JP2014165184A - Chip type positive characteristics thermistor element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a chip type positive characteristics thermistor element having an element volume of 0.12 (mm) or less, in which chattering is less likely to occur.SOLUTION: A chip type positive characteristics thermistor element 1 includes a ceramic substrate 2 having end faces Sa, Sb facing each other in the X axis direction, and a side face Sc connecting the end faces Sa, Sb, where the internal resistance value changes by temperature variation, and a low heat conduction layer 3 covering the side face Sc at least partially. The low heat conduction layer 3 has a thermal conductivity of 4.0 (W/m K) or less, and a thickness of 0.1 (μm) or more in the normal direction of the side face.

Description

本発明は、0.12mm3以下の体積を有するチップ型正特性サーミスタ素子に関する。 The present invention relates to a chip type positive temperature coefficient thermistor element having a volume of 0.12 mm 3 or less.

従来のチップ型正特性サーミスタ素子(以下、単にサーミスタ素子という)の一例としては、例えば下記特許文献1に記載のものがある。このサーミスタ素子は、略直方体形状を有するセラミック基体と、該サーミスタ素子の両端面に設けられた外部電極と、を備えている。各外部電極は、導電性金属層、導電性樹脂層および金属めっき層を積層した構造を有する。ここで、導電性金属層がセラミック基体の両端面直上に形成され、金属めっき層が最も外側の層となっている。また、セラミック基体において、外部電極が設けられていない四側面には、機械的強度等を向上させるためにガラス層が形成されている。   An example of a conventional chip-type positive characteristic thermistor element (hereinafter simply referred to as a thermistor element) is disclosed in Patent Document 1, for example. This thermistor element includes a ceramic base having a substantially rectangular parallelepiped shape, and external electrodes provided on both end faces of the thermistor element. Each external electrode has a structure in which a conductive metal layer, a conductive resin layer, and a metal plating layer are laminated. Here, the conductive metal layer is formed immediately above both end faces of the ceramic substrate, and the metal plating layer is the outermost layer. In addition, a glass layer is formed on the four side surfaces of the ceramic substrate on which no external electrode is provided in order to improve mechanical strength and the like.

特許文献1に記載のものに限らず、従来のサーミスタ素子は、典型的には、熱源の過熱検知に用いられる。具体的には、サーミスタ素子は熱源の近傍に実装される。この熱源の温度(つまり周囲温度)が増加すると、セラミック基体の温度が上昇すると共に抵抗値が上昇する。また、このサーミスタ素子には、電源電圧が供給されている。すると、サーミスタ素子の出力端子間には、周囲温度を表す電圧が出力され、ICに供給される。ICは、入力電圧に基づき、熱源が過熱状態か否かを判断する。   The conventional thermistor element is not limited to that described in Patent Document 1, and is typically used for overheating detection of a heat source. Specifically, the thermistor element is mounted in the vicinity of the heat source. When the temperature of the heat source (that is, the ambient temperature) increases, the temperature of the ceramic substrate increases and the resistance value increases. A power supply voltage is supplied to the thermistor element. Then, a voltage representing the ambient temperature is output between the output terminals of the thermistor element and supplied to the IC. The IC determines whether the heat source is in an overheated state based on the input voltage.

特開平10−092606号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-092606

熱源温度が基準温度を超えると、ICは、熱源が過熱状態と判断する必要がある。しかし、現実には、熱源温度は基準温度が超えているにも関わらず、熱源からサーミスタ素子への熱伝導の関係や、他の要因(例えば風)により、サーミスタ素子の出力電圧が表す温度は基準温度を超えたり、超えなかったりするという問題点があった。この問題点は、所謂チャタリング(またはラッチング)として知られている。   When the heat source temperature exceeds the reference temperature, the IC needs to determine that the heat source is in an overheated state. However, in reality, the temperature represented by the output voltage of the thermistor element is due to the heat conduction relationship from the heat source to the thermistor element and other factors (for example, wind) even though the reference temperature exceeds the reference temperature. There was a problem that the reference temperature was exceeded or not exceeded. This problem is known as so-called chattering (or latching).

