JP4135651B2 - 積層型正特性サーミスタ - Google Patents

Description

この発明は、積層型正特性サーミスタに関するもので、特に、積層型正特性サーミスタの耐電圧性能の向上を図るための改良に関するものである。

積層型正特性サーミスタは、一般的に、次のような構造を有している（たとえば、特許文献１参照）。

すなわち、積層型正特性サーミスタは、正の抵抗温度係数を有する、積層された複数のサーミスタ層をもって構成される直方体状の積層体と、この積層体の外表面上であって互いに対向する第１および第２の端面上にそれぞれ形成される第１および第２の外部電極とを備えている。

また、積層体の内部であって複数のサーミスタ層間の所定の界面に沿って、各々複数の第１および第２の内部電極が一様に形成される。第１および第２の内部電極は、それぞれ、第１および第２の外部電極に電気的に接続され、かつ、各々の一部が互いに重なり合った状態で積層方向に交互に配置されている。
特開平５−４７５０８号公報

正特性サーミスタにとって必要な性能として、耐電圧性能がある。耐電圧性能を、上述したような構造を有する積層型正特性サーミスタについて評価すると、積層体の中央部、より具体的には、第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向での中央部であって、第１および第２の内部電極が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部において、破壊が生じることがある。

この破壊は、サーミスタ層を構成する半導体セラミックの熱溶解によって引き起こされるものである。より詳細には、耐電圧性能を評価するため、積層型正特性サーミスタに電圧を印加したとき、積層体が発熱する。この発熱によってもたらされる熱がこもる積層体の中央部がホットスポットとなり、その結果、これが熱暴走を引き起こしてサーミスタ層を構成する半導体セラミックを熱溶解させることから、上述のような積層体の中央部での破壊に至るものと考えられる。

そこで、この発明の目的は、上述のような耐電圧性能の向上を図り得る積層型正特性サーミスタの構造を提供しようとすることである。

この発明は、正の抵抗温度係数を有する、積層された複数のサーミスタ層をもって構成される積層体と、積層体の外表面上の互いに異なる位置に形成される第１および第２の外部電極とを備え、積層体の内部であって複数のサーミスタ層間の所定の界面に沿って、各々複数の第１および第２の内部電極が、それぞれ、第１および第２の外部電極に電気的に接続されるように形成され、第１および第２の内部電極は、各々の一部がサーミスタ層を挟んで互いに重なり合った状態で積層方向に交互に配置されている、積層型正特性サーミスタに向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。

すなわち、第１および第２の内部電極間に電圧が印加されても発熱しない非発熱部分が、電圧印加時のホットスポットとなるべき部分、より詳細には、第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部であって、積層方向での少なくとも中央部に設けられていることを特徴としている。

この発明のより特定的な第１の局面では、第１および第２の内部電極が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部に位置する空洞が少なくとも１つのサーミスタ層に設けられる。また、この空洞は、第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置される。このような空洞は前述した非発熱部分を与えるように機能する。

上述の空洞は、サーミスタ層を厚み方向に貫通するように設けられていることが好ましい。この場合、空洞の一方端面側に位置する内部電極には、空洞に連通する開口が設けられていることが好ましい。

この発明のより特定的な第２の局面では、第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置する第１および第２の内部電極のうちの少なくとも１つの内部電極には、第１および第２の内部電極が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部に、電極が形成されない部分が設けられる。この場合、電極が形成されない部分が非発熱部分を与えるように機能する。

上述の電極が形成されない部分は、内部電極に開口を設けることによって与えられたり、内部電極に切り込みを設けることによって与えられたりすることができる。

電極が形成されない部分は、第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置する第１および第２の内部電極のうちの少なくとも１つの内部電極に設けられる限り、すべての第１の内部電極またはすべての第２の内部電極に設けられても、あるいは、すべての第１および第２の内部電極に設けられてもよい。

この発明によれば、積層型正特性サーミスタに備える積層体の内部にホットスポットが形成されることを回避でき、したがって、耐電圧性能が向上された積層型正特性サーミスタを得ることができる。

この発明において、非発熱部分を与えるため、サーミスタ層に空洞が設けられる場合、この空洞が、サーミスタ層を厚み方向に貫通するように設けられていたり、さらには、空洞の一方端面側に位置する内部電極に、空洞に連通する開口が設けられていたりすると、空洞を容易に形成することができ、積層型正特性サーミスタを量産性に優れた構造とすることができる。

