DE69313725T2

DE69313725T2 - Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistors

Info

Publication number: DE69313725T2
Application number: DE69313725T
Authority: DE
Inventors: Nobuo Detomachi Honjo-Shi Akita-Ken Kaihara; Keitsugu Nikahonmachi Yuri-Gun Akita-Ken Nohara; Masaaki Nikahonmachi Yuri-Gun Akita-Ken Taniguchi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2013-06-08
Also published as: KR940001198A; CN1038455C; JPH05343201A; DE69313725D1; HK1002737A1; EP0573945A2; EP0573945B1; KR100291806B1; SG43056A1; US5337038A; EP0573945A3; CN1087196A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistors (Heißleiter) und spezieller eine Elektrodenstruktur eines PTC-Thermistors.
Bekanntermaßen wird stromloses Metallisieren mit Ni typischerweise eingesetzt, um eine ohmsche Elektrode auf einem PTC-Thermistorkörper eines PTC-Thermistors zu bilden. Die Dicke eines durch stromloses Ni-Metallisieren gebildeten Ni- Films muß typischerweise 1 um oder mehr betragen und insbesondere 1,0 bis 5,0 um, um einen zufriedenstellenden ohmschen Kontakt herzustellen.
Ebenso verursacht der durch stromloses Ni-Metallisieren gebildete Ni-Film einen Anstieg des Kontaktwiderstandes des PTC-Thermistors und mit der Zeit eine Beschädigung der ohmschen Elektrode aufgrund von Oxidation, wenn er ausschließlich zum Zwecke des Bildens der ohmschen Elektrode verwendet wird. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird eine Ag-Paste, d. h. einem Metall mit niedrigem Kontaktwiderstand, an dem metallisierten Ni-Film aufgebracht, wodurch eine Vielfachelektrodenstruktur gebildet wird.
Spezieller wird die bekannte Vielfachelektrodenstruktur für den PTC-Thermistor gebildet, indem die auf dem metallisierten Ni-Film aufgebrachte Ag-Paste bei ungefähr 500ºC gebacken wird. Leider erzeugt das Backen Feuchtigkeit in dem Thermistorkörper, wodurch eine Metallisierungslösung o. dgl. expandiert und aufbricht, so daß eine Anzahl von Mikrokratern in dem metallisierten Ni-Film gebildet wird. Dieses führt zu einer Beeinträchtigung des PTC-Thermistors mit der Folge, daß die Ausbeute zurückgeht. Weiterhin weist der durch stromloses Ni- Metallisieren gebildete Ni-Film des bekannten PTC-Thermistors eine Dicke von 1 um oder mehr auf, so daß die benötigte Zeit zum Metallisieren unvorteilhafterweise verlängert ist. Ebenfalls erfordert dies den Einsatz einer Metallisierungsvorrichtung mit gesteigertem Metallisierungsvermögen und verursacht einen Anstieg des verwendeten Metallisierungsmaterials, was zu einem Anstieg der Herstellungskosten des PTC-Thermistors führt.
Wenn weiterhin die Dicke des metallisierten Ni-Films 2 um oder mehr beträgt, neigt der bekannte PTC-Thermistor dazu, einen Ni-Abziehtest zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit zwischen Ni und Ag gegenüber Abziehen aufgrund von Mikrokratern in dem metallisierten Ni-Film nicht zu bestehen. Der Ni-Abziehtest wird üblicherweise in der Weise durchgeführt, daß ein Haftband auf eine Probe eines Ni-Films aufgebracht wird und dann das Band abgezogen wird, um möglicherweise Krater in der Probe zu bilden, so daß die Krater ausgewertet oder bestimmt werden können.
Aus den japanischen Patentzusammenfassungen Band 13, Nr. 568 (E-861), 15. Dezember 1989 und JP-A-01 236 602 ist ein PTC-Thermistor bekannt, der einen PTC-Thermistorkörper, eine auf dem PTC-Thermistorkörper erste, durch Ni mit einer Dicke von 0,7 um mittels Metallisieren gebildete Elektrode sowie eine auf der ersten Elektrode angeordnete zweite Ag-Elektrode enthält.
Weiterhin ist aus den japanischen Patentzusammenfassungen Band 16, Nr. 372 (E- 1246), 11. August 1992, und JP-A-04 118 901 ein positiver Temperaturkoeffizient-Thermistor und dessen Herstellung bekannt, der Dickewerte der Ni-Schicht bis zu 0,1 um in dem ähnlich aufgebauten PTC-Thermistor aufweist, wobei die Ni- Schicht mittels einer Dampfabscheidetechnik gebildet ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Nachteile des Standes der Technik gemacht.
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen PTC-Thermistor zur Verfügung zu stellen, der imstande ist, einen zufriedenstellenden ohmschen Kontakt zwischen einem PTC-Thermistorkörper und einer Elektrode herzustellen.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen PTC-Thermistor zur Verfügung zu stellen, der imstande ist, die PTC-Thermistor-Ausbeute bei gleichzeitig gutem Erscheinungsbild zu erhöhen.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistors vorgeschlagen, der die Schritte umfaßt:
- es wird ein PTC-Thermistor-Körper (1) zur Verfügung gestellt;
- es wird Ni in einer Dicke von 0.2 bis 0.7 um auf einer Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers durch stromloses Metallisieren aufgebracht, um auf dieser eine erste Elektrode (2a) zu bilden;
