JPH04283902A

JPH04283902A - Ｎｔｃサーミスタ素子

Info

Publication number: JPH04283902A
Application number: JP3046400A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kawase; 政彦川瀬; Toshiharu Hirota; 俊春広田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1992-10-08
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: DE4207915A1; DE4207915C2; JP2833242B2; US5245309A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＴＣサーミスタ素子
に関し、特に、面実装型チップ部品として好適に用いら
れ、かつ抵抗値及びＢ定数のばらつきの小さいＮＴＣサ
ーミスタ素子を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】面実装型のチップ部品として従来より用
いられているＮＴＣサーミスタ素子の一例を図２に示す
。ＮＴＣサーミスタ素子１は、単板型のサーミスタ素体
２の両端面に電極３，４を形成した構造を有する。サー
ミスタ素体２としては、セラミック焼結体ブロックをス
ライシングして得られたセラミック・ウエーハを所定の
大きさに切断することにより得られたセラミック焼結体
が用いられている。

【０００３】上記ＮＴＣサーミスタ素子１は、従来、以
下のようにして製造されていた。すなわち、まずサーミ
スタ素体２を形成するためのセラミック粉末を仮焼し、
仮焼原料を得る。次に、仮焼原料にバインダを混合し、
造粒する。造粒された原料を所定の大きさに成形して成
形体を得、該成形体を焼成し、厚み方向にスライシング
することにより、素子厚みに相当した厚みのセラミック
・ウエーハを得る。このセラミック・ウエーハを９００
〜１１００℃の温度でアニールした後、ダイシング・ソ
ーにより所定の大きさに切断し、バレル研磨を行った後
、両端面に外部電極３，４を形成する。外部電極３，４
の形成は、Ａｇペーストのような導電ペーストを塗布し
、所定の温度で１０分程度焼き付けることにより行われ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして得ら
れている従来のチップ型ＮＴＣサーミスタ素子は、現在
のところ十分に普及しているとは言えない。これは、下
記の表１に示すように、得られたＮＴＣサーミスタ素子
１の抵抗値のばらつきが１０数％と大きく、かつＢ定数
のばらつきも１．０〜２．０％程度と非常に大きいこと
によるものである。従って、抵抗値のばらつきやＢ定数
のばらつきの低減が望まれている。

【０００５】

【表１】

【０００６】他方、図２のＮＴＣサーミスタ素子１では
、抵抗値の調整はセラミック素体２の厚みを変化させる
ことにより行っていた。すなわち、抵抗値が所望の抵抗
値からずれている場合は、サーミスタ素体２の厚み、具
体的には上記セラミック・ウエーハの厚みを研磨により
減らすことにより、あるいは、スライス厚みでウエハー
ハ厚みを変えることにより、抵抗値の調整を図っていた
。そのため、製造ロット間において素子厚みの変動がか
なり大きく、同じ抵抗値のＮＴＣサーミスタ素子１であ
りながら、素子厚みの変動が大きくならざるを得なかっ
た。その結果、素子厚みが薄いＮＴＣサーミスタ素子１
では、実際に使用する際に、チッピングや割れ等が発生
するという問題があった。

【０００７】また、一連の抵抗値のＮＴＣサーミスタ素
子は、複数種類の材料を用いて構成されている。従って
、一連の抵抗値のＮＴＣサーミスタ素子厚みを一定にし
ようとすると、一の材料から一種類の抵抗値のＮＴＣサ
ーミスタ素子しかとれず、原料種類は大幅に多くなる。これを避けるために、素子厚みを変更することにより、
一の材料から複数種の抵抗値のＮＴＣサーミスタ素子を
とっているが、これでは、同一シリーズでありながら素
子厚みは大きく変化し、０．５〜１．３ｍｍに至る。

【０００８】さらに、ＮＴＣサーミスタ素子１では、外
部電極３，４が表面に露出しているため、経時により特
性が変化し易く、ライフ特性が充分でないという問題も
あった。また、従来のＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値ば
らつきは、構造上、サーミスタ素体２の寸法ばらつきや
外部電極間の寸法ばらつきにより大きく影響されるため
、所望の抵抗値のＮＴＣサーミスタ素子を得るためには
、かなりの精度が必要であった。

【０００９】よって、本発明の目的は、抵抗値及びＢ定
数のばらつきが小さく、かつ素子厚みの変動が生じ難く
、かつライフ特性の優れたＮＴＣサーミスタ素子を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のＮＴＣサーミス
タ素子は、サーミスタ素体の対向している外表面に第１
，第２の外部電極が形成されており、第１の外部電極及
び第２の外部電極にそれぞれ接続された第１，第２の内
部電極とを備える。第１，第２の内部電極は、サーミス
タ素体内に延ばされており、かつサーミスタ素体内の同
一平面上に形成されており、さらに互いの先端が所定距
離を隔てて対向するように配置されている。

