JPH04291903A - Manufacture of thermistor - Google Patents

Manufacture of thermistor

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Publication number
JPH04291903A
JPH04291903A JP8150191A JP8150191A JPH04291903A JP H04291903 A JPH04291903 A JP H04291903A JP 8150191 A JP8150191 A JP 8150191A JP 8150191 A JP8150191 A JP 8150191A JP H04291903 A JPH04291903 A JP H04291903A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermistor
phase
wafer
sintered body
chips
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8150191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mutsuko Nakano
睦子 中野
Takeshi Takahashi
毅 高橋
Makoto Furubayashi
古林 眞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP8150191A priority Critical patent/JPH04291903A/en
Publication of JPH04291903A publication Critical patent/JPH04291903A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To manufacture large quantities of thermistor chips whose electric resistance values are scarcely extremely clispersed without requiring a sorting test. CONSTITUTION:A molded body by a metal compound which contains Mn, Co and/or Ni or by its precursor is baked at a temperature at which a spinel phase is not transferred to a to a rock salt phase; a sintered body whose surface layer part includes a rock salt phase is obtained. The surface layer of, preferably, on both ends of the sintered body is removed. Then, a wafer is obtained from it; a thin-film electrode is preferably vapor-deposited; chips are formed; only the chips at the inside are gathered.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、負の抵抗温度特性を有
するサーミスタの製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】サーミスタは、温度が変化するとその電
気抵抗値が著しく変化する特性を有するものである。こ
のようなサーミスタのうち、特に温度が上昇するにつれ
電気抵抗値が減少する負の温度係数を持つNTC(Ne
gative Temperature Coeffi
cient)サーミスタは各方面に使用されており、例
えば温度測定や温度制御等に用いられている。 【0003】現在、実用化されているNTCサーミスタ
には、Mn、Co、Ni、Fe、Cu等を含有する2〜
4成分系のスピネル系金属酸化物焼結体があり、抵抗率
ρおよび温度係数αを調整する目的で、さらにTiやA
lの酸化物を混合することがある。 【0004】また、測定用のサーミスタとしては、例え
ば、前記焼結体をチップ化したサーミスタチップ体の両
外表面に耐熱導電性塗料を焼付けて電極を形成すると共
に、金属リード線を電極に接続して構成される。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前記組成の焼
結体は、その内部領域は、主成分相であるスピネル相を
示すが、表層部にはスピネル相の他に、岩塩相が副成分
として存在する。あるいは、焼成直後に存在していた岩
塩相が、冷却中に再酸化してスピネル相に再固溶し、焼
結体の表層部には空孔率が高い再酸化によるスピネル相
が形成される。この場合、通常は、表層部の岩塩相のう
ち表面側の岩塩相が再酸化するため、結果的には、再酸
化によるスピネル相を示す層と、岩塩相およびスピネル
相が混在する層とがこの順序で表層部に形成される。 【0006】このような岩塩相や再酸化スピネル相を示
す領域は、スピネル相を示す領域に比べて電気抵抗率が
高い。このため焼結体をチップ化し、サーミスタチップ
とした場合、切り出す位置によってチップの抵抗値が異
なり、チップ間に電気抵抗値のバラツキが生じる。 【0007】また、焼結体ウエハーに電極を焼き付ける
