JPS6322444B2 - - Google Patents
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- JPS6322444B2 JPS6322444B2 JP55188389A JP18838980A JPS6322444B2 JP S6322444 B2 JPS6322444 B2 JP S6322444B2 JP 55188389 A JP55188389 A JP 55188389A JP 18838980 A JP18838980 A JP 18838980A JP S6322444 B2 JPS6322444 B2 JP S6322444B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電圧非直線性抵抗素子及びその製造
方法に関する。
方法に関する。
電圧非直線性抵抗素子は、電極間に加えられる
印加電圧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を超る範囲で、抵抗値が激
減して電流が急増する特異な特性を有している。
この電圧非直線性に着目し、電圧非直線性抵抗素
子は、音響機器に関する小形直流モータのノイズ
防止、リレー接点の保護、IC、LSI等の半導体素
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。
印加電圧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を超る範囲で、抵抗値が激
減して電流が急増する特異な特性を有している。
この電圧非直線性に着目し、電圧非直線性抵抗素
子は、音響機器に関する小形直流モータのノイズ
防止、リレー接点の保護、IC、LSI等の半導体素
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。
電圧非直線性抵抗素子の種類としては、従来よ
り、酸化錫（SnO2）系、酸化鉄（Fe2O3）系、
酸化亜鉛（ZnO）系等が良く知られているが、最
近は、酸化チタン（TiO2）系、チタン酸ストロ
ンチウム（SrTiO3）系のものも注目されている。
これらの電圧非直線性抵抗素子は、種類によつて
動作原理を異にするが、概略的には、セラミツク
焼結体の表面又は内部におけるPN接合やシヨツ
トキー障害などのポテンシヤル障壁を通過する電
流の非直線性を利用したものである。すなわち、
BaTiO2系、SnO2系、Fe2O3系、ZnO系の一部の
ものは、焼結体自体は直線性抵抗体で、これに特
別な電極を付与することにより電極と焼結体との
間にポテシヤル障壁を形成し、その整流特性によ
つてバリスタ特性を得ている。したがつて、所定
のバリスタ特性を得るためには焼結体と電極との
界面における接触を、酸化皮膜や部分還元層のな
い一定の安定した状態にコントロールすることが
必要となる。ところが、従来は電極形成時の熱処
理条件、雰囲気条件によつて酸素の拡散等が起
り、酸化皮膜が部分還元のためにこの接触状態が
変化してしまい、バリスタ特性にバラツキを生じ
てしまうという難点があつた。
り、酸化錫（SnO2）系、酸化鉄（Fe2O3）系、
酸化亜鉛（ZnO）系等が良く知られているが、最
近は、酸化チタン（TiO2）系、チタン酸ストロ
ンチウム（SrTiO3）系のものも注目されている。
これらの電圧非直線性抵抗素子は、種類によつて
動作原理を異にするが、概略的には、セラミツク
焼結体の表面又は内部におけるPN接合やシヨツ
トキー障害などのポテンシヤル障壁を通過する電
流の非直線性を利用したものである。すなわち、
BaTiO2系、SnO2系、Fe2O3系、ZnO系の一部の
ものは、焼結体自体は直線性抵抗体で、これに特
別な電極を付与することにより電極と焼結体との
間にポテシヤル障壁を形成し、その整流特性によ
つてバリスタ特性を得ている。したがつて、所定
のバリスタ特性を得るためには焼結体と電極との
界面における接触を、酸化皮膜や部分還元層のな
い一定の安定した状態にコントロールすることが
必要となる。ところが、従来は電極形成時の熱処
理条件、雰囲気条件によつて酸素の拡散等が起
り、酸化皮膜が部分還元のためにこの接触状態が
変化してしまい、バリスタ特性にバラツキを生じ
てしまうという難点があつた。
