JP3600493B2 - 酸化金属皮膜抵抗器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性基体に酸化金属皮膜からなる抵抗膜を形成してなる酸化金属皮膜抵抗器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、酸化金属皮膜抵抗器１は図１に示すように、絶縁性基体１０の表面に酸化金属皮膜からなる抵抗膜２０を形成し、その両端に金属製のキャップ３０，３０を取り付け、キャップ３０，３０間の抵抗値が所定の抵抗値になるように抵抗膜２０を必要なピッチでスパイラル状に切条して溝２１を設け、各キャップ３０，３０にリード端子４０，４０を溶接すると共に、その外周を保護コート層５０でコートして構成されている。
【０００３】
ここで前記絶縁性基体１０は、その主成分がアルミナからなる円柱状のセラミック棒によって構成されている。
【０００４】
抵抗膜２０は、酸化スズを主成分として、抵抗率及び温度係数の調整と熱的及び化学的に安定させる目的で少量のアンチモンを添加したものを用いている。絶縁性基体１０上への酸化皮膜の形成は、原料液を微細な霧状として高温に加熱した絶縁性基体１０に吹き付けて着膜する吹き付け法を用いるが、その他に塗布法、浸漬法、煙化法、蒸着法などを用いてもよい。
【０００５】
しかしながら上記従来の酸化金属皮膜抵抗器１には、以下のような問題点があった。絶縁性基体１０の主成分はアルミナであるが、このアルミナの純度によって酸化金属皮膜抵抗器１の経時的な抵抗値の変化の状態が変わる。即ちアルミナの純度を上げれば上げるほど経時的な抵抗値の変化は少なくなり、高寿命となる。具体的には、アルミナの純度を８５％とすれば経時的な抵抗値の変化は１０００時間経過後でも３％程度であるが、アルミナの純度が７５％になると、１０００時間経過後の抵抗値の変化は２０％程度となってしまう。
【０００６】
この現象は以下のように考えられる。即ちアルミナは熱伝導性が良い。このためアルミナの含有率が高いと、絶縁性基体１０からリード端子４０，４０への熱の伝導が良くなる。酸化金属皮膜抵抗器１はかなりの高温になるので、リード端子４０，４０への熱の伝導が良いと、抵抗膜２０の経時的な劣化が防止され、これによって経時的な抵抗値変化が防止される。
【０００７】
しかしながらアルミナ含有率の高い絶縁性基体１０はその価格が高い（純度が１０％高くなると価格は倍以上になる）。即ち経時的な抵抗値変化特性を良くしようとすると、酸化金属皮膜抵抗器１の価格が高くなり、その低コスト化が図れないという問題点があった。
【０００８】
一方アルミナ含有率の高い絶縁性基体１０を用いた酸化金属皮膜抵抗器１は、前述のようにリード端子４０，４０への熱の伝導が良いが、逆にこのため、この酸化金属皮膜抵抗器１を取り付けた実装基板を過熱しすぎ、実装基板を焦がしてしまうという問題点もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、抵抗膜の材質を改良することで、アルミナ含有率の低い安価で実装基板を焦がす恐れのない絶縁性基体を用いても、経時的な抵抗値変化率特性を良好に保て高寿命化が図れる酸化金属皮膜抵抗器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、少なくとも絶縁性基体の表面に酸化金属皮膜からなる抵抗膜を形成してなる酸化金属皮膜抵抗器において、前記酸化金属皮膜は、主成分である酸化スズにアンチモン及び亜鉛を添加した材料で構成されていることを特徴とする。
酸化スズとアンチモンと亜鉛の配合割合は、酸化スズ１．０モルに対して、アンチモン０．０２〜０．１モル、亜鉛０．０２〜０．０６モルであることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明においてはアルミナ純度の低い絶縁性基体１０を使っても、経時的な抵抗値変化を小さく抑えることができる材料を種々検討した結果、以下の材料を用いればその目的が達成できることを見出した。
【００１２】
即ち従来抵抗膜２０を構成する酸化金属皮膜として、酸化スズに少量のアンチモンを添加した材料を使用していたのに代えて、本発明においては、さらに少量の亜鉛を添加することとした。
【００１３】
少量の亜鉛を加えることによって、絶縁性基体１０のアルミナ純度が低くても高寿命化が図れ、また実装基板の温度上昇を低く抑えることができる酸化金属皮膜抵抗器１が構成できた。
【００１４】
酸化金属皮膜を構成する材料の配合割合は、酸化スズ１．０モルに対して、アンチモン０．０２〜０．１モル、亜鉛０．０２〜０．０６モルであることが好ましい。以下その実験結果を示す。
