JPH05182802A

JPH05182802A - 抵抗素子

Info

Publication number: JPH05182802A
Application number: JP35852391A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kawaguchi; 行雄川口; Ryuichi Ogiso; 龍一小木曽; Hironobu Sawada; 博信澤田; Sachiko Matsubuchi; 幸子松渕; Katsuhiko Tabuchi; 克彦田渕
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【構成】炭化ホウ素を含有する焼結体である抵抗体２
と、この抵抗体２に接続された放熱板３とを有する大電
力用抵抗素子。【効果】極めて小さな寸法で大電力に耐える。また、
突入電力の抑制が可能であり、しかも適当な抵抗値の固
定抵抗として使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭化ホウ素を含有する
抵抗体を有する大電力用抵抗素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来用いられている大電力用抵抗器に
は、巻線抵抗器、セメント抵抗器などがあるが、これら
の抵抗器は、０．１〜１００Ω程度の抵抗を得るために
は体積が例えば１００cm³ 前後と大きくなってしまい、
小型の電気・電子機器に組み込むには問題がある。

【０００３】小型の抵抗器としては、金属系薄膜からな
る抵抗体を用いて１０^-6〜１０^-4Ωcm程度の抵抗率とし
たものがあるが、薄膜抵抗体は大電力に耐えられず、例
えば１W 以上の電力が投入されると割れてしまう。ま
た、Ｌａ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ
等の各種酸化物を含む複合酸化物抵抗体では１０^-1〜１
０¹ Ωcm程度の抵抗率が得られるが、複合酸化物抵抗体
は熱的安定性が低く、また、１W 以上の電力が投入され
ると、割れや穴開きが生じたり、発火することがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情からなされたものであり、大電力に耐え得る小型の抵
抗素子を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（６）の本発明により達成される。

【０００６】（１）炭化ホウ素を含有する焼結体である
抵抗体と、この抵抗体に接続された放熱板とを有するこ
とを特徴とする抵抗素子。

【０００７】（２）前記抵抗体の２５℃における抵抗率
が０．１〜１００Ωcmである上記（１）に記載の抵抗素
子。

【０００８】（３）前記抵抗体の２５〜１００℃におけ
るＢ定数が５００〜２０００K である上記（１）または
（２）に記載の抵抗素子。

【０００９】（４）前記抵抗体表面に電極層を有する上
記（１）ないし（３）のいずれかに記載の抵抗素子。

【００１０】（５）前記抵抗体と前記放熱板とが、板状
のリード体を介して接続されている上記（１）ないし
（４）のいずれかに記載の抵抗素子。

【００１１】（６）前記抵抗体に含有される炭化ホウ素
のＢ／Ｃの原子比が４．０５以上かつ５未満である上記
（１）ないし（５）のいずれかに記載の抵抗素子。

【００１２】

【作用】図１に示されるように、本発明の抵抗素子１
は、抵抗体２に放熱板３が接続されているため、抵抗体
２の温度上昇が抑えられ、また、抵抗体２は炭化ホウ素
を含有するため、耐熱性が高い。このため、本発明の抵
抗素子は１W 以上の大電力に耐える。また、炭化ホウ素
を含有する抵抗体２は、例えば、５cm³ 以下、特に１cm
³ 以下の体積で０．１〜１００Ω程度の抵抗値が得られ
る。

【００１３】炭化ホウ素を含有する抵抗体２は、ＮＴＣ
サーミスタ（negative temperaturecoefficient thermi
stor ）材であり、温度が上昇すると抵抗値が減少する
負の温度特性を示す。スイッチング電源などを用いた電
気回路では、電源をオンにする際のいわゆる突入電力に
より、過大な電流が回路素子に流れ、回路素子が破壊さ
れることがある。本発明の抵抗素子は負の温度特性をも
ち、抵抗体の温度が低い電力投入時には抵抗値が高いた
め、突入電力による過大電流を抑制することができる。
そして、抵抗体２は、電力投入後、温度が速やかに上昇
し、放熱板の放熱効率と釣り合ったところで温度が一定
となって所定の抵抗値を示し、固定抵抗器として働く。

