JP5413600B2 - THERMISTOR ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車関係等の温度計測に用いられるサーミスタ素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a thermistor element used for temperature measurement in, for example, automobiles and a method for manufacturing the thermistor element.
一般に、自動車エンジン周りの触媒温度や排気系温度等を計測する温度センサとして、サーミスタ温度センサが採用されている。このサーミスタ温度センサに用いられるサーミスタ素子は、例えば、上記自動車関連技術、情報機器、通信機器、医療用機器、住宅設備機器等の温度センサとして利用され、大きな負の温度係数を有する酸化物半導体の焼結体の素子を用いている。 Generally, a thermistor temperature sensor is employed as a temperature sensor for measuring the catalyst temperature around the automobile engine, the exhaust system temperature, and the like. The thermistor element used in this thermistor temperature sensor is, for example, used as a temperature sensor for the above-mentioned automobile-related technology, information equipment, communication equipment, medical equipment, housing equipment, etc., and is an oxide semiconductor having a large negative temperature coefficient. A sintered element is used.
通常、サーミスタ素子を用いて温度を測定するためには、サーミスタ素子と通常１ｋΩ前後のプルアップ抵抗とを直列に接続して数Ｖの電圧を印加し、その抵抗の両端にかかった電圧を測定して温度に換算している。そのため、サーミスタ素子の抵抗値としては、測定温度範囲で低温側では数十ｋΩ以下、高温側では数十Ω以上の抵抗値が要求される。さらに近年、自動車業界をはじめとしたＯＢＤ（On Board Diagnosis）と呼ばれる自己診断システムの義務化により低温から高温まで幅広いレンジで温度を測定することを求められている。 Normally, in order to measure temperature using a thermistor element, a thermistor element and a pull-up resistor of about 1 kΩ are usually connected in series, a voltage of several volts is applied, and the voltage applied to both ends of the resistor is measured. And converted to temperature. Therefore, the resistance value of the thermistor element is required to be several tens of Ω or less on the low temperature side and several tens of Ω or more on the high temperature side in the measurement temperature range. Furthermore, in recent years, it has been required to measure temperature in a wide range from low temperature to high temperature by making a self-diagnosis system called OBD (On Board Diagnosis) including the automobile industry mandatory.
測定温度領域が広がるにつれて、より温度に対する抵抗値変化が穏やかなワイドレンジ特性、つまりＢ定数が小さいことが求められ、用途によってはＢ定数が２０００Ｋ付近のものも要求されるようになった。一方でＢ定数が小さくなると抵抗率も小さくなる傾向にあることから、一般的に通常のセンサ素子の大きさで用いる場合には、抵抗値が低くなりすぎてサーミスタ材料単体では実現が難しい。
そこで、従来、例えば特許文献１には、抵抗値を高くするためにサーミスタ材料に絶縁体を加え、混合焼結体にする方法が提案されている。
As the measurement temperature range is widened, a wide range characteristic in which the resistance change with respect to temperature is more gentle, that is, a small B constant, is required. Depending on the application, a constant having a B constant of about 2000K is required. On the other hand, since the resistivity tends to decrease as the B constant decreases, in general, when the sensor is used in the size of a normal sensor element, the resistance value becomes too low to be realized with a single thermistor material.
Therefore, conventionally, for example, Patent Document 1 has proposed a method in which an insulator is added to the thermistor material to increase the resistance value to obtain a mixed sintered body.
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の絶縁体を加えた混合焼結体にして抵抗値を高くする方法では、Ｂ定数が小さくなるにつれ、所望の特性を出すためにはかなりの比率の絶縁体を加える必要がある。そのため、この方法では、絶縁体の量の僅かなばらつきが抵抗値のばらつきにつながり、安定して作製することが難しいという不都合があった。
The following problems remain in the conventional technology.
That is, in the conventional method of increasing the resistance value by using a mixed sintered body to which an insulator is added, it is necessary to add a considerable proportion of insulators in order to obtain desired characteristics as the B constant decreases. For this reason, this method has the disadvantage that a slight variation in the amount of the insulator leads to a variation in resistance value, making it difficult to produce stably.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、絶縁体の量を抑えながら抵抗値を従来構造よりも大幅に高くすることができるサーミスタ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thermistor element and a method for manufacturing the thermistor element that can significantly increase the resistance value of the conventional structure while suppressing the amount of the insulator. .
