JP2002198206A - サーミスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレーク溝の深さや素子強度を維持しつつ、
抵抗値を低減し、かつ耐電圧の向上させたサーミスタを
提供する。また、リードタイプに加工する際、リード線
取り付け時のサーミスタ素子の傾きや位置ずれを抑え
る。 【解決手段】 サーミスタ母基板をブレーク溝に沿って
分割してなるサーミスタ素子の少なくとも一方の主面に
凹部が形成され、前記凹部を含めて対向する主面に電極
が形成されており、前記電極には、前記凹部内壁に沿っ
てリード線の一端部が半田で接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子回路におけ
る過電流に対する保護や温度補償などに用いられるサー
ミスタに関し、特に、表面電極にリード線を接続したリ
ードタイプのサーミスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】正の抵抗温度特性を有する正特性サーミ
スタは、電子回路における過電流保護や温度補償などに
広く用いられている。

【０００３】図４は、従来の正特性サーミスタ１を示す
断面図である。正特性サーミスタ１は、板状の正特性サ
ーミスタ素体２の両主面に電極３、３が形成された正特
性サーミスタ素子４と、電極３、３に一端部が半田５、
５で接続された一対のリード線６、６と、前記サーミス
タ素子４および前記リード線６、６の一端部を絶縁被覆
する外装樹脂７と、からなる。

【０００４】正特性サーミスタ１は、まず、図５に示す
ように、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックス
からなる大面積のサーミスタグリーンシートに個々の正
特性サーミスタ素子４に分割するための複数本のブレー
ク溝８ａ、８ｂを形成し、このサーミスタグリーンシー
トを焼成してサーミスタ母基板２ａを得、さらにこのサ
ーミスタ母基板２ａの両主面にスパッタリングなどによ
り電極３ａ、３ａを形成する。次に、この電極３ａ、３
ａが形成されたサーミスタ母基板２ａを前記ブレーク溝
８ａ、８ｂに沿って分割することにより、個々の正特性
サーミスタ素子４を得る。さらに、この正特性サーミス
タ素子４の対向する電極３、３に半田５、５で一対のリ
ード線６、６を接続し、さらにこの正特性サーミスタ素
子４を外装樹脂７で絶縁被覆することにより、正特性サ
ーミスタ１を得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、過電流保護用の
正特性サーミスタ１においては、低抵抗化が求められて
いる。低抵抗化を図るには、正特性サーミスタ素子４の
厚みを薄くする必要がある。しかしながら、素子厚みを
薄くすることは、素子強度および耐電圧の低下を招くと
いう問題があった。

【０００６】また、正特性サーミスタ１の製造過程にお
いて、サーミスタ基板４ａのブレーク性能を確保するた
めには、たとえば、サーミスタグリーンシートの厚み
０．３６ｍｍに対して少なくとも０．０７ｍｍ以上のブ
レーク溝８ａ、８ｂを形成する必要があった。一般に耐
電圧は素子端面での電極間距離、すなわち正特性サーミ
スタ素子４の主面周縁９ａの電極３、３間距離Ｔ１の長
さに依存して高いため、ブレーク溝８ａ、８ｂはできる
だけ浅いほうが好ましい。しかしながら、ブレーク溝８
ａ、８ｂが浅すぎると、所望の位置でのブレーク性能に
欠けるという問題があった。

【０００７】さらに、正特性サーミスタ１においては、
リード線６、６を半田５、５で取り付けることにより、
耐電圧が正特性サーミスタ素子４単体と比べて低下して
しまうという問題があった。これは、正特性サーミスタ
素子４は、電圧印加による発熱の際に、半田５およびリ
ード線６と接触している中央部は熱放散が大きく、温度
上昇が抑えられる。しかし、主面周縁部９は中央部に比
べて熱放散が悪いため、温度上昇が起きやすい。したが
って、正特性サーミスタ素子４の主面周縁部９から耐電
圧破壊が発生しやすいことによる。

