JP4488325B2 - Composition for thermistor, method for producing the same, and thermistor using the composition - Google Patents

Composition for thermistor, method for producing the same, and thermistor using the composition Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーミスタ、サーミスタ用の組成物およびその作製方法に関し、例えば、絶縁基板上に形成されるサーミスタ、ーミスタ用の組成物およびその作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
厚膜負特性サーミスタ(以下、NTCサーミスタと略記する)の組成物としては、例えば、サーミスタ特性を有するMn(マンガン)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)などの金属酸化物と、導電性物質としてのRuO2(酸化ルテニウム)と、ガラス粉末とを混合し、加熱焼成して作製されたNTCサーミスタ用組成物が知られている。
【0003】
図9にNTCサーミスタの一例を示す。
このNTCサーミスタは、次のようにして作製される。まず、絶縁基板101上に第1の電極102が形成され、次に、この第1の電極102上に、NTCサーミスタ組成物を用いてNTCサーミスタ膜103が重ねて形成される。
【0004】
さらに、このNTCサーミスタ膜103上に、第2の電極104を形成し、その上に、ガラス膜105や外部被覆膜106などを形成してサンドイッチ形状のNTCサーミスタ100が形成されている。
【0005】
このサンドイッチ形状NTCサーミスタ100は、同一平面上の電極間にNTCサーミスタ組成物を印刷したシート形状NTCサーミスタと比べて抵抗値を低くすることができる。
【0006】
NTCサーミスタ組成物のペーストの作製方法の一例を図10に示す。
【0007】
まず、サーミスタ特性を有する、例えば、酸化マンガン(Mn34)、酸化コバルト(Co34)、酸化鉄(Fe34)などの金属酸化物を所定の配合となるよう混合し、所定条件で加熱焼成することにより、固相反応させて複合酸化物を得る(ステップS201)。
【0008】
続いて、この複合酸化物をボールミルを用いて粗粉砕してから(ステップS202)、次に、導電性物質としての酸化ルテニウム(RuO2)と、ガラス粉末とを添加し(ステップS203)、乳鉢を用いてこれらの材料を粉砕しながら均一になるよう混合する(ステップS204)。
【0009】
さらに、この粉砕・混合された材料の中に増粘剤や溶剤を添加して(ステップS205)、NTCサーミスタ組成物のペーストが得られる(ステップS206)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記サンドイッチ形状NTCサーミスタにおいては、次のような問題点がある。
【0011】
すなわち、サンドイッチ形状NTCサーミスタを作製する際、加熱焼成時に有機ビヒクル成分の熱分解によって、Co2ガスが発生する。また、NTCサーミスタ特性を有するMn、Co、Fe、Niなどの金属酸化物が電極材料として使用されるAgまたはAg・Pd合金などと酸化還元反応を起こし、O2ガスを発生する場合がある。
【0012】
これら発生したガスは、NTCサーミスタ膜103内に残留し、ピンホールやボイド(空孔)108等の欠陥を発生させた。ピンホールやボイド(空孔)108等の欠陥がNTCサーミスタ膜103内に発生すると、NTCサーミスタ膜103の有効面積が減少し、その電気的特性は、低下する。
【0013】
また、NTCサーミスタ膜103の内部に閉じこめられたガスは、焼成時にサーミスタ層内部にピンホールやボイド(空孔)等の欠陥を発生させ、NTCサーミスタ100を構成する第1の電極と第2の電極とが短絡して、サンドイッチ形状NTCサーミスタの機能を発揮できなくなる場合もある。
【0014】
図11に、上記作製法を用いて作製したサンドイッチ形状NTCサーミスタ100を切断し、そのNTCサーミスタ膜103と第2の電極104の界面部を、走査型電子顕微鏡で拡大して観測したときの断面部写真の一例を示す。
【0015】
図11より、NTCサーミスタ膜103内には、30〜40μmの径を有するピンホールやボイド(空孔)108等の欠陥が多数存在していることがわかる。これらのピンホールやボイド(空孔)108等の欠陥は、上述のように、サンドイッチ形状NTCサーミスタ100作製時に、NTCサーミスタ膜103内部に閉じこめられたガスがピンホールやボイド(空孔)等の欠陥を発生させたものである。
【0016】
このような致命的な不具合が発生すると、作製したNTCサーミスタは使用できないため、作製時の製品収率が大幅に低下するという問題を生じる。
【0017】
また、NTCサーミスタの表面近傍部にこのピンホールやボイド等の欠陥が存在すると、NTCサーミスタ使用時にこのピンホールやボイド等の欠陥に水分が侵入し、NTCサーミスタの特性を低下させるなどの問題も生じる。
【0018】
この原因として、NTCサーミスタを作製する際使用されていたNTCサーミスタ組成物の原料として使用するガラス粉末の軟化点が高すぎるため、NTCサーミスタ作製時に上述のピンホールやボイド(空孔)等の欠陥を発生させる原因となるガスの除去が不十分である可能性が考えられる。
【0019】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、サーミスタの製造時において、サーミスタ膜内部の欠陥の発生を抑えることのできるサーミスタ用の組成物およびその作製方法並びにその組成物を用いたサーミスタを提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサーミスタ用の組成物は、以下の構成を有する。すなわち、サーミスタ特性を有する金属酸化物を少なくとも二種類混合し加熱焼成して得た第一の成分と、導電性物質である酸化ルテニウムと、絶縁物であるガラス成分とからなるサーミスタ用の組成物であって、20から50重量%の前記第一成分の原料粉末と、1から20重量%の前記酸化ルテニウムと、40から60重量%の前記ガラス成分とを含み、前記ガラス成分は、ガラス軟化点が700℃より高い高軟化ガラスと、ガラス軟化点が700℃以下の低軟化ガラスとからなり、高軟化ガラス:低軟化ガラス=25〜50重量%:75〜50重量%の配合に調製されている。
【0021】
また好ましくは、前記高軟化ガラスの原料粉末は、平均粒径2μmに、前記低軟化ガラスの原料粉末は平均粒径0.5μmに調製されている。
【0025】
また好ましくは、前記第一の成分は、Mn、Co、Fe、Niそれぞれの酸化物を少なくとも二種類含む。
【0028】
上記目的を達成するために、本発明のサーミスタ用の組成物の作製方法は、以下の工程を有する。すなわち、サーミスタ特性を有する金属酸化物を少なくとも二種類混合し加熱焼成して得た第一の成分と、導電性物質である酸化ルテニウムと、絶縁物であるガラス成分とからなるサーミスタ用の組成物の作製方法であって、前記ガラス成分を調整する調製工程と、前記組成物の20から50重量%である前記第一成分の原料粉末と、前記組成物の1から20重量%である前記酸化ルテニウムと、前記組成物の40から60重量%である前記ガラス成分とを混合する混合工程とを有し、前記ガラス成分の調製工程では、ガラス軟化点が700℃より高い高軟化ガラスを平均粒径2μmを有する原料粉末に粉砕し、ガラス軟化点が700℃以下の低軟化ガラスを平均粒径0.5μmを有する原料粉末に粉砕し、次に、高軟化ガラス:低軟化ガラス=25〜50重量%:75〜50重量%の配合に混合する。
【0029】
上記目的を達成するために、本発明のサーミスタは、以下の構成を有する。すなわち、所定サイズの絶縁基板の一方の面に形成された第一の電極と、請求項1から請求項の何れか1項に記載されたサーミスタ用の組成物を用いて、前記第一の電極に重畳するように形成された機能膜と、前記機能膜に重畳するように形成された第二の電極と、を有する。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態であるNTCサーミスタ30およびNTCサーミスタ30を作製するとき用いるNTCサーミスタ組成物33の作製方法を詳細に説明する。
