JP2000150204A - Ntcサーミスタ及びチップ型ntcサーミスタ - Google Patents
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Abstract
かも信頼性の高いNTCサーミスタを提供する。 【解決手段】 電気絶縁基板1上にLaCoO3系希土
類遷移元素酸化物からなる感温抵抗膜2を形成するとと
もに、この感温抵抗膜2と導通するように一対の電極
(表面電極)3を配設することにより、膜タイプのチッ
プ型NTCサーミスタを構成する。
Description
に関し、詳しくは、電気絶縁基板上に、薄膜形成方法や
厚膜形成方法などの方法により感温抵抗膜を形成した、
いわゆる膜タイプのNTCサーミスタに関する。
NTCサーミスタが広く用いられている。そして、この
NTCサーミスタの一つに、特開昭64−50501号
公報に示されているような、温度検知などに用いる場合
の応答性を向上させるために、電気絶縁基板上に高周波
スパッタリングにより感温抵抗膜を形成した膜タイプの
NTCサーミスタがある。図6は従来の膜タイプのNT
Cサーミスタの一例を示す断面図である。このNTCサ
ーミスタは、電気絶縁性の材料から形成された電気絶縁
基板(以下、単に「基板」ともいう)51と、基板51
の表面に形成されたサーミスタ材料からなる感温抵抗膜
(サーミスタ膜)52と、感温抵抗膜52の表面に形成
された一対の電極(表面電極)53とを備えた構造を有
している。
は、温度検知を行うサーミスタ素子が膜として基板上に
形成されており、全体がサーミスタ材料から形成された
サーミスタ素体に電極を形成した構造を有する、いわゆ
るバルクタイプのNTCサーミスタと比べて、使用され
ているサーミスタ材料が少なく、熱容量が小さいため、
温度検知用のNTCサーミスタとして最も重要な性能で
ある応答速度を大幅に向上させることができるという特
徴を有している。
プのNTCサーミスタの場合、感温抵抗膜を構成するサ
ーミスタ材料として、バルクタイプのNTCサーミスタ
で用いられているMn、Ni、Co、Fe、Cu系の遷
移金属酸化物などからなる組成のサーミスタ材料が用い
られており、このような従来のサーミスタ材料は、通常
500Ω・cm以上の比抵抗を有している。したがって、
従来のバルクタイプのNTCサーミスタでは、所望の抵
抗値を得ることができても、図6に示すような構造の膜
タイプのNTCサーミスタとした場合には、従来のバル
クタイプと比べ、抵抗値が著しく高くなってしまうとい
う問題点がある。特開昭64−50501号公報のNT
Cサーミスタにおいては、この問題を解決するために、
高周波スパッタリングで形成した膜をさらに酸化ガス雰
囲気中でプラズマ処理して酸化させている。しかし、こ
の製造方法では、膜形成後にプラズマ処理を行うための
設備が必要であり、製造工程が長くなってしまうという
問題点がある。
は、感温抵抗膜の上下両面に電極を設ける構造も提案さ
れているが、この構造の場合、感温抵抗膜の膜厚は極め
て薄く、上下両面の電極間距離はこの感温抵抗膜の膜厚
と等しくなるため、短絡などの不具合が生じるという問
題点がある。
り、温度検知の応答速度が大きく、低抵抗で、しかも信
頼性の高いNTCサーミスタを提供することを目的とし
ている。
に、本発明(請求項1)のNTCサーミスタは、電気絶
縁性基板と、前記電気絶縁基板の表面に形成された、L
aCoO3系希土類遷移元素酸化物を主成分とする感温
抵抗膜と、前記感温抵抗膜と電気的に導通するように配
設された一対の電極とを具備することを特徴としてい
る。また、請求項2のチップ型NTCサーミスタは、電
気絶縁性基板と、前記電気絶縁基板の表面に形成され
た、LaCoO3系希土類遷移元素酸化物を主成分とす
る感温抵抗膜と、前記感温抵抗膜と電気的に導通するよ
うに該感温抵抗膜の両端部に配設された一対の電極と、
前記一対の電極と電気的に導通するように、前記基板の
両端部に配設された外部電極とを具備することを特徴と
している。
移元素酸化物からなる感温抵抗膜を形成するとともに、
この感温抵抗膜と導通するように一対の電極を配設する
