JP2727789B2 - 正特性サーミスタ及びその製造方法 - Google Patents

正特性サーミスタ及びその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、正特性サーミスタに関
し、詳しくは、半導体磁器と内部電極とを交互に積層し
てなる正特性サーミスタ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の正特性サーミスタの一例を
示す断面図である。この正特性サーミスタは、半導体磁
器(層)51と内部電極(層)52とを交互に積層して
なる積層構造体53の両端に外部電極54を設けること
により形成されている。そして、このような積層構造を
有する正特性サーミスタ(積層正特性サーミスタ)にお
いては、半導体磁器51の各層が、電気的に並列接続さ
れることになり、半導体磁器の両面に電極を形成したい
わゆる単層構造の正特性サーミスタ(図示せず)に比べ
て初期抵抗値が低いという特徴を有している。
【0003】ところで、上記のような積層正特性サーミ
スタは、通常は、以下のような方法で製造されている。
まず、図7に示すように、半導体磁器材料からなるグリ
ーンシート61上に、BaTiO焼結粉末にカーボン
とワニスを混合したペースト(カーボンペースト)62
を塗布し、これを複数枚積層するとともに、上下からカ
ーボンペースト62を塗布していないグリーンシート6
1aで挾持して積層シート63を作成する。次に、これ
を焼成することによりカーボンペースト62中のカーボ
ンを焼失させて、半導体磁器(層)51と交互に形成さ
れた複数の空洞層64を有する半導体磁器焼結体53a
(まだ内部電極52が形成されていない)を作成する
(図8)。そして、上記空洞層64に溶融したPbを圧
入充填して内部電極52を形成することにより、半導体
磁器(層)51と内部電極(層)52が交互に積層され
た状態の積層構造体53を作成する。(図9)。そし
て、この積層構造体53の両端に、内部電極52と導通
する外部電極54を設けることにより、図6に示すよう
な積層構造を有する正特性サーミスタを得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の正
特性サーミスタには、エージングの問題があり、電極形
成後、時間が経過するにつれて抵抗が増加し、正特性サ
ーミスタとしての特性が劣化するという問題点がある。
【0005】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、電極形成後の時間の経過による抵抗の増加が少ない
正特性サーミスタ及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の正特性サーミスタは、正の抵抗温度係数を
有する半導体磁器と内部電極とを交互に積層し、かつ、
前記内部電極と導通する外部電極を表面に配設してなる
正特性サーミスタにおいて、前記内部電極が、正の抵抗
温度係数を有する半導体磁器層と空洞層とが交互に配設
され、かつ前記空洞層がいずれか一方の端部に開口して
いる半導体磁器焼結体の、前記空洞層の内面に形成され
たNi層と、前記空洞層内に充填された卑金属層とから
形成されているとともに、 前記外部電極が、前記内部電
極と前記半導体磁器焼結体からなる積層構造体の両端側
に前記内部電極と導通するように配設されていることを
特徴とする。
【0007】また、本発明の正特性サーミスタの製造方
法は、半導体磁器材料からなるグリーンシートとカーボ
ンペーストとを積層して焼成することにより、正の抵抗
温度係数を有する半導体磁器層と空洞層とが交互に配設
され、かつ前記空洞層がいずれか一方の端部に開口して
いる半導体磁器焼結体を形成した後、前記空洞層の内面
にNiメッキを施すとともに、前記空洞層内に卑金属を
充填することにより、前記Niメッキ膜層と前記卑金属
層とからなる内部電極を形成することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の正特性サーミスタにおいては、内部電
極が半導体磁器焼結体の空洞層の内面に形成されたNi
層と該空洞層内に充填された卑金属層から形成されてい
るため、従来の積層正特性サーミスタのように内部電極
として卑金属を充填しただけの場合よりも、内部電極付
与後の抵抗値の経時変化が減少して、耐エージング性が
向上する。
【0009】また、本発明の正特性サーミスタの製造方
法においては、半導体磁器材料からなるグリーンシート
とカーボンペーストとを積層し、これを一体として焼成
することによりカーボンペースト中のカーボンが焼失
して半導体磁器焼結体の内部に空洞層が形成される。そ
して、この空洞層の内面にNiメッキを施してNi層を
形成するとともに、該空洞層内に卑金属を充填すること
により、Niメッキ層と充填卑金属層からなる内部電極
が形成される。これにより、Ni層と卑金属層からなる
