DE4207915C2

DE4207915C2 - Thermistorelement mit inneren Elektroden

Info

Publication number: DE4207915C2
Application number: DE4207915A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kawase; Toshiharu Hirota
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2012-03-13
Also published as: JP2833242B2; US5245309A; DE4207915A1; JPH04283902A

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermistorelement gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Sie betrifft insbesondere ein Thermistor element, das als chipförmiges Bauelement für die Ober flächenmontage verwendbar ist (SMD) und sich durch geringe Toleranzen im Widerstandswert und im B-Wert auszeichnet.

Ein Beispiel eines Thermistorelements mit negativem Temperaturkoeffizien ten (NTC), das bisher als SMD-Bauelement eingesetzt wird, ist in Fig. 2 ge zeigt. Das NTC-Thermistorelement 1 weist einen einzelnen plattenförmigen Thermistorkörper 2 auf, an dessen beiden Endflächen Elektroden 3 und 4 angebracht sind. Als Thermistorkörper 2 wird ein gesinterter Keramikkörper verwendet, den man erhält, indem man einen gesinterten Keramikblock in Scheiben schneidet und die Scheiben auf eine vorgegebene Größe zuschnei det.

Das oben beschriebene Thermistorelement 1 wird bisher auf folgende Weise hergestellt. Keramikpulver zur Bildung des Thermistorkörpers 2 wird zu nächst kalziniert, und das kalzinierte Rohmaterial wird mit einem Bindemit tel vermischt. Das Gemisch wird granuliert, und das granulierte Rohmaterial wird zu einem Formteil vorgegebener Größe geformt. Das Formteil wird ge sintert und in Richtung seiner Dicke in Scheiben geschnitten, so daß man Keramikscheiben (Wafer) erhält, deren Dicke derjenigen des Bauelements entspricht. Die Keramikscheiben werden bei Temperaturen von 900 bis 1100°C getempert, mit Hilfe einer Kreuzschnitt-Säge auf vorgegebene Größe geschnitten, trommelpoliert und schließlich mit den äußeren Elektroden 3 und 4 an beiden Endflächen versehen. Die äußeren Elektroden 3 und 4 wer den gebildet, indem man Leitpaste wie etwa Silberleitpaste aufträgt und die Anordnung bei einer bestimmten Temperatur für etwa 10 Minuten brennt.

Die in der oben beschriebenen Weise hergestellten herkömmlichen NTC- Thermistorelemente sind bisher noch nicht in weitem Umfang eingesetzt worden. Der Grund besteht darin, daß die Streuung oder Toleranz der Wider standswerte der so hergestellten Thermistorelemente 1 verhältnismäßig groß ist. Die Toleranz liegt in der Größenordnung von 10%. Auch die Tole ranz des B-Wertes ist mit etwa 1 bis 2% sehr hoch. Es ist deshalb wünschens wert, die Toleranzen im Widerstandswert und im B-Wert zu verringern.

Tabelle 1

Bei dem in Fig. 2 gezeigten NTC-Thermistorelement 1 wird der Wider standswert eingestellt, indem man die Dicke des Keramikkörpers 2 verän dert. Wenn der Widerstandswert des Thermistorelements von einem ge wünschten Sollwert abweicht, so wird der Widerstandswert korrigiert durch Verringern der Dicke des Thermistorkörpers 2, speziell durch Verringern der Dicke der oben genannten Keramikscheiben durch Polieren oder durch Ändern der Dicke der Scheiben, in die der ursprüngliche gesinterte Kera mikblock geschnitten wird. Aus diesem Grund ergeben sich beträchtliche Dickenabweichungen zwischen verschiedenen Herstellungschargen, und die Thermistorelemente weisen zwangsläufig starke Dickenabweichungen auf, obgleich sie denselben Widerstandswert besitzen. Es ergeben sich somit u. a. Thermistorelemente mit relativ kleiner Dicke, die den Nachteil haben, daß sie im praktischen Einsatz leicht zerbrochen werden oder Risse bekommen.

