(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス焼結体よりなる直方体形状のチップ状サーミスタ素体と、該チップ状サーミスタ素体の側面及び内部にそれぞれ形成された表面電極及び内部電極と、該チップ状サーミスタ素体の両端面に形成された端子電極とを備え、前記表面電極及び内部電極は、チップ状サーミスタ素体の両端面に形成された端子電極のうちの一方にのみ導通し、他方とは絶縁されているチップ型サーミスタであって、
前記チップ状サーミスタ素体は、セラミックス焼結体よりなる複数の薄板材が導電性金属層により接合されたものであり、
該チップ状サーミスタ素体の前記両端面のうち一方の端面においては、前記端子電極は絶縁性無機物層を介して該端面に形成されており、
前記内部電極は、該一方の端面から他方の端面まで形成された前記導電性金属層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、前記表面電極は、該一方の端面の縁部から、他方の端面の縁部の近傍まで形成されており、該他方の端面の近傍部分は、表面電極の非形成部となっていることを特徴とするチップ型サーミスタ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記複数の薄板材がＭｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｌ及びＮｉよりなる群から選ばれた１種又は２種以上の金属酸化物を含有するセラミックス焼結体よりなり、薄板材のうちの少なくとも１枚は、他の薄板材と前記金属酸化物の組成比が異なることを特徴とするチップ型サーミスタ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載されるチップ型サーミスタを製造する方法であって、
セラミックス焼結体よりなる複数の薄板材を導電性金属層により接合して積層体を得る工程と、
該積層体の板面に所定の間隔をあけて互いに平行に複数の表面電極を帯状に形成する工程と、
該表面電極を形成した積層体の両板面に絶縁性無機物層を形成する工程と、
該絶縁性無機物層を形成した積層体を前記表面電極の長手方向に直交する方向に短冊状に切り出して角柱状体を得る工程と、
該角柱状体の４側面のうち絶縁性無機物層が形成されていない２側面に絶縁性無機物層を形成する工程と、
該絶縁性無機物層を形成した角柱状体を長手方向と直交する方向にチップ状に切断してチップ状サーミスタ素体を得る工程と、
該チップ状サーミスタ素体の絶縁性無機物層が形成されていない両端面のうちの一方の端面に絶縁性無機物層を形成した後、該両端面に端子電極を形成する工程と、
を有することを特徴とするチップ型サーミスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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及びその製造方法に係り、特に温度の上昇により抵抗値が減少する負特性のサーミスタであって、低抵抗かつ高Ｂ定数で、抵抗値のばらつきの小さい高精度のチップ型サーミスタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のチップ型サーミスタの製造方法として、本出願人は、セラミックス焼結体よりなる薄板材の表面に導電性ペーストを帯状に印刷して複数本の抵抗値調整用電極を互いに平行に形成し、この薄板材を抵抗値調整用電極の延在方向と直交する方向に短冊状に切断して、角柱状体を作製し、この角柱状体を抵抗値調整用電極の幅方向の中心線に沿って切断することにより両端面に上記抵抗値調整用電極の一端がそれぞれ露出するチップ状のサーミスタ素体を作製し、更にこのサーミスタ素体の両端面に抵抗値調整用電極と電気的に接続される端子電極を形成するチップ型サーミスタの製造方法を特許出願した（特開平４−１２７４０１号公報）。
【０００３】
