JPH1197209A

JPH1197209A - 限流素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1197209A
Application number: JP9253487A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishimura; 浩之西村; Osamu Hiroi; 治廣井; Hiroshi Adachi; 廣士足達; Tatsuya Hayashi; 龍也林; Tomoe Takahashi; 知恵高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】常温抵抗が低く小寸法で大電流を流すことが
可能で、かつ耐熱性に対して信頼性の高い限流素子およ
びその製造方法を提供する。さらに、電極との接触抵抗
が大幅に低減された限流素子およびその製造方法を提供
する。【解決手段】導電部として融点が２６４０℃以上であ
る導電性微粒子、並びに絶縁部としてセラミックスおよ
び上記導電性微粒子の融点より低い温度で溶融可能なガ
ラスを基本組成とし、上記導電性微粒子が上記ガラス中
に分散して導電パスを形成してなる。さらに、限流素子
の一部分に導電性微粒子またはガラスを混合した導電性
微粒子が一体的に成形されてなる電極を備えた。また、
導電性微粒子またはガラスを混合した導電性微粒子を限
流素子本体の一部分に配置して電極を同時成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無機複合材料にお
いて、その抵抗値が正の温度係数を示すＰＴＣ（Positi
ve Temperature Coefficient）サーミスタ素子、特に限
流素子に関し、大電流化および高信頼性化に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、無機系のＰＴＣ材料としては
ＢａＴｉＯ₃が最もよく知られている。これに１価また
は３価の希土類元素等を微量添加し半導体化したものは
キュリー点に達する１２０℃付近で急激な抵抗増加を示
す。この抵抗異常を生じる温度は一部の元素を他の同価
の元素に置換しキュリー温度を移動させることによって
一定範囲内で制御可能である。また、ＣｕＯの微量添加
や多孔質化などによってＰＴＣ効果が増大することも知
られている。ＰＴＣの発現は、結晶粒界のショットキー
障壁がキュリー点以下においては粒界の強誘電性のため
低くなっているが、キュリー点以上においては誘電率が
低下するためショットキー障壁が高くなり抵抗の急増が
高くなることによると考えられている。このＰＴＣ材料
を限流素子に用いる場合には、常温における比抵抗が１
０⁰Ω・ｃｍ程度と大きいために、通電時の電流量に限
界を生じるという問題がある。また、現象が粒界障壁に
もとづいていることから電圧依存性があり電力用に用い
るには問題がある。

【０００３】他の無機系ＰＴＣ材料としてはＶ₂Ｏ₃があ
る。もともとＮＴＣ（Negative Temperature Coefficie
nt）を示す材料であるが微量のＣｒやＡｌを添加するこ
とにより室温から２００℃付近の温度領域で金属−絶縁
体転移に起因するＰＴＣ特性を示す。常温での比抵抗
は、１０^-4Ω・ｃｍ程度のものも得られている。しかし
ながら、同材料は温度が上昇し抵抗が急上昇した後、さ
らに温度が上がると抵抗が減少するＮＴＣ特性を示すた
め、限流素子に使用した場合は一度減り始めた電流が再
び流れはじめるといった欠点がある。また、これらのセ
ラミックス系ＰＴＣ材料では、電極との接触抵抗が大き
く、限流素子に使用した場合には短絡時に発生するアー
クのために素子が破損するという問題がある。無機系で
は上記のような問題点があり限流素子として実用化には
至っていない。

