(57)【要約】【課題】製造が容易で信頼性の高い保護素子、かかる保護素子を効率よく製造可能な保護素子の製造方法および樹脂組成物、ならびに、信頼性の高い直流電動機を提供すること。【解決手段】直流電動機の回転子１は、回転子コア２と、回転子コイル３と、シャフト４と、整流子５と、保護素子８と、を備えている。保護素子８は、粒界部とこの粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂の硬化物と、を含有する構造体８１と、一部が構造体８１に埋設されている電極体８２と、を備えている。そして、電極体８２は、整流子５と電気的に接続されている。また、構造体８１は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含み、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す構造体と、
少なくとも一部が前記構造体に埋設されている電極体と、
を有することを特徴とする保護素子。
【請求項２】
前記構造体は、リング形状をなしている請求項１に記載の保護素子。
【請求項３】
前記電極体の前記構造体と接する面は、粗面化されている請求項１または２に記載の保護素子。
【請求項４】
前記電極体の一部が前記構造体に埋設され、前記電極体の他部が前記構造体から突出している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の保護素子。
【請求項５】
成形型のキャビティー内に電極体を配置した状態で、前記成形型により、粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含む樹脂組成物を成形することにより製造され、
前記樹脂組成物の成形体の硬化物で構成され電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す構造体と、前記電極体と、を有することを特徴とする保護素子。
【請求項６】
成形型のキャビティー内に電極体を配置する工程と、
粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含む樹脂組成物を、前記成形型により成形するとともに、得られる成形体を硬化させることにより、前記成形体の硬化物で構成され電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す構造体と、前記電極体と、を有する保護素子を得る工程と、
を有することを特徴とする保護素子の製造方法。
【請求項７】
圧縮成形法またはトランスファー成形法により前記樹脂組成物を成形する請求項６に記載の保護素子の製造方法。
【請求項８】
硬化されることにより、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す硬化物を製造可能な樹脂組成物であって、
粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含み、
成形型のキャビティー内に電極体が配置された状態で、前記成形型による成形に供されることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項９】
ブラシを備える固定子と、
巻線と、整流子と、前記整流子と電気的に接続される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の保護素子と、を備える回転子と、
を有することを特徴とする直流電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護素子、保護素子の製造方法、樹脂組成物および直流電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以前より、様々な装置の駆動源として直流電動機が用いられている。
直流電動機は、回転軸と、回転軸に取り付けられ鉄心と巻線とを備えるコイルと、回転軸に取り付けられた整流子と、を含む回転子を有している。
【０００３】
一方、直流電動機は、ブラシを備える固定子を有している。このブラシは、回転する整流子に摺動接触させることにより、コイルの巻線に電流を流しつつ、その電流の方向を切り替える。
【０００４】
このような直流電動機では、整流子とブラシとの断続に伴って高電圧が誘導され、それにより火花放電が生じる。かかる火花放電は、ブラシや整流子に損傷を与えたり、電磁ノイズを発生させたりする。
【０００５】
そこで、特許文献１、２には、マイクロモーターに用いられる保護素子であって、整流子と電気的に接続されることにより、この火花放電を抑制するためのリングバリスタが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３１２２０２号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらのリングバリスタは、セラミックスバリスタ素体と、その表面に設けられたバリスタ電極と、を備えている。このうち、バリスタ電極は、セラミックスバリスタ素体の表面に金属を含むペーストを塗布した後、焼付処理を行うことによって形成される。かかるリングバリスタを直流電動機の回転子に装着することにより、火花放電の発生が抑制される。
【０００８】
しかしながら、このようなリングバリスタは、製造プロセスが煩雑であるとともに、焼付処理が施されるためバリスタ素体の構成材料に制約を伴う。また、熱衝撃が加わった場合等には、バリスタ電極がバリスタ素体から剥離し易い傾向がある。さらに、バリスタ素体は、衝撃が加わった際に割れたり欠けたりするおそれがある。
【０００９】
一方、特許文献１には、バリスタ素体の外周面をエポキシ樹脂で覆うことが提案されている。これにより、エッジ部が保護され、欠け等を発生が抑制される。
【００１０】
しかしながら、外周面近傍での欠け等は抑制されるものの、バリスタ素体の内部で生じる割れ等については十分に抑制できないおそれがある。この場合、バリスタ特性の低下を招く。
【００１１】
本発明の目的は、製造が容易で信頼性の高い保護素子、かかる保護素子を効率よく製造可能な保護素子の製造方法および樹脂組成物、ならびに、信頼性の高い直流電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１）  粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含み、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す構造体と、
少なくとも一部が前記構造体に埋設されている電極体と、
を有することを特徴とする保護素子。
【００１３】
（２）  前記構造体は、リング形状をなしている上記（１）に記載の保護素子。
（３）  前記電極体の前記構造体と接する面は、粗面化されている上記（１）または（２）に記載の保護素子。
【００１４】
（４）  前記電極体の一部が前記構造体に埋設され、前記電極体の他部が前記構造体から突出している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の保護素子。
【００１５】
（５）  成形型のキャビティー内に電極体を配置した状態で、前記成形型により、粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含む樹脂組成物を成形することにより製造され、
前記樹脂組成物の成形体の硬化物で構成され電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す構造体と、前記電極体と、を有することを特徴とする保護素子。
【００１６】
（６）  成形型のキャビティー内に電極体を配置する工程と、
粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含む樹脂組成物を、前記成形型により成形するとともに、得られる成形体を硬化させることにより、前記成形体の硬化物で構成され電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す構造体と、前記電極体と、を有する保護素子を得る工程と、
を有することを特徴とする保護素子の製造方法。
【００１７】
（７）  圧縮成形法またはトランスファー成形法により前記樹脂組成物を成形する上記（６）に記載の保護素子の製造方法。
【００１８】
（８）  硬化されることにより、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す硬化物を製造可能な樹脂組成物であって、
粒界部と前記粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂と、を含み、
成形型のキャビティー内に電極体が配置された状態で、前記成形型による成形に供されることを特徴とする樹脂組成物。
【００１９】
（９）  ブラシを備える固定子と、
巻線と、整流子と、前記整流子と電気的に接続される上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の保護素子と、を備える回転子と、
を有することを特徴とする直流電動機。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、製造が容易で信頼性の高い保護素子が得られる。
また、本発明によれば、信頼性の高い保護素子を効率よく製造することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、信頼性の高い保護素子を効率よく製造可能な樹脂組成物が得られる。
また、本発明によれば、信頼性の高い直流電動機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の直流電動機の実施形態に含まれる回転子を示す斜視図である。
【図２】図１に示す回転子の分解斜視図である。
【図３】図１に示す回転子の部分断面図である。
【図４】図２（ａ）に示す保護素子の拡大図である。
【図５】図４に示す保護素子の第１変形例を示す図である。
【図６】図４に示す保護素子の第２変形例を示す図である。
【図７】本発明の保護素子の製造方法の実施形態を説明するための図である。
【図８】成形型のキャビティーに供給された樹脂組成物の断面図であって互いに隣り合う電極体の断面が露出するように切断した断面図である。
【図９】図８に示す半導体セラミックス粒子の部分拡大図である。
【図１０】図８に示す樹脂組成物の変形例を示す断面図である。
【図１１】電流値の測定結果から非直線係数とバリスタ電圧とを算出する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の保護素子、保護素子の製造方法、樹脂組成物および直流電動機について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
＜直流電動機＞
まず、本発明の直流電動機の実施形態およびそれに含まれる本発明の保護素子の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の直流電動機の実施形態に含まれる回転子を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す回転子１の分解斜視図であり、図２（ａ）は、図１に示す回転子１に含まれる保護素子８を示す斜視図、図２（ｂ）は、図１に示す回転子１に含まれるクリップ９を示す斜視図、図２（ｃ）は、保護素子８およびクリップ９を装着する前の、図１に示す回転子１を示す斜視図である。また、図３は、図１に示す回転子１の部分断面図である。
【００２６】
本実施形態に係る直流電動機は、いわゆるブラシ付きＤＣモーターと称される電動機である。このような直流電動機は、図１に示す回転子１と、図示しない固定子と、を備えている。固定子に対して回転子１が回転することにより、直流電動機はモーター（回転機）として機能する。
【００２７】
図１に示す回転子１は、回転子コア２と、回転子コイル３と、シャフト４と、整流子５と、保護素子８と、を備えている。以下、回転子１の各部について詳述する。
【００２８】
シャフト４は、固定子側に設けられた軸受に支持される。シャフト４は、回転子１を貫通し、回転子１の回転軸になるとともに、直流電動機の出力軸にもなる。
【００２９】
回転子コア２は、シャフト４が挿通されている貫通孔を備える中心部２１と、貫通孔の中心を対称軸にして点対称に配置された３つのコア部２２と、を備えている。このような回転子コア２は、例えば複数の鋼板が積層されることにより構成されている。
【００３０】
回転子コイル３は、３つのコア部２２のそれぞれに巻き回されている巻線で構成されている。したがって、回転子１には、３つの回転子コイル３が設けられている。すなわち、図１に示す回転子１は、３極の直流電動機用の回転子である。回転子コイル３に電流が流れると、コア部２２が磁化され、固定子が備える永久磁石とコア部２２の間に引力または斥力が発生する。回転子コイル３に流れる電流の向きを、整流子５によって切り替えることにより、コア部２２と永久磁石との間に引力または斥力が発生するので、各コア部２２に発生する引力と斥力を適宜切り替えることによって、回転子１を回転させることができる。
【００３１】
整流子５は、図２（ｃ）に示すように、シャフト４の側面を取り囲むように配置された３つの整流子片６と、各整流子片６の下端と電気的に接続された３つの整流子ライザ６１と、を備えている。３つの整流子片６は、前述した３つの巻線と電気的に接続されている。３つの整流子片６が固定子側のブラシと摺動しつつ接触することにより、固定子側から流れる電流を、シャフト４とともに回転する３つの整流子片６の間で次々に切り替えることができる。
【００３２】
保護素子８は、図２（ａ）に示すようにリング状をなしており、図３に示すように整流子ライザ６１と重ねられることによって互いに電気的に接続されている。保護素子８は、整流子ライザ６１と接触する電極体８２と、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す構造体８１と、を備えている。なお、本明細書では、「電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性」のことを「バリスタ特性」ともいう。
【００３３】
このようなバリスタ特性は、保護素子８を含む回路に所定電圧（保護素子８のバリスタ電圧）以下の電圧が印加されている間は絶縁性を示し、所定電圧を超える電圧が印加されたときには導電性を示すものである。かかるバリスタ特性により、例えば整流子５と固定子側のブラシとの間で前述した所定電圧を超えるような高電圧が誘導された場合には、導電性を示す保護素子８にサージ電流が流れる。これにより、保護素子８を含む回路に所定電圧を超える電圧が印加されるのを防止することができる。
【００３４】
そして、保護素子８を含む回路に高電圧が印加されることが防止されることにより、整流子５と固定子側のブラシとの間に高電圧が印加されることが防止され、かかる高電圧に伴う火花放電の発生を抑制することができる。その結果、整流子５やブラシに損傷が生じるのを抑制するとともに、火花放電に伴う電磁ノイズの発生を抑制することができる。
【００３５】
このような保護素子８は、図２（ｂ）に示すクリップ９を用いて整流子ライザ６１に機械的および電気的に接続されている。
【００３６】
保護素子８は、図３に示すように整流子ライザ６１上に重ねられており、これらが重なっている部分にクリップ９が嵌合している。これにより、整流子ライザ６１と保護素子８とを互いに機械的および電気的に接続することができる。
【００３７】
