JPS6320801A

JPS6320801A - Ｐｔｃ抵抗体

Info

Publication number: JPS6320801A
Application number: JP16602386A
Authority: JP
Inventors: 福島　伸; 芳野　久士; 羽賀　正勝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1988-01-28

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】［発明の目的］（発明の技術分野）本発明は、Ｐ　Ｔ　Ｃ（Ｐ　ｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔ　ｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅＨｉｃｉｅｎｔ）抵抗体に関し
、特に通常の通電時における電気抵抗が小さく、かつ耐
熱衝撃性に優れたＰＴＣ抵抗体に係わる。

［従来の技術］近年、ＢａＴｉＯ３やＢａＴｉＯ３に少量の添加物を含
有したもの等の金属酸化物がセラミックＰＴＣ抵抗素体
として用いられている。このＢａＴｉＯｓ系のセラミッ
ク抵抗素体は、温度の上昇により比抵抗が１０１〜１０
２　（Ω・ｃｔｓ　）程度から１０”（Ω・ＣＭ）程度
に急激に増大するもので、サーミスタとして使用されて
いる。しかしながら、３ａＴｉ○３系のセラミック抵抗
素体は比抵抗が１０１〜１０６　（Ω・ｃｍ　）程度の
範囲にＰＴＣ特性があるため、それ以下のＰＴＣ特性を
必要とする過電流防止用等に使用することは困１１であ
った。

このようなことから、ＢａＴｉ○３系以外のセラミック
ＰＴＣ低抗素体としてＶ２０３を主成分とし、これにＣ
ｒ、Ａ　Ｉなどの夕日添加物を含有してなるＶ２０３セ
ラミックＰＴＣ抵抗素体が考えられている。このＶ２０
３セラミックＰＴＣ抵抗素体は、温度の上昇により比抵
抗が１０°３（Ω・ｃｕｔ　）程度から１（Ω・ＣＩＲ
）程度に８激に増大するというように極めて低い値での
変動範囲をもつため、比抵抗の低いＰＴＣ特性を必要と
する過電流防止用等のサーミスタに使用することが可能
である。

ところで、前記Ｖ２０ヨ系ＰＴＣ抵抗素体は電極を取付
けることによりＰＴＣ抵抗体を構成しているが、この電
極の取出し方の一つとして次のような方法が考えられて
いる。即ち、前記Ｖ２０３系セラミック抵抗累体と電極
とを界面に活性な元素（例えばＴｉ、Ｚｒなど）を介し
てＡｇろう付を行なう方法である。この方法を用いれば
、電気的に良好な接合を得ることが可能であり、又機械
的にも比較的良好な接合を得ることができる。しかしな
がら、電極材料としてＣｕを用いた場合には前記■２０
ヨセラミック系ＰＴＣ抵抗素体の熱膨張率は５〜８　Ｘ
　１０’　／　ｄｅｇと該Ｃｕ電極に比べて小さいため
、それらの間の熱膨張差に起因する応力が発生する。そ
の結果、Ａｇろう付後の冷却、又はＰＴＣ抵抗体の完成
後の昇温時等に電極接合部のクラック発生、電ｔの剥離
等が起こる問題があった。

そこで、本出願人は電極材料として■２０３セラミック
系ＰＴＣ抵抗素体の熱膨張率と近似したＭＯ又はＷを用
い、このＮ極板を該ＰＴＣ抵抗素体に接合することによ
り、電極としてＣｕを用いた場合に比べて強固に接合し
たＰＴＣ抵抗体を既に提案した。しかしながら、かかる
抵抗体はその後の研究により次のような問題があること
がわかった。即ち、ｖ２０３セラミック系ＰＴＣ抵抗体
においてはその抵抗素体の抵抗変化に伴い結晶の格子定
数の変化を示し、これによって該抵抗素体の熱膨張に不
連続な収縮又は膨張が起こることが知られている。こう
した不連続な寸法変化に起因する応力がｉｆ極接合面に
発生した場合、電極板としてＭＯ又はＷのような硬い金
属を使用すると、前記応力が吸収、緩和されず、電極板
の剥離′を生じる恐れがあった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、Ｖ２０３セラミック系ＰＴＣ抵抗素体と１１ｉ
極板の熱膨張差に起因する界面応力と該抵抗素体の不連
続な収縮・膨張により生じる突発的な界面応力を緩和し
、該抵抗素体に電極板を強固に接合して電気的、機械的
に良好な接合がなされたＰＴＣ抵抗体を提供しようとす
るものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は．（Ｖ１−ＸＡＸ）２０３　（但し、式中のＡ
はＯｒ、、Ａ、ｌ、Ｓｃのうちの少なくとも一種、Ｘは
０≦ｘ≦０．０２の範囲の数ｔｆｉを示す）の基本組成
に対してＦｅ、Ｎｉ、ｃｏ、Ｃｕ、Ｓｎの少なくとも一
種を２０堕盪％以下含有するＰＴＣ低抗素体に〜１０又
は〜ＶをｍｌＵ板としてろう付したＰＴＣ抵抗体におい
て、前記ＰＴＣ抵抗素体と電極板の間に、Ｃｕ又はＡｇ
の中間層を介在させたことを特取とするＰＴＣ抵抗体で
ある。