【０００４】これに対して、有機系では、従来からポリ
エチレンあるいはポリプロピレンなどの結晶性ポリマー
に適当な量のカーボンブラックの微粉末導電性充填材を
分散させたＰＴＣ抵抗体が知られており、例えば特公昭
５０-３３７０７号公報や特公昭５５-１２６８３号公報
や特公昭６４-３３２２号公報に記載されている。この
ＰＴＣ特性は、結晶性ポリマーの融点に基づくものであ
り、８０〜１３０℃付近で結晶質から非晶質に変化する
際の熱膨張により導電性パスを形成している粒子どうし
が離れて抵抗値が増大する。常温抵抗は低いもので１０
^-1Ω・ｃｍレベルであり、ＰＴＣ特性も優れていること
から定格電流が６０Ａ級以下の限流素子に実用化されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機系
の限流素子では導電性物質にカーボンを用いていること
から常温抵抗の低下には限界があるだけでなく、導電性
充填材の含有量を増加させるに従ってＰＴＣ効果の強さ
が急激に低下することが見いだされている。そのため、
６０Ａ級となると抵抗値を下げるため寸法形状がかなり
大きなものとなっている。それ故、さらに６０Ａを越え
る定格電流を流すためにはさらに常温抵抗の低いＰＴＣ
抵抗体が必要となっている。また、定格電流が大きくな
ると短絡時に素子に加わるエネルギー量も大きくなるた
め耐熱性に対する信頼性も要求される。

【０００６】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、常温抵抗が低く小寸法で大電
流を流すことが可能で、かつ耐熱性に対して信頼性の高
い限流素子およびその製造方法を提供するものである。
さらに、電極との接触抵抗が大幅に低減された限流素子
およびその製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る限流素
子は、導電部として融点が２６４０℃以上である導電性
微粒子、並びに絶縁部としてセラミックスおよび上記導
電性微粒子の融点より低い温度で溶融可能なガラスを基
本組成とし、上記導電性微粒子が上記ガラス中に分散し
て導電パスを形成してなるものである。

【０００８】第２の発明に係る限流素子は、上記限流素
子の一部分に導電性微粒子またはガラスを混合した導電
性微粒子が一体的に成形されてなる電極を備えたもので
ある。

【０００９】第３の発明に係る限流素子の製造方法は、
融点が２６４０℃以上である導電性微粒と、上記導電性
微粒子の融点より低い温度で溶融可能なガラス粉末と、
粒状セラミックスとを混合する工程、上記混合体を加圧
成形する工程、並びに上記成形体を熱処理する工程を順
に施すものである。

【００１０】第４の発明に係る限流素子の製造方法は、
上記熱処理工程を還元雰囲気で行うものである。

【００１１】第５の発明に係る限流素子の製造方法は、
上記加圧成形工程において、導電性微粒子またはガラス
を混合した導電性微粒子を限流素子本体の一部分に配置
して電極を同時成形するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明においては、導電部として
融点が２６４０℃以上である導電性微粒子、並びに絶縁
部としてセラミックスおよび導電性微粒子の融点より低
い温度で溶融可能なガラスを基本組成として用いる。さ
らに、導電性微粒子がガラス中に分散して導電パスを形
成している。具体的構造の一例としては、粒状セラミッ
クスの表面を覆うように導電性微粒子がガラス中に分散
して導電パスを形成しており、ガラスにより粒状セラミ
ックス間の隙間を埋めている。また、別の構造例として
は、ガラス中に粒状セラミックスと導電性微粒子とが分
散しており、導電性微粒子によって粒状セラミックス間
で導電パスを形成している。但し、具体的構造がこれら
の２例に限定されるものではない。例えば多孔質状のセ
ラミックスを用い、このセラミックスの孔中に導電性微
粒子が分散し導電パスを形成したガラスが充填された構
造としてもよい。

【００１３】融点が２６４０℃以上である導電性微粒子
としては、例えば金属の、オスミウム、タングステン、
タンタル、レニウムなどがある。また、金属炭化物の、
炭化チタン、炭化二タングステン、炭化タングステン、
炭化バナジウム、炭化ジルコニウム、炭化ニオブ、炭化
ハフニウム、炭化モリブデン、炭化タンタルなどがあ
る。また、金属窒化物の、窒化チタン、窒化ジルコニウ
ム、窒化タンタルなどがある。これらの導電性物質を単
体もしくは２種類以上の化合物とした導電性微粒子を単
一もしくは２種類以上混合して用いる。導電性微粒子の
平均粒径は０．０１５〜１５μｍで、好ましくは１μｍ
以下を用いる。粒度分布ができるだけ小さく径の揃った
導電性微粒子を用いることが好ましく、粒子形状もでき
るだけ球状のものが好ましい。これらの条件からはずれ
るほど常温抵抗が低くＰＴＣ効果つまり抵抗値の変化倍
率の大きい限流素子を得ることは困難になる。