【0031】
なお、本実施の形態に記載されている組成物の組成比や混合比などは、一例であり、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、作製するNTCサーミスタの特性や仕様に応じて決定されるものである。
【0032】
また、NTCサーミスタ30の構造は、図9に示したNTCサーミスタ100と同じ構造であり、違いは、NTCサーミスタ組成物33が異なるためNTCサーミスタ膜34が異なる点のみである。
【0033】
従って、本発明のNTCサーミスタ組成物33を用いて作製されるNTCサーミスタ膜34を有するNTCサーミスタ30の構造を示す説明図およびそれを構成する共通する各部の説明は、ここでは省略し、以下は、NTCサーミスタ組成物33のみを説明するものとする。
【0034】
[NTCサーミスタ組成物ペーストの作製]
NTCサーミスタ組成物33のペースト作製方法について、以下に説明するが、組成物の各成分の割合は、特に断らない限り重量百分率[wt%]を用いて記すことにする。
【0035】
NTCサーミスタ組成物33のペーストの作製方法の一例を図1に示す。
【0036】
まず、サーミスタ特性を有する、酸化マンガン(Mn34)、酸化コバルト(Co34)、酸化鉄(Fe34)、酸化ニッケル(NiO)などの金属酸化物を、例えば、図3の配合21に示す、Mn34:Co34:NiO:Fe34=1:1:1:0.2、あるいは、配合11に示す、Mn34:Co34:NiO:Fe34=1:1:1:0となるように配合する。
【0037】
続いて、所定配合に調製された金属酸化物を、粉砕および混合し、続いて、焼成炉にて、所定条件、例えば、1000℃程度、約2時間程度、加熱焼成することにより金属酸化物を固相反応させて、複合酸化物を得る(ステップS10)。
【0038】
なお、各金属酸化物粉末の配合比率は、サーミスタ特性を有するMn、Co、Fe、Niなどの酸化物を、目的とする特性に応じて混合したものであればよく、図3の配合11、21に限ることはなく、目的とする特性に応じて変更できるのはいうまでもない。
【0039】
続いて、固相反応によって得られた複合酸化物を、数〜数10μm程度の粒径となるよう粉砕し(ステップS11)、この複合酸化物粉末中に、導電性物質としての酸化ルテニウム(RuO2)を、例えば、図4に示す複合酸化物との配合比率、すなわち、複合酸化物:RuO2=49:1、45:5、40:10、30:20、となるように添加する。
【0040】
また、添加されるRuO2の量は、NTCサーミスタ組成物33(複合酸化物+RuO2+ガラス粉末から構成)中の複合酸化物とRuO2の合計重量%として、図4に示す60〜40wt%となるように秤量する(ステップS12)。
【0041】
次に、絶縁物として、例えば、異なるガラス軟化点を有する2種類のホウケイ酸鉛ガラス(以下、高軟化点、低軟化点と略記する)を、図5に示す配合比となるようにし、高軟化点と低軟化点のガラス合計量が、NTCサーミスタ組成物33中の全ガラス重量%として、40〜60wt%となるよう各ガラスを秤量し、混合および粉砕を行ってから上記複合酸化物とRuO2の混合粉末中に添加する(ステップS13)。
【0042】
なお、2種類のホウケイ酸鉛ガラスガラスのうちの高軟化点(軟化温度700℃以上)を有するものは、平均粒径が2.0μm程度となるように粉砕されたものを使用し、低軟化点(軟化温度700℃以下)を有するものは、平均粒径が0.5μm程度となるように高軟化点に比べて平均粒径が小さくなるまで微粉砕したものを使用する。
【0043】
ここで、2種類のホウケイ酸鉛ガラスガラスのうちの低軟化点を有するガラスが高軟化点を有するガラスより平均粒径が小さく、より微細化されたものを使用するのは、NTCサーミスタ作製時に、NTCサーミスタ組成物を構成する各粉末の微細な間隙により浸透しやすくするためである。
【0044】
上記の効果は、加熱焼成時の焼結速度が異なるように調製されているガラス粉末であっても同様の効果を得ることができる。焼結速度は、ガラス組成や粒径など種々の方法を用いて制御できる。
【0045】
したがって、加熱焼成時に焼結速度が異なるように調製された絶縁物であれば、ガラス粉末に限らずどのようなものを使用してもよいのはいうまでもない。
【0046】
なお、本実施形態では、ガラス粉末として、微粉砕された低軟化点のホウケイ酸鉛ガラス、あるいは、軟化点および平均粒径の異なる2種類のホウケイ酸鉛ガラスを用いているが、ガラス粉末は、ホウケイ酸鉛ガラスに限ることはなく、目的とする特性に応じてガラスの種類、平均粒径およびガラス組成を変更できるのはいうまでもない。
【0047】
続いて、ボールミルを用いて、上述の複合酸化物粉末、RuO2、ガラス粉末からなる混合粉末をボールミルを用いて、所定粒径となるよう湿式粉砕および混合を行う(ステップS14)。
【0048】
ここで、粉砕媒体には、1〜10mm径程度のジルコニア製ボールを用い、粉砕時間は、数〜数10時間である。
【0049】
次に、この粉砕された混合粉末中に増粘剤と溶剤とを添加する。すなわち、有機ビヒクルとして、例えば、5〜15wt%程度のエチルセルロースを含むブチルカルビトールと有機溶剤を、前記混合物の35wt%程度となるように加える(ステップS15)。
【0050】
続いて、3本ロールなどを用いて、混合粉末と増粘剤および溶剤が均一に混合されるように混練することにより(ステップS16)、NTCサーミスタ組成物33からなるNTCサーミスタ用ペーストが得られる(ステップS17)。
【0051】
[NTCサーミスタの作製]
次に、図2を参照して、NTCサーミスタ30の作製方法について説明する。なお、以下の説明で示す面積や厚さなどの値は一例であり、本発明は、これに限定されるものではなく、作製する厚膜サーミスタの特性や仕様に応じて決定されるものである。
【0052】
まず、アルミナ基板などからなる絶縁基板101の一方の面に、例えば、AgまたはAg・Pd合金などの導体ペーストを印刷し(ステップS90)、次に、この絶縁基板101を焼成して、所定サイズの第1の電極102を形成する(ステップS91)。
【0053】
続いて、第1の電極102の一部に重畳するように、前述したNTCサーミスタ組成物33のペーストを印刷する(ステップS92)。
【0054】
次に、この絶縁基板101を焼成して、所定サイズのNTCサーミスタ膜34を形成する(ステップS93)。なお、焼成は、例えば、850℃程度で10分間程度行い、焼成後のNTCサーミスタ膜34の膜厚は、例えば、40μm程度にする。
【0055】
続いて、NTCサーミスタ膜34に一部に重畳するように、例えば、AgまたはAg・Pd合金などの導体ペーストを印刷し(ステップS94)、続いて、この絶縁基板101を焼成して、所定サイズの第2の電極104を形成する(ステップS95)。なお、第1の電極102と第2の電極104との対向面積は、例えば、0.25mm2程度にする。
【0056】
続いて、ガラス105を印刷し、焼成し、更に、外部被覆膜106を印刷することによりNTCサーミスタ30が得られる(ステップS96)。
【0057】
[NTCサーミスタの欠陥および電気的特性]
以上説明した作製法に従い、作製されたNTCサーミスタの試料の構造や電気的特性を調べた結果について、図6〜図8を用いて、以下に説明する。
【0058】
まず、作製したNTCサーミスタの試料と比較試料について説明する。
【0059】
絶縁物として、ガラス軟化点が異なる2種類のホウケイ酸鉛ガラス粉末(高軟化点700℃以上、低軟化点700℃以下)を、図5に示す配合比率およ全ガラス量となるよう調製し、さらに、図4の各配合に調製された複合酸化物とRuO2の混合物中にガラス粉末を添加してNTCサーミスタ組成物ペーストを作製した。
【0060】
次に、これらのペーストを用いて、図6に示すNTCサーミスタ試料(試料401〜603)を作製した。また、比較として、比較試料4〜6を作製した。
【0061】
作製した各試料は、切断し、その断面を研磨して、断面部に存在するピンホールやボイド等の欠陥を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、その径や数を測定した。また、各試料の電気的特性であるシート抵抗値とB定数を測定した。
