JPH0340921B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は酸化亜鉛（ZnO）を主成分とする電圧
非直線抵抗素子の製造方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

電圧非直線抵抗素子は例えば主成分であるZnO
粉末に、Pr₆O₁₁，Co₃O_4，K₂KCO_3，およびB₂O₃
などの金属酸化物粉末を添加混合した後円柱状に
加圧成形して得られる成形体（以下素体と称す
る）を炉中に装入して大気中で高温焼成すること
により製造されている。通常焼成過程では素体を
炉中に配置する際に素体が汚染されるのを防ぐた
めに素体と反応し難い物質、例えば素体と同じ組
成をもつ材料の焼結体を焼成台として用い、この
焼成台の上に素体を置いて焼成する。

しかしながら、このようにして焼成された電圧
非直線抵抗素子（以下素子と称する）は円柱状の
素体が焼成台に接していた底面以外の自由面か
ら、素体に含有している高い蒸気圧をもつ物質、
例えばB₂O₃が蒸発するためにB₂O₃の蒸発した表
面に内部より高い抵抗を有する高抵抗層が形成さ
れる。例えば第４図は抵抗値の代りに素子に１ｍ
Ａの電流を流したときの厚さ１mm当りの電圧V₁
ｍＡ／mmと、素子の表面からの深さ寸法との関係
を示した線図であり、第４図からわかるように高
抵抗層は表面から約２mmの深さに形成されてい
る。このような表面高抵抗層は素子の電気的特性
に対して、制限電圧比を増大させ、あるいはイン
パルス電流を印加したとき素子内部に比べて単位
体積当りのジユール熱の負担が大きいためにイン
パルス電流耐量を低下させるなどの悪影響を及ぼ
す。

素子は通常円柱状焼結体の上下両面に電極を取
りつけてこの両電極間に電圧が印加されるので電
極を設ける面に高抵抗層が形成されるのは好まし
くないが、焼結体の電極を設けない側面側は高抵
抗層が電極周辺部の電界集中による電流集中を防
止してインパルス電流耐量を向上させるのに役立
つている。したがつて素体を焼成して得られる焼
結体は焼成中に蒸気圧の高い添加物が蒸発して高
抵抗層が形成される自由面のうち、上面の電極が
形成される面の高抵抗層に関しては研磨などによ
り除去しなければならない。研磨除去する高抵抗
層の厚さは前述したように約２mmである。

しかし、比較的大きな硬さを有する焼結体の約
２mmの高抵抗層を除去することは多大の研磨時間
を要し製造効率を低下させるばかりか、研磨材な
どの消費も多くその結果コストの上昇につながる
ので大量生産するとき大きな欠点となつている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述の欠点を除去し、電極取付
面に高抵抗層が形成されることなく電極取付面の
研磨に要する時間を大巾に短縮し、製造コストが
安価で優れた特性を有する電圧非直線抵抗素子の
製造方法を提供することにある。

〔発明の要点〕

本発明はZnOを主成分とし添加物を含む電圧非
直線抵抗素子を製造するに当り、焼成過程で添加
物の蒸発によつて素子の電極取付面に形成される
高抵抗層の発生を防ぐために、加圧成形素体の上
面に別途用意した素体と同径もしくはそれ以上の
径を有し、ZnOに添加物の一種以上を含む円板状
成形体を載置して焼成することにより達成され
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は焼成炉内において本発明の方法が適用
される配置関係を説明するための断面図である。
第１図において、ZnO粉末に、Prに換算して0.5
原子％のPr₆O_11，Coに換算して2.0原子％の
Co₃O_4，Ｋに換算して0.2原子％のK₂CO_3，Crに
換算して0.15原子％のCr₂O₃およびＢに換算して
0.01原子％のB₂O₃を添加混合した後加圧成形し
た円柱状の素体１を、これと同一組成をもつ焼結
体からなる焼成台２の上に置く。さらに素子の添
加物の一つである例えばCo₃O₄をCoに換算して原
子％含み、素体１と同一径を有する円板状成形体
３を別途つくつておき、この成形体３を素体１の
上面に載せる。成形体３は素子と同一組成のもの
であつてもよく成形体３の直径は素体１の直径よ
り大きくてもよい。この際成形体３の厚さは第４
図で説明したようにB₂O₃などの蒸発により形成
される高抵抗層の表面からの深さが約２mmである
から２mm以上とする必要がある。このように焼成
炉の中に焼成台２に円柱状の素体１と円板状の成
形体３をこの順に積み重ねた状態で大気中1300℃
に１時間保持して焼成する。なお成形体３の直径
や厚さ寸法の上限は実状に適するように決めるの
がよい。

