陶瓷熱敏電阻的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種能緩解鎳膜所具有的應力的陶瓷熱敏電阻。陶瓷熱敏電阻（1）包括：陶瓷基體（2）；設置在陶瓷基體（2）表面的不同位置上的第1外部電極（3a）及第2外部電極（3b）；以及在陶瓷基體（2）內相對，并與第1外部電極（3a）及第2外部電極（3b）相接合的第1內部電極（22b、22d）及第2內部電極（22a、22c）。第1外部電極（3a）及第2外部電極（3b）包含由1.02[μm]以下的粒徑的鎳構成的第1鎳膜（5a）及第2鎳膜（5b）。
【專利說明】陶瓷熱敏電阻
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及至少包括陶瓷坯體、設置在陶瓷坯體表面的多個外部電極、以及設置在陶瓷坯體內部的多個內部電極的陶瓷熱敏電阻(以下簡稱為熱敏電阻)。
【背景技術】
[0002]以往，作為這種熱敏電阻，例如，具有專利文獻I所記載的層疊正特性熱敏電阻。在該層疊正特性熱敏電阻中，在陶瓷坯體的兩個端部形成有外部電極。
[0003]陶瓷坯體通過將含有BaTi03和半導體催化劑的多個半導體陶瓷層與多個內部電極交替地進行層疊而制成。
[0004]各外部電極包含與規定數量的內部電極進行電連接的基底電極。在各基底電極的表面形成有鎳鍍膜，在該鎳鍍膜的表面進一步形成有Sn鍍膜。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:國際公開第2008/123078號公報實用新型內容
[0008]實用新型所要解決的技術問題
[0009]如專利文獻I中也舉例示出的那樣，在陶瓷熱敏電阻中，一般在基底電極上實施鎳鍍敷。然而，鎳鍍敷具有相對較大的應力(更具體而言是拉伸應力)，因此，從外部電極的邊緣部分對陶瓷坯體作用有相對較大的負荷。在該負荷的作用下，在內部電極中產生應力，有時在內部電極中會產生裂縫。這樣的裂縫對熱敏電阻的特性產生較大的影響。
[0010]因此，本實用新型的目的在于提供一種能緩解鎳膜所具有的應力的陶瓷熱敏電阻。
[0011 ] 解決技術問題所采用的技術方案
[0012]為了實現上述目的，本實用新型的一個方面是陶瓷熱敏電阻，其包括:陶瓷基體；設置在所述陶瓷基體表面的不同位置上的第I外部電極及第2外部電極；以及在所述陶瓷基體內相對，并與所述第I外部電極及所述第2外部電極相接合的第I內部電極及第2內部電極。所述第I外部電極及所述第2外部電極包含由1.02[μ m]以下的粒徑的鎳構成的第I鎳膜及第2鎳膜。
[0013]實用新型的效果
[0014]根據上述方面，能緩解鎳膜所具有的應力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是表示陶瓷熱敏電阻的完成品的縱向截面的圖。
[0016]圖2是表示破壞強度與鎳膜的粒徑的關系的曲線圖。
【具體實施方式】
[0017]《開始》
[0018]以下，在說明本實用新型的一實施方式所涉及的陶瓷熱敏電阻(以下簡稱為熱敏電阻)之前先定義圖1所示的L軸、W軸、T軸。L軸、W軸及T軸彼此正交，表示陶瓷熱敏電阻I的左右方向(橫向)、前后方向(縱向)及上下方向(厚度方向)。T軸還表示將多個陶瓷片材21進行層疊的方向。
[0019]《陶瓷熱敏電阻的結構》
[0020]在圖1中，熱敏電阻I具有例如1005尺寸等、在L軸、W軸及T軸方向上預先確定的大小。該熱敏電阻I作為基本結構包括陶瓷基體2、二個成一對的第I外部電極3a及第2外部電極3b。
