JPS5814044B2 - 正特性磁器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は正の抵抗温度係数を有するチタン酸バリウム系
半導体磁器（以下正特性磁器と記す）に関する。

正特性磁器は、キュリ一温度を適当に選定することによ
り任意の発熱温度が得られること、キュリ一温度を超え
ると急激に抵抗値が増大し自己温度制御機能または電流
制機能を発揮すること、さらに速応性に富み起動と殆ん
ど同時に定常温度まで温度が上昇すること等々の優れた
特長があり、従来より種々の発熱装置あるいは電流制御
素子として使用されている。

第１図は、正特性磁器の従来例を示している。

図示する如く従来の正特性磁器は正特性磁器素体１の両
面にニッケル無電解メッキまたは銀合金ペースト印刷法
等の方法により、電極２，３をそれぞれ被着した構造を
有している。

上述のように、従来の正特性磁器は１つのペレットで成
る正特性磁器素体１の両面に外部との接続用電極２，３
を設けた構造であったから、次のような欠点があった。

（イ）発熱量の増大を図るには、正特性磁器素体１を大
型化しなければならないから、小型大容量化が困難であ
る。

特に正特性磁器をカラーテレビのシャドーマスクの消磁
回路における電流制御用素子として使用する場合や、電
気毛布等の温度制御用素子として使用する場合には、実
装密度を高くすることが望まれるわけで、第１図のよう
な構造ではこの高密度実装化の要請に十分には応えるこ
とができない。

（ロ）複数個の正特性磁器を並列的に使用すれば、大容
量化を達成し得るが、小型化の手段にはならない。

また、並列使用の場合、各正特性磁器を熱的に結合させ
るため、接着材を用いて互いに重ね合せる等の構造を取
らなければならず、接着材による熱容量増大、それによ
る即応性の悪化、熱特性の変動等を招き、更に組立が面
倒になる等の問題を生じる。

（ハ）第１図の構造の正特性磁器は、電極２，３のある
表面側で低く、中間部で高くなる温度勾配を示す。

このことは、正特性磁器素体１の中間部に発生した熱の
表面方向への熱伝導が効率が非常に悪く、即応性に欠け
ることを意味する。

（ニ）しかも前記温度勾配によって正特性磁器素体１が
層状に熱破壊を起すことがあり、信頼性に欠ける難点が
ある。

（ホ）正特性磁器素体１の厚さを薄くすれば、温度勾配
を緩和して、熱破壊を防止し、また即応性を向上させる
ことができるが、正特性磁器素体１の機械的強度が弱く
なり、製造及び組込工程において簡単に破損してしまう
。

このため、正特性磁器素体１の薄型化、それによる温度
勾配の緩和及び即応性の向上に限界があった。

本発明は上述する従来からの技術的課題を解決し、小型
大容量で、熱応答性もしくは即応性に優れ、機械的強度
が大きく、熱的破壊を受け難く、しかも電極層の酸化に
よる劣化、剥離、半田喰われまたは外的損傷等を生じる
ことがなく、加えて製造が容易で量産性に富む高信頼度
の正特性磁器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る正特性磁器は、
焼結により一体化された正特性磁器焼結体の内部に正特
性磁器層と電極層とを交互に有して成ることを特徴とす
る。

以下実施例たる添付図面を参照し、本発明の内容を具体
的に詳説する。

第２図は本発明に係る正特性磁器の部分欠損斜視図であ
り、焼結により一体化された正特性磁器焼結体の内部に
、正特性磁器層４と電極層５とを交互に設けた構造とな
っている。

前記電極層５の各々は、この実施例では、隔一毎に正特
性磁器焼結体の両端面に設けた外部電極６ａ，６ｂにそ
れぞれ導通接続させた構造となっている。

したがって、この実施例に示す正特性磁器は、第５図に
示す如く、外部電極６ａ−６ｂ間に複数の正特性サーミ
スタを電気的に並列に接続したものとして表現できる。

上述のように、本発明に係る正特性磁器は、焼結により
一体化された正特性磁器焼結体の内部に正特性磁器層４
と電極層５とを交互に設けた構造となっているから、次
のような効果を得ることができる。

