DE10057084B4

DE10057084B4 - Chip-Thermistoren und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE10057084B4
Application number: DE10057084A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Nagaokakyo Kawase
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: JP3632592B2; JP2001210502A; DE10057084A1; KR20010051800A; KR100402369B1

Abstract

Chip-Thermistor mit folgenden Merkmalen:
einem Hauptkörper (1) aus einem Thermistor-Keramikmaterial, das eine bestimmte Widerstand-Temperatur- Charakteristik aufweist, wobei der Hauptkörper (1) ein Paar von einander gegenüberliegenden äußeren Endoberflächen aufweist;
einer ersten äußeren Elektrode (6) auf einer der äußeren Endoberflächen;
einer zweiten äußeren Elektrode (7) auf der anderen der äußeren Endoberflächen;
zumindest einem Widerstand (3) mit einem Widerstandswert, der größer als 1 Ω ist, und zumindest einem Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) in dem Hauptkörper (1), wobei sich das Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) mit dem Thermistor-Keramikmaterial dazwischen gegenüberliegt, wobei der eine Widerstand (3) und das Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) elektrisch zwischen die erste äußere Elektrode (6) und die zweiten Elektrode (7) geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
der eine Widerstand (3) metallisches Pd oder eine Mischung von Pd und PdO aufweist.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Chip-Thermistoren und Herstellungsverfahren für dieselben. Spezieller bezieht sich diese Erfindung auf zusammengesetzte elektronische Bauelemente, die einen Widerstand und einen Chip-Thermistor umfassen und Herstellungsverfahren für dieselben.
Oberflächenbefestigbare Chip-Thermistoren sind in jüngeren Jahren verbreitet verwendet worden. Wie es gut bekannt ist, umfassen Chip-Thermistoren sowohl den PTC-Typ als auch den NTC-Typ, wobei die B-Konstante (die Widerstand-Temperatur-Charakteristik) des NTC-Thermistors durch die zu verwendende Zusammensetzung des Keramikmaterials des Thermistors bestimmt wird, wobei es schwierig war, dieselbe frei zu steuern. Aus diesem Grund war es eine allgemeine Praxis, einen Widerstand in Reihe oder parallel mit einem Thermistor zu verbinden, um die B-Konstante für jede Schaltung, die verwendet werden soll, anzupassen. Dies beeinflußt nicht nur die Arbeitsfähigkeit nachteilig, sondern erfordert einen größeren Raum, um einen Widerstand und einen Thermistor als einzelne elektronische Komponenten auf einer Schaltungsplatine zu befestigen.
Angesichts des obigen, offenbart die japanischen Patent-Druckschrift Tokkai 64-1206 einen Chip-Thermistor, der eine Widerstandsschicht aufweist, die zwischen äußeren Elektroden an der äußeren Oberfläche desselben derart gebildet sind, daß der Thermistor und die Widerstandsschicht parallel verbunden sind. Dies weist den Vorteil auf, daß der Raum für die Oberflächenbefestigung reduziert werden kann, da sich der Thermistor und der Widerstand auf einem einzigen Chip befinden, und ferner, daß die B-Konstante des Thermistors frei eingestellt werden kann, indem der Widerstand der Widerstandsschicht verändert wird.
Derart strukturierte Chip-Thermistoren weisen jedoch eine niedrigere Verläßlichkeit auf, da die Widerstandsschicht außerhalb freiliegend ist. Zusätzlich werden möglicherweise Fehler bei deren Befestigung begangen, d.h., daß dieselben möglicherweise irrtümlich mit der Widerstandsschicht auf der Seite der Schaltungsplatine befestigt werden.
Die JP 09-069418 A zeigt ein Thermistorbauelement ähnlich zu dem oben beschriebenen, bei dem Thermistorschichten innerhalb einer elektronischen Komponente angeordnet sind, und zusätzlich ein Widerstand auf einer äußeren Oberfläche der Komponente zwischen zwei externen Anschlußelektroden vorgesehen ist.
Die US-A-5,412,357 beschreibt ein Rauschfilter, welches eine keramische Elektronikkomponente umfaßt, wobei das Filter eine Varistoreigenschaft, eine Kondensatoreigenschaft und eine Widerstandseigenschaft aufweist. Innerhalb des Keramikkörpers ist neben Elektroden auch eine Widerstandsschicht angeordnet und zwischen zwei externen Elektroden geschaltet.
