(57)【要約】【課題】ＰＴＣ特性の向上と室温比抵抗の低減とを両立できるＰＴＣサーミスタを提供する。【解決手段】ＰＴＣサーミスタ１は、正の抵抗温度特性を有するセラミックス層２０と内部電極２１，２２とを交互に積層して構成される素体１０と、内部電極２１，２２に電気的に接続され、素体１０の外面の一部を覆う外部電極４１，４２とを備える。素体１０の外面は、セラミックス層２０と内部電極２１，２２との積層方向の互いに反対側に位置する第１側面１１および第２側面１２を含む。素体１０は、第１側面１１と第２側面１２とを貫通する貫通孔を有する。【選択図】図１
2016033966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の抵抗温度特性を有するセラミックス層と内部電極とを交互に積層して構成される素体と、
前記内部電極に電気的に接続され、前記素体の外面の一部を覆う外部電極と
を備え、
前記素体の外面は、前記セラミックス層と前記内部電極との積層方向の互いに反対側に位置する第１側面および第２側面を含み、
前記素体は、前記第１側面と前記第２側面とを貫通する貫通孔を有することを特徴とするＰＴＣサーミスタ。
【請求項２】
請求項１に記載のＰＴＣサーミスタにおいて、
前記素体の前記第１側面と前記第２側面とを貫通する度合を示す貫通率は、１２％〜５０％であることを特徴とするＰＴＣサーミスタ。
【請求項３】
請求項２に記載のＰＴＣサーミスタにおいて、
前記素体の室温比抵抗は、３０Ωｃｍ以下であることを特徴とするＰＴＣサーミスタ。
【請求項４】
請求項２または３に記載のＰＴＣサーミスタにおいて、
前記素体のＰＴＣ桁数は、４．０桁以上であることを特徴とするＰＴＣサーミスタ。
【請求項５】
正の抵抗温度特性を有するセラミックスの素材を混合粉砕して混合粉体を形成し、前記混合粉体を８００℃〜１１００℃の温度で仮焼処理を施して、比表面積が１．０〜１２．０となる仮焼粉を形成する工程と、
前記仮焼粉をシート状に形成してシート体を形成し、前記シート体と内部電極の材料とを交互に積層して、積層体を形成する工程と、
前記積層体を、還元雰囲気中、１１００℃〜１３００℃の温度で焼成し、その後、酸化雰囲気中、熱処理を行って、セラミックス層と内部電極とを交互に積層して構成される素体を形成する工程と、
前記内部電極に電気的に接続され、前記素体の外面の一部を覆う外部電極を形成する工程と
を備え、
前記素体の外面は、前記セラミックス層と前記内部電極との積層方向に互いに反対側に位置する第１側面および第２側面を含み、
前記素体には、前記第１側面と前記第２側面とを貫通する貫通孔が設けられ、
前記素体の前記第１側面と前記第２側面とを貫通する度合を示す貫通率は、１２％〜５０％となることを特徴とするＰＴＣサーミスタの製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のＰＴＣサーミスタの素体の第１側面と第２側面とが貫通する度合を示す貫通率を測定する方法であって、
非凝縮系ガスを、前記素体の前記第１側面側に供給して、非凝縮系ガスを、貫通孔を介して、前記素体の前記第１側面側から前記第２側面側へ透過させた状態において、
前記素体の前記第２側面側を透過した非凝縮系ガスの流量を、Ｑとし、
前記素体の前記第１側面側の非凝縮系ガスと前記素体の前記第２側面側の非凝縮系ガスとの差圧を、ΔＰとし、
前記素体の前記第２側面の面積を、Ｓとし、
前記素体の前記第２側面側を透過した非凝縮系ガスの圧力を、Ｐとすると、
Ｐ＝Ｑ／ΔＰ・Ｓとなり、
前記素体の前記第１側面側に供給された非凝縮系ガスの圧力を、Ｐｔとすると、
貫通率を、以下の（式１）
貫通率（％）＝１００×（Ｐｔ−Ｐ）／Ｐｔ・・・（式１）