また、図４は、図２（ａ）に示す保護素子８の拡大図であって、図４（ａ）は、保護素子８の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す保護素子８の平面図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図４は、図２（ａ）および図３とは表裏を反転させて図示している。また、以下の説明では、図３および図４（ｃ）の上方を「上」、下方を「下」という。
【００３８】
クリップ９は、例えば板状の部材を変形させることにより形成される。具体的には、板状をなす基部９１と、基部９１の一方の端部において基部９１の一方の主面側に突出するように屈曲した第１抑え部９２と、基部９１の他方の端部において基部９１の一方の主面側に突出するように屈曲した第２抑え部９３と、を備えている。これにより、クリップ９は、第１抑え部９２と第２抑え部９３とで任意の部材を挟持可能になっている。
【００３９】
また、クリップ９は、弾性を有しており、第１抑え部９２と第２抑え部９３との間に位置する部材に対し、第１抑え部９２と第２抑え部９３とで挟み込む力を加え続けることができる。
【００４０】
クリップ９の構成材料は、導電性材料であれば特に限定されないが、ステンレス鋼のようなＦｅ系金属、Ｃｕ系金属、Ａｌ系金属、Ｎｉ系金属等が挙げられる。
【００４１】
保護素子８は、図２（ａ）に示すように、粒界部とこの粒界部によって離隔される複数の結晶部とを含む半導体セラミックス粒子と、熱硬化性樹脂の硬化物と、を含有する構造体８１と、一部が構造体８１に埋設されている電極体８２と、を備えている。そして、構造体８１は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す。
【００４２】
保護素子８は、リング形状をなしているため、その内径側にシャフト４や整流子５を挿通することにより、回転子１に対して好適に装着し得るようになっている。
【００４３】
本実施形態では、整流子ライザ６１が整流子５の下端に接続され、この整流子ライザ６１と保護素子８の電極体８２とが接触している。これにより、整流子５と保護素子８とが電気的に接続される。
【００４４】
なお、保護素子８の外形形状は、真円に限定されず、例えば平面視における外形形状は、四角形、五角形、六角形のような多角形、楕円形、長円形のような円形等であってもよい。
【００４５】
また、保護素子８は、リング形状の中心から半径に沿って切断されたとき、その切断面の形状は、特に限定されないが、長方形、正方形、平行四辺形、台形のような四角形の他、六角形、八角形のような多角形、長円形のような円形等であってもよい。
【００４６】
また、電極体８２の一部が構造体８１に埋設されていることにより、電極体８２は、構造体８１に対して強固に密着することができる。このため、熱衝撃等が加わったときでも、電極体８２は剥離し難くなる。また、電極体８２を一部が構造体８１に埋設されているため、構造体８１が電極体８２によって機械的に補強される。このため、構造体８１の耐衝撃性を向上させることができ、構造体８１に割れや欠け等が生じるのを抑制することができる。その結果、直流電動機の耐衝撃性を高め、信頼性の向上を図ることができる。
【００４７】
よって、このような構造体８１と電極体８２とを備える保護素子８は、信頼性が高いものとなり、長期にわたって保護対象である整流子５や固定子側のブラシを火花放電による損傷から保護するとともに、放電に伴う電磁ノイズの発生を抑えることができる。
【００４８】
なお、電極体８２の少なくとも一部を構造体８１に埋設することで、電極体８２と構造体８１との間に化学的な密着力が存在していなくても、両者を物理的に密着させることが可能である。このため、従来のように金属を含むペーストを焼き付けることなく、構造体８１に対して電極体８２を密着させることができる。したがって、保護素子８の製造に際して焼付処理が不要になり、例えば耐熱性を考慮することなく構造体８１の構成材料を選択することが可能になるため、構成材料の選択の幅を広げることができる。よって、エネルギー耐量（単位体積当たりの印加可能エネルギー）や機械的強度等の観点を優先して構成材料を選択することができる。
【００４９】
加えて、電極体８２の一部を構造体８１に埋設することにより、保護素子８を大きくすることなく、電極体８２と構造体８１との接触面積を大きくすることが可能になる。かかる観点からも、構造体８１は、エネルギー耐量を高めることができる。
【００５０】
また、電極体８２の少なくとも一部を構造体８１に埋設することにより、電極体８２の厚さを厚くしたとしても、保護素子８全体の形状や寸法に対して影響を与え難い。このため、十分な厚さの電極体８２を用いることができ、それにより、電極体８２の機械的強度や電極体８２によって補強される保護素子８全体の機械的強度をより高めることができる。
【００５１】
なお、電極体８２は、その全体が構造体８１に埋設されていてもよい。この場合、電極体８２の表面の一部を構造体８１から露出させることにより、整流子ライザ６１との電気的な接続を図ることができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る電極体８２は、図４に示すように、その一部が構造体８１に埋設され、他部が構造体８１から突出している。このように電極体８２が構造体８１から突出していることにより、電極体８２と整流子ライザ６１とを電気的に接続する際、構造体８１によって接続が阻害され難くなる。このため、電極体８２を整流子ライザ６１に対して電気的に接続させ易くなり、接続不良の発生を抑制することができる。
【００５３】
なお、図４に示す電極体８２は、構造体８１の上面８１１に埋設されている。このため、図４に示す上面８１１を図３に示すように下方に向けることで、電極体８２と整流子ライザ６１とを接触させることができる。
電極体８２の形状は、特に限定されないが、例えば板状、塊状等である。
【００５４】
保護素子８には、１つの構造体８１に対して複数の電極体８２が設けられる。電極体８２同士は、互いに離間して設けられており、電極体８２間を保護対象に対して並列または直列に接続することにより、所定電圧を超える高電圧から保護対象を保護することができる。本実施形態では、１つの構造体８１に対して３つの電極体８２が設けられている。そして、３つの整流子片６に接続された整流子ライザ６１は、互いに異なる電極体８２と電気的に接続されている。これにより、整流子片６同士の間には、構造体８１の一部が並列に接続されることになり、整流子５や固定子側のブラシを火花放電による損傷から保護することができる。
【００５５】
なお、１つの構造体８１に設けられる電極体８２の個数（極数）は、特に限定されないが、２〜２０個程度であるのが好ましい。
【００５６】
電極体８２の厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度であるのが好ましく、２０〜５００μｍ程度であるのがより好ましく、３０〜２００μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、電極体８２は、それ自体が十分な機械的強度を有するものとなる。このため、構造体８１を十分に補強することができる。また、電極体８２は、例えばはんだによって整流子ライザ６１と接続される際、はんだ側に電極体８２の構成元素が移行する現象（食われ）が発生したとしても、その許容幅を十分に確保している。このため、食われによって電極体８２の導電性や機械的特性が低下するのを抑制することができる。
なお、電極体８２の厚さは、構造体８１の厚さ方向と平行な方向における長さである。
【００５７】
一方、構造体８１の厚さは、特に限定されないが、１００μｍ〜３ｍｍ程度であるのが好ましく、２００μｍ〜２ｍｍ程度であるのがより好ましく、３００μｍ〜１ｍｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、構造体８１も、それ自体が十分な機械的強度を有するものとなる。
