DE19806296A1 - NTC-Thermistorelemente - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Thermistorelement mit einem Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten (nachfolgend als NTC-Thermistorelement bezeichnet), und ins­ besondere auf eine Verbesserung eines NTC-Thermistorelements mit einer Mehrzahl von inneren Elektroden innerhalb des Thermistorkörpers desselben.

NTC-Thermistorelemente werden in großem Umfang zum Erfassen der Temperatur der Atmosphäre, von festen und flüssigen Ma­ terialien sowie zum Kompensieren von Änderungen der Charak­ teristika einer Schaltung oder einer Komponente derselben aufgrund von Temperaturvariationen eingesetzt. Wie es in den japanischen Patentveröffentlichungen 4-130702 und 62-137804 offenbart ist, können bekannte NTC-Thermistorelementchips vom Gesicht-zu-Gesicht-Typ sein, welche Elektroden aufwei­ sen, die gegenüberliegend in koplanarer Beziehung angeordnet sind, oder dieselben können vom geschichteten Typ sein, bei dem eine Mehrzahl von inneren Elektroden vorhanden ist, die übereinander innerhalb des Thermistorkörpers in einer ge­ schichteten Formation angeordnet sind.

Fig. 11 zeigt ein bekanntes NTC-Thermistorelement 61 eines Gesicht-zu-Gesicht-Typs mit einem Thermistorkörper 62, der durch Sintern einer Mehrzahl von Übergangsmetalloxiden, wie z. B. Nickeloxid und Kobaltoxid, erhalten wird, wobei der­ selbe innere Elektroden 63 und 64 aufweist, die gegenüber­ liegend in einer bestimmten Höhe mit einem spezifizierten Zwischenraum zwischen denselben angeordnet sind. Eine äußere Elektrode 65 ist über einer Endoberfläche (auf der linken Seite) des Thermistorkörpers 62 gebildet und mit einer der inneren Elektroden 63 verbunden, während eine weitere äußere Elektrode 66 über der anderen Endoberfläche (auf der rechten Seite) des Thermistorkörpers 26 gebildet und mit der anderen inneren Elektrode 64 verbunden ist. Der Widerstandswert die­ ses NTC-Thermistorelements 61 wird durch den Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden inneren Elektroden 63 und 64 bestimmt. Da die zwei inneren Elektroden 63 und 64 in ko­ planarer Beziehung sind, kann der Widerstandswert des NTC- Thermistorelements 61 sehr genau gesteuert werden, indem diese inneren Elektroden 63 und 64 auf einer sogenannten Grünschicht gebildet werden, welche verwendet wird, um den Thermistorkörper 62 zu erhalten.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Beispiel eines bekannten NTC- Thermistorelements 67 vom Gesicht-zu-Gesicht-Typ, das sich dadurch auszeichnet, daß es weitere Paare von inneren Elek­ troden 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b zusätzlich zu den in Fig. 11 gezeigten Elektroden 63 und 64 aufweist, wobei ins­ besondere vier Paare von gegenüberliegenden Elektroden an vier unterschiedlichen Höhen innerhalb des Thermistorkörpers gezeigt sind.

Fig. 13 zeigt ein NTC-Thermistorelement 61 des geschichteten Typs mit einer Mehrzahl von inneren Elektroden 73, 74 und 75, die einander überlappend angeordnet sind, wobei sich Thermistorschichten innerhalb eines Thermistorkörpers 72 befinden. Die inneren Elektroden 73 und 75 sind mit einer äußeren Elektrode 76 verbunden, die über einer Endoberfläche des Thermistorkörpers 72 gebildet ist, während die innere Elektrode 74 mit einer weiteren äußeren Elektrode 77 verbun­ den ist, die über der anderen Endoberfläche des Thermistor­ körpers 72 gebildet ist. Bei diesem NTC-Thermistorelement 71 wird der Widerstandswert durch die Trennungen zwischen der oberen und unteren inneren Elektrode 73 und 75 und der mitt­ leren inneren Elektrode 74 bestimmt. Somit kann durch diesen Typ einfacher ein Thermistorelement mit einem kleinen Wider­ standswert erhalten werden.

Zusammengefaßt sind bekannte NTC-Thermistorelemente des Ge­ sicht-zu-Gesicht-Typs, wie sie bei 61 und 67 gezeigt sind, vorteilhaft, da ihre Widerstandswerte genau gesteuert werden können, es ist jedoch schwierig, ihre Widerstandswerte zu reduzieren. Der Widerstandswert kann reduziert werden, indem der Zwischenraum zwischen dem gegenüberliegenden Paar der innere Elektroden (wie z. B. zwischen den Elektroden 63 und 64) reduziert wird, wobei jedoch die Möglichkeit des Auf­ tretens eines Kurzschlusses zunimmt, wenn der Zwischenraum übermäßig reduziert wird. In anderen Worten existiert eine Grenze, über die der Widerstandswert eines NTC-Thermistor­ elements nicht weiter reduziert werden kann. Ein weiteres Problem besteht darin, daß Kantenabschnitte der äußeren Elektroden 65 und 66, die sich in der Richtung einer Linie erstrecken, die die zwei Endoberflächen verbindet, als Pa­ rallelwiderstände zu den inneren Elektroden wirken, wobei ihre Auswirkung auf den Gesamtwiderstandswert nicht vernach­ lässigbar ist.

