JPH05152103A - サーミスタ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 許容電流値が高く、しかも、抵抗値の選択自
由度が高いサーミスタ素子を得ることができる製造方法
を提供する。 【構成】 本発明にかかるサーミスタ素子の製造方法
は、セラミックグリーンシートそれぞれの一面上に焼失
成分が混入されたポーラス層形成用ペーストを塗布して
所定パターンを形成する工程と、所定パターンそれぞれ
の延出側端部が交互に対向する位置に配置されるように
して各セラミックグリーンシートを積層し、延出側端部
の端面が異なる側面上に露出した積層体を形成する工程
と、この積層体を焼成して得られた焼成体４を急冷処理
した後、ポーラス状となった所定パターン内に内部電極
６を形成し、かつ、これらの内部電極６それぞれの端面
が露出した焼成体４の各側面上に外部電極７を形成する
工程とを含むことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ある温度で電気抵抗
が急激に変化することを特徴とするサーミスタ素子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在実用化されているサーミスタ素子
（ＣＴＲ）のうち、ＶＯ₂を基本組成とするものはある
温度域における温度上昇によって電気抵抗が急激に低下
してなる温度−抵抗特性、いわゆる負のサーミスタ特性
を有しており、この特性はＶＯ₂の結晶構造が７０℃付
近において半導体・金属間で転移することによって得ら
れるものである。そして、このサーミスタ素子は、基本
素材であるＶ₂Ｏ₅に対してＢ，Ｓｉ，Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，
Ｓｒ，Ｂａ，Ｌａ，Ｐｂなどの酸化物のうちの１種ない
し２種を加えて混合し、かつ、得られた混合物を８００
〜９００℃程度の還元性雰囲気中で熱処理して粉砕した
うえ、いわゆるビード型として形成した後、さらに、１
０００℃程度の還元性雰囲気中で焼成したうえで急冷処
理することによって製造されるのが一般的となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
サーミスタ素子におけるサーミスタ特性は製造工程に大
きく依存することが知られており、良好なサーミスタ特
性を得るためには当初からきめ細かな製造条件を設定し
ておく必要がある。特に、焼成後における急冷処理は、
還元性雰囲気中における熱処理と同様、サーミスタ特性
に対する影響が最も大きいものであり、良好なサーミス
タ特性を得るためには９００℃以上の温度域から急冷処
理する必要がある。

【０００４】そこで、均質的な急冷処理が行われにくい
ディスク型などといわれる大型のサーミスタ素子では良
好なサーミスタ特性を得ることが困難となってしまうた
め、現状ではビード型や薄膜型などといわれる小型のサ
ーミスタ素子を製品として用いるのが主流となってい
る。しかしながら、これら小型のサーミスタ素子では、
許容電流値が数１０ｍＡ以下に限られてしまうばかり
か、使用温度域における抵抗値の選択自由度が低くなっ
てしまうため、突入電流抑制素子としての用途などのよ
うな幅広い需要に十分応えることができないのが現状で
あった。

【０００５】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであり、許容電流値が高く、しかも、抵抗値
の選択自由度が高いサーミスタ素子の製造方法を提供す
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるサーミス
タ素子の製造方法は、このような目的を達成するため
に、サーミスタ特性を有するセラミックグリーンシート
それぞれの一面上にカーボン（炭素）などのような焼失
成分が混入されたポーラス（多孔質）層形成用ペースト
を塗布し、各セラミックグリーンシートの一端部まで延
出された所定パターンを形成する工程と、所定パターン
それぞれの延出側端部が交互に対向する位置に配置され
るようにして各セラミックグリーンシートを積層し、各
所定パターンの延出側端部の端面が異なる側面上それぞ
れに露出した積層体を形成する工程と、この積層体を焼
成して得られた焼成体を急冷処理した後、ポーラス状と
なった所定パターン内に内部電極を形成し、かつ、これ
らの内部電極それぞれの端面が露出した焼成体の各側面
上に外部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】上記方法において、セラミックグリーンシート
からなる積層体を焼成した際には、各セラミックグリー
ンシート上に塗布されていたポーラス層形成用ペースト
中の焼失成分が失われてしまうことになり、得られた焼
成体の内部には所定パターンのそれぞれがポーラス状の
通路として残されていることになる。そこで、この焼成
体の内部は、ポーラス状となった通路それぞれを介して
セラミックグリーンシートと見合う厚みごとに薄く分割
されているのと同構造であることになり、この焼成体に
対する急冷処理は、その外形が従来例におけるディスク
型などよりも大きくなっている場合であっても、ポーラ
ス状の通路を介して効果的かつ均質的に行われることに
なる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明方法の一実施例を図面に基づい
て説明する。

