JPS6058561B2 - 非直線抵抗体用の電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非直線抵抗体の電極に関し、特にオーム性接
触特性及び引つ張り強度の良好な非直線抵抗体用の電極
に関するものてある。

非直線抵抗体には、その素体自体の非直線抵抗特性を
出来る限り忠実に取り出すことができるようにオーム性
接触特性の電極が具備されている。

このような電極としては、Ｉｎ−Ｇａ合金電極、ニッ
ケルメッキ電極、銀焼付電極等がある。しかしながら、
Ｉｎ−Ｇａ合金電極は、オーム性接触特性の点では非常
に優れているが、引つ張り強度が非常に弱く、コストも
高いことにより、量産における電極として実用に供され
ていない。また、ニッケルメッキ電極は、無電解メッキ
によるため、あらかじめバリスタ素体の表面に化学的処
理を施さなければならなず、この処理による残留イオン
が素体の非直線抵抗特性を劣化させる。そして、引つ張
り強度をあげるため、８９℃〜４９℃約３紛間の焼付を
行なうため、ニッケルの表面酸化により半田付性が悪い
という欠点を有していた。 これられの欠点を補う電極
として、現在最も多く使用されている銀焼付電極がある
。この銀焼付電極は、半田付性及び引つ張り強度の点で
は非常に優れているものの、ペースト中に混入させる卑
金属が酸化され銀粒子にもわすかではあるが酸化が進む
ため、オーム性接触が劣化し、Ｉｎ−Ｇａ合金電極に比
較して悪いこと及びコストが高い等の欠点を有していた
。 本発明は、上記欠点を是正すべく発明されたもので
、銀焼付電極の電気特性及び半田付性を維持し、かつ銀
焼付電極よりオーム性接触特性の良好な非直線抵抗体の
電極を提供することを目的として本発明を試みた。

即ち、酸化保護被膜を有するアルミニウム粉末１卯部
に対し、亜鉛、錫、鉛から選択された一種以上の金属２
園〜３圓部、ガラス質フリット０．５部〜２０ｆｆＩｉ
！）の重量比になるように、その他の結合剤としてチタ
ン、ニッケル、鉄、銅から選択された一種以上の微量金
属添加物と、有機ビヒクルとともに含有された金属ペー
ストの焼結金属と、この焼結金属層の上面に銅又はニッ
ケル金属層とから成る非直線抵抗体用の電極に係わるも
のである。

上記本発明によれば、銀焼付電極の電気特性、例えば
非直線抵抗係数（α値）、Ｅ、Ｏ値及び半田付性等がほ
ぼ同等に得られるとともに、オーム性接触特性において
更に良好であり、銀焼付電極に比較し、経済効果が大き
い等の効果が得られる。以下本発明の実施例を説明する
。実施例１ 所定の製造方法により作成された非直線抵抗素体１とし
て、ＳｒＴｌＯ３９８．７５ｍＯｌ％、ＧｅＯＯ．Ｏ５
ｎｌＯｌ％、Ｎｌｌ），０５１．０ｎ１０１％、ＭｎＯ
２Ｏ．２ｍＯｌ％を含有する半導体磁器材料を、外径１
０．７ｍ１内径６．７ｍ１肉厚０．８５ｍ１こなるよう
に形成した。

そして一方の主面に銀焼付電極２，３，４を、第１図に
示すような形状、即ち幅は、外径１０．３ｍ１内径７．
４Ｔｇｉであり、３等分点のギャップ５，６，７の長さ
は１．７５顛である比較試料を作成し、バリスタ電圧Ｅ
ｌＯ値１０Ｖ非直線係数α値５の特性を得た。上述と同
様の非直線抵抗素体１の一方の主面に、上記銀焼付電極
と同一寸法形状に本発明による電極を形成した。

本発明の電極の焼結金属層の導電ペーストとしては、下
記の組成のものを使用した。酸化保護被膜を有するアル
ミニウム粉末１００部（この酸化保護被膜は、５００℃
〜６００℃の温度で１部が分解し、８００℃前後で、そ
れぞれのアルミニウム粉末の部分部分が焼結可能になる
ものである。