Bei einem NTC-Thermistorelement des geschichteten Typs, wie er bei 71 gezeigt ist, kann der Widerstandswert reduziert werden, indem die Anzahl von Schichten der inneren Elektro­ den erhöht wird, wobei jedoch Schwankungen bezüglich der Dicke von Grünschichten vorhanden sind, welche für die Her­ stellung verwendet werden, und wobei der Widerstandswert we­ sentlich variieren kann, was durch solche Schwankungen sowie durch variierende Genauigkeiten beim Überlappen der Grün­ schichten bewirkt wird. In anderen Worten ausgedrückt können zwar NTC-Thermistorelemente mit niedrigen Widerstandswerten erhalten werden, je mehr jedoch der Widerstandswert verrin­ gert wird, umso größer wird die Variation des Widerstands­ wertes an sich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein NTC-Thermistorelement mit niedrigem Widerstandswert und mit kleiner Schwankung in seinem Widerstandswert zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein NTC-Thermistorelement gemäß An­ spruch 1 gelöst.

Ein NTC-Thermistorelement gemäß der vorliegenden Erfindung, mit dem die obigen und weitere Ziele erreicht werden können, umfaßt folgende Merkmale: einen Thermistorkörper, der aus einem NTC-Thermistorelement besteht, ein Paar von äußeren Elektroden auf der äußeren Oberfläche desselben, bzw. an gegenüberliegenden Enden, und eine Mehrzahl von inneren Elektroden, die in Schichten innerhalb dieses Thermistor­ körpers gestapelt sind, und von denen jede mit einer des Paars von äußeren Elektroden verbunden ist. Zumindest eine dieser Schichten enthält eine längere (als die erste be­ zeichnet) innere Elektrode und eine kürzere (als die zweite bezeichnet) innere Elektrode, die einander gegenüberliegend, durch einen Zwischenraum getrennt angeordnet sind, und die mit unterschiedlichen Elektroden dieses Paars von äußeren Elektroden verbunden sind. Zumindest ein Abschnitt dieser längeren ersten Elektrode in einer solchen Schicht überlappt in der Richtung senkrecht zu den Schichten eine andere der Innenelektroden, die mit der anderen äußeren Elektrode als der, mit der die längere erste Elektrode verbunden ist, verbunden ist, wobei sich eine Thermistorschicht dazwischen befindet.

Wenn zumindest zwei Schichten jeweils eine längere erste innere Elektrode und eine kürzere zweite innere Elektrode enthalten, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei sich ein Zwischenraum zwischen denselben befindet, und die mit unterschiedlichen äußeren Elektroden verbunden sind, und wenn die ersten inneren Elektroden in diesen zwei Schichten mit unterschiedlichen zwei äußeren Elektroden ver­ bunden sind, ist die Anforderung dieser Erfindung erfüllt, derart, daß sie sich zumindest teilweise in der Richtung senkrecht zu den Schichten überlappen, wobei sich eine Ther­ mistorschicht zwischen denselben befindet.

Vorzugsweise eine und am liebsten beide äußeren Schichten sollten von dem Typ sein, der zwei solche längere und kür­ zere Elektroden, die sich einander gegenüberliegen und durch einen Zwischenraum getrennt sind, aufweist. Es wird am mei­ sten bevorzugt, daß alle Schichten von diesem Typ sind.

Bei allen derartigen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird es bevorzugt, wenn jede der äußeren Elektroden gebildet ist, um keine der längeren ersten Elektroden zu überlappen, die mit der anderen der äußeren Elektroden verbunden ist. Der Abstand zwischen entweder den äußeren Elektroden und irgendeiner der inneren Elektroden, die mit der anderen der äußeren Elektroden verbunden ist, sollte vorzugsweise größer als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektro­ de sein. Die erste Elektrode in einer der Schichten sollte ebenfalls vorzugsweise eine unterschiedliche Breite bezüg­ lich einer anderen inneren Elektrode, die sich in der Nach­ barschicht befindet, aufweisen, und dieselben sollten sich in der senkrechten Richtung überlappen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines NTC-Thermistorelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Er­ findung;

Fig. 2 eine diagonale Explosionsansicht bestimmter Kom­ ponenten, die verwendet werden, um das in Fig. 1 gezeigte Thermistorelement herzustellen;

Fig. 3 eine schematische Diagonalansicht des NTC-Thermi­ storelements von Fig. 1, um einen Herstellungs­ schritt darzustellen;

Fig. 4A und 4B Draufsichten von zwei Schichten mit Elek­ troden mit unterschiedlichen Breiten;

Fig. 5A und 5B Diagonalansichten, die innere Elektroden mit unterschiedlichen Formen zeigen;

