JPH0982505A - チップ型サーミスタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーミスタ特性の範囲が広いチップ型サーミ
スタを、切断工程におけるマイクロクラック等の欠陥を
防止して、容易かつ安価に製造する。 【解決手段】 ４側面に表面電極２を有するチップ型サ
ーミスタ１０。薄板状サーミスタ素体の両板面に表面電
極を形成した後、短冊状に切断し、次いで残る２側面に
も表面電極を形成し、その後、４側面にガラス層を形成
する。これをチップ状に切断し、チップ状サーミスタ素
体の両端面に外部電極を形成する。 【効果】 ４側面に表面電極を有し、抵抗値の減少効果
が大きいため、サーミスタ特性（抵抗値及びＢ定数）の
範囲が拡大する。短冊状に切断した後、ガラス層を形成
するため、切断時の欠陥が防止される。機械的強度が高
く、信頼性の高い製品を製造できる。

Description

【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
特性サーミスタであって、サーミスタ特性の範囲が広い
チップ型サーミスタ及びこのようなチップ型サーミスタ
を、機械的強度や信頼性を損なうことなく、容易に製造
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント回路基板等に表面実装されるチ
ップ型サーミスタの代表的な製品として、図９に示す如
く、チップ状サーミスタ素体１の１対の側面に抵抗値調
整用の表面電極２（２Ａ，２Ｂ），２（２Ａ，２Ｂ）を
形成すると共に、両端面に外部電極３として、はんだ耐
熱性、はんだ付着性を向上させるために焼き付け端子電
極３Ａとその表面を被覆するめっき層３Ｂを形成し、こ
の外部電極３形成面以外をガラス層４で被覆した構造の
ものが提供されている。

【０００３】従来、このようなチップ型サーミスタ５
は、次のようにして製造されている。即ち、まず、セラ
ミックス焼結体よりなる薄板状サーミスタ素体（以下
「サーミスタウェハ」と称する場合がある。）の両板面
に抵抗値調整用の導電性の表面電極を形成した後、該両
板面にガラスペーストを印刷して焼成することにより絶
縁性のガラス層を形成する。次に、両板面がガラス層で
被覆されたサーミスタウェハを短冊状に切り出し、その
後、切断面にも前記と同様にガラスペーストを印刷して
焼成することによりガラス層を形成する。このようにし
て得られた、４側面にガラス層を有する角柱状サーミス
タ素体をその長手方向に直交する方向（前記切断面と垂
直な方向）に切断してチップ状サーミスタ素体を得る。
このチップ状サーミスタ素体の切断面（両端面）に導電
性ペーストを塗布・焼成して焼き付け端子電極を形成す
る。更に、この端子電極の表面にめっき層を形成してチ
ップ型サーミスタを得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法で
は、抵抗値調整用の表面電極がサーミスタウェハの両板
面に形成した表面電極由来のもの、即ち、表面電極がチ
ップ状サーミスタ素体の２側面にのみ形成された構造で
あるため、表面電極により抵抗値を減少する効果にも限
界があり、得られるサーミスタ特性（抵抗値とＢ定数の
組み合わせ）の範囲が比較的狭く、一般に得ることが困
難な低抵抗、高Ｂ定数のサーミスタを実現する上で問題
となっていた。

【０００５】また、従来法では、サーミスタウェハにガ
ラス層を形成した後、サーミスタ素体とガラス層を接合
した状態で短冊状に切断するために、この切断時に両者
の熱膨張係数の違いに起因する焼成時の熱応力の内部残
留応力と切断時に素体に生じる応力との相互作用でサー
ミスタ素体又はガラス層にマイクロクラック等の欠陥が
発生する。これにより、製品の機械的強度が十分得られ
ない、耐基板曲げ性や温度サイクル等の製品強度に関係
する信頼性試験についても十分な性能が得られないとい
う問題があった。

【０００６】この問題を解決するために、従来、サーミ
スタ素体とガラス層の熱膨張係数を適切化する試みがな
されてきているが、問題の完全解決には至っていない。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決し、サー
ミスタ特性の範囲が広いチップ型サーミスタ、及び、こ
のようなチップ型サーミスタを製造するに当り、切断工
程におけるマイクロクラック等の欠陥を防止して、機械
的強度や温度サイクル性能の特性に優れ、信頼性の高い
チップ型サーミスタを比較的容易にかつ安価に製造する
方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【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両
端面に形成された外部電極と、該両端面以外の４側面に
形成された抵抗値調整用の表面電極と、該表面電極を被
覆するガラス層とを有することを特徴とする。