【００１５】
即ちこの実験では３つの試料Ａ，Ｂ，Ｃを用意し、それぞれについて時間−抵抗値変化率特性と、温度係数（ＴＣＲ）とを測定した。
【００１６】
試料Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ材質の異なる抵抗膜２０を、同一材質の絶縁性基体１０上に形成したものである。この絶縁性基体１０はアルミナ７５％、不純物（ＳｉＯ２）２５％からなるセラミック製であり、直径４．５ｍｍで長さ１４ｍｍの円柱状のものを使用している。
【００１７】
一方各試料Ａ，Ｂ，Ｃに用いる抵抗膜２０の材料の配合割合は以下の通りである。
【００１８】
▲１▼試料Ａ：酸化スズ１モルに対して、アンチモン（Ｓｂ）０．０７モル、亜鉛（Ｚｎ）０．０３モル
▲２▼試料Ｂ：酸化スズ１モルに対して、アンチモン（Ｓｂ）０．０４モル、亜鉛（Ｚｎ）０．０２モル
▲３▼試料Ｃ：酸化スズ１モルに対して、アンチモン（Ｓｂ）０．０８モル、亜鉛（Ｚｎ）０．０（なし）
【００１９】
つまり試料Ａ，Ｂについては亜鉛を所定の割合で配合しているが、試料Ｃについては亜鉛を配合しない従来の材料のものである。
【００２０】
絶縁性基体１０への抵抗膜２０の形成は、塩化第二スズ（ＳｎＣｌ４）に少量の塩化アンチモン（ＳｂＣｌ３）と塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）とを添加したものを溶液に溶かした原料溶液を、高温に加熱した絶縁性基体１０に霧状に吹き付けて酸化皮膜とすることによって行った。
【００２１】
そして図２は上記各試料Ａ，Ｂ，Ｃを用いて行った時間−抵抗値変化率特性図である。具体的には各試料Ａ，Ｂ，Ｃを何れも消費電力５（ｗ）となるように通電し、１０００時間（Ｈ）経過するまでの抵抗値の変化率を測定したものである。なお抵抗値は常温に戻して計測している。
【００２２】
同図に示すように試料Ａ，Ｂについては１０００時間経過した段階でもその抵抗値変化率は実用上何ら問題のない＋０．５〜−５．０％に収まっている。一方試料Ｃについては１０００時間経過した段階では抵抗値変化率−２０％となっている。
【００２３】
以上のことから、例えアルミナ純度７５％という低純度の安価な絶縁性基体１０を使用しても、亜鉛を添加することで、時間−抵抗値変化率特性が著しく改善することがわかる。
【００２４】
次に図３は各試料Ａ，Ｂ，Ｃの温度係数測定値を示す図である。ここで温度係数とは、温度が１℃変化したときの抵抗値の変化率をＰＰＭで表したものである。同図に示すように何れの試料Ａ，Ｂ，Ｃの温度係数も小さく（±２５０ＰＰＭ／℃の範囲内）、問題ないことがわかる。
【００２５】
上記試料Ａ，Ｂは何れも前記酸化金属皮膜を構成する材料の配合割合（酸化スズ１．０モルに対して、アンチモン０．０２〜０．１モル、亜鉛０．０２〜０．０６モル）を満足しているが、アンチモンの上限を０．１モルとしたのはそれ以上になると酸化金属皮膜の温度係数が極めて大きくなるからであり、また０．０２モル以上としたのはそれ以下になると酸化金属皮膜の抵抗値が極めて大きくなり低抵抗のものができなくなるからである。また亜鉛の上限を０．０６モル以下としたのはそれ以上になると温度係数が−側に大きくなってしまうからであり（０．０７モル程度添加すると−７００ＰＰＭ／℃以上となる）、また０．０２モル以上としたのはそれ以下になると従来品に近づいて酸化金属皮膜の経時的な抵抗値変化率が大きくなり、その寿命特性が悪化するからである。
【００２６】
図４は絶縁性基体１０としてアルミナ含有率が８５％のもの（亜鉛を配合していない従来の抵抗膜を被覆したもの）Ａ８５と７５％のもの（亜鉛を配合した前記試料Ａの抵抗膜を被覆したもの）ＡＮ７５を実装基板８０に取り付けた状態で各部の常温からの温度上昇値を測定した結果を示す図である。
【００２７】
そして図４に示す点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける温度上昇値を、定格電力（５Ｗ）の２５％，５０％，７５％，１００％に相当する電圧を３０分間印加して測定した。実装基板８０は１．６ｍｍ厚みの片面フェノール基板を用いた。
【００２８】
同図に示すように、アルミナ含有率が７５％の酸化金属皮膜抵抗器１（ＡＮ７５）の方が、絶縁性基体１０の熱伝導率が悪い分、酸化金属皮膜抵抗器１自体の温度は上昇するが、実装基板８０の温度上昇を低く抑えることができ、従って実装基板８０を焦がす恐れはなくなる。
