JP3368845B2 - チップ型サーミスタおよびその製造方法 - Google Patents
チップ型サーミスタおよびその製造方法Info
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Description
プ型サーミスタ、特に、電子機器の温度補償用や表面温
度測定センサとして用いられるチップ型サーミスタとそ
の製造方法に関するものである。
メッキを施す場合、サーミスタ素子の露出面が腐食、溶
解して、抵抗値変化を生じるという問題がある。したが
って、チップ型サーミスタは、サーミスタ素子表面にガ
ラス層などの絶縁層を形成し、電解メッキ時のサーミス
タ素子の腐食を防止している。
は、図7に示すようなチップ型サーミスタ1が開示され
ている。チップ型サーミスタ1は、両端部を除く表面が
ガラス層3で被覆されたサーミスタ素子2の両端部に外
部電極層4、4が形成されたものである。
ような製造方法で作製される。図8(a)に示すよう
に、セラミックグリーンシートの両主面にガラスペース
トを印刷して焼付け、サーミスタ素体5の両主面にガラ
ス層3を形成する。この焼結シート6を、ダイシングソ
ウで短冊状に切断した後、その切断面にもガラスペース
トを印刷、焼付けして、図8(b)に示すように切断面
にもガラス層3を形成する。さらに、この短冊状物7を
前記切断面と垂直な方向に切断して、図8(c)に示す
ようなチップ状のサーミスタ素子2を得る。
部に導電性ペーストを塗布、焼付けて、焼付け電極層4
a、4aを形成する。さらに、焼付け電極層4a、4a
の上に、電解メッキ法によりメッキ層4b、4bを形成
することにより、図8(d)に示すようなチップ型サー
ミスタ1を得る。
うなチップ型サーミスタ1の製造方法は、両主面にガラ
ス層3が形成された焼結シート6をダイシングソウで切
断する工程や、その後再び、露出した切断面にガラスペ
ーストを焼付ける工程が必要であり、工程が複雑でコス
トが高いという問題があった。
な構造のチップ型サーミスタおよびその製造方法を提供
することである。
型サーミスタの製造方法は、サーミスタ用セラミックグ
リーンシートを準備する工程と、このセラミックグリー
ンシートの切断予定位置を含む領域に無機物を塗布する
工程と、前記セラミックグリーンシートを所定枚数積層
する工程と、この積層体を切断予定位置でチップ状に切
断、焼成する工程と、この焼成体の両端部に外部電極を
形成する工程と、を備えることを特徴とする。
ラミックグリーンシートは、無機物塗布面が隣り合うセ
ラミックグリーンシートと向かい合うように積層される
ことが好ましい。
体を電解メッキし、この焼成体の両端部に電解メッキ層
を形成することが好ましい。
無機物を印刷する工程だけで、サーミスタ素子表面を絶
縁化したチップ型サーミスタを得ることができる。
態について、図1および図2に基づいて、詳細に説明す
る。
ーミスタ素子12と、このサーミスタ素子12の両端部
を除く外表面近傍に形成された拡散層13と、サーミス
タ素子12の両端部に形成された外部電極14、14と
からなる。
造方法にて作製される。まず、例えば、Mn、Ni、C
o、Fe、Cu、Alから選ばれる2以上の金属からな
る酸化物を主成分とするサーミスタ用原料に、有機バイ
ンダー、分散材、表面活性材、消泡材、溶剤を所定量加
え、40〜60μmのグリーンシート15を作製し、所
定サイズにカットする。次に、このグリーンシート15
の一主面にほうけい酸亜鉛を主成分とするガラスペース
ト16を印刷して外層用グリーンシート17を作製す
る。さらに、グリーンシート15の一主面の切断予定位
置を含む領域に、上記ガラスペースト16を所定間隔ず
つ離して線状に印刷して内層用グリーンシート18を作
製する。
リーンシート18を所定枚数積層し、その上下に最上層
と最下層の外層用グリーンシート17を重ねて、所定厚
みになるように油圧プレス機で圧着し、一体化する。こ
