DE10045195B4

DE10045195B4 - Thermistor and method for its production

Info

Publication number: DE10045195B4
Application number: DE10045195A
Authority: DE
Inventors: Robert Krumphals; Volker Wischnat
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: DE10045195A1

Abstract

Thermistor mit einem Keramikkörper (1), auf den wenigstens zwei Anschlüsse (2, 3) aufgebracht sind, und mit im Keramikkörper vorgesehenen flächigen Elektroden (10), die im Keramikkörper (1) wenigstens ein Gap bilden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei von den Anschlüssen (2, 3) beabstandete Elektroden (10) in einer Ebene so angeordnet sind, daß sie zusammen mit den Anschlüssen (2, 3) wenigstens drei Gaps in der Ebene bilden.thermistor with a ceramic body (1), on the at least two connections (2, 3) are applied, and provided in the ceramic body with flat electrodes (10), in the ceramic body (1) form at least one gap, characterized in that at least two of the connections (2, 3) spaced electrodes (10) arranged in a plane so they are along with the connections (2, 3) form at least three gaps in the plane.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermistor mit einem Keramikkörper, auf den wenigstens zwei Anschlüsse aufgebracht sind, und mit im Keramikkörper vorgesehenen Elektroden, die im Keramikkörper wenigstens ein Gap bilden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Thermistors.The The present invention relates to a thermistor having a ceramic body the at least two connections are applied, and with electrodes provided in the ceramic body, in the ceramic body make at least one gap. Furthermore, the invention relates to a method for the production of the thermistor.

In 9 ist schematisch ein Thermistor mit einer Länge l, einer Breite b und einer Höhe h gezeigt, auf dessen Stirnseiten elektrische Anschlüsse aufgebracht sind, so daß ein Strom in der Richtung BB eines Achsenkreuzes BB, CC, DD fließt.In 9 is schematically shown a thermistor having a length l, a width b and a height h, on whose end faces electrical connections are applied, so that a current in the direction BB of a coordinate system BB, CC, DD flows.

10 zeigt einen herkömmlichen Thermistor der eingangs genannten Art in einem Schnitt entlang der Ebene, die durch die Achsen B und D aufgespannt wird (vgl. 9), mit einem Keramikkörper 1, Anschlüssen 2, 3 und Elektroden 4, 5, die von dem Anschluß 2 bzw. von dem Anschluß 3 ausgehen, in den Keramikkörper 1 hineinragen und in diesem um ein Gap bzw. Abstand d beabstandet sind. Dabei können, wie in 11 gezeigt ist, auch jeweils mehrere derartiger Elektroden 4 bzw. 5, jeweils ausgehend von dem Anschluß 2 bzw. 3, in dem Keramikkörper 1 vorgesehen sein. 10 shows a conventional thermistor of the type mentioned in a section along the plane which is spanned by the axes B and D (see. 9 ), with a ceramic body 1 , Connections 2 . 3 and electrodes 4 . 5 that of the connection 2 or from the connection 3 go out, in the ceramic body 1 protrude and are spaced in this by a gap or distance d. It can, as in 11 is shown, in each case a plurality of such electrodes 4 respectively. 5 , each starting from the terminal 2 respectively. 3 in the ceramic body 1 be provided.

Eine andere Gestaltung eines herkömmlichen Thermistors ist in einem Schnitt entlang der Ebene, die durch die Achsen B und D aufgespannt wird, in 12 gezeigt: hier sind die Elektroden 4, 5 auf den oberen und unteren Rand des Keramikkörpers 1 aufgedruckt. Außerdem ist die Mantelfläche des Keramikkörpers 1 mit einer Passivierungsschicht 6 gegen einen Galvanikangriff versehen. Statt am oberen und unteren Rand des Keramikkörpers 1 können die Elektroden 4, 5 auch in dessen Innern vorgesehen werden, wie dies in den 13 und 14 gezeigt ist. Dabei ist die Anzahl der Elektroden 4, 5 beliebig (vgl. 14). Auch bei diesen Ausführungsformen kann der Thermistor mit einer Passivierungsschicht 6 umhüllt sein.Another design of a conventional thermistor is in a section along the plane, which is spanned by the axes B and D, in 12 shown: here are the electrodes 4 . 5 on the top and bottom of the ceramic body 1 printed. In addition, the lateral surface of the ceramic body 1 with a passivation layer 6 provided against a galvanic attack. Instead of the top and bottom of the ceramic body 1 can the electrodes 4 . 5 be provided in its interior as well as in the 13 and 14 is shown. Here is the number of electrodes 4 . 5 arbitrarily (cf. 14 ). Also in these embodiments, the thermistor may include a passivation layer 6 be enveloped.

