JP2013219092A - 非線形抵抗素子 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電極間の間隔の狭小化を図ることが可能な非線形抵抗素子を提供する。
【解決手段】非線形抵抗素子を構成する複数のセラミックスシート２１が、絶縁性素材から成る支持部材２２によりシート状に支持されることにより構成されている。複数のセラミックスピース２１が、相互に離間している複数のユニットエリア２３のそれぞれに区分されて配置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は非線形抵抗素子に関し、例えば、避雷器、サージ吸収素子、電圧安定化素子などを組み込んだ電気機器に用いられ、雷サージ、開閉サージなどの異常電圧から電気機器を保護する非線形抵抗素子に関する。

一般的にバリスタと称される非線形抵抗素子は、印加電圧によってその抵抗値が変化する特性、つまり、正常な電圧が印加された時には高抵抗値であって絶縁特性を示し、異常な高電圧が印加された時には低抵抗値を示す非直線性の電圧−電流特性を具備する。このような特性を有するバリスタは、サージやノイズの吸収を目的とした避雷器やサージ吸収器、あるいは電圧安定化素子に広く利用されている。

この非線形抵抗素子は、例えば、主成分の酸化亜鉛に非直線性の電圧−電流特性を発現させる基本添加物である酸化ビスマス、酸化アンチモン、酸化コバルトと、さらに性能向上のために添加される各種の酸化物とを含む酸化亜鉛原料粉末を成形して焼成させたセラミック焼結体からなる。

このセラミック焼結体の表面及び裏面には、銀ペーストを焼き付け処理による下地導電層が形成され、その下地導電層の上に、銅、黄銅やアルミなどの導電体からなる金属製の電極板が半田付けにより複数接合される。そして、このセラミック焼結体及び電極板を含む主要部をエポキシ樹脂などでモールドすることにより、そのモールド部から電極部材の端子部を導出した非線形抵抗素子が製品化されている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００４−６５１９号公報

ところで、導電体からなる金属製の電極板は、一体的に焼成されたセラミックス焼結体と比べて熱膨張率が大きい。そのため、従来の非線形抵抗素子では、電極板を半田付け又はバリスタ使用時の熱応力によりセラミック焼結体にクラックが生じ破損するおそれがある。また、シート状に形成されたセラミックス焼結体は外力に対して脆いので、輸送又は実装時などにより発生する外力によっても破損するおそれがある。このような問題を回避するために、従来の非線形抵抗素子では、セラミック焼結体の板厚を厚く形成して剛性を高める対策が行われていた。

一方で、セラミック焼結体上に接合された複数の電極板は、電極板間の短絡を防ぐために、電極板間の間隔をセラミック焼結体の板厚の２倍以上にする必要がある。しかしながら、従来の非線形抵抗素子では、セラミック焼結体が板厚を厚く形成する必要があるため、電極板間の間隔が広大化し、この結果、非線形抵抗素子全体が大型化する。そうすると、大型化した非線形抵抗素子では、配線基板上の狭小スペースへの実装が困難になるという点で問題があった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、複数の電極間の間隔の狭小化を図ることが可能な非線形抵抗素子を提供し、非線形抵抗素子の構成全体のコンパクト化を図ることを目的とする。

本発明の非線形抵抗素子は、セラミックス焼結体から成る複数のセラミックスピースと、複数の前記セラミックスピースのそれぞれを支持する絶縁性素材から成るシート状の支持部材とで構成されたセラミックスシートを少なくとも備え、一又は複数の前記セラミックスピースが前記セラミックスシートをその厚み方向に貫通する複数の導通経路のそれぞれを構成し、かつ、前記導通経路の両端を構成する前記セラミックスピースが前記支持部材から部分的に露出している非線形抵抗素子であって、複数の前記セラミックスピースが、相互に離間している複数のユニットエリアのそれぞれに区分されて配置されている状態で、複数の前記セラミックスピースのそれぞれが前記支持部材により支持されていることを特徴とする。