Die JP 06-314601 A zeigt einen NTC-Thermistor, bei dem innerhalb eines Keramikkörpers Elektroden gestapelt angeordnet sind, die mit einem Ende mit jeweils einer externen Elektrode des Keramikkörpers verbunden sind.
Die JP 03-060148 A zeigt ein laminiertes LCR-Element, bei dem die Induktivitäten, Kapazitäten und Widerstände innerhalb eines laminierten Keramikkörpers angeordnet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Chip-Thermistor und ein Verfahren zum Herstellen eines Chip-Thermistors zu schaffen, die es ermöglichen, daß die B-Konstante des Chip-Thermistors leicht eingestellt werden kann und Fehler bei einer Befestigung desselben vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Chip-Thermistor gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.
Ein Chip-Thermistor, der diese Erfindung darstellt, durch die die obige weitere Aufgabe gelöst wird, zeichnet sich dadurch aus, daß derselbe einen Hauptkörper aus einem Thermistor-Keramikmaterial, das eine bestimmte Widerstand-Temperatur-Charakteristik aufweist, äußere Elektroden, die an äußeren Endoberflächen desselben gebildet sind, zumindest einen Leiter mit einem hohen Widerstand (oder einen "Widerstand") und innere Elektroden, die sich in den Thermistor-Keramikkörper befinden, aufweist, und wobei der Widerstand und zumindest ein voneinander getrenntes Paar von inneren Elektroden, zwischen denen das Thermistor-Keramikmaterial angeordnet ist, entweder in Reihe oder parallel elektrisch verbunden sind. Der Widerstand umfaßt metallisches Pd oder eine Mischung von Pd und PdO. Da ein Thermistor und ein Widerstand in einem Chip hergestellt sind, ist es gemäß dieser Erfindung möglich, einen Chip-Thermistor zu erhalten, der kompakt ist und bei dem die B-Konstante frei eingestellt werden kann. Da die Widerstände äußerlich nicht freiliegend sind, sondern in dem Thermistor-Keramikmaterial gebildet sind, besteht keine Gefahr, daß dieselben zu dem Zeitpunkt einer Befestigung des Chip-Thermistors irrtüm licherweise eine äußere Schaltung berühren. Mit anderen Worten gesagt, sind lediglich die äußeren Elektroden äußerlich freiliegend, wobei dies eine Verläßlichkeit verbessert. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck "Leiter mit einem hohen Widerstand" oder "Widerstand" als ein elektronisches Element mit einem wesentlich höheren Widerstandswert als die inneren Elektroden oder ein Element mit einem Widerstandswert, der größer als 1 Ω ist, definiert, wobei der Widerstandswert der inneren Elektrode typischerweise in dem Bereich von Milliohm liegt.
Der Widerstandswert der Leiter mit einem hohen Widerstand kann frei verändert werden, indem die inneren Elektroden, die einander zugewandt sind und das Thermistor-Keramikmaterial zwischen denselben angeordnet aufweisen, in Reihe und/oder parallel verbunden werden. Um einen größeren Widerstandswert zu erhalten, können die Widerstände in der Form einer Spule gebildet sein. Dieses Verfahren ist bevorzugt, da es möglich ist, den Widerstandswert zu erhöhen, ohne durch die Thermistor-Charakteristik zwischen den Leitern beeinflußt zu sein.
