CN103811139A - 片状热敏电阻 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种片状热敏电阻，其具备热敏电阻素体和一对外部电极。热敏电阻素体具有相对的一对端面、以及将一对端面彼此连接的主面。一对外部电极分别配置在一对端面。一对外部电极，在与一对端面的相对方向交叉的方向上的宽度随着离开热敏电阻素体而变窄。
Description
技术领域
本发明涉及一种片状热敏电阻。
背景技术
专利文献1（日本特开平6-140278号公报）公开了具备在内部配置有多个内部电极的素体、以及配置在素体的两端部的一对外部电极的片状的层叠电容器。素体呈长方体形状，具有彼此相对的一对主面、彼此相对且与各主面邻接的一对侧面、以及彼此相对且与各主面和各侧面邻接的一对端面。外部电极覆盖端面的整个面，并且从端面绕入到主面和侧面。因此，在与一对端面的相对方向交叉的方向上，外部电极的宽度比素体的宽度大。
发明内容
然而，在试图将专利文献1所公开的层叠电容器中的外部电极的构造采用于片状热敏电阻后，产生以下的问题。
片状热敏电阻利用热敏电阻素体的电阻值相对于温度变化的变化来进行测温。因此，以对应于个体的电阻值的偏差变小的方式进行品质管理是极为重要的。但是，专利文献1所公开的层叠电容器中的外部电极的构造被采用于片状热敏电阻的情况下，存在产生以下的问题的担忧。在将片状热敏电阻焊接在电路基板的电极时，焊料绕入到外部电极，从而焊料附着于热敏电阻素体。由此，实质的外部电极间的距离发生变化。其结果，即使作为片状热敏电阻的个体的电阻值被管理为所期望的值，搭载在电路基板的状态下的片状热敏电阻的电阻值也从所期望的值发生变化。
一般而言，相比于热敏电阻素体，外部电极的宽度更宽。因此，如果专利文献1所公开的层叠电容器中的外部电极的构造被采用于片状热敏电阻，则在将片状热敏电阻载置在电路基板上的时候，热敏电阻素体与电路基板之间分离。因此，热敏电阻素体从作为测温对象物的电路基板分离。因此，存在产生由片状热敏电阻测量的温度没有正确地表示测温对象物的温度这样的问题的担忧。
因此，本发明的目的在于，提供一种即使在搭载于测量对象物之后特性也难以变化且可以更加正确地测量测温对象物的温度的片状热敏电阻。
本发明的一个观点所涉及的片状热敏电阻，具备：热敏电阻素体，具有相对的一对端面、以及将一对端面彼此连接的主面；以及一对外部电极，分别配置在一对端面；一对外部电极，在与一对端面的相对方向交叉的方向上的宽度随着离开热敏电阻素体而变窄。
在本发明的一个观点所涉及的片状热敏电阻中，外部电极中，在与一对端面的相对方向交叉的方向上的宽度随着离开热敏电阻素体而变窄。因此，在片状热敏电阻以主面与测量对象物（例如，电路基板）相对的方式搭载在测量对象物的情况下，测量对象物与主面（热敏电阻素体）极为接近。因此，在测量对象物的电极与片状热敏电阻的外部电极被焊接的时候，焊料难以绕入到主面（热敏电阻素体）。其结果，难以产生实质的外部电极间的距离的变化，即使是在搭载于测量对象物之后热敏电阻的特性也难以变化。再有，测量对象物与主面（热敏电阻素体）极为接近，因而能够更加正确地测量测量对象物的温度。
一对外部电极也可以分别具有配置在端面上的基底电极层、以及覆盖基底电极层的镀膜，基底电极层，在与相对方向交叉的方向上的宽度为热敏电阻素体以下，并且在与相对方向交叉的方向上的宽度随着离开热敏电阻素体而变窄。
基底电极层也可以呈多孔质状。在这种情况下，基底电极层的表面是粗糙面状态，因而配置在基底电极层上的镀膜容易牢固地附着于基底电极层。因此，在基底电极层与镀膜之间可以效率良好地进行热传导。其结果，能够谋求由片状热敏电阻进行的温度测量精度的提高。
基底电极层的空隙率也可以为10%～80%。在基底电极层的空隙率小于10%的情况下，在用切割刀将片状热敏电阻的板状的前体单片化成片状的工序中，存在容易从基底电极层产生毛边的趋势。在基底电极层的空隙率超过80%的情况下，存在起因于基底电极层中的热传导的效率变低，由片状热敏电阻进行的温度测量精度下降的趋势。也存在基底电极层的强度下降的趋势。
