CN1155015C - 电压非线性电阻体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

电压非线性电阻体包括：以氧化锌为主要成分的烧结体1、设在该烧结体1的侧面上的侧面高电阻层3、设在烧结体1的上下表面上的一对电极2。形成选定为特定的材料的侧面高电阻层3。形成为使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内。

Description

电压非线性电阻体及其制造方法
本发明涉及在过电压保护装置中所使用的电压非线性电阻体及其制造方法，特别是涉及具有电极和侧面高电阻层的电压非线性电阻体及其制造方法。
一般，在电力系统中，为了除去叠加在正常电压上的过电压来保护电力系统，而使用所谓避雷器和浪涌吸收器的过电压保护装置。在该过电压保护装置中主要使用电压非线性电阻体。其中，所谓电压非线性电阻体是具有以下特性的电阻体：在正常电压下呈现大致绝缘特性，而在过电压被施加时成为比较低的电阻。
这样的电压非线性电阻体包括烧结体。该烧结体这样生成：为了得到非线性电阻特性而在作为主要成分的氧化锌(ZnO)中添加至少一种以上的金属氧化物来作为添加物，对其进行混合、造粒、成型、烧结。而且，在烧结体的侧面上形成侧面高电阻层，用于在过电压吸收时防止来自侧面的闪络。而且，在烧结体的上下面上设置电极，用于使烧结体中电流均匀地流通。
在上述非线性电阻体的电极中，为了容易避免高电流被施加时的闪络，一般在非线性电阻体的圆周部上设有环状的电极未形成部，以使电极端部不涉及烧结体端部。
作为设置电极未形成部的方法，例如，在日本专利公报特公平5-74921号公报和日本专利公开公报特开平8-195303号公报中揭示了这样的方法：在电极形成时，在电压非线性电阻体上嵌入橡胶罩，由此，在非线性电阻体的圆周部设置环状的电极未形成部。而且，在日本专利公开公报特开平11-186006号公报中揭示了这样的方法：在非线性电阻体的圆周部上设置烧结体端部与电极端部的距离为0.01～1.0mm的环状的电极未形成部。
而且，在其他的很多专利公报和其他的各种技术文献等中，揭示了在非线性电阻体的圆周部设置环状的电极未形成部的方案。这样，在非线性电阻体的圆周部设置环状的电极未形成部的内容是很普遍采用的公知的技术。
可是，在电力需求的延伸和高度信息化社会的发展惊人的近些年中，强烈要求进行稳定的廉价电力供应。而且，由于在都市中因用地不足所引起的受变电设备的设置空间不足，也强烈要求输变电设备的小型化。接受这样的对电力系统的稳定电力供给和小型化的要求，在过电压保护装置中提高的对高可靠性和小型化的要求。
为了适应过电压保护装置中的这些要求，最近，增大了电压非线性电阻体的每单位厚度的电压值，而降低高度尺寸，而且，提高能量吸收能力，来谋求小型化，由此，推进了电压非线性电阻体的小型化。而且，自然，在小型化的过电压保护装置中，要求长期使用中的稳定的运行状态。
可是，如上述现有的电压非线性电阻体那样，为了避免高电流施加时的闪络，而在非线性电阻体的圆周部设置环状的电极未形成部，以使电极端部不涉及烧结体端部，在此情况下，由于该电极未形成部引起而发生热应力，而存在烧结体直至破坏的可能性。
即，为了在圆周部设置环状的电极未形成部，而在烧结体的上下面上形成电极，在这样的非线性电阻体中，在施加电流时，在电极形成部中流过电流，而在非线性电阻体周围部的环状的电极未形成部中，没有流过电流。因此，仅在电极形成部中温度上升，与电极未形成部之间产生温差，由此而发生热应力，因此，在烧结体中会产生裂缝，直至破坏，其结果是存在使电压非线性电阻体的过电压保护能力降低的可能性。
因此，在非线性电阻体的圆周部设置环状的电极未形成部这样的现有方法中，当通过每单位厚度的电压增大和小直径化来使电压非线性电阻体小型化时，确保对所要求的开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌有足够的保护能力是困难的。
作为该问题的解决措施，考虑尽量扩大电极形成面积。
但是，在现有的电压非线性电阻体中，当使电极形成至侧面高电阻层部或者侧面高电阻层的附近时，在过电压浪涌施加时，会产生以侧面高电阻层向烧结体的粘接力不足为原因的烧结体一侧面高电阻层界面上的闪络，或者，以侧面电阻层的电气绝缘性和耐热性不足为原因而产生闪络，或者，在正常电压施加的通常运行状态下，存在产生加电恶化的可能性。
因此，在现有的电压非线性电阻体中，存在难于实现兼顾高的过电压保护能力和稳定的加电寿命性能的电压非线性电阻体。
本发明的目的是提供电压非线性电阻体及其制造方法，在通常的使用状态下实现稳定的加电寿命，并且大幅度提高对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的保护能力。
为了实现上述目的，本发明的电压非线性电阻体，包括：以氧化锌为主要成分的烧结体；设在该烧结体的侧面的侧面高电阻层；设在上述烧结体的上下面上的一对电极，其中，通过特定的物质形成侧面高电阻层，在此基础上，选定电极的端部与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部的端部间距离，把电极的形成面积扩展到最大限度。
通过这样的措施，能够防止过电压浪涌施加时的闪络发生和在实际使用状态下的电压负荷所产生的加电恶化。
在本发明中，通过选定电极的处理和平均厚度、侧面高电阻层的构成和厚度、或者电极的形成方法，能够提高电极和侧面高电阻层的紧密粘接力和电气特性。
在上述课题和解决措施中，本发明的电压非线性电阻体形成为：电极的端部与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内，并且，侧面高电阻层至少由以具有电气绝缘性和耐热性的无机高分子物质、非晶质无机高分子物质、玻璃化合物质、非晶质无机物质、结晶无机物质、有机高分子物质为主要成分的物质中的一个所形成。
在这样的电压非线性电阻体中，电极的端部与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内，由此，当施加过电压浪涌时，由于烧结体全体流过电流，则在非线性电阻体上不会产生温差。因此，能够防止在非线性电阻体的圆周部设置环状的电极未形成部时所产生的由温差所引起的热应力的发生，而能够防止由热应力所引起的烧结体的破坏现象。
而且，在该电压非线性电阻体中，在圆周部不设置环状的电极未形成部，通过使电极形成至侧面高电阻层部或者侧面高电阻层的附近，而最大限度地扩展了电极的形成面积，这样虽最大限度地扩展了电极的形成面积，但却存在这样的可能性：在烧结体与侧面高电阻层与烧结体的界面上，在过电压浪涌施加时，会产生闪络，或者，由于侧面高电阻层的电气绝缘性和耐热性不足，在过电压浪涌施加时，会产生闪络，或者，在实际使用状态下的电压负荷时，发生加电恶化。
与此相对，在本发明中，通过由以具有电气绝缘性和耐热性的无机高分子物质、非晶质无机高分子物质、玻璃化合物质、非晶质无机物质、结晶无机物质、有机高分子物质为主要成分的物质中的至少一个来形成侧面高电阻层，不但最大限度地扩展电极的形成面积，也能防止在烧结体与侧面高电阻层与烧结体的界面上的这样的闪络以及在电气绝缘性和耐热性不足情况下的过电压浪涌施加时的闪络和加电恶化的发生。
因此，本发明的电压非线性电阻体能够实现在通常的使用状态下稳定的加电寿命，并且，能够发挥对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的优良的保护能力。
特别是，当使电极的端部与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部的端部间距离为0时，与在电压非线性电阻体的圆周部设置电极未形成部的情况相比，不需要用于设置电极未形成部的掩蔽，能够简化电极形成工序。
因此，在此情况下，在提高了上述加电寿命和保护能力的基础上，还能够实现制造工序的简化和由此产生的成本的节减等。
在本发明的电压非线性电阻体中，上述非晶质无机高分子物质是作为无机高分子物质的磷酸铝类无机粘接剂、非晶质二氧化硅、非晶质氧化铝或者非晶质二氧化硅和有机硅酸盐的复合物，
上述玻璃化合物质是以铅为主要成分的玻璃、以磷为主要成分的玻璃或以铋为主要成分的玻璃，
上述结晶无机物质是以Zn-Sb-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Si-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Sb-Fe-O为构成成分的结晶无机物、以Fe-Mn-Bi-Si-O为构成成分的结晶无机物、结晶二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、富铝红柱石(Al6Si2O13)、堇青石(コ一ディラィト)(Mg2Al4Si5O18)、氧化钛(TiO2)或者氧化锆(ZrO2)，
