JP3775003B2 - 半導体セラミック用導電性ペースト及び半導体セラミック部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックの電極として用いられる導電性ペースト、及びそれを用いた正の抵抗温度特性を有する半導体セラミック部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チタン酸バリウム系の半導体セラミックを用いた、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミック部品は、セラミックのキュリー点以上の温度で抵抗値が急激に上昇するため、回路の過電流保護用やテレビのブラウン管の消磁用など、多くの用途に使用されている。この半導体セラミック部品を得るためには、チタン酸バリウム系の半導体セラミックに低抵抗であって整流性のないオーム性接触が得られる電極を形成する必要がある。このような電極に使用される導電性組成物としては、Ｉｎ−Ｇａ合金、Ｎｉの無電解めっき、オーム性の卑金属ペースト、スパッタリングによる電極膜などがある。又、特開平６−３１８５０３号公報には、オーム性接触を向上させ、電極の膜強度を向上させた銀系の厚膜材料として、銀粉末と、亜鉛又は鉛アンチモン粉末と、低融点ガラスフリットからなる導電性組成物が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の正の抵抗温度特性を示す半導体セラミック部品は、上述の通り、キュリー点以上の温度で急激に抵抗が上昇する特性を示すものであるが、キュリー点以下の室温付近においては、本質的に温度上昇と共に抵抗値が低下するＮＴＣ（negative temperature coefficient）特性を示す。
【０００４】
このため、この半導体セラミック部品を通して回路に流れる電流は、温度上昇と共に一旦増大するため、基地局用通信機等の定電流回路を構成できないなどの問題点を有していた。つまり、周囲温度が−３０〜＋４０℃といった広い温度範囲で使用される場合、温度上昇にともなって抵抗値が大きく低下するといった問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックの電極として用いたとき、抵抗値が急激に上昇する前の室温付近で、温度の上昇にともなって抵抗値が低下することのない半導体セラミック部品を得ることができる半導体セラミック用導電性ペースト、及びそれを用いた半導体セラミック部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の半導体セラミック用導電性ペーストは、銀粉末と、亜鉛アンチモン粉末と、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスフリットと、有機ビヒクルとを含むことを特徴とする。
【０００７】
そして、前記銀粉末と、前記亜鉛アンチモン粉末の合計量のうち、前記銀粉末の比率は５０〜９５重量％であり、前記亜鉛アンチモン粉末の比率は５〜５０重量％であり、かつ、前記ガラスフリットの比率は前記銀粉末１００重量部に対して２〜２０重量部であることを特徴とする。
【０００８】
又、本発明の半導体セラミック部品は、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックに、銀と、亜鉛アンチモンと、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスとを含む電極が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
そして、前記銀と、前記亜鉛アンチモンの合計量うち、前記銀の比率は５０〜９５重量％であり、前記亜鉛アンチモンの比率は５〜５０重量％であり、かつ、前記ガラスの比率は、前記銀１００重量部に対して２〜２０重量部であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックは、チタン酸バリウム系であることを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記した組成範囲が好ましい理由は、以下の通りである。
即ち、銀の含有量が５０重量％未満では、電極膜の比抵抗値が上昇し、半導体セラミック部品の抵抗値が上昇する。一方、銀の含有量が９５重量％を超えると、オーミック接触が保てず半導体セラミック部品の抵抗値が異常に高くなる。したがって、銀の含有量としては５０〜９５重量％が好ましい。
【００１２】
又、亜鉛アンチモンの含有量が５重量％未満では、半導体セラミックと電極との間にショトキーバリアを初めとする整流性が発現することになり半導体セラミック部品の抵抗値が高くなる。
一方、亜鉛アンチモンの含有量が５０重量％を超えると、亜鉛アンチモンの酸化が進行するとともに銀成分の量が少なくなるために比抵抗値が増大し電極として機能しなくなる。
したがって、亜鉛アンチモンの含有量としては、５〜５０重量％が好ましい。
【００１３】
さらに、ガラス量の含有量が２重量部未満では、電極の焼き付けが充分に行えず、接触抵抗の増大によって半導体セラミック部品の抵抗値が高くなり、電極密着強度の低下をもたらす。
一方、ガラス量の含有量が２０重量部を超えると、比抵抗値が増大し電極として機能しなくなる。
したがって、亜鉛アンチモンの含有量は２〜２０重量部が好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
【００１５】
（実施例１）
