JP7434863B2 - Ntcサーミスタ素子 - Google Patents
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Description
0201サイズであるNTCサーミスタ素子は、0402サイズ以上であるNTCサーミスタ素子に比して、サーミスタ素体の容積が小さい。したがって、0201サイズであるNTCサーミスタ素子は、熱応答性に優れる。
上記断面において、複数の結晶粒の平均粒径が、2μm以下である構成は、サーミスタ素体の上記領域での緻密化を促進する。したがって、この構成は、抵抗値のばらつきをより一層低減し得ると共に、強度の更なる向上を図り得る。
サーミスタ素体の領域が、Zrが存在している結晶粒界を有している構成は、特性の経時変化が生じがたい。したがって、この構成は、信頼性が向上するNTCサーミスタ素子を実現する。
本実施形態では、サーミスタ素体3の長さは、たとえば、0.225mmであり、NTCサーミスタ素子T1の第一方向D1での長さは、たとえば、0.240mmである。サーミスタ素体3の幅は、たとえば、0.1mmであり、NTCサーミスタ素子T1の第三方向D3での長さは、たとえば、0.115mmである。NTCサーミスタ素子T1は、JIS表記では、0201サイズである。NTCサーミスタ素子T1は、EIA表記では、008004サイズである。本実施形態では、サーミスタ素体3の厚みTHは、たとえば、0.0446mmであり、NTCサーミスタ素子T1の第二方向D2での長さは、たとえば、0.0596mmである。すなわち、NTCサーミスタ素子T1は、低背である。
結晶粒CG11は、内部電極11と直接的に接している。結晶粒CG12は、内部電極15と直接的に接している。結晶粒CG13は、内部電極11と内部電極15とには直接的に接していない。結晶粒CG13は、結晶粒CG11と結晶粒CG12とにも直接的に接していない。結晶粒CG11と結晶粒CG13との間には、少なくとも一つの結晶粒CG14が位置している。結晶粒CG12と結晶粒CG13との間にも、少なくとも一つの結晶粒CG14が位置している。たとえぱ、結晶粒CG11が第一結晶粒を構成する場合、結晶粒CG12が第二結晶粒を構成すると共に、少なくとも結晶粒CG13が第三結晶粒を構成する。
複数の結晶粒CG21,CG22,CG23,CG24が連続して並んでいるとは、複数の結晶粒CG21,CG22,CG23,CG24のうち互いに隣り合っている結晶粒が直接的に接している状態である。
結晶粒CG21は、内部電極13と直接的に接している。結晶粒CG22は、内部電極15と直接的に接している。結晶粒CG23は、内部電極13と内部電極15とには直接的に接していない。結晶粒CG23は、結晶粒CG21と結晶粒CG22とにも直接的に接していない。結晶粒CG21と結晶粒CG23との間には、少なくとも一つの結晶粒CG24が位置している。結晶粒CG22と結晶粒CG23との間にも、少なくとも一つの結晶粒CG24が位置している。たとえぱ、結晶粒CG21が第一結晶粒を構成する場合、結晶粒CG22が第二結晶粒を構成すると共に、少なくとも結晶粒CG23が第三結晶粒を構成する。
内部電極11,13,15(領域RE1,RE2)を含む位置での、サーミスタ素体3(NTCサーミスタ素子T1)の断面写真を取得する(図8参照)。断面写真は、サーミスタ素体3を主面3aに直交する平面で切断したときの断面を撮影した写真である。断面写真は、たとえば、一対の側面3cに平行であり、かつ、一対の側面3cから等距離に位置している平面で切断したときの、サーミスタ素体3の断面を撮影した写真である。断面写真は、たとえば、一対の主面3aに平行であり、かつ、内部電極11,13と内部電極との間に位置している平面で切断したときの、サーミスタ素体3の断面を撮影した写真であってもよい。写真は、SEM(走査型電子顕微鏡)写真であってもよい。図8は、サーミスタ素体の断面写真である。
取得した断面写真をソフトウェアにより画像処理する。この画像処理により、各結晶粒CGの境界を判別し、各領域RE1,RE2に含まれる結晶粒CGの面積を算出する。算出した結晶粒CGの面積から、円相当径に換算した粒径を算出する。断面写真内の各領域RE1,RE2に含まれる、すべての結晶粒CGの粒径が算出されてもよい。断面写真内の各領域RE1,RE2に含まれる結晶粒CGのうち、任意の数の結晶粒CGの粒径が算出されてもよい。任意の数は、たとえば、50である。得られた結晶粒CGの粒径の平均値を平均粒径とする。
