JPH04150002A - Thermistor element - Google Patents

Thermistor element

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JPH04150002A
JPH04150002A JP27471590A JP27471590A JPH04150002A JP H04150002 A JPH04150002 A JP H04150002A JP 27471590 A JP27471590 A JP 27471590A JP 27471590 A JP27471590 A JP 27471590A JP H04150002 A JPH04150002 A JP H04150002A
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JP
Japan
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resistor
thermistor
layers
resistor layer
temperature
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Application number
JP27471590A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Sunahara
博文 砂原
Yasunobu Yoneda
康信 米田
Yukio Sakabe
行雄 坂部
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To finely adjust a resistance value by a method wherein a plurality of kinds of resistor layers whose thermistor constant are different and electrodes are formed between oxide ceramic layers and one part of the resistor layers is formed by a thick-film method. CONSTITUTION:A resistor layer 12 whose thermistor constant is high and a resistor layer 14 whose thermistor constant is low are formed between insulating ceramic layers 20a to 20d. A paste, for thick film use, which is matched to a required resistant value is used as a resistor material for the resistor layer 14; it is printed in a prescribed area. Then, a conductive paste is printed on both end parts of it to form internal electrodes 18a, 18b. Then, this assembly is baked collectively. In addition, external electrodes 24a, 24b by a conductive paste are baked at the external face. Thereby, it is possible to easily manufacture a thermistor element which ensures a required characteristic and whose reliability is high.

Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、例えば感温素子として用いられるサーミス
タ素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field The present invention relates to a thermistor element used, for example, as a temperature-sensitive element.

(b)従来の技術 感温素子として用いられるサーミスタは、常温付近で使
用できるものとしてMnNi系、Mn−Ni−Co系ま
たはMn−Ni−Co系などの酸化物が用いられ、また
、800℃前後で使用できるものとしzr−y系酸化物
などが用いられている。これらの材料からなるサーミス
タは温度係数が太き(、形状や抵抗値の設計上の自由度
が太き(、また安価であるなどの利点を備えている。
(b) Conventional technology A thermistor used as a temperature-sensitive element uses oxides such as MnNi, Mn-Ni-Co, or Mn-Ni-Co, which can be used at around room temperature, and can be used at temperatures up to 800°C. Zr-y type oxides are used because they can be used both before and after. Thermistors made of these materials have advantages such as a large temperature coefficient, a large degree of freedom in design of shape and resistance value, and low cost.

これらの負特性サーミスタは、半導体特性を利用したも
ので、その抵抗温度特性は次式で表される。
These negative characteristic thermistors utilize semiconductor characteristics, and their resistance temperature characteristics are expressed by the following equation.

R1=R2exp  ((1/Tl−1/T2)BlT
l、T2:温度〔k〕 R1:温度T1における抵抗値 R2;温度T2における抵抗値 B;サーミスタ定数Ck) fc)発明が解決しようとする課題 このように、従来の負特性サーミスタでは抵抗温度特性
が直線的でないため、温度センサとして利用する際、回
路側で補正しない場合には、所謂リニアライズを行う必
要があった。リニアライズの原理を第3図の抵抗温度特
性を基に説明する。
R1=R2exp ((1/Tl-1/T2)BIT
l, T2: Temperature [k] R1: Resistance value R2 at temperature T1; Resistance value B at temperature T2; Thermistor constant Ck) fc) Problems to be solved by the invention As described above, in the conventional negative characteristic thermistor, the resistance temperature characteristic is not linear, so when used as a temperature sensor, it was necessary to perform so-called linearization unless correction was made on the circuit side. The principle of linearization will be explained based on the resistance temperature characteristics shown in FIG.

先ず、ある所定温度で抵抗値が等しくなるようなサーミ
スタ定数の異なる2つの抵抗体を考える。
First, consider two resistors with different thermistor constants whose resistance values are equal at a certain predetermined temperature.

