(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体形状のセラミックス焼結体よりなるサーミスタ素体と、
該サーミスタ素体の一対の平行な端面に設けられた端子電極と
を有するチップ型サーミスタにおいて、
該サーミスタ素体の内部であって、該端面同士を結ぶ方向に延在する一対の平行な側面の近傍部分に、該側面と平行方向に延在する、該セラミックス焼結体よりも熱膨張係数の大きな材料よりなるガード電極を設けたこと、
該ガード電極は、該サーミスタ素体の一方の前記端面の側と他方の前記端面の側とに分れて配置されていること、
該ガード電極は該サーミスタ素体の各端面にまで達し、該端子電極と導通していること、
該端子電極は該側面に回り込んでおり、この回り込んだ部分は該サーミスタ素体の該側面に接しており、該ガード電極は端子電極のこの回り込んだ部分よりも長く他方の端面に向かって延在していること、及び
該サーミスタ素体の内部に、該側面と平行方向に延在する内部電極が設けられていること、
該ガード電極と該側面との距離が２０〜６０μｍであり、
該端子電極の回り込み幅よりもガード電極が延出した幅が０．１ｍｍ以上であることを特徴とするチップ型サーミスタ。
【請求項２】
請求項１において、前記ガード電極は貴金属よりなることを特徴とするチップ型サーミスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップ型サーミスタに係り、特に、機械的応力及び熱応力に対する耐久性が高く、信頼性に優れたチップ型サーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路基板等に表面実装されるチップ型サーミスタは、一般に、次のようにして製造されている。即ち、まず、キャスティング法によりサーミスタ用セラミックスグリーンシートを製造し、このグリーンシートを複数枚重ね合わせて焼結して略直方体形状のサーミスタ素体を得る。そして、図５に示す如く、このサーミスタ素体１の一対の平行な端面に端子電極２を形成してサーミスタ３を得る。
【０００３】
このようなサーミスタの製造に当り、グリーンシートの表面に印刷法等により導電膜を形成し、これを用いて積層、焼結することにより、サーミスタ素体の内部に抵抗値調整用の内部電極を形成したサーミスタを得ることができる。このようなサーミスタとしては、図６に示す如く、内部電極４の一端が端子電極２に導通するように非対称に交互に設けられたサーミスタ３Ａ、図７に示す如く内部電極４の一端が端子電極２に導通するように対称に設けられたサーミスタ３Ｂ、図８に示す如く、更に端子電極２と導通しない内部電極４Ａが設けられたサーミスタ３Ｃ、図９に示す如く、端子電極２と導通しない内部電極４Ａのみが設けられたサーミスタ３Ｄなどがある。
【０００４】
いずれのサーミスタ３Ａ〜３Ｄにおいても、内部電極４，４Ａは、サーミスタ素体１の断面における厚さ方向の中央寄りの領域に、サーミスタ素体１の側面１Ａ，１Ｂから離隔して設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサーミスタのうち、図５に示すような、内部電極のないサーミスタ３では、サーミスタ素体１自体の強度が弱い場合には、曲げ応力等の機械的応力や熱応力に対する耐久性が不足し、サーミスタが破壊し易い。
【０００６】
また、図６〜９に示す如く、内部電極４，４Ａを設けたサーミスタ３Ａ〜３Ｄであっても、やはり耐曲げ応力等が十分でなく、サーミスタが破壊し易いという問題がある。