- es wird eine Ag-Paste auf der ersten Elektrode durch Aufdruck aufgebracht, um auf dieser eine zweite Elektrode (2b) zu bilden;
- es wird die Ag-Paste einem Backprozeß bei einer Temperatur von 500ºC oder weniger unterworfen.
In dem durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten PTC-Thermistor mit dem oben beschriebenen Aufbau verursacht die Bildung der ersten Elektrode auf dem PTC-Thermistorkörper, daß von einer Ni-Metallisierungslösung o. dgl. herrührendes Wasser in den PTC-Thermistor eindringt.
Wenn daher die auf der ersten Elektrode gebildete zweite Elektrode gebacken wird, bricht Wasser in dem PTC-Thermistorkörper aufgrund thermischer Expansion auf und bildet Bruchstellen oder Krater auf einer Oberfläche der ersten Elektrode. Die Bildung der ersten Elektrode mit einer geringen Dicke von 0.2 bis 0.7 um unterdrückt ein Abdichten des die erste Elektrode darstellenden Ni-Films. Insbesondere erlaubt die Dicke, daß das Wasser in dem PTC-Thermistorkörper leicht durch den Ni-Film entweichen kann, um hierbei die Bildung von Kratern zu minimieren. Dies führt zu einem zufriedenstellenden ohmschen Kontakt zwischen dem PTC- Thermistorkörper und der Elektrode, wodurch die PTC-Thermistor-Ausbeute bei gleichzeitig gutem Erscheinungsbild erhöht wird.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die zweite Elektrode durch Backen gebildet, welches bei einer Temperatur von 500ºC oder weniger durchgeführt wird. Das Backen bei solch einer Temperatur verbessert weiterhin die Ausbeute der PTC-Thermistoren.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist die zweite Elektrode von einer Zusammensetzung von Ag-Pulver und einer Glasschmelze gebildet, welche der Gruppe angehört, die aus Blei-Borsilikat-Glas und Natron-Kalk-Glas besteht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Ziele sowie viele der angesprochenen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden umgehend gewürdigt, da diese in Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich wird, wenn sie im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform eines PTC-Thermistors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Bildung von Elektroden auf einem PTC-Thermistorkörper in einem PTC-Thermistor gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 bis 5 jeweils schematische Ansichten einer Abdichtwirkung eines Ni-Films, der eine erste Elektrode darstellt; und
Fig. 6 eine graphische Darstellung von Ergebnissen eines Bruchwiderstandstestes.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Im folgenden wird ein PTC-Thermistor und sein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Zunächst ist in Fig. 1 eine Ausführungsform eines PTC-Thermistors gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Allgemein gesagt umfaßt ein PTC-Thermistor der dargestellten Ausführungsform einen PTC-Thermistorkörper 1 und Elektroden 2, die auf der oberen und unteren Oberfläche des Thermistorkörpers 1 gebildet sind.
Der PTC-Thermistorkörper 1 ist aus einem Halbleiter-Porzellanmaterial hergestellt, welches hauptsächlich aus BaTiO&sub3; besteht, und weist eine positive Widerstands- Temperatur-Charakteristik auf. Der PTC-Thermistorkörper 1 kann beispielsweise in einer scheibenartigen Form mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Dicke von 2,5 mm gebildet sein.
Die Elektroden 2 sind in einer Vielfachelektroden-Struktur aufgebaut. Genauer umfassen die Elektroden 2 eine erste, auf jeder der oberen und unteren Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers 1 gebildete Elektrode 2a und eine zweite, auf der ersten Elektrode 2a gebildete Elektrode 2b.
Die erste Elektrode 2a ist sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers 1 mittels stromlosen Ni-Metallisierens aufgebracht und umfaßt einen metallisierten Ni-Film mit einer Dicke von 0,2 bis 0,7 um und vorzugsweise von 0,4 bis 0,6 um. In der dargestellten Ausführungsform wird das Ni- Metallisieren unter Verwendung eines Ni-P-Legierungsmaterials durchgeführt, welches einen metallisierten Film zur Verfügung stellt, welcher ungefähr 90% Ni und ungefähr 5 bis 12% P enthält. Eine Dicke unterhalb 0,2 um verursacht ein verstärktes Auftreten von Ungleichmäßigkeiten der Metallisierung, und eine Dicke oberhalb 0,7 um begünstigt die Entstehung von Kratern in dem Ni-Film, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die zweite Elektrode 2b kann einen Film oder eine Schicht aus Ag enthalten, welches ein Metall mit niedrigem Kontaktwiderstand darstellt. Die Schicht kann mit einer Dicke von 3 bis 7 um gebildet sein.
Der Ag-Film für die zweite Elektrode 2 ist unter Verwendung eines Ag-Pastenmaterials gebildet. Die zu diesem Zweck verwendete Ag-Paste kann eine Zusammensetzung wie in Tabelle 1 gezeigt haben.

