(57)【要約】    【課題】  電流減衰特性の初期電流値を変化させることなく、電流減衰特性を制御することができるＰＴＣサーミスタを得る。    【解決手段】  ＰＴＣサーミスタ素体２と、第１，第２の端面３，４をそれぞれ覆う端面部７ａ，８ａと、第１及び／または第２の外部電極７，８と、サーミスタ素体２の端面３，４上には至らないように、かつ少なくとも１つの側面に形成された抵抗膜９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂとを備え、抵抗膜の端面３，４を結ぶ長さ方向寸法が、外部電極７，８の被り部７ｂ，８ｂの長さ方向寸法より長く、かつ、常温において、抵抗膜の比抵抗がサーミスタ素体２の比抵抗より高く、かつ、キュリー温度より高く、サーミスタ素体２の抵抗の飽和温度より低い温度範囲において、抵抗膜の比抵抗がサーミスタ素体２の比抵抗より高い、ＰＴＣサーミスタ１。【選択図】      図１
2006005156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向し合う第１、第２の端面と、第１、第２の端面を結ぶ４つの側面とを有し、正の抵抗温度特性を有するサーミスタ素体と、
前記第１、第２の端面をそれぞれ覆う端面部と、前記サーミスタ素体の側面に至る電極被り部とを有する第１、第２の外部電極と、
前記サーミスタ素体の前記端面上には至らないように、かつ少なくとも１つの側面に形成されており、前記外部電極の電極被り部により覆われた抵抗膜とを備え、
前記抵抗膜の第１、第２の端面を結ぶ長さ方向の寸法が、前記第１、第２の外部電極の電極被り部の長さ方向の寸法より長くされており、
かつ、常温において、前記抵抗膜の比抵抗が前記サーミスタ素体の比抵抗より高く、
かつ、キュリー温度より高く、かつ前記サーミスタ素体の抵抗値の飽和温度より低い温度範囲において、前記抵抗膜の比抵抗が前記サーミスタ素体の比抵抗より低いことを特徴とする、ＰＴＣサーミスタ。
【請求項２】
前記抵抗膜が、ＮＴＣサーミスタ膜であることを特徴とする、請求項１に記載のＰＴＣサーミスタ。
【請求項３】
前記抵抗膜が、Ｍｎを主成分とし、副成分として、Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ及びＴｉからなる群から選択した少なくとも１種を含む、請求項２に記載のＰＴＣサーミスタ。
【請求項４】
前記抵抗膜が、金属酸化物膜であることを特徴とする、請求項１に記載のＰＴＣサーミスタ。
【請求項５】
前記抵抗膜が、Ｃｒ酸化物，Ｎｉ酸化物及びＴｉ酸化物からなる群から選択した少なくとも１種の酸化物を含む、請求項４に記載のＰＴＣサーミスタ。
【請求項６】
前記抵抗膜が、前記サーミスタ素体を巻回するように、４つの側面に渡って形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＰＴＣサーミスタ。
【請求項７】
前記抵抗膜が、第１、第２の抵抗膜を有し、第１、第２の抵抗膜は、前記サーミスタ素体の少なくとも１つの側面において、距離を隔てて対向するように形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＰＴＣサーミスタ。
【請求項８】
前記第１、第２の抵抗膜が、前記サーミスタ素体の対向し合う一対の側面の双方において、距離を隔てて対向するように形成されている、請求項７に記載のＰＴＣサーミスタ。
【請求項９】
前記サーミスタ素体が、第１の端面まで引き出された第１の内部電極と、第２の端面まで引き出された第２の内部電極とを有し、
第1、第２の内部電極が、第１、第２の端面において前記第１、第２の外部電極とそれぞれ電気的に接続されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＰＴＣサーミスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱保護用素子や過電流保護用素子として用いられているＰＴＣサーミスタ及びその電流減衰特性の制御方法に関し、より詳細には、所望とする電流減衰特性を容易に実現し得るＰＴＣサーミスタ及びその電流減衰特性の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過熱保護用素子や過電流保護用素子として、様々なＰＴＣサーミスタが用いられている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、図１３に示す過電流保護用ＰＴＣサーミスタが開示されている。
【０００４】
図１３に示すＰＴＣサーミスタ１０１では、板状のＰＴＣサーミスタ素体１０２の両主面に電極１０３，１０４が形成されている。電極１０３，１０４の外側には、蓄熱体層１０５，１０６が形成されている。蓄熱体層１０５，１０６は、比抵抗が小さい材料、例えば銅などの金属により構成されている。
【０００５】
ここでは、蓄熱体層１０５，１０６の熱容量を変更することにより、ＰＴＣサーミスタ１０１において温度上昇に起因して電流が減衰する応答時間を調整することができるとされている。例えば、熱容量の大きい蓄熱体層１０５，１０６を形成した場合には、ＰＴＣサーミスタ素体１０２で生じた熱をより多く蓄えることができるため、ＰＴＣサーミスタ１０１において、温度上昇を抑制し、応答時間を長くすることができる。他方、熱容量の小さい蓄熱体層１０５，１０６を形成した場合には、熱を蓄える量が相対的に少なくなるため、応答時間を相対的に短くすることができる。
