JPS5931841B2 - 抵抗材料およびそれにより作られた抵抗器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス質エナメル抵抗材料、それより作られた
抵抗器、およびそれを作る方法に関する。

近来商業的に使用され始めた電気抵抗材料の１形態とし
てガラスフリットと導電性材料の細粒とよりなるガラス
質エナメル抵抗材料がある。

このガラス質エナメル抵抗材料は電気絶縁材料、通常セ
ラミック、よりなる基体の表面上に被覆され、ガラスフ
リットを溶融するため焼成される。

それが冷却されるとき導電性の粒子がその中に分散され
たガラスの薄膜かえられる。

この薄膜にはついで端子が接続され、かくしてえられた
抵抗器は希望の回路に接続しえられる。

上記導電性粒子として通常用いられた材料は貴金属であ
り、それらは満足すべき電気特性をもったガラス質エナ
メル抵抗材料を与えるがまた高温であるという欠点をも
っている。

このため貴金属を含有するガラス質エナメル抵抗材料か
ら作られた抵抗器の製作費は高価となった。

このため製作費が比較的廉価な電気抵抗を与えるような
比較的廉価な導電材料を用いたガラス質エナメル抵抗材
料をうる必要がある。

さらにまた使用される導電材料は広範囲の抵抗値をもつ
抵抗材料を与えうるものでなければならず、またその抵
抗値の全範囲に亘って比較的安定したものでなければな
らない。

ここに安定なる語はその動作状態において特に温度が変
化せしめられる場合この抵抗材料の抵抗値が変化しない
か極めて僅かに変化せしめられることを意味する。

温度１度の変化に対する抵抗器の抵抗値の変化はこの抵
抗器の抵抗の温度係数と呼ばれる。

この抵抗の温度係数が零に近いほどその抵抗器は温度変
化に対しより安定である。

本発明の目的は比較的廉価な導電材料を使用した新規な
ガラス質エナメル抵抗材料をうるにある。

本発明の他の目的は新規なガラス質エナメル抵抗材料を
使用した電気抵抗器を設けるにある。

本発明のさらに他の目的は比較的広い抵抗値の変化範囲
をもち、この抵抗値の全変化範囲に亘って比較的安定で
、その製作が比較的廉価なガラス質エナメル抵抗器をう
るにある。

本発明のさらに他の目的はガラスフリットと、ニケイ化
タングステン、ニケイ化バナジウムおよびニケイ化タン
タルよりなる群から選ばれたケイ化金属の細粒との混合
物よりなるガラス質エナメル抵抗材料をうるにある。

本発明のさらに他の目的については以下の説明により明
らかとなる。

従って本発明は以下に組成について例示されたような特
性および各成分間の関係をもった物質の組成およびそれ
より作られた製品で前記特許請求の範囲に記載されたも
のに関する。

以下添付の図面により本発明の実施例を詳細に説明する
。

本発明によるガラス質エナメル抵抗材料はガラスフリッ
トと、周期表の第１Ｖ、Ｖ、および■族の遷移元素より
なる金属ケイ化物の細粒との混合物よりなっている。

このケイ化金属はニケイ化タングステン（ＷＳｉ２）、
ニケイ化バナジウム（ＳＶ １２ ）またはニケイ化ク
ロム（ＣｒＳｉ２ ）２であってもよい。

さらに詳述すれば本発明によるガラス質エナメル抵抗材
料はガラスフリットと、上述の群より選ばれたケイ化金
属との混合物よりなり、その重量比による混合比率がガ
ラスフリット２５係から９０％、ケイ化金属７５係から
１０係のものである。

本発明による抵抗材料中に用いられるガラスフリットは
耐熱性ケイ化金属および耐熱性金属のそれよりも低い熔
融温度をもった周知の組成のものであってもよい。

最も望ましいガラスフリットとしてはホウケイ酸塩フリ
ット、例えばホウケイ酸鉛フリット、蒼鉛、カドミウム
、バリウム、カルシウム、または他のアルカリ土載のホ
ウケイ酸塩フリットがある。

このようなガラスフリットの調製法はよく知られており
、例えば酸化物の形態のガラス成分を共に溶解し、この
ように熔融した組成物を水に注いでフリットを形成する
。

バッチ成分としては勿論通常のフリット製造条件下に希
望の酸化物を与える任意の化合物が用いられる。

例えばホウ酸から酸化ホウ素かえられ、フリントから酸
化ケイ素が作られ、炭酸バリウムから酸化バリウムが作
られる等である。

粗大フリットは望ましくは水と共にボールミル中で粉砕
されてその粒度を減少せしめほぼ均等な粒子寸法のフリ
ットがえられる。

本発明による抵抗材料を作るに当って、ガラスフリット
、耐火ケイ化金属、および耐火金属が例えばボールミル
により粉砕されてほぼ均一な粒子寸法に形成される。

■から２ミクロンの平均粒子寸法が好結果を与える。

ガラスフリット、耐火性ケイ化金属粉末、および耐火性
金属粉末が例えば水または有機媒体（ブチル・カルピト
ール・アセテート、またはブチルカルビートルアセテー
トとドルオールとの混合物）と共にボールミル中で充分
混和される。