ことにより、膜タイプのNTCサーミスタを構成した場
合、従来の、Mn、Ni、Co、Fe、Cu系の遷移金
属酸化物などからなるサーミスタ材料を用いたバルクタ
イプのNTCサーミスタに比べて、応答速度を大幅に向
上させることが可能になるとともに、従来のバルクタイ
プのNTCサーミスタと同等の抵抗値(低抵抗値)を実
現することが可能になり、かつ、高温放置試験における
抵抗変化率を小さくすること(すなわち安定性、信頼性
を向上させること)が可能になる。また、感温抵抗膜の
両端部に配設された一対の電極と電気的に導通するよう
に、前記基板の両端部に外部電極を配設することによ
り、従来のバルクタイプのNTCサーミスタと同じよう
に低抵抗で、かつ、抵抗変化率の小さいチップ型のNT
Cサーミスタを得ることが可能になる。
その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
縁性基板上に、スパッタリング法により、LaCoO3
系希土類遷移元素酸化物を主成分とする感温抵抗膜を形
成したチップ型NTCサーミスタを例にとって説明す
る。図1(a)は本発明の一実施形態にかかるNTCサー
ミスタの断面図、(b)はその外観構成を示す斜視図であ
る。
形態のNTCサーミスタは、電気絶縁性の材料から形成
された電気絶縁基板(以下、単に「基板」ともいう)1
と、基板1の表面に形成されたサーミスタ材料からなる
感温抵抗膜(サーミスタ膜)2と、感温抵抗膜2の表面
に形成された一対の電極(表面電極)3と、基板1上に
感温抵抗膜2及び表面電極3が形成された素子4の両端
部に、表面電極3と導通するように配設された一対の外
部電極5と、感温抵抗膜2及び表面電極3の表面を被覆
する絶縁コート材6とを備えた構造を有している。図1
(b)では、感温抵抗膜2,表面電極3の側面が露出して
いるが、外部に露出しないように、絶縁コート材6で被
覆してもよい。もちろん、外部電極5を除いて、チップ
型NTCサーミスタの全面を絶縁コート材6で被覆する
ことも可能である。
ついて説明する。 まず、電気絶縁基板として、アルミナ基板を用意す
る。 それから、LaとCoの酸化物を主成分として焼結し
たLaCoO3系希土類遷移元素酸化物の成形体をスパ
ッタターゲットに、高周波スパッタリング装置にて、 雰囲気 :Ar雰囲気 基板温度 :500℃ 高周波電力:800W 成膜速度 : 3μm/H の条件で、基板上に感温抵抗膜(サーミスタ膜)を形成
する。 次に、300〜1000℃の間で各温度に適した時間
の熱処理を行い、感温抵抗膜(サーミスタ膜)の結晶性
を高めるとともに、膜を安定させる。 それから、基板を個々の素子4(図1(a),(b))に
分割したときに互いに対向する一対の表面電極となる電
極を、感温抵抗膜(サーミスタ膜)が形成された基板上
に形成する。なお、この実施形態では、Agをターゲッ
トとしてスパッタリングを行い、所定の位置にAgの薄
膜電極(表面電極)を形成した。 その後、基板を所定の位置でカットし、個々の素子
(図1)4に分割する。 そして、個々の素子4の両端部に、表面電極3と導通
するように一対の外部電極5を形成する。なお、外部電
極5は基板1の両端面から上下両面側にまで回り込むよ
うに形成されている。 次いで、基板1の表面に形成された感温抵抗膜(サー
ミスタ膜)2及び表面電極3を保護するために、ガラス
コートを施し、感温抵抗膜2及び表面電極3の表面を絶
縁コート材(ガラスコート材)6で被覆することによ
り、図1(a),(b)に示すようなNTCサーミスタが得
られる。
サーミスタについて、感温抵抗膜(サーミスタ膜)の比
抵抗を測定するとともに、NTCサーミスタの抵抗値を
測定した。また、高温放置試験を行い、高温下での信頼
性を調べた。なお、図2に高温放置試験の結果を示す。
より、従来のバルクタイプのNTCサーミスタに用いら
れるサーミスタ材料を用いて、膜タイプのNTCサーミ
スタを作製した。
の場合と同様に、アルミナ基板を用意し、従来のサーミ
スタ材料である、Mn、Ni、Coの酸化物をスパッタ
ターゲットとして、高周波スパッタリング装置にて、A