一方、TiO2系、SrTiO3系、ZnO系の一部の電
圧非直線性抵抗素子は、焼結体自体の有する電圧
非直線性を利用したものであり、焼結体自身の持
つバリスタ特性を充分に発揮させるために、通常
はオーム性接触電極を付与する。オーム性接触電
極を付与する方法としては、In―Ga合金をこす
り付ける方法、In―Ga含有銀ペースト焼付法、
Cu、Al等の金属溶射法、Ni―Cr合金の真空蒸着
法またはNi無電解メツキ法等がある。
圧非直線性抵抗素子は、焼結体自体の有する電圧
非直線性を利用したものであり、焼結体自身の持
つバリスタ特性を充分に発揮させるために、通常
はオーム性接触電極を付与する。オーム性接触電
極を付与する方法としては、In―Ga合金をこす
り付ける方法、In―Ga含有銀ペースト焼付法、
Cu、Al等の金属溶射法、Ni―Cr合金の真空蒸着
法またはNi無電解メツキ法等がある。
しかし、In―Ga合金をこすり付ける方法は合
金の融点が低く耐熱性に難があり、高価で不安定
であること、またリード線の接続に特別の工夫を
要するため生産性が上がらず、結果的に高価な電
極となつて実用には不向きである。
金の融点が低く耐熱性に難があり、高価で不安定
であること、またリード線の接続に特別の工夫を
要するため生産性が上がらず、結果的に高価な電
極となつて実用には不向きである。
またNi―Cr合金の真空蒸着法、Cu、Al等の金
属溶射法は、焼結体に対する電極の付着力が弱
く、しかも加工性、生産性に難があり、結果的に
はコスト高となり、適当でない。更にNi無電解
メツキ法は、メツキ膜が酸化しやすく半田付けが
困難であり、Ni層の上に半田付けの良好なAg層
を焼付けラミネートした場合はコスト高になり、
また化学処理による残留イオンが寿命特性を劣化
させる等の難点がある。
属溶射法は、焼結体に対する電極の付着力が弱
く、しかも加工性、生産性に難があり、結果的に
はコスト高となり、適当でない。更にNi無電解
メツキ法は、メツキ膜が酸化しやすく半田付けが
困難であり、Ni層の上に半田付けの良好なAg層
を焼付けラミネートした場合はコスト高になり、
また化学処理による残留イオンが寿命特性を劣化
させる等の難点がある。
一方、オーミツク、銀焼付法は、In―Gaを微
量含有させた銀粉末ペーストを、スクリーン印刷
法などによつて印刷塗布し、これを焼付熱処理し
てオーム性接触電極を得るものであり、前述の各
方法に比べて、加工性、生産性が格段に優れてい
る。しかし、高価な銀を主成分として用いるため
にコスト高になること、シルバーマイグレーシヨ
ンの誘発や半田喰われ現象等による信頼性の低下
等を惹起し信頼性に難点があること、材料的に銀
に限定されその選択幅が小さいこと等の諸欠点の
ほか、焼付熱処理の過程で焼結体の表面が酸化ま
たは還元され、パリスタ特性にバラツキを生じる
という欠点もあつた。
量含有させた銀粉末ペーストを、スクリーン印刷
法などによつて印刷塗布し、これを焼付熱処理し
てオーム性接触電極を得るものであり、前述の各
方法に比べて、加工性、生産性が格段に優れてい
る。しかし、高価な銀を主成分として用いるため
にコスト高になること、シルバーマイグレーシヨ
ンの誘発や半田喰われ現象等による信頼性の低下
等を惹起し信頼性に難点があること、材料的に銀
に限定されその選択幅が小さいこと等の諸欠点の
ほか、焼付熱処理の過程で焼結体の表面が酸化ま
たは還元され、パリスタ特性にバラツキを生じる
という欠点もあつた。
本発明は上述する従来の欠点を除去し、電極形
成にあたつて、焼結体と電極との界面の酸化皮
膜、焼結体の部還元化を阻止して、パリスタ特性
を向上させると同時に安定させ、更に、加工性、
生産性、半田付性を向上させ、電極コストを低減
させた電圧非直線性抵抗素子及びその製造方法を
提供することを目的とする。
成にあたつて、焼結体と電極との界面の酸化皮
膜、焼結体の部還元化を阻止して、パリスタ特性
を向上させると同時に安定させ、更に、加工性、
生産性、半田付性を向上させ、電極コストを低減
させた電圧非直線性抵抗素子及びその製造方法を
提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、焼結体の
表面に電極となる金属層を付与した後、中性雰囲
気中で800℃以下の温度で熱処理することを特徴
とする。