上述有机高分子物质为环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、密胺(メラ二ン)树脂、氟树脂或者硅树脂，同时，
上述侧面高电阻层，是把以下任一种以上的材料进行组合而形成的：从它们中所选择的材料和这些材料中的至少两种以上的材料的复合物作为主要成分的材料。
该电压非线性电阻体通过适当地选择侧面高电阻层的形成物质，能够实现电气绝缘性和耐热性高并且把侧面高电阻层向烧结体的粘接强度保持为一定以上的侧面高电阻层。因此，通过使电极形成至侧面高电阻层部或者侧面高电阻层的附近，而最大限度地扩展了电极的形成面积，并且，也提高了侧面高电阻层的电气绝缘性、耐热性及粘接强度，由此，能防止在烧结体与侧面高电阻层与烧结体的界面上在过电压浪涌施加时的闪络、在由于电气绝缘性和耐热性不足所引起的闪络以及在实际使用状态下的电压负荷时的加电恶化的发生。
因此，本发明的电压非线性电阻体能够实现在通常的使用状态下稳定的加电寿命，并且，能够发挥对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的优良的保护能力。
在所述的电压非线性电阻体中，其特征在于，侧面高电阻层的厚度在1μm～2mm的范围内。
在这样的电压非线性电阻体中，通过在1μm～2mm的适当范围中选定使侧面高电阻层的厚度，能够实现粘接力高的侧面高电阻层。因此，通过使电极形成至侧面高电阻层部或者侧面高电阻层的附近，而最大限度地扩展了电极的形成面积，并且，也提高了侧面高电阻层的粘接力，由此，能防止在烧结体与侧面高电阻层与烧结体的界面上在过电压浪涌施加时的闪络以及在实际使用状态下的电压负荷时的加电恶化的发生。
因此，该电压非线性电阻体能够实现在通常的使用状态下稳定的加电寿命，并且，能够发挥对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的优良的保护能力。
在上述电压非线性电阻体中，其特征在于，通过重物落下试验所测定的侧面高电阻层对烧结体的冲击粘接强度形成为40mm以上。
一般，该电压非线性电阻体，在圆周部不设置环状的电极未形成部，通过使电极形成至侧面高电阻层部或者烧结体与侧面高电阻层的界面附近，而最大限度地扩展了电极的形成面积。这样虽最大限度地扩展了电极的形成面积，但却存在这样的可能性：在烧结体与侧面高电阻层与烧结体的界面上，在过电压浪涌施加时，会产生闪络，或者，在实际使用状态下的电压负荷时，发生加电恶化。
与此相对，在本发明中，通过在适当的范围内选定侧面高电阻层的粘接强度，不但最大限度地扩展了电极的形成面积，而且，能防止在烧结体与侧面高电阻层与烧结体的界面上的这样的闪络以及在电气绝缘性不足的情况下在过电压浪涌施加时的闪络和加电恶化的发生。
因此，根据这样的权利要求4的电压非线性电阻体，能够实现在通常的使用状态下稳定的加电寿命，并且，能够发挥对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的优良的保护能力。
在上述电压非线性电阻体中，其特征在于，电极材料是从铝、铜、锌、镍、金、银、钛或它们的合金中所选择的材料。
根据这样的电压非线性电阻体，通过适当地选定电极材料，能够实现导电率高并且与烧结体的粘接力高的电极。因此，该电压非线性电阻体能够发挥对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的优良的保护能力。
在所述的电压非线性电阻体中，其特征在于，电极的平均厚度在5μm～500μm的范围内。
根据这样的电压非线性电阻体，通过在5μm～500μm的适当的范围内选定电极的平均厚度，能够实现粘接强度高并且具有一定以上的热容量的电极。因此，该电压非线性电阻体能够发挥对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的优良的保护能力。
本发明的制造方法，在以氧化锌为主要成分的烧结体的侧面上形成侧面高电阻层，在上述烧结体的上下面上形成一对电极，由此来制造所述的电压非线性电阻体，在电极的形成方法上具有特征。即，通过从等离子熔射、电弧熔射、高速气焰熔射、丝网印刷、蒸镀、转印、溅射中所选择的方法来形成电极。
根据该制造方法，通过适当地选定形成电极的方法，能够实现粘接力高的电极。因此，由该制造方法所得到的电压非线性电阻体能够发挥对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的优良的保护能力。
本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中：
图1是表示按照本发明所制造的电压非线性电阻体的截面图；
图2是对于作为第一实施例所制造的电压非线性电阻体，表示电极的端部和包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部的端部间距离μm(X轴)与表示过电压保护能力的破坏电压j/cm3(Y轴)的关系的曲线图；
图3是对于作为第三实施例所制造的电压非线性电阻体，表示侧面高电阻层的厚度μm(X轴)与表示过电压保护能力的破坏电压j/cm3(Y轴)的关系的曲线图；
图4是对于作为第三实施例所制造的电压非线性电阻体，表示侧面高电阻层的厚度μm(X轴)与表示加电寿命性能的系数1R1000h/1R0h(Y轴)的关系的曲线图；
图5是对于作为第四实施例所制造的电压非线性电阻体，表示代表通过重物落下试验所测定的侧面高电阻层的冲击粘接强度的数值mm(X轴)与表示过电压保护能力的破坏电压j/cm3(Y轴)的关系的曲线图；
图6是对于作为第四实施例所制造的电压非线性电阻体，表示代表通过重物落下试验所测定的侧面高电阻层的冲击粘接强度的数值mm(X轴)与表示加电寿命性能的系数1R1000h/1R0h(Y轴)的关系的曲线图；
图7是对于作为第六实施例所制造的电压非线性电阻体，表示电极的平均厚度μm(X轴)与表示过电压保护能力的破坏电压j/cm3(Y轴)的关系的曲线图。
下面参照图表来对使用本发明的电压非线性电阻体及其制造方法的实施例进行具体说明。
首先，图1是表示按照本发明所制造的电压非线性电阻体的截面图。该电压非线性电阻体包括烧结体1、电极2和侧而高电阻层3，在烧结体1的侧面部形成侧面高电阻层3，然后，把烧结体1的两个平坦表面研磨成预定的厚度，在该研磨表面上形成电极2，由此来制作该电压非线性电阻体。下面所述的各实施例，在电极2和侧面高电阻层3上具有特征，但在其之前，首先对烧结体1的制造工序进行描述。
烧结体的制造工序
首先，相对于主要成分的ZnO(氧化锌)，作为次要成分，分别添加0.5mol％的氧化铋(Bi2O3)、氧化锰(MnO2)；分别添加1mol％的氧化钴(Co2O3)、氧化镍(NiO)、三氧化锑(Sb2O3)来制作原料。
接着，在混合装置中把该原料与水和有机物粘合剂类一起进行进行混合，来制作混合浆料。
接着，用喷雾干燥机来对该混合浆料进行喷雾造粒，把预定重量的造粒粉放入金属模中，以预定的压力进行加压，而成型为例如直径60mm的圆板状。
然后，为了预先除去添加的有机物粘合剂类，而在空气中在400～500℃下进行热处理，接着在1200℃下进行烧结，由此，得到烧结体1。
第一实施例
第一实施例涉及权利要求1所述的发明，在从预定材料选择并形成侧面高电阻层的电压非线性电阻体中，为了呈现形成为电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内的电压非线性电阻体的作用效果，把端部间距离不同的多种电压非线性电阻体作为试料来进行制作，而进行各种试料的评价。而且，图1表示电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0的情况，即表示端部4和端部5为相同位置的情况。
端部间距离不同的试料的制作
为了呈现使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内的构成的作用效果，使电极2的形成面积变化，来制作电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离不同的多种电压非线性电阻体。
首先，在任一种试料中，对于侧面高电阻层3，形成以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的厚度100μm的侧面高电阻层3。