Sortimente von NTC-Thermistorelementen mit einer Folge von unterschied lichen Widerstandswerten werden hergestellt, indem man verschiedene Ma terialsorten verwendet. Wenn man eine einheitliche Dicke der Thermistore lemente des gesamten Sortiments anstrebt, so besteht das Problem, daß mit einer bestimmten Materialsorte nur ein ganz bestimmter Widerstandswert erzielt werden kann. Man benötigt deshalb eine große Vielzahl unterschiedli cher Materialsorten. Um dies zu vermeiden, werden Sortimente von NTC- Thermistorelementen mit definierten, jeweils unterschiedlichen Widerstand werten aus einer einzigen Materialsorte hergestellt, und der Widerstandswert wird durch die Dicke des Elements bestimmt. Aus diesem Grund treten bei den NTC-Thermistorelementen eines solchen Sortiments sehr unterschiedli che Dicken im Bereich von 0,5 bis 1,3 mm auf.

Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen NTC-Thermistorelements 1 be steht darin, daß sich die Kenndaten sehr leicht im Laufe der Zeit ändern können und daß das Bauelement eine unzureichende Lebensdauer aufweist, da die äußeren Elektroden 3 und 4 an den Oberflächen freiliegen.

Darüber hinaus wird die Streuung der Widerstandswerte der herkömmlichen NTC-Thermistorelemente 1 bei der Herstellung merklich durch Streuungen in der Größe der Thermistorkörper 2 und im Abstand zwischen den äußeren Elektroden beeinflußt. Bei der Herstellung ist deshalb eine hohe Präzision er forderlich, damit man Widerstandselemente mit den gewünschten Wider standswerten erhält. Die oben beschriebenen Nachteile bestehen nicht nur bei NTC-Thermistorelementen, sondern auch bei Thermistorelementen mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC).

Aus DE-OS 23 21 478 und US Statutory Invention Registration Reg. Nr. H415 sind Thermistoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, die je weils mehrere Paare innerer Elektroden aufweisen. Die inneren Elektroden jedes Paares sind parallel versetzt zueinander und einander überlappend im Inneren des gesinterten Thermistorkörpers angeordnet und jeweils mit ei ner der beiden äußeren Elektroden an den gegenüberliegenden Außenflä chen des Thermistorkörpers verbunden. Der Widerstandswert wird hier durch die Anzahl der Elektrodenpaare und durch den Abstand dieser Elek troden in der Richtung der Dicke des Thermistorkörpers bestimmt. Bei die sen Thermistoren ist somit der Widerstandswert von mehreren Parametern, unter anderem auch von der Dicke der Keramikschicht zwischen den über lappenden inneren Elektroden abhängig, so daß herstellungsbedingte Streu ungen der Widerstandswerte nur schwer zu vermeiden sind und es verhält nismäßig schwierig und aufwendig ist, Thermistorelemente mit unterschied lichen Widerstandswerten herzustellen und dabei eine einheitliche Dicke der Bauelemente aufrechtzuerhalten.

Aus US 4 786 888 ist ein Thermistorelement mit nur einem einzigen Paar in nerer Elektroden bekannt. Die inneren Elektroden sind hier gegenüberlie gend zueinander angeordnet und in Richtung der Dicke des Thermistorele ments zueinander beabstandet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermistorelement zu schaf fen, bei dem unterschiedliche Widerstandswerte mit engen Toleranzen ein gestellt werden können, ohne daß die Dicke oder die Materialzusammenset zung des Bauelements geändert werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Thermis torelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die ersten und zweiten inneren Elektroden einander nicht überlappen, sondern mit ihren freien Enden - in Richtung parallel zur Erstreckungsrichtung der inneren Elektro den gesehen - zueinander beabstandet sind.

Der Widerstandswert des erfindungsgemäßen Thermistorelements wird da durch festgelegt, daß man den Abstand zwischen den einander gegenüberlie genden Enden der inneren Elektroden geeignet wählt. Auf diese Weise kön nen unterschiedliche Widerstandswerte eingestellt werden, ohne daß die Dicke oder die Materialzusammensetzung des Bauelements geändert werden muß.