ここで、セラミック基体の体積が大きければ、熱容量も十分に大きいので、基体の温度が一旦基準温度を超えると、再び基準温度以下になるまでに時間がかかる。この場合、チャタリングは起きにくい。   Here, if the volume of the ceramic substrate is large, the heat capacity is sufficiently large. Therefore, once the temperature of the substrate exceeds the reference temperature, it takes time until the temperature again falls below the reference temperature. In this case, chattering is unlikely to occur.

それに対して、セラミック基体がEIAJ標準で0603以下(換言すると、基体体積が0.12[mm3]以下)であれば、熱容量が小さくなる。この場合、基体温度が基準温度を一旦超えても、熱伝導の関係等の要因で、直ぐに基準温度以下に落ちやすい。したがって、基体体積が0.12[mm3]以下の場合、チャタリングは起こりやすい。 On the other hand, if the ceramic substrate is 0603 or less (in other words, the substrate volume is 0.12 [mm 3 ] or less) according to the EIAJ standard, the heat capacity becomes small. In this case, even if the substrate temperature exceeds the reference temperature once, it easily falls below the reference temperature immediately due to factors such as heat conduction. Therefore, chattering is likely to occur when the substrate volume is 0.12 [mm 3 ] or less.

それゆえに、本発明の目的は、素子の体積が0.12[mm3]以下で、チャタリングが生じ難いチップ型正特性サーミスタ素子を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a chip-type positive temperature coefficient thermistor element in which the volume of the element is 0.12 [mm 3 ] or less and chattering hardly occurs.

上記目的を達成するために、本発明の一局面は、0.12[mm3]以下の体積を有するチップ型正特性サーミスタ素子であって、所定方向に相対する第一端面および第二端面と、該第一端面および該第二端面の間を接続する側面を有するセラミック基体であって、温度変化により内部抵抗値が変化するセラミック基体と、前記側面の少なくとも一部を覆う低熱伝導層と、を備えている。前記低熱伝導層は、4.0[W/m・K]以下の熱伝導率と、前記側面の法線方向に0.1[μm]以上の厚さと、を有する。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a chip-type positive temperature coefficient thermistor element having a volume of 0.12 [mm 3 ] or less, wherein the first end surface and the second end surface are opposed to each other in a predetermined direction. A ceramic substrate having a side surface connecting between the first end surface and the second end surface, wherein the internal resistance value changes due to a temperature change, and a low thermal conductive layer covering at least a part of the side surface; It has. The low thermal conductive layer has a thermal conductivity of 4.0 [W / m · K] or less and a thickness of 0.1 [μm] or more in the normal direction of the side surface.

上記局面によれば、上記低熱伝導層の作用により、サーミスタ素子の体積が0.12[mm3]以下で熱容量が小さくても、セラミック基体に一旦蓄積された熱は外部に逃げにくくなる。これによって、チャタリングが生じ難くなる。 According to the above aspect, even if the thermistor element has a volume of 0.12 [mm 3 ] or less and a small heat capacity, the heat once accumulated in the ceramic base is difficult to escape to the outside due to the action of the low thermal conductive layer. As a result, chattering is less likely to occur.

本発明の一実施形態に係るチップ側正特性サーミスタ素子を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a chip side positive characteristic thermistor element concerning one embodiment of the present invention. チップ型正特性サーミスタ素子の各試料の特性を測定するための回路構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the circuit structure for measuring the characteristic of each sample of a chip | tip type | mold positive characteristic thermistor element. 図2に示すFETおよびICの温度変化を示す図である。It is a figure which shows the temperature change of FET shown in FIG. 2, and IC.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るチップ型正特性サーミスタ素子(以下、単にサーミスタ素子という)について説明する。   Hereinafter, a chip type positive temperature coefficient thermistor element (hereinafter simply referred to as a thermistor element) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(はじめに)
まず、以下の説明の便宜のため、図1に示すX軸、Y軸およびZ軸を定義する。X軸、Y軸およびZ軸は、サーミスタ素子1の左右方向、前後方向および上下方向を示す。
(Introduction)
First, for the convenience of the following description, the X axis, the Y axis, and the Z axis shown in FIG. 1 are defined. The X axis, Y axis, and Z axis indicate the left-right direction, the front-rear direction, and the vertical direction of the thermistor element 1.