【０００８】さらにまた、正特性サーミスタ１の製造過
程において、正特性サーミスタ素子４の両主面にリード
線６、６を取り付ける際、正特性サーミスタ素子４が回
転したり取り付け位置がずれることがあり、外観上の問
題のみならず実装高さ寸法の増加などの問題が発生しや
すかった。特に、正特性サーミスタ素子４は角板形状の
ため、回転による位置ずれの影響が円板状の素子よりも
大きい。

【０００９】この発明の目的は、ブレーク溝の深さや素
子強度を維持しつつ、抵抗値を低減させ、かつ耐電圧を
向上させたリードタイプの正特性サーミスタを提供する
ことである。また、リード線取り付け時の正特性サーミ
スタ素子の傾きや位置ずれを抑えることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この第１の発明のサーミ
スタは、サーミスタ母基板をブレーク溝に沿って分割し
てなり、相対向する主面の少なくとも一方に凹部が形成
され、前記凹部を含めて両主面に電極が形成された板状
のサーミスタ素子と、前記電極に一端部が半田で接続さ
れた一対のリード線と、前記サーミスタ素子および前記
リード線の一端部を絶縁被覆する外装樹脂と、からなる
ことを特徴とする。

【００１１】この第２の発明のサーミスタは、前記リー
ド線の一端部が前記凹部内壁に沿って半田で接続されて
いることを特徴とする。

【００１２】この第３の発明のサーミスタは、前記凹部
が四角板形状をなし、前記リード線の一端部は前記凹部
底面に対角線上に固定され、その先端は前記凹部角部に
接していることを特徴とする。

【００１３】この第４の発明のサーミスタは、前記サー
ミスタ素子が正の抵抗温度特性を有することを特徴とす
る。

【００１４】これにより、正特性サーミスタの低抵抗化
を図りつつ素子強度および耐電圧を維持させること、お
よび、サーミスタ基板のブレーク性能を確保しつつ正特
性サーミスタの耐電圧を向上させることができる。さら
に、リード線取り付け時の正特性サーミスタ素子の傾き
や位置ずれを抑えることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の１つの実施の形
態について、図１に示す正特性サーミスタ１１を用いて
説明する。正特性サーミスタ１１は、板状の正特性サー
ミスタ素体１２の両主面に電極１３、１３が形成された
正特性サーミスタ素子１４と、前記電極１３、１３に一
端部が半田１５、１５で接続された一対のリード線１
６、１６と、前記サーミスタ素子１４および前記リード
線１６、１６の一端部を絶縁被覆する外装樹脂１７と、
からなる。正特性サーミスタ素子１４の一方の主面には
凹部２０が形成されている。

【００１６】まず、正特性サーミスタ素子１４を用意す
る。正特性サーミスタ素子１４は、正の抵抗温度特性を
有する半導体セラミックスからなる板状の正特性サーミ
スタ素体１２と、この正特性サーミスタ素体１２の一方
の主面中央部に形成された凹部２０と、凹部２０を含ん
で前記正特性サーミスタ素体１２の両主面に形成された
電極１３、１３と、からなる。

【００１７】正特性サーミスタ素子１４は、まず、チタ
ン酸バリウムを主成分とするセラミック原料に半導体化
剤などを加えたセラミックスラリーをドクターブレード
法でシート成形して０．３６ｍｍ厚みのサーミスタグリ
ーンシートを得、このサーミスタグリーンシートを１１
０×１１０ｍｍの平面形状に切断する。次に、図２に示
すように、前記サーミスタグリーンシートの上面に、複
数の凹部２０と、個々の正特性サーミスタ素子１４に分
割するための複数本のブレーク溝１８ａ、１８ｂとを形
成し、焼成してサーミスタ母基板１２ａを得、このサー
ミスタ母基板１２ａの両主面にスパッタリングにより電
極１３ａ、１３ａを形成してサーミスタ基板１４ａを得
る。さらに、前記サーミスタ基板１４ａをブレーク溝１
８ａ、１８ｂに沿って分割することにより、正特性サー
ミスタ素子１４を得る。