Darüber hinaus gestattet die Beeinflussung des Widerstandswertes über den Elektrodenabstand eine äußerst präzise Einstellung des Widerstandswertes.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugt liegen die Kanten der inneren Elektroden mit Ausnahme der mit den äußeren Elektroden verbundenen Kanten im Inneren des Thermistor körpers. Hierdurch wird eine Veränderung des Widerstandswertes durch Umgebungseinflüsse vermieden und somit die Lebensdauer des Bauelements erhöht.

Für den Thermistorkörper wird bevorzugt ein monolithischer gesinterter Körper verwendet, den man durch Laminieren von mehreren keramischen Grünschichten zusammen mit Materialien für die ersten und zweiten inneren Elektroden und durch anschließendes gemeinsames Brennen der Anordnung erhält.

Wenn der gesinterte Körper in dieser Weise durch Zusammenlaminieren von keramischen Grünschichten und Elektrodenmaterial hergestellt wird, so können Streuungen im Durchmesser der Keramikpartikel und in der Vertei lung der Poren verringert werden, und die Fläche der Poren des gesinterten Körpers läßt sich ebenfalls verringern. Speziell wenn dünne keramische Grünschichten laminiert werden und der so erhaltene Schichtkörper zu einem Körper mit der Dicke des Bauelements gesintert wird, können die Streuungen im Durchmesser der Keramikpartikel und in der Verteilung der Poren verringert werden, und man erhält einen gesinterten Körper mit grö ßerer Dichte als beim Sintern eines dicken Blockes, der anschließend in Scheiben geschnitten wird. Da außerdem bei dem erfindungsgemäßen Ther mistorelement der Widerstandswert durch den Abstand zwischen den Enden der inneren Elektroden bestimmt wird, läßt sich der störende Einfluß von Toleranzen in der Größe des Thermistorkörpers oder in der Dicke der Kera mikschichten weitgehend vermeiden. Insgesamt ist es somit möglich, bei dem Widerstandswert und dem B-Wert der Thermistorelemente enge Tole ranzen einzuhalten.

Da die inneren Enden der ersten und zweiten inneren Elektroden sich in einem bestimmten Abstand gegenüberliegen und der Widerstandswert des Thermistorelements durch Änderung dieses Abstands eingestellt wird, kann der Widerstandswert der Thermistorelemente variiert werden, ohne daß die Dicke der Elemente geändert werden muß. Auf diese Weise kann ein Sorti ment von Thermistorelementen mit unterschiedlichen Widerstandswerten hergestellt werden, bei dem sämtliche Elemente dieselbe Form aufweisen. Hieraus ergeben sich entscheidende Vorteile bei der Handhabung der Ther mistor-Bauelemente und bei der automatischen Bestückung von Schaltungen mit solchen Bauelementen.

Bei herkömmlichen Thermistorelementen wurde der Widerstandswert durch Verändern der Dicke eingestellt. Die Thermistorelemente hatten deshalb Dicken im Bereich von 0,5 bis 1,25 mm. Die Thermistorelemente mit den geringeren Dicken konnten beispielsweise bei der Montage auf einem Sub strat leicht zerbrechen. Außerdem ließ sich in einigen Fällen keine konstante Festigkeit der Thermistorelemente in einem Biegetest erreichen. Da demge genüber bei dem erfindungsgemäßen Thermistorelement die Dicke konstant gehalten werden kann, läßt sich auch eine einheitliche Festigkeit der Bauele mente gegenüber Biegebeanspruchungen erreichen, so daß Schäden wie ein Zerbrechen der Bauelemente und dergleichen bei der Montage vermieden werden.

Die Beeinflussung des Widerstandswertes über den Abstand der inneren Elektroden gestattet darüber hinaus eine einfache Massenherstellung von Thermistorelementen mit den gewünschten Widerstandswerten.

Die inneren Elektroden können mit äußerster Präzision hergestellt werden, indem Leitpaste im Druckverfahren aufgebracht wird. Auf diese Weise läßt sich bei der Herstellung der Elektrodenabstand und damit der Widerstands wert des Bauelements äußerst präzise festlegen.

Da die Widerstandswerte einfach durch Verändern des Abstands zwischen den inneren Elektroden in einem weiten Bereich variiert werden können, lassen sich Thermistorelemente mit einer großen Bandbreite von Wider standswerten mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl unterschiedlicher Materialsorten herstellen, so daß Materialkosten gespart werden können.

