(57)【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体の厚みがその主面の周縁部の一部が中央部に比べて厚い正特性サーミスタ素体の両主面に電極が形成されている正特性サーミスタであって、
前記正特性サーミスタ素体の両主面の周縁部の一部が中央部に比べて凸状であり、
前記電極は下層電極と上層電極からなり、下層電極が前記正特性サーミスタ素体の両主面全面に形成されており、
前記上層電極は前記正特性サーミスタ素体の凸状の周縁部を除く中央部に対応する両主面に形成されていることを特徴とする正特性サーミスタ。
【請求項２】
前記正特性サーミスタ素体の周縁の角部が丸みを帯びていることを特徴とする請求項１に記載の正特性サーミスタ。
【請求項３】
前記正特性サーミスタ素体の周縁部の凸部にこのセラミック体の厚み方向に主面側から溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の正特性サーミスタ。
【請求項４】
前記上層電極はその周縁部で下層電極が露出するように前記下層電極より小さな平面積からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の正特性サーミスタ。
【請求項５】
前記下層電極はニッケルを主成分とする金属からなり、前記上層電極は銀を主成分とする金属からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の正特性サーミスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正特性サーミスタに関し、特に、過電流保護回路、消磁回路、モータ起動回路等の回路に用いられ、フラッシュ耐圧の大きな正特性サーミスタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の正特性サーミスタ３１は、図９に示されるように、板状のサーミスタ素体３２の両主面にオーミック性の電極３３、３４が形成されたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の正特性サーミスタ３１に電圧を印加すると、印加直後は正特性サーミスタ３１が低抵抗であるため、突入電流が多く流れて、ジュール熱によって正特性サーミスタ３１が高温になり主面と略平行な面で割れる層状割れという現象が発生する（正特性サーミスタに突入電流を流したとき、正特性サーミスタが層状割れに至る直前の電圧をフラッシュ耐圧と呼ぶ）。特に、正特性サーミスタ３１を小型化すると、フラッシュ耐圧が小さくなるという問題点を有していた。
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題点を解消すべくなされたもので、フラッシュ耐圧が大きい正特性サーミスタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の正特性サーミスタは、正の抵抗温度特性を有するセラミック体の厚みがその主面の周縁部の一部が中央部に比べて厚い正特性サーミスタ素体の両主面に電極が形成されている正特性サーミスタであって、前記正特性サーミスタ素体の両主面の周縁部の一部が中央部に比べて凸状であり、前記電極は下層電極と上層電極からなり、下層電極が前記正特性サーミスタ素体の両主面全面に形成されており、
前記上層電極は前記正特性サーミスタ素体の凸状の周縁部を除く中央部に対応する両主面に形成されている。
【０００６】
さらに、前記正特性サーミスタ素体の周縁の角部が丸みを帯びていることが好ましい。
さらに、前記正特性サーミスタ素体の周縁部の凸部にこのセラミック体の厚み方向に主面側から溝が形成されていることが好ましい。
さらに、前記上層電極はその周縁部で下層電極が露出するように前記下層電極より小さな平面積からなることが好ましい。
【０００７】
これにより、正特性サーミスタのフラッシュ耐圧及びＰmax を向上させることができるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による第１の実施の形態の正特性サーミスタについて、図１、図２に基づいて説明する。
正特性サーミスタ１は、正特性サーミスタ素体２の両主面に、オーミック性の例えばＮｉ、Ｉｎ−Ｇａ、Ａｌ、またはＡｇを主成分とする電極３、４が形成されたものである。
【０００９】
正特性サーミスタ素体２は、チタン酸バリウムを主成分とする正特性サーミスタ用セラミック原料を、成形、焼結した正の抵抗温度特性有する略円板状のセラミック体からなり、セラミック体の厚みが、その両主面の異なる周縁部の一部に、中央部に比べて厚い凸状部５、６、７、８が形成されたものである。
【００１０】
