專利名稱：可變電阻的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變電阻的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，在以ZnO為主成分的可變電阻元件表面形成電極后，在該可變電阻原件表面形成由玻璃構(gòu)成的高電阻層，然后對電極表面進行電鍍而獲得可變電阻。
但是，由玻璃構(gòu)成的高電阻層不能夠選擇性地僅僅形成于可變電阻元件的表面，而且難以形成均一的厚度。所以會存在下列問題進行電鍍時形成電鍍流而造成短路，或水分等浸入可變電阻元件內(nèi)部而導(dǎo)致可變電阻的電特性劣化等。
發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的是通過選擇性地在可變電阻元件表面形成致密且具有均一厚度的高電阻層，以提供具備良好耐電鍍性、耐濕性的可變電阻。
為了達到上述目的，本發(fā)明的可變電阻制造方法的特征是包括以下4個步驟(1)使以ZnO為主成分的原材料成形，獲得可變電阻元件；(2)在可變電阻元件外表面按照規(guī)定間隔至少形成兩個第1電極；(3)對前述可變電阻元件進行第1次熱處理；(4)在前述可變電阻外表面涂上Si粉，進行第2次熱處理。
利用該方法因能形成致密的且有均一厚度的高電阻層，故能獲得具備良好耐濕性和耐電鍍性的可變電阻。
對附圖的簡單說明

圖1為本發(fā)明的一個實施例的可變電阻剖面圖。圖2為本發(fā)明的一個實施例的燒結(jié)步驟說明圖。
實施發(fā)明的最佳狀態(tài)圖1中，1為可變電阻元件，其內(nèi)部設(shè)置了多個以Ag為主成分的內(nèi)部電極2。這些內(nèi)部電極2交替從可變電阻元件1兩端抽出，再使其兩端分別與外部電極3通電連接。被層疊于內(nèi)部電極2之間及其外側(cè)的瓷片1a以ZnO為主成分，其他還包含Bi2O3、Co2O3、MnO2和Sb2O3等。4a、4b分別表示燒結(jié)SiO2或其混合物的同時形成的高電阻層。圖2表示在可變電阻元件1表面形成高電阻層4a和4b時，對它與氧化鋁坩堝6中的SiO2粉末或與以SiO2為主成分，還添加一種以上選自Fe2O3、Sb2O3、TiO2、Al2O3、Bi2O3、B2O3、PbO、Na2CO3、K2CO3、MgO、CaCO3、AgO的粉末狀混合物(以下簡稱SiO2或其混合物5)一起進行熱處理的狀態(tài)。
以下，對本實施例的可變電阻的制造方法進行說明。
首先，以氧化鋅為主成分，將其與增塑劑、粘合劑等混合、粉碎、打成淤漿、形成片狀，制得瓷片1a。然后將瓷片1a與以銀為主成分的內(nèi)部電極2交替層疊，再將內(nèi)部電極2交替從相對的端面導(dǎo)出，按照規(guī)定長短切斷，制得可變電阻元件1。接著，在100～300℃下對該可變電阻元件1進行熱處理，歷時5分鐘～10小時，使可變電阻元件1中的增塑劑除去后，再在可變電阻元件1表面開槽。然后，在可變電阻元件1的兩個端面涂布形成外部電極3的Ag電極糊，于600～950℃下進行5分鐘～10小時熱處理，使可變電阻元件1燒結(jié)后，用圖2所示的氧化鋁制坩堝6，將可變電阻元件1埋入SiO2或其混合物5中，在空氣中或氧氛圍中于600～950℃下進行熱處理，歷時5分鐘～10小時。通過熱處理，使可變電阻元件1的主成分ZnO與SiO2反應(yīng)，在可變電阻元件1表面形成主要由Zn2SiO4構(gòu)成的高電阻層4a。而且，如在可變電阻元件1中添加作為副成分的Bi2O3時，則Bi2O3與ZnO、SiO2反應(yīng)，可促進Zn2SiO4的生成，同時還在高電阻層4a和可變電阻元件1表面之間形成主要由Bi4(SiO4)3構(gòu)成的高電阻層4b。由于它們都是在不顯現(xiàn)可變電阻的電特性部位進行反應(yīng)而生成的，所以不會對可變電阻的電特性產(chǎn)生不良影響，因而能夠獲得耐電鍍性和耐濕性都極好的可變電阻。這里重要的是如圖2所示，應(yīng)使每個可變電阻元件1的外表面以與SiO2或其混合物5完全接觸的狀態(tài)埋設(shè)。所以，首先要在氧化鋁制坩堝6中以規(guī)定厚度鋪上一層SiO2或其混合物5，然后在其上使可變電阻元件1之間互不接觸地以規(guī)定個數(shù)排列好，然后在此狀態(tài)下覆以SiO2或其混合物5后，對其進行熱處理。此外，根據(jù)SiO2混合物5的組成，有時會在外部電極3上因為固著效果而出現(xiàn)混合物5粘著的情況，在這種情況下，有必要通過研磨等手段予以除去以確保導(dǎo)通。如果該固著效果的影響過大，不可能用研磨等方法除去，或在研磨時會使可變電阻元件1表面的高電阻層4a、4b也受到研磨的情況下，則可在外部電極3上再涂布外部電極糊，通過燒結(jié)而形成外部電極以確保導(dǎo)通。然后在外部電極3表面電解鍍Ni，并進行電解焊接電鍍，獲得可變電阻。所得可變電阻電鍍層厚度是鍍Ni層為2μm、焊接電鍍層也是2μm。