Auch die durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren erzielbare Ein heitlichkeit der Durchmesser der Keramikpartikel und der Porenverteilung und die größere Dichte des Thermistorkörpers trägt zur Verringerung der Toleranzen des Widerstandswertes und des B-Wertes bei.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Thermistorelement gemäß einem er sten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Thermistor elements;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Thermistorelements gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen horizontalen Schnitt durch das Thermistorelement;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Widerstands wert und dem Abstand der inneren Elektroden wiedergibt.

Fig. 6 ein Widerstandsdiagramm für unterschiedliche Überdeckungsbreiten der äußeren Elektroden;

Fig. 7 ein Diagramm der Ergebnisse von Hochtemperatur- und Feuch tigkeits-Dauertests;

Fig. 8A einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Paa ren innerer Elektroden;

Fig. 8B einen Schnitt durch ein Thermistorelement gemäß einem wei teren Ausführungsbeispiel;

Fig. 9 einen schematischen Grundriß einer abgewandelten Elektro dengestaltung;

Fig. 10 einen Grundriß gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 einen Grundriß eines Ausführungsbeispiels, bei dem eine innere Elektrode in mehrere Teilelektroden unterteilt ist; und

Fig. 12 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel, bei dem die inne ren Elektroden in zueinander versetzten Ebenen liegen.

In Fig. 1, 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Thermistorelements gemäß der Erfindung gezeigt. Als Beispiel soll angenommen werden, daß es sich um ein NTC-Thermistorelement handelt.

Das Thermistorelement 11 weist erste und zweite äußere Elektroden 13 und 14 auf den beiden Endflächen 12a und 12b eines Thermistorkörpers 12 auf. Eine erste innere Elektrode 15 und eine zweite innere Elektrode 16 sind so angeordnet, daß sie in derselben Höhe, d. h., in einer gemeinsamen Ebene, in dem Thermistorkörper 12 liegen. Die erste innere Elektrode 15 ist mit der ersten äußeren Elektrode 13 und die zweite innere Elektrode 16 mit der zweiten äußeren Elektrode 14 verbunden. Die freien Enden 15a und 16a der ersten und zweiten inneren Elektroden 15 und 16 liegen einander in einem bestimmten Abstand gegenüber.

Bei dieser Anordnung der inneren Elektroden 15, 16 läßt sich der Wider standswert des Thermistorelements 11 variieren, indem man den Abstand zwischen den Enden 15a und 16a der inneren Elektroden variiert. Durch ge eignete Wahl des Abstands zwischen den Enden 15a und 16a läßt sich somit der Widerstandswert des Thermistorelements festlegen, ohne daß die Dicke des Thermistorelements geändert werden muß. Bei dem beschriebenen Aus führungsbeispiel kann deshalb der Widerstandswert des NTC- Thermistorelements 11 nach Wunsch gewählt werden, und gleichzeitig si chergestellt werden, daß das Bauelement eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, so daß Schäden wie Brüche oder Risse des Thermistor körpers 11 beim Trommelpolieren und bei der Montage vermieden werden.

Andererseits ermöglicht es die Beeinflussung des Widerstandswertes durch den Abstand zwischen den Enden 15a und 16a der inneren Elektroden, die Dicke des Bauelements bei ungeändertem Widerstandswert zu erhöhen, oder ein Sortiment von Thermistorelementen mit einheitlicher Dicke zu schaffen, die eine Folge unterschiedlicher Widerstandswerte aufweisen.

Der Thermistorkörper 12 mit den eingebetteten ersten und zweiten inneren Elektroden 15 und 16 wird vorzugsweise hergestellt, indem man mehrere keramische Grünschichten und Materialien für die ersten und zweiten inne ren Elektroden übereinanderlaminiert und anschließend gemeinsam brennt, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird. In diesem Fall sind die Abweichungen im Durchmesser der Keramikpartikel und in der Porenvertei lung kleiner, und das Thermistorelement 12 wird insgesamt dichter als bei Elementen, die in herkömmlicher Weise aus Scheiben eines gesinterten Blockes hergestellt werden. Bei der vorgeschlagenen Herstellungsweise ist es deshalb möglich, die Streuungen des Widerstandswertes und des B-Wertes zu verringern.