这样，对于同等形成厚度100μm的侧面高电阻层3的试料，使用以铝作为主要成分的材料，分别形成面积不同的电极2，由此，来制作电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离分别为0、10、50、100、110、120、150μm的不同的共计7种的电压非线性电阻体。
端部间距离不同的试料的评价
对于如上述那样制作的各种试料，把2ms波长下具有预定能量的开关浪涌100J/cm3作为初始能量，以试料返回室温的时间间隔来每次使施加能量增加50J/cm3地进行施加，通过各试料破坏的能量来进行各试料的过电压保护能力的评价。其结果表示在图2中。
如从图2所看到的那样，对应于本发明的试料，即电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围的试料(在本实施例中，端部间距离为0～110μm的试料)，在施加具有不足800J/cm3的能量的开关浪涌的时刻，都没有发生破坏，发生破坏的情况是在施加的能量至少为800J/cm3以上的情况下。
与此相对，不是本发明的试料，即电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离超过(侧面高电阻层厚度++0.01)mm的试料(在本实施例中，端部间距离超过110μm的试料)，在施加具有400J/cm3以下的能量的开关浪涌的时刻，都发生了破坏。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，当电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离超过(侧面高电阻层厚度+0.01)mm时，由于端部间距离过大，在施加开关浪涌时，在非线性电阻体周围部中没有流过电流的区域变大，而与电极形成部的流过电流的区域会产生温差，因此而产生热应力。而且，通过该热应力，在烧结体1上产生裂缝，直至破坏，结果，使非线性电阻体的过电压保护能力降低。
与此相对，如果电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离在0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内，在施加开关浪涌时，在非线性电阻体周围部中不会产生没有流过电流的区域或者即使产生也很小，因此，在非线性电阻体中不会产生温差，而能够防止由热应力引起的烧结体1的破坏现象。
因此，在电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离超过(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的电压非线性电阻体中，不能得到优良的过电压保护能力，仅在端部间距离为(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内的电压非线性电阻体中，才能得到优良的过电压保护能力。
由端部间距离选定所产生的效果
如从以上评价结果所看到的那样，根据本发明，选定预定的侧面高电阻层3，并且，形成为电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内，由此，能够实现在通常的使用状态下稳定的加电寿命，并且，能够大大提高对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的过电压保护能力。
第二实施例
第二实施例涉及权利要求1和2所述的发明，形成为电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内，并且，侧面高电阻层是从由具有电气绝缘性和耐热性的无机高分子所形成的侧面高电阻层、由非晶质无机高分子所形成的侧面高电阻层、由玻璃化合物所形成的侧面高电阻层、由非晶质无机物所形成的侧面高电阻层、由结晶无机物所形成的侧面高电阻层、以有机高分子树脂为主要成分的侧面高电阻层中，至少对一种以上进行组合而形成的，特别是，从磷酸铝类无机粘接剂(无机高分子)、非晶质二氧化硅、非晶质氧化铝、非晶质二氧化硅和有机硅酸盐、非晶质氧化铝和有机硅酸盐(以上为非晶质无机高分子)，以铅为主要成分的玻璃、以磷为主要成分的玻璃、以铋为主要成分的玻璃(以上为玻璃化合物)，以Zn-Sb-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Si-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Sb-Fe-O为构成成分的结晶无机物、以Fe-Mn-Bi-Si-O为构成成分的结晶无机物、结晶二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、富铝红柱石(Al6Si2O13)、堇青石(コ一ディラィト)(Mg2Al4Si5O18)、氧化钛(TiO2)或者氧化锆(ZrO2)(以上为结晶无机物)，环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、密胺(メラ二ン)树脂、氟树脂、硅树脂(以上为有机高分子化合物)中所选择的材料，或者，从以上材料中至少两种以上的材料的复合物作为主要成分的材料中，任意组合一种以上来形成电压非线性电阻体的侧面高电阻层，为了呈现选定上述这样的侧面高电阻层的构成时的作用效果，把侧面高电阻层的构成不同的多种电压非线性电阻体作为试料来制作，以进行各试料的评价。
侧面高电阻层的构成不同的试料的评价
首先，作为具有单层构造的侧面高电阻层的电压非线性电阻体，根据本发明，制作出：具有由无机高分子所形成的侧面高电阻层3的4种电压非线性电阻体(第一～第四试料)、具有由非晶质无机高分子所形成的侧面高电阻层3的4种电压非线性电阻体(第五～第八试料)、具有由玻璃化合物所形成的侧面高电阻层3的9种电压非线性电阻体(第九～第十七试料)、具有由结晶无机物所形成的侧面高电阻层3的12种电压非线性电阻体(第十八～第二十九试料)、具有以电气绝缘性和耐热性的有机高分子树脂为主要成分的侧面高电阻层3的9种电压非线性电阻体(第三十～第三十八试料)的共计38种电压非线性电阻体(第一～第三十八试料)。这些第一～第三十八试料中的侧面高电阻层3的详细情况为以下这样：
在第一～第四试料中，作为无机高分子所形成的侧面高电阻层，分别形成：以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的侧面高电阻层3、以包含氧化铝(Al2O3)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的侧面高电阻层3、以包含二氧化硅(SiO2)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的侧面高电阻层3、以包含堇青石(コ一ディラィト)(Mg2Al4Si5O18)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的侧面高电阻层3。
在第五～第八试料中，作为非晶质无机高分子所形成的侧面高电阻层，分别形成：以非晶质二氧化硅(SiO2)为主要成分的侧面高电阻层3、以非晶质氧化铝(Al2O3)为主要成分的侧面高电阻层3、以非晶质二氧化硅(SiO2)为主要成分的侧面高电阻层3、以非晶质二氧化硅(SiO2)和有机硅酸盐(CH3SiO1.5)为主要成分的侧面高电阻层3、以非晶质氧化铝(Al2O3)和有机硅酸盐(CH3SiO1.5)为主要成分的侧面高电阻层3。
在第九～第十七试料中，作为非晶质无机物所形成的侧面高电阻层，分别形成：以Pb-B-Si玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以Pb-Zn-B-Si玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以P-Si-B玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以P-Si-Zn玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以P-Sn-Zn-Al-Si玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以Bi-B-Si玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以Bi-Zn-B-Si玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以Bi-Zn-B-Si-Al玻璃为主要成分的侧面高电阻层3、以Bi-Zn-B-Al玻璃为主要成分的侧面高电阻层3。