図１は、この発明の第１の実施形態による積層型正特性サーミスタ１を示す断面図である。

積層型正特性サーミスタ１は、素子本体としての直方体状の積層体２を備えている。積層体２は、通常、バレル研磨等によって、その角部分および稜線部分において丸くされている。積層体２は、正の抵抗温度係数を有する、たとえばＢａＴｉＯ₃ 系の半導体セラミックからなる複数のサーミスタ層３を積層した構造を有している。

積層体の内部であって複数のサーミスタ層３間の所定の界面に沿って、各々複数の第１および第２の内部電極４および５が形成される。第１および第２の内部電極４および５は、各々の一部がサーミスタ層３を挟んで互いに重なり合った状態で積層方向に交互に配置されている。内部電極４および５は、たとえばニッケルを導電成分として含んでいる。

積層体２の外表面上であって、互いに対向する第１および第２の端面６および７上には、第１および第２の外部電極８および９がそれぞれ形成される。第１および第２の外部電極８および９は、それぞれ、第１および第２の内部電極４および５に電気的に接続されるもので、内部電極４および５の各々に対してオーミック接触を図ることが可能な下地層としてのオーミック電極層１０およびその上に形成される半田等からなるめっき層１１から構成される。オーミック電極層１０は、たとえば、スパッタリングによって形成され、積層体２の端面６および７上に形成されるＣｒ層、その上に形成されるＮｉ−Ｃｕ層およびその上に形成されるＡｇ層から構成される。めっき層１１は、上述した半田めっきの他、Ｎｉめっき、Ｓｎめっき等によって形成されてもよく、通常、電気めっきを用いて形成される。

また、積層体２の外表面上であって、外部電極８および９によって覆われない領域には、ガラスコート１２が施されてもよい。積層体２を得るための焼成工程が還元性雰囲気中で行なわれるとき、焼成後において、再酸化のための熱処理が行なわれることになるが、この再酸化のための工程において、ガラスコート１２を形成するための熱処理を同時に行なうようにしてもよい。

以上説明した積層型正特性サーミスタ１において、この実施形態では、次のような特徴を有している。

すなわち、第１および第２の内部電極４および５が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部、すなわち内部電極４および５の重なり部分での長手方向および幅方向での中央部に位置する空洞１３が少なくとも１つのサーミスタ層３に設けられている。また、この空洞１３は、第１および第２の内部電極４および５の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置されている。このような空洞１３は非発熱部分を与えるように機能するものである。

上述の空洞１３を設けるため、たとえば、図２を参照して説明するような方法が適用される。図２は、積層体２を得るために用意される、サーミスタ層３となるべき典型的なグリーンシート１４および１５を示す平面図である。

図２（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示すように、グリーンシート１４および１５上には、導電性ペーストをスクリーン印刷等によって付与することにより、第１および第２の内部電極４および５となるべき導電性ペースト膜１６および１７が形成される。

図２（ａ）に示すように、一方のグリーンシート１４には、空洞１３を与えるための貫通孔１８が設けられる。この貫通孔１８は、導電性ペースト膜１６が形成された後に、この導電性ペースト膜１６をも貫通するように設けられることが、量産性の点で好ましい。

なぜなら、導電性ペースト膜１６を形成する前に貫通孔１８を設け、その後に導電性ペースト膜１６を形成すれば、導電性ペーストが貫通孔１８内に垂れ、第１および第２の内部電極４および５間で不所望な電気的導通を引き起こす可能性が高いためである。なお、この不所望な電気的導通を避けるために、貫通孔１８の外周部分に所定のギャップをもって導電性ペーストを付与してもよいが、位置合わせ等が煩雑であるという別の問題を招く。

また、導電性ペースト膜１６が形成されないグリーンシート１４に貫通孔１８を設け、グリーンシート１４の上方に位置するグリーンシート（図示せず。）の下面に導電性ペースト膜１６を形成することも考えられるが、この場合には、１つのグリーンシートの両面に導電性ペースト膜１６および１７をそれぞれ形成しなければならないため、導電性ペースト膜１６および１７間での位置合わせが煩雑になるという問題を招く。