【0062】
測定結果の一例として、NTCサーミスタ組成物中の複合酸化物の原料配合比率が、図3の配合21(Fe34が0.2)を用いた場合の測定結果を図6に、図3の配合11(Fe34が0)を用いた場合の測定結果を図7に示す。
【0063】
なお、図6および図7における複合酸化物とRuO2の配合比率は、図4の45:5(配合6〜8)であり、複合酸化物とRuO2の合計は、NTCサーミスタ中の60〜40wt%、全ガラス量は、残りの40〜60wt%である。
【0064】
[低軟化点ガラスによる欠陥抑制]
次に、作製したNTCサーミスタ中に発生する欠陥について、説明する。
【0065】
図6の全ガラス量が50wt%の試料501〜503と比較試料5とを例にとると、高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを用いて作製した比較試料5からは、直径30〜40μm程度の大きな欠陥が多数見られる(図11参照)のに対し、低軟化点ガラスを使用した試料501、あるいは、高軟化点(平均粒径2μm)と低軟化点(平均粒径0.5μm)の2種のホウケイ酸鉛ガラスを使用した試料501、502からは、30〜40μm程度の大きな欠陥は、全く発生しておらず、2〜4μm程度の小さな欠陥がごくわずかに見られる程度である。
【0066】
図8は、試料501〜503中に発生する欠陥の例を示す一例として、試料502の切断面を示したものであり、図11と比較して30〜40μm程度の大きな欠陥は、全く発生していない。
【0067】
これらのことから、NTCサーミスタ作製時に、低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを単独、あるいは、高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスと混合して用いることにより、NTCサーミスタ中に発生する欠陥の発生を抑制することができる。
【0068】
これは、低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを使用すると、NTCサーミスタ作製時に、焼成温度が低い時点から液体となるため、焼成温度が高くなってから液体となる高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスに比べて、液体の粘性が低く、流動化し易いためである。
【0069】
この低粘性の液体は、NTCサーミスタの各原料粉末の微細な間隙中に容易に浸透するため、粉末同士の微細な間隙などに発生しやすい欠陥を低減する。
【0070】
また、微細な低軟化点ホウケイ酸鉛ガラス(平均粒径0.5μm)を高軟化点ホウケイ酸鉛ガラス(平均粒径2μm)と混合して用いる場合には、上述の効果に加え、以下の効果も加わるため発生する欠陥は、さらに減少する。
【0071】
すなわち、焼成温度の高温領域で、高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスが軟化し、流動化をはじめると、高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスは、NTCサーミスタの各原料粉末の間隙に浸透を開始する。この時、高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスに比べて、粘性が低く流動性の高い低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスは、高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスによる促進効果によって、粉末同士のより微細な間隙まで浸透する。その結果、粉末同士間隙に発生しやすい欠陥が減少する。
【0072】
また、本実施形態では、低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスと混合して使用する場合には、低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスの平均粒径を高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスの平均粒径より微細化して使用したが、これは、低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを微細化することにより、さらに低温で液化できるため、その流動性が増し、上述の欠陥低減に役立つからである。
【0073】
以上説明した効果は、図6に示すように、高軟化点ガラスを低軟化点ガラスと混合して使用する場合において、ガラス量が50wt%の試料50〜503ばかりでなく、ガラス量が40wt%の試料40〜403あるいはガラス量が60wt%の試料60〜603でも同様の効果を示している。なお、図6の試料401、501、601は、参考例である。
【0074】
このことから、高軟化点ガラスを低軟化点ガラスと混合して使用する場合には、図6に示すようにガラス量は、40〜60%、ガラス中の高軟化点ガラス:低軟化点ガラスの配合比率は、25〜50:75〜50であれば、上記と同様の効果が発揮される。
【0075】
また、以上説明した低軟化点ホウケイ酸鉛高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスと混合して使用するときの効果は、図7に示す、複合酸化物中のFe34が0.2を用いて作製された試料10〜103、試料20〜203、試料30203でも同様にみられる。なお、図7の試料101、201、301は、参考例である。
【0076】
これらの効果は、図6で説明した場合と同様であるので、その説明は、省略する。
【0077】
[NTCサーミスタの電気的特性]
次に、作製したNTCサーミスタ中の電気的特性について、説明する。
【0078】
図6の全ガラス量が50wt%の試料501〜503と比較試料5、および、図7の試料201〜203と比較試料2を例にとる。
【0079】
[B定数]
まず、B定数について説明する。
【0080】
図6より、Fe34が0.2添加されているNTCサーミスタの場合には、高軟化点と低軟化点のホウケイ酸鉛ガラスを混合して用いた試料502、503は、比較試料5と同じB定数、3500Kを示している。
【0081】
また、低軟化点のホウケイ酸鉛ガラスのみを使用した試料501のB定数も、3500Kで、比較試料5と同じ値が得られる。
【0082】
一方、図7に示す、Fe34が添加されていないNTCサーミスタの場合には、低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを単独、あるいは高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを混合して用いた試料201〜203のB定数は、3550Kであり、高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスのみを使用する比較試料201のB定数と同じ値を示す。
【0083】
このことから、NTCサーミスタ内の欠陥抑制のために、絶縁物として低軟化温度のホウケイ酸鉛ガラスを単独あるいは高軟化温度のホウケイ酸鉛ガラスと混合して使用しても、本実施形態により作製されたNTCサーミスタのB定数は、ほぼ一定値に制御することができる。
【0084】
[抵抗値]
次に、抵抗値について説明する。
【0085】
図6より、Fe34が0.2添加されているNTCサーミスタの場合には、試料501〜503にみられるように、低軟化点のホウケイ酸鉛ガラス:高軟化点のホウケイ酸鉛ガラスの配合比で、高軟化点のホウケイ酸鉛ガラスの割合が0〜50wt%まで増加すると、抵抗値が1600〜3200Ωまで増加し、比較試料5の抵抗値4800Ωに近づくことがわかる。
【0086】
このことから、本実施形態によれば、全ガラス量を一定に保ちながら、低軟化点のホウケイ酸鉛ガラス:高軟化点のホウケイ酸鉛ガラスの配合比を変化させることで、同一B定数持ちながら抵抗値の異なるNTCサーミスタを作製することができる。
【0087】