【０００９】このような本発明のチップ型サーミスタで
あれば、チップ状サーミスタ素体の４側面に抵抗値調整
用の表面電極を有する構造であるため、抵抗値を調整す
る、即ち抵抗値を減少させる効果に優れ、得られるサー
ミスタ特性（抵抗値とＢ定数）の範囲が拡大し、従来一
般に得ることが困難であった低抵抗、高Ｂ定数を持つチ
ップ型サーミスタを容易に実現することができる。

【００１０】本発明のチップ型サーミスタの製造方法
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両端面
に形成された外部電極と、該両端面以外の４側面に形成
された抵抗値調整用の表面電極と、該表面電極を被覆す
るガラス層とを有するチップ型サーミスタを製造する方
法において、セラミックス焼結体よりなる薄板状サーミ
スタ素体の両板面に表面電極を形成する工程、表面電極
を形成した薄板状サーミスタ素体を短冊状に切断して角
柱状サーミスタ素体を形成する工程、この角柱状サーミ
スタ素体の長手方向に延在する４側面のうち、表面電極
が形成されていない２側面に表面電極を形成する工程、
４側面に表面電極が形成された角柱状サーミスタ素体の
該４側面にガラス層を形成する工程、ガラス層を形成し
た角柱状サーミスタ素体を長手方向と直交する方向に切
断してチップ状サーミスタ素体を形成する工程、及び、
このチップ状サーミスタ素体のガラス層未被覆の両端面
に外部電極を形成する工程を有することを特徴とする。

【００１１】本発明の方法では、サーミスタウェハを短
冊状に切断した後、角柱状サーミスタ素体の４側面にガ
ラス層を形成する方法を採用しているため、従来の製造
法に見られた短冊状に切断する際に発生するマイクロク
ラック等の欠陥を無くすことができる。この結果、製品
の機械的強度の向上が図れ、耐基板曲げ性、温度サイク
ル等の製品強度に関係する信頼性試験に対しても性能向
上が図れる。また、本発明では、ガラス層の形成を１回
で行うことも可能である。

【００１２】また、チップ型サーミスタの抵抗値は表面
電極間の距離により主に決定されるが、本発明の方法
は、サーミスタ焼結体に表面電極を形成する方法である
ため、焼成収縮による寸法精度のばらつきは回避され、
高精度での抵抗値調整が可能となり、抵抗値分布の小さ
なチップ型サーミスタを得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明のチ
ップ型サーミスタ及びその製造方法を詳細に説明する。

【００１４】図８は本発明のチップ型サーミスタの一実
施例を示す断面図である。図示の如く、本発明のチップ
型サーミスタ１０は、セラミックス焼結体よりなる直方
体状のチップ状サーミスタ素体１と、このチップ状サー
ミスタ素体１の両端面に形成された外部電極３（端子電
極３Ａ及びめっき層３Ｂ）と、この両端面以外の４側面
に形成された抵抗値調整用の表面電極２（２Ａ，２Ｂ）
と、この表面電極２を被覆するように設けられたガラス
層４とを有する。

【００１５】以下に、このような本発明のチップ型サー
ミスタ１０を、本発明の方法に従って製造する方法につ
いて、図１〜７を参照して説明する。

【００１６】図１は、サーミスタウェハの斜視図、図２
は両板面に表面電極を形成したサーミスタウェハの斜視
図、図３は角柱状サーミスタ素体の斜視図、図４は４側
面に表面電極を形成した角柱状サーミスタ素体の斜視
図、図５はガラス層の形成方法を示す斜視図、図６はガ
ラス層を形成した角柱状サーミスタ素体を示し、図６
（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面の拡大図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線
に沿う断面の拡大図である。図７は角柱状サーミスタ素
体をチップ状に切断した状態を示す内部透視斜視図であ
る。

【００１７】本実施例の方法においては、まず、図１に
示すセラミックス焼結体よりなる薄板状サーミスタ素体
（サーミスタウェハ）１１の両板面１１Ａ，１１Ｂに、
図２に示す如く、導電性ペーストを用いてスクリーン印
刷法等により、適当な間隔２ａを設けて帯状のパターン
を印刷し、乾燥後焼き付けて表面電極２を形成する。そ
して、表面電極２を形成したサーミスタウェハ１１を、
短冊状に切断して図３に示す角柱状サーミスタ素体１３
とする。次に、この角柱状サーミスタ素体１３の長手方
向に延在する４側面１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの
うち、表面電極２が形成されていない２側面１３Ｂ，１
３Ｄにも、図４に示す如く、側面１３Ａ，１３Ｃに形成
されている表面電極２と連続するように、間隔をあけて
表面電極２を形成する。