r雰囲気中、基板温度500℃、高周波電力800W、
成膜速度3μm/Hの条件で、基板上に感温抵抗膜(サ
ーミスタ膜)を形成した後、300〜900℃の間で各
温度に適した時間の熱処理を行った。それから、感温抵
抗膜(サーミスタ膜)を形成した基板上に、再びスパッ
タリングを行い、基板を個々の素子に分割したときに一
対の表面電極となる電極を形成する。そして、基板を所
定の位置でカットして個々の素子に分割した後、素子の
両端面に、表面電極と導通するように一対の外部電極5
を形成し、次いで、感温抵抗膜及び表面電極の表面を絶
縁コート材(ガラスコート材)で被覆することにより、
比較例のNTCサーミスタを作製した。
ついて、上記実施形態のNTCサーミスタと同様の条件
で諸特性を測定した。その結果、比較例のNTCサーミ
スタの場合、感温抵抗膜の比抵抗が2000Ω・cm以上
であるのに対して、本発明の実施形態にかかるNTCサ
ーミスタでは、約100Ω・cm程度と低い抵抗値を実現
することができた。
極の寸法及び位置関係を同じにした場合、従来のサーミ
スタ材料を用いた比較例の場合には、実現が困難であっ
た、現状で広く用いられている温度検知用NTCサーミ
スタの1k〜10kΩの抵抗値を、本発明のNTCサー
ミスタでは、容易に実現できることが確認された。
示すように、比較例のNTCサーミスタでは、高温下で
の放置時間が長くなるにつれて、抵抗値変化率が大きく
なるのに対して、本発明のNTCサーミスタ(実施例)
では、放置時間が長くなっても抵抗値変化率に変動が生
じず、抵抗値の安定性が高く、信頼性に優れていること
がわかる。
他の実施形態にかかるチップ型NTCサーミスタを示す
図である。この実施形態2のNTCサーミスタは、図3
(a),(b)に示すように、基板1の上面の両端側に一対
の表面電極(対向電極)3を形成した後、基板1の上面
に、一対の表面電極3と導通するように感温抵抗膜(サ
ーミスタ膜)を形成するとともに、基板1(素子4)の
両端部に、表面電極3と導通するように一対の外部電極
5を形成し、感温抵抗膜2及び表面電極3の表面を絶縁
コート材(ガラスコート材)6により被覆した構造を有
している。なお、この実施形態のNTCサーミスタを製
造する場合、表面電極、感温抵抗膜(サーミスタ膜)及
び外部電極の形成順序を、表面電極の形成、外部電極の
形成、感温抵抗膜(サーミスタ膜)の形成の順としても
よい。
において、基板、表面電極、外部電極などの構成材料
は、上記実施形態1のNTCサーミスタの場合と同じで
ある。また、この実施形態2のNTCサーミスタは、上
記実施形態1のNTCサーミスタの製造方法と、工程の
順序は一部異なるが、同様の方法により製造することが
できる。
さらに他の実施形態にかかるチップ型NTCサーミスタ
を示す図である。上記実施形態1及び2のNTCサーミ
スタでは、基板1の一方の面(上面)にのみ感温抵抗膜
(サーミスタ膜)2を形成しているが、この実施形態3
のNTCサーミスタは、図4(a),(b)に示すように、
基板1の上下両面側に感温抵抗膜(サーミスタ膜)2、
表面電極3を形成するとともに、基板1(素子4)の両
端部に、外部電極5を形成し、上下両面側の感温抵抗膜
2及び表面電極3の表面を絶縁コート材(ガラスコート
材)6により被覆した構造を有している。
において、基板、表面電極、外部電極などの構成材料は
上記実施形態1のNTCサーミスタの場合と同じであ
る。また、この実施形態3のNTCサーミスタも、上記
実施形態1のNTCサーミスタの製造方法と同様の方法
により製造することができる。
さらに他の実施形態にかかるチップ型NTCサーミスタ
を示す図である。上記実施形態1,2及び3のNTCサ
ーミスタでは、基板1(素子4)の両端面に、外部電極
5を形成しているが、この実施形態4のNTCサーミス
タは、図5(a),(b)に示すように、基板1の上面側に
感温抵抗膜(サーミスタ膜)2、表面電極3を形成し、
感温抵抗膜2の露出面を絶縁コート材(ガラスコート
材)6により被覆した構造を有しており、基板1(素子
4)の両端面に外部電極を形成していない。このように
用途によっては、外部電極を有しない構成とすることも