内部電極11,13,15(領域RE1,RE2)を含む位置での、サーミスタ素体3(NTCサーミスタ素子T1)の断面写真を取得する。断面写真は、サーミスタ素体3を主面3aに直交する平面で切断したときの断面を撮影した写真である。断面写真は、たとえば、一対の側面3cに平行であり、かつ、一対の側面3cから等距離に位置している平面で切断したときの、サーミスタ素体3の断面を撮影した写真である。断面写真は、平均粒径を得る際に撮影した断面写真であってもよい。
取得した断面写真をソフトウェアにより画像処理する。この画像処理により、各結晶粒CGの境界を判別する。各結晶粒CGの境界が判別された画像上の、任意の8μm四方の範囲内に存在している結晶粒CGの数を求める。
ρ=α×(S×n/T)×R25
を満たしている。上記関係式に含まれる「S」は、第二方向D2で内部電極11と内部電極15とが重なっている領域の面積と、第二方向D2で内部電極13と内部電極15とが重なっている領域の面積と、の合計値である。上記関係式に含まれる「n」は、サーミスタ素体3における、内部電極11,13と内部電極15との間に位置する領域の、第二方向D2での数である。上記関係式に含まれる「T」は、内部電極11,13と内部電極15との第二方向D2での間隔である。間隔Tは、最短距離SD2,SD3であってもよい。間隔Tは、第二方向D2で内部電極11と内部電極15とが重なっている領域と、第二方向D2で内部電極13と内部電極15とが重なっている領域とにおける、内部電極11,13と内部電極15との第二方向D2での間隔の平均値であってもよい。上記関係式に含まれる「α」は、サーミスタ素体3以外の部位の抵抗値に起因する係数である。サーミスタ素体3以外の部位は、たとえば、内部電極11,13,15及び外部電極5を含む。
本実施形態では、合計値Sは、5220μm2である。数nは、2である。間隔Tは、9.2μmである。係数αは、40.54である。ゼロ負荷抵抗値R25は、略100000Ωである。サーミスタ素体3の比抵抗ρは、略4600Ω・mである。
サーミスタ素体3の比抵抗ρが比較的小さい場合、内部電極11,13と内部電極15との間隔(層間距離)のばらつきよりも、内部電極11,13と内部電極15との重なり面積のばらつきが、抵抗値のばらつきに大きな影響を与える。サーミスタ素体3の比抵抗ρが比較的大きい場合、上記重なり面積のばらつきよりも、層間距離のばらつきが、抵抗値のばらつきに大きな影響を与える。
各最短距離SD2,SD3は、最短距離SD1より小さい。各最短距離SD2,SD3は、各最短距離SD4,SD5より小さい。各最短距離SD2,SD3は、サーミスタ素体3の厚みTHの1/4以下である。
複数の結晶粒CGが、結晶粒CG13,CG23を含んでいる構成では、複数の結晶粒が、複数の結晶粒CGが、結晶粒CG13,CG23を含んでいない構成に比して、結晶粒CGの径が小さい。上記二つの構成では、内部電極11と内部電極15との距離(層間距離)及び内部電極13と内部電極15との距離(層間距離)は、同等である。領域RE1において結晶粒CG13を含んでいない構成では、複数の結晶粒CGのうち、結晶粒CG11,CG12以外の結晶粒は、結晶粒CG11及び結晶粒CG12の少なくとも一方と直接的に接している。領域RE2において結晶粒CG23を含んでいない構成では、複数の結晶粒CGのうち、結晶粒CG21,CG22以外の結晶粒は、結晶粒CG21及び結晶粒CG22の少なくとも一方と直接的に接している。
径が大きい結晶粒CGでは、径が小さい結晶粒CGに比して、結晶粒CG内での組成が偏りやすい。したがって、複数の結晶粒CGの径が大きい構成は、複数の結晶粒CGの径が小さい構成に比して、抵抗値のばらつきを増大させる傾向にある。すなわち、複数の結晶粒CGの径が小さい構成は、複数の結晶粒CGの径が大きい構成に比して、抵抗値のばらつきを低減させる傾向にある。
複数の結晶粒CGが、結晶粒CG13,CG23を含んでいる構成では、複数の結晶粒CGが、結晶粒CG13,CG23を含んでいない構成に比して、結晶粒CGの数が多い。結晶粒CGの数が多い構成は、結晶粒CGの数が少ない構成に比して、結晶粒界が多く存在するので、サーミスタ素体3の強度が向上する。
したがって、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきを低減し得ると共に、強度の向上を図り得る。
0201サイズであるNTCサーミスタ素子は、0402サイズ以上であるNTCサーミスタ素子に比して、サーミスタ素体3の容積が小さい。したがって、0201サイズであるNTCサーミスタ素子T1は、熱応答性に優れる。
第二方向D2に沿った断面において、複数の結晶粒CGの平均粒径が、2μm以下である構成は、サーミスタ素体3の領域RE1,RE2での緻密化を促進する。したがって、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきをより一層低減し得ると共に、強度の更なる向上を図り得る。
