JP2003217905A

JP2003217905A - チップ型サーミスタおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2003217905A
Application number: JP2002017483A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kawase; 政彦川瀬
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】容易かつ安価な方法で、電解メッキによる外
部電極近傍のサーミスタ素子の腐食を防止できるチップ
型サーミスタおよびその製造方法を提供する。【解決手段】サーミスタ素子の両端部に外部電極が形
成されており、前記サーミスタ素子の外部電極近傍は、
無機物が拡散して、拡散層が形成されている。

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、表面実装用チッ
プ型サーミスタ、特に、電子機器の温度補償用や表面温
度測定センサとして用いられるチップ型サーミスタとそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】チップ型サーミスタは、外部電極に電解
メッキを施す場合、外部電極近傍のサーミスタ素子が腐
食、溶解して、抵抗値変化を生じるという問題がある。
したがって、チップ型サーミスタは、サーミスタ素子表
面にガラス層などの絶縁層を形成し、電解メッキ時の外
部電極近傍のサーミスタ素子の腐食を防止している。

【０００３】例えば、特開平３−２５０６０３号公報に
は、図２に示すようなチップ型サーミスタ１が開示され
ている。チップ型サーミスタ１は、サーミスタ素子２の
両端部に外部電極３、３が形成され、サーミスタ素子２
の両端面を除く表面がガラス層４、４で被覆されてい
る。外部電極３、３は、下地層である焼付け電極層３
ａ、３ａと、焼付け電極層３ａ、３ａの上に形成される
メッキ層３ｂ、３ｂとからなる。

【０００４】また、特開平９−２６６１０２号公報に
は、図３に示すようなチップ型サーミスタ１ａが開示さ
れている。チップ型サーミスタ１ａは、サーミスタ素子
２ａの両端部に外部電極３、３が形成され、サーミスタ
素子２ａの外部電極形成部を除く表面が絶縁性無機物層
４ａ、４ａで被覆されている。外部電極３、３は、下地
層である焼付け電極層３ａ、３ａと、焼付け電極層３
ａ、３ａの上に形成されるメッキ層３ｂ、３ｂとからな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チップ
型サーミスタ１を製造するには、両主面にガラス層４が
形成された焼結シートをダイシングソウで短冊状に切断
する工程や、その後再び露出した切断面にガラスペース
トを焼付ける工程や、さらに四側面をガラス層４で被覆
された短冊状物をダイシングソウでチップ状に切断する
工程が必要であり、工程が複雑でコストが高いという問
題があった。

【０００６】また、チップ型サーミスタ１ａも、チップ
状のサーミスタ素子２ａ全表面にスパッタリング法など
で絶縁性無機物層４ａ、４ａを形成する工程が必要であ
り、工程が複雑でコストが高い。さらに、焼付け電極層
３ａ、３ａ形成時に、焼付け電極層３ａ下の絶縁性無機
物層（４ａに相当し、図示せず）が消滅するように、導
電ペースト中に絶縁性無機物層が反応溶融する無機結合
材を添加し、かつ絶縁性無機物層や無機結合材の融点ま
たは軟化点を限定する必要があった。さらにまた、メッ
キ層３ｂ、３ｂ形成時に絶縁性無機物層４ａ、４ａが剥
離しないよう、絶縁性無機物層４ａの膜厚を限定する必
要があり、生産性が低いという問題もあった。

【０００７】この発明の目的は、容易かつ安価な方法
で、電解メッキによる外部電極近傍のサーミスタ素子の
腐食を防止できるチップ型サーミスタおよびその製造方
法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るチップ型
サーミスタは、サーミスタ素子の両端部に外部電極が形
成されており、前記サーミスタ素子の外部電極近傍は、
無機物が拡散して、拡散層が形成されていることを特徴
とする。

【０００９】前記無機物は３価以上の金属酸化物である
ことが好ましい。

【００１０】前記金属酸化物はＺｎ，Ａｌ，Ｗ，Ｚｒ，
Ｓｂ，Ｙ，Ｓｍ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｄから選ばれる物質の
酸化物を1種以上含有することが好ましい。

【００１１】前記拡散層の深さは０．００５ｍｍ以上で
あることが好ましい。

【００１２】前記外部電極は電解メッキ層を有すること
が好ましい。

【００１３】前記サーミスタ素子は内部に電極を有する
ことが好ましい。

【００１４】この発明に係る一つのチップ型サーミスタ
の製造方法は、チップ状のサーミスタ素子を準備する工
程と、このサーミスタ素子の両端部に無機物を塗布、焼
付ける工程と、このサーミスタ素子の両端部に外部電極
を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