Tabelle 1

Zusammensetzung der Ag-Paste

Ag-Pulver 100 Gewichtsteile
sphärisches Pulver (Teilchengröße: 0.1 um oder weniger) 67.9 Gewichtsteile
sphärisches Pulver* (Teilchengröße: 2 bis 3 um) 3 Gewichtsteile
Flockenpulver 29.1 Gewichtsteile
Fritte 5 Gewichtsteile
(Blei-Borsilikat-Glas) (oder Natron-Kalk-Glas)
Bindemittel 47 Gewichtsteile
Binder (Ethyl-Cellulose-Alkydharz)
Lösungsmittel (Butylcarbitol)
* Das sphärische Puder stellt eine Oberfläche der Elektrode zur Verfügung, die mittels zurückhaltend durchgeführten Backens gebildet ist.
Die Ag-Paste enthält fein verteiltes sphärisches Pulver (Teilchengröße von 0,1 um oder weniger) sowie niedrig schmelzendes Glas, wodurch ein Ag-Film zufriedenstellender Kompaktheit und damit zusammenhängenden Eigenschaften.
Folgend wird ein Beispiel der Bildung der Elektroden auf dem PTC-Thermistorkörper mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben.
Als erstes wird der PTC-Thermistorkörper 1 einer Entfettungsbehandlung unterworfen (Schritt 1). Genauer wird er in ein Entfettungsagens eingetaucht, welches im Handel erwerblich sein kann, und anschließend mit Wasser gewaschen. Dann wird der PTC-Thermistorkörper 1 in eine Zinn(II)-Chloridlösung eingetaucht und anschließend mit Wasser gewaschen. Nachfolgend wird der PTC-Thermistorkörper 1 mit einem Katalysator (Schritt 2) versehen. Zu diesem Zweck wird er in eine Palladiumchloridlösung eingetaucht und anschließend mit Wasser gewachen. Danach wird der PTC-Thermistorkörper 1 stromlosem Ni-Metallisieren (Schritt 3) unterworfen. In Schritt 3 wird eine metallisierte Schicht bzw. Film einer Ni-P- Legierung auf einer gesamten Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers 1 mittels stromlosen Metallisierens abgelagert, wodurch die erste Elektrode 2a auf dem PTC- Thermistorkörper 1 gebildet wird. Der PTC-Thermistorkörper 1 mit der derart auf ihm gebildeten ersten Elektrode 2a wird dann einer Wärmebehandlung bei 270ºC für eine Stunde (Schritt 4) unterworfen. Anschließend wird die metallisierte Ni- Schicht auf einer seitlichen Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers durch Schleifen entfernt (Schritt 5). Darauffolgend wird die zweite Elektrode 2b mit einer Dicke von 3 bis 7 um auf der ersten Elektrode 2a gebildet, indem Ag-Paste auf der ersten Elektrode 2a mittels Aufdrucks auf einem mittleren Abschnitt der ersten Elektrode 2a aufgebracht wird, um ein äußeres Ende der ersten Elektrode 2a mit einer Entfernung oder Länge von 1 bis 2 mm zu exponieren, so daß die erste Elektrode 2a mit einem exponierten bzw. unbedeckten Ende G versehen ist, wie in Fig. 1 gezeigt (Schritt 6). Schließlich wird die Ag-Paste für 10 Minuten bei 500ºC (Schritt 7) gebacken, wodurch die Elektroden 2 fertiggestellt sind.
Die Erfinder führten verschiedene Tests an dem PTC-Thermistor durch, der gemäß dem oben beschriebenen Verfahren unter Bezug auf Fig. 2 hergestellt wurde. Die Tests richteten sich auf ohmsche Eigenschaften, Auswertung von Kratern, Abziehfestigkeit und Spannungseigenschaften des PTC-Thermistors. Die Typen 1 bis 11 der PTC-Thermistoren, die sich in der Dicke eines Ni-Films und/oder der Backtemperatur des Ag, wie in Tabelle 2 gezeigt, unterscheiden, wurden für die Tests verwendet. Eine Vielzahl von gleichen Proben wurden für jeden der Typen 1 bis 11 hergestellt. TABELLE 2 GETESTETE PTC-THERMISTOREN

