(57)【要約】【課題】  電極部に含まれるガラス成分に侵食され難く、絶縁性に優れた保護膜を有したサーミスタ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  サーミスタ素体２と、サーミスタ素体の表面に形成されガラス成分を含有した一対の電極部３と、電極部がサーミスタ素体に接触する部分を除いてサーミスタ素体の表面に形成された絶縁性の保護膜４とを備え、電極部の一部が、保護膜上にも形成され、保護膜が、ＳｉＯ２膜５とＺｒＯ２膜６との積層膜を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーミスタ素体と、
前記サーミスタ素体の表面に形成されガラス成分を含有した一対の電極部と、
前記電極部が前記サーミスタ素体に接触する部分を除いて前記サーミスタ素体の表面に形成された絶縁性の保護膜とを備え、
前記電極部の一部が、前記保護膜上にも形成され、
前記保護膜が、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜との積層膜を有していることを特徴とするサーミスタ。
【請求項２】
請求項１に記載のサーミスタにおいて、
前記保護膜が、前記サーミスタ素体上に形成されたＳｉＯ２膜と、
前記ＳｉＯ２膜上に形成されたＺｒＯ２膜との積層で構成されていることを特徴とするサーミスタ。
【請求項３】
請求項１に記載のサーミスタにおいて、
前記保護膜が、前記サーミスタ素体上に形成された第１のＳｉＯ２膜と、
前記第１のＳｉＯ２膜上に形成されたＺｒＯ２膜と、
前記ＺｒＯ２膜上に形成された第２のＳｉＯ２膜との積層で構成されていることを特徴とするサーミスタ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のサーミスタにおいて、
前記サーミスタ素体が、チップ状であり、
前記保護膜が、前記サーミスタ素体の両端面を除いた外周面に形成され、
一対の前記電極部が、前記サーミスタ素体の両端面に形成されていると共に、前記両端面の近傍の前記保護膜上まで形成されていることを特徴とするサーミスタ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のサーミスタの製造方法であって、
前記電極部が前記サーミスタ素体に接触する部分を除いて前記サーミスタ素体の表面に絶縁性の保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記サーミスタ素体の表面にガラス成分を含有した金属ペーストを塗布して一対の電極部を形成する電極形成工程とを有し、
前記保護膜形成工程が、前記サーミスタ素体の表面にＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とを積層して前記保護膜を形成する工程を有し、
前記電極形成工程において、前記電極部の一部を前記保護膜上にも形成することを特徴とするサーミスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化が可能で高い信頼性を有したサーミスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チップ状のサーミスタ素体の両端部に一対の電極部を形成したチップサーミスタが知られている。例えば、特許文献１、２及び３には、図９に示すように、サーミスタ素体２の外周面に保護膜１０４としてガラスペーストを印刷する方法やスパッタリング法によってＳｉＯ２やガラス層を形成し、さらにサーミスタ素体２の両端部にＡｇペーストを塗布して電極部３を形成したチップサーミスタ１０１が記載されている。このようなチップサーミスタ１０１では、電極部３の一部が、サーミスタ素体２の外周面側にも回り込んで保護膜１０４の一部の上を覆って形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０３−２５０６０３号公報
【特許文献２】特開２００３−７７７０６号公報
