JPH06112007A - 抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 抵抗特性のばらつきを防止でき、かつ湿度等
に対する耐環境性を向上できるとともに、電力容量，及
び機械的強度を向上できる抵抗体を提供する。 【構成】 セラミクス焼結体３の内部に少なくとも１つ
の抵抗膜４を埋設するとともに、上記焼結体３にガラス
を拡散させてガラス層６を形成し、これにより抵抗体１
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗特性のばらつきを
防止でき、かつ湿度等に対する耐環境性を向上できると
ともに、電力容量，及び機械的強度を向上できるように
した抵抗体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、Ｒｕ酸化物，又はＲｕ化合物
を主体としたサーメット抵抗体は精度の優れた抵抗素子
として広く用いられている。このような抵抗体は、例え
ばアルミナ基板の表面に、上記Ｒｕ酸化物等からなる抵
抗ペーストを印刷して厚膜の抵抗膜を形成し、これを80
0 〜900 ℃で焼き付ける。そして上記アルミナ基板の抵
抗膜の表面にガラスペーストを塗布した後、焼き付けて
ガラス膜を形成し、これにより湿度等に対する耐環境性
を向上するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の抵抗体では、抵抗膜にガラス膜を直接コーティング
することから抵抗値が変化し易く、特性にばらつきが生
じ易いという問題がある。また上記ガラス膜にピンホー
ルが生じる場合があり、この結果湿度の高い雰囲気中で
はピンホールから水分等が侵入して抵抗特性を悪化させ
るという問題もある。さらに上記従来の抵抗体では、ア
ルミナ基板，抵抗膜，及びガラス膜の熱膨張率がそれぞ
れ異なることから、抵抗膜の基板への密着性が低く、そ
の結果大きな電力容量が得られず、100mW 程度が限度で
あった。

【０００４】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、抵抗特性のばらつきを回避でき、かつ湿度に
対する耐環境性を向上できるとともに、大きな電力容量
が得られる抵抗体を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、セラミ
クス焼結体の内部に少なくとも１つの抵抗膜を埋設する
とともに、焼結体にガラスを拡散させたことを特徴とす
る抵抗体である。

【０００６】ここで、上記ガラス材料としては、セラミ
クスと抵抗膜とを一体焼結する際の焼成温度以下の軟化
点を有し、かつ絶縁性を有するものであればよく、特に
限定するものではないが、耐酸性や耐溶剤性に優れたも
のを用いるのが望ましい。また、上記ガラスを拡散させ
る手段としては、ガラス，又はガラス質の材料にワニス
等を加えてペースト状とし、これを焼結体の表面に付着
させる方法、または上記ガラス材料を溶融，蒸発させた
雰囲気下で焼結体を熱処理して拡散浸透させる方法等が
採用でき、特に限定するものではない。

【０００７】また、上記ガラスの拡散量を変化させるこ
とにより抵抗値を任意にコントロールすることが可能で
あり、この拡散量はガラス量や熱処理時の雰囲気濃度，
温度，あるいは時間等を適宜設定することとなる。ちな
みに、拡散量を増やすほど抵抗値は大きくなる。

【０００８】さらに、上記抵抗体を製造するには、複数
のセラミクスシートをこれの間に上記抵抗膜を介在させ
て積層し、該積層体を抵抗膜とともに一体焼結して焼結
体を形成し、しかる後、この焼結体にガラスを外部から
拡散させることとなる。

【０００９】

【作用】本発明に係る抵抗体によれば、焼結体の内部に
抵抗膜を埋設するとともに、該焼結体にガラスを拡散さ
せたので、上記抵抗膜の周囲はセラミクスで覆われてお
り、しかも焼結体の表面はガラス膜で覆われていること
から、従来の抵抗膜に直接ガラスコーティングする場合
のような抵抗値の変化による特性のばらつきを回避でき
る。また、上記抵抗膜の周囲は同一材料の焼結体で囲ま
れることから、放熱性を向上でき、かつ熱膨張の差によ
る歪も小さくでき、それだけ大きな電力容量を得ること
ができる。さらに、上記焼結体にガラスを拡散させたこ
とにより、焼結体に含まれる微細な空孔を埋めることが
できることから、従来のピンホールによる問題を解消で
き、湿度等に対する耐環境性を改善でき、寿命を向上で
きる。さらには、上記ガラスの拡散により抵抗体素子の
機械的強度を向上できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１及び図２は本発明の一実施例による抵抗体を説
明するための図である。図において、１は本実施例のサ
ーメット抵抗体である。この抵抗体１は略直方体状のセ
ラミクス焼結体３の内部にＲｕ酸化物，又はその化合物
からなる抵抗膜４を埋設して構成されている。この抵抗
膜４の左, 右端面４ａ，４ｂは上記焼結体３の左, 右側
面３ａ，３ｂに露出しており、残り他の端面は焼結体３
内に封入されている。また、上記焼結体３の左, 右側面
３ａ，３ｂにはＡｇ−Ｐｄからなる外部電極５が被覆形
成されており、該外部電極５は上記抵抗膜４の各端面４
ａ，４ｂに電気的に接続されている。