Thermistoren mit negativen Thermistor-Widerstand-Charakteristika (NTC-Thermistoren) werden verbreitet für eine Temperaturkompensation für ein Schaltungselement und eine Temperaturerfassung verwendet. Die B-Konstante eines solchen NTC-Thermistors ist durch die Materialzusammensetzung der Thermistorkeramiken festgelegt. Die B-Konstante stellt die Größe einer Änderung des Werts des Null-Last-Widerstandswert gegen eine Temperatur dar und kann aus zwei willkürlichen Temperaturen T und T₀ auf die folgende Weise erhalten werden: B = (log (R/R0))/((1/T) – (1/T0)) Formel (1)wobei T und T₀ in Einheiten einer absoluten Temperatur (K) sind, und R und R₀ Null-Last-Temperaturwerte bei diesen Temperaturen in Ω darstellen. Da sich das Verhältnis R/R₀ verändert, kann die B-Konstante verändert werden, obwohl die Thermistorkeramiken gleich sind.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen eines solchen Chip-Thermistors, werden Grünschichten, die ein Thermistor-Keramikmaterial enthalten, das die Eigenschaft aufweist, eine Thermistor-Keramik durch einen Brennprozeß zu werden, und ein organisches Bindemittel präpariert, wobei eine Widerstand-Paste aus PdO oder aus einer Mischung von Pd und PdO auf eine oder mehrere dieser Grünschichten aufgebracht wird, während eine Innere-Elektroden-Paste auf einigen anderen der Grünschichten aufgebracht wird. Bei dem obigen wird der Ausdruck "Widerstand-Paste" für eine Paste verwendet, die die Eigenschaft aufweist, ein Widerstand, der metallisches Pd oder eine Mischung von Pd und PdO umfaßt, in der obig definierten Bedeutung dieser Erfindung zu werden, wenn dieselbe einem Brennprozeß unterworfen wird und "Innere-Elektroden-Paste" der Ausdruck für eine Paste ist, die die Eigenschaft aufweist, daß dieselbe eine innere Elektrode wird, wenn sie einem Brennprozeß unterworfen wird. Eine geschichtete Struktur wird durch ein Schichten, Zusammendrücken und Brennen einer bestimmten Anzahl der Grünschichten gebildet. Äußere Elektroden sind an einander gegenüberliegenden Endoberflächen dieser geschichteten Struktur gebildet. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da die Grünschichten, auf denen nichts aufgetragen ist, und diejenigen, die mit einer Paste bedruckt sind, alle auf einmal gebrannt werden. Mit anderen Worten gesagt, umfaßt der Herstellungsprozeß weniger Schritte, wobei sich dies auf die Herstellungskosten vorteilhaft auswirkt. Der Widerstandswert des Widerstands kann leicht verändert werden, indem die Anzahl von mit Widerständen bedruckten Grünschichten, die in der geschichteten Struktur gestapelt wird, eingestellt wird.
Die inneren Elektroden und der Widerstand können lediglich durch ein Verbinden der Enden des Widerstands und der inneren Elektroden zu den entsprechenden äußeren Elektroden in sollen, müssen der Widerstand und die inneren Elektroden elektrisch in dem Keramik-Hauptkörper verbunden werden. Dies kann erreicht werden, in dem ein Durchführungsloch in der Thermistor-Keramik erzeugt wird und das Durchführungsloch mit einem Leitermaterial gefüllt wird. Dieses Verfahren kann ferner zum Bilden des Widerstands in der Form einer Spule angewendet werden.
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung aufgenommen sind und ein Teil derselben bilden, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und dienen, zusammen mit der Beschreibung, dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Nachfolgend werden bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine abschnittsweise Ansicht eines Chip-Thermistors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
2 eine abschnittsweise Ansicht entlang einer Linie 2-2 von 1;
3 eine abschnittsweise Ansicht entlang einer Linie 3-3 von 1;
4 ein Ersatzschaltungsdiagramm des Chip-Thermistors von 1;
5 eine auseinandergezogene diagonale Ansicht des Chip-Thermistors von 1, um die Schichtstruktur desselben zu zeigen;
6A eine abschnittsweise Seitenansicht eines anderen Chip-Thermistors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entlang einer Linie 6A-6A von 6B;
6B eine abschnittsweise Ansicht entlang einer Linie 6B-6B von 6A;
7 eine auseinandergezogene diagonale Ansicht des Chip-Thermistors von 6, um die Schichtstruktur desselben zu zeigen;
8A eine abschnittsweise Seitenansicht eines noch weiteren Chip-Thermistors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entlang einer Linie 8A-8A von 8B,
8B eine abschnittsweise Ansicht entlang einer Linie 8B-8B von 8A;
9 ein Ersatzschaltungsdiagramm des Chip-Thermistors von 8;
10A eine abschnittsweise Seitenansicht eines noch weiteren Chip-Thermistors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entlang einer Linie 10A-10A von 10B;
10B eine abschnittsweise Ansicht entlang einer Linie 10B-10B von 10A; und
11 ein Ersatzschaltungsdiagramm des Chip-Thermistors von 10.
Komponenten, die äquivalent oder gleichartig sind, werden hierin durchgehend durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt, auch wenn dieselben Komponenten von unterschiedlichen Chip-Thermistoren sind, wobei dieselben nicht notwendigerweise wiederholend beschrieben oder erklärt sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele erklärt.