(1) Test bezüglich ohmscher Eigenschaften (Messung des Widerstandes)

Der Widerstand jedes der Typen 1 bis 11 wurde bei Raumtemperatur bzw. 25ºC gemessen. Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 3 wiedergegeben, wobei o einen akzeptablen Thermistor bezeichnet, x einen unakzeptablen Thermistor und Δ einen Thermistor mittlerer Güte zwischen dem akzeptablen Thermistor und dem unakzeptablen Thermistor. TABELLE 3 TESTERGEBNISSE BEZÜGLICH OHMSCHER EIGENSCHAFTEN
Wie aus der Tabelle 3 entnommen werden kann, ist die Tendenz beobachtbar, daß eine Abnahme der Dicke der ersten Elektrode (Ni) 2a auf einen Wert von 0.5 um oder weniger eine Erhöhung des Widerstandes des PTC-Thermistors verursacht, wenn der Backprozeß der zweiten Elektrode (Ag) 2b bei einer Temperatur von 550ºC oder mehr durchgeführt wird. Dies könnte der Grund dafür sein, daß die in der Ag-Paste enthaltene Glaskomponente durch die erste Elektrode (Ni) 2a in den PTC-Thermistorkörper 1 diffundiert, wodurch eine Isolierschicht entsteht, die in Nachbarschaft der Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers 1 gebildet ist, was zu einem Widerstandsanstieg führt.
Wenn die Dicke der ersten Elektrode (Ni) 2a zwischen 0.2 um und 0.7 um liegt, führt Backen der zweiten Elektrode (Ag) 2b bei einer Temperatur von 500ºC oder darunter zu einem Anwachsen des Akzeptanzverhältnisses der PTC-Thermistoren.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung JP-A-01 236 602/1989 (auf die ebenfalls in der Einleitung der vorliegenden Erfindung Bezug genommen ist) offenbart, daß ein metallisierter Ni-Film einer Dicke von 0.7 um oder darunter nicht imstande ist, einen PTC-Thermistor mit zufriedenstellenden ohmschen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen. Der Grund könnte sein, daß der Backprozeß des Ag bei einer Temperatur von höher als 560ºC durchgeführt wird.
In der oben beschriebenen japanischen Veröffentlichung sind die ohmschen Eigenschaften nur durch o und x ausgewertet. Leider ist das Auswerteverfahren nicht klar erläutert. Unter der Annahme, daß in der japanischen Veröffentlichung die Auswertung der ohmschen Eigenschaften auf der Basis eines Widerstandswertes wie in der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, ist die Schlußfolgerung in der japanischen Veröffentlichung, daß ein Ni-Film einer Dicke von 0.7 um oder darunter nicht imstande ist, einen PTC-Thermistor mit zufriedenstellenden ohmschen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, nicht schlüssig, da sie die Abhängigkeit der Backtemperatur der zweiten Elektrode (Ag) vernachlässigt.