【００１１】また、上記焼結体３は、ＺｎＯを主成分と
し、これに副添加物を混合してなる複数のセラミクスシ
ート２を積層して積層体を形成し、この積層体を一体焼
結して形成されたものである。そしてこの場合に、厚さ
方向中央に位置する１枚のセラミクスシート２の上面に
上記抵抗膜４をパターン形成し、この抵抗膜４が形成さ
れたセラミクスシート２に残りのセラミクスシート２を
サンドイッチ状に重ね合わせている。

【００１２】そして、上記焼結体３の表面部分にはガラ
ス層６が形成されている。このガラス層６は、上記焼結
体３とガラス粉末とを磁性容器内に収容し、この磁性容
器を回転させながら上記ガラス粉末の軟化点以上の温度
で熱処理し、これによりガラスを上記焼結体３内に拡散
浸透させて形成したものである。

【００１３】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例の抵抗体１によれば、焼結体３に抵抗膜４
を埋設するとともにガラス層６を形成したので、この抵
抗膜４の周囲はセラミクスで覆われていることから、従
来のガラスコーティングを不要にでき、それだけ抵抗値
の変化による特性のばらつきを回避できる。また、焼結
体３の外表面部分にガラスを拡散させたので、これによ
り焼結体３内の空孔を埋めることができ、ピンホールの
問題も解消できることから、湿度等に対する耐環境性を
向上でき、寿命特性を向上できる。

【００１４】また、上記抵抗膜４の周囲はセラミクス材
料で囲まれていることから、放熱性を向上でき、かつ熱
膨張率の差による歪も少なくでき、それだけ電力容量を
向上できる。ちなみに、従来の抵抗素子では100mW 程度
であったのに対して、本実施例の抵抗体１では、従来素
子の体積に比較して小型化を図りながら２〜10倍以上の
電力容量が得られる。

【００１５】さらに、本実施例では、焼結体３にガラス
層６を形成したことにより、抵抗体１の抗折強度を向上
できるとともに、ガラスの拡散量を変化させることによ
り抵抗値をコントロールすることが可能であるから、用
途を拡大できる。さらにまた複数の抵抗膜４を積層化で
きることから、同一パターン，同一工程で抵抗値の異な
る各種の抵抗体を自由に設計でき、この点からも用途を
拡大できる。

【００１６】なお、上記実施例では、焼結体３の外表面
部分にガラス層６を形成した場合を例にとって説明した
が、本発明は焼結体３の内部全域わたってに拡散させて
もよく、あるいは焼結体の表面にガラスを付着させても
よい。

【００１７】次に本実施例の抵抗体１の一製造方法につ
いて説明する。まず、ＺｎＯを主成分とし、これにＢ
ｉ，Ｓｂ，Ｃｏ，ＭｎをＢｉ₂ Ｏ₃ ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ ，Ｃｏ
Ｏ，ＭｎＯ酸化物に換算してそれぞれ1.0 mol ％,0.5mo
l ％,0.5mol ％,0.5mol ％となるよう配合してセラミク
ス粉末を形成する。この粉末に純水を加えてボールミル
で粉砕混合してスラリーを形成する。

【００１８】次に、上記スラリーを蒸発乾燥させて、75
0 ℃で２時間仮焼成する。この仮焼成物を粗粉砕し、こ
れに純水を加えてボールミルで微粉砕してセラミクス原
料を形成する。次いで、この原料に、エチルアルコール
及びトルエンを６：４の割合で混合した溶媒を加えてボ
ールミルで混合してスラリーを形成する。

【００１９】上記スラリーをドクタブレード法により、
厚さ70μm のグリーンシートを形成し、このグリーシー
トを乾燥させた後、所定の大きさにカットして矩形状の
セラミクスシート２を多数枚形成する。