根据本发明，能够提供一种即使在搭载于测温对象物之后特性也难以变化且可以更加正确地测量测温对象物的温度的片状热敏电阻。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的片状热敏电阻的立体图。
图2是图1的II-II线截面图。
图3是放大基底电极层的截面来表示的电子显微镜照片。
图4是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的片状热敏电阻的制造工序的图。
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的片状热敏电阻搭载在电路基板的情况的图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明，但是，以下的本实施方式是用于说明本发明的例示，不是旨在将本发明限定在以下的内容。在说明中，对于具有相同要素或相同功能的要素使用相同符号，省略重复的说明。
首先，参照图1～图3，对片状热敏电阻1的结构进行说明。如图1和图2所示，片状热敏电阻1具备呈大致长方体形状的热敏电阻素体10、以及一对外部电极12。片状热敏电阻1，长度方向的长度例如是0.4mm左右，宽度例如是0.2mm左右，高度例如是0.2mm左右（所谓0402尺寸）。片状热敏电阻1可以是NTC（Negative TemperatureCoefficient：负温度系数）热敏电阻，也可以是PTC（Positive TemperatureCoefficient：正温度系数）热敏电阻。
热敏电阻素体10具有彼此相对的主面10a,10b、彼此相对的侧面10c,10d、以及彼此相对的端面10e,10f。主面10a或主面10b在本实施方式中成为与电路基板（未图示）的电路面相对的安装面。主面10a,10b与侧面10c,10d和端面10e,10f相邻接。侧面10c,10d与主面10a,10b和端面10e,10f相邻接。热敏电阻素体10，长度方向的长度例如是0.4mm左右，宽度例如是0.2mm左右，高度例如是0.2mm左右（所谓0402尺寸）。
热敏电阻素体10由例如包含Mn,Ni和Co的各金属氧化物作为主成分的陶瓷所构成。热敏电阻素体10除了作为主成分的Mn,Ni和Co的各金属氧化物以外，为了特性的调整，也可以包含Fe,Cu,Al或Zr等作为副成分。热敏电阻素体10也可以替代Mn,Ni和Co的各金属氧化物而由Mn和Ni的各金属氧化物、或者Mn和Co的各金属氧化物所构成。
一对外部电极12分别配置在端面10e,10f上。外部电极12具有基底电极层14、以及镀膜16。基底电极层14，如图1和图2所示，在与端面10e,10f的相对方向交叉的方向上的宽度随着离开热敏电阻素体10而变窄。即，基底电极层14呈四角锥台形状。在本实施方式中，基底电极层14接触于热敏电阻素体10的面的面积与端面10e,10f的面积同等。基底电极层14的棱部和角部通过滚筒研磨而呈曲面状。
基底电极层14的高度h（端面10e,10f的相对方向上的宽度）例如设定为70μm～170μm左右。基底电极层14的短边的宽度a（主面10a,10b或者侧面10c,10d的相对方向上的宽度）例如设定为195μm～205μm左右。基底电极层14的长边的宽度b（主面10a,10b或者侧面10c,10d的相对方向上的宽度）设定成基底电极层14的高度比h/2的位置上的基底电极层14的宽度c（主面10a,10b或者侧面10c,10d的相对方向上的宽度）小。宽度c比宽度a小，例如设定为190μm～200μm左右。宽度a与宽度c之差（a-c）例如设定为2μm～5μm左右，宽度c相对于宽度a的比例（c/a）例如设定为98%～99%左右。