なお、空洞１３となる貫通孔１８は、典型的には、レーザやパンチングのような方法によって形成されるが、これに限らず、他の方法によって形成されてもよい。

図１に示した積層体２を得るため、図２（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示したグリーンシート１４および１５を含む複数のグリーンシートが積層される。したがって、積層体２において、貫通孔１８によって与えられた空洞１３は、所定のサーミスタ層３を厚み方向に貫通する状態となる。また、貫通孔１８は、導電性ペースト膜１６をも貫通するように設けられるので、空洞１３の一方端面側に位置する第１の内部電極４には、空洞１３に連通する開口１９が設けられた状態となっている。

なお、図示した空洞１３は、所定の内部電極４を厚み方向に貫通しているが、量産性を考慮しないならば、内部電極４の厚み方向に貫通しないように空洞１３が設けられてもよい。

また、空洞１３は、複数のサーミスタ層３に設けられてもよい。すなわち、空洞１３が設けられる位置は、第１および第２の内部電極４および５が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部であって、第１および第２の内部電極４および５の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部であるという条件を満たす限り、たとえば、第１および第２の内部電極４および５の配置部分において、積層方向に縦列または貫通するように設けられてもよい。

また、積層方向に対して垂直な方向での中央部に集中して分布するならば、１つのサーミスタ層３につき、複数の空洞１３が設けられてもよい。

また、空洞１３は、図２（ａ）に示した貫通孔１８の形状からわかるように、断面円形とされたが、たとえば、三角形、四角形、その他の多角形、楕円形または星形など、どのような断面形状であってもよい。

また、図示した第１および第２の内部電極４および５は、積層体２において、均等に配置されていたため、空洞１３の位置は、積層体２の中央部であったが、第１および第２の内部電極４および５の配置が積層体２において不均等である場合には、空洞１３の位置が、積層体２の中央部であるとは限らない。いずれにしても、空洞１３は、第１および第２の内部電極４および５が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部に位置し、さらに、第１および第２の内部電極４および５の配置部分における積層方向での少なくとも中央部に位置することが重要である。

以上のように、第１の実施形態によれば、非発熱部分を与えるように機能する空洞１３が設けられることにより、熱集中を緩和でき、それによって、熱破壊に至る耐電圧性能を向上させることができる。なお、耐電圧性能の向上のためには、空洞１３は大きい方が望ましいが、積層体２の寸法や、積層型正特性サーミスタ１が必要とする抵抗値や、積層体２が必要とする機械的強度等を考慮して、空洞１３の大きさが決定される。

図３は、この発明の第２の実施形態による積層型正特性サーミスタ２１を示す断面図である。図３に示した積層型正特性サーミスタ２１は、図１に示した積層型正特性サーミスタ１と共通する多くの要素を備えているので、図３において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

第２の実施形態による積層型正特性サーミスタ２１は、次のような特徴を有している。

すなわち、第１および第２の内部電極４および５には、これら第１および第２の内部電極４および５が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部、すなわち内部電極４および５の重なり部分での長手方向および幅方向での中央部において、電極が形成されない部分となる開口２２が設けられている。この開口２２は非発熱部分を与えるように機能するものである。

上述のような開口２２を設けるため、たとえば、図４を参照して説明するような方法が適用される。図４は、積層体２を得るために用意される、サーミスタ層３となるべき典型的なグリーンシート２３および２４を示す平面図である。

図４（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示すように、グリーンシート２３および２４上には、導電性ペーストをスクリーン印刷等によって付与することにより、それぞれ、第１および第２の内部電極４および５となるべき導電性ペースト膜２５および２６が形成される。これら導電性ペースト膜２５および２６の形成のための印刷時において、導電性ペーストが付与されない領域２７が設けられる。この領域２７が開口２２を与えるものである。

図３に示した積層体２を得るため、図４（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示した複数のグリーンシート２３および２４が交互に積層されるとともに、導電性ペースト膜が形成されない保護用グリーンシートがその上下に積層される。

なお、図３に示した積層型正特性サーミスタ２１では、開口２２がすべての第１および第２の内部電極４および５に設けられたが、このような開口２２は、たとえば、すべての第１の内部電極４のみに設けられても、すべての第２の内部電極５のみに設けられてもよい。なお、ホットスポットを回避する目的のためには、開口２２は、第１および第２の内部電極４および５の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置する少なくとも１つの内部電極４および／または５に設けられていれば足りる。

