JP2502307B2

JP2502307B2 - サ−ミスタ用リ−ド線

Info

Publication number: JP2502307B2
Application number: JP9679487A
Authority: JP
Inventors: 和直工藤; 健菅井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPS63261803A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は遷移金属酸化物を主体としたセラミックス
チップからなる低消費電力のガラス封止型サーミスタ用
のリード線に関するものである。

〈従来の技術〉サーミスタは家電製品、OA機器、医療機器、通信機器
などの広い範囲で使用されており、なかでも適応温度範
囲０〜500℃の小型のガラスモールドタイプのサーミス
タが広く使われている。

その一般的な構造は第４図および第５図に示す通りで
ある。

なお、両図において、11はサーミスタチップ、12は焼
付電極、13は封止ガラス、14は白金線、ジュメット線1
4′はCP線などのリード線である。ガラスにて封止され
たサーミスタチップの両極と接続し、外部につながるリ
ード線14としては一般に白金線が使われていた。しかし
白金線は封止ガラスと熱膨脹係数が等しく非常になじみ
がよいが、高価であるため白金線に代わってジュメット
線が使われるようになった。

〈発明が解決しようとする問題点〉ジュメット線は第３図にその断面構造を示すように、
41〜43％Ni−Fe芯線15上に被覆した重量比で23〜27％の
Cu16の上に亜酸化銅（Cu₂O）と硼砂（Na₂B₄O₇）の混合
物からなる１〜３μｍ厚のポレーション層17を被覆した
構造である。

ところが、このような構造のジュメット線の熱膨脹係
数は53〜65×10^-7cm/℃であるのに対し、サーミスタ用
封止ガラスは低融点のダイオードなどに使われるPbOガ
ラスが一般的であるが、その熱膨脹係数は70〜85×10^-7
cm/℃であって、両者の熱膨脹係数が合わず、このため
0.1％程度のガラス割れが発生するという問題がある。

またそのようなジュメット線において銅の量が25％以
上になると、半径方向の熱膨脹係数が大きくなって割れ
やすく、また熱膨脹係数を大きくするCu層を薄くする
と、特に15％以下とすると、Fe−Ni芯線の熱起電力によ
りチップ電極の正（＋）、負（−）の極性に数パーセン
トのずれが起こるという問題も生じていた。

〈問題点を解決するための手段〉上記したように、ガラス封止型の小型サーミスタに対
して従来の白金線やジュメット線をリード線として用い
ることはガラス割れと熱起電力（Fe−Ni芯線の影響）に
よる極性の誤差を生じていた。

このような問題点を解決し、封止ガラスとのなじみは
従来通りのリード線を得るべく検討の結果、この発明に
至ったのである。

即ち、この発明は44〜48％Ni、1.25％以下のMn、0.3
％以下のSi、0.1％以下の微量元素の不純分、残部がFe
からなる芯金の上に16〜24％の銅または銅合金を被覆
し、さらにその上に0.5〜3.0μｍ厚のCu₂O層を形成せし
めたリード線を提供するものである。

〈作用〉この発明を詳しく説明すると、まずガラスクラックの
防止については、リード線の熱膨脹係数を封止ガラスと
して使用されるPbOガラスのそれに近くする必要があ
る。しかも複合材料で問題になるのは軸方向ばかりでな
く半径方向も重要である。

サーミスタ用リード線の場合はFe−Ni芯線の影響によ
る熱起電力の差をなくすために、その上に銅被覆がある
程度必要である。試行錯誤法にて試作すると、銅被覆の
際の銅の重量比は16％を越えると熱起電力の差が少なく
なり、20％以上では測定されなくなることが認められ
た。

次に熱膨脹係数については、使用されるPbOガラスの
熱膨脹係数α＝75〜80×10^-7cm/℃として第１図に示す
ようにガラス層３中のある点Ａでの残存歪量を理論的に
計算して芯線の成分と銅比（16％以上）を算出した。

