特許 6383013 電子デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6383013

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】電子デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01C 7/04 20060101AFI20180820BHJP

【ＦＩ】

   H01C7/04

【請求項の数】13

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-569738(P2016-569738)

(86)(22)【出願日】2015年5月20日

(65)【公表番号】特表2017-520116(P2017-520116A)

(43)【公表日】2017年7月20日

(86)【国際出願番号】EP2015061084

(87)【国際公開番号】WO2015181014

(87)【国際公開日】20151203

【審査請求日】2016年12月28日

(31)【優先権主張番号】102014107450.5

(32)【優先日】2014年5月27日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】300002160

【氏名又は名称】エプコス アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＥＰＣＯＳ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】リナー フランツ

(72)【発明者】

【氏名】アウアー， クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】シュヴァインツガー， マンフレッド

【審査官】 中野 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０５２５１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００８／０４１４８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２４３００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−００８１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２０７７７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭５８−０７００９４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｃ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つのシステム（２００）であって、
１つの積層体となるように上下に重なって配設された複数の機能層（３），複数の第１の内部電極（１），および複数の第２の内部電極（２）を有する１つの電子デバイス（１０）を備え、
前記第１の内部電極（１）および第２の内部電極（２）の各々は、２つの隣り合った機能層（３）の間に配設されており、
複数の前記第１の内部電極（１）は、前記電子デバイス（１０）の１つの第１の外部接続部（１１）と電気的に導通して接続されており、 複数の前記第２の内部電極（２）は、前記電子デバイス（１０）の１つの第２の外部接続部（１２）と電気的に導通して接続されており、
複数の前記機能層（３）は、前記第１の外部接続部（１１）および前記第２の外部接続部（１２）が、前記電子デバイス（１０）の初期状態においても、高温状態においても、すなわち初期状態のおける前記電子デバイス（１０）の温度よりも高い温度でも、前記機能層（３）を介して電気的に導通して互いに接続されているように設定されており、
前記電子デバイス（１０）は、１つのＮＴＣデバイスであり、
前記システム（２００）はさらに、前記電子デバイス（１０）に電気的に直列に回路接続されており、前記電子デバイス（１０）と共に環境温度に曝される、１つの負荷装置（２０）を備え、
前記システム（２００）は、加熱時間、すなわち前記負荷装置（２０）の突入電流が前記電子デバイス（１０）を定常状態の温度まで加熱する時間が、いつ前記突入電流が前記負荷装置（２０）の公称電流まで低下するかを決定する、前記負荷装置（２０）の電気的な立上り時間に合わせ込まれているように構成されている、
ことを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記電子デバイス（１０）の機能層（３）の初期状態における電気比抵抗は、０．１Ωｍ〜０．３Ωｍとなっていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記電子デバイス（１０）の前記機能層（３）の数は、２０〜１２０となっていることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。

【請求項4】

前記機能層（３）は、ドーピングされた半導体材料であり、具体的には、化合物半導体および／またはセラミック材料を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項5】

前記機能層（３）は、鉄，コバルト，ニッケル，銅，または錫の元素の少なくとも１つの酸化物を含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項6】

前記電子デバイス（１０）の公称電気抵抗は、１０ｍΩ〜２５ｍΩとなっていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の内部電極（１）および前記第２の内部電極（２）は、積層方向で見て、交互に上下に重なって配設されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項8】

前記電子デバイス（１０）は、電気的には前記機能層（３）を介してのみ前記第１の内部電極（１）および前記第２の内部電極（２）と接続されている、複数の自由電極（４）を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項9】

前記電子デバイス（１０）の上面から見て、前記第１の内部電極（１）および前記第２の内部電極（２）は離間していることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記自由電極（４）は上下に重なって積層されて配設されていることを特徴とする、請求項８または９に記載のシステム。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
前記システムは、前記一つの電子デバイス（１０）に代えて、複数の、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の前記電子デバイス（１０）の１つの並列回路を備える１つの構成体（１００）を備え、
前記負荷装置（２０）は、前記構成体（１００）に電気的に直列に回路接続されており、当該構成体（１００）と共に環境温度に曝され、
前記システム（２００）は、加熱時間、すなわち前記負荷装置（２０）の突入電流が前記構成体（１００）を定常状態の温度まで加熱する時間が、いつ前記突入電流が前記負荷装置（２０）の公称電流まで低下するかを決定する、前記負荷装置（２０）の電気的な立上り時間に合わせ込まれているように構成されている、
ことを特徴とするシステム。

【請求項12】

前記加熱時間および前記電気的な立上り時間は０．５〜１．５の比で相互に密接に関連していることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項13】

前記加熱時間および前記電気的な立上り時間は等しくなっていることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電子デバイス、電子デバイスを有する構成体およびシステム、ならびに電子デバイスの使用に関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

