JPH06251902A - Ptcサーミスタ - Google Patents

Ptcサーミスタ

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Publication number
JPH06251902A
JPH06251902A JP3594893A JP3594893A JPH06251902A JP H06251902 A JPH06251902 A JP H06251902A JP 3594893 A JP3594893 A JP 3594893A JP 3594893 A JP3594893 A JP 3594893A JP H06251902 A JPH06251902 A JP H06251902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ptc thermistor
conductor film
voltage
resistance
resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3594893A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Nagai
伸明 永井
Sei Matsueda
聖 松枝
Koichi Watanabe
浩一 渡辺
Hiromitsu Tagi
宏光 多木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3594893A priority Critical patent/JPH06251902A/ja
Publication of JPH06251902A publication Critical patent/JPH06251902A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い電圧が印加された場合でも温度制御を行
うことができる、小型かつ低原価で安全性、信頼性、耐
電圧性、生産性に優れたPTCサーミスタの提供を目的
とする。 【構成】 BaTiO3 系セラミックスからなる円柱ま
たは多角柱状等の素子8と、素子8に被着されNi,Z
n,Cuのうち少なくとも1種以上の金属からなる導体
膜9と、導体膜9の一部を研削して形成された抵抗ギャ
ップと、導体膜9の少なくとも一端に嵌合された金属キ
ャップ4と、導体膜9等を被覆する耐熱性塗料7と、金
属キャップ4に接続され実装時に端子として用いられる
リード線5を備えた構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子機器の回路等に広く
利用することのできるPositive Temper
ature Coefficient(以下PTCと略
す)サーミスタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、テレビ等の電子機器の異常加熱を
出火原因とする火災が相次ぎ、抵抗器等の発熱する電子
部品の安全性が更に求められるようになった。
【0003】従来から使用されている抵抗器としては、
大別して炭素皮膜抵抗器,金属酸化物皮膜抵抗器,金属
皮膜抵抗器が知られており、いずれもアルミナ等からな
る碍子の表面にこれらの薄い抵抗膜を形成し、電極を設
けたものであった。これらの抵抗器の抵抗−温度特性は
約800℃の高温まであまり変化せず、温度20℃を基
準とした温度800℃におけるこれらの抵抗器の抵抗変
化率は±500%程度である。一方、抵抗器の発熱量は
2 /Rで表されるため、抵抗器の発熱量は印加された
電圧の2乗に略比例することとなる。従って、何らかの
原因によってこれらの抵抗器に異常に高い電圧が印加さ
れた場合、抵抗器の温度上昇を防ぐことができず、抵抗
器が高温となってその本体及びその周辺に実装された部
品等を破損することがあった。
【0004】以下に従来の抵抗器について説明する。図
2は従来の抵抗器の断面図である。1は1.7mmφ×
5.5mmtの円柱形のアルミナ等からなる碍子、2は碍
子1上に800℃の温度で蒸気析出法(以下CVDと略
す)等で形成されたSnO2 皮膜よりなる抵抗膜、3は
抵抗膜2を外側より螺旋状に切削して形成され抵抗器の
抵抗値を所望の値にするための溝部、4は碍子1の両端
の抵抗膜2に嵌合された金属キャップ、5は金属キャッ
プ4に溶接等で配設され実装時に端子として用いられる
リード線、6は抵抗膜2の金属キャップ4との嵌合部以
外の抵抗膜2上に塗着され湿気によるショートを防止す
る耐湿性樹脂、7は抵抗器全体を被覆し抵抗器の耐熱性
を向上させるための耐熱性塗料である。
【0005】以上のように構成された従来の抵抗器につ
いて、以下その動作を説明する。従来の抵抗値10kΩ
の抵抗器に電圧を印加していくと、抵抗器に流れる電流
はV/Rで表されるが、抵抗器の抵抗値がその表面温度
が略800℃まではあまり変化しないため、電流は電圧
に略比例して増加し、それに伴う発熱によって抵抗器の
表面温度が上昇する。電圧が100Vで抵抗器の表面温
度が110℃となり、更に電圧を印加していくと電流が
急激に増加して、抵抗器の表面温度も急激に上昇し、1
70Vで200℃、210Vで800℃となり、更に電
圧を250V印加すると、抵抗膜2が溶断し、抵抗器は