から求めることを特徴とするＰＴＣサーミスタの貫通率の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタの製造方法およびＰＴＣサーミスタの貫通率の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＴＣサーミスタとしては、特開２００７−２４６３２８号公報（特許文献１）に記載されたものがある。このＰＴＣサーミスタは、正の抵抗温度特性を有するセラミックス層と内部電極とを交互に積層して構成される素体と、内部電極に電気的に接続され素体の外面の一部を覆う外部電極とを有する。
【０００３】
前記セラミックス層は、焼結体から構成され、焼結体の空隙率は、５％〜２５％である。このように、焼結体の空隙率を大きくしているため、素体を製造するときに行う酸化の際、素体は酸化されて、ＰＴＣ特性が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のＰＴＣサーミスタでは、ＰＴＣ特性を高くするため、空隙率を大きくしているが、空隙率を大きくすることで、内部電極が酸化されて、室温比抵抗が大きくなる問題があった。このように、ＰＴＣ特性の向上と室温比抵抗の低減とは、トレードオフの関係にあった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、ＰＴＣ特性の向上と室温比抵抗の低減とを両立できるＰＴＣサーミスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明のＰＴＣサーミスタは、
正の抵抗温度特性を有するセラミックス層と内部電極とを交互に積層して構成される素体と、
前記内部電極に電気的に接続され、前記素体の外面の一部を覆う外部電極と
を備え、
前記素体の外面は、前記セラミックス層と前記内部電極との積層方向の互いに反対側に位置する第１側面および第２側面を含み、
前記素体は、前記第１側面と前記第２側面とを貫通する貫通孔を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明のＰＴＣサーミスタによれば、前記素体は、第１側面と第２側面とを貫通する貫通孔を有する。これにより、素体を製造する際に還元焼成後に酸化を行うが、このとき、酸素は、貫通孔を通過することで、素体の内部まで到達することができる。このように、従来のように空隙率を大きくしなくても貫通孔を設けるだけで、酸素を素体の内部まで行き渡らせることができる。したがって、空隙率を小さくしても、素体の内部まで酸化できて、ＰＴＣ特性を高くできる。また、空隙率を小さくすることができるため、内部電極が触れる酸素の量を少なくでき、内部電極の酸化を抑制して、室温比抵抗を低減できる。
【０００９】
また、一実施形態のＰＴＣサーミスタでは、前記素体の前記第１側面と前記第２側面とを貫通する度合を示す貫通率は、１２％〜５０％である。
【００１０】
前記実施形態のＰＴＣサーミスタによれば、前記素体の貫通率は、１２％〜５０％である。これにより、素体の貫通率を高めることで、空隙率を小さくしても、ＰＴＣ特性を高くでき、かつ、空隙率を小さくできるため、室温比抵抗を低減できる。
【００１１】
これに対して、貫通率を１２％よりも小さくすると、素体の酸化が進まず、ＰＴＣ特性が低くなる。一方、貫通率を５０％よりも大きくすると、内部電極が酸化され、室温比抵抗が大きくなる。
【００１２】
また、一実施形態のＰＴＣサーミスタでは、前記素体の室温比抵抗は、３０Ωｃｍ以下である。
【００１３】
前記実施形態のＰＴＣサーミスタによれば、前記素体の室温比抵抗は、３０Ωｃｍ以下であるので、低い室温比抵抗を実現できる。
【００１４】
また、一実施形態のＰＴＣサーミスタでは、前記素体のＰＴＣ桁数は、４．０桁以上である。
【００１５】
前記実施形態のＰＴＣサーミスタによれば、前記素体のＰＴＣ桁数は、４．０桁以上であるので、高いＰＴＣ特性を実現できる。