本発明の課題は、改善された電子デバイス、具体的には多層デバイスおよび／または改善された構成体を提供することであり、具体的には特定の用途用に構成あるいは最適化されている電子デバイスあるいは多層デバイスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0003】

この課題は独立請求項の特徴を有する電子デバイスにより解決される。有利な構成および派生例は従属請求項に記載のものに示されている。

【0004】

本発明による電子デバイスは、１つの積層体となるように重なって配設された複数の機能層，複数の第１の内部電極，および複数の第２の内部電極を備え、ここで各々の第１および第２の内部電極は２つの隣り合った機能層の間に配設されている。これに対応して、好適には、本電子デバイスは、複数の第１の内部電極および複数の第２の内部電極を備える。

【0005】

本電子デバイスは、好ましくは多層デバイスである。上記の機能層は、好ましくは電気的に活性であり、たとえば高温導体の層であり、すなわち負の温度係数を有する層である。好適には、これらの機能層は、セラミック層であり、すなわち金属酸化物（複数）から成っているかまたはこれらを含んでいる。

【0006】

上記の第１の内部電極（複数）は、好ましくはそれぞれ直接、本電子デバイスの１つの第１の外部接続部と電気的に導通して接続されている。さらに加えて、上記の第２の内部電極（複数）は、好ましくはそれぞれ直接、本電子デバイスの１つの第２の外部接続部と電気的に導通して接続されている。上記の第２の外部接続部は、好適には上記の第１の外部接続部とは別になっており、たとえば本電子デバイスの上記の第１の外部接続部の反対側の面上に配設されている。上記の第１および第２の外部接続部は、それぞれ本電子デバイスの１つの外部電極であってよい。好適には上記の第１の内部電極（複数）は、上記の第１の外部接続部のみと電気的に導通して接続されており、上記の第２の内部電極（複数）は、上記の第２の外部接続部のみと電気的に導通して接続されている。

【0007】

さらに上記の機能層（複数）は、本電子デバイスの第１および第２の外部接続部が、本電子デバイスの初期状態においても、また本電子デバイスの高温状態においても、すなわち初期状態のおける本電子デバイスの温度よりも高い温度でも、上記の機能層（複数）を介して電気的に導通して互いに接続されているように設定されている。

【0008】

上記の機能層（複数）および／または内部電極（複数）は、好ましくは上記の積層体中で等間隔に配設されている。
初期状態とは、たとえば本電子デバイスに電力が全く印加されていない、無負荷の状態であってよい。とりわけ好ましくは、上記の初期状態は、室温すなわち具体的には２５℃での本電子デバイスの状態を表している。この初期状態は、基準温度ならびに基準圧力の条件を表すものであってよい。

【0009】

これに対して、上記の高温状態は、１つの負荷状態であってよく、たとえばこのデバイスおよび／または上記の外部接続部に電圧が印加されているかまたは電流が印加されていることを意味してよい。

【0010】

代替としてまたは追加的に、上記の初期状態と上記の高温状態との間の温度範囲は、たとえば−５５℃〜＋１８０℃に渡るどのような温度範囲であってよく、すなわちこの範囲に渡るものであってよい。好ましくは、上記の初期状態と上記の高温状態との間の温度範囲は、−４０℃〜＋１５０℃の範囲に渡っていてよい。

【0011】

さらに、本電子デバイスは、１つのＮＴＣデバイスであり、すなわち負の温度係数を有する１つの高温導体デバイスである。この観点から、本電子デバイスの高温状態とは、好ましくはたとえば印加された電力によって加熱された本電子デバイスの１つの状態を表すものである。さらにこの高温状態とは、好ましくはこのデバイスの１つの一定した温度状態であってよい。

【0012】

上記の第１の外部接続部と上記の第２の外部接続部との間の電気的に導通した接続によって、特に本電子デバイスの上記の初期状態においては、たとえば２５℃での初期状態においてΩまたはｋΩ領域の公称抵抗を有する従来のＮＴＣデバイスに対して、たとえば本電子デバイスに対して適宜直列に回路接続されて用いられる１つの電気的負荷の突入電流を、たとえばスイッチオン時の電圧が他の重要な電子部品の電源用にはまだ十分に高くなっている程度に、有利に制限することができる。

【0013】

これはたとえば本電子デバイスの自動車部門でのアプリケーション、具体的には自動車での電気スタータモータ（「スタート／ストップシステム」用の突入電流リミッタとして使用する際に有利であり、および／または必要なものであり得る。たとえばこの突入電流が充分にあるいは適切に制限されない場合、車載電源電圧は、ＡＢＳおよびＥＳＰのような他の安全に関連する用途に、期待される電圧をもはや供給することができない程度まで低下し得る。この観点において、本願に示す電子デバイスは、安全性の面に対して、および／または道路交通におけるエネルギー効率に対して貢献するものである。