第１図において１はFe−Ni芯線、２はCu層、３がガラ
ス層であり、Ａは中心からγの距離の点であって、σ_θ
はＡ点に発生する軸方向の残留応力であり、半径方向に
はσ_Ｚの残留応力が発生する。

この発明においては、上記した理論的計算による値と
実際に製品を作ってリード線の構造上の組成の適応範囲
を算出したものである。即ち、Fe−Ni芯線の成分は44〜
48Ni、残部Feが最良であり、銅比は16〜24％が最もよい
ことが認められたのである。

Fe−Ni芯線においてNi量が43％以下になるとガラス中
で引張応力が強くなってクラックが入り易くなり、また
49％以上では逆に熱膨脹係数が大きくなりすぎてクラッ
クが生じるのである。

銅比は半径方向の熱膨脹係数とも関係があるが、25％
以上では大きくなりすぎてクラックが入りやすく、15％
以下では熱起電力の影響が発生することが認められた。

上記から最も好ましいのはFe−Ni芯線中のNi成分が45
〜47％で、銅比が18〜22％であることが認められた。

〈実施例〉以下この発明を実施例により説明する。

まず真空溶解によって46％Ni、残部FeのFe−Ni合金を
溶解した。この時の微量元素はSi 0.12％、Mn 1.02％、
Pb、Ｓ、Ｐは夫々0.002％、Ｃは0.008％であった。

次に上記の溶解材を11mmφまで圧延して直棒とし、こ
れを芯線とした。

この芯線に18mmφ、肉厚1.0mmtのOFC管（無酸素銅
管）を用意して芯線の上に嵌合し、特殊なダイスにより
銅比を19〜21％となるように締付けて複合材とした。

次いで複合材に伸線と軟化を繰返して0.8mmφと0.2mm
φの線を作った。

この0.8mmφと0.2mmφの線について第２図のような製
造工程によって硼砂Cu₂O層（Cu₂O・Na₂O＋Cu₂O・2B
₂O₃）を形成させてこの発明のリード線を得た。即ち、
0.8mmφと0.2mmφの銅被覆複合材21を供給機22から送り
出し、予備加熱装置22で加熱しながら走行させ、Na₂B₄O
₇・10H₂Oの硼砂液槽23にて硼酸ナトリウム水溶液を均一
に塗布したのち、焼付バーナ24にて焼付けることによっ
て２μｍの硼砂Cu₂O層を形成したリード線を得た。

この線を小型サーミスタの場合は長線状（第４図）に
てそのまま使ったり、大型DHD型サーミスタの場合は第
５図に示すようにCP線14′と溶接してスラグリードし
た。かくして得たリード線を用い、チップとしてNi、M
n、Coを主体とした遷移金属酸化物を用いて第４図、第
５図に示すようなサーミスタを作ることができた。

上記の実施例により組成を変えた本発明品と従来組成
の比較品とについてガラスクラック発生率や熱起電力差
などの効果について測定したところ下記第１表の結果が
得られた。

上表においてCu₂O膜は1.0〜2.5μｍが望ましく、0.5
μｍ以下では封止後銅色になりやすく、3.0μｍ以上で
は剥がれやすいことが解った。

〈発明の効果〉以上詳述したように、この発明により安価で特性のよ
いサーミスタ用リード線が得られることが認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のリード線における残留応力の発生を
示す説明図、第２図はこの発明のリード線の製造工程を
示す説明図、第３図はこの発明のリード線の断面図、第
４図および第５図はサーミスタの説明図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サーミスタチップの両極をリード線に接続
し、それらの周囲をガラスコーティングして構成される
チップ型サーミスタにおいて、44〜48％Ni、1.25％以下
のMn、0.3％以下のSi、0.1％以下の微量元素の不純分、
残部がFeからなる芯金上に16〜24％の銅または銅合金を
被覆し、さらにその上に0.5〜3.0μｍのCu₂O層を形成せ
しめてなるサーミスタ用リード線。