【００１１】好ましくは、第１，第２の内部電極は、第
１または第２の外部電極と接続されている端縁以外の残
りの端縁がサーミスタ素体内に配置され、それによって
内部電極周囲が密閉されるため、耐環境特性、ひいては
ライフ特性が高められる。また、さらに好ましくは、上
記サーミスタ素体は、複数枚のセラミックグリーンシー
トを第１，第２の内部電極材料と共に積層し、一体焼成
して得られた積層型の焼結体を用いて構成される。

【００１２】

【作用】本発明では、第１，第２の内部電極がサーミス
タ素体内に延ばされており、第１，第２の内部電極の先
端の対向距離を調整することにより、素子抵抗値を調整
することが可能とされている。従って、素子の厚みを変
更することなく、素子の抵抗を調整することができる。

【００１３】また、第１，第２の内部電極間の距離を変
更することにより抵抗値を調整するものであるため、抵
抗値を高精度に調整することができる。さらに、第１，
第２の内部電極の外部電極との接続されている端縁以外
の端縁をサーミスタ素体内に配置した構造では、内部電
極が密閉されるため、耐環境特性、ひいてはライフ特性
が高められる。

【００１４】さらに、サーミスタ素体として、複数枚の
セラミックグリーンシートを第１，第２の内部電極材料
と共に積層し、一体焼成して得られた焼結体を用いる場
合には、セラミック粒子の粒径やポアの分布のばらつき
を低減することができ、かつ焼結体中のポアの面積を低
減することができる。すなわち、薄いセラミックグリー
ンシートを積層し、得られた積層体を焼成して素子厚み
の焼結体を得た場合には、厚い焼結体ブロックをスライ
シングしてセラミック・ウエーハを得る場合に比べて、
セラミック粒子の粒径及びポアの分布のばらつきを低減
することができ、かつ緻密な焼結体を得ることができる
。また、本発明では、内部電極の間隔で抵抗値の設計制
御を行うので、サーミスタ素体の寸法ばらつきや外部電
極間の寸法ばらつきによる抵抗値への影響を小さくでき
る。従って、得られたＮＴＣサーミスタ素子の抵抗ばら
つきやＢ定数のばらつきを低減することができる。

【００１５】

【実施例の説明】図１、図３及び図４を参照して、本発
明の一実施例のＮＴＣサーミスタ素子を説明する。ＮＴ
Ｃサーミスタ素子１１は、サーミスタ素体１２の両端面
１２ａ，１２ｂに第１，第２の外部電極１３，１４を形
成した構造を有する。サーミスタ素体１２内には、同一
高さ位置に、すなわち同一平面内に位置するように第１
の内部電極１５及び第２の内部電極１６が形成されてい
る。第１の内部電極１５は、第１の外部電極１３に接続
されており、他方、第２の内部電極１６は第２の外部電
極１４に接続されている。さらに、第１，第２の内部電
極１５，１６は、その先端１５ａ，１６ａが一定の距離
を隔てて対向するように配置されている。

【００１６】第１，第２の内部電極１５，１６が上記の
ように設けられているので、第１，第２の内部電極１５
，１６の先端１５ａ，１６ａ間の距離を変更することに
より、ＮＴＣサーミスタ素子１１の抵抗値が変更され得
る。すなわち、この第１，第２の内部電極１５，１６の
先端１５ａ，１６ａ間の距離を変更させることにより、
抵抗値を調整することができるため、素子厚みを変化さ
せることなく、ＮＴＣサーミスタ素子１１の抵抗値を調
整することができる。よって、本実施例では、十分な強
度を持たせて抵抗値設計できるので、バレル研磨時や実
装時に、サーミスタ素体１２が割れたり、チッピングが
発生したりする事故を防止することができる。

【００１７】また、第１，第２の内部電極１５，１６の
先端１５ａ，１６ａ間の距離を変更することにより抵抗
値を変更することができるため、従来例に比べて、同一
抵抗値でありながら素子厚みを厚くすることができ、逆
に素子厚みを一定のままで広い抵抗値シリーズを作るこ
とができる。なお、第１，第２の内部電極１５，１６が
設けられたサーミスタ素体１２は、好ましくは、後述の
具体的な実験例のように複数枚のセラミックグリーンシ
ートを第１，第２の内部電極形成材料と共に積層して一
体焼成することにより得られる。この場合、複数枚のセ
ラミックグリーンシートを積層し、一体焼成して得られ
た焼結体では、従来の焼結体ブロックをスライシングし
てセラミック・ウエーハを得る方法に比べて、セラミッ
ク粒子の粒径及びポアの分布のばらつきが少なく、かつ
緻密なサーミスタ素体１２を得ることができる。従って
、抵抗ばらつきやＢ定数のばらつきを低減することがで
きる。