【0014】

ＮＴＣデバイスは、一般的にいわゆる「ホットスポット」（ドイツ語の"heisse Stellen"に対する英語"hotspots"）、すなわちたとえばそれぞれのデバイスの動作の際に、偶然または構造的なものにより、他の領域より熱くなる領域、の形成が起こり易い。この「ホットスポット」は、正のフィードバックによってさらなる加熱の原因となる。換言すれば、この「ホットスポット」は、その高温導体特性により温度の上昇と共に電気抵抗が低下することによって、追加の過熱を生じることを意味する。これは場合によってはこのデバイスの破壊をもたらし得る。本願に示す電子バイスの多層構造によって、この「ホットスポット」の生成もまた有利に防止あるいは制限することができる。これは一方では上記の電極間の短い距離すなわち電流経路のおかげであり、これによって上記の「ホットスポット」の生成のリスクを制限することができるものである。他方では、具体的には上記の内部電極の低温導体（ＰＴＣ−）特性によって、および本電子デバイスの動作中の電流が同様にこれらの内部電極を通ってほとんどが流れ、こうして本電子デバイスの電気抵抗が同様に実質的にこれらの内部電極によって決定されることによって、「ホットスポット」の生成を防止あるいは少なくとも制限することができる。換言すれば、上記の内部電極の電気特性は、上述の高温導体の機能層（複数）における上記の正のフィードバックおよび上記の「ホットスポット」の生成を少なくとも部分的に補償あるいは防止することができる。

【0015】

１つの好ましい実施形態によれば、上記の機能層（複数）の電気比抵抗、好ましくはこれらの機能層の各々の個々の電気比抵抗は、本電子デバイスの初期値において０．１Ωｍ〜０．３Ωｍとなっている。この実施形態によって、有利に、本発明による上記の第１の外部接続部と上記の第２の外部接続との間の電気的に導通した接続が、上記の機能層を介して可能となり得る。

【0016】

１つの好ましい実施形態においては、本電子デバイスの機能層の数は２０〜１２０となっている。この実施形態によって、すなわちこの本電子デバイスの多層の実施形態によって、原理的に２つの隣り合う逆極性、すなわち異なる内部電極の間および／または上記の第１の外部接続部と上記の第２の外部接続部の間の電気抵抗およびまたはそれぞれの電圧降下を好適に低減することができる。さらに本電子デバイスの電流負荷容量（Strombelastbarkeit）および／または通電容量（Stromtragfahigkeit）をこの多層の実施形態によって有利に大きくすることができる。

【0017】

具体的には、上記の複数の第１の内部電極と上記の複数の第２の内部電極の上記の第１あるいは第２の外部接続部への電気的接続では、これらの内部電極がそれぞれ２つの隣り合う機能層の間に配設されており、実質的に個々のＮＴＣデバイスの並列回路続となっており、これによって本電子デバイスに負荷をかける際の電流が個々の内部電極すなわち機能層に分割される。

【0018】

１つの好ましい実施形態においては、上記の機能層は、１つのドーピングされた半導体材料を含み、具体的には１つの化合物半導体材料および／または１つのセラミック材料を含む。この実施形態によって、本発明での電気特性、たとえば上記の外部接続部（複数）間の電気的に導通した接続は、このデバイスの初期状態において、とりわけ好適に実現および／または設定することができる。

【0019】

１つの好ましい実施形態においては、上記の機能層は、鉄，コバルト，ニッケル，銅，または錫の元素の少なくとも１つの酸化物を含む。好ましくは、上記の機能層は、これらの材料または酸化物を主成分として含有し、すなわちたとえば質量単位，体積単位，またはモル単位で５０％より多い成分を有している。

【0020】

上記の材料への追加として、上記の機能層はさらなる化学的な安定化用の酸化物を含んでよい。この酸化物はたとえば本電子デバイスの電気的特性を損なう上記の機能層の（さらなる）酸化を防止する。

【0021】

１つの好ましい実施形態においては、上記の機能層は、それぞれ１０μｍ〜１００μｍの層厚を有し、好ましくは２０μｍ〜４０μｍの層厚を有する。

【0022】

本実施形態において上記の機能層に関して適用される場合、好ましくは、上述の機能層（複数）の個々の層の各々について適用される。

【0023】

１つの好ましい実施形態においては、上記の第１および第２の内部電極の各々は、たとえば２μｍ〜１５μｍの層厚を有する１つの内部電極層である。代替として、上記の第１および第２の内部電極の各々は、上述したように、１つの内部電極層を備えてよい。とりわけ好ましくは、上記の第１および第２の内部電極は５μｍ〜１０μｍの層厚となっている。

【0024】

１つの好ましい実施形態においては、上記の第１の電極および上記の第２の電極は重なり合い、および／またはそれぞれ他の形態に関して同様に構成されている。

【0025】

上述した機能層の層厚ならびに上述した内部電極の層厚は、具体的には本電子デバイスの電気的特性に関して、および本デバイスの製造、すなわちたとえばシルクスクリーン印刷を用いた内部電極の堆積に関して好適なものである。