また、開口２２は、積層方向に対して垂直な方向での中央部に集中して分布するならば、１つの内部電極４または５につき、複数設けられてもよい。

また、開口２２は、図４に示した領域２７の形状からわかるように、円形の平面形状とされたが、たとえば、三角形、四角形、その他の多角形、楕円形または星形など、どのような平面形状であってもよい。

以上のように、第２の実施形態によれば、開口２２が設けられることにより、第１の実施形態の場合と同様、熱集中を緩和でき、それによって、熱破壊に至る耐電圧性能を向上させることができる。なお、耐電圧性能の向上のためには、開口２２は大きい方が望ましいが、積層体２の寸法や、積層型正特性サーミスタ２１が必要とする抵抗値や、内部電極４および５における開口２２以外の部分での電流容量を考慮して、開口２２の大きさが決定される。

また、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と比較したとき、空洞１３による積層体２の機械的強度の低下という問題に遭遇しないという利点も奏される。

図５は、この発明の第３の実施形態による積層型正特性サーミスタ３１を示す断面図である。図５に示した積層型正特性サーミスタ３１は、図１および図３にそれぞれ示した積層型正特性サーミスタ１および２１と共通する多くの要素を備えているので、図５において、図１または図３に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

第３の実施形態による積層型正特性サーミスタ３１は、次のような特徴を有している。

すなわち、第２の内部電極５には、第１および第２の内部電極４および５が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部、すなわち内部電極４および５の重なり部分での長手方向および幅方向での中央部において、電極が形成されない部分となる切り込み３２が設けられている。この切り込み３２は非発熱部分を与えるように機能するものである。

上述のような切り込み３２を設けるため、たとえば、図６を参照して説明するような方法が適用される。図６は、積層体２を得るために用意されるサーミスタ層３となるべき典型的なグリーンシート３３および３４を示す平面図である。

図６（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示すように、グリーンシート３３および３４上には、導電性ペーストをスクリーン印刷等によって付与することにより、それぞれ、第１および第２の内部電極４および５となるべき導電性ペースト膜３５および３６が形成される。これら導電性ペースト膜３５および３６のうち、導電性ペースト膜３６の形成のための印刷時において、導電性ペーストが付与されない領域３７が切り込み状に設けられる。この領域３７が前述した切り込み３２を与えるものである。

図５に示した積層体２を得るため、図６（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示した複数のグリーンシート３３および３４が交互に積層されるとともに、導電性ペースト膜が形成されない保護用グリーンシートがその上下に積層される。

なお、図５に示した積層型正特性サーミスタ３１では、切り込み３２がすべての第２の内部電極５に設けられたが、このような切り込み３２は、すべての第１の内部電極４のみに設けられても、すべての第１および第２の内部電極４および５に設けられてもよい。なお、ホットスポットを回避する目的のためには、切り込み３２は、第１および第２の内部電極４および５の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置する少なくとも１つの内部電極４および／または５に設けられていれば足りる。

また、切り込み３２は、積層方向に対して垂直な方向での中央部に集中して分布するならば、１つの内部電極４または５につき、複数設けられてもよい。

また、切り込み３２は、この実施形態のように、積層体２の第２の端面７にまで届かないように形成されることが好ましい。なぜなら、このように構成されることにより、内部電極５と外部電極９との間で安定した電気的接続状態を得ることができるからである。

以上のように、第３の実施形態によれば、切り込み３２が設けられることにより、第１および第２の実施形態の場合と同様、熱集中を緩和することができる。特に、第３の実施形態では、切り込み３２が内部電極５の中央部を通って、内部電極５を２つの部分に分断するため、発熱部を２分割することができる。これによって、１つの発熱部あたりの発熱量は少なくなるため、積層体２の中央部での発熱を緩和することができる。これらのことから、積層体２の内部にホットスポットが形成されることを防ぐことができ、熱破壊に至る耐電圧性能を向上させることができる。

なお、耐電圧性能の向上のためには、切り込み３２の幅は大きい方が望ましいが、積層体２の寸法や、積層型正特性サーミスタ３１が必要とする抵抗値や、内部電極５における切り込み３２以外の部分での電流容量を考慮して、切り込み３２の大きさが決定される。