一方、図7に示す、Fe34が添加されていないNTCサーミスタの場合にも同様の傾向が見られる。
【0088】
すなわち、試料201〜203にみられるように、低軟化点のホウケイ酸鉛ガラス:高軟化点のホウケイ酸鉛ガラスの配合比で、高軟化点のホウケイ酸鉛ガラスの割合が0〜50wt%まで増加すると、抵抗値が1100〜1700Ωまで増加し、比較試料5の抵抗値3300Ωに近づくことがわかる。
【0089】
このことから、本実施形態によれば、複合酸化物の配合比を変えることおよび、低軟化点のホウケイ酸鉛ガラス:高軟化点のホウケイ酸鉛ガラスの配合比を変化させることで、同一B定数に保ちながら抵抗値の異なるNTCサーミスタを作製することができる。
【0090】
従って、低軟化点ホウケイ酸鉛ガラスを単独、あるいは高軟化点ホウケイ酸鉛ガラスと混合してNTCサーミスタ組成物33ペーストを作製し、このペーストを用いてNTCサーミスタ30を作製することにより、NTCサーミスタ膜34中に欠陥が発生しないため、これらに起因する第1の電極102および第2の電極104のショートによる製品歩留りの低下や、ボイド内への水分侵入による寿命劣化を防止することができる。
【0091】
さらに、作製された試料は、比較試料と同程度のB定数が得られることからNTCサーミスタ組成物33用のペーストは、設計変更を必要とせずに、従来のNTCサーミスタ用ペーストに置き換えることができる。
【0092】
また、得られるシート抵抗値は、低軟化点ガラスの添加量や複合酸化物の組成を制御することにより、ある範囲で設計できるようになる。
【0093】
以上説明したように、本実施形態によれば、厚膜負特性サーミスタ用の組成物を作製する際に、所定粒径を有する低軟化点ガラスを単独、あるいは所定粒径を有する高軟化点酸鉛ガラスと所定配合比となるように混合された粉末を用いて、厚膜負特性サーミスタ用の組成物を作製し、この組成物を用いて厚膜負特性サーミスタを作製することにより、欠陥の発生を抑えることができる。
【0094】
また、作製された厚膜負特性サーミスタの電気的特性は、従来と同等以上の性能を示す。この厚膜負特性サーミスタ用の組成物を用い作製された厚膜負特性サーミスタによって、次の効果を得ることができる。
【0095】
(a)厚膜負特性サーミスタ焼成時に発生する欠陥を低減することにより、欠陥に起因する電極間のショートを防ぎ、製品歩留りを向上する。また、欠陥内部への水分侵入による寿命劣化を防止できる。
【0096】
(b)従来と同等のB定数やより広範囲なシート抵抗値が得られるので、大きな設計変更を必要とせずに、従来の厚膜負特性サーミスタ用ペーストに置き換えられる。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のサーミスタ用の組成物の作製方法に従い、サーミスタ用の組成物を作製し、この組成物を用いてサーミスタを作製すると、サーミスタ膜内部の欠陥の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーミスタ用の組成物の作製方法を示す図である。
【図2】NTCサーミスタの作製方法を示す図である。
【図3】各金属酸化物の配合比率を示す図である。
【図4】NTCサーミスタ組成物の配合比率を示す図である。
【図5】ガラスの配合比率を示す図である。
【図6】ガラス配合とNTCサーミスタの諸特性の関係を示す図である。
【図7】ガラス配合とNTCサーミスタの諸特性の関係を示す図である
【図8】試料502の切断面の走査電子顕微鏡写真である。
【図9】NTCサーミスタの切断面である。
【図10】NTCサーミスタ組成物の作製方法を示す図である。
【図11】NTCサーミスタ(比較試料5)の切断面の走査電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
30 NTCサーミスタ
33 NTCサーミスタ組成物
34 NTCサーミスタ膜
101 絶縁基板
102 第1の電極
104 第2の電極
105 ガラス
106 外部被覆膜
108 ボイド又はピンホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermistor, a composition for the thermistor, and a method for manufacturing the thermistor. For example, the present invention relates to a thermistor formed on an insulating substrate, a composition for thermistor, and a method for manufacturing the thermistor.
[0002]
[Prior art]
Examples of the composition of the thick film negative characteristic thermistor (hereinafter abbreviated as NTC thermistor) include metal oxides such as Mn (manganese), Co (cobalt), Fe (iron), and Ni (nickel) having thermistor characteristics. And RuO as a conductive material2An NTC thermistor composition prepared by mixing (ruthenium oxide) and glass powder, followed by heating and firing is known.
[0003]
FIG. 9 shows an example of an NTC thermistor.
This NTC thermistor is manufactured as follows. First, the first electrode 102 is formed on the insulating substrate 101, and then the NTC thermistor film 103 is formed on the first electrode 102 by using the NTC thermistor composition.
[0004]
Further, a second electrode 104 is formed on the NTC thermistor film 103, and a glass film 105, an outer coating film 106, and the like are formed on the second electrode 104 to form a sandwich-shaped NTC thermistor 100.
[0005]
This sandwich-shaped NTC thermistor 100 can have a lower resistance than a sheet-shaped NTC thermistor in which an NTC thermistor composition is printed between electrodes on the same plane.
[0006]
An example of a method for producing the NTC thermistor composition paste is shown in FIG.
[0007]
First, thermistor characteristics, for example, manganese oxide (MnThreeOFour), Cobalt oxide (CoThreeOFour), Iron oxide (FeThreeOFour) And the like are mixed so as to have a predetermined composition, and heated and fired under a predetermined condition to cause a solid-phase reaction to obtain a composite oxide (step S201).
