JPH06310304A - Ｎｔｃサーミスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】セラミック素体の表面結晶状態が外部雰囲気や
熱等の影響を受けて変化しても、外部端子電極間の距離
が変動してても、安定した電気的特性を確保し得るＮＴ
Ｃサーミスタを提供する。 【構成】内部電極２１、３１は一端が長さ方向に互いに
間隔を隔てて対向している。中間電極４１は内部電極２
１、３１から間隔を隔ててセラミック層１１内に配置さ
れている。外部端子電極５１、６１はセラミック基体１
１の長さ方向の両側端面に付着され、内部電極２１、３
１が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負の抵抗温度特性を有
するＮＴＣサーミスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりよく知られたＮＴＣサーミスタ
は、セラミック基体の相対する両端部に外部端子電極を
設け、外部端子電極間にあるセラミック基体を利用して
必要な負の抵抗温度特性を得る単板型であった。単板型
のＮＴＣサーミスタは、外部端子電極間のセラミック基
体を利用して必要な負の抵抗温度特性を得るので、外部
端子電極形成工程において、外部端子電極間の距離が変
動した場合、得られる電気特性、例えば抵抗値が変動す
る。また、セラミック基体の表面結晶状態が外部雰囲気
や熱等の影響を受けて変化した場合も、得られる負の抵
抗温度特性が変動する。

【０００３】このような問題を解決する技術として、例
えば特開昭６２ー１３７８０５号公報、特開平４ー１３
０７０２号公報または特開平４ー２８３９０２号公報等
に開示された内部電極構造のＮＴＣサーミスタが知られ
ている。

【０００４】こられの公知文献に記載されたＮＴＣサー
ミスタは、負の抵抗温度特性を有するセラミック基体の
厚み方向に、単層または複数層からなる内部電極を設
け、内部電極を、長さ方向の相対する両端に設けられた
外部端子電極に導通させてある。内部電極は、幅方向及
び長さ方向の寸法で定まる平面積を有し、長さ方向に間
隔を隔てて配置するか、または、厚み方向に間隔を隔て
て面対向するように配置されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公知文献
に記載された技術においても、内部電極間の距離と、外
部端子電極間の距離の相対比による影響を受けて抵抗値
が変動する。

【０００６】そこで、本発明の課題は、セラミック基体
の表面結晶状態が外部雰囲気や熱等の影響を受けて変化
しても、安定した負の抵抗温度特性を確保し得るＮＴＣ
サーミスタを提供することである。

【０００７】本発明のもう一つの課題は、外部端子電極
間の距離が変動しても、安定した負の抵抗温度特性を確
保し得るＮＴＣサーミスタを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明は、セラミック基体と、内部電極と、中間電
極と、外部端子電極とを含むＮＴＣサーミスタであっ
て、前記セラミック基体は、負の抵抗温度特性を示すセ
ラミック層を有しており、前記内部電極は、少なくとも
一対備えられ、前記セラミック基体に厚み方向及び長さ
方向を仮想したとき、それぞれの一端が長さ方向に互い
に間隔を隔てて対向し、それぞれの他端が長さ方向の相
対向する両側端面に導かれており、前記中間電極は、前
記内部電極の間において前記内部電極から間隔を隔てて
前記セラミック層内に配置されており、前記外部端子電
極は、前記セラミック基体の長さ方向の両側端面に付着
され、前記内部電極の前記他端が接続されている。

【０００９】

【作用】セラミック基体は所要の負の抵抗温度特性を有
するセラミック層を有しており、少なくとも一対備えら
れる内部電極のそれぞれは、セラミック層内において長
さ方向に互いに間隔を隔てて対向しており、外部端子電
極は内部電極の他端が接続されているから、内部電極間
のセラミック層の有する負の抵抗温度特性が、外部端子
電極を介してそのまま引出される。内部電極間のセラミ
ック層の負の抵抗温度特性はセラミック基体の表面結晶
状態が外部雰囲気や熱等の影響を受けて変化しても変化
しない。このため、セラミック基体の表面結晶状態が外
部雰囲気や熱等の影響を受けて変化しても、安定した負
の抵抗温度特性を確保し得る。