在第十八～第二十九试料中，作为结晶无机物所形成的侧面高电阻层，分别形成：以Zn-Sb-O成分的结晶无机物为主要成分的侧面高电阻层3、以Zn-Si-O成分的结晶无机物为主要成分的侧面高电阻层3、以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的侧面高电阻层3、以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Fe-Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的侧面高电阻层3、以Fe-Mn-Bi-Si-O成分的结晶无机物为主要成分的侧面高电阻层3、以Fe-Mn-Bi-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的侧面高电阻层3、以结晶二氧化硅(SiO2)为主要成分的侧面高电阻层3、以氧化铝(Al2O3)为主要成分的侧面高电阻层3、以富铝红柱石(Al6Si2O13)为主要成分的侧面高电阻层3、以堇青石(コ一ディラィト)(Mg2Al4Si5O18)为主要成分的侧面高电阻层3、以氧化钛(TiO2)为主要成分的侧面高电阻层3、以氧化锆(ZrO2)为主要成分的侧面高电阻层3。
在第三十～第三十八试料中，作为以具有电气绝缘性和耐热性的有机高分子树脂为主要成分的侧面高电阻层，分别形成：以环氧树脂为主要成分的侧面高电阻层3、含有二氧化硅的的侧面高电阻层3、含有氧化铝的侧面高电阻层3、含有二氧化硅和氧化铝的侧面高电阻层3、以聚酰亚胺树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以酚醛树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以密胺(メラ二ン)树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以氟树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以硅树脂为主要成分的侧面高电阻层3。
而且，为了比较，制作具有以电气绝缘性和耐热性低的有机高分子树脂为主要成分的侧面高电阻层的5种电压非线性电阻体(第三十九～第四十三试料)。在这些第三十九～第四十三试料中，作为以电气绝缘性和耐热性低的有机高分子树脂为主要成分的侧面高电阻层，分别形成：以聚四氟乙烯树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以聚乙烯树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以聚苯乙烯树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以聚丙烯树脂为主要成分的侧面高电阻层3、以丙烯树脂为主要成分的侧面高电阻层3。
并且，制作具有以橡胶为主要成分的侧面高电阻层的3种电压非线性电阻体(第四十四～第四十六试料)。在这些第四十四～第四十六试料中，作为以橡胶为主要成分的侧面高电阻层，分别形成：以氟橡胶为主要成分的侧面高电阻层3、以聚氨酯橡胶为主要成分的侧面高电阻层3、以硅橡胶为主要成分的侧面高电阻层3。
并且，作为具有两层构造的侧面高电阻层的电压非线性电阻体，从本发明中选定的6种侧面高电阻层中组合2种侧面高电阻层，来制作12种电压非线性电阻体(第四十七～第五十八试料)。这些第四十七～第五十八试料中的侧面高电阻层3的详细情况为以下这样：
在第四十七试料中，在以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以非晶质二氧化硅(SiO2)和有机硅酸盐(CH3SiO1.5)为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。在第四十八试料中，在以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以非晶质氧化铝(Al2O3)和有机硅酸盐(CH3SiO1.5)为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第四十九试料中，在以包含氧化铝(Al2O3)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以非晶质二氧化硅(SiO2)和有机硅酸盐(CH3SiO1.5)为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十试料中，在以包含氧化铝(Al2O3)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以非晶质氧化铝(Al2O3)和有机硅酸盐(CH3SiO1.5)为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十一试料中，在以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以非晶质二氧化硅(SiO2)和有机硅酸盐(CH3SiO1.5)为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十二试料中，在以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以Pb-B-Si玻璃为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十三试料中，在以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以Pb-Zn-B-Si玻璃为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十四试料中，在以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以Bi-B-Si玻璃为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十五试料中，在以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以Bi-Zn-B-Si玻璃为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十六试料中，在以Zn-Si-O成分的结晶无机物和Zn-Sb-O成分的结晶无机物的复合物为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以环氧树脂为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十七试料中，在以氧化铝(Al2O3)为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以非晶质二氧化硅(SiO2)和有机硅酸盐(CH3SiO15)为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
在第五十八试料中，在以富铝红柱石(Al6Si2O13)为主要成分的第一侧面高电阻层上，形成以非晶质二氧化硅(SiO2)和有机硅酸盐(CH3SiO15)为主要成分的第二侧面高电阻层，作为两层构造的侧面高电阻层3。
而且，在任一种试料中，电极2使用以铝为主要成分的材料，相等地形成，以使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0mm。
侧面高电阻层的构成不同的试料的评价
对于按以上那样制作的各试料，把2ms波长下具有预定能量的开关浪涌100J/cm3作为初始能量，以试料返回室温的时间间隔来每次使施加能量增加50J/cm3地进行施加，通过各试料破坏的能量来进行各试料的过电压保护能力的评价。并且，在各试料中，对于115℃温度下的电压非线性电阻体，把在室温下的电压非线性电阻体中流过1mA的电阻分流IR的交流电压加电1000小时，测定加电开始之后的电阻漏电流(IR(Oh))和加电1000小时后的电阻分流(IR(1000h))，通过IR(1000h)/IR(Oh)来进行加电寿命特性的评价。以上的评价结果表示在表1、表2中。
