EP3814296A1 - Ntc-masse, thermistor und verfahren zur herstellung des thermistors - Google Patents

Ntc-masse, thermistor und verfahren zur herstellung des thermistors

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Publication number
EP3814296A1
EP3814296A1 EP19735512.6A EP19735512A EP3814296A1 EP 3814296 A1 EP3814296 A1 EP 3814296A1 EP 19735512 A EP19735512 A EP 19735512A EP 3814296 A1 EP3814296 A1 EP 3814296A1
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EP
European Patent Office
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thermistor
ceramic
ntc
base body
composition according
Prior art date
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Pending
Application number
EP19735512.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael NADERER
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TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
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Filing date
Publication date
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    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06553—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of a combination of metals and oxides

Definitions

  • the invention relates to an NTC mass and a thermistor which comprises a ceramic base body which contains the NTC mass. It also relates to a method for producing the thermistor.
  • KTY Silicon temperature sensors
  • PRTD platinum temperature sensors
  • TC thermocouples
  • Thermistors contained NTC ground, which is the
  • Typical materials for NTC masses are based on
  • Ceramic materials from the Ni-Mn-0 system with spinel structure which have a molar proportion of Ni in the total metal content due to the requirements placed on the components, which prevents the formation of secondary phases during the
  • NTC materials have a Ni content in the total metal content, which is defined as c (Ni) :( c (Ni) + c (Mn)), of> 0.240. Because with this Ni content both
  • Ceramic materials with the desired spinel structure as well as secondary phases, such as NiO, are present side by side in a stable manner, these NTC materials tend to form NiO as an undesirable secondary phase, which has a negative effect on the aging stability of the thermistor.
  • an object of the present invention to provide an NTC composition which comprises a ceramic material from the Ni-Mn-0 system as the main constituent and not to form undesired ones
  • thermistor which comprises a corresponding ceramic base body, and a thermistor
  • Embodiments of the NTC ground, a thermistor which contains the NTC ground according to the invention and a method for Manufacture of the thermistor can be found in further claims.
  • NTC mass is to be understood here and below as a ceramic mass that has a negative temperature
  • NTC coefficients
  • an NTC composition which contains a ceramic material from the Mn-Ni-0 system as the main component and has a general composition Nz c Mh2q4- d ,
  • x corresponds to the proportion of nickel in the ceramic material from the Mn-Ni-0 system and y corresponds to the molar proportion of Ni in the total metal content of the ceramic material from the Mn-Ni-0
  • NTC mass according to the invention as a main component
  • This Ni content lies in the optimal stability range of the ceramic material, which is the main component of the
  • NTC mass represents NTC mass according to the invention, whereby there is hardly any formation of undesirable secondary phases, even at high sintering temperatures during the manufacturing process of a ceramic base body for a thermistor.
  • the ceramic material which is the main constituent of the NTC composition according to the invention, can have a spinel structure of the general formula AB2O4, where the A positions can be occupied by at least Ni and the B positions can be occupied by at least Mn.
  • the main component of the NTC mass is one
  • the NTC mass according to the invention can have an oxygen content of less than four moles per mole of the NTC mass according to the invention, which is illustrated by the expression 4-d in the general empirical formula Ni x Mn2 ⁇ D4-5 should.
  • the NTC composition according to the invention can additionally contain at least Zr0 2 as dopant, where a corresponds to the content of Z r ⁇ 2 and is based on 100 wt% Ni x Mn2 ⁇ D4-5, where:
  • a further stabilization of the NTC mass can be achieved by adding Z r ⁇ 2 .
  • the aging stability of a thermistor which comprises a ceramic base body which contains the NTC composition according to the invention can be further improved in this way.
  • the NTC composition according to the invention can contain at least one B value modifier which is selected from a group of compounds comprising Al2O3 and CuO. B corresponds to the content of Al2O3 and c to the content of CuO and the following applies based on 100 wt% Nz c Mh2q4- d :
  • the B value is a constant of a thermistor, which results from the NTC mass used and which shows the slope of a resistance-temperature curve of a thermistor in one
  • Resistance-temperature diagram indicates that the slope increases with increasing B value. The steeper the resistance-temperature curve, the more it changes
  • the B value can be set by B value modifiers, which are present, for example, as metal oxides. Conventionally, the B-value modifier is added in excess and the amount of the B-value modifier added can be up to 20% by weight based on 100% by weight
  • the B value of a thermistor which comprises a ceramic base body which contains the NTC composition according to the invention can be set within a wide range and comprises B values from 3136 K to 4528 K inclusive. As a result, the resistance-temperature behavior of a thermistor can be adapted to the desired requirements.