【００１６】
また、一実施形態のＰＴＣサーミスタの製造方法では、
正の抵抗温度特性を有するセラミックスの素材を混合粉砕して混合粉体を形成し、前記混合粉体を８００℃〜１１００℃の温度で仮焼処理を施して、比表面積が１．０〜１２．０となる仮焼粉を形成する工程と、
前記仮焼粉をシート状に形成してシート体を形成し、前記シート体と内部電極の材料とを交互に積層して、積層体を形成する工程と、
前記積層体を、還元雰囲気中、１１００℃〜１３００℃の温度で焼成し、その後、酸化雰囲気中、熱処理を行って、セラミックス層と内部電極とを交互に積層して構成される素体を形成する工程と、
前記内部電極に電気的に接続され、前記素体の外面の一部を覆う外部電極を形成する工程と
を備え、
前記素体の外面は、前記セラミックス層と前記内部電極との積層方向に互いに反対側に位置する第１側面および第２側面を含み、
前記素体には、前記第１側面と前記第２側面とを貫通する貫通孔が設けられ、
前記素体の前記第１側面と前記第２側面とを貫通する度合を示す貫通率は、１２％〜５０％となる。
【００１７】
前記実施形態のＰＴＣサーミスタの製造方法によれば、仮焼粉の比表面積と積層体の還元雰囲気中の焼成温度とが予め定められた値となるように、ＰＴＣサーミスタを製造することで、素体の貫通率を、１２％〜５０％とできる。これにより、素体を製造する際に還元焼成後に酸化を行うとき、空隙率を小さくしても、酸素は、素体の内部まで酸化して、ＰＴＣ特性を高くできる。また、空隙率を小さくできるため、内部電極が触れる酸素の量を少なくでき、内部電極の酸化を抑制して、室温比抵抗を低減できる。したがって、ＰＴＣ特性の向上と室温比抵抗の低減とを両立できるＰＴＣサーミスタを製造できる。
【００１８】
また、一実施形態のＰＴＣサーミスタの貫通率の測定方法では、
前記ＰＴＣサーミスタの素体の第１側面と第２側面とが貫通する度合を示す貫通率を測定する方法であって、
非凝縮系ガスを、前記素体の前記第１側面側に供給して、非凝縮系ガスを、貫通孔を介して、前記素体の前記第１側面側から前記第２側面側へ透過させた状態において、
前記素体の前記第２側面側を透過した非凝縮系ガスの流量を、Ｑとし、
前記素体の前記第１側面側の非凝縮系ガスと前記素体の前記第２側面側の非凝縮系ガスとの差圧を、ΔＰとし、
前記素体の前記第２側面の面積を、Ｓとし、
前記素体の前記第２側面側を透過した非凝縮系ガスの圧力を、Ｐとすると、
Ｐ＝Ｑ／ΔＰ・Ｓとなり、
前記素体の前記第１側面側に供給された非凝縮系ガスの圧力を、Ｐｔとすると、
貫通率を、以下の（式１）
貫通率（％）＝１００×（Ｐｔ−Ｐ）／Ｐｔ・・・（式１）
から求める。
【００１９】
前記実施形態のＰＴＣサーミスタの貫通率の測定方法によれば、非凝縮系ガスを、素体の第１側面側に供給して、非凝縮系ガスを、貫通孔を介して、素体の第１側面側から第２側面側へ透過させた状態において、貫通率（％）を、１００×（Ｐｔ−Ｐ）／Ｐｔから求める。これにより、素体の貫通率を測定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のＰＴＣサーミスタによれば、ＰＴＣ特性の向上と室温比抵抗の低減とを両立できる。
【００２１】
本発明のＰＴＣサーミスタの製造方法によれば、ＰＴＣ特性の向上と室温比抵抗の低減とを両立できるＰＴＣサーミスタを製造できる。
【００２２】
本発明のＰＴＣサーミスタの貫通率の測定方法によれば、ＰＴＣサーミスタの素体の貫通率を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態のＰＴＣサーミスタを示す断面図である。