なお、構造体８１の厚さは、回転軸と平行な方向における長さである。
【００５８】
また、電極体８２の埋設深さは、構造体８１の厚さの０．１〜９０％程度であるのが好ましく、０．５〜５０％程度であるのがより好ましく、１〜３０％程度であるのがさらに好ましい。これにより、電極体８２の埋設深さと突出高さとのバランスを最適化することができる。その結果、電極体８２を構造体８１に対して十分に密着させるとともに、電極体８２を整流子ライザ６１に対してより確実に接触させることができる。
【００５９】
また、電極体８２の埋設深さは、電極体８２の厚さの１〜９０％程度であるのが好ましく、５〜８５％程度であるのがより好ましい。これにより、電極体８２の埋設深さと突出高さとのバランスを最適化することができる。その結果、電極体８２を構造体８１に対して十分に密着させるとともに、電極体８２を整流子ライザ６１に対してより確実に接触させることができる。
【００６０】
なお、電極体８２のうち、構造体８１と接している面には、必要に応じて粗面化処理が施されていてもよい。粗面化処理によって電極体８２の表面には凹凸が形成される。この凹部に構造体８１が入り込むことにより、アンカー効果が生じ、電極体８２と構造体８１とがより強固に密着することとなる。その結果、電極体８２は、構造体８１からより剥離し難いものとなる。
【００６１】
この粗面化処理としては、例えば、機械加工、バレル研磨、サンドブラスト、ショットブラスト、プラズマ処理、コロナ放電処理等が挙げられる。
【００６２】
粗面化処理後の処理面の表面粗さＲａは、特に限定されないが、０．１〜５００μｍ程度であるのが好ましく、０．５〜３００μｍ程度であるのがより好ましく、１〜２００μｍ程度であるのがさらに好ましい。表面粗さが前記範囲内であることにより、アンカー効果をより確実に発揮させることができる。
【００６３】
なお、表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に規定された算術平均粗さＲａである。また、表面粗さの測定は、接触式および非接触式のいずれの方式で行われてもよい。
【００６４】
また、クリップ９と電極体８２との間、クリップ９と整流子ライザ６１との間、および、整流子ライザ６１と電極体８２との間は、それぞれ、溶接されていてもよく、導電性材料を介して電気的および機械的に接続されていてもよい。
【００６５】
導電性材料としては、例えば、はんだ、ろう材、導電性接着剤等が挙げられる。
なお、図３に示す回転子１では、整流子片６と電極体８２とを電気的に接続するために、整流子ライザ６１やクリップ９を用いているが、これらを使用しないで接続されていてもよいし、別の部材を用いて接続されていてもよい。
【００６６】
整流子ライザ６１やクリップ９の形状は、図示したものに限定されず、それ以外の形状であってもよい。例えば、整流子片６は、整流子ライザ６１を有さないものであってもよい。
【００６７】
また、保護素子８は、直流電動機以外の用途に用いられるものであってもよい。すなわち、保護素子８の保護対象は、前述した整流子やブラシ等に限定されず、いかなる回路や電気素子であってもよい。
【００６８】
≪第１変形例≫
次に、図４に示す保護素子８の第１変形例について説明する。
【００６９】
図５は、図４に示す保護素子８の第１変形例を示す図である。なお、図５（ａ）は、第１変形例に係る保護素子８の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００７０】
本変形例は、後述する事項が異なる以外、前述した実施形態に係る保護素子８と同様である。
【００７１】
図５に示す保護素子８に含まれる３つの電極体８２は、それぞれ、構造体８１の外側面８１２に埋設されている。
このような第１変形例においても、前述した実施形態と同様の効果が得られる。
【００７２】
なお、整流子ライザ６１と電極体８２とを電気的に接続するためには、例えば、整流子ライザ６１を図３に示す状態から、構造体８１の外側面８１２に及ぶまで延長するようにすればよい。
【００７３】
≪第２変形例≫
次に、図４に示す保護素子８の第２変形例について説明する。
【００７４】
図６は、図４に示す保護素子８の第２変形例を示す図である。なお、図６（ａ）は、第２変形例に係る保護素子８の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００７５】
本変形例は、後述する事項が異なる以外、前述した実施形態に係る保護素子８と同様である。
【００７６】
図６に示す保護素子８に含まれる３つの電極体８２は、それぞれ、構造体８１の上面８１１と外側面８１２の双方に埋設されている。
【００７７】
すなわち、図６に示す電極体８２は、構造体８１の上面８１１に埋設される上面埋設部８２１と、外側面８１２に埋設される外側面埋設部８２２と、を含んでいる。上面埋設部８２１は、構造体８１の上面８１１に沿って延在する板状をなしており、外側面埋設部８２２は、構造体８１の外側面８１２に沿って延在する板状をなしている。
このような第２変形例においても、前述した実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
また、本変形例では、電極体８２が、構造体８１の上面８１１と外側面８１２の双方に埋設されているため、構造体８１をより強固に補強することができる。特に、構造体８１の上面８１１と外側面８１２とを接続する稜線も、電極体８２によって補強されることになるため、稜線の欠け等の発生をより確実に抑制することができる。
【００７９】
なお、電極体８２は、さらに、構造体８１の下面に埋設されている部分を含んでいてもよい。
【００８０】
＜保護素子の製造方法＞
次に、本発明の保護素子の製造方法の実施形態および本発明の樹脂組成物の実施形態について説明する。
【００８１】
図７は、本発明の保護素子の製造方法の実施形態を説明するための図である。
図４に示す保護素子８の製造方法は、［１］成形型７のキャビティー７１内に電極体８２を配置する工程と、［２］半導体セラミックス粒子８３と樹脂材料８４とを含む樹脂組成物８５を、キャビティー７１内に供給して成形し、得られた成形体を硬化させる工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
【００８２】
［１］まず、成形型７を用意する。成形型７のキャビティー７１は、図７（ａ）に示すように、成形しようとする構造体８１の形状に対応する構造体成形部７１１と、電極体８２を収納する電極体収納部７１２と、を含んでいる。このうち、電極体収納部７１２は、構造体成形部７１１の内面よりも掘り下げて形成されている。この掘り下げ量は、構造体８１から突出する電極体８２の突出高さに対応している。換言すれば、このような電極体収納部７１２に電極体８２を収納すると、電極体８２の一部は、構造体成形部７１１の内面よりも内側に突出することとなる。
【００８３】
次いで、図７（ａ）に示すように、成形型７を型開き状態にする。そして、図７（ｂ）に示すように、電極体収納部７１２内に電極体８２を配置する。
【００８４】
一方、成形型７のリザーバー７２内に、半導体セラミックス粒子８３と樹脂材料８４とを含む樹脂組成物８５を投入する。このとき、樹脂組成物８５は、溶融前の状態のものでも、予熱されることによって半溶融の状態になっているものでもよい。
【００８５】
また、樹脂組成物８５は、粉末状、顆粒状、シート状、タブレット状等の各種形状にペレット化されていてもよい。
【００８６】
成形型７は、トランスファー成形法に用いられる成形型である。以下の説明では、トランスファー成形法によって樹脂組成物８５を成形する例について説明するが、樹脂組成物８５の成形方式は、これに限定されず、圧縮成形法、射出成形法、押出成形法等が挙げられる。なお、特に、トランスファー成形法または圧縮成形法が好ましく用いられる。これらの方法は、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物を比較的容易に成形可能であるため、樹脂組成物８５の成形法として有用である。また、均等な構造体８１を作製することができる。