このとき所定温度よりも高温側ではサーミスタ定数の大
きな抵抗体の抵抗値は小さくなり、低温側ではサーミス
タ定数の小さな抵抗体の抵抗値が小さ(なる。従ってこ
れら2つの抵抗体を並列接続すると、その合成抵抗値は
、所定温度の高温側ではサーミスタ定数の大きな抵抗体
の抵抗値が支配的になり、低温側ではサーミスタ定数の
小さな抵抗体の抵抗値が支配的になる。そこで所定温度
範囲では丁度その中間領域になる。このように2つのサ
ーミスタ定数および抵抗値の組み合わせを選択すること
によって、中間領域でリニアライズされた特性が得られ
るわけである。また、リニアライズされる温度範囲は、
2つの抵抗体の抵抗値が等しくなる温度をシフトするこ
とで調整可能となる。つまり、両抵抗体の抵抗値を変更
することによって抵抗値の等しくなる点を調整すること
ができる。
At this time, the resistance value of the resistor with a large thermistor constant becomes small on the higher temperature side than the predetermined temperature, and the resistance value of the resistor with a small thermistor constant becomes small on the low temperature side.Therefore, if these two resistors are connected in parallel, In the combined resistance value, the resistance value of the resistor with a large thermistor constant becomes dominant on the high temperature side of a predetermined temperature, and the resistance value of the resistor with a small thermistor constant becomes dominant on the low temperature side. This is exactly the intermediate region.By selecting the combination of the two thermistor constants and resistance values in this way, linearized characteristics can be obtained in the intermediate region.Also, the linearized temperature range is
Adjustment is possible by shifting the temperature at which the resistance values of the two resistors become equal. That is, by changing the resistance values of both resistors, it is possible to adjust the point at which the resistance values become equal.

従来は、通常数種類の負特性サーミスタと数種類の定抵
抗体とを組み合わせてリニアライズを行っていた。
Conventionally, linearization has been performed by combining several types of negative characteristic thermistors and several types of constant resistors.

また、リニアライズされた一つの温度センサとして、サ
ーミスタ定数の異なる2種類の抵抗体をシート成形法に
よって組み合わせた積層サーミスタ素子が提案されてい
るが、同時焼成を行うため、各抵抗体層間で相互拡散が
おこり、抵抗値およびサーミスタ定数に変動が生しる。
In addition, a laminated thermistor element in which two types of resistors with different thermistor constants are combined using a sheet molding method has been proposed as a single linearized temperature sensor. Diffusion occurs, resulting in variations in resistance and thermistor constant.

さらに、外部環境からの保護を目的とした保護層が形成
されないためエージング特性が低いという欠点があった
この発明の目的は、一体焼成によっても必要な特性を確
保しうる信鯨性の高いリニアライズされたサーミスタ素
子を提供することにある。
Furthermore, the purpose of this invention was to create a highly reliable linearizer that can secure the necessary characteristics even by integral firing. The object of the present invention is to provide a thermistor element that has been improved.

(61課題を解決するための手段 この発明のサーミスタ素子は、内部電極を形成したサー
ミスタ定数の異なる複数種の抵抗体層と、これらの抵抗
体層を内部電極とともに複数の酸化物セラミクス層の間
に介在させた状態で積層−体層し、酸化物セラミクス層
の外面に外部電極を形成し、各抵抗体層の内部電極同士
を共通接続するとともに上記外部電極に接続したことを
特徴とする。
(61 Means for Solving Problems) The thermistor element of the present invention includes a plurality of resistor layers having different thermistor constants forming internal electrodes, and a structure in which these resistor layers are bonded together with the internal electrodes between a plurality of oxide ceramic layers. It is characterized in that the resistor layers are laminated in a state in which they are interposed, an external electrode is formed on the outer surface of the oxide ceramic layer, and the internal electrodes of each resistor layer are commonly connected to each other and connected to the external electrode.

te1作用 この発明のサーミスタ素子では、サーミスタ定数の異な
る複数種の抵抗体層が複数の酸化物セラミクス層の間に
介在した状態で積層一体層される。従って隣接する抵抗
体層の間で相互拡散が生じることなく、抵抗値およびサ
ーミスタ定数は一体焼成後も安定している。また、酸化
物セラミクス層は融点が高(化学的に安定しているため
に、高温での使用および過酷な雰囲気下での使用が可能
となる。
te1 Effect In the thermistor element of the present invention, a plurality of types of resistor layers having different thermistor constants are integrally laminated with being interposed between a plurality of oxide ceramic layers. Therefore, mutual diffusion does not occur between adjacent resistor layers, and the resistance value and thermistor constant remain stable even after integral firing. In addition, the oxide ceramic layer has a high melting point (it is chemically stable), so it can be used at high temperatures and in harsh atmospheres.