【０００６】
過電流保護用素子や過熱保護用素子では、速やかに電流が減衰したり、ある程度の時間経過した後に電流が減衰したりすることが求められる。すなわち、用途に応じて、様々な応答時間や応答時間を含む電流減衰特性が求められる。
【０００７】
従って、特許文献１に記載のＰＴＣサーミスタ１０１を用いれば、上記のように、蓄熱体層１０５，１０６の材料や厚みなどを選択することにより、応答時間を用途に応じて調整することができる。
【０００８】
他方、電流減衰特性の調整は意図されていないが、下記の特許文献２には、図１４に示すＰＴＣサーミスタ２０１が開示されている。
【０００９】
ＰＴＣサーミスタ２０１は、直方体状のサーミスタ素体２０２を有する。サーミスタ素体２０２は、対向し合う第１，第２の端面２０２ａ，２０２ｂと、第１，第２の端面２０２ａ，２０２ｂを結ぶ４つの側面を有する。ここでは、４つの側面のうち、側面２０２ｃ，２０２ｄのみが図示されている。
【００１０】
サーミスタ素体２０２内には、第１，第２の内部電極２０３，２０４が配置されている。第１の内部電極２０３の内側端と、第２の内部電極２０４の内側端が、所定のギャップを隔てて対向されている。内部電極２０３，２０４は、それぞれ、第１，第２の端面２０２ａ，２０２ｂに引き出されている。
【００１１】
第１，第２の端面２０２ａ，２０２ｂを覆うように、第１，第２の外部電極２０５，２０６が形成されている。外部電極２０５，２０６は、端面２０２ａ，２０２ｂ上の端面部２０５ａ，２０６ａと、４つの側面に至る電極被り部２０５ｂ，２０６ｂとを有する。
【００１２】
ＰＴＣサーミスタ２０１では、端面２０２ａ，２０２ｂ近傍において、サーミスタ素体２０２を巻回するように、第１，第２の表面電極２１１，２１２が形成されている。上記電極被り部２０５ｂは、表面電極２１１の外側表面に至るように形成されている。また、電極被り部２０６ｂも、同様に、第２の表面電極２１２の外側表面を被覆するように延ばされている。
【００１３】
他方、第１，第２の表面電極２１１，２１２の内側端、すなわちサーミスタ素体２０２の中央側の端部は、電極被り部２０５ｂ，２０６ｂの内側端よりも内側に位置している。
【００１４】
ＰＴＣサーミスタ２０１では、表面電極２１１，２１２は、薄膜形成法などにより高精度に形成される。従って、ディップ法により導電ペーストを塗布し、焼き付けて外部電極２０５，２０６を形成したとしても、すなわち外部電極２０５２，２０６の形成精度が相対的に低い場合であっても、表面電極２１１，２１２間の距離が高精度に設定されるため、抵抗値のばらつきを低減することが可能とされている。
【００１５】
他方、下記の特許文献３には、サーミスタ素体表面に、低抵抗のＲｕＯ2などからなる素子電極層と、該素子電極層を被覆するように形成された、Ａｇなどからなるカバー電極層とを有する２層構造の電極が形成されたＰＴＣサーミスタが開示されている。ここでは、共晶半田などにより半田付けを行った場合に、カバー電極において半田喰われが生じたとしても、ＲｕＯ2などの比抵抗の低い酸化物からなる素子電極により電極面積が確保されるとされている。
【特許文献１】特開平１０−１０６８０３号公報
【特許文献２】特開平８−２５０３０７号公報
【特許文献３】特開平９−１８６００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１に記載のＰＴＣサーミスタ１０１では、蓄熱体層１０５，１０６の形成により、電流減衰特性における応答時間を調整することが可能とされている。しかしながら、この蓄熱体層１０５，１０６を有する構造では、応答時間を長くする方向に調整することができるだけであった。すなわち、熱容量の小さい蓄熱体層１０５，１０６を用いた場合、熱容量が大きい蓄熱体層１０５，１０６を用いた場合に比べて応答時間を短縮することはできるものの、蓄熱体層１０５，１０６が設けられていない相当のＰＴＣサーミスタ素子に比べて応答時間は長くならざるを得なかった。従って、ＰＴＣサーミスタ１０１では、応答時間を短縮したり、応答時間以外の電流減衰特性の調整を図ることは困難であった。
【００１７】
加えて、応答時間を調整した場合、蓄熱体層１０５，１０６の材料や厚みによっては、初期抵抗値が増大したり、通電初期の電流値である突入電流の大きさが変動するおそれがあった。そのため、実装される回路の回路実装を調整したりしなければならないおそれもあった。
【００１８】
他方、前述した特許文献２や特許文献３に記載のＰＴＣサーミスタでは、導電ペーストのディッピング及び焼き付けによる外部電極の形成を行ったとしても初期抵抗値のばらつきを低減することが可能とされたり、半田喰われによる電極の損傷が生じ難い構造が提供されているが、用途に応じた電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタをこのような構造により提供することはできなかった。すなわち、特許文献２や特許文献３に記載のＰＴＣサーミスタでは、電流減衰特性の調整を図ることは意図されていない。
