JP3331716B2 - 正特性半導体素子の製造方法 - Google Patents
正特性半導体素子の製造方法Info
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Description
いられている抵抗素子、特に、正特性半導体素子の製造
方法に関するものである。
素子(以下、正特性半導体素子と呼ぶ)の製造方法につ
いて、概略の工程図を図1に示し、説明する。チタン酸
バリウムを主原料として、正特性半導体素子のためのパ
ウダー状のセラミック材料を準備する。このセラミック
材料にバインダーを混合し、適切な圧力で乾式成形をし
て、ペレット状の成形体を形成する。この成形体を焼成
することにより、例えば円板状の正特性半導体素子を製
造するものであった。
るバッチ式焼成炉を用いていた。この焼成炉における焼
成は、次の4工程からなるものである。 1.成形体中のバインダーを除去する脱バインダー工程 2.脱バインダー工程後から最高温度まで昇温する昇温
工程 3.最高温度を保持する保持工程 4.最高温度から常温まで冷却する冷却工程 ここで、焼成後のサイズが直径14mm×厚さ2.5m
mの正特性半導体素子を例にして、詳細な焼成条件を示
す。
ら800℃まで2℃/分の昇温速度で390分を要して
昇温しながら、成形体からバインダーを除去するもので
ある。次に、昇温工程は、800℃から1350℃まで
5℃/分の昇温速度で110分を要して昇温して最高温
度に到達する。次に、保持工程は、最高温度である13
50℃を90分間保持する。そして、冷却工程は、13
50℃から20℃まで2℃/分の降温速度で665分を
要して常温まで冷却する。以上の4工程を経る焼成によ
り、焼成時間は合計1255分(ほぼ21時間)を要し
て、正特性半導体素子を焼成するものであった。
正特性半導体素子の製造方法において、焼成時間が長
く、正特性半導体素子の生産期間短縮において大きな問
題点を有していた。
なされたもので、正特性半導体素子の特性を損なうこと
なくセラミックの焼成時間を短縮させる焼成方法を提供
することにある。
は、チタン酸バリウムを主原料とする正特性半導体素子
材料から成形された成形体を、少なくとも、該成形体中
のバインダー工程後から最高温度まで昇温する昇温工程
と、前記成形体を前記最高温度に保持する保持工程と、
前記最高温度から常温まで冷却する冷却工程とを有する
焼成炉を用いて焼成する正特性半導体素子の製造方法に
おいて、前記昇温工程において炉内雰囲気の酸素分圧を
大気における酸素分圧より小さくし、かつ、前記保持工
程において炉内雰囲気の酸素分圧を大気における酸素分
圧にし、かつ、前記冷却工程において炉内雰囲気の酸素
分圧を大気における酸素分圧より大きくして、前記成形
体を焼成することを特徴とする。また、この発明の正特
性半導体素子の製造方法においては、前記昇温工程、前
記冷却工程について、それぞれ以下のような条件で実施
することが好ましい。つまり、昇温工程では、炉内雰囲
気の酸素分圧(PO2)を2.1%≦PO2≦10.2%
とするとともに、昇温速度を5〜11℃/分とすること
が好ましい。また、前記冷却工程において、炉内雰囲気
の酸素分圧(PO2)を40.2%≦PO2≦80.1%
とするとともに、昇温速度を5〜11℃/分とすること
が好ましい。
昇温工程および冷却工程において、炉内雰囲気の酸素分
圧を制御して、昇温工程では酸素分圧を小さく、また冷
却工程では酸素分圧を大きくすることにより、昇温速度
および降温速度を早くしても正特性半導体素子の結晶粒
径および抵抗値を同等にすることができるものである。
る。但し、本発明は前述の従来例と比較して、昇温工程
および冷却工程における、炉内雰囲気および、昇温時間
並びに降温時間に特徴を有するもので、他の同一部分に
ついては、詳細な説明を省略する。
も、4工程からなるものであり、少なくとも、昇温工程
および冷却工程の雰囲気は、例えば、窒素ガスまたは酸
素ガスを炉内へ注入することにより、酸素分圧を設定値
に合わせることができるものである。
結果を説明する。先ず、昇温工程に関する予備実験を以
下の条件で行った。上記した焼成炉を用いて、従来例の
成形体と同様の成形体(焼成後の正特性半導体素子のサ
イズが直径14mm×厚さ2.5mm)を、従来例と同
条件(20℃から800℃までを昇温速度2℃/分)の
脱バインダー工程でバインダーを除去した。
および昇温速度を表1に示す各4種類ずつの条件下で、
800から1350℃まで昇温した。
0℃で90分間保持し、冷却工程は1350℃から20
℃まで2℃/分の降温速度で665分を要して常温まで
冷却した。
正特性半導体素子の結晶粒径(単位はμm)を表1に示
す。
略す)は、昇温工程における炉内の雰囲気中に占める酸
素の体積比を%単位で示す。)
る酸素分圧および昇温速度が、正特性半導体素子の結晶
粒成長に影響を及ぼすことが判り、更にその関係は、同
一の昇温速度ならば酸素分圧が大きくなるに従い結晶粒
径が小さくなり、同一の酸素分圧ならば昇温速度が早く
なるに従い結晶粒径が小さくなることが判った。
条件で行った。上記した焼成炉を用いて、従来例と同条
件で、従来例の成形体と同様の成形体(焼成後の正特性
半導体素子のサイズが直径14mm×厚さ2.5mm)
を、20℃から800℃までを昇温速度2℃/分の脱バ
インダー工程でバインダーを除去し、次に、800℃か
ら1350℃まで5℃/分の昇温速度で110分で昇温
して最高温度まで昇温し、そして、保持工程では135
0℃で90分間保持した。
および降温速度を表2に示す各4種類づつの条件下で、
1350℃から20℃まで降温した。
正特性半導体素子の抵抗値(単位はΩ)を表2に示す。
る酸素分圧および降温速度が、正特性半導体素子の抵抗
値に影響を及ぼすことが判り、更にその関係は、同一の
降温速度ならば酸素分圧が大きくなるに従い抵抗値が大
きくなり、同一の酸素分圧ならば降温速度が早くなるに
従い抵抗値が小さくなることが判った。
の抵抗温度特性および熱に対する破壊強度などに影響す
るため、正特性半導体素子にとって品質上の重要な管理
項目である。また、正特性半導体素子の抵抗値も、正特