【００１５】この発明に係るその他のチップ型サーミス
タの製造方法は、チップ状のサーミスタ素子を準備する
工程と、このサーミスタ素子の両端部に無機物を添加し
た導電ペーストを塗布、焼付けて、焼付け電極層を形成
する工程と、このサーミスタ素子の両端部の焼付け電極
層の上に電解メッキ層を形成する工程と、を備えること
を特徴とする。

【００１６】これらの発明によれば、無機物が拡散して
サーミスタ素子の外部電極近傍に拡散層が形成され、サ
ーミスタ素子の外部電極近傍が高比抵抗化されるので、
電解メッキ時の外部電極近傍のサーミスタ素子の溶解反
応を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明における一つの実施の形
態について、図１に示すチップ型負特性サーミスタ１１
を参考に説明する。

【００１８】チップ型負特性サーミスタ１１は、負特性
サーミスタ素子１２と、負特性サーミスタ素子１２の内
部に互いに対向するように形成された内部電極１３、１
３と、負特性サーミスタ素子１２の両端面に形成された
外部電極１４、１４とからなる。負特性サーミスタ素子
１２の外部電極近傍は、無機物が拡散して、拡散層が形
成されており、負特性サーミスタ素子１２の中央部の比
抵抗に比べ高比抵抗となっている。

【００１９】このチップ型負特性サーミスタ１１は、以
下の工程を経て作製される。まず、モル比が５０：１
５：３０：５になるＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌの酸化物を
主成分とするサーミスタ材料に、有機バインダー、ポリ
酢酸ビニル、分散材、表面活性材、消泡材、溶剤を所定
量加え、５０〜６０μｍのグリーンシートを作製し、所
定サイズにカットする。次に、このグリーンシートの表
面の所定の位置にＡｇ−Ｐｄからなる導電ペーストをス
クリーン印刷して、狙い抵抗値に応じた形状の内部電極
１３、１３を形成する。そして、内部電極１３、１３を
形成したグリーンシートを所定厚みになるように必要枚
数積層し、油圧プレス機で圧着し、一体化する。その
後、所定サイズのチップ状に切断し、１２５０℃で焼成
することにより、チップ状の負特性サーミスタ素子１２
を得る。

【００２０】次に、拡散物になるＺｎ，Ａｌ，Ｗ，Ｚ
ｒ，Ｓｂ，Ｙ，Ｓｍ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｄから選ばれる１
種類以上の金属またはその金属酸化物に、樹脂、有機溶
媒を加えたペースト材料を準備し、このペースト材料を
負特性サーミスタ素子１２の両端部に塗布し、９００℃
〜１２００℃で２時間焼付ける。これにより、金属酸化
物が負特性サーミスタ素子１２両端部から負特性サーミ
スタ素子１２内部へと拡散し、拡散層１２ａ、１２ａが
形成され、負特性サーミスタ素子１２の外部電極近傍が
高比抵抗化される。

【００２１】さらに、この負特性サーミスタ素子１２の
両端部に、内部電極１３、１３と電気的に接続するよう
に外部電極１４、１４を形成する。まず、下地層として
Ａｇとガラスフリットからなる外部電極用の導電ペース
トを塗布し、８００℃で焼付け、焼付け電極層１４ａ、
１４ａを形成する。さらに、焼付け電極層１４ａ、１４
ａの上に電解メッキ法により、Ｎｉ、Ｓｎの２層からな
るメッキ層１４ｂ、１４ｂを形成して、チップ型負特性
サーミスタ１１を得る。

【００２２】このようにして作製したチップ型負特性サ
ーミスタ１１について、負特性サーミスタ素子１２の両
端部に形成される拡散層１２ａ、１２ａの拡散物を変え
て、それぞれの拡散物による拡散層１２ａ、１２ａの深
さと、電解メッキ処理による負特性サーミスタ素子１２
の溶解深さおよび負特性サーミスタ素子１２の抵抗値変
化を調べた。その結果を表１に表す。

【００２３】比較例として、負特性サーミスタ素子１２
の両端部に無機物による拡散層１２ａ、１２ａを形成し
ないチップ型負特性サーミスタを作製し、このチップ型
負特性サーミスタについても同様に調べ、その結果を表
１に表した。

【００２４】なお、拡散層１２ａ、１２ａの深さは、負
特性サーミスタ素子１２の断面における拡散物である無
機物の拡散距離をＥＰＭＡで測定した値である。溶解深
さは、電解メッキによって負特性サーミスタ素子１２が
溶解した深さを拡大鏡で測定した値である。抵抗値変化
は、電解メッキ前後の負特性サーミスタ素子１２の抵抗
値の変化率を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に明らかなように、電解メッキによっ
て負特性サーミスタ素子が溶解する深さは、比較例の負
特性サーミスタが０．０２５ｍｍであった。拡散層１２
ａ、１２ａの深さが０．００５ｍｍ未満の試料Ｎｏ．２
およびＮｏ．９は、それぞれ０．０２３ｍｍ、０．０２
３ｍｍであった。拡散層１２ａ、１２ａの深さが０．０
０５ｍｍ以上の場合は、０．０１５ｍｍ以下であり、比
較例に比べて４０％以上浅くなった。