【００１９】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、ＰＴＣサーミスタの常温における初期抵抗値等を変化させることなく、様々な用途に応じた電流減衰特性を有するように構成され得るＰＴＣサーミスタ、並びにそのようなＰＴＣサーミスタの電流減衰特性の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るＰＴＣサーミスタは、対向し合う第１，第２の端面と、第１，第２の端面を結ぶ４つの側面とを有し、正の抵抗温度特性を有するサーミスタ素体と、前記第１，第２の端面をそれぞれ覆う端面部と、前記サーミスタ素体の側面に至る電極被り部とを有する第１，第２の外部電極と、前記サーミスタ素体の前記端面には至らないように、かつ少なくとも１つの側面に形成されており、前記外部電極の電極被り部により覆われた抵抗膜とを備え、前記抵抗膜の第１，第２の端面を結ぶ長さ方向の寸法が、前記第１，第２の外部電極の電極被り部の長さ方向の寸法より長くされており、かつ、常温において、前記抵抗膜の比抵抗が前記サーミスタ素体の比抵抗より高く、かつ、キュリー温度より高く、かつ前記サーミスタ素体の抵抗値の飽和温度より低い温度範囲において、前記抵抗膜の比抵抗が前記サーミスタ素体の比抵抗より低いことを特徴とする。
【００２１】
本発明のある特定の局面では、本発明に係るＰＴＣサーミスタは、前記抵抗膜が、ＮＴＣサーミスタ膜であることを特徴とする。
【００２２】
本発明のさらに特定の局面では、本発明に係るＰＴＣサーミスタは、前記抵抗膜が、Ｍｎを主成分とし、副成分として、Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ及びＴｉからなる群から選択した少なくとも１種を含んでいる。
【００２３】
本発明のある他の特定の局面では、本発明に係るＰＴＣサーミスタは、前記抵抗膜が、金属酸化物膜であることを特徴とする。
【００２４】
本発明のさらに他の特定の局面では、本発明に係るＰＴＣサーミスタは、前記抵抗膜が、Ｃｒ酸化物，Ｎｉ酸化物及びＴｉ酸化物からなる群から選択した少なくとも１種の酸化物を含んでいる。
【００２５】
本発明に係るＰＴＣサーミスタのある特定の局面では、前記抵抗膜が、前記サーミスタ素体を巻回するように、４つの側面に渡って形成されている。
【００２６】
本発明に係るＰＴＣサーミスタの他のある特定の局面では、前記抵抗膜が、第１、第２の抵抗膜を有し、第１、第２の抵抗膜は、前記サーミスタ素体の少なくとも１つの側面において、距離を隔てて対向するように形成されている。
【００２７】
本発明に係るＰＴＣサーミスタのさらに別の特定の局面では、前記第１、第２の抵抗膜が、前記サーミスタ素体の対向し合う一対の側面の双方において、距離を隔てて対向するように形成されている。
【００２８】
本発明に係るＰＴＣサーミスタのさらに特定の局面では、前記サーミスタ素体が、第１の端面まで引き出された第１の内部電極と、第２の端面まで引き出された第２の内部電極とを有し、第1、第２の内部電極が、第１、第２の端面において前記第１、第２の外部電極とそれぞれ電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るＰＴＣサーミスタでは、サーミスタ素体の少なくとも１つの側面において、第１の端面及び／または第２の端面近傍に抵抗膜が形成されており、該抵抗膜が外部電極の電極被り部により覆われており、かつ抵抗膜の長さ方向の寸法が、外部電極の電極被り部の長さ方向の寸法よりも長くされており、常温において、抵抗膜の比抵抗がサーミスタ素体の比抵抗よりも高くされている。従って、初期状態では、常温では、電流は外部電極からサーミスタ素体に流れ、外部電極から抵抗膜の方には流れ難い。よって、ＰＴＣサーミスタ全体の初期抵抗値は、抵抗膜の比抵抗に依存せず、サーミスタ素体の比抵抗に依存することになり、常温時のＰＴＣサーミスタ全体の抵抗値は、抵抗膜を形成していない相当の構造と同一となる。
【００３０】
他方、ＰＴＣサーミスタに通電し、ＰＴＣサーミスタが自己発熱を開始し、サーミスタ素体の温度がキュリー温度以上になると、抵抗膜の比抵抗が、サーミスタ素体の比抵抗よりも低くなる。従って、電流は、外部電極から、サーミスタ素体よりも比抵抗が低い抵抗膜側に流れ、抵抗膜の端部に電流が集中するととなる。この場合、抵抗膜の長さ方向寸法が、外部電極の電極被り部の長さ方向寸法よりも長いため、電流径路は、常温の初期状態の場合よりも短くなり、言い換えれば、サーミスタ素体における自己発熱部分の体積が小さくなる。従って、電流が減衰する時間、すなわち応答時間が短縮することとなる。
【００３１】
よって、本発明によれば、ＰＴＣサーミスタの常温における初期抵抗値を変化させることなく、また、チップ寸法を変更することなく、抵抗膜の材料や寸法などを変更することにより、電流減衰特性を調整することができる。また応答時間以外に電流減衰特性曲線の傾きなども変更することができ、さらに、電流減衰特性における応答時間を短くすることもできる。従って、本発明によれば、上記抵抗膜の比抵抗の値、上記抵抗膜の長さ方向寸法などを種々変更することにより、用途に応じた電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを、初期抵抗値や電流減衰特性の初期の電流値を変化させることなく、所望とする電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを提供することが可能となる。