                                             表1
                      侧面高电阻层材料和过电压保护能力、加压寿命性能的关系
试料编号 侧面高电阻层的分类        第一侧面高电阻层   第二侧面高电阻层   破坏能量(J/cm3)   IR0hIR1000h
1 无机高分子   含有富铝红柱石的磷酸铝类无机粘接剂 无 850 0.93
  2   含有氧化铝的磷酸铝类无机粘接剂     800     0.91
3   含有二氧化硅的磷酸铝类无机粘接剂 800 0.89
4   含有堇青石(コ-ディラィト)的磷酸铝类无机粘接剂 850 0.87
  5 非晶质无机高分子   非晶质二氧化硅     850     0.87
  6   非晶质氧化铝     800     0.85
  7   非晶质二氧化硅和有机硅酸盐     850     0.91
  8   非晶质氧化铝和有机硅酸盐     800     0.92
  9 玻璃化合物   Pb-B-Si玻璃     850     0.86
  10   Pb-Zn-B-Si玻璃     800     0.89
  11   P-Si-B玻璃     800     0.92
  12   P-Si-Zn玻璃     800     0.87
  13   P-Sn-Zn-Al-Si玻璃     800     0.86
  14   Bi-B-Si玻璃     850     0.90
  15   Bi-Zn-B-Si玻璃     850     0.89
  16   Bi-Zn-B-Si-Al玻璃     800     0.93
  17   Bi-Zn-B-Al玻璃     800     0.95
  18 结晶无机物   Zn-Sb-O结晶无机物     800     0.91
  19   Zn-Si-O结晶无机物     800     0.90
20   Zn-Si-O结晶无机物+Zn-Sb-O结晶无机物 850 0.94
21   Zn-Si-O结晶无机物+Fe-Zn-Sb-O 800 0.88
  22   Fe-Mn-Bi-Si-O结晶无机物     800     0.87
23   Fe-Mn-Bi-Si-O结晶无机物+Zn-Sb-O结晶无机物 850 0.89
  24   结晶二氧化硅     800     0.86
  25   氧化铝     800     0.85
  26   富铝红柱石     850     0.87
  27   堇青石(コ-ディラィト)     800     0.89
  28   氧化钛     800     0.88
  29   氧化锆     800     0.89
                                         表2
                 侧面高电阻层材料和过电压保护能力、加压寿命性能的关系
   试料编号  侧面高电阻层的分类           第一侧面高电阻层     第二侧面高电阻层   破坏能量(J/cm3)     IR0h/IR1000h
    30 电气绝缘性和耐热性高的有机高分子树脂     环氧树脂     850     0.86
    31     含有二氧化硅的环氧树脂     850     0.93
    32     含有氧化铝的环氧树脂     850     0.90
    33     含有二氧化硅，氧化铝的环氧树脂     900     0.89
34     聚酰亚胺树脂     800     0.91
    35     酚醛树脂     800     0.93
    36     密胺树脂     800     0.89
    37     氟树脂     850     0.90
    38     硅树脂     850     0.86
    39 电气绝缘性和耐热性低的有机高分子树脂     聚四氟乙烯树脂     350     1.56
    40     聚乙烯树脂     300     2.13
    41     聚苯乙烯树脂     300     2.47
    42     聚丙烯树脂     250     2.91
    43     丙烯树脂     300     2.57
    44 有机高分子橡胶     氟橡胶     400     1.98
    45     聚氨酯橡胶     350     1.72
    46     硅橡胶     300     2.97
47 两种侧面高电阻层的组合     含有富铝红柱石的磷酸铝类无机粘接剂   非晶质二氧化硅和有机硅酸盐 950 0.97
48     含有富铝红柱石的磷酸铝类无机粘接剂   非晶质氧化铝和有机硅酸盐 950 0.95
49     含有氧化铝的磷酸铝类无机粘接剂   非晶质二氧化硅和有机硅酸盐 900 0.91
50     含有氧化铝的磷酸铝类无机粘接剂   非晶质氧化铝和有机硅酸盐 900 0.89
51     Zn-Si-O成分结晶无机物+Zn-Sb-O成分结晶无机物   非晶质二氧化硅和有机硅酸盐 850 0.94
    52     Zn-Si-O成分结晶无机物+Zn-Sb-O成分结晶无机物 Pb-B-Si玻璃 900 0.98
53     Zn-Si-O成分结晶无机物+Zn-Sb-O成分结晶无机物 Pb-Zn-B-Si玻璃 900 0.87
    54     Zn-Si-O成分结晶无机物+Zn-Sb-O成分结晶无机物   Pb-B-Si玻璃     950     0.88
    55     Zn-Si-O成分结晶无机物+Zn-Sb-O成分结晶无机物 Pb-Zn-B-Si玻璃 950 0.89
    56     Zn-Si-O成分结晶无机物+Zn-Sb-O成分结晶无机物 环氧树脂 850 0.93
57 氧化铝   非晶质二氧化硅和有机硅酸盐 850 0.89
58 富铝红柱石   非晶质二氧化硅和有机硅酸盐 850 0.95
如从该表1、表2所看到的那样，使用本发明的侧面高电阻层的试料即第一～第三十八试料及第四十七～第五十八试料，在施加具有不足800J/cm3的能量的开关浪涌的时刻，都没有发生破坏，发生破坏的情况是在施加的能量至少为800J/cm3以上的情况下。与此相对，不是本发明的试料即第三十九～第四十六的试料，在施加具有400J/cm3以下的能量的开关浪涌的时刻，都发生了破坏。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，作为侧面高电阻层3，使用本发明所对应的侧面高电阻层3，由此，能够容易地实现冲击粘接力、电气绝缘性和耐热性高的侧面高电阻层3，因此，能够得到优良的过电压保护能力。与此相对，作为侧面高电阻层3，在未使用本发明所对应的侧面高电阻层3时，难于实现冲击粘接力、电气绝缘性和耐热性高的侧面高电阻层3，在施加开关浪涌时，在侧面高电阻层3与烧结体1的界面上容易产生闪络，因此，不能得到优良的过电压保护能力。
使用本发明的侧面高电阻层的第一～第三十八试料及第四十七～第五十八试料，IR(1000h)/IR(0h)的值都为1以下，与此相对，未使用本发明的侧面高电阻层第三十九～第四十六的试料，IR(1000h)/IR(0h)的值都大大超过1。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，在通过使电极2形成至侧面高电阻层部3或者烧结体1与侧面高电阻层3的界面附近，而最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，当在侧面高电阻层3中未使用本发明的侧面高电阻层时，随着长时间施加电压，在侧面高电阻层3与烧结体1的界面上流过的漏电流增加了。与此相对，即使在最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，如果使用本发明的侧面高电阻层，即使长时间施加电压，在侧面高电阻层3与烧结体1的界面上流过的漏电流也不会增加。
因此，在未使用本发明的侧面高电阻层的电压非线性电阻体中，不能得到稳定的加电寿命性能，仅在使用了本发明的侧面高电阻层的电压非线性电阻体中，才能得到稳定的加电寿命性能。
由侧面高电阻层的构成的选定所产生的效果
