JPS6320004B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はZnOを主成分とする非直線抵抗素子
の側面絶縁被膜形成装置に関する。 従来、この種のZnOを主成分とする非直線抵抗
素子（以下素子と呼ぶ）の側面絶縁被膜形成装置
としては、焼成後素子側面にエポキシ系有機物を
塗布して絶縁するか、或いは素子の焼成前に種々
の無機化合物を素子側面に塗布後焼成し、焼成後
ガラス質または結晶質の絶縁物となる絶縁被膜体
を形成させて絶縁していた。 しかし、前者の手段においては、塗布するエポ
キシ系有機物と素子本体との密着性が悪く、この
ため、素子に水分が吸着され特性劣化が大きく短
波尾耐量も弱くなる欠点がある。また素子本体と
エポキシ樹脂との間に熱膨張の差があるため、熱
衝撃で素子側面に被覆されたエポキシ樹脂にクラ
ツクが入り劣化の原因となる欠点がある。また、
後者の手段においては、焼成時に素子本体と側面
絶縁剤の収縮率を一致させる必要がある。このた
め１次焼成して或る程度圧縮成形素子を収縮さ
せ、しかる後に、無機化合物又はそれらの混合物
を一次焼成素子側面に塗布して本焼成し無機質絶
縁側面被膜を形成させている。この場合、２回に
分けて焼成するので、燃料（電力を含む）費と焼
成装置を２回使用するので製造コストが上昇する
欠点がある。また両者の手段とも側面絶縁膜を必
要厚に均一にするためには、相当の技術と装置を
要する欠点がある。 しかし、近年、焼成に用いる容器内にアンチモ
ン酸化物（Sb₂O₃）を入れ、同容器内に素子を収
容して素子の焼成と同時にそれに側面絶縁被膜を
形成させる技術的手段が開発された。このような
手段では容器内に台座を配し、その台座に敷粉を
介して素子が載置される構成をとつている。とこ
ろが、このような構成で上述のように素子の焼成
と同時にそれに絶縁被膜を形成させると台座と素
子との関係から次のような不具合が素子の側面絶
縁被膜に生じる。すなわち、昇温中の素子は第１
図に示すように800℃〜1000℃において、急激に
収縮される。また、容器内のSb₂O₃は一般に920
℃付近より昇華が始まつて、Sb₂O₃蒸気となつて
素子表面に絶縁被膜が形成される。この被膜形成
時、素子の径より台座の径が小さいと、素子の一
部が台座からはみ出すために、そのはみ出し部分
とSb₂O₃蒸気との反応が過多となる。このため、
第２図に示すように素子１の絶縁被膜層２の素子
円周部（はみ出し部分）１ａに膨れ部３が生じ
る。この膨れ部は図示しないが素子１の上部にも
反応過多のために生じることがある。上記素子１
の下部に生じた膨れ部３および素子１の上部に生
じた膨れ部は素子取扱い時に損傷させてしまうお
それがあるとともに、膨れ部３が大きいとその内
部に気孔４が形成され、素子との密着性が低下す
る欠点となる。 この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、ピンホールのない緻密で均一の結晶粒を持
ち、素子本体との密着性が良く、かつ膨れが生じ
ない絶縁被膜体を形成することができる酸化亜鉛
非直線抵抗体素子の側面絶縁被膜形成装置を提供
することを目的とする。 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。 第３図において、アルミナ質の鞘（焼成用容
器）１２の底に耐熱性セラミツク材から成る凹状
に形成された台座１４が載置される。この台座１
４の内底面１５上には敷粉１６の層を介して、圧
縮成形された素子１８を設置する。このとき、台
座１４の内径は素子１８の径よりも図示のように
数mmから数十mm以上大きくする。また台座１４の
端部の突出体１７は内底面１５より数mmから数十
mmまで以内に形成する。一方、前記素子１８の上
面には素子と反応しにくい部材で形成された円板
体１９を載置する。この円板体１９の径は素子１
８の径より２mm以上大きくする。なお、敷粉１６
は台座１４と素子１８の溶着を防ぐものである。
また鞘１２の内側面には素子１８に側面絶縁被膜
を形成させるための塗布剤２０が塗布されてい
る。鞘１２の上部には鞘１２と同質性の蓋２２が
設けられている。 台座１４の材質はアルミナ質又は酸化亜鉛系焼
結板等が良く、特に酸化亜鉛系焼結板は素子の主
成分と同質なので焼結された素子の特性を損ねる
恐れがなく望ましい。敷粉１６はアルミナ質や
ZnO素子の造粉末分又はZnO素子を仮焼して砕い
た粉等が用いられている。ZnO素子の成分に類似
又は同質のものが台座の場合よりも強く要求され
る。なお、台座１４に素子１８と同質系のものを
用いた場合は敷粉１６がなくても良い。また側面
絶縁被膜を形成させる塗布剤２０は鞘１２の内面
の一部又は全面、及び蓋２２の底面に塗布しても
良い。 次に、この発明の酸化亜鉛非直線抵抗素子の焼
