JP2007234655A - チップ型サーミスタ - Google Patents

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Abstract

【課題】異なる電位に接続される電極間のギャップを大きくせずとも、より一層の低抵抗化を図ることができ、所望でない短絡や電極間マイグレーションが生じ難く、耐電圧性の低下が生じ難いチップ型サーミスタを提供する。
【解決手段】上面2aと、底面2bと、一対の端面2c,2dと、一対の側面2e,2fとを有し、端面2c,2dを結ぶ方向が長さ方向とされている直方体状のサーミスタ素体2の外表面に、第1,第2の電極3,4がギャップGを隔てて形成されており、第1の電極が、サーミスタ素体2の底面2bの一部に支持している底面上電極部分2aを少なくとも有し、ギャップGが、サーミスタ素体2の底面上でサーミスタ素体2の幅方向に延びるギャップ部分G1,G2と、サーミスタ素体2の長さ方向に延びるギャップ部分G3,G4とを少なくとも有する、チップ型サーミスタ1。
【選択図】図1

Description

本発明は、チップ型サーミスタに関し、より詳細には、サーミスタ素体の外表面に、異なる電位に接続される第1,第2の電極が形成されているチップ型サーミスタに関する。
電子機器の小型化に伴って、使用されるサーミスタにおいても、小型化が要求されている。また、電子機器の小型化及び高密度化を図るために、回路基板に表面実装され得るチップ型のサーミスタが広く用いられている。
ところで、チップ型の正特性サーミスタでは、電圧低下に伴う電力損失を低減するために、抵抗値がより低いことが求められている。
従来、直方体状のサーミスタ素体を用いたチップ型サーミスタでは、低抵抗化を図る場合、異なる電位に接続される電極間の距離を短くする方法が採用されていた。すなわち、サーミスタ素体の外表面に第1の電極及び第2の電極を形成するに際し、第1の電極と第2の電極との間の距離を小さくすることにより、低抵抗化が図られていた。
下記の特許文献1には、図6に示すチップ型サーミスタが開示されている。チップ型サーミスタ101では、直方体状のサーミスタ素体102の外表面に第1,第2の電極103,104が形成されている。ここでは、サーミスタ素体102は、直方体状の形状を有する。すなわち、上面102aと、下面102bと、第1,第2の端面102c,102dと、第1,第2の側面102e,102fとを有する。第1,第2の端面102c,102dを結ぶ方向が長さ方向とされている。
第1の電極103は、側面102eを覆う側面上電極部分103aと、上面102a、下面102b、端面102c,102d上に至る電極周縁部103bとを有する。同様に、第2の電極104もまた、側面上電極部分104aと、上面102a、下面102b、端面102c,102dに至っている電極周縁部104bとを有する。上記電極周縁部103b,104bは、いずれも、上面102aから端面102c,102dを経て下面102bに至るように、サーミスタ素体102の外周を巻回するように形成されている。そして、電極周縁部103bと電極周縁部104bとが、ギャップgを隔てて配置されている。このギャップgの幅を小さくすることにより、低抵抗化を図ることができる。
チップ型サーミスタ101では、サーミスタ素体102の寸法を変えずとも、上記電極周縁部103bと電極周縁部104bとのギャップgの幅を小さくすることにより、低抵抗化を図ることができるとされている。
特開2003−297603号公報
特許文献1に記載のチップ型サーミスタ101のように、サーミスタ素体の外表面において、第1,第2の電極103,104をギャップgを隔てて形成した構造では、前述したように、ギャップgの幅を小さくすることにより、すなわち電極周縁部103b,104b間の距離を小さくすることにより低抵抗化が図られる。例えば、0.8×0.8×1.6mmの外形寸法を有するサーミスタ素体102を用いた場合、サーミスタ素体の比抵抗が2.5Ω・cmの場合、上記電極間距離を0.1mmとした場合、抵抗値は5.8Ωとなり、電極間距離を0.2mmとした場合には7.9Ωとなる。しかしながら、このように電極間距離を短くすると、実装時のはんだによりブリッジが形成され、第1,第2の電極103,104間が短絡するおそれがあった。また、電極間マイグレーションが発生したり、耐電圧が低下したりする。