如从以上评价结果所看到的那样，根据本发明，从由具有电气绝缘性和耐热性的无机高分子所形成的侧面高电阻层、由非晶质无机高分子所形成的侧面高电阻层、由玻璃化合物所形成的侧面高电阻层、由非晶质无机物所形成的侧面高电阻层、由结晶无机物所形成的侧面高电阻层、以有机高分子树脂为主要成分的侧面高电阻层中，对任一种以上进行组合，来形成侧面高电阻层，由此，能够实现在通常的使用状态下稳定的加电寿命，并且，能够大幅度提高对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的过电压保护能力。
第三实施例
第三实施例涉及权利要求3所述的发明，为了呈现下列情况下的作用效果：在由上述第一实施例所示的侧面高电阻层材料与端部间距离的选定的基础上，进一步选定侧面高电阻层的厚度，而制作侧面高电阻层的厚度不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
即，本实施例的电压非线性电阻体，首先，形成为电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内的一定值。接着，把该构成作为前提，根据权利要求3所述的发明，为了呈现把侧面高电阻层3的厚度选定为1μm～2mm的范围时的作用效果，而制作侧面高电阻层3的厚度不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
侧面高电阻层的平均厚度不同的试料的制作
首先，对于侧面高电阻层3，制作以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为成分的侧面高电阻层3的厚度分别为0.1、1、10、100μm，1、2、5mm的不同的7种电压非线性电阻体。
并且，在任一种试料中，对于电极2，使用以铝为主要成分的材料，相等地形成，以使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0mm。
侧面高电阻层的厚度不同的试料的评价
对于按以上那样制作的各试料，把2ms波长下具有预定能量的开关浪涌100J/cm3作为初始能量，以试料返回室温的时间间隔来每次使施加能量增加50J/cm3地进行施加，通过各试料破坏的能量来进行各试料的过电压保护能力的评价。其结果表示在图3中。
如从图3所看到的那样，本发明所对应的试料即侧面高电阻层3的厚度为1μm～2mm的范围的试料，在施加具有不足800J/cm3的能量的开关浪涌的时刻，都没有发生破坏，发生破坏的情况是在施加的能量至少为800J/cm3以上的情况下。与此相对，不是本发明的试料即侧面高电阻层3的厚度为0.5μm、5mm的试料，在施加具有400J/cm3以下的能量的开关浪涌的时刻，都发生了破坏。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，当侧面高电阻层3的厚度不足1μm时，过薄而不能得到适当的电气绝缘性能，因此，不能得到优良的过电压保护能力。反之，当侧面高电阻层3的厚度超过2mm时，过厚而使侧面高电阻层3对烧结体1的粘接强度降低，因此，不能得到优良的过电压保护能力。与此相对，如果侧面高电阻层3的厚度在1μm～2mm的范围内，能够确保一定以上的电气绝缘性能，因此，能得到优良的过电压保护能力。
并且，对于上述试料，对于115℃温度下的电压非线性电阻体，把在室温下的电压非线性电阻体中流过1mA的电阻分流IR的交流电压加电1000小时，测定加电开始之后的电阻漏电流(IR(0h))和加电1000小时后的电阻分流(IR(1000h))，通过IR(1000h)/IR(0h)来进行加电寿命特性的评价。以上的评价结果表示在图4中。
如从图4所看到的那样，本发明所对应的试料即侧面高电阻层3的厚度为1μm～2mm的范围内的试料，IR(1000h)/IR(0h)的值都为1以下，与此相对，不是与第五实施例相对应的试料即侧面高电阻层3的厚度为0.1μm、5mm的试料，都大大超过IR(1000h)/IR(0h)的值。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，在通过使电极2形成至侧面高电阻层3或者烧结体1与侧面高电阻层3的界面附近，而最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，当侧面高电阻层3的厚度不足1μm而过薄时，在长时间施加电压的情况下，在侧面高电阻层3的表面流过的漏电流增加了，不能得到稳定的加电寿命性能。
反之，当侧面高电阻层3的厚度超过2mm而过厚时，侧面高电阻层3对烧结体1的粘接强度降低，因此，当长时间施加电压时，在侧面高电阻层3与烧结体1的界面上流过的漏电流增加了不能得到稳定的加电寿命性能。
与此相对，即使在最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，如果侧面高电阻层3的厚度为1μm～2mm的范围内，在侧面高电阻层3的表面与烧结体1的界面上流过的漏电流也不会增加。
因此，在侧面高电阻层的厚度不足1μm或者超过2mm的电压非线性电阻体中，不能得到稳定的加电寿命性能，仅在侧面高电阻层的厚度在1μm～2mm范围内的电压非线性电阻体中，才能得到稳定的加电寿命性能。
由侧面高电阻层的厚度的选定所产生的效果
如从以上评价结果所看到的那样，根据本发明，通过使侧面高电阻层3的厚度为1μm～2mm，能够确保一定以上的耐压和适当的粘接强度两者，因此，能够实现在通常的使用状态下稳定的加电寿命，并且，能够大幅度提高对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的过电压保护能力。
第四实施例
第四实施例涉及权利要求4所述的发明，为了呈现下列情况下的作用效果：在由上述第一和第二实施例所示的预定的侧面高电阻层材料与端部间距离的选定的基础上，进一步选定侧面高电阻层对烧结体的冲击粘接强度，而制作侧面高电阻层的冲击粘接强度不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
即，本实施例的电压非线性电阻体，首先，形成为电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内的一定值。接着，把该构成作为前提，根据权利要求4所述的发明，为了呈现把侧面高电阻层3的冲击粘接强度选定为40mm的范围时的作用效果，而制作侧面高电阻层3的冲击粘接强度不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
冲击粘接强度不同的试料的制作
首先，为了呈现使通过重物落下试验所测定的侧面高电阻层3对烧结体1的冲击粘接强度为40mm以上的构成的作用效果，制作侧面高电阻层3对烧结体1的冲击粘接强度不同的多种电压非线性电阻体。
其中，侧面高电阻层3通过在烧结体1的侧面上涂敷以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为主要成分的侧面高电阻层形成用粘接剂并进行烧结而形成。此时，该以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为成分的侧面高电阻层形成用粘接剂，利用通过涂敷前的温度和湿度的控制来进行固化的现象，来制作出侧面高电阻层3对烧结体1的冲击粘接强度分别为5，10、20、30、40、50、100、200mm的不同的共计8种电压非线性电阻体。
在此情况下，冲击粘接强度为这样的值：使形成侧面高电阻层3的非线性电阻体从水平面倾斜45度，使100g的重物从一定的高度落下而冲撞到侧面高电阻层3所形成的电压非线性电阻体的角部上，测定在此情况下的侧面高电阻层3从烧结体1上剥离时的重物落下高度。
而且，在任一种试料中，电极2使用以铝为主要成分的材料，相等地形成，以使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0mm。
冲击粘接强度不同的试料的评价
对于按以上那样制作的各试料，把2ms波长下具有预定能量的开关浪涌100J/cm3作为初始能量，以试料返回室温的时间间隔来每次使施加能量增加50J/cm3地进行施加，通过各试料破坏的能量来进行各试料的过电压保护能力的评价。其结果表示在图5中。
