JPS6127601A - 電圧非直線抵抗素子の製造方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする電圧非直線
抵抗素子の製造方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

電圧非直線抵抗素子は例えば主成分であるＺｎＯ粉末に
、Ｆｒ６ｅ１１．　ＣＯ３Ｏ４、Ｋ２ＣＯ３、およびＢ
２Ｏ３などの金属酸化物粉末を添加混合した後円柱状に
加圧成形して得られる成形体（以下素体と称する）を炉
中に装入して大気圧で高温焼成することにより製造され
ている。通常焼成過程では素体を炉中に配置する際に素
体が汚染されるのを防ぐために素体と反応し難い物質、
例えば素体と同じ組成をもつ材料の焼結体を焼成台とし
て用い、この焼成台の上に素体を置いて焼成する。

しかしながら、このようにして焼成された電圧非直線抵
抗素子（以下素子と称する）は円柱状の素体が焼成台に
接していた底面以外の自由面から、素体に含有している
高い蒸気圧をもつ物質１例えばＢ２Ｏ３が蒸発するため
にＢ２Ｏ３の蒸発した表面に内部より高い抵抗を有する
高抵抗層が形成される。

例えば第４図は抵抗値の代りに素子に１ｍＡの電流を流
したときの厚さ１．ｍ当りの電圧Ｖ　ｔ　ｍＡ／ｌａｎ
と、素子の表面からの深さ寸法との関係を示した線図で
あり、第４図かられかるように高抵抗層は表面から約２
ｗ＋の深さに形成されている。このような表面の高抵抗
層は素子の電気的特性に対して、制限電圧比を増大させ
、あるいはインパルス電流を印加したとき素子内部に比
べて単位体積当りのジュール熱の負担が大きいためにイ
ンパルス電流耐量を低下させるな２の悪影響を及ぼす。

素子は通常円柱状焼結体の上下両面に電極を取りつけて
この両電極間に電圧が印加されるので電極を設ける面に
高抵抗層が形成されるのは好ましくないが、焼結体の電
極を設けない側面側は高抵抗層が電極周辺部の電界集中
による電流集中を防止してインパルス電流耐量を向上さ
せるのに役立っている。したがって°素体を焼成して得
られる焼結体は焼成中に蒸気圧の高い添加物が蒸発して
高抵抗層が形成される自由面のうち、上面の電極が形成
される面の高抵抗層に関しては研磨などにより除去しな
ければならない。研磨除去する高抵抗層の厚さは前述し
たように約２−である。

しかし、比較的大きな硬さを有する焼結体の約２ｍの高
抵抗層を除去することは多大の研磨時間を要し製造効率
を低下させるばかりか、研磨材などの消費も多く、その
結果コストの上昇につながるので多量生産するときの大
きな欠点となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述の欠点を除去し、電極取付面番ご高
抵抗層が形成されることなく、電極取付面方法を提供す
ることにある。

〔発明の要点〕

本発明はＺｎＯを主成分とし添加物を含む電圧非直線抵
抗素子を製造するに当り、焼成過程で添加物の蒸発によ
って素子の電極取付面に形成される高抵抗層の発生を防
ぐために、１種以上の添加物元素の酸化物からなる混合
粉末を加圧成形素体の上面化載置して焼成することによ
り達成される。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は焼成炉内において本発明の適用される配置関係
を説明するための断面図である。第１図に詔いてＺｎＯ
粉末にＰｒ５Ｏｔｔ　、　Ｃｏｍｍ４．　Ｋｇ■ｓ　、
　Ｃｒ□ｓおよびＢ１０３をそれぞれＰｒが０．５原子
＄、Ｃｏが５．０原子チ、Ｋが０．１原子チ、Ｃｒが０
．１原子チおよびＢが０．Ｏ１原子チ含有されるように
添加混合した後加圧成形した円柱状の素体１を例えばこ
れと同一組成をもつ焼成台２などの上に置く。次に上記
の添加物Ｐｒ５（ｈｔに対してＫｘＯを１０〜３０重量
％、Ｃｒｏｏｎを１０〜１５重量ｔ４．Ｂ＊Ｏｓを１０
〜１５重量％配合したこれらの混合粉体３を別途つくっ
ておき、この粉体３を素体１の上面に例えば節などを用
いて厚さや密度が均一になるように敷きつめる。この際
粉体３の厚さは第４図で説明したようにＢ２Ｏ３などの
蒸発により形成される高抵抗層の表面からの深さが約２
ｍであるから２箇以上とする必要がある。このように焼
成炉の中に焼成台２に円柱状の素体１と粉体３をこの順
に積み重ねた状態で大気中１３００℃に１時間保持して
焼成する。