すなわち、小型であり、より低抵抗を有し、しかも所望でない短絡や電極間マイグレーションが生じ難いサーミスタを提供することは困難であった。特に、上記ギャップgの大きさ、すなわち上記電極間距離を0.1〜0.2mmとした場合には、電極形成精度を高めなければならない。さもないと、上記はんだブリッジによる短絡や電極間マイグレーションが生じるおそれがある。また、耐電圧性も低下する。のみならず、形成精度が低いと、電極間距離にばらつきが生じ、耐電圧特性や抵抗値がばらつくという問題もあった。
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、より一層低抵抗化を図ることができ、しかも、低抵抗化を図ったとしても、所望でない第1,第2の電極間の短絡や電極間マイグレーションが生じ難く、耐電圧性の低下が生じ難い、チップ型サーミスタを提供することにある。
本発明によれば、上面と、底面と、一対の端面と、一対の側面とを有し、一対の端面を結ぶ方向が長さ方向である直方体状のサーミスタ素体と、前記サーミスタ素体の外表面に形成された第1,第2の電極とを備え、前記第1の電極が、前記サーミスタ素体の底面の一部に位置している底面上電極部分を少なくとも有し、前記第2の電極が前記サーミスタ素体の底面において第1の電極を挟んでサーミスタ素体の幅方向に延びる第1,第2のギャップ部と、前記サーミスタ素体の長さ方向に延びる第3,第4のギャップ部とを少なくとも有し、前記サーミスタ素体の底面から側面または端面に渡っているギャップを隔てて分離されて形成されている、チップ型サーミスタが提供される。
本発明に係るチップ型サーミスタのある特定の局面では、前記第1の電極が、前記底面上電極部分に連なっており、かつ前記サーミスタ素体の一対の側面に至る側面上電極部分がさらに備えられている。この場合には、第1の電極がサーミスタ素体の一対の側面に至る側面上電極部分を有し、該側面上電極部分もまた、ギャップを隔てて第2の電極と対向されることになり、より一層低抵抗のチップ型サーミスタを容易に提供することが可能となる。
また、本発明のさらに他の特定の局面では、前記第2の電極が、前記サーミスタ素体の底面において、前記第1の電極とギャップを隔てて配置されている底面上電極部分を有する。この場合には、第2の電極も底面上電極部分を有するため、底面側からチップ型サーミスタをはんだ等を用いて回路基板などに容易に表面実装することができる。
本発明に係るチップ型サーミスタのさらに別の特定の局面によれば、前記サーミスタ素体の一対の端面を結ぶ方向に貫通孔が形成されており、前記第2の電極が、前記サーミスタ素体の各端面において前記貫通孔の端部が位置している部分に設けられた端面上電極部分を有する。この場合には、上記貫通孔が設けられていることにより、第1,第2の電極間で取り出される抵抗値がより一層低められる。
本発明に係るチップ型サーミスタでは、直方体状のサーミスタ素体の外表面に第1,第2の電極が形成されているが、第1の電極が、サーミスタ素体の底面の一部に位置している底面上電極部分を少なくとも有し、第2の電極が、前記サーミスタ素体の底面において第1の電極を挟んでサーミスタ素体の幅方向に延びる第1,第2のギャップ部と、前記サーミスタ素体の長さ方向に延びる第3,第4のギャップ部とを少なくとも有するギャップを隔てて配置されているので、後述の実施形態の説明から明らかなように、同じ大きさの直方体状のサーミスタ素体を用いた場合、従来のチップ型サーミスタに比べて低抵抗化を図ることができる。
