JP2000252105A - Ceramics element and formation of material layer thereof - Google Patents

Ceramics element and formation of material layer thereof

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JP2000252105A
JP2000252105A JP11051558A JP5155899A JP2000252105A JP 2000252105 A JP2000252105 A JP 2000252105A JP 11051558 A JP11051558 A JP 11051558A JP 5155899 A JP5155899 A JP 5155899A JP 2000252105 A JP2000252105 A JP 2000252105A
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electrode
insulating layer
forming
linear resistor
material layer
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Japanese (ja)
Inventor
Akiko Suyama
章子 須山
Hironori Suzuki
洋典 鈴木
Hideyasu Ando
秀泰 安藤
Yoshiyasu Ito
義康 伊藤
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonlinear resistor which has superior resistance against discharge energy or thunder impulse. SOLUTION: In this nonlinear resistor, a side insulating layer 2 is formed on a side surface of a sintered compact 1 by a high-speed blowing of powder material. Subsequently, upper and lower surfaces of the sintered compact 1 provided with the side surface insulating layer 2 are polished, a guard mask is placed on the sintered compact 1, an electrode 3 is formed on each of the upper and lower polished surfaces by high-speed spraying of metal powder, thus completing a nonlinear resistor. Upon the formation of the electrodes and insulating layer, material or formation conditions, such as the powder materials of the electrodes and insulating layer, an average particle diameter, atmosphere and rate of the material upon spraying, or the presence or absence of preheating of the sintered compact are limited to control the characteristics and dimensional shape, including porousities of the electrodes and insulating layer, the weigh ratio of metallic oxide or nitride, a mean surface roughness, resistivity, a distance between the electrode end and sintered compact end, and roughness of the electrode end.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の電極が設け
られているセラミックス素子、すなわち、抵抗体、非直
線抵抗体、半導体コンデンサ、IC基板、着火素子、圧
電フィルタ、表面波デバイス、圧電トランス、圧電振動
子、サーミスタ、ガス吸着形半導体に係わり、特に、避
雷器、サージアブソーバ等に用いられるところの、酸化
亜鉛を主成分としかつ非直線抵抗特性を有する、非直線
抵抗体に関する。
The present invention relates to a ceramic element provided with a pair of electrodes, that is, a resistor, a non-linear resistor, a semiconductor capacitor, an IC substrate, an ignition element, a piezoelectric filter, a surface acoustic wave device, and a piezoelectric transformer. The present invention relates to a piezoelectric vibrator, a thermistor, and a gas adsorption type semiconductor, and more particularly to a non-linear resistor having zinc oxide as a main component and having non-linear resistance characteristics, which is used for an arrester, a surge absorber and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、電力系統においては、正常な電
圧に重畳される過電圧を除去して電力系統や電気機器を
保護するために、避雷器やサージアブソーバなどの過電
圧保護装置が用いられている。このような過電圧保護装
置には、正常な電圧ではほぼ絶縁特性を示し、過電圧が
印加されると低抵抗値となる特性を有する非直線抵抗体
が用いられている。
2. Description of the Related Art Generally, in a power system, an overvoltage protection device such as a lightning arrester or a surge absorber is used in order to remove an overvoltage superimposed on a normal voltage and protect the power system and electric equipment. In such an overvoltage protection device, a non-linear resistor having a characteristic of substantially exhibiting an insulating property at a normal voltage and having a low resistance value when an overvoltage is applied is used.

【0003】この非直線抵抗体の作製にあたっては、酸
化亜鉛を主成分とし、非直線特性を得るために、少なく
とも一種類以上の金属酸化物を添加して、混合、造粒、
成形、焼結して、酸化亜鉛焼結体を得る。非直線抵抗体
は、この酸化亜鉛焼結体の側面に絶縁層を形成し、その
両端面にアルミニウムなどの電極を形成することにより
作製される。
In the production of this non-linear resistor, zinc oxide is the main component, and at least one or more metal oxides are added to obtain non-linear characteristics, followed by mixing, granulation, and the like.
It is molded and sintered to obtain a zinc oxide sintered body. The nonlinear resistor is manufactured by forming an insulating layer on the side surface of the zinc oxide sintered body and forming electrodes such as aluminum on both end surfaces thereof.

【0004】一方、近年の電力需要の増大に伴い、送電
系統の電圧は増加しつつある。この中で、非直線抵抗体
には、放電エネルギー耐量や雷インパルス耐量の向上が
求められている。なぜなら、非直線抵抗体に大きな放電
エネルギーが印加されると、機械的または電気的に破壊
してしまうため、非直線抵抗体が破壊するまでの放電エ
ネルギー耐量あるいは雷インパルス耐量を増加させて破
壊を防止する必要があるからである。
[0004] On the other hand, with the recent increase in power demand, the voltage of the power transmission system is increasing. Among them, the non-linear resistor is required to have improved discharge energy resistance and lightning impulse resistance. The reason is that if a large amount of discharge energy is applied to the nonlinear resistor, it will be destroyed mechanically or electrically, so the breakdown resistance is increased by increasing the discharge energy withstand or lightning impulse withstand before the nonlinear resistor is destroyed. It is necessary to prevent it.

【0005】非直線抵抗体の放電エネルギー吸収時にお
ける破壊形態の一つに、非直線抵抗体の電極や側面絶縁
層が原因となる破壊がある。非直線抵抗体を積み重ねた
とき、電極の表面が平坦でないために、積み重ねた電極
間で放電が起こり、破壊に至る場合や、電極中に空隙が
存在するために、その空隙内で放電が起こり、破壊に至
る場合や、電極の端部の形状や電極内部の空隙が原因と
なって非直線抵抗体に部分的な電流集中が起こり、破壊
する場合などがある。また、側面絶縁層中に存在する空
隙に起因して沿面せん絡が起こり、破壊する場合があ
る。
[0005] One of the modes of destruction of the non-linear resistor at the time of discharge energy absorption is destruction caused by an electrode or a side insulating layer of the non-linear resistor. When non-linear resistors are stacked, discharge occurs between the stacked electrodes due to the uneven surface of the electrodes, leading to destruction, or discharge occurs in the gap due to the presence of a gap in the electrode. In some cases, the non-linear resistor is partially concentrated due to the shape of the end of the electrode or a gap inside the electrode, resulting in destruction. In addition, creeping along the surface may occur due to voids existing in the side surface insulating layer, which may cause breakage.

【0006】このような破壊を防止する観点から、非直
線抵抗体のエネルギー耐量特性を向上させるために、各
種の技術が開発されている。例えば、電極溶射材料とし
てMg、Ca、Tiのいずれかを含むアルミニウムを用
いる技術が、本出願人による特公平7―44087号公
報に開示されている。さらに、電極の端部と外周縁との
距離の最大値と最小値の差、つまり、円盤形状電極の絶
縁層を含む焼結体に対する偏心を1mm以下とする技術
が、特開平3―125401号公報に開示されている。
From the viewpoint of preventing such destruction, various techniques have been developed to improve the energy withstand characteristics of the nonlinear resistor. For example, a technique using aluminum containing any of Mg, Ca, and Ti as an electrode spray material is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-44087 by the present applicant. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-125401 discloses a technique in which the difference between the maximum value and the minimum value of the distance between the end of the electrode and the outer peripheral edge, that is, the eccentricity of the disc-shaped electrode with respect to the sintered body including the insulating layer is 1 mm or less. It is disclosed in the gazette.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特公平7―44087号公報、特開平3―12540
1号公報に開示された従来技術では、非直線抵抗体に求
められているエネルギー耐量特性や雷インパルス耐量特
性を十分に満足することはできない。
However, the above-mentioned Japanese Patent Publication No. Hei 7-44087 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-12540.
The prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-2003 cannot sufficiently satisfy the energy withstand characteristics and lightning impulse withstand characteristics required for the nonlinear resistor.

【0008】なお、電極の表面が平坦でないことや、電
極に空隙が存在することによる特性の低下は、非直線抵
抗体だけでなく、一対の電極が形成されたセラミックス
素子一般に存在する問題である。このようなセラミック
ス素子としては、抵抗体、半導体コンデンサ、IC基
板、着火素子、圧電フィルタ、表面波デバイス、圧電ト
ランス、圧電振動子、サーミスタ、ガス吸着形半導体等
が挙げられる。
[0008] The deterioration of the characteristics due to the uneven surface of the electrode and the presence of voids in the electrode is a problem that exists not only in a non-linear resistor but also in a ceramic element generally having a pair of electrodes. . Examples of such a ceramic element include a resistor, a semiconductor capacitor, an IC substrate, an ignition element, a piezoelectric filter, a surface acoustic wave device, a piezoelectric transformer, a piezoelectric vibrator, a thermistor, and a gas adsorption type semiconductor.

【0009】したがって、本発明の第1の目的は、以上
のような従来技術の課題を解決し、優れた放電エネルギ
ー耐量特性や雷インパルス耐量特性を持つ非直線抵抗体
を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、
表面が平坦で空隙の少ない電極を形成することにより、
優れた特性を持つセラミックス素子を提供することにあ
る。
Therefore, a first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a nonlinear resistor having excellent discharge energy withstand characteristics and lightning impulse withstand characteristics. A second object of the present invention is to
By forming an electrode with a flat surface and few voids,
An object of the present invention is to provide a ceramic element having excellent characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、セラミックス素子、特に、非直線抵抗
体において電極あるいは側面絶縁層を形成する方法とし
て、高速吹き付け法を使用し、さらに、材料や形成条件
を限定し、特性や寸法形状を制御することにより、放電
エネルギー印加時の電極に起因する破壊や、沿面せん絡
を防止し、放電エネルギー耐量特性や雷インパルス耐量
特性に優れた非直線抵抗体を提供することができるもの
である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a high-speed spraying method as a method of forming an electrode or a side insulating layer on a ceramic element, particularly, a nonlinear resistor. By limiting the material and forming conditions, and controlling the characteristics and dimensions and shape, it prevents breakdown and creeping caused by the electrode when applying discharge energy, and has excellent discharge energy withstand characteristics and lightning impulse withstand characteristics. It is possible to provide a non-linear resistor.

【0011】請求項1記載の発明は、セラミックス素子
の表面に電極および側面絶縁層の少なくとも一方の材料
層を形成する方法において、前記材料層を、前記セラミ
ックス素子に対する粉末材料の高速吹き付け処理により
形成することを特徴としている。粉末材料の高速吹き付
け処理を行うことにより、空隙の少ない均一な電極およ
び側面絶縁層を形成できる。このような空隙の少ない均
一な電極や側面絶縁層により、放電エネルギー吸収時の
素子内での電流分布の不均一化を防止できるため、高い
放電エネルギー耐量や高い雷インパルス耐量を持つ非直
線抵抗体が得られる。また、非直線抵抗体以外のセラミ
ック素子に適用した場合にも、優れた特性を持つセラミ
ック素子が得られる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming at least one of an electrode and a side insulating layer on a surface of a ceramic element, wherein the material layer is formed by high-speed spraying of a powder material to the ceramic element. It is characterized by doing. By performing the high-speed spraying of the powder material, a uniform electrode and a side surface insulating layer with few voids can be formed. A non-linear resistor with high discharge energy resistance and high lightning impulse resistance because the uniform electrode and side insulating layer with few voids can prevent uneven current distribution in the element when absorbing discharge energy. Is obtained. Also, when applied to a ceramic element other than the non-linear resistor, a ceramic element having excellent characteristics can be obtained.

【0012】請求項2記載の発明は、請求項1の方法に
おいて、粉末材料の成分を限定したものである。すなわ
ち、電極を形成する場合には、電極形成用の前記粉末材
料が、アルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、銀、タング
ステン、およびそれらの合金からなる群より選ばれた少
なくとも一種類を含む。また、側面絶縁層を形成する場
合には、側面絶縁層形成用の前記粉末材料が、アルミニ
ウム、シリコン、ボロン、それらの合金、およびそれら
の化合物からなる群より選ばれた少なくとも一種類を含
む。
According to a second aspect of the present invention, in the method of the first aspect, the components of the powder material are limited. That is, when an electrode is formed, the powder material for forming the electrode includes at least one selected from the group consisting of aluminum, copper, zinc, nickel, silver, tungsten, and alloys thereof. In the case where the side surface insulating layer is formed, the powder material for forming the side surface insulating layer includes at least one selected from the group consisting of aluminum, silicon, boron, an alloy thereof, and a compound thereof.

【0013】請求項3記載の発明は、請求項1の方法に
おいて、粉末材料の粉末粒径が0.1μmから200μ
mの範囲内であることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the method according to the first aspect, the powder material has a powder particle size of 0.1 μm to 200 μm.
m.

【0014】請求項4記載の発明は、請求項1の方法に
おいて、粉末材料の高速吹き付け処理の雰囲気を限定し
たものである。すなわち、電極を形成する場合には、酸
素、窒素、空気、水素、アルゴン、ヘリウムからなる群
より選ばれた少なくとも一種類を含む雰囲気中で行い、
側面絶縁層を形成する場合には、酸素、窒素からなる群
より選ばれた少なくとも一種類を含む雰囲気中で行う。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of the first aspect, the atmosphere for the high-speed spraying of the powder material is limited. That is, when forming an electrode, oxygen, nitrogen, air, hydrogen, argon, performed in an atmosphere containing at least one selected from the group consisting of helium,
When the side surface insulating layer is formed, it is performed in an atmosphere containing at least one selected from the group consisting of oxygen and nitrogen.