Fig. 6 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Anzahl von Schichten und dem Widerstandswert eines NTC- Thermistorelements, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, darstellt;

Fig. 7 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Anzahl von Schichten und der Abweichung R_3CV des Wider­ standswerts eines NTC-Thermistorelements, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, darstellt;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Thermistorelements, um die Überlappungsbeziehung zwischen dem Ärmelab­ schnitt einer äußeren Elektrode und gegenüberlie­ genden inneren Elektroden zu zeigen;

Fig. 9 eine Schnittansicht eines weiteren NTC-Thermistor­ elements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;

Fig. 10 eine Schnittansicht noch eines weiteren NTC-Thermi­ storelements gemäß einem dritten Ausführungsbei­ spiel dieser Erfindung;

Fig. 11 eine Schnittansicht eines bekannten NTC-Thermistor­ elements vom Gesicht-zu-Gesicht-Typ;

Fig. 12 eine Schnittansicht eines weiteren bekannten NTC- Thermistorelements vom Gesicht-zu-Gesicht-Typ; und

Fig. 13 eine Schnittansicht eines bekannten NTC-Thermistor­ elements vom geschichteten Typ.

Fig. 1 zeigt ein NTC-Thermistorelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, das einen säulenför­ migen Thermistorkörper 2 mit rechteckigem Querschnitt auf­ weist, welcher ein gesinterter Körper sein kann, der eine Mehrzahl von Oxiden von Übergangsmetallen, wie z. B. Nickel, Kobalt und Kupfer, aufweist. Der Thermistorkörper 2 kann erhalten werden, indem eine Mehrzahl von Keramikgrün­ schichten gestapelt wird, wobei bestimmte Grünschichten innere Elektroden (nachfolgend beschrieben) auf der oberen Oberfläche gebildet aufweisen, und wobei bestimmte Grün­ schichten keine auf sich gebildeten Elektroden aufweisen, und indem die geschichtete Struktur, die so erhalten wurde, gesintert wird.

Innerhalb des Thermistorkörpers 2 befindet sich eine Mehr­ zahl von Paaren von inneren Elektroden, wobei jedes Paar ei­ ne längere Elektrode und eine kürzere Elektrode (nachfolgend als die erste bzw. die zweite Elektrode bezeichnet) in ko­ planarer Beziehung und um einen spezifizierten Zwischenraum getrennt aufweist. Detaillierter dargestellt ist ein erstes Paar von inneren Elektroden an einer bestimmten Höhe inner­ halb des Thermistorkörpers 2 gebildet, wobei dasselbe aus einer längeren ersten Elektrode 3a und einer kürzeren zwei­ ten Elektrode 3b besteht. Ferner ist ein zweites Paar unter dem ersten gebildet, wobei die längere erste Elektrode 4a des zweiten Paars und die kürzere zweite Elektrode 4b in Fig. 1 zu sehen sind. Ferner ist ein drittes Paar unter dem zweiten Paar gebildet, wobei das dritte Paar eine längere erste Elektrode 5a und eine kürzere zweite Elektrode 5b auf­ weist. Außerdem ist ein viertes Paar unter dem dritten Paar gebildet, wobei dasselbe eine längere erste Elektrode 6a und eine kürzere zweite Elektrode 6b aufweist. Somit sind die ersten Elektroden 3a, 4a, 5a und 6a jeweils koplanar zu und länger als eine entsprechende Elektrode der zweiten Elek­ troden 3b, 4b, 5b und 6b, und die ersten Elektroden sind von den zweiten Elektroden durch einen Zwischenraum g getrennt. Der Widerstandswert, der durch den Zwischenraum g bestimmt ist, kann genau eingestellt werden, wenn beispielsweise die erste und die zweite Elektrode jedes Paars (wie z. B. 3a und 3b) auf einer Keramikgrünschicht mittels eines Druckverfah­ rens, bei dem leitfähige Paste verwendet wird, gebildet wer­ den.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, überlappt die erste Elektrode 3a des ersten Paars die erste Elektrode 4a des zweiten Paars in der Richtung der Dicke, wobei sich eine keramische Schicht 2a zwischen denselben befindet. Auf ähnliche Art und Weise überlappen sich die erste Elektrode 4a und die erste Elektrode 5a des zweiten bzw. dritten Paars, wobei sich eine weitere Keramikschicht 2b zwischen denselben befindet, und wobei die ersten Elektroden 5a und 6a des dritten und vier­ ten Paars jeweils ebenfalls zueinander überlappt angeordnet sind, wobei sich eine weitere keramische Schicht 2c zwischen denselben befindet. Da die vier ersten Elektroden 3a bis 6a übereinander gestapelt sind, wobei sich Keramikschichten 2a-2c zwischen denselben befinden, kann zusammenfassend festgestellt werden, daß ein Widerstandwert existiert, der einem Mittelabschnitt zugeordnet ist, der durch den Buch­ staben B gezeigt ist, und zwar wie im Thermistorelement vom geschichteten Typ.