なお粉体３の厚さ寸法の上限は実状に適するように決め
るのがよい。

かくして焼成された素子の粉体３の置かれた側の表面か
らの深さとＶ　ｓ　ｍＡ／ｖｍとの関係を第２図に示す
。第２図の線図から表面は内部に比べて数チ高抵抗とな
っていると見られるが、高抵抗層としては僅か０．２　
Ｗ程度の深さに過ぎない。これを第４図の素体の上面が
露出したまま焼成した従来法の場合と比較すると高抵抗
層は約１／１０に薄くなっている。これは素体１の上面
に置かれた粉体３が高温で蒸発しやすい酸化物を含んで
いるため化、焼成特にほこの粉体３の成分が優先的に蒸
発し、素体１に含まれている蒸発しやすい成分が蒸発す
るのを抑制しているからである。

また素体１の上面に酸化物の混合粉体３を置き、さらに
その上に高温の反応に対して安定なアルミナ（ム１２０
ｓ　）焼結円板またはジルコニア（Ｚｒ０ｚ　）焼結円
板を載せるのも有効である。第３図はその配置を示した
断面図であり、第１図と共通な部分を同一符号で表わし
であるが、素体１の上面に粉体３を敷きつめた後Ａｔ２
０ｓやＺｒＯ２などの焼結板４をその上に載せて素体１
と焼結板４との間に粉体３が介在するような配置としで
ある。この場合は粉体３の成分の蒸発も焼結板４によっ
て抑えられるから、素体１の成分の蒸発に対しては焼結
板４は一層効果的に働く。ここで得られた素子の特性も
第２図に示したのとほぼ同様の結果となる。

なお本発明に用いられる酸化物の混合粉末を前述のよう
に選定したのはこれら酸化物を形成している元素は元来
素子に含有されるものであって焼成時に素体の成分に対
して悪影響を及ぼすことがないという利点を考慮したか
らである。

一方特に図示してないが素子を多数個採りするために焼
成時に素体を２個以上積み重ねることもあるが、この場
合は積み重ねられた素体は最上段のもの以外は上下両表
面が露出することなく、シーたがって最上段に位置する
素体にのみ上述した本発明の方法が適用される。

〔発明の効果〕

以上実施例で説明したように、電圧非直線抵抗素子の製
造過程番とおいて、焼成時に蒸気圧の高い素子添加物の
一部が蒸発して加圧成形された素体表面に高抵抗層が形
成されるのに対して１本発明では円柱状素体の側面部に
は高抵抗層を残したまま、電極を取りつける面のみ高抵
抗層を形成させないようにするために、素子に添加され
る元素の酸化物の一種以上を混合した酸化物粉体を別途
に作製しておき、この粉体を素体上面に載量することに
より、高温で蒸発しやすい酸化物粉体の成分が優先して
蒸発するため化、素体に含まれている高蒸気圧の添加物
の蒸発が抑制され、素体の電極取付面は焼成後高抵抗層
が僅かに０．２　ｍ程度の深さしか形成されず、表体の
電極取付面が露出したま才焼成していた従来の素子に比
べて、高抵抗層を約１／１０に減することができる。

したがって本発明の方法は、従来表面研磨によりこの高
抵抗層を除去していた作業時間が著しく短縮され、素子
の製造効率を高め、良特性をもった低コストの電圧非直
線抵抗素子を得るために大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法による焼成炉中の材料配置を示す
断面図、第２図は本発明により得られた焼結体表面の高
抵抗層深さとＶＩＩＩＩＡＺ−との関係を示す線図、第
３図は第１図とは異る材料配置を示す断面図、第４図は
従来法による焼結体表面の高抵抗深さとＶ　ｔ　ｍＡ／
−との関係を示す線図である。 １・・・素体、２・・・焼成台、３・・・酸化物混合粉
体。 ４・・・焼結板。 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ＺｎＯを主成分とし一種以上の添加物を含む粉末を
   円柱状に加圧成形した素体とした後、該素体の一方の電
   極取付面を加熱炉中の台に載せて前記素体を焼成する電
   圧非直線抵抗素子を製造する方法において、電極取付面
   の他方の自由端面に、前記添加物元素の酸化物粉末の少
   くとも一種を含む混合粉体を載置した後焼成処理を行う
   ことを特徴とする電圧非直線抵抗素子の製造方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、Ｋ＿２
   Ｏが１０〜３０重量％、Ｃｒ２＿Ｏ＿３が１０〜１５重
   量％、Ｂ＿２Ｏ＿３が１０〜１５重量％、残部がＰｒ＿
   ６Ｏ＿１＿１からなる混合粉体を用いることを特徴とす
   る電圧非直線抵抗素子の製造方法。