サーミスタ素体3の領域RE1,RE2が、Zrが存在している結晶粒界を有している構成は、特性の経時変化が生じがたい。したがって、本実施形態は、信頼性が向上するNTCサーミスタ素子T1を実現する。
第二方向D2に沿った断面において、8μm四方の範囲内に存在している複数の結晶粒の数が、14個以上である構成は、サーミスタ素体3の領域RE1,RE2での緻密化を促進する。したがって、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきをより一層低減し得ると共に、強度の更なる向上を図り得る。
したがって、NTCサーミスタ素子T1が、0402サイズ未満であっても、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきをより一層低減し得る。
ガラス材料からなる被覆層21がサーミスタ素体3の表面を被覆している構成は、サーミスタ素体3の表面の電気絶縁性を確保する。
NTCサーミスタ素子T1は、ダミー電極17,19を備えているので、内部電極11と内部電極15との距離(層間距離)及び内部電極13と内部電極15との距離(層間距離)のばらつきを抑制する。したがって、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきをより一層低減し得る。
したがって、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきをより一層確実に低減し得る。
複数の結晶粒CGの径が小さい構成は、複数の結晶粒CGの径が大きい構成に比して、内部電極11,13,15の先端が先細りしがたい。したがって、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきをより一層低減し得る。
各内部電極11,13の数は、二つに限られない。各内部電極11,13の数は、一つでもよい。各内部電極11,13の数は、三つ以上でもよい。この場合、内部電極15の数は、二つ以上でもよい。
第二方向D2に沿った断面において、複数の結晶粒CGの平均粒径は、2μmより大きくてもよい。第二方向D2に沿った断面において、複数の結晶粒CGの平均粒径が、2μm以下である構成では、上述したように、NTCサーミスタ素子T1は、抵抗値のばらつきをより一層低減し得ると共に、強度の更なる向上を図り得る。
サーミスタ素体3の領域RE1,RE2が、Zrが存在している結晶粒界を有していなくてもよい。サーミスタ素体3の領域RE1,RE2が、Zrが存在している結晶粒界を有している構成は、上述したように、信頼性が向上するNTCサーミスタ素子T1を実現する。
Claims (5)
- サーミスタ素体と、
前記サーミスタ素体内に配置されており、互いに対向している複数の内部電極と、を備え、
前記サーミスタ素体は、前記複数の内部電極のうち互いに隣り合う内部電極で挟まれる領域を含み、
前記サーミスタ素体の前記領域は、互いに隣り合う前記内部電極の間を連続して並んでいる複数の結晶粒を含み、
前記複数の結晶粒は、
互いに隣り合う前記内部電極のうち一方の内部電極と接している第一結晶粒と、
互いに隣り合う前記内部電極のうち他方の内部電極と接している第二結晶粒と、
前記第一結晶粒と前記第二結晶粒とに接していない第三結晶粒と、
前記第一結晶粒と前記第三結晶粒との間に位置し、前記第一結晶粒と前記第三結晶粒とに接している結晶粒と、
前記第二結晶粒と前記第三結晶粒との間に位置し、前記第二結晶粒と前記第三結晶粒とに接している結晶粒と、を含んでいる、NTCサーミスタ素子。 - 0201サイズである、請求項1に記載のNTCサーミスタ素子。
- 互いに隣り合う前記内部電極が対向している方向に沿った断面において、前記複数の結晶粒の平均粒径は、2μm以下である、請求項1又は2に記載のNTCサーミスタ素子。
- 前記サーミスタ素体の前記領域は、Zrが存在している結晶粒界を有している、請求項1~3のいずれか一項に記載のNTCサーミスタ素子。
- 前記サーミスタ素体の一端に配置されている第一外部電極と、
前記サーミスタ素体の他端に配置されている第二外部電極と、を更に備え、
前記複数の内部電極は、
前記第一外部電極に接続されている第一内部電極と、
前記第一外部電極と前記第二外部電極とが前記サーミスタ素体を挟んで対向している第一方向で前記第一内部電極と離間すると共に、前記第二外部電極に接続されている第二内部電極と、
前記第一内部電極と前記第二内部電極とに対向していると共に、前記第一外部電極と前記第二外部電極とには接続されていない第三内部電極と、を含んでいる、請求項1~4のいずれか一項に記載のNTCサーミスタ素子。
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