JPS6325683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度上昇とともに抵抗値が増大する正
の抵抗温度係数をもつたサーミスタに関するもの
である。

従来から、この種のサーミスタとしては、チタ
ン酸バリウムに１価または３価の金属酸化物など
を不純物として添加したチタン酸バリウム系セラ
ミツクのほか、酸化亜鉛系、酸化鉛系などの半導
体磁器を用いたものが主に使用されていた。

しかしながら、このような半導体磁器より成る
サーミスタは実用温度範囲が−50〜＋300℃程度
であり、高温域が比較的低く温度範囲が狭いこ
と、抵抗値が大きいため、大きな電流を制御する
ような場合には大型形状のものを用いる必要があ
ること、またヒステリシスがあり特性が不安定で
あること、電圧依存性が大きいなど多くの欠点を
有していた。

本発明は上記の如き欠点の少いサーミスタを提
供することを目的として開発したもので、以下具
体的に詳述する。

本発明に係るサーミスタ１を第１図にて一部破
断して示す如く、アルミナ磁器などの電気絶縁性
にすぐれたセラミツク体中に、タングステン粉末
モリブデン粉末、もしくはこれらの混合物を主剤
として成るペースト（インク）を用いて所定のパ
ターン形状に形成した抵抗パターン３を埋設し、
該抵抗パターン３の両端にはリード４，５がロウ
付された構造を成している。

このようなサーミスタ１の代表的な製法を以下
に述べる。

アルミナ、ベリリアなどのセラミツク原料にマ
グネシア、カルシアなどを調合粉砕し、整粒した
後、ポリビニルアルコール、メタクリル酸イソブ
チルエステル等の有機質バインダーを添加混練す
る、いわゆるドクターブレード法によりセラミツ
クグリーンシートを製作する。このセラミツクグ
リーンシート、もしくは該セラミツクグリーンシ
ートを仮焼したシートの片側面上に、タングステ
ン粉末、モリブデン粉末の各々を主剤にしたもの
もしくはタングステン粉末とモリブデン粉末を所
定の比率で混合したものを主剤に有機粘結剤等を
混ぜ合せて成る抵抗パターン形成用のペースト
（インク）でもつてスクリーン印刷の手法により、
予じめスクリーンの形状でもつて設定した状態に
抵抗パターンを印刷する。このパターン印刷面上
に同材質のセラミツクグリーンシートを重ね合せ
加熱圧着するか、溶剤を用いて両シート同志を貼
り合せることにより上記抵抗パターンを覆う。ま
た、別法として抵抗パターンを印刷塗布したセラ
ミツクシート面上にアルミナ絶縁保護層をコーテ
イングして抵抗パターンを被覆してもよい。この
ような抵抗パターンの両端にはリードを取付ける
べく露出した構造にしてあり、またかかる抵抗パ
ターンを印刷塗布したセラミツクシートを、場合
によつては必要枚数だけ重ねて多層型にしてもよ
い。

上述の如くセラミツクシート面上に抵抗パター
ンが印刷塗布されたものに他のセラミツクシート
を重ねるか、アルミナ絶縁保護層をコーテイング
した後、1650℃の水素雰囲気中にて焼成すること
によつてセラミツク体中に抵抗パターンを埋設
し、該抵抗パターンが露出することなく、空気に
触れないように、すなわち気密的に内蔵された状
態のものが得られ、リードを取付けるべく露出し
てある部分にはニツケルメツキを施した後、導線
をロウ付けをすることによつてサーミスタが完成
する。なお、上記においては、セラミツク（グリ
ーン）シートを重ね合せた平板状のサーミスタに
ついての製作法であるが、パイプ状のものが必要
な場合には、例えば円筒（又は円柱）状に成形し
仮焼したセラミツク体にし、セラミツクグリーン
シートの片面に抵抗パターンを印刷したものを巻
付けるなど所望の形状とした後、水素雰囲気中で
約1650℃の温度で焼成してパイプ（円柱）状のサ
ーミスタを作製することもできる。

ところで主に印刷手法によつて形成される抵抗
パターンを成すペースト（インク）は、タングス
テン粉末及び／もしくはモリブデン粉末のほか、
白金、銀、パラジウム、などの貴金属、マンガン
金属酸化物などが添加され、ガラス質物質や有機
質系粘着物等を各々適量ずつ混和し、スクリーン
印刷に適した粘度をもたせるとともに、焼成後、
所定の抵抗値及び温度―抵抗係数を有する如く調
合したものを用いることが重要である。また、サ
ーミスタとして有する抵抗値や、電流制御に使用
する場合、所定の電流容量をもたせるためには、
ペーストの組成成分はもとより、抵抗パターンの
幅、厚さ、長さ等を予じめ設定しておく必要があ
る。