Bei allen diesen bestehenden Thermistoren wird der Widerstandswert unter anderem durch Lage und Geometrie der Elektroden bestimmt. Dies bedeutet aber, daß jede Abweichung der Elektroden in ihrer Lage und Geometrie von den Vorgaben hierfür zu Veränderungen des Widerstandswertes führt. Mit anderen Worten, Fertigungsschwankungen bedingen eine vergrößerte Streuung innerhalb von Produktionschargen, so daß die Herstellung von eng tolerierten Thermistoren stark erschwert ist.at all of these existing thermistors, the resistance is below determined by the position and geometry of the electrodes. this means but that every one Deviation of the electrodes in their position and geometry from the specifications for this purpose changes of the resistance value. In other words, manufacturing fluctuations require increased dispersion within production batches, so that the production of closely tolerated Thermistors is difficult.

Beispielsweise entstehen unvermeidbare Abweichungen von einer Soll-Elektrodengeometrie durch unexaktes Ausrichten der mit den Elektroden 4, 5 bedruckten Folien übereinander beim Stapeln dieser Folien, wie dies in 15 veranschaulicht ist. Die Elektroden 4, 5 sind hier versetzt zueinander gestapelt, so daß das "Ist-Gap" d' stark von dem "Soll-Gap" d" abweicht. Diese Abweichung des Ist-Gaps d' vom Soll-Gap d" führt zu einer beträchtlichen Änderung des Widerstandswertes des Thermistors, so daß der Thermistor mit dem Ist-Gap d' nicht den gewünschten Widerstandswert hat, der nur bei Einhaltung des Soll-Gaps vorliegen würde.For example, unavoidable deviations from a desired electrode geometry result from inexact alignment of the electrodes with the electrodes 4 . 5 printed films on top of each other when stacking these films, as in 15 is illustrated. The electrodes 4 . 5 are here stacked offset to each other, so that the "actual gap" d 'deviates greatly from the "target gap d" This deviation of the actual gap d' from the target gap d "leads to a considerable change in the resistance value of Thermistors, so that the thermistor with the actual gap d 'does not have the desired resistance, which would be present only if the target gap.

Schließlich können auch beim Zurichten bzw. Schneiden der Folien sogenannte "Cut-Fehler" entstehen, wie dies in 16 veranschaulicht ist: hier ist das Gap infolge des Cut-Fehlers näher bei dem Anschluß 2 als bei dem Anschluß 3 und nicht mehr symmetrisch zwischen diesen Anschüssen 2, 3 gelegen. Dadurch beeinflußt die Außenmetallisierung speziell des Anschlusses 2 den Widerstandswert, so daß auch hier der Ist-Widerstandswert erheblich vom Soll-Widerstandswert abweicht.Finally, even when trimming or cutting the films so-called "cut errors" arise, as in 16 is illustrated: here the gap is closer to the port due to the cut error 2 as with the connection 3 and no longer symmetrical between these terminals 2 . 3 located. As a result, the outer metallization affects especially the connection 2 the resistance value, so that here, too, the actual resistance value deviates significantly from the nominal resistance value.

Die bestehenden Thermistoren zeigen so eine erhebliche Chargenstreuung und somit ein großes Widerstandsspektrum selbst bei gleichem verwendeten Keramikkörper 1 insbesondere infolge von Stapelfehlern (vgl. 15) oder Cut-Fehlern (vgl. 16), so daß es erheblicher Anstrengungen bedarf, um Thermistoren mit möglichst gleichem Widerstandswert herzustellen.The existing thermistors thus show a significant charge spread and thus a large resistance spectrum even with the same ceramic body used 1 especially as a result of stacking faults (cf. 15 ) or cut errors (cf. 16 ), so that it takes considerable effort to produce thermistors with the same resistance value as possible.

Aus DE 198 06 296 A1 ist ein NTC Thermistorelement bekannt, bei dem eine Mehrzahl von inneren Elektroden in Schichten gebildet und mit einer äußeren Elektroden verbunden sind. Zumindest eine dieser Schichten enthält eine längere innere Elektrode und eine kürzere innere Elektrode, welche einander gegenüberliegend um einen Zwischenraum getrennt angeordnet sind und mit unterschiedlichen äußeren Elektroden verbunden sind.Out DE 198 06 296 A1 For example, an NTC thermistor element is known in which a plurality of internal electrodes are formed in layers and connected to an external electrode. At least one of these layers includes a longer inner electrode and a shorter inner electrode, which are arranged opposite each other by a gap and are connected to different outer electrodes.

