JPS598042B2 - 抵抗器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、合金皮膜型の抵抗器の製造方法に関するもの
で、異常な大電流が通過する時に、合金皮膜自体の自己
発熱により速かに溶断ずる性能をもった抵抗器を安定し
て製造することのできる方法を提供するものである。

従来より知られている金属皮膜形の抵抗器は耐熱性がす
ぐれているという特長を有する半面、異常な大電流の通
過時に、自己発熱によって赤熱しても容易に断線しない
という欠点があった。

したがって、かかる抵抗器は異常な大電流の通過時には
赤熱して火災の原因になるおそれがあり、また断線しな
いで異常電流を長時間通過させてしまうことにより電気
回路を破壊してしまう等の問題もあった。

そこで、電子機器製品の安全性を向上させるために、定
常電流に対してはすぐれた抵抗特性を示し、しかも異常
に大きい電流に対しては容易に溶断するような抵抗器が
要望されるようになってきた。

このようなことから、抵抗皮膜表面に低融点物層を設け
て、異常大電流通過時の自己発熱で低融点物層を溶解さ
せ、抵抗皮膜をその中に溶解し去ることによって断線せ
しめる溶断型抵抗器が従来からすでに提案されているが
、この種の溶断型抵抗器は溶断時間は比較的長く、また
抵抗皮膜が完全に断線しない場合があるなど溶断特性に
バラツキがあるという欠点があった。

さらにまた、抵抗器の製造時に低融点物層を設けるため
の製造工程を増設しなければならず、その工程での製造
操作が繁雑なために製造価格が高くなるという大きな問
題もあった。

そこでかかる欠点を解消するものとしてきわめてすぐれ
た溶断特性をもち、しかも製造も容易な皮膜溶断型の合
金皮膜抵抗器が本発明者らによってすでに提案されてい
る。

このすぐれた溶断特性をしめず抵抗皮膜は鉄とニッケル
と、燐、硼素のうちの少なくとも一つとにより構成され
る合金皮膜であり、通常は鉄、ニッケル等の各種金属塩
の水溶液より次亜燐酸ソーダ、水素化硼素ナトリウムお
よびボラン化合物を還元剤として、絶縁基体表面に無電
解共析メッキして得られるが、電解めっきならびに真空
蒸着など他の手段によっても得られるものである。

まず、このような合金皮膜を用いた抵抗器と上記従来か
らの金属皮膜抵抗器とを比較実験して得られた第１図〜
第３図の特性図に基づいて、上記合金皮膜の優れた溶断
特性を明らかにする。

尚、上記従来の金属皮膜抵抗器は市販のニッケルー銅（
Ｎ ｉ −Ｃ ｕ ）皮膜抵抗器を用いた。

先ずこの新規な合金皮膜の溶断機構を第１図および第２
図を用いて説明する。

第１図において曲線ａは本合金皮膜の抵抗温度特性曲線
であり曲線ｂは従来の金属皮膜抵抗器の抵抗温度特性曲
線である。

第１図から明らかなようにこの合金皮膜は、約２００〜
３００℃を越えると抵抗値が急激に低下し、その低下率
は初期抵抗値の０．７以下を示すのに対して、従来の金
属皮膜抵抗器は高温においてもほとんど抵抗値が変らな
い。

この第１図の曲線ａにしめされる特性はこの合金皮膜の
溶断機構の基本をなすものである。

すなわち、抵抗器に定格電力以上の異常過負荷によって
、異常に大きい電流が通過すると抵抗皮膜自体が発熱し
、その結果抵抗皮膜が２００〜３００℃以上に昇温する
と共に抵抗値が急激に低下することによりさらに過剰電
流が流れる。

このために抵抗皮膜の自己発熱は加速的に増加してこの
皮膜の融点にまで速やかに達して断線する。

このことは第２図の特性図によって更に明らかにされる
。

第２図において曲線ａはこの合金皮膜に定格の１０倍の
電力を印加した場合の特性曲線を示しており、曲線ｂ１
，ｂ２，ｂ３は従来の金属皮膜抵抗器に定格の５倍、１
０倍、１５倍の電力を印加した場合の特性曲線を示して
いる。

この第２図から明らかなようにこの合金皮膜に定格を越
える電力を印加するときわめて短時間に融点に達して溶
断する。

しかし従来の金属皮膜抵抗器は電力印加時間を長くして
もその表面温度はほとんど変化しない。

これは第１図から明らかなように従来の金属皮膜抵抗器
は高温においてもほとんどその抵抗値が変化しないので
過負荷によって抵抗器の表面温度は上昇して赤熱するが
抵抗器の自己発熱と放熱とが平衡することによって一定
温度に飽和してしまい断線しないのである。