【００２９】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００３０】
例えば本発明は上記実施形態に係る構造の酸化金属皮膜抵抗器１に限定されるものではなく、他の種々の形状・構造・材質の酸化金属皮膜抵抗器にも適用できる。要は少なくとも絶縁性基体の表面に酸化金属皮膜からなる抵抗膜を形成してなる酸化金属皮膜抵抗器であればよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、たとえアルミナ含有率の低い安価で実装基板を焦がす恐れのない絶縁性基体を用いても、経時的な抵抗値変化率特性を良好に保て、高寿命化が図れるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸化金属皮膜抵抗器１の構造を示す拡大側断面図である。
【図２】各試料Ａ，Ｂ，Ｃを用いて行った時間−抵抗値変化率特性図である。
【図３】各試料Ａ，Ｂ，Ｃの温度係数測定値を示す図である。
【図４】絶縁性基体１０としてアルミナ含有率が８５％のものと７５％のものを実装基板８０に取り付けた状態で各部の温度上昇値を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 酸化金属皮膜抵抗器
１０ 絶縁性基体
２０ 抵抗膜
２１ 溝
３０，３０ キャップ
４０，４０ リード端子
５０ 保護コート層
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性基体に酸化金属皮膜からなる抵抗膜を形成してなる酸化金属皮膜抵抗器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、酸化金属皮膜抵抗器１は図１に示すように、絶縁性基体１０の表面に酸化金属皮膜からなる抵抗膜２０を形成し、その両端に金属製のキャップ３０，３０を取り付け、キャップ３０，３０間の抵抗値が所定の抵抗値になるように抵抗膜２０を必要なピッチでスパイラル状に切条して溝２１を設け、各キャップ３０，３０にリード端子４０，４０を溶接すると共に、その外周を保護コート層５０でコートして構成されている。
【０００３】
ここで前記絶縁性基体１０は、その主成分がアルミナからなる円柱状のセラミック棒によって構成されている。
【０００４】
抵抗膜２０は、酸化スズを主成分として、抵抗率及び温度係数の調整と熱的及び化学的に安定させる目的で少量のアンチモンを添加したものを用いている。絶縁性基体１０上への酸化皮膜の形成は、原料液を微細な霧状として高温に加熱した絶縁性基体１０に吹き付けて着膜する吹き付け法を用いるが、その他に塗布法、浸漬法、煙化法、蒸着法などを用いてもよい。
【０００５】
しかしながら上記従来の酸化金属皮膜抵抗器１には、以下のような問題点があった。絶縁性基体１０の主成分はアルミナであるが、このアルミナの純度によって酸化金属皮膜抵抗器１の経時的な抵抗値の変化の状態が変わる。即ちアルミナの純度を上げれば上げるほど経時的な抵抗値の変化は少なくなり、高寿命となる。具体的には、アルミナの純度を８５％とすれば経時的な抵抗値の変化は１０００時間経過後でも３％程度であるが、アルミナの純度が７５％になると、１０００時間経過後の抵抗値の変化は２０％程度となってしまう。
【０００６】
この現象は以下のように考えられる。即ちアルミナは熱伝導性が良い。このためアルミナの含有率が高いと、絶縁性基体１０からリード端子４０，４０への熱の伝導が良くなる。酸化金属皮膜抵抗器１はかなりの高温になるので、リード端子４０，４０への熱の伝導が良いと、抵抗膜２０の経時的な劣化が防止され、これによって経時的な抵抗値変化が防止される。
【０００７】
しかしながらアルミナ含有率の高い絶縁性基体１０はその価格が高い（純度が１０％高くなると価格は倍以上になる）。即ち経時的な抵抗値変化特性を良くしようとすると、酸化金属皮膜抵抗器１の価格が高くなり、その低コスト化が図れないという問題点があった。
【０００８】
一方アルミナ含有率の高い絶縁性基体１０を用いた酸化金属皮膜抵抗器１は、前述のようにリード端子４０，４０への熱の伝導が良いが、逆にこのため、この酸化金属皮膜抵抗器１を取り付けた実装基板を過熱しすぎ、実装基板を焦がしてしまうという問題点もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、抵抗膜の材質を改良することで、アルミナ含有率の低い安価で実装基板を焦がす恐れのない絶縁性基体を用いても、経時的な抵抗値変化率特性を良好に保て高寿命化が図れる酸化金属皮膜抵抗器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、少なくとも絶縁性基体の表面に酸化金属皮膜からなる抵抗膜を形成してなる酸化金属皮膜抵抗器において、前記酸化金属皮膜は、主成分である酸化スズにアンチモン及び亜鉛を添加した材料で構成されていることを特徴とする。
