チップ型正特性サーミスタ
【目的】 小型で、比抵抗や抵抗温度特性などの特性のばらつきの小さいチップ型正特性サーミスタを得る。
【構成】 正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にする。
【構成】 正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、正特性サーミスタに関し、詳しくは、比抵抗や抵抗温度特性などのばらつきの少ないチップ型正特性サーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】正特性サーミスタは、その動特性及び静特性を利用して、モータ起動用、テレビ受像機のブラウン管枠などの消磁用、ヒータ用その他の用途に広く用いられている。
【０００３】そしてこのような用途に正特性サーミスタを用いる場合、正特性サーミスタ素子の熱放散、放電などを考慮して、正特性サーミスタ素子の体積（素子体積）をある程度大きくしている。
【０００４】また、チタン酸バリウム系セラミックスを用いてなる正特性サーミスタ素子は、それを構成する結晶粒子と粒界の性質を利用して種々の特性を得るように構成されており、その特性を安定させるために、結晶粒子の形状や粒子径をできるだけ均一化することが一般に行われている。そして、結晶粒子の形状や粒子径を均一化するために、原料組成、製造プロセスなどについて種々の検討が行われている。
【０００５】ところで、正特性サーミスタ素子が、前述のようにある程度の大きさを有している場合には、正特性サーミスタ素子中の結晶粒子が多いため、個々の結晶粒子の形状や粒子径に起因する特性の変動が緩和され、比較的安定した特性が得られる。
【０００６】しかし、回路の過電流保護用、温度検知センサ用などの用途に、チップ型正特性サーミスタが広く用いられるようになるにつれて、その小型化への要求が大きくなり、従来の正特性サーミスタ素子と比較して、体積が１／１００〜１／２０００程度の小型のチップ型正特性サーミスタが用いられるようになってきた。
【０００７】ところが、このような小型のチップ型正特性サーミスタにおいては、正特性サーミスタ素子の体積が小さく、正特性サーミスタを構成する結晶粒子数が減少するため、結晶粒子の形状や粒子径が特性に与える影響が大きくなる。そのため、比抵抗や抵抗温度特性などの特性のばらつきが大きくなり、安定した品質を確保し、それを維持することが困難であるという問題点がある。
【０００８】この発明は、上記問題点を解決するものであり、比抵抗や抵抗温度特性などのばらつきが少なく、小型化が可能なチップ型正特性サーミスタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決するために、この発明のチップ型正特性サーミスタは、チタン酸バリウム系セラミックスからなる正特性サーミスタ素子を用いたチップ型正特性サーミスタにおいて、正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にすることを特徴とする。
【００１０】
【作用】正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にすることにより、チップ型正特性サーミスタを小型化した場合にも、正特性サーミスタ素子を構成する結晶粒子の形状や寸法（粒径）などに起因する特性の変動を抑制して、特性を安定させることが可能になる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を比較例とともに示してその特徴をさらに詳しく説明する。
【００１２】まず、チタン酸バリウム系正特性サーミスタ素子（比抵抗４０Ω・cm，キュリー点１２０℃）の原料を乾式成形した後、これを焼成することにより、表１のNo.１〜５に示すような素子寸法（形状）、素子体積、素子体積比を有する正特性サーミスタ素子を作製した。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１において、素子体積比は、No.１の素子の体積を１とした場合の比率を示しており、例えば、No.５の素子は、No.１の素子の２０１９倍の体積を有することを示している。
【００１５】なお、焼成は、下記の条件下で行い、平均粒子径を４．０〜６．５μmの範囲内で変化させた。
■昇温速度 ： ０．５〜１０．０℃／分■焼成温度 ：１２８０〜１４００℃■最高温度保持時間： １０〜１２０分■焼成後の冷却速度： ０．５〜１０．０分
【００１６】そして、表１のNo.１〜５の各正特性サーミスタ素子を平均粒子径が、４．０μm，４．５μm，５．０μm，５．５μm，６．０μm，６．５μmの各グループに分類し、各々にＩｎ−Ｇａ電極を塗布し、比抵抗と抵抗温度特性を測定した。
【００１７】なお、平均粒子径は、画像処理解析装置ルーゼックスIIIｕ（株式会社ニレコ製）を用いて測定した。但し、平均粒子径は、写真判定法、交点法などの方法によっても測定することができる。
【００１８】抵抗温度特性に関しては、キュリー点と室温の抵抗の１０倍になる温度との間の抵抗増加割合α（％／℃）を求めた。
【００１９】また、比抵抗及び抵抗増加割合のばらつきの指標として、比抵抗及び抵抗増加割合の標準偏差を平均値で除した値に１００を乗じた値（ＣＶ値（％））を求めた。
【００２０】上記のようにして求めた、平均粒子径及び素子体積比と、比抵抗ρ及び抵抗増加割合αのばらつきとの関係を表２，３及び図１，２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】なお、表２，３及び図１，２のデータは、各々１０個の試料についての測定結果に基づくものである。
【００２４】図１及び表２から、正特性サーミスタ素子を構成する粒子の径（平均粒子径）が５．５μm以上になると、素子体積が小さくなるほど比抵抗ρのばらつきが大きくなることがわかる。
【００２５】これに対して、平均粒子径が５．０μm以下の場合においては、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズ（表２のNo.３〜５）から、チップサイズ（表２のNo.１，２）にまで小さくしてもほとんど比抵抗ρのばらつきが生じないことがわかる。