のとき、最上層と最下層の外層用グリーンシート17
は、ガラスペースト16塗布面が隣接する内層用グリー
ンシート18に向かい合うように、つまり、ガラスペー
スト16塗布面が外部に露出しないように重ねる。さら
に、その成形体を、図2(b)に示すように、内層用グ
リーンシート18に印刷したガラスペースト16がチッ
プ体19の対抗する両側面に配置されるよう、切断予定
位置で所定サイズのチップ形状に切断する。このチップ
体19を1000〜1300℃で焼成して、図2(c)
に示すような4側面に拡散層13が形成されたサーミス
タ素子12を得る。
より、チップ体19の上下最外層のガラスペースト16
と、チップ体19の両側面に露出した層状のガラスペー
スト16とが拡散して、サーミスタ素子12の4側面近
傍に拡散層13が形成される。チップ体19の両側面に
露出した層状のガラスペースト16の拡散が不十分な場
合は、拡散層13が両側面一面に形成されずに多層状の
拡散層になるが、この場合でも一定の絶縁効果は得られ
るため、実用上問題はない。
の上下に外層用グリーンシート17を重ねる際、外層用
グリーンシート17のガラスペースト16塗布面を内側
に向けて重ねるのは、焼成時にガラスペースト16が溶
融してチップ体19同士がくっついたり、チップ体19
が匣にくっつくのを防止するためである。つまり、ガラ
スペースト16塗布面が外側に露出していると、焼成時
にガラスペースト16が溶融してチップ体19同士がく
っついたり、チップ体19が匣にくっつくことがある。
このようなくっつきが問題にならない場合は、ガラスペ
ースト16塗布面が外側に露出するように積み重ねても
よい。
に、下地層としてAgからなる外部電極ペーストを塗
布、焼付けし、焼付け電極層14a、14aを形成す
る。さらに焼付け電極層14a、14a上に電解メッキ
法により、Ni、Snの2層からなるメッキ層14b、
14bを形成して、チップ型サーミスタ11を得る。
セラミックグリーンシート15の積層方向に対して外部
電極14、14形成面が垂直方向になる。
においては内部電極の有無は問わないが、内層用グリー
ンシート18の積層前に、必要に応じて内層用グリーン
シート18の表面に内部用の電極を形成し、サーミスタ
素子12内部に電極を形成したものであってもよい。
素子12の4側面全面に形成する必要はなく、図3に示
すように、外部電極形成部を除くサーミスタ素子12a
の外表面近傍に形成されていればよい。サーミスタ素子
12aのセラミックグリーンシート15の積層状態は、
図4に示すようなものである。すなわち、外層用グリー
ンシート17aには外部電極形成部を除くように、セラ
ミックグリーンシート15の両端部を除いて帯状にガラ
スペースト16が塗布される。内層用グリーンシート1
8aにはセラミックグリーンシート15の両端部を除い
て両側縁にガラスペースト16が塗布される。
用グリーンシート18aを所定数積層し、焼成すること
により、サーミスタ素子12aを得ることができる。
に形成される拡散層は、必ずしもガラスである必要はな
く、ガラスペーストに変えて、例えばAl、Si、T
i、Sn等の3価以上の金属酸化物、又はZn,Al,
W,Zr,Sb,Y,Sm,Ti,Feの少なくとも1
種以上を含有するサーミスタ素子よりも高比抵抗の材料
を塗布し、圧着、焼成してもよい。これにより、高比抵
抗材料が拡散されて、サーミスタ素子12の外表面近傍
が絶縁化または高比抵抗化される。
ついて、図5に基づいて説明する。なお、チップ型サー
ミスタ11と同一のものについては同一の符号を付し、
詳細な説明を省略する。
ーミスタ素子12aと同一のサーミスタ素子12bを有
し、このサーミスタ素子12bの外表面近傍に形成され
た拡散層13と、サーミスタ素子12bの両端部に形成
された外部電極14、14とからなる。
方法で作製される。まず、チップ型サーミスタ11と同
様のグリーンシート15を準備し、所定サイズにカット