【００２７】また、電解メッキによる抵抗値変化につい
ては、比較例の負特性サーミスタが８．３％であった。
拡散層１２ａ、１２ａの深さが０．００５ｍｍ未満の試
料Ｎｏ．２およびＮｏ．９は、６．１％、６．５％であ
った。拡散層１２ａ、１２ａの深さが０．００５ｍｍ以
上の場合は、４．２％以下であり、比較例に比べて５０
％以上小さくなった。

【００２８】これは、拡散層１２ａ、１２ａが高比抵抗
化したことにより、負特性サーミスタ素子１２の外部電
極近傍の比抵抗が高くなり、電解メッキ時の負特性サー
ミスタ素子１２の溶解を防いだからである。

【００２９】この発明における他の実施の形態であるチ
ップ型負特性サーミスタ１１の製造方法について、前述
と同じ図１を用いて説明する。なお、この実施の形態で
は前述の実施の形態とは製造方法が異なるが、作製され
るチップ型サーミスタ１１は同様であるため、前述の図
１を参照する。

【００３０】このチップ型負特性サーミスタ１１は、以
下の工程を経て作製される。まず、前述と同様の工程
で、チップ状の負特性サーミスタ素子１２を得る。次
に、拡散物になるＺｎ，Ａｌ，Ｗ，Ｚｒ，Ｓｂ，Ｙ，Ｓ
ｍ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｄから選ばれる１種類以上の金属ま
たはその金属酸化物をＡｇ−Ｐｄ（７：３）からなる導
電ペーストに加えて、焼付け電極層１４ａ、１４ａ用の
導電ペーストを準備する。このとき、前記金属酸化物
は、球径Ｄ₉₀≦１μｍを使用した。

【００３１】そして、負特性サーミスタ素子１２の両端
部に、この導電ペーストを塗布し、９５０℃で１時間〜
２時間焼付ける。これにより、焼付け電極層１４ａ、１
４ａを形成すると同時に、導電ペースト中の金属酸化物
が負特性サーミスタ素子１２両端部から負特性サーミス
タ素子１２内部へと拡散し、拡散層１２ａ、１２ａが形
成され、外部電極近傍が負特性サーミスタ素子１２の中
央部に比べ高比抵抗化される。

【００３２】さらに、この負特性サーミスタ素子１２の
両端部の焼付け電極層１４ａ、１４ａの上に電解メッキ
法により、Ｎｉ、Ｓｎの２層からなるメッキ層１４ｂ、
１４ｂを形成して、チップ型負特性サーミスタ１１を得
る。

【００３３】なお、この場合、無機物を焼付け電極層１
４ａ、１４ａ用の導電ペーストに混合して同時に焼付け
るため、前述の無機物を先ず焼付ける方法に比べ、工程
をより簡略化できる。

【００３４】このようにして作製したチップ型負特性サ
ーミスタ１１について、負特性サーミスタ素子１２の両
端部に形成する拡散層１２ａ、１２ａの拡散物を変え
て、それぞれの拡散物による拡散層１２ａ、１２ａの深
さと、電解メッキ処理による負特性サーミスタ素子１２
の溶解深さおよび負特性サーミスタ素子１２の抵抗値変
化を調べた。その結果を表２に表す。

【００３５】比較例として、負特性サーミスタ素子１２
の両端部に無機物による拡散層１２ａ、１２ａを形成し
ないチップ型負特性サーミスタを作製し、このチップ型
負特性サーミスタについても同様に調べ、その結果を表
２に表した。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２に明らかなように、電解メッキによっ
て負特性サーミスタ素子が溶解する深さは、比較例の負
特性サーミスタが０．０２５ｍｍであった。拡散層１２
ａ、１２ａの深さが０．００５ｍｍ未満の試料Ｎｏ．１
およびＮｏ．３は、０．０２４ｍｍ、０．０２５ｍｍで
あった。拡散層１２ａ、１２ａの深さが０．００５ｍｍ
以上の場合は、０．０１５ｍｍ以下であり、比較例に比
べて４０％以上浅くなった。

【００３８】また、電解メッキによる抵抗値変化につい
ては、比較例の負特性サーミスタが８．３％であった。
拡散層１２ａ、１２ａの深さが０．００５ｍｍ未満の試
料Ｎｏ．１およびＮｏ．３は、６．８％、７．３％であ
った。拡散層１２ａ、１２ａの深さが０．００５ｍｍ以
上の場合は、４．１％以下であり、比較例に比べて５０
％以上小さくなった。