(サーミスタ素子の構成)
図1において、サーミスタ素子1は、セラミック基体2と、低熱伝導層3と、二個一対の外部電極4a,4bと、を備えている。
(Configuration of thermistor element)
In FIG. 1, the thermistor element 1 includes a ceramic substrate 2, a low thermal conductive layer 3, and a pair of external electrodes 4a and 4b.

セラミック基体2は、例えばBaTiO3(チタン酸バリウム)に所定の添加物が加えられたセラミック材料からなる。ここで、添加物は、希土類であり、典型的にはSm(サマリウム)である。これ以外にも、Nd(ネオジム)またはLa(ランタン)等を添加物として用いることが可能である。 The ceramic substrate 2 is made of, for example, a ceramic material in which a predetermined additive is added to BaTiO 3 (barium titanate). Here, the additive is a rare earth, typically Sm (samarium). In addition to this, Nd (neodymium), La (lanthanum), or the like can be used as an additive.

セラミック基体2は、単板構造および積層構造いずれの構造を有していても構わない。図1では、単板構造のものが例示されている。また、このセラミック基体2は、例えば、左右方向に長い略直方体形状を有しており、左右方向に相対向する第一端面Saおよび第二端面Sbと、該第一端面Saおよび該第二端面Sbとを繋ぐ少なくとも一つの側面Scと、を有する。ここで、本実施形態では、両端面Sa,Sb共に矩形形状を有する。この場合、側面Scは、それぞれが略長方形状の第一側面Sc1〜第四側面Sc4を含むことになる。   The ceramic substrate 2 may have either a single plate structure or a laminated structure. FIG. 1 illustrates a single plate structure. The ceramic base 2 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the left-right direction. The first end surface Sa and the second end surface Sb that oppose each other in the left-right direction, and the first end surface Sa and the second end surface. And at least one side surface Sc connecting Sb. Here, in this embodiment, both end surfaces Sa and Sb have a rectangular shape. In this case, the side surface Sc includes a first side surface Sc1 to a fourth side surface Sc4 each having a substantially rectangular shape.

次に、セラミック基体2のサイズの一例を説明する。セラミック基体2の左右方向の長さL(以下、L寸法という)は例えば600[μm]で、前後方向の幅Wは例えば300[μm]で、高さ方向の厚さTは例えば300[μm]である。しかし、これに限らず、サーミスタ素子1全体の体積が0.12[mm3]以下になるように、セラミック基体2のサイズは適宜定められれば良い。 Next, an example of the size of the ceramic substrate 2 will be described. The length L (hereinafter referred to as L dimension) of the ceramic substrate 2 is, for example, 600 [μm], the width W in the front-rear direction is, for example, 300 [μm], and the thickness T in the height direction is, for example, 300 [μm]. ]. However, the present invention is not limited to this, and the size of the ceramic substrate 2 may be appropriately determined so that the whole volume of the thermistor element 1 is 0.12 [mm 3 ] or less.

低熱伝導層3は、本実施形態では、セラミック基体2の表面のうち、両端面Sa,Sbを除く、側面Sc1〜Sc4上に形成されている。この低熱伝導層3は、セラミック基体2内に蓄積された熱がセラミック基体2の外部に放出され難くするために設けられる。   In the present embodiment, the low thermal conductive layer 3 is formed on the side surfaces Sc1 to Sc4 of the surface of the ceramic substrate 2 excluding both end surfaces Sa and Sb. The low thermal conductive layer 3 is provided to make it difficult for the heat accumulated in the ceramic base 2 to be released to the outside of the ceramic base 2.