内部電極と半導体磁器層とを交互に積層した正特性サー
ミスタ素子を確実に製造することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図2は本発明の一実施例にかかる正特性サーミスタ
を示す斜視図であり、図1は図2のA−A線に沿う一部
拡大断面図である。この実施例の正特性サーミスタは、
半導体磁器(層)1と内部電極(層)2とを交互に積層
してなる積層構造体3の両端に下層の第1外部電極4a
と上層の第2外部電極4bからなる外部電極4を設ける
ことにより形成されている。そして、上記内部電極2
は、積層構造体3の空洞層5の内面に形成されたNiメ
ッキ層(Ni層)6と空洞層5内に充填された卑金属層
(この実施例ではPb)7から形成されている。すな
わち、この正特性サーミスタは、内部電極2が、正の抵
抗温度係数を有する半導体磁器(層)1と空洞層5とが
交互に配設され、かつ空洞層5が交互に一方の端部に開
口している半導体磁器焼結体3aの、上記空洞層5の内
面に形成されたNiメッキ層6と、空洞層5内に充填さ
れたPb層から形成されているとともに、外部電極4
が、内部電極2と半導体磁器焼結体3aからなる積層構
造体3の両端側に内部電極2と導通するように配設され
た構造を有している。
【0011】次に、上記実施例の正特性サーミスタの製
造方法について説明する。上記実施例の正特性サーミス
タを製造するにあたっては、まず、主成分であるBaT
iOに半導体化剤であるY,鉱化剤であるSi
,特性改善剤であるMnOを添加して粉砕混合
し、これにアクリル系有機バインダを混合してスラリー
状の半導体磁器材料を調製し、この半導体磁器材料を用
いて所定の厚さを有するグリーンシートを作成する。そ
して、BaTiO焼結粉末にカーボンとワニスを混合
したペースト(カーボンペースト)を作成し、このカー
ボンペーストを、内部電極のパターンに対応した所定の
形状になるように上記グリーンシートに印刷し、これを
矩形状にカットする。このとき、図7に示すように、カ
ーボンペースト12は、グリーンシート11の一つの辺
の端縁にまで塗布されており、この端縁部分が、後述の
積層構造体3の端面の(空洞層5の)開口5a(図1,
図3,図4)となる。
【0012】そして、図7に示すように、上記カーボン
ペースト12が端縁にまで達している辺が交互に逆側に
位置するようにグリーンシート11を積層し、これを上
下両側からカーボンペーストを塗布していないグリーン
シート11aで挾持し、積層方向にプレスし、各層を圧
着して積層シート13を作成する。この積層シート13
を空気中にて1300℃に加熱して焼成し、上記カーボ
ンペースト12中のカーボンを焼失させることにより、
空洞層5が形成された半導体磁器焼結体3aを形成す
る。
【0013】それから、上記半導体磁器焼結体3aをメ
ッキ槽に入れて、Ni無電解メッキを施す。このとき半
導体磁器焼結体3aの外表面だけでなく、空洞層5の内
面にまでNiメッキ層6が形成される。次いで、空洞層
5の開口5aがある端面以外の面に形成されたNiメッ
キ層をサンドブラストにより除去する(図3)。
【0014】次に、上記半導体磁器焼結体3aを磁器ポ
ット(図示せず)に入れ、Bi粉末を添加して上
記ポットを回転させながら1000℃に加熱する。これ
により、Biを拡散させ、半導体磁器焼結体3a
の表面に付着させることによりその表面に絶縁層8を形
成する(図4,図1,図5)。このとき、拡散したBi
は空洞層5内にまでは殆ど達しない。
【0015】次に、上記半導体磁器焼結体3aを、溶融
させた低融点卑金属(例えば、Sn,Pb,Znまたは
これらの合金など)中に浸漬し、図5に示すように、空
洞層5内に該卑金属7を加圧注入することにより半導体
磁器1と内部電極2が交互に積層された積層構造体3を
作成する。こうして、空洞層5内のNiメッキ層6と卑
金属層7からなる内部電極2が形成され、各内部電極2
の端部は交互に積層構造体3の相反する側の端面から露
出している。
【0016】それから、この積層構造体3をNiメッキ
液中に浸漬し、これを陰極として直流電流を流して電解
Niメッキを行う。このとき、Niが上記内部電極2
の、積層構造体3の端面から露出した部分のみに析出
し、これが端面上を拡がりながら成長することにより、
積層構造体3の端面部分に第1外部電極4a(図1)が
形成される。その後さらに、はんだ付け性を向上させる
ために、第1外部電極4a上にAgなどからなる第2外
部電極4b(図1)を電解メッキまたはスパッタリング
などの方法で形成する。このようにして、積層構造体3
の両端に電極4を形成することにより、Niメッキ層6
と卑金属層7からなる内部電極2を有する本発明の積層
構造を有する正特性サーミスタ(図1)が製造される。
【0017】上記実施例の正特性サーミスタについて測
定した、電極付与後の抵抗の経時変化率を表1に示す。
なお、表1には、比較のため、従来の積層正特性サーミ
