JP3548586B2

JP3548586B2 - 正特性サーミスタ装置

Info

Publication number: JP3548586B2
Application number: JP07675893A
Authority: JP
Inventors: 康裕大矢; 圭一山田; 秀隆林; 泰明辻村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH06290908A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は正特性サーミスタ装置に関するものであり、例えばインテークヒータ、ハンドドライヤ等に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の正特性サーミスタ装置としての電極においては、ＰＴＣセラミック素子の表面上にＮｉ−Ａｇ電極（Ｎｉメッキ上にＡｇペーストを印刷して構成）が形成されているものが一般的に使用されている。しかし、このような電極は、Ａｇを使用していることからコスト上に問題があり、最近では、アルミニウム材料を使用することによって、コスト上の問題を解決しようとすることが広く検討されている。
【０００３】
しかし、このアルミニウム電極を使用するには、２つの技術的な問題点がある。一つは、耐湿性が悪いことであり、もう一つは、電極表面抵抗が高いということである。
【０００４】
このうち、耐湿性の問題については、例えば特開平４−２２７５３０号公報に記載されている如く、ホウケイ酸鉛を主成分とするガラスフリットを添加することにより解決している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述した従来のものでは、電極焼き付け時に、アルミニウムペースト中のアルミニウム微粒子が酸化されてしまい、電極表面抵抗はかなり高くなってしまう。そのため、電極表面抵抗が高くなることから、電流容量が小さくなってしまい、電極における単位面積当たりの電流が２Ａ／ｃｍ^２程度の小電流の製品にしか使用できないという問題が生じてしまう。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、アルミニウム電極を使用しつつ、耐湿性と低抵抗を実現した正特性サーミスタ装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明は、ＰＴＣセラミック素子と、該ＰＴＣセラミック素子に相対向するように設けられ、ホウケイ酸鉛を主成分とするガラスフリットを添加したアルミニウムペーストからなるオーミック電極とからなる正特性サーミスタ装置において、前記アルミニウムペーストには、Ａｌ−Ｓｉ粒子、Ａｌ−Ｃｕ粒子、Ａｌ−Ｍｇ粒子又はＡｌ−Ｆｅ粒子が前記アルミニウムペースト中のうち４〜５０ｗｔ％添加されていることを特徴とする正特性サーミスタ装置を採用するものである。
【０００９】
【作用】
通常、ＰＴＣセラミック素子にオーミック電極を形成させるために電極焼付を行う場合、アルミニウムペースト中に低抵抗粒子を添加しただけでは、酸化されてしまい電極表面抵抗の抵抗が大きくなってしまう。
【００１０】
しかし、上記構成により、アルミニウムペースト中に存在する微小なガラスフリットの粒子が、アルミニウム金属化合物粒子のまわりを覆うことよって、アルミニウム金属化合物粒子が酸化されることを抑制している。
【００１１】
つまり、電極表面抵抗を低抵抗とすることができることから、アルミニウム電極をしつつ、低抵抗を実現することができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明においては、アルミニウム電極を使用しつつ、耐湿性と低抵抗を実現した正特性サーミスタ装置を提供することが可能となる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
この実施例では、本発明をＰＴＣサーミスタ装置に適用した場合について説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施例を表す構成図である。
図１において、ＰＴＣサーミスタ装置１は、チタン酸バリウムから形成されたＰＴＣセラミック素子２の表面上に、アルミニウムペーストに金属粒子を加えた材料からなる電極３，４が相対向するように設けられた構成となっている。
【００１５】
ここで、上記電極３，４について、詳細に説明する。
この電極３，４は、アルミニウム粉末にホウケイ酸鉛ガラスフリットを添加した固形分８５ｇに対して、低抵抗粒子に相当する１０〜２５μｍ粒径のＡｌ−Ｓｉ粒子を１５ｇ（ペースト固形分の１５ｗｔ％、比抵抗値６．３５μΩｃｍ）添加する。そして、このＡｌ−Ｓｉ粒子が添加された固形分に対してバインダ（エチルセルロース、ＰＶＡ等）と、溶剤（ｎ−ブチルカルビトールアセテート等）を加えて混合し、これをよく練ってペーストにする。そして、このペーストを横２５ｍｍ、縦２５ｍｍ、厚さ３ｍｍのあらかじめ焼成されたＰＴＣセラミック素子２の両面に塗着し、１５０℃で乾燥後７００〜９００℃にて約２０分間保持して焼き付け、電極とした。このとき、焼き付け後の電極の厚さは３０μｍである。そして、以上のように作成したＰＴＣサーミスタ装置１の表面抵抗は、幅２０ｍｍで２端子法により測定したところ、０．０２０Ωという良好な表面抵抗の特性を得た。
【００１６】
次に、第２実施例として、本発明の電極に添加するＡｌ−Ｓｉ粒子の最適添加量を調べた。すなわち、電極３、４を形成するＡｌ−Ｓｉ粒子の添加量を０〜６０ｗｔ％まで変化させて、上記製法と同様に作成し、ＰＴＣサーミスタ装置１の表面抵抗を幅２０ｍｍで２端子法により測定を行い、その結果を表１および図２に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
図２はＡｌ−Ｓｉ粒子の添加量の変化に対する表面抵抗の変化を示す。
図２に示すように、Ａｌ−Ｓｉ粒子添加量が０〜３０ｗｔ％までは、表面抵抗は低減する特性を示している。
【００１９】
これは、オーミック電極を形成させるための電極焼き付けを行う際に、ホウケイ酸鉛を主成分とする微小なガラスフリットの粒子が、Ａｌ−Ｓｉ粒子のまわりを覆い、Ａｌ−Ｓｉ粒子の酸化を抑制したことによるものと考えられる。つまり、Ａｌ−Ｓｉ粒子を低抵抗状態のままで、電極焼き付けを行うことができたことから、表面抵抗を低減させることができるのである。したがって、Ａｌ−Ｓｉ粒子の添加量が、０〜３０ｗｔ％であれば、添加量を増加させれば、電極表面の抵抗は低減させることができる。
【００２０】
しかし、添加量が５０ｗｔ％を越えると、表面抵抗は増大するという特性を示している。これは、Ａｌ−Ｓｉ粒子を過剰に添加し過ぎると、必然的にガラスフリットとＡｌ−Ｓｉ粒子との相対的な量が変化してしまい、ガラスフリットがＡｌ−Ｓｉ粒子を覆いきれなくなることから、Ａｌ−Ｓｉ粒子の酸化を招いてしまうためである。さらに、Ａｌ−Ｓｉ粒子が母材であるアルミニウムペーストの焼結を阻害してしまっていることも考えられる。
【００２１】
したがって、Ａｌ−Ｓｉ粒子の添加量を増やせば、電極表面の抵抗は低減させることができるが、Ａｌ−Ｓｉ粒子を過剰に添加し過ぎると、かえって電極表面の抵抗を増大させてしまうことになる。よって、ある所定量の低抵抗粒子が添加されることは、表面抵抗を低減させるものと考えられる。つまり、本実施例のＡｌ−Ｓｉ粒子の添加量に対する表面抵抗の結果から見れば、Ａｌ−Ｓｉ粒子の添加量は４〜５０ｗｔ％であれば、電極表面の抵抗を低減させることができる。
【００２６】
表３，４には、他の実施例の評価結果を示し、製法、評価方法、粒子の粒径は第２実施例と同様である。また、添加した低抵抗粒子の材質を以下のように示す。
【００２７】
Ｎｏ．２１〜２３は、他の金属粒子を１５ｗｔ％添加したものである。
【００２９】
【表３】

