JP2003229303A - 電圧非直線性抵抗器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で異常時、迅速かつ確実な溶断が
得られるとともに、所望のヒューズ特性によって保安機
能を高めた電圧非直線性抵抗器を提供する。 【解決手段】 電圧非直線性抵抗素子（バリスタ素子
２）とヒューズ（ヒューズ部１８）とを一体化してなる
電圧非直線性抵抗器である。電圧非直線性抵抗素子（バ
リスタ素子２）に設置された電極層（６）には易溶融性
金属又は導電性低融点物質（低融点物質１４）を介在さ
せて外部端子（リード線１２）が接続され、前記易溶融
性金属又は前記導電性低融点物質はフラックス樹脂（１
６）で被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ヒューズを一体
化させた電圧非直線性抵抗器及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電圧非直線性抵抗器（バリスタ）
には、例えば、図４に示すように、焼結体からなるバリ
スタ素子１００の両面に形成された電極層１０２、１０
４のそれぞれにリード線１０６、１０８が半田付けされ
た後、外装樹脂１１０で被覆されたものが知られてい
る。このようなバリスタでは、リード線１０６、１０８
間に過電圧が印加されたり、サージ電流等の過大電流が
流れると、バリスタ素子１００が破壊されて電極層１０
２、１０４又はリード線１０６、１０８間がショートす
る場合があり、このショートを放置して電流が流れ続け
ると発熱し、発火するおそれがある。

【０００３】このような不都合を回避するには、ヒュー
ズを介挿させることにより、異常時、回路を切断するこ
とが考えられるが、負荷電流によっては回路上に適切な
ヒューズを設けることが困難な場合がある。

【０００４】そこで、従来、バリスタ素子の破壊時、接
続を解除するため、ヒューズを一体化して保安機能を持
たせたバリスタが提案されている。この種のバリスタに
は例えば、特開昭５８−８６７０５号「セラミック電子
部品」や特開平９−１２９４０３号「ヒューズ付きバリ
スタ」がある。特開昭５８−８６７０５号「セラミック
電子部品」は、バリスタ素子とリード線との間に介在さ
せた印刷電極の一部を細く形成して電流溶断部としたも
のであり、また、特開平９−１２９４０３号「ヒューズ
付きバリスタ」は、バリスタ素子上に電極が形成され、
この電極上に絶縁層を介在させて電極が形成されてお
り、これら電極間に温度ヒューズ細線を接続したもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭５８
−８６７０５号「セラミック電子部品」のように、バリ
スタ素子とリード線との間の印刷電極で電流溶断部とし
た場合には、ヒューズ特性が電流溶断部に流れる電流と
直交する断面積に依存することになるが、電流溶断部が
電極材料で形成されているものでは、異常時、迅速かつ
確実な溶断が得られないおそれがある。

【０００６】また、特開平９−１２９４０３号「ヒュー
ズ付きバリスタ」のように、バリスタ素子上に形成され
た電極に絶縁層を介在させて電極が形成され、これら電
極間に温度ヒューズ細線を接続したものでは、リード線
とは別に絶縁層を介在させた二層構造の電極を形成しな
ければならず、電極間に温度ヒューズ細線を接続しなけ
ればならない。このような形態で所望のヒューズ特性を
実現することは、構造上、製造上厄介であり、異常時、
迅速かつ確実な溶断が得られないおそれがある。

【０００７】そして、このようなバリスタは、易溶融性
金属又は導電性低融点物質でヒューズ部が構成されてお
り、このヒューズ部が保安機構として十分なヒューズ機
能を発揮するには、異常時、迅速かつ確実に溶断するこ
とが必要があって、易溶融性金属又は導電性低融点物質
が溶融時、十分な体積収縮や拡散し又は移動することが
必要である。

【０００８】しかしながら、ヒューズ部に用いられてい
る易溶融性金属又は導電性低融点物質は、溶融時、体積
収縮率がそれ程大きいものではなく、ヒューズ部の溶断
をその体積収縮に依存させることは困難であり、溶断に
失敗するおそれがある。特に、ヒューズ部が外装樹脂で
被覆されている場合には、溶融した低融点物質の拡散や
移動が妨げられ、溶断に至らないおそれがある。このよ
うな場合にはヒューズ機能が不完全となり、十分な保安
機構を実現することができない。

【０００９】そこで、この発明は、構造が簡単で異常
時、迅速かつ確実な溶断が得られるとともに、所望のヒ
ューズ特性によって保安機能を高めた電圧非直線性抵抗
器及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の電圧非直線性
抵抗器は、電圧非直線性抵抗素子（バリスタ素子２）と
ヒューズ（ヒューズ部１８）とを一体化してなる電圧非
直線性抵抗器であって、電圧非直線性抵抗素子（バリス
タ素子２）に設置された電極層（６）に易溶融性金属又
は導電性低融点物質（低融点物質１４）を介在させて外
部端子（リード線１２）を接続し、前記易溶融性金属又
は前記導電性低融点物質をフラックス樹脂（１６）で被
覆したことを特徴とする。