上記ＰＴＣ抵抗素体を構成する式中のＯｒ、ＡＩ、ＳＣ
はＰＴＣ特性を効果的に発渾させるのに必要な元素であ
り、○≦Ｘ≦０．０２の範囲とすることが必要で、より
好ましくは０．０００５≦Ｘ≦０．０１５の範囲とする
ことがよい。Ｘが０．０２を越えると、ＰＴＣ抵抗素体
は高抵抗状態を保ちＰＴＣ特性を示さない。また、ＰＴ
Ｃ低抗素体中にＦｅ、Ｃｕ、Ｎ　ｉ　、Ｃｏ、Ｓｎを含
有させることによりＰＴＣ抵抗素体の焼結性を高めるこ
とが可能となる。これら金属のうちの少なくとも一種を
２０重Ｍ％以下添加することにより前記焼結性の向上化
を図ることができる。その金属の添加恐が２０重旦％を
越えると、ＰＴＣ抵抗特性における抵抗変化率が低下す
る。最も好ましい金３の添加範囲は、２〜１５重量％で
ある。なお、前記金属の他にＭ　Ｏ又はＷのうちの少な
くとも−１１を２０重量９６以下添加することも有効で
ある。即ち、〜１０、＼■から選ばれる少なくとも一種
を添加することにより、■２０３セラミック系ＰＴＣ低
抗素体の粒径等の焼結体組織を改善し、同抵抗素体の機
械的強度を向上し、更に素子動作時の不連続な寸法変化
を減少させる効果を発渾できる。この添加面が２ｍ１％
を越えると、その添加効果がなく、しかも焼結体の焼結
性も低下する。

（作用）本発明は、ＰＴＣ抵抗素体とＭＯ又はＷからなる電極板
の間に該電極板の材料に比べて柔軟なＣＵ又はＡｇの中
間層を介在させているため、該抵抗素体のＰＴＣ低Ｃ抵
抗変化時激な寸法変化を吸収し、Ｎ極板界面に発生する
応力を緩和できる。

また、前記中間層はＭＯ又はＷからなる電極板に比べて
充分に薄く、かつ該電極板に強固に接合しているため、
該中間層の抵抗素体側の接合界面における熱膨張は該電
極板の材料と同一の挙動を示し、Ｃｕ又はＡＧＩを単独
で電極板として使用した時のような抵抗素体との熱膨張
差を示さない。その結果、ＰＴＣ抵抗変化の前後におけ
る広い温度範囲に亙って熱応力が発生するのを防止でき
る。

従って、Ｖ２０３セラミック系ＰＴＣ抵抗素体に電極を
強固に接合でき、電気的、機械的に安定した接合がなさ
れたＰＴＣ抵抗体を得ることができる。

なお、前記中間層の厚さは前述したＭＯ又はＷの電極板
との関係から０．０１〜２．０顛の範囲で、電極板の１
／３以下にすることが望ましい。この理由は、該中間層
の厚さを０．０１ａａ未渦にすると応力緩和層としての
効果を充分に発渾できず、かといって該中ＩＳ！１層の
厚さが２．０Ｍを越えると抵抗素体との接合界面での熱
膨張率が該抵抗素体に比べて大きな値となり、しかも電
極板とバイメタルを形成して電極板の反り等を生じ、大
きな界面応力を発生する恐れがある。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１Ｖ２０３　、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２，ＷＯ３の粉末を原
料とし、焼結後の組成が（Ｖ　　　ｅｒ　　　）２０３＋５％Ｓｎ又は５％ＷＯ
，９９７へ００３となるように、配合した後、湿式ボールミルを用いて４
５時間粉砕、混合した。得られた混合物をＨ２気流中で
６００℃、２時間、更に同気流中で１０００℃、３時間
保持して還元した後、アセント中で湿式ボールミルを用
いて５時間の粉砕を行なった。