【００２０】次に、ＲｕＯ₂ ：Ｒｕ₂ Ｐｂ₂ Ｏ₇ ：Ｒｕ
₂ Ｂｉ₂ Ｏ₇ ＝６：２：２mol 比で配合してなる組成物
に、ビヒクル及びガラスを加えて抵抗ペーストを形成す
る。この抵抗ペーストを上記１枚のセラミクスシート２
の上面に印刷して抵抗膜４を形成する。この場合、上記
抵抗膜４の左, 右端面４ａ，４ｂがセラミクスシート２
の左, 右外縁に位置し、残り他の端面はシート２の内側
に位置するよう形成する。

【００２１】次いで、上記抵抗膜４が形成されたセラミ
クスシート２の上面，及び下面に複数枚のセラミクスシ
ート２を重ね合わせて積層し、これに２t/cm² の圧力を
加えて圧着し、これにより積層体を形成する。次に、こ
の積層体を所定の大きさにカットし、これを400 ℃に加
熱してバインダーを飛散させた後、930 ℃に昇温加熱し
て３時間焼成し、これにより焼結体３を得る。これによ
り得られた焼結体３をバレル研磨する。

【００２２】そして、上記焼結体３を磁性容器内に収容
するとともに、この容器内に所定量のホウケイ酸ガラス
粉末を入れる。この状態で上記磁性容器を回転させなが
ら上記ガラス粉末の軟化点以上の800 ℃に加熱し、２時
間熱処理する。この熱処理によって、上記ガラス粉末が
焼結体３の表面部分に拡散浸透して付着し、これにより
ガラス層６が形成されることとなる。

【００２３】最後に、上記焼結体３の左, 右側面３ａ，
３ｂにＡｇ：Ｐｄ＝７：３wt比からなる電極ペーストを
塗布し、これを850 ℃で10分間焼き付けて外部電極５を
形成し、該外部電極５と抵抗膜４の左, 右端面４ａ，４
ｂとを電気的に接続する。これにより本実施例の抵抗体
１が製造される。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】次に本実施例の抵抗体１の効果を確認する
ために行った試験について説明する。この試験は、表１
及び表２に示すように、ホウケイ酸ガラス粉末の添加量
を0.3 〜1.5 wt％の範囲とし、これによりガラスの拡
散，付着量を変化させて上記製造方法により多数の実施
例試料No. ３〜No. ７を作成した。そして上記各実施例
試料No. ３〜No. ７の抵抗値（Ω），３ＣＶ（３σ／平
均×100 ％) ，電力容量（mW) ，及び抵抗値の直線性
（α）を測定した。この直線性はα＝１/log( Ｒ_{1m A} /
Ｒ_0.1mA ）により求めた。また、上記各実施例試料の抗
折強度Kg, 及び１Wの電力を負荷したプレッシャークッ
カー(2気圧, 湿度100 ％RH) により96時間後の抵抗値の
変化率％を測定した。なお、比較するために、ガラスの
拡散，及び熱処理をしない比較試料NO. １と、ガラスの
拡散をしないで熱処理のみ施した比較試料NO. ２を作成
し、これについても同様の測定を行った。

【００２７】表２からも明らかなように、ガラスを拡散
しない両比較試料NO. １，NO. ２の場合、電力容量，直
線性，抗折強度等のいずれの特性も使用可能なレベルと
なっているが、抗折強度では2.6,2.3Kg 、抵抗変化率で
は5.2,5.6 ％と満足できる値が得られていない。これに
対してガラスを拡散させた各実施例試料NO. ３〜NO.７
の場合は、抵抗値のばらつきが9.0 〜13％, 電力容量が
1360〜1530mW, 直線性が1.00〜1.01と満足できる値が得
られている。しかも抗折強度では3.2,〜4.3Kg、抵抗変
化率では2.2 〜1.1 ％と上記比較試料に比べて大幅に向
上しており、寿命特性が向上していることがわかる。ま
た、上記実施例試料NO. ３〜NO. ７では、ガラスの拡散
量を増やすほど抵抗値が大きくなっており、このことか
ら拡散量をコントロールすることにより抵抗値を任意に
設定できることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明に係る抵抗体によれ
ば、焼結体の内部に抵抗膜を埋設するとともに、焼結体
にガラスを拡散させたので、抵抗値の変化による特性の
ばらつきを回避でき、かつ湿度等に対する耐環境性を向
上できる効果があるとともに、電力容量，及び寿命特性
を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による抵抗体を説明するため
の断面図である。

【図２】上記実施例の抵抗体の製造方法を示す分解斜視
図である。

【符号の説明】

１ 抵抗体 ３ 焼結体 ４ 抵抗膜 ６ ガラス層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 晃慶 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 後 外茂昭 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミクス焼結体の内部に少なくとも１
   つの抵抗膜を埋設するとともに、上記焼結体にガラスを
   拡散させたことを特徴とする抵抗体。