また、第３の実施形態によれば、第２の実施形態の場合と同様、第１の実施形態と比較したとき、空洞１３による積層体２の機械的強度の低下という問題に遭遇しないという利点も奏される。

図７は、この発明の第４の実施形態を説明するための図６に対応する図である。図７において、図６に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

第４の実施形態は、第３の実施形態と比較して、第２の内部電極５だけでなく、第１の内部電極４にも切り込みが設けられることを特徴としている。そのため、図７（ｂ）に示すように、第２の内部電極５となるべき導電性ペースト膜３６に、導電性ペーストが付与されない領域３７が切り込み状に設けられるだけでなく、図７（ａ）に示すように、第１の内部電極４となるべき導電性ペースト膜３５に、導電性ペーストが付与されない領域３８が切り込み状に設けられる。

その他の点については、第３の実施形態の場合と実質的に同様であるので、重複する説明は省略する。

図８は、この発明の第５の実施形態を説明するためのものである。図８に示した積層型正特性サーミスタ４１は、図５に示した積層型正特性サーミスタ３１と共通する多くの要素を備えているので、図８において、図５に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。なお、図８は、第２の内部電極５が通る面に沿う断面をもって積層型正特性サーミスタ４１を示した平面図である。

第５の実施形態による積層型正特性サーミスタ４１は、次のような特徴を有している。

すなわち、第２の内部電極５における、第２の外部電極９との電気的接続を図るための接続端縁部４２が幅広に形成される。これによって、第２の内部電極５と第２の外部電極９との接触面積をより広くすることができ、電気的接続を安定化させ、抵抗値のばらつきを抑制することができる。なお、図８には、第２の内部電極５について図示したが、第１の内部電極４についても同様の構成が採用される。

図８に示すような特徴的構成は、図１、図３および図７にそれぞれ示した第１、第２および第４の実施形態においても同様に採用することができる。

次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。

（実験例１）
実験例１においては、図１および図２を参照して説明した第１の実施形態についての評価を行なった。

まず、ＢａＣＯ₃ 、ＴｉＯ₂ およびＳｍ₂ Ｏ₃ の各粉末を用意し、（Ｂａ_0.9998Ｓｍ_0.0002）ＴｉＯ₃ となるように、これら原料粉末を調合した。

次に、得られた混合粉末に、純水を加えて、ジルコニアボールとともに、１０時間混合粉砕し、乾燥後、１０００℃の温度で２時間仮焼した。

次に、この仮焼粉末に、有機バインダ、分散剤および水を加えて、ジルコニアボールとともに、数時間混合し、得られたスラリーから、厚さ３０μｍのグリーンシートを成形した。

次に、グリーンシート上に、スクリーン印刷法によって、ニッケルを導電成分とする導電性ペーストを付与し、乾燥させることによって、内部電極となる導電性ペースト膜が形成されたグリーンシートを作製した。この導電性ペースト膜が形成されたグリーンシートのうち、所定のものには、内部電極が重なり合う部分の中央部に対応する位置に、図２（ａ）に示した貫通孔１８に相当する直径０．２ｍｍの円形の貫通孔をパンチングによって形成した。

次に、導電性ペースト膜が形成された複数のグリーンシートを積層するとともに、その上下に、導電性ペースト膜を形成していない保護用のグリーンシートを積層し、次いで圧着した後、所定の寸法にカットすることによって、チップ状の生の積層体を得た。

この生の積層体を得る工程において、前述のように貫通孔が設けられたグリーンシートを、試料１では、導電性ペースト膜が配置された部分の積層方向での中央部に位置させ、試料２では、同部分の積層方向での最も外側に位置させ、試料３では、同部分の積層方向での中央部と最も外側との双方に位置させた。また、試料４では、貫通孔が設けられないグリーンシートのみを積層した。

次に、生の積層体を、大気中において３５０℃の温度で脱脂処理した後、Ｈ₂ ／Ｎ₂ ＝３％の還元性雰囲気下において１３００℃の温度で２時間焼成して、焼結後の積層体を得た。ここで、試料１〜３の各々に係る積層体では、グリーンシートに設けられた貫通孔によって空洞が形成されていた。

