JPS5932103A - セラミツクｐｔｃサ−ミスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は許容差が狭い電気特性値、特に室温における許
容差が狭い定格抵抗値Ｒ２５を持ち、セラミック材料か
らなる焼結体が対向する面に無堰層金属被りを電極とし
て備え、その上に後で場合によっては電流導体（線条接
触板）が取付けられるセラミックＰ　Ｔ　Ｃサーミスタ
の製造方法に関する。

ここで云うセラｉツクＰＴＣサーミスタとは、その素体
温度の変化上共にその電気抵抗の著しい変化を生じる半
導体抵抗である感温素子（正の温度係数を持つ抵抗素子
）である。かかる感温素子は１９７６年１２月制定のド
イツ規格ＤＩＮ　　４４　（＋　８０により定義されて
いる。

チタン酸バリウム基材としたペロブスカイト型構造を持
つセラミック材料の特性が結晶格子の乱れの場合に半導
体性であり、抵抗値の特に高い温度係数を持つことはか
なｐ前から認められている（１９３６年出願独国特許第
６６０９７１号明細書および１９３７年出願独国崎許第
７０１４７８号明細書参照）。格子の乱れはその場合光
つ第一に、還元雰囲気中での焼結による製造の１県に生
じるごく僅かな酸素不足に起因する。

スイス国時許第２７２９２７号明細喜にペロブスカイト
型構造を持つセラミック材料の半導体特性効果が同様に
述べられてお９、それにおいては格子の乱れは酸化ラン
タンの添加によって得られ、その場合Ｌａ　　はへロブ
スカイト格子の２価の格子点を占める。

独国特許第９２９３５０号に対応する英国特許第７１４
９６５号明細書にはペロブスカイト型構造造を持つセラ
ミック材料に対する別のドーピング材料が記載されてお
り、そこには既に６ｍ安定化、過負荷に対する保瞳、温
度調節などに対する応用例が示されている。

更に米国特許第３４４１５１７号および第３６３７５３
２号明細書にペロブスカイト型構造を持つ強誘電体材料
からなるセラミック体が記載され、そこではこのセラミ
ックＰＴＣサーミスタの電気特性が例えば原材料の状態
、材料の準備（粉砕および混合）の際のパラメータおよ
びセラミック焼結加熱（ペロブスカイト型材料の形成の
ための反応の進行に対する第一焼成、圧縮体の焼結の目
的のための第二焼成）におけるパラメータのような一連
の因子に依存する吉の確認から出発している。

従っていずれの公知のセラミックＰＴｃサーｉスタの製
造方法においても、これを工業的規模で製造するために
、製造の前に所定の原材料を用いて所定の前処理および
Ｄｒ定の焼結の際にいかなる電気特性値（比抵抗、基準
温度、定格抵抗、抵抗増大の勾配等）が生ずるかを確か
めなければならない。それでもなおその場合個々の電気
特性値の許容差は著しく変動し、その結果完成圧縮体（
円板、棒、管）は、この種のＰＴＣサーミスタカ今や世
界中で毎月数・百万個の規模で製造される電気部品にな
っているにも拘らず、歩留りが極めて悪すことを甘受し
なければならない。

◆ セラミックで作られた素体がその上に奄傅体を取付けら
れる金属被覆を備えなければならないことは公知技術か
らも明らかである。かかる金属被覆の形成方法も既に知
られており、独国特許第１４９０７１３号および第２４
３３４５８号明細書、独国特許出願公開第２８８８’５
０８号公報ならびに米国特許第３０２７５２９号および
第３６７６２１１号明細書等に記Ｃ載されてｂる。これ
らの特許明細書から、金属被覆が無堰層接触、すなわち
オーム性接触を生じなければならないことが明らかであ
る。これは次のようにして得られる。