性半導体素子そのものの特性であり、品質上の重要な管
理項目である。つまり、従来例の昇温条件である大気の
酸素分圧20.6%,昇温速度5℃/分の昇温時にでき
る結晶粒径5.3μm(表1の*印)とほぼ同等の結晶
粒径を得ること、および、従来例の降温条件である大気
の酸素分圧20.6%,降温速度2℃/分の降温時に得
られる正特性半導体素子の抵抗値17.9Ω(表2の*
印)とほぼ同等の抵抗値を得ることが重要な要素にな
る。
参照して、製造上容易に設定でき且つ焼成速度を早くで
きる条件である、酸素分圧2.1%,昇温速度11℃/
分の条件下で800℃から1350℃まで昇温すること
により、結晶粒径は5.4μ(表1の※印)mを得るこ
とができ、また、酸素分圧80.1%,降温速度11℃
/分の条件下で1350℃から20℃まで降温すること
により、抵抗値18.4Ω(表2の※印)を得ることが
でき、従来例と同様の性能を有する正特性半導体素子を
焼成できることを見いだした。
に示す焼成を行った。脱バインダー工程は、常温である
20℃から800℃まで2℃/分の昇温速度で390分
を要してバインダーを除去した。次に、昇温工程は、8
00℃から1350℃まで11℃/分の昇温速度で50
分を要して最高温度に到達した。次に、保持工程は、最
高温度である1350℃を90分間保持した。そして、
冷却工程は、1350℃から20℃までを11℃/分の
降温速度で121分を要して常温まで冷却した。以上の
4工程による焼成条件で、焼成時間は4工程の合計であ
る651分(ほぼ11時間)を要し、従来と同様の特性
を有する正特性半導体素子を焼成することができた。以
上の結果を、本実施例による焼成と従来例による焼成と
を対比して表3に示す。
て、4工程の焼成条件、例えば、昇温速度および設定温
度、並びに昇温工程および冷却工程における酸素分圧
は、上述した実施例の具体的数値に限定されるものでは
ない。
圧を制御する焼成方法では、正特性半導体素子の性能を
維持したままで、昇温工程および冷却工程の昇温速度お
よび冷却速度を早くすることができた。特に、製造上制
御が容易な酸素分圧を変更するだけで、焼成時間を従来
例によるほぼ21時間から本実施例によるほぼ11時間
へと、ほぼ半減することができ、生産期間の短縮ができ
た。
製造工程図である。
Claims (2)
- 【請求項1】チタン酸バリウムを主原料とする正特性半
導体素子材料から成形された成形体を、少なくとも、該
成形体中のバインダー工程後から最高温度まで昇温する
昇温工程と、前記成形体を前記最高温度に保持する保持
工程と、前記最高温度から常温まで冷却する冷却工程と
を有する焼成炉を用いて焼成する正特性半導体素子の製
造方法において、 前記昇温工程において炉内雰囲気の酸素分圧を大気にお
ける酸素分圧より小さくし、かつ、前記保持工程におい
て炉内雰囲気の酸素分圧を大気における酸素分圧にし、
かつ、前記冷却工程において炉内雰囲気の酸素分圧を大
気における酸素分圧より大きくして、前記成形体を焼成
することを特徴とする正特性半導体素子の製造方法。 - 【請求項2】前記昇温工程において、炉内雰囲気の酸素
分圧(PO2)を2.1%≦PO2≦10.2%とすると
ともに、昇温速度を5〜11℃/分とし、かつ、前記冷
却工程において、炉内雰囲気の酸素分圧(PO2)を4
0.2%≦PO2≦80.1%とするとともに、昇温速
度を5〜11℃/分とすることを、 特徴とする請求項1に記載の正特性半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33640093A JP3331716B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 正特性半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33640093A JP3331716B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 正特性半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07201519A JPH07201519A (ja) | 1995-08-04 |
JP3331716B2 true JP3331716B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=18298749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33640093A Expired - Lifetime JP3331716B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 正特性半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3331716B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USD838784S1 (en) * | 2017-08-23 | 2019-01-22 | Tomy Company, Ltd. | Launching apparatus for spinning top toy |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33640093A patent/JP3331716B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USD838784S1 (en) * | 2017-08-23 | 2019-01-22 | Tomy Company, Ltd. | Launching apparatus for spinning top toy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07201519A (ja) | 1995-08-04 |
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