表面に電極となる金属層を付与した後、中性雰囲
気中で800℃以下の温度で熱処理することを特徴
とする。
第１図は、TiO2焼結体の表面にオーミツク銀
ペーストを塗布した後、空気中で熱処理したもの
（曲線A1）と、窒素雰囲気（中性雰囲気）中で熱
処理したもの（曲線A2）の電圧―電流特性を測
定した結果を示している。図において縦軸に電流
Ｉ（mA）をとり、横軸に電圧Ｖ（Ｖ）をとつてあ
る。この第１図の曲線A1，A2の比較から明らか
なように、空気中で熱処理した電圧非直線性抵抗
素子（曲線A1）は、パリスタ特性は非常に低い
ものであるが、窒素雰囲気中の中性雰囲気中で熱
処理した電圧非直線性抵抗素子（曲線A2）は極
めて高いパリスタ特性を示す。これは、空気中の
熱処理では焼結体と電極との界面に空気の拡散等
により酸化皮膜が形成され、オーミツク接触つま
りバリスタ特性が出なくなるのに対し、中性雰囲
気中で熱処理した場合は、この酸化皮膜が形成さ
れず、したがつて安定したバリスタ特性が充分に
発揮されるものと考えられる。
ペーストを塗布した後、空気中で熱処理したもの
（曲線A1）と、窒素雰囲気（中性雰囲気）中で熱
処理したもの（曲線A2）の電圧―電流特性を測
定した結果を示している。図において縦軸に電流
Ｉ（mA）をとり、横軸に電圧Ｖ（Ｖ）をとつてあ
る。この第１図の曲線A1，A2の比較から明らか
なように、空気中で熱処理した電圧非直線性抵抗
素子（曲線A1）は、パリスタ特性は非常に低い
ものであるが、窒素雰囲気中の中性雰囲気中で熱
処理した電圧非直線性抵抗素子（曲線A2）は極
めて高いパリスタ特性を示す。これは、空気中の
熱処理では焼結体と電極との界面に空気の拡散等
により酸化皮膜が形成され、オーミツク接触つま
りバリスタ特性が出なくなるのに対し、中性雰囲
気中で熱処理した場合は、この酸化皮膜が形成さ
れず、したがつて安定したバリスタ特性が充分に
発揮されるものと考えられる。
次に、第２図はTiO2焼結体を各温度400〜960
℃において特殊雰囲気で熱処理した後、In―Ga
の合金ペーストを塗布したものの電圧―電流特性
を測定した結果を示すグラフである。この第２図
を見ると明らかなように、400〜800℃の温度範囲
では、一定したバリスタ特性が得られるが、温度
が800℃を超え870℃、960℃のように上昇すると、
バリスタ特性がそれにつれて変化して行くことが
わかる。これは、800℃以上の温度で熱処理した
場合、焼結体の表面が還元されるためと考えられ
る。
℃において特殊雰囲気で熱処理した後、In―Ga
の合金ペーストを塗布したものの電圧―電流特性
を測定した結果を示すグラフである。この第２図
を見ると明らかなように、400〜800℃の温度範囲
では、一定したバリスタ特性が得られるが、温度
が800℃を超え870℃、960℃のように上昇すると、
バリスタ特性がそれにつれて変化して行くことが
わかる。これは、800℃以上の温度で熱処理した
場合、焼結体の表面が還元されるためと考えられ
る。
すなわち、焼結体の表面に電極となる金属層を
付与した後、中性雰囲気中で800℃以下の温度で
熱処理することにより、焼結体と電極との界面に
おける酸素拡散による酸化皮膜の形成を防止する
と同時に、焼結体の還元化を阻止し、高度の安定
したバリスタ特性を有する電圧非直線性抵抗素子
を実現することができる。
付与した後、中性雰囲気中で800℃以下の温度で
熱処理することにより、焼結体と電極との界面に
おける酸素拡散による酸化皮膜の形成を防止する
と同時に、焼結体の還元化を阻止し、高度の安定
したバリスタ特性を有する電圧非直線性抵抗素子
を実現することができる。
このバリスタ特性の改善効果は、焼結体の種類
に関係なく得られる。すなわち、焼結体は
SrTiO3系、TiO2系、SnO2系、Fe2O3系または
ZnO系などのいずれであつてもよい。
に関係なく得られる。すなわち、焼結体は
SrTiO3系、TiO2系、SnO2系、Fe2O3系または
ZnO系などのいずれであつてもよい。
また、焼結体の表面に付与する電極としての金
属層は、Cu、Ag、Ni、Ni―Cr合金等、幅広く
選定することができる。したがつて、これらの電
極材料を適宜選定することにより、用途目的に合
つた融通性の高い電極形成が可能となる。たとえ
ば、Cu、Ni等を使用して電極コストを引き下げ
たり、Cu、Ag等を使用して半田付け性を改善し