本発明による第２の実施の形態の正特性サーミスタについて、図３に基づいて説明する。但し、前述の実施の形態と同様部分については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１１】
正特性サーミスタ１ａは、正特性サーミスタ素体２ａの両主面にオーミック性の電極３ａ、４ａが形成されたものである。正特性サーミスタ素体２ａは、略矩形状のセラミック体からなり、セラミック体の厚みが、その両主面の対向する周縁部の一部に、中央部に比べて厚い凸状部５ａ、６ａ、７ａ、８ａが形成されたものである。
【００１２】
なお、第１および第２の実施の形態の正特性サーミスタ素体２、２ａの凸状部５〜８、５ａ〜８ａは、両主面において互いに対向しない位置、および互いに対向する位置のものを示したが、これに限定されるものではなく、両主面の任意な位置に設けられてもよい。また、凸状部の数についても上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
本発明による第３の他の実施の形態の正特性サーミスタについて、図４に基づいて説明する。但し、前述の実施の形態と同様部分については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１４】
正特性サーミスタ１ｂは、正特性サーミスタ素体２ｂの両主面にオーミック性の電極３ｂ、４ｂが形成されたものである。正特性サーミスタ素体２ｂは、略円形状のセラミック体からなり、セラミック体の厚みが、その両主面の対向する周縁部に、切り欠き９、１０を除いて中央部に比べて厚い凸状部５ｂ、７ｂが形成されたものである。
【００１５】
切り欠き９、１０は、正特性サーミスタ素体２ｂの両主面に図示しないリード線を接続する場合に、リード線を嵌入させることによって、正特性サーミスタ素体２ｂの表面に接続しやすくするためのものである。
【００１６】
本発明による第４の実施の形態の正特性サーミスタについて、図５に基づいて説明する。但し、前述の実施の形態と同様部分については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１７】
正特性サーミスタ１ｃは、正特性サーミスタ素体２ｃの両主面にオーミック性の電極３ｃ、４ｃが形成されたものである。正特性サーミスタ素体２ｃは、図３に示した正特性サーミスタ素体２ａの両主面の角部に丸み１１、１２が形成されたものである。つまり、略矩形状のセラミック体の両主面の対向する周縁部の一部に、凸状部５ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃが形成されており、この凸状部５ｃ〜８ｃの角部およびこの凸状部５ｃ〜８ｃより厚みが薄い両主面の角部に丸み１１、１２が形成されている。
【００１８】
電極３ｃ、４ｃは、正特性サーミスタ素体２ｃの両主面全面に形成されたＮｉからなる下層電極１３、１４と、さらにこの下層電極１３、１４の周縁からギャップＧを設けて周縁部の下層電極１３、１４が露出するように形成されたＡｇからなる上層電極１４、１５の２層から構成されたものである。
【００１９】
なお、図５に示した上層電極１５、１６は、凸状部５ｃ〜８ｃを除く中央部に対応する両主面に形成されたものであるが、この他に図示しないが、ギャップＧがこれより小さく、上層電極１５、１６が凸状部５ｃ〜８ｃを越えてセラミック素体２ｃの周縁側に近づいて形成されてもよい。
【００２０】
本発明による第５の実施の形態の正特性サーミスタについて、図６に基づいて説明する。但し、前述の実施の形態と同様部分については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２１】
正特性サーミスタ１ｄは、正特性サーミスタ素体２ｄの両主面にオーミック性の電極３ｄ、４ｄが形成されたものである。正特性サーミスタ素体２ｄは、図３に示した正特性サーミスタ素体２ａの周縁部に溝１７、１８，１９，２０が形成されたものでる。つまり、正特性サーミスタ素体２ｄは、略矩形状のセラミック体からなり、セラミック体の厚みが、その両主面の対向する周縁部の一部に、中央部に比べて厚い凸状部５ｄ〜８ｄが形成されており、この凸状部５ｄ〜８ｄの厚み方向に溝１７〜２０が形成されている。
【００２２】
なお、図３に示した第２の実施の形態の正特性サーミスタ２ａに基づいて、正特性サーミスタ素体２ａの周縁部に溝１７〜２０を形成した例を示したが、これに限定されるものではなく、他の実施の形態の正特性サーミスタ素体の周縁部に溝を形成したものであってもよい。
【００２３】
【実施例１】