【００３２】
なお、本発明に係るＰＴＣサーミスタでは、抵抗膜の常温における比抵抗が、サーミスタ素体の常温における比抵抗より高いため、抵抗膜の面積を変更したとしても、ＰＴＣサーミスタ全体の常温における抵抗値は変化しない。
【００３３】
また、電流減衰特性の初期の電流値が変化しないため、電流減衰特性を変更することが容易となる。前述した特許文献２に記載のような表面電極を形成した構造では、表面電極の形成による抵抗値の減少分を見込んで、初期電流値を設計する必要があった。これに対して、本発明では、上記抵抗膜の形成による初期電流値の変化が生じないため、電流減衰特性を容易に設定することができ、従って、ＰＴＣサーミスタを回路に実装する際に、電流減衰特性を再度調整する負担を大幅に軽減することが可能となる。
【００３４】
従って、本発明によれば、様々な用途に応じた電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを、初期抵抗値や電流減衰特性の初期の電流値を変更することなく提供することができる。
【００３５】
抵抗膜がＮＴＣサーミスタ膜である場合には、ＮＴＣサーミスタ膜では、通電によりその抵抗値が急激に低下するため、常温においてサーミスタ素体の比抵抗より比抵抗が高く、キュリー温度よりも高く、サーミスタ素体の抵抗値の飽和温度よりも低い温度範囲において、比抵抗がサーミスタ素体の比抵抗よりも低い抵抗膜を容易に提供することができる。
【００３６】
特に、ＮＴＣサーミスタ膜では、通電に伴って、比抵抗が急激に減少するため、応答時間の短縮を含む電流減衰特性の設定も、より広い範囲に渡りかつ容易に行うことができる。
【００３７】
上記のようなＮＴＣサーミスタ膜の材料は特に限定されないが、例えば、Ｍｎを主成分とし、副成分として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＴｉからなる群から選択した少なくとも１種を含む場合には、こられの配合割合等を変更することにより、様々な電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを容易に提供することが可能となる。
【００３８】
本発明においては、上記抵抗膜は、金属酸化物であってもよく、その場合には、例えば、Ｃｒ酸化物、Ｎｉ酸化物及びＴｉ酸化物からなる群から選択した少なくとも１種の酸化物を含む組成等を用い、これらの組成や材料を変更することにより、様々な電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを提供することができる。
【００３９】
上記抵抗膜は、サーミスタ素体を巻回するように、サーミスタ素体の４つの側面に渡って形成されている場合には、電流の減衰をより急峻化することができる。
【００４０】
抵抗膜が第１，第２の抵抗膜を有し、第１，第２の抵抗膜は、サーミスタ素体の少なくとも１つの側面において、距離を隔てて対向するように形成されており、第１，第２の抵抗膜が、それぞれ、第１，第２の端面近傍に配置されている場合には、第１，第２の抵抗膜間の距離を調整することによっても、様々な電流減衰特性を実現することができる。
【００４１】
第１，第２の抵抗膜が、サーミスタ素体の対向し合う一対の側面の双方において、距離を隔てて対向されている場合には、一対の側面の双方における第１，第２の抵抗膜間の距離を異ならせたり、等しくしたりすることにより、より一層様々な電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを提供することができる。
【００４２】
前記サーミスタ素体が、第１，第２の内部電極を有し、第１，第２の内部電極が第１，第２の外部電極と電気的に接続されている場合には、内部電極を有する形式のＰＴＣサーミスタであって、本発明に従って、様々な電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを提供することができる。従って、より一層様々な初期抵抗値を有し、かつ様々な電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００４４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＰＴＣサーミスタの正面断面図である。
【００４５】
ＰＴＣサーミスタ１は、サーミスタ素体２を有する。サーミスタ素体２は、本実施形態では、チタン酸バリウム系セラミックスからなる。もっとも、サーミスタ素体２は、正の抵抗温度特性を有する適宜のセラミックスにより構成され得る。
【００４６】
サーミスタ素体２は、直方体状の形状を有する。すなわち、サーミスタ素体２は、対向し合う第１，第２の端面２ａ，２ｂと、第１，第２の端面２ａ，２ｂを結ぶ４つの側面とを有する。ここでは、４つの側面のうち、側面２ｃ，２ｄのみが図示されている。
【００４７】