【００１０】中間電極は、内部電極の間において内部電
極から間隔を隔ててセラミック層内に配置されているか
ら、中間電極を介して、内部電極間に電界が集中し、長
さ方向の両端に位置する外部端子電極間の電界が緩和さ
れる。このため、外部端子電極間で見た抵抗値が内部電
極及び中間電極の間で見た抵抗値によって支配され、外
部端子電極間の距離の変動に対する抵抗値の変化が小さ
くなり、安定した負の抵抗温度特性が得られる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明に係るＮＴＣサーミスタの正面
断面図である。１はセラミック基体、２１、３１は内部
電極、４１は中間電極、５１、６１は外部端子電極であ
る。

【００１２】セラミック基体１は、所要の負の抵抗温度
特性を有するセラミック層１１を有している。セラミッ
ク層１１は負の抵抗温度特性を有するセラミック材料で
構成されている。具体的には、セラミック層１１はMn、
Ni、 Co、 Cu、 Al、 Fe、 CrまたはZrの少なくとも２種を含
む化合物であるセラミック材料等である。

【００１３】内部電極２１、３１は、少なくとも一対備
えられる。内部電極２１、３１のそれぞれは、セラミッ
ク基体１に厚み方向Ｔ及び長さ方向Ｌを仮想したとき、
一端がセラミック層１１内において長さ方向Ｌに互いに
間隔Ｌ１を隔てて対向し、それぞれの他端が長さ方向の
相対向する両側端面に導かれている。内部電極２１、３
１はAg、 AgーPd、 Pd、 Au、 Pt 等の貴金属またはCu、Ni 等
の卑金属を主成分として形成できる。

【００１４】中間電極４１は、内部電極２１、３１の間
において、内部電極２１、３１から間隔を隔ててセラミ
ック層１１内に配置されている。中間電極４１は、内部
電極２１、３１と同様に、Ａｇ、ＡｇーＰｄ、Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ｐｔ等の貴金属またはＣｕ、Ｎｉ等の卑金属を主成
分として形成できる。

【００１５】外部端子電極５１、６１は、セラミック基
体１の長さ方向Ｌの両側端面に互いに独立して付着さ
れ、内部電極２１、３１の他端が接続されている。外部
端子電極５１、６１は貴金属、卑金属またはこられの組
合せになる金属により、厚膜、スパッタもしくは蒸着等
による薄膜またはメッキ膜として形成することができ
る。

【００１６】図２は図１に示したＮＴＣサーミスタの等
価回路図である。ＲＨ１は内部電極２１と中間電極４１
との間に生じるＮＴＣサーミスタ要素、ＲＨ２は中間電
極４１と内部電極３１との間に生じるＮＴＣサーミスタ
要素である。

【００１７】ここで、セラミック基体１は負の抵抗温度
特性を有するセラミック層１１を有しており、少なくと
も一対備えられる内部電極２１、３１のそれぞれは、セ
ラミック層１１内において長さ方向Ｌに互いに間隔Ｌ１
を隔てて対向しており、外部端子電極５１、６１は内部
電極２１、３１の他端が接続されているから、内部電極
２１ー３１間のセラミック層１１の有する負の抵抗温度
特性が、外部端子電極５１、６１を介してそのまま引出
される。内部電極２１ー３１間のセラミック層１１の負
の抵抗温度特性はセラミック基体１の表面結晶状態が外
部雰囲気や熱等の影響を受けて変化しても変化しない。
このため、セラミック基体１の表面結晶状態が外部雰囲
気や熱等の影響を受けて変化しても、安定した負の抵抗
温度特性を確保し得る。

【００１８】また、中間電極４１は、内部電極２１、３
１の間において、内部電極２１、３１から間隔を隔てて
セラミック層１１内に配置されているから、中間電極４
１を介して、内部電極２１ー３１間に電界が集中し、長
さ方向Ｌの両端に位置する外部端子電極５１ー６１間の
電界が緩和される。このため、外部端子電極５１ー６１
間で見た抵抗値が内部電極２１、３１及び中間電極４１
の間で見た抵抗値によって支配され、外部端子電極５１
ー６１間の距離の変動に対する抵抗値の変化が小さくな
り、安定した負の抵抗温度特性が得られる。

【００１９】更に、図１に図示されるように、内部電極
２１、３１は、それぞれがセラミック層１１内の厚み方
向Ｔのほぼ同一に配置されている。このような構造であ
ると、内部電極２１、３１を同一工程において、同時に
形成できる。この内部電極２１、３１の配置に対して、
中間電極４１は、内部電極２１、３１からセラミック基
体１の厚み方向Ｔに間隔を隔てて配置されている。中間
電極４１は間隔Ｌ１をほぼ埋めるような長さを有する。
従って、図２のＮＴＣサーミスタ要素ＲＨ１、ＲＨ２は
セラミック層１１の厚み方向に生じる。