さらに、各抵抗体層には内部電極が形成され、抵抗体層
とともに酸化物セラミクス層間に積層され、各抵抗体層
の内部電極同士が共通接続され、その内部電極が酸化物
セラミクスの外面に形成された外部電極に電気的に接続
されているので、各抵抗体層が並列接続され、これによ
りリニアライズされたサーミスタ素子が形成される。し
かもこのリニアライズされたサーミスタ素子を外部電極
を利用して回路基板上に直接取りつける新たな実装方法
も可能となる。
Furthermore, an internal electrode is formed in each resistor layer, which is laminated together with the resistor layer between the oxide ceramic layers, the internal electrodes of each resistor layer are commonly connected, and the internal electrode is formed on the outer surface of the oxide ceramic. Since each resistor layer is electrically connected to the external electrode, each resistor layer is connected in parallel, thereby forming a linearized thermistor element. Moreover, a new mounting method is also possible in which this linearized thermistor element is directly mounted on a circuit board using external electrodes.

(fl実施例 この発明の実施例であるサーミスタ素子の構造を断面図
として第1図に示す。第1図において12はMnNi系
酸化物からなるサーミスタ定数の大きな抵抗体層、14
はMnO,−CaO系からなるサーミスタ定数の小さな
抵抗体層である。
(fl Embodiment) The structure of a thermistor element which is an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 as a cross-sectional view. In FIG.
is a resistor layer with a small thermistor constant made of MnO, -CaO system.

20はAlz Ox 、ZrO□などからなる融点の高
い絶縁性酸化物セラミクスであり、20a、20b、2
0c、20dの4層からなる。これらの抵抗体層および
絶縁体層は積層化し、焼結一体層している。抵抗体層1
2の両面および抵抗体層14の両端部には、それぞれp
tなどからなる内部電極16a、16b、18a、18
bを形成している。22a、22bは貫通孔に充填した
電極であり、電極22aは上記抵抗体層の内部電極18
aと16aとを電気的に接続し、電極22bは内部電極
18bと16bとを電気的に接続している。また、24
a、24bは絶縁性酸化物セラミクス20の外面に形成
したptなどからなる外部電極であり、前記電極22a
、22bとそれぞれ電気的に接続している。
20 is an insulating oxide ceramic with a high melting point made of AlzOx, ZrO□, etc., and 20a, 20b, 2
It consists of four layers: 0c and 20d. These resistor layers and insulator layers are laminated and sintered into an integral layer. Resistor layer 1
2 and both ends of the resistor layer 14, p
Internal electrodes 16a, 16b, 18a, 18 consisting of
It forms b. 22a and 22b are electrodes filled in the through holes, and the electrode 22a is the internal electrode 18 of the resistor layer.
The electrode 22b electrically connects the internal electrodes 18b and 16b. Also, 24
a and 24b are external electrodes made of PT or the like formed on the outer surface of the insulating oxide ceramic 20;
, 22b, respectively.

以上のようにして外部電極24a、24b間に抵抗体層
12および14が並列接続された積層サーミスタ素子を
構成している。なお、−船釣に、サーミスタをリニアラ
イズするには、使用するそれぞれの抵抗体の抵抗値を、
リニアライズする温度範囲付近で同程度の値としなけれ
ばならない。
As described above, a laminated thermistor element is constructed in which the resistor layers 12 and 14 are connected in parallel between the external electrodes 24a and 24b. In addition, to linearize a thermistor for boat fishing, the resistance value of each resistor used is
The values must be approximately the same around the temperature range for linearization.