【0026】

１つの好ましい実施形態においては、本電子デバイスの公称電気抵抗は、１０ｍΩ〜２５ｍΩとなっている。

【0027】

この公称電気抵抗は、好ましくは、２５℃の環境温度での、無負荷の電子デバイスの、上記の外部接続部（複数）の間の電気抵抗を表している。

【0028】

１つの好ましい実施形態においては、上記の第１および第２の内部電極は、積層方向で見て交互に上下に重なって配設されている。この実施形態によって、１つの電気的に活性な領域、たとえば一方の上記の第１の内部電極と、他方の上記の第２の内部電極との間の重なり領域をとりわけ好適に形成することができる。

【0029】

これに対応して１つの好ましい実施形態においては、上記の第１の内部電極（複数）は上記の第２の内部電極（複数）と重なっている。

【0030】

１つの好ましい実施形態においては、上記の第１および第２の内部電極は、それぞれ上記の第１あるいは第２の外部接続部と直接電気的に導通して結合されている。

【0031】

本発明による電子デバイスでは、具体的には上記の外部接続部（複数）の上記の機能層（複数）を介した電気的に導通した接続に対し、これらの内部電極の内部抵抗すなわち直列抵抗をとりわけ小さくするために有利となっている。これはたとえば上記の機能層と比較して厚い内部電極によって達成することができる。これに対し、上記の機能層（複数）の厚さの低減は、たとえば上記の内部電極（複数）が同一の厚さとなっている場合は、技術的に、たとえばこれに適したシルクスクリーン印刷を用いてもこれだけでは実現できず、あるいは実現が非常に難しい。

【0032】

１つの好ましい実施形態においては、本電子デバイスは、電気的には上記の機能層を介してのみ接続されている、すなわち間接的に上記の第１および第２の内部電極と接続されている、さらなる自由電極（複数）を備える。これらの自由電極も同様に、好ましくは本電子デバイスの内部電極となっている。この実施形態によれば、好ましくはこれらの自由電極の各々は、本電子デバイスの上面から見て、少なくとも部分的に、上記の第１および第２の内部電極と重なっている。こうしてこの実施形態によれば、さらに、本電子デバイスの１つの内側あるいは内部の連続して接続された回路すなわち多層の連続した接続回路を有利に形成することができる。この連続した接続回路の特別な利点は、上記の内部電極（複数）のとりわけ小さな直列抵抗の構成を可能とすることであり、および／または上記の機能層あるいは本電子デバイスの熱容量を、別のパラメータに整合することおよび／または増大することを可能とすることである。これは具体的には、低減された層厚（複数）によって、および／または、たとえば上記の機能層と比較して低減された上記の内部電極（複数）の厚さによって達成することができる。

【0033】

１つの好ましい実施形態においては、上記の自由電極は上下に重なって積層されて配設されている。この実施形態も同様に、上述の多層の連続した接続回路を有する実施形態を好適に可能とする。

【0034】

１つの好ましい実施形態においては、本電子デバイスの上面から見て、上記の第１および第２の内部電極は離間している。換言すれば、たとえば本電子デバイスの上面から見て、これらの第１および第２の内部電極は、重なっていない。これらの重なっていない第１および第２の内部電極に実施形態は、さらにとりわけ上記の多層の連続した接続回路に好適である。

【0035】

１つの好ましい実施形態においては、本電子デバイスは、多重の内部の連続した接続回路によって形成されている。この実施形態によれば、他の電極も好ましくは同様に重なっており、ただし上記の機能層（複数）を間接的にのみ介して互いに接続された複数の部分積層体で構成されている。この実施形態によれば、上記の内部電極の直列抵抗は、好ましくはさらに低減することができる

【0036】

本願発明のもう１つの態様は、複数の上述したような電子デバイスの１つの並列回路を備える１つの構成体に関する。この実施形態によれば、同様に、好ましくはそれぞれ多層デバイスとして形成されている複数の電子バイスは、好ましくは並列に回路接続されている。この実施形態によって、本構成体の電流負荷容量または通電容量を、１つの単一の電子デバイスに対して有利にさらに高めることができる。以上により本構成体は、好ましくは１つのＮＴＣ構成体である。

【0037】

本願発明のもう１つの態様は、本電子デバイスを有する１つのシステムまたは本構成体を有する１つのシステムであり、これはさらに１つの、好適には電気的な、負荷装置（Verbrauchereinrichtung）を備える。この電気的な負荷装置は、本電子デバイスまたは本構成体に対して電気的に直列に回路接続されており、本電子デバイスまたは本構成体と共に環境温度、好ましくは、具体的には１つの共用の、単一の環境温度に曝される。さらに本システムは、加熱時間、すなわち上記の負荷装置の突入電流が、本電子デバイスあるいは本構成体を定常状態の温度まで加熱する時間が、上記の負荷装置の電気的な立上り時間に合わせ込まれているように構成されている。またこの立上り時間は、いつ上記の突入電流がこの負荷装置の公称電流まで低下するかを決定する。