次に、焼結後の積層体を研磨メディアとともにバレル研磨し、積層体の角部分および稜線部分を丸くするように処理した後、積層体に対して、再酸化のための熱処理を施した。

次に、外部電極を形成するため、積層体の両端面上に、スパッタリングによって、Ｃｒ層、その上にＮｉ−Ｃｕ層およびその上にＡｇ層を順次形成することによって、オーミック電極層を形成し、次いで、オーミック電極層上に、半田からなるめっき層を形成した。

このようにして、平面寸法が２．０ｍｍ×１．２ｍｍであって、０．３Ωの試料１〜４の各々に係る積層型正特性サーミスタを得た。

次に、試料１〜４の各々に係る積層型正特性サーミスタについて、各２０個の試料を用いて、耐電圧試験を実施した。耐電圧試験は、直流電源に直列に接続された端子に、各試料に係る積層型正特性サーミスタを挟み、２０Ｖから２Ｖ毎に昇圧し、かつ各電圧において１分間印加した状態を保持する、ステップアップによる昇圧を適用することにより実施した。そして、試料となる積層型正特性サーミスタが破壊するまで昇圧し、破壊の直前の電圧を、耐電圧とした。

このようにして求められた耐電圧の平均値、最大値、最小値および標準偏差値が、表１に示されている。

表１に示すように、空洞が内部電極の配置部分における積層方向での中央部以外に設けられた試料２および３では、このような空洞が設けられない試料４とほぼ同じ耐電圧レベルであるが、空洞を内部電極の配置部分における積層方向での中央部に設けた試料１では、耐電圧が著しく向上している。これによって、耐電圧試験において内部電極の配置部分における積層方向での中央部に生じるホットスポットを緩和すれば、耐電圧の向上を図り得ることが裏付けられる。

なお、以上の実験例では、空洞の積層方向での位置について比較したが、積層方向に対して垂直な方向での位置についても、内部電極の重なり合う部分における中央部に空洞を設けることによって、中央部以外の部分に空洞を設ける場合に比べて、ホットスポットをより効果的に回避できることを容易に類推できる。

（実験例２）
実験例２においては、図３および図４を参照して説明した第２の実施形態についての評価を行なった。

実験例１の場合と同様の方法および条件により、グリーンシートを成形した。

次に、グリーンシート上に、スクリーン印刷法によって、ニッケルを導電成分として含む導電性ペーストを付与して導電性ペースト膜を形成するにあたり、内部電極が重なり合う部分の中央部に相当する位置に設けられる図４に示した導電性ペーストが付与されない領域２７に対応する領域として、試料１１では、直径０．１ｍｍの円形の領域、試料１２では、直径０．２ｍｍの円形の領域、および試料１３では、直径０．５ｍｍの円形の領域を設けた。また、試料１４では、このような導電性ペーストが付与されない領域を設けず、一様に導電性ペースト膜を形成した。

なお、試料１１〜１４の各々において、内部電極の重なり部分の寸法は、焼結後で１．６ｍｍ×０．８ｍｍとした。

次に、上述の試料１１〜１４の各々に係る複数のグリーンシートを積層するとともに、その上下に導電性ペースト膜が形成されない保護用のグリーンシートを積層し、実験例１の場合と同様の方法および条件に従って、チップ状の生の積層体を作製し、これを脱脂処理し、焼成し、バレル研磨を施し、再酸化のための熱処理を施し、次いで、外部電極となるオーミック電極層およびめっき層を形成した。

このようにして、平面寸法が２．０ｍｍ×１．２ｍｍであって、０．５Ωの試料１１〜１４の各々に係る積層型正特性サーミスタを得た。ここで、試料１１〜１３では、前述のように、導電性ペーストが付与されない領域において、内部電極に開口が形成されていた。

次に、実験例１の場合と同様の方法および条件にて、試料１１〜１４に対して耐電圧試験を実施した。

この耐電圧試験によって求められた耐電圧の平均値、最大値、最小値および標準偏差値が、表２に示されている。

表２に示すように、導電性ペースト膜に導電性ペーストが付与されない領域を設け、それによって内部電極に開口が設けられた試料１１〜１３によれば、このような開口が設けられていない試料１４に比べ、耐電圧値の向上が認められる。このことから、耐電圧試験において積層体の中央部で生じるホットスポットを緩和すれば、耐電圧の向上を図り得ることが裏付けられる。