このチップ型サーミスタは具体的には次の方法により製造される。即ち、まず、セラミックス焼結体よりなる薄板材の両面又は片面に導電性ペーストを帯状に間隔をあけて、スクリーン印刷法やロール転写印刷法等にて印刷した後乾燥することにより、多数列の抵抗値調整用電極を形成する。次いで、この薄板材の両面にガラス等の絶縁性無機物を含んだペーストを印刷、吹き付け又は浸漬により塗布した後焼成することにより、絶縁性無機物層を形成する。この両面が絶縁性無機物層により被覆された薄板材を上記抵抗値調整用電極の長手方向と直交する方向に短冊状に切り出した後、得られた角柱状体の切断面に絶縁性無機物を含んだペーストを印刷、吹付け又は浸漬により塗布して焼成することにより、上記切断面にも絶縁性無機物層を形成する。次に、このようにして、４側面に絶縁性無機物層が形成された角柱状体をその長手方向に直交する方向に切断することにより、チップ状のサーミスタ素体を作製し、このサーミスタ素体の切断面である両端面を含む両端部に導電性ペーストを塗布して焼成することにより、焼付け電極層を形成する。更に、この焼付け電極層の表面にめっき層を形成することにより、両端部に焼付け電極層とめっき層からなる端子電極を有するチップ型サーミスタを得る。
【０００４】
一方、チップ状サーミスタ素体の内部に抵抗値調整用の内部電極を有するチップ型サーミスタも提供されており、このチップ型サーミスタは、次のようにして製造される。
【０００５】
即ち、まずキャスティング法によりセラミックスグリーンシートを作製し、その所定位置に導電性ペーストを印刷して内部電極を形成する。そして、内部電極を形成したセラミックスグリーンシートと必要に応じて内部電極を形成していないセラミックスグリーンシートとを所要枚数積層して圧着し、これを一体焼結し、積層体を得る。この積層体の表裏の主板面に上記と同様にして絶縁性無機物層を形成した後、短冊状に切断し、同様に、切断面にも絶縁性無機物層を形成する。このようにして、４側面に絶縁性無機物層を形成した角柱状体を、内部電極が切断面に表出するように、長手方向と直交する方向にチップ状に切断し、得られたチップ状サーミスタ素体の内部電極が表出する両端面に上記と同様にして端子電極を形成してチップ型サーミスタを得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のチップ型サーミスタのうち、特開平４−１２７４０１号公報に記載されるチップ型サーミスタでは、抵抗値調整用電極がサーミスタ素体の互いに対向する２つの側面にのみ形成されているため、サーミスタの抵抗値を減少するにも限度がある。この結果、サーミスタ特性（抵抗値とＢ定数の組合せ）の範囲が比較的狭くなるため、近年、開発の要望が増大している低抵抗かつ高Ｂ定数のサーミスタを実現することができないという欠点がある。
【０００７】
一方、内部電極を形成した積層型のチップ型サーミスタでは、内部電極の形成位置や形成本数を調整することにより、抵抗値を比較的容易に調整することができるため、サーミスタのＢ定数を変えることなく抵抗値を小さくすることができる。即ち、初期抵抗値が小さくしかもＢ定数の大きいサーミスタを得ることができるという利点がある。しかし、このチップ型サーミスタでは、グリーンシートと内部電極層形成用の導電性ペーストとが同時に焼成されるため、焼成時のグリーンシートないし導電性ペーストの収縮によるばらつき等の影響を受けて十分な寸法精度が得られず、抵抗値調整用の内部電極間の距離がばらつき、得られるチップ型サーミスタの抵抗値にもばらつきが発生するという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決し、抵抗値の調整範囲を広げることにより抵抗値及びＢ定数のサーミスタ特性の範囲を拡大し、低抵抗かつ高Ｂ定数という特性を容易に得ることができ、しかも抵抗値のばらつきも小さく、高精度なチップ型サーミスタを提供することを目的とする。
【０００９】