まず、導電性ペーストの原料として、銀粉末、亜鉛アンチモン粉末、ホウ珪酸ビスマスからなるガラス粉末、エチルセルロースを樹脂成分とする有機ビヒクルを準備した。なお、溶剤としてはテルピネオールを用いた。その後、これら原料を、銀粉末：亜鉛アンチモン粉末：ガラス粉末：有機ビヒクル＝６０：１０：１０：２０重量比となるように秤量し、混練して導電性ペーストを作製した。
【００１６】
次に、あらかじめ準備しておいたチタン酸バリウムを主成分とする円板状の半導体セラミックの両面に、この導電性ペーストを塗布し、６００℃で焼き付けて半導体セラミック部品とした。
【００１７】
以上得られた半導体セラミック部品について、抵抗−温度特性を測定した。結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
又、上記実施例と同様にして、但し、ホウ珪酸ビスマスからなるガラスフリットの代わりに、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛、ホウ珪酸バリウム又はホウ珪酸鉛からなるガラスフリットを用いて、導電性ペーストを作製した。そして、上記実施例と同様にして半導体セラミック部品を作製し、抵抗−温度特性を測定した。結果を表１に示す。なお、表１中、ホウ珪酸鉛を用いたものは本発明の範囲外のものである。
【００２０】
表１から明らかなように、ガラスフリットとしてホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛又はホウ珪酸バリウムを用いた場合は、抵抗値が急激に上昇する６０〜７０℃までの低温側の温度範囲において、温度の上昇にともなって抵抗値が低下することはない。これに対して、ガラスフリットとしてホウ珪酸鉛を用いた場合には、室温において温度の上昇にともなって一旦抵抗値の低下が見られる。
【００２１】
（参考例）実施例１と同様にして、但し亜鉛アンチモン粉末の代わりに亜鉛粉末を用いて、導電性ペーストを作製し、半導体セラミック部品を作製し、その抵抗−温度特性を測定した。
結果を表２に示す。
なお、表２は、ホウ珪酸鉛も含めて本発明の範囲外のものである。
【００２２】
【表２】
【００２３】
表２から明らかなように、亜鉛粉末を用いた場合も、実施例１の亜鉛アンチモン粉末を用いた場合と同様に、抵抗値が急激に上昇する６０〜７０℃までの低温側の温度範囲において、抵抗値が低下することはない。これに対して、ガラスフリットとしてホウ珪酸鉛を用いた場合には、室温において温度の上昇にともなって一旦抵抗値の低下が見られる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、銀粉末と、亜鉛又は亜鉛アンチモン粉末と、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスフリットを含有するペーストを正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックの電極として用いることにより、抵抗値が急激に上昇する前の室温付近で、抵抗値が低下することがない半導体セラミック部品、即ちＰＴＣサーミスタを得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックの電極として用いられる導電性ペースト、及びそれを用いた正の抵抗温度特性を有する半導体セラミック部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チタン酸バリウム系の半導体セラミックを用いた、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミック部品は、セラミックのキュリー点以上の温度で抵抗値が急激に上昇するため、回路の過電流保護用やテレビのブラウン管の消磁用など、多くの用途に使用されている。この半導体セラミック部品を得るためには、チタン酸バリウム系の半導体セラミックに低抵抗であって整流性のないオーム性接触が得られる電極を形成する必要がある。このような電極に使用される導電性組成物としては、Ｉｎ−Ｇａ合金、Ｎｉの無電解めっき、オーム性の卑金属ペースト、スパッタリングによる電極膜などがある。又、特開平６−３１８５０３号公報には、オーム性接触を向上させ、電極の膜強度を向上させた銀系の厚膜材料として、銀粉末と、亜鉛又は鉛アンチモン粉末と、低融点ガラスフリットからなる導電性組成物が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の正の抵抗温度特性を示す半導体セラミック部品は、上述の通り、キュリー点以上の温度で急激に抵抗が上昇する特性を示すものであるが、キュリー点以下の室温付近においては、本質的に温度上昇と共に抵抗値が低下するＮＴＣ（negative temperature coefficient）特性を示す。
【０００４】
このため、この半導体セラミック部品を通して回路に流れる電流は、温度上昇と共に一旦増大するため、基地局用通信機等の定電流回路を構成できないなどの問題点を有していた。つまり、周囲温度が−３０〜＋４０℃といった広い温度範囲で使用される場合、温度上昇にともなって抵抗値が大きく低下するといった問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックの電極として用いたとき、抵抗値が急激に上昇する前の室温付近で、温度の上昇にともなって抵抗値が低下することのない半導体セラミック部品を得ることができる半導体セラミック用導電性ペースト、及びそれを用いた半導体セラミック部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の半導体セラミック用導電性ペーストは、銀粉末と、亜鉛アンチモン粉末と、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスフリットと、有機ビヒクルとを含むことを特徴とする。
