JPH02305404A

JPH02305404A - 限流素子

Info

Publication number: JPH02305404A
Application number: JP12698689A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Niwa; 洋丹羽
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-19
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2639098B2

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カラーテレビジョン受像機等の各種電子機器な
どに用いられるチタン酸バリウム系半導体磁器を用いた
限流素子に関するものである。

従来の技術従来より大きな正の抵抗温度係数を有するチタン酸バリ
ウム系半導体材料が開発され、各種機器の限流素子とし
て用いられてきた。この正特性半導体磁器は、最初低温
度すなわち低抵抗状態にある時に大きな電流を流し得る
ものであり、一定時間経過後にジュール熱による自己発
熱により加熱されて高温となり高抵抗となる。従って、
電流を小さく制御するとともに、一定温度の高温状態を
保つものである。

近年、このようなチタン酸バリウム系半導体磁器を応用
した限流素子に対して、さらに大電流の制御が強く望ま
れてきている。

また、従来の限流素子は第２図に示すようにチタン酸バ
リウム系半導体磁器１にＮｉ、ＡＱ　、Ｃｄ。

Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｉｎ合金などのオーミック性
を有する金属層２と、さらにその上にこの金属層２の酸
化防止と面内抵抗低減のために設けられるＡｇなどの金
属層３とを電極として付与した構成からなっていた。

発明が解決しようとする課題このような従来の構成では、チタン酸バリウム系半導体
磁器に大電流を流すと、熱伝導性の低い磁器の中央部は
急速に発熱するが、熱伝導性の良好な電極に近い磁器の
表層部は電極を介して放熱が促進される。従って、磁器
の中央部と表層部で温度差を生じるとともに、これによ
り熱膨張の不均一を生じ、素子中央部にクラックが発生
するという間組があった。

本発明はこのような問題点を解決するもので、素子を均
一に発熱させ、クラックの発生などのない高信頼性の限
流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この課題を解決するために本発明は、チタン酸バリウム
系半導体磁器に１〜５μｍのＮｉメッキ電極を形成し、
この上にＡｇ含有率が７０〜８５％、その他の無機物が
３０〜１５％で厚さ８〜１５μｍのＡｇ電極を有する構
成としたものである。

作用この構成により、Ｎｉメッキ電極厚を薄くし、Ａｇ電極
のＡｇ含有率を低下させることにより、電極からの熱放
散を抑制し、磁器表面と中央部の温度差を小さくし、ク
ラックの発生などのない高信頼性の限流素子が得られる
こととなる。

実施例以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

まず、チタン酸バリウム系半導体磁器としてＢａＴｉＯ
３にＹ２Ｏ３を半導体化元素として加え、さらに添加物
として５ｉ０２．Ａ！’２０３を微量加え、通常の窯業
的手法により直径１８ｎｖｎ、厚さ２．５ｍの円板状磁
器を作製した。次に、この磁器表面にＮｉ８５〜９５％
、Ｐ１５〜５％からなるＮｉメッキ層を無電解Ｎｉメッ
キにより種々の厚さに付与し、外周部に付着したＮｉメ
ッキ層をセンタレス研磨により除去するとともに、この
研磨により直径を１８ｍｍから１７．５ｎｖｎにした。

さらに、この種々の厚さの異なるＮｉメッキ層を有する
チタン酸バリウム系半導体磁器にＡｇ含有率の異なる（
すなわち、その他の無機含有率が異なる）Ａｇペースト
をスクリーン印刷し、４５０　’Ｃ〜６５０℃にて焼付
けた。ここで、Ａｇ電極径はスクリーン印刷の際のマス
キングパターンを変更し、Ｎｉ電極面禎に対するＡｇ電
極面積の比率を変えるとともに、スクリーンのメツシュ
およびＡｇペーストの粘度を変更してＡｇ電極厚を変え
て試料を作製した。第１図はこめようにして作製された
本発明の限流素子を示し、４はチタン酸バリウム系半導
体磁器、５はＮｉメッキ電極、６はＡｇ電極である。

次に、各試料について、２５℃における抵抗値（Ｒ２５
）および破滅電圧を測定するとともに、断続負荷試験を
行った。ここで、破壊電圧としては試料に一定電圧を５
秒印加した後、１０分間放冷するといった電圧の断続印
加を１０回繰り返した際に試料が破壊する電圧を測定し
た。また、断続負荷試験は試料に２００Ｖを５秒間印加
した後、１０分間放冷するといった電圧の断続印加を１
００００回繰り返した際の抵抗値の変化率を測定した。