すなわち、サーミスタ素体の大きさ及び第1,第2の電極間のギャップの大きさを一定とした場合、従来のチップ型サーミスタに比べてより一層低抵抗化を図ることができる。そのため、ギャップの大きさをさほど小さくせずともよいため、実装時のはんだブリッジによる短絡のおそれが少なく、電極間マイグレーションが生じ難く、かつ耐電圧性の低下が生じ難い、信頼性に優れたチップ型サーミスタを提供することが可能となる。
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図1(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係るチップ型サーミスタの底面側から見た斜視図及び横断面図である。
チップ型サーミスタ1は、直方体状のサーミスタ素体2を有する。サーミスタ素体2は、正の抵抗温度特性を有するセラミックスからなる。従って、チップ型サーミスタ1は、正特性サーミスタである。
サーミスタ素体2は、上面2a、底面2bと、第1,第2の端面2c,2dと、第1,第2の側面2e,2fとを有する。第1の端面2cと、第2の端面2dとを結ぶ方向が長さ方向である。
なお、図1(a)では、第1,第2の端面2c,2dは、第2の電極4で被覆されているため露出していないが、破線の引き出し線を用いて、第1,第2の端面2c,2dの位置を示すこととする。
同様に、サーミスタ素体2の底面2bの位置についても、図1(a)では、破線の引き出し線を用いてその位置を示すこととする。
本実施形態のチップ型サーミスタ1では、サーミスタ素体2の外表面に第1の電極3と第2の電極4とが形成されている。第1の電極3と、第2の電極4とは、ギャップGを隔てて対向されている。
第1の電極3は、サーミスタ素体2の底面上に位置している底面上電極部分3aと、一対の側面2e,2f上に至っている側面上電極部分3b,3cとを有する。側面上電極部分3b,3cは、底面2bと側面2e,2fとのなす端縁から側面2e,2fと上面2aとのなす端縁側に向かって延ばされているが、上面2aには至っていない。
すなわち、例えば側面上電極部分3bの上面2a側に位置する端縁3dは、上面2aには至っていない。
他方、ギャップGは、上記第1の電極3の周囲を所定の幅で周回するように形成されている。そして、第1の電極3に対して上記ギャップGを隔てて、第2の電極4が形成されている。第2の電極4は、上記ギャップGを隔てて、サーミスタ素体2の残りの外表面部分を被覆するように形成されている。すなわち、第2の電極4は、ギャップGを隔てて底面2b上において第1の電極3に対向されている底面上電極部分4a,4bを有する。底面上電極部分4a,4bに連なるように、側面上電極部分4c,4dが形成されている。また、図1では図示されていないが、第2の電極4は上面2の全面及び端面2c,2dの全面を被覆するように設けられている。
上記ギャップGは、サーミスタ素体2の底面2b上において、第1の電極3の両側においてサーミスタ素体の幅方向に延びる第1,第2のギャップ部G1,G2を有する。ギャップ部G1,G2は、底面2bだけでなく、本実施形態では、第1の電極3が側面上電極部分3cを有するため、一対の側面にも至っている。
そして、サーミスタ素体2の長さ方向に延びる第3,第4のギャップ部G3,G4により、第1,第2のギャップ部G1,G2が接続され、環状のギャップGが形成されている。本実施形態では、第1の電極3が、一対の側面上電極部分を有するため、第3,第4のギャップ部G3,G4は、図1(a)及び(b)に示されているように、サーミスタ素体2の一対の側面に配置されている。
上記第1,第2の電極3,4は、適宜の電極材料により形成される。本実施形態では、スパッタリングにより下地層にCr、中間層にNi−Cuからなる金属膜が形成され、該金属膜上に、Snめっき層を形成することにより、第1,第2の電極3,4が形成されている。より具体的には、サーミスタ素体2の外表面の全面にスパッタリングにより下地層にCr膜、中間層にNi−Cu膜を成膜し、しかる後、Snめっき膜を湿式めっきにより形成する。次に、上記ギャップGが形成されている部分の電極膜を除去することにより、第1,第2の電極3,4が形成される。