する。次に、グリーンシート15の一主面の切断予定位
置を含む領域に、ほうけい酸亜鉛を主成分とするガラス
ペースト16を四角形を切り欠いた桟状に塗布して内層
用グリーンシート18bを作製する。
リーンシート18aを所定枚数積層し、その上下にグリ
ーンシート15を重ねて、所定厚みになるように油圧プ
レス機で圧着し、一体化する。その成形体を、図5
(b)に示すように、内層用グリーンシート18bに印
刷したガラスペースト16がチップ体19bの4側縁に
配置されるよう、所定サイズのチップ形状に切断する。
このチップ体19bを1000〜1300℃で焼成し
て、図5(c)に示すような、4側面近傍に拡散層13
が形成されたサーミスタ素子12bを得る。
により、チップ体19bの4側面に露出するように形成
された層状のガラスペースト16が拡散して、サーミス
タ素子12bの4側面を被覆するように拡散層13が形
成される。
部、この場合は拡散層13が形成されていない上下最外
層の両主面を含めて、下地層としてAgからなる外部電
極ペーストを塗布、焼付けし、焼付け電極層14a、1
4aを形成する。さらに焼付け電極層14a、14a上
に電解メッキ法により、Ni、Snの2層からなるメッ
キ層14b、14bを形成して、チップ型サーミスタ1
1bを得る。
は、グリーンシート15の積層方向に対して外部電極1
4、14形成面が平行である。
極を形成する方法としては、例えば、内層用グリーンシ
ートの所定の位置に貫通孔を設け、この貫通孔に導体ペ
ーストを充填する方法がある。すなわち、図6(a)に
基づいてチップ状のサーミスタ素子12c1個分につい
て説明すると、まず、4側縁にガラスペーストが塗布さ
れた内層用グリーンシート18bに所定面積の内部電極
20を形成して内層用グリーンシート18cを作製す
る。次に、内層用グリーンシート18bに貫通孔21を
形成し、その貫通孔21に導体ペーストを充填した内層
用グリーンシート18dを作製する。そして、内層用グ
リーンシート18cを所定距離だけ離して重ね、その上
下に内層用グリーンシート18dを所定枚数積層する。
さらに、上下最外層には、内層用グリーンシート18d
と同様に貫通孔21に導体ペーストを充填したグリーン
シート15aを重ねる。この積層体を圧着、焼成するこ
とにより、図6(b)に示すように、4側面近傍に拡散
層13が形成され、内部に外部電極14、14形成面と
平行に形成された内部電極20、20が、外部電極1
4、14と接続されるように、サーミスタ素子12cの
両端面まで引き出されたサーミスタ素子12cを得るこ
とができる。
外部電極14、14は、サーミスタ素子12、12bの
組成に適宜して、例えば、Mn,Ni,Co,Fe,C
u,Alの2種以上からなる酸化物を主成分とする比抵
抗が200Ω・cm以下のセラミックからなる場合、下
地層である焼付け電極層14a、14aを省略し、サー
ミスタ素子12、12bに直接電解メッキ法によりメッ
キ層14b、14bを形成してもよい。
準備し、さらに比較例として拡散層13を形成していな
いチップ型サーミスタを準備し、電解メッキによる抵抗
変化率と抵抗バラツキを調べた。その結果を表1に表
す。なお、実施例1はチップ型サーミスタ11、実施例
2はチップ型サーミスタ11bである。
チップ型サーミスタ11、11bは、メッキによる抵抗
率変化が0.05%、0.01%と非常に小さい。ま
た、抵抗値のばらつきを示す3CVも小さいことがわか
る。
11、11bの抗折強度を調べた。さらに、ライフ放置
試験を行い、高温、低温もしくは高湿中での抵抗値やB
定数の変化を調べた。同様に、比較例のチップ型サーミ
スタについても調べ、比較した。なお、放置試験は、1
25℃、60℃・95%RH、−40℃でそれぞれ10
00時間放置したときの抵抗値の変化率を調べたもので
ある。その結果を表2に表す。
チップ型サーミスタ11、11bは、抗折強度が51.