【００１８】次に、このようにして４側面に表面電極２
を形成した角柱状サーミスタ素体１４の該４側面（又は
全面）にガラス層を形成する。

【００１９】このガラス層の形成には、スパッタリング
等の薄膜形成技術を採用することができ、例えば、図５
に示す如く、所定配合のガラスをターゲット１５とする
スパッタリング装置内に、複数本の角柱状サーミスタ素
体１４を入れたステンレススチール製の籠１６を設置
し、この籠１６を軸１７で揺動させて、角柱状サーミス
タ素体１４を回転させながらスパッタリングを行うこと
により、図６（ａ）〜（ｃ）に示す如く、表面電極付き
角柱状サーミスタ素体１４の４側面ないし全面にガラス
層４を形成することができる。

【００２０】次いで、ガラス層４を形成した表面電極付
き角柱状サーミスタ素体１４をその長手方向と直交する
方向に切断して、図７に示す如く、チップ状サーミスタ
素体１を形成し、このチップ状サーミスタ素体１のガラ
ス層４未被覆の両端面に常法に従って、外部電極３を形
成する。

【００２１】このような本発明の方法によれば、４側面
に抵抗値調整用の表面電極を有するチップ型サーミスタ
を製造することができる。しかも、ガラス層の形成前
に、サーミスタウェハを短冊状に切断するため、切断時
のマイクロクラック等の欠陥が防止され、高強度かつ高
信頼性のチップ型サーミスタを製造することができる。

【００２２】なお、上記説明では、ガラス層をスパッタ
リング法により形成する方法を示したが、ガラス層は通
常の印刷法により形成しても良い。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００２４】実施例１ 図１〜７に示す本発明の方法に従って、図８に示す本発
明のチップ型サーミスタを製造した。

【００２５】市販の炭酸マンガン、炭酸コバルト、炭酸
銅を出発原料とし、これらを金属原子比が所定の割合に
なるようにそれぞれ秤量し、ボールミルで１６時間均一
に混合した後脱水乾燥した。次にこの混合物を大気圧
下、９００℃で２時間仮焼し、この仮焼物を再びボール
ミルで粉砕して脱水乾燥した。粉砕物に有機系結合剤等
を加え、スプレードライヤーにより粒径が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。この成形物を大気圧下、１１００℃で４時間焼
成し、縦３５ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのサーミ
スタ焼結ブロックを作製した。次に、このブロックをバ
ンドソーで薄板状に切断し、縦３５ｍｍ、横５０ｍｍ、
厚さ０．４０ｍｍのサーミスタウェハを得た（図１）。

【００２６】このサーミスタウェハの両板面に、市販の
導電性ペースト（Ａｇ）を図２に示すような電極間距離
が２００μｍの帯状のパターンとなるようにスクリーン
印刷法により印刷し、乾燥後、８２０℃で焼き付けた。

【００２７】次に、このサーミスタウェハをダイシング
マシンにより、表面電極のパターンに合わせて、幅０．
４２ｍｍの短冊状に切断した（図３）。

【００２８】更に、得られた角柱状サーミスタ素体の表
面電極が形成されていない２側面に前記と同様の電極間
距離が２００μｍの表面電極をスクリーン印刷法により
印刷し、乾燥後、８２０℃で焼き付けた（図４）。

【００２９】この角柱状サーミスタ素体の表面電極を形
成した４側面に下記又はの方法で絶縁性のガラス層
を形成した。

【００３０】 スクリーン印刷法によるガラス層の形
成 表面電極を形成した角柱状サーミスタ素体の１側面に、
スクリーン印刷法により絶縁性のガラスを印刷して乾燥
させた。これを側面４面について繰り返した。その後、
８５０℃で焼き付け、角柱状サーミスタ素体の４側面に
厚さ１５μｍの絶縁性ガラス層を形成した（図６）。

【００３１】 スパッタリング法によるガラス層の形
成 図５に示すスパッタリング装置を用いて行った。即ち、
ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂ 等の酸化物か
らなる絶縁性のガラスをターゲットとするスパッタリン
グ装置の中に、多数の表面電極付き角柱状サーミスタ素
体を入れたステンレススチール製の籠を設置し、この籠
を揺動させながら約１０時間スパッタリングを行い、角
柱状サーミスタ素体の表面全体にガラス層を２μｍ程度
の厚さで形成した。