Somit kann der Widerstandswert des NTC-Thermistorelements 1 reduziert werden, wenn die Anzahl von gegenseitig überlap­ penden längeren ersten Elektroden erhöht wird. Obwohl ein weiterer Widerstandswert zu den sich Sandwich-artig überlap­ penden Seitenregionen zugeordnet ist, der durch die Buch­ staben A in Fig. 1 gezeigt ist, können Schwankungen bezüg­ lich dieses Widerstandswerts reduziert werden, da die Länge des Zwischenraums g zwischen der ersten und der zweiten Elektrode jedes Paars genau gesteuert werden kann. Zusammen­ gefaßt läßt sich also feststellen, daß NTC-Thermistorele­ mente, wie sie bei 1 gezeigt sind, und die einen kleinen Widerstandswert und kleine Abweichungen des Widerstandswerts aufweisen, gemäß dieser Erfindung hergestellt werden können, indem die strukturellen Merkmale bekannter Thermistorele­ mente des Gesicht-zu-Gesicht-Typs und des geschichteten Typs erfindungsgemäß eingesetzt werden.

Um das NTC-Thermistorelement 1 herzustellen, wird eine Mehr­ zahl von Keramikgrünschichten, die aus einem Thermistorma­ terial bestehen, und die angepaßt sind, um als NTC-Thermi­ stor zu arbeiten, hergestellt, einschließlich einer (bei 9a in Fig. 2 gezeigt), auf deren rechteckiger oberer Oberfläche keine Elektrode aufgedruckt ist, und einer weiteren (bei 9b gezeigt), die ein Paar aus einer längeren ersten und einer kürzeren zweiten Elektrode 3a und 3b auf sich aufgedruckt aufweist, und zwar beispielsweise mit leitfähiger Paste, die Ag-Pd-Pulver aufweist, und wobei weitere Schichten 9c und 9d auf ähnliche Art und Weise gebildet sind, wobei jede eine längere erste Elektrode 4a oder 5a und eine kürzere zweite Elektrode 4b oder 5b aufweist. Obwohl es in Fig. 2 nicht gezeigt ist, sind die Elektroden 6a und 6b, die in Fig. 1 gezeigt sind, ebenfalls auf ähnliche Art und Weise auf noch weiteren Keramikgrünschichten gebildet.

Anschließend wird eine Gruppe von Keramikgrünschichten 9a, 9b, . . . aufeinander gestapelt, wie es in Fig. 3 zu sehen ist. Geeignete Anzahlen von elektrodenlosen Keramikgrün­ schichten, von denen eine bei 9a gezeigt ist, können bei diesem Verfahren unter und über dem Thermistorkörper 2 ver­ wendet werden.

Anschließend werden die äußeren Elektroden 7 und 8 gebildet, damit jede eine der gegenüberliegenden Endoberflächen 2d und 2e des Thermistorkörpers 2 bedeckt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, beispielsweise durch Beschichten derselben mit einer leitfähigen Paste, die leitfähiges Pulver, wie z. B. Ag, enthält, und durch Unterziehen derselben einem Brennverfah­ ren. Die äußeren Elektroden 7 und 8 sind nicht nur auf den Endoberflächen 2d und 2e gebildet, sondern dieselben er­ strecken sich etwas über die obere, die untere und beide Seitenoberflächen des Thermistorkörpers 2, wodurch seine Endoberflächen 2d und 2e verbunden werden. (Obwohl Fig. 1 nicht die Abschnitte zeigt, die sich auf den Seitenober­ flächen erstrecken). Diese besagten Abschnitte auf der obe­ ren unteren und den Seitenoberflächen werden anschließend als die Ärmelteile 7a und 8a der äußeren Elektroden 7 bzw. 8 bezeichnet. Erste Elektroden 3a und 5a und zweite Elektroden 4b und 6b sind mit der äußeren Elektrode 7 auf der rechten Seite verbunden, während erste Elektroden 4a und 6a und zweite Elektroden 3b und 5b mit der äußeren Elektrode 8 auf der linken Seite verbunden sind.