【００３１】
以上の他の実施例の評価結果から見ても、ホウケイ酸鉛ガラスフリットを添加したアルミニウムペーストにアルミニウム金属化合物粒子を加えれば、電極表面の抵抗は良好な特性を示しており、アルミニウム金属化合物粒子であればどのような材料でもよいと考えられる。
【００３２】
また、それぞれの材質の比抵抗値から、アルミニウム金属化合物粒子の比抵抗値は１００μΩｃｍ以下であればよいと判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。
【図２】Ａｌ−Ｓｉ粒子の添加量の変化に対する表面抵抗の変化を示す特性図である。
【図３】Ｓｉ粒子の添加量の変化に対する表面抵抗の変化を示す特性図である。
【符号の説明】
２ＰＴＣセラミック素子
３，４電極

Claims

ＰＴＣセラミック素子と、該ＰＴＣセラミック素子に相対向するように設けられ、ホウケイ酸鉛を主成分とするガラスフリットを添加したアルミニウムペーストからなるオーミック電極とからなる正特性サーミスタ装置において、前記アルミニウムペーストには、Ａｌ−Ｓｉ粒子、Ａｌ−Ｃｕ粒子、Ａｌ−Ｍｇ粒子又はＡｌ−Ｆｅ粒子が前記アルミニウムペースト中のうち４〜５０ｗｔ％添加されていることを特徴とする正特性サーミスタ装置。