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のサーミスタ素子では、板状の金属酸化物焼結体と、該金属酸化物焼結体の上下面にそれぞれ一部を電極接合部として除いて形成された絶縁層と、前記金属酸化物焼結体の上下面の少なくとも前記電極接合部に形成された一対の電極層と、を備えていることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, in the thermistor element of the present invention, a plate-shaped metal oxide sintered body, an insulating layer formed by removing a part of each of the metal oxide sintered body on the upper and lower surfaces as electrode joints, and the metal And a pair of electrode layers formed at least on the electrode bonding portion on the upper and lower surfaces of the oxide sintered body.
このサーミスタ素子では、金属酸化物焼結体の上下面にそれぞれ一部を電極接合部として除いて形成された絶縁層と、金属酸化物焼結体の上下面の少なくとも電極接合部に形成された一対の電極層と、を備えているので、電極層と金属酸化物焼結体との接合が電極接合部だけであって実効的な電極面積が低減されるため、金属酸化物焼結体中の絶縁体を増加させずに抵抗値を高めることができる。また、この実効的な電極面積が低減された本発明のサーミスタ素子では、金属酸化物焼結体中の絶縁体を増加させる場合に比べて、抵抗値のばらつきを小さくすることができる。 In this thermistor element, an insulating layer formed by removing a part of each of the upper and lower surfaces of the metal oxide sintered body as an electrode joint, and at least an electrode joint of the upper and lower surfaces of the metal oxide sintered body A pair of electrode layers, and the bonding between the electrode layer and the metal oxide sintered body is only the electrode joint, and the effective electrode area is reduced. The resistance value can be increased without increasing the number of insulators. Further, in the thermistor element of the present invention in which the effective electrode area is reduced, variation in resistance value can be reduced as compared with the case where the number of insulators in the metal oxide sintered body is increased.
また、本発明のサーミスタ素子では、前記金属酸化物焼結体の原料に、焼結によって表面に一部が絶縁皮膜として析出する絶縁材料が混合されており、前記絶縁層が、前記金属酸化物焼結体の焼結時に表面に析出した絶縁皮膜であることを特徴とする。
また、本発明のサーミスタ素子の製造方法では、板状の金属酸化物焼結体の上下面にそれぞれ一部を電極接合部として除いて絶縁層を形成する工程と、前記金属酸化物焼結体の上下面の少なくとも前記電極接合部に一対の電極層を形成する工程と、を有し、前記金属酸化物焼結体の原料に、焼結によって表面に一部が絶縁皮膜として析出する絶縁材料を混合し、前記絶縁層を形成する工程において、焼結により前記金属酸化物焼結体の表面に前記絶縁皮膜を析出させて前記絶縁層を形成することを特徴とする。
In the thermistor element of the present invention, the metal oxide sintered material is mixed with an insulating material partially deposited as an insulating film on the surface by sintering, and the insulating layer is formed of the metal oxide. It is an insulating film deposited on the surface during sintering of the sintered body.
Further, in the method for producing the thermistor element of the present invention, a step of forming an insulating layer by removing a part of each of the plate-like metal oxide sintered bodies as electrode joints on the upper and lower surfaces, and the metal oxide sintered body A step of forming a pair of electrode layers on at least the electrode joints on the upper and lower surfaces of the metal, and a material that is deposited on the surface of the metal oxide sintered body as an insulating film by sintering. In the step of forming the insulating layer, the insulating layer is formed by depositing the insulating film on the surface of the metal oxide sintered body by sintering.
すなわち、これらのサーミスタ素子およびその製造方法では、絶縁層が、金属酸化物焼結体の焼結時に表面に析出した絶縁皮膜であるので、焼結と同時に自動的に絶縁層を形成でき、焼結後の金属酸化物焼結体の表面に別途、絶縁層を形成する工程を設ける場合よりも工程数を削減することができる。また、金属酸化物焼結体の原料に混合された絶縁材料によって、金属酸化物焼結体自体の抵抗値を高めることができる。 That is, in these thermistor elements and the manufacturing method thereof, since the insulating layer is an insulating film deposited on the surface during sintering of the metal oxide sintered body, the insulating layer can be automatically formed at the same time as the sintering. The number of steps can be reduced as compared with the case where an additional step of forming an insulating layer is provided on the surface of the sintered metal oxide sintered body. Moreover, the resistance value of metal oxide sintered compact itself can be raised with the insulating material mixed with the raw material of metal oxide sintered compact.