）、軟化点５３０℃の円０−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯガラスフ
リット（３００メッシュバスのもの）０．１部〜２５．
０部、金属添加物として亜鉛粉末１５．０部〜３３０．
０部、その他の結合剤として、チタン、ニッケル、鉄、
銅等を３．娼及び、有機ビヒクル７．娼を合計で１娼含
有しており、下記の表に従うように混合かくはん機で１
５Ａ間かくはんした導電ペーストを．使用した。この導
電ペーストを非直線抵抗素体の一方の主面に塗布し、８
００℃３紛間大気ふん囲気中のトンネル炉で焼成して焼
結金属層とした。次に無電解メッキにて銅を前記焼付金
属層上に１μ〜１０μの厚みて形成する。その後に各種
測定．をした。ＥｌＯ値は、隣接する電極間にプローブ
をあてて１０ｒ！ＧｌＩ，Ａのバリスタ電流をながした
ときのバリスタ電圧Ｅｌ。（■）を１個の試料でそれぞ
れの電極間を測定し、その平均値を測定値とした。α値
は、１ｗ１，Ａをながしたときのバリスタ電圧Ｅ１（■
）と、ＥｌＯ測定の同一電極間で測定したＥｌＯ値とで
＝１／１０ｇ卜計算により算出し、３つの平均値を測定
値とした。銅メッキは、目視により完全な銅被膜を形成
したものを普通とし、それ以下を悪い、それ以上に厚く
ついている状態を良好として判定した。また、半田付性
は半田鏝の先に半田を溶かしてつけ、各電極上に半田鏝
から半田を移したとき、各電極全面に半田が広がつての
つた場合を普通とし、全面に平坦な広がりをもつてのつ
た場合を良好とした。また、ところどころに付着したり
、玉状になつた場合を悪いとした。次に電極の引つ張り
強度は、電極上に外径２？、内径０．８！Ｆｌφ、肉厚
０．５ＷＲ１重量５１９の円形リング半田をのせて、半
田中央に０．６Ｔ１ｇＲφの銅線を電極間に垂直になる
ように固定して、非直線抵抗素体の反対面から半田鏝の
先端を当接させて半田を溶融後、銅線を固着した。

この状態の試料の銅線を軸方向に引つ張り、前記金属層
が非直線抵抗素体面から剥離する直前のＫ９メータの最
大値を測定値とし、約２ｋ９以上ないと実用に供しない
ため、それ以下を不良とした。なお、本発明を評価する
ため、前記銀焼付電極を具備した非直線抵抗素体ＥｌＯ
値１０Ｖ１α値＝５の製品５陥について、半田付性及び
引つ張り強度を上述の如き測定方法で測定したところ、
半田付性はすべて良好であり、引つ張り強度は２ｋｇ〜
５ｋ９の範囲であつた。

上述の実施例によつて、チタン酸ストロンチウム非直線
抵抗素体に対し、亜鉛粉末の添加量、及びガラス質フリ
ットの添加量による各特性を調べた。

表１について考察すると、比較例１〜３に示されるよう
に亜鉛粉末が１５部では銅メッキのつきが悪く、メッキ
ののりも悪く、引つ張り強度が弱いため、電極として使
用不可能である。

比較例１３及び１４に見るように亜鉛粉末が３３０ｍで
あると、ＥｌＯ値、α値が不安定になるため本発明の電
極の目的からはずれる。また、比較例１、４、７、９、
１１及び１４の例から明らかなように、引つ張り強度が
２ｋ９に満たないため、本発明の目的から除外される。
さらに、比較例５、７、８、１０ｓ１２及び１３に示さ
れるように、銅メッキのつきが悪く半田付ができないた
め、本発明の目的から除外される。従つて、亜鉛粉末の
添加量としては、２０虹部〜３００．０ｍの範囲が、本
発明の目的を達成する範囲である。また、ガラス質フリ
ットの添加量としては、０．５部〜２０部の範囲が本発
明の目的を達成することが確認できる。実施例２ 非直線抵抗素体は、実施例１と同様のものを使用した。

導電ペースト中の含有物として、軟化点が５００導Ｃ（
粒度が３００メッシュバス）のＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−Ｓｉ
Ｏ２ガラスフリット０．１部〜２５ｍ及び金属添加物と
しては、錫粉末を１５．０部、３３０．０部、有機ビヒ
クル５．０部、チタン、ニッケル、鉄、銅等から成る微
量金属添加物４．０部、のみが変わるのみで他のものは
実施例１と同様である。実施例２においては、金属添加
物として錫粉末の添加により各特性がどのようになるか
を調べた。