【００８７】
この樹脂組成物８５は、硬化されることにより、バリスタ特性を示す硬化物を製造可能な組成物であり、後述するように、粒界部とこの粒界部によって離隔された複数の結晶部とを有する半導体セラミックス粒子８３と、熱硬化性樹脂を含有する樹脂材料８４と、を含む。
【００８８】
［２］次に、成形型７のプランジャー７３を操作し、樹脂組成物８５をキャビティー７１内に供給する。これにより、樹脂組成物８５がキャビティー７１内に充填され、目的とする形状に成形される。このとき、電極体８２の一部が構造体成形部７１１の内面よりも内側に突出しているため、この突出部分を取り囲むように樹脂組成物８５が流れることとなる。その結果、樹脂組成物８５がキャビティー７１内に充填されることによって、突出部分が樹脂組成物８５で覆われる。また、プランジャー７３によって樹脂組成物８５をキャビティー７１内に押し込むことにより、樹脂組成物８５に十分な圧力が付与されるので、電極体８２と構造体８１との密着力を十分に高めることができる。その結果、個体差が少なく、信頼性の高い保護素子８を効率よく製造することができる。また、樹脂組成物８５中の半導体セラミックス粒子８３が、電極体８２に接する確率が高くなる。このため、保護素子８に高電圧が印加されたとき、構造体８１に印加される電界が半導体セラミックス粒子８３に作用し易くなるため、エネルギー耐量の増大を図ることができる。
【００８９】
また、かかる成形とともに、成形型７を介して樹脂組成物８５を加熱することにより、樹脂組成物８５を硬化させる。そして、成形型７を再び型開き状態にすることで、樹脂組成物８５の硬化物で構成される構造体８１とそれに埋設されている電極体８２とを備える保護素子８が得られる。
【００９０】
樹脂組成物８５の成形温度は、特に限定されないが、５０〜２５０℃であるのが好ましく、５０〜２００℃であるのがより好ましく、８０〜１８０℃であるのがさらに好ましい。また、樹脂組成物８５の成形時間は、成形温度に応じて適宜設定されるが、１０秒〜３０分であるのが好ましく、３０秒〜１５分であるのがより好ましい。これにより、樹脂組成物８５の成形性、すなわちキャビティー７１に対する充填性をより高めることができる。
なお、樹脂組成物８５の成形条件は、成形方法に応じて適宜設定される。
【００９１】
例えば、圧縮成形法を採用した場合、樹脂組成物８５の成形温度は、特に限定されないものの、５０〜２５０℃であるのが好ましく、５０〜２００℃であるのがより好ましく、８０〜１８０℃であるのがさらに好ましい。また、樹脂組成物８５の成形圧力は、特に限定されないが、０．５〜１２ＭＰａであるのが好ましく、１〜１０ＭＰａであるのがより好ましい。また、樹脂組成物８５の成形時間は、成形温度や成形圧力に応じて適宜設定されるが、１０秒〜３０分であるのが好ましく、３０秒〜１５分であるのがより好ましい。これにより、樹脂組成物８５の成形性、すなわちキャビティー７１に対する充填性をより高めることができる。
【００９２】
また、圧縮成形法では、必要に応じて、成形型内を減圧しつつ成形するようにしてもよい。これにより、キャビティー７１に対する樹脂組成物８５の充填性を特に高めることができる。
【００９３】
なお、圧縮成形法では、例えば、成形型を型開き状態にしてキャビティー内に樹脂組成物８５を供給した後、型閉じ状態にし、キャビティー内を加熱しつつ成形型を操作して樹脂組成物８５を圧縮する。これにより、樹脂組成物８５を成形しつつ、硬化させることができる。その後、成形型７を再び型開き状態にすることで、樹脂組成物８５の硬化物で構成される構造体８１とそれに埋設されている電極体８２とを備える保護素子８が得られる。また、樹脂組成物８５が圧縮されることにより、樹脂組成物８５に十分な圧力が付与されるので、電極体８２と構造体８１との密着力を十分に高めることができる。その結果、個体差が少なく、信頼性の高い保護素子８を効率よく製造することができる。また、樹脂組成物８５中の半導体セラミックス粒子８３が、電極体８２に接する確率が高くなる。このため、保護素子８に高電圧が印加されたとき、構造体８１に印加される電界が半導体セラミックス粒子８３に作用し易くなるため、エネルギー耐量の増大を図ることができる。
【００９４】
また、上記のようにして得られた保護素子８に対し、必要に応じて、さらに加熱処理を施すようにしてもよい。これにより、樹脂組成物８５のさらなる硬化を促進することができる。
【００９５】
このときの加熱温度は、５０〜２５０℃であるのが好ましく、８０〜２００℃であるのがより好ましい。
【００９６】
また、加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定されるものの、１分〜５時間であるのが好ましく、１０分〜３時間であるのがより好ましい。
【００９７】
次に、樹脂組成物８５に含まれる半導体セラミックス粒子８３および樹脂材料８４について説明する。
【００９８】
（樹脂材料）
・熱硬化性樹脂
樹脂材料８４は、熱硬化性樹脂を含有する。
【００９９】
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、トリアジン骨格含有フェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂；ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ビスマレイミド化合物等のマレイミド樹脂；ポリウレタン樹脂；ジアリルフタレート樹脂；シリコーン樹脂；ベンゾオキサジン樹脂；シアネートエステル樹脂；ポリイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ベンゾシクロブテン樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂等が挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用してもよく、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーとを併用してもよい。
【０１００】
熱硬化性樹脂の含有量は、樹脂組成物８５の全量において、好ましくは１質量％以上３８質量％以下とされ、より好ましくは１．５質量％以上３５質量％以下とされ、さらに好ましくは２質量％以上３０質量％以下とされ、特に好ましくは３質量％以上２５質量％以下とされる。熱硬化性樹脂の含有量を前記範囲内とすることにより、樹脂組成物８５が加熱されたときの流動性を向上させることができる。また、樹脂組成物８５の熱放散性を向上させることができるとともに、樹脂組成物８５を成形してなる構造体８１が備えるバリスタ特性を向上させることが可能である。
【０１０１】
また、熱硬化性樹脂としては、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。このエポキシ樹脂は、その分子量や分子構造は特に限定されず、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指す。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１０２】
・離型剤
樹脂材料８４は、必要に応じて離型剤を含有していてもよい。これにより、樹脂組成物８５を成形型７のキャビティー７１から離型させ易くなる。このため、離型の際に成形体の破損等が生じ難くなり、不良品の発生率を抑制することができる。その結果、バリスタ特性を示す構造体８１を歩留まりよく作製することができる。
【０１０３】