この低熱伝導層3は、4.0[W/m・K]以下の熱伝導率を有するガラス、高熱伝導性ガラス、または、ガラスおよび樹脂の複合材料で、各側面Sc1〜Sc4の法線方向の厚さが0.1[μm]以上となるように形成される。   The low thermal conductive layer 3 is made of glass having a thermal conductivity of 4.0 [W / m · K] or less, high thermal conductive glass, or a composite material of glass and resin, and the normal direction of the side surfaces Sc1 to Sc4. Is formed so as to have a thickness of 0.1 [μm] or more.

ここで、上記の通り、サーミスタ素子1の体積は0.12[mm3]以下である。この条件下で低熱伝導層3の厚さを例えば200[μm]以上とすると、セラミック基体2の体積が極端に小さくなってしまう。その結果、サーミスタ素子1が極端に高抵抗化してしまい、温度変化に対する抵抗値変化が小さくなり、過熱検知の観点で好ましくない。この観点から、低熱伝導層3の厚さの上限は200[μm]とすることが好ましい。 Here, as described above, the thermistor element 1 has a volume of 0.12 [mm 3 ] or less. If the thickness of the low thermal conductive layer 3 is set to 200 [μm] or more under these conditions, the volume of the ceramic substrate 2 becomes extremely small. As a result, the thermistor element 1 becomes extremely high in resistance, and the resistance value change with respect to the temperature change becomes small, which is not preferable from the viewpoint of overheat detection. From this viewpoint, the upper limit of the thickness of the low thermal conductive layer 3 is preferably set to 200 [μm].

なお、本実施形態では、低熱伝導層3は側面Scの全域を覆うとして説明する。しかし、これに限らず、セラミック基体2の少なくとも一部(例えば約半分)の表面が空気中に露出していなければよい。   In the present embodiment, the low thermal conductive layer 3 is described as covering the entire side surface Sc. However, the present invention is not limited to this, and the surface of at least a part (for example, about half) of the ceramic substrate 2 may not be exposed to air.

外部電極4a,4bは、端面Sa,Sbに形成され、下地電極5a,5bと、第一メッキ膜6a,6bと、第二メッキ膜7a,7bと、を有する。   The external electrodes 4a and 4b are formed on the end surfaces Sa and Sb, and have base electrodes 5a and 5b, first plating films 6a and 6b, and second plating films 7a and 7b.

下地電極5a,5bは、例えば、Ag−Zn(銀・亜鉛)合金およびAg(銀)からなる。具体的には、各端面Sa,SbにAg−Zn合金層がオーミック接合しており、該Ag−Zn合金層上にAg(銀)層が形成されている。   The base electrodes 5a and 5b are made of, for example, an Ag—Zn (silver / zinc) alloy and Ag (silver). Specifically, an Ag—Zn alloy layer is in ohmic contact with each of the end faces Sa and Sb, and an Ag (silver) layer is formed on the Ag—Zn alloy layer.

また、第一メッキ膜6a,6bは、例えばNiからなり、下地電極5a,5b上に形成される。第二メッキ膜7a,7bは、例えばSn(スズ)からなり、第一メッキ膜6a,6b上に形成される。   The first plating films 6a and 6b are made of, for example, Ni and are formed on the base electrodes 5a and 5b. The second plating films 7a and 7b are made of, for example, Sn (tin) and are formed on the first plating films 6a and 6b.

(サーミスタ素子の製法の一例)
上記サーミスタ素子1の製造工程の一例は、大略的には、下記の工程からなる。
(Example of thermistor element manufacturing method)
An example of the manufacturing process of the thermistor element 1 generally includes the following processes.