【００１８】凹部２０は、サーミスタグリーンシートの
上面に、プレス機を用いて７．１×７．１×０．１２ｍ
ｍの四角板状の凹みを成形する。凹部２０は、サーミス
タ基板１４ａを個々の正特性サーミスタ素子１４に分割
したときの各主面中央部に位置するように配置される。

【００１９】ブレーク溝１８ａ、１８ｂは、凹部２０を
形成したサーミスタグリーンシートの上面に、カッター
を用いて、深さ０．１ｍｍの断面Ｖ字形状に形成する。
ブレーク溝１８ａ、１８ｂは互いに直行する方向に形成
され、上記サーミスタグリーンシートの上面には、９．
５×９．５ｍｍの矩形の複数の領域が配置される。

【００２０】電極１３ａ、１３ａは、上記サーミスタ母
基板１２ａの対向する両主面に、スパッタリング法によ
り、下層にＣｒ層、中間層にＣｕ−Ｎｉ層、最外層にＡ
ｇ層からなる多層薄膜電極を形成する。各電極層の厚み
は、Ｃｒ層が０．１５μｍ、Ｃｕ−Ｎｉ層が０．４μ
ｍ、Ａｇ層が０．５μｍであった。なお、上記多層薄膜
電極は、凹部２０の内壁およびブレーク溝１８ａ、１８
ｂの内壁に沿うように形成されている。

【００２１】このようにして得られた正特性サーミスタ
素子１４は、外形寸法が８×８×０．３５ｍｍ、主面中
央部の凹部２０が６×６×０．１５ｍｍ、主面中央部の
電極１３、１３間距離Ｔ２が０．２ｍｍ、主面周縁１９
ａの電極１３、１３間距離Ｔ３が０．２５ｍｍであっ
た。サーミスタグリーンシートに凹部２０をプレス成形
したことで、凹部２０周辺のシート厚みが増し、正特性
サーミスタ素子１４の主面周縁部１９の電極１３、１３
間距離Ｔ４は０．３５ｍｍとなっている。

【００２２】また、この正特性サーミスタ素子１４の室
温における抵抗値を測定したところ、０．１２Ωであっ
た。さらに、この正特性サーミスタ素子１４の破壊電圧
の測定を行ったところ、１７Ｖであった。

【００２３】次に、正特性サーミスタ素子１４に半田１
５、１５でリード線１６、１６を取り付け、外装樹脂１
７で絶縁被覆して、正特性サーミスタ１１を得る。

【００２４】すなわち、まず、一対の半田被覆Ｆｅリー
ド線１６、１６を準備し、一方のリード線１６の一端部
を正特性サーミスタ素子１４の凹部２０内壁に沿うよう
に成形する。このとき、図３に示すように、前記リード
線１６の一端部が凹部２０の底面に対角線上に取り付け
られ、かつ、その先端が凹部２０角部に接するようにす
る。なお、他方のリード線１６は、正特性サーミスタ素
子１４の凹部を形成していない側の主面に取り付けるた
め、直線状のままとする。次に、このリード線１６、１
６の一端部にＳｎ−３．５Ａｇ共晶半田１５、１５を付
け、正特性サーミスタ素子１４を挿入した後、リフロー
炉にて温風を吹き付け、リード線１６、１６と正特性サ
ーミスタ素子１４とを半田付けする。さらに、正特性サ
ーミスタ素子１４およびリード線１６、１６の一端部を
シリコーンレジン系樹脂などの外装樹脂１７で被覆し、
焼き付けて絶縁被覆することにより、正特性サーミスタ
１１を得る。

【００２５】このようにして得られたリードタイプの正
特性サーミスタ１１の室温における抵抗値を測定したと
ころ、０．１３Ωであった。さらに、この正特性サーミ
スタ１１の破壊電圧の測定を行ったところ、２０Ｖであ
った。