如从图3所看到的那样，本发明所对应的试料即侧面高电阻层3对烧结体1的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度为40mm以上的试料，在施加具有不足800J/cm3的能量的开关浪涌的时刻，都没有发生破坏，发生破坏的情况是在施加的能量至少为800J/cm3以上的情况下。与此相对，不是本发明的试料即侧面高电阻层3对烧结体1的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度不足40mm的试料，在施加具有400J/cm3以下的能量的开关浪涌的时刻，都发生了破坏。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，在通过使电极2形成至侧面高电阻层3或者烧结体1与侧面高电阻层3的界面附近，而最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，当侧面高电阻层3的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度不足40mm时，由于冲击粘接强度过小，在施加开关浪涌时，在侧面高电阻层3与烧结体1的界面上容易发生闪络。
与此相对，即使在最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，如果侧面高电阻层3的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度为40mm以上，在施加开关浪涌时，在侧面高电阻层3与烧结体1的界面上难于发生闪络。
因此，在冲击粘接强度不足40mm的电压非线性电阻体中，不能得到优良的过电压保护能力，仅在冲击粘接强度为40mm以上的电压非线性电阻体中，能得到优良的过电压保护能力。
并且，对于上述试料，对于115℃温度下的电压非线性电阻体，把在室温下的电压非线性电阻体中流过1mA的电阻分流IR的交流电压加电1000小时，测定加电开始之后的电阻漏电流(IR(0h))和加电1000小时后的电阻分流(IR(1000h))，通过IR(1000h)/IR(0h)来进行加电寿命特性的评价。以上的评价结果表示在图6中。
如从图6所看到的那样，本发明所对应的试料即侧面高电阻层3对烧结体1的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度为40mm以上的试料，IR(1000h)/IR(Oh)的值都为1以下。即，电阻分电流相对于初始值没有较大的变化，是稳定的，能够评价为：实际的运行状态中的可靠性较高。与此相对，不是本发明的试料即侧面高电阻层3对烧结体1的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度不足40mm的试料，IR(1000h)/IR(0h)的值都大大超过1。即，电阻分电流相对于初始值增加了，当按原样继续运行时，电阻分电流增加，最终会有热爆发的危险性，能够评价为：实际的运行状态中的危险性较高。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，在通过使电极2形成至侧面高电阻层3或者烧结体1与侧面高电阻层3的界面附近，而最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，当侧面高电阻层3的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度不足40mm而较小时，随着长时间施加电压，在侧面高电阻层3和烧结体1的界面上流过的漏电流增加了。
与此相对，即使在最大限度地扩展电极2的形成面积的情况下，如果侧面高电阻层3的在重物落下试验中测定的冲击粘接强度为40mm以上，即使长时间施加电压，在侧面高电阻层3和烧结体1的界面上流过的漏电流也没有增加。
因此，在冲击粘接强度不足40mm的电压非线性电阻体中，不能得到稳定的加电寿命性能，仅在冲击粘接强度为40mm以上的电压非线性电阻体中，才能得到稳定的加电寿命性能。
第五实施例
第五实施例涉及权利要求5和7所述的发明，为了呈现下列情况下的作用效果：在由上述第一实施例所示的冲击粘接强度与端部间距离的选定的基础上，进一步选定电极材料和电极的形成方法，而制作电极材料和电极的形成方法不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
即，本实施例的电压非线性电阻体，首先，形成预定的侧面高电阻层3，并且使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内的一定值。
接着，把该构成作为前提，为了呈现下列情况下的作用效果：根据权利要求5所述的发明，把电极材料选定为从铝、铜、锌、镍、金、银、钛或它们的合金中所选择的材料；以及，根据权利要求7所述的发明，把电极的形成方法选定为从等离子熔射、电弧熔射、高速气焰熔射、丝网印刷、蒸镀、转印、溅射中所选择的方法，而制作电极材料和电极的形成方法不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
电极材料和电极的形成方法不同的试料的制作
首先，在任一种试料中，对于侧面高电阻层3，形成以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为成分的侧面高电阻层3。
并且，对于电极2，使用以铝为主要成分的材料，形成为电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0mm，另一方面，通过使电极2的材料和形成方法变化，来制作电极材料和电极的形成方法不同的共计18种电压非线性电阻体。
即，作为电极材料，分别形成以铝、铜、锌、镍、金、银、钛、铜和锌的合金、镍和铝的合金、银和铜的合金、碳钢、13Cr类不锈钢为主要成分的不同的电极2，由此，来制作电极材料不同的12种电压非线性电阻体。其中，对于以铝为主要成分的电极的形成，通过等离子熔射、电弧熔射、高速气焰熔射、丝网印刷、蒸镀、转印、溅射这样的不同方法，来分别形成电极2，由此，来制作电极的形成方法不同的7种电压非线性电阻体。
电极材料和电极的形成方法不同的试料的评价
对于按以上那样制作的各试料，把2ms波长下具有预定能量的开关浪涌100J/cm3作为初始能量，以试料返回室温的时间间隔来每次使施加能量增加50J/cm3地进行施加，通过各试料破坏的能量来进行各试料的过电压保护能力的评价。其结果表示在下表3中。
                           表3
 电压非线性电阻体的电机材料、电极形成方法和过电压保护能力的关系
    电极材料     电极形成方法     破坏能量(J/cm3)
铝     等离子熔射     900
    电弧熔射     800
    高速气体焰熔射     900
    丝网印刷     800
    转印     850
    蒸镀     800
    溅射     850
    铜     等离子熔射     850
    锌     等离子熔射     900
    镍     等离子熔射     900
    金     蒸镀     800
    银     丝网印刷     850
    钛     等离子熔射     900
    铜锌合金     等离子熔射     900
    镍铝合金     等离子熔射     850
    银铜合金     等离子熔射     900
    碳素钢     等离子熔射     400
    13Cr族不锈钢     等离子熔射     350
如从该表3所看到的那样，使用本发明的电极材料的试料即电极材料为铝、铜、锌、镍、金、银、钛、铜和锌的合金、镍和铝的合金的试料，在施加具有不足800 J/cm3的能量的开关浪涌的时刻，都没有发生破坏，发生破坏的情况是在施加的能量至少为800J/cm3以上的情况下。
而且，在形成铝的电极时，使用本发明的电极形成方法的试料，即作为电极形成方法通过等离子熔射、电弧熔射、高速气焰熔射、丝网印刷、蒸镀、转印、溅射的方法形成的试料，在施加具有不足800J/cm3的能量的开关浪涌的时刻，都没有发生破坏，发生破坏的情况是在施加的能量至少为800J/cm3以上的情况下。
与此相对，不是使用本发明的电极材料的试料即在电极材料中使用碳钢、13Cr不锈钢的试料，在施加具有400J/cm3以下的能量的开关浪涌的时刻，都发生了破坏。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，在电极材料中使用碳钢和13Cr不锈钢而形成电极的电压非线性电阻体，由于烧结体1与电极2的粘接力较低，结果，在电流施加时，电流没有流过的区域变大，而产生温差，由于热应力而发生烧结体1的破坏现象。
与此相对，使用本发明的电极材料的电压非线性电阻体，由于烧结体1与电极2的粘接力较高，在电流施加时，不会产生电流没有流过的区域，或者即使产生也很小，因此，在非线性电阻体中不会产生温差，能够防止由热应力所引起的烧结体1的破坏现象。