【0015】請求項5記載の発明は、請求項1の方法に
おいて、粉末材料の高速吹き付け処理を、粒速度が10
0m/sから1000m/sの範囲内で行うことを特徴
としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of the first aspect, the high-speed spraying treatment of the powder material is performed with a grain speed of 10%.
It is characterized in that it is performed within the range of 0 m / s to 1000 m / s.

【0016】請求項6記載の発明は、請求項1の方法に
おいて、前記粉末材料の高速吹き付け処理に先立って、
セラミックス素子の少なくとも表面を50℃から350
℃の範囲内で予熱する予熱処理を行うことを特徴として
いる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of the first aspect, prior to the high-speed spraying of the powder material,
At least the surface of the ceramic element is heated from 50 ° C. to 350
It is characterized by performing a pre-heat treatment of pre-heating within the range of ° C.

【0017】請求項7記載の発明は、請求項1記載の方
法において、前記粉末材料の高速吹き付け処理における
材料層の形成条件を、形成された材料層が一定の特性条
件を満たすように設定することを特徴としている。すな
わち、粉末材料の高速吹き付け処理における材料層の形
成条件を、 a)前記材料層の材料成分中に含まれる気孔率が5%以
下となる、 b)前記材料層の材料成分中に含まれる金属酸化物およ
び金属窒化物が金属に対して占める重量割合が、電極の
場合には25%以下となり、側面絶縁層の場合には75
%以上となる、 c)前記材料層の平均表面粗さが、2.0μm以下とな
る、 d)前記材料層の抵抗率が、電極の場合には15μΩ・
cm以下となり、側面絶縁層の場合には1011Ω・cm
以上となる、という4つの特性条件a〜dの少なくとも
一つ以上を満たすように設定する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method according to the first aspect, the conditions for forming the material layer in the high-speed spraying of the powder material are set so that the formed material layer satisfies certain characteristic conditions. It is characterized by: That is, the conditions for forming the material layer in the high-speed spraying process of the powder material are as follows: a) The porosity contained in the material component of the material layer is 5% or less; b) The metal contained in the material component of the material layer The weight ratio of the oxide and the metal nitride to the metal is 25% or less for the electrode, and 75% or less for the side insulating layer.
%) C) The average surface roughness of the material layer is 2.0 μm or less. D) The resistivity of the material layer is 15 μΩ ·
cm or less, and 10 11 Ω · cm in the case of a side insulating layer.
The above conditions are set so as to satisfy at least one of the four characteristic conditions a to d.

【0018】請求項8記載の発明は、請求項1記載の方
法において、前記電極を形成する場合に、その電極形成
条件を、形成された材料層が一定の寸法条件を満たすよ
うに設定することを特徴としている。すなわち、粉末材
料の高速吹き付け処理における電極形成条件を、 e)電極端部とセラミックス素子端部との距離が0.0
1mmから1.0mmの範囲内となる、 f)電極端部における主表面方向の凹凸が±0.5mm
以下となる、という2つの寸法条件e、fの少なくとも
一つ以上を満たすように設定する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the method according to the first aspect, when forming the electrode, the electrode forming condition is set so that the formed material layer satisfies a certain dimensional condition. It is characterized by. That is, e) the distance between the electrode end and the ceramic element end is set to 0.0.
F) The irregularity in the main surface direction at the end of the electrode is ± 0.5 mm.
It is set so as to satisfy at least one or more of the following two dimensional conditions e and f:

【0019】以上のような構成を有する請求項2〜8記
載の材料層形成方法によれば、電極あるいは側面絶縁層
を形成する際の、材料や形成条件を限定し、特性や寸法
形状を制御することにより、より空隙の少ないより均一
な電極や側面絶縁層を形成できる。したがって、放電エ
ネルギー吸収時の素子内での電流分布の不均一化を一層
効果的に防止できるため、非直線抵抗体の放電エネルギ
ー耐量や雷インパルス耐量をより向上できる。また、非
直線抵抗体以外のセラミック素子に適用した場合にも、
さらに優れた特性を持つセラミック素子が得られる。
According to the material layer forming method according to any one of claims 2 to 8 having the above-described structure, the material and the forming conditions when forming the electrode or the side surface insulating layer are limited, and the characteristics and the dimensional shape are controlled. By doing so, it is possible to form more uniform electrodes and side-surface insulating layers with fewer voids. Therefore, the unevenness of the current distribution in the element when the discharge energy is absorbed can be more effectively prevented, so that the discharge energy resistance and lightning impulse resistance of the nonlinear resistor can be further improved. Also, when applied to ceramic elements other than non-linear resistors,
A ceramic element having more excellent characteristics can be obtained.

【0020】請求項9記載の発明は、表面に電極および
側面絶縁層の少なくとも一方の材料層が形成されたセラ
ミックス素子において、材料層が、請求項1〜請求項8
に記載の材料層形成方法の中から選ばれた方法によって
形成された材料層であることを特徴としている。このよ
うなセラミックス素子は、請求項1〜請求項8について
前述した通り、優れた形成方法によって得られた空隙の
少ない均一な電極や側面絶縁層を備えている。したがっ
て、放電エネルギー吸収時の素子内での電流分布の不均
一化を効果的に防止できるため、高い放電エネルギー耐
量や高い雷インパルス耐量を持つ非直線抵抗体が得られ
る。また、非直線抵抗体以外のセラミック素子に適用し
た場合にも、優れた特性を持つセラミック素子が得られ
る。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a ceramic element having at least one material layer of an electrode and a side surface insulating layer formed on a surface thereof, wherein the material layer is formed of any one of the first to eighth aspects.
The material layer is formed by a method selected from the material layer forming methods described in (1). Such a ceramic element is provided with a uniform electrode having small voids and a side insulating layer obtained by an excellent forming method, as described above with reference to claims 1 to 8. Therefore, the non-uniformity of the current distribution in the element when the discharge energy is absorbed can be effectively prevented, so that a non-linear resistor having a high discharge energy resistance and a high lightning impulse resistance can be obtained. Also, when applied to a ceramic element other than the non-linear resistor, a ceramic element having excellent characteristics can be obtained.

【0021】[0021]

【実施例】以下には、本発明に係る材料層形成方法を、
非直線抵抗体の電極や側面絶縁層の形成に適用した場合
の実施例について図面を参照して具体的に説明する。
The method for forming a material layer according to the present invention is described below.
An example in which the present invention is applied to the formation of an electrode of a non-linear resistor and a side surface insulating layer will be specifically described with reference to the drawings.

【0022】[1.非直線抵抗体の製造工程]図1は、
本発明に従って作製された非直線抵抗体を示す断面図で
ある。この非直線抵抗体は、基本的に、次のような一連
の工程によって作製される。
[1. Manufacturing Process of Nonlinear Resistor] FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a non-linear resistor made according to the present invention. This non-linear resistor is basically manufactured by a series of steps as follows.

【0023】まず、酸化亜鉛に、二酸化マンガン、酸化
コバルトをそれぞれ0.5mol%、酸化ビスマス、酸
化アンチモン、酸化ニッケルをそれぞれ1mol%添加
する。次いで、上記原料を、水と有機分散剤、バインダ
ー類とともに混合し、この混合物をスプレードライヤー
で噴霧造粒する。これらの造粒粉を金型に入れて加圧
し、直径100mm、厚さ30mmの円板を成形した
後、1200℃で焼成し、焼結体1を得る。
First, manganese dioxide and cobalt oxide are added to zinc oxide at 0.5 mol% each, and bismuth oxide, antimony oxide and nickel oxide are added at 1 mol% each. Next, the raw materials are mixed with water, an organic dispersant, and binders, and the mixture is spray-granulated by a spray drier. These granulated powders are put into a mold and pressurized to form a disk having a diameter of 100 mm and a thickness of 30 mm, and then fired at 1200 ° C. to obtain a sintered body 1.

【0024】次に、図1に示すように、焼結体1の側面
に、粉末材料の高速吹き付け法(高速吹き付け処理)に
より側面絶縁層2を形成する。続いて、側面絶縁層2を
設けた焼結体1の上下面を研磨した後、焼結体1にガー
ドマスクを被せ、上下の研磨面に、金属粉末の高速吹き
付け法(高速吹き付け処理)により電極3を形成し、非
直線抵抗体を完成する。
Next, as shown in FIG. 1, a side surface insulating layer 2 is formed on the side surface of the sintered body 1 by a high-speed spraying method of a powder material (high-speed spraying process). Subsequently, after polishing the upper and lower surfaces of the sintered body 1 provided with the side surface insulating layers 2, the sintered body 1 is covered with a guard mask, and the upper and lower polished surfaces are sprayed with a metal powder at a high speed (high-speed spraying process). The electrode 3 is formed to complete the non-linear resistor.

【0025】[2.比較試験の概要]そして、本発明に
係る材料層形成方法の具体的な形成条件やその作用効果
を示すために、放電エネルギー耐量や雷インパルス耐量
に影響すると想定した複数の条件対象の各々について、
以上のような電極3または側面絶縁層2の形成方法や形
成条件を変化させて複数種類の非直線抵抗体を作製し、
その比較試験を行った。
[2. Outline of Comparative Test] And, in order to show the specific forming conditions and the working effects of the material layer forming method according to the present invention, for each of a plurality of condition objects assumed to affect the discharge energy resistance and the lightning impulse resistance,
By changing the forming method and the forming conditions of the electrode 3 or the side insulating layer 2 as described above, a plurality of types of non-linear resistors are manufactured,
The comparative test was performed.

【0026】ここで、比較試験としては、作製した非直
線抵抗体を3枚積層して、一定の条件で放電エネルギー
耐量試験または雷インパルス耐量試験を行った。なお、
それぞれの試験の具体的な試験条件は、次の通りであ
る。
Here, as a comparative test, three prepared non-linear resistors were laminated, and a discharge energy withstand test or a lightning impulse withstand test was performed under certain conditions. In addition,
The specific test conditions for each test are as follows.

【0027】[2−1.放電エネルギー耐量試験]放電
エネルギー耐量試験としては、3枚積層した非直線抵抗
体に対して、2msの矩形波放電エネルギーを200J
/ccから20J/ccずつ放電エネルギー量を増加さ
せながら5分間隔で印加して、非直線抵抗体が電気的に
破壊するまでの破壊試験を実施した。このとき、破壊す
るまでに吸収した最大値の放電エネルギー量を、放電エ
ネルギー耐量(J/cc)とした。また、各電極形成条
件、電極形状の非直線抵抗体について各10セットの非
直線抵抗体の放電エネルギー耐量試験を実施した。
[2-1. Discharge Energy Withstand Test] As the discharge energy withstand test, a rectangular wave discharge energy of 2 ms was applied to a three-layer nonlinear resistor by 200 J.
A destruction test was performed until the non-linear resistor was electrically destroyed by increasing the discharge energy from 20 / cc to 20 J / cc at intervals of 5 minutes. At this time, the discharge energy amount of the maximum value absorbed before breaking was defined as discharge energy resistance (J / cc). Further, with respect to each electrode forming condition and the electrode-shaped non-linear resistor, a discharge energy withstand test was performed on each of ten sets of non-linear resistors.

【0028】[2−2.雷インパルス耐量試験]雷イン
パルス耐量試験としては、3枚積層した非直線抵抗体に
対して、10μsの矩形波放電電流を100kAから順
次増加させて、非直線抵抗体が沿面せん絡するまでの試
験を実施した。このとき、沿面せん絡するまでの電流値
を、電流耐量(kA)とした。また、各電極形成条件、
電極形状の非直線抵抗体について、各10セットの非直
線抵抗体の雷インパルス耐量試験を実施した。
[2-2. Lightning impulse withstand test] As a lightning impulse withstand test, a 10 μs rectangular wave discharge current is sequentially increased from 100 kA for three stacked non-linear resistors until the non-linear resistors are creepage-enclosed. Was carried out. At this time, the current value until the creepage occurred was defined as the current withstand (kA). In addition, each electrode forming condition,
With respect to the non-linear resistors having the electrode shape, a lightning impulse withstand test was performed on each of ten sets of non-linear resistors.

【0029】[3.比較試験の詳細]以下には、放電エ
ネルギー耐量や雷インパルス耐量に影響すると想定した
複数の条件対象の各々に対して行った個々の比較試験に
ついて順次説明する。なお、複数の条件対象は、「形成
方法」、「粉末材料とその平均粒径」、「吹き付け時の
雰囲気、速度、予熱の有無」、「気孔率」、「金属酸化
物、金属窒化物の重量割合」、「平均表面粗さ」、「抵
抗率」、「電極端部と焼結体端部の距離、電極端部の凹
凸」であり、条件対象以外の各種の条件は同一である。
また、「形成方法」以外の条件対象の比較試験において
は、いずれも、前述したような本発明に係る粉末材料の
高速吹き付け法を用いて電極または側面絶縁層を形成し
ている。
[3. Details of Comparative Test] Hereinafter, individual comparative tests performed on each of a plurality of condition objects assumed to affect the discharge energy resistance and the lightning impulse resistance will be sequentially described. In addition, a plurality of condition objects are “formation method”, “powder material and its average particle size”, “atmosphere at spraying, speed, presence or absence of preheating”, “porosity”, “metal oxide, metal nitride”. Weight ratio "," average surface roughness "," resistivity "," distance between electrode end and sintered body end, irregularity of electrode end ", and various conditions other than the condition target are the same.
In each of the comparative tests of the condition objects other than the “forming method”, the electrode or the side surface insulating layer is formed by using the high-speed spraying method of the powder material according to the present invention as described above.