【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、セラミックス焼結体よりなる直方体形状のチップ状サーミスタ素体と、該チップ状サーミスタ素体の側面及び内部にそれぞれ形成された表面電極及び内部電極と、該チップ状サーミスタ素体の両端面に形成された端子電極とを備え、前記表面電極及び内部電極は、チップ状サーミスタ素体の両端面に形成された端子電極のうちの一方にのみ導通し、他方とは絶縁されているチップ型サーミスタであって、前記チップ状サーミスタ素体は、セラミックス焼結体よりなる複数の薄板材が導電性金属層により接合されたものであり、該チップ状サーミスタ素体の前記両端面のうち一方の端面においては、前記端子電極は絶縁性無機物層を介して該端面に形成されており、前記内部電極は、該一方の端面から他方の端面まで形成された前記導電性金属層であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のチップ型サーミスタは、表面電極と内部電極とを有するため、抵抗値の調整範囲を広げることにより抵抗値及びＢ定数のサーミスタ特性の範囲を拡大することができ、低抵抗かつ高Ｂ定数のチップ型サーミスタを容易に実現することができる。
【００１１】
しかも、本発明に係るチップ状サーミスタ素体は、セラミックス焼結体の薄板材を導電性金属層で接合したものであるため、焼成時の収縮の影響を受けることがなく、抵抗値調整用の電極間の距離が正確なものとなり、従って、抵抗値のばらつきも小さく、高精度なチップ型サーミスタが得られる。
【００１２】
このような本発明のチップ型サーミスタは、セラミックス焼結体よりなる複数の薄板材を導電性金属層により接合して積層体を得る工程と、該積層体の板面に所定の間隔をあけて互いに平行に複数の表面電極を帯状に形成する工程と、該表面電極を形成した積層体の両板面に絶縁性無機物層を形成する工程と、該絶縁性無機物層を形成した積層体を前記表面電極の長手方向に直交する方向に短冊状に切り出して角柱状体を得る工程と、該角柱状体の４側面のうち絶縁性無機物層が形成されていない２側面に絶縁性無機物層を形成する工程と、該絶縁性無機物層を形成した角柱状体を長手方向と直交する方向にチップ状に切断してチップ状サーミスタ素体を得る工程と、該チップ状サーミスタ素体の絶縁性無機物層が形成されていない両端面のうちの一方の端面に絶縁性無機物層を形成した後、該両端面に端子電極を形成する工程とを有することを特徴とするチップ型サーミスタの製造方法により製造することができる。
【００１３】
本発明のチップ型サーミスタにおいては、チップ状サーミスタ素体を構成する複数の薄板材としてＭｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｌ及びＮｉよりなる群から選ばれた１種又は２種以上の金属酸化物を含有するセラミックス焼結体よりなり、薄板材のうちの少なくとも１枚は、他の薄板材と前記金属酸化物の組成比が異なるものとすることができ、これにより、特性の異なる２種以上のサーミスタ素体を組み合わせることでサーミスタ特性（抵抗値及びＢ定数）の多様化を図ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明のチップ型サーミスタの実施の形態を示す断面図、図２（ａ）〜（ｅ）はこのチップ型サーミスタの製造手順を示す斜視図である。
【００１６】
図１のチップ型サーミスタ１０は、セラミックス焼結体よりなる２枚の薄板材１Ａ，１Ｂが導電性金属層（内部電極）２により接合されてチップ状サーミスタ素体３とされている。このチップ状サーミスタ素体３の対向する２側面には表面電極４Ａ，４Ｂが形成され、更に４側面がガラス層５で被覆されている。表面電極４Ａ，４Ｂは、チップ状サーミスタ素体３の一方の端面の縁部から、他方の端面の縁部の近傍まで形成されており、他方の端面の近傍部分は、表面電極４Ａ，４Ｂの非形成部となっている。また、チップ状サーミスタ素体３の一方の端面にはガラス層６が形成され、更に両端面に端子電極７Ａ，７Ｂが形成されている。この端子電極７Ａ，７Ｂは、焼付電極層７ａとその表面に形成されたＮｉめっき層７ｂと、更にその表面に形成されたはんだめっき層７ｃとで構成されている。