また、本発明のサーミスタ素子では、前記金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）ＡＢＯ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、ＡＢＯ３はペロブスカイト型酸化物、０＜ｚ≦０．８）で示される複合酸化物焼結体であり、前記絶縁層が、Ｙ２Ｏ３層であることを特徴とする。
また、本発明のサーミスタ素子の製造方法は、前記金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）ＡＢＯ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、ＡＢＯ３はペロブスカイト型酸化物、０＜ｚ≦０．８）で示される複合酸化物焼結体であり、前記絶縁層が、Ｙ２Ｏ３層であることを特徴とする。
In the thermistor element of the present invention, the metal oxide sintered body has a general formula: (1-z) ABO 3 + zY 2 O 3 (where ABO 3 is a perovskite oxide, 0 <z ≦ 0.8). ), And the insulating layer is a Y 2 O 3 layer.
In the method for producing the thermistor element of the present invention, the metal oxide sintered body has a general formula: (1-z) ABO 3 + zY 2 O 3 (where ABO 3 is a perovskite oxide, 0 <z ≦ 0.8), and the insulating layer is a Y 2 O 3 layer.
すなわち、これらのサーミスタ素子およびその製造方法では、金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）ＡＢＯ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、ＡＢＯ３はペロブスカイト型酸化物、０＜ｚ≦０．８）で示される複合酸化物焼結体であり、絶縁層が、Ｙ２Ｏ３層であるので、絶縁性の高い良好な絶縁皮膜として析出されるＹ２Ｏ３層によって、ばらつきの小さい抵抗値特性を得ることができる。
特に、金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）（Ｙ１−ｙＬａｙ）（Ｃｒ１−ｘＭｎｘ）Ｏ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、０＜ｚ≦０．８）で示されるものであることが好ましい。
That is, in these thermistor elements and the manufacturing method thereof, the metal oxide sintered body has a general formula: (1-z) ABO 3 + zY 2 O 3 (where ABO 3 is a perovskite oxide, 0 <z ≦ 0 .8), and the insulating layer is a Y 2 O 3 layer. Therefore, there is little variation depending on the Y 2 O 3 layer deposited as a good insulating film having a high insulating property. Resistance value characteristics can be obtained.
In particular, the metal oxide sintered body has the general formula: (1-z) (Y 1-y La y ) (Cr 1-x Mn x ) O 3 + zY 2 O 3 (where 0.0 ≦ x ≦ 1 0.0, 0.0 ≦ y ≦ 1.0, 0 <z ≦ 0.8).
また、本発明のサーミスタ素子では、前記一対の電極層に接続された一対のリード線と、前記金属酸化物焼結体と前記リード線の接続部分とをガラスまたは耐熱樹脂で封止したモールド部と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタ素子では、金属酸化物焼結体とリード線の接続部分とがガラスまたは耐熱樹脂のモールド部で封止されているので、モールド部によって雰囲気から金属酸化物焼結体を遮断して耐環境性を向上させることができる。
Further, in the thermistor element of the present invention, a mold part in which a pair of lead wires connected to the pair of electrode layers, and a connection part of the metal oxide sintered body and the lead wire are sealed with glass or heat-resistant resin. And.
That is, in this thermistor element, the metal oxide sintered body and the connecting portion of the lead wire are sealed with a glass or heat-resistant resin mold part, so that the metal oxide sintered body is shielded from the atmosphere by the mold part. Environment resistance can be improved.
また、本発明のサーミスタ素子の製造方法は、前記金属酸化物焼結体の両面全体に前記絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の一部にレーザ光を照射して部分的に前記絶縁層を除去して前記電極接合部を形成する工程と、を有していることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタ素子の製造方法では、絶縁層の一部にレーザ光を照射して部分的に絶縁層を除去して電極接合部を形成するので、レーザ照射した部分だけ金属酸化物焼結体を露出させることができ、幅狭な電極接合部を高精度に形成することができる。
The method of manufacturing the thermistor element of the present invention includes a step of forming the insulating layer on both surfaces of the metal oxide sintered body, and a part of the insulating layer is irradiated with laser light to partially insulate the insulating layer. And a step of forming the electrode joint by removing the layer.
That is, in this method of manufacturing the thermistor element, a part of the insulating layer is irradiated with laser light, and the insulating layer is partially removed to form an electrode joint. Can be exposed, and a narrow electrode junction can be formed with high accuracy.