【0030】[3−1.形成方法に関する比較試験]図
2は、非直線抵抗体の電極を形成する方法を変化させて
複数種類の非直線抵抗体を作製した場合における、非直
線抵抗体の放電エネルギー耐量試験の結果を示すグラフ
である。この図2中において、比較例1はアルミニウム
の大気中アーク溶射により電極を形成した非直線抵抗
体、比較例2はアルミニウムの大気中高速ガス炎溶射に
より電極を形成した非直線抵抗体、実施例1は本発明に
係る金属粉末の高速吹き付け法によりアルミニウム粉末
を用いて電極を形成した非直線抵抗体、をそれぞれ示し
ている。
[3-1. FIG. 2 shows the results of a discharge energy withstand test of a non-linear resistor when a plurality of types of non-linear resistors are produced by changing the method of forming the non-linear resistor electrodes. It is a graph. In FIG. 2, Comparative Example 1 is a non-linear resistor in which electrodes are formed by arc spraying of aluminum in the air, and Comparative Example 2 is a non-linear resistor in which electrodes are formed by high-speed gas flame spraying of aluminum in the air. Reference numeral 1 denotes a non-linear resistor in which an electrode is formed using aluminum powder by a high-speed spraying method of metal powder according to the present invention.

【0031】図2に示す試験結果から明らかなように、
金属粉末の高速吹き付け法により電極を形成した実施例
1の非直線抵抗体は、他の方法で電極を形成した比較例
1、2の非直線抵抗体に比べて顕著に優れた放電エネル
ギー耐量特性を示している。この結果は、次のように解
釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG.
The non-linear resistor of Example 1 in which the electrodes were formed by the high-speed spraying method of the metal powder was significantly superior to the non-linear resistors of Comparative Examples 1 and 2 in which the electrodes were formed by other methods. Is shown. This result can be interpreted as follows.

【0032】まず、金属粉末の高速吹き付け法により電
極を形成した実施例1の非直線抵抗体は、電極表面が平
滑であり、電極中の気孔、酸化物、窒化物が少なく、ま
た、所定の形状の電極が得られる。そして、このように
高品質の電極が良好に形成されていることから、優れた
放電エネルギー耐量特性が得られている。
First, the non-linear resistor of Example 1 in which an electrode was formed by a high-speed spraying method of metal powder, had a smooth electrode surface, had few pores, oxides and nitrides in the electrode, and had a predetermined resistance. A shaped electrode is obtained. And since such a high quality electrode is formed favorably, excellent discharge energy withstand characteristics are obtained.

【0033】これに対して、アーク溶射により電極を形
成した比較例1の非直線抵抗体は、溶融、噴霧する溶射
粒子が大きいことから、電極の表面が平滑でなく、ま
た、電極に気孔や酸化物を多く含みやすい。そして、こ
のように電極が高品質でないことから、優れた放電エネ
ルギー耐量特性が得られていない。
On the other hand, the non-linear resistor of Comparative Example 1 in which the electrode was formed by arc spraying had large sprayed particles to be melted and sprayed, so the surface of the electrode was not smooth, and the electrode had pores and pores. It is easy to contain many oxides. And, since the electrodes are not of high quality, excellent discharge energy withstand characteristics are not obtained.

【0034】さらに、高速ガス炎溶射により電極を形成
した比較例2の非直線抵抗体は、溶射時の噴霧圧力が高
いことから、溶射にガードマスクが変形しやすく、所定
の形状の電極が形成できない。そして、このように電極
が高品質でないことから、優れた放電エネルギー耐量特
性が得られていない。
Further, in the non-linear resistor of Comparative Example 2 in which the electrodes are formed by high-speed gas flame spraying, since the spray pressure at the time of spraying is high, the guard mask is easily deformed by spraying, and an electrode having a predetermined shape is formed. Can not. And, since the electrodes are not of high quality, excellent discharge energy withstand characteristics are not obtained.

【0035】図3は、非直線抵抗体の側面絶縁層を形成
する方法を変化させて複数種類の非直線抵抗体を作製し
た場合における、非直線抵抗体の雷インパルス耐量試験
の結果を示すグラフである。この図3中において、比較
例3はアルミナ系の無機絶縁物を塗布後、焼成して側面
絶縁層を形成した非直線抵抗体、実施例2は本発明に係
る粉末材料の高速吹き付け法によりアルミニウム粉末を
用いて側面絶縁層を形成した非直線抵抗体、をそれぞれ
示している。
FIG. 3 is a graph showing the results of a lightning impulse withstand test of a non-linear resistor when a plurality of types of non-linear resistors are produced by changing the method of forming the side surface insulating layer of the non-linear resistor. It is. In FIG. 3, Comparative Example 3 is a non-linear resistor in which an alumina-based inorganic insulator is applied and then baked to form a side surface insulating layer, and Example 2 is an aluminum resistor formed by a high-speed spraying method of a powder material according to the present invention. 3 illustrates a non-linear resistor in which a side surface insulating layer is formed using powder.

【0036】図3に示す試験結果から明らかなように、
粉末材料の高速吹き付け法により側面絶縁層を形成した
実施例2の非直線抵抗体は、他の方法で側面絶縁層を形
成した比較例3の非直線抵抗体に比べて顕著に優れた雷
インパルス耐量特性を示している。この結果は、次のよ
うに解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG.
The non-linear resistor of Example 2 in which the side insulating layer was formed by the high-speed spraying method of the powder material was significantly superior to the non-linear resistor of Comparative Example 3 in which the side insulating layer was formed by another method. It shows the tolerance characteristics. This result can be interpreted as follows.

【0037】まず、材料粉末の高速吹き付け法により側
面絶縁層を形成した実施例2の非直線抵抗体は、側面絶
縁層表面が平滑であり、側面絶縁層中の気孔が少なく、
かつ側面絶縁層の密着強度が高く、また、所定の形状の
側面絶縁層が容易に得られる。そして、このように高品
質の側面絶縁層が良好に形成されていることから、優れ
た雷インパルス耐量特性が得られている。
First, the non-linear resistor of Example 2 in which the side insulating layer was formed by high-speed spraying of the material powder had a smooth surface of the side insulating layer, few pores in the side insulating layer,
In addition, the adhesion strength of the side insulating layer is high, and the side insulating layer having a predetermined shape can be easily obtained. In addition, since the high-quality side insulating layer is formed favorably, excellent lightning impulse withstand voltage characteristics are obtained.

【0038】これに対して、アルミナ系の無機絶縁物を
塗布後、焼成した比較例3の非直線抵抗体は、多孔質で
あることから、側面絶縁層の表面が平滑でなく、側面絶
縁層中に気孔が多く、密着強度が低くなる。そして、こ
のように側面絶縁層が高品質でないことから、優れた雷
インパルス耐量特性が得られていない。
On the other hand, the non-linear resistor of Comparative Example 3 obtained by applying an alumina-based inorganic insulator and firing it is porous, so that the surface of the side insulating layer is not smooth, and There are many pores inside and the adhesion strength is low. Since the side insulating layer is not of high quality, excellent lightning impulse withstand characteristics are not obtained.

【0039】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体の電極あるいは側面絶縁層を、高速吹き付け法によ
り形成することにより、優れた放電エネルギー耐量特性
あるいは優れた雷インパルス耐量特性を持つ非直線抵抗
体を提供することができる。
As described above, according to the present invention, by forming the electrode or the side insulating layer of the non-linear resistor by the high-speed spraying method, the non-linear resistor having excellent discharge energy withstanding characteristics or lightning impulse withstanding characteristics can be obtained. A resistor can be provided.

【0040】[3−2.粉末材料とその平均粒径に関す
る比較試験]図4は、非直線抵抗体の電極材料およびそ
の金属原料粉末の平均粒径(μm)と、放電エネルギー
耐量(J/cc)との関係を示すグラフである。すなわ
ち、この図4は、具体的には、高速吹き付け法に用いる
電極用の粉末材料として、アルミニウムと炭素鋼という
2種類の粉末材料を使用し、その各々の材料について粒
径を変化させて複数種類の非直線抵抗体を作製した場合
における、非直線抵抗体の放電エネルギー耐量試験の結
果を示している。この図4中において、実施例3はアル
ミニウムを用いて電極を形成した非直線抵抗体、比較例
4は炭素鋼を用いて電極を形成した非直線抵抗体、をそ
れぞれ示している。なお、図中の平均粒径は粉末のレー
ザー回折法により求めた50%粒径である。
[3-2. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the average particle size (μm) of the electrode material of the non-linear resistor and the metal raw material powder thereof and the discharge energy resistance (J / cc). It is. That is, FIG. 4 specifically shows a case where two kinds of powder materials, aluminum and carbon steel, are used as powder materials for the electrodes used in the high-speed spraying method, and the particle size of each material is changed. 9 shows the results of a discharge energy resistance test of a nonlinear resistor when various kinds of nonlinear resistors are manufactured. In FIG. 4, Example 3 shows a non-linear resistor formed with electrodes using aluminum, and Comparative Example 4 shows a non-linear resistor formed with electrodes using carbon steel. The average particle size in the figure is a 50% particle size obtained by a laser diffraction method of the powder.

【0041】図4に示す試験結果から明らかなように、
アルミニウムを用いて電極を形成した実施例3の非直線
抵抗体は、原料粉末の平均粒径が0.1〜200μmの
広範囲に亘って、平均して500J/cc以上の優れた
放電エネルギー耐量を示している。しかしながら、電極
材料がアルミニウムであっても、原料粉末の平均粒径が
0.1μmより小さい場合や、逆に200μmを超える
場合には、放電エネルギー耐量が低くなっている。ま
た、炭素鋼を用いて電極を形成した比較例4の非直線抵
抗体は、粉末の平均粒径に関わらず、放電エネルギー耐
量が低くなっている。この結果は、次のように解釈でき
る。
As is clear from the test results shown in FIG.
The non-linear resistor of Example 3 in which the electrodes were formed using aluminum had an excellent discharge energy resistance of 500 J / cc or more on average over a wide range in which the average particle size of the raw material powder was 0.1 to 200 μm. Is shown. However, even when the electrode material is aluminum, when the average particle size of the raw material powder is smaller than 0.1 μm or when the average particle size exceeds 200 μm, the discharge energy resistance is low. Further, the non-linear resistor of Comparative Example 4 in which the electrode was formed using carbon steel had a low discharge energy resistance regardless of the average particle diameter of the powder. This result can be interpreted as follows.

【0042】まず、炭素鋼を用いて電極を形成した比較
例4の非直線抵抗体は、電極の導電率が低く、また、焼
結体と電極との密着力が低いため、非直線抵抗体の放電
エネルギー耐量が低くなる。これに対して、アルミニウ
ムを用いて電極を形成した実施例3の非直線抵抗体は、
電極の導電率が高く、また、焼結体と電極との密着力が
高いため、非直線抵抗体の放電エネルギー耐量が高くな
る。
First, the non-linear resistor of Comparative Example 4, in which the electrode was formed using carbon steel, had a low conductivity of the electrode and a low adhesive force between the sintered body and the electrode. Has a low discharge energy resistance. On the other hand, the nonlinear resistor of the third embodiment in which the electrode is formed using aluminum is
Since the conductivity of the electrode is high and the adhesion between the sintered body and the electrode is high, the discharge energy resistance of the non-linear resistor increases.

【0043】しかしながら、アルミニウムを用いて電極
を形成した非直線抵抗体であっても、電極用の原料粉末
の平均粒径が0.1μmより小さい場合には、粉末粒径
が細かすぎることから、吹き付け時に形成される電極層
が薄くなり、非直線抵抗体中の電流分布が不均一となる
ため、放電エネルギー量が低くなる。逆に、電極用の原
料粉末の平均粒径が200μmを超える場合には、原料
粉末が大きすぎることから、焼結体の表面がエロージョ
ン摩耗を起こし、電極が形成されていない領域が発生す
るため、放電エネルギー耐量が低くなる。
However, even in the case of a non-linear resistor having an electrode formed of aluminum, if the average particle size of the raw material powder for the electrode is smaller than 0.1 μm, the powder particle size is too small. Since the electrode layer formed at the time of spraying becomes thin and the current distribution in the non-linear resistor becomes uneven, the amount of discharge energy is reduced. Conversely, if the average particle size of the raw material powder for the electrode exceeds 200 μm, the raw material powder is too large, so that the surface of the sintered body undergoes erosion wear and a region where no electrode is formed occurs. , The discharge energy resistance is reduced.

【0044】なお、図4においては、アルミニウムを電
極材料として用いた場合の結果を示したが、アルミニウ
ムの合金や、銅、亜鉛、ニッケル、銀、タングステン、
またはそれらの合金を用いた場合にも、同様に高い放電
エネルギー耐量が得られるという効果が確認されてい
る。
FIG. 4 shows the results when aluminum was used as the electrode material. However, aluminum alloys, copper, zinc, nickel, silver, tungsten,
Alternatively, it has been confirmed that the use of these alloys also has an effect of obtaining a high discharge energy resistance.