たりすることも自由である。第３図はCu電極と
した場合の本発明に係る電圧非直線性抵抗素子の
電圧―電流特性図であり、熱処理温度400〜750℃
の範囲で、極めて優れた特性が得られていること
がわかる。なお、Cu電極の場合は、熱処理温度
を600〜800℃程度とすることが望ましい。Cu電
極の焼付の場合、600℃以上の温度で熱処理する
と、引張強度が増大するからである。
属層は、Cu、Ag、Ni、Ni―Cr合金等、幅広く
選定することができる。したがつて、これらの電
極材料を適宜選定することにより、用途目的に合
つた融通性の高い電極形成が可能となる。たとえ
ば、Cu、Ni等を使用して電極コストを引き下げ
たり、Cu、Ag等を使用して半田付け性を改善し
たりすることも自由である。第３図はCu電極と
した場合の本発明に係る電圧非直線性抵抗素子の
電圧―電流特性図であり、熱処理温度400〜750℃
の範囲で、極めて優れた特性が得られていること
がわかる。なお、Cu電極の場合は、熱処理温度
を600〜800℃程度とすることが望ましい。Cu電
極の焼付の場合、600℃以上の温度で熱処理する
と、引張強度が増大するからである。
また、焼結体の表面に金属層を形成する方法と
しては、金属粉末ペーストをスクリーン印刷する
方法が最適である。このスクリーン印刷法は、焼
結体に対する付着力の強い電極が形成できること
加工性、生産性が高いこと等の利点があるからで
ある。ただし、このスクリーン印刷法のほか、ス
パツタリング等、他の方法を採用することもでき
る。また、Cu、Ni、Ni―Cr合金等で電極を形成
した場合は、その上に、半田メツキまたは半田コ
ート等を施し、半田付性を向上させることが望ま
しい。
しては、金属粉末ペーストをスクリーン印刷する
方法が最適である。このスクリーン印刷法は、焼
結体に対する付着力の強い電極が形成できること
加工性、生産性が高いこと等の利点があるからで
ある。ただし、このスクリーン印刷法のほか、ス
パツタリング等、他の方法を採用することもでき
る。また、Cu、Ni、Ni―Cr合金等で電極を形成
した場合は、その上に、半田メツキまたは半田コ
ート等を施し、半田付性を向上させることが望ま
しい。
以上述べたように、本発明は、焼結体の表面に
電極となる金属層を付与した後、中性雰囲気中で
800℃以下の温度で熱処理することを特徴とする
から、電極形成にあたつて、焼結体と電極との界
面における酸化皮膜の形成、焼結体の部分還元を
阻止し、バリスタ特性を向上させると同時に安定
させ、更に、加工性、生産性、半田付性を向上さ
せ、電極コストを低減させた、電圧非直線性抵抗
素子及びその製造方法を提供することができる。
電極となる金属層を付与した後、中性雰囲気中で
800℃以下の温度で熱処理することを特徴とする
から、電極形成にあたつて、焼結体と電極との界
面における酸化皮膜の形成、焼結体の部分還元を
阻止し、バリスタ特性を向上させると同時に安定
させ、更に、加工性、生産性、半田付性を向上さ
せ、電極コストを低減させた、電圧非直線性抵抗
素子及びその製造方法を提供することができる。
第１図は焼結体の表面に銀ペーストを塗布した
後、空気中で熱処理したものと、中性雰囲気中で
熱処理したものの電圧―電流特性図、第２図は焼
結体を温度400〜960℃の特殊雰囲気で熱処理した
後、In―Gaのペーストを塗布したものの電圧―
電流特性図、第３図はCu電極として焼付熱処理
したものの電圧―電流特性図である。
後、空気中で熱処理したものと、中性雰囲気中で
熱処理したものの電圧―電流特性図、第２図は焼
結体を温度400〜960℃の特殊雰囲気で熱処理した
後、In―Gaのペーストを塗布したものの電圧―
電流特性図、第３図はCu電極として焼付熱処理
したものの電圧―電流特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 焼結体の表面に、中性雰囲気中で800℃以下
の温度で熱処理されたCu、Ag、Ni、Ni―Cr合
金の一種以上を主成分とする金属層を有すること
を特徴とする電圧非直線性抵抗素子。 ２ 前記焼結体は、SrTiO3、TiO2、SnO2、
Fe2O3、ZnOのいずれか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 前記金属層は、最外層に半田付け性の良好な