際、ウエハー内の電気抵抗率が部分的に大きく変動する
ため、ウエハー内部のスピネル相を示す領域内にも電気
抵抗率の位置的なバラツキが生じるという問題がある。 このため、前記岩塩相による影響に加え、電極焼き付け
時の電気抵抗率の変動により、サーミスタチップ間には
電気抵抗値のバラツキが生じる。 【0008】本発明の目的は、電気抵抗値のバラツキが
小さいサーミスタチップやこのようなサーミスタチップ
が実現するサーミスタ素体等を得るサーミスタの製造方
法を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(5)の本発明によって達成される。 (1)  金属酸化物および/またはその前駆体であっ
て、前記金属が実質的にMnと、Coおよび/またはN
iである粉体を成型した後、スピネル相が岩塩相へ相転
移する温度で焼成して、表層部に岩塩相を有する焼結体
を得、この焼結体の表層部を除去して、サーミスタ素体
を得ることを特徴とするサーミスタの製造方法。 (2)  共沈法によりMnと、Coおよび/またはN
iとを含有する化合物を得、前記化合物を焙焼して、平
均粒が1μm以下の前記粉体を作成する上記(1)に記
載のサーミスタの製造方法。 (3)  上記(1)または(2)に記載のサーミスタ
素体からウエハーを得、前記ウエハー表面に、蒸着法に
より薄膜電極を形成した後、チップ状に分割して、ウエ
ハーコア部のチップを収集し、サーミスタチップ体上に
薄膜電極を有するサーミスタチップを得ることを特徴と
するサーミスタの製造方法。 (4)  前記サーミスタチップ体の密度が理論密度の
99%以上である上記(3)に記載のサーミスタの製造
方法。 (5)  前記サーミスタチップ体の空孔率が1%以下
である上記(3)または(4)に記載のサーミスタの製
造方法。   【作用】本発明のサーミスタの製造方法では、所定の金
属酸化物やその前駆体の粉体を成型した後、スピネル相
が岩塩相へ相転移する温度で焼成し、表層部に岩塩相を
有する焼結体を得る。 【0010】そして、得られた焼結体の表層部、すなわ
ち岩塩相が混在する高抵抗領域を除去してサーミスタ素
体を得る。焼結体全体を完全にスピネル相としなくてよ
いので工程管理はきわめて容易となる。また、焼結体コ
ア部も緻密化する。 【0011】また、サーミスタの素体からウエハーを得
た後、蒸着法により低温で薄膜電極を形成することによ
り、ウエハー内における電極形成時の電気抵抗率の位置
的なバラツキが減少する。 【0012】また、電極を形成したウエハーをチップ化
する際、全体に亘ってスピネル相を示し、実質的に岩塩
相および再酸化によるスピネル相を含有しない領域から
得られるサーミスタチップのみを選択する。このため、
サーミスタチップ間の電気抵抗値のバラツキを小さくで
きる。 【0013】また、本発明のサーミスタの製造方法によ
れば、別途選別テストを行なうことく、チップ間の電気
抵抗値のバラツキを所定の範囲、例えば±1%の範囲に
抑えることができるため、歩留りが向上する。加えて、
選別工程がなくなるため量産上有利である。 【0014】また、共沈法により得た化合物を焙焼して
作製した粉体を用いることによって、より低い温度で焼
成しても緻密な焼結体が得られる。さらには、岩塩相を
有する領域を小さくでき、材料の無駄を防止できる。 【0015】 【具体的構成】以下の本発明の具体的構成について詳細
に説明する。 【0016】本発明のサーミスタのサーミスタ素体は、
実質的にスピネル系の金属酸化物焼結体から構成される
。金属酸化物焼結体の構成金属元素は、実質的にMnと
、Coおよび/またはNiである。これらは本発明に従
い、結晶相制御を確実に行なうことができる。 【0017】この場合、Mn、NiおよびCoの含有量
を、それぞれ順にXモル%、Yモル%、Zモル%とした
場合(X+Y+Z=100)、Mn、Ni、Coの組成
(X,Y,Z)が図2に示されるように3元組成図で、
A(100,0,0)、B(0,0,100)、C(3
5,35,30)、D(65,35,0)によって囲ま
れ、かつA点およびB点を含まない組成範囲が好ましい
。 【0018】なお、実質的にMnと、Coおよび/また
はNiであるとは、不可避的不純物が含有される場合も
含む意味である。 【0019】次に、本発明のサーミスタの製造方法につ
いて説明する。 【0020】まず、前記金属の酸化物および/またはそ
の前駆体である粉体、特にスピネル構造の金属酸化物の
粉体を得る。 【0021】粉体の作製方法には特に制限がなく、従来
公知の各種乾式法、湿式法、たとえば固相法などを用い
ればよいが、本発明では共沈法によりMnと、Coおよ
び/またはNiとを含有する化合物を得、前記化合物を
焙焼して粉体を作製することが好ましい。この場合、沈
殿生成剤としては、シュウ酸化合物やシュウ酸、例えば
シュウ酸アンモニウムが好ましい。なお、沈殿生成等の
方法は、従来公知の方法に従って行なえばよい。 【0022】焙焼温度は、300〜900℃程度、特に
300〜500℃程度が好ましい。 【0023】前記範囲を超えると粒径が粗大化し、粉砕
に要する時間が増加し、前記範囲未満では焙焼が不十分
である。 【0024】また、焙焼時間は1〜2時間程度が好まし
く、通常大気中で焙焼する。 【0025】なお、共沈法を用いることにより、前記の
低温で焙焼してもスピネル構造が得られ、このため後述
する所望の粒径に容易に粉砕することができる。 【0026】次いで焙焼物を粉砕して粉体を得る。粉砕
方法には特に制限がなく、例えば乳鉢等で粗粉砕した後
、ボールミル等で微粉砕すればよい。 【0027】粉体の平均粒径は、1μm以下、特に0.