すなわちセラミックに＠接して卑金属、それから外面に
向けてろう付可能の貴金属が配置され、その場合そのよ
うな金属の合金、例えばインジウム−銀あるいはインジ
ウム−ガリウム−銀が使用でき、めっき、蒸着あるいは
火炎溶射によってアルミニウムからなる第一層が、およ
びその上に配置され例えば同様に火炎溶射によって例え
ば銅あるいは銀のようなろう付可能金属からなる第２層
が形成されるようにする。

電気部品（電気・コンデンサあるｌ／−１１′ｉ電気抵
抗）の製造に対しては予め製造された素体がら電気部品
を分離する種々の方法が既ＫｌＨ１られでいる。これら
の方法はしかしセラミックＰＴＣサーミスタの製造には
直ちに応用することはできない。

すなわち独国特許第５１４９０２号明細書には、高周波
技術用の微小コンデンサを製造するため、誘電物質の連
続した条片が両面に導電性金属被覆を備え、　＋ｖ（望
の容飯値の大きさに対応する平らな部材がこの条片から
切り出されることが記載されている。この条片の誘電特
性は一定であり、原理的には条片の厚さおよび＠が等し
ｂものである限り変動がない。しかしこれはセラミック
ＰＴＣサーミスタの場合には轟ては１らない。

英国特許第９９１６４９号明７而害には電気部品、すな
わち抵抗体あるいはコンデンサを予め製造された部拐か
ら適当な長さに切り清とす方法が記載されている。この
方式での電気抵抗体の製造のため、抵抗素子として役立
つ金属層が果合体において、先ず研摩操作によって必要
な埴に調整され、次いで抵抗体を切り離すことが行われ
る。そのような措置もセラミックＰＴＣサーミスタでは
不可能である。

独国特許出ＩｉＩ目公告第１１．２２１４５号公報には
、抵抗体を比較的大きな棒から適当な長さに切り出すよ
うにした電気抵抗体の製造方法が記載されている。大き
な部材の電気抵抗は原材料および製造過程によって規定
される所定の値を持つ。

独国特許出願公告第］　７６４５４２号公報には、帯状
コンデンサを親コンデンサに積層し、親コンデンザにス
クープ処理によって端面接触層を備え、熱処理を施した
後コンデンサ帯の長手方向に直角の切断によって所望の
コンデンサ部片に分割する積層コンデンサの製造方法が
記載されている。それにおいては親コンデンサは、親コ
ンデンサの任意の位置で所望のコンデンサ部片を切り出
すことができるように積層および接触が施され、更に親
コンデンサにコンデンサの容量に影響するすべての工程
を実施し、つづ−て親コンデンサ全体あるいは親コンデ
ンサの大きな部片の容量を測定し、これから個々のコン
デンサの所望の容赦に対応する長さを求め、そして最後
に適当な長さのコンデンサ部片を親コンデンサからもし
くは親コンデンサの大きな部片から分離している。

そのようなコンデンサの容量は誘電体の誘電作用をする
面積および厚さ、容量的に働く位置間の空隙の厚さおよ
び誘電体の誘電係数に依存する。

これらの大きさのうち誘電係数だけが一定であると見な
すことができる。

しかしこれはそのままセラミックＰＴＣサーミスタにお
いては邑てはまることはない。なぜならこれはかかるＰ
ＴＣサーミスタで得ることができる電気特性値が一定で
あることを意味することになるからである。しかしこの
ことは当たっていなくて、むしろＰＴＯサーミスタの比
抵抗および材料に依存する一連の他の電気特性値は、既
に述べたように一連の他の因子に依存し、それ故原材料
の組成および工業的規模の量産における前処理および焼
結のパラメータを正確に維持する場合にのみ例外を殆ん
ど生じることなしに常に再現性のある値をもたらすこと
になる。そのような前提は許容差が狭い電気特性値、特
に許容差が狭い定格抵抗値をもつセラミックＰＴＣサー
ミスタの製造ニ対して絶対に必要であるが、しかしこの
ことは、前処理条件（粉砕、混合、搗砕、予備焼成）お
よび焼結条件自体かやはシ搗砕液の温度、混合機の速度
、反応炉の熱伝達および焼結炉の温度調節などのような
他の因子に依存するから、原月料の純度が製造者ごとに
また同じ製造者でもチャージごとに異なるから、実際に
は可能でなｈｏそれ故セラミックＰＴＯサーξスタの製
造の場合は、その寸法に関し個々の値に対して一定の構
造形式を基礎にして一方では２０％までの比較的高り不
良率、もしくは個々の電気特性値の±２０チをこえる大
きな許容差を見込む必要があった。