  • the inventive NTC mass contains can be set in a range comprising 48 Qcm to 51540 Qcm. It must be mentioned that the B value and the specific resistance cannot be set independently of one another. High B values are associated with high specific resistances and low B values with low specific resistances.
  • the NTC composition according to the invention can be produced by conventional methods. Such a method can include, for example, the substeps:
  • Thermistor This is a ceramic base
  • the ceramic base body is shaped and sintered at up to 1340 ° C. On the sintered ceramic
  • Base bodies are applied to contact electrodes.
  • a method for producing a monolithic thermistor is also provided.
  • Thermistor comprises a ceramic base body, which contains the NTC mass according to the invention.
  • the NTC composition according to the invention is used to form the ceramic base body processed into granules and then into the
  • the ceramic base body In a next step, the ceramic
  • Electrodes applied to the outside of the ceramic base body to contact it.
  • a method for producing a thermistor in a multilayer construction which comprises a ceramic base body which comprises the
  • NTC composition according to the invention in a first step to form a green sheet, hereinafter referred to as ceramic sheet,
  • NTC composition according to the invention is suspended in a solvent and with the aid of
  • the ceramic film is then drawn using a suitable method and then printed with metallic internal electrodes. A desired number of such printed ceramic foils is then stacked and pressed in the stack. From the pressed
  • Film stacks are punched out of the desired base area or number, then debindered and sintered at a maximum of 1340 ° C. Then contacts are applied to the outside of the ceramic base body.
  • the base body can be galvanically reinforced for further stabilization.
  • the thermistor manufactured according to one of the preceding statements can be coated with a protective layer which contains glass or a polymer.
  • the protective layer protects the Thermistor, especially the ceramic body of the thermistor against corrosion, especially in aggressive
  • Thermistor is further improved.
  • Figure 1 shows a schematic cross section of a
  • Embodiment of a themistor in multi-layer construction Embodiment of a themistor in multi-layer construction.
  • FIG. 2 shows an image of a cut of the one in FIG. 1
  • FIG. 3 shows an enlargement of the cut shown in FIG. 2.
  • Figure 1 shows a schematic cross section of a
  • Embodiment of a thermistor in multilayer construction which comprises a ceramic base body 10, which contains an NTC composition according to the invention.
  • the ceramic base body 10 of the ceramic base body 10 contains 0.600% wt Zr0 2 as a dopant and 13.14% wt AI2O3 as a B value modifier.
  • the thermistor was processed into a ceramic film.
  • the ceramic film was then printed with an inner electrode metallization made of an AgPd alloy, in order to obtain the first and second
  • a plurality of the ceramic foils were stacked on top of one another such that an alternating sequence of ceramic foils with first inner electrodes 20 and those with second inner electrodes 30 was obtained.
  • the generated film stack was pressed and from the
  • first and second internal electrodes 20 and 30 In order to connect the first and second internal electrodes 20 and 30 to external contacts 20 "and 30", a metallization made of an AgPd alloy was applied and baked on the end faces, which was galvanically reinforced for further stabilization, as a result of which the component can be contacted.
  • the first internal electrodes 20 are now connected to the external contacts 20 'and the second internal electrodes 30 are connected to the external contacts 30'.
  • the thermistor produced was covered with a protective layer 40 made of glass. After storage for 2000 h at 150 ° C in air without electrical load, the thermistor thus obtained shows a deviation in its resistance position at 25 ° C of only 0.59 ⁇ 0.093%. Based on these
  • FIG. 2 shows a section of the thermistor described in Figure 1 in multi-layer construction. The single ones
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the section from FIG. 2.
  • the section shows internal electrodes (gray lines) with the sintered NTC material in between.