熱破壊された。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、抵抗器の抵抗値が、その表面温度が室温か
ら略800℃までの間でほとんど変化しないために、抵
抗器の発熱量が印加された電圧の2乗に略比例し、抵抗
器に異常に高い電圧が印加された場合に、高電力となり
抵抗器の温度制御ができず、抵抗器が過熱して発煙した
り、抵抗器及びその周辺に実装された部品等を破損する
ことがあり安全性、信頼性に欠けるという問題点があっ
た。また、抵抗膜が非常に薄いため、単位断面積当たり
に流すことができる電流密度が小さく高電圧用の抵抗器
を得ることができず、小型化ができないとともに耐電圧
性に欠けるという問題点があった。更に、抵抗膜を形成
するために800℃の温度でCVDを行わなければなら
ず、原価を上げ生産性に欠けるという問題点があった。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、高い電圧が印加された場合でも温度制御を行うこと
ができる、小型かつ低原価で安全性、信頼性、耐電圧
性、生産性に優れたPTCサーミスタを提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1のPTCサーミスタは、BaTiO
3 系セラミックスからなる円柱または多角柱状等の素子
と、前記素子に被着されNi,Zn,Cuのうち少なく
とも1種以上の金属からなる導体膜と、前記導体膜の一
部を研削して形成された抵抗ギャップとを備えた構成を
有しており、請求項2のPTCサーミスタは、請求項1
において、前記PTCサーミスタの少なくとも一端の前
記導体膜に嵌合された金属キャップと、前記PTCサー
ミスタを被覆する耐熱性塗料とを備えた構成を有してお
り、請求項3のPTCサーミスタは、請求項2におい
て、前記金属キャップに接続され実装時に端子として用
いられるリード線を備えた構成を有している。
【0009】ここで、BaTiO3 系セラミックスとし
ては、BaTiO3 、またはBaTiO3 とSrTiO
3 、またはBaTiO3 とBaSnO3 、またはBaT
iO 3 とPbTiO3 等の固溶体組成物に、半導体化元
素としてY2 3 ,Nb2 5 等を添加し、更にPTC
発現元素としてMnO2 等を添加したものが好適に用い
られる。
【0010】
【作用】この構成によって、素子がBaTiO3 系セラ
ミックスからなるため、素子の温度が低い間はその抵抗
値が略一定なために印加された電圧に比例してPTCサ
ーミスタを流れる電流が増加するが、この電流による発
熱等のために素子の温度が上昇し、PTC領域の開始点
となる抵抗値の立ち上がり温度(以下抵抗上昇点と呼
ぶ)に達すると、抵抗値が急激に上昇するため、電圧を
増加させても逆に電流は減少する。そのため、素子の温
度がPTC領域にある間は電力が略一定に保たれ、PT
Cサーミスタの温度制御ができ、発煙やPTCサーミス
タ及びその周辺に実装された部品等の破損を防ぐことが
できる。また、電流が流れる素子が十分に太いため、単
位断面積当たりに流すことができる電流密度が大きく高
電圧用のPTCサーミスタを容易に得ることができると
ともに小型化することができる。更に、導体膜をメッキ
等により容易に成型できるので原価を下げることができ
る。また、PTCサーミスタに金属キャップを嵌合させ
耐熱塗料で被覆することによって、耐熱性や断熱性を向
上させることができる。更に、金属キャップにリード線
を接続することによって、PTCサーミスタの実装を容
易にすることができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例におけるPTCサーミ
スタについて、図面を参照しながら説明する。図1は本
発明の一実施例におけるPTCサーミスタの断面図であ
る。4は金属キャップ、5はリード線、7は耐熱性塗料
であり、これらは従来例と同様なものなので同一の符号
を付して説明を省略する。8はBaTiO3 系セラミッ
クスからなる円柱状の素子、9はNiからなり素子8上
の全面にメッキ等で被着されその一部を外周研削して形
成される抵抗ギャップによって分断された導体膜、10
は導体膜9を分断する抵抗ギャップ部分に塗着され湿気
によるショートを防止する耐湿性樹脂である。
【0012】以上のように構成された本発明の一実施例
におけるPTCサーミスタについて、以下その製造方法
を説明する。まず、組成0.97BaTiO3 +0.0
3PbTiO3 +0.001Nb2 5 +0.001M
nO2 からなる混合物を、焼成温度1350℃,保持時
間1h,昇温速度200℃/h,降温速度300℃/h
で焼成して、1.7mmφ×5.5mmtのBaTiO3
セラミックスよりなる円柱状の素子8を作製する。次
に、この素子8の全面にNiをメッキして導体膜9を被
着させ、その側面の一部を機械的に外周研削し、導体膜
9を分断する抵抗ギャップを形成する。次に、素子8の
両端の導体膜9に外側から金属キャップ4を嵌合し、こ
の金属キャップ4にリード線5を溶接する。次に、導体
膜9を分断する抵抗ギャップ部分に耐湿性樹脂10を塗
着する。次に、PTCサーミスタ全体を外側から耐熱性
塗料7を焼付塗装することで被覆する。
【0013】以上のように製造された本発明の一実施例
におけるPTCサーミスタと、従来の抵抗器について性
能比較試験を行った。以下その結果について説明する。
【0014】(実験例)実験例として、図1に示すよう
