JP2001135501A

JP2001135501A - チップ型サーミスタ

Info

Publication number: JP2001135501A
Application number: JP31177299A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Higuchi; 由浩樋口; Koji Yotsumoto; 孝二四元
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】サーミスタ素体１２の全面を、端子電極
１５の焼付け温度より２０乃至１００℃低い軟化点を有
した１μmから１０μmのガラスで被覆し、かつ、端子電
極と内部電極１３とを濃度の異なる同一金属若しくはそ
の金属の合金とした。【効果】端子電極と内部電極とがガラス被覆を通して
導通するので、変動の少ない精度の高い情報のみが得ら
れるので、チップ型サーミスタとしての信頼性が向上し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーミスタ素体
間に内部電極を備えた低抵抗のチップ型サーミスタに係
り、特に、サーミスタ素体がガラス膜で被覆された抵抗
値のばらつきが小さく、かつ、抵抗値の経年変化が少な
い信頼性の高いチップ型サーミスタに係る。

【０００２】

【従来の技術】チップ型のサーミスタは、主に水晶発
振子やバッテリーなどの温度補償用として使用されてい
るが、これら温度補償を受ける電子機器の重要性が増す
とともに、産業界からはさらに低抵抗化、小型化、高精
度化が要求されている。そこで、この要求を受け従来は
直方体状サーミスタ素体の端面に電極を設けただけだっ
たものが、低抵抗化を目的に素体内に、内部電極を設け
たチップ型のサーミスタ（図２）が開発され、実用化さ
れている。

【０００３】このような内部電極を設けたチップ型サー
ミスタは、以下の手順で作製されている。サーミスタ原料のスラリーを、ドクターブレード法
で一定回数積層しグリーンシートとする。グリーンシートを圧着し、その上に内部電極を印刷
法で形成する。この操作を複数回繰返して、サーミスタ
原料板を作製する。なお、内部電極は、Ａｇ／Ｐｄ合金
で形成する。サーミスタ原料板を切断し、切断物を焼成してサー
ミスタチップを作製する。サーミスタチップの内部電極が表出している面に、
デイッピング法でＡｇペースト塗布乾燥し、これを焼成
する。Ａｇ端子電極の表面にＮｉメッキ、ついでハンダメ
ッキをそれぞれ電解バレル法で施し、製品を完成する。

【０００４】このように、内部電極をサーミスタ素体内
に積層することによって、サーミスタの抵抗値が下がる
理由は、サーミスタ素体のみの構成の場合、サーミスタ
の抵抗値はサーミスタ素体の固有の抵抗率と、端子電極
間の距離と断面積によって決定されるのであるが、内部
電極を入れると、内部電極の抵抗がサーミスタ素体の抵
抗より低いために、内部電極とサーミスタ素体との間隔
がサーミスタの抵抗を支配することになるからである。

【０００５】

【発明が解決する課題】しかし、このようにサーミスタ
素体をなんら被覆することなく内部電極を設けたチップ
型サーミスタには、次のような問題点があった。端子電極と内部電極との接合部のみではなくサーミ
スタ素体と端子電極との接合部からも電気信号が入るの
で、サーミスタ素体と内部電極との接合の状態がサーミ
スタの抵抗値に影響を与える。端子電極とサーミスタ素体との接触面が時間を経る
に従い劣化し、この間の抵抗値が上昇するので、サーミ
スタ全体の抵抗値も時間を経る従い上昇する。Ｎｉ及びハンダメッキ時にサーミスタ素体がメッキ
液の浸食を受ける。サーミスタ素体面にメッキ金属が析出し、抵抗値が
変動する。端子電極の先端部と内部電極との間で不測の電気的
接合が起こり、サーミスタの抵抗値が変動する。抗折強度が低く実装時に破壊することが多い。

【０００６】このような、問題点を解決する手段とし
て、サーミスタ素体の表面にガラス等の被覆を施すこと
が考えられ、既にサーミスタ素体の端子電極が形成され
ない面に、ガラスの被覆を施してから端子電極を形成す
るガラス被覆サーミスタが開発されている。このように
ガラスの被覆を内部電極が付されたサーミスタに施すこ
とによって、サーミスタ素体のメッキ液による侵食、サ
ーミスタ素体表面へのメッキ金属の付着及び端子電極の
先端部と内部電極との電気的接合の問題はなくなる。