また、本発明のサーミスタ素子の製造方法は、前記金属酸化物焼結体の両面全体に前記絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の一部をサンドブラスト法により前記絶縁層を除去して前記電極接合部を形成する工程と、を有していることを特徴とする。
すなわち、このサーミスタ素子の製造方法では、絶縁層の一部をサンドブラスト法により絶縁層を除去して電極接合部を形成するので、レーザ照射では金属酸化物焼結体に与えてしまう熱の影響などが無い。
The method of manufacturing the thermistor element of the present invention includes the step of forming the insulating layer on both surfaces of the metal oxide sintered body, and removing the insulating layer by sandblasting a part of the insulating layer. And a step of forming an electrode bonding portion.
That is, in this method of manufacturing the thermistor element, an insulating layer is partially removed by sandblasting to form an electrode joint, so that the influence of heat applied to the metal oxide sintered body by laser irradiation, etc. There is no.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサーミスタ素子およびその製造方法によれば、金属酸化物焼結体の上下面にそれぞれ一部を電極接合部として除いて形成された絶縁層と、金属酸化物焼結体の上下面の少なくとも電極接合部に形成された一対の電極層と、を備えているので、実効的な電極面積が低減されて抵抗値を高めることができると共に、金属酸化物焼結体中の絶縁体を増加させる場合に比べて、抵抗値のばらつきを小さくすることができる。
したがって、本発明のサーミスタ素子は、高い抵抗率であると共に抵抗値ばらつきが小さく、低温域から高温域までの広範囲で高精度な測定が可能であり、特に自動車エンジン周りの触媒温度や排気系温度を検出する広範囲測定用温度センサとして好適である。
The present invention has the following effects.
That is, according to the thermistor element and the manufacturing method thereof according to the present invention, the insulating layer formed by removing a part of each of the metal oxide sintered body as an electrode joint on the upper and lower surfaces of the metal oxide sintered body, and the metal oxide sintered body And a pair of electrode layers formed at least at the electrode joints on the upper and lower surfaces, so that the effective electrode area can be reduced and the resistance value can be increased, and insulation in the metal oxide sintered body can be achieved. The variation in resistance value can be reduced as compared with the case where the body is increased.
Therefore, the thermistor element of the present invention has a high resistivity and a small variation in resistance value, and can perform a wide range and highly accurate measurement from a low temperature range to a high temperature range, and in particular, a catalyst temperature and an exhaust system temperature around an automobile engine. It is suitable as a temperature sensor for wide range measurement that detects
以下、本発明に係るサーミスタ素子およびその製造方法の一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of a thermistor element and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used in the following description, the scale is appropriately changed as necessary to make each member a recognizable or easily recognizable size.
本実施形態のサーミスタ素子１は、図１に示すように、板状の金属酸化物焼結体２と、該金属酸化物焼結体２の上下面にそれぞれ一部を電極接合部２ａとして除いて形成された絶縁層３と、金属酸化物焼結体２の上下面の少なくとも電極接合部２ａに形成された一対の電極層４と、一対の電極層４に接続された一対のリード線５と、金属酸化物焼結体２とリード線５の接続部分とをガラスまたは耐熱樹脂で封止したモールド部６と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the thermistor element 1 of the present embodiment has a plate-like metal oxide sintered
上記金属酸化物焼結体２の原料には、焼結によって表面に一部が絶縁皮膜として析出する絶縁材料が混合されており、上記絶縁層３が、図２に示すように、金属酸化物焼結体２の焼結時に表面に析出した絶縁皮膜である。
金属酸化物焼結体２は、一般式：（１−ｚ）ＡＢＯ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、ＡＢＯ３はペロブスカイト型酸化物、０＜ｚ≦０．８）で示される複合酸化物焼結体であり、絶縁層３が、Ｙ２Ｏ３層である。特に、金属酸化物焼結体２は、一般式：（１−ｚ）（Ｙ１−ｙＬａｙ）（Ｃｒ１−ｘＭｎｘ）Ｏ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、０＜ｚ≦０．８）で示されるものであることが好ましい。
The raw material of the metal oxide sintered
The metal oxide sintered
なお、図２において、白丸はＹ２Ｏ３結晶粒Ａ、黒丸はペロブスカイト型酸化物の結晶粒Ｂを模式的に示したものである。
また、上記Ｙ２Ｏ３層である絶縁層３の層厚は、３μｍ以上形成されている。特に、絶縁層３の層厚は、１０μｍ以下であることが好ましい。
In FIG. 2, white circles schematically show Y 2 O 3 crystal grains A, and black circles schematically show perovskite-type oxide crystal grains B.