本発明による正特性サーミスタの実施例１として、図１に示されるように、外径がφ８．２ｍｍ、両主面間の厚さＴが３．０ｍｍ、凸状部５〜８を含む高さＨが４．０ｍｍ、凸状部５〜８の幅ｈが１．０ｍｍ、凸状部５〜８の弧長の中心角αが９０°の略円板状の正特性サーミスタ素体２を準備し、両主面にＩｎ−Ｇａからなる電極３、４を形成して、正特性サーミスタ１を得た。この正特性サーミスタ１のフラッシュ耐圧を測定した結果を表１に記す。なお、実施例１の正特性サーミスタ１のキュリー温度は１２０℃、常温における抵抗値は２３Ωであった。
【００２４】
【実施例２】
本発明による正特性サーミスタの実施例２として、図４に示されるように、外径がφ８．２ｍｍ、両主面間の厚さＴが３．０ｍｍ、凸状部５ｂ、７ｂを含む高さＨが４．０ｍｍ、凸状部５ｂ、７ｂの幅ｈが１．０ｍｍ、切り欠き９、１０の幅ｈ１が１．０ｍｍの略円板状の正特性サーミスタ素体２ｂを準備し、両主面に実施例１と同様にＩｎ−Ｇａからなる電極３ｂ、４ｂを形成して、正特性サーミスタ１ｂを得た。この正特性サーミスタ１ｂのフラッシュ耐圧を測定した結果を表１に記す。なお、実施例２の正特性サーミスタ１ｂは、実施例１と同様にキュリー温度が１２０℃、常温における抵抗値が２３Ωであった。
【００２５】
【従来例１】
比較のために、従来例１として、図９に示されるような、外径がφ８．２ｍｍ、両主面の厚さＴが３ｍｍの円板状の正特性サーミスタ素体３２を準備し、両主面に実施例１と同様にＩｎ−Ｇａからなる電極３３、３４を形成して、正特性サーミスタ３１を得た。この正特性サーミスタ３１のフラッシュ耐圧を測定した結果を表１に記す。
【００２６】
なお、従来例１の正特性サーミスタ３１は、実施例１、２の正特性サーミスタ１、１ｂと同様にキュリー温度が１２０℃、常温における抵抗値が２３Ωであった。
【００２７】
【表１】
0003837838.tif 000002
【００２８】
表１を見れば明らかなように、実施例１および実施例２のフラッシュ耐圧は最小値および平均ともに従来例１のフラッシュ耐圧より大幅に向上した。なお、フラッシュ耐圧試験において、実施例２の正特性サーミスタ１ｂは、１８個中８個、８１０Ｖで破壊しなかったため、８１０Ｖとして平均値を求めた。
【００２９】
【実施例３】
実施例３は、実施例１と異なる主原料を用いて前述の実施例１と同一形状の正特性サーミスタ素体２を準備し、両主面に実施例１と同一のＩｎ−Ｇａからなる電極３、４を形成して、正特性サーミスタ１を得た。実施例３の正特性サーミスタ１のキュリー温度は７０℃、常温における抵抗値は９Ωであった。
【００３０】
実施例３の正特性サーミスタ１についてフラッシュ耐圧及びＰmax を測定した結果を表２に記す。更に、正特性サーミスタ１の体積を計算によって求めた結果を表２に記す。
【００３１】
【実施例４】
実施例４は、実施例３と同一の主原料を用いて前述の実施例２と同一形状の正特性サーミスタ素体２ｂを準備し、両主面に実施例３と同様のＩｎ−Ｇａからなる電極３ｂ、４ｂを形成して、正特性サーミスタ１ｂを得た。実施例４の正特性サーミスタ１ｂは、実施例３と同じキュリー温度が７０℃、常温における抵抗値が９Ωであった。
【００３２】
実施例４の正特性サーミスタ１ｂについても、実施例３と同様に、フラッシュ耐圧及びＰmax を測定した結果、および、正特性サーミスタ１ｂの体積を表２に記す。
【００３３】
【従来例２】
比較のために、従来例２として、実施例３、４と同一の主原料を用いて図９に示されるような、外径がφ８．２ｍｍ、両主面の厚さＴが３ｍｍの円板状の正特性サーミスタ素体３２を準備し、両主面に実施例３、４と同様にＩｎ−Ｇａからなる電極３３、３４を形成して、正特性サーミスタ３１を得た。この従来例２の正特性サーミスタ３１を実施例３、４と同一の測定をし、結果を表２に記す。なお、従来例２の正特性サーミスタ３１のキュリー温度および常温における抵抗値は、実施例３、４と同一であった。
なお、上述した実施例１〜４および従来例１、２の測定試料数はそれぞれ１８個であった。
【００３４】
ここでＰmax について説明すると、正特性サーミスタを用いた消磁用回路に電流を流すと、正特性サーミスタの働きによって消磁コイルに図７に示すような交番減衰電流が流れる。この交番減衰電流の隣り合うピーク値の差を包絡線変化量Ｐと呼び、包絡線変化量Ｐの最大値をＰmax と呼ぶ。
【００３５】
Ｐmax の測定条件は、図８に示すように、消磁コイルの代替として２０Ωの抵抗７３を用い、この抵抗７３と正特性サーミスタ７４との直列回路にＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚの電圧７５を印加した。
【００３６】
【表２】
0003837838.tif 000003
【００３７】