【0045】以上のように、本発明に従って、高速吹き
付け法により非直線抵抗体の電極を形成する際に、電極
材料として、アルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、銀、
タングステン、または、それらの合金を、その平均粒径
が0.1μm〜200μmの原料粉末として用いて、高
速吹き付け法により電極を形成することにより、優れた
放電エネルギー耐量特性を持つ非直線抵抗体を提供する
ことができる。
As described above, when an electrode of a non-linear resistor is formed by a high-speed spraying method according to the present invention, aluminum, copper, zinc, nickel, silver,
By using tungsten or an alloy thereof as a raw material powder having an average particle size of 0.1 μm to 200 μm and forming an electrode by a high-speed spraying method, a nonlinear resistor having excellent discharge energy withstanding characteristics can be obtained. Can be provided.

【0046】図5は、非直線抵抗体の側面絶縁材料およ
びその原料粉末の平均粒径(μm)と、電流耐量(k
A)との関係を示すグラフである。すなわち、この図5
は、具体的には、高速吹き付け法に用いる側面絶縁層用
の粉末材料として、アルミニウムと炭素鋼という2種類
の粉末材料を使用し、その各々の材料について粒径を変
化させて複数種類の非直線抵抗体を作製した場合におけ
る、非直線抵抗体の雷インパルス耐量試験の結果を示し
ている。この図5中において、実施例4はアルミニウム
を用いて側面絶縁層を形成した非直線抵抗体、比較例5
は炭素鋼を用いて側面絶縁層を形成した非直線抵抗体、
をそれぞれ示している。なお、図中の平均粒径は粉末の
レーザー回折法により求めた50%粒径である。
FIG. 5 shows the average particle size (μm) of the side insulating material of the non-linear resistor and its raw material powder, and the current withstand capability (k).
6 is a graph showing the relationship with A). That is, FIG.
Specifically, two types of powder materials, aluminum and carbon steel, are used as powder materials for the side insulating layer used in the high-speed spraying method, and the particle size of each material is changed to obtain a plurality of non-type materials. 9 shows the results of a lightning impulse withstand test of a non-linear resistor when a linear resistor is manufactured. In FIG. 5, Example 4 is a non-linear resistor having a side surface insulating layer formed of aluminum, and Comparative Example 5
Is a non-linear resistor with a side insulating layer formed using carbon steel,
Are respectively shown. The average particle size in the figure is a 50% particle size obtained by a laser diffraction method of the powder.

【0047】図5に示す試験結果から明らかなように、
アルミニウムを用いて側面絶縁層を形成した実施例4の
非直線抵抗体は、原料粉末の平均粒径が0.1μm〜2
00μmの広範囲に亘って、平均して200kA以上の
優れた電流耐量を示している。しかしながら、側面絶縁
材料がアルミニウムであっても、原料粉末の平均粒径が
0.1μmより小さい場合や、逆に200μmを超える
場合には、電流耐量が低くなっている。また、炭素鋼を
用いて側面絶縁層を形成した比較例5の非直線抵抗体
は、粉末の平均粒径に関わらず、電流耐量が低くなって
いる。この結果は、次のように解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG.
The nonlinear resistor of Example 4 in which the side surface insulating layer was formed using aluminum had an average particle diameter of the raw material powder of 0.1 μm to 2 μm.
It shows excellent current withstand capability of 200 kA or more on average over a wide range of 00 μm. However, even when the side surface insulating material is aluminum, when the average particle size of the raw material powder is smaller than 0.1 μm, or when the average particle size exceeds 200 μm, the current withstand capability is low. Further, the non-linear resistor of Comparative Example 5, in which the side surface insulating layer was formed using carbon steel, had a low withstand current regardless of the average particle size of the powder. This result can be interpreted as follows.

【0048】まず、炭素鋼を用いて側面絶縁層を形成し
た比較例5の非直線抵抗体は、側面絶縁層の導電率が高
く、また、焼結体と側面絶縁層との密着力が低いため、
非直線抵抗体の電流耐量が低くなる。これに対して、ア
ルミニウムを用いて側面絶縁層を形成した実施例4の非
直線抵抗体は、側面絶縁層の導電率が低く、また、焼結
体と側面絶縁層との密着力が低いため、非直線抵抗体の
電流耐量が高くなる。
First, in the non-linear resistor of Comparative Example 5 in which the side insulating layer was formed using carbon steel, the conductivity of the side insulating layer was high, and the adhesion between the sintered body and the side insulating layer was low. For,
The current resistance of the non-linear resistor decreases. On the other hand, in the nonlinear resistor of Example 4 in which the side surface insulating layer was formed using aluminum, the conductivity of the side surface insulating layer was low, and the adhesion between the sintered body and the side surface insulating layer was low. In addition, the current resistance of the nonlinear resistor increases.

【0049】しかしながら、アルミニウムを用いて側面
絶縁層を形成した非直線抵抗体であっても、側面絶縁層
用の原料粉末の平均粒径が0.1μmより小さい場合に
は、粉末粒径が細かすぎることから、吹き付け時に形成
される側面絶縁層が薄くなり、非直線抵抗体中の電流分
布が不均一となるため、電流耐量が低くなる。逆に、側
面絶縁層用の原料粉末の平均粒径が200μmを超える
場合には、原料粉末が大きすぎることから、焼結体の表
面がエロージョン摩耗を起こし、側面絶縁層が形成され
ていない領域が発生するため、電流耐量が低くなる。
However, even in the case of a non-linear resistor having a side surface insulating layer formed of aluminum, if the average particle size of the raw material powder for the side surface insulating layer is smaller than 0.1 μm, the powder particle size is small. Too much, the side insulating layer formed at the time of spraying becomes thin, and the current distribution in the non-linear resistor becomes non-uniform. Conversely, when the average particle size of the raw material powder for the side surface insulating layer exceeds 200 μm, the raw material powder is too large, so that the surface of the sintered body undergoes erosion wear and a region where the side surface insulating layer is not formed. , The current withstand capability is reduced.

【0050】なお、図5においては、アルミニウムを側
面絶縁層の原料として用いた場合の結果を示したが、ア
ルミニウムの合金や、シリコン、ボロン、または、それ
らの化合物を用いた場合にも、同様に高い電流耐量が得
られるという効果が確認されている。
FIG. 5 shows the results when aluminum was used as a raw material of the side surface insulating layer. However, the same applies when aluminum alloy, silicon, boron, or a compound thereof is used. It has been confirmed that a high current withstand capability can be obtained.

【0051】以上のように、本発明に従って、高速吹き
付け法により非直線抵抗体の側面絶縁層を形成する際
に、側面絶縁層の材料として、アルミニウム、シリコ
ン、ボロン、またはそれらの合金や化合物を、その平均
粒径が0.1μm〜200μmの原料粉末として用い
て、高速吹き付け法により側面絶縁層を形成することに
より、優れた雷インパルス耐量特性を持つ非直線抵抗体
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, when forming the side insulating layer of the non-linear resistor by the high-speed spraying method, aluminum, silicon, boron, or an alloy or compound thereof is used as the material of the side insulating layer. By using the raw material powder having an average particle diameter of 0.1 μm to 200 μm to form a side insulating layer by a high-speed spraying method, it is possible to provide a nonlinear resistor having excellent lightning impulse withstand voltage characteristics.

【0052】[3−3.吹き付け時の雰囲気、速度、予
熱の有無に関する比較試験]図6は、非直線抵抗体の電
極を形成する際の高速吹き付け時の金属原料粉末の吹き
付け速度と、焼結体の予熱の有無と、放電エネルギー耐
量(J/cc)との関係を示すグラフである。すなわ
ち、この図6は、具体的には、高速吹き付け法により電
極を形成する際に、予熱した焼結体と予熱しない焼結体
に対して、金属原料粉末の吹き付け速度を変化させて複
数種類の非直線抵抗体を作製した場合における、非直線
抵抗体の放電エネルギー耐量試験の結果を示している。
この図6中において、実施例5は焼結体の少なくとも表
面層を300℃に予熱した状態で金属原料粉末を吹き付
けて電極を形成した非直線抵抗体、実施例6は焼結体を
予熱せずに金属原料粉末を吹き付けて電極を形成した非
直線抵抗体、をそれぞれ示している。
[3-3. Comparative Test Regarding Atmosphere, Speed, Presence or Absence of Spraying] FIG. 6 shows the spraying speed of the metal raw material powder at the time of high-speed spraying when forming the electrode of the non-linear resistor, the presence or absence of preheating of the sintered body, It is a graph which shows the relationship with discharge energy tolerance (J / cc). That is, FIG. 6 specifically shows that, when electrodes are formed by a high-speed spraying method, a plurality of types of metal raw material powders are sprayed on the preheated sintered body and the non-preheated sintered body by changing the spraying speed. 4 shows the results of a discharge energy withstand test of the nonlinear resistor when the nonlinear resistor was manufactured.
In FIG. 6, Example 5 is a non-linear resistor in which electrodes are formed by spraying metal raw material powder in a state where at least the surface layer of the sintered body is preheated to 300 ° C., and Example 6 is to preheat the sintered body. , Respectively, shows non-linear resistors formed by spraying metal raw material powder to form electrodes.

【0053】図6に示す試験結果から明らかなように、
焼結体を予熱せずに金属原料粉末を吹き付けて電極を形
成した実施例6の非直線抵抗体は、吹き付け速度が10
0m/s〜1000m/sの範囲において、平均して5
00J/cc以上の高い放電エネルギー耐量を示してい
る。しかしながら、吹き付け速度が100m/sより遅
い場合や、逆に1000m/sより速い場合には、放電
エネルギー耐量が低くなっている。また、焼結体を予め
加熱した状態で金属原料粉末を吹き付けて電極を形成し
た実施例5の非直線抵抗体は、吹き付け速度が100m
/s〜1000m/sの範囲において、平均して600
J/cc以上の高い放電エネルギー耐量を示している。
この結果は、次のように解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG.
The non-linear resistor of Example 6 in which the electrode was formed by spraying the metal raw material powder without preheating the sintered body had a spraying speed of 10
In the range of 0 m / s to 1000 m / s, 5
It shows a high discharge energy resistance of at least 00 J / cc. However, when the blowing speed is lower than 100 m / s or conversely, when the blowing speed is higher than 1000 m / s, the discharge energy resistance is low. Further, the non-linear resistor of Example 5 in which the electrode was formed by spraying the metal raw material powder in a state where the sintered body was heated in advance, had a spraying speed of 100 m.
/ S to 1000 m / s in an average of 600
It shows a high discharge energy resistance of J / cc or more.
This result can be interpreted as follows.

【0054】すなわち、100m/s以下の吹き付け速
度で電極を形成した非直線抵抗体においては、吹き付け
速度が遅すぎることから、金属原料粉末が焼結体表面で
溶融せず、電極が形成されていない領域が生じ、その部
分では非直線抵抗体の焼結体中の電流分布が不均一とな
るため、放電エネルギー耐量が低くなる。逆に、100
0m/sを超える吹き付け速度で電極を形成した非直線
抵抗体においては、焼結体の表面がエロージョン摩耗を
起こし、所定形状の電極が得られにくく、また、吹き付
け速度が速すぎることから、電極膜中の残留応力が高く
なり、電極端部にて剥離が起こりやすくなり、放電エネ
ルギー耐量が低くなる。
That is, in the non-linear resistor in which the electrodes are formed at a spraying speed of 100 m / s or less, since the spraying speed is too slow, the metal raw material powder does not melt on the surface of the sintered body and the electrodes are formed. In the non-linear region, the current distribution in the sintered body of the non-linear resistor becomes non-uniform, so that the discharge energy resistance decreases. Conversely, 100
In a non-linear resistor in which electrodes are formed at a spraying speed exceeding 0 m / s, the surface of the sintered body undergoes erosion wear, and it is difficult to obtain an electrode having a predetermined shape, and the spraying speed is too high. Residual stress in the film increases, peeling is likely to occur at the end of the electrode, and discharge energy resistance decreases.

【0055】これに対して、100m/s〜1000m
/sの吹き付け速度で電極を形成した非直線抵抗体にお
いては、所定形状の電極が得られやすく、また、電極膜
中の残留応力が低いことから、密着性の高い電極が得ら
れ、放電エネルギー耐量が高くなる。
On the other hand, 100 m / s to 1000 m
In the non-linear resistor having the electrode formed at a spraying speed of / s, an electrode having a predetermined shape is easily obtained, and since the residual stress in the electrode film is low, an electrode having high adhesion is obtained, and the discharge energy is reduced. The withstand capacity increases.

【0056】さらに、焼結体を予め加熱した状態で金属
原料粉末を吹き付けて電極を形成した非直線抵抗体にお
いては、所定形状の電極が得られやすく、また、電極膜
中の残留応力が低いため、密着性の高い電極が得られ、
放電エネルギー耐量が高くなる。しかし、ZnOを主成
分とする焼結体は、420℃以上に加熱すると特性が低
下するため、予熱の温度は50℃〜350℃とすること
が望ましい。
Further, in a non-linear resistor in which an electrode is formed by spraying a metal raw material powder in a state in which the sintered body is heated in advance, an electrode having a predetermined shape is easily obtained, and the residual stress in the electrode film is low. Therefore, an electrode with high adhesion can be obtained,
The discharge energy resistance increases. However, the properties of a sintered body containing ZnO as a main component deteriorate when heated to 420 ° C. or higher. Therefore, the preheating temperature is preferably set to 50 ° C. to 350 ° C.