【図２】図１の拡大図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態のＰＴＣサーミスタの製造方法を説明する説明図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態のＰＴＣサーミスタの製造方法を説明する説明図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態のＰＴＣサーミスタの製造方法を説明する説明図である。
【図４】ナノパームポロメーター装置の概要図である。
【図５】ナノパームポロメーター装置の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態のＰＴＣサーミスタを示す断面図である。図１に示すように、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ１は、素体１０と、素体１０の外面の一部を覆う外部電極４１，４２とを有する。
【００２６】
前記素体１０は、複数のセラミックス層２０と複数の内部電極２１，２２とを有する。素体１０は、セラミックス層２０と内部電極２１，２２とを交互に積層して構成される。セラミックス層２０と内部電極２１，２２との積層方向は、図１中、矢印Ａとして示す。複数のセラミックス層２０は、一体となって、セラミックス体２５を構成する。セラミックス層２０は、正の抵抗温度特性を有する。つまり、ＰＴＣサーミスタ１は、キュリー温度で電気抵抗が急上昇するという特性を有する。
【００２７】
前記素体１０は、略直方体状に形成されている。素体１０の外面は、第１端面１５と、第１端面１５の反対側に位置する第２端面１６と、第１端面１５と第２端面１６の間に位置する周面１７とを有する。第１端面１５と第２端面１６とは、積層方向Ａに沿った断面において、積層方向Ａと直交する方向に位置する。周面１７は、積層方向Ａの互いに反対側に位置する第１側面１１および第２側面１２を含む。
【００２８】
前記セラミックス層２０は、例えば、チタン酸バリウム系半導体セラミックスから構成される。なお、セラミックス層２０は、正の抵抗温度特性を有する他のセラミックスから構成されてもよい。
【００２９】
前記内部電極２１，２２は、略平板状に形成されている。内部電極２１，２２は、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏのうちの少なくとも一つの元素を含んでいる。
【００３０】
前記複数の内部電極２１，２２は、互いに間隔をあけて、略平行に配列されている。隣り合う２つの内部電極２１，２２において、第１内部電極２１の端部２１ａは、素体１０の第１端面１５においてセラミックス体２５から露出し、第２内部電極２２の端部２２ａは、素体１０の第２端面１６においてセラミックス体２５から露出している。
【００３１】
前記素体１０の周面１７には、コーティング層３０が形成されている。コーティング層３０は、例えば、ガラス材からなる。
【００３２】
前記素体１０の第１端面１５には、第１外部電極４１が設けられている。前記素体１０の第２端面１６には、第２外部電極４２が設けられている。第１、第２外部電極４１，４２は、例えば、Ａｇから構成される。
【００３３】
前記第１外部電極４１は、第１内部電極２１の端部２１ａに接触して電気的に接続される。第１外部電極４１は、素体１０の外面の一部を覆う。具体的には、第１外部電極４１は、素体１０の第１端面１５の全てを覆うと共に、コーティング層３０の第１端面１５側の端部を覆う。
【００３４】
前記第２外部電極４２は、第２内部電極２２の端部２２ａに接触して電気的に接続される。第２外部電極４２は、素体１０の外面の一部を覆う。具体的には、第２外部電極４２は、素体１０の第２端面１６の全てを覆うと共に、コーティング層３０の第２端面１６側の端部を覆う。
【００３５】
前記外部電極４１，４２上には、金属膜５０が設けられている。金属膜５０は、めっきにより、形成される。外部電極４１，４２は、図示しない基板上の配線に、金属膜５０とともにはんだ等により接合される。