  • the structure of the sintered NTC mass has no secondary phases, which significantly improves the aging stability of the thermistor. Furthermore, the sintered NTC mass has a high sintering density and an excellent connection to the

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Abstract

Es wird eine NTC-Masse für die Herstellung eines Thermistors, die als Hauptbestanteil ein Keramikmaterial aus dem Mn-Ni-O System enthält bereitgestellt, wobei das Keramikmaterial eine allgemeine Zusammensetzung von ΝixΜn2O4-δ aufweist, wobei y dem molaren Ni-Anteil am Gesamtmetallgehalt des Keramikmaterials aus dem Mn-Ni-O System, definiert als c(Ni): (c(Ni) + c(Mn), entspricht und es gilt: 0,500 < x < 0,610; 0,197 < y < 0.240.

Description

Beschreibung
NTC-Masse, Thermistor und Verfahren zur Herstellung des Thermistors
Die Erfindung betrifft eine NTC-Masse und einen Thermistor, der einen keramischen Grundkörper umfasst, der die NTC-Masse enthält. Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung des Thermistors.
Für die Messung von Temperaturen zur Überwachung und Regelung in unterschiedlichsten Anwendungen werden überwiegend
Thermistoren basierend auf gesinterten NTC-Massen,
Siliziumtemperatursensoren (KTY) , Platin-Temperatursensoren (PRTD) oder Thermoelemente (TC) verwendet. Aufgrund ihrer kostengünstigen Fertigung und ihrer ausgeprägten negativen Widerstands-Temperatur-Charakteristik sind Thermistoren, deren NTC-Massen auf Keramikmaterialien basieren, die
beispielsweise eine Spinell-Struktur aufweisen, am weitesten verbreitet. Neben den ständig steigenden Anforderungen bezüglich der Leistungsfähigkeit und Miniaturisierung von Thermistoren, haben sich auch die Anforderungen an die
Alterungsstabilität solcher Bauteile erhöht. Ein Faktor, der die Alterungsstabilität eines Thermistors negativ
beeinflussen kann, ist die Bildung von unerwünschten
Nebenphasen während der Herstellung eines keramischen
Grundkörpers für den Thermistor. Solche Nebenphasen können zu mechanischen Problemen, insbesondere zur Rissbildung im keramischen Grundkörper des Thermistors führen. Des Weiteren ändert sich durch die Bildung der Nebenphasen die
Zusammensetzung der im keramischen Grundkörper des
Thermistors enthaltenen NTC-Masse, wodurch sich die
Leitfähigkeit und das Temperaturverhalten des keramischen Grundkörpers verändern. Ferner verschlechtern sich dabei auch die Alterungseigenschaften, weil sich mit der Zeit die
Widerstandslage bei 25 °C des Thermistors verändert. Dadurch kommt es zu einer Verfälschung der gemessenen Temperatur.
Typische Materialien für NTC-Massen basieren auf
Keramikmaterialien aus dem Ni-Mn-0 System mit Spinell- Struktur, die aufgrund der geforderten Anforderungen an die Bauteile einen molaren Ni-Anteil am Gesamtmetallgehalt aufweisen, der die Bildung von Nebenphasen während der
Herstellung des keramischen Grundkörpers für den Thermistor begünstigt. So weisen übliche NTC-Massen einen Ni-Anteil am Gesamtmetallgehalt, der als c(Ni):(c(Ni) + c (Mn) ) definiert ist, von > 0,240 auf. Da bei diesem Ni-Anteil sowohl
Keramikmaterialien mit der gewünschten Spinell-Struktur als auch Nebenphasen, wie NiO stabil nebeneinander vorliegen, neigen diese NTC-Massen zur Bildung von NiO als unerwünschte Nebenphase, was sich negativ auf die Alterungsstabilität des Thermistors auswirkt.
Aufgrund der vorstehenden Ausführungen ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen einer NTC-Masse, die als Hauptbestandteil ein Keramikmaterial aus dem Ni-Mn-0 System umfasst und nicht zur Bildung von unerwünschten
Nebenphasen neigt. Ferner soll ein Thermistor, der einen entprechenden keramischen Grundkörper umfasst, und ein
Verfahren zur Herstellung des Thermistors bereitgestellt werden .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 beschriebene NTC-Masse gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausführungsformen der NTC-Masse, ein Thermistor der die erfindungsgemäße NTC-Masse enthält und ein Verfahren zur Herstellung des Thermistors sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen .
Unter NTC-Masse soll hier und im Folgenden eine Keramikmasse verstanden werden, die einen negativen Temperatur
koeffizienten (NTC) aufweist und deren elektrische
Leitfähigkeit sich mit steigender Temperatur verbessert.
Erfindungsgemäß wird eine NTC-Masse bereitgestellt, die als Hauptbestandteil ein Keramikmaterial aus dem Mn-Ni-0 System enthält, und eine allgemeine Zusammensetzung NzcMh2q4-d aufweist,
wobei x dem Mengenanteil an Nickel in dem Keramikmaterial aus dem Mn-Ni-0 System entspricht und y dem molaren Ni-Anteil am Gesamtmetallgehalt des Keramikmaterials aus dem Mn-Ni-0
System, definiert als c(Ni):(c(Ni) + c (Mn) , entspricht und es gilt :
0,500 < x < 0,610
0,197 < y < 0, 240.
In einer vorteilhafteren Ausführungsform kann die
erfindungsgemäße NTC-Masse als Hauptbestandteil ein
Keramikmaterial aus dem Mn-Ni-0 System enthalten, das die allgemeine Zusammensetzung NzcMh2q4-d aufweist und für x und y gilt :
0,520 < x < 0,544
0,206 < y < 0,214.
Dieser Ni-Anteil liegt im optimalen Stabilitätsbereich des Keramikmaterials, das den Hauptbestandteil der
erfindungsgemäßen NTC-Masse darstellt, wodurch es kaum zur Bildung von unerwünschten Nebenphasen kommt, auch nicht bei hohen Sintertemperaturen während des Herstellungsprozesses eines keramischen Grundkörpers für einen Thermistor. Außerdem kann die NTC-Masse nach dem Sintern bei Temperaturen von bis zu 1340 °C ohne nennenswerte Bildung von Nebenphasen
abgekühlt werden.
Ferner kann das Keramikmaterial, das Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen NTC-Masse ist, eine Spinell-Strukutur der allgemeinen Formel AB2O4 aufweisen, wobei die A-Positionen mindestens durch Ni und die B-Positionen mindestens durch Mn besetzt werden können.
Es wird angemerkt, dass das Keramikmaterial, das
Hauptbestandteil der NTC-Masse ist, eine
nichtstöchiometrische Zusammensetzung aufweisen kann.
Es wird weiterhin angemerkt, dass die erfindungsgemäße NTC- Masse einen Sauerstoff-Anteil von weniger als vier Mol pro Mol der erfindungsgemäßen NTC-Masse aufweisen kann, was durch den Ausdruck 4-d in der allgemeinen Summenformel NixMn2<D4-5 verdeutlicht werden soll.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße NTC-Masse additiv mindestens Zr02 als Dotierstoff enthalten, wobei a dem Gehalt an Z rÖ2 entspricht und auf 100 wt% NixMn2<D4-5 bezogen ist, wobei gilt:
0,58 wt% < a d 0,72 wt%.
Durch die Zugabe von Z rÖ2 kann eine weitere Stabilisierung der NTC-Masse erreicht werden. Die Alterungsstabilität eines Thermistors, der einen keramischen Grundkörper umfasst, der die erfindungsgemäße NTC-Masse enthält, kann so weiter verbessert werden. Zusätzlich kann die erfindungsgemäße NTC-Masse mindestens einen B-Wertmodifikator enhalten, der ausgewählt ist aus einer Gruppe von Verbindungen, umfassend AI2O3 und CuO. Dabei entspricht b dem Gehalt an AI2O3 und c dem Gehalt an CuO und es gilt bezogen auf 100 wt% NzcMh2q4-d:
0 wt% < b d 13, 9 wt%
0 wt% d c d 8,6 wt%
Der B-Wert ist eine Konstante eines Thermistors, die sich aus der eingesetzten NTC-Masse ergibt und die die Steilheit einer Widerstands-Temperatur-Kurve eines Thermistors in einem
Widerstands-Temperatur-Diagramm angibt, wobei die Steilheit mit steigendem B-Wert zunimmt. Je steiler die Widerstands- Temperatur-Kurve ist, desto stärker ändert sich der
Widerstand eines Thermistors in einem bestimmten Temperatur bereich. Der B-Wert kann durch B-Wert-Modifikatoren, welche beispielweise als Metalloxide vorliegen, eingestellt werden. Herkömmlicherweise wird der B-Wertmodifikator im Überschuss zugegeben und die zugegebene Menge des B-Wert-Modifikators kann bis zu 20 wt% bezogen auf 100 wt% eines
Basiskeramikmaterials betragen.