【0057】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体の電極を形成する際の金属原料粉末の吹き付け速度
を、100m/s〜1000m/sにすることにより、
優れた放電エネルギー耐量特性を持つ非直線抵抗体を提
供することができる。また、予め焼結体を加熱した状態
で原料粉末を吹き付けることにより、さらに優れた放電
エネルギー耐量特性を持つ非直線抵抗体を提供すること
ができる。
As described above, according to the present invention, by setting the spraying speed of the metal raw material powder in forming the electrode of the non-linear resistor to 100 m / s to 1000 m / s,
It is possible to provide a non-linear resistor having excellent discharge energy withstand characteristics. In addition, by spraying the raw material powder in a state where the sintered body is heated in advance, it is possible to provide a non-linear resistor having more excellent discharge energy withstanding characteristics.

【0058】図7は、非直線抵抗体の側面絶縁層を形成
する際の高速吹き付け時の雰囲気と、原料粉末の吹き付
け速度と、電流耐量(kA)との関係を示すグラフであ
る。すなわち、この図7は、具体的には、高速吹き付け
法により側面絶縁層を形成する際に、酸化雰囲気中と不
活性雰囲気中において、原料粉末の吹き付け速度を変化
させて複数種類の非直線抵抗体を作製した場合におけ
る、非直線抵抗体の雷インパルス耐量試験の結果を示し
ている。この図7中において、実施例7は酸化雰囲気中
で側面絶縁層を形成した非直線抵抗体、比較例6は不活
性雰囲気中で側面絶縁層を形成した非直線抵抗体、をそ
れぞれ示している。
FIG. 7 is a graph showing the relationship among the atmosphere at the time of high-speed spraying, the blowing speed of the raw material powder, and the current capacity (kA) when forming the side surface insulating layer of the nonlinear resistor. More specifically, FIG. 7 shows that, when the side surface insulating layer is formed by the high-speed spraying method, a plurality of types of non-linear resistances are formed by changing the blowing speed of the raw material powder in an oxidizing atmosphere and an inert atmosphere. 9 shows the results of a lightning impulse withstand test of a non-linear resistor when a body is manufactured. In FIG. 7, Example 7 shows a non-linear resistor formed with a side insulating layer in an oxidizing atmosphere, and Comparative Example 6 shows a non-linear resistor formed with a side insulating layer in an inert atmosphere. .

【0059】図7に示す試験結果から明らかなように、
酸化雰囲気中で側面絶縁層を形成した実施例7の非直線
抵抗体は、吹き付け速度が100m/s〜1000m/
sの範囲において、平均して200kA以上の高い電流
耐量を示している。しかしながら、酸化雰囲気中であっ
ても、吹き付け速度が100m/sより遅い場合や、逆
に1000m/sより速い場合には、電流耐量が低くな
っている。また、不活性雰囲気中で側面絶縁層を形成し
た比較例6の非直線抵抗体は、吹き付け速度に関わら
ず、電流耐量が低くなっている。この結果は、次のよう
に解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG.
The non-linear resistor of Example 7, in which the side surface insulating layer was formed in an oxidizing atmosphere, had a spraying speed of 100 m / s to 1000 m / s.
In the range of s, a high current withstand capacity of 200 kA or more is shown on average. However, even in an oxidizing atmosphere, when the spraying speed is lower than 100 m / s or conversely, when the blowing speed is higher than 1000 m / s, the current withstand capability is low. The non-linear resistor of Comparative Example 6, in which the side surface insulating layer was formed in an inert atmosphere, had a low current withstand capability regardless of the blowing speed. This result can be interpreted as follows.

【0060】まず、不活性雰囲気中では、側面絶縁層と
してアルミナ等の金属酸化物層を形成することができ
ず、アルミニウムなどの金属層が形成されてしまい、非
直線抵抗体の電流耐量が低くなる。これに対して、酸化
雰囲気中では、側面絶縁層としてアルミナ等の金属酸化
物層を形成することができるため、非直線抵抗体の電流
耐量が高くなる。
First, in an inert atmosphere, a metal oxide layer such as alumina cannot be formed as a side insulating layer, and a metal layer such as aluminum is formed, and the current resistance of the nonlinear resistor is low. Become. On the other hand, in an oxidizing atmosphere, a metal oxide layer such as alumina can be formed as a side surface insulating layer, so that the current resistance of the nonlinear resistor increases.

【0061】しかしながら、酸化雰囲気中で側面絶縁層
を形成した非直線抵抗体であっても、100m/s以下
の吹き付け速度で側面絶縁層を形成した場合には、吹き
付け速度が遅すぎることから、金属原料粉末が焼結体表
面で溶融せず、側面絶縁層が形成されていない領域が生
じ、電流耐量が低くなる。逆に、1000m/sを超え
る速度で側面絶縁層を形成した非直線抵抗体において
は、焼結体の表面がエロージョン摩耗を起こして良好な
側面絶縁層が形成できず、また、吹き付け速度が速すぎ
ることから、側面絶縁層中の残留応力が高くなり、側面
絶縁層の端部にて剥離が起こりやすくなり、電流耐量が
低くなる。
However, even with a non-linear resistor having a side insulating layer formed in an oxidizing atmosphere, if the side insulating layer is formed at a blowing speed of 100 m / s or less, the blowing speed is too slow. The metal raw material powder does not melt on the surface of the sintered body, and there is a region where the side surface insulating layer is not formed, resulting in low current withstand capability. Conversely, in the case of a non-linear resistor having a side insulating layer formed at a speed exceeding 1000 m / s, erosion wear occurs on the surface of the sintered body and a good side insulating layer cannot be formed. Too much, the residual stress in the side surface insulating layer increases, and peeling is likely to occur at the end of the side surface insulating layer, resulting in low current withstand capability.

【0062】これに対して、酸化雰囲気中で、100m
/s〜1000m/sの吹き付け速度で側面絶縁層を形
成した非直線抵抗体においては、アルミナなどの金属酸
化物層が均質に形成されるので、所定形状の側面絶縁層
が得られやすく、また、膜中の残留応力が低いことか
ら、密着性の高い絶縁層が得られ、電流耐量が高くな
る。
On the other hand, in an oxidizing atmosphere, 100 m
In a non-linear resistor in which a side insulating layer is formed at a spraying speed of / m to 1000 m / s, a metal oxide layer such as alumina is uniformly formed, so that a side insulating layer having a predetermined shape is easily obtained. In addition, since the residual stress in the film is low, an insulating layer having high adhesion can be obtained, and the withstand current can be increased.

【0063】なお、図7においては、酸化雰囲気中で側
面絶縁層を形成した場合の結果を示したが、窒化雰囲気
中で側面絶縁層を形成した場合にも、同様に高い電流耐
量が得られるという効果が確認されている。また、電極
の形成時と同様に、焼結体を50℃〜350℃で予熱し
た状態で側面絶縁層を形成した場合には、予熱しない場
合より高い電流耐量が得られるという効果が確認されて
いる。
FIG. 7 shows the results when the side insulating layer is formed in an oxidizing atmosphere. However, similarly, when the side insulating layer is formed in a nitriding atmosphere, a high withstand current can be obtained. The effect has been confirmed. Further, similarly to the case of forming the electrode, when the side surface insulating layer is formed in a state where the sintered body is preheated at 50 ° C. to 350 ° C., an effect that a higher current withstand capacity can be obtained than when no preheating is performed has been confirmed. I have.

【0064】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体の側面絶縁層を形成する際に、酸化物、窒化物が形
成可能な雰囲気中で、原料粉末を、100m/sから1
000m/sの吹き付け速度で吹き付けることにより、
優れた雷インパルス耐量特性を持つ非直線抵抗体を提供
することができる。また、予め焼結体を加熱した状態で
原料粉末を吹き付けることにより、さらに優れた雷イン
パルス耐量特性を有する非直線抵抗体を提供することが
できる。
As described above, when forming the side surface insulating layer of the non-linear resistor according to the present invention, the raw material powder is reduced from 100 m / s to 1 m in an atmosphere in which oxides and nitrides can be formed.
By blowing at a blowing speed of 000 m / s,
A nonlinear resistor having excellent lightning impulse withstand characteristics can be provided. In addition, by spraying the raw material powder in a state where the sintered body is heated in advance, it is possible to provide a non-linear resistor having more excellent lightning impulse withstand voltage characteristics.

【0065】[3−4.気孔率に関する比較試験]図8
は、非直線抵抗体における電極の気孔率(%)と放電エ
ネルギー耐量(J/cc)との関係、図9は、非直線抵
抗体における側面絶縁層の気孔率(%)と電流耐量(k
A)との関係、をそれぞれ示すグラフである。すなわ
ち、図8および図9は、具体的には、高速吹き付け法に
より電極または側面絶縁層を形成する際の形成条件を変
化させることによって、電極または側面絶縁層中の気孔
率を変化させて複数種類の非直線抵抗体を作製した場合
における、非直線抵抗体の放電エネルギー耐量試験結果
と雷インパルス耐量試験結果をそれぞれ示している。な
お、図8および図9中の気孔率は、非直線抵抗体から、
電極のみ、側面絶縁層のみの試験片を取り出してその試
験片の水銀圧入法試験を行うことにより求めたものであ
る。
[3-4. Comparative test on porosity] FIG.
FIG. 9 shows the relationship between the porosity (%) of the electrode and the discharge energy resistance (J / cc) in the nonlinear resistor. FIG. 9 shows the porosity (%) and the current resistance (k) of the side surface insulating layer in the nonlinear resistor.
6A and 6B are graphs respectively showing the relationship with A). That is, FIGS. 8 and 9 specifically show a case where the porosity in the electrode or the side insulating layer is changed by changing the forming conditions when forming the electrode or the side insulating layer by the high-speed spraying method. The results of the discharge energy withstand test and the lightning impulse withstand test of the non-linear resistor in the case of producing various types of non-linear resistors are shown. The porosity in FIG. 8 and FIG.
It was determined by taking out a test piece having only the electrode and only the side insulating layer, and performing a mercury intrusion test on the test piece.

【0066】図8および図9に示す試験結果から明らか
なように、電極の気孔率が15%以下の非直線抵抗体に
おいては、平均して500J/ccの高い放電エネルギ
ー耐量を示しており、側面絶縁層の気孔率が15%以下
の非直線抵抗体においては、平均して200kAの高い
電流耐量を示している。特に、電極の気孔率が5%以下
の非直線抵抗体においては、600J/ccという高い
放電エネルギー耐量を安定して示しており、側面絶縁層
の気孔率が5%以下の非直線抵抗体においては、300
kAという高い電流耐量を安定して示している。この結
果は、次のように解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIGS. 8 and 9, a non-linear resistor having an electrode porosity of 15% or less has a high discharge energy resistance of 500 J / cc on average. A non-linear resistor having a porosity of 15% or less in the side surface insulating layer shows a high withstand current of 200 kA on average. In particular, a non-linear resistor having an electrode porosity of 5% or less stably exhibits a high discharge energy resistance of 600 J / cc, and a non-linear resistor having a side insulating layer having a porosity of 5% or less. Is 300
A high current withstand capability of kA is stably shown. This result can be interpreted as follows.

【0067】すなわち、電極中の気孔率が15%を超え
る場合には、非直線抵抗体が放電エネルギーを吸収した
ときに、非直線抵抗体の焼結体と電極の界面における気
孔により、非直線抵抗体の電流分布が不均一になり、放
電エネルギー耐量が低くなる。これに対し、電極中の気
孔率が5%以下の場合には、非直線抵抗体の焼結体と電
極の界面における気孔に起因する非直線抵抗体内の電流
分布の不均一化を完全に防止できるため、特に優れた放
電エネルギー耐量が得られる。
That is, when the porosity in the electrode exceeds 15%, when the non-linear resistor absorbs the discharge energy, the non-linear resistance is increased by the pores at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the electrode. The current distribution of the resistor becomes non-uniform, and the discharge energy resistance decreases. On the other hand, when the porosity in the electrode is 5% or less, the uneven distribution of current in the non-linear resistor due to pores at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the electrode is completely prevented. Therefore, particularly excellent discharge energy resistance can be obtained.

【0068】同様に、絶縁層中の気孔率が15%を超え
る場合には、非直線抵抗体が放電エネルギーを吸収した
ときに、非直線抵抗体の焼結体と絶縁層の界面における
気孔により、沿面せん絡が発生する確率が高くなり、電
流耐量が低くなる。これに対し、電極中の気孔率が5%
以下の場合には、非直線抵抗体の焼結体と電極の界面に
おける気孔に起因する非直線抵抗体内の沿面せん絡を完
全に防止できるため、特に優れた電流耐量が得られる。
Similarly, when the porosity in the insulating layer exceeds 15%, the pores at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the insulating layer when the non-linear resistor absorbs the discharge energy. Thus, the probability of occurrence of creeping grounding increases, and the current withstand capability decreases. On the other hand, the porosity in the electrode is 5%.
In the following cases, creeping of the surface of the non-linear resistor due to pores at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the electrode can be completely prevented.

【0069】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体の電極および絶縁層の気孔率を15%以下、特に5
%以下にすることにより、優れた放電エネルギー耐量特
性および優れた雷インパルス耐量特性を持つ非直線抵抗
体を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the porosity of the electrode and the insulating layer of the non-linear resistor is set to 15% or less, especially 5%.
% Or less, it is possible to provide a non-linear resistor having excellent discharge energy withstand characteristics and lightning impulse withstand characteristics.