式　Ｒ＝（ρ・ａ）：Ｆに従ｂ１抵抗Ｒは素体の１享さ
ｄと比抵抗ρに正比例し、面積Ｆに逆比例する。面積Ｆ
と厚さｄは構造形式によって一定であり（その場合焼成
収縮も顧慮されねばならなｌＡ）、比抵抗ρは原材料、
前処理および焼成条件に依存して製造の際に自動的に定
まる。従って従来技術の場合はどの因子も自由に選択で
きない状態にとどまる（自由度）。

本発明は、原材料の純度、個々の処理および焼結パラメ
ータの不変性、すなわち比抵抗を定めるパラメータにあ
まり依存せず、それでもなお許容差の狭い電気特性値、
特に許容差の狭い定格抵抗値Ｒ２５をもつセラミックＰ
ＴＣサーミスタヲ靭遺し、その際不良率を低減する方法
を提供することを目的とする。本発明において狭い許容
差とは、目標値から最大±２０％、望ましくは±１０％
だけのずれを意味する。

この目的は本発明によれば、セラミックＰＴＣサーミス
タ拐料からなシ、その面積が所定の厚さおよび材料の所
定の電気特性値（比抵抗、基準温度、耐圧、抵抗増大の
勾配）において最終的に形成スべきセラミツ゛りＰＴＯ
サーミスタの面積の数倍に達する板状焼結体から出発し
、この板状の集合体はその大きな面に金属被覆としての
金属層を備え、その後単位面積当たりの抵抗値を求め、
それから集合体を許容差の狭い電気特性値に関して所望
のＰＴＯサーミスタを形成するため方形、長方形、三角
形あるいは等辺菱形に分割することによシ達成される。

金属被覆として役立つ金属層の被着は、従来技術の説明
の中で既に述べたような公知の方法で行われる。望ｉし
いのはセラミック材料からなる基体の上にアルミニウム
基層の電気めっき法による形式と、その後で独国特許出
願公開第２．８３８５０８号にロピ載されているような
火焔溶射法による鋼層の接着である。

単位面積当たシの抵抗値を求める前に集合体の縁部帯域
を分離することは、測定を正確な値に導くから有効であ
る。

さらに、金属層をスクリーン印刷法であるいは型板の使
用のもとで形成し、集合体の金属層のない縁部帯域を個
々のサーミスタへの集合体の分割と一諸に除去するよう
にすると有利である。

「Ｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ　Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ　Ｊ
第２１巻、第１１号（１９６９年）７３０〜７３２ペー
ジには、比較的大きなセラミック板から超音波で駆動さ
れる切削工具を利用して分割される盤状セラミック電気
部品が記載されているが、これは大部分が非常に小さい
直径（２鰭まで）の盤を対象としておｐ、その上超音波
装置の切削工具の寸法は一定なので、この方法も実際に
は上述のような難点を持つ従来技術に相当する。

本発明の方法によって焼結およびメタライジング過程後
の面ｓｉｐを自由に選定することができ、それによって
所与の目的が十分に達せられるという利点が得られる。

更には多数選別が簡単になり、個別製造にくらべて著し
い合理化効果が生ずること、およびセラミックＰＴＣサ
ーミスタの耐圧性が、中でも高温層において使用される
抵抗体用のサーミスタにおいて、分離過程によって分割
縁に表面が新しく生じ、個別製造の際現出するような焼
結の影響によって阻害されないから著しく改善される。

