JP3269404B2 - チップ型サーミスタ及びその製造方法 - Google Patents

チップ型サーミスタ及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板
等に表面実装されるチップ型サーミスタ及びその製造方
法に係り、特に、温度の上昇により抵抗値が減少する負
特性サーミスタでであって、素体寸法や抵抗値等の特性
のばらつきが少なく、実装性能及び特性に優れるチップ
型サーミスタ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プリント回路基板等に表面実装されるチ
ップ型サーミスタの代表的な製品として、セラミックス
焼結体よりなる直方体形状のチップ状サーミスタ素体外
面に保護被膜を形成した後、両端面に端子電極を形成し
た構造のものが提供されている。
【0003】従来、このようなチップ型サーミスタは、
次のようにして製造されている。
【0004】即ち、まず、キャスティング法によりサー
ミスタ材料のセラミックスグリーンシートを作製し、こ
のシートを所要枚数積層して圧着したものをチップ状に
切断して焼成した後、バレル研磨することにより、図3
(a)に示すようなチップ状サーミスタ素体1を製造す
る。このチップ状サーミスタ素体1の外面に、図3
(b)に示す如く、スパッタリング法等により保護被膜
2を形成した後、図3(c)に示す如く、端子電極3A
を焼き付け、更に、Niめっき層3B及びはんだめっき
層3Cを形成する。
【0005】なお、保護被膜2はサーミスタ素体1の外
面全体に形成され、端子電極3Aはこの保護被膜2上に
形成されるが、端子電極3Aの焼き付け時に、端子電極
3A中のガラスフリットと保護被膜2中のガラス成分と
が反応溶融し、溶融物が端子電極中に吸収され、保護被
膜が消失することで、端子電極3Aとサーミスタ素体1
との導通が確保される。
【0006】チップ型サーミスタとしては、図4に示す
如く、サーミスタ素体1内に内部電極4A,4Bが形成
されたものもあり、このようなチップ型サーミスタはセ
ラミックスグリーンシートの所定位置に内部電極を印刷
したものを積層して、上記と同様に製造される。
【0007】更に、サーミスタ素体の表面に抵抗値調整
用の表面電極を形成した後保護被膜及び端子電極を形成
したものも提供されている。
【0008】このようなチップ型サーミスタは、製品と
しての出荷に当り、ユーザーでの実装加工を容易にする
ために、テーピング加工が実施される。
【0009】なお、前述の如く、保護被膜はサーミスタ
素体の外面全体に形成され、端子電極は、その焼き付け
時の保護被膜中のガラス成分と端子電極中のガラスフリ
ットとの反応溶融物が端子電極中に吸収されて保護被膜
が消失することでサーミスタ素体との電気的接合が得ら
れるが、このように反応溶融物を端子電極中に吸収して
良好な電気的接合を確保するためには、保護被膜の膜厚
に上限があり、保護被膜の膜厚が厚過ぎると上記電気的
接合を得ることができない。
【0010】この保護被膜の膜厚の上限値は、素体の表
面電極の有無によっても異なるが通常1〜2μmとされ
ている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のチップ型サ
ーミスタでは、次のような欠点があった。
【0012】サーミスタ素体の作製に当り、チップのバ
レル研磨を行うが、このバレル研磨は寸法精度の高い加
工法ではないため、製造ロット内で得られる素体の寸法
にばらつきを生じる。
【0013】サーミスタ素体寸法のばらつきは、チップ
型サーミスタの主要特性である抵抗値のばらつきの原因
となる。
【0014】また、チップ型サーミスタの出荷時のテー
ピング加工に当り、素体寸法、特に素子の長手方向の寸
法にばらつきがあると、テーピング加工用の素子挿入穴
に素体を入れにくい、或いは逆に、素体挿入穴内での素
体の位置ずれがおこりやすく、テーピング加工装置の素
体吸着用ノズルに素体を吸着しにくくなる。
【0015】また、素体寸法のばらつきは、そのまま製
品としてのチップ型サーミスタ寸法のばらつきとなる
が、チップ型サーミスタ寸法にばらつきがあると、基板
実装に当り、実装不良を起こす可能性が高い。
【0016】更に、保護被膜の形成が容易ではないとい