【００１４】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【００１５】本発明の抵抗素子の一実施例を図１に示
す。図１の（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であ
る。同図に示される抵抗素子１は、抵抗体２と、この抵
抗体２に接続された放熱板３とを有する。

【００１６】抵抗体２は炭化ホウ素を含有する焼結体で
あり、抵抗値が負の温度特性を示すサーミスタ材料であ
る。抵抗体２の抵抗率やＢ定数等の各種特性は、目的に
応じて適宜決定すればよいが、特に下記の特性とするこ
とが好ましい。

【００１７】２５℃における抵抗率は０．１〜１００Ω
cmであることが好ましい。抵抗率が前記範囲未満である
と、０．１〜１００Ω程度の抵抗値とするためには抵抗
体の寸法が大きくなりすぎる。また、抵抗率が前記範囲
を超えていると抵抗値が大きくなりすぎ、電圧印加時に
抵抗体に電流が殆ど流れなくなるので、抵抗体の温度が
殆ど上昇しなくなる。このため、突入電力による過大電
流の抑制と固定抵抗器としての働きが難しくなる。

【００１８】２５〜１００℃におけるＢ定数は５００〜
２０００K であることが好ましい。Ｂ定数が前記範囲未
満であると、突入電力に起因する過大電流を防ぐ効果が
不十分であり、Ｂ定数が前記範囲を超えていると、電流
が定常状態となったときの抵抗値が低くなりすぎ、固定
抵抗器としての使用が困難となる。

【００１９】抵抗体２の２５℃における抵抗値は、用途
に応じて適宜決定すればよいが、通常、０．１Ω以上と
される。また、本発明の効果を十分に実現するためには
抵抗値を１００Ω以下とすることが好ましい。

【００２０】抵抗体２の組成は、要求される抵抗率やサ
ーミスタ特性（Ｂ定数）、使用時の抵抗体温度等に応じ
て適宜決定すればよく、特に限定されないが、上記した
好ましい特性を得るためには下記組成を選択することが
好ましい。

【００２１】炭化ホウ素のＢ／Ｃの原子比は、好ましく
は４以上、より好ましくは４．０５以上、さらに好まし
くは４．１以上であり、かつ好ましくは５未満、より好
ましくは４．９以下、さらに好ましくは４．５以下であ
る。原子比Ｂ／Ｃを前記範囲とすることにより上記した
抵抗率およびＢ定数が得られる。

【００２２】Ｂ／Ｃが前記範囲である炭化ホウ素は、従
来公知の下記のようなＢ₄ Ｃの製造方法において、原料
のホウ素成分と炭素成分の量比を変えることによって製
造することができる。

【００２３】１）元素状ホウ素と炭素の直接反応（例え
ば２０００〜２４００℃）２）無水ホウ酸（ホウ酸またはホウ砂）の炭素還元３）窒化ホウ素の炭素還元４）炭素の存在下における無水ホウ酸のＭｇ還元（テル
ミット反応）５）炭素の存在下における炭化水素、水素による三塩化
ホウ素の還元（気相反応）

【００２４】抵抗体は、上記したような方法により得ら
れた炭化ホウ素の粉末を焼結して製造されることが好ま
しい。

【００２５】この場合、通常の粉末冶金法に従って炭化
ホウ素粉末だけを焼結して成形品を得てもよいが、この
場合は焼結温度が２０００〜２３００℃と高くなってし
まうため、マトリックス物質を含有させることが好まし
い。

【００２６】マトリックス物質としては、Ａｌ、Ｓｉお
よび２Ａ族元素の酸化物の１種以上を用いることが好ま
しい。マトリックス物質をこのような酸化物とすること
により焼結性が向上する。

【００２７】このような酸化物としては、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ 、特にα−Ａｌ₂Ｏ₃ ）であってもよ
く、あるいは、酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ) 、さらには種
々の量比の酸化アルミニウム−酸化シリコンであっても
よい。酸化シリコンを用いることによって切断加工性が
向上し、チップ化が容易となる。