可能であり、製造工程を簡略化し、電極材料コストを減
らすことが可能になる。
において、基板、表面電極などの構成材料は上記実施形
態1のNTCサーミスタの場合と同じである。また、こ
の実施形態4のNTCサーミスタも、外部電極の形成工
程がないのみで、上記実施形態1のNTCサーミスタの
製造方法と同様の方法により製造することができる。
アルミナ基板を用いた場合について説明したが、電気絶
縁基板としては、表面に酸化膜を設けて絶縁処理をした
Si基板、あるいは、ガラス基板など、種々の基板を用
いることが可能であり、その場合にも同様の効果を得る
ことができる。
サーミスタ材料のスパッタターゲットとして、LaCo
O3系希土類遷移元素酸化物の焼結体(成形体)を用い
た場合について説明したが、焼結体を粉砕した粉体を用
いることも可能である。
法により感温抵抗膜(サーミスタ膜)を形成するように
した場合について説明したが、その他にも、アルコキシ
ド法などの薄膜形成方法、サーミスタ材料ペーストを基
板に塗布して焼き付けることにより厚膜(感温抵抗膜)
を形成する厚膜形成方法など、種々の方法で感温抵抗膜
(サーミスタ膜)を形成することが可能である。
Ag電極を形成したが、Pt、Pdあるいはそれらの合
金など、感温抵抗膜とオーミック接触を得ることが可能
な材料を用いて表面電極を形成することが可能であり、
その場合にも同様の効果を得ることができる。また、表
面電極の形状を櫛歯形状とすることも可能であり、その
場合にも同様の性能を得ることが可能である。
上記実施形態に限定されるものではなく、基板の形状、
感温抵抗膜のパターンなどに関し、発明の要旨の範囲内
において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。
タは、電気絶縁基板上にLaCoO3系希土類遷移元素
酸化物からなる感温抵抗膜を形成するとともに、この感
温抵抗膜と導通するように一対の電極を配設することに
より、膜タイプのNTCサーミスタを構成しているの
で、従来の、Mn、Ni、Co、Fe、Cu系の遷移金
属酸化物などからなるサーミスタ材料を用いたバルクタ
イプのNTCサーミスタに比べて、応答速度を大幅に向
上させることができる。また、従来のバルクタイプのN
TCサーミスタと同等の抵抗値(低抵抗値)を実現する
ことが可能になり、かつ、高温放置試験における抵抗変
化率を小さくして安定性、信頼性を向上させることがで
きる。
TCサーミスタの断面図、(b)はその外観構成を示す斜
視図である。
の関係を示す線図である。
NTCサーミスタの断面図、(b)はその外観構成を示す
斜視図である。
ップ型NTCサーミスタの断面図、(b)はその外観構成
を示す斜視図である。
ップ型NTCサーミスタの断面図、(b)はその外観構成
を示す斜視図である。
す断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】電気絶縁性基板と、 前記電気絶縁基板の表面に形成された、LaCoO3系
希土類遷移元素酸化物を主成分とする感温抵抗膜と、 前記感温抵抗膜と電気的に導通するように配設された一
対の電極とを具備することを特徴とするNTCサーミス
タ。 - 【請求項2】電気絶縁性基板と、 前記電気絶縁基板の表面に形成された、LaCoO3系
希土類遷移元素酸化物を主成分とする感温抵抗膜と、 前記感温抵抗膜と電気的に導通するように該感温抵抗膜
の両端部に配設された一対の電極と、 前記一対の電極と電気的に導通するように、前記基板の
両端部に配設された外部電極とを具備することを特徴と
するチップ型NTCサーミスタ。
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JP3489000B2 JP3489000B2 (ja) | 2004-01-19 |
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Country | Link |
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