Das oben beschriebene Herstellungsverfahren ist jedoch nicht zwingend. Bei spielsweise kann der Thermistorkörper 12 auch dadurch hergestellt werden, daß zwei gesinterte Keramikkörper durch die ersten und zweiten inneren Elektroden 15 und 16 miteinander verbunden werden.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Kanten der inne ren Elektroden 15 und 16 mit Ausnahme der Kanten, die mit den äußeren Elektroden 13 und 14 verbunden sind, vollständig in den Thermistorkörper 12 eingebettet, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Folglich sind die inneren Elektro den 15 und 16 keinen äußeren Umgebungseinflüssen ausgesetzt, so daß sie eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Umgebungseinflüssen und eine entsprechend lange Lebensdauer aufweisen. Wenn jedoch eine be sondere Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungseinflüssen nicht erforder lich ist, können die Kanten der ersten und zweiten inneren Elektroden 15 und 16 auch an der Außenfläche des Thermistorkörpers 12 freiliegen.

Nachfolgend sollen spezielle Versuchsbeispiele dargestellt werden.

Als Rohmaterial werden Mn₃O₄, NiO und Co₃O₄ in einem Gewichtsverhält nis von 45 : 25 : 30 gemischt. Dieses Rohmaterial wird bei einer Temperatur von 1000°C zwei Stunden lang kalziniert und dann in einer Pulvermühle ge mahlen.

10 bis 20 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol als organisches Bindemittel, 0,5 Gewichtsprozent Glyzerin als Plastifizierer und 1,0 Gewichtsprozent eines Di spersionsmittels auf Polyvinylbasis werden zu dem kalzinierten und gemahle nen Rohmaterial hinzugegeben und 16 Stunden lang gemischt. Die Mischung wird durch ein 250 mesh-Sieb passiert, um grobe Körner zu entfernen, und wird in einen Schlamm verwandelt, der zur Bildung einer dünnen Schicht oder eines Blattes geeignet ist. Der Schlamm wird in einem Ausstreichverfah ren zu einer keramischen Grünschicht mit einer Dicke von 50 µm geformt.

Die Grünschicht wird auf eine vorgegebene Größe geschnitten, und Leitpaste zur Bildung der inneren Elektroden 15 und 16 gemäß Fig. 4 wird auf die Oberfläche einer der durch das Ausschneiden erhaltenen keramischen Grün schichten aufgedruckt. Mehrere Grünschichten werden über und unter der mit der Leitpaste versehenen Grünschicht übereinandergelegt, so daß man einen Schichtkörper mit einer Gesamtdicke von 1550 µm erhält. Der Schichtkörper wird sodann in Richtung seiner Dicke gepreßt und in eine Vielzahl laminierter Chips in der Form rechteckiger Platten mit Abmessun gen von 2,4 × 1,5 mm zerschnitten. Die Chips werden bei einer Temperatur von 1200°C zwei Stunden lang gesintert und anschließend trommelpoliert. Auf diese Weise erhält man Thermistorkörper 12 der in Fig. 1 gezeigten Art mit Abmessungen von zweimal 1,25 × 1,0 mm. Auf die beiden Endflächen des Thermistorkörpers 12 werden Silberleitpasten aufgetragen und bei einer Temperatur von 850°C 10 Minuten lang gebrannt, wodurch die ersten und zweiten äußeren Elektroden 13 und 14 gebildet werden und somit das NTC- Thermistorelement 11 fertiggestellt wird.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren werden fünf Sorten von NTC-Ther mistorelementen hergestellt, wobei eine Leitpaste aus einem Material mit einem spezifischen Widerstand ρ₂₅ = 500 Ω cm derart aufgedruckt wird, daß der Abstand zwischen den inneren Enden 15a und 16a der durch diese Leit paste gebildeten inneren Elektroden 15 und 16 nach dem Sintern 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm und 1,4 mm beträgt.

