JPH06333704A - 正特性サーミスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大容量の電流にも耐えることができ、安価で、
かつ容易に電極を形成することができる正特性サーミス
タの製造方法を提供すること。 【構成】正特性サーミスタ素子の両主表面上に、アルミ
ニウムを主成分とする第１電極層を形成した後、この第
１電極層上に、第１電極層と同一材料からなる第２電極
層を形成する正特性サーミスタの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過電流保護用、モータ
ー起動用、ヒーター用などに使用される正特性サーミス
タの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、正特性サーミスタを使用した機器
は益々大電流化の傾向にあり、正特性サーミスタの電極
も大容量の電流にも耐える必要性が増大している。通
常、正特性サーミスタは、図４に示すように、正特性サ
ーミスタ素子１１の両主表面上にオーミック性電極１４
を形成し、この両電極面をバネ端子１５で挟持した構成
となっている。従来から、正特性サーミスタの電極とし
て銀系材料を使用した場合、シルバーマイグレーション
現象による電極間短絡が問題となることは広く知られて
いる。金、白金、パラジウム等の貴金属で電極を形成す
れば、マイグレーション現象は起こらないが、大幅なコ
スト高となり実用的ではない。このため、マイグレーシ
ョン現象の起こらない安価な電極として、ニッケル系の
卑金属が広く使用されている。しかし、ニッケル系電極
材のみで電極を形成した場合は、ニッケルの電気伝導率
が低く、無電解メッキ等の従来の製法では膜厚を厚く取
れないので、膜抵抗が大きく導電性も悪くなり、バネ端
子との接触部での局部的な発熱による電極の焼損、及び
その局部的発熱に伴う正特性サーミスタ素子の熱破壊が
起こるという問題があった。

【０００３】そこで、マイグレーション現象を防止し、
膜抵抗を小さくし電極の導電性を良くする方法として、
正特性サーミスタ素子の全面に無電解メッキ法によりニ
ッケル膜を形成した後、外周端面のニッケル膜を外周研
磨により除去して第１電極層を形成し、この第１電極層
上に、印刷焼付法により銀の第２電極層を形成する方法
が広く用いられている。ところが、この方法では外周端
面のニッケル膜の外周研磨が必要であり、第１電極層形
成時にニッケルメッキ溶液が正特性サーミスタ素子の内
部に浸透し、特性劣化が生じるなどの問題を有してい
る。

【０００４】このため、正特性サーミスタに於いて、マ
イグレーション現象の心配もなく、安価でしかもオーミ
ック性の良い電極として、アルミニウム系電極材が検
討、使用されている。以下、アルミニウム系電極材を使
用した正特性サーミスタについて、図を用いて説明す
る。従来のアルミニウム系電極材を使用した正特性サー
ミスタは、図２に示すように、正特性サーミスタ素子１
１の両主表面上に、アルミニウムを主成分とするペース
ト（以下アルミニウムペーストという）をスクリーン印
刷等により塗布、焼付けし、オーミック性のアルミニウ
ム系電極１２を形成している。

【０００５】しかし、このアルミニウム系電極は、ニッ
ケル系電極と同様に電気伝導率が低く、従来の製法（１
回塗布印刷焼付）では膜厚を厚くするにも限界があり、
膜抵抗も大きく導電性も悪い。したがって、１層の電極
層のみで電極を形成した場合は、特にバネ端子との接触
部分では電流密度が高くなり、膜抵抗が大きいと高電位
差が発生し、この接触部に大きな発熱が生じ、電極の焼
損が起こり、それが進行すると正特性サーミスタ素子が
破壊するという問題がある。このために、図３に示すよ
うに、上記図２のアルミニウム系電極層１２の上に電気
伝導率の大きい銀を主成分とするペーストをスクリーン
印刷により塗布、焼付けし、銀系の第２電極層１３を形
成したものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
の図３に示すようなアルミニウムと銀で２層の電極を形
成した正特性サーミスタにおいては、アルミニウムと銀
はイオン化傾向が大きく異なるため、アルミニウムイオ
ンが銀の中に拡散し、耐湿性等の対環境特性に於いて電
極が劣化するという問題がある。

【０００７】また、局部的発熱による電極の焼損、正特
性サーミスタ素子の破壊を防止するためには、図２に於
いて、アルミニウム系電極層１２の膜厚を厚くして、電
極の膜抵抗を小さくし電極の導電性の向上を図ることも
有効な対策となる。この場合は、電極層の膜厚は２０μ
ｍ以上にすることが必要である。しかし、１回のスクリ
ーン印刷でペーストの膜厚を２０μｍ以上塗布すると、
膜厚の制御も難しく、にじみ等により電極面積のばらつ
きも大きくなる。この結果、製品の抵抗値のばらつきも
大きくなり、抵抗を調整するトリミング作業が必要とな
りコスト高になるという問題がある。さらに、２０μｍ
以上の膜厚でペーストを塗布すると、正特性サーミスタ
素子の外周端面にペーストが垂れることがあり、この部
分を除去する作業が必要となる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、以上のような従
来の電極が持つ問題点を解消させ、大容量の電流にも耐
えることができ、安価で、かつ容易に電極を形成するこ
とができる正特性サーミスタの製造方法を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、正特性サーミスタ素子の両主表面上に、
アルミニウムを主成分とする第１電極層を形成した後、
この第１電極層上に、第１電極層と同一材料からなる第
２電極層を形成することを特徴とする正特性サーミスタ
の製造方法である。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、アルミニウム系電極のた
め、マイグレーション現象は起こらず、同一材料の２層
からなる電極層を形成することにより、容易に電極層膜
厚を厚くすることが可能となり、電極の膜抵抗を小さく
することができる。