酸化スズとアンチモンと亜鉛の配合割合は、酸化スズ１．０モルに対して、アンチモン０．０２〜０．１モル、亜鉛０．０２〜０．０６モルであることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明においてはアルミナ純度の低い絶縁性基体１０を使っても、経時的な抵抗値変化を小さく抑えることができる材料を種々検討した結果、以下の材料を用いればその目的が達成できることを見出した。
【００１２】
即ち従来抵抗膜２０を構成する酸化金属皮膜として、酸化スズに少量のアンチモンを添加した材料を使用していたのに代えて、本発明においては、さらに少量の亜鉛を添加することとした。
【００１３】
少量の亜鉛を加えることによって、絶縁性基体１０のアルミナ純度が低くても高寿命化が図れ、また実装基板の温度上昇を低く抑えることができる酸化金属皮膜抵抗器１が構成できた。
【００１４】
酸化金属皮膜を構成する材料の配合割合は、酸化スズ１．０モルに対して、アンチモン０．０２〜０．１モル、亜鉛０．０２〜０．０６モルであることが好ましい。以下その実験結果を示す。
【００１５】
即ちこの実験では３つの試料Ａ，Ｂ，Ｃを用意し、それぞれについて時間−抵抗値変化率特性と、温度係数（ＴＣＲ）とを測定した。
【００１６】
試料Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ材質の異なる抵抗膜２０を、同一材質の絶縁性基体１０上に形成したものである。この絶縁性基体１０はアルミナ７５％、不純物（ＳｉＯ２）２５％からなるセラミック製であり、直径４．５ｍｍで長さ１４ｍｍの円柱状のものを使用している。
【００１７】
一方各試料Ａ，Ｂ，Ｃに用いる抵抗膜２０の材料の配合割合は以下の通りである。
【００１８】
▲１▼試料Ａ：酸化スズ１モルに対して、アンチモン（Ｓｂ）０．０７モル、亜鉛（Ｚｎ）０．０３モル
▲２▼試料Ｂ：酸化スズ１モルに対して、アンチモン（Ｓｂ）０．０４モル、亜鉛（Ｚｎ）０．０２モル
▲３▼試料Ｃ：酸化スズ１モルに対して、アンチモン（Ｓｂ）０．０８モル、亜鉛（Ｚｎ）０．０（なし）
【００１９】
つまり試料Ａ，Ｂについては亜鉛を所定の割合で配合しているが、試料Ｃについては亜鉛を配合しない従来の材料のものである。
【００２０】
絶縁性基体１０への抵抗膜２０の形成は、塩化第二スズ（ＳｎＣｌ４）に少量の塩化アンチモン（ＳｂＣｌ３）と塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）とを添加したものを溶液に溶かした原料溶液を、高温に加熱した絶縁性基体１０に霧状に吹き付けて酸化皮膜とすることによって行った。
【００２１】
そして図２は上記各試料Ａ，Ｂ，Ｃを用いて行った時間−抵抗値変化率特性図である。具体的には各試料Ａ，Ｂ，Ｃを何れも消費電力５（ｗ）となるように通電し、１０００時間（Ｈ）経過するまでの抵抗値の変化率を測定したものである。なお抵抗値は常温に戻して計測している。
【００２２】
同図に示すように試料Ａ，Ｂについては１０００時間経過した段階でもその抵抗値変化率は実用上何ら問題のない＋０．５〜−５．０％に収まっている。一方試料Ｃについては１０００時間経過した段階では抵抗値変化率−２０％となっている。
【００２３】
以上のことから、例えアルミナ純度７５％という低純度の安価な絶縁性基体１０を使用しても、亜鉛を添加することで、時間−抵抗値変化率特性が著しく改善することがわかる。
【００２４】
次に図３は各試料Ａ，Ｂ，Ｃの温度係数測定値を示す図である。ここで温度係数とは、温度が１℃変化したときの抵抗値の変化率をＰＰＭで表したものである。同図に示すように何れの試料Ａ，Ｂ，Ｃの温度係数も小さく（±２５０ＰＰＭ／℃の範囲内）、問題ないことがわかる。
【００２５】
上記試料Ａ，Ｂは何れも前記酸化金属皮膜を構成する材料の配合割合（酸化スズ１．０モルに対して、アンチモン０．０２〜０．１モル、亜鉛０．０２〜０．０６モル）を満足しているが、アンチモンの上限を０．１モルとしたのはそれ以上になると酸化金属皮膜の温度係数が極めて大きくなるからであり、また０．０２モル以上としたのはそれ以下になると酸化金属皮膜の抵抗値が極めて大きくなり低抵抗のものができなくなるからである。また亜鉛の上限を０．０６モル以下としたのはそれ以上になると温度係数が−側に大きくなってしまうからであり（０．０７モル程度添加すると−７００ＰＰＭ／℃以上となる）、また０．０２モル以上としたのはそれ以下になると従来品に近づいて酸化金属皮膜の経時的な抵抗値変化率が大きくなり、その寿命特性が悪化するからである。