The insulating
上記電極層４は、例えばスパッタリングで金属酸化物焼結体２の上下面全面に形成されたＰｔ膜等である。
上記電極接合部２ａは、上下面にそれぞれ対向して直線状に一対形成されている。
上記リード線５は、例えば白金線である。
これらリード線５は、Ａｇの焼き付け電極７を用いて一対の電極層４に固定されている。
The
A pair of the electrode
The
These
次に、このサーミスタ素子１の製造方法について、図３から図５を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the thermistor element 1 will be described with reference to FIGS.
本実施形態のサーミスタ素子１の製造方法は、板状の金属酸化物焼結体２の上下面にそれぞれ一部を電極接合部２ａとして除いて絶縁層３を形成する工程と、金属酸化物焼結体２の上下面の少なくとも電極接合部２ａに一対の電極層４を形成する工程と、を有している。
この製造方法では、金属酸化物焼結体２の原料に、焼結によって表面に一部が絶縁皮膜として析出する絶縁材料を混合し、絶縁層３を形成する工程において、焼結により金属酸化物焼結体２の表面に絶縁皮膜を析出させて絶縁層３を形成する。
The method of manufacturing the thermistor element 1 according to the present embodiment includes a step of forming insulating
In this manufacturing method, the raw material of the metal oxide sintered
また、絶縁層３を形成する工程では、金属酸化物焼結体２の両面全体に絶縁層３を形成し、絶縁層３の一部にレーザ光を照射して部分的に絶縁層３を除去して電極接合部２ａを形成することが好ましい。
なお、上記レーザ照射による電極接合部２ａの形成の他に、絶縁層３の一部をサンドブラスト法により絶縁層３を除去して電極接合部２ａを形成する工程を採用しても構わない。
Further, in the step of forming the insulating
In addition to the formation of the electrode
以下に、上記サーミスタ素子１の製造方法の一例について説明する。
まず、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３及びＭｎＯ２の各粉末を秤量後にボールミルに入れ、Ｚｒボールと純水とを適量入れて約２４時間混合を行う。上記混合したものを取り出して乾燥させた後、１１００℃、５時間にて焼成し、例えば上記一般式においてｘ＝０．５，ｙ＝１．０とされたＬａ（Ｃｒ０．５Ｍｎ０．５）Ｏ３の仮焼粉を得る。この仮焼粉とＹ２Ｏ３とが４０：６０（ｍｏｌ％）になるように秤量してＹ２Ｏ３の粉末を加え、さらに溶剤およびバインダーを加えてスラリーにしてキャスティングを行うことで、１００μｍ厚のグリーンシートを作製する。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the thermistor element 1 will be described.
First, each powder of La 2 O 3 , Cr 2 O 3 and MnO 2 is weighed and placed in a ball mill, and Zr balls and pure water are put in appropriate amounts and mixed for about 24 hours. The mixed material was taken out and dried, and then fired at 1100 ° C. for 5 hours. For example, La (Cr 0.5 Mn 0. 5 ) Obtain O 3 calcined powder. By weighing this calcined powder and Y 2 O 3 to 40:60 (mol%) and adding Y 2 O 3 powder, and further adding a solvent and a binder to perform slurrying, casting is performed. A green sheet having a thickness of 100 μm is prepared.