1 zeigt einen Chip-Thermistor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, der dadurch gekennzeichnet ist, daß derselbe gemäß 2 flache längliche Widerstände 3 mit einem Widerstandswert von 1Ω oder größer und eine Mehrzahl von flachen länglichen inneren Elektroden (erste innere Elektroden 5a und zweite innere Elektroden 5b) aufweist, die sich in zueinander entgegengesetzten Richtungen erstrecken, wobei dieselben in einem Keramikkörper 1 gebildet sind, der aus einem Thermistormaterial mit einer gewünschten Widerstand-Temperaturcharakteristik hergestellt ist. Detaillierter erklärt, ist der Keramikkörper flach, weist eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche auf, die parallel und voneinander weggerichtet sind, wobei sich dieselben zwischen zwei einander gegenüberliegenden Endober flächen erstrecken. Beide Enden jedes der Widerstände 3 sind auf diesen Endoberflächen des Keramikkörpers 1 äußerlich freiliegend. Ein Ende von jeder der ersten inneren Elektroden 5a ist auf einer der Endoberflächen freigelegt, wobei ein Ende von jeder der zweiten inneren Elektroden 5b auf der anderen der Endoberflächen des Keramikkörpers 1 freigelegt ist. Jede der äußeren Elektroden (die erste äußere Elektrode 6 und die zweite äußere Elektrode 7) ist auf entsprechenden Endoberflächen des Keramikkörpers 1 derart gebildet, daß ein Ende von jedem der Widerstände 3 und die freigelegten Enden der ersten inneren Elektroden 5a elektrisch mit der ersten äußeren Elektrode 6 verbunden sind, während das äußere Ende von jedem der Widerstände 3 und die freigelegten Enden der zweiten äußeren Elektroden 5b elektrisch mit der zweiten äußeren Elektrode 7 verbunden sind. Die Thermistor-Charakteristik zwischen den ersten und zweiten inneren Elektroden 5a und 5b und die Widerstände 3 sind daher durch die äußeren Elektroden 6 und 7 parallel verbunden, wodurch sich das Ersatzschaltungsdiagramm gemäß 4 ergibt.
Gemäß 5 ist eine bestimmte Anzahl von Keramikschichten 8 mit einem Keramikkörper 1 und einem auf demselben angeord neten Widerstand 3, der wie ein Riemen länglich angeordnet und schmäler als der Keramikkörper 1 ist, übereinander gestapelt, wobei Abdeckschichten 9, von denen jede eine oder mehrere Keramikschichten, die keinen Widerstand auf denselben aufweisen, unter und über diese gestapelte Struktur plaziert sind. Ferner sind mehrere Keramikschichten 10, von denen jede eine erste innere Elektrode 5a oder eine zweite innere Elektrode 5b aufweist, die sich von einer Mittelposition zu einem oder dem anderen der Kantenteile erstreckt, eines über das andere gestapelt, derart, daß sich die ersten und zweiten inneren Elektroden 5a und 5b senkrecht zu den Schichten gesehen teilweise überlappen. Eine weitere Abdeckschicht 9, die eine oder mehrere Keramikschichten aufweist, auf denen keine Elektrode gebildet ist, ist unter die unterste der Keramikschichten 10 plaziert, um eine zusammengesetzte geschichtete Struktur zu bilden. Ein Chip-Thermistor ist gebildet, indem äußere Elektroden 6 und 7 über die einander gegenseitig zugewandten Endoberflächen dieser zusammengesetzten geschichteten Struktur gebildet sind, bei dem die Widerstände und die inneren Elektroden 5a und 5b äußerlich freiliegend sind.
Ein Verfahren, durch das ein solcher Chip-Thermistor hergestellt wurde, wird nachfolgend erklärt. Zuerst wurden Oxide von Mn, Ni und Co mit einem Verhältnis von 52:12:32 (in Gewichtsprozenten) gemischt und, nachdem die Mischung vorgebacken wurde, Grünschichten erzeugt, indem ein organisches Bindemittel, Wasser, ein Dispersant und ein oberflächenaktives Mittel hinzugefügt wurden und dieselbe in eine Schichtform geformt bzw. gegossen wurde. Schichten einer bestimmten Größe wurden aus dieser Grünschicht gestanzt, wobei auf dieselbe eine Innere-Elektroden-Paste, die eine Mischung aus PDO und Pd mit einem Gewichtsverhältnis von 10:0–50:50 war, und eine Paste für eine innere Elektrode gedruckt wurde, die eine Mischung aus Pd und Ag bei einem Gewichtsverhältnis von 70:30 war. Daraufhin wurden dieselben geschichtet und zusammengedrückt.