Aus JP 06314601 A ist ein NTC Thermistor bekannt, der in einer Ebene voneinander beabstandete mehrere Innenelektroden aufweist.Out JP 06314601 A For example, an NTC thermistor is known that has a plurality of internal electrodes spaced apart in a plane.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Thermistor zu schaffen, der sich durch eine geringe Chargenstreuung auszeichnet und dennoch die Einstellung eines großen Widerstandsspektrums bei gleicher verwendeter Keramik erlaubt.It It is an object of the present invention to provide a thermistor which is characterized by a low batch spread and yet the setting of a big one Resistance spectrum allowed for the same ceramics used.

Diese Aufgabe wird bei einem Thermistor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwei von den Anschlüssen beabstandete Elektroden in einer Ebene so angeordnet sind, daß sie zusammen mit den Anschlüssen wenigstens drei Gaps in der Ebene bilden. Die Elektroden können dabei im Umfang eine praktisch beliebige Gestalt haben. Entscheidend ist lediglich, daß wenigstens zwei Elektroden vorhanden sind, die weder untereinander noch zu den Anschlüssen direkten Kontakt haben. Es ist darüber hinaus vorteilhaft, wenn mehrere solcher Elektroden enthaltenden Ebenen zueinander parallel versetzt in dem Thermistor angeordnet sind.This object is achieved in a thermistor of the type mentioned in the present invention that at least two electrodes spaced from the terminals are arranged in a plane so that they form together with the terminals at least three gaps in the plane. The electrodes can have a virtually any shape in the scope. It is only decisive that at least two electrodes are present, which are neither directly to each other nor to the terminals Have contact. It is also advantageous if a plurality of such electrodes containing planes offset from one another in parallel in the thermistor are arranged.

Der Widerstand des Thermistors wird dabei durch die Reihen- und Parallelanordnung dieser mehreren hintereinander und nebeneinander liegender Elektrodenbereiche festgelegt. Stapel fehler wirken sich bei einer derartigen Ausführung nur sehr gering auf den Widerstand aus. Außerdem kann der Widerstand des Thermistors durch Veränderung der Dichte und Größe der Elektroden in großen Bereichen eingestellt werden.Of the Resistance of the thermistor is thereby through the series and parallel arrangement of these several successive and adjacent electrode areas established. Stack errors only affect such a design very low on the resistance. In addition, the resistance of the thermistor by change the density and size of the electrodes in big Areas are set.

Bei dem erfindungsgemäßen Thermistor ist so der Widerstand unabhängig von Cut- und Stapelfehlern. Denn er setzt sich in erster Linie aus zahlreichen Parallel-Serienwiderständen zusammen, die hauptsächlich von der Foliendicke und der Siebgeometrie, also der Anordnung der Elektroden auf den Folien, abhängen. Damit ist der Widerstand des Thermistors über einen großen Bereich durch Anzahl, Größe und Anordnung der Elektroden einstellbar.at the thermistor according to the invention so the resistance is independent of cut and stack errors. Because he sets himself in the first place numerous parallel series resistors composed mainly of the film thickness and the screen geometry, so the arrangement of the electrodes depend on the slides. Thus, the resistance of the thermistor is over a wide range by number, size and arrangement the electrodes adjustable.

Es ist zudem nicht erforderlich, daß irgend eine der Elektroden einer Ebene mit einem der äußeren Anschlüsse direkt verbunden ist. Darüber hinaus kann der Abstand der äußersten Elektrode zu einem der äußeren Anschlüsse ebenso groß sein wie die Gaps zwischen den weiter innen liegenden Elektroden.It In addition, it is not necessary that any of the electrodes a plane with one of the outer ports directly connected is. About that In addition, the distance of the outermost Electrode to one of the outer terminals as well be great like the gaps between the more internal electrodes.

Für die Elektroden ist, worauf bereits hingewiesen wurde, grundsätzlich jede Geometrie, also eine rechteckige Gestaltung oder eine runde Gestaltung usw., möglich. Bei passivierten Bauteilen (vgl. 12) können dabei die Elektroden sogar bis zu dem Rand des Heißleiter-Keramikkörpers 1 reichen.As has already been pointed out, basically any geometry, ie a rectangular design or a round design, etc., is possible for the electrodes. For passivated components (cf. 12 ), the electrodes can even up to the edge of the thermistor ceramic body 1 pass.