本発明の非線形抵抗素子によれば、複数のセラミックスピースにより形成された導電経路の両端が支持部材から露出し、かつ、複数のセラミックスピースが相互に離間しているユニットエリアごとに区分して配置されている。すなわち、絶縁性の支持部材のうち異なるユニットエリア間の境界領域又は中間領域を構成する部分により、当該異なるユニットエリアのそれぞれに配置されている一又は複数のセラミックスピースが絶縁されている。

このため、複数のユニットエリアの配置パターンにしたがって、複数の導電体又は電極が各ユニットエリアに配置されているセラミックスピースとの電気的接点を有するように配置された場合であっても、当該複数の導電体又は電極が短絡することが防止されうる。これに加えて、セラミックスシートがバルクのセラミック焼結体により構成されている先行技術と比較して、当該複数の導電体又は電極の間隔の狭小化が図られる。したがって、その分だけ、複数のユニットエリアの間隔の狭小化が図られ、セラミックスシート、ひいては当該セラミックスシート及び当該複数の導電体又は電極を構成要素とする非線形抵抗素子（バリスタ、又は、コンデンサ兼用のバリスタなど）のコンパクト化が図られる。

本発明の非線形抵抗素子において、前記セラミックスシートの一対の主面のうち一方又は両方において、複数の前記ユニットエリアのそれぞれに配置されている一又は複数の前記セラミックスピースと電気的に導通し、かつ、前記支持部材のうち異なる前記ユニットエリア間の境界領域を挟んで相互に離間している状態で配設される複数の電極板を備えていることが好ましい。

当該構成の非線形抵抗素子によれば、複数のユニットエリアが、絶縁性の境界領域によりそれぞれ独立した非線形抵抗素子（バリスタ、又は、コンデンサ兼用バリスタなど）として利用可能に区分されている。このため、電極板の大きさ又は形状等が変更されている場合、電極板の変更前後で異なる電気的特性を有する非線形抵抗素子が得られる。例えば、表面積が大きい電極板に変更されると、電極板と接触するユニットエリアの表面積が増大し、エネルギー耐量の大きい非線形抵抗素子が得られる。

これにより、非線形抵抗素子の全体構成としてのコンパクト化を図りながらも、電極板の変更により非線形抵抗素子の電気的特性の変更が容易に行うことができる。

また、本発明の非線形抵抗素子は、前記セラミックスシートの一対の主面のそれぞれに前記電極板が配設されているものにおいて、前記電極板の前記セラミックスシートに接触する面とは反対側の面にそれぞれ配設される一対の絶縁性の押え板と、複数の前記電極板がそれぞれ対応する複数の前記ユニットエリアに配置されたセラミックスピースと電気的に導通し、かつ、前記セラミックスシートとその一対の主面のそれぞれに当接する一対の前記電極板と前記押え板の間に挟持されている挟持状態と、前記押え板から前記セラミックスシートとその一対の主面のそれぞれに当接する一対の前記電極板とが分離する分離状態とを切り換える切換手段とを備えていることが好ましい。

当該構成の非線形抵抗素子によれば、セラミックスシートとその一対の主面のそれぞれに当接する一対の電極板とが、一対の押え板の間に挟持された挟持状態と、セラミックスシートとその一対の主面のそれぞれに当接する一対の電極板とが押え板から分離した分離状態とを切り換える切換手段（締付ねじ、クリップなど）を有している。すなわち、従来の非線形抵抗素子のように、セラミックスシート及び電極板が半田付け等により接合されていないため、セラミックスシートと電極板とを分離して取り外すことが可能となっている。

このため、例えば、セラミックスシートの性能が低下した場合は、セラミックスシートの交換を容易に行うことができる。また、非線形抵抗素子の電気的特性を変更したい場合も、電極板を交換することが容易に行うことができる。これにより、非線形抵抗素子の保守性の向上が図られる。