表２に示されているように、比較例１６の錫粉末１５．
０ｍでは、銅メッキのつきがあまりよくなく半田付性も
あまりよくないため、引つ張り強度が弱．い。

このため本発明の範囲から除外される。また、比較例ｎ
では錫粉末３３０．０ｆＰＩ）の例が示されており、実
施例１の比較例１破び１５と同様にＥｌＯ値及びα値が
不安定のため本発明の範囲から除かれる。そして、比較
例１ＢＢ！．び２０に示されるように、ガラス質フリッ
トが０．１部であると、引つ張り強度が２ｋ９に満たな
いため本発明の範囲から除かれる。さらに、比較例１７
、１９及び２１に示されるように、ガラス質フリットが
２５．娼であると、銅メッキがつかず半田付ができない
ため本発明の範囲から除かれる。従つて、本発明の目的
を達成する金属添加物とガラス質フリットの添加量の範
囲は、実施例１と同様であつた。

実施例３実施例１と異なる部分のみを述べると、導電ペ
ースト中の金属添加物を表３に示す如く、鉛粉末１５．
０ｍ−３３０．娼、微量金属添加物２．娼、有機ビヒク
ル６．娼にしたのみである。

（他の条件については、実施例１と同様である。）以上
、表３に示されるように結果としては、金属添加物とし
ての亜鉛粉末の添加量及びガラス質フリットの添加量の
範囲が、実施例１及び２と同様に規制されることが理解
される。

実施例４ 本実施例においては、ＴｌＯ２９９．４８ｒｎＯｌ％、
Ｔａ２Ｏ５Ｏ．Ｏ２ｎｌＯｌ％、Ｂｌ２Ｏ３Ｏ．５ｒｒ
ｌＯｌ％の非直線抵抗素体を使用した。

この素体は、銀焼付電極により確認してＥｌＯ値１０（
■）及びα値が５の素体を使用した。そして焼結金属層
の上面に公知の電気メッキ法によりニッケルメッキ層を
１〜１０μの厚みに形成した場合の実施例を示す。なお
、導電ペースト中の微量金属添加物３．娼、有機ビヒク
ルは１０．娼であり、他の条件においては実施例１と同
様である。表４に示す如く、導電ペースト中の金属添加
物が亜鉛であり、かつ金属層がニッケルメッキ層であつ
ても、実施例１と全く同様の結果になることが確認され
た。

実施例５ 本実施例においては、非直線抵抗素体として実施例４と
同様の磁器を使用し、金属添加物として錫粉末、金属層
として公知の電気メッキ法によりニッケルメッキ層を１
〜１０μの厚みに形成した場合の実施例を示す。

他の条件においては実施例２と全く同様である。表５に
示す如く、導電ペースト中の金属添加物が錫粉末の焼付
金属層と、金属層がニッケルメッキの場合も、実施例２
の場合と同様の結果が確認された。

実施例６ 本実施例においては、非直線抵抗素体として実施例４と
同様の磁器を使用し、金属層として公知の電気メッキ法
によりニッケルメッキ層を１〜１０μの厚みに形成した
場合の実施例を示す。

他の条件においては実施例３と同様である。表６に示す
如く、導電ペースト中の金属添加物が鉛粉末の金属添加
物と、金属層がニッケルメッキの場合も、実施例３の場
合と同様の結果が確認された。

実施例７ 金属添加物として、亜鉛粉末と鉛粉末が１：１になる混
合粉末を１００』部と、ガラス質フリットを５力部にし
、他の条件を実施例１と同様にした場合について調べた
。

その結果、銅メッキは良好につき、ＥｌＯ値は９．０（
■）、α値は５．０であつた。

また半田付性はもちろん良好であり、引つ張り強度は４
．０ｋ９であつた。実施例８ 金属添加物として、亜鉛粉末と鉛粉末が２：１になる混
合粉末を１５０．娼、ガラス質フリットを５．娼にし、
他の条件を実施例１と同様にした場合について調べた。

その結果、銅メッキは良好につき、Ｅｌ。値は９．０（
Ｖ）、α値は５．０であつた。また半田付性も良好であ
り、引つ張り強度は４．２ｋ９であつた。実施例９金属
添加物として、亜鉛粉末と錫粉末が３：１になる混合粉
末を２００．娼、ガラス質フリットを５虹部にし、他の
条件を実施例４と同様にした場合について調べた。

その結果、ニッケルメッキは良好につき、Ｅ，。値は９
．０（Ｖ）、α値は５．０であつた。半田付性も良好で
あつた。引つ張り強度は４．１ｋ９であつた。実施例１
０金属添加物として、亜鉛粉末、鉛粉末及び錫粉末を１
：１：１の比の混合粉末を１００．０部、ガラス質フリ
ットを５．娼にし、他の条件を実施例１−と同様にした
場合について調べた。