2N、52.6Nであり、拡散層なしのチップ型サーミ
スタの36.3Nより、40%以上向上した。また、ラ
イフ放置試験でも、拡散層を形成したチップ型サーミス
タ11、11bは、拡散層なしのチップ型サーミスタよ
りも抵抗値の変化が小さく、特に、高温での抵抗値の変
化率が小さかった。
2、12bの機械的強度を向上させ、かつ電解メッキに
よるサーミスタ素子12、12bの腐食を防いだからで
ある。
1に係る製造方法を用いて作製されたチップ型サーミス
タは、サーミスタ素子外表面近傍に高抵抗無機物の拡散
層を形成することにより、電解メッキ時の素子の腐食、
腐食による抵抗値変化を防ぎ、素子の抗折強度の劣化、
信頼性悪化を防止することができる。さらに、印刷工法
のみでサーミスタ素子外表面を絶縁化または高比抵抗化
できるため、量産性に優れ、低コスト化が実現できる。
により作製されたチップ型サーミスタは、外部電極を形
成するために、電極ペーストを塗布、焼き付ける必要が
なく、電解メッキで形成できるため、量産性に優れ、低
コスト化が実現できる。
一つの実施の形態のチップ型サーミスタの断面図であ
る。
ており、(a)はセラミックグリーンシートの積層状態
を表す斜視図、(b)は焼成前のチップ体の斜視図、
(c)は焼成後のサーミスタ素子の斜視図、(d)は外
部電極を形成したチップ型サーミスタの斜視図である。
チップ型サーミスタにおけるサーミスタ素子の変形例を
示す断面図である。
る。
ーミスタの製造工程を示しており、(a)はセラミック
グリーンシートの積層状態を表す斜視図、(b)は焼成
前のチップ体の斜視図、(c)は焼成後のサーミスタ素
子の斜視図、(d)は外部電極を形成したチップ型サー
ミスタの斜視図である。
する方法を示しており、(a)はセラミックグリーンシ
ートの積層状態を表す斜視図、(b)は焼成後のサーミ
スタ素子の斜視図である。
る。
ており、(a)は板状の両主面にガラス層を形成したサ
ーミスタ素体の斜視図、(b)は短冊状に切断し、切断
面にガラス層を形成したサーミスタ素体の斜視図、
(c)はチップ状に切断したサーミスタ素子の斜視図、
(d)は外部電極を形成したチップ型サーミスタ素子の
斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 サーミスタ用セラミックグリーンシート
を準備する工程と、 このセラミックグリーンシートの切断予定位置を含む領
域に無機物を塗布する工程と、 前記セラミックグリーンシートを所定枚数積層する工程
と、 この積層体を切断予定位置でチップ状に切断、焼成する
工程と、 この焼成体の両端部に外部電極を形成する工程と、を備
えることを特徴とするチップ型サーミスタの製造方法。 - 【請求項2】 前記無機物を塗布した最上層と最下層
のセラミックグリーンシートは、無機物塗布面が隣接す
るセラミックグリーンシートと向かい合うように積層さ
れることを特徴とする請求項1記載のチップ型サーミス
タの製造方法。 - 【請求項3】 前記外部電極を形成する工程は、前記焼
成体を電解メッキし、この焼成体の両端部に電解メッキ
層を形成することを特徴とする請求項1記載のチップ型
サーミスタの製造方法。
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