【００２０】外部端子電極５１、６１は側端面から長さ
方向Ｌに延びる端部７１１、８１１が内部電極２１、３
１よりは外側で終っている。具体的には、端部７１１と
内部電極２１との間に間隔Ｌ２が生じ、端部８１１と内
部電極３１との間に間隔Ｌ３が生じるようなものであ
る。この構造は、セラミック基体１の表面比抵抗が小さ
いときに、外部端子電極５１ー６１間の距離変動に伴な
う抵抗値変動を抑制するのに有効である。

【００２１】セラミック基体１は、セラミック層１１の
厚み方向の両面に他のセラミック層１２、１３を有する
こともできる。この構造によれば、セラミック層１２、
１３をセラミック層１１の比抵抗値よりも高い材料によ
って形成することが可能であり、それによって、外部端
子電極５１ー６１間の距離の変動に対する負の抵抗温度
特性の変動をより一層小さくすることができる。

【００２２】次に図３〜図１１を参照して、本発明に係
るＮＴＣサーミスタの実施例を説明する。これらの図に
おいて、図１と同一の参照符号は同一性ある構成部分を
示している。

【００２３】図３の実施例では、内部電極２１、３１
は、互いに、セラミック層１１内の厚み方向Ｔの異なる
位置に配置されている。この実施例の場合も、図１と同
様の作用効果が得られる。

【００２４】図４の実施例では、内部電極２１、３１が
セラミック層１１内の厚み方向Ｔのほぼ同一位置に配置
され、中間電極４１が内部電極２１ー３１間の間隔Ｌ１
内に間隔を隔てて配置されている。この電極構造によれ
ば、中間電極４１を内部電極２１、３１と同一の工程で
同時に形成できる。

【００２５】図５の実施例では、中間電極４１、４２が
複数備えられ、それぞれが互いに間隔を隔てて配置され
ている。中間電極４１、４２は２つであり、同一高さ位
置において２つに分割されている。この構造によれば、
中間電極４１、４２と内部電極２１、３１との間の電界
集中を、中間電極４１ー４２間の間隔によってコントロ
ールすることができる。

【００２６】図６の実施例では、中間電極４１の両端が
内部電極２１、３１の端部と重なり合っている。この構
造により、中間電極４１と内部電極２１、３１との間の
電界集中をコントロールすることができる。

【００２７】図７の実施例では、内部電極２１、３１に
よる電極対と、内部電極２２、３２による電極対の複数
の電極対が備えられている。これらの電極対（２１、３
１）、（２２、３２）のそれぞれはセラミック基体１の
厚み方向Ｔに間隔を隔てて配置されている。図８は図７
に示したＮＴＣサーミスタの等価回路図である。ＲＨ１
は内部電極２１と中間電極４１との間に生じるＮＴＣサ
ーミスタ要素、ＲＨ２は内部電極２２と中間電極４１と
の間に生じるＮＴＣサーミスタ要素、ＲＨ３は内部電極
３１と中間電極４１との間に生じるＮＴＣサーミスタ要
素、ＲＨ４は内部電極２１と中間電極４１との間に生じ
るＮＴＣサーミスタ要素をそれぞれ示している。図８か
ら明らかなように、図７に示される構造の場合、内部電
極対数の選択により、外部端子電極５１ー６１間で見た
合成抵抗値を調整できる。

【００２８】図９の実施例では、３つの内部電極対（２
１、３１）、（２２、３２）及び（２３、３３）を有す
る。各電極対の間には２つの中間電極４１、４２が備え
られている。

【００２９】図１０の実施例では、２つの内部電極対
（２１、３１）、（２２、３２）を有している。２つの
内部電極対（２１、３１）、（２２、３２）の間に中間
電極４１、４２が備えられている。

【００３０】図１１の実施例では、２つの内部電極対
（２１、３１）、（２２、３２）を有している。内部電
極２１、３１の間に中間電極４１が配置され、内部電極
２２、３２の間に中間電極４２が配置されている。