【特許文献３】特開平１０−１０６８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のガラスペーストを印刷して厚いガラス層を形成する方法では、小型の素子を作製するのが困難である。また、スパッタリングによってＳｉＯ２やガラス層を形成した上記チップサーミスタ１０１では、電極部３の一部が保護膜１０４の一部の上にまで形成されるため、電極部３に含まれるガラスフリット等のガラス成分によって保護膜１０４中のＳｉＯ２等のガラス成分が電極部３に侵食されてしまう現象が生じてしまっていた。このため、電極部３がサーミスタ素体２と接触している本来の部分（サーミスタ素体２の両端面）以外で外周面の一部でも電極部３がサーミスタ素体２と接触して導通してしまうため、抵抗値が低下してしまう不都合があった。このように、電極部３に含有されるガラス成分によってＳｉＯ２等の保護膜１０４が一部侵食されてしまい、サーミスタ素体２の外周面の絶縁が不十分となっていた。特に、近年、チップサーミスタの小型化が要望されており、小型化に伴って保護膜１０４の薄膜化が検討されており、保護膜１０４の侵食現象による抵抗値低下がより大きく影響してしまうおそれがあった。また、電極部３に含まれるガラス成分に侵食され難い保護膜であっても、電極部３にさらにＮｉめっき及びはんだめっき等によってめっき層を形成する際、めっき液に対する耐食性が弱いと、やはり保護膜として不十分である。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、電極部に含まれるガラス成分に侵食され難く、絶縁性に優れた保護膜を有したサーミスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るサーミスタは、サーミスタ素体と、前記サーミスタ素体の表面に形成されガラス成分を含有した一対の電極部と、前記電極部が前記サーミスタ素体に接触する部分を除いて前記サーミスタ素体の表面に形成された絶縁性の保護膜とを備え、前記電極部の一部が、前記保護膜上にも形成され、前記保護膜が、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜との積層膜を有していることを特徴とする。
【０００７】
このサーミスタでは、保護膜が、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜との積層膜を有しているので、ＺｒＯ２膜が電極部中のガラス成分に侵食され難いと共に、ＳｉＯ２膜がめっき液への耐食性に優れていることで、良好な絶縁性を有して高い信頼性を得ることができる。
また、ＳｉＯ２とＺｒＯ２とは加熱することで反応して複合酸化物ＺｒＳｉＯ４を作るため、化学結合が形成され易く密着性が高い。そのため、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜との積層膜は膜強度も優れている。
なお、本発明ではＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜が積層されているということが大切であり、例えば保護膜として、ＳｉＯ２のマトリックス中にＺｒＯ２がアイランド状に存在するＳｉＯ２とＺｒＯ２との混合膜である場合、ガラスに弱いＳｉＯ２マトリックスがガラスによって侵食され、点在するＺｒＯ２はガラス中に巻き上げられてしまい、電極部とサーミスタ素体との間の絶縁が保ち難い。
また、保護膜として、めっき液に含まれる硫酸に対して可溶性のあるＺｒＯ２のマトリックス中にＳｉＯ２がアイランド状に存在するＺｒＯ２とＳｉＯ２との混合膜である場合、めっき液によってＺｒＯ２マトリックスが溶解し、めっき液に対する保護性能を発揮できない。
また、ＳｉＯ２膜はち密であればよく、アルカリ金属成分やＺｒＯ２膜から拡散したＺｒなどを含んでもよい。なお、ＺｒＯ２膜は電極部とサーミスタ素体とが直接接触するのを防げればよいため、ち密である必要はなく、空隙にガラス成分などを含有してもよいが、ＺｒＯ２粒子同士が焼結するなど、連続した膜である必要がある。
【０００８】
第２の発明に係るサーミスタは、第１の発明において、前記保護膜が、前記サーミスタ素体上に形成されたＳｉＯ２膜と、前記ＳｉＯ２膜上に形成されたＺｒＯ２膜との積層で構成されていることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタでは、保護膜が、サーミスタ素体上に形成されたＳｉＯ２膜と、ＳｉＯ２膜上に形成されたＺｒＯ２膜との積層で構成されているので、表面にＺｒＯ２膜があるため、特に電極部中のガラス成分に対する耐食性に優れている。
【０００９】
第３の発明に係るサーミスタは、第１の発明において、前記保護膜が、前記サーミスタ素体上に形成された第１のＳｉＯ２膜と、前記第１のＳｉＯ２膜上に形成されたＺｒＯ２膜と、前記ＺｒＯ２膜上に形成された第２のＳｉＯ２膜との積層で構成されていることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタでは、保護膜が、サーミスタ素体上に形成された第１のＳｉＯ２膜と、第１のＳｉＯ２膜上に形成されたＺｒＯ２膜と、ＺｒＯ２膜上に形成された第２のＳｉＯ２膜との積層で構成されているので、めっき液に対する耐食性に優れたＳｉＯ２膜でＺｒＯ２膜が挟まれており、さらに高い耐食性及び絶縁性を得ることができる。