【００２６】また、図２及び表３に示すように、正特性サーミスタ素子を構成する粒子の径（平均粒子径）が５μmを越えて５．５μm以上になると、素子体積が小さくなるにしたがって、抵抗増加割合αのばらつきが大きくなる。
【００２７】一方、平均粒子径が５μm以下の場合、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズ（表２のNo.３〜５）から、チップサイズ（表２のNo.１，２）にまで小さくしても抵抗増加割合αのばらつきがほとんど大きくならないことがわかる。
【００２８】したがって、正特性サーミスタ素子を構成する粒子の径（平均粒子径）を５μm以下にすることにより、比抵抗ρ及び抵抗増加割合αなどの特性のばらつきを増大させることなく、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズから、約１／１００以下のチップサイズにまで小さくすることができるようになる。
【００２９】なお、この発明においては、正特性サーミスタ素子の具体的形状や寸法などについて特別の制約はなく、上記実施例以外の他の形状及び寸法を有する正特性サーミスタ素子にもこの発明を適用することができる。そして、その場合にも、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】上述のように、この発明のチップ型正特性サーミスタは、正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にしているので、比抵抗や抵抗増加割合などの特性のばらつきを増大させることなく、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズから、約１／１００以下のチップサイズにまで小さくすることが可能になる。
【００３１】したがって、この発明によれば、小型、かつ、高品質のチップ型正特性サーミスタを得ることが可能になり、特性を犠牲にすることなく正特性サーミスタの表面実装化、小型化への要求に応じることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例にかかる正特性サーミスタ素子の、素子体積比に対する比抵抗のばらつきの関係を示す線図である。
【図２】この発明の実施例にかかる正特性サーミスタ素子の、素子体積比に対する抵抗増加割合のばらつきの関係を示す線図である。
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、正特性サーミスタに関し、詳しくは、比抵抗や抵抗温度特性などのばらつきの少ないチップ型正特性サーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】正特性サーミスタは、その動特性及び静特性を利用して、モータ起動用、テレビ受像機のブラウン管枠などの消磁用、ヒータ用その他の用途に広く用いられている。
【０００３】そしてこのような用途に正特性サーミスタを用いる場合、正特性サーミスタ素子の熱放散、放電などを考慮して、正特性サーミスタ素子の体積（素子体積）をある程度大きくしている。
【０００４】また、チタン酸バリウム系セラミックスを用いてなる正特性サーミスタ素子は、それを構成する結晶粒子と粒界の性質を利用して種々の特性を得るように構成されており、その特性を安定させるために、結晶粒子の形状や粒子径をできるだけ均一化することが一般に行われている。そして、結晶粒子の形状や粒子径を均一化するために、原料組成、製造プロセスなどについて種々の検討が行われている。
【０００５】ところで、正特性サーミスタ素子が、前述のようにある程度の大きさを有している場合には、正特性サーミスタ素子中の結晶粒子が多いため、個々の結晶粒子の形状や粒子径に起因する特性の変動が緩和され、比較的安定した特性が得られる。
【０００６】しかし、回路の過電流保護用、温度検知センサ用などの用途に、チップ型正特性サーミスタが広く用いられるようになるにつれて、その小型化への要求が大きくなり、従来の正特性サーミスタ素子と比較して、体積が１／１００〜１／２０００程度の小型のチップ型正特性サーミスタが用いられるようになってきた。
【０００７】ところが、このような小型のチップ型正特性サーミスタにおいては、正特性サーミスタ素子の体積が小さく、正特性サーミスタを構成する結晶粒子数が減少するため、結晶粒子の形状や粒子径が特性に与える影響が大きくなる。そのため、比抵抗や抵抗温度特性などの特性のばらつきが大きくなり、安定した品質を確保し、それを維持することが困難であるという問題点がある。
【０００８】この発明は、上記問題点を解決するものであり、比抵抗や抵抗温度特性などのばらつきが少なく、小型化が可能なチップ型正特性サーミスタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決するために、この発明のチップ型正特性サーミスタは、チタン酸バリウム系セラミックスからなる正特性サーミスタ素子を用いたチップ型正特性サーミスタにおいて、正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にすることを特徴とする。
【００１０】
【作用】正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にすることにより、チップ型正特性サーミスタを小型化した場合にも、正特性サーミスタ素子を構成する結晶粒子の形状や寸法（粒径）などに起因する特性の変動を抑制して、特性を安定させることが可能になる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を比較例とともに示してその特徴をさらに詳しく説明する。
【００１２】まず、チタン酸バリウム系正特性サーミスタ素子（比抵抗４０Ω・cm，キュリー点１２０℃）の原料を乾式成形した後、これを焼成することにより、表１のNo.１〜５に示すような素子寸法（形状）、素子体積、素子体積比を有する正特性サーミスタ素子を作製した。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１において、素子体積比は、No.１の素子の体積を１とした場合の比率を示しており、例えば、No.５の素子は、No.１の素子の２０１９倍の体積を有することを示している。
