JP2002193665A - サーミスタ用半導体磁器及びそれを用いたチップ型サーミスタ - Google Patents
サーミスタ用半導体磁器及びそれを用いたチップ型サーミスタInfo
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Abstract
定数を有するサーミスタにも用いることが可能な半導体
磁器(サーミスタ用半導体磁器)及び該サーミスタ用半
導体磁器を用いたチップ型サーミスタを提供する。 【解決手段】 酸化亜鉛、酸化チタンを主成分とする半
導体磁器組成物(通常は、ZnO,Zn2TiO4の混
晶)にマンガンを添加して、抵抗温度特性を正特性から
負特性まで、幅広く制御できるようにする。また、マン
ガンの添加割合を、Mnに換算して、0.001〜10
mol%の割合とする。また、さらに、ニッケルを所定の
割合で添加することにより、比抵抗を制御して、比抵抗
のシリーズ化を実現できるようにする。上記サーミスタ
用半導体磁器を用いてチップ型サーミスタを形成する。
Description
補償用素子などに用いられるサーミスタ用半導体磁器に
関し、詳しくは、酸化亜鉛と酸化チタンを主成分とする
サーミスタ用半導体磁器及びそれを用いたチップ型サー
ミスタに関する。
しては、正特性サーミスタや負特性サーミスタなどの感
温抵抗素子が用いられている。ところで、これらの感温
抵抗素子としては、通常、酸化物半導体や半導電性金属
などが用いられているが、これらのサーミスタ材料を用
いた感温抵抗素子としては、B定数が約1500K程度
以上のものしか市販されていないのが実情である。
素子を必要とする場合には、通常、上述のような既存の
感温抵抗素子を固定抵抗と並列に用いることにより、全
体としてのB定数を下げて、所望の抵抗温度特性を備え
た温度補償用素子として動作させるようにしている。
を固定抵抗と並列に接続して用いることは、部品点数の
増大によるコストの上昇を招くばかりでなく、固定抵抗
の配設スペースが必要となり、それが用いられている電
子機器の小型化を妨げるという問題点がある。
は、まず、従来のサーミスタ材料を改良することが考え
らるが、従来のサーミスタ材料を用いてB定数を小さく
することは必ずしも容易ではない。また、サーミスタ材
料の組成比を変えることにより、B定数を下げる方法も
考えられるが、この方法の場合、温度補償素子としての
信頼性が低下するという問題点がある。また、サーミス
タ材料の組成比を制御するだけで、例えば、0〜100
0Kというような低B定数領域を含む広範囲でのシリー
ズ化を図ることが可能なサーミスタ材料を得ることは困
難で、実用上十分な信頼性を備えた材料は、これまで開
発されていないのが実情である。
あり、例えば、0〜1000KというようなB定数の小
さいサーミスタにも用いることが可能な半導体磁器(サ
ーミスタ用半導体磁器)及び該サーミスタ用半導体磁器
を用いたチップ型サーミスタを提供することを目的とす
る。
に、本願発明のサーミスタ用半導体磁器は、サーミスタ
用半導体磁器において、酸化亜鉛及び酸化チタンを主成
分とし、マンガンが所定の割合で添加されていることを
特徴としている。
体磁器組成物(通常は、ZnO,Zn2TiO4の混
晶)にマンガンを添加することにより、マンガン添加量
に応じて抵抗温度特性を、正特性から負特性までの範囲
で、幅広く制御することが可能になり、低B定数領域を
含む広範囲でのシリーズ化を図ることが可能になる。
は、前記マンガンの添加割合が、Mnに換算して、0.