その結果、銅メッキは良好につき、半田付性も良好であ
つた。

またＥｌＯ値は９．０（Ｖ）、α値は５．０であつた。
引つ張り強度は４．２ｋｇであつた。次に、オーム性接
触特性を調べるため、第２図に示す回路において、電圧
一電流特性を測定し、その結果を第３図に示すグラフに
示した。試料は実施例１に用いたチタン酸ストロンチウ
ム半導体磁器材料を使用し、直径１０Ｔｆｎφ、肉厚１
．０ｍになるように形成した。そして、一方の主面にＩ
ｎ一Ｇａ合金電極を形成し、他方の主面にＩｎ−Ｇａ合
金のもの、銀焼付電極のもの及び実施例１に示す電極を
形成させそた３種類のものを用意した。第３図に示す曲
線Ａは、Ｉｎ−Ｇａ合金電極を両主面に形成した試料の
特性を示す。曲線Ｂは、他方の主面の電極において、金
属添加物が亜鉛１００．０部、ガラス質フリットが５．
娼でかつ銅メッキ電極層の試料の特性を示す。曲線Ｃは
、金属添加物が亜鉛１００．０部、ガラス質フリットが
２５．娼でかつ銅メッキ電極層の試料の特性を示す。曲
線Ｄは、他方の主面の電極が銀焼付電極の試料の特性を
示すものである。この測定によれば、本発明の電極は、
理想とされるＩｎ−Ｇａ合金電極の場合とほぼ一致する
特性を示し、銀焼付電極より優れていることが理解され
る。

また、本発明のガラス質フリットの含有範囲からはずれ
る電極を具備する試料については、曲線Ｄに示すように
銀焼付電極の場合より非常に悪い特性となる。以上に示
す実施例により、酸化保護被膜を有するアルミニウム粉
末１（４）部に対する金属添加物が加部〜３（１）部の
範囲であること及びガラス質フリットが０．５部〜２０
部の範囲であることが好ましい。

特に、金属添加物と前記アルミニウム粉末が同量であり
、ガラス質フリットが５．０ｍが最も好ましいことが理
解される。即ち、酸化保護被膜を有するアルミニウム粉
末ｌ（１）部に対し、金属添加物が２０部未満であると
、その上層に形成する金属層の形成ができず、３００部
を越えると焼付時に酸化物になる金属が増すため、Ｅｌ
Ｏ値、α値が不安定になり、本発明の目的を達成しない
。

また、ガラス質フリットが０．５部未満であると電極の
引つ張り強度が弱く、２娼を越えると、前記金属層が形
成されず、本発明の目的を達成しない。

上記本発明の範囲に属する非直線抵抗体用の電極は、銀
焼付電極と同等の電気特性及び半田付性を維持するとと
もに、銀焼付電極よりオーム性接触特性が良好である。

また、電極としてのコストは、主に材料費のみの相違で
あるが、１１３〜１１６（本発明の実施例においては１
１５）にすることができる。本発明は、周知のアルミニ
ウムペーストのアルミニウムの量に対し、銅又はニッケ
ルよりイオン化傾向の大きい金属添加物を２０％〜３０
０％の範囲で添加した導電ペーストの焼付電極層とする
ことにより、銅又はニッケルの置換メッキが行なわれ、
良好な銅メッキ層又はニッケルメッキ層ができるものと
思われる。

なお、本発明の実施例においては、割愛してあるが、導
電ペースト中にアルミニウム借体粉末を混入してもよく
、この混入により、非直線抵抗素体との界面反応を生じ
電極の引つ張り強度を高めることが可能である。

更に、微量金属添加物（チタン、ニッケル、鉄、銅を主
成分とする金属粉末）は、酸化保護被膜を有するアルミ
ニウム粉末１（１）部に対し、１．０部〜４．娼、有機
ビヒクルは５．娼〜１０．娼の範囲において、十分に本
発明の目的を達成することが可能であり、磁器材料の材
質により適量に調整され゛るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は非直線抵抗体の形状を示す実施例の斜視図であ
る。 第２図は非直線抵抗体の電圧一電流特性を測定する回路
図を示し、第３図は非直線抵．抗体の電圧一電流特性を
示すものである。１・・・・・・非直線抵抗素体、２，
３，４・・・・・・電極、５，６，７・・・・・・ギャ
ップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸化保護被膜を有するアルミニウム粉末１００部に
   対し、亜鉛、錫、鉛、から選択された一種以上の金属添
   加物２０部〜３００部、ガラス質フリット０．５部〜２
   ０部の重量比になるようにその他の結合剤とともに含有
   された金属ペーストの焼結金属層と、この焼結金属層の
   上面に銅又はニッケル金属層とから成ることを特徴とす
   る非直線抵抗体用の電極。