【0038】

以上より本システムは、１つの電力源を備えてよく、この電力源は、好適には、上述の突入電流を提供するように構成されている。

【0039】

上記の定常状態の温度は、好ましくは本電子デバイスの上述の高温状態の温度となっている。さらに、上記の定常状態の温度は、好ましくは、代替としてまたは追加的に、本システムの１つの平衡温度および／または１つの動作温度を表している。上記の定常状態の温度は、好ましくは１２０℃または約１２０℃となっている。

【0040】

好適には、本電子デバイスあるいは本構成体は、好ましくは上記の突入電流によってもたらされる自己発熱によってのみ、上記の定常状態の温度に加熱され、ここで熱放射による加熱、または本システムのいくつかの他の部品によるかまたはこれらの部品の熱伝導は、無視できるかまたは主たるものではない。

【0041】

上記の立上り時間への上記の加熱時間の合わせ込みによって、あるいはこの逆によって、たとえば上記の加熱時間が電気的な立上り時間に対して短か過ぎると評価されている場合に対して、電気的に本システムまたは上記の負荷装置と相互作用する、他の部品の損傷を有利に防止することができる。

【0042】

さらに上述の合わせ込みによって、たとえば上記の加熱時間が電気的な立上り時間に対して長すぎると評価されている場合に対して、上記の負荷装置の適切な許容され得る動作を、たとえば上述の、本システムまたはこの負荷装置と相互作用する、他の部品と協働して実現することができる。

【0043】

上記の加熱時間は、好ましくは、または好適には、上記の立上り時間に等しいかまたは僅かにこれより短い。全体として、本電子デバイス，本構成体および／または本システムは、好ましくは、上記の加熱時間および上記の立上り時間が少なくとも概ね等しくなるように構成されている。このためたとえば上記の負荷装置の電気的な立上り特性が、上記の機能層および／または本電子デバイスまたは本構成体の加熱特性に対応して、調整されていてよい。上記の立上り時間は約５０ｍｓとなっている。

【0044】

上述した他の部品は、上記したように、ＡＢＳまたはＥＳＰシステム等の自動車の車載電源の電気部品であってよい。

【0045】

本システムの１つの好ましい実施形態においては、上記の加熱時間および上記の電気的な立上り時間は等しくなっている。

【0046】

本システムの１つの好ましい実施形態においては、上記の加熱時間および上記の電気的な立上り時間は０．５〜１．５の比で相互に密接に関連している。

【0047】

本願のもう１つの態様は、１つの電子デバイスあるいは上述のシステム用の構成体の使用に関する。上記の負荷装置は、たとえば自動車用のスタータモータであってよい。ここで本電子デバイスは、突入電流リミッタ（英語で"inrush current limiter"）として好適に機能する。

【0048】

さらに本発明は本システムを製造するため、あるいは合わせ込むための方法を提示する。本方法は、１つの電子デバイスまたはこれを備える１つの構成体，これに電気的に直列に回路接続された負荷装置，および上述の部品に接続された電源を、１つの共通した環境温度で提供するステップを備える。さらに本方法は、上記の加熱時間、すなわち上記の負荷装置に対する突入電流が本電子デバイスあるいは本構成体を定常状態の温度に加熱する時間に、上記の電気的な立上り時間を合わせ込むステップを備え、この電気的な立上り時間は、この突入電流がいつこの負荷装置の公称電流にまで低下するかを決定している。さらに本方法は、本システムを完成するステップを備える。

【0049】

本方法の１つの好ましい実施形態においては、上記の加熱時間は、上記の機能層の材料およびその厚さと数を選択することによって、上記の立上り時間に合わせ込まれる。この実施形態によって、上述の合わせ込みは、上記の機能層の熱容量によって有利に達成することができる。

【0050】

代替として、逆に、本システムおよび／または本方法に基づき、上述の立上り時間が、上記の加熱時間に対応して合わせ込まれていてよく、または合わせ込まれてよい。

【0051】

上述のシステムまたは本電子デバイスあるいは本構成体は、好ましくはここに記載する方法を用いて製造可能であり、または製造されている。具体的には、本方法用に開示された特徴の全てが上述のシステムまたは本電子デバイスあるいは本構成体に適用することができ、またこの逆も成り立つ。

【0052】

本発明のさらなる利点，有利な実施形態，および有用性が、以下の実施例の、図を参照した説明により示される。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】１つの電子デバイスの概略断面図を示す。