【００２６】
図４は絶縁性基体１０としてアルミナ含有率が８５％のもの（亜鉛を配合していない従来の抵抗膜を被覆したもの）Ａ８５と７５％のもの（亜鉛を配合した前記試料Ａの抵抗膜を被覆したもの）ＡＮ７５を実装基板８０に取り付けた状態で各部の常温からの温度上昇値を測定した結果を示す図である。
【００２７】
そして図４に示す点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける温度上昇値を、定格電力（５Ｗ）の２５％，５０％，７５％，１００％に相当する電圧を３０分間印加して測定した。実装基板８０は１．６ｍｍ厚みの片面フェノール基板を用いた。
【００２８】
同図に示すように、アルミナ含有率が７５％の酸化金属皮膜抵抗器１（ＡＮ７５）の方が、絶縁性基体１０の熱伝導率が悪い分、酸化金属皮膜抵抗器１自体の温度は上昇するが、実装基板８０の温度上昇を低く抑えることができ、従って実装基板８０を焦がす恐れはなくなる。
【００２９】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００３０】
例えば本発明は上記実施形態に係る構造の酸化金属皮膜抵抗器１に限定されるものではなく、他の種々の形状・構造・材質の酸化金属皮膜抵抗器にも適用できる。要は少なくとも絶縁性基体の表面に酸化金属皮膜からなる抵抗膜を形成してなる酸化金属皮膜抵抗器であればよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、たとえアルミナ含有率の低い安価で実装基板を焦がす恐れのない絶縁性基体を用いても、経時的な抵抗値変化率特性を良好に保て、高寿命化が図れるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸化金属皮膜抵抗器１の構造を示す拡大側断面図である。
【図２】各試料Ａ，Ｂ，Ｃを用いて行った時間−抵抗値変化率特性図である。
【図３】各試料Ａ，Ｂ，Ｃの温度係数測定値を示す図である。
【図４】絶縁性基体１０としてアルミナ含有率が８５％のものと７５％のものを実装基板８０に取り付けた状態で各部の温度上昇値を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 酸化金属皮膜抵抗器
１０ 絶縁性基体
２０ 抵抗膜
２１ 溝
３０，３０ キャップ
４０，４０ リード端子
５０ 保護コート層
Claims (2)
- 少なくとも絶縁性基体の表面に酸化金属皮膜からなる抵抗膜を形成してなる酸化金属皮膜抵抗器において、
前記酸化金属皮膜は、主成分である酸化スズにアンチモン及び亜鉛を添加した材料で構成されていることを特徴とする酸化金属皮膜抵抗器。 - 酸化スズとアンチモンと亜鉛の配合割合は、酸化スズ１．０モルに対して、アンチモン０．０２〜０．１モル、亜鉛０．０２〜０．０６モルであることを特徴とする請求項１記載の酸化金属皮膜抵抗器。
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|---|---|---|---|
| JP36742499A JP3600493B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 酸化金属皮膜抵抗器 |
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| JP36742499A JP3600493B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 酸化金属皮膜抵抗器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185402A JP2001185402A (ja) | 2001-07-06 |
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| JP36742499A Expired - Fee Related JP3600493B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 酸化金属皮膜抵抗器 |
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