基底电极层14，如图3所示，呈多孔质状。基底电极层14的空隙率例如设定为10%～80%左右。在基底电极层14的空隙率小于10%的情况下，在用切割刀DB将片状热敏电阻1的板状前体108切断而单片化成片状的工序（详细情况在后面叙述）中，存在容易从基底电极层14产生毛边的趋势。在基底电极层14的空隙率超过80%的情况下，存在起因于基底电极层14中的热传导率的效率下降，由片状热敏电阻1进行的温度测量精度下降的趋势。在这种情况下，也存在基底电极层14的强度下降的趋势。基底电极层14的空隙率优选设定为30%～50%左右，更优选设定为35%～45%左右。在基底电极层14的空隙率为35%～45%左右的情况下，基底电极层14的热传导的效率与基底电极层14的强度的平衡变得良好。基底电极层14的空隙率能够对基底电极层14的截面的电子显微镜照片（例如，通过扫描型电子显微镜（SEM）放大至1000倍左右进行摄像的照片）进行图像解析来求得。
基底电极层14的材质例如是Ag,Ag-Pd,Ni或者Cu。基底电极层14也可以包含玻璃料作为副成分。
镀膜16以覆盖基底电极层14的整个面的方式配置在基底电极层14上。镀膜16具有例如由Ni等的具有耐焊料侵蚀性的材料构成的第1层、以及例如由Su,Su合金或者Ag等的具有焊料润湿性的材料构成的第2层。第1层的厚度例如设定为0.5μm～5μm左右。第2层的厚度例如设定为1μm～7μm左右。
接着，参照图4，对片状热敏电阻1的制造方法进行说明。首先，通过公知的方法，将作为热敏电阻素体10的主成分的Mn,Ni和Co的各金属氧化物与作为副成分的Fe,Cu,Al或者Zr等按规定的比例进行混合来调配热敏电阻材料。在该热敏电阻材料添加有机粘合剂等来得到浆料。
接着，将所制作的浆料以成为规定的厚度的方式涂布在薄膜上，制作与热敏电阻素体10相对应的生片。层叠规定块数的该生片并以规定的压力进行压接，得到坯料层叠体。接着，将坯料层叠体在例如180℃～400℃左右的温度下加热0.5小时～48小时左右，进行脱粘合剂处理。接着，在空气或氧的气氛下在800℃左右以上的温度下将坯料层叠体烧成（fire）12小时～48小时左右。由此，得到热敏电阻素体10的基板100（参照图4（a））。通过烧成，各生片被一体化成相互的边界不能够辨认的程度。接着，以成为规定的厚度的方式研磨基板100的主面，获得调整了厚度的基板102（参照图4（b））。
接着，准备在以Ag,Ag-Pd,Ni或者Cu作为主成分的金属粉末中，根据需要添加玻璃料作为副成分，进而混合了有机粘合剂和有机溶剂的导电性膏体。通过印刷法将该导电性膏体以成为规定的厚度的方式涂布在基板102的一个主面上。接着，将所涂布的导电性膏体在空气或者不活泼气氛下在600℃～900℃左右的温度下加热0.5小时～2小时左右，进行烧结（sinter）。将从该导电性膏体的涂布到烧结为止的工序反复多次，在基板102的一个主面上形成所期望的厚度的基底电极层104。同样地，在基板102的另一个主面上，也形成所期望的厚度的基底电极层104（参照图4（c））。由此，得到片状热敏电阻1的板状前体106。再有，这些基底电极层104呈多孔质状。
接着，通过切割刀DB，将片状热敏电阻1的板状前体106切断（切割）成所期望的大小而单片化成片状。由此，得到基板102成为热敏电阻素体10且基底电极层104成为基底电极层14的、片状热敏电阻1的片状前体108（参照图4（d））。即，片状前体108，在热敏电阻素体10的各端面10e,10f分别配置有基底电极层14。
接着，对片状前体108进行滚筒研磨。由此，基底电极层14在与端面10e,10f的相对方向交叉的方向上的宽度随着离开热敏电阻素体10而变窄。即，通过对片状前体108进行滚筒研磨，从而基底电极层14成为四角锥台状。
接着，通过例如滚筒镀覆法，以覆盖基底电极层14的表面的方式，在基底电极层14上形成规定厚度的镀膜16。由此，完成片状热敏电阻1（参照图4（e））。