まず、所望特性を得ることが可能なBaTiO3系セラミック粉末が、150[mm]×150[mm]のサイズにプレス成形される。その後、プレス成形されたセラミック粉末に対して、所定の脱脂・焼成処理が行われる。その結果、マザー基板が得られる。このマザー基板は、その厚さ(厚さTに相当)が300[μm]となるまでラップ研磨が行われる。その後、ダイシングカットにより、300[μm]の幅(前後方向の幅Wに相当)を有する短冊状基板が得られる。 First, a BaTiO 3 ceramic powder capable of obtaining desired characteristics is press-molded to a size of 150 [mm] × 150 [mm]. Thereafter, a predetermined degreasing / firing process is performed on the press-molded ceramic powder. As a result, a mother substrate is obtained. This mother substrate is lapped until its thickness (corresponding to the thickness T) reaches 300 [μm]. Thereafter, a strip-shaped substrate having a width of 300 [μm] (corresponding to the width W in the front-rear direction) is obtained by dicing cut.

上記短冊状基板は、ディップコーティング処理される。具体的には、熱伝導率が0.6[W/m・K]の液体ガラスに浸漬され、これによって、基板表面に液体ガラスが層状に塗布される。この時、ガラス層の厚さが30[μm]程度となるように、膜厚が調整される。   The strip-shaped substrate is dip coated. Specifically, it is immersed in a liquid glass having a thermal conductivity of 0.6 [W / m · K], whereby the liquid glass is applied in layers on the substrate surface. At this time, the film thickness is adjusted so that the thickness of the glass layer is about 30 [μm].

その後、ガラス層が形成された短冊状基板は、そのL寸法が600[μm]となるように、再度ダイシングカットされる。   Thereafter, the strip-shaped substrate on which the glass layer is formed is diced again so that its L dimension is 600 [μm].

以上の工程により、低熱伝導層3を有するセラミック基体2が大量に作製される。   Through the above steps, a large number of ceramic substrates 2 having the low thermal conductive layer 3 are produced.

次に、セラミック基体2の端面Sa,Sbのそれぞれには、セラミックとの間でオーミック接合が得られるAg−Zn系ペーストが塗布される。その後、Ag−Zn系ペーストが塗布されたセラミック基体2に対し焼き付け処理がなされる。その後、Ag−Zn合金層上に、熱硬化性のAgペーストが塗布された後、Agペーストを加熱して硬化させる。それによって、下地電極5a,5bが形成される。最後に、下地電極5a,5bの表面に、電界メッキにより、まず、Niの第一メッキ膜6a,6bが形成され、その後、第一メッキ膜6a,6b上にはSnの第二メッキ膜7a,7bが形成される。以上の工程により、サーミスタ素子1が完成する。   Next, an Ag—Zn paste that provides an ohmic contact with the ceramic is applied to each of the end surfaces Sa and Sb of the ceramic substrate 2. Thereafter, the ceramic substrate 2 coated with the Ag—Zn-based paste is baked. Then, after a thermosetting Ag paste is applied on the Ag—Zn alloy layer, the Ag paste is heated and cured. Thereby, the base electrodes 5a and 5b are formed. Finally, first plating films 6a and 6b of Ni are formed on the surfaces of the base electrodes 5a and 5b by electroplating, and then a second plating film 7a of Sn is formed on the first plating films 6a and 6b. , 7b are formed. The thermistor element 1 is completed through the above steps.

(低熱伝導層とチャタリング有無との関係)
本件発明者は、低熱伝導層3の材質(換言すると、熱伝導率)および厚さを変更して、以下の表1に示す試料番号1〜24のサーミスタ素子(以下、単に試料1〜24という)を作製し、図2に示すような測定系にてチャタリングの有無を確認した。
(Relationship between low thermal conductive layer and chattering)
The inventor changes the material (in other words, thermal conductivity) and thickness of the low thermal conductive layer 3 to change the thermistor elements of sample numbers 1 to 24 (hereinafter simply referred to as samples 1 to 24) shown in Table 1 below. ) And the presence or absence of chattering was confirmed using a measurement system as shown in FIG.