【００３９】これは、拡散層１２ａ、１２ａが高比抵抗
化したことにより、負特性サーミスタ素子１２の外部電
極近傍の比抵抗が高くなり、電解メッキ時の負特性サー
ミスタ素子１２の溶解を防いだからである。

【００４０】なお、負特性サーミスタ素子１２の外部電
極近傍の比抵抗を高くすることは、内部電極１３、１３
を有する積層型のチップ型負特性サーミスタ１１に好適
である。内部電極１３、１３を有しない負特性サーミス
タ１１の場合、外部電極近傍の比抵抗を高くすると、外
部電極１４、１４間にあらわれる抵抗値が高くなるのに
対し、内部電極１３、１３を有する負特性サーミスタ１
１の場合、内部電極１３、１３によって特性が決まるた
め、外部電極近傍の比抵抗を高くしても、外部電極１
４、１４間にあらわれる抵抗値は高くならない。

【００４１】つまり、内部電極１３、１３を有する負特
性サーミスタ１１は、外部電極近傍に拡散層１２ａ、１
２ａを形成し、高比抵抗化させても抵抗値が変動しない
ため、外部電極１４、１４を電解メッキで形成したとき
の抵抗値の変化をより小さくできる。

【００４２】また、サーミスタ材料は、今回使用したＭ
ｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌの酸化物からなるものに限定され
ず、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｏ，Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｏ，Ｍｎ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ−Ｆｅ，Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏなど、より低抵
抗材料に展開して、低抵抗サーミスタを得ることもでき
る。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明であるチッ
プ型サーミスタは、サーミスタ素子の両端部に無機物を
焼付けたり、外部電極用導電性ペースト中に無機物を添
加して焼付け電極層を形成したりして、外部電極近傍の
サーミスタ素子に拡散層を形成することにより、サーミ
スタ素子の外部電極近傍の比抵抗が高くなり、電解メッ
キ時の外部電極近傍のサーミスタ素子の腐食を防ぎ、メ
ッキによる特性変化、および機械強度の劣化を防ぐこと
ができる。

【００４４】また、この発明であるチップ型サーミスタ
の製造方法は、サーミスタ素子の両端部に無機物を焼付
けたり、外部電極用導電性ペースト中に無機物を添加し
て焼付け電極層を形成したりして、外部電極近傍のサー
ミスタ素子に拡散層を形成することにより、外部電極近
傍のサーミスタ素子自体を高比抵抗化させる。したがっ
て、サーミスタ素子表面にガラスペーストを焼付けた
り、スパッタリング法で絶縁性無機物層を形成する方法
に比べ、製造が容易で生産性が高く、コストも安価であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る一つの実施の形態のチップ型サ
ーミスタの断面図である。

【図２】従来のチップ型サーミスタの断面図である。

【図３】従来の他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サーミスタ素子１２ａ拡散層１３内部電極１４外部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーミスタ素子の両端部に外部電極が形
成されており、前記サーミスタ素子の外部電極近傍は、
無機物が拡散して、拡散層が形成されていることを特徴
とするチップ型サーミスタ。
【請求項２】前記無機物は３価以上の金属酸化物であ
ることを特徴とする請求項１記載のチップ型サーミス
タ。
【請求項３】前記金属酸化物はＺｎ，Ａｌ，Ｗ，Ｚ
ｒ，Ｓｂ，Ｙ，Ｓｍ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｄから選ばれる物
質の酸化物を1種以上含有することを特徴とする請求項
２記載のチップ型サーミスタ。
【請求項４】前記拡散層の深さは０．００５ｍｍ以上
であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれ
かに記載のチップ型サーミスタ。
【請求項５】前記外部電極は電解メッキ層を有するこ
とを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載
のチップ型サーミスタ。
【請求項６】前記サーミスタ素子は内部に電極を有す
ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに
記載のチップ型サーミスタ。
【請求項７】チップ状のサーミスタ素子を準備する工
程と、このサーミスタ素子の両端部に無機物を塗布、焼付ける
工程と、このサーミスタ素子の両端部に外部電極を形成する工程
と、を備えることを特徴とするチップ型サーミスタの製
造方法。
【請求項８】チップ状のサーミスタ素子を準備する工
程と、このサーミスタ素子の両端部に無機物を添加した導電ペ
ーストを塗布、焼付けて焼付け電極層を形成する工程
と、このサーミスタ素子の両端部の焼付け電極層の上に電解
メッキ層を形成する工程と、を備えることを特徴とする
チップ型サーミスタの製造方法。