【００２８】また、これらに替え、あるいはこれらに加
え、２Ａ族元素の酸化物の１種以上を用いてもよい。２
Ａ族元素の酸化物を含有させることによって電気抵抗値
のコントロールが容易となり、焼結体ウエハ内にて生じ
る電気抵抗値の位置的なバラツキも小さくなる。また、
切断加工も容易となる。２Ａ族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ）の酸化物としては、酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロン
チウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）が特に好ま
しい。２Ａ族元素の酸化物の量は、目的とする電気抵抗
値に応じマトリックス物質の０〜１００％の範囲の中か
ら適宜決定すればよい。

【００２９】さらに、マトリックス物質は、Ａｌ、Ｓｉ
および２Ａ族元素の酸化物の１種以上に加え、４Ａ族元
素の酸化物の１種以上を含有してもよい。４Ａ族元素の
酸化物を含有することによって電気抵抗値のコントロー
ルが容易となり、その焼結体内での位置的なバラツキも
小さくなり、切断加工性も向上する。４Ａ族元素（Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）の酸化物としては、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂ ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂ ）が好ましい。こ
れら４Ａ族元素の酸化物の量は、炭化ホウ素の含有量に
対し、体積比で０．５以下、特に０．３以下であること
が好ましい。これは、体積比が０．５を超えると、４Ａ
族元素の酸化物が焼成時に炭化ホウ素により還元されて
導電性をもってしまい、炭化ホウ素が導電路形成物質の
主体とならず、Ｂ定数等のサーミスタ特性が変化し、高
温での安定性が低下するからである。

【００３０】このようなマトリックス物質を形成する酸
化物焼結体の具体例としては、α−Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ
₂ 、ムライト (3Al₂O₃・2SiO₂) 、ステアタイト(MgO・Si
O₂)、フォルステライト(2MgO ・SiO₂)、ジルコン(ZrO₂・S
iO₂) 、磁器(SiO₂・Al₂O₃)、マグネシア(MgO) 、Al₂O₃・M
gO 、Al₂O₃・CaO 、Al₂O₃ ・TiO₂、BaO ・SiO₂等、ある
いは、“Engineering Properties of Ceramics Databoo
k to Guide MaterialsSelection for Structural Appli
cations”Battele Memorial Institute Columbus Labor
atories P445 〜P447、P459、P469、P472、P479〜P480
に記載の複合酸化物などが挙げられる。これらの酸化物
焼結体の化学式は、それぞれカッコ内に示されるもの等
であるが、化学量論的にその組成を多少はずれてもよ
い。また、その平均グレイン粒径は通常０．１〜１００
μm 、特に０．１〜１０μm の範囲にある。

【００３１】焼結体中の炭化ホウ素の含有量は、一般に
７体積％以上であればよい。また、焼結体中における炭
化ホウ素の平均グレイン粒径は、通常０．１〜１５μm
の範囲にあるものである。

【００３２】炭化ホウ素やマトリックス物質の体積百分
率は、焼結体の切断面を鏡面加工した後、これを電子顕
微鏡観察して各成分の面積百分率を算出し、これを体積
百分率とすればよい。

【００３３】焼結体中では、炭化ホウ素がマトリックス
物質中にて導電路を形成してサーミスタ特性等を発揮す
るものである。そして、これらから形成される導電路は
１００℃以上の高温にて安定で、良好なサーミスタ特性
等を有するものである。

【００３４】次に、前記マトリックス物質の酸化物焼結
体として、酸化アルミニウム（α−Ａｌ₂ Ｏ₃)を適用し
た場合について詳細に説明する。この場合、組成は、上
記の焼結体を化学分析して得た重量％で示している。

【００３５】酸化アルミニウム（α−Ａｌ₂ Ｏ₃)および
炭化ホウ素、特にＢ_4.15Ｃの含有量を、それぞれｘ重量
％およびｙ重量％とし、ｘ＋ｙ＝１００重量％とした場
合、ｘ＝４〜８０、特に１０〜４０であることが好まし
い。ｘが前記範囲未満であると希望のサーミスタ特性が
得られにくく、前記範囲を超えると良好な焼結性が得ら
れにくい。