Figure 2014165184
Figure 2014165184

表1に示すように、試料1〜5は、互いに異なる厚さ0.1、10、30、50、200[μm]を有するガラスを低熱伝導層として備えている。また、試料6〜10は、厚さ0.1、10、30、50、200[μm]の高熱伝導性ガラスを、試料11〜15は、厚さ0.1、10、30、50、200[μm]のガラス/樹脂の複合材料Aを、低熱伝導層として備えている。   As shown in Table 1, the samples 1 to 5 are provided with glasses having different thicknesses of 0.1, 10, 30, 50, and 200 [μm] as the low thermal conductive layer. Samples 6 to 10 are high thermal conductive glasses having a thickness of 0.1, 10, 30, 50, and 200 [μm], and samples 11 to 15 are 0.1, 10, 30, 50, and 200 having a thickness of 0.1, 10, 30, 50, and 200. [Μm] glass / resin composite material A is provided as a low thermal conductive layer.

また、試料16は、低熱伝導層が無いサーミスタ素子である。また、試料17、18、19は、厚さ0.05[μm]のガラス、高熱伝導性ガラスおよびガラス/樹脂の複合材料Aを、低熱伝導層として備えている。また、試料20〜24は、6.0[W/m・K]の熱伝導率を有するガラスおよび樹脂の複合材料Bであって、かつ厚さが0.1、10、30、50、200[μm]の複合材料Bからなる低熱伝導層を備えている。   Sample 16 is a thermistor element without a low thermal conductive layer. Samples 17, 18, and 19 include 0.05 μm-thick glass, high thermal conductivity glass, and glass / resin composite material A as a low thermal conductivity layer. Samples 20 to 24 are a composite material B of glass and resin having a thermal conductivity of 6.0 [W / m · K] and have a thickness of 0.1, 10, 30, 50, 200. A low thermal conductive layer made of the composite material B of [μm] is provided.

ここで、図2に示す測定系Mを説明する。測定系Mは、FET2と、試料1〜24と、IC3と、を備えている。FET2は、試料1〜24による過熱検知の対象となる熱源であって、図示しない基板に実装される。このFET2には一定の電源電圧Vcc1が供給されると共に、該FET2は入力電圧Vin1によってスイッチングされる。このスイッチング電圧Vin1を変えることにより、FET2の温度Tfetは、図3の上段に例示するように、Tth+3[℃]およびTth−3[℃]の間で1秒ごとに交互に切り替わる。ここで、温度Tthは、試料1〜24が過熱状態にあると判断される基準温度である。このように、試料1〜24でのチャタリング有無を確認するために、意図的に、熱源(つまりFET2)の温度が短時間の間に基準温度Tthを超えたり超えなかったりする環境を作る。   Here, the measurement system M shown in FIG. 2 will be described. The measurement system M includes an FET 2, samples 1 to 24, and IC3. The FET 2 is a heat source that is an object of overheating detection by the samples 1 to 24, and is mounted on a substrate (not shown). A constant power supply voltage Vcc1 is supplied to the FET2, and the FET2 is switched by the input voltage Vin1. By changing the switching voltage Vin1, the temperature Tfet of the FET 2 is alternately switched every second between Tth + 3 [° C.] and Tth−3 [° C.] as illustrated in the upper part of FIG. Here, the temperature Tth is a reference temperature at which the samples 1 to 24 are determined to be in an overheated state. As described above, in order to confirm the presence or absence of chattering in the samples 1 to 24, an environment is intentionally created in which the temperature of the heat source (that is, the FET 2) exceeds or does not exceed the reference temperature Tth in a short time.

各試料1〜24は、上記基板上であって、上記FET2から1[mm]だけ離れた位置に実装される。FET2の実際の温度Tfetが増加すると、各試料1〜24のセラミック基体の抵抗値が上昇する。また、各試料1〜24には、一定の電源電圧Vcc2が供給されている。これに応じて、各試料1〜24の出力端子間には、FET2の温度を示す電圧Voutが出力され、IC3に供給される。IC3は、入力電圧Voutに基づき、FET2の温度が基準温度Tthを超えているか否かを判断する。   Each of the samples 1 to 24 is mounted on the substrate at a position separated from the FET 2 by 1 [mm]. When the actual temperature Tfet of the FET 2 increases, the resistance value of the ceramic substrate of each of the samples 1 to 24 increases. A constant power supply voltage Vcc2 is supplied to each sample 1-24. Accordingly, a voltage Vout indicating the temperature of the FET 2 is output between the output terminals of the samples 1 to 24 and supplied to the IC 3. The IC 3 determines whether or not the temperature of the FET 2 exceeds the reference temperature Tth based on the input voltage Vout.