なお、第1,第2の電極3,4の形成方法は上記方法に特に限定されず、スパッタリングやめっき膜の形成以外の薄膜形成法を用いてもよい。また、厚膜形成法により電極を形成してもよい。
さらに、ギャップGの形成を最後に行わずに、ギャップGが形成されるように第1,第2の電極3,4をそれぞれ形成してもよい。
本実施形態のチップ型サーミスタ1では、図6に示した従来のチップ型サーミスタ101に比べ、同じ寸法のサーミスタ素体を用いた場合、低抵抗化を図ることができる。これを具体的な実験例に基づき説明する。
いま、サーミスタ素体2,102として、長さ方向寸法が2.0mm、幅方向寸法が1.2mm及び高さが1.2mmの比抵抗2.5Ω・cmのセラミックスからなるサーミスタ素体を用意した。そして、チップ型サーミスタ101では、第1,第2の103,104間のギャップgの寸法を0.2mmとなるように、第1,第2の電極103,104を形成した。
他方、本実施形態のチップ型サーミスタ1では、同じ寸法のサーミスタ素体2の外表面において、上記ギャップGの幅方向寸法は同じく0.2mmとなるように、第1,第2の電極3,4を形成した。より具体的には、図1(a)における寸法A1,A2は0.3mm、Bは1.0mm、Cは0.8mm、ギャップGの幅方向寸法は0.2mmとした。
上記のようにして作製した従来のチップ型サーミスタ101の抵抗値を測定したところ、5.47Ωであった。これに対して、本実施形態のチップ型サーミスタ1では、抵抗値は4.39Ωとなった。すなわち、本実施形態によれば、従来のチップ型サーミスタ101と同じ寸法のサーミスタ素体を用い、ギャップの幅
、すなわち異なる電位に接続される第1,第2の電極間の距離を等しくした場合であっても、より一層低抵抗化を図り得ることがわかる。
本実施形態において、より一層の低抵抗化を図り得るのは、第1の電極3と第2の電極4とが対向している部分の断面積、すなわちギャップGを隔てて対向している部分の長さが長くされていることによる。これは、本実施形態では、第1の電極3が、底面上電極部分3aと、側面上電極部分3b,3cとを有し、ギャップGが、サーミスタ素体2の底面2b上においてサーミスタ素体2の幅方向に延びるギャップ部G1,G2と、サーミスタ素体2の長さ方向に延び、ギャップ部G1,G2を接続しているギャップ部G3,G4とを有する環状のギャップとされていることによる。
従って、本実施形態のチップ型サーミスタ1では、同じ比抵抗及び同じ寸法のサーミスタ素体を用い、しかも第1,第2の電極間距離を等しくした場合であっても低抵抗化を図ることができる。言い換えれば、電極間距離をさほど小さくせずとも低抵抗のチップ型サーミスタ1を提供することができるので、実装時のはんだブリッジによる短絡が生じ難く、電極間マイグレーションも生じ難い。また、耐電圧性も高められる。しかも、電極間距離をさほど小さくせずともよいため、電極形成精度をさほど高くする必要もない。また、電極形成精度のばらつきによる特性のばらつきも生じ難い。
上記チップ型サーミスタ1は、プリント回路基板などに容易に表面実装することができる。すなわち、図2に模式的平面図で示すように、プリント回路基板11上に、電極ランド12〜14が形成されている。この場合、チップ型サーミスタ1は、サーミスタ素体2の底面2bにおいて、第1の電極の底面上電極部分3aと、第2の電極の底面上電極部分4a,4bとが存在するため、各底面上電極部分3a及び底面上電極部分4a,4bを、電極ランド12と電極ランド11,13上に接続されるようにプリント回路基板11上に搭載することにより、例えばリフローはんだ法により容易に表面実装することができる。
図3は、本発明の第2の実施形態のチップ型サーミスタを示すサーミスタ素体の底面側から見た斜視図であり、図4はサーミスタ素体の正面断面図である。