Fig. 2 zeigt die ersten Elektroden 3a, 4a und 5a derart, daß sie die gleiche Breite haben, wobei die "Breite" in der Richtung senkrecht zu der Richtung zwischen den zwei End­ oberflächen 2d und 2e des Thermistorkörpers 2 auf einer Grünschicht definiert ist. Es wird jedoch bevorzugt, die Breiten der ersten Elektroden, die übereinander gestapelt sind, wobei Thermistorschichten zwischen denselben eingefügt sind, zu variieren, da die Variationen des Widerstandswerts, der schließlich erhalten wird, damit weiter reduziert werden können. Wenn die erste Elektrode 5a breiter als die erste Elektrode 6a, die derselben benachbart ist, wobei sich eine Thermistorschicht zwischen denselben befindet, gebildet wird, wie es in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, können Va­ riationen des Widerstandswerts, welche durch Verschiebungen in der Richtung der Breite zum Zeitpunkt des Stapelns dieser Schichten bewirkt werden, reduziert werden. Obwohl die Elek­ troden 5a und 6a u. U. nicht genau gedruckt sind, und/oder die Schichten u. U. nicht genau zusammengestapelt sind, variiert die Fläche, in der sie sich gegenüberliegen, nicht, solange die schmälere erste Elektrode 6a innerhalb der Flä­ che der breiteren ersten Elektrode 5a ist, die sich aus der Ebene der Letzteren heraus erstreckt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann jedes oder auch ein bestimmtes Paar aus er­ sten und zweiten inneren Elektroden (in Fig. 5A beispielhaft durch das erste Paar 3a und 3b von Fig. 1 gezeigt) mit Kan­ tenteilen 3a1 und 3b1 gebildet sein, die sich entlang und über die gesamte Breite der Keramikgrünschicht 9b er­ strecken. Diese Kantenteile 3a1 und 3b1 dienen dazu, die Zuverlässigkeit der elektrischen Kontakte zwischen den inne­ ren Elektroden 3a und 3b mit den äußeren Elektroden 7 und 8 zu verbessern. Da die Hauptteile der ersten und zweiten Elektroden 3a und 3b schmäler als die Keramikgrünschicht 9b ist, die von den Seitenkanten derselben zurückgezogen sind, dient dieses Ausführungsbeispiel ferner dazu, die Eigen­ schaft der Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit zu verbessern.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann jedes oder ein beliebiges Paar aus erster und zweiter in­ neren Elektrode (wieder als Beispiel in Fig. 5B durch das erste Paar 3a und 3b gezeigt) in einer kammartigen Form ge­ bildet sein, wobei Elektrodenfinger 3a2 und 3b2 vorhanden sind, die an der Spitze interdigital zueinander eingefügt sind. Wenn die erste und die zweite Elektrode, welche derart interdigital geformt sind, sich gegenüberliegen, kann eine weitere Reduktion des Widerstandswerts erreicht werden.

Anschließend werden die Vorteile dieser Erfindung (d. h. die Reduktion des Widerstandswertes und die Variationen der Wi­ derstandswerte) mittels eines Testexperiments dargestellt. Für dieses Experiment wurden eine Mehrzahl von Keramikgrün­ schichten, die Oxide von Mn, Ni und Co als Hauptkomponenten aufweisen, bereitgestellt, wobei ferner Paare von gegenüber­ liegenden ersten und zweiten Elektroden 3a, 3b bis 6a, 6b gedruckt wurden, und zwar jedes Paar auf eine andere Grün­ schicht. Die derart erhaltenen Keramikgrünschichten, die auf sich gedruckte Elektrodenpaare aufweisen, wurden aufeinander gestapelt, wobei eine geeignete Anzahl von Keramikgrün­ schichten ohne aufgedruckte Elektroden darüber und darunter gestapelt wurden. Der derart gebildete Stapel wurde gesin­ tert, und es wurden äußere Elektroden 7 und 8 gebildet, in­ dem der Thermistorkörper der derart erhalten wurde, mit Elektroden, die Ag aufweisen, beschichtet wurde und dann ei­ nem Brennverfahren unterzogen wurde. Beispielhafte NTC-Ther­ mistorelemente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wurden hergestellt, indem die Anzahl (= N) von Paaren von inneren Elektroden variiert wurden. Ihre Wider­ standswerte R und ihre "3CV"-Abweichungswerte R_3CV ergaben sich so, wie es in der Tabelle 1 gezeigt ist.

Zum Vergleich wurden bekannte NTC-Thermistorelemente des Gesicht-zu-Gesicht- und des geschichteten Typs, wie sie bei 67 und 71 in den Fig. 12 bzw. 13 gezeigt sind, hergestellt, wobei die gleichen Materialien, wie sie oben beschrieben wurden, zum Herstellen der beispielhaften Exemplare verwen­ det wurden, und wobei ferner auf gleiche Abmessungen geach­ tet wurde. Die Anzahlen (= N) von Paaren von inneren Elek­ troden wurden ebenfalls variiert, um Vergleichsbeispiele für NTC-Thermistorelemente zu erhalten. Ihre Widerstandswerte R und ihre Abweichungen R_3CV, die sich ergaben, sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Tabelle 1 zeigt deutlich, daß die Widerstandsabweichung R_3CV durch NTC-Thermistorelemente des Gesicht-zu-Gesicht-Typs re­ duziert werden kann, da die Widerstandswerte durch den Zwi­ schenraum bestimmt werden. Dieselbe ist jedoch bei NTC-Ther­ mistoren des geschichteten Typs aus verschiedenen Gründen, wie z. B. Ungenauigkeiten beim Stapeln, beim Drucken und beim Schneiden der Mutterschicht, um die einzelnen Keramik­ grünschichten zu erhalten, sehr groß. Tabelle 1 zeigt fer­ ner, daß ein NTC-Thermistorelement gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung einen viel kleineren Wider­ standswert als ein ähnliches bekanntes NTC-Thermistorelement des Gesicht-zu-Gesicht-Typs bei der gleichen Anzahl von Schichten von inneren Elektroden aufweist. Obwohl kleine Wi­ derstandswerte bei einem bekannten NTC-Thermistorelement er­ halten werden können, indem die Anzahl von Schichten der in­ nerer Elektroden erhöht wird, zeigt Tabelle 1, daß eine außerordentlich große Anzahl von Schichten gestapelt werden müßte, um einen Widerstandswert zu erhalten, der geringer als 1 kΩ ist, weshalb die Dicke erhöht werden müßte.