【００１０】
第４の発明に係るサーミスタは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記サーミスタ素体が、チップ状であり、前記保護膜が、前記サーミスタ素体の両端面を除いた外周面に形成され、一対の前記電極部が、前記サーミスタ素体の両端面に形成されていると共に、前記両端面の近傍の前記保護膜上まで形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタでは、サーミスタ素体がチップ状であり、一対の電極部が、サーミスタ素体の両端面に形成されていると共に、前記両端面の近傍の保護膜上まで形成されているので、外周面の保護膜の一部を電極部が覆っていても良好な絶縁性を維持したチップサーミスタを得ることができる。
【００１１】
第５の発明に係るサーミスタの製造方法は、第１から第４の発明のいずれかであるサーミスタの製造方法であって、前記電極部が前記サーミスタ素体に接触する部分を除いて前記サーミスタ素体の表面に絶縁性の保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記サーミスタ素体の表面にガラス成分を含有した金属ペーストを塗布して一対の電極部を形成する電極形成工程とを有し、前記保護膜形成工程が、前記サーミスタ素体の表面にＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とを積層して前記保護膜を形成する工程を有し、前記電極形成工程において、前記電極部の一部を前記保護膜上にも形成することを特徴とする。
すなわち、このサーミスタの製造方法では、保護膜形成工程が、サーミスタ素体の表面にＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とを積層して保護膜を形成する工程を有しているので、電極形成工程において、金属ペーストで電極部の一部を保護膜上にも形成する際に、金属ペーストに含まれるガラス成分でＳｉＯ２膜が侵食されてしまい絶縁性を損なうことをＺｒＯ２膜が抑制して、保護膜の高い絶縁性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサーミスタ及びその製造方法によれば、保護膜が、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜との積層膜を有するので、ＺｒＯ２膜が電極部中のガラス成分に侵食され難いと共に、ＳｉＯ２膜がめっき液への耐食性に優れていることで、良好な絶縁性を有して高い信頼性を得ることができる。
したがって、本発明のサーミスタ及びその製造方法によれば、小型化を図っても抵抗値変化が少なく、安定した信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の第１実施形態において、サーミスタを示す断面図である。
【図２】第１実施形態において、保護膜の積層順序が異なるサーミスタをそれぞれ示した要部の拡大断面図である。
【図３】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の第２実施形態において、サーミスタを示す要部の拡大断面図である。
【図４】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の実施例において、保護膜が露出した部分を示す断面ＳＥＭ画像である。
【図５】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の実施例において、電極部が保護膜を覆った部分を示す断面ＳＥＭ画像である。
【図６】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の従来例において、保護膜が露出した部分を示す断面ＳＥＭ画像である。
【図７】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の従来例において、電極部が保護膜を覆った部分を示す断面ＳＥＭ画像である。
【図８】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の実施例及び従来例において、サーミスタの抵抗値を比較したグラフである。
【図９】本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の従来例において、サーミスタを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１５】