かくしてえられた混合物はこの材料の液体媒体を加えま
たは取除くことにより、この抵抗材料を基体に塗布する
希望の方法に適した粘度に調整される。

本発明による抵抗材料を用いた抵抗器を作るに当って、
上記抵抗材料は基体の表面上に均一な厚さで塗布される
。

上記基体は上記抵抗材料ＱＪｉ成温度に耐えうる任意の
材料からなっていてもよく、通常の場合セラミック、例
えばガラス、磁器、耐火物、チタン酸バリウム等より作
られる。

上記抵抗材料は刷毛塗、ディッピング、スプレー、ある
いはスクリーン複写塗布法によって基体上に塗布される
。

抵抗材料が塗布された基体はついで通常の炉中でガラス
フリットが熔融する温度で焼成される。

ニケイ化モリブデン以外のすべての上述されたケイ化金
属を含む抵抗材料に対しては、このように被覆された基
体を例えばアルゴン、ヘリウム、窒素、または窒素と水
素の混合物のような不活性雰囲気中で焼成することがよ
り安定な抵抗器をうるため望ましいことが見出された。

しかしながら、ケイ化金属がニケイ化モリブデンである
本発明による抵抗材料については、抵抗器を空気中で焼
成する方がより安定した抵抗器を与える。

かく被覆された基体が冷却された時、上記ガラス質エナ
メルが硬化し抵抗材料を基体に固着せしめる。

図に示されるように本発明による抵抗体は全体的に１０
で示される。

抵抗器１０はセラミック製の基体１２を有し、その上に
本発明による抵抗材料の層１４が塗装され固定される。

抵抗材料層１４はガラス１６とこのガラス１６中に埋入
されまたその中全体に分散されたケイ化金属の細粒１８
よりなっている。

以下に例をあげるが、本発明の範囲外のケイ化金属を含
む場合も参考に示されている。

例１ 表１中に示されるように種々の量のニケイ化モリブデン
が導電性材料として用いられ、ガラスフリットがバリウ
ム、チタン、アルミニウムホウケイ酸塩ガラスである複
数の抵抗材料が作られた。

これら抵抗材料の夫々は上記ガラスフリットと二ケイ化
モリブデン粒子とをブチル・カルピトール・アセテート
と共にボールミル中で混合することによりえられた。

円筒形のセラミック製基体上に上記抵抗材料を塗布し、
かく塗布されたセラミック基体をコンベヤー炉中で約３
０分間表１中に示される温度および雰囲気下に焼成する
ことにより、これら抵抗材料を用いた抵抗器が作られた
。

このようにして作られた種々の抵抗器の平均抵抗値およ
び抵抗の温度係数は表１に示す通りであった。

例２ 表２に示されるような種々の量のニケイ化タングステン
よりなる導電材料と、バリウム、チタンおよびアルミニ
ウムのホウケイ酸塩ガラスよりなるガラスフリットとよ
りなる本発明による抵抗材料が作られた。

これら抵抗材料の夫々は例■の抵抗材料と同様に作られ
、また例１に記載されたと同様にこれら抵抗材料を用い
て抵抗器が作られた。

これら抵抗器は表２に示されるような型の雰囲気中で１
０５０℃で焼成された。

これら抵抗器の各一群の平均抵抗値および抵抗の温度係
数は表２に示す通りであった。

複数の抵抗材料が作られ、それらは表３に示される量の
２ケイ化ジルコニウムよりなる導電材料とバリウム、チ
タン、アルミニウムのホウケイ酸塩ガラスよりなるガラ
スフリットよりなっていた。

これらの抵抗材料は例１におけるものと同様にし。

て作られ、また例１に記載されたと同様の方法でこれら
抵抗材料を用いて抵抗器が作られた。

これら抵抗器は表３中に示される型の雰囲気中で９７０
℃で焼成された。

かくしてえられた抵抗器の群の平均抵抗値および抵抗の
温度係数は表３に示す通りであった。

例４ 表４は本発明による抵抗材料を用いて作られた抵抗器の
抵抗値および抵抗の温度係数を示し、上記抵抗材料は同
表中に示された種々のケイ化金属の示された量とバリウ
ム、チタンのホウケイ酸塩よりなるガラスフリットとよ
り作られる。

