TWI587323B - Manufacturing method of NTC thermal resistance device - Google Patents

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Yoichi Kawase
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Description

NTC熱阻器元件之製造方法
本發明係關於一種NTC熱阻器元件之製造方法。
NTC熱阻器元件具有負電阻溫度係數，被廣泛用於檢測氣氛溫度、固體或液體之溫度，或用於補償由於溫度造成之電路或部件特性之變化。
NTC熱阻器元件具有：包含包含NTC熱阻器材料之至少一層熱阻器層之熱阻器坯體；於該熱阻器坯體內經由各熱阻器層積層之複數個內部電極；以及於該熱阻器坯體之外表面形成之第一以及第二外部電極。熱阻器坯體藉由如下方法製造：積層複數片於上表面形成有內部電極而成之陶瓷生片以及未形成內部電極之陶瓷生片，對所獲得之積層體進行燒結(例如專利文獻1)。NTC熱阻器材料係包含過渡金屬氧化物作為主成分，進而包含各種氧化物作為副成分之氧化物陶瓷。
圖2表示先前之NTC熱阻器元件之製造方法之一例。原料粉末製作步驟中，根據NTC熱阻器元件之要求特性按特定量秤量主成分以及副成分之原料粉末，藉由將該等原料粉末進行濕式或乾式混合而製作原料粉末。預燒步驟中，預燒該原料粉末。混合處理步驟中，於該原料粉末中加入黏接劑及溶劑並進行混合，調製漿料。成形步驟中，使該漿料成形，製作複數片陶瓷生片。積層步驟中，使成為內部電極之導電性糊劑膜形成於陶瓷生片之表面之後，利用壓接等對該複數片陶瓷生片進行積層，製作生片積層體。燒成步驟中，燒成生片積層體。 之後，將燒成之積層體以特定尺寸切斷，製作熱阻器坯體，於該熱阻器坯體之外表面形成外部電極，製造NTC熱阻器元件。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平4-130702號公報
伴隨著NTC熱阻器元件之用途多樣化，所要求之特性亦多樣化。然而，相對於該多樣化之要求特性亦需要能降低製造成本之NTC熱阻器元件之製造方法。
為了解決上述問題，本發明之NTC熱阻器元件之製造方法，其特徵在於，其係包含NTC熱阻器材料之複數個熱阻器層積層而成之NTC熱阻器元件之製造方法，且包括：將成為NTC熱阻器材料之主成分之至少兩種原料粉末以特定比率混合、燒成，製作主成分用預燒原料粉末之步驟；以及將該主成分用原料粉末及成為副成分之一種或複數種副成分用原料粉末混合之步驟。
本發明中，上述主成分用預燒原料粉末可採用選自由Mn、Ni、Fe、Co、Al、Ti、Cu、Zr、以及Zn所組成之群中之至少兩種金屬之氧化物。其原因在於可獲得具有所期望之特性(B常數、電阻值)之NTC熱阻器元件。
另外，本發明中，上述副成分用原料粉末係選自由Mn、Ni、Fe、Co、Al、Ti、Cu、Zr、以及Zn所組成之群中之至少一種金屬之氧化物，可採用與上述主成分用預燒原料粉末不同之金屬氧化物。其原因在於可獲得具有所期望之特性(B常數、電阻值)之NTC熱阻器元件。
另外，本發明中，相對於主成分用預燒原料粉末及副成分用原料粉末之合計量，可使上述副成分用原料粉末之量為0.1重量%以上35重量%以下。其原因在於可適當選擇種類以及量來實現所要求之特性。
根據本發明之製造方法，由於預先總括性製作主成分之預燒原料粉末，於其一部分中，能根據要求特性適當選擇副成分進行添加，因此可提供一種即便針對多樣化之要求特性亦可降低製造成本之製造方法。
圖1係表示本發明之製造方法之一例之示意圖。
圖2係表示先前之製造方法之一例之示意圖。
以下，對本發明進行詳細說明。本發明之NTC熱阻器元件之製造方法，其特徵在於，其係包含NTC熱阻器材料之複數個熱阻器層積層而成之NTC熱阻器元件之製造方法，且包括：將成為NTC熱阻器材料之主成分之至少兩種原料粉末以特定比率混合、預燒，製作主成分用預燒原料粉末之步驟；以及將該主成分用原料粉末及成為副成分之一種或複數種副成分用原料粉末混合之步驟。以下，參照附圖對本實施形態進行說明。
圖1係表示本實施形態之製造方法之一例之示意圖。該例中，包含主成分用預燒原料粉末製作步驟、副成分用原料粉末添加以及混合處理步驟、成形步驟、積層步驟以及燒成步驟。即，相對於先前根據NTC熱阻器元件之要求特性以特定量秤量NTC熱阻器材料之主成分以及副成分之原料粉末，進行一次混合，本實施形態中之不同方面為：設置以特定比率混合作為主成分之至少兩種原料粉末，製作主成分用 預燒原料粉末之步驟，之後再混合該主成分用預燒原料粉末及副成分用原料粉末。
於主成分用預燒原料粉末製作步驟中，以特定量秤量一種或複數種原料粉末，使其構成對於複數種要求特性之NTC熱阻器元件而言為共通之主成分，將其與分散劑、或水、醇等溶劑一起投入至磨碎機或球磨機等混合、粉碎機，進行特定時間之混合以及粉碎。將獲得之混合粉乾燥，獲得混合粉末。
接著，以特定溫度預燒乾燥後之混合粉末。預燒溫度為600℃以上1000℃以下，較佳為700℃以上1000℃以下，進而較佳為700℃以上900℃以下。另外預燒氣氛能採用大氣氣氛或氧氣氣氛。另外預燒時間為1小時以上10小時以下，較佳為2小時以上5小時以下。利用預燒，能於之後之燒成步驟中以更短之時間完成燒結。
於副成分用原料粉末添加以及混合處理步驟中，以特定量秤量所獲得之NTC熱阻器材料之主成分用預燒原料粉末以及副成分用原料粉末，與黏接劑或水、醇等溶劑一起投入至球磨機等，進行特定時間混合處理，調製漿料。
於成形步驟中，對獲得之漿料利用刮刀法等漿料成形法進行成形加工，製作複數個陶瓷生片。
接著，採用例如Ag-Pd等導電性糊劑，於獲得之陶瓷生片上利用絲網印刷，形成成為內部電極之導電性糊劑膜。
於積層步驟中，積層形成有導電性糊劑膜之複數個陶瓷生片，壓接該複數個陶瓷生片，製作陶瓷生片之積層體。
燒成步驟中，將獲得之陶瓷生片之積層體根據需要以特定尺寸切斷之後，進行脫黏處理之後，以特定溫度進行燒成處理，製作熱阻器坯體。燒成溫度為1000℃以上1500℃以下，較佳為1000℃以上1300℃以下。另外燒成氣氛能採用大氣氣氛或氧氣氣氛。另外燒成時間為 1小時以上10小時以下，較佳為2小時以上5小時以下。
接著，於獲得之熱阻器坯體之外表面，例如塗佈並煅燒將Ag作為基底之導電性糊劑，形成外部電極。由此，獲得NTC熱阻器元件。另外，亦可於外部電極之表面利用電解電鍍形成鍍膜。
本發明中，NTC熱阻器材料包含過渡金屬複合氧化物，包含主成分及副成分。副成分係根據所要求之特性，為了進行電阻值之不均一之調整、或負電阻之溫度係數之調整而添加之成分。主成分能採用選自由Mn、Ni、Fe、Co、Al、Ti、Cu、Zr、以及Zn所組成之群中之至少兩種金屬之氧化物。藉由採用該等金屬氧化物，能製造具有所期望之特性(B常數、電阻值)之NTC熱阻器元件。
另外，副成分可使用選自由Mn、Ni、Fe、Co、Al、Ti、Cu、Zr、以及Zn所組成之群中之至少一種金屬之氧化物，且與主成分不同之金屬之氧化物，根據要求特性進行選擇。
作為主成分及副成分之組合，例如可列舉以下之組合。
(a)主成分：Mn-Ni-Fe系氧化物
副成分：Co氧化物
(b)主成分：Mn-Ni-Fe系氧化物
副成分：Fe-Co系氧化物
(c)主成分：Mn-Ni-Fe系氧化物
副成分：Fe-Ti系氧化物
(d)主成分：Mn-Co-Fe系氧化物
副成分：Ti氧化物
(e)主成分：Mn-Ni系氧化物
副成分：Al氧化物
另外，相對於主成分用預燒原料粉末及副成分用原料粉末之合計量，副成分用原料粉末之量為0.1重量%以上35重量%以下，較佳為 0.1重量%以上20重量%以下，進而較佳為0.1重量%以上10重量%以下。
根據本實施形態，由於預先一次性製作主成分用預燒原料粉末，於其一部分中，能根據要求特性適當選擇副成分進行添加，因此可提供一種即便針對多樣化之要求特性亦可降低製造成本之製造方法。
另外，由本實施形態製作之主成分用預燒原料粉末可被大量製造、保管，使其能使用於複數種要求特性之NTC熱阻器元件之製造中，能根據需要取出少量進行使用。
另外，上述之形態僅為一例，於不脫離本發明之主旨之範圍內能有很多變化例。例如，本發明之製造方法不僅能製造複數種要求特性之NTC熱阻器元件，亦能用於一種要求特性之NTC熱阻器元件之製造。

