[發明專利]PTC元件和發熱模塊

無效

• 申請號: 201480037609.4
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN105359227A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 豬野健太郎;島田武司
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及：一種電極形成在具有正的電阻率溫度系數(positivetemperaturecoefficientofresistivity)的半導體陶瓷組合物上的PTC元件；和一種發熱模塊。

背景技術

常規上，作為示出PTC特性(正的電阻率溫度系數，PositiveTemperatureCoefficientofresistivity)，已提出其中各種半導體化元素(semiconductor-formingelement)添加至由BaTiO₃表示的鈣鈦礦系組合物的半導體陶瓷組合物。PTC特性是電阻值在居里點以上的高溫下急速地增加的特性。具有PTC特性的半導體陶瓷組合物在電極形成在其上之后用作PTC元件。

對于使用非鉛的半導體陶瓷組合物和電極的PTC元件，專利文獻1記載了：包含50至80％的BaTiO₃、3至15％的CaTiO₃、高至50％的SrTiO₃和1至2％的SiO₂的組合物優選為半導體陶瓷組合物(見第0006段)。此外，作為形成電極的方法，電極或電極的部分層優選地通過金屬沉積法來制造。金屬沉積法的實例包括濺射、氣相沉積、電解沉積和化學沉積。然而，記載的是，電極可以通過金屬糊劑(metalpaste)的焙燒來制成(見第0007段)。

專利文獻2記載了一種半導體陶瓷，其中該陶瓷具有：具有由通式A_mBO₃表示的鈣鈦礦系結構的Ba_mTiO₃系組合物作為主要組分，構成A部分(site)的一部分Ba被至少堿金屬元素、Bi和稀土元素置換，并且同時A部分與B部分的摩爾比m是0.990≤m≤0.999，并且該陶瓷具有良好的上升特性(risecharacteristic)(見第0026段)。同時，存在通過電鍍、濺射、或電極焙燒等形成外部電極從而獲得PTC熱敏電阻的說明(見第0069段)。在實施例中，進行干式電鍍，從而形成具有NiCr/NiCu/Ag三層結構的外部電極(見第0079段)。

對于PTC元件，在其全部生產成本中，電極的材料成本和形成電極的生產過程的成本占有非常大的比例。

作為形成電極的方法之一的金屬沉積法具有以下優勢：半導體陶瓷組合物與電極之間的密合性可以容易地提高，因此在二者之間的界面處的電阻(下文中稱為“界面電阻”)可以容易地降低。較小的界面電阻也降低了PTC元件的電阻(下文中稱為“元件電阻”)，因此可以改善PTC元件的電流效率。然而，另一方面，金屬沉積法具有生產成本高的問題。

作為便宜地形成電極的方式，在一些情況下采用焙燒方法。焙燒是電極糊劑的制造方法，其中將金屬粉末分散在玻璃組分或有機組分中，將該糊劑通過印刷等施涂至半導體陶瓷組合物，并且將該電極糊劑加熱從而將玻璃組分或有機組分從其蒸發出，從而殘留金屬組分，因此形成電極。

專利文獻3公開了一種PTC元件，其具有至少兩個歐姆電極和其中配置在電極之間的BaTiO₃的Ba的一部分由Bi-Na置換的半導體陶瓷組合物，其中該半導體陶瓷組合物由組成式[(Bi-Na)_x(Ba_1-y-θR_yA_θ)_1-x]Ti_1-zM_zO₃(其中R是稀土元素的至少一種，A是Ca和Sr的至少一種，M是Nb、Ta和Sb的至少一種)表示，其中x、y、z和θ滿足0<x≤0.30，0≤y≤0.020，0≤z≤0.010和0≤θ≤0.20，并且在電極與半導體陶瓷組合物之間的界面處電極的歐姆組分和半導體陶瓷組合物不彼此接觸的面積的比例是25％以下。在實施例中，記載的是，電極包含Ag作為主要金屬組分。

同時，作為金屬元件，存在使用主要組分是例如Ag、Au或Pt等的元素的貴金屬系電極糊劑的那些，和使用主要組分是例如Al或Ni等的元素的賤金屬系電極(basemetal-basedelectrode)糊劑的那些。當使用貴金屬系電極糊劑時，可以將電極在空氣中焙燒，這是因為該糊劑難以氧化。然而，因為貴金屬元素昂貴，其阻礙了PTC元件的成本降低。

相反地，因為賤金屬系電極糊劑包含Al或Ni等作為主要金屬組分，該糊劑非常便宜。然而，由于其容易氧化而妨礙了電阻的降低。