この抵抗材料は例１のそれと同様な方法で作られ、例１
と同様と同様にしてこれら抵抗材料から抵抗器が作られ
る。

これら抵抗器は窒素雰囲気下で約１０００℃の温度で焼
成された。

例５ 導電材料が表５に示されたケイ化金属であり、ガラスフ
リットがバリウム、チタンのホウケイ酸塩ガラスである
一部本発明による抵抗材料が例１と同様な方法で作られ
、またこれらの抵抗材料を用いて例１と同様な方法で抵
抗器が作られた。

これら抵抗器は表５中に示された温度で３０分間窒素雰
囲気下で焼成された。

かくしてえられた抵抗器の平均抵抗値および抵抗の温度
係数は表５中に示される。

例６ 表６中に示されたケイ化物の重量比３０係と、バリウム
、チタン、アルミニウムのホウケイ酸塩フリットの重量
比７０係とを用いて一部本発明による抵抗材料が作られ
た。

これらの抵抗材料は例１のそれと同様にして作られ、ま
たこれらの抵抗材料により例１と同様の方法で抵抗器が
作られた。

これら抵抗器は窒素雰囲気下に表６中に示された温度で
３０分焼成された。

これら抵抗器の平均抵抗値およびそれらの抵抗の温度係
数、およびこれら抵抗器のウワグスリにおける反応生成
物は表６中に示されている。

抵抗器ウワグスリにおける反応生成物は検出されたＸ−
線回折パターンを分析することにより決定された。

検出された生成物はそれによる回折線パターンの強さが
減少する順序に従って示されている。

表６に示された抵抗器ウワグスリに対する回折パターン
の分析により抵抗材料の焼成中ケイ化金属中のケイ素が
ガラスと反応する強い傾向をもつことがわかる。

ケイ化物中の残った金属はかくてガラスのホウ素と結合
してホウ化物を作るかあるいはバリウムと結合して混合
酸化物を作る。

抵抗材料を焼成して形成される導電体は従ってケイ化金
属とホウ化金属とを含んでいる。

表１から表６迄に示された本発明による抵抗器および抵
抗材料の例は本発明の成る程度の詳細を示すために挙げ
られたもので、本発明を制限するものではない。

本発明はその精神を逸脱することなく上記以外の形態に
おいて実施しうるものであり、従って本発明は前述の特
許請求の範囲によりその範囲が規定される。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明により作られた抵抗器の著るしく拡
大された断面図である。 １０・・・抵抗器、１２・・・基体、１４・・・抵抗材
料層、１６・・・ガラス、１８・・・ケイ化金属の細粒
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主として、ニケイ化タングステン、ニケイ化バナジ
   ウム、およびニケイ化クロムよりなる群から選ばれたケ
   イ化金属の細粒の重量比約７５係から１０％と、これら
   とホウケイ酸ガラス母材に含まれるホウケイ酸塩ガラス
   との反応生成物とよりなる、ガラス質エナメル抵抗器組
   成よりなる被膜をセラミック製基体の表面上に設けた電
   気抵抗器。 ２ 主としてホウケイ酸塩ガラス・フリットと、ニケイ
   化タングステン、ニケイ化バナジウムおよびニケイ化ク
   ロムよりなる群より選ばれたケイ化金属の電導性細粒の
   約７５から１０重量％とよりなるガラス質エナメル組成
   物を調製し、この組成物を絶縁性基体上に均一な厚さで
   塗装し、このように塗装された基体をガラスフリットは
   溶融するが電導性粒子の溶融温度以下である約９７０°
   Ｃから１１５０°Ｃの温度で非酸化雰囲気下に焼成し、
   この抵抗器を冷却して電導性の粒子がその中に分散され
   たガラスマトリックスを形成せしめ、ついでこのガラス
   質エナメル抵抗器組成物に端子を接続することによりえ
   もれるガラス質エナメル型の電気抵抗器。 ３ 主としてホウケイ酸塩ガラスフィツトと、ニケイ化
   タングステン、ニケイ化バナジウムおよびニケイ化クロ
   ムよりなる群から選ばれたケイ化金属よりなる導電性細
   粒の約７５から１０重量％とよりなるガラス質エナメル
   抵抗体組成物を調製し、上記組成物を絶縁性基体上に一
   様な厚さに塗装し、かく塗装された基体をガラスフリッ
   トは溶融するが電導性粒子の溶融温度以下である約９７
   ０℃から１１５０℃の温度で非酸化雰囲気下に焼成し、
   この抵抗器を冷却して電導性の粒子が分散されたガラス
   マトリックスを形成し、ついでこのガラス質エナメル抵
   抗体組成物に端子を接続することよりなる、ガラス質エ
   ナメル抵抗体組成物が基体上に塗装された型の電気抵抗
   器を製作する方法。 ４ 上記塗装された基体が窒素の雰囲気下に焼成される
   特許請求の範囲第３項記載の方法。