DE10011009A1 - Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient - Google Patents
Thermistor mit negativem TemperaturkoeffizientInfo
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Abstract
Ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten, der eine erhöhte Haftkraft zwischen auf der einen Seite einem Thermistorelement mit negativem Temperaturkoeffizienten, das aus LaCoO¶3¶-Seltenerd-Übergangselement-Oxid besteht, und auf der anderen Seite Elektroden aufweist, wodurch eine Zuverlässigkeit des Thermistorerzeugnisses verbessert wird. Der Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten der vorliegenden Erfindung wird durch Bilden von Elektroden auf der Oberfläche des Thermistorelements mit negativem Temperaturkoeffizienten, das aus einem LaCoO¶3¶-Seltenerd-Übergangselement-Oxid besteht, erhalten. Derartige Elektroden werden durch Hinzufügen von einer oder mehreren Arten von Oxidpulvern von Ni, Cr, Mn und Fe zu einem Metallpulver gebildet, wobei der Gehalt der Oxidpulver in dem Metallpulver 1,0 Gewichtsprozent oder weniger (jedoch nicht 0 Gewichtsprozent) ist.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Thermistor
mit negativem Temperaturkoeffizient, der aus LaCoO3-Selten
erd-Übergangselement-Oxid, das einen Stoßstrom hemmen kann,
besteht.
Das LaCoO3-Seltenerd-Übergangselement-Oxid weist eine größe
re B-Konstante auf als ein herkömmliches Mangan-Spinell-
Thermistormaterial mit negativem Temperaturkoeffizient und
kann einen Widerstandswert eines Thermistorelements bei ei
ner hohen Temperatur weiter reduzieren. Wenn daher ein elek
trischer Strom angelegt wird, ist es möglich, eine Selbst
wärmeerzeugung eines Thermistorelements mit negativem Tempe
raturkoeffizient zu hemmen, wodurch ein Nennstromwert erhöht
wird. Aus diesem Grund ist das LaCoO3-Seltenerd-Übergangs
element-Oxid zur Verwendung als ein Material beim Bilden ei
nes Thermistorelements mit negativem Temperaturkoeffizient,
das einen Stoßstrom hemmen kann, geeignet.
Wenn jedoch äußere Elektroden an einem Thermistorelement mit
negativem Temperaturkoeffizient gebildet werden sollen, das
aus einem LaCoO3-Seltenerd-Übergangselement-Oxid besteht,
wird, wenn Ag oder Ag-Pd-Paste zum Bilden einer Art Dick
filmelektrode verwendet wird, die eine Art Glasfritte oder
Glasurmasse enthält, die üblicherweise aus SiO2, PbO, Bi2O3
besteht, eine Schnittstelle zwischen einem Thermistorelement
mit negativem Temperaturkoeffizient und den äußeren Elektro
den nicht-ohmsch, wodurch bewirkt wird, daß das Thermistor
element mit negativem Temperaturkoeffizienten lediglich ei
nen nicht-stabilen Widerstandswert aufweist. Aus diesem
Grund wird ein Thermistorelement mit negativem Temperatur
koeffizient, das aus LaCoO3-Seltenerd-Übergangselement-Oxid
besteht, auf den äußeren Oberflächen desselben mit äußeren
Elektroden, die durch Verwenden einer Dickfilmelektrodenbil
dungspaste, die nicht die obige Glasfritte enthält, erhalten
werden, gebildet.
Da jedoch der vorhergehende Thermistor mit negativem Tempe
raturkoeffizient, der als Hauptkomponente desselben das vor
hergehende LaCoO3-Seltenerd-Übergangselement-Oxid enthält,
mit äußeren Elektroden versehen ist, die durch eine fritten
freie Paste gebildet sind, gibt es lediglich eine niedrigere
Haftkraft zwischen dem Thermistorelement mit negativem Tem
peraturkoeffizient und den äußeren Elektroden als bei der
Dickfilmelektrode, die eine übliche Glasfritte enthält. Wenn
man versucht, die Haftkraft zwischen dem Thermistorelement
mit negativem Temperaturkoeffizient und den äußeren Elek
troden zu erhöhen, wird es nicht ausreichen, wenn eine Sin
terbehandlung bei einer Temperatur von 600 bis 850°C für
eine Stunde (genauso wie bei einem Verfahren, bei dem eine
übliche Dickfilmelektrode gebildet wird) durchgeführt wird.