【０００７】しかしながら、サーミスタ素体の端子電極
が形成されない面をガラスで被覆しても、サーミスタ素
体と端子電極とが直接接合している以上、端子電極とサ
ーミスタ素体との接合の問題、端子電極とサーミスタ素
体との間の接続の劣化による抵抗の上昇の問題は依然残
ったままであり、これらを克服しなければ、真に品質の
安定したサーミスタの提供ができない。他方、サーミス
タ素体の全表面にガラスを被覆することも考えられる
が、端子電極が形成される面にガラスを被覆すると、端
子電極と内部電極との電気的接続がとれないことにな
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】しかし、さらに検討を加
えた結果、所定の軟化点、所定の膜厚を有するガラスの
被覆をサーミスタ素体チップの全表面に施し、かつ、端
子電極と内部電極とをそれぞれに濃度の異なる同一の金
属ないしその金属を含む合金とし、これらを所定の温度
で加熱処理をすることによって、端子電極と内部電極間
のみを電気的に接続することができることが判明し、本
発明を成すに至った。

【０００９】上記課題を解決するための請求項１の発明
は、直方体状のサーミスタ素体と、該サーミスタ素体の
両端面部に形成された端子電極と、該端子電極形成端面
に一方端が表出するように該サーミスタ素体の内部に所
定の間隔をあけて配置された内部電極とを有するチップ
型サーミスタにおいて、上記サーミスタ素体の全表面を
被覆し、かつ、上記サーミスタ素体の両端面部と上記端
子電極との間に介在させてガラス膜を設け、該ガラス膜
が上記端子電極の焼付け温度より２０℃乃至３００℃低
い軟化点、、及び、１μｍ乃至１０μｍの厚さを有し、
さらに上記端子電極と内部電極とがそれぞれ金属乃至当
該金属の合金で構成され、かつ、端子電極と内部電極と
が電気的に接続していることを特徴とするチップ型サー
ミスタである。

【００１０】本発明は、上記のような構成をとり、端子
電極が内部電極とのみ電気的に接続して、サーミスタ素
子とは接続しないので、抵抗値が端子電極と内部電極間
のものだけとなり、精度の高い特性を得ることができ
る。また、端子電極がサーミスタ素体と直接に接続し
ていないので、抵抗値の経年変化の問題がなくなる。

【００１１】さらに、サーミスタ素体が、外部に露出さ
れていないので、メッキ処理をするときにメッキ液に侵
食される恐れがなく、サーミスタ素体の表面にメッキ金
属が付着することがなく、端子電極の先端とサーミスタ
素体との不測の電気的な接続がなく、ガラスの収縮率の
選択によりサーミスタ素体の強度が補強される。

【００１２】なお、端子電極は、複数層となることがあ
るが、本発明ではそのうちのガラス膜と接する部分が、
内部電極と同一金属若しくは内部電極と同一金属が含ま
れている合金である必要がある。なお、最も一般的な端
子電極は、ガラスに接する部分がＡｇを主体とする金属
であり、その上にハンダ食われを防止するためのＮｉメ
ッキ、さらにその上にハンダとの接着を良くするための
ハンダメッキが施されている。

【００１３】本発明において、サーミスタ素体の表面を
ガラス膜で被覆するにも拘わらず端子電極と内部電極と
が電気的に接続するのは以下の理由による。本発明で
は、端子電極の第１層目には、銀、パラヂウム、銅など
の金属若しくはこれらの合金の層が形成される。金属の
層の形成はデイッピング法で行われるがこの方法では、
金属の微細粒子を含むペーストをサーミスタの表面に付
着させ、これを焼付けて固化させる。この端子電極の焼
成は、そのペーストの組成に合った温度で行われる。こ
の場合、サーミスタ素体の表面に被覆するガラスの軟化
温度を上記焼付け温度より２０℃以上低い温度にする
と、そのガラスは端子電極の焼付け時に軟化する。ガラ
スが軟化すると金属粒子がガラス層へ拡散する。また、
端子電極と内部電極とがそれぞれ金属若しくはその合金
である場合、相互拡散により内部電極と端子電極との間
で組成金属の移動が起こり双方が電気的に接続する。

【００１４】

【発明の実施の態様】以下に、図１をもとに本発明の実
施の態様を説明する。図１に示されるように本発明のチ
ップ型サーミスタは、直方体状のサーミスタ素体（１
２）と、該サーミスタ素体の両端面に焼付け法により形
成された端子電極（１５）と、該端子電極形成面に一方
が表出するように該サーミスタ素体の内部に形成された
内部電極（１３）とを有するチップ型サーミスタ（１
１）において、上記サーミスタ素体全体が、軟化点が上
記端子電極の焼付け温度より２０℃乃至３００℃低く、
かつ、厚さが１μｍ乃至１０μｍのガラス膜（１６）で
被覆されている。