また、試料１１〜１３の間で比較すると、試料１１、１２、１３の順で開口がより大きくされているが、このように開口がより大きくされるに従って、耐電圧の平均値は上昇するが、内部電極の電流容量が低下して破壊につながるため、耐電圧のばらつきがより大きくなっている。このことから、内部電極に設けられる開口の大きさは、このような内部電極の電流容量すなわち耐電圧のばらつきを考慮して決定されることが好ましいことがわかる。

（実験例３）
実験例３においては、図５および図６を参照して説明した第３の実施形態についての評価を行なうため、以下のような試料２１を作製した。

まず、実験例１の場合と同様の方法および条件により、グリーンシートを成形した。

次に、グリーンシート上に、スクリーン印刷法によって、ニッケルを導電成分として含む導電性ペーストを付与して導電性ペースト膜を形成した。このとき、図６（ａ）に示すように、導電性ペースト膜３５を一様に形成したものと、図６（ｂ）に示すように、内部電極が重なり合う部分の中央部に相当する位置に導電性ペーストが付与されない領域３７（幅０．１ｍｍ×長さ１．７ｍｍ）が設けられた導電性ペースト膜３６を形成したものとを作製した。

次に、上述の図６（ａ）に示したように導電性ペースト膜３５が形成された複数のグリーンシート３３と図６（ｂ）に示したように導電性ペースト膜３６が形成された複数のグリーンシート３４とを交互に積層するとともに、その上下に導電性ペースト膜が形成されない保護用のグリーンシートを積層し、実験例１の場合と同様の方法および条件に従って、チップ状の生の積層体を作製し、これを脱脂処理し、焼成し、バレル研磨を施し、再酸化のための熱処理を施し、次いで、外部電極となるオーミック電極層およびめっき層を形成した。

このようにして、平面寸法が２．０ｍｍ×１．２ｍｍであって、０．５Ωの試料２１に係る積層型正特性サーミスタを得た。この積層型正特性サーミスタにおいては、前述のように、導電性ペーストが付与されない領域において、内部電極に切り込みが形成されていた。

次に、実験例１の場合と同様の方法および条件にて、試料２１に係る積層型正特性サーミスタに対して耐電圧試験を実施した。

この耐電圧試験によって求められた耐電圧の平均値、最大値、最小値および標準偏差値が、表３に示されている。なお、比較を容易にするため、表３には、前述の実験例１において作製された試料４、すなわち前掲の表１に示されていた内部電極に何らの切り込みも形成されなかった試料４についての耐電圧の平均値、最大値、最小値および標準偏差値が繰り返し示されている。

表３に示すように、導電性ペースト膜に導電性ペーストが付与されない領域を設け、それによって内部電極に切り込みが設けられた試料２１によれば、このような切り込みが設けられていない試料４に比べ、耐電圧値の向上が認められる。このことから、耐電圧試験において積層体の中央部で生じるホットスポットが緩和され、また、切り込みにより発熱部が２分割されて発熱量が小さくなることによって、耐電圧の向上を図り得ることが裏付けられる。

この発明の第１の実施形態による積層型正特性サーミスタ１を示す断面図である。 図１に示した積層体２を得るために用意される、サーミスタ層３となるべき典型的なグリーンシート１４および１５を示す平面図である。 この発明の第２の実施形態による積層型正特性サーミスタ２１を示す断面図である。 図３に示した積層体２を得るために用意される、サーミスタ層３となるべき典型的なグリーンシート２３および２４を示す平面図である。 この発明の第３の実施形態による積層型正特性サーミスタ３１を示す断面図である。 図５に示した積層体２を得るために用意される、サーミスタ層３となるべき典型的なグリーンシート３３および３４を示す平面図である。 この発明の第４の実施形態を説明するための図６に対応する図である。 この発明の第５の実施形態による積層型正特性サーミスタ４１を、第２の内部電極５が通る面に沿う断面をもって示した平面図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１ 積層型正特性サーミスタ
２ 積層体
３ サーミスタ層
４，５ 内部電極
６，７ 端面
８，９ 外部電極
１３ 空洞
１９，２２ 開口
３２ 切り込み

Claims (13)