本実施形態のサーミスタ１は、図１及び図２に示すように、サーミスタ素体２と、サーミスタ素体２の表面に形成されガラス成分を含有した一対の電極部３と、電極部３がサーミスタ素体２に接触する部分（サーミスタ素体２の端面）を除いてサーミスタ素体２の表面に形成された絶縁性の保護膜４とを備えている。
上記電極部３の一部は、保護膜４上にも形成されている。
【００１６】
なお、本実施形態のサーミスタ１は、チップサーミスタであって、サーミスタ素体２が、チップ状であり、保護膜４が、サーミスタ素体２の両端面を除いた外周面に形成され、一対の電極部３が、サーミスタ素体２の両端面に形成されていると共に、両端面の近傍の保護膜４上まで形成されている。
【００１７】
上記保護膜４は、ＳｉＯ２膜５とＺｒＯ２膜６との積層膜を有している。
なお、保護膜４は、図２の（ａ）に示すように、サーミスタ素体２上にＳｉＯ２膜５、ＺｒＯ２膜６の順に積層させた保護膜４Ａとしても、図２の（ｂ）に示すように、サーミスタ素体２上にＺｒＯ２膜６、ＳｉＯ２膜５の順に積層させた保護膜４Ｂとしても構わない。
【００１８】
上記サーミスタ素体２は、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタ材料があるが、本実施形態では、例えばＮＴＣ型サーミスタ材料を採用している。このサーミスタ材料は、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等で形成されている。
上記電極部３は、金属ペーストとして、例えばガラスフリット等のガラス成分を含んだＡｇペーストを塗布して形成されている。
また、電極部３には、さらにＮｉめっき及びはんだめっき等によってめっき層（図示略）が形成される。
【００１９】
本実施形態のサーミスタ１の製造方法について以下に説明する。
本実施形態のサーミスタ１の製造方法は、電極部３がサーミスタ素体２に接触する部分を除いてサーミスタ素体２の表面に絶縁性の保護膜４を形成する保護膜形成工程と、サーミスタ素体２の表面にガラス成分を含有した金属ペーストを塗布して一対の電極部３を形成する電極形成工程とを有している。
【００２０】
上記保護膜形成工程は、サーミスタ素体２の表面にＳｉＯ２膜５とＺｒＯ２膜６とを積層して保護膜４を形成する工程を有し、電極形成工程において、電極部３の一部を保護膜４上にも形成する。
すなわち、サーミスタ素体２の両端部近傍における外周面の保護膜４上にまで電極部３が覆って形成される。
【００２１】
上記保護膜形成工程では、サーミスタ素体２をチップ状に加工する前に短冊状とし、その外周面に保護膜４を成膜する。ＳｉＯ２膜５とＺｒＯ２膜６とは、例えばディップコート法により成膜を行う。
次に、保護膜４の成膜後に、短冊状のサーミスタ素体２を切断してチップ状とし、その両端面に金属ペーストとしてＡｇペーストを塗布して電極部３を形成し、さらに電極部３にＮｉめっき及びはんだめっき等によってめっき層を形成することで、本実施形態のサーミスタ１が作製される。
【００２２】
このように本実施形態のサーミスタ１では、保護膜４が、ＳｉＯ２膜５とＺｒＯ２膜６との積層膜を有しているので、ＺｒＯ２膜６が電極部３中のガラス成分に侵食され難いと共に、ＳｉＯ２膜５がめっき液への耐食性に優れていることで、良好な絶縁性を有して高い信頼性を得ることができる。
特に、保護膜４Ａのように、サーミスタ素体２上にＳｉＯ２膜５、ＺｒＯ２膜６の順に積層した場合、表面にＺｒＯ２膜６があるため、電極部３中のガラス成分に対する耐食性により優れている。
また、サーミスタ素体２がチップ状であり、一対の電極部３が、サーミスタ素体２の両端面に形成されていると共に、前記両端面の近傍の保護膜４上まで形成されているが、保護膜４は前記のようにＺｒＯ２膜を積層することでガラスに対して耐食性が高いので、外周面の保護膜４の一部を電極部３が覆っていても良好な絶縁性を維持したチップサーミスタを得ることができる。
【００２３】
なお、ＺｒＯ２膜は、めっき液に含まれる硫酸系によって微量に侵食されてしまうが、ＳｉＯ２膜は、めっき液に含まれる硫酸系には溶解せず、高いめっき耐食性を有している。
したがって、図２の（ａ）に示す保護膜４Ａの場合、表面にＺｒＯ２膜６があるため、特に電極部３中のガラス成分に対する耐食性に優れ、図２の（ｂ）に示す保護膜４Ｂの場合、表面にＳｉＯ２膜５があるため、特にめっき液に対する耐食性に優れている。
【００２４】