Eine Mehrzahl von Einheitszellen wurden auf jeder Grünschicht gebildet. Nachdem die Schichten gestapelt und zusammengedrückt waren, wie es obig erklärt wurde, wurde die geschichtete Struktur geeignet geschnitten, wodurch einzelne Chip-Körper erhalten wurden. Diese Chip-Körper wurden daraufhin einem Brennprozess unterworfen, um gebrannte Einheiten zu erhalten. Nachdem Oberflächen von jeder gebrannten Einheit poliert wurden, um die Widerstände 3 und inneren Elektroden 5a und 5b freizulegen, wurden äußere Elektroden 6 und 7 gebildet. Die äußeren Elektroden 6 und 7 können durch eines der bekannten herkömmlichen Verfahren, wie beispielsweise einem Brennen von Ag, einem Blattieren (Ni-Sn, Ni-Sn-Sn/Pb) und einem Sputtern (Monel-Ag-Lötmittel, Ag-Lötmittel) gebildet werden. Obwohl gemäß 1 eine parallele Verbindung von Widerständen und inneren Elektroden durch äußere Elektroden verwendet wurde, um ein Äquivalent einer in 4 gezeigten Schaltung zu bilden, können dieselben vorbereitend durch ein Durchführungsloch in der Thermistorkeramik verbunden werden und daraufhin zu der Endoberfläche herausgezogen werden, um mit den äußeren Elektroden verbunden zu werden.
Tabelle 1 zeigt einen Gesamtwiderstand und Gesamt-B-Konstanten von NTC-Thermistor-Einfach-Körpern (300 Ω und 100 Ω) und zusammengesetzten mit einem Widerstand und einem NTC-Thermistor gemäß 1. Die Abmessungen der Einheit wiesen eine Länge von 2 mm, eine Breite von 1,20 mm und eine Dicke von 0,9 mm auf, wobei die Breite des riemenartigen Widerstandes 0,8 mm betrug.
Beispiele des Thermistormaterials zum Bilden der Grünschichten umfaßen Oxide von Mn, Ni, Co, Cu, Al und Fe. Materialen für den Widerstand umfaßen PdO, Pd, Lu₂O₃, SiC und die Mischungen derselben. Beispiele für eine Innere-Elektroden-Paste umfaßen Ag, Ag-Pd, Pt und Pb.

Tabelle 2 zeigt den Widerstandswert von jedem der Widerstände 3 mit einer Länge von 2mm, einer Breite von 0,8mm und ei ner Dicke von 0,001–0,1mm, wie es in 1 gezeigt ist, wobei dieselben mit unterschiedlichen Materialien erzeugt wurden. Tabelle 1

(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)
0:100	1	1000	300	3450	230,77	109,61	2869
25:75	1	500	300	3450	187,50	98,78	2470
25:75	2	250	300	3450	136,36	82,49	1937
40:60	1	125	300	3450	88,24	62,02	1359
0:100	1	1000	100	3450	90,91	39,42	3220
25:75	1	500	100	3450	83,33	37,92	3034
25:75	2	250	100	3450	71,43	35,25	2722
40:60	1	125	100	3450	55,56	30,89	2262
40:60	2	62,5	100	3450	38,46	24,77	1696

In Tabelle 1:

(1) Verhältnis von PdO in einem Widerstand oder Pd:Pd0;
(2) Anzahl von Widerständen;
(3) Widerstandswert des Widerstandes (Ω);Pd:PdO Pd:PdO;
(4) Widerstandswert von NTC (Ω);
(5) B-Konstante von NTC (K);
(6) Gesamtwiderstandswert bei 25°C (Ω);
(7) Gesamtwiderstandswert bei 50°C (Ω);
(8) Gesamt-B-Konstante b25/50 (K).

Material	Gehalt in Paste	Widerstandswert Ω
Pd:PdO	0:100	100
Pd:PdO	10:90	700
Pd:PdO	25:75	500
Pd:PdO	40:60	125
Pd:PdO	50:50	10
Pd:PdO	75:25	5
Pd:PdO	90:10	2
Pd:Cu	25:75	2500
Pd:Ni	25:75
Pd:SiC	25:75	200
Ni	100	30k
Cr	100	150k
SiC	100	1500
Pd: Strontiumtitanat	25:75	700
Pd: Bariumtitanat	25:75	3000

Materialien, die in 2 gezeigt sind, wurden jeweils verwendet, um eine Paste zu erzeugen, indem eine feste Komponente mit 70 Gewichtsprozent, eine Hartkomponente mit 23 Gewichtsprozent und ein Lösungsmittel mit 7 Gewichtsprozent gemischt wurden. Jede Paste wurde durch ein Siebdruckverfahren aufgetragen, indem die Viskosität der Paste und die Art des Siebdrucks derart ausgewählt wurde, daß die Dicke des Aufdruckungen nach einem Trocknen 10–100μm ergeben würde. Der Brennprozeß wurde für 1–5 Stunden bei 1000–1250°C und durch ein Kühlen bei 200°C ausgeführt. Obwohl PdO keine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wird es während des Brennprozesses reduziert, derart, daß ein Abschnitt desselben metallisches Pd wird und elektrisch leitfähig wird.
