JPH03214705A - 電圧非直線抵抗体素子の製造方法 - 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、酸化亜鉛を主成分とし、それ自身が電圧非直
線性を示す焼結体の側面に、高抵抗層を形成した電圧非
直線抵抗体素子の製造方法に関するものである。

従来の技術 従来より、酸化亜鉛を主成分とし、これにビスマス、マ
ンガン等の酸化物を添加物として加え、成形して、焼成
することにより得られる電圧非直線性の高い抵抗体は、
酸化亜鉛ハリスタと呼ばれ、？圧安定化素子、サージ吸
収素子、避雷器等として広く用いられている。

この酸化亜鉛バリスタを電力用避雷器として用いる場合
、要求されるべき特性の一つに放電耐量特性がある。こ
れは、ＪＲＣ−１８７−１９７３に規定されているよう
に、４／１０μｓの衝撃電流を５分間隔で２回印加し、
素子が耐え得るピーク電流の最大値である。

従来より、電力用避雷器の製造方法として、放電耐量を
上げることを目的に、避雷素子の側面に、ＳｉＯｚ　　
Ｚｎｔ　ｓｂ２　０１２．８Ｉ２　０３等の混合物を塗
布し、焼結させ、高抵抗層を形成したり（特開昭５６−
６９８０４号公報）、焼成容器内にｓｂ．（）：＋　　
ＢｉｚＣ）＋　　ＳｉＱ■等からなる混合物を配置し、
気一固相反応により避雷素子の側面に高抵抗層を形成す
る方法（特公昭６０−１５１２８号公報）等が知られて
いた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の方法では、前者の場合、焼結後の
高抵抗膜中の粒子の大きさが不均一であ？たり、作製膜
がボーラスであったりすることがあり、避雷素子と高抵
抗膜との密着性が必ずしも十分ではない場合がある。ま
た、後者の場合、作製膜厚の均一性が良くない場合があ
る。そして、高抵抗層と、避雷素子との密着性が十分で
はないと、サージ電流が避雷素子と高抵抗層の間をリー
クし、木来持つべき高抵抗層の特性は十分に満たされず
、放電耐量の限界値が低下することがある。

また、高抵抗膜の膜厚が均一でないと、膜の薄いところ
を選択的にサージ電流が流れ、放電耐量の限界値が低下
する原因になる。

本発明は、このような課題を解決するもので、避雷素子
と密着性の高い高抵抗膜を均一に形成し、放電耐量の高
い避雷器の作製を目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記のような課題を解決するために、本発明の電圧非直
線抵抗体素子の製造方法は、酸化亜鉛ハリスタ素体の側
面に、高抵抗膜であるＳｉＯ■薄膜またはＳｉ３ＮａＦ
ｉｌ膜を化学的または物理的な製膜法により形成する方
法を提案するものである。

作用 一般的に化学的または、物理的な製膜法で薄膜を形成す
ると、緻密で密着性の高い薄膜の形成が可能である。ま
た、ｓ１０ｚＦｉＮ膜またはＳ！３Ｎ４薄膜は耐熱衝撃
性、絶縁性に優れ、サージ電流による素子の発熱や、サ
ージ電流印加時の強電界に十分耐え得る材料である。こ
のことから、上記方法により、より放電耐量の高い避雷
素子の作成が可能となる。

実施例 以下、本発明の製造方法について、実施例に基づき詳細
に説明する。

まず、酸化亜鉛粉末に、ビスマス、コハルト、マンガン
、アンチモン、クロム等の酸化物を、合計量に対してそ
れぞれ０．３ｍｏ１％〜１．５ｍｏ１％加え、十分に粉
砕、混合した後、造粒し、原料粉を作製した。この原料
粉を直径４　０　ｍｍ、厚さ３０帥の大きさに圧縮形成
し、空気中で７００゜Ｃ〜９００゜Ｃの温度で十分にバ
インダーを分解した後、空気中において？２００゜Ｃで
焼結させ、酸化亜鉛バリスタ素体を得た。

このようにして得られたバリスタ素体の側面に、プラズ
マＣＶＤ法を用い、ＳｉＯ■の高抵抗膜を形成した。以
下に、その具体的な作製方法を示す。

すなわち、第２図に示すように、バリスタ素体４の上下
を回転可能な治具５で挟み、予め３００゜Ｃの温度に赤
外線を用いてバリスタ素体４を加熱させた後、ゆっくり
回転させながら反応室６を通過させた。ここで、膜厚は
反応室６を通過させる時間で制御した。そして、反応室
６の内容量は、約６５リットル、反応ガスは、ＳＩＨ４
ガスが３０　（ｍｌ／ｍｉｎ）、Ｎ２０ガスが８００（
ｍｌ／ｍｉｎ）の流量で反応室６中にガス導入バルブ８
を制御して導入し、製膜中の反応室６のガス圧は、Ｉ　
Ｔｏｒｒ，になるように真空ポンプ（図示せず）へのメ
インバルブ９により制御した。また、プラズマを作る放
電電極７は、４０ｃｍ角の平面で、１３．５６ＭＨｚの
高周波電源を用い、５００（Ｗ）の電力を投入した。上
記条件でのバリスタ素体４上での製膜速度は、約１５０
（ｍｌ／ｍｉｎ）であった。この条件で膜厚を変えて、
４種類の試料を？成した。このようにして作製した試料
の両端面を研磨してアルミニウムの容躬電極を形成し、
ハリスタ素子を作製した。このようにして作製したバリ
スタ素子の概略図を第１図に示す。下記の第１表に作製
した試利のＳｉＯ■ＶＲ膜の膜厚を示す。

