JPS62137805A - 負特性積層チップ型サーミスタ - Google Patents

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】 生粟上皇肌里分立 本発明は新規な積層チップ型サーミスタに関する。

′来の　’５　　びその間　壺 これまでのサーミスタは、一般にセラミック片の両面に
電極を形成した構造とされており、該セラミック片の組
成を変更することによって種々の特性を有するサーミス
タが提供されている。

その代表的なものとしては、例えば（ａ）Ｍｎ−Ｎｉ系
セラミック（Ｍｎニア５モル％、Ｎ１：２５モル％）を
使用したもの、（ｂ）Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系セラミック（
Ｍｎ：５０モル％、Ｎｉ：３０％、Ｃｏ：２０モル％）
を使用したもの、（Ｃ）　Ｍ　ｎ　−Ｎ　ｉ　−Ｚ　ｎ
系セラミック　（Ｍｎ：８５モル％、Ｎｉ：１９モル％
、Ｚｎ：５モル％）を使用したもの等が挙げられる。

上記（ａ）のＭｎ−Ｎｉ系セラミックを使用したサーミ
スタは、結晶がスピネル構造で立方晶をしており、且つ
密構造で相変態がないため、Ｂ定数が大で常温での安定
性が良く、２０Ｏｔ付近の高温下に長時間保った後も抵
抗値が１％程度変化するだけであるが、初期の抵抗値が
大きいという性質を有する。これに対し、上記（ｂ）の
Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系セラミックを使用したサ−ミスタは
、初期の抵抗値が小さいけれども、Ｂ定数も小さいため
安定性の面で不安がある。また、上記〔Ｃ〕のＭｎ−Ｎ
＃−Ｚｎ系セラミックを使用したサーミスタは、Ｂ定数
が高いけれども、スピネル構造の立方晶にはならず、焼
成によりＭｎ２Ｏ３が析出するので、特性が低下すると
いった問題がある。

このように、従来のサーミスタは、セラミックの組成に
よって一長一短があり、その特性に適応した用途に使い
分けられているが、一般的にみると、従来のサーミスタ
は、セラミックの組成の如何にかかわらず、Ｂ定数と初
期の抵抗値との間に正の相関関係が成立し、Ｂ定数が太
き（なればなるほど抵抗値も大きくなる傾向がある。

ところが、最近のサーミスタの用途拡大に伴って、Ｂ定
数が大きく初期の抵抗値が小さいサーミスタの開発が要
望されるようになってきた。そこで、これに応えるべく
新規サーミスタの開発研究が盛んに行われているようで
あるが、セラミック組成を変更することによって成功し
た例は現在のところないようである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、構造的な改良を行うことによってＢ定数
が大きいにもかかわらず小さな初期抵抗値を有し、しか
も高温、高湿等の過酷な条件下においた後も抵抗の変化
率が僅かな積層チップ型サーミスタを提供するにある。

問１．寺を７ンするための手段 かかる目的を達成するため、本発明の積層チップ型サー
ミスタは、セラミック積層体の両端に外部電極が形成さ
れ、該セラミック積層体の各層間に、一方の外部電極に
接続する卑金属の内部電極と他方の外部電極に接続する
卑金属の内部電極とが交互に形成されて成ることを要旨
とする。

兄王旦作里 このような積層チップ型サーミスタによれば、セラミッ
ク積層体の一つのセラミック層と該セラミック層の上面
及び下面に位置する内部電極とによって一つのサーミス
タが構成されるので、全体としては内部電極の数から１
を引いた個数のサーミスタが並列接続状態で形成される
ことになる。

従って、個々のサーミスタが大きい抵抗値とＢ定数を有
していても、各サーミスタが並列接続状態にあるためサ
ーミスタ数が増すほど全体の抵抗値が下がることになる
。また、この積層チップ型置−ミスタのように内部電極
がセラミック！Ｉｉ層体の各層間に形成されて外部に露
出していない構造であると、高温、高湿等の過酷条件下
においた場合でも、内部電極が外部雰囲気の影響で変質
等を住じ難いため、抵抗値の変化率は後述の実験結果か
ら裏付けられるように、土１％未満と小さくなる。

ス上廻 以下、図面に基づき本発明の詳細な説明する。第１図は
本発明に係る積層チップ型サーミスタの一実施例を示す
断面図であって、１はセラミック積層体を示しており、
この実施例では５層のセラミック層１１・・・が積層さ
れ、焼結一体化されている。セラミックとしては、負の
抵抗温度係数を有しＢ定数が約３０００以上と高いもの
、例えば前述のようなＭｎ−Ｎｉ系セラミック、Ｍ　ｎ
　−Ｎｉ−Ｃｏ系セラミック、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｚｎ系セラ
ミック等が好適に使用される。