1. 正の抵抗温度係数を有する、積層された複数のサーミスタ層をもって構成される積層体と、
   前記積層体の外表面上の互いに異なる位置に形成される第１および第２の外部電極と
   を備え、
   前記積層体の内部であって複数の前記サーミスタ層間の所定の界面に沿って、各々複数の第１および第２の内部電極が、それぞれ、前記第１および第２の外部電極に電気的に接続されるように形成され、
   前記第１および第２の内部電極は、各々の一部が前記サーミスタ層を挟んで互いに重なり合った状態で積層方向に交互に配置されている、
   積層型正特性サーミスタであって、
   前記第１および第２の内部電極間に電圧が印加されても発熱しない非発熱部分が、前記第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部であって、積層方向での少なくとも中央部に設けられている、
   積層型正特性サーミスタ。
2. 前記非発熱部分は、少なくとも１つの前記サーミスタ層に空洞を設けることによって与えられる、請求項１に記載の積層型正特性サーミスタ。
3. 前記非発熱部分は、前記第１および第２の内部電極の少なくとも一方の内部電極のうちの少なくとも１つに電極が形成されない部分を設けることによって与えられる、請求項１または２に記載の積層型正特性サーミスタ。
4. 前記電極が形成されない部分は、前記内部電極に開口を設けることによって与えられる、請求項３に記載の積層型正特性サーミスタ。
5. 前記電極が形成されない部分は、前記内部電極に切り込みを設けることによって与えられる、請求項３に記載の積層型正特性サーミスタ。
6. 正の抵抗温度係数を有する、積層された複数のサーミスタ層をもって構成される積層体と、
   前記積層体の外表面上の互いに異なる位置に形成される第１および第２の外部電極と
   を備え、
   前記積層体の内部であって複数の前記サーミスタ層間の所定の界面に沿って、各々複数の第１および第２の内部電極が、それぞれ、前記第１および第２の外部電極に電気的に接続されるように形成され、
   前記第１および第２の内部電極は、各々の一部が前記サーミスタ層を挟んで互いに重なり合った状態で積層方向に交互に配置されている、
   積層型正特性サーミスタであって、
   前記第１および第２の内部電極が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部に位置する空洞が少なくとも１つの前記サーミスタ層に設けられ、前記空洞は、前記第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置されている、
   積層型正特性サーミスタ。
7. 前記空洞は、前記サーミスタ層を厚み方向に貫通するように設けられている、請求項６に記載の積層型正特性サーミスタ。
8. 前記空洞の一方端面側に位置する前記内部電極には、前記空洞に連通する開口が設けられている、請求項７に記載の積層型正特性サーミスタ。
9. 正の抵抗温度係数を有する、積層された複数のサーミスタ層をもって構成される積層体と、
   前記積層体の外表面上の互いに異なる位置に形成される第１および第２の外部電極と
   を備え、
   前記積層体の内部であって複数の前記サーミスタ層間の所定の界面に沿って、各々複数の第１および第２の内部電極が、それぞれ、前記第１および第２の外部電極に電気的に接続されるように形成され、
   前記第１および第２の内部電極は、各々の一部が前記サーミスタ層を挟んで互いに重なり合った状態で積層方向に交互に配置されている、
   積層型正特性サーミスタであって、
   前記第１および第２の内部電極の配置部分における、積層方向での少なくとも中央部に位置する前記第１および第２の内部電極のうちの少なくとも１つの前記内部電極には、前記第１および第２の内部電極が重なり合った部分における、積層方向に対して垂直な方向での中央部に、電極が形成されない部分が設けられている、
   積層型正特性サーミスタ。
10. 前記電極が形成されない部分は、前記内部電極に開口を設けることによって与えられる、請求項９に記載の積層型正特性サーミスタ。
11. 前記電極が形成されない部分は、前記内部電極に切り込みを設けることによって与えられる、請求項９に記載の積層型正特性サーミスタ。
12. 前記電極が形成されない部分は、すべての前記第１の内部電極またはすべての前記第２の内部電極に設けられている、請求項９ないし１１のいずれかに記載の積層型正特性サーミスタ。
13. 前記電極が形成されない部分は、すべての前記第１および第２の内部電極に設けられている、請求項９ないし１１のいずれかに記載の積層型正特性サーミスタ。

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