【００１８】もっとも、サーミスタ素体１２を得るにあ
たっては、複数枚のセラミックグリーンシートを第１，
第２の内部電極材料と共に積層する必要は必ずしもなく
、２枚のセラミック焼結体を、第１，第２の内部電極１
５，１６を介して貼り合わせることにより構成してもよ
い。また、上記実施例では、図４から明らかなように、
第１，第２の内部電極１５，１６は、外部電極１３，１
４と接続されている端縁以外の端縁が、サーミスタ素体
１２内に配置されている。従って、第１，第２の内部電
極１５，１６が外部に露出していないため、耐環境特性
、ひいてはライフ特性が高められる。もっとも、耐環境
特性がそれほど要求されない場合には、第１，第２の内
部電極１５，１６の外部電極と接続されている端縁以外
の端縁がサーミスタ素体１２の外部に露出していてもよ
い。

【００１９】次に、具体的な実験例につき説明する。Ｍ
ｎ３　Ｏ４　、ＮｉＯ及びＣｏ３　Ｏ４　を、重量比で
４５：２５：３０の割合で混合したものを原料として用
意した。この原料を１０００℃で２時間仮焼し、しかる後仮焼さ
れた原料をパルベライザーで粉砕した。次に、粉砕され
た仮焼原料に対して、有機バインダとしてポリビニルア
ルコールを１０〜２０重量％、可塑剤としてグリセリン
を０．５重量％及びポリビニル系の分散剤を１．０重量
％加え、１６時間混合した。得られた混合材料を、２５
０メッシュを通過させることにより粗粒を除去し、シー
ト成形用スラリーとした。得られたスラリーをドクター
ブレード法により成形し、厚み５０μｍのセラミックグ
リーンシートを作製した。このセラミックグリーンシー
トを、所定のサイズに打ち抜き、１枚の打ち抜かれたセ
ラミックグリーンシートの表面に図４に示した内部電極
１５，１６を形成するための導電ペーストを印刷した。導電ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを
中心に、上下に、複数枚の上記セラミックグリーンシー
トを積層し、全体の厚みが１５５０μｍの積層体を得た
。次に、得られた積層体を厚み方向に圧着し、平面形状
が２．４ｍｍ×１．５ｍｍの矩形のチップサイズとなる
ように切断した。得られた多数の積層チップを、１２０
０℃の温度で２時間焼成し、しかる後バレル研磨し、２
．０×１．２５×厚み１．０ｍｍの寸法の図１に示した
サーミスタ素体１２を得た。

【００２０】得られたサーミスタ素体１２の両端面にＡ
ｇペーストを塗布し、８５０℃の温度で１０分間焼き付
け、それによって第１，第２の外部電極１３，１４を形
成し、ＮＴＣサーミスタ素子１１を得た。なお、上述し
たＮＴＣサーミスタ素子１１として、第１，第２の内部
電極１５，１６の先端１５ａ，１６ａ間の距離が焼成後
において、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、１．
０ｍｍ及び１．４ｍｍになるように比抵抗ρ２５　　＝
５００Ωｃｍの材料を導電ペーストに印刷することによ
り、５種類のＮＴＣサーミスタ素子を作製した。

【００２１】上記のようにして得られた２．０×１．２
５×１．０ｍｍの寸法の５種類のＮＴＣサーミスタ素子
の２５℃における抵抗値及びＢ定数を測定した。結果を
、表２に、抵抗値及びＢ定数のばらつきと共に示す。また、表２の結果を図５にグラフで示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】表２及び図５の結果から、第１，第２の内
部電極１５，１６の先端１５ａ，１６ａ間の距離が大き
くなる程抵抗値が増大するが、Ｂ定数はさほど変化せず
、かつ抵抗値のばらつき及びＢ定数のばらつきも小さく
かつ安定していることがわかる。従って、内部電極１５
，１６の間の距離を変化させることにより、外径寸法を
変更することなく、種々の抵抗値のＮＴＣサーミスタ素
子の得られることがわかる。