【図2】もう１つの代替の実施形態による電子デバイスの概略断面図を示す。

【図3】図２に基づく１つの電子デバイスの特性曲線を示す。

【図4】複数の、図２または３に示す電子デバイスを備える１つの構成体の概略図あるいは等価回路図を示す。

【図5】図４に示す１つの構成体と、図２または３に示す１つの電子デバイスとを備える１つのシステムの概略図を示す。

【図6】本電子デバイスあるいは本構成体の接続回路が有り／無しの場合の１つの負荷装置の突入電流特性を示す。

【0054】

これらの図中で同じ要素、同様な要素、および同等に機能する要素には、同じ参照符号が付されている。これらの図、およびこれらの図に示された要素相互の大きさの関係は、縮尺通りとはなっていない。むしろ個々の要素は、より見易いように、および／またはより理解しやすいように、誇張して大きく図示されている場合がある。

【0055】

図１は、１つの電子デバイスの概略断面図を示す。電子デバイス１０は、好ましくは１つのＮＴＣデバイスであり、具体的には１つの多層デバイスである。電子デバイス１０は、好ましくは突入電流リミッタとして使用され、具体的には自動車用の「スタート／ストップシステム」における電気スタータモータ用に使用される。

【0056】

この電子デバイスは、複数の第１の内部電極１を備える。さらに電子デバイス１０は、複数の第２の内部電極２を備える。たとえば図１に示す電子デバイス１０は、それぞれ６つの第１の内部電極１および６つの第２の内部電極２を備える。

【0057】

さらにこの電子デバイスは、１つの第１の外部接続部１１を備える。第１の内部電極（複数）は、第１の外部電極１１と直接電気的に導通するように接続されている。さらにこの電子デバイス１０は、１つの第２の外部接続部１２を備える。さらに第１の内部電極（複数）２は、第１の外部電極１２と直接電気的に導通するように接続されている。第１の外部電極１１は、電子デバイス１０の１つの第１の側面に配設されている。さらに第２の外部電極１２は、この第１の側面の反対側にある、電子デバイス１０の１つの第２の側面（これらの側部は明瞭には図示されていない）に配設されている。

【0058】

さらに電子デバイス１０は、複数の機能層３を備える。これらの機能層３は、上下に重なって１つの積層体となるように配設されている。第１および第２の内部電極（複数）１，２の各々は、２つの隣り合う機能層３の間に配設されている。これらの機能層３は、好ましくはドーピングされた半導体材料であり、たとえば化合物半導体および／またはセラミック材料である。具体的には、これらの機能層は、鉄，コバルト，ニッケル，銅，または錫の元素の少なくとも１つの酸化物を含み、そしてたとえば追加的な化学的な安定化用の酸化物を含む。

【0059】

第１および第２の内部電極１，２は、好ましくは同様に形成されている。さらに第１の内部電極（複数）１は、たとえば電子デバイス１０を上面から見ると、たとえば１つの電気的に活性な領域たとえば上記の重なり領域を形成するために、第２の内部電極（複数）２と重なっている。

【0060】

図１に示すものによれば、第１および第２の内部電極１，２は、積層方向で見ると、好適には交互に上下に重なって配設されている。

【0061】

第１および第２の内部電極（複数）１，２は、内部電極層である。これらの内部電極の層厚は、好ましくは２μｍ〜１５μｍとなっている。これらの第１および第２の内部電極（複数）の層厚は、図１ではたとえば１０μｍ以下となっている。

【0062】

機能層（複数）３の層厚は、好ましくはここでもまた同様にあるいは類似して形成されていてよく、好ましくは１０μｍ〜１００μｍ，または１０μｍ〜５０μｍとなっており、図１ではたとえば４０μｍとなっている。

【0063】

好ましくは、本電子デバイス１０の第１および第２の外部接続部１，２が、本電子デバイスの初期状態においても、また高温状態においても、これらの機能層３を介して電気的に導通して互いに結合されているように、これらの機能層３は設定されている。本電子デバイス１０のこれらの機能層３の初期状態における電気比抵抗は、好ましくは０．１Ωｍ〜０．３Ωｍとなっている。とりわけ好ましくは、これらの機能層の電気比抵抗は０．１８Ωｍとなっている。

【0064】

これらの機能層３のＢ定数（サーミスタ定数）は、好ましくは２６２０Ｋとなっている。

【0065】

上記の初期状態は、好ましくは本電子デバイスの温度が２５℃および／または室温でのものを表している。

【0066】

上記の高温状態とは、好ましくは本電子デバイスの温度が、上記の初期状態での本電子デバイスの温度よりも高いことを表している。この高温状態は、好ましくは本電子デバイス１０が動作温度にあると見做される動作状態である。この動作温度は、１つの定常的な温度、たとえば負荷時の電子デバイス１０の定常的な温度であってよい。これに対して上記の初期状態は、好ましくは本電子デバイス１０の無負荷時の状態を表している。

【0067】

上記の初期状態と上記の高温状態との間の温度範囲は、たとえば−５５°〜＋１８０℃の温度範囲に渡ってよい。とりわけ好ましくは、上記の初期状態と上記の高温状態との間の温度範囲は、−４０℃〜＋１５０℃の領域に渡っていてよい。