【００２６】比較のために、上記実施例と同じ材料を使
い、従来の正特性サーミスタ１を作製した。すなわち、
サーミスタグリーンシートに凹部を成形せず、ブレーク
溝８ａ、８ｂのみを形成して焼成し、電極３ａ、３ａを
形成してからブレーク溝８ａ、８ｂに沿って分割した。
この正特性サーミスタ素子４の外形寸法は、８×８×
０．３ｍｍ、主面周縁９ａの電極３、３間距離Ｔ１は
０．２ｍｍであった。また、この正特性サーミスタ素子
４の室温における抵抗値は０．１５Ω、破壊電圧は１５
Ｖであった。

【００２７】さらに、２本のリード線６、６の間に正特
性サーミスタ素子４を挿入して、リード線６、６を電極
３、３に半田５、５で取り付け、さらに外装樹脂７で絶
縁被覆して、正特性サーミスタ１を作製した。この正特
性サーミスタ１の室温における抵抗値は０．１６Ω、破
壊電圧は１２Ｖであった。

【００２８】実施例の正特性サーミスタ１１と従来例の
正特性サーミスタ１との抵抗値を比較すると、正特性サ
ーミスタ１１の抵抗値は０．１３Ω、正特性サーミスタ
１の抵抗値は０．１６Ωであり、正特性サーミスタ１１
は従来例の正特性サーミスタ１よりも低抵抗化できてい
る。

【００２９】正特性サーミスタを低抵抗化するには、素
子厚みを薄くするか、素子面積を大きくすることが求め
られる。実施例の正特性サーミスタ１１においては正特
性サーミスタ素子１４の主面中央部（電極１３、１３間
距離Ｔ２）、比較例の正特性サーミスタ１においては正
特性サーミスタ素子４の主面周縁９ａ（電極３、３間距
離Ｔ１）に電流が集中するが、電極間距離は共に０．２
ｍｍである。しかしながら、実施例の正特性サーミスタ
１１の主面中央部の面積、すなわち凹部２０底面の面積
と、比較例の正特性サーミスタ１の主面周縁９ａの面積
とを比較すると、前者の面積のほうが大きい。したがっ
て、実施例の正特性サーミスタ１１は比較例の正特性サ
ーミスタ１よりも抵抗値を低減できている。

【００３０】また、実施例の正特性サーミスタ１１と従
来例の正特性サーミスタ１との破壊電圧を比較すると、
正特性サーミスタ１１の破壊電圧は２０Ｖ、正特性サー
ミスタ１の破壊電圧は１２Ｖであり、実施例の正特性サ
ーミスタ１１は従来例の正特性サーミスタ１よりも耐電
圧が向上している。

【００３１】加えて、従来例の正特性サーミスタ１は、
リード線６、６を半田５、５で取り付けることにより、
破壊電圧が素子単体時の１５Ｖから１２Ｖに低下してい
るが、実施例の正特性サーミスタ１１は、リード線１
６、１６を半田１５、１５で凹部２０に取り付けること
により、破壊電圧が素子単体時の１７Ｖから２０Ｖに向
上している。

【００３２】耐電圧は、正特性サーミスタの端面での電
極間距離の長さに依存して高まる。すなわち、端面での
電極間距離が長いほど素子破壊が起こりにくい。実施例
の正特性サーミスタ１１においては、正特性サーミスタ
素子１４の主面周縁１９ａの電極１３、１３間距離Ｔ３
は０．２５ｍｍ、比較例の正特性サーミスタ１において
は、正特性サーミスタ素子４の主面周縁９ａの電極３、
３間距離Ｔ１は０．２ｍｍであり、前者の電極間距離の
ほうが長い。したがって、実施例の正特性サーミスタ１
１は比較例の正特性サーミスタ１よりも耐電圧が向上し
ている。