【００３６】以上においては、マトリックス物質として
α−Ａｌ₂ Ｏ₃ を単独で用いた場合の好ましい組成範囲
について述べた。他のマトリックス物質をα−Ａｌ₂ Ｏ
₃ に替えて用いる場合には、他のマトリックス物質の理
論密度をρ_m 、α−Ａｌ₂ Ｏ₃ の理論密度をρ_a とした
とき、Ａ＝１００／（ρ_m ｘ／ρ_a ＋ｙ）とすると、マ
トリックス物質はＡｘρ_m ／ρ_a 重量部、炭化ホウ素は
Ａｙ重量部用いればよい。各成分の理論密度は前記 Bat
tele Memorial Institute Columbus Laboratories の文
献に記載されており、またそれから容易に計算可能であ
る。α−Ａｌ₂Ｏ₃ はρ_a ＝３．９８g/cm³ 、Ｂ_4.15Ｃ
は２．５g/cm³ であり、この他、例えば２ＭｇＯ・Ｓｉ
Ｏ₂ は３．７１g/cm³ である。

【００３７】なお、焼結体の実測密度は、焼結体の理論
密度の７５％以上、特に９０〜１００％、特に９５〜１
００％であることが好ましい。これにより、素子の電気
抵抗値の経時変化特性が向上する。

【００３８】焼結体中では、炭化ホウ素の一部が焼成中
に酸化物に変化していてもよい。あるいは前記酸化物の
一部が炭化物に変化していてもよい。ただし、酸化ホウ
素の含有量は０〜１重量％、特に０．１〜０．５重量％
であることが好ましい。酸化ホウ素、特にＢ₂ Ｏ₃ はガ
ラス質となるため、含有量が増えるに従ってガラス相が
増加して低融点となり、電気抵抗のコントロールや、焼
結体の粒子径のコントロール等が困難となるからであ
る。

【００３９】焼結体は、マトリックス物質と、導電路形
成物質としての炭化ホウ素とを含有するものに、さらに
副成分として３Ａ族元素の一種以上を元素換算で好まし
くは０．０１〜１０重量％含有するものであってもよ
い。３Ａ族元素は、金属単体として含有させても、化合
物として含有させても、あるいはこれらを複合含有させ
てもよい。３Ａ族元素としては、特にＹ、Ｃｅが好まし
く、化合物として含有させる場合は、これらの元素の酸
化物（Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＣｅＯ₂)あるいは炭化物が好ましい。
これらの元素を元素換算で好ましくは０．０１〜１０重
量％含有させることにより、電気抵抗値のコントロール
が容易となり、焼結体ウエハ内の電気抵抗値の位置的バ
ラツキが小さくなる。

【００４０】また、３Ａ族元素に替え、あるいはこれに
加え、副成分として鉄を好ましくは金属単体、酸化物
（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、炭化物の１種以上の形で含有させても
よい。Ｆｅも３Ａ族元素と同等の効果をもつ。Ｆｅの含
有量は、元素換算で０．０１〜１０重量％が好ましい。

【００４１】このような効果は、前記においてマトリッ
クス物質について述べたように、２Ａ族元素および４Ａ
族元素の酸化物でも実現する。そして、これらはマトリ
ックス物質の全部または一部であり、元素換算で０．０
１重量％以上であることが好ましい。

【００４２】さらに、２Ａ族元素および４Ａ族元素、好
ましくはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒの１種以
上は元素単体であっても、炭化物であってもよく、好ま
しくは元素換算で０．０１〜１０重量％の含有量にて抵
抗値のコントロールが容易となり、そのバラツキが小さ
くなる。

【００４３】さらに、必要に応じ、他の副成分も、例え
ば単体、酸化物、炭化物等の形で含有することができ
る。

【００４４】まず、５Ａ族、６Ａ族元素については、そ
の含有に効果はないが、必ずしもその含有は排除される
ものではない。ただし、多量の添加はサーミスタ特性等
を低下させるので、元素換算で１０重量％、特に１重量
％を超えないことが好ましい。

【００４５】次に、１Ａ族元素、例えばＮａ、Ｌｉ等に
ついては特に含有されないことが好ましい。これはサー
ミスタ素子等の抵抗体素子に電圧を印加すると、これら
のイオンが移動、拡散し、抵抗が経時劣化しやすいから
である。１Ａ族元素の含有量は元素換算で０〜１重量
％、特に０〜０．００１重量％であることが好ましい。