サーミスタ素体２の第１の端面２ａを覆うように、第１の外部電極３が形成されている。第１の外部電極３は、端面２ａを覆う端面部３ａと、端面部３ａに連なる電極被り部３ｂとを有する。電極被り３ｂは、本実施形態では、４つの側面に至るように、サーミスタ素体２を巻回するように形成されている。
【００４８】
同様に、端面２ａと反対側の第２の端面２ｂを覆うように第２の外部電極４が形成されている。第２の外部電極４は、端面部４ａと端面部４ａに連なる電極被り部４ｂとを有する。
【００４９】
なお、電極被り部４ｂも、電極被り部３ｂと同様に形成されている。
【００５０】
上記外部電極３，４は、例えばＡｇ（銀）ペーストのような導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより形成されている。もっとも、外部電極３，４は、薄膜形成法などの他の方法により形成されてもよい。
【００５１】
ところで、本実施形態のＰＴＣサーミスタ１の特徴は、サーミスタ素体２の第１，第２の端面２ａ，２ｂ近傍において、側面上に第１，第２の抵抗膜５，６が形成されていることにある。
【００５２】
本実施形態では、抵抗膜５，６は、サーミスタ素体２を巻回するように形成されている。図１Ｂは、サーミスタ素体２に、抵抗膜５，６が形成されている構造を示す斜視図である。図１Ｂでは、外部電極３，４が形成される前の構造が示されている。図１Ｂに示すように、抵抗膜５，６は、サーミスタ素体２の４つの側面上に至るように形成されている。
【００５３】
もっとも、抵抗膜５，６は、第１，第２の端面２ａ，２ｂには至らないように形成されている。
【００５４】
なお、本実施形態では、抵抗膜５，６の外側端は、端面２ａ，２ｂと、側面とのなす端縁近傍に至っているが、該端縁に至っていてもよく、該端縁よりもセラミック素体の長さ方向中央側に位置していてもよい。
【００５５】
他方、抵抗膜５，６の内側端５ａ，６ａは、外部電極３，４の電極被り部３ｂ，４ｂの内側端よりもセラミック素体２の長さ方向中央に位置している。言い換えれば、第１，第２の端面２ａ，２ｂを結ぶ方向を長さ方向とした時、抵抗膜５，６の長さ方向寸法は、電極被り部３ｂ，４ｂの長さ方向寸法よりも長くされている。
【００５６】
そして、上記抵抗膜５，６は、その比抵抗が、常温において、サーミスタ素体２の比抵抗よりも高く、かつサーミスタ素体を構成しているセラミックスのキュリー温度よりも高く、サーミスタ素体２の抵抗値の飽和温度よりも低い温度範囲においては、抵抗膜の比抵抗がサーミスタ素体２の比抵抗よりも低い材料により構成されている。このような条件を満たす限り、抵抗膜５，６を構成する材料は特に限定されないが、本実施形態では、上記抵抗膜５，６は、ＮＴＣサーミスタ膜により形成されている。
【００５７】
このようなＮＴＣサーミスタ膜としては、特に限定されないが、例えば、Ｍｎを主成分とし、副成分として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＴｉからなる群から選択した少なくとも１種を含む組成を用いることができる。このような組成を用いる場合、主成分と、副成分としての各元素の配合割合を調整することにより、抵抗膜５，６の比抵抗及びその通電時の抵抗温度特性を様々な値とすることができる。
【００５８】
また、上記抵抗膜５，６は、上記条件を満たす限り、金属酸化物膜により構成されてもよい。このような金属酸化物としては、例えばＣｒ酸化物、Ｎｉ酸化物及びＴｉ酸化物からなる群から選択した少なくとも１種の酸化物からなるものを挙げることができる。これらの酸化物を用いた場合には、ＮＴＣサーミスタよりも膜の比抵抗、寸法の制御を容易に行うことが可能である。
【００５９】
もっとも、抵抗膜５，６を構成する材料は、上述した各種材料に限定されるものではなく、上記条件を満たす限り、様々な抵抗性材料を用いることができる。
【００６０】
本実施形態のＰＴＣサーミスタ１では、抵抗膜５，６が上記のように構成されているため、常温では抵抗膜５，６の比抵抗がサーミスタ素体２の比抵抗よりも高いため、常温において通電を開始した場合、電流は外部電極３，４からサーミスタ素体２に流れ、抵抗膜５，６には流れ難い。従って、初期抵抗値及び電流減衰特性の初期電流値である突入電流値は、抵抗膜５，６に依存しない。
【００６１】
言い換えれば、抵抗膜５，６を形成したとしても、ＰＴＣサーミスタ１における常温下の初期抵抗値と、電流減衰特性における初期電流値は変化しない。
【００６２】
他方、通電を続け、ＰＴＣサーミスタが自己発熱し、キュリー温度より高くなると、ＰＴＣサーミスタの抵抗値は大幅に上昇する。すなわち、電流が大幅に減衰する。この場合、温度がキュリー温度より高くなると、抵抗膜５，６の比抵抗が、サーミスタ素体の比抵抗より低くなるため、電流は外部電極３，４から、上記抵抗膜５，６に優先的に流れる。従って、キュリー温度よりも高い温度範囲では、サーミスタ素体２の通電される部分は抵抗膜５，６で挟まれた部分になる。また、ＰＴＣサーミスタ１の全体の抵抗値は、抵抗膜５，６間の対向面積及び抵抗膜５，６間の距離に依存することになる。よって、抵抗膜５，６の対向面積や、抵抗膜５，６間の距離並びに抵抗膜５，６の材料等を変更することにより、ＰＴＣサーミスタの電流減衰特性を大幅に変更することができる。これを、図３及び図４を参照してより具体的に説明する。