Anschließend wurde die Anzahl der inneren Elektroden der NTC-Thermistorelemente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung variiert, wobei entsprechende Änderungen des Widerstandswerts und der Abweichungen R_3CV gemessen und er­ halten wurden. Die Ergebnisse sind in den Fig. 6 und 7 ge­ zeigt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen deutlich, daß Widerstandswerte we­ sentlich reduziert werden können, wenn gemäß dieser Erfin­ dung die Anzahl von Schichten der inneren Elektroden erhöht wird. Dies bedeutet, daß NTC-Thermistorelemente mit einem erwünschten niedrigen Widerstandswert mit einem hohen Grad an Genauigkeit hergestellt werden können, indem die Anzahl von Paaren (Schichten) von inneren Elektroden (wobei jede Schicht eine längere erste Elektrode und eine kürzere zweite Elektrode aufweist) geeignet erhöht oder erniedrigt wird.

Die Ärmelteile 7a und 8a der äußeren Elektroden 7 und 8 des NTC-Thermistorelements 1 gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung sind vorzugsweise derart gebildet, um nicht (in der Richtung der Dicke) eine der inneren Elektro­ den zu überlappen, die mit der gegenüberliegenden äußeren Elektrode 7 und 8 verbunden ist. Dies dient dazu, die Abwei­ chungen der Widerstandswerte weiter zu reduzieren. Dies wird nachfolgend bezugnehmend auf die Fig. 1 und 8 erklärt.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Ärmelteil 8a der äuße­ ren Elektrode 8 des NTC-Thermistorelements 1 angeordnet, um die erste Elektrode 3a des ersten Paars von inneren Elek­ troden nicht zu überlappen, die mit der gegenüberliegenden äußeren Elektrode 7 verbunden ist. Bei derart strukturierten Thermistorelementen wurden die Länge L des Ärmelteils 8a (als der Abstand zwischen der äußeren Endoberfläche 2e der äußeren Elektrode 8 und der Oberseite P₁ des Ärmelteils 8a definiert) und der horizontale Abstand zwischen der Spitze des Ärmelteils 8a und der ersten Elektrode 3a des ersten Paars variiert, wie es in Tabelle 2 gezeigt ist, um ihre Wi­ derstandswerte R, ihre Abweichungen R_3CV und die prozentuale Änderung vom Standard einzuschätzen, welcher für einen Fall angesetzt wird, bei dem der Überlappungsabstand x (nachfol­ gend erklärt) -0,2 mm war. (Nicht-positive Werte bei X be­ deuten keine Überlappung.) Zum Vergleich wurde ein Ver­ gleichsbeispiel-NTC-Thermistorelement, wie es bei 11 in Fig. 8 gezeigt ist, hergestellt, wobei der Ärmelteil 8a die erste Elektrode 3a des ersten Paars von inneren Elektroden um ei­ nen Überlappungsabstand X = + 0,1 mm überlappt, was zu einem Widerstandswert R und zu seiner Abweichung R_3CV und zu der prozentualen Differenz ΔR geführt hat, wie es in Tabelle 2 gezeigt ist.

Tabelle 2

Tabelle 2 zeigt deutlich, daß der Widerstandswert des Ver­ gleichsbeispiels (des NTC-Thermistorelements 11 von Fig. 8) wesentlich von den Testproben bei keiner Überlappung (d. h. x ≦ 0) abweicht. In anderen Worten resultiert eine Abwei­ chung in der Länge des Ärmelteils 8a, wenn der Ärmelteil 8a die erste Elektrode 3a überlappt, die mit der gegenüberlie­ genden äußeren Elektrode 7 verbunden ist, in einer wesent­ lichen Abweichung des Widerstandswerts. Somit können der Wi­ derstandswert und seine Abweichung R_3CV weiter reduziert werden, wenn kein Ärmelteil (7a oder 8a) einer äußeren Elek­ trode (7 oder 8) derart angeordnet ist, daß er die erste Elektrode überlappt, die mit der gegenüberliegenden äußeren Elektrode (8 oder 7) verbunden ist.