(2) Auswertung von Kratern (Bruchanzeichen oder Spuren)

Die Beobachtung von Kratern, die auf einer Oberfläche des unbedeckten Endabschnitts G der ersten Elektrode (Ni) 2a entstanden, auf welcher die zweite Elektrode (Ag) 2b nicht gebildet ist, wurden vorgenommen. Als ein Ergebnis wurden die PTC-Thermistoren der Typen 1, 4, 7, 8 und 9 (Durchmesser des PTC- Thermistorkörpers: 18 mm, Dicke: 2.5 mm) in Abhängigkeit der entstandenen Krater bewertet. Die Auswertung wurde bei zwanzig (20) Proben für jeden der Typen durchgeführt, und Krater mit einem Durchmesser von 0.2 mm oder mehr wurden gezählt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgelistet, wobei Note A eine durchschnittliche Zahl von in der ersten Elektrode entstandenen Kratern von weniger als 1 bezeichnet, B für eine Zahl zwischen 1 und 5 steht, und C anzeigt, daß die Zahl größer als 5 ist. TABELLE 4 AUSWERTUNG VON KRATERN
Wie aus der Tabelle 4 ersichtlich ist, verhindert die erste Elektrode (Ni) 2a mit einer Dicke von 0.5 um oder weniger wirksam das Auftreten von Kratern in der ersten Elektrode (Typen 1 und 4). Erklärbar ist dies auf Basis eines Entstehungsmechanismus der Krater. Denkbar ist, daß während des Backens der zweiten Elektrode (Ag) 2b dem PTC-Thermistor zugeführte Hitze Wasser, welches in den PTC- Thermistorkörper 1 eingedrungen ist und sich dann anschließend an Korngrenzen des PTC-Thermistorkörpers 1 oder in möglichen Hohlräumen des Körpers während der oben beschriebenen Katalysatorbehandlung oder der oben beschriebenen Metallisierungsbehandlung sammelte, aufgrund der thermischen Expansion zum Explodieren bringt, was zu in der ersten Elektrode erzeugten Kratern führt. Der Grund, warum die Typen 7, 8 und 9 nicht imstande sind, das Auftreten von Kratern zu verhindern, ist, daß diese Typen die erste Elektrode (Ni) 2a bis zu einem Grad mit einem kontinuierlichen und dichten Film versehen, der ausreichend ist, daß das Wasser daran gehindert wird, im Anschluß an die Ni-Metallisierung bei Bedingungen der Hitzebehandlung (270ºC, 1 Stunde) durch die erste Elektrode nach außen abgegeben zu werden. Diese Wirkung wird als "abdichtende Wirkung" des Ni-Films bezeichnet.
Die abdichtende Wirkung des Ni-Films ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt, welche zeigen, daß die abdichtende Wirkung des Ni-Films von der Dicke des metallisierten Ni-Films abhängt. Die Fig. 3 bis 5 zeigen die abdichtende Wirkung des Ni-Films bzw. der ersten Elektrode, wenn der Ni-Film eine Dicke von 0.5 um, 1.0 um bzw. 2.0 um aufweist. Die erste Elektrode (Ni) 2a mit einer Dicke von 0.5 um oder weniger verursacht kleine Zwischenräume, die am Ni-Film in der Nähe von Korngrenzen des PTC-Thermistorkörpers 1 vorhanden sind (Fig. 3) und die abdichtende Wirkung des Ni-Films verhindern, so daß im PTC-Thermistorkörper 1 verbleibendes Wasser schnell nach außen abgegeben wird. Im Gegensatz dazu verursacht die Dicke von 1.0 um (Fig. 4) oder 2.0 um (Fig. 5), daß der Ni-Film die abdichtende Wirkung zeigt, welche verhindert, daß in dem PTC-Thermistorkörper 1 verbleibendes Wasser durch den Ni-Film nach außen abgegeben wird, so daß die Krater in einfacher Weise entstehen können.