【００１４】ガラスとしては、できるだけ低温で溶融す
るガラスが好ましく、溶融温度が２８０〜６００℃の範
囲にある低融点ガラス組成であるはんだガラスなどが好
ましい。例えば、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃系、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂
−Ｂ₂Ｏ₃系、ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃系、ＰｂＯ−Ｂ₂
Ｏ₃−Ｔｌ₂Ｏ系、Ｂ₂Ｏ₃−Ｐ₂Ｏ₅−Ａｌ₂Ｏ₃系などがあ
る。溶融温度が６００℃を越えると短絡電流による昇温
に対する素子の応答が遅くなり限流効果が十分に発揮さ
れない。

【００１５】セラミックスとしては、アルミナ、溶融シ
リカ、クリストバライト、トリジマイト、石英、マグネ
シア、ジルコニア、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ
素、ムライト、アンダリューサイド、フォルステライ
ト、ステアタイト、スピネル、コージェライト、ドロマ
イト、ウォルストナイト、ウレマイト、ジルコン、ユー
クリプタイト、スポジュメン、ペタライト、雲母、チタ
ン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロ
ンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛などがある。これらの
セラミックスを単一で、もしくは２種類以上を混合して
用いる。粒状セラミックスを用いる場合、その平均粒径
は２〜５００μｍで、好ましくは１０〜１００μｍを用
いる。粒度分布ができるだけ小さく径の揃った粒状セラ
ミックスを用いることが好ましく、粒子形状もできるだ
け球状のものが好ましい。平均粒径が小さいほど、一定
の導電性を得るための導電性微粒子の添加量が増大し、
２μｍより小さいと導電性微粒子の添加量が多くなりす
ぎ十分なＰＴＣ効果が得られない。また、５００μｍを
越えると、粒状セラミックスの特性が十分に発揮されな
い。

【００１６】この材料系の組成比は、導電性微粒子とセ
ラミックスの種類、形状等により異なるが、導電性微粒
子はガラスに対して３〜７５ｖｏｌ％を満たすことが好
ましい。導電性微粒子の量比は、ガラスに対して３ｖｏ
ｌ％より少ないと限流素子の常温抵抗が極端に高くな
り、導電性微粒子がガラスに対して７５ｖｏｌ％を越え
るとこの素子のＰＴＣ効果は不十分となる。セラミック
スは粒状の場合、素子全体に対して１５〜９５ｖｏｌ％
を満たすことが好ましい。９５ｖｏｌ％を越えるとガラ
ス成分が少なくなり素子強度が低下しアーク耐性に劣
る。限流素子のような瞬時の昇温に対しては素子中の粒
状セラミックス量は６０ｖｏｌ％以下でガラス組成の多
い領域を用いることがさらに好ましい。また導電性微粒
子が７５ｖｏｌ％以下であっても粒状セラミックスのｖ
ｏｌ％が小さい場合、素子全体に対しての導電性微粒子
の比率が大きくなりＰＴＣ効果が不十分となる。粒状セ
ラミックスが素子全体に対して１５ｖｏｌ％より少ない
と、使用状態によっては素子の変形を伴う。

【００１７】この材料系のＰＴＣ発現機構についての詳
細は不明であるが、基本的にはガラス中に存在する導電
性微粒子との界面付近でのガラスの膨脹および溶融によ
る状態変化により導電パスが切断されるものと考えられ
る。そしてセラミックスの熱膨張や相変化等の熱変化に
より効果的にＰＴＣ特性を発揮すると考えられる。ま
た、このセラミックスは、素子の基体として形状を保持
する機能も有する。