001〜10mol%の割合であることを特徴としてい
る。
0.001〜10mol%の割合とすることにより、より
確実に抵抗温度特性を制御することが可能になり、用途
に合わせたサーミスタ用半導体磁器を得ることが可能に
なる。なお、主成分である酸化亜鉛と酸化チタンの割合
にもよるが、マンガンの添加量を0.5mol%程度以下
とすることにより、正の抵抗温度特性を示すサーミスタ
用半導体磁器が得られ、マンガンの添加量を0.5mol
%程度以上とすることにより、負の抵抗温度特性を示す
サーミスタ用半導体磁器が得られる。また、マンガンの
添加量を制御することにより、0〜1000Kというよ
うな低B定数領域を含む広い領域で、B定数のシリーズ
化を実現することが可能になる。
は、請求項1又は2記載のサーミスタ用半導体磁器に、
さらにニッケルを所定の割合で添加したことを特徴とし
ている。
に、さらにニッケルを所定の割合で添加することによ
り、比抵抗を制御することが可能になり、比抵抗のシリ
ーズ化を実現することが可能になる。
は、前記ニッケルの添加割合が、Niに換算して、0.
1〜20mol%の割合であることを特徴としている。
0mol%の割合で添加することにより、例えば、1〜1
000Ωcmの領域で比抵抗のシリーズ化を実現すること
が可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることが
できる。
ーミスタは、請求項1〜4記載のいずれかに記載のサー
ミスタ用半導体磁器をチップ状に成形してなるサーミス
タ素体と、前記サーミスタ素体に配設された電極とを具
備することを特徴としている。
プ状に成形してなるサーミスタ素体に、電極(外部電
極)を配設することにより、例えば、0〜1000Kと
いうような低いB定数を有するチップ型サーミスタを得
ることが可能になる。
して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
は、以下の手順で、チップ型サーミスタ(試料)を作製
し、その特性(比抵抗及び抵抗温度特性)を測定した。
ンの各粉末を用意し、これを、表1に示すような組成の
サーミスタ用半導体磁器が得られるような割合で配合し
た。 次に、上記のようにして配合した原料粉末を、純水、
ジルコニアボール、及びバインダーとともにポリエチレ
ンポットに入れ、15Hr混合してスラリー化した。 それから、このスラリーを基材(フィルム)状に塗布
して厚さ約50μmのシート状に加工した。 そして、このシートを所定の寸法にカットし、10〜
20枚積み重ねて圧着することにより圧着成形体を得
た。 次いで、この圧着成形体を所定の寸法にカットした
後、1250〜1500℃の温度で2時間焼成すること
により焼成体(サーミスタ用半導体磁器)を得た。 それから、この焼成体の両端部に、スパッタリング法
によって外部電極を形成することにより、図1に示すよ
うに、サーミスタ用半導体磁器1の両端部に一対の外部
電極2が配設された構造を有するチップ型サーミスタ
(試料)3を得た。
て、スパッタリング法により薄膜電極を形成したが、外
部電極は他の方法で形成することも可能である。また、
外部電極の種類としては、薄膜電極に限らず、導電性ペ
ーストを塗布して焼き付けることにより形成される、い
わゆる厚膜電極であってもよい。
得たチップ型サーミスタ(試料)について、特性(比抵
抗及び抵抗温度特性)を測定した。測定により得た25
℃における比抵抗と、25〜50℃のB定数を表1に併
せて示す。なお、表1において、試料番号に*印を付し
たものは、本願発明の範囲外の比較例である。
とする半導体磁器組成物にマンガンを添加することによ
り、B定数と比抵抗を制御できることがわかる。すなわ
ち、酸化亜鉛と酸化チタンのみで、マンガンを添加して
いない試料(試料番号1)では、比抵抗が30Ωcm、B
定数が−760Kの正の抵抗温度特性を示すが、これに
マンガンを添加することにより、B定数を制御すること
が可能になる。具体的には、マンガンの添加量にともな
ってB定数が増加し、抵抗温度特性の傾きを、正の領域
から負の領域まで幅広く変化させることが可能になる。
なマンガンの添加量の範囲は、Mnに換算して0.00
1〜10mol%の範囲であることがわかる。なお、マン
ガンの添加量が0.001mol%を下回ると(試料番号
2)、十分な添加効果が得られず、10mol%を超える