Statt dessen ist es notwendig, daß eine derartige Sinterbe
handlung bei einer Temperatur von 900 bis 1.000°C für fünf
Stunden durchgeführt wird. Da eine relativ lange Zeit zum
Bilden der äußeren Elektroden erforderlich ist, besteht da
her als Resultat ein Problem darin, daß die äußeren Elektro
den mit hohem Aufwand gebildet werden müssen.
Es besteht jedoch noch ein weiteres Problem, das wie folgt
gefolgert werden kann. Wenn nämlich ein Thermistor mit nega
tivem Temperaturkoeffizient, an dem äußere Elektroden ge
bildet sind, an einer Schaltungsplatine befestigt wird, oder
wenn ein Zuleitungsdraht an einen Thermistor mit negativem
Temperaturkoeffizient gelötet wird, an dem äußere Elektroden
gebildet sind, ist es möglich, ein bestimmtes Thermistorer
zeugnis mit negativem Temperaturkoeffizient zu erhalten.
Wenn ein derartiges Thermistorerzeugnis mit einem negativem
Temperaturkoeffizient fortdauernd bei einer Temperatur von
100°C oder höher verwendet wird, wird eine Lotkomponente,
wie z. B. Sn, in die äußeren Elektroden diffundieren, so daß
ein Element Ag, das die äußeren Elektroden bildet, aufgrund
des Lots korrodiert wird. Als ein Resultat werden die äuße
ren Elektroden lediglich eine niedrige Stärke aufweisen, und
der Widerstandswert des Thermistors mit negativem Tempera
turkoeffizient wird hoch sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
verbesserten Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient
zu schaffen, der eine Haftstärke zwischen auf der einen Sei
te einem Thermistorelement mit negativem Temperaturkoeffi
zient, das aus einem LaCoO3-Seltenerd-Übergangselement-Oxid
besteht, und auf der anderen Seite den äußeren Elektroden
desselben erhöhen kann, wodurch die Zuverlässigkeit des
Thermistorerzeugnisses erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Thermistor mit negativem Tem
peraturkoeffizient gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein erster Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient
gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Thermistor durch Bilden von äußeren Elektroden auf
der Oberfläche eines Thermistorelements mit negativem Tempe
raturkoeffizient erhalten wird. Insbesondere umfaßt das
Thermistorelement mit negativem Temperaturkoeffizient ein
LaCoO3-Seltenerd-Übergangselement-Oxid, während die äußeren
Elektroden ein elektrisch leitfähiges Material umfassen, das
durch Hinzufügen von einer oder mehrerer Arten von Oxidpul
vern von Ni, Cr, Mn und Fe zu einem Metallpulver gebildet
ist.
Ein zweiter Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient
gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Thermistor durch Bilden von äußeren Elektroden auf
der Oberfläche eines Thermistorelements mit negativem Tempe
raturkoeffizient gefolgt von einem Verbinden von Anschlüssen
mit den äußeren Elektroden mittels einer Lötbehandlung er
halten wird. Insbesondere umfaßt das Thermistorelement mit
negativem Temperaturkoeffizient ein LaCoO3-Seltenerd-Über
gangselement-Oxid, während die äußeren Elektroden ein elek
trisch leitfähiges Material umfassen, das durch Hinzufügen
von einer oder mehrerer Arten von Oxidpulvern von Ni, Cr, Mn
und Fe zu einem Metallpulver gebildet ist.
Ein dritter Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient
gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Thermistor durch Bilden von äußeren Elektroden auf
der Oberfläche eines Thermistorelements mit negativem Tempe
raturkoeffizient erhalten wird, wobei das Thermistorelement
mit negativem Temperaturkoeffizient in einem Gehäuse unter
einer Bedingung aufgenommen wird, bei der das Thermistorele
ment durch Anschlüsse elastisch gehalten wird. Insbesondere
umfaßt das Thermistorelement mit negativem Temperaturkoeffi
zient ein LaCoO3-Seltenerd-Übergangselement-Oxid, während
die äußeren Elektroden ein elektrisch leitfähiges Material
umfassen, das durch Hinzufügen von einer oder mehrerer Arten
von Oxidpulvern von Ni, Cr, Mn und Fe zu einem Metallpulver
gebildet ist.
Bei dem vorhergehenden ersten bis dritten Thermistoren mit
negativem Temperaturkoeffizient umfaßt das Metallpulver Ag,
Ag-Pd oder Ag-Pt.