本発明の第１実施形態における非線形抵抗素子を示す説明図。 本発明の第１実施形態において、ユニットエリアの配置パターンにしたがって電極板を配置した状態を示す説明図。 本発明の第１実施形態において、交換用の電極板を例示する説明図。 本発明の第２実施形態において、ユニットエリアの配置パターンにしたがって電極板を配置した状態を示す説明図。 本発明の第３実施形態において、ユニットエリアの配置パターンにしたがって電極板を配置した状態を示す説明図。 本発明の第４実施形態において、ユニットエリアの配置パターンにしたがって電極板を配置した状態を示す説明図。 本発明の第５実施形態において、ユニットエリアの配置パターンにしたがって電極板を配置した状態を示す説明図。 本発明の第６実施形態における非線形抵抗素子を示す説明図。

（本発明の第１実施形態）
まずは、本発明に係る非線形抵抗素子の第１の実施形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施形態の非線形抵抗素子１は、シート状に形成されたセラミックスシート２と、セラミックスシート２の一対の主面のそれぞれに分離可能な状態で配設された複数の電極板３０１〜３０３と、電極板３０１〜３０３のセラミックスシート２に接触する面とは反対側の面にそれぞれ配設された一対の絶縁性の押え板４とで構成されている。

セラミックスシート２は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とするセラミックス焼結体から成る複数のセラミックスピース（又はセラミックスビーズ）２１と、これらのセラミックスピース２１のそれぞれを離間させた状態で支持する絶縁性素材から成る支持部材２２とで構成されている。これらのセラミックスピース２１は、絶縁性の支持部材２２の表面から露出する面と、支持部材２２の裏面から露出する面を有している。また、これらのセラミックスピース２１は、相互に離間して配置させた状態で支持部材２２により支持されており、これらの個々のセラミックスピース２１は、それぞれ独立した非線形抵抗素子（バリスタ、又は、コンデンサ兼用バリスタなど）として利用可能な複数のユニットエリア２３を形成している。

なお、第１の実施形態では、セラミックスピース２１は、セラミックスシート２の主面に並行な方向について、それぞれを離間させた状態で支持されているが、同一のユニットエリア２３内であれば、それぞれ当接させても良い。また、セラミックスピース２１は、円形に限定されるものではなく、長方形、多角形などその他の角形、楕円形、球形又は楕円球形などであってもよい。

また、セラミックスシート２は、以下の要領でもって製作される。まず、主成分であるＺｎＯに、Ｂｉ_２Ｏ_３：０．５mol％、Ｓｂ_２Ｏ_３：１．０mol％、Ｃｏ_２Ｏ_３：０．５mol％、ＭｎＯ_２：０．５mol％、Ｃｒ_２Ｏ_３：０．５mol％、Ａｌ（ＮＯ_３）・９Ｈ_２Ｏ：０．０１mol％を添加して溶剤および分散剤を加えて混合した後、バインダを加えてスラリーを製作しスプレードライヤーで粉体を作成する。その粉体を金型で成形し、直径４．３ｍｍ、厚み１．２ｍｍの成形体を得る。その成形体を１１００℃で２時間焼成して厚み１ｍｍで直径３．６ｍｍの円形のセラミックスピース２１を形成する。また、必要に応じてセラミックスピース２１を熱処理する。

このようにして得られた複数のセラミックスピース２１を、例えば、金型内に相互に離間して同一平面上に並べて、複数のセラミックスピース２１の隙間に絶縁性樹脂を注入する射出成形法又はインサート成形法によってセラミックスシート２を製作する。

なお、上記では、射出成形法又はインサート成形法によりセラミックスシート２が製作されると説明しているが、セラミックスシート２の製作方法はこれに限定されない。例えば、セラミックスピース２１と流動性がある状態の絶縁性樹脂とを混練して押出す方法（ドクターブレード法や押出成形法）、若しくは、セラミックスピース２１と熱や紫外線等で硬化する樹脂とを型に嵌めて樹脂を硬化する方法により、セラミックスシート２を製作してもよい。