【００４６】また、７Ａ族元素の含有も好ましくない。
７Ａ族元素は価数が変化しやすく、特性の経時変化が生
じやすいからである。７Ａ族元素の含有量は、元素換算
で０〜１重量％、特に０〜０．０５重量％であることが
好ましい。

【００４７】さらに、１Ｂ族、２Ｂ族が含まれる場合も
経時変化が生じやすいので、元素換算で０〜１重量％、
特に０〜０．０５重量％の含有量とすることが好まし
い。

【００４８】この他、Ｂ、Ａｌ以外の３Ｂ族元素Ｇａ、
Ｉｎ、Ｔｌも、０〜１重量％程度含有されてもよい。た
だし、Ｃ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ以外の４Ｂ族、５Ｂ族、６Ｂ
族、７Ｂ族元素等は特性上好ましくないので、０〜１重
量％の含有量であることが好ましい。

【００４９】なお、副成分としては、微量の窒化物、ケ
イ化物、ホウ化物等が含有されていてもよい。これら副
成分の総計は、１０重量％以下であることが好ましい。
焼結体中におけるこれらの副成分は、化合物として含有
される場合は化学量論的にその組成を多少はずれてもよ
い。また、その平均粒径は、金属単体の場合は通常１〜
５μm の範囲にあり、化合物の場合は、通常０．１〜５
μm の範囲にある。

【００５０】さらに必要に応じ、前記の副成分あるいは
焼結によりこれらに変化する化合物、例えば炭酸塩、有
機金属化合物等を添加する。

【００５１】２Ａ族、３Ａ族、４Ａ族、Ｆｅの金属単体
あるいは化合物の粉末としては、一般に平均粒径１〜５
μm で、純度９５重量％以上のものを用いる。あるいは
溶液添加してもよい。

【００５２】このような焼結体は次のようにして得られ
る。

【００５３】所定量の酸化アルミニウム等のマトリック
ス物質の粉末と炭化ホウ素粉末とにエタノール、アセト
ン等の溶媒または純水を加えて、ボールミル等により湿
式混合する。酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃)等の上記マ
トリックス物質の粉末としては一般に平均粒径０．１〜
５μm で、純度９９．５重量％以上のものを用いる。こ
れらは酸化物に限らず、炭酸塩、有機金属化合物等、焼
結によって酸化物になる化合物であってもよい。炭化ホ
ウ素粉末としては一般に平均粒径０．５〜５μm で純度
９７重量％以上のものを用いる。溶媒量は粉末の１００
〜１２０重量％程度とする。また、必要に応じてさら
に、分散剤等を添加してもよい。

【００５４】その後、上記混合物を室温で加圧成形して
成形体を得、酸素雰囲気中あるいは非酸化性雰囲気中で
常圧焼結法、ホットプレス（ＨＰ）焼結法、熱間静水圧
（ＨＩＰ）法などにより前記成形体を焼結した後、放冷
する。加圧成形の際の圧力は、５００〜２０００Kg/cm²
程度である。焼結時の非酸化性雰囲気としては、Ｎ₂、
Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガス、Ｈ、ＣＯ、各種炭化水素な
ど、あるいはこれらの混合雰囲気、さらには真空等の種
々のものであってよい。

【００５５】常圧焼結法の場合は大気圧でよく、焼結時
の温度は１６００〜１９００℃、より好ましくは１７５
０〜１８００℃で有効である。温度が１６００℃より低
い場合には長時間焼結しても十分には緻密化せず、１９
００℃より高い場合はＡｌ₂Ｏ₃ 等の酸化物と炭化ホウ
素との相互反応が激しくなるからである。焼結時間は、
通常０．５〜２時間であり、特に、１７５０℃では１時
間程度であることが好ましい。

【００５６】ＨＰ焼結法の場合、プレス圧力は１５０〜
２５０Kg/cm²、温度は１５００〜１８００℃、特に１６
００〜１７５０℃が好ましい。温度が１５００℃より低
いと緻密な焼結体が得られず、１８００℃より高いとＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 等の上記マトリックス物質と炭化ホウ素との相
互反応が激しくなるからである。焼結時間は、一般に１
〜３時間である。

