(57)【要約】【課題】特許文献１に記載の正特性ＰＴＣサーミスタ装置は、アルミニウムペーストを用いた焼付け型電極であり、良好な耐湿性及びオーミック接触を得ることができるが、電極の焼付け工程においてガラスフリットの粉末間でネッキングが生じ難いため、焼付け後の電極が凝集破壊を生じ易く、電極の強度が弱い。【解決手段】本発明のＰＴＣサーミスタ用電極ペーストは、クロム金属粉末と、このクロム金属粉末が分散する熱硬化性の生樹脂と、を含むものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム金属粉末と、このクロム金属粉末が分散する熱硬化性の生樹脂と、を含むことを特徴とするＰＴＣサーミスタ用電極ペースト。
【請求項２】
ＰＴＣセラミック素子と、このＰＴＣセラミック素子に形成された電極とを備え、上記電極は、クロム金属粉末と、このクロム金属粉末が分散する熱硬化性樹脂と、を含むことを特徴とするＰＴＣサーミスタ。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣサーミスタ用電極ペースト及びＰＴＣサーミスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のＰＴＣサーミスタとしては例えば特許文献１に記載の正特性サーミスタ装置が知られている。この正特性サーミスタ装置は、ＰＴＣセラミック素子にホウケイ酸鉛を主成分とするガラスフリットを添加したアルミニウムペーストを塗布、焼付けすることによってオーミック電極を形成するようにしたものである。そして、ホウケイ酸鉛を主成分とするガラスフリットは、固形分のうち７．５〜４０ｗｔ％添加されたものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平６‐７７００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の正特性ＰＴＣサーミスタ装置は、アルミニウムペーストを用いた焼付け型電極であり、良好な耐湿性及びオーミック接触を得ることができるが、電極の焼付け工程においてガラスフリットの粉末間でネッキングが生じ難いため、焼付け後の電極が凝集破壊を生じ易く、電極の強度が弱いという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電極の強度を高めることができると共に電極とＰＴＣセラミック素子との間の接触抵抗を低い値とすることができる、電気的、機械的性能に優れたＰＴＣサーミスタ用電極ペースト及びＰＴＣサーミスタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、ＰＴＣサーミスタに用いられる電極用ペーストの電極材料について種々検討した結果、特定の金属粉末と特定の合成樹脂を含むペーストを用いることによって、接触抵抗及び強度の双方を満足することができる電極を有するＰＴＣサーミスタが得られることを知見した。
【０００７】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。即ち、本発明の請求項１に記載のＰＴＣサーミスタ用電極ペーストは、クロム金属粉末と、このクロム金属粉末が分散する熱硬化性の生樹脂と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のＰＴＣサーミスタは、ＰＴＣセラミック素子と、このＰＴＣセラミック素子に形成された電極とを備え、上記電極は、クロム金属粉末と、このクロム金属粉末が分散する熱硬化性樹脂と、を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のＰＴＣサーミスタ用電極ペースト（以下、単に「電極ペースト」と称す。）を構成するクロム金属（以下、「Ｃｒ」と称す。）粉末は、電極として形成した場合のＰＴＣセラミック素子とのオーミック接触性に優れ、電極とＰＴＣセラミック素子との間の接触抵抗を低い値とすることができる。Ｃｒ粉末は、特に制限されるものではないが、例えば５〜１０μｍの平均粒径を有するもの、あるいは長径５〜２０μｍの扁平粉であるものが好ましい
【００１０】
また、Ｃｒ粉末を分散させる熱硬化性の生樹脂とは、熱処理前の低分子量のプレポリマー状態のもので、Ｃｒ粉末を含んだ状態でペースト状を維持することができるものである。この熱硬化性の生樹脂は、所定の温度で三次元状に重合反応（重縮合反応）することによって熱硬化して電極自体の機械的強度を高めることができ、強度的に安定した電極を得ることができると共に、電極としてＰＴＣセラミック素子との接着性を高めることができる。熱硬化性樹脂は、特定の熱硬化性樹脂に制限されるものではなく、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂等の従来公知のものを用いることができる。
【００１１】
また、電極ペーストにおけるＣｒ粉末の含有量は、例えば４５〜６５体積％の範囲が好ましい。換言すれば、熱硬化性の生樹脂の含有量が５５〜３５体積％の範囲が好ましい。Ｃｒ粉末の含有量が４５体積％未満では電極としての機能が出難くなる虞があり好ましくない。また、Ｃｒ粉末の含有量が６５体積％を超えると熱硬化性樹脂による電極自体の機械的強度が低下する虞があり好ましくない。
【００１２】
本発明のＰＴＣサーミスタを構成するＰＴＣセラミック素子は、例えばチタン酸バリウム系半導体セラミックが好ましい。また、本発明のＰＴＣサーミスタを構成する電極は、本発明の電極ペーストの熱硬化性の生の樹脂が熱処理により硬化して形成されたものである。従って、Ｃｒ粉末が分散する熱硬化性樹脂は、熱処理により熱硬化した樹脂を意味する。熱処理温度は熱硬化性樹脂の種類によって決まる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、電極の強度を高めることができると共に電極とＰＴＣセラミック素子との間の接触抵抗を低い値とすることができる、電気的、機械的性能に優れたＰＴＣサーミスタ用電極ペースト及び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】
【００１４】