[0021]陶瓷基體2具有在L軸方向上相對較長的近似長方體形狀。在1005尺寸的情況下，L軸方向長度大致為1.0 [mm]，W軸方向寬度大致為0.5 [mm]。T軸方向厚度可以任意確定，例如為0.5[mm]。這樣的陶瓷基體2包含多個陶瓷片材21和多個內部電極22。
[0022]各陶瓷片材21例如由具有正的溫度系數的陶瓷材料(參照下文所述的《熱敏電阻制作方法的一個示例》)制成。多個陶瓷片材21在T軸方向上進行層疊。在本實施方式中，作為多個陶瓷片材21，舉例示出了將5片陶瓷片材21a?21e按照此處記載的順序從T軸的負方向一側朝正方向一側進行層疊。另外，在圖1中利用虛線虛擬地示出了在T軸方向上相鄰的兩個陶瓷片材21的界面。
[0023]各內部電極22由能與陶瓷良好地歐姆接合且難以氧化的金屬材料(例如Ni)制作而成。此外，從T軸方向俯視時(以下稱為從上面觀察時)，各內部電極22具有在左右方向上較長的矩形形狀。
[0024]在本實施方式中，作為多個內部電極22的一個示例，包含:兩個第I內部電極22b、22d ;以及兩個第2內部電極22a、22c。
[0025]內部電極22b形成在上下方向上相鄰的陶瓷片材21b和21c之間。更具體而言，內部電極22b的左端面與陶瓷片材21b、21c的左端面沒有平面差異而實質上對齊。即，內部電極22b的左端面為了與第I外部電極3a進行電連接，從陶瓷片材21b和21c的左端面之間露出。相反，內部電極22b的右端面、前端面及后端面未從陶瓷片材21b和21c之間露出。
[0026]內部電極22d實質上通過將內部電極22b朝上方平行移動而得到，形成在陶瓷片材21d和21e之間。
[0027]內部電極22a形成在陶瓷片材21a和21b之間。更具體而言，內部電極22a的右端面與陶瓷片材21a、21b的右端面實質上對齊，并且為了與第2外部電極3b進行電連接，從陶瓷片材21a和21b的右端面之間露出。另一方面，內部電極22a的左端面、前端面及后端面未從陶瓷片材21a和21b之間露出。
[0028]內部電極22c實質上通過將內部電極22a朝上方平行移動而得到，形成在陶瓷片材21c和21d之間。
[0029]第I外部電極3a包含第I基底電極4a、第I鎳膜5a、第I錫膜6a。基底電極4a通過在陶瓷基體2的左端面將NiCr、NiCu, Ag按照此處記載的順序進行濺射而得以形成。鎳膜5a通過在基底電極4a的表面進行電鍍來成膜。該鎳膜5a中鎳的粒徑為1.02[ μ m]以下。
[0030]錫膜6a通過在鎳膜5a的表面進行電鍍來成膜。
[0031]第2外部電極3b包含與第I外部電極3a的基底電極4a、鎳膜5a及錫膜6a實質上左右對稱的第2基底電極4b、第2鎳膜5b及第2錫膜6b。在陶瓷基體2的表面上，該外部電極3b與外部電極3a分尚地進行設置。
[0032]《陶瓷熱敏電阻制作方法的一個示例》
[0033]上述熱敏電阻I主要由下文所述的第I工序?第8工序制造而成。
[0034]第I工序如以下所述。對陶瓷基體2的起始原料(即，坯原料)進行稱量以滿足下式(1)，然后進行調和。
[0035](BaaQ98Smacitl2) T13…(I)
[0036]另外，在上式(I)中，作為半導體催化劑的Sm也可以變更為La、Nd等其它稀土類元素。
[0037]在接下來的第2工序中，將純水添加到在第I工序中稱量好的粉末中。添加了純水的粉末與氧化鋯球磨機一起進行16小時的混合及粉碎，然后使其干燥。將該粉碎物在大約1100°C下進行2小時的預燒結，由此獲得預燒結粉。