【0070】[3−5.金属酸化物、金属窒化物の重量
割合に関する比較試験]図10は、非直線抵抗体におけ
る電極中の金属酸化物の重量割合(%)と放電エネルギ
ー耐量(J/cc)との関係、図11は、非直線抵抗体
における側面絶縁層中の金属酸化物の重量割合(%)と
電流耐量(kA)の関係、をそれぞれ示すグラフであ
る。すなわち、図10および図11は、具体的には、高
速吹き付け法により電極または側面絶縁層を形成する際
の形成条件を変化させることによって、電極または側面
絶縁層中の金属酸化物の重量割合を変化させて複数種類
の非直線抵抗体を作製した場合における、非直線抵抗体
の放電エネルギー耐量試験結果と雷インパルス試験結果
をそれぞれ示している。なお、図10および図11中に
おける金属酸化物の重量割合は、非直線抵抗体から、電
極のみ、絶縁層のみの試験片を取り出してその試験片中
の酸素量を燃焼法により求め、金属酸化物としての重量
割合を算出したものである。
[3-5. Comparative Test Regarding Weight Ratio of Metal Oxide and Metal Nitride] FIG. 10 shows the relationship between the weight ratio (%) of the metal oxide in the electrode and the discharge energy resistance (J / cc) in the nonlinear resistor, FIG. 4 is a graph showing a relationship between a weight ratio (%) of a metal oxide in a side surface insulating layer and a current withstand capacity (kA) in a nonlinear resistor. That is, FIGS. 10 and 11 specifically show that the weight ratio of the metal oxide in the electrode or the side insulating layer is changed by changing the forming conditions when forming the electrode or the side insulating layer by the high-speed spraying method. The results of the discharge energy tolerance test and the results of the lightning impulse test of the non-linear resistor in the case where a plurality of types of non-linear resistors are produced by changing the resistance are shown. The weight ratio of the metal oxide in FIGS. 10 and 11 is determined by taking out a test piece of only the electrode and only the insulating layer from the non-linear resistor and obtaining the oxygen content in the test piece by the combustion method. The weight ratio as a product is calculated.

【0071】図10に示す試験結果から明らかなよう
に、電極中の金属酸化物の重量割合が25%以下の非直
線抵抗体においては、平均して500J/cc以上の高
い放電エネルギー耐量を示しているのに対し、電極中の
金属酸化物の重量割合が25%を超える非直線抵抗体に
おいては、放電エネルギー耐量が低くなっている。この
結果は、次のように解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG. 10, the non-linear resistor having a metal oxide weight ratio of 25% or less in the electrode exhibits a high discharge energy resistance of 500 J / cc or more on average. On the other hand, in a non-linear resistor in which the weight ratio of the metal oxide in the electrode exceeds 25%, the discharge energy resistance is low. This result can be interpreted as follows.

【0072】すなわち、電極中の金属酸化物の重量割合
が25%を超える場合には、非直線抵抗体が放電エネル
ギーを吸収したときに、非直線抵抗体の焼結体と電極の
界面において金属酸化物が存在すると、非直線抵抗体の
電流分布が不均一になり、放電エネルギー耐量が低くな
る。これに対し、電極中の金属酸化物の重量割合が25
%以下の場合には、非直線抵抗体の焼結体と電極の界面
における金属酸化物に起因する非直線抵抗体内の電流分
布の不均一化を防止できるため、優れた放電エネルギー
耐量が得られる。
That is, when the weight ratio of the metal oxide in the electrode exceeds 25%, when the nonlinear resistor absorbs the discharge energy, the metal at the interface between the sintered body of the nonlinear resistor and the electrode. When an oxide is present, the current distribution of the non-linear resistor becomes non-uniform, and the discharge energy resistance is reduced. On the other hand, the weight ratio of the metal oxide in the electrode was 25%.
% Or less, it is possible to prevent non-uniform current distribution in the non-linear resistor due to the metal oxide at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the electrode, so that an excellent discharge energy resistance is obtained. .

【0073】さらに、図11に示す試験結果から明らか
なように、側面絶縁層中の金属酸化物の重量割合が75
%以上の非直線抵抗体においては、平均して150kA
以上の高い電流耐量を示しているのに対し、側面絶縁層
中の金属酸化物の重量割合が75%より少ない非直線抵
抗体においては、電流耐量が低くなっている。この結果
は、次のように解釈できる。
Further, as is apparent from the test results shown in FIG. 11, the weight ratio of the metal oxide in the side insulating layer was 75%.
% Or more, 150 kA on average
While the above high current withstand capability is shown, the current withstand capability is low in the non-linear resistor in which the weight ratio of the metal oxide in the side surface insulating layer is less than 75%. This result can be interpreted as follows.

【0074】すなわち、側面絶縁層中の金属酸化物の重
量割合が75%より少ない場合には、非直線抵抗体が放
電エネルギーを吸収したときに、非直線抵抗体の焼結体
と側面絶縁層の界面において金属が25%以上存在する
と、沿面せん絡が起こりやすくなり、電流耐量が低くな
る。これに対し、電極中の金属酸化物の重量割合が75
%以上の場合には、非直線抵抗体の焼結体と側面絶縁層
の界面における金属に起因する非直線抵抗体内の沿面せ
ん絡を防止できるため、優れた電流耐量が得られる。
That is, when the weight ratio of the metal oxide in the side insulating layer is less than 75%, when the non-linear resistor absorbs discharge energy, the sintered body of the non-linear resistor and the side insulating layer If the metal is present at an interface of 25% or more, creeping along the surface is likely to occur, and the current resistance is reduced. On the other hand, the weight ratio of the metal oxide in the electrode is 75%.
% Or more, it is possible to prevent creeping of the non-linear resistor in the non-linear resistor at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the side surface insulating layer.

【0075】なお、図10および図11においては、電
極または側面絶縁層中の金属酸化物の重量割合を変化さ
せた場合の結果を示したが、電極または側面絶縁層中の
金属窒化物の重量割合を変化させた場合にも、電極中の
金属窒化物の重量割合を25%以下にすることにより、
同様に高い放電エネルギー耐量が得られ、また、絶縁層
中の金属窒化物の重量割合を75%以上にすることによ
り、同様に高い電流耐量が得られるという効果が確認さ
れている。
FIGS. 10 and 11 show the results when the weight ratio of the metal oxide in the electrode or the side insulating layer is changed. However, the weight of the metal nitride in the electrode or the side insulating layer is shown. Even when the ratio is changed, by setting the weight ratio of the metal nitride in the electrode to 25% or less,
Similarly, it has been confirmed that a high discharge withstand capability can be obtained, and that a high current withstand capability can be obtained by setting the weight ratio of the metal nitride in the insulating layer to 75% or more.

【0076】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体における電極中の金属酸化物や金属窒化物の重量割
合を25%以下にするか、あるいは、非直線抵抗体にお
ける側面絶縁層中の金属酸化物や金属窒化物の重量割合
を75%以上にすることにより、優れた放電エネルギー
耐量特性あるいは優れた雷インパルス耐量特性を持つ非
直線抵抗体を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the weight ratio of the metal oxide or metal nitride in the electrode in the non-linear resistor is reduced to 25% or less, or By setting the weight ratio of the metal oxide or metal nitride to 75% or more, it is possible to provide a non-linear resistor having excellent discharge energy withstand characteristics or excellent lightning impulse withstand characteristics.

【0077】[3−6.平均表面粗さに関する比較試
験]図12は、非直線抵抗体における電極の平均表面粗
さ(μm)と放電エネルギー耐量(J/cc)との関
係、図13は、非直線抵抗体における側面絶縁層の平均
表面粗さ(μm)と電流耐量(kA)との関係、をそれ
ぞれ示すグラフである。すなわち、図12および図13
は、具体的には、高速吹き付け法により電極または側面
絶縁層を形成する際の形成条件を変化させることによっ
て、電極または側面絶縁層の平均表面粗さを変化させて
複数種類の非直線抵抗体を作製した場合における、非直
線抵抗体の放電エネルギー耐量試験結果と雷インパルス
耐量試験結果をそれぞれ示している。
[3-6. Comparison Test Regarding Average Surface Roughness] FIG. 12 shows the relationship between the average surface roughness (μm) of the electrode and the discharge energy resistance (J / cc) in the nonlinear resistor, and FIG. 13 shows the side insulation in the nonlinear resistor. It is a graph which shows the relationship between the average surface roughness (micrometer) of a layer, and current withstand (kA), respectively. 12 and 13
Specifically, by changing the forming conditions when forming the electrode or the side surface insulating layer by a high-speed spraying method, the average surface roughness of the electrode or the side surface insulating layer is changed, and a plurality of types of non-linear resistors are formed. 5 shows the results of the discharge energy withstand test and the lightning impulse withstand test of the non-linear resistor in the case of manufacturing a non-linear resistor.

【0078】図12および図13に示す試験結果から明
らかなように、電極の平均表面粗さが8μm以下の非直
線抵抗体においては、平均して500J/ccの高い放
電エネルギー耐量を示しており、側面絶縁層の平均表面
粗さが8μm以下の非直線抵抗体においては、平均して
200kAの高い電流耐量を示している。特に、電極の
平均表面粗さが2μm以下の非直線抵抗体においては、
600J/ccという高い放電エネルギー耐量を安定し
て示しており、側面絶縁層の平均表面粗さが2μm以下
の非直線抵抗体においては、300kAという高い電流
耐量を安定して示している。この結果は、次のように解
釈できる。
As is apparent from the test results shown in FIGS. 12 and 13, the non-linear resistor having an average surface roughness of the electrode of 8 μm or less has a high discharge energy resistance of 500 J / cc on average. On the other hand, a non-linear resistor having an average surface roughness of 8 μm or less of the side insulating layer has a high current withstand capability of 200 kA on average. In particular, in a non-linear resistor having an average electrode surface roughness of 2 μm or less,
A high discharge energy resistance of 600 J / cc is stably exhibited, and a non-linear resistor having an average surface roughness of the side surface insulating layer of 2 μm or less stably exhibits a high current resistance of 300 kA. This result can be interpreted as follows.

【0079】すなわち、電極中の気孔率が8μmを超え
る場合には、非直線抵抗体が放電エネルギーを吸収した
ときに、積層した非直線抵抗体の空隙において放電が起
こりやすくなり、放電エネルギー耐量が低くなる。これ
に対し、電極の平均表面粗さが2μm以下の場合には、
積層した非直線抵抗体間の空隙に起因する放電をほぼ完
全に防止できるため、特に優れた放電エネルギー耐量が
得られる。
That is, when the porosity in the electrode exceeds 8 μm, when the non-linear resistor absorbs the discharge energy, the discharge easily occurs in the voids of the laminated non-linear resistor, and the discharge energy resistance is low. Lower. On the other hand, when the average surface roughness of the electrode is 2 μm or less,
Since discharge caused by voids between the laminated non-linear resistors can be almost completely prevented, particularly excellent discharge energy resistance can be obtained.

【0080】同様に、側面絶縁層の平均表面粗さが8μ
mを超える場合には、非直線抵抗体が放電エネルギーを
吸収したときに、非直線抵抗体の焼結体と側面絶縁層の
空隙により、沿面せん絡が発生する確率が高くなり、電
流耐量が低くなる。これに対し、側面絶縁層の平均表面
粗さが2μm以下の場合には、非直線抵抗体の焼結体と
側面絶縁層の界面における空隙に起因する非直線抵抗体
内の沿面せん絡を完全に防止できるため、特に優れた電
流耐量が得られる。
Similarly, the average surface roughness of the side insulating layer is 8 μm.
When the distance exceeds m, the probability that creepage entanglement occurs due to the gap between the sintered body of the non-linear resistor and the side insulating layer increases when the non-linear resistor absorbs discharge energy, and the current withstand capability is increased. Lower. On the other hand, when the average surface roughness of the side insulating layer is 2 μm or less, the creepage of the surface of the non-linear resistor due to the void at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the side insulating layer is completely eliminated. As a result, particularly excellent current withstand capability can be obtained.

【0081】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体の電極および絶縁層の平均表面粗さを2μm以下に
することにより、優れた放電エネルギー耐量特性および
優れた雷インパルス耐量特性を持つ非直線抵抗体を提供
することができる。
As described above, according to the present invention, by setting the average surface roughness of the electrode and the insulating layer of the non-linear resistor to 2 μm or less, a non-linear resistor having excellent discharge energy withstand characteristics and excellent lightning impulse withstand characteristics can be obtained. A linear resistor can be provided.

【0082】[3−7.抵抗率に関する比較試験]図1
4は、非直線抵抗体における電極の抵抗率(μΩ・c
m)と放電エネルギー耐量(J/cc)との関係、図1
5は、非直線抵抗体における側面絶縁層の抵抗率(Ω・
cm)と電流耐量(kA)との関係、をそれぞれ示すグ
ラフである。すなわち、図14および図15は、具体的
には、高速吹き付け法により電極または側面絶縁層を形
成する際の形成条件を変化させることによって、電極ま
たは側面絶縁層の抵抗率を変化させて複数種類の非直線
抵抗体を作製した場合における、非直線抵抗体の放電エ
ネルギー耐量試験と雷インパルス耐量試験結果をそれぞ
れ示している。なお、図14および図15中における抵
抗率は、非直線抵抗体から、電極のみ、絶縁層のみの試
験片を取り出してその試験片の抵抗値を直流4端子法に
より求め、その抵抗値と試験片の形状により算出したも
のである。
[3-7. Comparative test on resistivity] FIG.
4 is the resistivity (μΩ · c) of the electrode in the non-linear resistor.
m) and discharge energy resistance (J / cc), FIG.
5 is the resistivity (Ω ·
7 is a graph showing the relationship between the current withstand capability (cm) and the withstand current (kA). That is, FIGS. 14 and 15 specifically show that a plurality of types of electrodes or side insulating layers are formed by changing the forming conditions when forming the electrodes or the side insulating layers by a high-speed spraying method. 3 shows the results of the discharge energy resistance test and the lightning impulse resistance test of the non-linear resistor when the non-linear resistor was manufactured. The resistivity in FIG. 14 and FIG. 15 is obtained by taking out a test piece of only an electrode and only an insulating layer from a non-linear resistor and obtaining the resistance value of the test piece by a DC four-terminal method. This is calculated based on the shape of the piece.