可變電阻耐電鍍性的測定結(jié)果如(表1)所示。
表1

引起電鍍流例數(shù)/試樣總數(shù)如(表1)所示，如果對沒有高電阻層4a、4b的可變電阻元件1進行電鍍，則除了外部電極3之外的可變電阻元件1表面也將被鍍。而且，如果除SiO2之外還添加了作為副成分的含有Fe2O3、Sb2O3、Ti2O3、Al2O3、Bi2O3和B2O3的玻璃料等時，則電鍍流還會進一步減少，這樣就會形成更加均一的高電阻層4a、4b。
(表2)表示在SiO2或其混合物5中進行燒結(jié)后的電壓比(V1mA/V10μA)。
表2

如(表2)所示，不單單使用SiO2粉末，而是使用以SiO2為主成分，還添加PbO、Na2CO3、K2CO3、MgO、CaCO3、Ag2O等時，電壓比的數(shù)值較小，在低電流區(qū)域的非直線性有所上升?？梢哉J(rèn)為這是因為加入了上述添加物后，會使在較大程度上影響非直線性的粒界層趨于穩(wěn)定化。
由于本實施例的可變電阻在使表面高電阻化的同時，還進行了致密化處理，所以，還具備電鍍時防止電鍍液浸入的效果。
本發(fā)明的關(guān)鍵所在如下所述。
(1)將可變電阻元件1埋入SiO2或其混合物5時，雖然如圖2所示僅僅埋入也足以形成高電阻層4a、4b，但從反應(yīng)性考慮，較好的是在圖2所示的混合物5上施加重量，產(chǎn)生壓力，這樣就可獲得更能提高SiO2或其混合物5對可變電阻元件1的粘著性的效果。
(2)為形成高電阻層4a、4b而進行的熱處理，如果是在圓筒狀盒中加入規(guī)定數(shù)目的可變電阻元件1和SiO2或其混合物5后使它們在轉(zhuǎn)動中同時進行的，就能形成更為均一的高電阻層4a和4b。一邊旋轉(zhuǎn)一邊進行熱處理，與使用坩堝6的情況相比，前者不僅能夠以少量的SiO2或其混合物5形成高電阻層4a和4b，而且，由于可變電阻元件1的溫度變化較小，所以還能夠獲得以可變電阻電壓為主的可變電阻特性變化較小的可變電阻。
(3)如果將可變電阻元件浸入含有至少一種以上Si、Pb、Fe、Sb、Ti、Al、B、Bi、Ag、堿金屬、堿土金屬的有機金屬化合物的液體后，再埋入SiO2或其混合物5，進行熱處理，就能夠形成厚度更為均一的致密的高電阻層4a和4b。
(4)本實施例中是先對可變電阻元件1進行熱處理使其燒結(jié)后，再放在SiO2或其混合物5中進行熱處理而形成高電阻層4a和4b，這是因為從可變電阻電特性和磁特性的穩(wěn)定性考慮，像這樣分開進行燒結(jié)反應(yīng)和高電阻層形成反應(yīng)是能夠獲得良好結(jié)果的。但是，即使同時進行可變電阻元件1的燒結(jié)反應(yīng)和高電阻層的形成反應(yīng)，也能夠形成高電阻層4a和4b。此時，可變電阻元件1可在構(gòu)成外部電極3之前或之后形成，但形成的外部電極3在使用時要能夠與外部導(dǎo)通。
(5)本實施例中，SiO2或其混合物5中的添加物是以氧化物形式添加的，只要能在反應(yīng)溫度范圍(600～950℃)內(nèi)形成氧化物即可，對該添加物并不限定為氧化物，可使用任何化合物。
(6)混合物5中主成分SiO2占80wt％以上，就能夠容易地形成高電阻層4a和4b。
(7)以SiO2為主成分的混合物5中添加了Fe、Sb、Ti、Al、Bi、B、玻璃料化合物，這樣就能有進一步高電阻化傾向，而添加了Ag、Pb、堿金屬、堿土金屬的化合物，則能夠提高可變電阻的非直線性。
(8)本實施例僅對在以SiO2為主成分的混合物5中分別單獨添加Fe、Sb、Ti、Al、Bi、B、玻璃料化合物、Ag、Pb、堿金屬、堿土金屬的氧化物時的情況作了說明，如果添加其中2種以上的化合物，也能夠獲得與上述同樣的效果。
(9)本實施例所用的玻璃料中含有60wt％Bi2O3、20wt％B2O3、10wt％SiO2、10wt％Ag2O，由于含有B的玻璃料的軟化點較低，所以，易于形成高電阻層4a和4b。
(10)要形成均一的高電阻層4a和4b，較好的是盡量使SiO2或其混合物5的粒徑保持一致。
(11)本實施例對層疊型可變電阻進行了說明，事實上圓盤型等其他形狀的可變電阻也能夠獲得同樣的效果。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性上述本發(fā)明中，在未被可變電阻元件表面電極覆蓋的部分形成了主成分為Zn2SiO4、Bi4(SiO4)3的Zn-Si-O系、Bi-Si-O系高電阻層。由于該高電阻層致密且具有均一的厚度，所以能夠防止不需要的水分浸入可變電阻元件內(nèi)部，因而不會使可變電阻的特性劣化。而且在電鍍時除了可變電阻元件表面的電極部分之外，其他部分也被電鍍，這樣就能夠防止短路等不良情況的發(fā)生。此外，當(dāng)可變電阻為層疊型時，無效層的厚度比以往的薄，所以還能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
權(quán)利要求
