JPH01289208A - 電圧依存性非直線抵抗体素子の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子機器、電気機器で発生する異常電圧、ノ
イズ、静電気から半導体及び回路を保護するために、５
ｒＴｉＯ５を主成分とする焼結体を用いた電圧依存性非
直線抵抗体素子の製造法に関するものである。

従来の技術 電圧依存性非直線抵抗体素子は、焼結体の表面に設けた
電極間に印加される電圧によって抵抗値が非直線的に変
化し、印加電圧がある一定の電圧を越えると抵抗値が急
激に減少する性質を有している。この性質を利用して、
電子機器の直流モータの火花消去、ノイズ除去、リレー
接点のノイズ除去及び保護、ＩＣやＬＳＩの保護及び誤
動作防止、テレビジョン受像機のブラウン管回路の放電
吸収などに広く用いられている。

従来の電圧依存性非直線抵抗体素子としては、ＺｎＯ系
、５ｎ０２系、Ｆｅ２Ｏ２系、ＳｉＣ系、ＴｉＯ２系な
どのものが知られている。この内、ＳｎＯ２系とＦｅ２
Ｏ２系は焼結体自体は直線性の抵抗体であり、これに特
別な電極を付与することによって焼結体と電極との間に
エネルギー障壁を形成し、バリスタ特性を得ている。ま
た、ＺｎＯ系、τｉ０２系は粒子境界でバリスタ特性を
得、ＳｉＣ系は粒子間の接触面でバリスタ特性を得てい
るので特に電極は選ばない。一方、特性面ではＺｎＯ系
、ＳｉＣ系は非直線性が大きく、比較的高い電圧の吸収
には優れた効果を示すが、誘電率が小さく、比較的低い
電圧の吸収にはほとんど効果を示さず、５ｎ０２系、Ｆ
ｅ２Ｏ３系、ＴｉＯ２系は非直線性が小さく、エネルギ
ーの吸収が不十分である。そこで、最近になって誘電率
が大きく、比較的低い電圧の吸収に効果のある５ｒＴｉ
０３系が開発されている。

°発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記の従来の電圧依存性非直線抵抗体素
子は、誘電率が小さく、バリスタ電圧が高いため、比較
的低い電圧のサージやノイズの吸収に効果を示さないと
いった焼結体自身の問題と、焼結体と電極の接触が非オ
ーミツク接触になっているため、焼結体と電極の界面で
一種の整流作用が生じることから、焼結体自身の持って
いる優れた非直線性を有効に活用できていないといった
焼結体と電極の組み合わせの問題を有している。また、
用途によっては素子に樹脂などのコーティングをせずに
使用するため、周囲の雰囲気などの影響を受は易く、し
かも比較的大きな電力を流す場合には素子が発熱して電
極が変質しやすくなり、信頼性に劣るといった問題を有
していた。

本発明はこのような問題点を解決するもので、焼結体の
持つ優れた特性を充分に発揮させ、焼結体に対する電極
の接着力が強く、半田付は性に優れ、耐食性及び信頼性
に富み、しかも材料コストの安価な電極構造を有する電
圧依存性非直線抵抗体素子を提供することを目的とする
ものである。

課題を解決するための手段 前記の問題点を解決するために本発明では、５ｒＴｉＯ
ｓを主成分とする焼結体にＣｕを主成分とするペースト
を空気中で乾燥してオーミック性電極を設け、さらにそ
の上に無電解によってＮｉを主成分とするメッキを施し
たものである。また、Ｓｒτ１０３のＳｒの一部をＣａ
、Ｈａ、Ｍｇ　　のうちの一つまたは複数の元素で置き
換えだものを焼結体の主成分とするものである。

作用 さて、５ｒＴｉＯ，を主成分とする焼結体に通常の電極
を付与すると、電極が焼結体に対して非オーミツク性接
触となり、焼結体と電極の界面で整流作用が生じ、焼結
体自身の持っている優れたバリスタ特性が鈍化されてし
まい、本来の特性を充分に発揮できなくなる。従って、
電極としては５ｒＴｉ０５との間でオーミック性接触す
るものでなければならない。このオーミック性接触する
電極としては、Ｉｎ−Ｇａ合金によるものが考えられる
。

しかし、Ｉ　ｎ　−Ｇ　ａ合金はコストが高く量産には
適さないし、またＩｎ−Ｇａ合金を焼結体に付けるには
こすり付けるかまたは超音波ろう付けなどの方法しかな
く、焼結体に対する電極の接着力が弱く、電極剥離の不
良が生じ易い。また、Ｉｎ　−Ｇａ合金は融点が低く、
リード線の半田付けが困難である。