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、曲げ応力等の機械的応力や熱応力に対する耐久性が高く、信頼性に優れたチップ型サーミスタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のチップ型サーミスタは、略直方体形状のセラミックス焼結体よりなるサーミスタ素体と、該サーミスタ素体の一対の平行な端面に設けられた端子電極とを有するチップ型サーミスタにおいて、該サーミスタ素体の内部であって、該端面同士を結ぶ方向に延在する一対の平行な側面の近傍部分に、該側面と平行方向に延在する、該セラミックス焼結体よりも熱膨張係数の大きな材料よりなるガード電極を設けたこと、該ガード電極は、該サーミスタ素体の一方の前記端面の側と他方の前記端面の側とに分れて配置されていること、該ガード電極は該サーミスタ素体の各端面にまで達し、該端子電極と導通していること、該端子電極は該側面に回り込んでおり、この回り込んだ部分は該サーミスタ素体の該側面に接しており、該ガード電極は端子電極のこの回り込んだ部分よりも長く他方の端面に向かって延在していること、及び該サーミスタ素体の内部に、該側面と平行方向に延在する内部電極が設けられていること、該ガード電極と該側面との距離が２０〜６０μｍであり、該端子電極の回り込み幅よりもガード電極が延出した幅が０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のチップ型サーミスタは、電子部品素体の内部に設けられたガード電極により、引張応力に弱いセラミックス焼結体よりなる電子部品素体の耐破壊応力が向上し、曲げ応力等の機械的応力や熱応力に対する耐久性が高く、信頼性に優れる。また、本発明によると、端子電極間の抵抗値が安定したものとなる。
【００１０】
本発明において、ガード電極は貴金属よりなることが好ましい。
また、圧縮応力付与層は電子部品素体の一方の端面の側と多方の端面の側に分れて配置され、素体の各端面にまで達して端子電極と導通していることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
本発明においては、図１に示す如く、サーミスタ素体１の内部に、サーミスタ素体１を構成するセラミックス焼結体よりも熱膨張係数の大きな材料よりなるガード電極５を設ける。
【００１９】
このガード電極５は、サーミスタ素体１の端子電極２形成端面同士を結ぶ方向に延在する一対の平行な側面（以下単に「側面」と称す。）１Ａ，１Ｂの近傍部分に、該側面１Ａ，１Ｂと平行方向に設けられている。
【００２０】
このようなガード電極５は、例えば、サーミスタ素体１の製造に当り、所定厚さとなるように重ね合わせるグリーンシートに内部電極層と同様にして導電層を形成することにより容易に形成することができる。
【００２１】
一般に、サーミスタ素体を構成するセラミックスは、Ｍｎ，Ｃｏ等の遷移金属の酸化物よりなり、その熱膨張係数は通常１２０×１０−７／℃程度である。一方、内部電極に用いられるＡｇ，Ｐｄ等の金属又は合金の熱膨張係数は、セラミックスの熱膨張係数よりも大きい。例えば、内部電極として主に用いられるＡｇの熱膨張係数は１７０×１０−７／℃である。
【００２２】
このように熱膨張係数の大きいガード電極５がサーミスタ素体１の側面１Ａ，１Ｂの近傍に形成されるように、導電層を設けたグリーンシートを積層して一体焼成すると、サーミスタ素体（焼結体）１の側面１Ａ，１Ｂの近傍に、サーミスタ素体１のセラミックスとガード電極５の金属との熱膨張係数差に起因する残留圧縮応力が発生する。この残留圧縮応力は、引張応力に弱いセラミックス焼結体よりなるサーミスタ素体１の耐破壊応力性能を向上させる。即ち、サーミスタ素体１に加わる引張応力を残留圧縮応力が相殺することで、耐応力特性が向上する。
【００２３】
例えば、図２に示す如く、サーミスタを基板に実装した後、たわみ応力Ｆが加えられた場合、サーミスタ素体１表面の図２のＳの部分に引張応力が集中するが、本発明のサーミスタでは、ガード電極５を設けたことにより、この引張応力の集中部Ｓに、残留圧縮応力が生じているため、ガード電極のない従来の素体に比べて耐破壊限界応力（強度）が著しく大きい。
【００２４】
本発明において、このような残留圧縮応力による耐久性向上効果を確実に得るために、ガード電極５は、サーミスタ素体１の端子電極２形成端面にまで達し、且つ一方の端子電極２（２Ａ）形成端面の側と、他方の端子電極２（２Ｂ）形成端面の側とに分れて配置されている。この場合、分れて配置されたガード電極５は必ずしも同一平面上に形成される必要はなく、図４に示す如く、段差のあるものであっても良い。