【００２４】次に、第１，第２の内部電極１５，１６の
先端１５ａ，１６ａ間の距離を０．３ｍｍとし、外部電
極１３，１４のサーミスタ素体１２の側面へのかぶり深
さ（図１の距離ａ）を変化させた種々のＮＴＣサーミス
タ素子を作製し、その抵抗値を測定した。結果を図６及
び表３に示す。なお．比較のために、表１の２．０×１
．２５×１．０ｍｍの寸法の従来のＮＴＣサーミスタ素
子１を用意し、同様に外部電極のかぶり深さを変化させ
、抵抗値変化を調べた。結果を図６に併せて示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】図６及び表３から明らかなように、本実施
例のＮＴＣサーミスタ素子では、外部電極のかぶり深さ
ａが変化しても、抵抗値がほとんど変化しないことがわ
かる。これに対して、従来例では、外部電極のかぶり深
さａが変化すると、抵抗値が大きく変化することがわか
る。従って、本実施例のＮＴＣサーミスタ素子では、抵
抗値のばらつきの要因である外部電極のかぶり深さａを
考慮せずとも、所望通りの抵抗値を有するＮＴＣサーミ
スタ素子を得ることができる。

【００２７】次に、上記実施例のＮＴＣサーミスタ素子
についてライフテストを行った。ライフテストとしては
、１２０℃の温度でＮＴＣサーミスタ素子を放置する高
温放置試験と、８０℃・相対湿度６５％の環境に長時間
放置する湿中放置試験とを採用し、素子の抵抗の変化率
を測定することによりライフ特性を評価した。また、図
２に示した従来のＮＴＣサーミスタ素子についても、同
様にライフ特性を評価した。結果を図７に示す。

【００２８】図７から明らかなように、本実施例のＮＴ
Ｃサーミスタ素子では、高温放置試験及び湿中放置試験
の何れにおいても、１０００時間を経過しても抵抗変化
率が非常に小さく、かつそのばらつきも小さく、安定し
ていることがわかる。これに比べて、従来例のＮＴＣサ
ーミスタ素子では、時間の経過と共に抵抗値の変化率が
かなり大きくなり、しかもばらつきも大きいことがわか
る。

【００２９】次に、第１，第２の内部電極１５，１６を
構成する導電性材料を、下記の表４に示すように、変更
し、第１，第２の内部電極間の距離を０．３ｍｍとした
、上記と同一寸法のＮＴＣサーミスタ素子を作製した。得られた各ＮＴＣサーミスタ素子の２５℃における抵抗
値、Ｂ定数及びこれらのばらつきを下記の表４に併せて
示す。

【００３０】

【表４】

【００３１】表４から明らかなように、内部電極を構成
する材料を変更したとしても、表２に示した結果と同様
に、抵抗値のばらつきが小さく、かつＢ定数のばらつき
も小さい信頼性に優れたＮＴＣサーミスタ素子を提供し
得ることがわかる。内部電極数を変更した場合の特性図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１，第２の内部
電極が複数形成されたＮＴＣサーミスタ素子２１，３１
を、図１に示したＮＴＣサーミスタ素子と同一材料を用
いて作製した。第１，第２の内部電極間の距離は０．５
ｍｍとし、図１に示した実施例のＮＴＣサーミスタ素子
１１、図８（ａ），（ｂ）に示した各ＮＴＣサーミスタ
素子の２５℃における抵抗値及びそのばらつきを測定し
た。結果を表５に示す。

【００３２】

【表５】

【００３３】表５から明らかなように、厚み方向に複数
の内部電極を形成したとしても、抵抗値のばらつきは非
常に小さいことがわかる。その他の変形例図４に示したように、第１，第２の内部電極１５，１６
は同一の矩形形状に形成されていた。しかしながら、図
９に示すように、第１，第２の内部電極１５，１６は、
それぞれ、凹部１５ｂ，１６ｂを形成し、矩形以外の形
状としてもよい。また、図１０に示すように、第１の内
部電極１５と第２の内部電極１６の幅方向寸法を異なら
せてもい。さらに、第１，第２の内部電極１５，１６の
長さ寸法を異ならせてもよい。

【００３４】また、図１１に示すように、一方の内部電
極１５を、複数の電極部１５１〜１５３に分割してもよ
い。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、サーミ
スタ素体内に第１，第２の内部電極が、それぞれの先端
が所定距離を隔てて対向するように配置されているため
、該第１，第２の内部電極間の距離を変更することによ
り素子抵抗を調整することができる。従って、素子厚み
を変えることなく、ＮＴＣサーミスタ素子の抵抗値を変
更することができ、よって同一形状の素子でありながら
種々の抵抗値のＮＴＣサーミスタ素子を得ることができ
るため、チップ部品として最適なＮＴＣサーミスタ素子
を提供することができる。