表２において、従来例２と比較すれば理解できるように、正特性サーミスタ素体２、２ｂの主面の周縁部の一部に凸状部５〜８を設けた実施例３、および凸状部５ｂ、７ｂを設けた実施例４は、従来例２と比較してフラッシュ耐圧が大幅に向上すると共に、Ｐmax が小さくなる。これにより、同じ大きさのフラッシュ耐圧に耐えるためには、正特性サーミスタ素体の体積を従来例２より小さくすることが可能となる。なお、フラッシュ耐圧試験において、実施例４の正特性サーミスタ１ｂは、１８個中８個、８１０Ｖで破壊しなかったため、８１０Ｖとして平均値を求めた。
【００３８】
なお、本発明に係る正特性サーミスタは前記第１〜第５の実施の形態に限定するものでなく、その要旨の範囲内で種々に変形することができる。
例えば、正特性サーミスタの形状は、外形が略円板状のもの、および略矩形状の平板状のものを示して説明したが、その他の任意の形状の略平板状のものでもよいことはいうまでもない。また、正特性サーミスタ素体の周縁部の一部に形成する凸状部は、一方の主面に形成されていてもよく、又凸状部の位置や大きさも任意に選ぶことができる。さらにまた、正特性サーミスタ素体に形成される溝は、一方の主面に形成されているものでもよく、また、凸状部又は凸状部が形成されていない切り欠きの主面に形成されていてもよい。
【００３９】
また、下層電極１３、１４の材質については、上述したＩｎ−Ｇａ、Ｎｉ等に限定されるものでなく、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｒ合金又はオーミックＡｇ等オーミック性を有するものであればよい。
また、電極の形成方法についても、スパッタ、印刷、焼き付け、溶射、めっき等いずれの方法であってもよい。
【００４０】
さらに、正特性サーミスタ素体の両主面に形成される電極は、前述した１層からなるもの、および２層からなるもの以外に、例えば、下層電極にＣｒ、上層電極として第２層目にモネル、第３層目にＡｇを主成分とする３層からなる電極から構成されるもの、およびそれ以上の複数層からなる電極から構成されてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による正特性サーミスタは、電極が形成される正特性サーミスタ素体の主面の周縁部の一部に凸状部を設けてあるために、フラッシュ耐圧が著しく向上する。さらに、比抵抗を下げることなく電極間距離を大きくすることができるため、電極間によるスパークの発生が減少する。
【００４２】
また、本発明による正特性サーミスタは、電極が形成される正特性サーミスタ素体の主面の周縁部近傍に溝を設けてあるために、フラッシュ耐圧が向上する。
また、本発明による正特性サーミスタは、Ｐmax を小さくすることなく、小型、軽量にすることができる。
さらに、本発明による正特性サーミスタは、下層電極と上層電極との間にギャップを設けてあるために、銀マイグレーションが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の正特性サーミスタ素体１の斜視図である。
【図２】図１の正特性サーミスタ１の縦断面図である。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の正特性サーミスタ１ａの斜視図である。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態の正特性サーミスタ１ｂの斜視図である。
【図５】本発明に係る第４の実施の形態の正特性サーミスタ１ｃの縦断面図である。
【図６】本発明に係る第５の実施の形態の正特性サーミスタ１ｄの縦断面図である。
【図７】消磁回路の消磁コイルに流れる交番減衰電流を示す図である。
【図８】Ｐmax を測定する回路図である。
【図９】従来の正特性サーミスタの斜視図である。
【符号の説明】
１                    正特性サーミスタ
２                    正特性サーミスタ素体
３、４                電極
５、６、７、８        凸状部
１１、１２            丸み
１３、１４            下層電極
１５、１６            上層電極
１７、１８，１９，２０  溝
Ｇ                    ギャップ
【図１】
0003837838.tif 000004
【図２】
0003837838.tif 000005
【図３】
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【図４】
0003837838.tif 000007
【図５】
0003837838.tif 000008
【図６】
0003837838.tif 000009
【図７】
0003837838.tif 000010
【図８】
0003837838.tif 000011
【図９】
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