【００１５】本発明において、サーミスタ素体（１２）
はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕなどの遷移金属、Ａｌ
などの典型金属の２種以上の酸化物が複合した複合酸化
物を主体として構成されている。

【００１６】本発明において、ガラス膜（１６）の軟化
点は端子電極の焼付け温度より２０℃乃至３００℃低い
ことが必要である。外部電極の焼付け温度とガラス膜の
軟化温度との差が２０℃以下であると、端子電極の焼付
け時にガラスの粘度が低下しないのでガラス中への金属
の拡散が起こらない、また、３００℃以上であるとガラ
スの粘度が低下しすぎ、ガラスと金属とが一体となり端
子電極とサーミスタ素体とが電気的に接続する結果とな
るからである。

【００１７】本発明において、ガラス膜の厚さは、１μ
ｍ乃至１０μｍの範囲である必要がある。１μｍ以下で
は、膜が薄すぎて、端子電極とサーミスタ素子との間に
電気的接続が起こる可能性があり、また、１０μｍを超
えると厚すぎて、端子電極と内部電極との間の電気的接
続が起こらない可能性があるからである。

【００１８】本発明において、ガラスは上記条件に合致
すれば、組成を問わずに使用できるが、硼珪酸ガラス、
鉛硼珪酸ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス、カリガラス
など一般的に使用されているものを用いることも可能で
ある。また、ガラスの熱膨張係数がサーミスタ素体の熱
膨張係数より小さいと、緊張効果によりサーミスタの抗
折強度が高くなるので望ましい。本発明において、サー
ミスタ素体面にガラスを被覆する方法としては、真空蒸
着法、スパッタリング法、イオンプレーチィング法など
を用いることができるが、量産性の面からみるとスパッ
タリング法が優れている。

【００１９】本発明において、内部電極は、端子電極と
同一組成ではないことが条件である。同一組成であると
カーケンドール効果が発揮できないからである。しかし
ながら、端子電極に使用される金属と同一金属を含んで
いる必要がある、金属の相間移動を円滑にするためであ
る。また、内部電極は、１１００℃から１３００℃の範
囲にあるサーミスタ素体の焼成温度で溶融しないことも
条件となる。

【００２０】本発明において、端子電極には組成上内部
電極と同様の制限がある。しかし、端子電極の焼結温度
は、端子電極自体のガラス面への固着のことのみ考えれ
ば良いので、多少溶融温度が低くても構わない。そこ
で、両電極の機能を十分に発揮させるための組み合わせ
として考えられるのが、端子電極がＡｇで、内部電極が
Ａｇ／Ｐｄ，Ａｇ／Ｐｔ，Ａｇ／Ｐｄ／Ｐｔなどとする
場合である。

【００２１】

【実施例】以下に、実施例をもって本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明は本実施例によって、制限され
るものではない。（１）市販の炭酸マンガン、炭酸コバルト及び酸化アル
ミニウムを出発原料とし、これらを金属の原子比がＭ
ｎ：Ｃｏ：Ａｌ=３５：５３：１２の割合となるように
それぞれ秤量し、ボールミルで水とともに１６時間均一
な状態となるまで混合粉砕した後に、これを脱水し乾燥
した。（２）つぎにこの混合物を大気圧下、９００℃で２時間
仮焼した。この仮焼物を再び水とともにボールミルで粉
砕して、脱水乾燥した。得られた原料粉末１００重量部
に対し、ポリビニルブチラール６重量部、エタノール３
０重量部、ブタノール３０重量部の結合材を加え、これ
を均一に混合してスラリーを調整した。このスラリーを
ドクターブレード法により成膜乾燥して厚さ４０μｍの
グリーンシートを作製した。（３）このグリーンシートを所定の枚数重ねて圧着し、
その上にスクリーン印刷法によりＡｇ／Ｐｄペースト
（Ａｇ／Ｐｄ＝３／７）を印刷して内部電極を形成し
た。（４）この操作を所定回繰返した後、最後にグリーシー
トのみを被せて静水圧プレス法にてシートを圧着した。（５）圧着したシートをチップ状に切断し、縦１．１２
ｍｍ、横０．５８ｍｍ、厚さ０．５８ｍｍのチップを得
た。（６）つぎに、このチップを脱バインダーした後に、大
気圧下１１５０℃で５時間焼成し、縦０．９２ｍｍ、横
０．４７ｍｍ、高さ０．４７ｍｍのサーミスタチップを
得た。（７）サーミスタチップの表面にスパッタリング法によ
って、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＰｂＯ系で軟化点が７００℃
のガラスをそれぞれ２μｍ、５μｍ及び１０μｍの厚さ
で被覆した。また、別に同一系で軟化点７７0℃、６２
０℃、５２０℃のガラスについてもサーミスタチップの
表面に２μmの厚さで被覆した。（８）ガラス膜の形成が済んだサーミスタチップの内部
電極が表出する相対した２面にＡｇペーストをデイッピ
ング法により付着させ、これを大気圧下８００℃で焼成
しＡｇ膜を形成した。（９）ついで、このＡｇ膜の表面に厚さ２μｍのＮｉメ
ッキを、さらにＮｉメッキの表面に２μｍのハンダメッ
キをそれぞれ電解バレル法にて形成して、本発明のチッ
プ型サーミスタとした。