その後、このグリーンシートを３層重ねてプレス機で熱圧着を行い、厚み約０．３ｍｍの積層シートを作製する。次に、図３の（ａ）に示すように、積層シートを５０ｍｍ×５０ｍｍの寸法に切断して、１５５０℃、５時間で焼成して金属酸化物焼結体２のウェハＷを作製する。このとき、焼成後にウェハＷの上下面には、厚さ数μｍのＹ２Ｏ３の絶縁層３が析出される。
Thereafter, three layers of this green sheet are stacked and thermocompression bonded with a press to produce a laminated sheet having a thickness of about 0.3 mm. Next, as shown in FIG. 3A, the laminated sheet is cut into a size of 50 mm × 50 mm and fired at 1550 ° C. for 5 hours to produce a wafer W of the metal oxide sintered
さらに、図３の（ｂ）に示すように、レーザ加工機でレーザ光を幅３０μｍでウェハＷの表面に直線状に複数回照射し、レーザ光を当てた領域だけ絶縁層３を除去して、サーミスタ素子１の導電体層を露出させた複数の直線状の電極接合部２ａを形成する。次に、図３の（ｃ）に示すように、絶縁層３および電極接合部２ａの表面全体にＰｔをスパッタリングして電極層４を形成する。そして、これらの工程をウェハＷの上面だけでなく下面に対しても同様に行う。
Further, as shown in FIG. 3B, the surface of the wafer W is irradiated with a laser beam with a width of 30 μm in a straight line multiple times with a laser processing machine, and the insulating
次に、図４および図５に示すように、ダイシングマシーンによりウェハＷを格子状にカットして０．４ｍｍ角のフレーク状に切り出す。なお、図４中の二点鎖線は、ダイシングマシーンによる切り出し線の例である。その後、Ａｇの焼き付け電極７を用いて一対のリード線５を一対の電極層４に固定し、さらに、金属酸化物焼結体２とリード線５の接続部分とにガラスモールドを施し、モールド部６を形成することで、サーミスタ素子１が作製される。
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, the wafer W is cut into a lattice shape by a dicing machine and cut into a 0.4 mm square flake shape. In addition, the dashed-two dotted line in FIG. 4 is an example of the cut-out line by a dicing machine. Thereafter, the pair of
このように本実施形態のサーミスタ素子１では、金属酸化物焼結体２の上下面にそれぞれ一部を電極接合部２ａとして除いて形成された絶縁層３と、金属酸化物焼結体２の上下面の少なくとも電極接合部２ａに形成された一対の電極層４と、を備えているので、電極層４と金属酸化物焼結体２との接合が電極接合部２ａだけであって実効的な電極面積が低減されるため、金属酸化物焼結体２中の絶縁体（Ｙ２Ｏ３）を増加させずに抵抗値を高めることができる。
Thus, in the thermistor element 1 of the present embodiment, the insulating
また、この実効的な電極面積が低減された本実施形態のサーミスタ素子１では、金属酸化物焼結体２中の絶縁体（Ｙ２Ｏ３）を増加させる場合に比べて、抵抗値のばらつきを小さくすることができる。
さらに、絶縁層３が、金属酸化物焼結体２の焼結時に表面に析出した絶縁皮膜であるので、焼結と同時に自動的に絶縁層３を形成でき、焼結後の金属酸化物焼結体２の表面に別途、絶縁層３を形成する工程を設ける場合よりも工程数を削減することができる。また、金属酸化物焼結体２の原料に混合された絶縁材料（Ｙ２Ｏ３）によって、金属酸化物焼結体２自体の抵抗値を高めることができる。
Further, in the thermistor element 1 of this embodiment in which the effective electrode area is reduced, the resistance value varies more than in the case where the insulator (Y 2 O 3 ) in the metal oxide sintered
Furthermore, since the insulating
また、金属酸化物焼結体２が、一般式：（１−ｚ）ＡＢＯ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、ＡＢＯ３はペロブスカイト型酸化物、０＜ｚ≦０．８）で示される複合酸化物焼結体であり、絶縁層３が、Ｙ２Ｏ３層であるので、絶縁性の高い良好な絶縁皮膜として析出されるＹ２Ｏ３層によって、ばらつきの小さい抵抗値特性を得ることができる。
また、金属酸化物焼結体２とリード線５の接続部分とがガラスまたは耐熱樹脂のモールド部６で封止されているので、モールド部６によって雰囲気から金属酸化物焼結体２を遮断して耐環境性を向上させることができる。
The metal oxide sintered
In addition, since the metal oxide sintered
さらに、絶縁層３の一部にレーザ光を照射して部分的に絶縁層３を除去して電極接合部２ａを形成するので、レーザ照射した部分だけ金属酸化物焼結体２を露出させることができ、幅狭な電極接合部２ａを高精度に形成することができる。また、絶縁層３の一部をサンドブラスト法により絶縁層３を除去して電極接合部を形成する方法を採用すれば、レーザ照射では金属酸化物焼結体２に与えてしまう熱の影響などが無い。
In addition, since the insulating
次に、上記実施形態のサーミスタ素子の製造方法において、金属酸化物焼結体の基本組成をＬａ（Ｃｒ，Ｍｎ）Ｏ３＋０．６Ｙ２Ｏ３（ρ＝８０Ω・ｃｍ、Ｂ＝２０００Ｋ）とし、レーザ光の照射幅（電極接合部の幅）を変化させて実際に複数の実施例を作製し、抵抗値のばらつき（標準偏差）を評価した結果を、以下の表１に示す。
なお、金属酸化物焼結体のフレークサイズは、幅Ｗ：０．４ｍｍ×長さＬ：０．４ｍｍ×厚さＴ：０．２ｍｍとした。
各レーザ照射幅に対応した２５℃での抵抗値（Ｒ２５）、これらと同じ抵抗率を得るためのＹ２Ｏ３を入れた場合の量およびその際の抵抗値ばらつき（標準偏差）も、併せて表１に示す。
Next, in the method for manufacturing the thermistor element of the above embodiment, the basic composition of the metal oxide sintered body is La (Cr, Mn) O 3 + 0.6Y 2 O 3 (ρ = 80Ω · cm, B = 2000K). Table 1 below shows the results of actually producing a plurality of examples by changing the irradiation width of the laser beam (width of the electrode bonding portion) and evaluating the variation (standard deviation) in resistance value.