【００６３】
図３及び図４は、上記ＰＴＣサーミスタ１における電流径路と、前述した特許文献２に記載のＰＴＣサーミスタから内部電極を除去した相当の構造における電流径路を説明するための各模式的正面断面図である。
【００６４】
本実施形態のＰＴＣサーミスタ１では、図３（ａ）に示すように、初期状態では、抵抗膜よりサーミスタ素体の方が比抵抗が低いため、外部電極３，４間において矢印Ａで示す電気力線が走るように電流径路が構成される。そして、温度が上昇すると、抵抗膜５，６の比抵抗がサーミスタ素体２の比抵抗よりも低くなるため、図３（ｂ）の矢印Ｂで示す電流径路が形成され、すなわち抵抗膜５，６内を電流が流れることになる。従って、発熱部分が抵抗膜５，６間のサーミスタ素体部分に制限され、応答時間が短くなるため、抵抗膜５，６を変更することにより、電流減衰特性を変更し得ることがわかる。
【００６５】
これに対して、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、特許文献２に記載のＰＴＣサーミスタから内部電極を除去した相当の構造では、表面電極の比抵抗がサーミスタ素体の比抵抗よりも当初から低いため、初期状態においても、図４（ａ）に矢印Ｂで示す電流径路が形成され、温度が上昇したとしても、図４（ｂ）に示すように電流径路は変化しない。
【００６６】
本発明に係るＰＴＣサーミスタ１では、上記のように、常温における初期抵抗値や電流減衰特性の初期電流値を一定としたまま、様々な電流減衰特性のＰＴＣサーミスタ１を、抵抗膜５，６の材料、抵抗膜５，６の対向面積、抵抗膜５，６間の距離などを変更することにより、容易に変更することができる。しかも、抵抗膜５，６の材料等を変更することにより、電流減衰特性における応答時間を短くすることもできる。
【００６７】
従って、本発明によれば、様々な用途に応じた電流減衰特性を有するＰＴＣサーミスタを容易に提供することが可能となる。
【００６８】
次に、ＰＴＣサーミスタ１の具体的実験例（第１の実験例）を説明する。
【００６９】
サーミスタ素体として、外寸が１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、キュリー温度が１００℃、２５℃での比抵抗値が２５Ω・ｃｍのチタン酸バリウム系セラミックスからなるサーミスタ素体を用意した。
【００７０】
サーミスタ素体２の４つの側面に、第１，第２の抵抗膜５，６として端面２ａ，２ｂから内側端５ａ，６ａまでの距離が０．４ｍｍまたは０．５ｍｍとなるように、２５℃における比抵抗値が５０Ω・ｃｍ、厚み０．０５ｍｍのクロム酸化物からなる金属酸化物膜を形成し、２種類のサーミスタ素体を得た。
【００７１】
端面からの距離を変えて金属酸化物膜が形成されている２種類のサーミスタ素体に、電極被り部３ｂ，４ｂの長さが０．３ｍｍとなるように第１，第２の外部電極３，４を形成し、試料番号１，２のＰＴＣサーミスタを作製した。
【００７２】
さらに、抵抗膜５，６として、端面２ａ，２ｂからの距離０．４ｍｍ、２５℃における比抵抗値が１００Ω・ｃｍとされていることを除いては上記と同様にして、試料番号３のＰＴＣサーミスタを作製した。
【００７３】
このようにして得られた抵抗膜５，６の長さ方向寸法及び比抵抗値が異なる試料番号１〜３のＰＴＣサーミスタの仕様を表１に示した。また、用いたサーミスタ素体における常温、キュリー温度及び抵抗飽和温度（１４０℃）における比抵抗、及び抵抗膜の比抵抗を下記の表２に示す。
【００７４】
【表１】
2006005156.tif 000003
【００７５】
【表２】
2006005156.tif 000004
表１から明らかなように、試料番号１〜３のＰＴＣサーミスタの抵抗値はいずれも４７０Ωである。
【００７６】
抵抗膜５，６の長さ方向寸法が異なる試料番号１及び２のＰＴＣサーミスタ、及び抵抗膜５，６の比抵抗値が異なる試料番号１及び３のＰＴＣサーミスタについて、５０Ｖの直流電圧を印加し、電流減衰特性を測定した。結果を図２に示す。
【００７７】
電流減衰特性測定では、抵抗膜５，６の長さが０．４ｍｍ、０．５ｍｍと長くなるにつれ、応答時間が短くなった。また、金属酸化物膜の比抵抗値が１００Ω・ｃｍ、５０Ω・ｃｍと低くなるにつれ、応答時間は短縮した。
【００７８】
抵抗膜５，６の内側端５ａ，６ａが近づくと、言い換えれば抵抗膜５，６の長さ方向寸法が長くなると、抵抗膜５，６の内側端５ａ，６ａ間の距離が短くなる。従って、サーミスタ素体の発熱体積が小さくなり、従って、通電量が同じである場合には、温度上昇速度が高められ、従って抵抗値が速く急激に増大し、応答時間を短縮することができる。
【００７９】
逆に、内側端５ａ，６ａ間の距離を大きくした場合には、応答時間を長くすることができる。
【００８０】
また、抵抗膜５，６の比抵抗を低くすると、サーミスタ素体２が自己発熱により比抵抗が上昇し、抵抗膜５，６の比抵抗よりも高くなる時間が早くなる。従って、抵抗膜５，６の比抵抗を変えることでも応答時間を短くすることができる。
【００８１】
