JPH10294204A - 厚膜サーミスタ、およびその製造方法 - Google Patents

厚膜サーミスタ、およびその製造方法

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JPH10294204A
JPH10294204A JP9104471A JP10447197A JPH10294204A JP H10294204 A JPH10294204 A JP H10294204A JP 9104471 A JP9104471 A JP 9104471A JP 10447197 A JP10447197 A JP 10447197A JP H10294204 A JPH10294204 A JP H10294204A
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JP
Japan
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substrate
thermistor
electrode
mixture
thick
Prior art date
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Pending
Application number
JP9104471A
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English (en)
Inventor
義典 ▲高▼嶋
Yoshinori Takashima
Osamu Mitsumura
修 三ッ村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度の変化を検出する厚膜サーミスタにおい
て、高温時での厚膜サーミスタの抵抗値の経時変化が大
きくなることのない特性の向上したものを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 サーミスタ層33をV,Cr,Mn,F
e,Co,Ni,Cu,Znの遷移元素のうち少なくと
も二つ以上の元素の金属酸化物と、熱硬化性樹脂バイン
ダーと、導電性粉末との混合物とを、この混合物の結晶
変態点温度以下で焼成することにより、スピネル構造体
を保持できるので、高温時での経時変化の小さい特性の
向上した厚膜サーミスタを提供できる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は温度変化による半導
体の抵抗変化を利用する厚膜サーミスタに関し、特に基
板の電極間に印刷形成される厚膜サーミスタ、およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の厚膜サーミスタについては、特開
平6−77009号公報に開示されたものが知られてい
る。
【0003】以下に従来の厚膜サーミスタについて、図
面を参照しながら説明する。図4は、従来の厚膜サーミ
スタの側断面図である。図4において、1は基板であ
る。2は基板の上面両端部に設けられた電極である。3
は基板1の上面に設けられるとともに前記電極と電気的
に接続されたサーミスタ層である。このサーミスタ層3
はMn34,Co34,Fe34を混合して得た金属酸
化物粉末と、RuO2粉末と、CuOと、Li22
4と、ホウケイ酸鉛ガラス粉末との混合物である。
【0004】以上のように構成された従来の厚膜サーミ
スタについて、その製造方法を説明する。まず、Mn3
4,Co34,Fe34を1:1:0.2のモル比で
混合して成形し、加熱焼成することにより、固相反応さ
せて得た金属酸化物粉末を作製する。次に、CuOと、
Li224とを1:1のモル比で混合し、900℃で
1時間加熱焼成して、固相反応させた後、粉砕機にかけ
てLi2CuO2の粉末を作製する。次に、前記金属酸化
物粉末を31wt%と、RuO2粉末4wt%と、Li2
CuO2の粉末10wt%と、ホウケイ酸鉛ガラス粉末
55wt%を自動混合機により混合して混合物とする。
【0005】次に、予め準備されたAl23等の基板1
の一端に電極2を印刷する。次に、電極2の上面に、前
記Li2CuO2の粉末に有機ビヒクルを加えペースト状
にしたものを印刷しサーミスタ層3を形成する。次に、
サーミスタ層3の上面で、かつ基板1の他端に電極2を
印刷する。最後に、上面に電極2とサーミスタ層3とを
設けられた基板1を850℃で10分間焼成し、厚膜サ
ーミスタを製造した。
【0006】以上のように構成、組立てられた厚膜サー
ミスタの特性は1816Ω、B定数3206K、125
℃で1000時間加熱による抵抗値変化率は3.06%
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、ホウケイ酸鉛ガラスをサーミスタ層に含んでいる
ため、焼成温度が850℃と高くなり、金属酸化物が立
方晶系から正方晶系に変態するので、スピネル型構造で
なくなり、高温時での厚膜サーミスタの抵抗値の経時変
化が大きくなるという課題を有していた。
【0008】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、特性の向上した厚膜サーミスタを提供することを目
的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の厚膜サーミスタは、サーミスタ層をV,C
r,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Znの遷移元素の
うち少なくとも二つ以上の元素の金属酸化物と、熱硬化