離型剤の具体例としては、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸またはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。離型剤の含有量は、樹脂組成物８５の全量において、好ましくは０．０１質量％以上１質量％以下とされ、より好ましくは０．０３質量％以上０．８質量％以下とされる。
【０１０４】
・硬化剤
樹脂材料８４は、必要に応じて硬化剤を含有していてもよい。
【０１０５】
硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応して硬化させ得るものであればよく、ここで、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合に使用可能な硬化剤の具体例としては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２〜２０の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４−アミノフェニル）フェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類；アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）等の脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等を含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテル等のポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類等が挙げられる。これらは１種類が単独で用いられても２種類以上を組み合わせて用いられてもよい。特に構造体８１の耐湿性、信頼性を向上させる観点から、１分子内に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、その具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；レゾール型フェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型フェノール樹脂等が挙げられる。
【０１０６】
・硬化促進剤
樹脂材料８４は、必要に応じて硬化促進剤を含有していてもよい。
硬化促進剤は、例えばエポキシ基等の官能基と硬化剤との硬化反応を促進させ得るものであればよく、その具体例としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケンまたはその誘導体；トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物；２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート；ベンゾキノンをアダクトしたトリフェニルホスフィン等が挙げられる。これらは１種類が単独で用いられても２種類以上を組み合わせて用いられてもよい。
【０１０７】
・その他の添加剤
樹脂材料８４は、必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤；カーボンブラック等の着色剤；天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸またはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等の離型剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力剤；ハイドロタルサイト等のイオン捕捉剤；水酸化アルミニウム等の難燃剤；酸化防止剤等の各種添加剤を含有していてもよい。
【０１０８】
（半導体セラミックス粒子）
図８は、成形型７のキャビティー７１に供給された樹脂組成物８５の断面図であって互いに隣り合う電極体８２の断面が露出するように切断した断面図であり、図９は、図８に示す半導体セラミックス粒子８３の部分拡大図である。
【０１０９】
図９に示す半導体セラミックス粒子８３は、粒界部８３１と、粒界部８３１によって離隔された複数の結晶部８３２とを有する粒子である。すなわち、半導体セラミックス粒子８３は、結晶部８３２同士が粒界部８３１を介して凝集してなる二次粒子である。このような半導体セラミックス粒子８３は、バリスタ電圧未満の電圧が印加された場合には、粒界部８３１が抵抗として作用するため電流を通さないが、バリスタ電圧以上の電圧が印加された場合には、トンネル効果が生じて図９に示す矢印のように電流を通すという特性を有する。
【０１１０】
半導体セラミックス粒子８３の平均粒子径Ｄ５０は、例えば０．０１μｍ以上１５００μｍ以下であるのが好ましく、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であるのがより好ましく、１μｍ以上５００μｍ以下であるのがさらに好ましく、５μｍ以上１５０μｍ以下であるのが特に好ましい。これにより、半導体セラミックス粒子８３を含む樹脂組成物８５により形成された構造体８１の形状に依存することなく、バリスタ特性を発現させることが可能となる。
【０１１１】
また、半導体セラミックス粒子８３は、球状粒子であることが好ましい。これにより、バリスタ特性の制御を容易に行うことができる。
【０１１２】
半導体セラミックス粒子８３において結晶部８３２は、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウムおよびチタン酸バリウムからなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。特に酸化亜鉛を主成分として含む材料は、半導体セラミックス粒子８３自体の非直線性係数やエネルギー耐量を向上させる観点から好ましい。炭化ケイ素を主成分として含む材料は、絶縁破壊電圧が高いため、バリスタ電圧を高電圧に設定する場合には好適である。また、チタン酸ストロンチウムを主成分として含む材料は、高電圧・高周波ノイズの吸収や抑制という点において、好適である。
【０１１３】
半導体セラミックス粒子８３において粒界部８３１は、ビスマス、プラセオジム、アンチモン、マンガン、コバルトおよびニッケル、またはこれらの化合物からなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。中でも、粒界部８３１は、非直線性抵抗特性が良好であるという観点から、ビスマス、プラセオジム、またはこれらの化合物からなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。なお、上記これらの化合物としては、酸化物、窒化物、有機化合物、その他の無機化合物等の形態が挙げられるが、バリスタ特性を良好に発現させる観点から、酸化物であることが好ましい。
【０１１４】
半導体セラミックス粒子８３の含有量は、構造体８１のバリスタ特性を発現させるという観点から、樹脂組成物８５の全量において、好ましくは６０質量％以上９７質量％以下とされ、より好ましくは７０質量％以上９５質量％以下とされ、さらに好ましくは７５質量％以上９５質量％以下とされる。半導体セラミックス粒子８３の含有量が前記範囲内となるよう制御することにより、図８に示す模式図のように、互いに隣り合う電極体８２同士の間が、半導体セラミックス粒子８３によって埋められ易くなる。これにより、保護素子８のエネルギー耐量をより高めることができる。
【０１１５】
また、このとき、半導体セラミックス粒子８３同士は互いに接しているのが好ましい。なお、半導体セラミックス粒子８３の含有量を前記範囲内となるよう制御することにより、半導体セラミックス粒子８３同士を互いに接し易くさせ、構造体８１のバリスタ特性をより確実に発現させることができる。
【０１１６】
図１０は、図８に示す樹脂組成物８５の変形例を示す断面図である。