また、セラミックスピース２１の材料組成としては、主成分である酸化亜鉛にＢｉ_２Ｏ_３を添加したＢｉ_２Ｏ_３系の非線形抵抗素子１に限らず、Ｐｒ_６Ｏ_１１系、ＢａＴｉＯ_３系、ＳｒＴｉＯ_３系、ＴｉＯ_２系、ＳｎＯ_２系やＦｅ_３Ｏ_４系の非線形抵抗素子１であってもよい。また、上記実施形態では、セラミックスピース２１が酸化亜鉛を主成分とする焼結体からなると説明しているが、例えば、チタン酸ストロンチウム、炭化ケイ素、酸化スズなどの非直線性の電気抵抗特性を有するセラミックスであれば良い。

また、セラミックスピース２１を接着する支持部材２２としては、難燃性、耐熱性や熱伝導性に優れた樹脂材料を用いることにより、熱的性質の向上や電気性能の改善を図ることができる。この樹脂材料そのものの選択だけに限らず、難燃性、耐熱性や熱伝導性を改善するための各種添加物を添加することも有効である。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの酸化物、非酸化物の添加や、熱伝導性粒子（金属あるいは非金属化合物を問わない）の表面を絶縁加工した粒子、場合によっては導電性粒子を絶縁性が低下しない範囲で微量添加するようにしてもよい。

電極板３０１〜３０３は、銅、黄銅やアルミなどの導電体からなる金属製の平坦な板材からなり、配線基板などと電気的に接続するための端子部３１が電極板３０１〜３０３の本体部から一体的に延設されている。この端子部３１を利用することにより、例えば、非線形抵抗素子が配線基板などへ実装が容易になる。

図２において、二点鎖線で囲まれた領域は、セラミックスシート２の当該上側の主面に配設される電極板３０１〜３０３を示している。また、図２において、破線で囲まれた領域は、実施例ごとに異なって定義されているユニットエリア２３を示している。ここでは、図１に示されているセラミックスシート２の上側の主面におけるユニットエリア２３の配置態様のみが示されている。

９行９列に配置されているセラミックスピース２１のそれぞれが、９次の正方行列の要素｛ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜９）｝により区別されていると考える。

図２に示されている実施例によれば、セラミックスシート２の上側の主面には２つの電極板３０１及び３０２が配置され、下側の主面には１つの電極板３０３が配置される。当該上側の２つの電極板３０１及び３０２のそれぞれが当接するセラミックスピース２１の組み合わせは、２つの群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜４））及び（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝６〜９））のそれぞれにより表される。

すなわち、この場合、セラミックスシート２の上側の主面においては、セラミックスピース２１の当該２つの群を包含する２つのユニットエリア２３が定義される（図２破線参照）。一方、当該下側の電極板３０３は、全てセラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜９））となっている。

電極板３０１→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜４））→電極板３０３→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝６〜９））→電極板３０２という一連の電気導通経路を構成する非線形抵抗素子１が得られる。

また、電極板３０１及び３０２は、それぞれに相当するユニットエリア２３の間に配置された、セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝５））が含まれる境界領域２４に存在する絶縁性素材によって短絡が防止されている。これにより、セラミックスシート２の上側の主面に配設された電極板３０１及び３０２の間隔ｔの狭小化が図られる。

なお、セラミックスシート２のセラミックスピース２１と電極板３０１〜３０３とは、導電性樹脂５を介在させて導通するようにしても良い。これにより、製造時に個々のセラミックスシート２の表面及び裏面に多少ギャップが発生しても、セラミックスピース２１と電極板３０１〜３０３を確実に導通させることができる。

導電性樹脂５は、セラミックスピース２１又はセラミックスシート２の一方あるいは両方の面に銀粒子と熱可塑性樹脂を含む導電ペーストを塗布および乾燥させて形成される。導電性樹脂５の材料組成としては、導電粒子としての銀を含む常温硬化型導電性接着剤やそれ以外に熱硬化型の導電性接着剤を使用することが可能である。さらに、導電粒子としては銀以外にも、銅や金あるいはカーボン等を用いることが可能である。