【０００９】図１ないし図３は本実施例にかかるサーミ
スタ素子の製造手順を示しており、図１はサーミスタ素
子を構成する積層体の分解状態を示す斜視図、図２は積
層体の内部構造を示す断面図、図３は焼成体の内部構造
を示す断面図であり、図４は完成したサーミスタ素子の
内部構造を示す断面図である。

【００１０】まず、基本素材であるＶ₂Ｏ₅、これに加え
る酸化物としてのＰ₂Ｏ₅及びＢａＯを用意したうえ、こ
れらを所要量ずつ秤量して均一に混合し、得られた混合
物を加熱して溶融することによってガラス状とした後、
これを還元性雰囲気中で熱処理したうえで粉砕すること
によって原料粉末を作成する。そして、この原料粉末に
対して酢酸ビニル系バインダ、分散剤及び可塑剤を加え
た後、ドクターブレード法によってサーミスタ特性を有
するセラミックグリーンシートとして形成したうえ、こ
れを切断することによって５０ｍｍ×３０ｍｍの矩形状
とされた複数枚のセラミックグリーンシート１を形成す
る。また、このとき、上記原料粉末に対してカーボン
（炭素）などのような焼失成分を加えて混合することに
より、ポーラス（多孔質）層形成用ペーストを形成す
る。その後、セラミックグリーンシート１それぞれの一
面上にポーラス層形成用ペーストを塗布（印刷）し、図
１で示すように、各セラミックグリーンシート１の一端
部にまで端部が延出された所定パターン２を形成する。

【００１１】つぎに、これらのセラミックグリーンシー
ト１を互いに積層するが、この際、図１で示すように、
所定パターン２それぞれの延出側端部２ａ，２ｂが交互
に対向する位置に配置されるようにしながら各セラミッ
クグリーンシート１を積層した後、これらを圧着するこ
とによって各所定パターン２の延出側端部２ａ，２ｂの
端面が異なる側面３ａ，３ｂ上それぞれに露出した積層
体３を形成する。なお、この積層体３の最上部には、上
記ポーラス層形成用ペーストによる所定パターンが形成
されていない状態のセラミックグリーンシート１が圧着
されている。そこで、この積層体３においては、図２で
示すように、一方の所定パターン２の延出側端部２ａの
端面が積層体３の右側面３ａ上に、また、他方の所定パ
ターン２の延出側端部２ｂの端面が左側面３ｂ上に露出
していることになる。

【００１２】そして、所定パターン２を形成するポーラ
ス層形成用ペーストを乾燥させたうえ、複数枚のセラミ
ックグリーンシート１が積層されてなる積層体３を９０
０〜１０００℃程度とされたＮ₂などの不活性雰囲気中
に投入して焼成する。すると、各セラミックグリーンシ
ート１上に塗布されていたポーラス層形成用ペースト中
の焼失成分であるカーボンなどが焼き飛ばされて失われ
てしまうことになり、図３で示すように、得られた焼成
体４の内部には所定パターン２のそれぞれが原料粉末の
みからなるポーラス状の通路５として残されていること
になる。すなわち、このようにして得られた焼成体４に
おいては、その内部がポーラス状となった通路５それぞ
れを介して当初のセラミックグリーンシート１と見合う
厚みごとに薄く分割されているのと同構造であることに
なる。

【００１３】そこで、この焼成によって得られた焼成体
４を焼成炉から取り出したうえで急冷処理すると、この
焼成体４に対する急冷処理は所定パターン２であったポ
ーラス状の通路５を介して効果的かつ均質的に行われる
ことになる。そのため、この焼成体４の外形が従来例に
おけるディスク型などよりも大きい場合であったとして
も、何らの不都合なく均質的に急冷処理されることにな
る。