Folglich kann ein Widerstand sogar durch eine Verwendung einer Paste erhalten werden, die lediglich PdO enthält, wobei der Widerstandswert derselben leichter gesteuert werden kann, indem eine Mischung aus Pd und PdO als eine Paste verwendet wird. In dem Fall von Ni, Cr oder Cu kann ein Abschnitt oxidiert werden, abhängig von den Bedingungen des Brennprozesses und der Sauerstoffdichte, die Oxide, wie beispielsweise NiO, Cr₂O₃ und CuO erzeugt, wodurch ein merklich hoher Widerstandswert erreicht werden. Der Widerstandswert kann ferner durch ein Mischen mit Pd gesteuert werden. Bei SiC, Strontiumtitanat und Bariumtitanat werden die Elemente in dem Thermistor diffundiert, um größere Änderungen des Widerstandswerts zu bewirken. Insbesondere Mn und Fe antworten sensitiv und erhöhen den Widerstandswert.
Tabelle 1 zeigt klar, daß die B-Konstante eines Thermistor-Einfach-Körpers (3450K) bedeutend verändert werden kann, indem der Widerstandswert der Widerstände 3 verändert wird. Obwohl die B-Konstante, die mit einem Thermistormaterial erreichbar ist, im allgemeinen in dem Bereich von 2500K–4500K liegt, war es möglich, indem eine Verbindung mit einem Widerstand hergestellt wurde, einen niedrigen Wert der B-Konstante von 1359K zu erhalten, was zuvor nicht erreicht werden konnte. Da der Widerstandswert nach Wunsch verändert werden kann, indem die Form, die Anzahl der Schichten und das Material der Widerstände geändert wird, kann der Wert der B-Konstante folglich in einem breiten Umfang verändert werden. Abhängig von der Kombination des Widerstandswerts des Widerstands und des Widerstandswerts des NTC-Thermistors, kann die B-Konstante so klein wie der Temperaturkoeffizient des Widerstands gemacht werden.
6A, 6B und 7 zeigen einen weiteren Chip-Thermistor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der dadurch gekennzeichnet ist, daß Widerstände 3 in der Form einer Spule gebildet sind, die parallel mit den inneren Elektroden 5a und 5b verbunden sind. Gemäß 7 wird eine Mehrzahl von Keramikschichten 8, von denen jede einen L-förmigen Widerstand 3 aufweist, der an der unteren Oberfläche gebildet ist, gestapelt, wobei diese Widerstände 3 auf unterschiedlichen Keramikschichten 8 durch Leiter verbunden sind, die in den Durchführungslöchern 11 eingegraben verlegt sind, derart, daß eine spiralförmige Spule gebildet ist. zum Bilden der Widerstände 3 in der Form einer solchen Spule erstrecken sich die Widerstände 3 auf lediglich der oberen Seite und der unteren Seite dieser Mehrzahl von Keramikschichten 8 zu einer der Kanten (wie es durch 3a und 3b angezeigt ist), um mit den äußeren Elektroden 6 und 7 verbunden zu sein. Auch bei diesem Beispiel werden die Formen der Leiter 3 mit einem hohen Widerstandswert der Widerstände und die Anzahl der Keramikschichten 8 gemäß dem Zielwiderstandswert des Chip- Thermistors bestimmt. Die inneren Elektroden 5a und 5b und die Abdeckschichten 9 sind, wie es oben unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 5 gezeigt ist, erklärt wurde.
Dieses Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, da höhere Widerstandswerte als bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erreicht werden können, da die Widerstände 3 in der Form einer Spule gebildet sind. Ein höherer Widerstandswert kann anderweitig erhalten werden, beispielsweise indem die Widerstände 3 in einem Zick-Zack-Muster gebildet werden oder die Breite reduziert wird, wobei jedoch Widerstandsleiter mit einer übermäßig schmalen Breite möglicherweise zerbrochen werden können, während ein Zick-Zack-Muster dazu tendiert, einen Kurzschluß zu bewirken, wenn die Trennung zwischen Zick-Zack-Leitungen zu klein gemacht wird. Indem die Widerstände 3 in der Form einer Spule gebildet werden, ist es möglich, den Widerstandswert zu erhöhen, ohne daß ein Brechen einer Leitung oder ein Kurzschließen bewirkt wird.