[0038]在接下來的第3工序中，將有機粘合劑、分散劑及水添加到在第2工序中獲得的預燒結粉中。將它們與氧化鋯球磨機一起進行數小時的混合，由此獲得陶瓷漿料。利用刮刀法等使該陶瓷漿料成形為片材狀，然后使其干燥。其結果是，獲得要成為陶瓷片材21的陶瓷生片。該片材的厚度例如約為40[μ m]。
[0039]在接下來的第4工序中，使Ni金屬粉末和有機粘合劑在有機溶劑內分散，由此，生成Ni內部電極用導電性糊料。使用該導電性糊料進行絲網印刷，由此在陶瓷生片的主面上印刷圖案，以獲得燒結后厚度為0.50[μ m]?2.0[μπι]的內部電極22。通過該第4工序，能獲得帶圖案的陶瓷生片。
[0040]在接下來的第5工序中，將規定數量的帶有圖案的陶瓷生片進行層疊，并進行壓接。然后，將進行了層疊和壓接的片材切斷為規定尺寸的陶瓷生貼片，然后進行燒制。
[0041]在接下來的第6工序中，將在上述第5工序中獲得的陶瓷生貼片在大氣中約300°C下進行約12小時的脫脂處理。之后，在N2/H2的還原氣氛下，將完成了脫脂處理的生貼片在1180°C?1240°C的溫度下燒制2個小時。由此，獲得陶瓷燒結坯體。
[0042]在接下來的第7工序中，在上述第6工序中獲得的陶瓷燒結坯體經過滾筒研磨之后，浸潰在硅石系的玻璃溶液中進行后熱處理，由此，在燒結坯體表面形成玻璃保護層。然后，進一步將陶瓷燒結坯體進行再氧化。
[0043]在接下來的第8工序中，在完成了再氧化的陶瓷燒結坯體的左右兩個端面按照NiCr、NiCu、Ag的順序進行派射,從而形成外部電極3a、3b。最后,利用電鍍在外部電極3a、3b的表面對鎳鍍膜進行約30分鐘的成膜，從而形成鎳膜5a、5b。此處，鎳膜5a、5b的膜厚為3.0[μπι]。此外，鎳膜5a、5b的粒徑為1.02[μπι]以下，其表面粗糙度Ra為1.98[ μ m]以下。對該粒徑通過調節電鍍時的施加電流來加以控制。
[0044]然后，利用電鍍在鎳膜5a、5b的表面使錫鍍膜進行成膜，從而形成錫膜6a、6b。
[0045]通過以上八個工序完成熱敏電阻I。
[0046]《陶瓷熱敏電阻的作用、效果》
[0047]為了明確以上的熱敏電阻I的效果，本申請的發明人制作了鎳膜的粒徑不同的三種評價試件N0.1?N0.3。在試件N0.1?N0.3中，鎳膜的粒徑及表面粗糙度彼此不同，但除此之外的結構相同。對于具體的粒徑及表面粗糙度，試件N0.1為1.56[μ m]及2.67[μπι]。表I記載了其它試件的情況。另外，作為粒徑的測定方法，舉例示出了利用掃描電子顯微鏡(SEM)以X5000的倍率對各試件進行觀察的方法。
[0048][表 I]
[0049]表1:相對于粒徑的裂縫發生數
[0050]
^^I^^I表面粗糙裂縫發生數合格/不合I
N0.[μ In] 度[Pm] 低溫斷續熱沖擊試格
___ 試驗 I 驗時 _ I
11.5616 I I ~^ 不合格—^
2L02LBHO | Oft#
3I 0:52 I 0.42O | O格 [
[0051]本申請發明人對所制作的各試件實施了基板彎曲試驗(JIS C60068-2-21)。具體而言，利用焊料等將各試件安裝到電路基板上，然后，對該電路基板進行撓曲直到所安裝的試件中產生裂縫。將此時的撓曲量作為每種試件No的破壞強度進行了測定。表2示出了其結果。根據圖2可以發現，隨著鎳膜5a、5b的粒徑減小，產生裂縫時的撓曲量(破壞強度)增大。為了確保即使在3[mm]以上也不會發生裂縫的程度的破壞強度，本申請發明人將鎳膜5a、5b的粒徑規定為1.02[ μ m]以下。此處,對于3[mm]以上這一基準值，在基板彎曲試驗中要求l[mm]的彎曲深度，對于上述要求值考慮了余量等來進行設定。