Durch die Zugabe des B-Wert-Modifikators kann der B-Wert eines Thermistors, der einen keramischen Grundkörper umfasst, der die erfindungsgemäße NTC-Masse enthält in einem weiten Bereich eingestellt werden, der B-Werte von einschließlich 3136 K bis 4528 K umfasst. Dadurch kann das Widerstands- Temperatur-Verhalten eines Thermistors an die gewünschten Anforderungen angepasst werden.
Des Weiteren kann durch die Zugabe des B-Wert-Modifaktors der spezifische Widerstand eines Thermistors, der einen
keramischen Grundkörper umfasst, der die erfindungsgemäße NTC-Masse enthält, in einem Bereich umfassend 48 Qcm bis 51540 Qcm eingestellt werden. Es muss erwähnt werden, dass der B-Wert und der spezifische Widerstand nicht unabhängig voneinander einstellbar sind. So gehen hohe B-Werte mit hohen spezifischen Widerständen und niedrige B-Werte mit niedrigen spezifischen Widerständen einher.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen NTC-Masse kann durch herkömmliche Verfahrern erfolgen. Ein solches Verfahren kann beispielsweise die Teilschritte umfassen:
- Einwaage von Ausgangsmaterialien
- erste Nassmahlung
- erste Trocknung
- erste Siebung
- Kalzination
- zweite Nassmahlung
- zweite Trocknung
- zweite Siebung
Ferner ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung das
Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung eines
Thermistors. Dazu wird ein keramischer Grundkörper
hergestellt, der die erfindungsgemäße NTC-Masse enthält.
Dabei wird der keramische Grundkörper geformt und bei bis zu 1340 °C gesintert. Auf dem gesinterten keramischen
Grundkörper werden Elektrodenschichten aufgebracht, um diesen zu kontaktieren.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Thermistors bereitgestellt. Der
Thermistor umfasst einen keramischen Grundkörper, der die erfindungsgemäße NTC-Masse enthält. Für die Bildung des keramischen Grundkörpers wird die erfindungsgemäße NTC-Masse zu einem Granulat verarbeitet und anschließend in die
gewünschte Form gepresst um den keramischen Grundkörper zu formen. In einem nächsten Schritt wird der keramische
Grundkörper bei bis zu 1340 °C gesintert. Danach werden
Elektroden auf die Außenseiten des keramischen Grundkörpers aufgebracht um diesen zu kontaktieren.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Thermistors in Vielschicht-Bauweise bereitgestellt, der einen keramischen Grundkörper umfasst, der die
erfindungsgemäße NTC-Masse enthält. Dazu wird die
erfindungsgemäße NTC-Masse in einem ersten Schritt zu einer Grünfolie, im Folgenden keramische Folie genannt,
verarbeitet. Dabei wird die erfindungsgemäße NTC-Masse in einem Solvent suspendiert und mit Hilfsmitteln zum
Folienziehen versehen. Anschließend wird die keramische Folie mit einem geeignetem Verfahren gezogen und anschließend mit metallischen Innenelektroden bedruckt. Danach wird eine gewünschte Anzahl solcher bedruckter keramischer Folien gestapelt und im Stapel verpresst. Aus den gepressten
Folienstapeln werden Bauteile der gewünschten Grundfläche bzw. Anzahl ausgestanzt, anschließend entbindert und bei maximal 1340°C gesintert. Anschließend werden Kontakte auf die Außenseiten des keramischen Grundkörpers aufgebracht.
Die Kontakte auf den Außenseiten des nach einem der
vorhergehenden Ausführungen hergestellten keramischen
Grundkörpers können zur weiteren Stabilisierung galvanisch verstärkt werden.
Der nach einem der vorhergehenden Ausführungen hergestellte Thermistor kann mit einer Schutzschicht, die Glas oder ein Polymer enthält überzogen sein. Die Schutzschicht schützt den Thermistor, insbesondere den keramischen Grundkörper des Thermistors vor Korrosion, insbesondere in aggressiven
Medien, wie Säuren, wodurch die Altersstabilität des
Thermistors weiter verbessert wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen und dazugehörigen Figuren näher beschrieben.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines
Ausführungsbeispiels eines Themistors in Vielschicht- Bauweise .