[0008]
Subsequently, this composite oxide is coarsely pulverized using a ball mill (step S202), and then ruthenium oxide (RuO) as a conductive material is used.2) And glass powder (step S203), and using a mortar, these materials are pulverized and mixed uniformly (step S204).
[0009]
Further, a thickener or a solvent is added to the pulverized and mixed material (step S205), and an NTC thermistor composition paste is obtained (step S206).
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the sandwich NTC thermistor has the following problems.
[0011]
That is, when producing a sandwich-shaped NTC thermistor, the Co2Gas is generated. Further, a metal oxide such as Mn, Co, Fe, Ni having NTC thermistor characteristics causes an oxidation-reduction reaction with Ag or Ag · Pd alloy used as an electrode material, and O2Gas may be generated.
[0012]
These generated gases remained in the NTC thermistor film 103 and caused defects such as pinholes and voids (voids) 108. When defects such as pinholes and voids (holes) 108 occur in the NTC thermistor film 103, the effective area of the NTC thermistor film 103 decreases, and the electrical characteristics thereof deteriorate.
[0013]
Further, the gas confined inside the NTC thermistor film 103 causes defects such as pinholes and voids (voids) in the thermistor layer during firing, and the first electrode and the second electrode constituting the NTC thermistor 100. The electrode may be short-circuited, and the function of the sandwich NTC thermistor may not be exhibited.
[0014]
FIG. 11 shows a cross section when the sandwich-shaped NTC thermistor 100 manufactured using the above-described manufacturing method is cut, and the interface between the NTC thermistor film 103 and the second electrode 104 is enlarged and observed with a scanning electron microscope. An example of a partial photograph is shown.
[0015]
From FIG. 11, it can be seen that a large number of defects such as pinholes and voids 108 having a diameter of 30 to 40 μm exist in the NTC thermistor film 103. As described above, defects such as pinholes and voids (voids) 108 are caused by gas trapped inside the NTC thermistor film 103 when the sandwich-shaped NTC thermistor 100 is manufactured, such as pinholes and voids (holes). A defect is generated.
[0016]
When such a fatal problem occurs, the manufactured NTC thermistor cannot be used, and thus the product yield at the time of manufacturing is greatly reduced.
[0017]
In addition, if there are defects such as pinholes or voids in the vicinity of the surface of the NTC thermistor, there will be problems such as moisture intruding into the defects such as pinholes and voids when using the NTC thermistor, and reducing the characteristics of the NTC thermistor. Arise.
[0018]
This is because the glass powder used as the raw material for the NTC thermistor composition used when producing the NTC thermistor has a too high softening point, so that defects such as the above-mentioned pinholes and voids (voids) are produced during the production of the NTC thermistor. There is a possibility that the removal of the gas that causes the generation of water is insufficient.
[0019]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to provide a composition for a thermistor capable of suppressing the occurrence of defects inside the thermistor film during the production of the thermistor and a method for producing the same. And providing a thermistor using the composition.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the composition for the thermistor of the present invention has the following constitution. That is, a first component obtained by mixing at least two kinds of metal oxides having thermistor characteristics and heating and firing, ruthenium oxide as a conductive substance, and a glass component as an insulator,Consist ofA composition for a thermistor comprising 20 to 50% by weight of the raw material powder of the first component, 1 to 20% by weight of the ruthenium oxide, and 40 to 60% by weight of the glass component. The component consists of a highly softened glass having a glass softening point higher than 700 ° C. and a low softened glass having a glass softening point of 700 ° C. or less. High softened glass: low softened glass = 25-50 wt%: 75-50 wt% It has been prepared to blend.
[0021]
  Also preferably, the aboveHigh softening glassThe raw material powder isThe average particle size is 2 μm, and the raw powder of the low softening glass has an average particle size of 0.5 μm.Has been prepared.
[0025]
Preferably, the first component includes at least two kinds of oxides of Mn, Co, Fe, and Ni.
[0028]
  In order to achieve the above object, a method for producing a thermistor composition of the present invention includes the following steps. That is, a first component obtained by mixing at least two kinds of metal oxides having thermistor characteristics and heating and firing, ruthenium oxide as a conductive substance, and a glass component as an insulator,Consist ofA method for producing a composition for a thermistor, comprising a preparation step for adjusting the glass component, a raw material powder of the first component that is 20 to 50% by weight of the composition, and 1 to 20% by weight of the composition. A mixing step of mixing 40% to 60% by weight of the composition with the ruthenium oxide being 40% to 60% by weight of the composition. In the glass component preparation step, the glass softening point is higher than 700 ° C. The softened glass is crushed into a raw material powder having an average particle diameter of 2 μm, the low softened glass having a glass softening point of 700 ° C. or less is crushed into a raw material powder having an average particle diameter of 0.5 μm, and then a high softened glass: low softening Glass = 25-50% by weight: Mix to 75-50% by weight.
[0029]
  In order to achieve the above object, the thermistor of the present invention has the following configuration. That is, a first electrode formed on one surface of an insulating substrate of a predetermined size, and claims 1 to3Using the composition for a thermistor described in any one of the above, a functional film formed so as to overlap the first electrode, and a second electrode formed so as to overlap the functional film And having.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, with reference to drawings, the manufacturing method of the NTC thermistor composition 33 used when manufacturing the NTC thermistor 30 and the NTC thermistor 30 which are suitable embodiment of this invention is demonstrated in detail.
[0031]
The composition ratio and mixing ratio of the composition described in the present embodiment are examples, and unless otherwise specified, the scope of the present invention is not limited to them. Rather, it is determined according to the characteristics and specifications of the NTC thermistor to be manufactured.
[0032]
The structure of the NTC thermistor 30 is the same as that of the NTC thermistor 100 shown in FIG. 9, and the only difference is that the NTC thermistor film 34 is different because the NTC thermistor composition 33 is different.
[0033]
Therefore, an explanatory diagram showing the structure of the NTC thermistor 30 having the NTC thermistor film 34 manufactured using the NTC thermistor composition 33 of the present invention and a description of common parts constituting the NTC thermistor film 34 are omitted here. Only the NTC thermistor composition 33 will be described.
[0034]
[Preparation of NTC thermistor composition paste]
A method for preparing a paste of the NTC thermistor composition 33 will be described below. The ratio of each component of the composition is described using a weight percentage [wt%] unless otherwise specified.
[0035]
An example of a method for producing a paste of the NTC thermistor composition 33 is shown in FIG.
[0036]
First, manganese oxide (Mn) having thermistor characteristicsThreeOFour), Cobalt oxide (CoThreeOFour), Iron oxide (FeThreeOFour), A metal oxide such as nickel oxide (NiO), for example, Mn shown in the formulation 21 of FIG.ThreeOFour: CoThreeOFour: NiO: FeThreeOFour= 1: 1: 1: 0.2, or Mn shown in Formulation 11ThreeOFour: CoThreeOFour: NiO: FeThreeOFour= 1: 1: 1: 0.