In addition, the flake size of the metal oxide sintered body was set to width W: 0.4 mm × length L: 0.4 mm × thickness T: 0.2 mm.
The resistance value at 25 ° C. corresponding to each laser irradiation width (R25), the amount when Y 2 O 3 is added to obtain the same resistivity as these, and the resistance value variation (standard deviation) at that time are also included. Table 1 shows.
表１からわかるように、同じ抵抗値まで上昇させようとした場合、レーザ照射によって絶縁皮膜を取り除いて電極面積を低減する本発明の構造および製法の方が、単にＹ２Ｏ３の絶縁材料を増加して抵抗値を上昇させた場合よりも全体的に、ばらつきが小さくなっている。特に、本発明は、抵抗値を大幅に上げる必要がある場合に有効である。 As can be seen from Table 1, when an attempt is made to increase the resistance value to the same value, the structure and the manufacturing method of the present invention in which the insulating film is removed by laser irradiation to reduce the electrode area, the insulating material of Y 2 O 3 is simply used. Overall, the variation is smaller than when the resistance value is increased. In particular, the present invention is effective when it is necessary to greatly increase the resistance value.
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態および上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、絶縁層は、上記のように焼結時に析出した絶縁皮膜で形成することが好ましいが、焼結後に別途、絶縁層をスパッタリング等で金属酸化物焼結体の上下面に成膜しても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the insulating layer is preferably formed of an insulating film deposited during sintering as described above. However, after the sintering, an insulating layer is separately formed on the upper and lower surfaces of the metal oxide sintered body by sputtering or the like. It doesn't matter.
１…サーミスタ素子、２…金属酸化物焼結体、２ａ…電極接合部、３…絶縁層、４…電極層、５…リード線、６…モールド部、Ｗ…金属酸化物焼結体のウェハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermistor element, 2 ... Metal oxide sintered body, 2a ... Electrode junction part, 3 ... Insulating layer, 4 ... Electrode layer, 5 ... Lead wire, 6 ... Mold part, W ... Wafer of metal oxide sintered body
Claims (9)
該金属酸化物焼結体の上下面にそれぞれ一部を電極接合部として除いて形成された絶縁層と、
前記金属酸化物焼結体の上下面の少なくとも前記電極接合部に形成された一対の電極層と、を備え、
前記金属酸化物焼結体の原料に、焼結によって表面に一部が絶縁皮膜として析出する絶縁材料が混合されており、
前記絶縁層が、前記金属酸化物焼結体の焼結時に表面に析出した絶縁皮膜であることを特徴とするサーミスタ素子。 A plate-like metal oxide sintered body;
Insulating layers formed by removing a part of each of the metal oxide sintered bodies as electrode joints on the upper and lower surfaces,
A pair of electrode layers formed on at least the electrode joints on the upper and lower surfaces of the metal oxide sintered body ,
The raw material of the metal oxide sintered body is mixed with an insulating material partly deposited as an insulating film on the surface by sintering,
The thermistor element , wherein the insulating layer is an insulating film deposited on the surface during sintering of the metal oxide sintered body .
前記金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）ＡＢＯ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、ＡＢＯ３はペロブスカイト型酸化物、０＜ｚ≦０．８）で示される複合酸化物焼結体であり、
前記絶縁層が、Ｙ２Ｏ３層であることを特徴とするサーミスタ素子。 The thermistor element according to claim 1 ,
The metal oxide sintered body is a composite oxide sintered material represented by the general formula: (1-z) ABO 3 + zY 2 O 3 (where ABO 3 is a perovskite oxide, 0 <z ≦ 0.8). Body,
The thermistor element, wherein the insulating layer is a Y 2 O 3 layer.