ところが、この実施例における抵抗体層12として使用
したMn−Ni酸化物系と抵抗体層14として使用した
Mn0z−CaO系とでは、その抵抗値が常温付近で2
桁程度の差がある。従って、その差を無(すため、抵抗
体層14を厚膜法で形成し、その抵抗値を調整した。
However, in this example, the Mn-Ni oxide system used as the resistor layer 12 and the Mn0z-CaO system used as the resistor layer 14 have a resistance value of 2 at around room temperature.
There is a difference of several orders of magnitude. Therefore, in order to eliminate this difference, the resistor layer 14 was formed by a thick film method and its resistance value was adjusted.

次に、第1図に示したサーミスタ素子の製造方法の例を
説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the thermistor element shown in FIG. 1 will be described.

先ず、Mn CO3、N i C○、およびAl2O、
を所定量混合した後、900°Cで2時間仮焼して、そ
の仮焼物にバインダ、可塑剤および純水を力口えて十分
乙こ混練してスラリーを作成する。このスラリーをドク
ターブレード法乙こよってテープキャスティングし、厚
さ0.030の高サーミスタ定数のグリーンテープを作
成する。このクリーンテープの所定位置に貫通孔を形成
し、電極のIJ−ド部分(第1図における破線部分)と
してpt−<−ストを充填する。
First, Mn CO3, N i C○, and Al2O,
After mixing a predetermined amount, the mixture is calcined at 900°C for 2 hours, and the calcined product is thoroughly kneaded with a binder, a plasticizer, and pure water to form a slurry. This slurry was tape cast using a doctor blade method to create a green tape with a thickness of 0.030 and a high thermistor constant. A through-hole is formed at a predetermined position in this clean tape, and filled with pt-<-st as the IJ-do part of the electrode (the part indicated by the broken line in FIG. 1).

次に、M n Oz  Ca○とガラスフリットを必要
なシート抵抗値に合わせて所定量混合した後、バインダ
、可塑剤および純水を加えて三木ローラで十分に混練し
て低サーミスタ定数の抵抗体材料である厚膜用ペースト
を作成する。
Next, after mixing a predetermined amount of MnOz Ca○ and glass frit according to the required sheet resistance value, a binder, plasticizer and pure water are added and thoroughly kneaded with a Miki roller to form a resistor with a low thermistor constant. Create a material for thick film paste.

ま1こ、A 7!203粉末に有機バインダ、溶剤、可
塑剤および分散剤を加えてスラリーを作成する。このス
ラリーを用いて厚さ0.02mmのグリーンシートを作
成し、第1図中に20a、20b20C,20dとして
示した4枚のグリーンシートを=iする。そして内部電
極18a、18bに対応する所定位置に貫通孔を形成し
、ptペーストを充填し乾燥させる。この導電ペースト
が第1図に示した電極22aおよび22bになる。また
、グリーンシート20bの表面に低サーミスタ定数の抵
抗材料である厚膜用ペーストを所定面積分印刷し抵抗体
層14を形成する。さらにその両端部にPtペーストを
印刷して内部電極18a、18bを形成する。
A slurry is prepared by adding an organic binder, a solvent, a plasticizer, and a dispersant to the A7!203 powder. Using this slurry, green sheets having a thickness of 0.02 mm are prepared, and four green sheets shown as 20a, 20b, 20C, and 20d in FIG. Then, through holes are formed at predetermined positions corresponding to the internal electrodes 18a and 18b, filled with PT paste, and dried. This conductive paste becomes electrodes 22a and 22b shown in FIG. Furthermore, a predetermined area of thick film paste, which is a resistance material with a low thermistor constant, is printed on the surface of the green sheet 20b to form the resistor layer 14. Further, Pt paste is printed on both ends thereof to form internal electrodes 18a and 18b.

これらの酸化物セラミクス層となるグリーンシート20
a、20b、20c、20dとともに高サーミスタ定数
の抵抗体となるグリーンシート12を位置合わせをして
積層し、60℃、5ton/Cm2の条件で1分間熱圧
着する。その後、その積層体を1200〜1300℃で
一体焼成するこのようにして得られた積層体の外面にp
tペーストによる外部電極24a、24bを焼付ける以
上のようにして得られた積層サーミスタ素子の抵抗温度
特性を第2図に示す。第2図においてAは積層サーミス
タ素子の抵抗温度特性である。
Green sheet 20 that becomes these oxide ceramic layers
A, 20b, 20c, and 20d as well as the green sheet 12, which serves as a resistor with a high thermistor constant, are aligned and laminated, and thermocompression bonded for 1 minute at 60° C. and 5 ton/cm 2 . Thereafter, the laminate is integrally fired at 1200 to 1300°C.
FIG. 2 shows the resistance-temperature characteristics of the laminated thermistor element obtained in the above manner by baking the external electrodes 24a and 24b using T-paste. In FIG. 2, A is the resistance temperature characteristic of the laminated thermistor element.