【００１８】融点が２６４０℃以上である導電性微粒子
を用いるのは、限流素子に短絡電流が流れる時に導電性
微粒子間や素子−電極間等に発生するアークに対する耐
性を付与するためである。定格電流量等によるアークの
大小に関わらず、アーク発生により導電性微粒子間や素
子-電極間の界面では瞬時に２６４０℃近くまで昇温す
る。導電性微粒子の融点が２６４０℃より低いと、アー
ク発生時の熱により導電性微粒子間で融着を生じＰＴＣ
効果が機能しないだけでなく素子抵抗が低下する。導電
性微粒子の沸点が２６４０℃より低い場合、素子の破壊
に至ることもある。

【００１９】上記のような限流素子は、導電性微粒子と
ガラス粉末と粒状セラミックスとを混合し、得られた混
合体を加圧成形し、得られた成形体を熱処理する製造方
法により、特性の良いものが簡単に製造できる。さら
に、熱処理を還元雰囲気で行うと導電性微粒子表面に酸
化皮膜の形成を防ぐことができ好ましい。導電性微粒子
表面に酸化皮膜が形成されると素子の常温抵抗が増大す
るだけでなく特性の安定性にも悪影響を及ぼす。大気雰
囲気で熱処理した素子でも再度還元雰囲気で熱処理する
ことにより酸化皮膜の除去は可能である。

【００２０】また、限流素子と電極を一体成形すると素
子内部の導電性微粒子と電極部が連続的に接続されるた
め界面での接触抵抗は減少する。この一体成形のための
電極材料としては、基本的には素子内部に用いている導
電性微粒子を用いるが、異なる導電性微粒子を用いても
問題はない。導電性微粒子の種類によってはプレス成形
とガラス溶融温度での熱処理だけでは成形強度が弱い場
合があり、その場合には導電性微粒子にガラスを混合し
て強度を補強する必要がある。ただし、その場合も、電
極部に対してガラス量は３０ｖｏｌ％以下であることが
好ましい。これを越えるとこの電極と外部電極との間の
接触抵抗が増大し、電極一体成形の効果が低減する。な
お、電極を一体成形した限流素子は、加圧成形工程にお
いて、導電性微粒子またはガラスを混合した導電性微粒
子を限流素子本体の一部分に配置して電極を同時成形す
ることにより簡単に得られるが、さらに、熱処理の工程
で、昇温や冷却時の熱膨張や収縮による電極と素子本体
の界面での剥離を防ぐため、素子本体が変形しない程度
の重しをすることが好ましい。さらには、熱処理工程を
ホットプレスで行うことが好ましい。

【００２１】

【実施例】次に、本発明を具体的な実施例を示して詳細
に説明する。実施例１．表１に示す体積比になるように、粒状セラミ
ックスとして５０μｍ径の球状アルミナ［商品名ＣＢ−
Ａ５０、昭和タイタニウム（株）製］を２．４５４ｇ
と、ガラスとしてＰｂＯ−Ｂ₂０₃−Ｔｌ₂０系低融点ガ
ラス粉末［ガラス転移点（Ｔｇ）２５０℃、ガラス軟化
点（Ｓｐ）３０３℃、商品名ＧＳＰ２２０Ａ５２８、東
芝ガラス（株）製］を５．７７１ｇと、導電性微粒子と
して０．４５〜０．５９μｍ径のタングステン［融点３
３８２℃、商品名Ｗ−Ｈ、日本新金属（株）製］を１．
７７５ｇとを秤量し、乳鉢中でアセトンを添加して均一
に湿式混合した。８０℃で３０分間乾燥後、この均一混
合粉末４００ｍｇを金型に充填し５ｔｏｎ／ｃｍ²の圧
力で１分間加圧成形した。取り出した成形体を真空置換
式の還元炉で水素ガス雰囲気中３５０℃で１０分間熱処
理することにより柱状の限流素子（直径約５ｍｍ×厚さ
約５ｍｍ）が得られた。電気特性は、素子の上下面にス
パッタで膜厚約５０００オングストロームのＷ電極を形
成し測定した。