【００５７】ＨＩＰ焼結法の場合は、原料粉末の成形体
を酸素雰囲気中あるいは非酸化性雰囲気中（例えば、１
２００℃まで真空中、その後はＡｒ雰囲気中等が好まし
い）で予備焼結し、次いでＨＩＰ炉内でこの予備焼結体
を焼結する。予備焼結の温度は１４００〜１６５０℃、
その時間は１〜３時間とするのがよい。また、ＨＩＰ焼
結法における温度は１２００〜１５００℃、焼結時間は
１〜５時間、圧力は１０００〜１５００Kg/cm²であり、
酸素雰囲気中あるいはＡｒ等の不活性雰囲気中で行えば
よい。この場合、室温で酸素ガス、Ａｒガス等を３００
〜４００Kg/cm²まで加圧し、その後、上記のように加熱
により圧力をかける。

【００５８】このように作製された焼結体では、上記し
たＢ定数および抵抗が容易に得られる。焼結体の組成比
と抵抗率（ρ）との関係を調べると、炭化ホウ素添加量
によるρ変化が急峻でなく、組成比を変化させることに
より所望の抵抗を得ることが容易である。

【００５９】また、酸化アルミニウムを前記の酸化物に
替えた場合は、切断加工性が改善される。

【００６０】本発明で用いる材料では、２Ａ族、３Ａ
族、４Ａ族およびＦｅから選ばれた少なくとも一種以上
の元素を含有させることにより電気抵抗値をコントロー
ルできる。

【００６１】なお、炭化ホウ素を単独で焼結する場合、
温度以外の焼結条件は前記と同様でよいが、酸化アルミ
ニウム等の前記マトリックス物質をスペーサーとして用
いると焼結温度が低下し、好ましい結果を得る。これ
は、焼成に際し酸化アルミニウムが炭化ホウ素中に拡散
することにより、焼結が促進されるからであると考えら
れる。この際、酸化アルミニウム等は炭化ホウ素中に１
０〜１０００ppm 程度含有されることになる。

【００６２】上記のようにして作製された焼結体を、ダ
イシングソー等により所望の形状に切断し、抵抗体とす
る。抵抗体は、通常、図示例のように直方体状とされ
る。なお、後述する電極層を設ける場合には、焼結体の
両面または一方の面に電極層を形成した後、切断するこ
とが好ましい。

【００６３】放熱板３は、電力投入により発熱した抵抗
体２の放熱を助けるために設けられる。抵抗体２は、電
力投入後、温度が上昇し、放熱板３の放熱効率と釣り合
ったところで温度が一定となり、その温度に応じた抵抗
値を示す。従って、放熱板３は、抵抗体２の使用温度や
投入電力等に応じて適当な放熱効率が得られるように、
適宜その構成材質や寸法を決定すればよい。具体的に
は、通常の電気・電子機器のヒートシンクに利用される
ＡｌやＣｕ、あるいはこれらを含む合金などから選択す
ればよい。また、放熱板３の形状は特に限定されない
が、通常のヒートシンクと同様に、複数のフィンを設け
て放熱面積を大きくする構成とすることが好ましい。

【００６４】なお、放熱板３を含む抵抗素子全体の寸法
は特に限定されないが、図示例のような構成とする場
合、一辺が３０mm程度以下におさまる。

【００６５】抵抗体２には、抵抗体２を回路と接続する
ためのリード体４が接続される。リード体４の構成材質
および形状は特に限定されず、投入される電力に耐え得
る構成とすればよい。例えば、図示例では、Ａｌからな
る板状のリード体を用いている。

【００６６】リード体４は、通常、図示例のように、抵
抗体２と放熱板３とに挟まれるように設けられることが
好ましい。このような構成では放熱板３が抵抗体２と接
触しないので、放熱板３と抵抗体２との絶縁に留意する
必要がなくなる。

【００６７】ただし、図１（ｂ）において、放熱板３を
抵抗体２の上面および下面にそれぞれ設けた構成として
もよい。このような構成において、放熱板が導電性材質
から構成されている場合、放熱板の表面に絶縁膜を設け
る。例えば、Ａｌ製の放熱板を使う場合、表面にアルマ
イト処理を施せばよい。なお、抵抗体２の表面は鏡面状
ではなく、やや粗面状なので、抵抗体２と放熱板３とが
接する構成とした場合には両者の間に空間が存在し、放
熱板３への熱伝達係数が低くなる。このような場合に
は、抵抗体２と放熱板３との間にシリコーングリスなど
の介在層を設けて、熱伝達係数を高めることが好まし
い。また、このような介在層により絶縁が可能であり、
さらに、熱硬化可能な介在層を設ければ、放熱板の固定
にも利用できる。