[0037]
Subsequently, the metal oxide prepared in a predetermined composition is pulverized and mixed, and then the metal oxide is heated and fired in a firing furnace at a predetermined condition, for example, about 1000 ° C. for about 2 hours. A solid oxide is reacted to obtain a composite oxide (step S10).
[0038]
In addition, the compounding ratio of each metal oxide powder should just mix oxides, such as Mn, Co, Fe, and Ni which have thermistor characteristics according to the target characteristic, and the compounding 11 of FIG. Needless to say, it is not limited to 21 and can be changed according to the target characteristics.
[0039]
Subsequently, the composite oxide obtained by the solid phase reaction is pulverized so as to have a particle size of about several to several tens of μm (step S11), and ruthenium oxide (RuO) as a conductive substance is contained in the composite oxide powder.2) For example, the compounding ratio with the composite oxide shown in FIG. 4, ie, composite oxide: RuO.2= 49: 1, 45: 5, 40:10, 30:20.
[0040]
Also added RuO2The amount of NTC thermistor composition 33 (composite oxide + RuO2+ Compound oxide in glass powder) and RuO2Are weighed so as to be 60 to 40 wt% shown in FIG. 4 (step S12).
[0041]
Next, as an insulator, for example, two types of lead borosilicate glasses having different glass softening points (hereinafter abbreviated as a high softening point and a low softening point) are made to have a blending ratio shown in FIG. Each glass is weighed so that the total glass amount of the softening point and the low softening point is 40 to 60 wt% as the total glass weight% in the NTC thermistor composition 33, mixed and pulverized, and then the composite oxide and RuO2(Step S13).
[0042]
Of the two types of lead borosilicate glass glasses, those having a high softening point (softening temperature of 700 ° C. or higher) are those pulverized to have an average particle size of about 2.0 μm, and have low softening. For those having a point (softening temperature of 700 ° C. or lower), those which are finely pulverized until the average particle size becomes smaller than the high softening point so that the average particle size is about 0.5 μm are used.
[0043]
Here, of the two types of lead borosilicate glass glasses, a glass having a low softening point has a smaller average particle size than a glass having a high softening point, and a finer one is used when an NTC thermistor is manufactured. This is because it is easy to permeate through the fine gaps of the powders constituting the NTC thermistor composition.
[0044]
The same effect can be obtained even if the glass powder is prepared so that the sintering rate at the time of heating and firing is different. The sintering rate can be controlled using various methods such as glass composition and particle size.
[0045]
Therefore, it is needless to say that any insulator may be used as long as the insulator is prepared so that the sintering speed is different at the time of heating and firing.
[0046]
In this embodiment, as the glass powder, finely pulverized lead borosilicate glass having a low softening point or two types of lead borosilicate glasses having different softening points and average particle diameters are used. Needless to say, it is not limited to lead borosilicate glass, and the type, average particle size and glass composition of the glass can be changed according to the intended properties.
[0047]
Subsequently, using a ball mill, the above-described composite oxide powder, RuO2The mixed powder made of glass powder is wet pulverized and mixed to a predetermined particle size using a ball mill (step S14).
[0048]
Here, a zirconia ball having a diameter of about 1 to 10 mm is used as the grinding medium, and the grinding time is several to several tens of hours.
[0049]
Next, a thickener and a solvent are added to the pulverized mixed powder. That is, as an organic vehicle, for example, butyl carbitol containing about 5 to 15 wt% of ethyl cellulose and an organic solvent are added so as to be about 35 wt% of the mixture (step S15).
[0050]
Subsequently, by using three rolls or the like and kneading so that the mixed powder, the thickener, and the solvent are uniformly mixed (step S16), an NTC thermistor paste comprising the NTC thermistor composition 33 is obtained. (Step S17).
[0051]
[Production of NTC thermistor]
Next, a method for manufacturing the NTC thermistor 30 will be described with reference to FIG. The values such as area and thickness shown in the following description are examples, and the present invention is not limited to this, and is determined according to the characteristics and specifications of the thick film thermistor to be manufactured. .
[0052]
First, a conductive paste such as Ag or Ag · Pd alloy is printed on one surface of the insulating substrate 101 made of an alumina substrate or the like (step S90), and then the insulating substrate 101 is baked to a predetermined size. The first electrode 102 is formed (step S91).
[0053]
Subsequently, the above-described paste of the NTC thermistor composition 33 is printed so as to overlap with a part of the first electrode 102 (step S92).
[0054]
Next, the insulating substrate 101 is baked to form an NTC thermistor film 34 having a predetermined size (step S93). The firing is performed, for example, at about 850 ° C. for about 10 minutes, and the thickness of the NTC thermistor film 34 after the firing is, for example, about 40 μm.
[0055]
Subsequently, a conductive paste such as Ag or Ag / Pd alloy is printed so as to partially overlap the NTC thermistor film 34 (step S94), and then the insulating substrate 101 is baked to a predetermined size. The second electrode 104 is formed (step S95). Note that the facing area between the first electrode 102 and the second electrode 104 is, for example, 0.25 mm.2To a degree.
[0056]
Subsequently, the NTC thermistor 30 is obtained by printing the glass 105, baking it, and printing the outer coating film 106 (step S96).
[0057]
[Defects and electrical characteristics of NTC thermistors]
The results of examining the structure and electrical characteristics of the NTC thermistor sample manufactured according to the manufacturing method described above will be described below with reference to FIGS.
[0058]
First, the produced NTC thermistor sample and comparative sample will be described.
[0059]
Two kinds of lead borosilicate glass powders (high softening point 700 ° C. or higher and low softening point 700 ° C. or lower) having different glass softening points were prepared as insulators so that the blending ratio and total glass amount shown in FIG. Furthermore, the composite oxide and RuO prepared for each formulation of FIG.2Glass powder was added to the mixture to prepare an NTC thermistor composition paste.
[0060]
Next, NTC thermistor samples (samples 401 to 603) shown in FIG. 6 were prepared using these pastes. Moreover, the comparison samples 4-6 were produced as a comparison.
[0061]
Each prepared sample was cut, its cross section was polished, and defects such as pinholes and voids existing in the cross section were observed using a scanning electron microscope, and the diameter and number thereof were measured. Moreover, the sheet resistance value and B constant which are the electrical characteristics of each sample were measured.
[0062]
As an example of the measurement result, the raw material compounding ratio of the composite oxide in the NTC thermistor composition is the compound 21 (FeThreeOFourFIG. 6 shows the measurement results when 0.2 is used, and FIG.ThreeOFourFIG. 7 shows the measurement results when 0 is used.
[0063]
Note that the composite oxide and RuO in FIGS.24 is 45: 5 in FIG. 4 (compounds 6 to 8), and the composite oxide and RuO are mixed.2Of the NTC thermistor is 60 to 40 wt%, and the total glass amount is the remaining 40 to 60 wt%.