Claims (5)

  1. 一種NTC熱阻器元件之製造方法，其特徵在於，其係包含NTC熱阻器材料之複數個熱阻器層積層而成之NTC熱阻器元件之製造方法，且包括：將成為NTC熱阻器材料之主成分之Mn與Mn以外之至少一種原料粉末以特定比率混合、預燒，而製作主成分用預燒原料粉末之步驟；以及於上述製作主成分用預燒原料粉末之步驟後，將該主成分用預燒原料粉末及成為副成分之一種或複數種副成分用原料粉末混合之步驟。
  2. 如請求項1之NTC熱阻器元件之製造方法，其中Mn以外之上述主成分用預燒原料粉末係選自由Ni、Fe、Co、Al、Ti、Cu、Zr、以及Zn所組成之群中之至少一種金屬之氧化物。
  3. 如請求項1之NTC熱阻器元件之製造方法，其中上述副成分用原料粉末係選自由Mn、Ni、Fe、Co、Al、Ti、Cu、Zr、以及Zn所組成之群中之至少一種金屬之氧化物，且與上述主成分用預燒原料粉末不同之金屬之氧化物。
  4. 如請求項2之NTC熱阻器元件之製造方法，其中上述副成分用原料粉末係選自由Mn、Ni、Fe、Co、Al、Ti、Cu、Zr、以及Zn所組成之群中之至少一種金屬之氧化物，且與上述主成分用預燒原料粉末不同之金屬之氧化物。
  5. 如請求項1至4中任一項之NTC熱阻器元件之製造方法，其中相對於主成分用預燒原料粉末及副成分用原料粉末之合計量，上述副成分用原料粉末之量為0.1重量%以上35重量%以下。
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