【００１１】

【実施例】図１（ａ）は本発明の一実施例の平面図で、
図１（ｂ）は同断面図である。図１に示すように、本発
明によって製造される正特性サーミスタは、正特性サー
ミスタ素子１の両主表面上に、アルミニウム系電極が形
成されており、このアルミニウム系電極は第１電極層
２、及び第２電極層３の２層より構成されている。

【００１２】本実施例では、正特性サーミスタ素子１
（直径１７．０ｍｍ）の片方の主表面上にスクリーン印
刷法により、アルミニウムペーストを正特性サーミスタ
素子１の外周端全周に０．５ｍｍのギャップを取り電極
径１６．０ｍｍで塗布し、乾燥（約１５０℃、５分）す
る。同様に、正特性サーミスタ素子１の他方の主表面上
にアルミニウムペーストを塗布、乾燥して第１電極層２
を形成する。次に、第１電極層２上に同一のアルミニウ
ムペーストを、同一電極径１６．０ｍｍで、片面毎それ
ぞれ塗布、乾燥して第２電極層３を形成する。次に、第
１電極層２、第２電極層３を温度７００〜７５０℃で同
時に焼付けして、目的とする２層で構成されたアルミニ
ウム系電極を得ることができる。

【００１３】本実施例では、第１電極層２の膜厚：１１
μｍ、第２電極層３の膜厚：１１μｍ，計：２２μｍと
したが、第１電極層２の膜厚は、２０μｍ以下であれば
よく、膜厚の制御、均一化も容易となり、ペーストのに
じみ、タレ等を考慮して、目的に応じた膜厚で形成する
ことができる。上記の実施例に於いては、第１電極層
２、第２電極層３のアルミニウムペーストをそれぞれ塗
布、乾燥した後、１度の電極焼付けを行ったが、第１電
極層２を塗布、乾燥、焼付けした後、第２電極層３を塗
布、乾燥、焼付けしてもよい。

【００１４】また、正特性サーミスタ素子１と第１電極
層２の外周端のギャップについても特に限定するもので
はなく、ペーストの粘度、目的とする膜厚、電極径によ
り、ペーストのタレ、にじみ等を考慮して適宜設定すれ
ばよい。さらに、第２電極層３の電極径、電極面積、及
び形状、位置、個数についても特に限定するものではな
く、バネ端子との接触部での局部的発熱による電極の焼
損、正特性サーミスタ素子の破壊を防ぐことが目的であ
り、バネ端子の電極との接触状態、及び接触部の形状に
応じて決めることができる。なお、本発明はアルミニウ
ム系の同一電極材で２層の電極層を形成することを特徴
とするものであり、電極の形成法については、特に限定
されることはなく、従来から公知の種々の電極形成法に
より電極を形成してもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる正特性サーミスタの製造方法によれば、電極は２
層の電極層で形成されているため、電極膜厚を厚くする
ことが可能となり電極の膜抵抗を小さくすることがで
き、バネ端子との接触部での局部的な発熱による電極の
焼損、及びその局部的発熱に伴う正特性サーミスタ素子
の熱破壊を防止することができる。また、第１電極層と
第２電極層がアルミニウム系の同一電極材で形成されて
いるので、電極形成時の過程に於いても使用時に於いて
も、第１電極層と第２電極層が反応し合金を作ることも
なく、互いに拡散することもないので安定した信頼性の
高い電極を得ることができる。

【００１６】さらに、電極は、同一電極材を使用し、実
施例で説明したようなスクリーン印刷という容易な製法
で形成でき、ペースト塗布、乾燥後の同時焼付け、及び
同一製法で電極を形成することも可能である。このた
め、他の電極材、他の製法設備等を必要としないので、
効率よく製造することがでる。そして、第１電極層膜厚
を２０μｍ以下とすることができるので、ペーストのに
じみ、タレ等を抑制でき、電極面積のばらつきによる製
品の抵抗値のばらつきも小さくなり、抵抗を調整するト
リミング作業の必要はなく、正特性サーミスタ素子の外
周端面にペーストが垂れる不良も無くすことができる。
したがって製造コストを大幅に削減できる。しかも、ア
ルミニウム系電極材のみで電極を形成しているので、マ
イグレーション現象による電極間短絡は起こらず、銀系
電極材と比べても非常に安価な材料であり電極材コスト
も大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施例による正特性サー
ミスタの平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線の側断面
図である。

【図２】従来の正特性サーミスタの断面図である。

【図３】別の従来の正特性サーミスタの断面図である。

【図４】正特性サーミスタをバネ端子で挟持した状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 正特性サーミスタ素子 ２ アルミニウム系第１電極層 ３ アルミニウム系第２電極層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正特性サーミスタ素子の両主表面上に、ア
   ルミニウムを主成分とする第１電極層を形成した後、こ
   の第１電極層上に、第１電極層と同一材料からなる第２
   電極層を形成することを特徴とする正特性サーミスタの
   製造方法。