け性、半田付け強度が著しく改善され
る。

またオーム性接触電極２，３が金属層６，７に
よつて覆われるので、オーム性接触電極２，３の
酸化が防止され、したがつてバリスタ特性も長期
間、安定に維持されることとなる。

更に金属層６，７が、オーム性接触電極層２，
３の外側にはみ出すことがないよう、オーム性接
触電極２，３の外周との間にギヤツプg₁が生じる
ように、オーム性接触電極２，３より小さい平面
積でその面内に形成されているから、ギヤツプg₁
内で印刷位置ズレを生じても、オーム性接触電極
２，３の外側にはみ出すことがない。このため、
次のような効果が得られる。

(イ) 焼結体１に対する電極面積が一定に保たれ、
特性の安定したバリスタが得られる。

(ロ) 金属層６，７を銀によつて構成した場合、印
刷位置ズレにより金属層６，７がオーム性接触
電極２，３の外側にはみ出すと、シルバーマイ
グレーシヨンが発生し易くなり、信頼性が低下
する。これに対して、本発明においては、印刷
位置ズレによる金属層６，７のはみ出しを生じ
ないから、シルバーマイグレーシヨンの発生を
防止し、信頼性を向上させることができる。

(ハ) 金属層６，７を形成するための銀の使用量が
少なくなり、コストが安価になる。

(ニ) 金属層６，７の印刷形成作業が容易になり、
量産性が向上する。

なお、前記金属層６，７は、錫電解メツキ、半
田メツキまたはニツケル電解メツキによつて形成
することも可能である。

次に第４図に示すものは、オーム性接触電極
２，３上に、第３図と同様の銀ペースト印刷によ
る第１図の金属層１０，１１を形成した後、該金
属層１０，１１および金属層１０，１１の存在し
ないオーム性接触電極２，３の面上に、電解メツ
キまたは半田メツキによる金属層１２，１３を被
着した構造としてある。

このような構造であると、第１の金属層１０，
１１の印刷によつて生じるギヤツプg₁を、金属層
１２，１３によつて埋め、半田付け面積を拡大
し、かつオーム性接触電極２，３の酸化をより完
全に防止することができる。

第５図Ａ，Ｂは、３極構造の、一般的な小形直
流モータのノイズ防止用として構成された本発明
に係る電圧非直線性抵抗素子の平面図および下面
図を示している。一般に小形直流モータは、整流
子片や刷子の幅が小さく、電機子コイル電流の時
間的変化の割合、およびこれに依存するリアクタ
ンス電圧の値が大きくなることもあつて、刷子が
整流子片間を移動する瞬間に、整流子面と刷子と
の間に火花が発生し易い。この火花は整流子や刷
子の摩耗を生じ、モータとしての寿命を短縮する
ばかりでなく、スパイク状のノイズ電圧の発生原
因となる。このスパイク状のノイズ電圧は、両極
性の電圧で、その波高値が電源電圧の数十倍にも
なり、小形直流モータを使用している音響機器な
どに悪影響お及ぼすものであるから、除去しなけ
ればならない。そのようなノイズ防止手段として
第５図Ａ，Ｂに示した電圧非直線性抵抗素子が使
用される。

この実施例では、酸化チタン（TiO₂）を主成
分として円環状に形成された焼結体１の両面に、
ほぼ等しい面積を有して扇形に形成された電極２
ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃを、それぞれギヤツプｇ
２，ｇ３を介して３等配して設けてある。この場
合、電極２ａ〜２ｃと３ａ３ｃは互いにずらして
形成され、電極２ａと３ａ，２ｂと３ａ，２ｃと
３ｂ，２ｃと３ｃ，２ａと３ｃの間にそれぞれ重
なり部分S₁，S₂，S₃，S₄，S₅およびS₆が生じるよ
うに形成される。前記電極２ａ〜２ｃまたは３ａ
〜３ｃのうち少なくともいずれか一方、たとえば
電極２ａ〜２ｃはオーム性接触電極として形成す
る。オーム性接触電極２ａ〜２ｃを形成する方法
としては、既に説明した如く、インジウム、ガリ
ウムを微量添加した銀合金ペーストを印刷塗布す
る方法、アルミ溶射法あるいはニツケル無電解メ
ツキ法などがある。

さらに前記オーム性接触電極２ａ〜２ｃの表面
上に、半田付け性の良好な金属層１４ａ〜１４ｃ
を被着してある。この実施例では、純度の高い銀
ペーストをオーム性接触電極２ａ〜２ｃ上に印刷
して金属層１４ａ〜１４ｃを形成してあるが、第
４図、第５図に示したように、錫等の電解メツキ
層を含む金属層として形成することも、勿論可能
である。前記金属層１４ａ〜１４ｃは、前述の理
由から、オーム性接触電極２ａ〜２ｃの面積より
小さく形成してある。