Figur 2 zeigt ein Bild eines Schliffs des in Figur 1
beschriebenen Thermistors.
Figur 3 zeigt eine Vergößerung des in Figur 2 gezeigten Schliffs .
Gleiche Elemente, ähnliche oder augenscheinlich gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse in den Figuren sind nicht maßstabsgetreu.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines
Ausführungsbeispiels eines Thermistors in Vielschicht- Bauweise, der einen keramischen Grundkörper 10 umfasst, der eine erfindungsgemäße NTC-Masse enhält.
Für die Herstellung des keramischen Grundkörpers 10 wurde eine NTC-Masse gewählt, die als Hauptbestandteil ein
Keramikmaterial mit der Zusammensetzung Nzo, 529Mh2q4-d enthält. Additiv enthält die NTC-Masse 0,600 %wt Zr02 als Dotierstoff und 13,14 %wt AI2O3 als B-Wert-Modifikator . Für die Herstellung des keramischen Grundkörpers 10 des
Thermistors wurde die NTC-Masse in einem ersten Schritt zu einer keramischen Folie verarbeitet. Anschließend wurde die keramische Folie mit einer Innenelektroden-Metallisierung aus einer AgPd-Legierung bedruckt, um erste und zweite
Innenelektroden 20 und 30 des Thermistors herzustellen.
In einem weiteren Schritt wurde eine Mehrzahl der keramischen Folien aufeinander gestapelt so, dass eine alternierende Abfolge von keramischen Folien mit ersten Innenelektroden 20 und solchen mit zweiten Innenelektroden 30 erhalten wurde.
Der erzeugte Folienstapel wurde verpresst und aus dem
verpressten Folienstapel wurde ein Bauteil ausgestanzt, das bei bis zu 1340 °C gesintert wurde.
Zur Anbindung der ersten und zweiten Innenelektroden 20 und 30 an Außenkontakte 20" und 30" wurde an den Stirnseiten eine Metallisierung aus einer AgPd-Legierung aufgebracht und eingebrannt, die zur weiteren Stabilisierung galvanisch verstärkt wurde, wodurch das Bauteil kontaktiert werden kann. Nun sind die ersten Innenelektroden 20 mit den Außenkontakten 20' und die zweiten Innenelekroden 30 mit den Außenkontakten 30' verbunden.
Zum weiteren Schutz wurde der hergestellte Thermistor mit einer Schutzsschicht 40 aus Glas überzogen. Nach Lagerung für 2000 h bei 150 °C an Luft ohne elektrische Last, weist der so erhaltene Thermistor eine Abweichung seiner Widerstandslage bei 25 °C von nur 0,59 ± 0,093 % auf. Aufgrund dieser
geringen Abweichung genügt der so hergestellte Thermistor den Anforderungen an eine Verbesserung der Alterungsstabilität von Thermistoren. Figur 2 zeigt einen Schliff des in Figur 1 beschriebenen Thermistors in Vielschicht-Bauweise. Die einzelnen
Bestandteile des Thermistors, wie die NTC-Masse die nach den Ausführungen zu Figur 1 hergestellt wurde, die
Innenelektroden und die galvanisch verstärkten Außenkontakte, sind eindeutig zu erkennen.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Schliffs aus Figur 2. Der Ausschnitt zeigt Innenelektroden (graue Linien) mit der gesinterten NTC-Masse dazwischen. Das Gefüge der gesinterten NTC-Masse weist keine Nebenphasen auf, wodurch die Alterungsstabilität des Thermistors deutlich verbessert wird. Des Weiteren weist die gesinterte NTC-Masse eine hohe Sinterdichte und eine hervorragende Anbindung an die
Innenelektroden auf. Dies zeigt die hohe Fertigungstauglich- keit der NTC-Masse, wodurch sich leistungstarke und
alterungsstabile Thermistoren realisieren lassen.