【0068】

図１に示すものと異なり、本電子デバイスは、２０〜１２０個の上下に重なって配設されている機能層を備えてよい。とりわけ好ましくは、本電子デバイスは、たとえば７２個の上下に重なって配設されている機能層を備える。

【0069】

機能層（複数）３を介した、第１の外部接続部１１と第２の外部接続部１２との間の電気伝導率は、有利には本電子デバイス１０の多層の実施形態により好ましいものとなる。これはたとえば本電子デバイス１０の動作中の１つの第１の内部電極１とこれに隣り合った１つの第２の内部電極２との間の電圧降下が、たとえば前記機能層全部の和に対して、あるいはたとえば従来の多層構造で実装されていないＮＴＣデバイスでは、その「機能層体」全体にたいして有利に大幅に小さく計測されるからである。

【0070】

さらに、この多層の実施形態によって、本電子デバイスの電流負荷容量および／または通電容量は、たとえば従来のＮＴＣデバイスに対して、数百Ａの電流強度まで大きくすることができる。これは具体的には、上記の多層構造の複数のＮＴＣ部分素子の効果的な並列回路によって可能となる。

【0071】

本電子デバイスの電気抵抗、具体的には（たとえば２５℃の温度での）上記の公称電気抵抗は、ここに示す実施形態によれば好ましくは１０ｍΩ〜２５ｍΩとなっている。

【0072】

本電子デバイス１０の長さは、たとえば５．６ｍｍとなっていてよく、そして本電子デバイスの幅は、たとえば４．８ｍｍとなっていてよい。

【0073】

図２は、図１に対する代替の実施形態による電子デバイス１０の概略断面図を示す。図２に示す電子デバイスは、１つの内側あるいは内部の多層の連続した接続回路を有する１つの実施形態に関し、具体的には、本電子デバイス１０の内部電極（複数）を有する実施形態に関する。本電子デバイス１０は、図１の実施形態に対して、さらなる自由電極（複数）４を備え、これらもまた内部電極（複数）となっている。

【0074】

図１とは異なり、第１および第２の内部電極１，２は、交互になっておらず、むしろ横方向で見て互いに反対側に配設されている。さらに、これらの自由電極４は、それぞれ２つの第１および第２の内部電極１，２の間に配設されている。されにこれらの自由電極４は、積層方向に上下に重なって配設されている。さらに、これらの自由電極４は、好適には少なくとも部分的にそれぞれ第１の内部電極および第２の内部電極２と重なっている。

【0075】

図１と異なり、たとえば図２の本電子デバイス１０の上面から見て、これらの第１および第２の内部電極１，２は、上面で見てそれほど離間しておらず、すなわち重ならないように配設されている。これらの第１および第２の内部電極１，２の層厚は図２では、たとえば５μｍとなっている。

【0076】

自由電極（複数）４は、機能層（複数）３を介してのみ、すなわち間接的に、第１および第２の内部電極１，２と電気的に導通して接続されている。

【0077】

これらの自由電極４は、たとえば本電子デバイス１０の基体（符号記載せず）の中に完全に配設されていてよく、この基体は、たとえば機能層（複数）３および／または第１および第２の内部電極１，２を備えている。

【0078】

図２に示す電子デバイスは、１１個の上下に重なって配設された第１の内部電極１ならびに１１個の上下に重なって配設された第２の内部電極２を備える。さらに、図２に示す電子デバイスは、１０個の上下に重なって配設された自由電極４を備える。

【0079】

電子デバイスがたとえば１０個の機能層を備える図１とは異なり、図２に示す電子デバイスは、２０個の機能層を備え、ここでこれらの機能層の厚さは、図１に対して半分となっている。さらに図１の実施形態に対し、内部電極の厚さは、半分以下となっている。本電子デバイスの製造の際には、個々の機能層の層厚の低減によって、個々の内部電極（たとえば第１および第２の内部電極１，２）の層厚も同様に低減することができる。これは、これらの内部電極を取り付けるためにとりわけ好適であるシルクスクリーン印刷を用いることによって可能である。以上により、図２における実施形態で示す機能層（複数）の層厚は、好ましくは２０μｍとなり、そして内部電極（複数）の層厚は、たとえば５μｍとなる。

【0080】

上記の内部の多層の連続した接続回路によって、上述したように、上記の内部電極の特に小さな直列抵抗を達成することができ、および／または上記の機能層あるいは本電子デバイスの熱容量を調整および／または増大することができる。

【0081】

この直列抵抗の低減は、たとえば図１の実施形態に対して、本電子デバイスの同様な電気的特性で、その層厚を半分にすることによるものだけもすでに可能であろう。そうすれば、本電子デバイスは、たとえば図２の断面図の左上の４分の１のみだけで形成されるであろう。これは、図１の実施形態と比較して、小さな層厚すなわち全体として少ない材料にもかかわらず、小さな熱容量を有するであろうし、そしてたとえば動作中はより早く温まるであろう。この変化された熱容量を補償するため、およびこれにかかわらず上記の内部電極の小さな直列抵抗の利点を利用することができるために、図２のデバイス１０の断面積は、たとえば図１に示す断面積に再調整される。