これらの結果を下記の第１表に前記の条件を種々変えた
場合について示す。

以上のように本実施例によれば、Ｎｉメッキ電極の厚さ
を１〜５μｍ、およびこの上のＡｇ電極をＡｇ含有率が
７０〜８５％、その他の無機物が３０〜１５％、厚さ８
〜１５μｍ、そして面積をＮｉメッキ電極の６４〜９４
％にすることにより、電極からの熱放散を抑制し、クラ
ックの発生などのない高信頼性の限流素子を得ることが
できる。

ところで、本発明の特許請求の範囲の限定理由を前記第
１表中の本発明外の試料を参照しながら以下に説明する
。

まず、Ｎｉメッキ電極の厚さを１〜５μｍとしたのは、
Ｎｉメッキ厚が薄すぎると磁器とのオーミックコンタク
トが不充分となり、試料１に示すように常温における抵
抗値が増大し好ましくないためである。また、Ｎｉメッ
キの厚さが５μｍを超えると、電極近傍の磁器の熱放散
が増大し、磁器中央部との温度差が増大するため、試料
１５に示すように破壊電圧が低下したり、断続負荷試験
における抵抗変化率が増大するため好ましくない。

次に、Ａｇ含有率Ｃを７０〜８５％としたのは（すなわ
ち、その他の無機物の含有量は３０〜１５％となる。）
、Ａｇ含有率が７０％未満ではＡｇ電極焼き付けの際、
その他の無機物であるガラス成分がＡｇ電極表面に偏析
し、試料２に示すように常温抵抗Ｒ２５が増大し好まし
くないことによる。

さらに、Ａｇ含有率が増大し８５％を超えると、電極の
金属含有率が増大し、電極の熱伝導性が向上して電極近
傍の磁器の熱放散が増大し、磁器中央部との温度差が増
大するため、試料５に示すように破壊電圧が低下すると
ともに断続負荷試験中に破壊することになる。

さらに、Ａｇ電極厚としては、８μｍ未満では限流素子
に大電流が流れると、Ａｇ電極内の電流分布が不均一と
なり、試料６に示すように電極が焼損し黒く変色し好ま
しくない。また、Ａｇ電極厚が１５μｍを超えると、試
料９に示すように断続負荷試験の際に生じる熱衝撃によ
りＮｉ電極とＡｇ電極の界面またはＮｉ電極と磁器との
界面でｔｌｌ離が生じる。

また、Ａｇ電極面積のＮｉ電極面積に対する比率が６０
％未満の場合は、電流分布が不均一となること、および
Ａｇ電極のある部分とない部分での熱放散性の違いによ
り、電極面内での温度分布が生じ、試料１ｏに示すよう
に断続負荷試験後の抵抗変化が太き（なり、あまり好ま
しくない。一方、Ａｇ電極の面積がＮｉ電極の面積の９
４％を超えると、電極からの熱放散が増大し、素子破壊
に至らないまでも試料１３に示すように断続負荷試験後
の抵抗変化が増大し好ましくない。

発明の効果以上のように本発明によれば、Ｎｉメッキ電極の厚さを
１〜５μｍ、およびこの上のＡｇ電極をＡｇ含有率が７
０〜８５％、その他の無機物が３０〜１５％、厚さ８〜
１５μｍ、そして面積がＮｉメッキ電極の６４〜９４％
にすることにより、電極からの熱放散を抑制し、クラッ
クの発生などのない高信頼性の限流素子を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の限流素子の構成を示す断面図、第２図
は従来の限流素子の構成を示す断面図である。４・・・・・・チタン酸バリウム系半導体磁器、５・・
・・・・Ｎｉメッキ電極、６・・・・・・Ａｇ電極。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第１図笥２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）チタン酸バリウム系半導体磁器に１〜５μｍのＮ
ｉメッキ電極及びその上にＡｇ含有率が７０〜８５％、
その他の無機物が３０〜１５％で厚さ８〜１５μｍのＡ
ｇ電極を有することを特徴とする限流素子。
（２）Ａｇ電極の面積がＮｉ電極の面積に対し、６４〜
９４％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の限流素子。