う問題もある。即ち、端子電極とサーミスタ素体との電
気的接合を確保するためには、保護被膜の膜厚に上限が
ある。このため、ゾル−ゲル法等の膜厚の制御が比較的
難しい方法で保護被膜を形成した場合、保護被膜の膜厚
が厚くなりすぎて素体と端子電極との電気的接合が得ら
れなくなったり、端子電極とサーミスタ素体間に保護被
膜が絶縁層として残留することで、所望の抵抗値を有す
るチップ型サーミスタを得ることができなくなったりす
ることがある。このため、保護被膜の形成には、その形
成法を選択した上で、膜厚を高精度に制御する必要があ
り、保護被膜の形成が容易ではない。
【0017】本発明は上記従来の問題点を解決し、素体
寸法や抵抗値等の特性のばらつきが少なく、実装性能、
テーピング加工性及びサーミスタ特性に優れるチップ型
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。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明のチップ型サーミ
スタは、セラミックスグリーンシートをチップ状に切断
した後焼成して得られる直方体形状のセラミックス焼結
体よりなるサーミスタ素体と、該サーミスタ素体の1対
の平行な端面に設けられた端子電極とを有するチップ型
サーミスタにおいて、チップ状の該サーミスタ素体の外
面に保護被膜を形成した後、該素体の両端面を切削加工
て該素体の両端面を表出させ、次いでこの切削面に端
子電極を形成してなることを特徴とする。
【0019】本発明のチップ型サーミスタの製造方法
は、セラミックスグリーンシートをチップ状に切断した
後焼成して得られるセラミックス焼結体よりなる直方体
形状のサーミスタ素体の外面に保護被膜を形成した後、
サーミスタ素体の両端面に端子電極を形成してチップ型
サーミスタを製造する方法において、チップ状のサーミ
スタ素体の外面に保護被膜を形成した後、該サーミスタ
素体の両端面を切削して該素体の両端面を表出させ、こ
の切削面に端子電極を形成することを特徴とする。
【0020】本発明では、チップ状に切断されたサーミ
スタ素体の外面に保護被膜を形成した後、素体の両端
面、即ち、長手方向の両端部を切削加工する。切削加工
は、寸法精度の良いダイシングソー等を用いて、高精度
に行うことができるため、素体の長手方向の寸法をそろ
え、寸法のばらつきを低減することができる。このた
め、寸法のばらつきによる抵抗値のばらつきを抑えると
共に、テーピング加工性、実装性能の良いものとするこ
とができる。
【0021】また、保護被膜を形成した素体の両端面を
切削加工することで、この端面に素体の表面を露出させ
ることができることから、この端子電極の露出面に直接
端子電極を接合することができる。このため、保護被膜
の膜厚を高精度に制限する必要はなく、素体と端子電極
との電気的接合を確保して、所望の抵抗値を有するチッ
プ型サーミスタを得ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明のチ
ップ型サーミスタ及びその製造方法を詳細に説明する。
【0023】図1(a)〜(c)は本発明のチップ型サ
ーミスタの製造手順の一実施例を示す断面図である。
【0024】本発明において、サーミスタ素体の製造及
び保護被膜の形成は、従来と同様に行うことができる。
【0025】即ち、まず、キャスティング法によりサー
ミスタ材料のセラミックスグリーンシートを作製し、こ
のシートを所要枚数積層して圧着したものをチップ状に
切断して焼成した後、バレル研磨することにより、チッ
プ状サーミスタ素体1を得、このチップ状サーミスタ素
体1の外面全体に保護被膜2を形成する(図1
(a))。
【0026】この保護被膜2の形成方法は特に制限はな
く、スパッタリング等の物理的蒸着法、ゾル−ゲル法等
の湿式着膜法等、いずれの方法も採用可能である。
【0027】なお、本発明においては、切削加工を行う
ため、素体と端子電極との電気的接合を確保するための
保護被膜の膜厚の制約はなく、保護被膜2の膜厚は任意
に調節可能である。
【0028】サーミスタ素体1の外面全体に保護被膜2
を形成した後は、素体1の端子電極形成端面を、図1
(a)の破線の位置で切削加工して切り落とす(図1
(b))。この切削加工は、寸法精度の良いダイシング