[0064]
[Defect suppression by low softening point glass]
Next, the defect which generate | occur | produces in the produced NTC thermistor is demonstrated.
[0065]
Taking the samples 501 to 503 having the total glass amount of 50 wt% in FIG. 6 and the comparative sample 5 as an example, the comparative sample 5 produced using the high softening point lead borosilicate glass has a large diameter of about 30 to 40 μm. While many defects are seen (see FIG. 11), the sample 501 using a low softening point glass, or two types of high softening point (average particle size 2 μm) and low softening point (average particle size 0.5 μm) From the samples 501 and 502 using the lead borosilicate glass, large defects of about 30 to 40 μm are not generated at all, and very small defects of about 2 to 4 μm are observed.
[0066]
FIG. 8 shows a cut surface of the sample 502 as an example showing an example of defects generated in the samples 501 to 503, and a large defect of about 30 to 40 μm is completely generated as compared with FIG. Not.
[0067]
From these facts, when producing NTC thermistors, the use of low softening point lead borosilicate glass alone or mixed with high softening point lead borosilicate glass can suppress the occurrence of defects in NTC thermistors. Can do.
[0068]
This is because when a low softening point lead borosilicate glass is used, it becomes liquid from the time when the firing temperature is low at the time of NTC thermistor production, so compared to the high softening point lead borosilicate glass that becomes liquid after the firing temperature becomes high This is because the viscosity of the liquid is low and fluidized easily.
[0069]
Since this low-viscosity liquid easily penetrates into the fine gaps of the raw material powders of the NTC thermistor, defects that tend to occur in the fine gaps between the powders are reduced.
[0070]
In addition, in addition to the above-described effects, when the fine low softening point lead borosilicate glass (average particle size 0.5 μm) is mixed with the high softening point lead borosilicate glass (average particle size 2 μm), Since the effect is also added, the generated defects are further reduced.
[0071]
That is, when the high softening point lead borosilicate glass is softened and fluidized in the high temperature range of the firing temperature, the high softening point lead borosilicate glass starts to penetrate into the gaps between the raw material powders of the NTC thermistor. At this time, the low softening point lead borosilicate glass with low viscosity and high fluidity compared to the high softening point lead borosilicate glass, the high softening point lead borosilicate glass promotes the finer gap between the powders. To penetrate. As a result, defects that are likely to occur in the gap between the powders are reduced.
[0072]
In this embodiment, when the low softening point lead borosilicate glass is used in combination with the high softening point lead borosilicate glass, the average particle size of the low softening point lead borosilicate glass is set to the high softening point lead borosilicate glass. Although it was used after being refined from the average particle size of the glass, it can be liquefied at a lower temperature by refining the low softening point lead borosilicate glass, which increases its fluidity and helps reduce the above-mentioned defects. It is.
[0073]
  The effect described above is as shown in FIG.When using a high softening point glass mixed with a low softening point glass,Sample 50 with 50 wt% glass2Not only 503 but also a sample 40 with a glass amount of 40 wt%2˜403 or sample 60 having a glass amount of 60 wt%2˜603 also shows the same effect.Samples 401, 501, and 601 in FIG. 6 are reference examples.
[0074]
  From this,When using a high softening point glass mixed with a low softening point glass, as shown in FIG.Glass amount is 40 to 60%, high softening point glass in glass: compounding ratio of low softening point glass is25~ 50:75If it is -50, the effect similar to the above is exhibited.
[0075]
  In addition, the low softening point lead borosilicate described aboveTheThe effect when mixed with high softening point lead borosilicate glass is as shown in FIG.ThreeOFourSample 10 produced using 0.22-103, Sample 202~ 203, sample302~3The same applies to 03.Samples 101, 201, and 301 in FIG. 7 are reference examples.
[0076]
Since these effects are the same as those described with reference to FIG. 6, the description thereof is omitted.
[0077]
[Electrical characteristics of NTC thermistor]
Next, electrical characteristics in the manufactured NTC thermistor will be described.
[0078]
The samples 501 to 503 and the comparative sample 5 having a total glass amount of 50 wt% in FIG. 6 and the samples 201 to 203 and the comparative sample 2 in FIG. 7 are taken as examples.
[0079]
[B constant]
First, the B constant will be described.
[0080]
From FIG. 6, FeThreeOFourIn the case of NTC thermistor to which 0.2 is added, samples 502 and 503 using a mixture of lead borosilicate glass having a high softening point and a low softening point show the same B constant and 3500 K as those of comparative sample 5. ing.
[0081]
Further, the B constant of the sample 501 using only the low softening point lead borosilicate glass is 3500K, which is the same value as that of the comparative sample 5.
[0082]
On the other hand, Fe shown in FIG.ThreeOFourIn the case of an NTC thermistor to which is not added, the B constant of samples 201 to 203 using a low softening point lead borosilicate glass alone or mixed with a high softening point lead borosilicate glass is 3550K, The same value as the B constant of the comparative sample 201 using only the softening point lead borosilicate glass is shown.
[0083]
Therefore, in order to suppress defects in the NTC thermistor, a low softening temperature lead borosilicate glass can be used alone or mixed with a high softening temperature lead borosilicate glass as an insulator. The B constant of the NTC thermistor can be controlled to a substantially constant value.
[0084]
[Resistance value]
Next, the resistance value will be described.
[0085]
From FIG. 6, FeThreeOFourIn the case of NTC thermistor to which 0.2 is added, as shown in Samples 501 to 503, a low softening point lead borosilicate glass: a high softening point lead borosilicate glass is mixed at a high softening point. When the ratio of the lead borosilicate glass increases to 0 to 50 wt%, the resistance value increases to 1600 to 3200 Ω, and the resistance value of Comparative Sample 5 approaches 4800 Ω.
[0086]
From this, according to this embodiment, the same B constant is maintained by changing the blending ratio of low softening point lead borosilicate glass: high softening point lead borosilicate glass while keeping the total glass amount constant. However, NTC thermistors having different resistance values can be produced.
[0087]
On the other hand, Fe shown in FIG.ThreeOFourThe same tendency can be seen in the case of an NTC thermistor to which no is added.
[0088]
That is, as seen in samples 201 to 203, the ratio of the low softening point lead borosilicate glass to the high softening point lead borosilicate glass is 0 to 50 wt%. It can be seen that the resistance value increases to 1100 to 1700Ω and increases to the resistance value of 3300Ω of the comparative sample 5 as it increases.
[0089]
From this, according to the present embodiment, the same B can be obtained by changing the compounding ratio of the composite oxide and changing the compounding ratio of the low softening point lead borosilicate glass: high softening point lead borosilicate glass. NTC thermistors having different resistance values can be produced while keeping constant.
[0090]
Therefore, the NTC thermistor composition 33 paste is produced by mixing the low softening point lead borosilicate glass alone or with the high softening point lead borosilicate glass, and the NTC thermistor 30 is produced using this paste, thereby producing the NTC thermistor. Since defects do not occur in the film 34, it is possible to prevent a decrease in product yield due to short-circuiting of the first electrode 102 and the second electrode 104 due to these, and life deterioration due to moisture intrusion into the void.