本件出願人は、上記のような測定系Mにて、FET2の温度を示す入力電圧Voutの時間変化を観察して、試料1〜24毎にチャタリングが発生しているか否かを判断した。この測定において、チャタリングとは、以下を意味する。つまり、測定系Mにおいて、FET2の実際の温度Tfetは、上記の通り、基準温度Tthを境に上下変動する。チャタリングが発生しているとは、温度Tfetの変化に敏感に追従して、入力電圧Vout(換言すると、試料1〜24により検出されたFET2の温度)が、図3の中段に温度Tdet1として示すように、実際の温度Tfetに追従して、基準温度Tthを境に上下変動している状態を意味する。それに対し、チャタリングが発生していないとは、温度Tfetの変化に緩慢に反応して、入力電圧Vout(換言すると、試料1〜24により検出されたFET2の温度)が、図3の下段に温度Tdet2として示すように、基準温度Tthを超えて緩やかに変動する状態を意味する   The applicant of the present application observed time variation of the input voltage Vout indicating the temperature of the FET 2 in the measurement system M as described above, and determined whether chattering occurred for each of the samples 1 to 24. In this measurement, chattering means the following. That is, in the measurement system M, the actual temperature Tfet of the FET 2 fluctuates up and down with the reference temperature Tth as the boundary as described above. The occurrence of chattering follows the change in the temperature Tfet sensitively, and the input voltage Vout (in other words, the temperature of the FET 2 detected by the samples 1 to 24) is shown as the temperature Tdet1 in the middle stage of FIG. As described above, it means a state where the actual temperature Tfet is tracked and fluctuates up and down with the reference temperature Tth as a boundary. On the other hand, chattering does not occur when the input voltage Vout (in other words, the temperature of the FET 2 detected by the samples 1 to 24) slowly changes in response to the change in the temperature Tfet. As shown as Tdet2, it means a state that fluctuates slowly over the reference temperature Tth

本件発明者の測定結果によれば、試料1〜15を用いて検出されたFET2の温度は、図3の下段のような時間波形となっていた。つまり、低熱伝導層3が、4.0[W/m・K]以下の熱伝導率の材質からなり、側面Sc1〜Sc4の法線方向に0.1[μm]以上の厚さを有する場合には、チャタリングが発生しなかった。したがって、試料1〜15に関しては、たとえサイズが小さくとも、FET2からの熱を一旦蓄積すると、低熱伝導層3の作用により、セラミック基体2からの放熱を抑制していることになる。それによって、サーミスタ素子1による過熱検知対象の温度は、一旦基準温度Tthを超えると、たとえセラミック基体2の温度が各種要因で基準温度Tthを境に上下動しても、図3の下段に示すように、基準温度Tthを超えた温度範囲で緩やかに変動する。以上のことから、熱源温度が基準温度Tthを超えていれば、熱源からサーミスタ素子1への熱伝導の関係や、他の要因(例えば風)によらず、対象物の過熱状態を正確に検出可能なサーミスタ素子1を提供することが可能となる。   According to the measurement results of the present inventors, the temperature of the FET 2 detected using the samples 1 to 15 has a time waveform as shown in the lower part of FIG. That is, the low thermal conductive layer 3 is made of a material having a thermal conductivity of 4.0 [W / m · K] or less and has a thickness of 0.1 [μm] or more in the normal direction of the side surfaces Sc1 to Sc4. There was no chattering. Therefore, regarding the samples 1 to 15, even if the size is small, once the heat from the FET 2 is accumulated, the heat radiation from the ceramic substrate 2 is suppressed by the action of the low thermal conductive layer 3. Thereby, once the temperature of the overheat detection target by the thermistor element 1 exceeds the reference temperature Tth, even if the temperature of the ceramic substrate 2 moves up and down with respect to the reference temperature Tth due to various factors, it is shown in the lower part of FIG. As described above, it gradually varies in the temperature range exceeding the reference temperature Tth. From the above, if the heat source temperature exceeds the reference temperature Tth, the overheating state of the object can be accurately detected regardless of the heat conduction relationship from the heat source to the thermistor element 1 and other factors (for example, wind). A possible thermistor element 1 can be provided.