【００１７】
次に、図２（ａ）〜（ｅ）を参照して、このチップ型サーミスタを本発明の方法に従って製造する際の製造手順を説明する。
【００１８】
まず、セラミックス焼結体よりなる薄板材１１，１２を次のようにして製造する。
【００１９】
Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ等の金属の酸化物粉末を１種又は２種以上、金属原子比が所定の割合になるようにそれぞれ秤量し、ボールミル等により５〜２０時間混合して、脱水し乾燥する。次いで、この混合物を大気圧下、５００〜１０００℃で１〜１０時間仮焼し、再びボールミル等で粉砕して、脱水、乾燥する。次に、この粉砕物に有機系結合剤等を加え、スプレードライヤ等を用いて上記粉砕物の粒径が３０〜２００μｍ程度になるように造粒し、油圧プレス等により直方体に圧縮成形する。更に、この成形体を大気圧下、１０００〜１３００℃で２〜１０時間焼成して、所定の寸法のセラミックス焼結ブロックを作製し、このブロックをハンドソー等を用いて所定の厚さに切断することにより、薄板材１１，１２を作製する。この薄板材１１，１２のうち、一方の薄板材１２の一方の板面に導電性電極ペースト１３を全面的に塗布し、その上に他方の薄板材１１を重ね合わせ、０．５〜３ｋｇ／ｃｍ2程度の加圧力を加え、乾燥した後、大気圧下、７５０〜８５０℃で１５〜６０分焼成して接合一体化して積層体とする（図１（ａ））。
【００２０】
この電極ペースト１３としては、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｇ／Ｐｄペースト等を用いることができ、５〜１０μｍ程度の厚さに塗布するのが好ましい。
【００２１】
次に、この積層体１４の両板面（一方の板面のみでも良い。）に、導電性電極ペーストを所定の間隔をあけて互いに平行に印刷して乾燥した後、大気圧下、７５０〜８５０℃で１０〜６０分程度焼成することにより、帯状の表面電極１５を形成する（図２（ｂ））。この表面電極１５には、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｇ／Ｐｄペースト等を用いることができ、表面電極１５は、例えば、幅０．２〜３．０ｍｍの帯状に、幅方向に０．１〜０．８２ｍｍの間隔をあけて、厚さ３〜１５μｍ程度に形成される。次いで、表面電極１５を形成した積層体１４の両板面にガラスペーストを全面的に塗布して乾燥した後、７５０〜８５０℃で１０〜６０分焼成することにより、厚さ５〜２０μｍ程度のガラス層１６を形成する（図２（ｃ））。
【００２２】
次いで、ガラス層１６を形成した積層体１４を、ダイシングマシン等により表面電極１５の長手方向と直交する方向に幅０．６５〜０．９ｍｍの短冊状に切り出し、角柱状体１７を得る（図２（ｄ））。
【００２３】
この角柱状体１７のガラス層未被覆の２側面にも上記と同様にしてガラス層を形成し、４側面をガラス層で被覆した角柱状体１７’を長手方向と直交する方向に長さ１．４５〜１．５５ｍｍ程度のチップ状に切断してチップ状サーミスタ素体１８を得る（図２（ｅ））。このチップ状サーミスタ素体１８のガラス層未被覆の両端面のうち、表面電極が縁部まで形成されている側の端面にのみ、ガラスペーストを塗布した後、上記ガラス層の形成と同様の条件で焼き付けて、絶縁層としてのガラス層を５〜２０μｍ程度の厚さに形成した後、両端面に端子電極を形成してチップ型サーミスタを得る。端子電極の形成に当っては、Ａｇ等の導電性電極ペーストを塗布して乾燥し、７５０〜８５０程度で１０〜６０分程度焼成して焼き付け、その後Ｎｉめっきを施し、更にはんだめっきを施す。
【００２４】
なお、本発明のチップ型サーミスタにおいて、保護層としてのガラス層５の代りに、熱硬化性のエポキシ系ペーストのような高分子ペーストの塗布、加熱硬化により高分子材料層を形成しても良い。また、端子電極として樹脂系電極を適用することもでき、これらの材料を用いることにより、耐熱応力性を高めて機械的特性及び信頼性の向上を図ることができる。