乾燥後、プレス成形し、１３５０〜１５００℃で４時間
焼結を行なって１０ａ＋φ×１０ｍｍＩＩの形状のＶ２
０３系セラミックＰＴＣ焼結体（ＰＴＣ抵抗素体）を得
た。

次いで、前記焼結体、厚さ１ｍ＋のＭｏ板（電極板）、
岸さ０，３　ｔｒｍのＣｕ板（中間層）及び厚さ１０μ
ｍの活性金属を含むろう打箔を用いて第１図に示す如＜
ＰＴＣ抵抗素体１の両面側にろう打箔２、Ｃｕ板３、ろ
う打箔２、Ｍｏ板４を夫々積層し、真空ろう付を行なっ
てＰＴＣ抵抗体を製造した。

実施例２Ｃｕ板の代わりに厚さ０．３ＭのＡｏｌを用いた以外、
実施例１と同ＩｒｔなＰＴＣ抵抗体を製造した。

比較例１実施例１と同（蓬なＰＴＣ抵抗素体及び電極板として厚
さ１．寵のＭｏ板のみを用い、第２図に示すように抵抗
素体１の両面側にろう打箔２、Ｍｏ板４を夫々積層し、
真空ろう付を行なってＰＴＣ抵抗を製造した。

比較例２中間層としての厚さ０．３　ｍのＣｕ板の代わりに厚さ
３ｍのＣｕ板を使用した以外、実施例１と同様なＰＴＣ
抵抗体を製造した。

しかして、本実施例１．２及び比較例１．２のＰＴＣ抵
抗体について、接合後冷却したところ、実施例１．２比
校例１のＰＴＣ抵抗体の電極部での剥離、クラック発生
は起こらなかったが、比較例２のＰＴＣ抵抗体は電極の
剥離が発生した。

また、剥離等を生じなかった実施例１．２及び比較例１
のＰＴＣ抵抗体を２０００　、Ａ、の電流容量をもつ短
絡回路に挿入し、５０Ｈｚ半波通電を行ない、耐衝撃性
を調べた。その結果、実施例１．２のＰＴＣ抵抗体はい
ずれも電極剥離は発生せず、健全であったが、比較例１
のＰＴＣ抵抗体はｆｌｉｆｌ剥離により破壊された。

［発明の効果コ以上詳述した如く、本発明によればＶ２０３セラミック
系ＰＴＣ抵抗素体とＮ掻板の熱膨張差に起因する界面応
力と該抵抗素体の不連続な収縮・膨張により生じる突発
的な界面応力を緩和し、該抵抗素体に電極板が電気的、
機械的に安定して接合された耐衝撃性の良好なＰＴＣ抵
抗体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１のＰＴＣ抵抗体における構成
部材のＦＩ４Ｆｍ状態を示す説明図、第２図は比較例１
のＰＴＣ抵抗体における構成部材の積層状態を示す説明
図である。１・・・ＰＴＣ抵抗素体、２・・・ろう打箔電極、３・
・・Ｃｕ板（中間層）、４・・・ＭＯ板（電極板）。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦４−／′− □２＝＝＝コーー３乙１；１０＝：＝＝＝：コＪ４ □Ｊ２ □＼２ ’；’、”ｓ　２　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．（Ｖ＿１＿−＿ｘＡ＿ｘ）＿２Ｏ＿３（但し、
式中のＡはＣｒ、Ａｌ、Ｓｃのうらの少なくとも一種、
ｘは０≦ｘ≦０．０２の範囲の数値を示す）の基本組成
に対してＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｓｎの少なくとも一
種を２０重量％以下含有するＰＴＣ抵抗素体にＭｏ又は
Ｗを電極板としてろう付したＰＴＣ抵抗体において、前
記ＰＴＣ抵抗素体と電極板の間に、Ｃｕ又はＡｇの中間
層を介在させたことを特徴とするＰＴＣ抵抗体。
（２）．Ｃｕ又はＡｇからなる中間台の厚さが０．０１
〜２．０ｍｍの範囲で、かつ、Ｍｏ又はＷからなる電極
板の厚さの１／３以下であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のＰＴＣ抵抗体。