【００６８】なお、図示例のようにリード体４を介して
放熱板３を設ける場合にも、放熱板３とリード体４との
間は絶縁することが好ましい。

【００６９】抵抗体２、放熱板３、リード体４などの各
部材の接続方法は特に限定されない。例えば、図示例の
構成では、両放熱板間にボルトやネジを通して抵抗体２
とリード体４とを圧着するように締め付ける構成とする
ことができる。また、各部材の接続部付近を樹脂モール
ドして固定してもよい。

【００７０】リード体４は抵抗体２に直に接続してもよ
いが、抵抗体２表面に電極層を設け、この電極層を介し
て接続してもよい。

【００７１】電極層の構成に特に制限はなく、通常のサ
ーミスタチップ等の電極層の構成から適宜選択すればよ
い。例えば、電極層の材質としては、Ａｇを主体とする
もの、Ｐｄを主体とするもの、ＡｇおよびＰｄを主体と
するもの、Ｎｉを主体とするもの、Ａｕを主体とするも
の等から適宜選択すればよい。また、電極層の形成方法
に特に制限はなく、各種厚膜法や、無電解めっき法等の
各種薄膜法から適宜選択すればよい。

【００７２】厚膜法により電極層を形成する場合、炭化
ホウ素を含む抵抗体に対しては導電性材料としてＮｉを
用いることが好ましく、また、ガラスフリットレスペー
ストとすることが好ましい。

【００７３】また、電極層を組成の異なる２層以上の導
電層から構成してもよい。例えば、抵抗体表面にＰｄの
含有量が５０％以上１００％以下で残部が実質的にＡｇ
である第１の導電層を設け、この第１の導電層上に、Ｐ
ｄの含有量が０％以上５０％未満で残部が実質的にＡｇ
である第２の導電層を設けて電極層とすれば、半田ぬれ
性と耐熱性のいずれもが良好な電極層となる。

【００７４】厚膜法により形成された電極層は半田付け
の際に半田に溶解することがあり、これは半田くわれと
して知られている。このような半田くわれを防ぐために
は、電極層の表面にＮｉやＳｎ等の半田くわれ防止用導
電性めっき膜を形成することが好ましい。

【００７５】また、厚膜法により形成された電極層の半
田ぬれ性を改善するために、Ｓｎ−Ｐｂ合金等の半田ぬ
れ性改善用導電性めっき膜を電極層上に形成することが
好ましい。そして、半田くわれ防止用導電性めっき膜と
半田ぬれ性改善用導電性めっき膜とを、この順で形成す
ることがより好ましい。

【００７６】なお、半田ぬれ性は、厚膜電極層を焼成
後、イミダゾル処理を行なうことにより改善することも
できる。

【００７７】電極層をめっき法により形成する場合、電
極層材質としては、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−
Ｗ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｄ等、一般にチップ型サーミスタ等
に用いられているものから適宜選択すればよい。

【００７８】電極層形成前には、抵抗体表面に一般の表
面活性化処理を施すことが好ましい。

【００７９】また、めっき前に、抵抗体表面の少なくと
も電極形成部分を粗面化することが好ましい。粗面化さ
れた抵抗体表面に電極層を形成することにより、電極層
の密着性は極めて高くなる。粗面化する方法に特に制限
はないが、化学エッチング法を用いることが好ましく、
アルカリ等による湿式法、溶融塩法、逆スパッタ法等を
用いればよく、例えば、アルカリ溶融塩に浸漬すること
により良好な粗面化を行なうことができる。この場合、
アルカリ溶融塩としてはＮａ系のものを用いることが好
ましく、特にＮａＯＨを用いることが好ましい。処理温
度や処理時間等の各種条件に特に制限はなく、処理され
る抵抗体の組成等に応じて適宜選択すればよい。また、
この他、塩酸、硫酸等の各種酸による化学エッチングも
好適である。さらに、プラズマエッチング等のドライエ
ッチングやサンドブラスト等により粗面化を行なうこと
もできる。なお、粗面化の程度は、走査型電子顕微鏡等
により確認することができる。