【００２５】
また、ガード電極の形成数等にも特に制限はない。ただし、ガード電極５の形成位置が、サーミスタ素体１の側面１Ａ，１Ｂから離れると、残留圧縮応力による引張応力緩和効果が損なわれるため、ガード電極は図３に示すサーミスタ素体１の側面１Ａ，１Ｂからの距離ｄが２０〜６０μｍとなるように設ける。
【００２６】
なお、ガード電極５の構成材料としては内部電極の構成材料と同種の材料、一般にはＡｇ等の貴金属又はその合金が用いられるが、何らこれに限定されるものではない。
【００２７】
このような本発明のサーミスタは、内部電極を有するサーミスタにも適用することができ、図６〜９等に示される如く、様々なパターンで内部電極４，４Ａが形成されたサーミスタに適用可能である。
【００２８】
ところで、サーミスタ素体１の端子電極２は、一般に、図４に示す如く、サーミスタ素体の側面１Ａ，１Ｂに回り込み該側面１Ａ、１Ｂに接するように設けられているが、サーミスタ素体１の内部に内部電極を設けたサーミスタにおいては、この端子電極２の回り込み幅のばらつきによりサーミスタの抵抗値もばらつきを生じるという問題がある。
【００２９】
これに対して、本発明では、ガード電極５を図３に示す如く、サーミスタ素体１の端面において端子電極２に導通させ、且つ端子電極２の回り込み幅よりも延出させている。これにより、この端子電極２の回り込み幅のばらつきの影響を防止することができ、抵抗値の安定したサーミスタを得ることができる。一般に、図３において、端子電極２の回り込み幅よりもガード電極５が延出した幅（以下「延出幅」と称す。）Ｗは、０．１ｍｍ以上とする。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
実施例１
図１０（ａ）に示す如く、サーミスタ素体１内部に内部電極４Ａとガード電極５とが形成されたチップ型サーミスタ１０Ａを製造した。まず、市販の炭酸マンガン、炭酸コバルト及び酸化銅を出発原料とし、これらを金属原子比がＭｎ：Ｃｏ＝３５：６５となるようにそれぞれ秤量し、ボールミルで１６時間均一に混合した後脱水乾燥した。次に、この混合物を大気圧下、９００℃で２時間仮焼し、この仮焼物を再びボールミルで粉砕して脱水乾燥した。この粉砕物に有機系溶剤及び結合剤等を加え、キャスティング法により厚さ４０μｍ程度のサーミスタグリーンシートを作製した。
【００３２】
このグリーンシートに印刷法によりガード電極層又は内部電極層を印刷し、これを複数枚重ねて厚さ０．９ｍｍの積層体とし、この積層体を１．２５ｍｍ×２．０ｍｍのチップ状に切断加工した後、大気圧下、１１００℃で４時間焼成した。なお、ガード電極層及び内部電極層の形成には、川角技研社製「Ｓ−１０４４」（Ａｇ／Ｐｄ＝７０／３０（重量比））を用いた。
【００３３】
得られたチップ状の焼結体をバレル研磨法で面取り処理した後、両端部にディッピング法により端子電極層（Ａｇ／Ｐｄ）を形成して焼成した。
【００３４】
得られたサーミスタ１０Ａは、４個のガード電極５が、サーミスタ素体１の断面において左右及び上下対称位置に形成されたものであり、サーミスタ素体１の側面１Ａ，１Ｂとガード電極電極５との距離ｄは４０μｍであり、ガード電極５の延出幅Ｗは０．２ｍｍである。
【００３５】
このサーミスタ１０Ａを、１．６ｍｍ厚さのガラスエポキシ基板にリフロー実装後、曲げ応力の生じるたわみ試験における破壊限界値を測定し、結果を表１に示した。
【００３６】
比較例１
ガード電極層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、図１０（ｂ）に示す如く、サーミスタ素体１内部に内部電極４Ａのみが形成され、ガード電極のないサーミスタ１０Ｂを製造した。
【００３７】
このサーミスタ１０Ｂについて、実施例１と同様にして破壊限界値の測定を行い、結果を表１に示した。
【００３８】
表１より、ガード電極を設けた本発明のサーミスタは、従来のものに比べて機械的応力に対する耐久性が向上し、信頼性に優れることが明らかである。
【００３９】
【表１】
0003582927.tif 000002
【００４０】