[0091]
Further, since the prepared sample has a B constant comparable to that of the comparative sample, the paste for the NTC thermistor composition 33 can be replaced with a conventional NTC thermistor paste without requiring design changes. .
[0092]
Further, the sheet resistance value obtained can be designed within a certain range by controlling the addition amount of the low softening point glass and the composition of the composite oxide.
[0093]
As described above, according to this embodiment, when producing a composition for a thick film negative characteristic thermistor, a low softening point glass having a predetermined particle size is used alone or a high softening point acid having a predetermined particle size is used. A composition for a thick film negative characteristic thermistor is prepared by using a powder mixed with lead glass so as to have a predetermined mixing ratio, and a thick film negative characteristic thermistor is produced using this composition. Occurrence can be suppressed.
[0094]
In addition, the electrical characteristics of the manufactured thick film negative characteristic thermistor show performance equal to or higher than that of the conventional one. The following effects can be obtained by the thick film negative characteristic thermistor manufactured using this thick film negative characteristic thermistor composition.
[0095]
(A) By reducing defects generated during firing of the thick film negative characteristic thermistor, short-circuiting between electrodes due to defects is prevented, and product yield is improved. In addition, it is possible to prevent life deterioration due to moisture intrusion into the defect.
[0096]
(B) Since a B constant equivalent to a conventional one and a wider range of sheet resistance values can be obtained, the conventional thick film negative characteristic thermistor paste can be replaced without requiring a large design change.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, when a thermistor composition is produced according to the method for producing the thermistor composition of the present invention, and the thermistor is produced using this composition, the occurrence of defects inside the thermistor film can be suppressed. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a method for producing a composition for a thermistor according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing an NTC thermistor.
FIG. 3 is a view showing a blending ratio of each metal oxide.
FIG. 4 is a view showing a blending ratio of an NTC thermistor composition.
FIG. 5 is a diagram showing a mixing ratio of glass.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between glass composition and various characteristics of an NTC thermistor.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between glass composition and various characteristics of an NTC thermistor.
8 is a scanning electron micrograph of a cut surface of a sample 502. FIG.
FIG. 9 is a cut surface of an NTC thermistor.
FIG. 10 is a diagram showing a method for producing an NTC thermistor composition.
FIG. 11 is a scanning electron micrograph of a cut surface of an NTC thermistor (Comparative Sample 5).
[Explanation of symbols]
30 NTC thermistor
33 NTC thermistor composition
34 NTC thermistor membrane
101 Insulating substrate
102 first electrode
104 Second electrode
105 glass
106 Outer coating
108 void or pinhole

Claims (5)

サーミスタ特性を有する金属酸化物を少なくとも二種類混合し加熱焼成して得た第一の成分と、導電性物質である酸化ルテニウムと、絶縁物であるガラス成分とからなるサーミスタ用の組成物であって、
20から50重量%の前記第一成分の原料粉末と、1から20重量%の前記酸化ルテニウムと、40から60重量%の前記ガラス成分とを含み、
前記ガラス成分は、ガラス軟化点が700℃より高い高軟化ガラスと、ガラス軟化点が700℃以下の低軟化ガラスとからなり、高軟化ガラス:低軟化ガラス=25〜50重量%:75〜50重量%の配合に調製されていることを特徴とする組成物。
A metal oxide having a thermistor characteristic and a first component obtained by at least two mixed firing, and ruthenium oxide as a conductive material, in the composition of the thermistor made of a glass component which is an insulating material And
20 to 50% by weight of the first component raw material powder, 1 to 20% by weight of the ruthenium oxide, and 40 to 60% by weight of the glass component,
The glass component is composed of a highly softened glass having a glass softening point higher than 700 ° C. and a low softened glass having a glass softening point of 700 ° C. or less. Highly softened glass: low softened glass = 25-50% by weight: 75-50 A composition characterized in that it is prepared in a weight percent formulation.
前記高軟化ガラスの原料粉末は、平均粒径2μmに、前記低軟化ガラスの原料粉末は平均粒径0.5μmに調製されていることを特徴とする請求項1に記載の組成物。2. The composition according to claim 1 , wherein the raw material powder of the high softening glass is prepared to have an average particle size of 2 μm, and the raw material powder of the low softening glass is prepared to have an average particle size of 0.5 μm . 前記第一の成分は、Mn、Co、Fe、Niそれぞれの酸化物を少なくとも二種類含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組成物。The first component, Mn, Co, Fe, A composition according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises at least two kinds of Ni respective oxides. サーミスタ特性を有する金属酸化物を少なくとも二種類混合し加熱焼成して得た第一の成分と、導電性物質である酸化ルテニウムと、絶縁物であるガラス成分とからなるサーミスタ用の組成物の作製方法であって、
前記ガラス成分を調整する調製工程と、
前記組成物の20から50重量%である前記第一成分の原料粉末と、前記組成物の1から20重量%である前記酸化ルテニウムと、前記組成物の40から60重量%である前記ガラス成分とを混合する混合工程とを有し、 前記ガラス成分の調製工程では、ガラス軟化点が700℃より高い高軟化ガラスを平均粒径2μmを有する原料粉末に粉砕し、ガラス軟化点が700℃以下の低軟化ガラスを平均粒径0.5μmを有する原料粉末に粉砕し、次に、高軟化ガラス:低軟化ガラス=25〜50重量%:75〜50重量%の配合に混合することを特徴とするサーミスタ用の組成物の作製方法。
Preparation of metal oxide and a first component obtained by at least two mixed firing, and ruthenium oxide as a conductive material, composition of thermistor made of a glass component which is an insulating material having a thermistor characteristic A method,
A preparation step of adjusting the glass component;
The raw material powder of the first component that is 20 to 50% by weight of the composition, the ruthenium oxide that is 1 to 20% by weight of the composition, and the glass component that is 40 to 60% by weight of the composition In the step of preparing the glass component, the highly softened glass having a glass softening point higher than 700 ° C. is crushed into a raw material powder having an average particle size of 2 μm, and the glass softening point is 700 ° C. or lower. The low softened glass is pulverized into a raw material powder having an average particle size of 0.5 μm, and then mixed into a blend of high softened glass: low softened glass = 25-50 wt%: 75-50 wt%. A method for producing a thermistor composition.
所定サイズの絶縁基板の一方の面に形成された第一の電極と、
請求項1から請求項の何れか1項に記載されたサーミスタ用の組成物を用いて、前記第一の電極に重畳するように形成された機能膜と、
前記機能膜に重畳するように形成された第二の電極と、
を有することを特徴とするサーミスタ。
A first electrode formed on one surface of a predetermined size insulating substrate;
Using the composition for the thermistor according to any one of claims 1 to 3 , a functional film formed to overlap the first electrode;
A second electrode formed to overlap the functional film;
A thermistor characterized by comprising:
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