本発明を以下図面について詳細に説明する。

第１図は、正方形状または長方形状の堆−ＰＴＣサーミ
スタに分割できる板状の集合体、第２図は正三角形ある
いは等辺菱形の形状の単−ＰＴＣサーミスタに分割でき
る集合体をそれぞれ示す。

第１図において符号ｌで集合体を示す。集合体１は分割
の前にその全表面に、あるいは後で単−ＰＴＣザーξス
タとして用いられるべき表面領域に図示しない金属４Ｂ
ｉ、覆を両面に備える。集合体１の短辺Ｊ１および長辺
１２に縁部帯域７もしくは８を認めることができる。

単位面積当たりの抵抗値を求めた後に集合体ＩをＸ軸方
向およびｙ軸方向に走る線１５．１６に旧って分割する
。

ダイヤモンド刃を有する鋸円板によって行われることが
望ましい分割の際の材料損失を顧慮して、Ｘおよびｙ方
向のどちらの寸法を厳守するカ・を央める。それによシ
正方形状の単−ＰＴＣサーミスタ３あるいは長方形状の
単−ＰＴＣサーミスタ４（それぞれ斜線を引いて強調し
である）が生ずる。

縁部帯域７および８は単位面積当たりの抵抗値の測定の
前に、しかも集合体１の厚さ方向における側面を含めて
全表面に金属層を備えた場合に分離される。金槁層を縁
部帯域７および８を除りてスクリーン印刷法であるいは
型板を用いて設けるならば、この縁部帯域７および８は
集合体１が単−ＰＴＣサーミスタ３または４に分割され
るときに始めて除去することもできる。

第２図には、セラミック材料からなる集合体２を互にそ
れぞれ６０°の角度をなす分離線１７．１８および１９
によって等辺のセラｉツクＰＴＣサーミスタ５あるいは
菱形のＰＴＣサーミスタ６（同様に斜線を引いて強調さ
れている）に分割する実施例が示されている。

この場合も幅の側１３および長さの側１／Ｉに存在する
縁部帯域９および１０は、第１図の説明で述べたような
方法および時点で除去される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例（（おけるＩ’ＴＯザーミス
タ集合体の平面図、第２図は別の実施例におけるＰＴｃ
Ｔｃサーミスタ体の平面図である。 １．２・　ＰＴｃサーミスタ集合体、３＋４＋５＋６・
・・革−セラミックＰＴＣサーミスタ、７．訃。 縁部帯域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）許容差が狭い電気特性値を持ち、セラεツク材料か
   らなる焼結体が対向する面に無堰層欲属被覆を電極とし
   て備え、その上に後で場合によっては電流導体（線条、
   接触板）が取付けられるセラξツクＰＴＣサーミスタを
   Ｓ造する方法において、面積が所定の厚さおよび材料の
   所定の電気特性値（比抵抗、基準温度、耐圧、抵抗増大
   の勾配）において最終的に形成されるセラεツクＰＴＣ
   ｉサーｉスタ（：３．４．５．６）の面積の数倍に達す
   る板状焼結集合体（１，，２）から出発し、この板状の
   集合体（１，２）はその大きな面に金属被覆としての金
   属層を備え、その後単位面積当りの抵抗値を求め、それ
   力・ら集合体（１，２）を許容差の狭い電気特性値に関
   して所望のＰＴＯサーミスタを形成するため方形（３）
   、長方形（４）、三角形（５）あるいは等辺髪形（６）
   に分割することを特徴とするセラミックＰＴＣサーミス
   タの製造方法。 ２）単位面積当たシの抵抗値を求める前に集合体（１，
   ２）の縁部帯域（７，８，９，１０）を分離することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）金属層をスクリーン印刷法あるいは型板の使用のも
   とで形成し、集合体（１，，２）の金属層のない縁部帯
   域（７，８，９，１０）を個々のＰ、ＴＯササ−スタ（
   ３，４，５，０）への集合体の分割と同時に除去するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の方法。