Es wurde ferner bezüglich des NTC-Thermistorelements 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entdeckt, daß der Abstand zwischen der Spitze P₁ eines Ärmelteils (z. B. 8a) einer äußeren Elektrode (wie z. B. 8) und die Spitze P₂ der ersten Elektrode (wie z. B. 3a), die mit der gegen­ überliegenden äußeren Elektrode (wie z. B. 7) verbunden ist, die Abweichung des Widerstandswerts beeinträchtigen. Gemäß dieser Erfindung wird bevorzugt, daß der Abstand zwischen den Spitzen P₁ und P₂ größer als der Zwischenraum g zwischen der ersten und zweiten Elektrode 3a und 3b desselben Paars von inneren Elektroden gemacht wird, derart, daß die Abwei­ chung reduziert werden kann.

Bei dem NTC-Thermistorelement 1 gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel dieser Erfindung wurde der Zwischenraum g gleich 0,25 mm eingestellt, wurde die Länge L des Ärmelteils 8a der äußeren Elektrode 8 gleich 0,3 mm eingestellt, wurde die Länge der zweiten Elektrode 3b des ersten Paars auf 0,05 mm eingestellt, und wurde die Dicke t der Thermistorschicht zwischen dem ersten Paar von inneren Elektroden und der oberen Oberfläche des Thermistorkörpers 2 variiert, wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, um den Abstand zwischen den Spitzen P₁ und P₂ zu verändern, um die Abweichungen der Wi­ derstandswerte bewerten zu können.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

Tabelle 3 zeigt deutlich, daß die Widerstandsabweichung R_3CV reduziert werden kann, wenn der Abstand p zwischen den Spit­ zen P₁ und P₂ größer als der Zwischenraum g ist.

Nachfolgend wird auf Fig. 9 Bezug genommen, um ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zu beschreiben. Fig. 9 zeigt ein NTC-Thermistorelement 31 gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel dieser Erfindung, das vier Schichten aus inneren Elektroden aufweist, die innerhalb eines säulenför­ migen Thermistorkörpers 2 mit rechteckigem Querschnitt ge­ bildet sind. Dasselbe ist ähnlich zum NTC-Thermistorelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 1 gezeigt ist, strukturiert, dasselbe unterscheidet sich jedoch darin, daß die zwei inneren Elektroden 32 und 33 in den Mittelschichten in der Richtung der Dicke jeweils das zweite und dritte Paar von inneren Elektroden 4a, 4b, 5a und 5b des NTC-Thermistorelements 1 von Fig. 1 ersetzen.

Wie es durch dieses Beispiel dargestellt ist, ist es nicht erforderlich, daß jede innere Elektrode (an einer anderen Schicht) eines NTC-Thermistorelements gemäß dieser Erfindung mit einer längeren ersten Elektrode und einer kürzeren zwei­ ten Elektrode gebildet wird. Anders ausgedrückt kann als Va­ riation zum zweiten Ausführungsbeispiel ein NTC-Thermistor­ element gemäß dieser Erfindung eine Kombination geeigneter Anzahlen von inneren Elektroden aufweisen, wobei jede in eine längere erste Elektrode und eine kürzere zweite Elek­ trode geteilt ist, und ferner innere Elektroden wie die be­ kannter NTC-Thermistorelemente des geschichteten Typs (d. h. nicht geteilt in einen längeren und einen kürzeren Teil). In diesem Fall können die Variationen der Widerstandselemente ebenfalls durch den Zwischenraum g gesteuert werden, wie es beim NTC-Thermistorelement des Gesicht-zu-Gesicht-Typs der Fall war. Ferner kann der Widerstandswert reduziert werden, indem die Anzahl von Schichten zwischen ersten Elektroden von unterschiedlichen Höhen reduziert wird, oder wenn ein NTC-Thermistorelement des geschichteten Typs gebildet wird. Zusammengefaßt können Gesicht-zu-Gesicht-Elektroden und ge­ schichtete Elektroden geeignet kombiniert werden, wobei vie­ le Arten und Weisen zum Kombinieren derselben innerhalb des Bereichs dieser Erfindung möglich sind. Es wird jedoch be­ vorzugt, daß Gesicht-zu-Gesicht-Elektroden in den äußersten Schichten in der Richtung der Dicke angeordnet werden, wie es bei dem NTC-Thermistorelement 31 der Fall ist. Mit inne­ ren Elektroden 32 und 33, die wie bei bekannten NTC-Thermi­ storelementen des geschichteten Typs strukturiert sind, ist es nicht besonders wahrscheinlich, daß Variationen des Wi­ derstandswerts aufgrund der Variationen der Abstände zwi­ schen den Spitzen der inneren Elektroden und den gegenüber­ liegenden äußeren Elektroden 7 und 8 resultieren, wobei je­ doch Variationen wegen eines solchen Grundes nicht ohne wei­ teres bei inneren Elektroden 3a, 3b, 6a und 6b des Gesicht­ zu-Gesicht-Typs auftreten.