因此，在没有使用本发明的电极材料的电压非线性电阻体中，不能得到优良的过电压保护能力，而仅在使用了本发明的电极材料的电压非线性电阻体中，能够得到优良的过电压保护能力。
由电极材料和电极的形成方法的选定所产生的效果
如从以上评价结果所看到的那样，根据本发明，作为电极材料，使用从铝、铜、锌、镍、金、银、钛或它们的合金中所选择的材料，通过从等离子熔射、电弧熔射、高速气焰熔射、丝网印刷、蒸镀、转印、溅射中所选择的方法，来形成电极，由此，能够大幅度提高对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的过电压保护能力。
第六实施例
第六实施例涉及权利要求6所述的发明，为了呈现下列情况下的作用效果：在由上述第一实施例所示的侧面高电阻层与端部间距离的选定的基础上，进一步选定电极的平均厚度，而制作电极的平均厚度不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
即，本实施例的电压非线性电阻体，首先，形成预定的侧面高电阻层3，并且使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内的一定值。接着，把该构成作为前提，根据权利要求6所述的发明，为了呈现把电极2的平均厚度选定为5μm～500μm的范围时的作用效果，而制作电极2的平均厚度不同的多种电压非线性电阻体来作为试料，进行各试料的评价。
电极的平均厚度不同的试料的制作
首先，在任一种试料中，对于侧面高电阻层3，形成以包含富铝红柱石(Al6Si2O13)的磷酸铝类无机粘接剂为成分的侧面高电阻层3。
并且，对于电极2，使用以铝为主要成分的材料，形成为电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0mm，另一方面，通过使电极2的平均厚度变化，来制作电极2的平均厚度分别为1、5、10、100、300、500、700、1000μm的不同的共计8种电压非线性电阻体。
电极的平均厚度不同的试料的评价
对于按以上那样制作的各试料，把2ms波长下具有预定能量的开关浪涌100J/cm3作为初始能量，以试料返回室温的时间间隔来每次使施加能量增加50J/cm3地进行施加，通过各试料破坏的能量来进行各试料的过电压保护能力的评价。其结果表示在图7中。
如从图7所看到的那样，本发明所对应的试料即电极2的平均厚度为5μm～500μm的试料，在施加具有不足800J/cm3的能量的开关浪涌的时刻，都没有发生破坏，发生破坏的情况是在施加的能量至少为800J/cm3以上的情况下。与此相对，不是使用本发明的试料即电极2的平均厚度为1、700、1000μm的试料，在施加具有400J/cm3以下的能量的开关浪涌的时刻，都发生了破坏。
得到这样的评价结果的理由可以解释为以下这样：即，当电极2的平均厚度不足5μm时，过薄，由于电极2的热容量过小，不能得到优良的过电压保护能力。相反，当电极2的平均厚度超过500μm时，过厚，电极2对烧结体1的粘接强度降低，因此，不能得到优良的过电压保护能力。与此相对，根据电极2的平均厚度在5μm～500μm的范围内，能够确保电极2的热容量在一定以上，并且，能够确保电极2对烧结体1的粘接强度在一定以上，因此，能够得到优良的过电压保护能力。
由电极的平均厚度的选定所产生的效果
如从以上评价结果所看到的那样，根据本发明，通过使电极2的平均厚度在5μm～500μm的范围内，能够确保一定以上的热容量和适当的粘接强度两者，因此，能够大幅度提高对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的过电压保护能力。
其他实施例
而且，本发明并不仅限于上述各个实施例，在本发明的范围内能够实施其他的多种多样的变形利。例如，烧结体的具体尺寸、材料和制造工序等并不仅限于上述实施例的说明种所记载的内容，可以自由地继续变更。即，本发明在电极和侧面高电阻层的形成条件和构成上具有特征，因此，在能够实现这些特征的情况下，能够使用各种烧结体。
如以上那样，根据本发明，能够提供电压非线性电阻体及其制造方法，用预定的物质来形成侧面高电阻层，并且，使电极端部4与包含侧面高电阻层的非线性电阻体端部5的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内，由此，在通常的使用状态下实现稳定的加电寿命，并且，大幅度提高对开关浪涌、雷击和过电压等的浪涌的保护能力。

Claims (6)

1、一种电压非线性电阻体，包括：以氧化锌为主要成分的烧结体，设在该烧结体的侧面上的侧面高电阻层和设在上述烧结体的上下面上的一对电极，其特征在于，
上述电极的端部与包含上述侧面高电阻层的非线性电阻体端部的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内，并且上述侧面高电阻层是从以下材料构成的组中选择的材料，或者从在这些材料中选择至少2种以上的材料构成的复合物中选择的任何一种以上的材料为主要成分而构成，这些材料是：磷酸铝类无机粘接剂、非晶质二氧化硅、非晶质氧化铝或者非晶质二氧化硅和有机硅酸盐的复合物、以铅为主要成分的玻璃、以磷为主要成分的玻璃或以铋为主要成分的玻璃、以Zn-Sb-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Si-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Sb-Fe-O为构成成分的结晶无机物、以Fe-Mn-Bi-Si-O为构成成分的结晶无机物、结晶二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、富铝红柱石(Al6Si2O13)、堇青石(Mg2Al4Si5O18)、氧化钛(TiO2)或者氧化锆(ZrO2)、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、密胺树脂、氟树脂或者硅树脂。
2、根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其特征在于，上述侧面高电阻层的厚度在1μm～2mm的范围内。
3、根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其特征在于，把上述侧面高电阻层粘接到上述烧结体上，以使上述侧面高电阻层对烧结体的冲击粘接强度形成为在重物下落实验中为40mm以上。
4、根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其特征在于，上述电极材料是从铝、铜、锌、镍、金、银、钛或它们的合金中所选择的材料。
5、根据权利要求1所述的电压非线性电阻体，其特征在于，上述电极的平均厚度在5μm～500μm的范围内。
6、一种电压非线性电阻体的制造方法，其特征在于，
(a)在以氧化锌为主要成分的烧结体的侧面上形成侧面高电阻层，该侧面高电阻层是从以下材料构成的组中选择的材料，或者从在这些材料中选择至少2种以上的材料构成的复合物中选择的任何一种以上的材料为主要成分而构成，这些材料是：磷酸铝类无机粘接剂、非晶质二氧化硅、非晶质氧化铝或者非晶质二氧化硅和有机硅酸盐的复合物、以铅为主要成分的玻璃、以磷为主要成分的玻璃或以铋为主要成分的玻璃、以Zn-Sb-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Si-O为构成成分的结晶无机物、以Zn-Sb-Fe-O为构成成分的结晶无机物、以Fe-Mn-Bi-Si-O为构成成分的结晶无机物、结晶二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、富铝红柱石(Al6Si2O13)、堇青石(Mg2Al4Si5O18)、氧化钛(TiO2)或者氧化锆(ZrO2)、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、密胺树脂、氟树脂或者硅树脂；
(b)在上述烧结体的上下面上形成一对电极，使得该电极的端部与包含上述侧面高电阻层的非线性电阻体端部的端部间距离为0～(侧面高电阻层厚度+0.01)mm的范围内；
(c)通过从等离子熔射、电弧熔射、高速气焰熔射、丝网印刷、蒸镀、转印、溅射中所选择的方法来形成所述电极。
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