性樹脂バインダーと、導電性粉末との混合物とを、この
混合物の結晶変態点温度以下で焼成したものである。
【0010】これにより、高温時での経時変化の少ない
特性の向上した厚膜サーミスタを提供することができる
ものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、基板と、この基板の上面両端部から側面部に渡って
設けられた電極と、前記基板の上面に設けられるととも
に前記電極と電気的に接続されたサーミスタ層とを備
え、このサーミスタ層はV,Cr,Mn,Fe,Co,
Ni,Cu,Znの遷移元素のうち少なくとも二つ以上
の元素の金属酸化物と、熱硬化性樹脂バインダーと、導
電性粉末との混合物とを、この混合物の結晶変態点温度
以下で焼成したので、スピネル型構造を保てるという作
用を有するものである。
【0012】本発明の請求項2に記載の発明は、基板
と、この基板の上面両端部に設けられた上面電極と、前
記基板の上面に設けられるとともに前記上面電極と電気
的に接続されたサーミスタ層と、前記基板の下面両端部
に設けられた下面電極と、前記サーミスタ層を覆うよう
に設けられた保護層と、前記基板の側面に設けられ前記
上面電極と下面電極とに電気的に接続された側面電極と
を備え、前記サーミスタ層はV,Cr,Mn,Fe,C
o,Ni,Cu,Znの遷移元素のうち少なくとも二つ
以上の元素の金属酸化物と、熱硬化性樹脂バインダー
と、導電性粉末との混合物とを、この混合物の結晶変態
点温度以下で焼成したので、スピネル型構造を保てると
いう作用を有するものである。
【0013】本発明の請求項3に記載の発明は、V,C
r,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Znの遷移元素の
うち少なくとも二つ以上の元素からなる金属を粉砕する
工程と、この粉砕された金属を焼成炉で固相反応させて
スピネル型構造を形成する工程と、このスピネル型構造
と、熱硬化性ポリイミド樹脂と、RuO2粉末と、Pd
粉末と、有機溶剤とを練り合わせサーミスタペーストを
形成する工程と、基板の上面および下面にAgの厚膜ペ
ーストを印刷した後焼成して上面電極と下面電極とを形
成する工程と、前記基板の上面電極の上面に一部重なる
ように前記サーミスタペーストを印刷した後焼成しサー
ミスタ層を形成する工程と、前記サーミスタ層の上面を
覆うように熱硬化性樹脂を印刷後焼成して保護層を形成
する工程と、前記基板の側面に前記上面電極と側面電極
と電気的に接続されるようにNiの厚膜ペーストを印刷
後焼成して側面電極を形成する工程と、前記基板の上面
電極と側面電極と下面電極とを覆うようにNiメッキと
半田メッキを施す工程とにより厚膜サーミスタを製造す
ることにより、サーミスタ層をV,Cr,Mn,Fe,
Co,Ni,Cu,Znの遷移元素のうち少なくとも二
つ以上の元素の金属酸化物と、熱硬化性樹脂バインダー
と、導電性粉末との混合物とを、この混合物の結晶変態
点温度以下で焼成するので、スピネル構造体を保持でき
るという作用を有するものである。
【0014】以下に本発明の一実施の形態における厚膜
サーミスタについて、図面を参照しながら説明する。
【0015】(実施の形態)図1は本発明の一実施の形
態における厚膜サーミスタの側断面図である。図1にお
いて、31は直方体形状のAl23からなる基板であ
る。32は、この基板31の上面両端部に設けられたA
gの上面電極である。33は、基板31の上面に設けら
れるとともに、上面電極32と電気的に接続されたサー
ミスタ層である。このサーミスタ層33は、V,Cr,
Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Znの遷移元素のうち
少なくとも二つ以上の元素の金属酸化物と、熱硬化性樹
脂バインダーと、導電性粉末との混合物とを、この混合
物の結晶変態点温度以下で焼成して形成されたものであ
る。34は基板31の下面両端部に設けられたAgの下
面電極である。35はサーミスタ層33を覆うように設
けられたポリイミド樹脂製の保護層である。36は基板
31の側面に設けられ、上面電極32と下面電極34と
に電気的に接続されたAgの側面電極である。37は上
面電極32と、側面電極36と、下面電極34とを覆う
ように設けられたNiと半田からなるメッキ層である。
【0016】以上のように構成された厚膜サーミスタに
ついて、以下にその製造方法を図面を参照しながら説明
する。
【0017】図2は本発明の一実施の形態における厚膜
サーミスタの製造方法の工程図、図3は同工程図であ
る。まず、図2(a)に示すように、ボールミル41に
Mn,Co,Niを50:20:10の原子%比で投入
し、粉砕する。次に、図2(b)に示すように、炉42
に粉砕された前記Mn,Co,Niを焼成炉42に投入
し、約1240℃で固相反応させて、スピネル構造体を
形成させる。次に、図2(c)に示すように、フーバー
マーラ43に、前記Mn,Co,Niのスピネル構造体
57wt%と、熱硬化性ポリイミド樹脂26wt%と、
RuO2粉末8wt%と、Pd粉末9wt%とを投入
し、有機溶剤を添加しながら練り合わせてサーミスタの
ペーストを形成する。次に、図2(d)に示すように、
連結されたAl23からなる連結基板44を準備する。
次に、図2(e)に示すように、連結基板44の上面お
よび下面にAgの厚膜ペーストをスクリーン印刷した
後、焼成炉(図示せず)に投入し、850℃で10分間
焼成し、上面電極32および下面電極34を形成する。
次に、図3(a)に示すように、上面電極32の上面に
一部重なるように、サーミスタのペーストをスクリーン