Bei dem vorhergehenden ersten bis dritten Thermistoren mit
negativem Temperaturkoeffizient ist der Gehalt der Oxidpul
ver in dem Metallpulver vorzugsweise 1,0 Gewichtsprozent
oder weniger (jedoch nicht 0 Gewichtsprozent einschließend).
Bei dem vorhergehenden zweiten Thermistor mit negativem Tem
peraturkoeffizient ist das Thermistorelement mit negativem
Temperaturkoeffizient mit einem äußeren dekorativen Harz be
schichtet.
Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine Haftkraft zwi
schen dem Thermistorelement mit negativem Temperaturkoeffi
zient und den äußeren Elektroden desselben zu erhöhen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Querschnittsansicht,
die schematisch einen Thermistor mit negativem Tem
peraturkoeffizient zeigt, der gemäß einem Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung herge
stellt ist; und
Fig. 2 eine Querschnittansicht, die schematisch einen
Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient
zeigt, der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im
folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, die sche
matisch einen Thermistor 1 mit negativem Temperaturkoeffi
zient eines Zuleitungstyps darstellt.
Der Thermistor 1 mit negativem Temperaturkoeffizient weist
ein Thermistorelement 2 mit negativem Temperaturkoeffizient,
zwei Hauptoberflächen des Thermistorelements 2 mit negativem
Temperaturkoeffizient, äußere Elektroden 3 und 4, die auf
den zwei Hauptoberflächen des Thermistorelements gebildet
sind, Zuleitungsdrähte 6 und 7, die an denselben befestigt
sind, um elektrisch mit den äußeren Elektroden 3 und 4 ver
bunden zu sein, und eine äußere dekorative Harzschicht 8
auf.
Das Thermistorelement mit negativem Temperaturkoeffizient
sind aus einem Keramikmaterial hergestellt, das LaCoO3-Sel
tenerd-Übergangselement-Oxid als Hauptkomponente desselben
enthält, und wird in ein plattenähnliches Bauglied gebildet,
dem eine Sinterbehandlung folgt, wodurch ein kreisförmiges
plattenähnliches Bauglied mit einem Durchmesser von 7 mm und
einer Dicke von 1,5 mm erhalten wird.
Die äußeren Elektroden 3 und 4 können auf die folgende Art
und Weise gebildet werden. Zunächst wird eine oder mehrere
Arten von Oxidpulvern von Ni, Cr, Mn und Fe in einer Menge
von 0,1 Gewichtsprozent mit einer Sorte Metallpartikeln ge
mischt, die aus Ag, Ag-Pd oder Ag-Pt bestehen, wodurch eine
Zwischenmischung erhalten wird. Dann wird eine geeignete
Menge eines organischen Trägers zu der Mischung hinzugefügt,
wobei Misch- und Knet-Behandlungen folgen, wodurch eine
elektrisch leitfähige Paste mit eingestellter Viskosität er
halten wird. Anschließend wird die elektrisch leitfähige
Paste verwendet, um die zwei gegenüberliegenden Hauptober
flächen des Thermistorelements 2 mit negativem Temperatur
koeffizient zu beschichten, wobei dann das Durchführen einer
Brenn/Klebe-Behandlung bei einer Temperatur von 900 bis
960°C für eine Stunde folgt.
Es werden ferner zwei Zuleitungsdrähte 6 und 7 an den Elek
troden 3 und 4, die auf den zwei gegenüberliegenden Haupt
oberflächen des Thermistorelements 2 mit negativem Tempe
raturkoeffizient gebildet sind, unter Verwendung eines Hoch
temperaturlots 5, wie z. B. Sn-Ag (das ein Zusammensetzungs
verhältnis von 96,5 : 3,5 aufweist), befestigt. Schließlich
wird ein äußeres dekoratives Harz 8, wie z. B. ein Silikon
harz, verwendet, um die äußeren Oberflächen des obigen Mate
rials zu beschichten, wodurch ein gewünschter Thermistor 1
mit negativen Temperaturkoeffizient erhalten wird.