ソー等の切削装置やラップ機などの研磨装置を用いて高
精度に行うことができる。この切削加工により、サーミ
スタ素体1の端子電極形成端面には、素体1の表面1
A,1Bが表出する。
【0029】サーミスタ素体1の端子電極形成端面を切
削加工した後は、この端面1A,1Bに従来と同様に、
端子電極3A、Niめっき層3B、はんだめっき層3C
を形成してチップ型サーミスタを得る。この端子電極3
Aは、素体1の表出端面1A,1Bに直接形成されるた
め、素体1と端子電極3Aとの電気的接合を確実に得る
ことができる。
【0030】このようにして得られたチップ型サーミス
タは、チップ型サーミスタ寸法のうち、抵抗値やテーピ
ング加工、実装性能に最も重要な長手方向の寸法が切削
加工により調整されたものであるため、寸法のばらつき
が少なく、従来のテーピング加工時の問題は解消され、
また、実装性能も良好で、抵抗値のばらつきも少ないも
のとなる。
【0031】本発明のチップ型サーミスタは、図2に示
す如く、サーミスタ素体1の内部に内部電極4A,4B
が形成されたもの、或いは、サーミスタ素体1の表面に
表面電極が形成されたものであっても良い。図2に示す
如く、内部電極4A,4Bを有するものの場合、素体1
の両端面の切削加工で素体1の端子電極形成端面に内部
電極4A,4Bの端部が確実に表出することとなり、内
部電極4A,4Bと端子電極3Aとの電気的接合を容易
かつ確実に行えるため、極めて有利である。
【0032】なお、図示のチップ型サーミスタは、めっ
き層としてNiめっき層3Bとはんだめっき層3Cとを
設けたものであるが、Niめっき層を省略してはんだめ
っき層のみとしても良い。
【0033】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0034】実施例1 図1(a)〜(c)に示す方法で、本発明のチップ型サ
ーミスタを製造した。
【0035】炭酸マンガン、炭酸コバルト及び酸化銅を
出発原料とし、これらを金属原子量が所定の割合になる
ようにそれぞれ秤量し、ボールミルで16時間均一に混
合した後脱水乾燥した。次に、この混合物を大気圧下、
900℃で2時間仮焼し、この仮焼物を再びボールミル
で粉砕して脱水乾燥した。得られた原料粉末に、有機溶
剤、バインダー分、分散材等を加えスラリーを調製し、
キャスティング法にて厚さ40μmのセラミックスグリ
ーンシートを作製した。
【0036】このセラミックスグリーンシートを所定の
枚数重ねた後、静水圧プレス法にてシートの圧着を行っ
た。その後、切断機を用いて圧着シートをチップ状に切
断し、縦2.0mm、横1.1mm、厚さ0.8mmの
チップを得た。このチップを大気圧下、1100℃で4
時間焼成し、その後、バレル研磨処理を施しサーミスタ
素体を作製した。
【0037】得られた素体の外面にスパッタリング法に
よりSiO2 を主成分とする保護ガラス膜を膜厚5μm
で形成した後、ダイシングソーを用いて素子の長手方向
の両端を各々0.1mm切断した。
【0038】次いで、この切断端面にAgペースト(D
uPont社1176J)を浸漬法により付着させて焼
き付けてAg端子電極を形成した。その後、Niめっき
層及びはんだめっき層を形成して試料とし、下記〜
で評価を行い、結果を表1に示した。
【0039】 初期特性評価(抵抗値の測定:試料数
n=100個) 得られた試料の抵抗値を測定し、抵抗値のばらつきを標
準偏差(σ)で評価した。ばらつきが極度に大きいもの
は、端子電極と素子の電気的導通が確保できていないも
のと考えられる。 製品の長手方向寸法測定(寸法ばらつきの把握:試
料数n=100個) マイクロメータを用い、試料の長手方向の寸法を測定
し、そのばらつき度合いを標準偏差(σ)で評価した。 テーピング品の実装時の実装不良発生率(試料数n
=10000個) 各試料を、厚さ1mm、角穴サイズ1.65×40mm
のテーピングリールに実装後、自動実装機を用いてガラ
スエポキシ基板上への実装試験を行い、実装不良(自動
機が試料を実装できない等)の発生率を確認した。
【0040】比較例1 ダイシングソーによる素子の切断を行わなかったこと以
外は実施例1と同様の方法で図3(c)に示すチップ型
サーミスタを作製し、同様に評価を行い、結果を表1に
示した。
【0041】
【表1】