そこで、本発明では電極の形成方法が簡単で、かつ電極
材料のコストが比較的安価なものを検討した結果、電極
形成方法としては空気中乾燥を採用し、電極材料にはＣ
ｕ　を採用した。従来、Ｃｕは空気中で焼成すると容易
に酸化してしまい電極には使用しにくい面があったが、
Ｏｕの粒径など、Ｃｕを主成分とするペーストを適宜選
択使用することにより、Ｏｕを主成分とするオーミック
性電極を簡単に形成することができる。また、電極の耐
食性、信頼性を高めるためにＮ１メッキを施した。これ
らはＩｎ−Ｇａ合金に比べて著しく安価であり、量産性
に富み、焼結体と電極との接着力が非常に大きく、電極
剥離不良が発生しにくく、耐食性に富み、しかも経時変
化の小さい、信頼性が高く安価な５ｒＴｉＯＢ系の電圧
依存性非直線抵抗体素子を提供できることになる。

実施例 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

まず、５ｒＣＯ５、ＴｉＯ２を５ｒＴｉ０３の比率にな
るように秤量し、ボールミルなどで１５時時間式混合し
、脱水乾燥した後、１１００℃で４時間仮焼し、再びボ
ールミルなどで２０時時間式粉砕し、脱水乾燥し５ｒＴ
ｉＯ３を合成する。こうして得た５ｒＴｉ０５　１００
モル部に対してＮｂ２Ｏ５を０．２モル部、ＣｕＯを０
．１モル部、ＭｎＯ２を０．１５モル部をそれぞれ秤量
し、ボール５ルなどで２０時時間式混合し、脱水乾燥す
る。次に、ｐｖ人（ポリビニルアルコール）などの有機
バインダーを１０ｗｔ１加えて造粒し、中心部に穴の開
いたドーナツ状に成形する。この成形体を空気中で１１
００’Ｃ。

２時間焼成した後、Ｎ２：Ｈ２＝９：１の還元性雰囲気
中で１４００’Ｃ，８時間焼成し、さらに空気中で１０
００°Ｃ１１２時間焼成して第１図、第２図に示すよう
な焼結体１を作成する。次に、前記焼結体１の電極を形
成する領域（この実施例では３ケ所）にＣｕを主成分と
し、硼硅酸鉛系ガラスフリット及び樹脂など全含有して
なるペーストをスクリーン印刷などにより塗布した後、
空気中で１２０’Ｃ，５分間乾燥することにより、焼結
体１に０１１を主成分とするオーミック性の電極２を形
成する。ここで、Ｃｕの平均粒径は３μｍ　のものを使
用した。次に、前記オーミック性電極２の上にパラジウ
ム−銀からなる表面活性剤３をスフ−／印刷などによシ
塗布した後、塩化ニッケル、次亜燐酸ナトリウム、クエ
ン酸ナトリウムなどからなるメッキ液に浸漬し、７６〜
９０°Ｃの温度でニッケルーリンの無電解メッキを施し
た後、流水中で洗浄し乾燥する。次に、窒素中で４００
　’（：’で熱処理する。このようにしてオーミック性
電極２の上にＮｉメッキ４全施した電圧依存性非直線抵
抗体素子が得られる。

なお、電極の形成方法としては、メッキの前に有機物か
らなるメッキレジストを電極形成領域以外の部分に塗布
しておき、メッキした後に除去する方法でも同様に可能
である。また、本実施例ではドーナツ状の素子について
のみ示したが、その他の形状（例えば、円板状１円筒状
、角板状など）であってもかまわない。さらに、焼結体
の主成分であるＳｒの一部をＣａ、Ｂａ、Ｍｇ　のうち
の一つまたは複数の元素で置き換えてもよいし、添加物
の成分は何であってもかまわない。

発明の効果 以上に示したように本発明によれば、得られた電極は焼
結体に対してオーミック性接触をし、焼結体と電極の界
面での整流作用がないため、焼結体自身の有する電圧非
直線性を充分に発揮させることができる。また、焼結体
と電極との接着力が非常に強いため、電極剥離などの不
良が発生しに＜＜、信頼性が極めて高い。しかもオーミ
ック性電極の上にＮｉメッキを施すことにより、耐食性
に優れ、経時変化が小さく安定した特性が得られる。ま
た、Ｉｎ−Ｇａ合金を使用した場合に比べ電極材料費が
大変安く、量産に適していると言う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造法により得られた素子の一実施例
金子す上面図、第２図は同断面図である。 １・・・・・焼結体、２・・・・オーミック性電極、３
・・・・表面活性剤、４・・・・Ｎエメッキ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｒＴｉＯ＿３を主成分とする焼結体にＣｕを主
   成分とするペーストを空気中で乾燥してなるオーミック
   性電極を設け、さらにその上に無電解によりＮｉを主成
   分とするメッキを施したことを特徴とする電圧依存性非
   直線抵抗体素子の製造法。
2. （２）ＳｒＴｉＯ＿３のＳｒの一部をＣａ，Ｂａ，Ｍｇ
   のうちの一つまたは複数の元素で置き換えたものを焼結
   体の主成分とする特許請求の範囲第１項に記載の電圧依
   存性非直線抵抗体素子の製造法。