8A und 8B zeigen einen noch weiteren Chip-Thermistor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, während 9 das Ersatzschaltungsdiagramm desselben zeigt. Dieses Beispiel ist gleichartig zu dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, da die Widerstände 3 in der Form einer Spule gebildet sind, wobei es sich von demselben darin unterscheidet, daß die Widerstände 3 und die inneren Elektroden 5a und 5b in Reihe verbunden sind. Mit anderen Worten gesagt, ist ein Ende 3a eines Widerstands 3 mit der ersten äußeren Elektrode 6 verbunden, das andere Ende 3b ist mit den ersten inneren Elektroden 5a verbunden, während die zweite innere Elektrode 5b mit der zweiten äußeren Elektrode 7 verbunden ist. Die ersten inneren Elektroden 5a berühren die erste äußere Elektrode 6 nicht. Es ist von den 8A und 8B klar, daß ein Ersatzschaltungsdiagramm für diesen Chip-Thermistor derart ist, wie es in 9 gezeigt ist.
Wie es aus der obigen Formel (1) klar ist, kann das Verhältnis R/R₀ bei diesem Beispiel verändert werden, in dem die Widerstände 3 in Reihe mit den inneren Elektroden 5a und 5b verbunden werden, wodurch folglich die B-Konstante eingestellt werden kann.
10A und 10B zeigen einen noch weiteren Chip-Thermistor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, während 11 ein Ersatzschaltungsdiagramm desselben zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel, das vorhergehend unter Bezugnahme auf die 8A, 8B und 9 erklärt wurde, darin, daß in dem Keramikkörper 1 ein zusätzlicher Widerstand 3' vorgesehen ist, wobei eines der Enden desselben die erste äußere Elektrode 6 berührt, während das andere der Enden desselben die zweite äußere Elektrode 7 berührt. Mit anderen Worten gesagt, ist dieser zusätzliche Widerstand 3' parallel mit der zuvor genannten Reihe-Verbindung der Widerstände 3 und der inneren Elektroden 5a und 5b verbunden. Folglich ist das Ersatzschaltungsdiagramm dieses Chip-Thermistors derart, wie es in 11 gezeigt ist. Es braucht nun nicht erwähnt zu werden, daß die Chip-Thermistoren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Charakteristika der Chip-Thermistoren gemäß dem ersten als auch dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweisen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, stellen diese Ausführungsbeispiele keine Begrenzung des Schutzbereichs der Erfindung dar. Obwohl lediglich Ausführungsbei spiele, die nicht mehr als eine serielle oder parallele Verbindung aufweisen, vorhergehend dargestellt wurden, können Verbindungen zwischen einer Mehrzahl von seriellen und/oder parallelen Verbindungen vorgesehen sein. Obwohl die Erfindung durch Beispiele unter Verwendung von NTC-Thermistoren beschrieben wurde, ist es ferner möglich, PTC-Thermistoren zu verwenden. Wenn PTC-Thermistoren verwendet werden, erhöht sich der Widerstand, wenn die Temperatur erhöht wird, wobei jedoch die Art und Weise, auf die sich der Widerstandswert erhöht (oder die Charakteristik sich erhöht) verändert werden kann, indem Widerstände in Reihe oder parallel verbunden werden. PTC-Materialien, die zum Herstellen von Chip-Thermistoren dieser Erfindung verwendet werden können, können beispielsweise erhalten werden, indem Oxide von Yttrium, Mn oder Pb zu Bariumtitanat hinzugefügt werden.
Obwohl ein Herstellungsverfahren gezeigt wurde, bei dem Schichten von unterschiedlicher Art zusammengestapelt werden und daraufhin einem Brennprozess unterworfen werden, können diese Schichten einzeln einem Brennprozess unterworfen werden und daraufhin unter Verwendung von beispielsweise einer Glaspaste, die Bleiborosilikat aufweist, zusammengeklebt werden. Die gestapelte zusammengesetzte Struktur, die daraufhin erhalten wird, wird darauffolgend auf eine gewünschte Chipgröße geschnitten, um einzelne Chipkörper zu erhalten.