【0042】実施例2 実施例1において、セラミックスグリーンシートにAg
/Pdペースト(Ag:Pd=70:30)を印刷して
内部電極を形成したものを用い、その他は同様に行っ
て、図2に示す如く、内部電極を有するチップ型サーミ
スタを製造した。ただし、保護ガラス膜の膜厚は2μm
とし、素体の長手方向の両端の切削加工にはラップ機を
用いた。
【0043】得られたチップ型サーミスタについて実施
例1と同様に評価を行い、結果を表2に示した。
【0044】比較例2 ラップ機による素子の切削を行わなかったこと以外は実
施例2と同様の方法で図4に示すチップ型サーミスタを
作製し、同様に評価を行い、結果を表2に示した。
【0045】
【表2】
【0046】実施例3 実施例1において、保護ガラス膜の形成をゾル−ゲル法
により、下記の手順で行ったこと以外は同様にしてチッ
プ型サーミスタを製造し、同様に評価を行い、結果を表
3に示した。
【0047】Siを含有するゾルを調製し、バレル研磨
で得られたサーミスタ素子に浸漬法にてコーティングを
行った。コーティング後の素子を、乾燥後、800℃で
1時間焼成してSiO2 ガラス保護膜を膜厚10μmに
形成した。
【0048】比較例3 ダイシングソーによる素子の切削を行わなかったこと以
外は実施例3と同様の方法でチップ型サーミスタを作製
し、同様に評価を行い、結果を表3に示した。
【0049】
【表3】
【0050】以上の結果から、本発明のチップ型サーミ
スタは、従来の問題点がなく、良好な特性及び実装性能
を有することが明らかである。
【0051】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のチップ型サ
ーミスタ及びその製造方法によれば、素体寸法や抵抗値
等の特性のばらつきが少なく、実装性能やサーミスタ特
性に優れるチップ型サーミスタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るチップ型サーミスタ
の製造手順を示す断面図である。
【図2】本発明のチップ型サーミスタの他の実施例を示
す断面図である。
【図3】従来の製造方法を示す断面図である。
【図4】従来のチップ型サーミスタを示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 サーミスタ素体 2 保護被膜 3A 端子電極 3B Niめっき層 3C はんだめっき層 4A,4B 内部電極
フロントページの続き (72)発明者 前田 保隆 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱マテリアル株式会社電子技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平7−161503(JP,A) 特開 平4−127401(JP,A) 特開 平3−250603(JP,A) 特開 昭63−177402(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックスグリーンシートをチップ状
    に切断した後焼成して得られる直方体形状のセラミック
    ス焼結体よりなるサーミスタ素体と、該サーミスタ素体
    の1対の平行な端面に設けられた端子電極とを有するチ
    ップ型サーミスタにおいて、チップ状の 該サーミスタ素体の外面に保護被膜を形成し
    た後、該素体の両端面を切削加工して該素体の両端面を
    表出させ、次いでこの切削面に端子電極を形成してなる
    ことを特徴とするチップ型サーミスタ。
  2. 【請求項2】 セラミックスグリーンシートをチップ状
    に切断した後焼成して得られるセラミックス焼結体より
    なる直方体形状のサーミスタ素体の外面に保護被膜を形
    成した後、サーミスタ素体の両端面に端子電極を形成し
    てチップ型サーミスタを製造する方法において、チップ状のサーミスタ素体の外面に 保護被膜を形成した
    後、該サーミスタ素体の両端面を切削して該素体の両端
    面を表出させ、この切削面に端子電極を形成することを
    特徴とするチップ型サーミスタの製造方法。
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