【0083】図14に示す試験結果から明らかなよう
に、電極の抵抗率が15μΩ・cm以下の非直線抵抗体
においては、平均して500J/cc以上の高い放電エ
ネルギー耐量を示しているのに対し、電極中の気孔率が
15μΩ・cmを超える非直線抵抗体においては、放電
エネルギー耐量が低くなっている。この結果は、次のよ
うに解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG. 14, the non-linear resistor having an electrode resistivity of 15 μΩ · cm or less has a high discharge energy resistance of 500 J / cc or more on average. On the other hand, a non-linear resistor having a porosity of more than 15 μΩ · cm in the electrode has a low discharge energy resistance. This result can be interpreted as follows.

【0084】すなわち、電極中の抵抗率が15μΩ・c
mを超える場合、つまり、非直線抵抗体の焼結体と電極
の界面に高抵抗な部分が存在する場合には、非直線抵抗
体が放電エネルギーを吸収したときに、非直線抵抗体の
焼結体と電極の高抵抗な部分により、非直線抵抗体の電
流分布が不均一になり、放電エネルギー耐量が低くな
る。これに対し、電極中の抵抗率が15μΩ・cm以下
の場合には、非直線抵抗体の焼結体と電極の界面におけ
る高抵抗な部分に起因する非直線抵抗体内の電流分布の
不均一化を防止できるため、優れた放電エネルギー耐量
が得られる。
That is, the resistivity in the electrode is 15 μΩ · c
m, that is, when there is a high-resistance portion at the interface between the sintered body of the nonlinear resistor and the electrode, when the nonlinear resistor absorbs discharge energy, the burning of the nonlinear resistor occurs. Due to the high resistance portions of the union and the electrodes, the current distribution of the non-linear resistor becomes non-uniform, and the discharge energy resistance is reduced. On the other hand, when the resistivity in the electrode is 15 μΩ · cm or less, the non-uniform current distribution in the nonlinear resistor due to the high resistance portion at the interface between the sintered body of the nonlinear resistor and the electrode. Therefore, excellent discharge energy resistance can be obtained.

【0085】さらに、図15に示す試験結果から明らか
なように、側面絶縁層の抵抗率が1011Ω・cm以上の
非直線抵抗体においては、平均して200kA以上の高
い放電エネルギー耐量を示しているのに対し、側面絶縁
層の抵抗率が1011Ω・cmより小さい非直線抵抗体に
おいては、電流耐量が低くなっている。この結果は、次
のように解釈できる。
Further, as is apparent from the test results shown in FIG. 15, a non-linear resistor having a side surface insulating layer having a resistivity of 10 11 Ω · cm or more exhibits a high discharge energy resistance of 200 kA or more on average. On the other hand, in a non-linear resistor in which the resistivity of the side insulating layer is smaller than 10 11 Ω · cm, the current withstand capability is low. This result can be interpreted as follows.

【0086】すなわち、側面絶縁層中の抵抗率が1011
Ω・cmより小さい場合、つまり、非直線抵抗体の焼結
体と絶縁層の界面に低抵抗な部分が存在する場合には、
非直線抵抗体が放電エネルギーを吸収したときに、非直
線抵抗体の焼結体と側面絶縁層の低抵抗な部分により、
沿面せん絡が起こりやすくなり、電流耐量が低くなる。
これに対し、電極中の抵抗率が1011Ω・cm以上の場
合には、非直線抵抗体の焼結体と電極の界面における沿
面せん絡を防止できるため、優れた電流耐量が得られ
る。
That is, the resistivity in the side insulating layer is 10 11
If it is smaller than Ωcm, that is, if there is a low resistance part at the interface between the sintered body of the nonlinear resistor and the insulating layer,
When the nonlinear resistor absorbs the discharge energy, the sintered body of the nonlinear resistor and the low resistance part of the side insulating layer
Creepage is likely to occur, and the current withstand capability is reduced.
On the other hand, if the resistivity in the electrode is 10 11 Ω · cm or more, creeping at the interface between the sintered body of the non-linear resistor and the electrode can be prevented, so that excellent current withstand capability can be obtained.

【0087】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体の電極の抵抗率を15μΩ・cm以下とし、側面絶
縁層の抵抗率を1011Ω・cm以上とすることにより、
優れた放電エネルギー耐量特性および優れた雷インパル
ス耐量特性を持つ非直線抵抗体を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, by setting the resistivity of the electrode of the nonlinear resistor to 15 μΩ · cm or less and the resistivity of the side insulating layer to 10 11 Ω · cm or more,
A non-linear resistor having excellent discharge energy withstand characteristics and excellent lightning impulse withstand characteristics can be provided.

【0088】[3−8.電極端部と焼結体端部の距離、
電極端部の凹凸に関する比較試験]図16は、非直線抵
抗体の電極を形成する際の形成条件を変化させることに
よって、電極の寸法やその端部の凹凸寸法を変化させて
複数種類の非直線抵抗体を作製した場合における、電極
端部を拡大して示す模式図である。図中11は焼結体端
部、12は電極、13は電極端部を示している。また、
図中L1 は、電極12の径方向における電極端部13の
平均位置を示す線14と焼結体端部11の距離、すなわ
ち、電極端部13と焼結体端部11の平均距離である。
さらに、図中L2 は、電極端部13における主表面方向
の凹凸の最大値を示す。
[3-8. The distance between the electrode end and the sintered body end,
FIG. 16 shows a plurality of types of non-linear resistance elements formed by changing the conditions for forming an electrode of a non-linear resistor and thereby changing the dimensions of the electrode and the unevenness of the end of the electrode. It is a schematic diagram which expands and shows the electrode end part at the time of producing a linear resistor. In the figure, 11 is the end of the sintered body, 12 is the electrode, and 13 is the end of the electrode. Also,
In the figure, L 1 is the distance between the line 14 indicating the average position of the electrode end 13 in the radial direction of the electrode 12 and the sintered body end 11, that is, the average distance between the electrode end 13 and the sintered body end 11. is there.
Further, in the figure, L 2 indicates the maximum value of the unevenness in the main surface direction at the electrode end 13.

【0089】図17は、非直線抵抗体における電極端部
13と焼結体端部11の距離L1 と放電エネルギー耐量
(J/cc)との関係、図18は、非直線抵抗体の電極
端部13における主表面方向の凹凸の最大値L2 と放電
エネルギー耐量(J/cc)との関係、をそれぞれ示す
グラフである。すなわち、図17および図18は、具体
的には、非直線抵抗体の電極を形成する際の形成条件を
変化させることによって、電極端部13と焼結体端部1
1の距離L1 または電極端部13における主表面方向の
凹凸の最大値L2 を変化させて複数種類の非直線抵抗体
を作製した場合における、非直線抵抗体の放電エネルギ
ー耐量試験結果をそれぞれ示している。
FIG. 17 shows the relationship between the distance L 1 between the electrode end 13 and the sintered body end 11 in the nonlinear resistor and the discharge energy resistance (J / cc), and FIG. 18 shows the voltage of the nonlinear resistor. relationship of the maximum value of the main surface direction of the projections and depressions of the end portion 13 L 2 and the discharge energy withstand (J / cc), is a graph showing respectively. That is, FIGS. 17 and 18 specifically show the electrode end 13 and the sintered body end 1 by changing the forming conditions when forming the electrode of the non-linear resistor.
In the case where a plurality of types of non-linear resistors were produced by changing the distance L 1 of 1 or the maximum value L 2 of the unevenness in the main surface direction at the electrode end 13, the results of the discharge energy resistance test of the non-linear resistors were respectively Is shown.

【0090】図17に示す試験結果から明らかなよう
に、焼結体端部と電極端部の距離が0.01〜1.0m
mの範囲内の非直線抵抗体においては、平均して500
J/cc以上の高い放電エネルギー耐量を示している。
これに対し、焼結体端部と電極端部の距離が0.01m
mよりも短い非直線抵抗体、および、焼結体端部と電極
端部の距離が1.0mmを超える非直線抵抗体において
は、放電エネルギー耐量が低くなっている。この結果
は、次のように解釈できる。
As is clear from the test results shown in FIG. 17, the distance between the end of the sintered body and the end of the electrode was 0.01 to 1.0 m.
m for a non-linear resistor within the range of m
It shows a high discharge energy resistance of J / cc or more.
On the other hand, the distance between the end of the sintered body and the end of the electrode was 0.01 m.
In a non-linear resistor shorter than m and a non-linear resistor in which the distance between the end of the sintered body and the end of the electrode exceeds 1.0 mm, the discharge energy resistance is low. This result can be interpreted as follows.

【0091】すなわち、非直線抵抗体の電極端部と焼結
体端部の距離が0.01mmよりも短い場合には、非直
線抵抗体が放電エネルギーを吸収したときに、非直線抵
抗体の焼結体と側面絶縁層の界面、または、側面絶縁層
内部や側表面において絶縁破壊が起こりやすくなるた
め、非直線抵抗体の放電エネルギー耐量が低くなる。逆
に、電極端部と焼結体端部の距離が1.0mmよりも長
い場合には、非直線抵抗体が放電エネルギーを吸収した
ときに、非直線抵抗体の焼結体内部での電流分布が不均
一になるため、非直線抵抗体の放電エネルギー耐量が低
くなる。
That is, when the distance between the electrode end of the non-linear resistor and the end of the sintered body is shorter than 0.01 mm, when the non-linear resistor absorbs discharge energy, Since dielectric breakdown easily occurs at the interface between the sintered body and the side insulating layer, or inside or on the side surface of the side insulating layer, the discharge energy resistance of the non-linear resistor decreases. Conversely, when the distance between the electrode end and the end of the sintered body is longer than 1.0 mm, when the non-linear resistor absorbs discharge energy, the current inside the non-linear resistor sintered body is reduced. Since the distribution becomes non-uniform, the discharge energy resistance of the non-linear resistor decreases.

【0092】これに対して、焼結体端部と電極端部の距
離が0.01mm〜1.0mmの範囲内である場合に
は、放電エネルギー吸収時の焼結体と側面絶縁層の界
面、側面絶縁層内部、および、側面絶縁層の側表面にお
ける絶縁破壊、または、非直線抵抗体内の電流分布の不
均一化を防止できるため、優れた放電エネルギー耐量が
得られる。
On the other hand, when the distance between the end of the sintered body and the end of the electrode is in the range of 0.01 mm to 1.0 mm, the interface between the sintered body and the side insulating layer at the time of discharge energy absorption. Since it is possible to prevent dielectric breakdown inside the side surface insulating layer and on the side surface of the side surface insulating layer or to make the current distribution in the non-linear resistor non-uniform, an excellent discharge energy resistance can be obtained.

【0093】さらに、図18に示す試験結果から明らか
なように、電極端部の凹凸の最大値が±0.5mm以下
の非直線抵抗体においては、平均して500J/cc以
上の高い放電エネルギー耐量を示しているのに対し、電
極端部の凹凸の最大値が±0.5mmより大きい非直線
抵抗体においては、放電エネルギー耐量が低くなってい
る。この結果は、次のように解釈できる。
Further, as is clear from the test results shown in FIG. 18, in the non-linear resistor having the maximum value of the unevenness of the electrode end portion of ± 0.5 mm or less, the high discharge energy of 500 J / cc or more on average. While the resistance value is shown, the non-linear resistor having the maximum value of the unevenness of the electrode end portion larger than ± 0.5 mm has a low discharge energy resistance. This result can be interpreted as follows.

【0094】すなわち、非直線抵抗体の電極端部におけ
る主表面方向の凹凸の最大値が±0.5mmより大きい
場合には、非直線抵抗体が放電エネルギーを吸収したと
きに、非直線抵抗体の電極端部の凸部先端において、非
直線抵抗体の焼結体内部での電流分布が不均一になるた
め、非直線抵抗体の放電エネルギー耐量が低くなる。こ
れに対して、電極端部の凹凸の最大値が±0.5mm以
下の場合には、電極端部の凸部先端に起因する非直線抵
抗体内の電流分布の不均一化を防止できるため、優れた
放電エネルギー耐量が得られる。
That is, when the maximum value of the unevenness in the main surface direction at the electrode end portion of the non-linear resistor is larger than ± 0.5 mm, when the non-linear resistor absorbs discharge energy, Since the current distribution inside the sintered body of the non-linear resistor becomes non-uniform at the tip of the convex portion at the electrode end, the discharge energy resistance of the non-linear resistor decreases. On the other hand, when the maximum value of the unevenness of the electrode end portion is ± 0.5 mm or less, it is possible to prevent the current distribution in the non-linear resistor from being uneven due to the tip of the convex portion of the electrode end portion. Excellent discharge energy resistance is obtained.