【００２５】
図１に示すチップ型サーミスタ１０は２枚の薄板材１Ａ，１Ｂを一層の内部電極２で接合した構造であるが、本発明においては、３枚以上の薄板材を用い、内部電極を２層以上形成することも可能である。また、内部電極だけでなく、表面電極４Ａ，４Ｂの印刷パターンを適宜設定することにより、様々なサーミスタ特性のチップ型サーミスタを製造することができる。
【００２６】
更に、本発明のチップ型サーミスタでは、積層、接合する薄板材として、金属酸化物の組成比の異なる薄板材、即ち、サーミスタ特性の異なる薄板材を用いても良く、これにより、抵抗値及びＢ定数等のサーミスタ特性の多様化を図ることができる。
【００２７】
【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。
【００２８】
実施例１
以下の手順で図１に示すチップ型サーミスタ１０を作製した。
【００２９】
まず、炭酸マンガン、炭酸コバルト、酸化アルミニウムを出発原料とし、これらを金属原子比が所定の割合（Ｍｎ：Ｃｏ：Ａｌ＝３７：５６：７）になるようにそれぞれ秤量し、ボールミルで１６時間均一に混合して、脱水、乾燥した。この混合物を大気圧下、９００℃で２時間仮焼し、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結合剤を加え、スプレードライヤにより粉砕物の粒径が６０μｍ程度になるように造粒し、油圧プレスにより直方体に圧縮成形した。この成形体を大気圧下、１１００℃で４時間焼成し、縦、横及び厚さがそれぞれ３５ｍｍ，５０ｍｍ及び１０ｍｍのセラミック焼結ブロックを作製し、このブロックをハンドソーで切断して、縦、横及び厚さがそれぞれ３５ｍｍ，５０ｍｍ及び０．２０ｍｍの薄板材を作製した。
【００３０】
次いで、この薄板材の全面にＡｇ電極ペーストをスクリーン印刷法により塗布後、その上にもう一枚の薄板材を所定の位置になるように位置決めして積重ね、１５０℃で１５分乾燥し、その積層体を８２０℃で１０分間焼き付けて接合した。このとき、接合を確実にするために、電極ペーストの乾燥前に積層された２枚の薄板材に所定の圧力（０．５ｋｇ／ｃｍ2）を加えた。
【００３１】
得られた積層体の両板面に所定のパターンとなるように、幅２．７ｍｍの帯状のＡｇ電極ペーストを幅方向に０．２０ｍｍの間隔をあけてスクリーン印刷法により印刷して乾燥した。このとき積層体の両面のＡｇペーストが積層体を挟んで互いに対向するように（即ち、同一位相となるように）印刷した。この積層体を８２０℃で１５分焼成して焼き付けることにより、厚さ約５μｍの多数列の抵抗値調整用表面電極を形成した。
【００３２】
上記抵抗値調整用表面電極を形成した積層体の両板面の全面にガラスペーストをスクリーン印刷法により塗布し、１５０℃で１５分乾燥後、８５０℃で１０分焼き付けてガラス層を形成した。
【００３３】
この積層体をダイシングマシンにより抵抗値調整用表面電極の長手方向と直交する方向に幅０．７５ｍｍの短冊状に切り出し、得られた角柱状体の切断面にもガラスペーストをスクリーン印刷法により塗布し、上記と同様に乾燥、焼成してガラス層を形成した。このようにして４側面にガラス層（いずれも厚さは１０μｍ）を形成した角柱状体を、各抵抗値調整用表面電極の長手方向と直交する方向に、ダイシングマシンを用いて、チップ状に切断し、長さ１．５２ｍｍのチップ状のサーミスタ素体を作製した。
【００３４】
このサーミスタ素体のガラス層を形成していない両端面のうち、一方の端面に内部電極との絶縁性を確保するために、絶縁性ガラスペーストをディップ法により塗布した後、８５０℃で１０分間焼き付け、厚さ２０μｍのガラス層を形成した。
【００３５】
更に、このサーミスタ素体の両端面にガラスフリットを含むＡｇ電極ペーストをディッピング法により塗布した後、８２０℃で１０分間焼き付けることにより、サーミスタ素体の両端部に厚さ４０μｍの端子電極層を形成し、更にこの端子電極層の表面に電解バレル法により厚さ２〜５μｍのＮｉめっき層を形成し、このＮｉめっき層の表面に厚さ３〜７μｍのはんだめっき層を形成し、チップ型サーミスタ１０を得た。