Wenn eine Mehrzahl von Grünschichten, die eine auf denselben gebildete innere Elektrode aufweisen, gestapelt und einem Brennprozess unterworfen wird, kann eine elektrische Ladung des Materials für die Elektroden zu dem Keramikmaterial verschoben werden, wodurch ein Spannungsunterschied erzeugt wird. Dies kann eine Barrierenschicht erzeugen, die als eine elektrische Wand wirkt, was es schwierig macht, den gewünschten Widerstandswert zu erhalten. Um die Probleme dieser Natur zu vermeiden, kann es wünschenswert sein, innere Elektroden auf Keramikplatten zu bilden, die bereits einem Brennprozess unterworfen wurden und dieselben zu schichten und durch eine Widerstandsschicht zusammenzukleben.
Obwohl Beispiele gezeigt wurden, bei denen die inneren Elektroden 5a und 5b so angeordnet sind, daß sie sich, senkrecht zu den Ebenen derselben gesehen, überlappen, stellt dies keine Begrenzung des Schutzbereichs der Erfindung dar. Diese inneren Elektroden 5a und 5b können koplanar sein, auf der gleichen Ebene mit einem Spalt zwischen denselben einander zugewandt sein oder dieselben können in einer stufenartigen Beziehung angeordnet sein, obwohl sie nicht getrennt dargestellt sind.

Claims

Chip-Thermistor mit folgenden Merkmalen: einem Hauptkörper (1) aus einem Thermistor-Keramikmaterial, das eine bestimmte Widerstand-Temperatur- Charakteristik aufweist, wobei der Hauptkörper (1) ein Paar von einander gegenüberliegenden äußeren Endoberflächen aufweist; einer ersten äußeren Elektrode (6) auf einer der äußeren Endoberflächen; einer zweiten äußeren Elektrode (7) auf der anderen der äußeren Endoberflächen; zumindest einem Widerstand (3) mit einem Widerstandswert, der größer als 1 Ω ist, und zumindest einem Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) in dem Hauptkörper (1), wobei sich das Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) mit dem Thermistor-Keramikmaterial dazwischen gegenüberliegt, wobei der eine Widerstand (3) und das Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) elektrisch zwischen die erste äußere Elektrode (6) und die zweiten Elektrode (7) geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Widerstand (3) metallisches Pd oder eine Mischung von Pd und PdO aufweist.
Chip-Thermistor nach Anspruch 1, bei dem der eine Widerstand (3) ein Ende in Berührung mit der ersten äußeren Elektrode (6) und das andere Ende in Berührung mit der zweiten äußeren Elektrode (7) aufweist, wobei das Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) eine erste innere Elektrode (5a), die die erste äußere Elektrode (6) berührt, und eine zweite innere Elektrode (5b) umfasst, die die zweite äußere Elektrode (7) berührt.
Chip-Thermistor nach Anspruch 1, bei dem der eine Widerstand (3) ein Ende in Berührung mit der ersten äußeren Elektrode (6) aufweist, und bei dem das Paar von inneren Elektroden (5a, 5b) eine erste innere Elektrode (5a), die das andere Ende des Widerstands berührt, und eine zweite innere Elektrode (5b) aufweist, die die zweite äußere Elektrode (7) berührt.
Chip-Thermistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Thermistor-Keramikmaterial eine negative Temperatur-Widerstand-Charakteristik aufweist.
Chip-Thermistor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der eine Widerstand (3) als eine Spule geformt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Chip-Thermistors mit folgenden Schritten: Vorbereiten von Grünschichten, die ein Thermistor-Keramikmaterial und ein organisches Bindemittel enthalten, wobei das Thermistor-Keramikmaterial die Eigenschaft aufweist, durch einen Brennprozess eine Thermistor-Keramik zu werden; Aufbringen einer Widerstand-Paste aus PdO oder einer Mischung von Pd und PdO auf einer oder mehreren Grünschichten, wobei die Widerstand-Paste die Eigenschaft aufweist, durch einen Brennprozess ein Widerstand zu werden; Aufbringen einer Innere-Elektroden-Paste auf anderen der Grünschichten; Bilden einer geschichteten Struktur, die einander gegenüberliegende Endoberflächen aufweist, indem bestimmte Anzahlen der Grünschichten, der einen oder mehreren Grünschichten und der anderen Grünschichten gestapelt und zusammengedrückt werden; Brennen der geschichteten Struktur, um einen oder mehrere Widerstände zu bilden, der metallisches Pd oder eine Mischung von Pd und PdO aufweist; und Bilden äußerer Elektroden (6, 7) auf den äußeren Endoberflächen.