【００２２】実施例２．実施例１と同様の材料系で、表
１に示す体積比になるように球状アルミナを２．２０４
ｇと、ＰｂＯ−Ｂ₂０₃−Ｔｌ₂０系低融点ガラス粉末を
４．６０７ｇと、タングステンを３．１８９ｇとを秤量
し、乳鉢中でアセトンを添加して均一に湿式混合した
後、８０℃で３０分間乾燥した。金型にまずＡｇ粉末を
５０ｍｇ充填し、その上にこの均一混合粉末４００ｍｇ
を充填し、さらにその上にＡｇ粉末を５０ｍｇ充填した
後、５ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で１分間加圧成形した。取
り出した成形体に変形しない程度の重しをした状態で真
空置換式の還元炉を用いて水素ガス雰囲気中３５０℃で
１０分間熱処理した。これにより柱状の上下面に電極が
一体成形された限流素子（直径約５ｍｍ×厚さ約５ｍ
ｍ）が得られた。

【００２３】実施例３〜１５．実施例１と同様の材料系
で、表１に示すように導電性微粒子や粒状セラミックス
の体積比が異なるように、球状アルミナと、ＰｂＯ−Ｂ
₂０₃−Ｔｌ₂０系低融点ガラス粉末、およびタングステ
ンを秤量し、乳鉢中でアセトンを添加して均一に湿式混
合した後、８０℃で３０分間乾燥した。金型にまずＡｇ
粉末を５０ｍｇ充填し、その上にこの均一混合粉末４０
０ｍｇを充填し、さらにその上にＡｇ粉末を５０ｍｇ充
填した後、５ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で１分間加圧成形し
た。取り出した成形体に変形しない程度の重しをした状
態で真空置換式の還元炉を用いて水素ガス雰囲気中３５
０℃で１０分間熱処理した。これにより柱状の上下面に
電極が一体成形された限流素子（直径約５ｍｍ×厚さ約
５ｍｍ）が得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】比較例１．表２に示す体積比になるよう
に、上記の５０μｍ径の球状アルミナを２．６７５ｇ
と、ＰｂＯ−Ｂ₂０₃−Ｔｌ₂０系低融点ガラスを６．２
９１ｇと、導電性微粒子として０．５０〜０．９９μｍ
径のモリブデン［融点２６２２±１０℃、商品名Ｍｏ−
Ｈ、日本新金属（株）製］を１．０３４ｇとを秤量し、
乳鉢中でアセトンを添加して均一に湿式混合した後、８
０℃で３０分間乾燥した。金型にまずＡｇ粉末を５０ｍ
ｇ充填し、その上にこの均一混合粉末４００ｍｇを充填
し、さらにその上にＡｇ粉末を５０ｍｇ充填した後、５
ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で１分間加圧成形した。取り出し
た成形体に変形しない程度の重しをした状態で真空置換
式の還元炉を用いて水素ガス雰囲気中３５０℃で１０分
間熱処理した。これにより柱状の上下面に電極が一体成
形された限流素子（直径約５ｍｍ×厚さ約５ｍｍ）が得
られた。

【００２６】比較例２．表２に示す体積比になるよう
に、５０μｍ径の球状アルミナを２．７２１ｇと、Ｐｂ
Ｏ−Ｂ₂０₃−Ｔｌ₂０系低融点ガラスを６．７５３ｇ
と、導電性微粒子として０．５０〜０．９９μｍ径のモ
リブデンを０．５２６ｇとを秤量し、乳鉢中でアセトン
を添加して均一に湿式混合した後、８０℃で３０分間乾
燥した。金型にまずＡｇ粉末を５０ｍｇ充填し、その上
にこの混合粉末４００ｍｇを充填し、さらにその上にＡ
ｇ粉末を５０ｍｇ充填した後、５ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力
で１分間加圧成形した。取り出した成形体に変形しない
程度の重しをした状態で真空置換式の還元炉を用いて水
素ガス雰囲気中３５０℃で１０分間熱処理した。これに
より柱状の上下面に電極が一体成形された限流素子（直
径約５ｍｍ×厚さ約５ｍｍ）が得られた。