印刷し、270℃で30分間焼成し、サーミスタ層33
を形成する。このとき、前記Mn,Co,Niのスピネ
ル構造体の立方晶系から正方晶系への結晶変態点温度は
約580℃であるので、270℃で焼成することによ
り、スピネル構造体を保持できるという作用を有するも
のである。次に、図3(b)に示すように、サンドブラ
スト等の方法により、サーミスタ層33の一部を削り取
り、サーミスタ層33の抵抗値を調整する。次に、図3
(c)に示すように、サーミスタ層33を覆うように熱
硬化性ポリイミド樹脂をスクリーン印刷した後、180
℃で30分間焼成し、保護層35を形成する。次に、図
3(d)に示すように、連結基板44を短冊状に分割
し、分割基板45にする。次に、図3(e)に示すよう
に、分割基板45の切断面に上面電極32と電気的に接
続するように高耐熱エポキシ変性フェノール樹脂系のN
iの厚膜ペーストを印刷した後、160℃で30分間焼
成し、側面電極36を形成する。最後に、図3(f)に
示すように、分割基板45を分割した後、上面電極32
と側面電極36と下面電極34とを覆うようにNiメッ
キと半田メッキとを施す。
【0018】以上のように構成された本発明の一実施の
形態における厚膜サーミスタについて以下にその動作を
説明する。
【0019】予め、厚膜サーミスタ33の一対の側面電
極36の一方に電圧を負荷するとともに、他方の側面電
極36の電圧の降下を測定する。このとき、温度の変化
とともにサーミスタ層33の抵抗値が変化し、側面電極
36の出力電圧が変化する。
【0020】なお、本発明の一実施の形態における厚膜
サーミスタにおいては、上面電極32と、側面電極36
と、下面電極34とを別々に形成したが、一度に形成し
ても良い。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明は、サーミスタ層を
V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Znの遷移
元素のうち少なくとも二つ以上の元素の金属酸化物と、
熱硬化性樹脂バインダーと、導電性粉末との混合物と
を、この混合物の結晶変態点温度以下で焼成することに
より、サーミスタ層のスピネル構造体を保持できるの
で、高温時での経時変化の少ない特性の向上した厚膜サ
ーミスタを提供することができるという効果を有するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における厚膜サーミスタ
の側断面図
【図2】本発明の一実施の形態における厚膜サーミスタ
の製造方法の工程図
【図3】同工程図
【図4】従来の厚膜サーミスタの側断面図
【符号の説明】
31 基板 32 上面電極 33 サーミスタ層 34 下面電極 35 保護層 36 側面電極 37 メッキ層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、この基板の上面両端部から側面
    部に渡って設けられた電極と、前記基板の上面に設けら
    れるとともに前記電極と電気的に接続されたサーミスタ
    層とを備え、このサーミスタ層はV,Cr,Mn,F
    e,Co,Ni,Cu,Znの遷移元素のうち少なくと
    も二つ以上の元素の金属酸化物と、熱硬化性樹脂バイン
    ダーと、導電性粉末との混合物とを、この混合物の結晶
    変態点温度以下で焼成した厚膜サーミスタ。
  2. 【請求項2】 基板と、この基板の上面両端部に設けら
    れた上面電極と、前記基板の上面に設けられるとともに
    前記上面電極と電気的に接続されたサーミスタ層と、前
    記基板の下面両端部に設けられた下面電極と、前記サー
    ミスタ層を覆うように設けられた保護層と、前記基板の
    側面に設けられ前記上面電極と下面電極とに電気的に接
    続された側面電極とを備え、前記サーミスタ層はV,C
    r,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Znの遷移元素の
    うち少なくとも二つ以上の元素の金属酸化物と、熱硬化
    性樹脂バインダーと、導電性粉末との混合物とを、この
    混合物の結晶変態点温度以下で焼成した厚膜サーミス
    タ。
  3. 【請求項3】 V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,C
    u,Znの遷移元素のうち少なくとも二つ以上の元素か
    らなる金属を粉砕する工程と、この粉砕された金属を焼
    成炉で固相反応させてスピネル構造体を形成する工程
    と、このスピネル構造体と、熱硬化性ポリイミド樹脂
    と、RuO2粉末と、Pd粉末と、有機溶剤とを練り合
    わせサーミスタペーストを形成する工程と、基板の上面
    および下面にAgの厚膜ペーストを印刷した後焼成して
    上面電極と下面電極とを形成する工程と、前記基板の上
    面電極の上面に一部重なるように前記サーミスタペース
    トを印刷した後焼成しサーミスタ層を形成する工程と、
    前記サーミスタ層の上面を覆うように熱硬化性樹脂を印
    刷後焼成して保護層を形成する工程と、前記基板の側面
    に前記上面電極と側面電極と電気的に接続されるように
    Niの厚膜ペーストを印刷後焼成して側面電極を形成す
    る工程と、前記基板の上面電極と側面電極と下面電極と
    を覆うようにNiメッキと半田メッキを施す工程とから
    なる厚膜サーミスタの製造方法。
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