Fig. 10 zeigt ein weiteres NTC-Thermistorelement 41 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, das in­ nere Elektroden in zwei Schichten innerhalb eines Thermi­ storkörpers 2 aufweist, wobei jede Schicht ein Paar von ge­ genüberliegenden Elektroden in einer Gesicht-zu-Gesicht-Be­ ziehung aufweist. Detaillierter gesagt enthält die obere Schicht eine längere erste Elektrode 42a und eine kürzere zweite Elektrode 42b, während die untere Schicht eine län­ gere erste Elektrode 43a und eine kürzere zweite Elektrode 43b umfaßt. Ein Paar von äußeren Elektroden 7 und 8 ist auf den gegenüberliegenden Endoberflächen des Thermistorkörpers 2 gebildet, wobei die Elektroden 42a und 43b mit einer der äußeren Elektroden (7) verbunden sind, während die Elektro­ den 42b und 43a mit der anderen äußeren Elektrode (8) ver­ bunden sind. Wie bei dem NTC-Thermistor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der oben beschrieben wur­ de, können dadurch die Variationen des Widerstandswerts als auch der Widerstandswert selbst reduziert werden. Mit ande­ ren Worten ausgedrückt kann der NTC-Thermistor 41, der in Fig. 10 gezeigt ist, als die am meisten vereinfachte Form eines NTC-Thermistors angesehen werden, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.

Claims (7)

1. NTC-Thermistorelement (1; 11; 31; 41) mit folgenden Merkmalen:
einem Thermistorkörper (2), der aus einem NTC-Thermi­ stormaterial hergestellt ist;
einem Paar von äußeren Elektroden (7, 8) auf einer äußeren Oberfläche des Thermistors; und
einer Mehrzahl von inneren Elektroden (3a bis 6b; 42a bis 43b) in Schichten (9a bis 9b) innerhalb des Thermi­ storkörpers, wobei jede innere Elektrode mit einer der äußeren Elektroden verbunden ist, wobei zumindest eine der Schichten eine längere erste Innenelektrode (3a; 42a) und eine kürzere zweite Innenelektrode (3b; 42b) aufweist, welche einander gegenüberliegend mit einem Zwischenraum (g) zwischen denselben angeordnet und mit unterschiedlichen äußeren Elektroden verbunden sind, wobei zumindest ein Abschnitt der längeren ersten inneren Elektrode (3a; 42a) eine andere (4a; 43a) der inneren Elektrode in einer Richtung senkrecht zu den Schichten überlappt, wobei eine Thermistorschicht zwi­ schen denselben angeordnet ist, und wobei die andere innere Elektrode mit der anderen (8) des Paars von äußeren Elektroden (7, 8) bezüglich der einen (7) verbunden ist, mit der die erste innere Elektrode (3a, 42a) verbunden ist.

2. NTC-Thermistorelement gemäß Anspruch 1, bei dem zumin­ dest zwei (9c, 9d) der Schichten eine längere erste in­ nere Elektrode (3a, 4a) und eine kürzere zweite innere Elektrode (3b, 4b) aufweisen, welche einander gegen­ überliegend mit einem Zwischenraum (g) zwischen densel­ ben angeordnet und mit unterschiedlichen äußeren Elek­ troden (7, 8) verbunden sind, wobei die ersten inneren Elektroden in den zwei Schichten mit unterschiedlichen äußeren Elektroden verbunden sind und sich zumindest teilweise in einer Richtung senkrecht zu den Schichten überlappen, wobei eine Thermistorschicht zwischen den­ selben angeordnet ist.

3. NTC-Thermistorelement gemäß Anspruch 2, bei dem zumin­ dest eine (9d) der zumindest zwei Schichten (9c, 9d) die äußerste der Schichten ist.

4. NTC-Thermistorelement gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem jede innere Elektrode (3a bis 6b) in jeder der Schich­ ten (9b bis 9d) eine längere erste innere Elektrode (3a) und eine kürzere zweite innere Elektrode (3b) auf­ weist, die einander gegenüberliegend mit einem Zwi­ schenraum (g) zwischen denselben angeordnet sind und mit unterschiedlichen der äußeren Elektroden (7, 8) verbunden sind, wobei die ersten inneren Elektroden (3a, 4a) in einem benachbarten Paar (9b, 9c) von Schichten mit unterschiedlichen der äußeren Elektroden (7, 8) verbunden sind und sich zumindest teilweise in der senkrechten Richtung durch eine Thermistorschicht (9b) hindurch überlappen.

5. NTC-Thermistorelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die äußeren Elektroden (7, 8) an gegenüber­ liegenden Enden des Thermistorkörpers (2) angeordnet sind, wobei keine der inneren Elektroden, die mit einer der äußeren Elektroden verbunden ist, die andere äußere Elektrode in der senkrechten Richtung überlappt.

6. NTC-Thermistorelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Abstand zwischen einer äußeren Elektrode und einer inneren Elektrode, die mit der anderen der äußeren Elektrode verbunden ist, größer als der Zwi­ schenraum (g) ist.

7. NTC-Thermistorelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die erste Elektrode (3a) in einer der Schichten (9b bis 9d) eine andere Breite als eine (4a) der inneren Elektroden aufweist, die sich in einer be­ nachbarten Schicht befindet und dieselbe in der senk­ rechten Richtung überlappt.