な本発明の一実施例におけるPTCサーミスタのうち、
素子8が1.7mmφ×5.5mmtの円柱状で、その抵抗
値が1kΩ、PTC領域の開始点である抵抗上昇点が1
40℃、PTC領域の終了点が230℃、この間の抵抗
値上昇幅が6.5桁であるものを用いた。
【0015】(比較例)比較例として、図2に示すよう
な従来の抵抗器のうち、碍子1が1.7mmφ×5.5mm
tの円柱状で、その抵抗値が1kΩである金属酸化物皮
膜抵抗器を用いた。
【0016】実験例に対して直流電圧を印加していく
と、低電圧時には電圧に略比例して電流が増加し、それ
に伴う発熱によって実験例の表面温度も徐々に上昇す
る。しかし、電圧を170Vへ上げると、実験例の表面
温度が抵抗上昇点である140℃へ達して抵抗値が急激
に上昇するために、これ以上電圧を上げても、実験例に
表面温度がPTC領域にある限り、電流は逆に減少して
いき、発熱量は低く制御される。実験例の表面温度がP
TC領域の終了点である230℃に達するのは、約23
00Vの電圧を印加したときであった。従って実験例の
耐電圧は略2300Vと見なされる。
【0017】一方、比較例に対して実験例と同様に電圧
を印加していくと、低電圧時には電圧に略比例して電流
が増加し、それに伴う発熱によって比較例の表面温度も
徐々に上昇し、電圧を150Vに上げたときに、比較例
の表面温度は150℃となる。しかし、これ以上電圧を
上昇させると、比較例の表面温度は急激に上昇し、電圧
を180Vへ上げたときに、比較例の表面温度は800
℃の高温となり、これ以降発煙等が生じる。従って比較
例の耐電圧は略150Vと見なされる。
【0018】以上のようにして、実験例は比較例に対し
て約15倍の耐電圧を有することがわかった。また、実
験例では抵抗上昇点を140℃としているが、これは素
子8中のPbTiO3 の添加量を変更したり、SrTi
3 等を添加することによって、約30℃〜約300℃
の間の所望の値に設定することができる。
【0019】尚、本実施例においては、PTCサーミス
タに金属キャップ4,リード線5,耐熱性塗料7を配設
しているが、これらはなくともよい。また、導体膜9を
Niにより形成しているが、この他に、Zn,Cuある
いはこれらの2種以上を用いてもよい。更に、素子8の
形状を円柱にしているが、多角柱等他の形状にしてもよ
く、筒状に形成すると放熱効率が上昇するため好まし
い。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明は、素子をBaTi
3 系セラミックスとし、これに電流を流すことによ
り、大きな電圧が印加された場合でもPTCサーミスタ
の温度制御ができ、発煙やPTCサーミスタ及びその周
辺に実装された部品等の破損を防ぐことができ、また、
電流が流れる素子が十分に太いため、単位断面積当たり
に流すことができる電流密度が大きく、高電圧用のPT
Cサーミスタを容易に得ることができ、導体膜をメッキ
等により容易に成型できるので原価を下げることがで
き、また素子の組成を変えることによって、抵抗上昇点
を所望の温度に設定することができ、また、PTCサー
ミスタに金属キャップを嵌合させ耐熱性塗料で被覆する
ことによって、耐熱性を向上させることができ、更に、
金属キャップにリード線を接続することによって、PT
Cサーミスタの実装を容易に行うことができる小型かつ
低原価で安全性、信頼性、耐電圧性、生産性、汎用性、
耐熱性、作業性に優れたPTCサーミスタを実現できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるPTCサーミスタの
断面図
【図2】従来の抵抗器の断面図
【符号の説明】
1 碍子 2 抵抗膜 3 溝部 4 金属キャップ 5 リード線 6,10 耐湿性樹脂 7 耐熱性塗料 8 素子 9 導体膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多木 宏光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】BaTiO3 系セラミックスからなる円柱
    または多角柱状等の素子と、前記素子に被着されNi,
    Zn,Cuのうち少なくとも1種以上の金属からなる導
    体膜と、前記導体膜の一部を研削して形成された抵抗ギ
    ャップとを備えたことを特徴とするPTCサーミスタ。
  2. 【請求項2】前記PTCサーミスタの少なくとも一端の
    前記導体膜に嵌合された金属キャップと、前記PTCサ
    ーミスタを被覆する耐熱性塗料とを備えたことを特徴と
    する請求項1に記載されたPTCサーミスタ。
  3. 【請求項3】前記金属キャップに接続され実装時に端子
    として用いられるリード線を備えたことを特徴とする請
    求項2に記載されたPTCサーミスタ。
JP3594893A 1993-02-25 1993-02-25 Ptcサーミスタ Pending JPH06251902A (ja)

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JP3594893A JPH06251902A (ja) 1993-02-25 1993-02-25 Ptcサーミスタ

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