上述のように、オーム性接触電極２ａ〜２ｃの
表面上に、半田付け性良好な金属層１４ａ〜１４
ｃを形成してあると、整流子片に接続リード線１
５ａ〜１５ｃを半田付け性良好な金属層１４ａ〜
１４ｃ上に、能率よく、確実に半田付け固定する
ことができる。またオーム性接触電極２ａ〜２ｃ
が金属層１４ａ〜１４ｃで覆われるから、酸化が
防止され、バリスタ特性が長期間安定に維持さ
れ、ノイズ防止作用が長期に亘つて一定に保持さ
れる。

なお、この実施例における電圧非直線性抵抗素
子は、オーム性接触電極２ａ〜２ｃと電極３ａ〜
３ａとの間に重なり部分S₁〜S₆におて、焼結体１
の厚み方向に、バリスタ特性が出る。

第６図は、第５図に示した電圧非直線性抵抗素
子を装着した小形直流モータの構造を概略的に示
す図であり、電圧非直線性抵抗素子Ａは、電機子
コイル１６と整流子１７との間の回転軸１８上に
嵌着したうえで、そのリード線１５ａ〜１５ｃを
整流子１７の各片に各別に対応接続してある。１
９ａ，１９ｂは刷子、２０ａ，２０ｂは界磁を示
している。

第７図は第６図に示した小形直流モータの等価
回路を示し、電極２ａ〜２ｃと３ａ〜３ｃとの間
の各重なり部分S₁〜S₆における焼結体１の厚み方
向の各バリスタ層イ〜ヘを、２個づつ直列に接続
したものを、整流子片１７ａ〜１７ｃを介して、
三角結線された電機子コイル１６ａ〜１６ｃに対
して三角結線した回路構成となる。したがつてノ
イズカツト電圧に対してバリスタ層イ〜ヘの全て
によるノイズカツト作用が加えられるから、大電
流範囲でも優れたノイズ低減効果を得ることがで
きる。

なお電機子コイル１６ａ〜１６ｃは三角結線と
してあるが、星形結線とされることもある。

以上詳説した如く、本発明に係る電圧非直線性
抵抗素子は、それ自体がバリスタ特性を有する焼
結体上にオーム性接触となる電極層を形成し、該
電極層の表面上に半田付け性の良好な金属層を被
着した電圧非直線性抵抗素子であつて、前記金属
層は、全周にギヤツプが生じるように、前記電極
層より小さい平面積でその面内に形成したことを
特徴とするから、半田付け性及び耐酸化性に優
れ、経時的劣化が小さく、しかも電極位置ズレに
よる特性変動等を招くことがなく、高信頼度で、
コスト的に安価な電極を有する電圧非直線性抵抗
素子を提供することができる。また実施例に示し
たように、焼結体として酸化チタン系のものを使
用し、これにオーム性接触電極を設けた場合、金
属層によつてオーム性接触電極の半田付け性の悪
さをカバーすると同時に、経時的劣化を防止し、
機械的強度が高く、低電圧範囲で長時間に亘つて
安定したバリスタ特性を発揮する、小形直流モー
タのノイズ防止に最適な電圧非直線性抵抗素子を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電圧非直線性抵抗素子の正面図、第２
図は同じくその電圧電流特性図、第３図及び第４
図は本発明に係る電圧非直線性抵抗素子の各実施
例における断面図、第５図Ａ，Ｂは小形直流モー
タとして構成された本発明に係る電圧非直線性抵
抗素子の平面図および底面図、第６図は第５図に
示した電圧非直線性抵抗素子を装着した小形直流
モータを概略的に示した図、第７図は第６図に示
した小形直流モータの等価回路図をそれぞれ示し
ている。 １……焼結体、２，３，２ａ〜２ｃ，３ａ〜３
ｃ……電極、６，７，１０，１１，１２，１３，
１４ａ〜１４ｃ……金属層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それ自体がバリスタ特性を有する焼結体上に
   オーム性接触となる電極層を形成し、該電極層の
   表面上に半田付け性の良好な金属層を被着した電
   圧非直線性抵抗素子であつて、前記金属層は、全
   周にギヤツプが生じるように、前記電極層より小
   さい平面積でその面内に形成したことを特徴とす
   る電圧非直線性抵抗素子。 ２ 前記焼結体は酸化チタンを主成分とするもの
   より成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の電圧非直線性抵抗素子。 ３ 前記電極層は銀より成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の電圧非
   直線性抵抗素子。 ４ 前記金属層は銀ペーストを前記電極層の内側
   の領域内に印刷して形成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載の電圧非直線性抵抗
   素子。 ５ 前記金属層は電解メツキ層より成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載の電圧非直線性抵抗素子。 ６ 前記金属層は、前記電極層の一部に銀層を被
   着し、該銀層と該銀層の存在しない前記電極層の
   上に電解メツキ層を被着して形成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載の電圧非直線性抵抗素子。 ７ 前記焼結体は円環状に形成され、前記電極層
   は該焼結体の少なくとも一面上の軸心まわりに、
   ギヤツプを介して複数設けられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
   項または第６項に記載の電圧非直線性抵抗素子。 ８ 前記電極層は前記焼結体の両面に互いに対向
   して設けられ、少なくとも一面側の電極層はその
   表面に前記金属層を有して成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の電圧非直線性抵抗
   素子。