このセラミック積層体１の両端には、例えばＡｇｒ　Ｎ
ｉ、Ａ１１．Ｚｎ、Ａｇ−Ｐｄ系の外部電極２ａ、２ｂ
が形成されており、またセラミック層１１・・・の各眉
間には、一方の外部電極２ａに接続する内部電極３ａと
他方の外部電極２ｂに接続する内部電極３ｂとが交互に
形成されている。これら内部電極３ａ、３ｂは、いずれ
もｐｂ、ｐｂ−３ｎＳＡ　Ｉｌ　％　Ｚ　ｎ、　　Ｃｕ
、　　Ｓ　ｎ等の卑金属よりなるもので、後述するよう
に、各層間に予め形成した空洞に該卑金属を溶融圧入す
ることによって形成されている。

かかる構造の積層チップ型サーミスタでは、一つのセラ
ミック層１１と該セラミック層の上面及び下面に位置す
る内部電極２ａ、’ｌｂとによって一つのサーミスタが
構成されるので、全体としては内部電極の数から１を引
いた個数、つまりこの実施例では３個のサーミスタが並
列接続状態で形成されていることになる。従って、個々
のサーミスタが大きい抵抗値とＢ定数を有していても、
各サーミスタが並列接続状態にあるためサーミスタ数が
増すほど全体の抵抗値が下がることになり、この実施例
のようにサーミスタが３１ｒＨの場合は全体の抵抗値が
１／３となる。しかも、このような積層構造であれば、
内部電極２ａ、２ｂの間隔が小さくなり、個々のサーミ
スタの抵抗値が下がるので、上記の並列接続による抵抗
低下と相まって全体の抵抗値が更に低下することになる
。その上、内部電極２ａ、　　２ｂが外部に露出してい
ないので、外部雰囲気の影響で変質等を生じることも殆
どない。

向、この実施例では、５層のセラミック層１１でセラミ
ック積層体１を構成し、内部電極を４（１ｉｔ形成して
いるが、セラミック層及び内部電極の数は増減自由であ
り、目的とする抵抗値が得られるように適宜決定すれば
よい。

次に、この積層チップ型サーミスタの製造について説明
する。

まず、第２図（イ）に示すようにセラミックのグリーン
シート１１’を複数枚（この例では５枚）重ねて熱圧着
する。この場合、第２Ｊｉｆ目から最下層の各グリーン
シート１１′の上面には、予めカーボン粉末とセラミッ
ク粉末の混合物よりなるカーボンペースト４が塗布され
ている。このカーボンペースト４は内部電極形成用の空
洞を形成するためのもので、２層目及び４１Ｗ目のグリ
ーンシート１１　’ではカーボンペースト４がグリーン
シートの一端に達するように、また３層目及び最下層の
グリーンシート１１′ではカーボンペースト４がグリー
ンシートの他端に達するように、それぞれ塗布されてい
る。

次いで、このグリーンシート１１′の熱圧着体を１２０
０℃前後で数時間焼成し、第２図（ロ）に示すようなセ
ラミック積層体１を得る。この焼成の際、カーボンペー
スト４は焼失されるので、セラミック積層体１の各５１
１間には、一端側に開口する空隙５ａと他端側に開口す
る空隙５ｂとが交互に形成される。

次いで、こ“のセラミックＩＩ！Ｎ体１の両端面に、例
えばＮｉ３Ｂ及びホウ珪酸鉛ガラスフリ・ノドよりなる
ペースト等を塗布し、自然雰囲気中で焼付けて、第２図
（ハ）に示すように外部電極２ａ、２ｂを形成する。上
記のペーストで形成された外部電極２ａ、２ｂは多孔質
である。

次いで、第２図（ニ）に示すように、溶融年金Ｎ６を溜
めた密閉Ｎ７内にセラミ・ツク積層体１を゛入れ、次の
要領で溶融卑金属６を空洞５ａ、５ｂに圧入する。即ち
、真空ポンプ７１で該密閉槽７内を一旦真空にしてから
、セラミック積層体１を溶融卑金属６中に浸漬し、外部
の気体源７２からＮ２ガス等をコンプレッサー７３等で
該密閉槽７内へ圧送して、その圧力で熔融卑金属６を外
部電極２ａ、２ｂの微細孔を通じてセラミック積層体１
の空洞５ａ、５ｂへ圧入する。

しかる後、セラミック積層体１を該密閉槽７より取出し
て空洞５ａ、５ｂ内の溶融卑金属６を冷却固化させるこ
とによって第２図（ホ）に示すように内部電極３ａ、３
ｂを形成し、目的とする積層チップ型サーミスタを得る
。この場合、多孔質の外部電極２ａ、２ｂによって空洞
５ａ、５ｂが閉塞されているので、たとえ空洞５ａ、５
ｂ内に空気が圧縮されて多少残存していても、その程度
の残存空気の圧力では、空洞内部の溶融卑金属６が固化
するまでに外部電極２ａ、２ｂの微細孔を通って流れ出
すことはない。