なお、上記実験例では、抵抗膜５，６の内側端５ａ，６ａ間の距離を異ならせることにより、電流減衰特性を変更したが、抵抗膜５，６の対向面積や、抵抗膜５，６を構成する材料を変更することによっても、電流減衰特性を変更することができる。しかも、いずれの場合においても、初期状態では、外部電極３，４から抵抗膜５，６ではなく、サーミスタ素体２側に電流が集中して流れるため、初期抵抗値はほとんど変化しない。従って、常温における抵抗値をほぼ一定としたチップ型ＰＴＣサーミスタ１において、抵抗膜５，６を変更することにより電流減衰特性を効果的に変更することができる。
【００８２】
次に、第２の実験例につき説明する。
【００８３】
第２の実験例では、抵抗膜５，６としてＮＴＣサーミスタ膜を形成した。
【００８４】
第２の実験例においても、第１の実験例で用いたのと同様のサーミスタ素体を用意した。
【００８５】
なお、下記の表３に、用いたサーミスタ素体の常温（２５℃）、キュリー温度（１００℃）及び抵抗飽和温度（１４０℃）における比抵抗と、これらの各温度におけるＮＴＣサーミスタ膜の比抵抗を示す。
【００８６】
【表３】
2006005156.tif 000005
サーミスタ素体の４つの側面に、端面２ａ，２ｂから内側端５ａ，６ａまでの距離が０．４ｍｍまたは０．５ｍｍとなるように、比抵抗値が８０Ω・ｃｍ、Ｂ定数が３０００Ｋ、厚み０．１ｍｍのＮＴＣサーミスタ膜を抵抗膜５，６として形成し、２種類のサーミスタ素体を得た。
【００８７】
上記２種類のサーミスタ素体に、電極被り部３ｂ，４ｂの長さ方向寸法が０．３ｍｍとなるように外部電極３，４を形成し、試料番号４，５のＰＴＣサーミスタを作製した。
【００８８】
さらに、ＮＴＣサーミスタ膜からなる抵抗膜５，６の内側端５ａ，６ａと端面２ａ，２ｂとの距離が０．４ｍｍとされていること、及び比抵抗値を４０Ω・ｃｍまたは１２０Ω・ｃｍに変更したことを除いては同様にして試料番号６，７のＰＴＣサーミスタを作製した。
【００８９】
なお、上記試料番号４〜７のＰＴＣサーミスタの２５℃における初期抵抗値は、いずれも４７０Ωとした。
【００９０】
試料番号４，５のＰＴＣサーミスタについて、５０Ｖの直流電圧を印加し、電流減衰特性を測定した。結果を図５に示す。
【００９１】
図５から明らかなように、２種類のＰＴＣサーミスタにおいて、電流減衰特性が変化していることがわかる。すなわち、ＮＴＣサーミスタ膜からなる抵抗膜５，６の長さ方向寸法が長くなるにつれて、応答時間が短くなっていることがわかる。このように、ＮＴＣサーミスタ膜からなる抵抗膜５，６を用いた場合においても、該抵抗膜の長さ方向寸法を変更することにより、電流減衰特性を変更することができることがわかる。
【００９２】
次に、抵抗膜の２５℃における比抵抗値が異なる試料番号４，６及び７のＰＴＣサーミスタについて、５０Ｖの直流電圧を印加し、電流減衰特性を測定した。結果を図６に示す。
【００９３】
図６から明らかなように、抵抗膜の常温における比抵抗値が低くなるにつれて応答時間が短くなることがわかる。従って、ＮＴＣサーミスタ膜からなる抵抗膜５，６を用いた場合においても、上記常温における比抵抗値を変更することにより電流減衰特性を変化させ得ることがわかる。
【００９４】
図７は、本発明のＰＴＣサーミスタの第２の実施形態を示す正面断面図である。
【００９５】
第２の実施形態のＰＴＣサーミスタ２１では、サーミスタ素体２内に、第１，第２の内部電極２２，２３が形成されている。第１，第２の内部電極２２，２３が形成されていることを除いては、ＰＴＣサーミスタ２１は、ＰＴＣサーミスタ１と同様に構成されている。
【００９６】
第１，第２の内部電極２２，２３は、サーミスタ素体２の中央において所定のギャップを隔てて対向されている。他方、内部電極２２は、第１の端面２ａに引き出されており、第２の内部電極２３は第２の端面２ｂに引き出されている。
【００９７】
従って、内部電極２２，２３は、それぞれ、第１，第２の外部電極３，４に電気的に接続されている。
【００９８】
上記のように、本発明に係るＰＴＣサーミスタは、第１，第２の内部電極２２，２３を有するものである。この場合、複数の第１の内部電極及び複数の第２の内部電極が形成されていてもよい。
【００９９】
もっとも、上記抵抗膜を設けたことによる効果を得るには、内部電極２２，２３における比抵抗は、サーミスタ素体２の比抵抗よりも高いことが好ましい。内部電極２２，２３の比抵抗が常温においてサーミスタ素体２の比抵抗よりも高くされていることにより、第１の実施形態と同様に、通電初期には、サーミスタ素体の全体に電流が流れる電流径路が構成され、キュリー点以上の温度になると、サーミスタ素体の一部に電流径路が限定されることになり、抵抗膜を設けたことによる電流減衰特性の調整を行うことができるからである。
【０１００】
上記内部電極を構成する材料としては、上記のような条件を満たす限り特に限定されず、例えば、Ｎｉ、Ｔｉなどを挙げることができる。もっとも、上記条件を満たす限り、内部電極構成材料は、Ｃｒ酸化物やＮＴＣサーミスタなどの金属以外の材料であってもよい。
【０１０１】
ＰＴＣサーミスタ２１における抵抗膜の作用効果を、図８及び図９を参照して説明する。
【０１０２】