【００３６】
図２は、前記素体１０の拡大図である。図２に示すように、素体１０は、第１側面１１と第２側面１２とを貫通する貫通孔６０を有する。貫通孔６０は、複数ある。貫通孔６０の径方向の大きさは、貫通孔６０の長さ方向において、異なっているが、同じであってもよい。複数の貫通孔６０の一部は、素体１０の内部で接続されているが、複数の貫通孔６０は、それぞれ、独立していてもよい。
【００３７】
前記貫通孔６０は、セラミックス体２５に設けられた孔を含む。また、内部電極２１，２２は、網状に形成されているため、貫通孔６０は、内部電極２１，２２の網目を含む。また、貫通孔６０は、内部電極２１，２２とセラミックス体２５との間の隙間を含む。
【００３８】
前記素体１０の第１側面１１と第２側面１２とが貫通する度合を示す貫通率は、１２％〜５０％である。貫通率は、非凝縮系ガスを、貫通孔６０を介して、素体１０の第１側面１１側から第２側面１２側へ透過させた状態で、非凝縮系ガスの透過量などを測定することで、求められる。貫通率の測定方法は、後で詳しく述べる。貫通率は、素体１０の製造時において、仮焼粉の比表面積、および、還元雰囲気中での焼成温度を調整することで、調整される。
【００３９】
前記素体１０の室温比抵抗は、３０Ωｃｍ以下である。これにより、低い室温比抵抗を実現できる。前記素体１０のＰＴＣ桁数は、４．０桁以上である。これにより、高いＰＴＣ特性を実現できる。
【００４０】
前記ＰＴＣサーミスタ１によれば、前記素体１０は、第１側面１１と第２側面１２とを貫通する貫通孔６０を有する。これにより、素体１０を製造する際に還元焼成後に酸化を行うが、このとき、酸素は、貫通孔６０を通過することで、素体１０の内部まで到達することができる。
【００４１】
このように、従来のように空隙率を大きくしなくても貫通孔６０を設けるだけで、酸素を素体１０の内部まで行き渡らせることができる。したがって、空隙率を小さくしても、素体１０の内部まで酸化できて、ＰＴＣ特性を高くできる。また、空隙率を小さくすることができるため、内部電極２１，２２が触れる酸素の量を少なくでき、内部電極２１，２２の酸化を抑制して、室温比抵抗を低減できる。
【００４２】
要するに、本願発明者は、従来例に示す空隙率に着目しないで、新たに貫通孔６０に着目し、これにより、内部電極２１，２２の酸化を抑制するために、空隙率を小さくしても、高いＰＴＣ特性を維持できたのである。
【００４３】
また、前記素体１０の貫通率は、１２％〜５０％である。これにより、素体１０の貫通率を高めることで、空隙率を小さくしても、ＰＴＣ特性を高くでき、かつ、空隙率を小さくできるため、室温比抵抗を低減できる。これに対して、貫通率を１２％よりも小さくすると、素体１０の酸化が進まず、ＰＴＣ特性が低くなる。一方、貫通率を５０％よりも大きくすると、内部電極２１，２２が酸化され、室温比抵抗が大きくなる。
【００４４】
次に、前記ＰＴＣサーミスタ１の製造方法について説明する。
【００４５】
まず、正の抵抗温度特性を有するセラミックスの素材を混合粉砕して、混合粉体を形成する。そして、混合粉体を８００℃〜１１００℃の温度で仮焼処理を施して、比表面積が１．０〜１２．０となる仮焼粉を形成する。
【００４６】
その後、図３Ａに示すように、前記仮焼粉をシート状に形成して複数のシート体５を形成する。そして、所定数のシート体５の上面に、内部電極２１，２２の材料を印刷する。このとき、内部電極２１，２２の一端面２１ａ，２２ａのみがシート体５の外縁まで延び、内部電極２１，２２の他の端面がシート体５の内側に位置するようにする。
【００４７】
その後、図３Ｂに示すように、前記シート体５と前記内部電極２１，２２とが交互に積層するように、内部電極２１，２２が印刷された複数のシート体５を重ねて、積層体６を形成する。このとき、内部電極２１，２２の一端面２１ａ，２２ａが、積層体６の左右端面に交互に位置するようにする。