樹脂組成物８５は、必要に応じて導電粒子８６を含んでいてもよい。これにより、樹脂組成物８５を用いて形成された構造体８１にバリスタ電圧を超える電圧が印加されたとき、構造体８１の電気伝導性をより高めることができる。すなわち、図１０に示すように、隣り合う電極体８２同士の間に、導電粒子８６が入り込むことにより、バリスタ電圧を超えたときの電子伝導パスを形成することができる。これにより、保護素子８のバリスタ特性をより良好なものとすることができる。
【０１１７】
導電粒子８６の含有量は、構造体８１のバリスタ特性を十分に発現させるという観点から、樹脂組成物８５の全量において、好ましくは１質量％以上２０質量％以下であり、より好ましくは２質量％以上１５質量％以下であり、さらに好ましくは２質量％以上１０質量％以下である。導電粒子８６の含有量を前記範囲内となるよう制御することにより、図１０に示す模式図のように、互いに隣り合う電極体８２同士の間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子８３の隙間領域に対して、導電粒子８６をより確実に入り込ませることが可能となる。
【０１１８】
導電粒子８６の平均粒子径Ｄ５０は、構造体８１のバリスタ特性を十分に発現させるという観点から、例えば０．０１μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、０．０２μｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましく、０．０５μｍ以上２００μｍ以下であるのがさらに好ましく、０．１μｍ以上１００μｍ以下であるのが特に好ましい。
【０１１９】
導電粒子８６を形成する材料の具体例としては、ニッケル、カーボンブラック、アルミニウム、銀、金、銅、グラファイト、亜鉛、鉄、ステンレス鋼、錫、黄銅、およびそれらの合金からなる群より選択される導電材料や、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、およびチタン酸バリウムからなる群より選択される半導電材料等が挙げられる。
【０１２０】
また、樹脂組成物８５に含まれる半導体セラミックス粒子８３と、導電粒子８６の大きさは、以下の条件を満たすものであることが好ましい。具体的には、半導体セラミックス粒子８３の平均粒子径Ｄ５０をＸとし、導電粒子８６の平均粒子径Ｄ５０をＹとしたとき、Ｙ／Ｘの値は、０．０５以上１未満であることが好ましく、０．１以上０．８以下であることがより好ましい。これにより、図１０に示す模式図のように、互いに隣り合う電極体８２同士の間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子８３の隙間領域に対して、導電粒子８６をより確実に入り込ませることが可能となる。
【０１２１】
なお、樹脂組成物８５は、熱硬化性樹脂とともに、特定量のバリスタ特性を示す半導体セラミックス粒子８３を含む構成を採用している。かかる構成を採用した樹脂組成物８５を用いることによって、例えば直流電動機内に、火花や外部環境から加わる応力の外的負荷から整流子を保護する機能を有する構成を具備させることが可能となる。このため、従来の保護素子（リングバリスタ等）用の組成物と比較して、成形が容易であり、各種各様の形状にすることが可能であるため、例えば直流電動機全体の製造工程の簡素化等を容易に図ることができ、直流電動機の製造コストの削減を実現することができる。
【０１２２】
また、このような樹脂組成物８５は、半導体セラミックス粒子８３と樹脂材料８４とを含んでいるため、チキソトロピー性を示す。このため、樹脂組成物８５は、成形型７のキャビティー７１内に供給されるときには、加圧に伴って優れた流動性を示す一方、キャビティー７１内に充填された後には、流動性の低下（粘度の増大）を招く。その結果、樹脂組成物８５は、成形性（キャビティー７１内への充填性）と保形性とを両立するものとなる。特に、充填後の流動性が低下することにより、樹脂組成物８５が電極体８２を取り囲むように充填されたとき、樹脂組成物８５と電極体８２とが十分に密着した状態を容易に作り出すことができる。このため、樹脂組成物８５によれば、電極体８２と構造体８１との密着性が特に良好な保護素子８を効率よく製造することが可能になる。
【０１２３】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２４】
例えば、本発明の保護素子、樹脂組成物および直流電動機の各実施形態は、前述した実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。
【０１２５】
また、本発明の保護素子の製造方法の実施形態は、前述した実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。
【実施例】
【０１２６】
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
１．保護素子の作製
（実施例１）
（１）樹脂組成物のワニスの調製
まず、熱硬化性樹脂としてビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ３０００）を３７質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＬ６８１０）を１６質量部、硬化剤としてフェニレン骨格含有ナフトールアルキル型フェノール樹脂（新日鉄住金化学社製、ＳＮ４８５）を９質量部、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ）を３２質量部、離型剤としてモンタン酸エステル系ワックス（クラリアントジャパン社製、ＷＥ−４）を１質量部、硬化促進剤として下記式（１）で表される化合物５質量部をプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解させ、樹脂組成物のワニス（Ａ）を得た。
【０１２７】
【化１】
2017027986.tif 000003
【０１２８】
（２）樹脂組成物の調製
次に、得られた上記ワニス（Ａ）中の樹脂組成物分１５．０質量部に対して、半導体セラミックス粒子としてマイクロバリスタ（セラオン社製、平均粒子径Ｄ５０：５０μｍ）８５質量部を投入し、３本ロールを用いて混練した後、溶剤除去、ペレット化を経て、タブレット状の樹脂組成物を得た。
【０１２９】
（３）樹脂組成物の成形、硬化
次に、成形機の成形型のキャビティーの下面に形成された電極体収納部に、図４に示す電極体を配置した。電極体には、厚さ５０μｍの銅板を用いた。なお、銅板には、あらかじめサンドブラスト処理を施した。処理面の算術平均粗さＲａは、１〜２．５μｍ程度であった。
【０１３０】
次に、トランスファー成形機を用いて、成形温度１５０℃、成形時間５分間で、樹脂組成物をキャビティー内に供給し、成形、硬化させた。その後、得られた硬化体を、１５０℃で２時間加熱することにより、さらに硬化を促進させた。
【０１３１】
以上のようにして、樹脂組成物の硬化物で構成された構造体と、一部が構造体に埋設された電極体と、を備え、構造体がバリスタ特性を示す保護素子を得た。
【０１３２】
なお、電極数は３、リングの外形寸法は６ｍｍ、内径寸法は４ｍｍ、構造体の厚さは０．７ｍｍであった。また、電極体の埋設深さは５μｍ、電極体の突出高さは４５μｍであった。
【０１３３】
（実施例２）
電極体として、厚さ７５μｍの銅板を用いるとともに、電極体の埋設深さを３０μｍにするようにした以外は、実施例１と同様にして保護素子を得た。
【０１３４】
（実施例３）
電極体として、厚さ１００μｍの銅板を用いるとともに、電極体の埋設深さを７５μｍにするようにした以外は、実施例１と同様にして保護素子を得た。
【０１３５】
（実施例４）
電極体として、厚さ１５０μｍの銅板を用いるとともに、電極体の埋設深さを１２５μｍにするようにした以外は、実施例１と同様にして保護素子を得た。