なお、内部電極３ａ、３ｂの形成後に、たとえば、無電
解メッキ法でＮｉ、Ｃｕなどの外部電極’ｌａ、　　２
ｂを形成してもよい。

次に実験例を挙げる。

（実験例） 下記第１表に示す組成のセラミックスラリ−〔Ａ）、　
　ＣＢ）、　　（Ｃ）を調整し、各スラリーを用いてド
クターブレード法により１００μｍのグリーンシートを
形成した。このグリーンシートの表面にカーボンペース
トを塗布、乾燥したものを２枚と、カーボンペースト未
塗布のグリーンシートを１枚重ね、熱圧着してから１２
００℃で３時間焼成して３層重ねのセラミック積層体（
ｈａ）、　　（１−ｂ）、　　（１−ｃ）を得た。一方
、上記のカーボンペーストを塗布したグリーンシート４
枚と、カーボンペースト未塗布のグリーンシート１枚を
重ね、同様に焼成して５層重ねのセラミック積層体（２
−３）、（２−ｂ）、　　（２−Ｃ）を得た。得られた
３層重ね及び５層重ねのセラミック積層体はいずれも２
．ＯＸｌ、ｏｘｉ、Ｏｍｍの寸法であった。

これらのセラミック積層体の両端面に、Ｎｉ、２Ｂ及び
ホウ珪酸鉛ガラスフリットよりなるペーストを塗布し、
焼付けを行って外部電極を形成した後、前述の要領で各
セラミック積層体の空洞内にＰｂを圧入して内部電極を
形成し、６種類の積層チップ型サーミスタ（１−Ａ）、
　　（１−Ｂ）、　　（１−Ｃ）、　（２−Ａ）、　（
２−Ｂ）、　（２−Ｃ）を得た。

得られたそれぞれの積層チップ型サーミスタについて測
定した抵抗値とＢ定数との関係を第３図のグラフに示す
。

第　　１　　表 比較のために、上記第１表のセラミックスラリ−（Ａ）
、　　ＣＢ）、　　ＣＣ）を用いて、前記＆１層チップ
型サーミスタと同寸法の単層型のサーミスタ（３−Ａ）
、　　（３−Ｂ）、　　（３−Ｃ）を作製した。これら
について測定した抵抗値とＢ定数との関係を第３図のグ
ラフに併せて示す。

この第３図のグラフを見れば、いずれのサーミスタも使
用したセラーミック材料の組成に対応して、３７００，
３９００．４０００と高いＢ定数を有するが、従来の単
層型のサーミスタ（３−Ａ）、　　（３−Ｂ）、　　（
３−Ｃ）の抵抗値が高いのに対し、本発明に係る３層重
ねの積層チップ型サーミスタ（１−Ａ）、　　（１−Ｂ
）、　　（１−Ｃ）は、内部電極の間隔が小さくなった
分だけ抵抗値が低下しており、更に本発明に係る５Ｎ重
ねの８１層チップ型サーミスタ（２−Ａ１．　　（２−
Ｂ）、　　（２−Ｃ〕は、内部に３個のサーミスタが並
列接続状態で形成されているため、３層重ねの積層チッ
プ型サーミスタよりも更に抵抗値が低下していることが
判る。

また、上記の本発明に係るそれぞれの積層チップ型サー
ミスタと上記の単層型サーミスタを、３００℃の高温雰
囲気中で１０００時間保ち、その抵抗値の変化率を求め
たところ、本発明に係る積層チップ型サーミスタの変化
率はいずれも土１％以内であったのに対し、従来の単層
型サーミスタの変化率はいずれもｔｈ２．０〜３．０％
の範囲にあった。また相対湿度９５％、６０℃の高湿雰
囲気中で１０００時間保ち、その抵抗値の変化率を求め
たところ、上記と同様の結果が得られた。このことから
、本発明の積層チップ型サーミスタは高温、高湿等の過
酷な条件化における安定性が良好であることが判る。

ゑ皿旦羞来 以上の説明から明らかなように、本発明の積層チップ型
サーミスタによれば、Ｂ定数が大きいにもかかわらず初
期抵抗値を下げることができ、しかも高温、高湿等の過
酷な条件下における安定性を向上させることができると
いった効果が得られる。従って、本発明の積層チップ型
サーミスタは昨今の業界からの要望に充分応え得るもの
といえる。

【図面の簡単な説明】

、第１図は本発明に係る積層チップ型サーミスタの一実
施例を示す断面図、第２図（イ）〜（ホ）は本発明に係
る積層チップ型サーミスタの一製法例の説明図、第３図
は抵抗とＢ値の関係を示すグラスである。 １・・・セラミック積層体、２ａ、２ｂ・・・外部電極
、３ａ、３ｂ・・・内部電極、１１・・・セラミック層
。 特許出願人　株式会社村田製作所 第１図 第３１Ａ 宜１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック積層体の両端に外部電極が形成され、
   該セラミック積層体の各層間に、一方の外部電極に接続
   する卑金属の内部電極と他方の外部電極に接続する卑金
   属の内部電極とが交互に形成されて成る積層チップサー
   ミスタ。