このように測定範囲内(0〜50°)において直線性を
示す。なお、Bは高サーミスタ定数の抵抗体層12の抵
抗温度特性、Cは低サーミスタ定数の抵抗体層14の抵
抗温度特性である。また、上記実施例によるサーミスタ
素子は500° 1000hrの高温放置テストにおい
ても抵抗値の経時変化は僅か+:3%以内におさまり、
化学的にも安定した特性が得られた。
In this way, linearity is exhibited within the measurement range (0 to 50°). Note that B is the resistance-temperature characteristic of the resistor layer 12 with a high thermistor constant, and C is the resistance-temperature characteristic of the resistor layer 14 with a low thermistor constant. In addition, the thermistor element according to the above embodiment showed only a change in resistance value over time of within +:3% even in a high temperature storage test at 500° for 1000 hours.
Chemically stable properties were also obtained.

(g)発明の効果 この発明によれば、サーミスタ定数の異なる複数の抵抗
体層の積層製造過程における相互拡散が防止されるため
、初期の抵抗値およびサーミスタ定数が保たれ、しかも
各抵抗体層が酸化物セラミクス層間に介在されているた
め耐環境性も向上する。従って抵抗値およびす″−ミス
タ定数のばらつきを極めて小さなものとして、所定の抵
抗温度特性を存するサーミスタ素子を得ることができる
(g) Effects of the Invention According to the present invention, since mutual diffusion during the lamination manufacturing process of multiple resistor layers having different thermistor constants is prevented, the initial resistance value and thermistor constant are maintained, and each resistor layer is interposed between the oxide ceramic layers, the environmental resistance is also improved. Therefore, it is possible to obtain a thermistor element having predetermined resistance-temperature characteristics with extremely small variations in resistance value and S'-mister constant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の実施例であるサーミスタ素子の断面
図、第2図は同サーミスタ素子の抵抗温度特性を表す図
、第3図はりニアライズの原理を説明するだめの図であ
る。 12−裔す−ミスク定数の抵抗体層、 14−低サーミスタ定数の抵抗体層、 16a、i6b、18a、18b 内部電極、 2〇−酸化物セラミクス層、 22a、22b−貫通電極、 24a、24b−外部電極。
FIG. 1 is a sectional view of a thermistor element according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the resistance temperature characteristics of the thermistor element, and FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of linearization. 12 - Resistor layer with Misk constant, 14 - Resistor layer with low thermistor constant, 16a, i6b, 18a, 18b internal electrode, 20 - Oxide ceramic layer, 22a, 22b - Through electrode, 24a, 24b - External electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内部電極を形成したサーミスタ定数の異なる複数
種の抵抗体層と、これらの抵抗体層を内部電極とともに
複数の酸化物セラミクス層の間に介在させた状態で積層
一体化し、酸化物セラミクス層の外面に外部電極を形成
し、各抵抗体層の内部電極同士を共通接続するとともに
上記外部電極に接続したことを特徴とするサーミスタ素
子。
(1) Multiple types of resistor layers with different thermistor constants forming internal electrodes are laminated and integrated with these resistor layers interposed between multiple oxide ceramic layers together with the internal electrodes to form an oxide ceramic. 1. A thermistor element characterized in that an external electrode is formed on the outer surface of the layer, and the internal electrodes of each resistor layer are commonly connected to each other and also connected to the external electrode.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6855953B2 (en) * 2002-12-20 2005-02-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Electronic circuit assembly having high contrast fiducial
JP2015211217A (en) * 2014-04-25 2015-11-24 スマート エレクトロニクス インク Circuit protection device

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