押え板４は、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３よりも大きい表面積を有する平板状に形成されている。また、押え板４の四隅には、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３が押え板の間に狭持された狭持状態と、押え板からセラミックスシート及び電極板が分離する分離状態とを切り換えるための雄ねじ部４１（切換手段）を有している。この雄ねじ部４１は、押え板４の一方に形成された雌ねじ部４２に螺合される。すなわち、雄ねじ部４１を締め付けることにより、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３が押え板４の間に挟持された状態で固定される。そして、雄ねじ部４１を緩めることにより、押え板４からセラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３がそれぞれ分離される。

これにより、非線形抵抗素子１の電気的特性を変更したい場合、又は、セラミックスシート２の性能が低下した場合であっても、非線形抵抗素子本体のセラミックスシート２又は電極板３０１〜３０３の交換が容易に行うことができるので、非線形抵抗素子の保守性の向上が図られる。

例えば、避雷器やサージ吸収器の仕様用途によって、バリスタ電圧、エネルギー耐量等の電気的特性の変更が要求されることがある。このような場合、従来の電極板とセラミック焼結体（セラミックスシート）が半田付けされた非線形抵抗素子では、複数の非線形抵抗素子を用意しこれらを直列又は並列に接続して、バリスタ電圧、エネルギー耐量等を調整するという対策が考えられる。しかしながら、このような対策は、新たな複数の非線形抵抗素子を実装するスペースを確保し、場合によっては、配線基板の設計変更が必要となるため、非線形抵抗素子の電気的特性を変更することが困難であった。

これに対し、本発明に係る第１実施形態の非線形抵抗素子１によれば、従来の非線形抵抗素子のように、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３が半田付け等により接合されていないため、セラミックスシート２と電極板３０１〜３０３とを分離して取り替えることが可能となっている。このため、非線形抵抗素子１の電気的特性を容易に変更することができる。

各電極板３０１〜３０３と、当該各電極板３０１〜３０３と当接するセラミックスピース２１が含まれている各ユニットエリア２３とのそれぞれの面積、形状及び配置態様のうち少なくとも１つが変更されることにより、複数のセラミックスピース２１を構成要素とする単一のセラミックスシート２により、複数の異なる電気特性を有する非線形抵抗素子１が構成されうる。

電気特性の異なる非線形抵抗素子１の構成の実施例について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの右側において、破線で囲まれた領域は、実施例ごとに異なって定義されているユニットエリア２３を示している。ここでは、図３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの左側に示されているセラミックスシート２の上側の主面におけるユニットエリア２３の配置態様のみが示されている。また、図３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの右側において、二点鎖線で囲まれた領域は、セラミックスシート２の当該上側の主面に配設される電極板３１１〜３１３、３２１〜３２４、３３１〜３３２を示している。

９行９列に配置されているセラミックスピース２１のそれぞれが、９次の正方行列の要素｛ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜９）｝により区別されていると考える。

図３（ａ）左側に示されている実施例によれば、セラミックスシート２の上側の主面には３つの電極板３１１〜３１３が配置され、下側の主面には２つの電極板３１４及び３１５が配置される。当該上側の３つの電極板３１１〜３１３のそれぞれが当接するセラミックスピース２１の組み合わせは、３つの群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜４））、（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝６〜９））及びａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝１〜９）のそれぞれにより表される。当該下側の２つの電極板３１４及び３１５のそれぞれが当接するセラミックスピース２１の組み合わせは、２つの群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜４））及びａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝６〜９）のそれぞれである。

すなわち、この場合、セラミックスシート２の上側の主面においては、セラミックスピース２１の当該３つの群を包含する３つのユニットエリア２３が定義される（図３（ａ）破線参照）。その一方、セラミックスシート２の下側の主面においては、セラミックスピース２１の当該２つの群のそれぞれを包含する２つのユニットエリア２３が定義される。

電極板３１１→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜４））→電極板３１４→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝１〜４））→電極板３１３→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝６〜９））→電極板３１５→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝６〜９））→電極板３１２という一連の電気導通経路を構成する、バリスタ電圧の大きい非線形抵抗素子１が得られる。