【００１１】電極層に易溶融性金属又は導電性低融点物
質を介在させて外部端子が接続されてヒューズが構成さ
れている。外部端子間に過電圧が印加されたり、サージ
電流等の過大電流が流れると、易溶融性金属又は導電性
低融点物質が溶融し、易溶融性金属又は導電性低融点物
質の移動により、外部端子間を遮断する。また、溶融し
た易溶融性金属又は導電性低融点物質の移動又は拡散を
溶融したフラックス樹脂が許容するとともに助長する。
この結果、易溶融性金属又は導電性低融点物質は迅速か
つ確実に遮断し、易溶融性金属又は導電性低融点物質で
接続されていた電極層と外部端子との間を遮断状態にす
るとともに、両者間にフラックス樹脂が介在して電気的
な絶縁状態を構成させる。

【００１２】また、この発明の電圧非直線性抵抗器にお
いて、前記電極層と前記外部端子との間に絶縁部材（１
０）を介在させて間隔を保持させるとともに、この間隔
内に設置した前記易溶融性金属又は前記導電性低融点物
質を介して前記電極層と前記外部端子とを接続してなる
ことを特徴とする。即ち、絶縁部材によって電極層と外
部端子との間の間隔が設定され、絶縁部材の厚さ等によ
って、所望の絶縁間隔が設定される。また、この間隔内
に介在させる易溶融性金属又は導電性低融点物質によっ
て所望のヒューズ機能が得られる。

【００１３】また、この発明の電圧非直線性抵抗器にお
いて、前記易溶融性金属又は前記導電性低融点物質及び
前記フラックス樹脂を移動させることができる空間部
（２２）が形成された外装樹脂（２０）を備えたことを
特徴とする。即ち、異常時、外装樹脂によって包囲され
た空間部において、溶融した易溶融性金属又は導電性低
融点物質は拡散し又は移動し、フラックス樹脂を移動さ
せることができ、易溶融性金属又は導電性低融点物質の
溶断と、易溶融性金属又は導電性低融点物質と外部端子
との間にフラックス樹脂を介在させることができる。

【００１４】この発明の電圧非直線性抵抗器の製造方法
は、電圧非直線性抵抗素子（バリスタ素子２）とヒュー
ズ（ヒューズブラケット１８）とを一体化してなる電圧
非直線性抵抗器の製造方法であって、電圧非直線性抵抗
素子に電極層（４、６）を形成する処理と、前記電極層
（６）と外部端子（リード線１２）との間に所望の絶縁
間隔を保持させるとともに、前記電極層に易溶融性金属
又は導電性低融点物質（低融点物質１４）を介在させて
外部端子を接続する処理と、前記易溶融性金属又は前記
導電性低融点物質をフラックス樹脂（１６）で被覆する
処理とを含むことを特徴とする。即ち、このような処理
工程により、構造が簡単で異常時、迅速かつ確実な溶断
が得られるとともに、所望のヒューズ特性によって保安
機能を高めた電圧非直線性抵抗器を製造することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面に示
した実施例を参照して詳細に説明する。図１は、この発
明の電圧非直線性抵抗器及びその製造方法の実施例を示
している。

【００１６】電圧非直線性抵抗素子としてバリスタ素子
２は焼結によって例えば、環状に形成されており、この
バリスタ素子２の表裏面には電極層４、６が形成されて
いる。電極層４の表面には一方の外部端子としてリード
線８が半田付け等によって接続され、他方の電極層６の
表面には絶縁部材１０を介在させて他方の外部端子とし
てリード線１２が半田付け等の接続手段によって接続さ
れている。電極層６とリード線１２との間には、両者間
に介在させた絶縁部材１０によって所定の絶縁間隔が確
保されている。絶縁部材１０はバリスタ素子２よりが狭
く形成され、しかも、リード線１２が延長されているの
で、このリード線１２の一部と絶縁部材１０から露出さ
せた電極層６との間には絶縁部材１０で間隔が保持され
た対向部分が形成されている。この対向部分の間隔幅
は、絶縁部材１０の厚みによって任意に設定可能であ
る。

【００１７】そして、この対向部分には、電極層６とリ
ード線１２との間に介在させた易溶融性金属又は導電性
低融点物質１４（以下、これらを総称して「低融点物質
１４」と称する。）が設置されている。即ち、電極層６
とリード線１２とは両者間に介在させた低融点物質１４
の導電性を以て電気的に接続されている。