【００１４】つぎに、この急冷処理された焼成体４を真
空中において脱気処理した後、Ｓｎ，Ｐｂのような低融
点金属などを熔融してなる金属溶液中に浸漬する。する
と、図４で示すように、ポーラス状の通路５となってい
た所定パターン２内には金属溶液が侵入してなる内部電
極６が形成されることになる。さらに、これらの内部電
極６それぞれの端面が露出した焼成体４の各側面４ａ，
４ｂ上に導電ペーストを塗布して焼き付けると、これら
の側面４ａ，４ｂ上には内部電極６のそれぞれと接続さ
れた一対の外部電極７が形成されることになり、サーミ
スタ素子として完成する。

【００１５】ところで、以上説明した本実施例方法にか
かる図１〜図４においてはセラミックグリーンシート１
及びこれらからなるセラミック層の層数を少なく表示し
ているが、本発明の発明者らがサーミスタ素子における
セラミック層の層数を実用的な５０層としたうえでサー
ミスタ特性を測定したところによれば、図５で示すよう
に、その初期抵抗値は１０²Ω程度であり、従来の一般
的なサーミスタ素子の１／１００以下となっている。ま
た、本実施例方法によって形成されたサーミスタ素子の
有する許容電流値も１Ａ程度となり、従来のサーミスタ
素子と比較した場合には約１０倍となっている。なお、
サーミスタ特性を示す図５における横軸は温度℃、縦軸
は電気抵抗値Ωを示している。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるサ
ーミスタ素子の製造方法によれば、各セラミックグリー
ンシート上に塗布されていたポーラス層形成用ペースト
中の焼失成分が積層体の焼成によって失われてしまい、
焼成体の内部には所定パターンのそれぞれがポーラス状
の通路として残されることになるので、この焼成体の内
部はポーラス状となった通路それぞれを介してセラミッ
クグリーンシートと見合う厚みごとに薄く分割されてい
るのと同構造であることになる。そこで、この焼成体に
対する急冷処理はポーラス状の通路を介して効果的かつ
均質的に行われることになり、その外形が大きい場合で
あっても、極めて良好なサーミスタ特性を得ることがで
きることになる。

【００１７】また、本発明方法においては、サーミスタ
特性を示すセラミック層を多層化しているので、サーミ
スタ素子全体の容量が大きくなり、許容電流値の高いサ
ーミスタ素子が得られることになる。さらに、各セラミ
ック層の大きさ及び積層数を調整することによって初期
抵抗値を広範囲にわたって設定できることになり、突入
電流抑制素子としての用途などにも使用可能となるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例にかかるサーミスタ素子を構成する積
層体の分解状態を示す斜視図である。

【図２】積層体の内部構造を示す断面図である。

【図３】焼成体の内部構造を示す断面図である。

【図４】完成したサーミスタ素子の内部構造を示す断面
図である。

【図５】サーミスタ特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１ セラミックグリーンシート ２ 所定パターン ２ａ，２ｂ 延出側端部 ３ 積層体 ３ａ，３ｂ 側面 ４ 焼成体 ４ａ，４ｂ 側面 ６ 内部電極 ７ 外部電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーミスタ特性を有するセラミックグリ
   ーンシート（１）それぞれの一面上に焼失成分が混入さ
   れたポーラス層形成用ペーストを塗布し、各セラミック
   グリーンシート（１）の一端部まで延出された所定パタ
   ーン（２）を形成する工程と、 所定パターン（２）それぞれの延出側端部（２ａ，２
   ｂ）が交互に対向する位置に配置されるようにして各セ
   ラミックグリーンシート（１）を積層し、各所定パター
   ン（２）の延出側端部（２ａ，２ｂ）の端面が異なる側
   面（３ａ，３ｂ）上それぞれに露出した積層体（３）を
   形成する工程と、 この積層体（３）を焼成して得られた焼成体（４）を急
   冷処理した後、ポーラス状となった所定パターン（２）
   内に内部電極（６）を形成し、かつ、これらの内部電極
   （６）それぞれの端面が露出した焼成体（４）の各側面
   （４ａ，４ｂ）上に外部電極（７）を形成する工程とを
   含むサーミスタ素子の製造方法。