Bei dem erfindungsgemäßen Thermistor wird somit der Widerstand des Heißleiters durch Größe, Dichte und Form der Elektroden im Innern des Keramikkörpers eingestellt. Dabei sollte die Lage der Elektroden möglichst statistisch verteilt sein. Denn dann können praktisch keine Cut-Fehler mehr auftreten, da keine definierten Cut-Positionen mehr notwendig sind. Möglicherweise auftretende Stapelfehler führen zu einem beliebigen Versatz der Elektrodenmuster übereinander, was aber die Homogenität des spezifischen Widerstandes sogar verbessert.at the thermistor according to the invention is thus the resistance of the thermistor by size, density and shape of the electrodes set inside the ceramic body. It should the position of the electrodes as possible be statistically distributed. Because then practically no cut errors occur more because no defined cut positions more necessary are. possibly lead to stacking errors to any offset of the electrode patterns on top of each other, but what about the homogeneity of the resistivity even improved.

Desweiteren gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Thermistors an, wobei zur Herstellung eines Thermistors mit einem Abstand l zwischen den Anschlüssen eine langgestreckte keramische Grünfolie verwendet wird, die innerhalb eines jeden Längsabschnittes der Länge l wenigstens 4 Elektroden aufweist, die wenigstens 3 Gaps miteinander bilden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß unabhängig von der exakten Schnittposition beim Cutten der Keramikfolien wenigstens zwei von den Anschlüssen beabstandete, wenigstens 3 Gaps bildende Elektroden in einer Ebene des Thermistors angeordnet sind.Furthermore The invention provides a method for producing a thermistor , wherein for the production of a thermistor with a distance l between the connections an elongated ceramic green sheet is used which within each longitudinal section the length l has at least 4 electrodes, the at least 3 gaps with each other form. By this measure is achieved that regardless of the exact cutting position when cutting the ceramic films at least two of the connections spaced, at least 3 gaps forming electrodes in a plane of the thermistor are arranged.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 und 2 zwei Schnittdarstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Thermistors, 1 and 2 two sectional views of a first embodiment of the thermistor according to the invention,

3 und 4 zwei Schnittdarstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Thermistors, 3 and 4 two sectional views of another embodiment of the thermistor according to the invention,

5 bis 7 verschiedene Beispiele für Elektrodenformen bei dem erfindungsgemäßen Thermistor, 5 to 7 various examples of electrode shapes in the thermistor according to the invention,

8 einen Thermistor mit Passivierung, bei dem die Elektroden bis an den Rand des Heißleiter-Keramikkörpers reichen können, 8th a thermistor with passivation, in which the electrodes can extend to the edge of the thermistor ceramic body,

9 eine schematische Darstellung eines Thermistors zur Festlegung der jeweiligen Abmessungen, 9 a schematic representation of a thermistor for determining the respective dimensions,

10 und 11 schematische Darstellungen von zwei bestehenden Thermistoren, 10 and 11 schematic representations of two existing thermistors,

12 eine schematische Darstellung eines bestehenden Thermistors mit Passivierung, 12 a schematic representation of an existing thermistor with passivation,

13 und 14 schematische Darstellungen von zwei weiteren bestehenden Thermistoren und 13 and 14 schematic representations of two other existing thermistors and

15 und 16 zwei schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Stapelfehlers (13) bzw. eines Cut-Fehlers (14). 15 and 16 two schematic representations for explaining a stacking fault ( 13 ) or a cut error ( 14 ).

Die 9 bis 16 sind bereits eingangs erläutert worden. In den 1 bis 8 werden einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den 9 bis 16 versehen und nicht mehr näher erläutert.The 9 to 16 have already been explained at the beginning. In the 1 to 8th be mutually corresponding components with the same reference numerals as in the 9 to 16 provided and not explained in more detail.

Die 1 bis 4 zeigen Schnittdarstellungen verschiedener Thermistoren gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Schnittebene der durch die Achsen B und D aufgespannten Ebene entspricht. Die 5 bis 8 geben mögliche Elektrodenformen des erfindungsgemäßen Thermistors an, wobei die Darstellungen einen Schnitt in der Ebene, die von den Achsen B und C aufgespannt wird, entsprechen.The 1 to 4 show sectional views of various thermistors according to the present invention, wherein the sectional plane corresponds to the plane defined by the axes B and D plane. The 5 to 8th indicate possible electrode shapes of the thermistor according to the invention, wherein the representations correspond to a section in the plane which is spanned by the axes B and C.

