JPH01293502A - 正特性サーミスタ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、チタン酸バリウム系酸化物を主成分とする半
導体セラミクスからなる正特性サーミスタに関し、特に
該サーミスタの特性を応用して各種センサとして利用す
る際の検出感度及び応答性を向上できるようにしたｔｉ
造に関する。

〔従来の技術〕

一般に、正特性サーミスタは、ある所定の温度以上にな
ると、その抵抗値が急激に上昇する正の温度特性を有す
る抵抗体素子である。上記正特性サーミスタは、従来か
ら、このサーミスタにおける熱放散量、ひいては抵抗値
の流量又は湿度に対する依存性を利用した流量、湿度セ
ンサあるいは風速、液面センサ等に応用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の正特性サーミスタを各種セン
サとして採用する場合、検出感度及び応答性の両方を高
くするのは困難という問題点がある。これは、上記従来
のサーミスタは、−ａ的に非常に粒径の小さいセラミク
ス粉末の焼結体であることから、その被検出流体が接触
する有効な検出表面積が小さく、その結果検出感度が低
くなり易い、一方、外形を大きくすれば有効表面積も大
きくなり、検出感度を向上できるものの、熱時定数が大
きくなり、応答速度が遅くなる。

ここで、上記怒度、応答性を向上するためにセラミクス
焼結体を全体的にポーラス状に形成し、多孔賞状にする
ことが考えられる。この多孔質セラミクスからなる正特
性サーミスタによれば、有効表面積を増大できるから、
それだけ感度を向上でき、かつ体積が大きくなることは
ないから熱時定数を小さくでき、その結果応答性を向上
させることができ、各種センサとしての性能を向上でき
る。

しかし、上記多孔質の正特性サーミスタでは、このセラ
ミクス焼結体の両生面に、例えば無電解めっきによりＮ
ｉ電極膜を形成し、あるいはＡｇペーストを焼き付けて
電極膜を形成する際に、該Ｎｌ、Ａｇが上記ポーラス内
に浸透して上記焼結体が導体になってしまうという問題
がある。また、上記多孔質焼結体の表面は、ザラザラし
た凹凸状であることから、電極膜を形成しても接着強度
が低く、結局電極膜の形成が困難という問題が生じる。

本発明の目的は、各種センサーとしての検出感度及び応
答性を向上できるとともに、電極の浸透を防止でき、か
つ接着強度を確保できる正特性サーミスタを提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、半導体セラミクスからなる正特性サーミスタ
において、多孔質のセラミクスからなる多孔質部の両側
に緻密質のセラミクスからなる緻密質部を配置して一体
焼結し、該緻密質部の外面に電極膜を形成したことを特
徴としている。

ここで、本発明における上記多孔質部は、空孔率を従来
のものより大きくしたセラミクス焼結体からなるもので
あり、この高空孔率は焼結時温度によって焼失し得る樹
脂粉末等の添加量を適宜選択することによって実現でき
、目的とする表面積。

体積に応じて決定され石、また緻密質部は、従来と同程
度のセラミクス焼結体を採用でき、その粒子径等は無電
解めっきあるいは焼付けによって電極膜を形成する際に
、該電極が内部に入り込むことがなく、かつ電極膜の密
着強度が確保できる表面性状を得る観点から選択される
。

〔作用〕

本発明に係る正特性サーミスタによれば、セラミクスか
らなる多孔質部の両側に緻密質部を一体焼結し、該緻密
質部に電極膜を形成したので、上記多孔質部によって、
体積を小さく保持しながら表面積を増大できるから検出
感度を向上できるとともに、熱時定数が小さくなってそ
れだけ応答速度を向上できる。その結果、各種センサと
して採用した場合の性能を向上できる。また、電極膜の
形成部が緻密質であるので、該電極膜を形成する際の電
極金属の浸透を防止できるとともに、電極膜の接着強度
を確保できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による正特性サ
ーミスタを説明するための図である。

第１図において、１は本実施例のＢａＴｉ○。

系半導体セラミクスからなる正特性サーミスタであり、
これは外形約５鶴角の直方体状のものである。このサー
ミスタ１は、多孔質のセラミクスからなる多孔質部２の
両側に緻密質のセラミクスからなる緻密質部３を配！し
、両者２．３を一体焼結し、さらに上記緻密質部３の外
面に外部電極膜４を形成して構成されている。また、上
記多孔質部２の厚さは約３ｍで、緻密質部３の厚さは約
１鶴になっている。