金属層を有す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 焼結体の表面に電極となる金属層を付与した
後、中性雰囲気中で800℃以下の温度で熱処理す
ることを特徴とする、電圧非直線性抵抗素子の製
造方法。 ５ 前記焼結体は、SrTiO3、TiO2、SnO2、
Fe2O3、ZnOのいずれか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４項に記
載の電圧非直線性抵抗素子の製造方法。 ６ 前記金属層は、Cu、Ag、Ni、Ni―Cr合金
の一種以上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４項または第５項に記
載の電圧非直線性抵抗素子の製造方法。 ７ 前記金属層は、前記焼結体の表面に金属粉末
ペーストをスクリーン印刷して付与することを特
徴とする特許請求の範囲第４項、第５項または第
６項に記載の電圧非直線性抵抗素子の製造方法。 ８ 前記金属層は、前記焼結体の表面にスパツタ
リングによつて付与することを特徴とする特許請
求の範囲第４項、第５項または第６項に記載の電
圧非直線性抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55188389A JPS57111004A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Voltage non-linear resistance element and method of producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55188389A JPS57111004A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Voltage non-linear resistance element and method of producing same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57111004A JPS57111004A (en) | 1982-07-10 |
| JPS6322444B2 true JPS6322444B2 (ja) | 1988-05-12 |
Family
ID=16222767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55188389A Granted JPS57111004A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Voltage non-linear resistance element and method of producing same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57111004A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861601A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-12 | 株式会社村田製作所 | 障壁層型電圧非直線抵抗体 |
| JPS60142503A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | ティーディーケイ株式会社 | バリスタ |
| JP2841395B2 (ja) * | 1988-11-25 | 1998-12-24 | ティーディーケイ株式会社 | Ｎｔｃサーミスタの製造方法 |
| JPH031404U (ja) * | 1989-05-22 | 1991-01-09 |
-
1980
- 1980-12-26 JP JP55188389A patent/JPS57111004A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57111004A (en) | 1982-07-10 |
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