結及びその側面絶縁被膜を形成させる手段を述べ
る。 先ず素子１８は、ZnO（91重量％）にSb₂O₃、
Bi₂O₃、CO₂O₃、Cr₂O₃、MnO₂、SiO₂等合計（９
重量％）の混合物を加え、充分混合した後適当な
形状に圧縮成形する。例えば直径40mmφ、厚さ約
30mmの円柱形にして成形体とする。塗布剤２０
は、出発原料としてSb₂O₃、Sb₂O₄、Sb₂O₅のう
ち少なくとも１つ以上を含むアンチモン酸化物
を、水でもつてスラリーとして鞘１２の内側面に
塗布し乾燥させる。 このように塗布剤２０を塗布した鞘１２内に成
形体状をした素子１８を入れ蓋２２をしてほぼ密
閉状態にする。 この密閉状態で1000℃〜1400℃（素子の電気特
性の点からは1100℃〜1300℃が好ましい。）の温
度範囲で焼成すると、鞘１２内の塗布剤２０であ
るアンチモン酸化物が昇華し、容器内はアンチモ
ン酸化物の雰囲気となり、素子１８表面のZnO、
Bi₂O₃等と固一気相反応し素子１８の表面に高抵
抗の絶縁被膜が形成される。 上記の固一気相反応において、酸化アンチモン
のうちSb₂O₃は約570℃でSb₂O₄に、Sb₂O₅は357
℃以上でSb₂O₄になる。形成されたSb₂O₄は920℃
付近より昇華し始め1000℃以上では非常に活発に
なり、鞘１２内は酸化アンチモンの雰囲気とな
る。 一方素子１８は800℃〜1000℃の温度領域で体
積比で約40％収縮しZnOの他、Zn₂SiO₄、パイロ
クロア、Zn₂Bi₃Sb₃O₄、Zn_2.33Sb_0.67O₄、
14Bi₂O₃・Cr₂O₃等の結晶相が形成される。素子
１８表面では容器内に発生した酸化アンチモンと
素子１８内から拡散してくるZn²⁺と反応し、素
子表面にZn_2.33Sb_0.67O₄が形成され素子１８と共
に焼結される。 上記のようにして形成された絶縁被膜におい
て、特に素子１８の図示下部の円周部１８ａ表面
には、凹状の台座１４の内径が素子１８の径より
も大きくしてあることと突出体１７があるため
に、素子表面とSb₂O₃蒸気との反応が円滑に行な
われるようになり、従来のような反応過多を起さ
なくなつて均一な絶縁被膜が得られる。一方、素
子１８の上部も円板体１９があるため、従来のよ
うな反応過多を起さないで均一な絶縁被膜が形成
される。 次に従来の場合とこの発明の実施例によつて形
成された抵抗素子の４×10μs電流波形による放電
耐量の実験を次表に掲げる。

【表】 また、台座１４の内径と素子１８の直径の差が
放電耐量に与える影響の実験例を次表に掲げる。

【表】 なお、上記実施例において、Sb₂O₃の蒸発温
度、速度はSb₂O₃とともに敷く粉の組成や配合に
より変化する。また素子の収縮は組成、配合、成
形圧力、仮焼条件、焼成条件に変化する。これら
のことから台座１４の内径および突出体１７の高
さは適当な大きさに選択する。また、台座１４の
突出体１７は第４図のように形成してもよい。 以上述べたようにこの発明によれば、酸化亜鉛
非直線抵抗素体の径よりもそれを載置する凹状の
台座の内径を大きく形成するとともに台座端部に
所定長の突出体があり、かつ素体の上部に円板体
を設けたので、素子表面とSb₂O₃蒸気とによる反
応が素子下部円周部分および上部円周部分におい
ても円滑に行なわれ、均一な絶縁被膜が素子には
形成され、従来のような膨れ部の発生を抑止でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化亜鉛非直線抵抗素体の温度に対す
る収縮率を示す特性曲線図、第２図は素体下部の
絶縁被膜に膨れ部が生じた状態を示す説明図、第
３図はこの発明の一実施例を示す一部断面正面
図、第４図は台座の異なる例を示す正面図であ
る。 １２……鞘（焼成用容器）、１４……台座、１
６……敷粉、１７……突出体、１８……素子、１
８ａ……円周部、１９……円板体、２０……塗布
剤、２２……蓋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 焼成容器内に配置される台座と、この台座上
   に敷粉を介して載置される酸化亜鉛を含む非直線
   抵抗素体と、前記焼成容器内の所定個所に配置さ
   れるアンチモン酸化物とを備え、前記抵抗素体の
   焼成時と同時に気一固相反応により抵抗素体の側
   面絶縁被膜を形成するようにした酸化亜鉛非直線
   抵抗体素子の製造装置において、台座を凹形状に
   形成し、その台座の内径を前記非直線抵抗素体の
   径より大きく形成するとともに、その台座端部の
   突出体を台座内底面より所定長突出させ、かつ前
   記素体の上部に素体と反応しにくい部材で形成さ
   れた素体の径より大きい円板体を載置させたこと
   を特徴とする酸化亜鉛非直線抵抗体素子の側面絶
   縁被膜形成装置。