また、電極板３１１及び３１２は、それぞれに相当するユニットエリア２３の間に配置された、セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝５））が含まれる境界領域２４に存在する絶縁性素材によって短絡が防止されている。電極板３１１及び３１３、３１２及び３１３、並びに３１４及び３１５も同様に短絡が防止されている。これにより、第１の実施形態と同様に、当該電極板の間隔ｔの狭小化が図られる。

また、図３（ｂ）左側に示されている実施例によれば、セラミックスシート２の上側の主面には４つの電極板３２１〜３２４が配置され、下側の主面には２つの電極板３２５及び３２６が配置される。当該上側の４つの電極板３２１〜３２４のそれぞれが当接するセラミックスピース２１の組み合わせは、４つの群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜４））、（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝６〜９））、（ａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝１〜４））及びａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝６〜９）のそれぞれにより表される。当該下側の２つの電極板３２５及び３２６のそれぞれが当接するセラミックスピース２１の組み合わせは、２つの群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜９））及びａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝１〜９）のそれぞれである。

すなわち、この場合、セラミックスシート２の上側の主面においては、セラミックスピース２１の当該４つの群を包含する４つのユニットエリア２３が定義される（図３（ｂ）破線参照）。その一方、セラミックスシート２の下側の主面においては、セラミックスピース２１の当該２つの群のそれぞれを包含する２つのユニットエリア２３が定義される。

非線形抵抗素子１が、２つの別個の非線形抵抗素子として構成される。すなわち、電極板３２１→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜４））→電極板３２５→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝６〜９））→電極板３２２という一連の電気導通経路と、電極板３２３→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝１〜４））→電極板３２６→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝６〜９，ｊ＝６〜９））→電極板３２４という一連の電気導通経路とのそれぞれにより構成される２つの非線形抵抗素子が構成される。

また、電極板３２１及び３２２は、それぞれに相当するユニットエリア２３の間に配置された、セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝５））が含まれる境界領域２４に存在する絶縁性素材によって短絡が防止されている。電極板３２１及び３２３、３２２及び３２４、３２３及び３２４、並びに３２５及び３２６も同様に短絡が防止されている。これにより、第１の実施形態と同様に、当該電極板の間隔ｔの狭小化が図られる。

また、図３（ｃ）左側に示されている実施例によれば、セラミックスシート２の上側の主面には２つの電極板３３１及び３３２が配置され、下側の主面には２つの電極板３３３及び３３４が配置される。当該上側の２つの電極板３３１及び３３２のそれぞれが当接するセラミックスピース２１の組み合わせは、２つの群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜４））及びａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝６〜９）のそれぞれにより表される。当該下側の２つの電極板３３３及び３３４のそれぞれが当接するセラミックスピース２１の組み合わせは、２つの群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜４））及びａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝６〜９）のそれぞれである。

すなわち、この場合、セラミックスシート２の上側の主面においては、セラミックスピース２１の当該２つの群を包含する２つのユニットエリア２３が定義される（図３（ｃ）破線参照）。その一方、セラミックスシート２の下側の主面においては、セラミックスピース２１の当該２つの群のそれぞれを包含する２つのユニットエリア２３が定義される。

非線形抵抗素子１が、２つの別個の非線形抵抗素子として構成される。すなわち、電極板３３１→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝１〜４））→電極板３３３という一連の電気導通経路と、電極板３３２→セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝６〜９））→電極板３３４という一連の電気導通経路とのそれぞれにより構成される２つの非線形抵抗素子が構成される。

また、電極板３３１及び３３２は、それぞれに相当するユニットエリア２３の間に配置された、セラミックスピース２１の群（ａ_ij（ｉ＝１〜９，ｊ＝５））が含まれる境界領域２４に存在する絶縁性素材によって短絡が防止されている。電極板３３３及び３３４も同様に短絡が防止されている。これにより、第１の実施形態と同様に、当該電極板の間隔ｔの狭小化が図られる。