このようにして得られた素子の成形体３の置か
れた側の表面からの深さと、V₁ｍＡ／mmとの関
係を第２図に示す。第２図の線図から表面は内部
に比べて数％高抵抗となつていると見られるが、
高抵抗層としては僅か0.2mm程度の深さに過ぎな
い。これを第４図の素体の上面が露出したまま焼
成した従来法の場合と比較する高抵抗層は約1/10
薄くなつている。

第３図は本発明の別の実施例を示したものであ
り、第１図と共通部分を同一符号で示してある。
第３図では焼成台２に素体１を複数個積み重ねた
後、最上の素体１の上端面に成形体３を載せたも
のである。この場合重ねられた素体１は最上段の
もの以外は上下両面が露出することなく、したが
つて最上段に位置する素体１の上面のみ覆えばよ
い。なお成形体３は第１図の素体１を単独焼成す
る場合と同様厚さを２mm以上とすることは勿論で
ある。

このように複数個の素体１を重ねて得られたそ
れぞれの素子の特性も第２図に示したのと全く同
様の結果が得られる。しかもこの例では素体１の
数に対してそれぞれ成形体３を使用しなくてよい
から、焼成炉の容量が許す限り多数の積層素体を
配置することにより成形体３の使用量を大巾に減
らすことができ同時に多数の焼結体を得ることが
できるという利点もある。なお、上記実施例であ
げた円板状の成形体に代えて、四角形等任意の多
角形の板状成形体を用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上実施例で説明したように、電圧非直線抵抗
素子の製造過程において、焼成時に蒸気圧の高い
素子添加物の一部が蒸発して加圧成形された素体
表面に高抵抗層が形成されるのに対して、本発明
では円柱状素体の側面部には高抵抗層を残したま
ま、電極を取り付ける面のみ高抵抗層を形成させ
ないようにするために、素子添加物の一種以上を
含む円板上の加圧成形体を別途に作製しておき、
この成形体を素体上面部に載置することにより、
素体自体ではなく素体から分離された成形体に必
然的に高抵抗層を形成させるようにしているの
で、素体自体の電極取付面は焼成後高抵抗層が僅
かに0.2mm程度した形成されず、上面が露出した
まま焼成していた従来のものに比べて約1/10も薄
くすることができる。したがつて本発明によれば
従来表面研磨によりこの高抵抗層を除去していた
作業時間は著しく短縮され、素子の製造効率を高
め、良特性をもつた低コストの電圧非直線抵抗素
子を得ることに成功したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法による焼成炉中の材料配
置を示す断面図、第２は本発明により得られた焼
結体表面の高抵抗層深さとV₁ｍＡ／mmとの関係
を示す線図、第３図は第１図とは異る材料配置を
示す断面図、第４図は従来法による焼結体表面の
高抵抗層深さとV₁ｍＡ／mmとの関係を示す線図
である。 １……素体、２……焼成台、３……成形体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ZnOを主成分とし一種以上の添加物を含む粉
   末を円柱状に加圧成形した素体とした後、該素体
   の一方の電極取付面を加熱炉中の台に載せて前記
   素体を焼成する電圧非直線抵抗素子を製造する方
   法において、前記加圧成形して素体とする粉末に
   は、少なくとも希土類元素が含まれており、さら
   に前記素体の電極取付面の他方の自由端面に、前
   記添加物の少くとも一種を含むZnO粉末の円板状
   成形体を載置した後焼成処理を行うことを特徴と
   する電圧非直線抵抗素子の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   円板状成形体の厚さを２mm以上とすることを特徴
   とする電圧非直線抵抗素子の製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法において、加圧成形素体を複数個積み重ねたこ
   とを特徴とする電圧非直線抵抗素子の製造方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の方
   法において、加圧成形して素体とする粉末には、
   三酸化二ホウ素が含まれていることを特徴とする
   電圧非直線抵抗素子の製造方法。