【０１３６】
（実施例５）
電極体として、厚さ２００μｍの銅板を用いるとともに、電極体の埋設深さを２００μｍにするようにした以外は、実施例１と同様にして保護素子を得た。
【０１３７】
（実施例６）
構造体の厚さを５００μｍにするとともに、電極体の埋設深さを１７５μｍにした以外は、実施例５と同様にして保護素子を得た。
【０１３８】
（実施例７）
構造体の厚さを１０００μｍ、電極体の厚さを４００μｍにするとともに、電極体の埋設深さを３００μｍにした以外は、実施例５と同様にして保護素子を得た。
【０１３９】
（実施例８、９）
表１に示す配合比で樹脂組成物を調製するとともに、表１に示す寸法に変更した以外は、それぞれ実施例２と同様にして保護素子を得た。
【０１４０】
（実施例１０）
まず、実施例１と同様にして得られたワニス（Ａ）中の樹脂組成物分１５．０質量部に対して、半導体セラミックス粒子としてマイクロバリスタ（セラオン社製、平均粒子径Ｄ５０：５０μｍ）８０質量部、導電粒子として銅粉（三井金属鉱業社製、ＥＡＷ、平均粒子径Ｄ５０：２０μｍ）５質量部を投入し、３本ロールを用いて混練した後、溶剤除去、ペレット化を経て、タブレット状の樹脂組成物を得た。
次に、実施例２と同様にして保護素子を得た。
【０１４１】
（実施例１１）
銅板に対するサンドブラスト処理を省略した以外は、実施例２と同様にして保護素子を得た。なお、処理面の算術平均粗さＲａは、１μｍ未満程度であった。
【０１４２】
（比較例１）
まず、チタン酸ストロンチウムを主成分とする電圧非直線性抵抗磁器材料の粒子をリング状に成形し、１３７０℃で焼成した。これにより、外形寸法６ｍｍ、内径寸法４ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのリング状の構造体を得た。
【０１４３】
次に、構造体の表面に銀ペーストを塗布し、５８０℃で焼き付けた。これにより、厚さ４５μｍの電極膜を形成し、保護素子を得た。
【０１４４】
（比較例２）
電極体を埋設させないようにするとともに、銅板に対するサンドブラスト処理を省略した以外は、実施例２と同様にして保護素子を得た。
【０１４５】
（参考例１）
まず、実施例１と同様にして得られたワニス（Ａ）中の樹脂組成物分４０．０質量部に半導体セラミックス粒子としてマイクロバリスタ（セラオン社製）５５質量部、導電粒子として銅粉（三井金属鉱業社製、ＥＡＷ）５質量部を投入し、３本ロールを用いて混練した後、溶剤除去、ペレット化を経て、タブレット状の樹脂組成物を得た。
次に、銅板に対するサンドブラスト処理を省略した以外は、実施例２と同様にして、保護素子を得た。
【０１４６】
（参考例２）
まず、実施例１と同様にして得られたワニス（Ａ）中の樹脂組成物分２．５質量部に半導体セラミックス粒子としてマイクロバリスタ（セラオン社製）９７．５質量部を投入し、３本ロールを用いて混練した後、溶剤除去、ペレット化を経て、タブレット状の樹脂組成物を得た。
【０１４７】
次に、銅板に対するサンドブラスト処理を省略した以外は、実施例２と同様にして、保護素子を得ようとした。しかしながら、成形不良を呈したため、保護素子を得ることができなかった。
【０１４８】
２．保護素子の評価
２．１  成形性の評価
作製した１００個の構造体について外観を目視で観察し、樹脂組成物の充填不良の有無を確認した。そして、充填不良の発生個数を以下の評価基準に照らして成形性を評価した。
【０１４９】
＜成形性の評価基準＞
◎：成形性が良好である（充填不良の発生個数が０個である）
〇：成形性がやや良好である（充填不良の発生個数が１〜５個である）
△：成形性がやや不良である（充填不良の発生個数が６〜１０個である）
×：成形性が不良である（充填不良の発生個数が１１個以上である）
評価結果を表１に示す。
【０１５０】
２．２  耐衝撃性の評価
作製した１００個の保護素子を、ステンレス製のポットに入れ、該ステンレス製ポットを１時間回転させた。その後、保護素子の外観を観察し、欠けの発生個数を確認した。そして、欠けの発生個数を以下の評価基準に照らして耐衝撃性を評価した。
【０１５１】
＜耐衝撃性の評価基準＞
◎：耐衝撃性が良好である（欠けの発生個数が０個である）
〇：耐衝撃性がやや良好である（欠けの発生個数が１〜５個である）
△：耐衝撃性がやや不良である（欠けの発生個数が６〜１０個である）
×：耐衝撃性が不良である（欠けの発生個数が１１個以上である）
評価結果を表１に示す。
【０１５２】
２．３  電気特性の評価
作製した保護素子の隣り合う電極体間の電流−電圧特性を評価した。
【０１５３】
具体的には、まず、ｐＡ  ｍｅｔｅｒ／ＤＣ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＳＯＵＲＣＥ  ４１４０Ｂ（アジレントテクノロジー社製）を用いて隣接した回路間に０Ｖから１００Ｖまで昇圧速度０．５Ｖ／秒で印加したときに流れた電流値を測定した。このようにして得られた結果に基づいて、図１１に示すように、対数軸でプロットしたグラフを作成した。図１１は、電流値の測定結果から非直線係数とバリスタ電圧とを算出する方法を説明するための図である。
【０１５４】
次いで、得られたグラフから、非直線係数とバリスタ電圧を算出した。具体的には、得られたグラフの変曲点より高圧側のグラフの接線（ａ）を下記式（２）で表したときの乗数αを、非直線係数として算出し、低圧側のグラフの接線（ｂ）と高圧側の接線（ａ）の交点を、バリスタ電圧として算出した。また、バリスタ特性は、バリスタ電圧の算出可能な場合を〇、算出不可能な場合を×として評価した。
【０１５５】
【数１】
2017027986.tif 000004
【０１５６】
評価結果を表１に示す。
【０１５７】
【表１】
2017027986.tif 000005
【０１５８】
表１から明らかなように、各実施例の保護素子は、成形性、耐衝撃性および電気特性のいずれも良好であった。
これに対し、各比較例の保護素子は、成形性または耐衝撃性が不良であった。
【０１５９】
また、参考例１の保護素子は、バリスタ特性を示さなかった。
また、参考例２の保護素子は、成形不良により、耐衝撃性および電気特性を評価することができなかった。
【符号の説明】
【０１６０】
１        回転子
２        回転子コア
３        回転子コイル
４        シャフト
５        整流子
６        整流子片
７        成形型
８        保護素子
９        クリップ
２１      中心部
２２      コア部
６１      整流子ライザ
７１      キャビティー
７２      リザーバー
７３      プランジャー
８１      構造体
８２      電極体
８３      半導体セラミックス粒子
８４      樹脂材料
８５      樹脂組成物
８６      導電粒子
９１      基部
９２      第１抑え部
９３      第２抑え部
７１１    構造体成形部
７１２    電極体収納部
８１１    上面
８１２    外側面
８２１    上面埋設部
８２２    外側面埋設部
８３１    粒界部
８３２    結晶部
【図１】
2017027986.tif 000006
【図２】
2017027986.tif 000007
【図３】
2017027986.tif 000008
【図４】
2017027986.tif 000009
【図５】
2017027986.tif 000010
【図６】
2017027986.tif 000011
【図７】
2017027986.tif 000012
【図８】
2017027986.tif 000013
【図９】
2017027986.tif 000014
【図１０】
2017027986.tif 000015
【図１１】
2017027986.tif 000016