図８（ａ）及び（ｂ）は、ＰＴＣサーミスタ２１の初期状態における電流径路と、キュリー点以上の温度に自己発熱により温度が上昇した場合の電流径路を示す各模式的正面断面図である。本実施形態においても、第１の実施形態のＰＴＣサーミスタ１について示した図３の場合と同様に、当初は、矢印Ａで示す電流径路、すなわちサーミスタ素体２内を流れる電流径路が支配的となり、温度が上昇し、キュリー点を超えると、サーミスタ素体２よりも抵抗膜側に集中して流れるため、矢印Ｂで示す電気力線のように電流径路が構成される。従って、第１の実施形態の場合と同様に、抵抗膜の材料や寸法等を調整することにより、様々な電流減衰特性のＰＴＣサーミスタ２１を提供することができる。
【０１０３】
なお、上記抵抗膜に代えて、特許文献２に記載のような表面電極を設けた場合には、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、当初から表面電極側に電流が集中して流れるため、自己発熱し、キュリー点以上の温度に昇温されたとしても、電流径路は変わらない。
【０１０４】
また、本発明においては、抵抗膜はサーミスタ素体の側面に様々な形態で形成され得る。このような抵抗膜が形成される形態が変更された変形例を図１０〜図１２を参照して説明する。
【０１０５】
図１０に示すＰＴＣサーミスタ３１では、抵抗膜５Ａ，６Ａが、サーミスタ素体２の１つの側面に相当する上面２ｃ上にのみ形成されている。
【０１０６】
また、図１１に示すＰＴＣサーミスタ３２では、サーミスタ素体２の上面２ｃにおいてのみ一対の抵抗膜５Ｂ，５Ｂが距離を隔てて対向するように形成されており、下面２ｄ上においてのみ一対の抵抗膜６Ｂ，６Ｂが形成されている。
【０１０７】
図１２に示すＰＴＣサーミスタ３３では、１つの抵抗膜５Ｃが、１つの側面である上面２ｃ上にのみ形成されている。
【０１０８】
図１０〜図１２に示した構造において、上記抵抗膜の形成位置を除いた他の点は、第１の実施形態のＰＴＣサーミスタ１と同様とされている。図１０〜図１２から明らかなように、本発明において、上記抵抗膜の配置態様は、本発明の範囲内において様々に変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＰＴＣサーミスタの正面断面図。
【図１Ｂ】第１の実施形態におけるＰＴＣサーミスタの抵抗膜の形成態様を説明するための斜視図。
【図２】第１の実施形態のＰＴＣサーミスタについての実験例を説明するための減衰電流波形を示す図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態のＰＴＣサーミスタの常温における初期状態の電流径路及び自己発熱した後の状態の電流径路を示す各模式的正面断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、特許文献２に記載のＰＴＣサーミスタの常温における初期状態の電流径路及び自己発熱した後の状態の電流径路を示す各模式的正面断面図。
【図５】第２の実験例において、抵抗膜の長さ方向寸法を変化させた場合の電流減衰特性の変化を示す図。
【図６】第２の実験例において、抵抗膜の比抵抗を変化させた場合の電流減衰波形の変化を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＰＴＣサーミスタの正面断面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態のＰＴＣサーミスタにおける初期状態及び温度上昇時の電流径路を示す各模式的正面断面図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の従来のＰＴＣサーミスタの正面断面図。
【図１０】本発明のＰＴＣサーミスタの変形例を示す正面断面図。
【図１１】本発明のＰＴＣサーミスタの他の変形例を示す正面断面図。
【図１２】本発明のＰＴＣサーミスタのさらに他の変形例を示す正面断面図。
【図１３】従来のＰＴＣサーミスタの一例を示す模式的正面断面図。
【図１４】従来のＰＴＣサーミスタの他の例を示す模式的正面図。
【符号の説明】
【０１１０】
１…ＰＴＣサーミスタ
２…サーミスタ素体
２ａ，２ｂ…第１，第２の端面
２ｃ，２ｄ…側面
３，４…第１，第２の外部電極
３ａ，４ａ…端面部
３ｂ，４ｂ…電極被り部
５，６…抵抗膜
５ａ，６ａ…内側端
５Ａ〜５Ｃ，６Ａ〜６Ｃ…抵抗膜
１１…ＰＴＣサーミスタ
１２，１３…第１，第２の内部電極
３１〜３３…ＰＴＣサーミスタ
【図１】
2006005156.tif 000006
【図１Ｂ】
2006005156.tif 000007
【図２】
2006005156.tif 000008
【図３】
2006005156.tif 000009
【図４】
2006005156.tif 000010
【図５】
2006005156.tif 000011
【図６】
2006005156.tif 000012
【図７】
2006005156.tif 000013
【図８】
2006005156.tif 000014
【図９】
2006005156.tif 000015
【図１０】
2006005156.tif 000016
【図１１】
2006005156.tif 000017
【図１２】
2006005156.tif 000018
【図１３】
2006005156.tif 000019
【図１４】
2006005156.tif 000020