【００８０】このように粗面化処理された抵抗体の表面
にめっき法により電極層を形成すると、粗面化処理によ
り形成された抵抗体表面の微小な凹部ないしポア内に電
極層構成材料が侵入する。このため、電極層と抵抗体と
の間に、電極層構成材質と抵抗体構成材質とが共に存在
する混在層が形成される。なお、この場合の電極層と
は、実質的に連続で抵抗体構成材質が存在しない部分で
ある。実質的に連続であるとは、ピンホール等の膜欠陥
による不連続部分があってもよいことを意味する。ま
た、この場合の抵抗体とは、電極層構成材質が存在しな
い部分である。このような混在層は、走査型電子顕微鏡
等により観察することができ、また、電子線プローブマ
イクロアナライザ（ＥＰＭＡ）によって確認することが
できる。このときの倍率は、例えば５００〜５０００倍
程度でよい。

【００８１】電極層の厚さは、通常、０．１〜５０μm
、特に１〜１０μm であることが好ましい。厚さが前
記範囲未満であると均一な電極層とすることが困難であ
り、前記範囲を超える厚さは不必要である。また、電極
層の上に形成される導電性めっき膜の厚さは、０．１〜
５０μm 程度であることが好ましい。

【００８２】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００８３】［実施例１］下記表１に示す組成の原料粉
末を、アセトンを用いてボールミルにて２０時間湿式混
合した。得られたスラリーを乾燥造粒し、内径７７mmの
黒鉛型に充填した。これを、Ａｒ雰囲気中でホットプレ
ス焼結し、冷却後、５０×５０×１．１mmに加工し、両
面に電極層を形成した後、外周スライングマシンにて加
工し、６×６×１．１mm（体積０．０４cm³ ）にチップ
化し、抵抗体とした。各抵抗体について、２５℃におけ
る抵抗率および抵抗値、２５〜１００℃におけるＢ定数
を表１に示す。

【００８４】

【表１】

【００８５】これらの抵抗体の各電極層にＡｌ製リード
体を介してＡｌ製放熱板をネジ止めし、図１に示される
構成の抵抗素子サンプルとした。

【００８６】サンプルNo. ２に１０V の電圧を印加し、
抵抗値の時間的変化を調べた。その結果、電圧印加直後
は表１に示されるように１２．５Ωであり、２秒後には
１Ωまで低下したので、突入電力による過大電流の抑制
が可能で、しかも固定抵抗器として働くことが確認され
た。また、他のサンプルについても、Ｂ定数に応じて同
様な結果が得られた。そして、電圧印加後も各サンプル
に異常は認められず、１００W 程度の大電力に耐えるこ
とがわかった。

【００８７】

【発明の効果】本発明の抵抗素子は、極めて小さな寸法
で大電力に耐える。また、突入電力の抑制が可能であ
り、しかも適当な抵抗値の固定抵抗として使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の抵抗素子の一実施例を示し、（ａ）は
平面図、（ｂ）は正面図である。

【符号の説明】

１抵抗素子２抵抗体３放熱板４リード体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松渕幸子東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者田渕克彦東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化ホウ素を含有する焼結体である抵抗
体と、この抵抗体に接続された放熱板とを有することを
特徴とする抵抗素子。
【請求項２】前記抵抗体の２５℃における抵抗率が
０．１〜１００Ωcmである請求項１に記載の抵抗素子。
【請求項３】前記抵抗体の２５〜１００℃におけるＢ
定数が５００〜２０００K である請求項１または２に記
載の抵抗素子。
【請求項４】前記抵抗体表面に電極層を有する請求項
１ないし３のいずれかに記載の抵抗素子。
【請求項５】前記抵抗体と前記放熱板とが、板状のリ
ード体を介して接続されている請求項１ないし４のいず
れかに記載の抵抗素子。
【請求項６】前記抵抗体に含有される炭化ホウ素のＢ
／Ｃの原子比が４．０５以上かつ５未満である請求項１
ないし５のいずれかに記載の抵抗素子。