【００３１】本発明に係るＮＴＣサーミスタはシート積
層法によって製造できる。シート積層法によって製造す
る場合、まず、一面上に内部電極の群を形成したグリー
ンシートを用意する。グリーンシートは所定の負の抵抗
温度特性を有するセラミック材料、例えばMn、 Ni、 Co、
Cu、 Al、 Fe、 CrまたはZrの少なくとも２種を含む化合物
であるセラミック材料によって構成される。これらのセ
ラミック材料を用い公知の技術によってグリーンシート
を製造する。具体的には、前述したセラミック材料を湿
式混合等の手段によって均一に混合した後、乾燥させ、
更に適切に選定された焼成条件で仮焼成し、仮焼粉を湿
式粉砕する。粉砕された仮焼粉末にバインダを加えてス
ラリー化する。スラリーをドクターブレード法またはス
クリーン印刷法等の手段によってシート化する。その後
に乾燥させてグリーンシートを得る。

【００３２】内部電極はAg、 AgーPd、 Pd、 Au、 Pt 等の貴
金属またはCu、Ni 等の卑金属を主成分とする電極ペース
トを、印刷法等の手段によって、グリーンシートの上に
塗布することによって形成できる。

【００３３】同様にして、一面上に中間電極の群を形成
したグリーンシートを用意する。

【００３４】これらのグリーンシートを重ね合せ、圧力
を加えて圧着し、乾燥工程等の必要な工程を経た後、切
断し、ＮＴＣサーミスタ素子を取出す。切断は、ダイシ
ングソー等を用いて行なうことができる。このようにし
て取出されたＮＴＣサーミスタ素子を焼成し、焼成後に
外部端子電極を付与することにより、目的のＮＴＣサー
ミスタが得られる。

【００３５】次に、ＮＴＣサーミスタの具体的な製造例
と、得られたＮＴＣサーミスタの特性を示す。出発原料
として、Mn₃0₄ , NiO 及びAl₂O₃ を用い、 Mn/Ni/Al=66.7/28.6/4.7 (mol%) となるように秤量し、湿式混合によって均一に混合した
後、乾燥させ、更に１１００℃、２時間の条件で仮焼成
し、仮焼粉を湿式粉砕する。粉砕された仮焼粉末にバイ
ンダを加えてスラリーを得た。スラリーをドクターブレ
ード法によってシート化し、その後に乾燥させてグリー
ンシートを得た。

【００３６】次にこのグリーンシート上に、Pdペースト
を印刷し、内部電極及び中間電極用のグリーンシートを
作製した。この電極用グリーンシートと別に用意された
他のグリーンシートとを、目的の電極パターンとなるよ
うに重ね合わせ、４００ｋｇ／cm² の圧力を加えて圧着
した。

【００３７】次に、乾燥工程を経た後、ダイシングソー
を用いて、2.3×1.43×1.14 mmに切断し、チップ形状に
した。このチップを１３００℃、２時間の条件で焼成し
た。焼成済のチップの両端にディップ法によりAgーPd 電
極ペーストを塗布し、８５０℃で焼付けた。これによ
り、図７に示す構造を有するＮＴＣサーミスタが得られ
る。

【００３８】上記のＮＴＣサーミスタを２５℃と８５℃
のシリコーンオイルバスに浸漬し、直流四端子法を用い
て抵抗値を測定した。比較のため、セラミック基体の相
対する両端部に外部端子電極を設け、外部端子電極間に
あるセラミック基体を利用して必要な負の抵抗温度特性
を得る単板型のＮＴＣサーミスタ（従来品と称する）
を、同一の出発原料及び同一の製造条件の下で、同一の
形状となるように製造し、同一の測定条件で抵抗値を測
定した。測定結果を下に示す。

【００３９】 但し、 R25：２５℃における抵抗値 個数Ｎ＝４０の平均 B25/85 ：２５℃と８５℃の抵抗値から算出 個数Ｎ＝
４０の平均 B25/85 ＝{ln(R25)ーln(R85)}/{(1/25+273.15)ー(1/85+27
3.15)} R25・C.V：２５℃における抵抗値変動係数 C.V=(σ/個数Ｎの平均抵抗値)×100(%) 上記試験データから明らかなように、本発明に係るＮＴ
Ｃサーミスタは従来の単板型ＮＴＣサーミスタに比べ
て、抵抗値のバラツキが小さくなった。抵抗値及びＢ定
数については、材料組成及び内部電極構成を変えること
により目的の特性を確保できる。