【０００７】
そして、前記銀粉末と、前記亜鉛アンチモン粉末の合計量のうち、前記銀粉末の比率は５０〜９５重量％であり、前記亜鉛アンチモン粉末の比率は５〜５０重量％であり、かつ、前記ガラスフリットの比率は前記銀粉末１００重量部に対して２〜２０重量部であることを特徴とする。
【０００８】
又、本発明の半導体セラミック部品は、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックに、銀と、亜鉛アンチモンと、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスとを含む電極が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
そして、前記銀と、前記亜鉛アンチモンの合計量うち、前記銀の比率は５０〜９５重量％であり、前記亜鉛アンチモンの比率は５〜５０重量％であり、かつ、前記ガラスの比率は、前記銀１００重量部に対して２〜２０重量部であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックは、チタン酸バリウム系であることを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記した組成範囲が好ましい理由は、以下の通りである。
即ち、銀の含有量が５０重量％未満では、電極膜の比抵抗値が上昇し、半導体セラミック部品の抵抗値が上昇する。一方、銀の含有量が９５重量％を超えると、オーミック接触が保てず半導体セラミック部品の抵抗値が異常に高くなる。したがって、銀の含有量としては５０〜９５重量％が好ましい。
【００１２】
又、亜鉛アンチモンの含有量が５重量％未満では、半導体セラミックと電極との間にショトキーバリアを初めとする整流性が発現することになり半導体セラミック部品の抵抗値が高くなる。
一方、亜鉛アンチモンの含有量が５０重量％を超えると、亜鉛アンチモンの酸化が進行するとともに銀成分の量が少なくなるために比抵抗値が増大し電極として機能しなくなる。
したがって、亜鉛アンチモンの含有量としては、５〜５０重量％が好ましい。
【００１３】
さらに、ガラス量の含有量が２重量部未満では、電極の焼き付けが充分に行えず、接触抵抗の増大によって半導体セラミック部品の抵抗値が高くなり、電極密着強度の低下をもたらす。
一方、ガラス量の含有量が２０重量部を超えると、比抵抗値が増大し電極として機能しなくなる。
したがって、亜鉛アンチモンの含有量は２〜２０重量部が好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
【００１５】
（実施例１）
まず、導電性ペーストの原料として、銀粉末、亜鉛アンチモン粉末、ホウ珪酸ビスマスからなるガラス粉末、エチルセルロースを樹脂成分とする有機ビヒクルを準備した。なお、溶剤としてはテルピネオールを用いた。その後、これら原料を、銀粉末：亜鉛アンチモン粉末：ガラス粉末：有機ビヒクル＝６０：１０：１０：２０重量比となるように秤量し、混練して導電性ペーストを作製した。
【００１６】
次に、あらかじめ準備しておいたチタン酸バリウムを主成分とする円板状の半導体セラミックの両面に、この導電性ペーストを塗布し、６００℃で焼き付けて半導体セラミック部品とした。
【００１７】
以上得られた半導体セラミック部品について、抵抗−温度特性を測定した。結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
又、上記実施例と同様にして、但し、ホウ珪酸ビスマスからなるガラスフリットの代わりに、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛、ホウ珪酸バリウム又はホウ珪酸鉛からなるガラスフリットを用いて、導電性ペーストを作製した。そして、上記実施例と同様にして半導体セラミック部品を作製し、抵抗−温度特性を測定した。結果を表１に示す。なお、表１中、ホウ珪酸鉛を用いたものは本発明の範囲外のものである。
【００２０】
表１から明らかなように、ガラスフリットとしてホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛又はホウ珪酸バリウムを用いた場合は、抵抗値が急激に上昇する６０〜７０℃までの低温側の温度範囲において、温度の上昇にともなって抵抗値が低下することはない。これに対して、ガラスフリットとしてホウ珪酸鉛を用いた場合には、室温において温度の上昇にともなって一旦抵抗値の低下が見られる。
【００２１】
（参考例）実施例１と同様にして、但し亜鉛アンチモン粉末の代わりに亜鉛粉末を用いて、導電性ペーストを作製し、半導体セラミック部品を作製し、その抵抗−温度特性を測定した。
結果を表２に示す。
なお、表２は、ホウ珪酸鉛も含めて本発明の範囲外のものである。
【００２２】
【表２】
