JPH02302004A - 電圧非直線抵抗体 - 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、印加電圧に応じて抵抗値が非直線的に変化す
る抵抗体（以下、バリスタと称する）に関し、特にバリ
スタ特性のバラツキを防止できるとともに、高密度実装
ができるようにした構造に関する。

〔従来の技術〕

従来から、印加電圧に応じて抵抗値が非直線的に変化す
る抵抗体素子としてリングバリスタが知られている。こ
のリングバリスタは、５ｒＴｉＯ１系セラミクスからな
るリング状のセラミクス素体の一主面上に一対以上の電
極を形成して傳成されており、例えばマイクロモータの
ノイズ、火花吸収素子として採用されている。上記リン
グバリスタは、各電極を同一平面上に形成する構造であ
り、同一方向から半田付けすることができることから、
半田付は作業が容易であり、しかもワイヤボンディング
等による接続が採用できる。また、上記リングバリスタ
は、これの他主面側をプリント基板上に直接実装できる
ことから、高密度実装ができるという特長を有している
。さらに、上記リングバリスタでは、それぞれ対向する
電極端同士の距離をできるだけ大きくすることにより、
耐パルス性及び非直線係数を向上させるようにしている
。

このようなリングバリスタにおいては、セラミクス素体
を高温還元雰囲気中にて焼結して半導体化させ、この後
空気中又は酸化雰囲気中で熱処理を行うことにより、セ
ラミクス素体の内部に半導体低抵抗部を残した状態で、
表面部分に酸素の拡散による絶縁層を形成し、これによ
りバリスタ特性を得るようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点） ところで、上記従来のリングバリスタにおいてバリスタ
特性を得る場合、半導体化したセラミクス素体を酸化熱
処理して表面部分に絶縁層を形成するわけであるが、こ
の熱処理時の酸化温度１時間等の酸化条件を一定にコン
トロールすることは困難であり、その結果バリスタ特性
にバラツキが生じるという問題点がある。つまり、セラ
ミクス素体の酸化が不十分の場合は非直線係数が小さく
なり、酸化が進み過ぎると半導体部がなくなり所定のバ
リスタ特性が得られない。

ここで、上記バリスタ特性のバラツキを回避する方法と
して、セラミクス素体の上記電極と対向する他主面側に
導電層を形成することが考えられる。この導電層を形成
することにより、酸化条件が一定でなくても、所定のバ
リスタ特性が得られ、バリスタ特性のバラツキを解消で
きる。しかしながら、上記セラミクス素体の他主面に導
電層を形成した場合は、プリント基板の実装面を絶縁体
にしなければならず、その結果高密度実装に対応できず
、用途が制限されるという問題点が生じる。

本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、酸化
条件を一定にできなくても、特性のバラツキを解消でき
るとともに、高密度実装に対応できる電圧非直線抵抗体
を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、セラミクス素体の一主面上に複数の電
極を形成してなる電圧非直線抵抗体において、上記セラ
ミクス素体の上記ｔｉと対向する他主面上に、金属アル
ミニウムを主成分とする金属アルミ層を形成し、これを
熱処理することにより上記金属アルミ層の外表面に絶縁
膜を形成したことを特徴としている。

ここで、本発明のセラミクス素体には、５ｒＴＩＯ３系
セラミクス、ＺｎＯ系セラミクス等が採用できる。

また、上記金属アルミ層を形成する方法としては、還元
雰囲気中にて焼成されたセラミクス素体に金属アルミニ
ニウム粉末をペースト状に形成してなるペーストを塗布
し、このセラミクス素体を酸化性雰囲気中にて熱処理し
てバリスタ特性の付与と金属アルミ層の形成とを同時に
行う方法、及び上記還元処理したセラミクス素体に一旦
酸化熱処理を施してバリスタ特性を付与した後、上記ペ
ーストを塗布し、しかる後再び酸化熱処理することによ
り金属アルミ層を形成する方法の両方が採用できる。

〔作用〕

本発明に係る電圧非直線抵抗体によれば、セラミクス素
体の他主面に、金属アルミ層を形成し、これを熱処理し
たので、この熱処理により金属アルミニニウムがセラミ
クス素体の表面部分カコら酸素を奪ってセラミクス素体
の半導体化を促進することとなり、その結果上記セラミ
クス素体と金属アルミ層との接触部分には障壁を持たな
い導電層が形成されることとなる。従って、仮に酸化条
件が一定でなくても、安定したバリスタ特性が得られ、
特性のバラツキを解消できる。

また、上記熱処理によって金属アルミ層の外表面には酸
化されたアルマイトによる絶縁膜が形成されることとな
るので、プリント基板の実装面にそのまま直接当接させ
ることができ、高密度実装に対応できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例によるバリスタ
を説明するための図である。

図において、１は本実施例のバリスタであり、これは直
方体状のセラミクス素体２の一生面２ａ上に一対の電極
Ｗ！Ａ３．３を形成するとともに、上記セラミクス素体
２の他主面２ｂ全面に金属アルミ層４を形成して構成さ
れている。この金属アルミ層４は、金属アルミニュウム
粉末にフェスを混合してなるペーストを塗布し、これを
空気中にて１０００〜１１００℃で熱処理して形成され
たものである。

これにより、上記セラミクス素体２の他主面２ｂと金属
アルミ層４との接触部分には導電層４ａが形成されてお
り、また、上記金属アルミ層４の外表面には上記熱処理
によりアルマイト化した絶縁膜４ｂが形成されている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例によれば、セラミクス素体２の他主面２ｂに金
属アルミ層４を形成し、これを酸化熱処理することより
、上記金属アルミ層４と他主面２ｂとの接触部分にセラ
ミクス素体２の半導体化された導電層４ａを形成したの
で、仮に酸化処理温度９時間あるいは酸化雰囲気の条件
が異なっても、所定のバリスタ特性を得ることができ、
その結特性のバラツキの少ない、非直線係数、耐パルス
特性に優れたバリスタが得られる。