【００４８】
その後、図３Ｃに示すように、前記積層体６を、還元雰囲気中、１１００℃〜１３００℃の温度で焼成し、その後、酸化雰囲気中、熱処理を行って、セラミックス層２０と内部電極２１，２２とを交互に積層して構成される素体１０を形成する。このとき、素体１０の周面１７を覆うように、コーティング層３０を同時に形成する。
【００４９】
これにより、図２に示すように、前記素体１０には、第１側面１１と第２側面１２とを貫通する貫通孔６０が設けられる。素体１０の第１側面１１と第２側面１２とを貫通する度合を示す貫通率は、１２％〜５０％となる。
【００５０】
その後、図１に示すように、内部電極２１，２２に電気的に接続され、素体１０の外面の一部を覆う外部電極４１，４２を形成する。第１外部電極４１は、素体１０の第１端面１５を覆うと共に、第１内部電極２１の端部２１ａに接触して電気的に接続される。第２外部電極４２は、素体１０の第２端面１６を覆うと共に、第２内部電極２２の端部２２ａに接触して電気的に接続される。
【００５１】
前記ＰＴＣサーミスタ１の製造方法によれば、仮焼粉の比表面積と積層体６の還元雰囲気中の焼成温度とが予め定められた値となるように、ＰＴＣサーミスタ１を製造することで、素体１０の貫通率を、１２％〜５０％とできる。これにより、素体１０を製造する際に還元焼成後に酸化を行うとき、空隙率を小さくしても、酸素は、素体１０の内部まで酸化して、ＰＴＣ特性を高くできる。また、空隙率を小さくできるため、内部電極２１，２２が触れる酸素の量を少なくでき、内部電極２１，２２の酸化を抑制して、室温比抵抗を低減できる。したがって、ＰＴＣ特性の向上と室温比抵抗の低減とを両立できるＰＴＣサーミスタ１を製造できる。
【００５２】
次に、前記素体１０の貫通率を測定する方法を説明する。貫通率を測定する際、素体１０の周面１７に、コーティング層３０を設けていない。
【００５３】
図５に示すように、非凝縮系ガスを、素体１０の第１側面１１側に供給して、非凝縮系ガスを、貫通孔６０を介して、素体１０の第１側面１１側から第２側面１２側へ透過させた状態で測定する。
【００５４】
前記素体１０の第２側面１２側を透過した非凝縮系ガスの流量を、Ｑとする。素体１０の第１側面１１側の非凝縮系ガスと素体１０の第２側面１２側の非凝縮系ガスとの差圧を、ΔＰとする。素体１０の第２側面１２の面積を、Ｓとする。素体１０の第２側面１２側を透過した非凝縮系ガスの圧力を、Ｐとする。すると、Ｐ＝Ｑ／ΔＰ・Ｓとなる。
【００５５】
また、前記素体１０の第１側面１１側に供給された非凝縮系ガスの圧力を、Ｐｔとする。そして、貫通率を、以下の（式１）
貫通率（％）＝１００×（Ｐｔ−Ｐ）／Ｐｔ・・・（式１）
から求める。
【００５６】
前記ＰＴＣサーミスタ１の貫通率の測定方法によれば、非凝縮系ガスを、素体１０の第１側面１１側に供給して、非凝縮系ガスを、貫通孔６０を介して、素体１０の第１側面１１側から第２側面１２側へ透過させた状態において、貫通率（％）を、１００×（Ｐｔ−Ｐ）／Ｐｔから求める。これにより、素体１０の貫通率を測定することができる。
【００５７】
（実施例）
次に、前記ＰＴＣサーミスタ１の製造方法の一例について説明する。
【００５８】
まず、セラミックスの素材として、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２およびＬａ２Ｏ３などの半導体化のための化合物を用意する。用意した素材を、以下の（式Ａ）に示す組成式を満たすように、秤量する。ここで、（式Ａ）において、α、βは、それぞれドナーであって、互いに異なる種類の元素とする。また、αはＰｍ，Ｔｍ，ならびにＬｕを除く希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素であり、βは、Ｎｂ，Ｗ，Ｓｂ，Ｔａの中から選ばれた少なくとも一種の元素であるとする。