表２から明らかなように、亜鉛粉末を用いた場合も、実施例１の亜鉛アンチモン粉末を用いた場合と同様に、抵抗値が急激に上昇する６０〜７０℃までの低温側の温度範囲において、抵抗値が低下することはない。これに対して、ガラスフリットとしてホウ珪酸鉛を用いた場合には、室温において温度の上昇にともなって一旦抵抗値の低下が見られる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、銀粉末と、亜鉛又は亜鉛アンチモン粉末と、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスフリットを含有するペーストを正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックの電極として用いることにより、抵抗値が急激に上昇する前の室温付近で、抵抗値が低下することがない半導体セラミック部品、即ちＰＴＣサーミスタを得ることができる。
Claims (5)
- 銀粉末と、亜鉛アンチモン粉末と、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスフリットと、有機ビヒクルとを含むことを特徴とする、半導体セラミック用導電性ペースト。
- 前記銀粉末と、前記亜鉛アンチモン粉末の合計量のうち、前記銀粉末の比率は５０〜９５重量％であり、前記亜鉛アンチモン粉末の比率は５〜５０重量％であり、かつ、前記ガラスフリットの比率は前記銀粉末１００重量部に対して２〜２０重量部であることを特徴とする、請求項１記載の半導体セラミック用導電性ペースト。
- 正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックに、銀と、亜鉛アンチモンと、ホウ珪酸ビスマス、ホウ珪酸カルシウム、ホウ珪酸亜鉛及びホウ珪酸バリウムの群より選ばれた少なくとも1種を主成分とするガラスとを含む電極が形成されていることを特徴とする、半導体セラミック部品。
- 前記銀と、前記亜鉛アンチモンの合計量うち、前記銀の比率は５０〜９５重量％であり、前記亜鉛アンチモンの比率は５〜５０重量％であり、かつ、前記ガラスの比率は、前記銀１００重量部に対して２〜２０重量部であることを特徴とする、請求項３記載の半導体セラミック部品。
- 前記正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックは、チタン酸バリウム系であることを特徴とする、請求項３又は請求項４記載の半導体セラミック部品。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21342797A JP3775003B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 半導体セラミック用導電性ペースト及び半導体セラミック部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21342797A JP3775003B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 半導体セラミック用導電性ペースト及び半導体セラミック部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1153938A JPH1153938A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3775003B2 true JP3775003B2 (ja) | 2006-05-17 |
Family
ID=16639057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21342797A Expired - Fee Related JP3775003B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 半導体セラミック用導電性ペースト及び半導体セラミック部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3775003B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101471365B1 (ko) * | 2013-11-06 | 2014-12-10 | 한국과학기술원 | 아연－안티몬계 페이스트 합성법과 페이스트를 이용한 ｐ형 열전물질의 형성 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141520A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Kyocera Corp | 太陽電池素子およびその製造方法 |
| US7462304B2 (en) * | 2005-04-14 | 2008-12-09 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Conductive compositions used in the manufacture of semiconductor device |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21342797A patent/JP3775003B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101471365B1 (ko) * | 2013-11-06 | 2014-12-10 | 한국과학기술원 | 아연－안티몬계 페이스트 합성법과 페이스트를 이용한 ｐ형 열전물질의 형성 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1153938A (ja) | 1999-02-26 |
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