【００４０】次に、１２５℃、１０００時間の高温放置
試験後における抵抗変化の試験結果を下に示す。

【００４１】 但し： △R25＝｛（高温放置後の抵抗値ー初期抵抗値）／初期
抵抗値｝×１００（％） △B25/85＝｛（高温放置後のＢ定数値ー初期Ｂ定数値）
／初期Ｂ定数値｝×１００（％） 上記試験データから明らかなように、本発明に係るＮＴ
Ｃサーミスタは従来のＮＴＣサーミスタに比べて高温放
置後の抵抗変化が著しく小さい。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本考案によれば、次の
ような効果を得ることができる。 （ａ）セラミック基体の表面結晶状態が外部雰囲気や熱
等の影響を受けて変化しても、安定した負の抵抗温度特
性を確保し得るＮＴＣサーミスタを提供することができ
る。 （ｂ）外部端子電極間の距離が変動しても、安定した負
の抵抗温度特性を確保し得るＮＴＣサーミスタを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＮＴＣサーミスタの正面断面図で
ある。

【図２】図１に示したＮＴＣサーミスタの等価回路図で
ある。

【図３】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例に
おける正面断面図である。

【図４】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例に
おける正面断面図である。

【図５】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例に
おける正面断面図である。

【図６】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例に
おける正面断面図である。

【図７】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例に
おける正面断面図である。

【図８】図７に示したＮＴＣサーミスタの等価回路図で
ある。

【図９】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例に
おける正面断面図である。

【図１０】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例
における正面断面図である。

【図１１】本発明に係るＮＴＣサーミスタの別の実施例
における正面断面図である。

【符号の説明】

１ セラミック基体 ２１、２２、２３ 内部電極 ３１、３２、３３ 内部電極 ４１、４２ 中間電極 ５１、６１ 外部端子電極

フロントページの続き (72)発明者 沼田 真 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 伊藤 潔 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック基体と、内部電極と、中間電
   極と、外部端子電極とを含むＮＴＣサーミスタであっ
   て、 前記セラミック基体は、負の抵抗温度特性を示すセラミ
   ック層を有しており、 前記内部電極は、少なくとも一対備えられ、前記セラミ
   ック基体に厚み方向及び長さ方向を仮想したとき、それ
   ぞれの一端が長さ方向に互いに間隔を隔てて対向し、そ
   れぞれの他端が長さ方向の相対向する両側端面に導かれ
   ており、 前記中間電極は、前記内部電極の間において前記内部電
   極から間隔を隔てて前記セラミック層内に配置されてお
   り、 前記外部端子電極は、前記セラミック基体の長さ方向の
   両側端面に付着され、前記内部電極の前記他端が接続さ
   れているＮＴＣサーミスタ。
2. 【請求項２】 前記内部電極は、それぞれが前記セラミ
   ック層内の厚み方向のほぼ同一に配置されている請求項
   １に記載のＮＴＣサーミスタ。
3. 【請求項３】 前記内部電極は、それぞれが前記セラミ
   ック層内の厚み方向の異なる位置に配置されている請求
   項１に記載のＮＴＣサーミスタ。
4. 【請求項４】 前記内部電極は、複数対備えられ、電極
   対のそれぞれは前記セラミック基体の厚み方向に間隔を
   隔てて配置されている請求項１に記載のＮＴＣサーミス
   タ。
5. 【請求項５】 前記中間電極は、前記セラミック基体の
   厚み方向に前記内部電極から間隔を隔てて配置されてい
   る請求項１、２、３または４の何れかに記載のＮＴＣサ
   ーミスタ。
6. 【請求項６】 前記中間電極は、前記セラミック基体の
   長さ方向に前記内部電極から間隔を隔てて配置されてい
   る請求項１、２、３または４の何れかに記載のＮＴＣサ
   ーミスタ。
7. 【請求項７】 前記中間電極は、複数備えられ、それぞ
   れが互いに間隔を隔てて配置されている請求項１に記載
   のＮＴＣサーミスタ。
8. 【請求項８】 前記セラミック層は、Mn、 Ni、 Co、 Cu、
   Al、 Fe、 CrまたはZrの少なくとも２種を含む化合物であ
   る請求項１に記載のＮＴＣサーミスタ。
9. 【請求項９】 前記セラミック基体は、前記セラミック
   層の厚み方向の両面に他のセラミック層を有する請求項
   １に記載のＮＴＣサーミスタ。
10. 【請求項１０】 前記他のセラミック層は、比抵抗値が
    前記内部電極間に位置する前記セラミック層の比抵抗値
    と同等かまたはそれよりも低い値を有している請求項９
    に記載のＮＴＣサーミスタ。
11. 【請求項１１】 前記他のセラミック層は、比抵抗値が
    前記内部電極間に位置する前記セラミック層の比抵抗値
    よりも高い値を有している請求項９に記載のＮＴＣサー
    ミスタ。