（イ）実施例にも示すように、正特性磁器層４の各各に
よって構成される正特性サーミスタを並列接続等するこ
とにより、簡単に小型大容量のものを得ることができる
。

（ロ）正特性磁器焼結体の厚さ方向に正特性磁器層４に
よる正特性サーミスタを複数形成した構造となるので、
焼結体の厚さ方向の温度勾配が著しく緩和され、熱破壊
が起きにくくなる。

（ハ）正特性磁器層４の各々を薄くしても、全体として
の厚さ及び機械的強度が低下することがない。

このため、正特性磁器層４を薄くして各正特性サーミス
タの熱応答性を向上させると同時に、温度勾配を緩和さ
せつつ、充分な機械的強度を確保することができる。

（ニ）正特性サーミスタの個々を構成する正特性磁器層
４の各々が、非常に密にかつ安定に熱結合するので、特
注の安定した高信頼度の正特性磁器が得られる。

（ホ）電極層５を正特性磁器焼結体の内部に封入したモ
ノリシツクな構造となるので、電極層５の酸化による劣
化、剥離、半田喰われまたは外的損傷等を生じることの
ない高信頼度の正特性磁器が得られる。

（ヘ）後で説明するように、印刷法、ドクターブレード
法またはロールコータ法等によって量産できるので、製
造が非常に容易である。

次に第３図により、第２図に示した正特性磁器を、印刷
法を用いて作る場合の工程について説明する。

まず第３図ａ１，ａ２に示すように、Ａｌ板１０の表面
上に載置したマイカ板１１上に、正特性磁器粉とバイン
ダと適量の水とから成るペーストを１用いて第１の正特
性磁器層７ａを矩形状に印刷塗布する。

ここで正特性磁器紛は例えばＢａＴｉ０３（チタン酸バ
リウム）とＹ（イットリウム）との混合物からなる。

次にｂ１，ｂ２に示すように、第１の正特性磁器層７ａ
に、三辺に若干の巾ｇ１，ｇ１，ｇ２を残して、１１０
０℃〜１４００℃の焼成温度に耐えることのできる材料
、例えばＰｄ−Ａｇ合金から成る第１の電極層８ａを矩
形状に印刷塗布によって形成する。

更にＣ１，Ｃ２に示すように、第１の電極層８ａ上、お
よび電極層を印刷しなかった前記幅ｇ１，ｇ１，ｇ２の
第１の正特性磁器層７ａ面上に、該正特性磁器層７ａと
，同質の材料を用いて、ほぼ同じ厚さに第２の正特性磁
器層７ｂを印刷塗布によって形成する。

次にｄ１，ｄ２に示すように、前記第２の正特性磁器層
７ｂ上に、三辺に幅ｇ１，ｇ１，ｇ２を残して、第２の
電極層８ｂを印刷塗布によって形成する。

この幅ｇ２の不印刷部は、図示のように、前記第１の電
極層８ａのｇ２の不印刷部と反対側の辺に設けられるも
のである。

次に第２の電極層８ｂおよび幅ｇ１，ｇ１，ｇ２の部分
に、図ｅｌ，ｅ２に示すように、第３の正特性磁器層７
ｃを印刷塗布する。

以上のような印刷塗布作業を繰返して最終的には、第４
図に示すように、さらに電極層８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ
および正特性磁器層７ｄ，７ｅ，７ｆが交互に重畳され
た積層体を形成することとなる。

この積層体は１１００〜１４００℃程度の温度で焼成焼
結される。

第４図に示す如く、積層体の一端面には一つおきの電極
層８ｂ，８ｄ，８ｆの一端縁が現われ、積層体の他端面
には他の電極層８ａ，８ｃ，８ｅの一端縁が現われる。

したがって第２図に示したように、積層体の両端面にそ
れぞれ外部電極６ａ，６ｂを形成することにより、電極
層８ａ，８ｃ，８ｅと、外部電極６ａとが電気的に導通
し、他の電極層８ｂ，８ｄ，８ｆと外部電極６ｂとが電
気的に導通する。