また、第１図において、１は酸化亜鉛バリスタ素体、２
はＳｉＯ■薄膜、３は電極である。

〈第１表〉 また、比較のために、従来例の素子として、ＳＯ。薄膜
の代わりに、ハリスタ素体の側面に、Ｓ　ｉｏｚ　，Ｚ
ｎ７　Ｓｂｇ　０１２．Ｂ　ｉｚ　０３を適当な割合で
混合した絶縁材料を薄くコーティングし、熱処理を施し
、上記と同様の方法で電極を形成して作製した試料（試
料５）を用意した。

このようにして得られたハリスタ素子（試料１〜５）に
対して、４／１０μｓの衝撃電流を５分間隔で２回印加
し、素子が耐え得るピーク電流の限界値を測定した。

この結果を下記の第２表に示す。第２表中、× 印が素子の破壊した電流値である。

く第２表〉 ？２表より、ｓ＋ｏｚｆｌ膜をバリスタ素体の側面にコ
ーティングした素子の放電耐量は何もコーティングして
いない素子、または熱処理により絶縁材料をコーティン
グした素子のそれに比べて、大きく優れていることがわ
かる。また、今回の実験では、ＳｉＯ■薄膜の膜厚が厚
くなるほど放電耐量は大きくなっているが、膜厚が１０
μｍの素子においても、従来例に比べ十分特性の向上は
認め？れる。

尚、今回の実験において、ＳｉＯ■薄膜はＳｉＨ．ガス
と、Ｎ２０ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により作製し
たが、これはプラズマＣＶＤ法に限らず、減圧ＣＶＤ法
や、常圧ＣＶＤ法等、他の化学気相成長法、あるいはス
パッタリング等の物理的蒸着法によっても、ＳｉＯ■薄
膜の作製は可能であり、本発明の素子に適応することは
可能である。

ここで、上記のＳｉＯｚＦｉ！膜に代えてＳ１３Ｎ４薄
膜により高抵抗膜を形成しても、上記実施例と同様の効
果を得ることができた。下記の第３表に作製した試料の
Ｓｆ３Ｎ４薄膜の膜厚を示す。ここで、試料の作製条件
は、反応ガスが、Ｓ　ｉ　Ｈ　４ガス：　３０　（ｍｌ
／ｍｉｎ），　Ｎｚガス：　８００（ｍｌ／ｍｉｎ）で
あり、バリスタ素体上での製膜速度：約５０　（ｎｍ／
ｍｉｎ）とした以外は、全て上記実施例と同一条件とし
た。

以下余白 く第３表〉 ここで、試料６は上記実施例の試料１と同一のものであ
る。これらの試料について、上記実施例と同様の衝撃電
流を印加し、素子が耐え得るピーク電流の限界値を測定
した結果を下記の第４表に示す。また、第４表において
も、上述した比較用の試料５による測定結果を参考のた
めに記載している。

く第４表〉 ？記の第４表に示すように、ＳｉｓＮ４薄膜を用いた場
合においても、優れた放電耐量特性を得ることができる
。特に、Ｓｉ３Ｎ４ｆｆｉ膜の場合は、膜厚が２．０μ
ｍの素子においても、従来例に比べ十分に特性の向上が
認められるものである。また、このＳｔ３Ｎａ薄膜は、
ＳｉＨ３ガスと、ＮＨ．ガスを用いたプラズマＣＶＤ法
によっても作製することができ、その他に上記実施例と
同様に、減圧ＣＶＤ法や常圧ＣＶＤ法等の他の化学気相
成長法、あるいはスパッタリング等の物理的蒸着法によ
っても、作製可能なことはもちろんである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、酸化亜鉛ハリスタ素体の
側面に、化学的または物理的な薄膜成長方法を用いてＳ
ｉＯ■薄膜またはＳ　ｉ　３Ｎａ　７１膜を形成するこ
とにより、放電耐量特性の優れた電圧非直線体素子を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により作製した電圧非直線抵
抗体素子の断面図、第２図は本発明の製造方法における
薄膜形成方法の一例を示した図である。 ｌ・・・・・・酸化亜鉛バリスタ素体、２・旧・・Ｓｉ
ｎ２薄膜、３・・・・・・電極、４・・・・・・酸化亜
鉛バリスタ素体、５・・・・・・回転可能な治具、６・
旧・・反応室、７・・・・・・放電電極、８・・・・・
・ガス導入バルブ、９・・・・・・真空ポンプへのメイ
ンバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　酸化亜鉛を主成分とし、電圧非直線性を示す酸化亜鉛
   バリスタ素体の側面に、化学的または物理的な薄膜成長
   方法を用い、ＳｉＯ＿２薄膜またはＳｉ＿３Ｎ＿４薄膜
   を形成することを特徴とする電圧非直線抵抗体素子の製
   造方法。