【００３６】従来、上記抵抗値の調整は、素子の厚みを
変更することにより行っていた。従って、従来、素子の
厚みは０．５〜１．２５ｍｍの範囲に渡っており、その
ため薄いＮＴＣサーミスタ素子では基板に実装する際等
において割れが発生しがちであった。また、撓み試験に
おいて一定の強度に達しないこともあった。これに対し
て、本発明のＮＴＣサーミスタ素子では、上記のように
厚みを一定にすることができるため、抗折強度を一定に
保つことができ、上記のような実装の際の割れ等の事故
を防止することができる。

【００３７】さらに、抵抗値が、第１，第２の内部電極
間の距離を調整することにより決定することができるた
め、抵抗値の設計が容易であり、かつ所望の抵抗値のＮ
ＴＣサーミスタ素子を容易に製造することができる。さ
らに、内部電極は、導電ペーストの印刷により高精度に
形成することができ、この内部電極の印刷精度により抵
抗値が決定されるため、所望の抵抗値のＮＴＣサーミス
タ素子を高精度に得ることができる。

【００３８】また、内部電極間の距離を変更することに
より、種々の抵抗値のＮＴＣサーミスタ素子を得ること
ができるため、少ない種類の材料を用いても、広い範囲
の抵抗値を有するＮＴＣサーミスタ素子を設計すること
が可能となり、材料コストを低減することも可能となる
。また、第１，第２の内部電極の外部電極と接続されて
いない端縁部分をサーミスタ素体内に配置すれば、耐環
境特性を高めることができ、それによって優れたライフ
特性を示すＮＴＣサーミスタ素子を提供することができ
る。

【００３９】さらに、第１，第２の内部電極に設けられ
たサーミスタ素体をセラミックグリーンシートを積層し
、第１，第２の内部電極材料と共に一体焼成してサーミ
スタ素体を構成すれば、従来の焼結体ブロックからスラ
イシングしてセラミック・ウエーハを得る方法に比べて
、セラミック粒子の粒径及びポアの分布のばらつきが少
なく、かつ緻密なセラミック・ウエーハを得ることがで
きる。従って、抵抗値のばらつきやＢ定数のばらつきの
少ないＮＴＣサーミスタ素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＮＴＣサーミスタ素子を示
す断面図である。

【図２】従来のＮＴＣサーミスタ素子を示す斜視図であ
る。

【図３】実施例のＮＴＣサーミスタ素子の斜視図である
。

【図４】実施例のＮＴＣサーミスタ素子の平面断面図で
ある。

【図５】第１，第２の内部電極間の距離と抵抗値との関
係を示す図である。

【図６】外部電極のかぶり深さを変化させた場合の抵抗
値の変化を示す図である。

【図７】高温放置試験及び湿中放置試験の結果を示す図
である。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第１，第２の
内部電極を複数とした例を示すＮＴＣサーミスタ素子の
各断面図である。

【図９】第１，第２の内部電極の変形例を示す模式的平
面図である。

【図１０】第１，第２の内部電極の他の変形例を示す模
式的平面図である。

【図１１】第１の内部電極を複数の電極部に分割した例
を示す模式的平面図である。

【符号の説明】

１１…ＮＴＣサーミスタ素子１２…サーミスタ素体１３…第１の外部電極１４…第２の外部電極１５…第１の内部電極１６…第２の内部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　サーミスタ素体と、前記サーミスタ素
体の対向している外表面に形成された第１，第２の外部
電極と、第１，第２の外部電極にそれぞれ接続されてお
り、かつ前記サーミスタ素体内に延ばされた第１，第２
の内部電極とを備え、第１，第２の内部電極が、サーミ
スタ素体内の同一平面上に形成されており、かつ互いの
先端が所定距離を隔てて対向されていることを特徴とす
るＮＴＣサーミスタ素子。
【請求項２】　　前記第１，第２の内部電極の第１また
は第２の外部電極と接続されている端縁以外の残りの端
縁がサーミスタ素体内に配置されている請求項１に記載
のＮＴＣサーミスタ素子。
【請求項３】　　前記サーミスタ素体が、複数枚のセラ
ミックグリーンシートを第１，第２の内部電極材料と共
に積層し、第１，第２の内部電極材料と共に一体焼成す
ることにより得られたセラミック焼結体を用いて構成さ
れている請求項１に記載のＮＴＣサーミスタ素子。