(3) Abziehfestigkeit

Die Abziehfestigkeit wurde bei den Typen 1, 4, 7, 8 und 9 gemessen. Zu diesem Zweck wurde ein Bleidraht mit einem Durchmesser von 0.5 mm auf der zweiten Elektrode (Ag) 2b durch Anlöten derart befestigt, daß dieser parallel zu einer Oberfläche der Elektroden 2 verlief. Anschließend wird am Bleidraht vertikal in bezug auf eine Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers 1 gezogen, um dann die Kraft zu messen, die ursächlich dafür ist, daß der Bleidraht von der Elektrode abgezogen wird. Die Ergebnisse waren wie in der Tabelle 5 dargestellt. TABELLE 5
Die Tabelle 5 zeigt, daß die erste Elektrode mit einer Dicke von 2.0 um (Typ 9) einen Rückgang der Zugfestigkeit sowie ein Abziehen zwischen der ersten Elektrode (Ni) 2a und der zweiten Elektrode (Ag) 2b verursacht. Der Grund könnte darin liegen, daß ein Anwachsen der Dicke der ersten Elektrode (Ni) 2a eine Abrundung einer Oberfläche der ersten Elektrode (Ni) 2a verursacht und somit Unebenheiten an der Oberfläche verringert. Denkbar ist ebenfalls, daß je mehr die Dicke der ersten Elektrode (Ni) 2a reduziert ist, in desto stärkerem Maße die Unebenheiten an der Oberfläche der ersten Elektrode vergrößert werden; die Folge ist, daß eine Kontaktfläche zwischen der Ni-Elektrode und der Ag-Elektrode vergrößert sein kann, was zu einem Anstieg der Abziehfestigkeit führt.

(4) Spannungsanschlußtest

Verschiedene Belastungstest einschließlich eines intermittierenden Belastungstests bei normaler Temperatur, einem kontinuierlichen Belastungstest bei einer erhöhten Temperatur und einem intermittierenden Belastungstest in einer feuchten Atmosphäre bei gleichzeitig reduzierter Dicke der ersten Elektrode (Ni) wurden bei den PTC-Thermistoren der Typen 1, 4, 8 und 9 durchgeführt und anschließend das Änderungsverhältnis des anfänglichen Widerstandswertes jedes der Thermistoren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt. Der intermittierende Belastungstest bei normaler Temperatur wurde in tausend 1000 bei normaler Temperatur, normaler Feuchtigkeit, einer Wechselspannung von 180 V, einem Belastungswiderstand von 12 Ω und einem Zyklus durchgeführt, bei dem ON für eine Minute und OFF für fünf Minuten eingestellt wurde. Der kontinuierliche Belastungstest bei einer erhöhten Temperatur wurde bei einer Temperatur von 150 ± 2ºC, einer Wechselspannung von 180 V und einem Belastungswiderstand von 12 Ω für 2000 Stunden durchgeführt. Der intermittierende Belastungstest in einer feuchten Atmosphäre wurde in tausend Zyklen bei einer Temperatur von 40 ± 2ºC, einer relativen Feuchtigkeit von 90 bis 95%, einer Wechselspannung 180 V, einem Belastungswiderstand von 12 Ω und einem Zyklus durchgeführt, bei dem ON für 30 Minuten und OFF für 90 Minuten eingestellt waren. Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 6 dargestellt. TABELLE 6
Die Tabelle 6 zeigt, daß im wesentlichen keine Korrelation zwischen der Änderungsrate eines anfänglichen Widerstandswertes jedes der Thermistoren und der Dicke der ersten Elektrode (Ni) 2a besteht. Somit wurde bestätigt, daß der PTC- Thermistor der vorliegenden Erfindung im wesentlichen dieselbe Verläßlichkeit bezüglich der Brauchbarkeit wie der herkömmliche Thermistor mit einer Dicke von 2.0 um aufweist, sogar wenn die Dicke der ersten Elektrode (Ni) 2a zwischen 0.2 um und 0.7 um liegt.
Weiterhin wurde ein anderer Spannungsanschlußtest oder ein Reißfestigkeitstest durchgeführt, um die Beziehungen zwischen der Dicke der ersten Elektrode (metallisierter Ni-Film) und der Reißfestigkeit der ersten Elektrode zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurden vier Arten von PTC-Thermistoren in dem Test verwendet. Für jeden der vier Arten von Thermistoren wurden 40 Proben hergestellt. Der Test wurde in 30 Zyklen bei einem Belastungswiderstand von 12 Ω , einer Wechselspannung von 220 bis 300 V und einem Zyklus durchgeführt, wobei ON für 6 Sekunden und OFF für 294 Sekunden eingestellt waren. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 dargestellt. Die Brucharten, die im Test festgestellt wurden, waren jeweils lamellare Brüche.