【００１８】また、低融点物質１４の包囲部分、電極層
６又はリード線１２との接続部分はフラックス樹脂１６
によって被覆され、過熱時に溶断するヒューズ部１８が
形成されている。さらに、リード線８、１２の外部接続
用部分を除いた素子部分は、外装樹脂２０によって被覆
されており、外装樹脂２０の内部には、フラックス樹脂
１６を包囲し、その外形形状に一致した空間部２２が形
成され、この空間部２２が溶融した低融点物質１４やフ
ラックス樹脂１６の移動ないし拡散の許容空間を構成し
ている。

【００１９】このような構成によれば、リード線８、１
２間に過電圧が印加されたり、サージ電流等の過大電流
が流れると、リード線１２と電極層６との間に介在させ
た低融点物質１４が過熱され、その融点、例えば、約１
６０℃に達したとき、低融点物質１４及びフラックス樹
脂１６が溶融状態となる。

【００２０】このとき、低融点物質１４は、電極層６の
表面上に沿って拡散し、フラックス樹脂１６のフラック
スにより、電極層６の表面への濡れ性が高められる。こ
の結果、低融点物質１４はリード線１２から離れ、図２
に示すように、遮断状態となり、バリスタ素子２に加え
られていた過電圧や過大電流を遮断することができる。

【００２１】この場合、フラックス樹脂１６によって外
装樹脂２０に形成された空間部２２には、溶融したフラ
ックス樹脂１６が移動するとともに、低融点物質１４が
移動する。低融点物質１４が移動してリード線１２から
後退した空間部分には、フラックス樹脂１６が進入し、
リード線１２と電極層６とはフラックス樹脂１６によっ
て絶縁される。

【００２２】このような低融点物質１４及びフラックス
樹脂１６の移動を図３を参照して説明すると、過熱によ
って流動化した低融点物質１４及びフラックス樹脂１６
は、外装樹脂２０に形成されている空間部２２内での移
動が可能となり、低融点物質１４は、フラックス樹脂１
６から滲み出したフラックスの作用で矢印Ａ、Ｂで示す
方向に電極層６の表面に沿って拡散する。その拡散によ
って押し退けられたフラックス樹脂１６は、空間部２２
に閉じ込められているので、矢印Ｃ、Ｄで示す方向に流
動することになる。拡散して電極層６の表面上に低融点
物質１４が移動する結果、図３に二点鎖線で示すよう
に、電極層６とリード線１２との間に介在していた低融
点物質１４は、リード線１２側から離脱することにな
り、その離脱は移動するフラックス樹脂１６によって助
長されるとともに、低融点物質１４とリード線１２との
間にフラックス樹脂１６が浸入することになる。この結
果、低融点物質１４がリード線１２から離脱すること
で、電極層６とリード線１２との電気的な接続が遮断さ
れるとともに、低融点物質１４とリード線１２との間に
介在したフラックス樹脂１６によって電気的な絶縁が図
られることになる。

【００２３】従って、この電圧非直線性抵抗器によれ
ば、異常時、低融点物質１４が迅速かつ確実に溶断し、
リード線８、１２間を確実に遮断、絶縁する保安機能を
実現することができる。

【００２４】

【実施例】次に、この発明の電圧非直線性抵抗器及びそ
の製造方法の具体的な実施例について説明すると、バリ
スタ素子２は、酸化亜鉛を主成分とし、酸化マグネシウ
ム、酸化ビスマス、酸化コバルト等を添加した材料を焼
結することによって得られる円筒形（例えば、φ１０m
m）の焼結体によって構成する。

【００２５】このバリスタ素子２の両端面に導電性ペー
ストを印刷した後、焼成し、例えば、φ８mmの電極層
４、６を形成する。一方の電極層４には例えば、φ０．
８mmのリード線８をＳｎ−９０％Ｐｂ半田を用いて接続
する。

【００２６】また、他方の電極層６には、絶縁部材１０
として例えば、□３×３mm、厚さ０．３mmの絶縁性アル
ミナセラミック板を取り付け、このアルミナセラミック
板の上に例えば、φ０．８mmのリード線１２を設置す
る。この際、リード線１２の先端側をアルミナセラミッ
ク板からはみ出した状態に設定し、アルミナセラミック
板が絶縁部材であるから、リード線１２と電極層６とは
このアルミナセラミック板によって所定の間隔が維持さ
れるとともに電気的に絶縁状態に設定される。