実施例２
図１１（ａ）に示す如く、サーミスタ素体１内部に内部電極４，４Ａとガード電極５とが形成されたチップ型サーミスタ１０Ｃを製造した。まず、内部電極層の印刷パターンを変更したこと以外は、実施例１と同様にしてチップ状の焼結体を製造した。この焼結体の側面にスパッタリング法によりＳｉＯ２  −Ｂ２  Ｏ３  −ＰｂＯ系のガラス保護膜（厚さ約２μｍ）６を形成した後、両端部にディッピング法により端子電極層（Ａｇ：ＤｕＰｏｎｔ社製「１１７６Ｊ」）を形成して焼成した。次いで、電解バレル法で端子電極２の表面に厚さ２〜５ミクロンのＮｉめっき層７を形成し、その上に厚さ３〜７ミクロンのはんだめっき層８を形成した。
【００４１】
得られたサーミスタ１０Ａは、４個のガード電極５が、サーミスタ素体１の断面において左右及び上下対称位置に形成されたものであり、サーミスタ素体１の側面１Ａ，１Ｂとガード電極５との距離ｄは４０μｍであり、ガード電極５の延出幅Ｗは０．１５ｍｍである。
【００４２】
このサーミスタ１０Ｃについて、実施例１と同様にしてたわみ試験を行い、結果を表２に示した。また、抗折強度試験（スパン距離１．２ｍｍにて素体上部から荷重をかけ、素体の破壊加重を測定する）及びサーマルショック試験（Ｈ−６３Ａ材質の３５０℃の溶融はんだ中に５秒間浸漬する）を行い、結果を表２に併記した。
【００４３】
比較例２
ガード電極層を形成しなかったこと以外は実施例２と同様にして、図１１（ｂ）に示す如く、サーミスタ素体１内部に内部電極４，４Ａのみが形成され、ガード電極のないサーミスタ１０Ｄを製造した。
【００４４】
このサーミスタ１０Ｄについて、実施例２と同様にして、たわみ試験、抗折強度試験及びサーマルショック試験を行い、結果を表２に示した。
【００４５】
表２より、ガード電極を設けた本発明のサーミスタは、従来のものに比べて機械的及び熱的応力に対する耐久性が向上し、信頼性に優れることが明らかである。
【００４６】
【表２】
0003582927.tif 000003
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、機械的応力や熱応力に対する耐久性が高く、耐破壊特性に優れた高信頼性のチップ型サーミスタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るサーミスタの断面図である。
【図２】本発明に係るサーミスタの応力緩和効果を説明する断面図である。
【図３】本発明に係るサーミスタの部分拡大断面図である。
【図４】本発明に係るサーミスタの部分拡大断面図である。
【図５】従来のサーミスタを示す断面図である。
【図６】従来のサーミスタを示す断面図である。
【図７】従来のサーミスタを示す断面図である。
【図８】従来のサーミスタを示す断面図である。
【図９】従来のサーミスタを示す断面図である。
【図１０】（ａ）は実施例１で製造したサーミスタの断面図、（ｂ）は比較例１で製造したサーミスタの断面図である。
【図１１】（ａ）は実施例２で製造したサーミスタの断面図、（ｂ）は比較例２で製造したサーミスタの断面図である。
【符号の説明】
１  サーミスタ素体
２  端子電極
３  サーミスタ
４，４Ａ  内部電極
５  ガード電極
６  ガラス保護膜
７  Ｎｉめっき層
８  はんだめっき層
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  サーミスタ
【図１】
0003582927.tif 000004
【図２】
0003582927.tif 000005
【図３】
0003582927.tif 000006
【図４】
0003582927.tif 000007
【図５】
0003582927.tif 000008
【図６】
0003582927.tif 000009
【図７】
0003582927.tif 000010
【図８】
0003582927.tif 000011
【図９】
0003582927.tif 000012
【図１０】
0003582927.tif 000013
【図１１】
0003582927.tif 000014