以上のように例示した製法によつて得られたサ
ーミスタ１は、第１図に破断して示すようにセラ
ミツク体２中に抵抗パターン３が埋設され、該抵
抗パターン３の両端に導線４，５が取付けられた
構造となつており、その特性は第２図にて示す如
く、従来のニクロム線を用いた抵抗体の抵抗温度
係数（以下、Ｔ・Ｃ・Ｒという）が室温において
110×10^-6である（Ａ線で示す）のに対し、本発
明によるサーミスタ１のＴ・Ｃ・Ｒは4.30〜4.56
×10^-6（０〜800℃）であり、Ｂ線で示す如く、大
きな抵抗変化特性をもつたものである。

このように大きなＴ・Ｃ・Ｒ値、すなわち大き
な抵抗変化を示す本発明サーミスタ１の応用とし
ては第３図に示すようにモータＭが、例えば自動
車のワイパーブレード駆動用のものであるとすれ
ば、モータＭに分圧抵抗として直列に接続し、電
池ＦにスイツチＳを介して接続した回路を構成し
ておき、スイツチＳをONするとサーミスタ１を
通じてモータＭに通電され、該モータＭは回転す
る。この場合モータＭは起動時に大きなトルクを
必要とし、定常回転時には比較的小さなトルクで
済むが、本発明によるサーミスタ１は低温時（起
動時）に抵抗値が小さく、大きなトルクを要する
起動時には大きな電流が流れ、定常回転に至る間
にはサーミスタ１自体が発生する熱によつて温度
上昇し、その温度に対応した抵抗値により定常回
転時には定格電流を流すことができ、モータＭに
対しては理想的な電圧を印加することが可能とな
る。またワイパー駆動用モータのように自動車の
種類や製造メーカによつては電源電圧が12V、
24Vと異なるものを使用している場合でも所定の
抵抗値及び特性を備えた本発明サーミスタ１を分
圧抵抗として通電回路に直列接続しておくことに
よつて電池Ｆの電圧が異なる場合にも、モータＭ
の定格を変更することなく、同一定格に統一する
ことができる。

さらに他の適用例としては第４図に示したよう
にヒータＨを、いま自動車のエンジンの気化器に
おけるオートチヨーク作動用に設置したものとす
ると、該ヒータＨの発熱によつて図示しないコイ
ル状のバイメタルを加熱してチヨークバルブを閉
じるように作用する。ところが、このようなヒー
タＨの発熱特性によつてバイメタルに連結された
チヨークバルブの開閉応答性が大巾に異なるため
エンジン始動初期の立上がり特性に大きな影響を
及ぼす結果となつていた。しかるにヒータＨの発
熱特性を各種エンジンのオートチヨークに最適な
ものとすることは困難であつたが、本発明に係る
サーミスタ１を分圧抵抗として通電回路に直列に
接続しておくことによつてヒータＨの温度上昇特
性は、サーミスタ１の特性を予じめ設定しておく
ことによつてエンジンに最もよく適応したオート
チヨーク特性をもたらすことができ、その結果、
最良のエンジン性能を発揮させることが可能とな
る。

以上のように本発明に係るサーミスタによれば
セラミツク体中に、タングステン、モリブデンの
粉末を主剤にして成るペーストを印刷手法などで
もつて形成した抵抗パターンの温度依存性、自己
加熱性を有効に利用したものであつて、1000℃近
傍までの高温域までを包含する特性を有し、かつ
抵抗パターンはセラミツク体中に埋設され、空気
に触れないように気密的に内蔵されているため、
酸化したり、雰囲気の影響を受けるおそれがな
く、また抵抗パターンを形成する材質の変更、パ
ターン形状を変更することによつて制御すること
のできる電流容量を自由に設定することができ、
しかも量産性にすぐれているため安価で、互換性
を有するなどきわめてすぐれたサーミスタを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーミスタの一例を示す
一部破断面図、第２図は本発明サーミスタの特性
例を示すグラフ、第３図、第４図は本発明サーミ
スタを使用したモータ駆動回路とヒータへの通電
回路をそれぞれ示したものである。 １：サーミスタ、２：セラミツク体、３：抵抗
パターン、４，５：導線、Ｍ：モータ、Ｈ：ヒー
タ、Ｆ：電池、Ｓ：スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セラミツク体中に、タングステン粉末及び／
   もしくはモリブデン粉末を主剤とするペーストで
   形成された抵抗パターンを気密的に内蔵したこと
   を特徴とする正特性サーミスタ。