[0052]此外，本申請發明人使用焊料將制作所得的各試件安裝到電路基板上，并在以下條件下實施了低溫斷續試驗。
[0053]?試驗溫度:_40[°C ]
[0054]?試驗電壓(最大保證電壓):16 [V]
[0055].導通時間:l[min]
[0056].斷開時間:2[min]
[0057].試驗循環次數:3000
[0058].實施了低溫斷續試驗的數量(其中，對于每種試件No):80個
[0059]在上述低溫斷續試驗之后，本申請發明人針對每種試件No測定了 80個試件中的微縫發生數。其結果是，確認了若使鎳膜5a、5b的粒徑為1.02[μ m]以下，則裂縫發生數為O0
[0060]而且，本申請發明人使用焊料將制作所得的各試件安裝到電路基板上，并在以下條件下實施了熱沖擊試驗。
[0061 ].試驗溫度(低溫一側):-40[°C ]
[0062].試驗溫度(高溫一側):150 [ °C ]
[0063]?暴露在高溫、低溫氣氛中的保持時間:對每個30[min]
[0064].試驗循環次數:3000
[0065].實施了熱沖擊試驗的數量(其中，對于每種試件No):80個
[0066]在上述熱沖擊試驗之后，本申請發明人針對每種試件No測定了 80個試件中的微縫發生數。其結果是，確認了若使鎳膜5a、5b的粒徑為1.02[μ m]以下，則裂縫發生數為O。
[0067]如以上說明的那樣，如果鎳膜5a、5b的粒徑為1.02[μπι]以下，則變形減小，因此，能緩解鎳膜5a、5b所具有的應力。其結果是，即使對安裝了陶瓷熱敏電阻I的電路基板進行較大的撓曲，內部電極22中也不會發生裂縫，而且在低溫斷續試驗和熱沖擊試驗中的裂縫發生數也為O。
[0068]《附記事項》
[0069]另外，在以上的實施方式中，對具有正的溫度特性的陶瓷熱敏電阻I進行了說明。然而，并不限于此，對具有負的溫度特性的陶瓷熱敏電阻也能采用同樣的鎳膜厚度。
[0070]此外，在以上的實施方式中，對鎳膜5a、5b的膜厚為3.0 [ μ m]的情況進行了說明。然而，并不限于此，如以下代表性地所示的那樣，鎳膜厚度也可以是其它值。例如，在鎳膜厚度為 0.23[μπι]、3.51[μπι]、23.22[ym]的情況下，鎳膜的粒徑為 0.31[μπι]、0.52[μπι]、
0.54[ μ m]，也能起到與上述實施方式同樣的效果。
[0071]工業上的實用性
[0072]本實用新型所涉及的陶瓷熱敏電阻在難以產生裂縫這一方面具有優勢，適用于車載用途等。
[0073]標號說明
[0074]I陶瓷熱敏電阻
[0075]2陶瓷基體
[0076]21陶瓷片材
[0077]22內部電極
[0078]3a、3b 外部電極
[0079]5a、5b 鎮膜。
【權利要求】
1.一種陶瓷熱敏電阻，其特征在于，包括: 陶瓷基體； 設置在所述陶瓷基體表面的不同位置上的第I外部電極及第2外部電極；以及在所述陶瓷基體內相對，并與所述第I外部電極及所述第2外部電極相接合的第I內部電極及第2內部電極， 所述第I外部電極及所述第2外部電極包含由1.02 μ m以下的粒徑的鎳構成的第I鎳膜及第2鎳膜。
【文檔編號】H01C7/00GK203966703SQ201420176326
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2013年6月27日
【發明者】崎慶伸 申請人:株式會社村田制作所