【００２７】

【表２】

【００２８】比較例３．表３に示す体積比になるよう
に、５０μｍ径の球状アルミナを２．０００ｇと、Ｐｂ
Ｏ−Ｂ₂０₃−Ｔｌ₂０系低融点ガラスを３．３００ｇ
と、導電性微粒子として０．１〜１．０μｍ径のＡｇ
［融点９６０．５℃、商品名ＡｇＣ−ＢＯ、福田金属箔
粉工業（株）製］を０．７００ｇとを秤量し、乳鉢中で
アセトンを添加して均一に湿式混合した後、８０℃で３
０分間乾燥した。金型にまずＡｇ粉末を５０ｍｇ充填
し、その上にこの混合粉末４００ｍｇを充填し、さらに
その上にＡｇ粉末を５０ｍｇ充填した後、５ｔｏｎ／ｃ
ｍ²の圧力で１分間加圧成形した。取り出した成形体を
大気中３５０℃で１０分間熱処理した。これにより柱状
の上下面に電極が一体成形され導電性微粒子がＡｇであ
る限流素子（直径約５ｍｍ×厚さ約５ｍｍ）が得られ
た。

【００２９】比較例４、５．比較例３と同様の材料系
で、表３に示すように導電性微粒子や粒状セラミックス
の体積比が異なるように、球状アルミナと、ＰｂＯ−Ｂ
₂０₃−Ｔｌ₂０系低融点ガラス粉末と、Ａｇとを秤量
し、乳鉢中でアセトンを添加して均一に湿式混合した
後、８０℃で３０分間乾燥した。金型にまずＡｇ粉末を
５０ｍｇ充填し、その上にこの均一混合粉末４００ｍｇ
を充填し、さらにその上にＡｇ粉末を５０ｍｇ充填した
後、５ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で１分間加圧成形した。取
り出した成形体を大気中３５０℃で１０分間熱処理し
た。これにより柱状の上下面に電極が一体成形され導電
性微粒子がＡｇである限流素子（直径約５ｍｍ×厚さ約
５ｍｍ）が得られた。

【００３０】

【表３】

【００３１】各限流素子の常温抵抗の測定は、実施例１
の限流素子のみスパッタ電極であるので接触抵抗を低減
するため外部電極を４０Ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧接し、
実施例３〜１５の電極一体成形した限流素子については
外部電極を２０Ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧接し、０．１Ａ
の電流を流すことによって行った。図１に示すように、
ガラス中の導電性微粒子であるタングステンの添加量を
変えることによって常温抵抗は１０^-3Ω・ｃｍ以下まで
制御可能であり、粒状セラミックスの添加量によっても
異なる値を示す。実施例１４の素子を加熱し温度に対す
る抵抗の変化を測定した。結果を図２に示すように、Ｐ
ＴＣの発現は温度が４７０℃であり、抵抗の変化倍率は
８００倍以上を示す。