また、上記酸化熱処理によって金属アルミ層４の外表面
には酸化アルミ膜による絶縁膜４ｂが形成されるので、
本実施例のバリスタ１をプリント基板上に直接実装する
ことができ、高密度実装に対応でき、用途範囲を拡大で
きる。

次に本実施例の効果を確認するために行った実験結果に
ついて説明する。

まず、本実験に採用したバリスタ試料について説明する
。

■　セラミクス素体として、Ｓｒｏ、５Ｃａｏ、ｉＥ　
ｒ　ｏ、ｏｏｓ　Ｔ　ｌ　＋、ｏ　Ｏｓ　となるようＳ
ｒ　ＣＯｓ　＋Ｃａ　Ｃｏｔ　、　Ｅ　ｒｔ　Ｏｓ　、
　Ｔ　ｉ　Ｏｓを配合し、これを混合、粉砕してセラミ
クス原料を形成した。

この原料を１２００℃で２時間仮焼成した後再び粉砕し
、これにバインダー及びＳｌＯ□をそれぞれ３＠ｔ％、
　０．０５　ｗｔ％加えて混合し、乾燥造粒した。

次に、この粉末をＩｔ／ａｊの圧力で長さ６鶴１幅２゜
５ｍ、厚さ１．２鶴のセラミクスシートに成形し、該シ
ートを１１５０℃で２時間焼成し、さらにこの焼結体を
還元雰囲気中にて１４００℃で２時間焼成し、これによ
り本実験用のセラミクス素体を作成した。

■　また、金属アルミ層として、金属アルミニウム粉末
にフェスを混合してなるペーストを作成した。

次に実験方法について説明する。

ｉ、上記■により作成したセラミクス素体の他主面全面
に上記ペーストを塗布し、これを１０００℃及び１１０
０℃の空気中にて２時間焼成して、本実施例試料１．２
を作成した。

ｉｉ。また、上記■により作成したセラミクス素体を、
１０００℃及び１１００℃の空気中にて２時間熱処理し
て一旦バリスタ特性を付与した後、これに上記ペースト
を塗布し、これを１０００℃の空気中にて再度熱処理を
施して、本実施例試料３，４を作成した。

化０次に、上記各実施例試料１〜４のセラミクス素体の
一生面に、それぞれＡｇペーストを塗布し、これを８０
０℃で焼き付けて一対の電極を形成した。そして、各実
施例試料１〜４のバリスタ電圧ｖＩｌＩ＆、バリスタ電
圧のバラツキ、非直線係数α、及び耐パルス性ΔＶ１ｍ
Ａを測定した。なお、このバリスタ電圧のバラツキは、
３ＣＶ−標準偏差×３／平均×１００％の式により求め
た。また、上記耐パルス性は、５００＾ビークの８×２
０μｓｅｃ電流三角波を５分間隔で印加した後における
バリスタ電圧の変化率を測定した。

なお、本実験では、比較するためにセラミクス素体に金
属アルミ層を形成していない従来のバリスタ、及びセラ
ミクス素体にＡｇによる導電層を形成してなるバリスタ
についても同様の測定を行った。

表はその結果を示す、同表からも明らかなように、セラ
ミクス素体に金属アルミ層を形成してない従来試料（第
１欄及び第５８）の場合は、バリスタ電圧のバラツキが
４７．１％、１！５．７％と高く、非直線係数及び耐パ
ルス性においても、それぞれ３゜１．４．２及び−２５
，−３，９％と低（、酸化処理温度が高いほど劣化が大
きい、また、セラミクス素体にＡｇによる導電膜を形成
してなる比較試料（第２欄及び第６欄）の場合は、バラ
ツキで８．９．１５．７％と低減できており、また非直
線係数、耐パルス性でも従来試料に比べ一定向上できて
いるものの、このＡｇの場合はプリント基板に直接実装
できず、高密度実装に対応できない。

これに刈して、本実施例試料１〜４（第３．４欄及び第
７．８欄）の場合は、いずれもバリスタ電圧のバラツキ
は２．２〜３．２％と小さく、特性のバラツキが大幅に
低減されていることがわかる。

しかも非直線係数は６．３〜８．７、耐パルス性は−１
，２〜＋０．２と上記従来試料、比較試料と比べて太き
（向上しており、バリスタ特性に優れた素子が得られて
いる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る一電圧非直Ｓ抵抗体によれば
、電極と対向するセラミクス素体の他主面側に金属アル
ミ層を形成し、これを熱処理して外表面に絶縁膜を形成
したので、酸化条件が異なった場合でも、特性のバラツ
キを解消できる効果があるとともに、プリント基板上に
実装する際の高密度実装に対応できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例によるバリスタ
を説明するための図であり、第１図はその斜視図、第２
図はその平蘭図、第３ＴＩ！Ｊはその側面図である。 図において、１はバリスタ（１４圧非１１１ｖＡ抵抗体
）、２はセラミクス素体、２ａはバリスタ素体の一主面
、２ｂは他主面、３は電極、４は金属アルミ層、４ｂは
絶縁膜である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バリスタ機能を発現するセラミクス素体の一主面
   上に複数の電極を形成してなる電圧非直線抵抗体におい
   て、上記セラミクス素体の、上記電極と該セラミクス素
   体を挟んで対向する他主面上に、金属アルミニウムを主
   成分とする金属アルミ層を形成し、これを熱処理するこ
   とにより上記金属アルミ層の外表面に絶縁膜を形成した
   ことを特徴とする電圧非直線抵抗体。