Bezugszeichenliste
10 keramischer Grundkörper
20 erste Innenelektrode,
30 zweite Innenelektrode,
20" Außenkontakt, verbunden mit den ersten Innenelektroden 30" Außenkontakt, verbunden mit den zweiten Innenelektroden 40 Schutzschicht

Claims

Patentansprüche
1. NTC-Masse für die Herstellung eines Thermistors, die als Hauptbestanteil ein Keramikmaterial aus dem Mn-Ni-0 System enthält, das eine allgemeine Zusammensetzung von NixNkpCy-ö aufweist,
wobei y dem molaren Ni-Anteil am Gesamtmetallgehalt des Keramikmaterials aus dem Mn-Ni-0 System, definiert als c(Ni):(c(Ni) + c (Mn) , entspricht und es gilt:
0,500 < x < 0,610
0,197 < y < 0.240.
2. NTC-Masse nach Anspruch 1, wobei für x und y gilt:
0.520 < x < 0.544
0.206 < y < 0.214.
3. NTC-Masse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die additiv mindestens ZrÖ2 als Dotierstoff enthält, wobei a dem Gehalt an ZrÖ2 entspricht und auf 100 %wt NzcMh2q4-d bezogen ist, wobei gilt:
0,58 wt% < a d 0,72 wt%.
4. NTC-Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Keramikmaterial eine Spinell-Struktur mit der allgemeinen Formel AB2O4 aufweist, wobei die A-Positionen mindestens von Ni und die B-Positionen mindestens von Mn besetzt sind.
5. NTC-Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die additiv mindestens einen B-Wert-Modifikator enthält, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, umfassend CuO und AI2O3.
6. NTC-Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die entweder nur CuO oder nur AI2O3 als B-Wertmodifikator enthält, wobei b dem Gehalt an AI2O3 und c dem Gehalt an CuO entspricht und es auf 100 %wt NίcMh2q4-d bezogen gilt:
0 wt% < b d 13, 9 wt%
0 wt% d c d 8,6 wt% .
7. Thermistor, aufweisend einen keramischen Grundkörper, wobei der keramische Grundkörper eine NTC-Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.
8. Thermistor nach Anspruch 7, bei dem die Zusammensetzung so gewählt ist, dass der Thermistor bei der Lagerung an Luft bei 150 °C ohne elektrische Last nach 2000 h maximal eine
Alterung von 0,59 ± 0,093 % bezogen auf die Widerstandslage bei 25 °C aufweist.
9. Thermistor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Thermistors einen B-Wert aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich, umfassend 3136 K bis 4528 K.
10. Thermistor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der keramische Grundkörper des Thermistors einen spezifischen Widerstand P25 °c aufweist, der ausgewählt ist aus einem
Bereich, umfassend 48 Qcm bis 51540 Qcm.
11. Thermistor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Thermistor eine Schutzschicht aufweist, die Glas oder ein Polymer enthält.
12. Verfahren zur Herstellung eines Thermistors nach einem der Ansprüche 7 bis 11, umfassend die Herstellungschritte: a) Bilden eines keramischen Grundkörpers aus einer NTC-Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durch Herstellen eines
Granulats aus der NTC-Masse, Pressen des Granulats und anschließendem Sintern des gepressten Granulats bei maximal 1340 °C,
b) Aufbringen von Elektrodenschichten auf den gesinterten keramischen Grundkörper,
c) Einbrennen der Elektrodenschichten in den keramischen Grundkörper .
13. Verfahren zur Herstellung eines Thermistors nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
umfassend die Herstellungschritte:
a) Verarbeiten einer NTC-Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zu einer keramischen Folie,
b) Bedrucken der keramischen Folie mit Innenelektroden (10, 20) ,
c) Übereinanderstapeln einer Vielzahl keramischer Folien, d) Verpressen der gestapelten keramischen Folien,
e) Ausstanzen eines keramischen Bauteils aus den verpressten, gestapelten keramischen Folien,
f) Entbindern des keramischen Bauteils,
g) Sintern des keramischen Bauteils, um den keraischen
Grundkörper zu erhalten
h) Aufbringen von Außenkontakten (20", 30") auf den
keramischen Grundkörper.
14. Verfahren zur Herstellung eines Thermistors nach Anspruch 13, wobei für die ersten und zweiten Innenelektroden (20, 30) ein Metall verwendet wird, das ausgewählt ist aus einer
Gruppe, umfassend Ag, Pd und eine Legierung beider Elemente.
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