以下、図１に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図１は本発明のＰＴＣサーミスタの一実施形態を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は軸方向断面図である。
【００１５】
本実施形態のＰＴＣサーミスタ１は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、角柱状に形成されたチタン酸バリウム系ＰＴＣセラミック素子２と、このＰＴＣセラミック素子２の両端面にそれぞれ形成された電極３、３とを備えている。本実施形態の電極は、本発明の電極ペーストを塗布し、熱硬化性の生樹脂を所定温度で熱処理することによってＰＴＣセラミック素子２に固着して形成されている。
【００１６】
本実施形態によれば、電極３の熱硬化性樹脂によって電極３自体の機械的強度を高めることができると共に電極３とＰＴＣセラミック素子２との接着強度を高めることができ、また、ＰＴＣセラミック素子２と電極３とのオーミック接触が良好で両者間の抵抗値を低い値とすることができ、ＰＴＣサーミスタ１の電気的、機械的性能を高めることができる。
【実施例１】
【００１７】
本実施例では、本発明のＰＴＣサーミスタの評価用試料を作製し、評価用試料を用いてＰＴＣサーミスタの評価を行った。
【００１８】
（１）本実施例の電極ペーストの調製
まず、平均粒径が１０μｍのＣｒ粉末と熱硬化性の生の樹脂としてエポキシ樹脂の生の樹脂（以下、単に「生樹脂」と称す。）を準備した。次いで、Ｃｒ粉末が５５体積％、生樹脂が４５体積％となるようにＣｒ粉末と生樹脂をそれぞれ秤量し、Ｃｒ粉末と生樹脂とを混練し、Ｃｒ粉末を生樹脂中に均一に分散させて本実施例１のＣｒ熱硬化型電極ペーストを調製した。
【００１９】
（２）比較例の電極ペーストの調製
比較用の熱硬化型電極ペーストを導電性に優れた他の金属粉末を用いて調製した。この場合には、金属粉末としてＣｒ粉末と同一の平均粒径を有するＡｇ粉末を用いて上記実施例と同一要領で比較例１のＡｇ熱硬化型電極ペーストを調製した。
【００２０】
更に、比較用の焼付け型電極ペーストとしてアルミニウムペーストを調製した。この場合には、平均粒径１０μｍのＡｌ粉末及びガラスフリットそれぞれを所定量秤量した後、エチルセルロース（バインダ）を有機溶剤で溶解したビヒクルに秤量後のＡｌ粉末及びガラスフリットそれぞれを分散させて比較例２のＡｌ焼付け型電極ペーストを調製した。
【００２１】
（３）評価用試料の作製
ＰＴＣセラミック素子として１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍの角柱状のチップを準備した。このチップの長手方向の両端面に実施例１のＣｒ硬化型電極ペーストを塗布し、２００℃で熱硬化させて電極を形成した。次いで、このチップの両端面の電極表面それぞれに湿式電解めっきによりＮｉ／Ｓｎ被膜を施して実施例１のＣｒ樹脂硬化型評価用試料を作製した。そして、デジタルマルチメータを用いてＣｒ樹脂硬化型評価用試料の両電極間の抵抗値を室温で測定し、その測定結果を下記表１に示した。また、この評価用試料の両電極にリード線をそれぞれ半田付けし、リード線を破断するまで引っ張り、その引っ張り強度を測定した。その測定結果を下記表１に示した。
【００２２】
また、比較例１のＡｇ熱硬化型電極ペースト用いて実施例１の同一要領で上記角柱状のチップの両端面に電極をそれぞれ形成した後、両電極表面それぞれに湿式電解めっきによりＮｉ／Ｓｎ被膜を施して比較例１のＡｇ樹脂硬化型評価用試料を作製した。そして、実施例１の場合と同様に、この評価用試料の両電極間の抵抗値を測定した後、両電極にリード線をそれぞれ半田付けし、同様にリード線の引っ張り強度を測定し、それぞれの測定結果を下記表１に示した。
【００２３】
また、比較例２のＡｌ焼付け型電極ペーストを上記角柱状のチップの両端面にそれぞれ塗布した後、空気中８００℃で焼成して電極を形成した。次いで、このチップの両電極表面それぞれに、実施例１と同一要領で湿式電解めっきによりＮｉ／Ｓｎ被膜を施して比較例２のＡｌ焼付け型評価用試料を作製した。そして、実施例１の場合と同様に、この評価用試料の両電極間の抵抗値を測定した後、両電極にリード線を半田付けし、同様にリード線の引っ張り強度を測定し、それぞれの結果を下記表１に示した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
上記表１に示す結果によれば、実施例１の評価用試料は、抵抗値が４８１Ωと低いことから、電気的特性に優れていることが判った。また、実施例１の評価用試料は、引っ張り強度が９．４Ｎと高く、しかも破断箇所がセラミックに達していることから、電極自体の機械的強度及び電極とセラミックとの接着強度が強く、強度的にも優れていることが判った。
【００２６】
これに対し、比較例１の評価用試料は、引っ張り強度は優れているものの、抵抗値が１５０００Ωと極端に高いことが判った。また、比較例２の評価用試料は、抵抗値が４７３Ωと低いものの、引っ張り強度が極端に小さく、また電極自体が破断して強度的に格段に劣ることが判った。
【００２７】
尚、上記実施例では電極ペーストが５５体積％のＣｒ粉末を含有する場合について説明したが、Ｃｒ粉末の含有量は前述したように４５〜６５体積％の範囲にあることが好ましい。また、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合について説明したが、熱硬化性樹脂の生の樹脂であれば従来公知のものを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、ＰＴＣサーミスタに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のＰＴＣサーミスタの一実施形態を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    ＰＴＣサーミスタ
２    ＰＴＣセラミック素子
３    電極
【図１】
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