尚、第１図、第２図の曲線ａに示されるような抵抗温度
特性はニッケルー燐（Ｎｉ −Ｐ）やニッケルー硼素（
Ｎｉ −Ｂ）を構成要素とする合金皮膜にもみられるの
であるが高温での抵抗値の低下率が比較的小さいために
上記の新しい合金皮膜のようにすぐれた溶断特性を示す
まで至らない。

かかる新規な合金皮膜はニッケルの母材中に燐または硼
素と鉄の極微細粒子が分散した状態で形成されており、
皮膜の固有抵抗値の母材のそれに比べて比較的大きい。

そうして、該皮膜は温度の上昇により、グレインの成長
、これら成分金属相互の固溶化ならびに金属間化合物の
生成が急速にす＼み抵抗値が急速に低下するものと思わ
れる。

次に、この合金皮膜は３００℃以下の温度範囲において
は抵抗値の安定性が必ずしも良くないのであるが、これ
に関する改良は、例えば無電解めっきした後に３００℃
以下の温度で短時間熱処理をすることにより達せられる
。

すなわち上記熱処理によって、３００℃までの抵抗温度
係数が極めて小さく抵抗値が非常に安定した抵抗皮膜を
得ることができる。

これは第３図の特性図により明らかにされる。

第３図において曲線ａは合金皮膜の熱処理を施した場合
の特性曲線であり、曲線ａ′は熱処理を施さない場合の
特性曲線である。

この第３図から明らかなように熱処理前の合金皮膜は８
０℃を越えると抵抗値の永久変化を開始するが熱処理後
の合金皮膜は３００℃以下の熱処理温度までは抵抗温度
係数が５０ｐｐｍ／℃で可逆的であり安定な特性を示し
、該温度を越えるとはじめて抵抗値の著しるしい低下を
開始し、溶断の機能を現出する。

次にこのような合金皮膜を用いた抵抗器について定格電
力の１０倍の過負荷時の自己発熱による抵抗値の低下度
と溶断ずるまでの時間の一例を第４図に示す。

この図から明らかなように自己発熱による抵抗値の低下
度が小であるほど溶断に達する時間が短縮され、すぐれ
た溶断特性を示すことが明らかである。

ところで、現在までに提案されている上記のような合金
皮膜の製造方法においては、得られる合金皮膜の抵抗値
の低下度が通常には０．４〜０．５と比較的大きく、こ
のために溶断するまでの時間を効果的に短かくすること
ができないという不都合があった。

また、得られる合金皮膜の特性のばらつきが大きくて歩
留まりも悪いという欠点があった。

そこで本発明はこのような合金皮膜を製造する方法にお
いて、得られる合金皮膜の抵抗値の低下度を小さくする
ことができ、しかも特性のばらつきを少なくして安定に
製造することのできる製造方法を提供することを目的と
するものである。

このため、本発明の抵抗器の製造法においては、無電解
メッキ浴を用いこの浴を充分に熟成した後に合金皮膜を
無電解共析メッキによって得ることを特徴とする。

この方法によってメッキされた合金皮膜は第５図にみら
れるように、高温での抵抗値の低下度が常温放置による
浴の熟成時間とともに急速に小さくなり、約１００時間
以降はその変化の程度が少なくなる。

したがって、約１００時間以上浴を熟成した後にメッキ
した合金皮膜を得るようにすれば、熟成なしにメッキし
て得た合金皮膜に比べて高温での抵抗値の低下度をはる
かに小さくすることができて過負荷時での溶断時間を短
くすることができ、優れた溶断特性を示す抵抗器を得る
ことができるものである。

“また、このように熟成したメッキ浴を用いることによ
り合金皮膜を安定に得ることができ、抵抗値のばらつき
をなくし、歩留まりを向上することができるものである
。

本発明の抵抗器は、第６図に示すように、絶縁基体１上
に活性化処理により触媒核２を付着し、水溶性ニッケル
塩、水溶性第１鉄塩、錯化剤、ｐＨ緩衝剤および還元剤
からなる無電解メッキ浴を作成し、これを充分に熟成し
た後にこの浴に活性化処理した絶縁基体１を浸漬するこ
とによってその表面上に無電解メッキにより、ニッケル
および鉄と、リンおよびホウ素のうちいずれか一方を含
む合金皮膜層３を形成し、これにキャップリード４を圧
入し、溝切り５をおこなった後、樹脂６を塗装して構成
されるものである。