スタ(図6)について調べた電極付与後の抵抗の経時変
化率をあわせて示している。表1から、本発明の実施例
にかかる正特性サーミスタは、従来の正特性サーミスタ
に比べて抵抗の経時変化率が著しく小さく、耐エージン
グ性が大幅に向上していることがわかる。
【0018】なお、上記実施例では、無電解Niメッキ
を行った後に、サンドブラストによりNiメッキ層の不
要部分を除去するようにした場合について説明したが、
Niメッキ層が不要な部分にマスキングを施して無電解
Niメッキを行うことにより、不要な部分のNiメッキ
層を除去する工程を省略するように構成することも可能
である。
【0019】また、外部電極の形成方法や層数などは、
上記実施例に限定されるものではなく、その他の方法を
用いて必要な層数を有する外部電極を形成することがで
きる。ただし、外部電極を構成する材料としては、最下
層がオーミック性を有する材料であり、最上層がはんだ
付け性に優れた材料であることが好ましい。
【0020】
【発明の効果】上述のように、本発明の正特性サーミス
タは、半導体磁器焼結体の空洞層の内面に形成したNi
層と該空洞層内に充填した卑金属層から内部電極を形成
しているので、従来の正特性サーミスタのように内部電
極として空洞層に卑金属を充填しただけの場合よりも、
内部電極付与後の抵抗値の経時変化を著しく減少せしめ
ることが可能になり、耐エージング性を向上させること
ができる。
【0021】また、本発明の正特性サーミスタの製造方
法は、半導体磁器焼結体に形成された空洞層の内面にN
iメッキを施してNi層を形成するとともに、空洞層内
に卑金属を充填するようにしているので、Ni層と充填
卑金属層からなる内部電極を備えた正特性サーミスタ素
子を容易かつ確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる正特性サーミスタを
示す断面図であり、図2のA−A線に沿う一部拡大断面
図である。
【図2】本発明の一実施例にかかる正特性サーミスタを
示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる正特性サーミスタの
製造方法の一工程を示す拡大断面図である。
【図4】本発明の一実施例にかかる正特性サーミスタの
製造方法の一工程を示す拡大断面図である。
【図5】本発明の一実施例にかかる正特性サーミスタの
製造方法の一工程を示す拡大断面図である。
【図6】従来の積層構造を有する正特性サーミスタを示
す断面図である。
【図7】本発明の実施例の正特性サーミスタ及び従来の
正特性サーミスタの製造工程を示す分解斜視図である。
【図8】従来の正特性サーミスタの製造工程を示す断面
図である。
【図9】従来の正特性サーミスタの製造工程を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 半導体磁器(層) 2 内部電極(層) 3 積層構造体 3a 半導体磁器焼結体 外部電極 4a 第1外部電極 4b 第2外部電極 5 空洞層5a 開口 6 Niメッキ(Ni層) 7 卑金属層 絶縁層

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正の抵抗温度係数を有する半導体磁器と内
    部電極とを交互に積層し、かつ、前記内部電極と導通す
    る外部電極を表面に配設してなる正特性サーミスタにお
    いて、前記 内部電極が、正の抵抗温度係数を有する半導体磁器
    層と空洞層とが交互に配設され、かつ前記空洞層がいず
    れか一方の端部に開口している半導体磁器焼結体の、前
    空洞層の内面に形成されたNi層と、前記空洞層内に
    充填された卑金属層とから形成されているとともに、 前記外部電極が、前記内部電極と前記半導体磁器焼結体
    からなる積層構造体の両端側に前記内部電極と導通する
    ように配設されている ことを特徴とする正特性サーミス
    タ。
  2. 【請求項2】半導体磁器材料からなるグリーンシートと
    カーボンペーストとを積層して焼成することにより、
    の抵抗温度係数を有する半導体磁器層と空洞層とが交互
    に配設され、かつ前記空洞層がいずれか一方の端部に開
    口している半導体磁器焼結体を形成した後、前記 空洞層の内面にNiメッキを施すとともに、前記
    洞層内に卑金属を充填することにより、前記Niメッキ
    膜層と前記卑金属層とからなる内部電極を形成すること
    を特徴とする請求項1記載の正特性サーミスタの製造方
    法。
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JP3991436B2 (ja) * 1998-04-09 2007-10-17 松下電器産業株式会社 チップ形ptcサーミスタ
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