Wie aus Fig. 6 entnehmbar ist, führt eine Reduzierung der Dicke des Ni-Films zu einer Reduzierung der Ausfallrate der PTC-Thermistoren beim Reißfestigkeitstest. Der Reißfestigkeitstest wird typischerweise bei Produkten durchgeführt, die eine erhöhte Spitzenspannung erfahren, wie beispielsweise ein Element zum Starten eines Motors. Einer der Gründe, warum eine Abnahme der Dicke des Ni-Films zu einer Verbesserung einer Reißfestigkeit beiträgt, könnte sein, daß die Dickenabnahme eine Reduzierung der internen Spannung des Ni-Films verursacht, um dadurch einen Rückgang der Festigkeit des PTC-Thermistorkörpers zu unterdrücken. Ein anderer Grund könnte sein, daß ein Anstieg des Auftretens von Kratern zu einem Anstieg der Beschädigung der Elektrode führt, mit dem Ergebnis, daß eine Stromverteilung während des Anlegens der Spannung im Reißfestigkeitstest ungleichmäßig wird und auf diese Weise leicht ein Reißen verursacht.
Somit deuten die oben beschriebenen Tests darauf hin, daß der PTC-Thermistor der vorliegenden Erfindung viele Vorteile aufweist.
Genauer weisen die Ergebnisse der Auswertung der Krater darauf hin, daß der PTC- Thermistor der vorliegenden Erfindung wirksam das Auftreten von Kratern nach dem Backen der zweiten Elektrode (Ag) verhindert und somit ein gutes Erscheinungsbild des PTC-Thermistors sichert, um die Ausbeute des PTC-Thermistors zu erhöhen. Ebenfalls ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, daß die erste Elektrode (Ni) 2a bezüglich der Dicke auf einen Wert von 0.7 um oder weniger reduziert ist. Ein derartiger Aufbau ermöglicht einen zur Metallisierung notwendigen Zeitraum von einem Drittel bis einem Zehntel gegenüber demjenigen eines herkömmlichen PTC-Thermistors, so daß das Metallisieren mit hoher Effizienz durchgeführt werden kann und die Herstellungskosten reduziert werden können. Weiterhin besteht der PTC-Thermistor der vorliegenden Erfindung den Ni-Abziehtest und weist eine erhöhte Abziehfestigkeit des Bleidrahts auf.
Wie aus dem Vorhergehenden entnommen werden kann, ist der PTC-Thermistor der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, daß die erste Elektrode mit einer so geringen Dicke wie 0.2 bis 0.7 um gebildet ist, so daß Wasser, wie beispielsweise eine Ni-Metallisierungslösung o. dgl., welches in den PTC-Thermistorkörper eindringt, während des Backens der zweiten Elektrode schnell nach außen abgegeben werden kann, um im wesentlichen das Auftreten von Kratern in der ersten Elektrode zu verhindern. Ein solcher Aufbau sichert einen zufriedenstellenden ohmschen Kontakt zwischen dem PTC-Thermistorkörper und den Elektroden und verhindert eine Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes des Thermistors, um somit die Ausbeute zu erhöhen. Zudem wird die Hitzebehandlung bei der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatur von 500ºC oder weniger durchgeführt, um somit die ohmschen Eigenschaften zu verbessern.
Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit einem bestimmten Grad an Genauigkeit in bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurde, sind offensichtliche Modifikationen und Änderungen im Licht der obigen Lehre möglich. Deshalb ist es selbstverständlich, daß innerhalb des Bereiches der anliegenden Ansprüche die Erfindung anders als spezifisch beschrieben durchgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines PTC-Thermistors, umfassend die Schritte:

- es wird ein PTC-Thermistorkörper (1) zur Verfügung gestellt;

- es wird Ni in einer Dicke von 0.2 bis 0.7 um auf einer Oberfläche des PTC- Thermistorkörpers durch stromloses Metallisieren aufgebracht, um auf dieser eine erste Elektrode (2a) zu bilden;

- es wird eine Ag-Paste auf der ersten Elektrode durch Aufdruck aufgebracht, um auf dieser eine zweite Elektrode (2b) zu bilden;

- es wird die Ag-Paste einem Backprozeß bei einer Temperatur von 500ºC oder weniger unterworfen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt der PTC-Thermistorkörper vor der Ni-Metallisierung mit einem Katalysator behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt der PTC-Thermistorkörper einer Hitzebehandlung nach Aufbringung von Ni auf dem PTC-Thermistorkörper unterworfen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ni-Aufbringung auf den PTC-Thermistorkörper auf einer gesamten Oberfläche des PTC-Thermistorkörpers ausgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ni, welches sich auf einer Umfangsoberfläche des PTC-Thermistorkörpers abgelagert hat, vor Aufbringung der Ag-Paste entfernt wird.