この抵抗器の構成において、該無電解メッキ浴を熟成し
てからメッキした合金皮膜は従来の金属皮膜抵抗器およ
び熟成していない無電解メッキ浴からメッキした合金皮
膜にくらべて溶断特性がきわめてすぐれている。

さらに、該無電解メッキ浴を熟成することにより、浴の
安定化がすすみ、メッキ状態やメッキ速度も安定でばら
つきの少ない合金皮膜を得ることができる。

この無電解メッキ浴においては、水溶性ニッケル塩、水
溶性第１鉄塩としては、硫酸ニッケル、塩化ニッケルあ
るいは硫酸第１鉄、硫酸第１鉄アンモンなどの通常の無
機塩類の他に、水溶性の有機塩類も使用できる。

このニッケルおよび鉄の金属塩の濃度比はメッキ浴の安
定性、メッキ速度、メッキ状態およびメッキ皮膜の溶断
特性などに大きく影響を及ぼす。

すなわち、鉄塩／（鉄塩干ニッケル塩）のモル比が大き
くなるほど、メッキ浴は安定となり、メッキ速度は小さ
くなるが、得られた合金メッキ皮膜の溶断特性はすぐれ
た特性を示す。

鉄塩／（鉄塩＋ニッケル塩）のモル比は、０．０５〜０
．７で、鉄塩とニッケル塩の金属塩濃度は０．００５〜
１．０ モ）Ｌｙ ７ｉで使用されることが望ましい。

また、錯化剤には酒石酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、マロ
ン酸塩、リンゴ酸塩、コハク酸塩など多くの有機酸塩が
使用されるが、錯化剤の種類によって、浴の安定性、メ
ッキ速度およびメッキ皮膜の溶断特性などはかなり異な
っている。

錯化剤の濃度範囲としては金属塩の１．５倍以上必要と
されるが、２〜３倍が望ましい。

ｐＨ緩衝剤にはホウ酸などの無機酸のほか、カルボン酸
などの有機酸も使用される浴のｐＨはこのｐＨ緩衝剤で
コントロールされ、４〜１０の範囲で使用されるが、ｐ
Ｈ値によって、浴の安定性、メッキ速度、メッキ状態が
異なり、メッキ皮膜の溶断特性に大きな影響を及ぼす。

浴の成分によって、メッキ皮膜の溶断特性、浴の安定性
、メッキ速度などの良好な結果が得られるｐＨ値が選択
される。

このｐＨの調整剤としては、経済的なもので、水溶液中
の金属塩と共通の陰イオンをもつ酸または塩基が使用さ
れる。

一般には酸では硫酸、塩酸などで、塩基ではか性ソーダ
、アンモニャなどである。

さらに、金属イオンを還元する還元剤としては次亜リン
酸塩、水素化ホウ素化合物などが使用されるが、この還
元剤の種類と濃度によっても浴の安定性、メッキ速度、
メッキ状態、皮膜の溶断特性などが大きく変化する。

次亜リン酸塩を用いると、０．０１〜１．５モル／ｉで
使用されるが、濃度が大なるほど、メッキ皮膜の溶断特
性は向上するが、メッキ速度は小さくなり、浴の安定性
は悪くなる傾向がある。

上記のような無電解メッキ浴は一般には７０〜１００℃
の浴温度で使用されるが、浴の成分によっては１５〜７
０℃でも使用できる。

このような無電解メッキ浴に活性化処理された絶縁基体
を浸漬するとガスを発生しながらその表面にニッケルお
よび鉄と、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含む合
金皮膜を形成する。

上記浴の熟成の方法としては、浴を常温放置して熟成す
る方法、浴を高温に保持して熟成する方法、浴をかくは
んしながら熟成する方法などがある。

これらの浴の熟成によって、浴中の金属イオン、錯化剤
および錯化合物の状態が変化し平衡関係が変わり、その
ため浴の安定性、メッキ速度および合金メッキ皮膜の特
性が大きく影響をうけることになる。

浴を常温放置して熟成する方法においてクエン酸塩系メ
ツキ浴では放置時間とともに、浴は安定化し、メッキ速
度は小さくなり、合金抵抗皮膜の溶断特性は第５図に示
したように著しく向上する。