【００５９】
ここで、素体のセラミックス体を溶解した時のＢａ，α＋β（本実施形態ではＬａのみの例が説明されている），（Ｔｉ＋β）のモル量を、ｍBa，ｍ（α＋β），ｍ（Ti＋β）とする。また、以下の（式Ｂ）に示すように、（ｍBa＋＋ｍ（α＋β））／ｍ（Ti＋β）をモル比率ｍと定義する。なお、素材には、ＳｉＯ2等の焼結助材が適宜加えられても構わない。素材の添加形態は粉末に限らず、例えば溶液状のものであっても構わない。
【００６０】
（Ｂａ1-x，αｘ）m （Ｔｉ,β）Ｏ3・・・（式Ａ）
モル比率ｍ＝（ｍBa＋ｍ（α＋β））／ｍ（Ti＋β））・・・（式Ｂ）
ここで、ｘは０．０００５≦ｙ≦０．００５０であり、換言すると、ｍ（α＋β）は０．０５００≦ｍ（α＋β）≦０．５０００である。また、ｍは、０．９９５≦ｍ≦１．００６である。
【００６１】
その後、素材の秤量物を、ＰＳＺボールおよび純水と共にボールミルに投入し、湿式で十分に混合粉砕し、乾燥させて混合粉体を形成した。この混合粉体を、８００℃〜１１００℃の温度で仮焼処理（熱処理）を施し、仮焼粉を形成した。ここで形成された仮焼粉の比表面積は、仮焼温度で狙いの範囲に制御される。
【００６２】
その後、形成された仮焼粉に、有機バインダー、分散剤、および水を加えて、ジルコニアボールとともに数時間混合して、セラミックススラリーを形成した。このセラミックススラリーを用いドクターブレード法によりシート状に成形し、乾燥させてのちシート体を形成した。続いて、所定数のシート体の主面上に、内部電極の材料であるＮｉからなる導電性ペーストを、スクリーン印刷により、焼成後のＮｉの厚みが０．５〜２μｍとなるように印刷した。内部電極が印刷されたシート体と内部電極が印刷されていないシート体とを、所望の内部電極の構造および所望の厚みになるように、積層し圧着してから、それらを切断して、積層体を形成した。
【００６３】
その後、積層体を、大気中、３００℃の温度で１２時間で脱脂処理した後、Ｈ２／Ｎ２／Ｈ２Ｏ混合ガスを用いて、還元雰囲気中、１１００℃〜１３００℃の温度で２時間焼成し、焼成体を形成した。このとき、焼成体の貫通率は、１２％〜５０％となる。焼成体の貫通率は、仮焼粉の比表面積および積層体の焼成温度を制御することで、制御される。
【００６４】
そして、形成された焼成体に、ガラス材によりコーティング層を施し、コーティング層の形成とともに焼成体を、酸化雰囲気中、８００℃以下の温度で熱処理を行って、素体を形成した。このとき、焼成体の貫通率は、１２％〜５０％となるので、空隙率を小さくしても、酸素は、焼成体の内部まで到達して、ＰＴＣ特性を高くできる。また、空隙率を小さくすることができるため、内部電極が触れる酸素の量を少なくでき、内部電極の酸化を抑制して、室温比抵抗を低減できる。
【００６５】
ここで、素体の貫通率は、焼成体の貫通率と同じであり、１２％〜５０％となる。このため、素体の貫通率を規定することは、焼成体の貫通率を規定していることと同じとなる。したがって、素体の貫通率を規定することで、焼成体を酸化させるときの効果を奏することができる。また、素体の貫通率は、仮焼粉の比表面積および積層体の焼成温度を制御することで、制御される。
【００６６】
その後、素体をバレル研磨した後、素体の両端面に、Ｃｒ、ＮｉＣｕ、Ａｇの順でスパッタリングによって外部電極を形成した。最後に、外部電極の表面に、電解めっきにより、Ｓｎめっきを成膜し、これにより、積層型のＰＴＣサーミスタを製造した。
【００６７】
続いて、完成したＰＴＣサーミスタにおける空隙率を算出した。素体の断面（素体をＬ方向の約１／２まで研磨したＬＴ断面）を観察し、素体の中央部において内部電極間のセラミックス層のＳＥＭ観察像（走査電子顕微鏡：日本電子製ＪＳＭ−７５００ＦＡ  加速電圧５ｋＶ，５０００倍で観察）を画像解析（解析装置名：旭エンジニアリング  ＩＰ−１０００）することにより、ＳＥＭ観察面積に対するポアの面積率を求めて、空隙率とした。