第2の実施形態のチップ型サーミスタ21は、第1の実施形態と同様に、直方体状のサーミスタ素体22を有する。サーミスタ素体22は、上面22aと、底面22bと、第1,第2の端面22c,22dと、側面22e,22fとを有する。第1,第2の端面22c,22dを結ぶ方向が長さ方向であり、本実施形態では、サーミスタ素体22内に、長さ方向に延びる貫通孔22gが形成されている。すなわち、貫通孔22gの一方端部は、第1の端面2cに開口しており、反対側の端部が第2の端面22dに開口している。
本実施形態においてもサーミスタ素体22は、正の温度特性を有するセラミックスにより構成されており、従って正特性サーミスタが構成されている。
また、第1の電極23及び第2の電極24,25は、サーミスタ素体22の外表面に形成されている。ここで、第1の電極23は、底面22a上に位置する底面上電極部分23aを有する。
他方、第2の電極24,25は、それぞれ、第1,第2の端面22c,22dの略中央に設けられている端面上電極部分24a,25aを有する。端面上電極部分24a,25aは、それぞれ、上記貫通孔22gの端部を覆うように形成されている。
他方、第2の電極24,25は、端面上電極部分24a,25aに連なっており、かつ底面22a上に位置している底面上電極部分24b,25bをさらに有する。
そして、第1の電極23は、上記第2の電極24,25と等しい幅のギャップGを隔てて対向するように、サーミスタ素体22の残りの表面に形成されている。すなわち、第1の電極23は、底面上に位置している底面上電極部分23aと、一対の側面22e,22fの全面を被覆している側面上電極部分23b,23c及び上面の全面を被覆している上面上電極部分23dと、端面上に位置している端面上電極部分23e,23fとを有する。そして、ギャップGは、第2の電極24,25の周囲を所定幅で周回するように設けられている。
すなわち、ギャップGは、サーミスタ素体22の幅方向に延びるギャップ部G11,G12を有する。ギャップ部G11,G12は、サーミスタ素体22の底面22b上に位置しており、第2の電極24,25は、ギャップ部G11及びG12を介して第1の電極23に隔てられている。さらに、ギャップ部G13,G14がサーミスタ素体22の長さ方向に延ばされて設けられている。すなわち、ギャップ部G13,G14は、サーミスタ素体22の底面22b上においてサーミスタ素体22の長さ方向に延ばされており、一方端がギャップ部G11に連なっている。また、ギャップ部G13,G14は、底面22bから端面22cに至るように延ばされている。端面22c上においてギャップ部G13,G14は、底面22b側から上面22a側に延ばされている。そして、ギャップ部G13,G14の他方端部が、端面22c上に設けられているギャップ部G17により接続されている。ギャップ部G17は、端面22c上において、サーミスタ素体22の幅方向に延ばされている。
他方の端面22d側においても、同様に、ギャップ部G12に連なるギャップ部G15,G16が設けられている。そして、ギャップ部G15,G16の他方端部は、端面22d上に設けられており、サーミスタ素体22の幅方向に延びるギャップ部により連結されている。
よって、本実施形態では、上記ギャップGを介して、第2の電極24,25は第1の電極23と隔てられている。しかも、セラミックスからなるさらに素体22内に上記貫通孔22gが形成されている。従って、同じ寸法のサーミスタ素体を用いた場合、ギャップGの幅方向寸法を同値とした場合、従来のチップ型サーミスタ101に比べてより一層の低抵抗化を図ることができる。これを具体的な実験例に基づき説明する。
前述した比較例として用意したチップ型サーミスタ101及び第1の実施形態のチップ型サーミスタ1の場合と同じサーミスタ素体をサーミスタ素体22として用いた。そして、ギャップGの幅方向寸法を0.2mmとし、但し貫通孔22gの直径は0.4mmとした。この場合、図3における寸法D、すなわちギャップ部G13,G14の外側の第1の電極部分のサーミスタ素体22の幅方向に沿う寸法は0.1mmとなる。また、第2の電極24,25のサーミスタ素体22の幅方向に沿う寸法は0.6mmとなる。また、第2の電極24の端面上電極部分24aの高さ方向寸法は0.9mmとした。