【００２２】

【比較例】比較例として、以下の条件でチップ型サーミ
スタを作製した。［比較例１］サーミスタ素体にガラス膜を被覆しない
以外は実施例と同様の条件でチップ型サーミスタを作製
した。［比較例２］ガラス膜厚を０．５μｍとした以外は実
施例と同様の条件でチップ型サーミスタを作製した。［比較例３］ガラス膜厚を１５μｍとした以外は実施
例と同様の条件でチップ型サーミスタを作製した。［比較例４］ガラス膜用のガラスとして軟化点８２０
℃のガラスを使用した以外は実施例と同様の条件でチッ
プ型サーミスタを作製した。なお、ガラス膜厚は２μｍ
とした。［比較例５］ガラス膜用のガラスとして軟化点４５０
℃のガラスを使用した以外は実施例と同様の条件でチッ
プ型サーミスタを作製した。なお、ガラス膜厚は２μｍ
とした。

【００２３】

【表１】

【００２４】［実験例１］上記実施例及び比較例で作製
したチップ型サーミスタ各１００個について、抵抗値
（２５℃）の平均値及びそのばらつき（３σ／Ａｖｅ）
及び耐湿性抵抗値（８５℃、湿度８５％、１０００時
間）の変化率の測定を行った。結果を表１に示す。その
結果、本発明品は試料毎の抵抗値がほぼ一定で、それぞ
れの試料の測定値の変動も小さかった。また、耐湿性抵
抗値変化率も小さく品質の時間的変動がないのがわかっ
た。しかし、従来品である比較例１は、抵抗値の絶対値
が実施例より低く、また、変動も大きかった。さらに、
耐湿性抵抗値の変化率が大きく、耐久性に劣ることがわ
かった。また、ガラス被覆が薄いと抵抗値が低くなり、
かつ、抵抗値の変動も大きかった。逆にガラスの被覆が
厚いと抵抗値が大きくなりすぎて、サーミスタとして使
用できるものではなかった。ガラスの軟化点が高いと、
外部電極と内部電極との導通がとれずサーミスタとして
使用できないものであった。また、ガラスの軟化点が低
いと、端子電極表面にガラスが浮き出て特性がとれなか
った。

【００２５】

【発明の効果】本発明では、内部に積層された内部電
極を有するサーミスタ素体の全表面を、特定の軟化点を
有する１μm乃至１０μmの厚さを有するガラス膜で被覆
し、端子電極と内部電極とに濃度が異なる同一金属から
なる金属乃至合金を使用することにより、端子電極焼付
け時に端子電極と内部電極とが電気的に直接接続する。
したがって、端子電極と内部電極間のみの電気信号を得
ることができるので、精度の高い温度情報が得られる。
また、端子電極とサーミスタ素体とが直接的には接続し
ないので、界面の経年による抵抗値上昇の問題が発生し
ない、さらに、全面にガラス被覆を施したので、メッキ
液でサーミスタ素体が侵食されることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のチップ型サーミスタの断面図
である。

【図２】図２は従来のチップ型サーミスタの断面図で
ある。

【符号の説明】

１１チップ型サーミスタ１２サーミスタ素体１３内部電極１５端子電極１６ガラス膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直方体状のサーミスタ素体と、該サーミ
スタ素体の両端面部に形成された端子電極と、該端子電
極形成端面に一方端が表出するように該サーミスタ素体
の内部に所定の間隔をあけて配置された内部電極とを有
するチップ型サーミスタにおいて、上記サーミスタ素体
の全表面を被覆し、かつ、上記サーミスタ素体の両端面
部と上記端子電極との間に介在させて１〜１０μｍの厚
さのガラス膜を設け、さらに上記端子電極と内部電極と
がそれぞれ金属乃至当該金属の合金で構成され、かつ、
端子電極と内部電極とが電気的に接続していることを特
徴とするチップ型サーミスタ。