また、本実施形態のサーミスタの製造方法では、保護膜形成工程が、サーミスタ素体２の表面にＳｉＯ２膜５とＺｒＯ２膜６とを積層して保護膜４を形成する工程を有しているので、電極形成工程において、Ａｇペーストで電極部３の一部を保護膜４上にも形成する際に、Ａｇペーストに含まれるガラス成分でＳｉＯ２膜５が侵食されてしまい絶縁性を損なうことをＺｒＯ２膜６が抑制して、保護膜４の高い絶縁性を維持することができる。
【００２５】
次に、本発明に係るサーミスタ及びその製造方法の第２実施形態について、図３を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２６】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ＳｉＯ２膜５とＺｒＯ２膜６との２層を積層して保護膜４を構成しているのに対し、第２実施形態のサーミスタでは、図３に示すように、保護膜２４が、サーミスタ素体２上に形成された第１のＳｉＯ２膜２５ａと、第１のＳｉＯ２膜２５ａ上に形成されたＺｒＯ２膜２６と、ＺｒＯ２膜２６上に形成された第２のＳｉＯ２膜２５ｂとの積層で構成されている点である。
【００２７】
すなわち、第２実施形態では、保護膜２４がＺｒＯ２膜２６の上下にＳｉＯ２膜２５ａ，２５ｂが積層された３層構造を有している。
このように第２実施形態のサーミスタでは、保護膜２４が、サーミスタ素体２上に形成された第１のＳｉＯ２膜２５ａと、第１のＳｉＯ２膜２５ａ上に形成されたＺｒＯ２膜２６と、ＺｒＯ２膜２６上に形成された第２のＳｉＯ２膜２５ｂとの積層で構成されているので、めっき液に対する耐食性に優れたＳｉＯ２膜２５ａ，２６ｂでＺｒＯ２膜２６が挟まれており、さらに高い耐食性及び絶縁性を得ることができる。
【００２８】
すなわち、電極部３のガラス成分によって表面層の第２のＳｉＯ２膜２５ｂが侵食されたとしても、中間層のＺｒＯ２膜２６がその侵食を止め、さらにめっき液に対してＺｒＯ２膜２６が侵食されたとしても、内側の第１のＳｉＯ２膜２５ａがめっき液の侵食を止めることで、電極部３中のガラス成分及びめっき液の両方の侵食を効果的に抑制することが可能になる。
【実施例】
【００２９】
ＳｉＯ２膜上にＺｒＯ２膜を形成した本発明のサーミスタの実施例を作製し、その断面をＳＥＭで観察した結果を図４及び図５に示す。また、比較のため従来例として、ＳｉＯ２膜のみの保護膜を形成したサーミスタについても、同様にその断面をＳＥＭで観察した結果を図６及び図７に示す。
なお、図４及び図６は、Ａｇペーストによる電極部が覆っていない露出した部分の保護膜のＳＥＭ画像である。また、図５及び図７は、電極部で覆われた部分の保護膜のＳＥＭ画像である。
また、ＳｉＯ２膜は、厚さ３６０ｎｍであり、ＺｒＯ２膜は、厚さ２８０ｎｍとした。
【００３０】
この結果からわかるように、保護膜がＳｉＯ２膜のみの従来例では、電極部で覆われた部分のＳｉＯ２膜が一部侵食されてしまい、電極部がサーミスタ素体に一部接触しているのに対し、保護膜としてＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とを積層した本発明の実施例では、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とが電極部に侵食されておらず、良好な保護膜を維持している。
【００３１】
次に、本発明の実施例及び従来例について、抵抗値を測定した結果を図８に示す。なお、実施例及び従来例は、Ｍｎ-Ｃｏ-Ｆｅ-Ｏ系のサーミスタ材料を用い、１００５サイズ（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）で素子の両端のみで導通した場合、どちらも２５℃での抵抗値の目標値を１０ｋΩになるように設計しており、そこからの抵抗値の低下が小さいほど望ましい。
この結果からわかるように、従来例では、ＳｉＯ２膜の保護膜が電極部に部分的に侵食されて電極部の一部がサーミスタ素体に直接接触しているため、抵抗値が目標値に比べて大幅に低下しているのに対し、本発明の実施例では、抵抗値が目標値とほぼ同じ値となっており、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とを積層した保護膜が電極部とサーミスタ素体とを分断し、良好な絶縁性を維持している。
【００３２】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１…サーミスタ、２…サーミスタ素体、３…電極部、４，２４…保護膜、５…ＳｉＯ２膜、６…ＺｒＯ２膜、２５ａ…第１のＳｉＯ２膜、２５ｂ…第２のＳｉＯ２膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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