【0082】

図３は、図２に示す電子デバイスの抵抗温度特性曲線を示す。具体的には、電子デバイス１０の電気抵抗が温度に対して記載されている。ここでは非直線的な電気特性が見られる。２５℃の温度では、この電気抵抗は、たとえば上記の公称電気抵抗である約１８ｍΩとなっている。

【0083】

図４は、１つの構成体１００の概略図（等価回路図）を示し、この構成体では、７個の上述したような電子デバイスが、並列に回路接続されてこの構成体１００となっている。この個々の、たとえば既に多層構造に形成されている電子デバイスの並列回路は、上述したように、電流負荷容量およびまたは／通電容量のさらなる増大を有利に可能とする。

【0084】

図５は、１つのシステム２００を示し、このシステムにおいては、本発明による電子デバイス１０または本発明による構成体１００が、１つの電気的負荷装置２０と直列に回路接続および／または配設されている。このシステム２００においては、本構成体あるいは本電子デバイス１０およびこの負荷装置２０の１つの共通な環境温度では、上記の加熱時間、すなわちこの負荷装置２０の突入電流が本電子デバイス１０あるいは本構成体１００を１つの定常的な温度に加熱するかまたは加熱した時間は、好ましくはこの負荷装置２０の電気的立上り時間に合わせ込まれている。さらにこの電気的立上り時間は、この負荷装置２０の突入電流がいつその公称電流まで低下するかを決定している。たとえばこの立上り時間は、約５０ｍｓとなっている。

【0085】

代替として、逆に、本システムに基づき、および／または本システムの、あるいは本システム用の製造方法または調整方法に基づき、上述の立上り時間が、上記の加熱時間に対応して合わせ込まれていてよく、または合わせ込まれてよい。

【0086】

この合わせ込みにより、具体的には本システム２００の動作は、たとえば自動車における突入電流リミッタとして最適化することができる。

【0087】

上記の定常的な温度は、たとえば、本デバイスまたは本構成体に供給される電力が熱伝導および／または熱放射を介して外部環境に放出され、本デバイスあるいは本構成体の温度がさらに上昇しないような状態であることを表している。

【0088】

以上より本システム２００は、１つの電力源（図には明示されていない）を備えてよく、この電力源は、好適には、上述の突入電流を提供するように構成されている。

【0089】

本システム２００の１つの例示的な実施形態においては、上記の加熱時間および上記の電気的な立上り時間は等しくなっている。
本システム２００のもう１つの例示的な実施形態においては、上記の加熱時間および上記の電気的な立上り時間は０．５〜１．５の比で相互に密接に関連している。

【0090】

図６は、突入電流リミッタが有り／無しの場合の負荷装置２０の電気的な突入電流特性を示す。この負荷装置２０は、好ましくは自動車の１つの電気的なスタータモータである。具体的には、図４に示す例示的な構成体１００（７個のデバイス１０の並列回路）は、負荷装置２０に直列に回路接続されている（ここでは図５のシステム２００を参照）。図６には、電流（Ｉ）が、時間に対して（左側の縦軸参照）記載されている。ここで０秒の時刻は、スイッチオン時の瞬間に対応している。さらに、右側の縦軸には、本電子デバイスに印加される電圧（Ｕ）が記載されている。

【0091】

点線はそれぞれ、突入電流リミッタとして本構成体が直列に接続されている場合の電流変化あるいは電圧変化を表し、これに対し連続した線は、本構成体の無い、すなわち突入電流の制限の無い場合に対応する負荷装置の電圧変化を表している。具体的には、（Ｉで示す）突入電流がスイッチオンの直後に、すなわちたとえばスイッチオン後の最初の２０ｍｓで、本構成体が突入電流リミッタとして直列に回路接続されている場合と比較すると、顕著に大きくなっていることが分る。これに対応して、電圧降下すなわちスイッチオン直後の電圧（Ｕで示す）が、たとえば最初の４０ｍｓ内では、突入電流リミッタが無い場合は、突入電流リミッタがある場合よりも小さくなっている。

【0092】

本発明は上記の実施形態例を参照した説明によって限定されない。むしろ本発明は、特に請求項中の特徴の組み合わせそれぞれが含むいかなる新規な特徴、並びにいかなる新規な特徴の組み合わせをも、たとえその特徴またはその組み合わせがそれ自体として請求項または実施例に明示されていなくとも、含むものである。

【符号の説明】

【0093】

１ ： 第１の内部電極
２ ： 第２の内部電極
３ ： 機能層
４ ： 自由電極
１０ ： 電子デバイス
１１ ： 第１の外部接続部
１２ ： 第２の外部接続部
２０ ： 負荷装置

１００ ： 構成体
２００ ： システム

Ｉ ： 電流特性
Ｕ ： 電圧特性

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】