また、押え板４には、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３の本体部が嵌めこまれる受け部４３と、電極板３０１〜３０３の端子部３１が押え板４の外側へ案内される案内溝４４とが形成されている。これにより、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３を押え板４の間に挟みこむ際に、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３が所定位置に位置決めされるため、非線形抵抗素子１の組立作業が容易になる。

さらに、押え板４は、アクリル樹脂等の透明部材から成ることが望ましい。これにより、非線形抵抗素子１を分解せずに組み立てられた状態で、使用中のセラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３の大きさ、形状等を確認することができる。

尚、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３の挟持状態と分離状態とを切り換える切換手段は、雄ねじ部４１及び雌ねじ部４２に限定されない。例えば、押え板４の両端をクリップのようなもので挟んで、セラミックスシート２及び電極板３０１〜３０３の挟持状態を固定しても良い。また、いわゆるスナップフィットのように、一方の押え板に爪部を設け、材料の弾性を利用して他方の押え板を引っ掛けて固定しても良い。

（本発明の他の実施形態）
次に、本発明に係る非線形抵抗素子の第２から５の実施形態について、図４から図７を参照しながら、以下に詳述する。

なお、図１及び２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。第２から５の実施形態における非線形抵抗素子１は、上記第１実施形態におけるユニットエリア２３に配置されたセラミックスピース２１の構成のみが相違する。

本発明の第２の実施形態におけるセラミックスピース２１は、図４に示すように、円柱状に形成され、絶縁性の支持部材２２の表面から露出する面２１１と、支持部材２２の裏面から露出する面２１２を有している。そして、ユニットエリア２３は、一のユニットエリア２３に対し複数のセラミックスピース２１から成り、これらのセラミックスピース２１が互いに導通可能に当接されている。

本発明の第３の実施形態におけるセラミックスピース２１は、図５に示すように、平板状に形成され、絶縁性の支持部材２２の表面から露出する面２１１と、支持部材２２の裏面から露出する面２１２を有している。そして、ユニットエリア２３は、一のユニットエリア２３に対し一のセラミックスピース２１から成り、ユニットエリア２３は二箇所のみとなっている。

本発明の第４の実施形態におけるセラミックスピース２１は、図６に示すように、球状に形成され、セラミックスシート２の水平方向及び厚み方向にそれぞれ相互に当接する複数のセラミックスピース群２１３を構成している。これらのセラミックスピース群２１３は、セラミックスシートの厚み方向に貫通する複数の導通経路をそれぞれ構成し、これらの導通経路は、支持部材２２の表面から部分的に突出する面２１１と、支持部材２２の裏面から部分的に突出する面２１２を有している。そして、ユニットエリア２３は、一のユニットエリア２３に対し複数のセラミックスピース群２１３から成り、セラミックスシート２の同一平面上に絶縁性の支持部材２２を介して相互に離間して並べられている。

本発明の第５の実施形態におけるセラミックスピース２１は、図７に示すように、球状に形成され、絶縁性の支持部材２２の表面から突出する面２１１と、支持部材２２の裏面から突出する面２１２を有している。そして、ユニットエリア２３は、一のユニットエリア２３に対し複数のセラミックスピース２１から成り、セラミックスシート２の同一平面上に絶縁性の支持部材２２を介して相互に離間して並べられている。

また、本発明の第５の実施形態における支持部材２２は、難燃性、耐熱性や熱伝導性に加えて、弾性的に撓み得る可撓性に優れた絶縁性樹脂から構成されている。例えば、ウレタン系エラストマーやオレフィン系エラストマーなどの合成樹脂から成るものであることが望ましい。

これにより、本発明の第５の実施形態におけるセラミックスシート２は、支持部材２２の弾性力によって撓ませることができるので、図７に示すように、電極板３４１〜３４３が大きく湾曲するように形成されていても、この電極板３４１〜３４３の表面に沿うように変形させ、セラミックスピース２１の突出部分を当該電極板３４１〜３４３に対して確実に当接させることができる。