【0095】以上のように、本発明に従って、非直線抵
抗体の焼結体端部と電極端部の距離を0.01mm〜
1.0mmの範囲内にするか、あるいは、非直線抵抗体
における電極端部の凹凸の最大値を±0.5mm以下に
することにより、優れた放電エネルギー耐量特性を持つ
非直線抵抗体を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the distance between the end of the sintered body of the non-linear resistor and the end of the electrode is 0.01 mm to
Providing a non-linear resistor having excellent discharge energy withstand characteristics by setting it within the range of 1.0 mm or by setting the maximum value of the unevenness of the electrode end portion in the non-linear resistor to ± 0.5 mm or less. can do.

【0096】[4.他の実施例]なお、本発明は、前述
した製造工程に限らず、他にも多種多様な製造工程によ
って、多種多様な材質・寸法形状の非直線抵抗体を自由
に作製可能である。さらに、本発明は、非直線抵抗体に
おける電極や側面絶縁層を形成する方法として最適であ
るが、それに限らず、他の各種のセラミックス素子に同
様に適用可能であり、同様に優れた材料層を形成するこ
とができるものである。
[4. Other Embodiments] The present invention is not limited to the above-described manufacturing process, and various other manufacturing processes can be used to freely manufacture non-linear resistors having various materials and dimensions. Further, the present invention is most suitable as a method for forming an electrode or a side surface insulating layer in a non-linear resistor, but is not limited thereto, and can be similarly applied to various other ceramic elements, and similarly excellent material layers can be used. Can be formed.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、セラミ
ックス素子の材料層、特に、酸化亜鉛を主成分とした非
直線抵抗体における電極や側面絶縁層を形成する際に、
高速吹き付け法を採用し、さらに、材料や形成条件を限
定し、特性や寸法形状を制御することにより、優れた放
電エネルギー耐量特性や優れた雷インパルス耐量特性を
持つ非直線抵抗体を提供することができる。
As described above, according to the present invention, when forming a material layer of a ceramic element, in particular, an electrode or a side insulating layer in a non-linear resistor composed mainly of zinc oxide,
To provide a non-linear resistor with excellent discharge energy withstand characteristics and lightning impulse withstand characteristics by adopting a high-speed spraying method, limiting materials and forming conditions, and controlling characteristics and dimensions. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る非直線抵抗体を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a non-linear resistor according to the present invention.

【図2】非直線抵抗体の電極を形成する際の形成方法と
放電エネルギー耐量との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a method of forming a non-linear resistor electrode and a discharge energy resistance.

【図3】非直線抵抗体の側面絶縁層を形成する時の形成
方法と雷インパルス耐量の関係図を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a forming method when forming a side surface insulating layer of a non-linear resistor and a lightning impulse resistance.

【図4】非直線抵抗体の電極材料およびその金属原料粉
末の平均粒径(μm)と、放電エネルギー耐量(J/c
c)との関係を示すグラフである。
FIG. 4 shows the average particle size (μm) of the electrode material of the non-linear resistor and its metal raw material powder, and the discharge energy resistance (J / c).
It is a graph which shows the relationship with c).

【図5】非直線抵抗体の側面絶縁材料およびその原料粉
末の平均粒径(μm)と、電流耐量(kA)との関係を
示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the average particle size (μm) of the side surface insulating material of the non-linear resistor and its raw material powder and the current withstand capability (kA).

【図6】非直線抵抗体の電極を形成する際の高速吹き付
け時の金属原料粉末の吹き付け速度と、焼結体の予熱の
有無と、放電エネルギー耐量(J/cc)との関係を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the spraying speed of metal raw material powder during high-speed spraying when forming a non-linear resistor electrode, the presence or absence of preheating of a sintered body, and the discharge energy resistance (J / cc). It is.

【図7】非直線抵抗体の側面絶縁層を形成する際の高速
吹き付け時の雰囲気と、原料粉末の吹き付け速度と、電
流耐量(kA)との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship among the atmosphere at the time of high-speed spraying, the spraying speed of the raw material powder, and the current resistance (kA) when forming the side surface insulating layer of the nonlinear resistor.

【図8】非直線抵抗体における電極の気孔率(%)と放
電エネルギー耐量(J/cc)との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the porosity (%) of the electrode and the discharge energy resistance (J / cc) in the nonlinear resistor.

【図9】非直線抵抗体における側面絶縁層の気孔率
(%)と電流耐量(kA)との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the porosity (%) of the side insulating layer and the current withstand capability (kA) in the nonlinear resistor.

【図10】非直線抵抗体における電極中の金属酸化物の
重量割合(%)と放電エネルギー耐量(J/cc)との
関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a weight ratio (%) of a metal oxide in an electrode and a discharge energy resistance (J / cc) in a nonlinear resistor.

【図11】非直線抵抗体における側面絶縁層中の金属酸
化物の重量割合(%)と電流耐量(kA)の関係を示す
グラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the weight ratio (%) of the metal oxide in the side surface insulating layer and the current withstand capability (kA) in the nonlinear resistor.

【図12】非直線抵抗体における電極の平均表面粗さ
(μm)と放電エネルギー耐量(J/cc)との関係を
示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a relationship between an average surface roughness (μm) of an electrode and a discharge energy resistance (J / cc) in a nonlinear resistor.

【図13】非直線抵抗体における側面絶縁層の平均表面
粗さ(μm)と電流耐量(kA)との関係を示すグラフ
である。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the average surface roughness (μm) of the side insulating layer and the current withstand capability (kA) in the nonlinear resistor.

【図14】非直線抵抗体における電極の抵抗率(μΩ・
cm)と放電エネルギー耐量(J/cc)との関係を示
すグラフである。
FIG. 14 shows the resistivity of a non-linear resistor (μΩ ·
7 is a graph showing the relationship between the discharge energy (J / cc) and the discharge energy resistance (J / cc).

【図15】非直線抵抗体における側面絶縁層の抵抗率
(Ω・cm)と電流耐量(kA)との関係を示すグラフ
である。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the resistivity (Ω · cm) of the side insulating layer and the current withstand capability (kA) in the non-linear resistor.

【図16】非直線抵抗体の電極端部を拡大して示す模式
図である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing an enlarged electrode end of a non-linear resistor.

【図17】非直線抵抗体における電極端部と焼結体端部
の距離と放電エネルギー耐量(J/cc)との関係を示
すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the distance between the end of the electrode and the end of the sintered body and the discharge energy resistance (J / cc) in the non-linear resistor.

【図18】非直線抵抗体の電極端部における主表面方向
の凹凸の最大値と放電エネルギー耐量(J/cc)との
関係を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the maximum value of the unevenness in the main surface direction at the electrode end of the nonlinear resistor and the discharge energy resistance (J / cc).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…焼結体 2…側面絶縁層 3…電極 11…焼結体端部 12…電極 13…電極端部 14…電極端部の平均位置を示す線 L1 …電極端部と焼結体端部の距離 L2 …電極端部における主表面方向の凹凸の最大値1 ... sinter 2 ... side insulating layer 3 ... electrode 11 ... sintered end 12 ... electrode 13 ... electrode end 14 ... line L 1 ... electrode end that indicates the average position of the electrode end and the sintered body end Distance between parts L 2 ... Maximum value of unevenness in the main surface direction at the electrode end

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 秀泰 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 伊藤 義康 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 Fターム(参考) 5E034 CA09 CB01 CC02 DA03 DB13 DB17 DC03 DC05 EA07 EB04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideyasu Ando 2-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Hamakawasaki Plant (72) Inventor Yoshiyasu Ito 2, Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 F-term in Toshiba Hamakawasaki Plant (reference) 5E034 CA09 CB01 CC02 DA03 DB13 DB17 DC03 DC05 EA07 EB04

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス素子の表面に電極および側
面絶縁層の少なくとも一方の材料層を形成する方法にお
いて、 前記材料層を、前記セラミックス素子に対する粉末材料
の高速吹き付け処理により形成することを特徴とするセ
ラミックス素子の材料層形成方法。
1. A method for forming at least one of an electrode and a side insulating layer on a surface of a ceramic element, wherein the material layer is formed by high-speed spraying of a powder material to the ceramic element. A method for forming a material layer of a ceramic element.
【請求項2】 前記電極を形成する場合には、電極形成
用の前記粉末材料が、アルミニウム、銅、亜鉛、ニッケ
ル、銀、タングステン、およびそれらの合金からなる群
より選ばれた少なくとも一種類を含み、 前記側面絶縁層を形成する場合には、側面絶縁層形成用
の前記粉末材料が、アルミニウム、シリコン、ボロン、
それらの合金、およびそれらの化合物からなる群より選
ばれた少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項
1記載のセラミックス素子の材料層形成方法。
2. When forming the electrode, the powder material for forming the electrode is at least one selected from the group consisting of aluminum, copper, zinc, nickel, silver, tungsten, and alloys thereof. In the case where the side surface insulating layer is formed, the powder material for forming the side surface insulating layer includes aluminum, silicon, boron,
2. The method for forming a material layer of a ceramic element according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of alloys and compounds thereof.
【請求項3】 前記粉末材料の粉末粒径が0.1μmか
ら200μmの範囲内であることを特徴とする請求項1
記載のセラミックス素子の材料層形成方法。
3. The powder material according to claim 1, wherein a particle size of the powder is in a range of 0.1 μm to 200 μm.
The method for forming a material layer of a ceramic element according to the above.
【請求項4】 前記粉末材料の高速吹き付け処理を、 前記電極を形成する場合には、酸素、窒素、空気、水
素、アルゴン、ヘリウムからなる群より選ばれた少なく
とも一種類を含む雰囲気中で行い、 前記側面絶縁層を形成する場合には、酸素、窒素からな
る群より選ばれた少なくとも一種類を含む雰囲気中で行
うことを特徴とする請求項1記載のセラミックス素子の
材料層形成方法。
4. The high-speed spraying process of the powder material is performed in an atmosphere including at least one selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, air, hydrogen, argon, and helium when forming the electrode. 2. The method according to claim 1, wherein the side insulating layer is formed in an atmosphere containing at least one selected from the group consisting of oxygen and nitrogen.
【請求項5】 前記粉末材料の高速吹き付け処理を、粒
速度が100m/sから1000m/sの範囲内で行う
ことを特徴とする請求項1記載のセラミックス素子の材
料層形成方法。
5. The method for forming a material layer of a ceramic element according to claim 1, wherein the high-speed spraying of the powder material is performed at a particle velocity in a range of 100 m / s to 1000 m / s.
【請求項6】 前記粉末材料の高速吹き付け処理に先立
って、セラミックス素子の少なくとも表面を50℃から
350℃の範囲内で予熱する予熱処理を行うことを特徴
とする請求項1記載のセラミックス素子の材料層形成方
法。
6. The ceramic element according to claim 1, wherein prior to the high-speed spraying of the powder material, a pre-heat treatment for preheating at least the surface of the ceramic element within a range of 50 ° C. to 350 ° C. is performed. Material layer forming method.
【請求項7】 前記粉末材料の高速吹き付け処理におけ
る材料層の形成条件を、 a)前記材料層の材料成分中に含まれる気孔率が5%以
下となる、 b)前記材料層の材料成分中に含まれる金属酸化物およ
び金属窒化物が金属に対して占める重量割合が、電極の
場合には25%以下となり、側面絶縁層の場合には75
%以上となる、 c)前記材料層の平均表面粗さが、2.0μm以下とな
る、 d)前記材料層の抵抗率が、電極の場合には15μΩ・
cm以下となり、側面絶縁層の場合には1011Ω・cm
以上となる、という4つの特性条件a〜dの少なくとも
一つ以上を満たすように設定することを特徴とする請求
項1記載のセラミックス素子の材料層形成方法。
7. The forming conditions of the material layer in the high-speed spraying treatment of the powder material are as follows: a) the porosity contained in the material component of the material layer is 5% or less; b) the material component of the material layer The weight ratio of the metal oxide and metal nitride contained in the metal to the metal is 25% or less in the case of the electrode, and 75% or less in the case of the side surface insulating layer.
%) The average surface roughness of the material layer is 2.0 μm or less. D) The resistivity of the material layer is 15 μΩ ·
cm or less, and 10 11 Ω · cm in the case of a side insulating layer.
2. The method for forming a material layer of a ceramic element according to claim 1, wherein the method is set so as to satisfy at least one of the four characteristic conditions a to d.
【請求項8】 前記電極を形成する場合に、前記粉末材
料の高速吹き付け処理における電極形成条件を、 e)電極端部とセラミックス素子端部との距離が0.0
1mmから1.0mmの範囲内となる、 f)電極端部における主表面方向の凹凸が±0.5mm
以下となる、という2つの寸法条件e、fの少なくとも
一つ以上を満たすように設定することを特徴とする請求
項1記載のセラミックス素子の材料層形成方法。
8. When forming the electrode, the electrode forming conditions in the high-speed spraying process of the powder material are as follows: e) The distance between the electrode end and the ceramic element end is 0.0
F) The irregularity in the main surface direction at the end of the electrode is ± 0.5 mm.
2. The method for forming a material layer of a ceramic element according to claim 1, wherein the material is set so as to satisfy at least one of the following two dimensional conditions e and f:
【請求項9】 表面に電極および側面絶縁層の少なくと
も一方の材料層が形成されたセラミックス素子におい
て、 前記材料層が、前記請求項1〜請求項8に記載の材料層
形成方法の中から選ばれた方法によって形成された材料
層であることを特徴とするセラミックス素子。
9. A ceramic element having at least one material layer of an electrode and a side surface insulating layer formed on a surface thereof, wherein the material layer is selected from the material layer forming method according to any one of claims 1 to 8. A ceramic element, characterized by being a material layer formed by a modified method.
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