Dann wird der erhaltene Thermistor 1 mit negativem Tempera
turkoeffizient bezüglich der Haftkraft zwischen dem Thermi
storelement 2 mit negativem Temperaturkoeffizient und den
äußeren Elektroden 3, 4 untersucht, und derselbe wird ferner
bezüglich der Änderung seines Widerstands desselben, wenn
derselbe bei einer hohen Temperatur verwendet wird, unter
sucht. Ähnlicherweise werden die zwei gegenüberliegenden
Hauptoberflächen des Thermistorelements 2 mit negativem Tem
peraturkoeffizient mit einer frittenfreien Dickfilmelek
trodenpaste beschichtet, die kein Oxidpulver von Ni, Cr, Mn,
Fe enthält, die jedoch aus Ag, Ag-Pd oder Ag-Pt besteht, wo
bei eine Sinterbehandlung bei einer Temperatur von 900 bis
1.000°C für fünf Stunden folgt, wodurch ein herkömmlicher
Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient gemäß dem
Stand der Technik erhalten wird. Dann wird der herkömmliche
Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient bezüglich der
Haftkraft und der Widerstandsveränderung desselben auf die
gleiche Art und Weise gemessen wie der vorhergehende.
Als ein Resultat stellt sich heraus, daß die Haftkraft zwi
schen dem Thermistorelement 2 mit negativem Temperaturkoef
fizient und den äußeren Elektroden 3, 4 bei der vorliegenden
Erfindung von 19,6 N auf 29,4 N pro ϕ 3 mm im Vergleich zu
derselben eines herkömmlichen Thermistors erhöht wird. Der
Grund für diese Tatsache kann wie folgt erklärt werden. Es
ist nämlich möglich, in Betracht zu ziehen, daß wenn die
äußeren Elektroden 3, 4 durch die Brenn/Klebe-Behandlung ge
bildet werden, eine chemische Verbindung zwischen auf der
einen Seite den Oxidpartikeln der LaCoO3-Seltenerd-Über
gangselement-Oxide, die in dem Thermistorelement 2 mit nega
tivem Temperaturkoeffizient enthalten sind, und auf der an
deren Seite den Partikeln von NiO, Cr2O3, Mn2O3, Fe2O3, die
in den äußeren Elektroden 3, 4 enthalten sind, besteht. Bei
spielsweise wird, wenn die Partikel, die in den äußeren
Elektroden 3, 4 enthalten sind, NiO sind, LaNiO3 auf einer
Grenzfläche zwischen dem Thermistorelement 2 mit negativem
Temperaturkoeffizient und den äußeren Elektroden 3, 4 auf
treten. Es ist ferner beispielsweise möglich, in Betracht zu
ziehen, daß NiO in das Thermistorelement 2 mit negativem
Temperaturkoeffizient eindringen und diffundieren wird, wo
durch eine physische Verbindung aufgrund eines Ankereffekts
erzeugt wird.
Ein Gehalt der Oxidpulver, die eines oder mehrere Arten von
Metallen Ni, Cr, Mn, Fe enthalten, kann derart eingestellt
werden, daß es sicher ist, die gleichen Effekte zu erhalten,
die die äußeren Elektroden erzeugen sollten. Insbesondere
wird es hinsichtlich einer Lotbenetzbarkeit, einer Haftkraft
der äußeren Elektroden und eines Einflusses auf den Wider
standswert eines Thermistorelements mit negativem Tempera
turkoeffizient bevorzugt, daß ein Gehalt der Oxidpulver 1,0
Gewichtsprozent oder weniger sein sollte.
Es wurde ferner herausgefunden, daß wenn der Thermistor 1
mit negativem Temperaturkoeffizient fortdauernd bei einer
Temperatur von 100°C oder höher verwendet wird, eine Ände
rung des Widerstandswerts desselben im Verlauf der Zeit
stark im Vergleich zum Stand der Technik gehemmt wird, da
eine derartige Änderung des Widerstandswerts von 20% auf ei
nen Wert reduziert wird, der kleiner als 1% ist. Der Grund
für diese Tatsache kann wie folgt erklärt werden. Die Oxid
pulver von Ni, Cr, Mn und Fe, die in den äußeren Elektroden
3 und 4 enthalten sind, sind nämlich zum Verhindern wirksam,
daß das Sn, das in einem Lot enthalten ist, in die äußeren
Elektroden 3 und 4 diffundiert, und sind ferner zum Verhin
dern einer Korrosion des Ag der äußeren Elektroden 3 und 4
wirksam (eine derartige Korrosion wird sonst aufgrund des
Lots verursacht), wodurch eine mögliche Verschlechterung der
Haftstärke der äußeren Elektroden verhindert wird.