逆に、試料16〜24を用いて検出されたFET2の温度は、図3の中段のような時間波形となっていた。つまり、低熱伝導層3が、4.0[W/m・K]以下の熱伝導率の材質ではない、または、側面Sc1〜Sc4の法線方向に0.1[μm]未満の厚さである場合には、チャタリングが発生する。それゆえ、試料16〜24に関しては、従来と同様に、熱源温度が基準温度Tthを超えているにも関わらず、熱源からサーミスタ素子1への熱伝導の関係や、他の要因(例えば風)の影響で、対象物の過熱状態を正確に検出できなくなる場合がある。   Conversely, the temperature of the FET 2 detected using the samples 16 to 24 has a time waveform as shown in the middle stage of FIG. That is, the low thermal conductive layer 3 is not a material having a thermal conductivity of 4.0 [W / m · K] or less, or has a thickness of less than 0.1 [μm] in the normal direction of the side surfaces Sc1 to Sc4. In some cases, chattering occurs. Therefore, regarding the samples 16 to 24, the heat source temperature from the heat source to the thermistor element 1 and other factors (for example, wind) although the heat source temperature exceeds the reference temperature Tth as in the past. As a result, the overheated state of the object may not be detected accurately.

本発明に係るサーミスタ素子は、チャタリングが生じ難く、熱源の過熱検知等に有用である。   The thermistor element according to the present invention hardly causes chattering and is useful for detecting overheating of a heat source.

1 サーミスタ素子
2 セラミック基体
3 低熱伝導層
4a,4b 外部電極
1 Thermistor element
2 Ceramic substrate
3 Low thermal conductive layer 4a, 4b External electrode

Claims (3)

0.12[mm3]以下の体積を有するチップ型正特性サーミスタ素子であって、
所定方向に相対する第一端面および第二端面と、該第一端面および該第二端面の間を接続する側面を有するセラミック基体であって、温度変化により内部抵抗値が変化するセラミック基体と、
前記側面の少なくとも一部を覆う低熱伝導層と、を備え、
前記低熱伝導層は、4.0[W/m・K]以下の熱伝導率と、前記側面の法線方向に0.1[μm]以上の厚さと、を有するチップ型正特性サーミスタ素子。
A chip-type positive temperature coefficient thermistor element having a volume of 0.12 [mm 3 ] or less,
A ceramic base having a first end face and a second end face opposed to each other in a predetermined direction, and a side face connecting the first end face and the second end face, wherein the internal resistance changes with temperature;
A low thermal conductive layer covering at least a part of the side surface,
The low thermal conductive layer is a chip-type positive temperature coefficient thermistor element having a thermal conductivity of 4.0 [W / m · K] or less and a thickness of 0.1 [μm] or more in the normal direction of the side surface.
前記低熱伝導層は、前記側面の全域を覆っている、請求項1に記載のチップ型正特性サーミスタ素子。   The chip-type positive temperature coefficient thermistor element according to claim 1, wherein the low thermal conductive layer covers the entire side surface. 前記低熱伝導層の厚さは、200[μm]未満である、請求項1に記載のチップ型正特性サーミスタ素子。   2. The chip-type positive temperature coefficient thermistor device according to claim 1, wherein a thickness of the low thermal conductive layer is less than 200 μm.
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