次に本実施例の正特性サーミスタ１の製造方法について
説明する。

■　まず、主成分としてのチタン酸バリウムに、半導体
化剤としてＹｚＯｓ、鉱化剤として５ｉＯ８及びＡ１ｇ
Ｏ３，特性改善剤としテＭ　ｎ　ＣＯｓを添加して混合
した後、仮焼する。

■　次に、上記仮焼したセラミクス体を再び粉砕し、こ
れにアクリル系有機バインダーを混合し、スラリー状の
セラミクス材料を生成する。

■　ここで、上記セラミクス材料を２つに分け、一方の
セラミクス材料に有機セルロース樹脂粉末を１０〜５０
重量％添加して混合した後、これをドクターブレード法
によって、多孔質用グリーンシート５に成形する。また
、他方のセラミクス材料を同じくドクターブレード法に
よって、緻密質用グリーンシート６に成形する。

■　そして、上記多孔質用グリーンシート５を緻密質用
グリーンシート６でサンドインチ状に挟んで積層し、こ
れを積層方向に圧着する。次に、この積層体７を所定の
寸法ごとにカッティングし、直方体状のセラミクス素体
８を形成する。

■　次に、上記セラミクス素体８を、まず７００℃まで
１．０℃／ｗｉｎより遅い昇温速度で加熱してバインダ
ー及び多孔質用グリーンシート５内の樹脂粉末を焼失さ
せ、しかる後１３５０℃で約１時間加熱し、焼結体を生
成する０次に、この焼結体の両側面にオーミック性のＡ
ｇペーストを塗布し、これを焼付けて外部電極膜４を形
成する。これにより、両側が緻密質部３で真ん中が多孔
質部２の正特性サーミスタ１が製造される。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例の正特性サーミスタ１によれば、セラミクスか
らなる多孔π部２をセラミクスからなる緻密質部３でサ
ンドイッチ状に挟んで一体焼結し、該緻密質部３に外部
電極膜４を形成したので、この多孔π部２により、検出
に寄与する有効表面積が増大し、それだけ検出感度を向
上でき、しかも体積が増大することはないから熱時定数
を小さくでき、それだけ応答速度を速くできる。その結
果、各種センサとして採用した場合の性能を大幅に向上
できる。

また、上記緻密質部３に電極膜４を形成したので、該電
極膜４を容易に形成できるとともに、ポーラス内への電
極金属の侵入を防止できる。さらに、表面性状が滑らか
な部分に電極膜４を形成しているから、接着強度を確保
できる。

ここで、上記正特性サーミスタ１を液面センサとして利
用する場合は、容器内の液面下限位置と上限位置とに上
記サーミスタを取付ければよい。

例えば液面が上限位置より高くなった場合、又は下限位
置より低くなった場合は、サーミスタの電圧、電流特性
が変化するから、これによりスイッチング回路を切り換
えることができ、センサとして機能することとなる。ま
た、上記正特性サーミスタ１は、流量、風速、湿度等の
センサとしても利用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る正特性サーミスタによれば、
多孔π部の両側に緻密質部を一体焼結し、該緻密質部に
外部電極膜を形成したので、各種センサーとしての検出
感度及び応答性を向上できる効果があるとともに、電極
金属の浸透を防止でき、かつ接着強度を確保できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１′ｒｆ！Ｊないし第３図は本発明の一実施例による
正特性サーミスタを説明するための図であり、第１図は
その側面図、第２図はその製造方法を説明するための分
解斜視図、第３図はその斜視図である。 図において、１は正特性サーミスタ、２は多孔π部、３
は緻密質部、４は外部電極膜である。 特許出願人　　株式会社　村田製作所 代理人　　　　弁理士　下　市　　努 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体セラミクスからなり、所定の温度で導体か
   ら絶縁体に転移する抵抗温度特性を有する正特性サーミ
   スタにおいて、多孔質のセラミクスからなる多孔質部の
   両側に緻密質のセラミクスからなる緻密質部を配置して
   一体焼結し、該緻密質部の外面に外部電極を形成したこ
   とを特徴とする正特性サーミスタ。