Fig. 2 wird verwendet, um ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Wie in der Zeichnung
gezeigt, wird das Thermistorelement 2 mit negativem Tempe
raturkoeffizient durch zwei Anschlüsse 16 und 17 elastisch
gehalten, wobei die zwei Elektroden 3 und 4 an den zwei
Hauptoberflächen durch die zwei Anschlüsse 16 und 17 elek
trisch leitfähig sind. Tatsächlich wird ein Gehäusetyp-Ther
mistor 11 mit negativem Temperaturkoeffizient gebildet, bei
dem das Thermistorelement 2 mit negativem Temperaturkoeffi
zient und die zwei Speiseanschlüsse 16, 17 gesamt in einem
wärmewiderstandsfähigen Gehäuse 18 umfaßt sind.
Ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient der vor
liegenden Erfindung kann jedoch nicht nur als elektrisches
Teil gebildet sein, das Zuleitungsanschlüsse umfaßt, sondern
kann ferner ebenfalls als Chipteil gebildet sein.
Wie im vorhergehenden erörtert, ist es unter Verwendung der
vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Elektroden, die
durch Hinzufügen von einer oder mehreren Arten von Oxidpul
vern von Ni, Cr, Mn und Fe zu einem Metallpulver gebildet
sind, möglich, einen Thermistor mit negativem Temperaturko
effizient mit einer hohen Haftkraft zwischen dem Thermistor
element mit negativem Temperaturkoeffizient und den äußeren
Elektroden zu erhalten.
Es stellt sich ferner heraus, daß selbst unter einer hohen
Temperatur die Stärke der Elektroden der vorliegenden Erfin
dung nicht abnimmt, wodurch eine Änderung des Widerstands
werts des Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizient
gehemmt wird. Auf diese Art und Weise ist es sicher, daß die
Zuverlässigkeit des Thermistors mit negativem Temperaturko
effizient erhöht wird.
Claims (6)
1. Thermistor (1; 11) mit negativem Temperaturkoeffi
zient,
wobei der Thermistor (1; 11) durch Bilden von äußeren Elektroden (3, 4) auf der Oberfläche eines Thermistor elements (2) mit negativem Temperaturkoeffizient ge bildet ist; und
wobei das Thermistorelement (2) mit negativem Tempe raturkoeffizient ein LaCoO3-Seltenerd-Übergangsele ment-Oxid aufweist, während die äußeren Elektroden (3, 4) ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, das durch Hinzufügen von einer oder mehreren Arten von Oxidpulvern von Ni, Cr, Mn und Fe zu einem Metallpul ver gebildet ist.
wobei der Thermistor (1; 11) durch Bilden von äußeren Elektroden (3, 4) auf der Oberfläche eines Thermistor elements (2) mit negativem Temperaturkoeffizient ge bildet ist; und
wobei das Thermistorelement (2) mit negativem Tempe raturkoeffizient ein LaCoO3-Seltenerd-Übergangsele ment-Oxid aufweist, während die äußeren Elektroden (3, 4) ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, das durch Hinzufügen von einer oder mehreren Arten von Oxidpulvern von Ni, Cr, Mn und Fe zu einem Metallpul ver gebildet ist.
2. Thermistor (1) mit negativem Temperaturkoeffizient ge
mäß Anspruch 1,
wobei der Thermistor (1) durch Bilden der äußeren
Elektroden (3, 4) auf der Oberfläche des Thermistor
elements (2) mit negativem Temperaturkoeffizient ge
folgt von einem Verbinden von Anschlüssen (6, 7) mit
den äußeren Elektroden (3, 4) mittels einer Lötbehand
lung gebildet ist.
3. Thermistor (11) mit negativem Temperaturkoeffizient
gemäß Anspruch 1,
wobei der Thermistor (11) durch Bilden der äußeren
Elektroden (3, 4) auf der Oberfläche des Thermistor
elements (2) mit negativem Temperaturkoeffizient er
halten wird, wobei das Thermistorelement (2) mit ne
gativem Temperaturkoeffizient derart in ein Gehäuse
(18) aufgenommen ist, daß das Thermistorelement durch
Anschlüsse (16, 17) elastisch gehalten wird.
4. Thermistor (1; 11) mit negativem Temperaturkoeffizient
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Metall
pulver Ag, Ag-Pd oder Ag-Pt aufweist.
5. Thermistor (1; 11) mit negativem Temperaturkoeffizient
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Gehalt
des Oxidpulvers in dem Metallpulver 1,0 Gewichtspro
zent oder weniger, jedoch nicht 0 Gewichtsprozent,
ist.
6. Thermistor (1; 11) mit negativem Temperaturkoeffizient
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Ther
mistor (1; 11) mit negativem Temperaturkoeffizient ein
Chipteil ist.
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