【００６８】
続いて、素体の空隙の貫通率を測定した。貫通率は、ナノパームポロメーター（西華産業株式会社製）を用い、非凝縮成分である窒素ガスの透過量を測定することにより算出した。図４と図５に示すように、試料投入部１１０に、試料としての素体１０を設置する。そして、ボンベ１００内の窒素ガスを、第１、第２マスフローコントローラー１０１，１０２によって、試料投入部１１０に供給する。このとき、蒸気成分は、シリジンポンプ１０５からＱｐｕｍｐとして供給される。そして、素体１０を透過した窒素流量Ｑ３は、コールドトラップ１０６で蒸気成分を除去された後に、第３マスフローコントローラー１０３にて測定される。この時、同時に、素体１０の供給側と透過側との窒素差圧ΔＰＮ２が測定される。
【００６９】
そして、素体１０の第２側面１２の面積をＳとすると、透過側の窒素圧ＰＮ２が、Ｑ３／ΔＰＮ２・Ｓで求められる。投入部の窒素ガス圧をＰｔｏｔａｌとすると、貫通率は、以下の（式Ｃ）（前述した（式１）と同じ）で求まる。
【００７０】
貫通率（％）＝１００×（Ｐｔｏｔａｌ−ＰＮ２）／Ｐｔｏｔａｌ・・・（式Ｃ）
今回の測定では、供給蒸気としてヘキサンを選択し、温度が３４．７〜３４．８℃の一定下で、素体１０への供給蒸気分圧を２５０ｋｐａ、窒素ガスの透過係数を４．３６５Ｅ−０７ｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ＾２／Ｐａとして、測定を行った。
【００７１】
そして、仮焼粉の比表面積、および、還元雰囲気中で積層体を焼成する温度を、変化させることで、素体の貫通率を変化させ、このときの電気特性を表１に示す。
【００７２】
【表１】
2016033966.tif 000003
【００７３】
表１から、貫通率を１２％に確保することで、空隙率が１０％以下の領域でも、室温比抵抗が３０Ωｃｍ以下となり、かつ、ＰＴＣ桁数（ＰＴＣ特性）が４．０桁以上となっていることがわかる。
【００７４】
表１中、※が付いている試料（番号８〜１１，１６，１９）では、貫通率が１２％よりも小さく、ＰＴＣ桁数が４．０桁を下回っており、ＰＴＣ特性が低いものとなっている。なお、素体の空隙率は、５％〜２５％であることが好ましく、こうすることで、３０Ωｃｍ以下の室温比抵抗と４．０桁以上のＰＴＣ桁数とを一層確実に確保できる。
【００７５】
そして、３０Ωｃｍ以下の室温比抵抗と４．０桁以上のＰＴＣ桁数とを確保できれば、例えば、Ｎｉ内部電極を有する２０１２サイズのサーミスタにおいて、５００ｍＡの不動差電流値と６Ｖの耐電圧とを有する過電流保護素子を実現できる。
【００７６】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
【００７７】
前記実施形態では、素体は、チタン酸バリウム系半導体セラミックスから構成されたが、正の抵抗温度特性を有するセラミックスから構成されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１  ＰＴＣサーミスタ
５  シート体
６  積層体
１０  素体
１１  第１側面
１２  第２側面
１５  第１端面
１６  第２端面
１７  周面
２０  セラミックス層
２１  第１内部電極
２１ａ  端部
２２  第２内部電極
２２ａ  端部
２５  セラミックス体
３０  コーティング層
４１  第１外部電極
４２  第２外部電極
５０  金属膜
６０  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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