Bei den fünf Sorten der in der oben beschriebenen Weise hergestellten NTC- Thermistorelemente mit den Abmessungen 2,0 × 1,25 × 1,0 mm wurden die Widerstandswerte und die B-Werte bei einer Temperatur von 25°C gemessen. Die Ergebnisse, zusammen mit den jeweils zugehörigen Streuungen oder Va rianzen, sind in Tabelle 2 angegeben und in Fig. 5 graphisch dargestellt.

Tabelle 2

Wie sich aus den Ergebnissen in Tabelle 2 und Fig. 5 ablesen läßt, ist der Widerstandswert umso größer, je größer der Abstand zwischen den inneren Enden 15a und 16a der inneren Elektroden ist. Der B-Wert ändert sich je doch nicht wesentlich, und die Abweichungen der Widerstandswerte und B- Werte voneinander sind relativ klein und stabil. Es zeigt sich somit, daß NTC- Thermistorelemente mit unterschiedlichen Widerstandswerten aber mit ein heitlichem Außendurchmesser hergestellt werden können, indem man den Abstand zwischen den inneren Elektroden 15 und 16 variiert.

Es wurden dann mehrere NTC-Thermistorelemente mit einem Abstand von 0,3 mm zwischen den Enden 15a und 16a der inneren Elektroden herge stellt, und bei diesen Thermistorelementen wurde die in Fig. 1 gezeigte Überdeckungsbreite "a" der äußeren Elektroden 13 und 14 mit den Seiten flächen des Thermistorkörpers 12 variiert. Die Ergebnisse von Widerstands messungen an diesen Thermistorelementen sind in Fig. 6 und in Tabelle 3 wiedergegeben. Zum Vergleich wurde ein herkömmliches NTC-Thermistore lement 1 mit den Abmessungen 2,0 × 1,25 × 1,0 mm gemäß Tabelle 1 herge stellt, und die Änderung des Widerstandswertes in Abhängigkeit von der Än derung der Überdeckungsbereite der äußeren Elektroden wurde gemessen. Die Ergebnisse dieser Messungen sind ebenfalls in Fig. 6 veranschaulicht.

Tabelle 3

Wie aus Fig. 6 und Tabelle 3 hervorgeht, tritt bei den NTC-Thermistorele menten gemäß der Erfindung auch bei Änderungen der Überdeckungsbreite der äußeren Elektroden kaum eine Änderung des Widerstandswertes auf. Bei dem herkömmlichen Thermistorelement führt dagegen die Änderung der Überdeckungsbreite zu beträchtlichen Änderungen des Widerstandswertes. Bei dem Thermistorelement gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich somit ein gewünschter Widerstandswert erhalten, ohne daß die Überdeckungsbreite "a" der äußeren Elektroden als Einflußgrö ße berücksichtigt werden muß.

Weiterhin wurden die NTC-Thermistorelemente gemäß dem oben beschrie benen Ausführungsbeispiel der Erfindung im Hinblick auf ihre Lebensdauer getestet. Hierzu wurde ein Hochtemperatur-Dauertest ausgeführt, bei dem das Thermistorelement einer Temperatur von 120°C ausgesetzt war, sowie ein Feuchtigkeits-Dauertest, bei dem das Thermistorelement für lange Zeit in einer Umgebung mit einer Temperatur von 80°C und einem relativen Feuch tigkeitsgehalt von 65% belassen wurde. Zur Bewertung der Lebensdauer der Thermistorelemente wurde die Änderung des Widerstandswertes in Abhän gigkeit von der Dauer der Behandlung gemessen. Entsprechende Vergleich smessungen wurden mit dem herkömmlichen Thermistorelement gemäß Fig. 2 ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 dargestellt.

Es ist erkennbar, daß bei den Thermistorelementen gemäß der Erfindung nur eine sehr geringe Änderung des Widerstandswertes auftritt und die Streuung der Widerstandswerte sowohl in dem Hochtemperatur-Dauertest als auch in dem Feuchtigkeits-Dauertest selbst nach 1000 Stunden noch klein und stabil ist. Bei dem herkömmlichen Thermistorelement ist die zeitliche Änderung der Widerstandswerte dagegen signifikant größer, und die Streu ung der Widerstandswerte nimmt mit zunehmender Behandlungsdauer deut lich zu.