【００３３】さらに、実施例の正特性サーミスタ１１で
は、前述のように、正特性サーミスタ素子１４の主面中
央部に電流が集中して温度が上がっても、半田１５によ
り熱放散されるので素子破壊が起こりにくい。したがっ
て、実施例の正特性サーミスタ１１は、リード線１６、
１６を半田１５、１５で取り付けることにより、正特性
サーミスタ素子１４単体よりも耐電圧が向上している。

【００３４】さらにまた、実施例の正特性サーミスタ１
１においては、凹部２０をプレス成形して、正特性サー
ミスタ素子１４の主面中央部の素子厚み（電極１３、１
３間距離Ｔ２）が薄くなっても、主面周縁部１９の素子
厚み（電極１３、１３間距離Ｔ４）が増すため、素子強
度が維持される。

【００３５】さらにまた、実施例の正特性サーミスタ１
１においては、リード線１６の一端部を正特性サーミス
タ素子１４の凹部２０の底面に対角線上に、かつ、その
先端を前記凹部２０角部に接するように取り付けるた
め、横方向の振動や衝撃が加わっても素子の位置ずれが
発生しにくい。すなわち、素子の位置ずれ精度に厳しい
角板状の素子のリード線取り付けに関して、素子の傾き
や位置ずれ不良の低減が可能となる。

【００３６】なお、凹部２０は、角部でリード線１６の
先端を保持するため、多角板形状が望ましく、また、素
子両主面に形成してもよい。

【００３７】また、上記実施例においては、正特性サー
ミスタについて説明したが、正特性サーミスタに限ら
ず、負特性サーミスタなどの他のセラミック電子部品に
も適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、サーミスタ母基板を
ブレーク溝に沿って分割してなるサーミスタ素子の少な
くとも一方の主面に凹部を形成することにより、素子主
面中央部の厚みを薄くし、抵抗値を低減することができ
る。また、凹部をプレス成形することにより、素子主面
周縁部の厚みが増し、素子強度および耐電圧を維持し、
ブレーク性能をも確保することができる。

【００３９】また、リード線を前記凹部に半田付けする
ことにより、電流が集中して温度が上昇しやすい素子主
面中央部の熱を放散することができ、サーミスタ素子単
体よりも耐電圧を向上させることができる。

【００４０】さらに、前記リード線の一端部を前記凹部
底面に対角線上に取り付け、かつその先端を前記凹部角
部に接するように取り付けることにより、リード線取り
付け時の素子の傾きや位置ずれを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す正特性サーミスタ
の断面図である。

【図２】図１の正特性サーミスタの製造過程における母
基板を示す斜視図である。

【図３】図１の正特性サーミスタの半田と外装樹脂を除
いた、正特性サーミスタ素子とリード線の取り付け構造
を示す斜視図である。

【図４】従来例の正特性サーミスタを示す断面図であ
る。

【図５】従来例の正特性サーミスタの製造過程における
母基板を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１ 正特性サーミスタ １２ａ サーミスタ母基板 １３ 電極 １４ 正特性サーミスタ素子 １５ 半田 １６ リード線 １７ 外装樹脂 １８ａ、１８ｂ ブレーク溝 ２０ 凹部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーミスタ母基板をブレーク溝に沿って
   分割してなり、相対向する主面の少なくとも一方に凹部
   が形成され、前記凹部を含めて両主面に電極が形成され
   た板状のサーミスタ素子と、前記電極に一端部が半田で
   接続された一対のリード線と、前記サーミスタ素子およ
   び前記リード線の一端部を絶縁被覆する外装樹脂と、か
   らなることを特徴とするサーミスタ。
2. 【請求項２】 前記リード線の一端部は前記凹部内壁に
   沿って半田で接続されていることを特徴とする請求項１
   記載のサーミスタ。
3. 【請求項３】 前記凹部は四角板形状をなし、前記リー
   ド線の一端部は前記凹部底面に対角線上に固定され、そ
   の先端は前記凹部角部に接していることを特徴とする請
   求項２記載のサーミスタ。
4. 【請求項４】 前記サーミスタ素子は正の抵抗温度特性
   を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいず
   れかに記載のサーミスタ。