【００３２】そして、このガラス層を被覆形成した表面
電極付き角柱状サーミスタ素体を、各々、表面電極のパ
ターンに合わせて長さ０．９２ｍｍのチップ形状にダイ
シングマシンにより切り出した（図７）。

【００３３】更に、以下の方法により各チップ状サーミ
スタ素体の両端面に外部電極を形成した。まず、チップ
状サーミスタ素体の両端面にディッピング法により導電
性ペースト（市販のＡｇペースト）を付着させ、大気圧
下、８２０℃で焼き付けた（その際、表面電極と端子電
極の電気的接合が得られる。）。次いで、電解バレル法
でこの電極層の表面に厚さ２〜５μｍのＮｉめっき層を
形成し、その上に厚さ３〜７μｍのはんだめっき層を形
成した（図８）。

【００３４】このように作製されたチップ型サーミスタ
について、電気特性（抵抗値）を測定し、結果を表１に
示した。なお、印刷法によりガラス層を形成したもので
あっても、スパッタリング法によりガラス層を形成した
ものであっても結果は同等であったが、スパッタリング
法によれば、一回の処理で良く、しかも、ガラス層を薄
く形成することができるという利点がある。また、表１
には、図９に示す従来の２側面に表面電極を有するチッ
プ型サーミスタ及び表面電極のないチップ型サーミスタ
についての抵抗値測定結果も併記した。

【００３５】表１より、本発明のチップ型サーミスタ
は、従来のチップ型サーミスタに比べて、抵抗値を大幅
に減少させることができることがわかる。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のチップ型サ
ーミスタによれば、４側面に表面電極を有し、抵抗値の
減少効果が大きいため、サーミスタ特性（抵抗値及びＢ
定数）の範囲が拡大し、従来では実現困難であった低抵
抗、高Ｂ定数のチップ型サーミスタを実現することがで
きる。

【００３８】また、本発明のチップ型サーミスタの製造
方法によれば、このような本発明のチップ型サーミスタ
を比較的容易かつ安価に、歩留り良く製造して、機械的
強度が高く、信頼性の高いチップ型サーミスタを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】サーミスタウェハの斜視図である。

【図２】表面電極を形成したサーミスタウェハの斜視図
である。

【図３】角柱状サーミスタ素体の斜視図である。

【図４】４側面に表面電極を形成した角柱状サーミスタ
素体の斜視図である。

【図５】ガラス層形成方法を示す斜視図である。

【図６】図６（ａ）はガラス層を形成した表面電極付き
角柱状サーミスタ素体の斜視図、図６（ｂ）は図６
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面の拡大図、図６（ｃ）は図
６（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面の拡大図である。

【図７】角柱状サーミスタ素体をチップ状に切断した状
態を示す内部透視斜視図である。

【図８】本発明のチップ型サーミスタの一実施例を示す
断面図である。

【図９】従来のチップ型サーミスタの断面図である。

【符号の説明】

１ チップ状サーミスタ素体 ２ 表面電極 ３ 外部電極 ３Ａ 端子電極 ３Ｂ めっき層 ４ ガラス層 １０ チップ型サーミスタ １１ サーミスタウェハ １３ 角柱状サーミスタ素体 １４ 表面電極付き角柱状サーミスタ素体 １５ ターゲット １６ ステンレススチール製籠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   体の両端面に形成された外部電極と、該両端面以外の４
   側面に形成された抵抗値調整用の表面電極と、該表面電
   極を被覆するガラス層とを有するチップ型サーミスタ。
2. 【請求項２】 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
   体の両端面に形成された外部電極と、該両端面以外の４
   側面に形成された抵抗値調整用の表面電極と、該表面電
   極を被覆するガラス層とを有するチップ型サーミスタを
   製造する方法において、 セラミックス焼結体よりなる薄板状サーミスタ素体の両
   板面に表面電極を形成する工程、表面電極を形成した薄
   板状サーミスタ素体を短冊状に切断して角柱状サーミス
   タ素体を形成する工程、この角柱状サーミスタ素体の長
   手方向に延在する４側面のうち、表面電極が形成されて
   いない２側面に表面電極を形成する工程、４側面に表面
   電極が形成された角柱状サーミスタ素体の該４側面にガ
   ラス層を形成する工程、ガラス層を形成した角柱状サー
   ミスタ素体を長手方向と直交する方向に切断してチップ
   状サーミスタ素体を形成する工程、及び、このチップ状
   サーミスタ素体のガラス層未被覆の両端面に外部電極を
   形成する工程を有するチップ型サーミスタの製造方法。