【００３６】
得られたチップ型サーミスタについて抵抗値を測定し、結果を表１に示した。また、同様の手順で作製した３０個のチップ型サーミスタについて、抵抗値のばらつきを評価した。抵抗値のばらつきは標準偏差をｓ、抵抗値の平均値をＡｖ．としたときに、３×ｓ／Ａｖ．で表される抵抗値の変動係数（％）を求めることにより評価した。
【００３７】
なお、このチップ型サーミスタの抵抗値は１．０ｋΩでＢ定数は４４００ｋであった。
【００３８】
比較例１
実施例１において、薄板材２枚分の厚みを有するサーミスタ板材を用い、内部電極がなく、抵抗値調整用の表面電極のみを有するチップ型サーミスタを作製し、その抵抗値を測定して結果を表１に示した。
【００３９】
比較例２
比較例１において、抵抗値調整用の表面電極を形成しなかったこと以外は同様にして、チップ型サーミスタを作製し、その抵抗値を測定して結果を表１に示した。
【００４０】
比較例３
以下の方法により、実施例１と同形、同寸法で同材料からなるチップ型サーミスタを作製した。
【００４１】
まず、キャスティング法によりサーミスタ材料のセラミックスグリーンシートを作製し、その所定位置に内部電極を印刷した。そして、内部電極を印刷したセラミックスグリーンシートと内部電極を形成していないセラミックスグリーンシートを複数枚積層して圧着させ、得られた積層体に表面電極及びガラス層を形成すると共に、チップ状に切断して焼成した後、バレル研磨することにより、内部電極を有するチップ状サーミスタ素体を製造した。このチップ状サーミスタ素体の両端面に、導電性ペーストを塗布して焼成することにより、導電性金属層を焼き付け、更に、Ｎｉめっき層及びはんだめっき層を形成し、内部電極を有する積層型のチップ型サーミスタを得た。得られたチップ型サーミスタについて実施例１と同様にして抵抗値とそのばらつきを調べ、結果を表１に示した。
【００４２】
【表１】
0003893800.tif 000002
【００４３】
表１より次のことが明らかである。即ち、内部電極及び表面電極のない比較例２、並びに、内部電極がなく表面電極のみの比較例１に比べて、内部電極と表面電極とを有する実施例１のチップ型サーミスタでは、抵抗値を大幅に低減することができる。
【００４４】
また、本発明によりセラミックス焼成体の薄板材を接合したチップ型サーミスタは、内部電極を形成したセラミックスグリーンシートを積層して焼成する積層型のチップ型サーミスタに比べて、抵抗値のばらつきは極めて小さい。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のチップ型サーミスタ及びその製造方法によれば、抵抗値の調整範囲を広げることにより抵抗値及びＢ定数のサーミスタ特性の範囲を拡大することができ、低抵抗かつ高Ｂ定数という特性を容易に得ることができる。しかも、抵抗値のばらつきも小さく、高精度なチップ型サーミスタを提供することができる。
【００４６】
請求項３のチップ型サーミスタによれば、サーミスタ特性の多様化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップ型サーミスタの実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明のチップ型サーミスタの製造手順を示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ  薄板材
２  内部電極（導電性金属層）
３  チップ状サーミスタ素体
４Ａ，４Ｂ  表面電極
５，６  ガラス層
７Ａ，７Ｂ  端子電極
７ａ  焼付電極層
７ｂ  Ｎｉめっき層
７ｃ  はんだめっき層
１０  チップ型サーミスタ
【図１】
0003893800.tif 000003
【図２】
0003893800.tif 000004