Es wurden dann NTC-Thermistorelemente mit der gleichen Größe wie bei den oben beschriebenen Beispielen hergestellt, bei denen jedoch das die in neren Elektroden 15 und 16 bildende leitfähige Material gemäß Tabelle 4 va riiert wurde. Der Abstand zwischen den inneren Enden der inneren Elektro den betrug 0,3 mm. Die Widerstandswerte und B-Werte bei einer Temperatur von 25°C sowie die zugehörigen Streuungen der Widerstandswerte und B- Werte sind für die verschiedenen Thermistorelemente in Tabelle 4 darge stellt.

Tabelle 4

Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, können auch bei Verwendung unterschiedli cher Materialien für die inneren Elektroden NTC-Thermistorelemente her gestellt werden, bei denen die Streuungen der Widerstandswerte und der B- Werte ähnlich klein sind wie bei den Ergebnissen in Tabelle 2 und die eine ähnlich hohe Zuverlässigkeit aufweisen.

Eigenschaften der Thermistorelemente bei geänderter Anzahl der inneren Elektroden

Fig. 8A und 8B zeigen NTC-Thermistorelemente 21 und 31, die jeweils mehrere Paare innerer Elektroden aufweisen. Für diese Thermistorelemente sowie für das in Fig. 1 gezeigte Thermistorelement mit nur einem einzigen Elektrodenpaar wurden die Widerstandswerte bei 25°C und die Streuungen der Widerstandswerte gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle 5

Wie Tabelle 5 zeigt, ist die Streuung der Widerstandswerte auch dann sehr klein, wenn mehrere über die Dicke des Bauelements verteilte Paare innerer Elektroden vorgesehen sind.

Weitere Abwandlungen

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die inneren Elek troden 15 und 16 jeweils den gleichen rechteckfömigen Grundriß auf. Fig. 9 zeigt dagegen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Grundriß der inneren Elektroden 15 und 16 nicht rechteckförmig, sondern U-förmig ist, so daß Lücken 15b und 16b in den Elektroden gebildet werden. Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich die inneren Elektroden 15 und 16 in ihrer Breite unterscheiden. Auch die Längen der inneren Elektroden 15 und 16 können voneinander verschieden sein.

Weiterhin zeigt Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine der inneren Elektroden 15 in eine Vielzahl von Teilelektroden 151 bis 153 unterteilt ist.

Gemäß Fig. 12 sind die ersten und zweiten inneren Elektroden 15 und 16 in verschiedenen Ebenen angeordnet.

Die oben am Beispiel von NTC-Thermistorelementen erläuterten Merkmale und Maßnahmen lassen sich entsprechend auf PTC-Thermistorelemente übertragen.

Claims

1. Thermistorelement (11; 21; 31) mit einem Thermistorkörper (12), einer ersten und einer zweiten äußeren Elektrode (13, 14), die an entgegengesetz ten äußeren Oberflächen des Thermistorkörpers ausgebildet sind, und we nigstens einem inneren Elektrodenpaar bestehend aus einer ersten inneren Elektrode (15) und einer zweiten inneren Elektrode (16), die jeweils mit ei ner der äußeren Elektroden (13, 14) verbunden sind und sich in das Innere des Thermistorkörpers (12) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten inneren Elektroden einander nicht überlappen, sondern mit ihren freien Enden (15a, 16a) - in Richtung parallel zur Erstreckungs richtung der inneren Elektroden gesehen - zueinander beabstandet sind.

2. Thermistorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der inneren Elektroden (15, 16) mit Ausnahme der mit den äußeren Elektroden (13, 14) verbundenen Kanten im Inneren des Thermistorkörpers (12) liegen.

3. Thermistorelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare innerer Elektroden (15, 16) in dem Thermistorkörper (12) ausgebildet sind.

4. Thermistorelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten inneren Elektroden (15, 16) ei nes Paares in derselben Ebene liegen.

5. Thermistorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die ersten und zweiten inneren Elektroden (15, 16) desselben Paares in zueinander versetzten Ebenen liegen.

6. Thermistorelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.

7. Thermistorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß es einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.