またこの構成のものはモノリシツクな構造となり、電極
層が磁器内に封入された形態をとるから、信頼性が向上
する。

上記の実施例では、第５図のような並列回路が形成され
るものについて、示したが、第６図ａ〜ｈの工程により
、第７図の端面図、および第８図の回路図に示すような
直列回路を内部に形成するものも実現可能である。

即ち、第６図において、まずａ，ｂ，ｃに示すように、
前実施例と同様に正特性磁器層７ａ一電極層８ａ一正特
性磁器層７ｂを順次形成し、その後ｄに示すように周囲
に若干の幅を残して電極層８ｘ１を印刷塗布し、ｅに示
すようにその上に正特性磁器層７ｃを印刷塗布し、ｆに
示すように前記電極層Ｘ１と同様に電極層Ｘ２を印加し
、さらにｇに示すように正特性磁器層７ｄを印刷した後
、ｈに示すように、前記電極層８ａと反対側に幅ｇ２を
残して電極層８ｂを印刷し、その上に正特性磁器層７ｅ
（図示せず）を印刷塗布する。

これによって第７図に示すような積層体が形成され、電
極層８ａ，８ｂに対し外部電極を接続することによって
、第８図に示すような直列回路を構成する正特性磁器が
実現される。

この実施例の場合も、第２図〜第５図と同様に、熱応答
性に優れ、機械的強度が大きく、熱的破壊を受け難く、
しかも電極層の酸化による劣化、剥離、半田喰われまた
は外的損傷等を生じることがなく、更に製造が容易で量
産性に富む高信頼度の正特性磁器が得られる。

なお、以上の説明では、印刷法によって正特性磁器層と
電極層との積層構造を実現することとしたが、所定パタ
ンで電極層を印刷した正特性磁器シートを順次重ね合わ
せることによっても実現することができる。

また上記実施例のようなチップタイプとする代りに外部
回路接続用リードパタンを形成したものも実現できる。

以上述べたように、本発明に係る正特性磁器は、焼結に
より一体化された正特性磁器焼結体の内部に正特性磁器
層と電極層とを交互に有して成るととを特徴とするから
、小型大容量で、熱応答性に優れ、機械的強度が大きク
、熱的破壊を受け難く、しかも電極層の酸化による劣化
、剥離、半田喰われまたは外的損傷等を生じることがな
く、更に製造が容易で量産性に富む高信頼性の正特性磁
器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の正特性磁器の斜視図、第２図は本発明に
係る正特性磁器の部分欠損斜視図、第３図は同じく印刷
法による工程説明図で、ａ１〜ｅ１は平面図、ａ２〜ｅ
２は端面図、第４図は同じくその端面図、第５図は同じ
くその回路図、第６図は同じく他の実施例における工程
説明図、第７図は第６図の工程で得られた積層体の端面
図、第８図は同じくその回路図をそれぞれ示している。 ４・・・・・・正特性磁器層、５・・・・・・電極層、
７ａ〜７ｇ・・・・・・正特性磁器層、８ａ〜８ｆ，８
ｘ１，８ｘ２・・・・・電極層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼結により一体化された正特性磁器焼結体の内部に
   正特性磁器層と電極層とを交互に有して成ることを特徴
   とする正特性磁器。 ２ 前記電極層は、前記正特性磁器層の各々が互いに電
   気的に並列接続となるように接続したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の正特性磁器。 ３ 前記正特性磁器層を介して隣り合う２つの電極層の
   うち一方の電極層の一端縁は前記正特性磁器層の一端面
   側に現われ、他方の電極層の一端縁は前記正特性磁器層
   の他端面側に現われる如く形成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の正特性磁器。 ４ 前記電極層は、前記正特性磁器層の各々が電気的に
   直列接続となるように設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の正特性磁器。