Wie aus den 1 und 2 zu ersehen ist, hat der Thermistor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Parallel- und Serienwiderständen in der Form von Elektroden 10, die hier beispielhaft in vier Ebenen (vgl. 2) liegen und mehr oder weniger statistisch verteilt sind. Der Widerstand des Thermistors der 1 und 2 setzt sich so aus einer Vielzahl von Parallel- und Serienwiderständen zusammen, welche hauptsächlich durch die Foliendicke (Abstand zwischen den einzelnen Ebenen) und die Siebgeometrie (Gestalt der Elektroden 10) bestimmt sind. Auf diese Weise kann der Widerstand über einen großen Bereich durch die Anzahl, Größe und Anordnung der Elektroden 10 eingestellt werden.Like from the 1 and 2 As can be seen, the thermistor according to the first embodiment of the present invention has a plurality of parallel and series resistances in the form of electrodes 10 , here exemplified in four levels (cf. 2 ) and are more or less statistically distributed. The resistance of the thermistor of 1 and 2 is composed of a plurality of parallel and series resistors, which mainly by the film thickness (distance between the individual levels) and the screen geometry (shape of the electrodes 10 ) are determined. In this way, the resistance over a wide range can be determined by the number, size and arrangement of the electrodes 10 be set.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Thermistors liegen die Elektroden 10 in nur einer Ebene (vgl. 4.In the second embodiment of the thermistor according to the invention are the electrodes 10 in only one plane (cf. 4 ,

Die 5 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für die Gestaltung der Elektroden 10: diese können rechteckförmig sein und in Reihe zueinander liegen (vgl. 5) oder eine mehr quadratische Gestalt haben und in zwei Reihen zwischen den Anschlüssen 2, 3 angeordnet werden (vgl. 6) oder eine ovale Gestalt haben und in mehreren Reihen angeordnet sein (vgl. 7).The 5 to 7 show different embodiments of the design of the electrodes 10 These may be rectangular and in line with each other (see. 5 ) or have a more square shape and in two rows between the terminals 2 . 3 be arranged (see. 6 ) or have an oval shape and be arranged in several rows (see. 7 ).

Wenn der Keramikkörper 1 mit einer Passivierung 6 versehen ist, können, wie in 8 gezeigt ist, die Elektroden 10 auch bis an den Rand des Keramikkörpers 1 reichen.If the ceramic body 1 with a passivation 6 can be provided, as in 8th shown is the electrodes 10 even to the edge of the ceramic body 1 pass.

Der Widerstand des erfindungsgemäßen Thermistors kann so durch die Größe, Dichte und Form der Elektroden 10 im Innern des Sinterkörpers 1 eingestellt werden. Die Lage der Elektroden 10 sollte dabei möglichst statistisch verteilt sein. Liegt diese Bedingung vor, dann können Cut-Fehler praktisch nicht mehr auftreten, da keine definierten Cut-Positionen mehr notwendig sind. Selbst Stapelfehler führen nur zu einem beliebigen Versatz des Elektrodenmusters übereinander, was aber die Homogenität des spezifischen Widerstandes verbessert.The resistance of the thermistor according to the invention can thus be determined by the size, density and shape of the electrodes 10 inside the sintered body 1 be set. The location of the electrodes 10 should be distributed as statistically as possible. If this condition exists, then cut errors can practically no longer occur because no defined cut positions are more necessary. Even stacking errors only result in any offset of the electrode pattern on top of each other, but this improves the homogeneity of the specific resistance.

Claims

Thermistor with a ceramic body ( 1 ), on the at least two connections ( 2 . 3 ) are applied, and provided with in the ceramic body surface electrodes ( 10 ), which in the ceramic body ( 1 ) form at least one gap, characterized in that at least two of the terminals ( 2 . 3 ) spaced electrodes ( 10 ) are arranged in a plane so that they together with the terminals ( 2 . 3 ) form at least three gaps in the plane.

A thermistor according to claim 1, wherein a plurality of the levels offset in parallel in the thermistor are arranged.

Thermistor according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the electrodes ( 10 ) in the circumference have any shape.

Thermistor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that all the electrodes ( 10 ) from the terminals ( 2 . 3 ) are spaced.

Thermistor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the ceramic body ( 1 ) with a passivation ( 6 ) is provided.

Method of manufacturing a thermistor according to claims 1 to 5, wherein for the production of a thermistor with a distance l between the terminals ( 2 . 3 ) an elongated ceramic green sheet is used, which within each longitudinal section of length l at least four electrodes ( 10 ) which form at least three gaps.