1．可變電阻的制造方法，其特征在于，包括以下4個步驟(1)使以ZnO為主成分的原材料成形，獲得可變電阻元件；(2)在可變電阻元件外表面按照規(guī)定間隔至少形成兩個第1電極；(3)對前述可變電阻元件進行第1次熱處理；(4)在前述可變電阻外表面涂上Si粉，進行第2次熱處理。
2．如權(quán)利要求1所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟4是一邊使可變電阻元件與Si粉旋轉(zhuǎn)一邊進行熱處理。
3．如權(quán)利要求1所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，用以Si作為主成分，以Pb、Fe、Sb、Ti、Al、B、Bi、Ag、堿金屬、堿土金屬的化合物、玻璃料中至少一種以上成分作為副成分(除去單獨使用Pb、堿金屬、堿土金屬的情況)的混合物代替步驟4所用的Si粉。
4．如權(quán)利要求3所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟4的熱處理是與可變電阻元件和混合物的旋轉(zhuǎn)同時進行的。
5．如權(quán)利要求1所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟4后，在第1電極上形成第2電極。
6．如權(quán)利要求1所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟3后，將可變電阻元件浸入含有至少一種以上Si、Pb、Fe、Sb、Ti、Al、B、Bb、Ag、堿金屬、堿土金屬的有機金屬化合物的液體中。
7．可變電阻的制造方法，其特征在于，包括以下3個步驟(1)使以ZnO為主成分的原材料成形，獲得可變電阻元件；(2)在可變電阻元件外表面按照規(guī)定間隔至少形成兩個第1電極；(3)在前述可變電阻元件外表面涂上含有以Si作為主成分，以Pb、Fe、Sb、Ti、Al、堿金屬、堿土金屬的化合物、玻璃料中至少一種以上成分作為副成分(單獨使用Si、Pb、堿金屬、堿土金屬的情況除外)的混合物，并進行熱處理。
8．如權(quán)利要求7所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟3后，在第1電極上形成第2電極。
9．如權(quán)利要求7所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟2后，將可變電阻元件浸入含有至少一種以上Si、Pb、Fe、Sb、Ti、Al、B、Bi、Ag、堿金屬、堿土金屬的有機金屬化合物的液體中。
10．如權(quán)利要求7所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟3的熱處理是與可變電阻元件和混合物的旋轉(zhuǎn)同時進行的。
11．可變電阻的制造方法，其特征在于，包括以下3個步驟(1)使以ZnO為主成分的原材料成形，獲得可變電阻元件；(2)在該可變電阻元件表面涂上含有以Si作為主成分，以Pb、Fe、Sb、Ti、Al、B、Bi、Ag、堿金屬、堿土金屬的化合物、玻璃料中至少一種以上成分作為副成分(單獨使用Si、Pb、堿金屬、堿土金屬的情況除外)的混合物，并進行熱處理；(3)在上述可變電阻元件外表面形成至少2個電極。
12．如權(quán)利要求11所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟1后，先對可變電阻元件進行熱處理，再進行步驟2。
13．如權(quán)利要求11所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟2前，將可變電阻元件浸入含有至少一種以上Si、Pb、Fe、Sb、Ti、Al、B、Bi、Ag、堿金屬、堿土金屬的有機金屬化合物的液體中。
14．如權(quán)利要求11所述的可變電阻的制造方法，其特征還在于，步驟2的熱處理是與可變電阻元件和混合物的旋轉(zhuǎn)同時進行的。
全文摘要
本發(fā)明的目的是通過選擇性地在可變電阻元件表面形成致密且具有均一厚度的高電阻層,以提供具備良好耐電鍍性、耐濕性的可變電阻。為達到上述目的,本發(fā)明的可變電阻制造方法是:首先將以氧化鋅為主成分的瓷片(1a)與內(nèi)部電極(2)交替層疊,形成可變電阻元件(1),然后,在可變電阻元件(1)的兩個端面涂布形成外部電極(3)的Ag電極糊,接著通過熱處理對可變電阻元件(1)進行燒結(jié),然后將可變電阻元件(1)埋入SiO
文檔編號H01C7/102GK1220763SQ97195189
公開日1999年6月23日 申請日期1997年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月3日
發(fā)明者德永英晃, 東谷美穗, 若畑康男 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社