これらの図５から７に示す第２から５の実施形態は、何れも、ユニットエリア２３が絶縁性の支持部材２２から成る境界領域２４によって区分されている。このため、複数の電極板３０１〜３０３、３４１〜３４３が複数のユニットエリア２３の配置パターンにしたがって同一平面上に配設された場合、これらの電極板３０１〜３０３、３４１〜３４３の短絡が防止され、第１の実施形態と同様に、これらの電極板３０１〜３０３、３４１〜３４３の間隔ｔの狭小化が図られる。

また、これらの図５から７に示す第２から５の実施形態は、第１実施形態と同様に、押え板４によっては、セラミックスシート２と電極板３０１〜３０３とを分離して取り外すことが可能となっている。

これにより、非線形抵抗素子１の電気的特性を変更したい場合、又は、セラミックスシート２の性能が低下した場合であっても、非線形抵抗素子本体のセラミックスシート２又は電極板３０１〜３０３の交換が容易に行うことが可能となっている。例えば、セラミックスシート２が故障等した場合、新しいセラミックスシート２を取り替えても良く、他の実施形態に示す形態が異なるセラミックスシート２に取り替えても良く、従来のように一体的に焼成されたセラミック焼結体から成るセラミックスシート２’に取り替えても良い。

また、セラミックスシート２が一体的に焼成されたセラミックスシート２’に取り替えられた場合であっても、電極板３０１〜３０３の単端子と多端子の交換等が容易に行える。例えば、図８に示す第６の実施形態ように、セラミックスシート２’の上側の主面に配設された２枚の電極板３０１〜３０２の端子を、１枚の電極板３５１に交換することができる。これにより、非線形抵抗素子１の変更及び組み立てが容易に行えるという本発明の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１から７に示す上記第１から５の実施形態では、セラミックスピース２１が規則的に配置されているが、不規則的に配置されていてもよい。セラミックスシート２の形状は、矩形状に限らず、円形状等、その用途に合わせて任意に変更されうる。

１…非線形抵抗素子１、 ２…セラミックスシート、 ２１…セラミックスピース、 ２３…ユニットエリア、 ２４…境界領域、 ３０１〜３０３…電極板、 ４…押え板。

Claims (3)

1. セラミックス焼結体から成る複数のセラミックスピースと、複数の前記セラミックスピースのそれぞれを支持する絶縁性素材から成るシート状の支持部材とで構成されたセラミックスシートを少なくとも備え、
   一又は複数の前記セラミックスピースが前記セラミックスシートをその厚み方向に貫通する複数の導通経路のそれぞれを構成し、かつ、前記導通経路の両端を構成する前記セラミックスピースが前記支持部材から部分的に露出している非線形抵抗素子であって、
   複数の前記セラミックスピースが、相互に離間している複数のユニットエリアのそれぞれに区分されて配置されている状態で、複数の前記セラミックスピースのそれぞれが前記支持部材により支持されていることを特徴とする非線形抵抗素子。
2. 請求項１に記載の非線形抵抗素子であって、前記セラミックスシートの一対の主面のうち一方又は両方において、複数の前記ユニットエリアのそれぞれに配置されている一又は複数の前記セラミックスピースと電気的に導通し、かつ、前記支持部材のうち異なる前記ユニットエリア間の境界領域を挟んで相互に離間している状態で配設される複数の電極板を備えていることを特徴とする非線形抵抗素子。
3. 請求項２に記載の非線形抵抗素子であって、前記セラミックスシートの一対の主面のそれぞれに前記電極板が配設されているものにおいて、
   前記電極板の前記セラミックスシートに接触する面とは反対側の面にそれぞれ配設される一対の絶縁性の押え板と
   複数の前記電極板がそれぞれ対応する複数の前記ユニットエリアに配置されたセラミックスピースと電気的に導通し、かつ、前記セラミックスシートとその一対の主面のそれぞれに当接する一対の前記電極板と前記押え板の間に挟持されている挟持状態と、前記押え板から前記セラミックスシートとその一対の主面のそれぞれに当接する一対の前記電極板とが分離する分離状態とを切り換える切換手段とを備えることを特徴とする非線形抵抗素子。

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