【００３２】実施例１〜１５および比較例１〜５の素子
について限流実験を行い、限流効果を評価する上での目
安となる最大限流波高値を測定した。半波の正弦波電圧
を素子に印加して得られた最大限流波高値を表１、表２
および表３に示す。いずれの素子においても限流を確認
できた。粒状セラミックス量が少ない方がガラス層の相
対量も多く限流効果が大きい。また、導電性微粒子量が
少ない方がＰＴＣ効果が得易い上に常温抵抗が大きくな
るため短絡電流が流れた時の発熱量も大きく限流効果が
大きい。実施例５では推定短絡電流１４００Ａが１２０
Ａと大きく限流している。比較例１においても推定短絡
電流１４００Ａが１３５Ａと同様に大きく限流している
が、導電性微粒子に融点が２６２２±１０℃（沸点４８
００℃）のモリブデンを用いているため限流後導電性微
粒子間に発生するアークにより素子の内部で破損が生じ
た。素子形状には変化はないが、モリブデン微粒子表面
がアーク熱により溶融し微粒子間で融着するため限流後
の素子は常温抵抗が初期に比べ低下している。比較例２
も同様の結果であった。また、比較例３においても推定
短絡電流１４００Ａが１１８Ａと同様に大きく限流して
いるが、導電性微粒子に融点が９６０．５℃（沸点１９
８０℃）の銀を用いているため限流後導電性微粒子間に
発生するアークにより素子の破損が生じた。比較例３お
よび比較例５のように大きく限流したものではアークの
発生も抑制され素子形状に変化はないものの内部組織に
おいて破損がみられ、比較例４においては十分に限流し
ていないため、短絡時に流れる電流量が大きく、発生す
るアークも大きくなるため素子の破壊にまで至った。こ
れに対して、本発明の実施例１〜１５の限流素子におい
ては導電性微粒子のタングステン（融点３３８２℃）を
用いているため限流後の素子に異常はみられなかった。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、第１の発明による限流素
子は、導電部として融点が２６４０℃以上である導電性
微粒子、並びに絶縁部としてセラミックスおよび上記導
電性微粒子の融点より低い温度で溶融可能なガラスを基
本組成とし、上記導電性微粒子が上記ガラス中に分散し
て導電パスを形成してなるので、常温抵抗が低く小寸法
で大電流を流すことが可能で、かつ耐熱性に対して信頼
性の高い限流素子が得られる。

【００３４】第２の発明による限流素子は、限流素子の
一部分に導電性微粒子またはガラスを混合した導電性微
粒子が一体的に成形されてなる電極を備えたので、電極
との接触抵抗を大幅に低減でき、短絡時に発生するアー
クに対しても破損しないような限流素子が得られる。

【００３５】第３の発明による限流素子の製造方法は、
融点が２６４０℃以上である導電性微粒子と、上記導電
性微粒子の融点より低い温度で溶融可能なガラス粉末
と、粒状セラミックスとを混合する工程、上記混合体を
加圧成形する工程、並びに上記成形体を熱処理する工程
を順に施すので、常温抵抗が低く小寸法で大電流を流す
ことが可能で、かつ耐熱性に対して信頼性の高い限流素
子が簡単に製造できる。

【００３６】第４の発明による限流素子の製造方法は、
熱処理工程を還元雰囲気で行うので、導電正微粒子表面
に酸化被膜が形成されるのを防止でき、常温抵抗の上昇
を抑えしかも特性の安定した限流素子が簡単に製造でき
る。

【００３７】第５の発明による限流素子の製造方法は、
加圧成形工程において、導電性微粒子またはガラスを混
合した導電性微粒子を限流素子本体の一部分に配置して
電極を同時成形するので、電極との接触抵抗が大幅に低
減された限流素子が簡単に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による限流素子の導電性微
粒子の量と常温抵抗の関係を示す図である。

【図２】本発明の一実施例による限流素子の温度に対
する抵抗変化を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林龍也東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者高橋知恵東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電部として融点が２６４０℃以上であ
る導電性微粒子、並びに絶縁部としてセラミックスおよ
び上記導電性微粒子の融点より低い温度で溶融可能なガ
ラスを基本組成とし、上記導電性微粒子が上記ガラス中
に分散して導電パスを形成してなることを特徴とする限
流素子。
【請求項２】請求項１項記載の限流素子の一部分に導
電性微粒子またはガラスを混合した導電性微粒子が一体
的に成形されてなる電極を備えたことを特徴とする限流
素子。
【請求項３】融点が２６４０℃以上である導電性微粒
子と、上記導電性微粒子の融点より低い温度で溶融可能
なガラス粉末と、粒状セラミックスとを混合する工程、
上記混合体を加圧成形する工程、並びに上記成形体を熱
処理する工程を順に施すことを特徴とする限流素子の製
造方法。
【請求項４】上記熱処理工程は還元雰囲気で行うこと
を特徴とする請求項３記載の限流素子の製造方法。
【請求項５】上記加圧成形工程において、導電性微粒
子またはガラスを混合した導電性微粒子を限流素子本体
の一部分に配置して電極を同時成形することを特徴とす
る請求項３記載の限流素子の製造方法。