この傾向は１００時間程度まで続き、それ以上の放置時
間ではその変化の程度は小さくなり、安定化してくる。

この熟成による変化の程度は浴の成分、各成分濃度、ｐ
Ｈ、浴温度などによって異なり、酒石酸塩系メッキ浴で
は数時間〜１昼夜の常温放置で大きな変化を示す。

浴の熟成方法としては、上記の常温放置による方法のほ
かにも種々あげられる。

その内、浴を高温に保持し熟成する方法により熟成効果
を短時間に行うことができるし、また浴をかくはんしな
がら熟成する方法によっても短時間に熟成効果をあげる
ことができる。

浴をかくはんしながら熟成する方法には、機械的に液を
かくはんする方法、エアーかくはんによる方法、酸素か
くはんによる方法などがある。

上記のような熟成の方法のうちではエアーかくはんまた
は酸素かくはんによる方法が最も熟成の効果が大きい。

次に本発明を実施例を用いて説明する。

直径２φ、長さ８ｍｍの円柱状磁器を熱アルカリ液で脱
脂し、水洗後塩化第１錫に浸漬して感受性を賦与し、次
に塩化パラジウム液に浸漬して活性化した。

次に活性化磁器の表面に無電解メッキ浴における浴組成
、ｐＨ，建浴後の浴の熟成法および熟成時間、メッキ時
の浴温度、メッキ時間などを第１表に示したような条件
にして無電解メッキをし、厚み約２〜３μのニッケルー
リンー鉄からなるメッキ皮膜磁器を得た。

次に該メッキ皮膜磁器を２５０℃で５時間熱処理した。

次にリード線付キャップ電極を該メッキ皮膜磁器の両端
に圧入し、該皮膜をスパイラルカットし、次にシリコー
ン樹脂系絶縁塗料を該抵抗器表面に塗布し、１５０℃で
３０分間焼付けて、Ｖ２Ｗ型抵抗器を製作した。

これらの抵抗器は第１表に示すように、抵抗温度係数は
浴の熟成のいかんにかかわらず良好な値を示すが、高温
における抵抗値の低下度については、浴の熟成した後に
メッキしたものの方が浴の熟成なしにメッキしたものに
比べて小さい値を示しており、過負荷時の溶断時間も極
めて短かく、優れた溶断特性を示している。

該浴の熟成は浴の放置、エアーかくはんいずれの方法で
も良好であることが判る。

また、第１図の曲線ａに試料２の抵抗器について１／２
Ｗ定格電力に対する印加電力の倍率の溶断時間との関係
を示しているが、従来の金属皮膜抵抗器による曲線と比
較してみると極めてよい溶断特性をしめずことがわかる
。

以上説明したように、本発明は水溶性ニッケル塩、水溶
性第１鉄塩、錯化剤、ｐＨ緩衝剤および還元剤を含む無
電解メッキ浴を作成し、これを熟成した後に無電解メッ
キにより絶縁基体上にニッケルおよび鉄と、リンおよび
ホウ素のうちの少なくとも一方を含む合金皮膜を形成す
ることによって抵抗器を製造するものであり、溶断特性
が極めて優れた抵抗器を再現性よく安定して製造し得る
工業的価値の大なるものである。

また、本発明による合金皮膜の製造法は抵抗器単体部品
として用いることができるだけでなく樹脂、ガラス、磁
気などの印刷配線基板上に形成しても利用できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は抵抗器の抵抗温度特性を示す特性図、第２図は
過負荷時の抵抗器の表面温度特性を示す特性図、第３図
は熱処理による抵抗器の抵抗温度係数特性を示す特性図
、第４図は高温での抵抗器の抵抗値低下度と溶断特性の
関係を示す特性図、第５図は本発明の抵抗器の製造方法
を実施したー実施例の製造工程における浴の熟成時間と
高温での抵抗値低下度の関係を示す特性図、第６図は同
製造方法によって製造した一例の抵抗器の断面図、第１
図は同抵抗器における溶断特性を示す特性図である。 １・・・・・・絶縁基体、２・・・・・・触媒核、３・
・・・・・合金皮膜層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水溶性ニッケル塩、水溶性第１鉄塩、錯化剤、ｐＨ
   緩衝剤および還元剤を含む無電解めっき浴を作成し、こ
   の無電解めっき浴を熟成した後に絶縁基体上にニッケル
   および鉄と、リンおよびホウ素のうちの少なくとも一方
   とを含む合金皮膜を無電解めっきにより形成させること
   を特徴とする抵抗器の製造方法。