【００２７】そして、低融点物質１４としてＰｂ−Ｓｎ
系共晶半田が使用され、リード線１２の先端側と電極層
６とは両者間に介在させたＰｂ−Ｓｎ系共晶半田の橋絡
によって電気的に接続されている。また、低融点物質１
４を包囲する接続部分はフラックス樹脂１６のポッティ
ングによって形成されたフラックス樹脂層で被覆されて
いる。

【００２８】このようなヒューズ部１８の形成後、バリ
スタ素子２の全体を外装樹脂２０で被覆することによ
り、ヒューズ部１８を一体化した電圧非直線性抵抗器、
即ち、バリスタが構成されている。

【００２９】このような構成によれば、過電流等で融点
温度、例えば、１６０℃に到達したとき、図２及び図３
に示したように、ヒューズ機能が得られ、リード線８、
１２間を確実に遮断し、電気的に絶縁することができ
る。

【００３０】次に、実験例について説明すると、上記の
実施例と図４に示す従来例のバリスタ（フラックス樹脂
を用いないもの）との動作比較を行った。

【００３１】各サンプル５０個について動作比較を行
い、その試験条件は、ＤＣ３００Ｖで１８０Ｗの電力印
加を行い、通電遮断までの時間を計測した。この試験結
果を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】この表１から明らかなように、焼損発生個
数は本発明品では０であるのに対し、従来品では５０個
中１５個に及び、明らかに本発明品では優れた特性が得
られることが確認された。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の電圧非
直線性抵抗器によれば、構造が簡単で異常時、迅速かつ
確実な溶断が得られるとともに、溶断後、外部端子間を
樹脂によって絶縁状態に保持できる等、所望のヒューズ
特性によって保安機能を高めることができる。

【００３５】また、この発明の電圧非直線性抵抗器の製
造方法によれば、構造が簡単で異常時、迅速かつ確実な
溶断が得られるとともに、所望のヒューズ特性によって
保安機能が高められた電圧非直線性抵抗器を製造するこ
とができる。

【００３６】なお、実施例では、外装樹脂２０によって
フラックス樹脂１６の移動空間としての空間部２２を形
成したが、フラックス樹脂１６や低融点物質１４を移動
させる空間部は、外装樹脂２０以外の物質や筐体で構成
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電圧非直線性抵抗器及びその製造方法
の実施例であるバリスタを示す断面図である。

【図２】バリスタに一体化されているヒューズ部の溶断
状態を示す断面図である。

【図３】バリスタに一体化されているヒューズ部の溶断
動作を示す図である。

【図４】従来のバリスタを示す断面図である。

【符号の説明】

２ バリスタ素子（電圧非直線性抵抗素子） ６ 電極層 １０ 絶縁部材 １２ リード線（外部端子） １４ 低融点物質（易溶融性金属又は導電性低融点物
質） １６ フラックス樹脂 １８ ヒューズ部（ヒューズ） ２０ 外装樹脂 ２２ 空間部

フロントページの続き (72)発明者 近藤 昭仁 東京都青梅市東青梅１丁目167番地の１ 日本ケミコン株式会社内 Ｆターム(参考） 5E034 CA02 CB01 CC02 DC02 DE01 ED06 FA02 GA01 5G502 AA01 BB09 BB10 BB20 BC02 BC12 CC28 EE05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧非直線性抵抗素子とヒューズとを一
   体化してなる電圧非直線性抵抗器であって、 電圧非直線性抵抗素子に設置された電極層に易溶融性金
   属又は導電性低融点物質を介在させて外部端子を接続
   し、前記易溶融性金属又は前記導電性低融点物質をフラ
   ックス樹脂で被覆したことを特徴とする電圧非直線性抵
   抗器。
2. 【請求項２】 前記電極層と前記外部端子との間に絶縁
   部材を介在させて間隔を保持させるとともに、この間隔
   内に設置した前記易溶融性金属又は前記導電性低融点物
   質を介して前記電極層と前記外部端子とを接続してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の電圧非直線性抵抗器。
3. 【請求項３】 前記易溶融性金属又は前記導電性低融点
   物質及び前記フラックス樹脂を移動させることができる
   空間部が形成された外装樹脂を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の電圧非直線性抵抗器。
4. 【請求項４】 電圧非直線性抵抗素子とヒューズとを一
   体化してなる電圧非直線性抵抗器の製造方法であって、 電圧非直線性抵抗素子に電極層を形成する処理と、 前記電極層と外部端子との間に所望の絶縁間隔を保持さ
   せるとともに、前記電極層に易溶融性金属又は導電性低
   融点物質を介在させて外部端子を接続する処理と、 前記易溶融性金属又は前記導電性低融点物質をフラック
   ス樹脂で被覆する処理と、を含むことを特徴とする電圧
   非直線性抵抗器の製造方法。