在以上那样的本实施方式中，外部电极12中，与一对端面10e,10f的相对方向交叉的方向上的宽度随着离开热敏电阻素体10而变窄。因此，在片状热敏电阻1以主面10a或主面10b与测量对象物（例如图5所示的电路基板200）相对的方式搭载在电路基板200的情况下，电路基板200与主面10a,10b（热敏电阻素体10）极为接近。因此，在电路基板200的电极202与片状热敏电阻1的外部电极12被焊接时，焊料204难以绕入到主面10a,10b（热敏电阻素体10）。其结果，难以发生实质的外部电极12间的距离的变化，即使是在搭载在电路基板200之后片状热敏电阻1的特性也难以变化。再有，电路基板200与主面10a,10b（热敏电阻素体10）极为接近，因而能够更加正确地测量电路基板200的温度。
在专利文献1所公开的层叠电容器中的外部电极的构造被采用于片状热敏电阻的情况下，有产生以下的问题的担忧。在将片状热敏电阻焊接在电路基板的电极时，焊料绕入到外部电极，焊料附着于热敏电阻素体。如果焊料附着于热敏电阻素体，则片状电阻器与测量对象物的连接强度会变得不充分。然而，在本实施方式中，在电路基板200的电极202与片状热敏电阻1的外部电极12被焊接时，焊料204难以绕入到主面10a,10b（热敏电阻素体10）。因此，在将片状热敏电阻1焊接在电路基板200时，能够谋求片状热敏电阻1与电路基板200之间的强度的提高。
在本实施方式中，基底电极层14呈多孔质状。因此，基底电极层14的表面是粗糙面状态。因此，配置在基底电极层14上的镀膜16容易牢固地附着于基底电极层14。因此，在基底电极层14与镀膜16之间可以效率良好地进行热传导。其结果，能够谋求由片状热敏电阻1进行的温度测量精度的提高。
在本实施方式中，基底电极层14呈多孔质状。因此，基底电极层14的表面积大。因此，后续的镀膜16的形成工序中容易产生向基底电极层14的电场集中，镀膜16容易附着于基底电极层14。因此，能够缩短镀膜16的形成所花费的时间。其结果，能够减少镀液对热敏电阻素体10带来的影响，并且能够缩短直至热敏电阻1的完成为止的时间。
在本实施方式中，基底电极层104呈多孔质状。因此，在通过切割刀DB将板状前体106单片化成片状时，切割刀DB与基底电极层104的接触面积变小。因此，能够抑制切割时的基底电极层104的变形。
以上，对本发明的实施方式进行了详细的说明，但是，本发明不限定于上述的实施方式。例如，在本实施方式中，通过印刷法将导电性膏体涂布在基板102的主面上，从而形成基底电极层104，但是，也可以将导电性膏体涂布在薄膜上来制作成生片，层叠多块该生片并进行烧结，从而形成基底电极层104。
在本实施方式中，通过对片状前体108进行滚筒研磨而使基底电极层14为四角锥台状，但是，为了使基底电极层14为四角锥台状，也可以使用其他各种的方法。例如，在切割工序中，也可以在基底电极层104形成楔状（三角形状）的切口之后，使用比该切口的宽度狭窄的宽度的切割刀DB，沿着该切口进行板状前体106的切割。
Claims (4)
1.一种片状热敏电阻，其特征在于，
具备：
热敏电阻素体，具有相对的一对端面、以及将所述一对端面彼此连接的主面；以及
一对外部电极，分别配置在所述一对端面，
所述一对外部电极，在与所述一对端面的相对方向交叉的方向上的宽度随着离开所述热敏电阻素体而变窄。
2.如权利要求1所述的片状热敏电阻，其特征在于，
所述一对外部电极分别具有配置在所述端面上的基底电极层、以及覆盖所述基底电极层的镀膜，
所述基底电极层，在与所述相对方向交叉的方向上的宽度为所述热敏电阻素体以下，并且在与所述相对方向交叉的方向上的宽度随着离开所述热敏电阻素体而变窄。
3.如权利要求2所述的片状热敏电阻，其特征在于，
所述基底电极层呈多孔质状。
4.如权利要求3所述的片状热敏电阻，其特征在于，
所述基底电极层的空隙率为10%～80%。
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