と(試料番号13,14)、比抵抗が大きくなりすぎて
(絶縁体となり)、抵抗素子として機能しなくなる。
として、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マンガン、及び酸
化ニッケルの各粉末を用意し、これを、表2に示す組成
のサーミスタ用半導体磁器が得られるような割合で配合
した。
形態1の場合と同様の手順でチップ型サーミスタ(試
料)を作製し、その特性(比抵抗及び抵抗温度特性)を
測定した。その結果を表2に併せて示す。
を主成分とし、マンガンが添加された半導体磁器組成物
にさらにニッケルを添加することにより、比抵抗を1桁
〜2桁程度の範囲で制御することが可能になる。なお、
比抵抗の制御に有効なニッケルの添加量の範囲は、Ni
に換算して0.1〜20mol%の範囲であり、この範囲
外(試料番号15,21,22,28,29,35,3
6及び42)では、比抵抗の制御効果が不十分になる傾
向がある。
に限定されるものではなく、原料粉末の形態(化学組
成)、焼成条件などに関し、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。
サーミスタ用半導体磁器は、酸化亜鉛、酸化チタンを主
成分とする半導体磁器組成物(通常は、ZnO,Zn2
TiO 4の混晶)にマンガンを添加することにより、マ
ンガン添加量に応じて抵抗温度特性を、正特性から負特
性までの範囲で、幅広く制御することが可能になり、種
々の用途に広く用いることが可能なサーミスタ用半導体
磁器を提供することができるようになる。
のように、マンガンの添加割合を、Mnに換算して、
0.001〜10mol%の割合とすることにより、より
確実に抵抗温度特性を制御することが可能になり、用途
に合わせたサーミスタ用半導体磁器を得ることができ
る。なお、主成分である酸化亜鉛と酸化チタンの割合に
もよるが、マンガンの添加量を0.5mol%程度以下と
することにより、正の抵抗温度特性を示すサーミスタ用
半導体磁器が得られ、マンガンの添加量を0.5mol%
程度以上とすることにより、負の抵抗温度特性を示すサ
ーミスタ用半導体磁器が得られる。また、マンガンの添
加量を制御することにより、0〜1000Kというよう
な低B定数領域を含む広い領域で、B定数のシリーズ化
を実現することが可能になる。
のように、請求項1又は2の半導体磁器組成物に、さら
にニッケルを添加することにより、比抵抗を制御するこ
とが可能になり、比抵抗のシリーズ化を実現することが
可能になる。
のように、ニッケルを、Niに換算して、0.1〜20
mol%の割合で添加した場合、実用上意義の大きい比抵
抗領域で比抵抗のシリーズ化を実現することが可能にな
り、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
ーミスタは、上述の請求項1〜4のいずれかに記載のサ
ーミスタ用半導体磁器をチップ状に成形してなるサーミ
スタ素体に、電極(外部電極)を配設するようにしてい
るので、例えば、0〜1000Kというような低いB定
数を有するチップ型サーミスタを得ることが可能にな
る。
体磁器を用いて形成したチップ型サーミスタの断面図で
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】サーミスタ用半導体磁器において、酸化亜
鉛及び酸化チタンを主成分とし、マンガンが所定の割合
で添加されていることを特徴とするサーミスタ用半導体
磁器。 - 【請求項2】前記マンガンの添加割合が、Mnに換算し
て、0.001〜10mol%の割合であることを特徴と
する請求項1記載のサーミスタ用半導体磁器。 - 【請求項3】請求項1又は2記載のサーミスタ用半導体
磁器に、さらにニッケルを所定の割合で添加したことを
特徴とするサーミスタ用半導体磁器。 - 【請求項4】前記ニッケルの添加割合が、Niに換算し
て、0.1〜20mol%の割合であることを特徴とする
請求項3記載のサーミスタ用半導体磁器。 - 【請求項5】請求項1〜4記載のいずれかに記載のサー
ミスタ用半導体磁器をチップ状に成形してなるサーミス
タ素体と、 前記サーミスタ素体に配設された電極とを具備すること
を特徴とするチップ型サーミスタ。
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