その結果、上記比較例として用意した従来のチップ型サーミスタ101では、抵抗値は5.47Ωであったのに対し、第2の実施形態では、抵抗値は2.10Ωとなった。
従って、第2の実施形態によれば、第1の実施形態よりもさらに低抵抗のチップ型サーミスタを提供し得ることがわかる。
第2の実施形態のチップ型サーミスタ21もまた、図5に平面図で示すように、プリント回路基板11上の電極ランド12〜14に、容易に表面実装することができる。すなわち、サーミスタ素体22の底面22b上に、第1の電極の底面上電極部分23aと、第2の電極24,25の底面上電極部分が位置しているため、電極ランド12〜14を有するプリント回路基板11にリフローはんだ法等により容易に表面実装することができる。
(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係るチップ型サーミスタの底面側から見た斜視図及び横断面図である。 第1の実施形態のチップ型サーミスタをプリント回路基板に実装した構造を示す模式的平面図。 本発明の第2の実施形態に係るチップ型サーミスタをサーミスタ素体の底面側から見た斜視図。 第2の実施形態のチップ型サーミスタに用いられているサーミスタ素体の縦断面図。 第2の実施形態のチップ型サーミスタをプリント回路基板に実装した構造を示す模式的部分切欠平面図。 従来のチップ型サーミスタを示す斜視図。
符号の説明
1…チップ型サーミスタ
2…サーミスタ素体
2a…上面
2b…底面
2c,2d…第1,第2の端面
2e,2f…第1,第2の側面
3…第1の電極
3a…底面上電極部分
3b,3c…側面上電極部分
3d…端縁
4…第2の電極
4a,4b…底面上電極部分
4c,4d…側面上電極部分
4e,4f…端面上電極部分
11…プリント回路基板
12〜14…電極ランド
21…チップ型サーミスタ
22…サーミスタ素体
22a…上面
22b…底面
22c,22d…第1,第2の端面
22e,22f…第1,第2の側面
22g…貫通孔
23…第1の電極
23a…底面上電極部分
23b,23c…側面上電極部分
23e,23f…端面上電極部分
24…第2の電極
24a…端面上電極部分
24b…底面上電極部分
25…第2の電極
25a…端面上電極部分
25b…底面上電極部分
G…ギャップ
G1〜G4…ギャップ部
G11〜G17…ギャップ部

Claims (4)

  1. 上面と、底面と、一対の端面と、一対の側面とを有し、一対の端面を結ぶ方向が長さ方向である直方体状のサーミスタ素体と、
    前記サーミスタ素体の外表面に形成された第1,第2の電極とを備え、
    前記第1の電極が、前記サーミスタ素体の底面の一部に位置している底面上電極部分を少なくとも有し、前記第2の電極が前記サーミスタ素体の底面において第1の電極を挟んでサーミスタ素体の幅方向に延びる第1,第2のギャップ部と、前記サーミスタ素体の長さ方向に延びる第3,第4のギャップ部とを少なくとも有し、前記サーミスタ素体の底面から側面または端面に渡っているギャップを隔てて分離されて形成されている、チップ型サーミスタ。
  2. 前記第1の電極が、前記底面上電極部分に連なっており、かつ前記サーミスタ素体の一対の側面に至る側面上電極部分をさらに備える、請求項1に記載のチップ型サーミスタ。
  3. 前記第2の電極が、前記サーミスタ素体の底面において、前記第1の電極とギャップを隔てて配置されている底面上電極部分を有する、請求項1または2に記載のチップ型サーミスタ。
  4. 前記サーミスタ素体の一対の端面を結ぶ方向に貫通孔が形成されており、前記第2の電極が、前記サーミスタ素体の各端面において前記貫通孔の端部が位置している部分に設けられた端面上電極部分を有する、請求項1に記載のチップ型サーミスタ。
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