【００１５】なお、焼成は、下記の条件下で行い、平均粒子径を４．０〜６．５μmの範囲内で変化させた。
【００１６】そして、表１のNo.１〜５の各正特性サーミスタ素子を平均粒子径が、４．０μm，４．５μm，５．０μm，５．５μm，６．０μm，６．５μmの各グループに分類し、各々にＩｎ−Ｇａ電極を塗布し、比抵抗と抵抗温度特性を測定した。
【００１７】なお、平均粒子径は、画像処理解析装置ルーゼックスIIIｕ（株式会社ニレコ製）を用いて測定した。但し、平均粒子径は、写真判定法、交点法などの方法によっても測定することができる。
【００１８】抵抗温度特性に関しては、キュリー点と室温の抵抗の１０倍になる温度との間の抵抗増加割合α（％／℃）を求めた。
【００１９】また、比抵抗及び抵抗増加割合のばらつきの指標として、比抵抗及び抵抗増加割合の標準偏差を平均値で除した値に１００を乗じた値（ＣＶ値（％））を求めた。
【００２０】上記のようにして求めた、平均粒子径及び素子体積比と、比抵抗ρ及び抵抗増加割合αのばらつきとの関係を表２，３及び図１，２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】なお、表２，３及び図１，２のデータは、各々１０個の試料についての測定結果に基づくものである。
【００２４】図１及び表２から、正特性サーミスタ素子を構成する粒子の径（平均粒子径）が５．５μm以上になると、素子体積が小さくなるほど比抵抗ρのばらつきが大きくなることがわかる。
【００２５】これに対して、平均粒子径が５．０μm以下の場合においては、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズ（表２のNo.３〜５）から、チップサイズ（表２のNo.１，２）にまで小さくしてもほとんど比抵抗ρのばらつきが生じないことがわかる。
【００２６】また、図２及び表３に示すように、正特性サーミスタ素子を構成する粒子の径（平均粒子径）が５μmを越えて５．５μm以上になると、素子体積が小さくなるにしたがって、抵抗増加割合αのばらつきが大きくなる。
【００２７】一方、平均粒子径が５μm以下の場合、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズ（表２のNo.３〜５）から、チップサイズ（表２のNo.１，２）にまで小さくしても抵抗増加割合αのばらつきがほとんど大きくならないことがわかる。
【００２８】したがって、正特性サーミスタ素子を構成する粒子の径（平均粒子径）を５μm以下にすることにより、比抵抗ρ及び抵抗増加割合αなどの特性のばらつきを増大させることなく、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズから、約１／１００以下のチップサイズにまで小さくすることができるようになる。
【００２９】なお、この発明においては、正特性サーミスタ素子の具体的形状や寸法などについて特別の制約はなく、上記実施例以外の他の形状及び寸法を有する正特性サーミスタ素子にもこの発明を適用することができる。そして、その場合にも、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】上述のように、この発明のチップ型正特性サーミスタは、正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径を５．０μm以下にしているので、比抵抗や抵抗増加割合などの特性のばらつきを増大させることなく、正特性サーミスタ素子の体積を従来の正特性サーミスタ素子のサイズから、約１／１００以下のチップサイズにまで小さくすることが可能になる。
【００３１】したがって、この発明によれば、小型、かつ、高品質のチップ型正特性サーミスタを得ることが可能になり、特性を犠牲にすることなく正特性サーミスタの表面実装化、小型化への要求に応じることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例にかかる正特性サーミスタ素子の、素子体積比に対する比抵抗のばらつきの関係を示す線図である。
【図２】この発明の実施例にかかる正特性サーミスタ素子の、素子体積比に対する抵抗増加割合のばらつきの関係を示す線図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 チタン酸バリウム系セラミックスからなる正特性サーミスタ素子を用いたチップ型正特性サーミスタにおいて、正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径が５．０μm以下であることを特徴とするチップ型正特性サーミスタ。
【請求項１】 チタン酸バリウム系セラミックスからなる正特性サーミスタ素子を用いたチップ型正特性サーミスタにおいて、正特性サーミスタ素子を構成するチタン酸バリウム系セラミックスの平均粒子径が５．０μm以下であることを特徴とするチップ型正特性サーミスタ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開平６−７７００６
【公開日】平成６年（１９９４）３月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−２５２２６５
【出願日】平成４年（１９９２）８月２６日
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【公開日】平成６年（１９９４）３月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）８月２６日
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
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