前記金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）（Ｙ１−ｙＬａｙ）（Ｃｒ１−ｘＭｎｘ）Ｏ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、０＜ｚ≦０．８）で示されるものであることを特徴とするサーミスタ素子。 The thermistor element according to claim 2 ,
The metal oxide sintered body has a general formula: (1-z) (Y 1-y La y ) (Cr 1-x Mn x ) O 3 + zY 2 O 3 (where 0.0 ≦ x ≦ 1. 0, 0.0 ≦ y ≦ 1.0, 0 <z ≦ 0.8).
前記一対の電極層に接続された一対のリード線と、
前記金属酸化物焼結体と前記リード線の接続部分とをガラスまたは耐熱樹脂で封止したモールド部と、を備えていることを特徴とするサーミスタ素子。 In the thermistor element according to any one of claims 1 to 3 ,
A pair of lead wires connected to the pair of electrode layers;
A thermistor element, comprising: a mold part in which the metal oxide sintered body and a connecting portion of the lead wire are sealed with glass or heat-resistant resin.
前記金属酸化物焼結体の上下面の少なくとも前記電極接合部に一対の電極層を形成する工程と、を有し、
前記金属酸化物焼結体の原料に、焼結によって表面に一部が絶縁皮膜として析出する絶縁材料を混合し、
前記絶縁層を形成する工程において、焼結により前記金属酸化物焼結体の表面に前記絶縁皮膜を析出させて前記絶縁層を形成することを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 Forming an insulating layer by removing a part of each of the plate-like metal oxide sintered bodies as upper and lower surfaces as electrode joints;
Forming a pair of electrode layers on at least the electrode joints on the upper and lower surfaces of the metal oxide sintered body,
Into the raw material of the metal oxide sintered body, an insulating material that is partially deposited as an insulating film on the surface by sintering is mixed,
In the step of forming the insulating layer, the insulating layer is formed by depositing the insulating film on the surface of the metal oxide sintered body by sintering to form the thermistor element.
前記金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）ＡＢＯ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、ＡＢＯ３はペロブスカイト型酸化物、０＜ｚ≦０．８）で示される金属酸化物焼結体であり、
前記絶縁層が、Ｙ２Ｏ３層であることを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 In the manufacturing method of the thermistor element according to claim 5 ,
The metal oxide sintered body has a general formula: (1-z) ABO 3 + zY 2 O 3 (where ABO 3 is a perovskite oxide, 0 <z ≦ 0.8). Body,
The method for manufacturing a thermistor element, wherein the insulating layer is a Y 2 O 3 layer.
前記金属酸化物焼結体が、一般式：（１−ｚ）（Ｙ１−ｙＬａｙ）（Ｃｒ１−ｘＭｎｘ）Ｏ３＋ｚＹ２Ｏ３（ただし、０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、０＜ｚ≦０．８）で示されるものであることを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 In the manufacturing method of the thermistor element according to claim 6 ,
The metal oxide sintered body has a general formula: (1-z) (Y 1-y La y ) (Cr 1-x Mn x ) O 3 + zY 2 O 3 (where 0.0 ≦ x ≦ 1. 0, 0.0 ≦ y ≦ 1.0, 0 <z ≦ 0.8). A method for manufacturing a thermistor element, wherein:
前記金属酸化物焼結体の両面全体に前記絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の一部にレーザ光を照射して部分的に前記絶縁層を除去して前記電極接合部を形成する工程と、を有していることを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 In the manufacturing method of the thermistor element as described in any one of Claim 5 to 7 ,
Forming the insulating layer on both surfaces of the metal oxide sintered body;
And a step of irradiating a part of the insulating layer with a laser beam to partially remove the insulating layer to form the electrode bonding portion.
前記金属酸化物焼結体の両面全体に前記絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の一部をサンドブラスト法により前記絶縁層を除去して前記電極接合部を形成する工程と、を有していることを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 In the manufacturing method of the thermistor element as described in any one of Claim 5 to 7 ,
Forming the insulating layer on both surfaces of the metal oxide sintered body;
And a step of removing the insulating layer from a part of the insulating layer by a sand blasting method to form the electrode joint portion.
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