3〜0.9μmが好ましい。 【0028】前記範囲を超えると後述する所望の温度で
焼成した場合、緻密な焼結体が得られず、また、前記範
囲未満には粉砕が困難である。 【0029】平均粒径の測定は、レーザ回折法にて行な
えばよい。 【0030】次いで得られた粉体と、バインダとを混合
した後、成型して成型体を得る。用いるバインダとして
は、ポリビニルアルコール等が好ましく、これに必要に
応じてイオン交換水等を加える。 【0031】また、成形体の形状や寸法等には特に制限
がないが、例えば円柱状に成型する場合、その寸法は通
常、径50〜60mm程度、厚さ15〜20mm程度で
ある。 【0032】次いで、スピネル相が岩塩相へ相転移する
温度で成型体を焼成する。 【0033】この場合、相転移温度は焼結体の組成に応
じて異なるため、焼成温度を一義的に定めることはでき
ないが、1000〜1400℃程度の範囲内にて適宜選
択することが好ましい。 【0034】例えば、好適組成であるMn(65〜70
モル%)、Co(15〜20モル%)およびNi(15
〜20モル%)の金属酸化物焼結体を得る場合、焼成温
度は、1200℃超1350℃以下が好ましい。焼成温
度が1200度以下では緻密な焼結体が得られず、13
50℃を超えると岩塩相への相転移が著しくなる。 【0035】また、焼成時間は1〜2時間程度が好まし
く、通常大気中で焼成する。 【0036】このようにして得られる焼結体は、表層部
に岩塩相を有し、内部は全体に亘ってスピネル相を示し
、実質的に岩塩相を含有しない。そして、表層部は、通
常、焼結後岩塩相の再酸化によって生じる再酸化スピネ
ル相と、岩塩相およびスピネル相が混在する相とを表面
側から、この順序で有する。 【0037】サーミスタ焼結体の結晶構造を確認するに
は、焼結体断面の組成像を走査型電子顕微鏡(SEM)
により観察すればよい。この場合、スピネル相と再酸化
スピネル相とは例えば空孔率の大小で判断でき、また表
層部に岩塩相とスピネル相とが混在する領域がなければ
この表層部には再酸化スピネル相が実質的に存在しない
と判断してもよい。なお、再酸化スピネル相の空孔率は
2%程度以上である。なお、焼結体等の空孔率は、断面
を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察し、空孔面積比
を算出すればよい。 【0038】このようにして焼結された焼結体は、表層
部の内側にきわめて緻密で均質なスピネル相のコア部を
有するものである。 【0039】従って、次の工程では、焼結体の表層部、
すなわち再酸化スピネル相を示す領域と、岩塩相および
再酸化スピネル相とが混在領域とを除去してサーミスタ
素体を得る。 【0040】この場合、サーミスタ素体は、後の工程で
ウエハー状にスライスされ、さらにチップ化されるので
、本発明では、この工程で、ウエハー状にスライスする
際のスライス開始端とスライス終端とを除去すればよい
。例えば円柱状の焼結体を得、その両端面側の表層部を
除去することが好ましい。除去厚さは、一般に1〜2m
mとする。除去厚さは、焼結条件に応じ、予め実験的に
決定しておけばよい。 【0041】このような除去工程により、内部に均質か
つ緻密なコア部を有する焼結体を安定して得ることがで
きるものである。これに対し、焼結体全体をスピネル相
としようとすると、焼結条件のわずかな変動により、不
良品が生じるので、工程管理に労力を要することになる
。 【0042】このようにして製造されたサーミスタ素体
は、スライス加工等によりウエハー状にスライスされ、
ウエハーとされる。ウエハーの厚さには特に制限がない
が、通常0.15〜0.5mm程度の厚さに仕上げられ
る。 【0043】次いで、ウエハーの表面に蒸着法により薄
膜電極を形成する。蒸着によって成膜される金属は、T
i、Cr、Ni、Cu、AgおよびAuから選ばれる1
種以上が好ましく、金属単体の積層数は1層でも2層以
上でもよい。また、蒸着時には、ウエハー内の電気抵抗
率の位置的なバラツキを防止するため、ウエハーの加熱
を行なわないことが好ましく、200℃以下、特に10
0〜150℃程度で蒸着することが好ましい。加熱を行
なわなくても金属を蒸発させるため、装置内の温度が上
がり、結果的にウエハーは150℃程度になることがる
。また、蒸着条件には特に制限がなく、圧力10−6P
a程度以下にて通常の方法で行なえばよい。薄膜電極の
膜厚は通常0.5〜2μm程度である。 【0044】次いで、電極が形成されたウエハーをダイ
シング加工等により分割し、チップ化する。この際、ウ
エハー中、スピネル相を示し、実質的に岩塩相および再
酸化スピネル相を含有しない領域(外周部を除く内部の
領域)から得れるサーミスタチップ体上に薄膜電極を有
するサーミスタチップのみを選択する。 【0045】このようにして、1個の焼結体ないしサー
ミスタ素体から得られるほぼ全てのサーミスタチップは
、サーミスタチップ体全体が実質的にスピネル相からな
る結晶構造を有する。そして、本発明では、1個のサー
ミスタ素体から得られるサーミスタチップの電気抵抗値
の変動係数CVを0.33%以下、さらに0.3%以下
、特に0.1〜0.3%程度にできる。 【0046】サーミスタチップ体の密度は、理論密度の
99%以上、特に99.2〜100%であることが好ま
しい。 【0047】前記範囲未満であると部分的な焼結体密度
差があり、チップ間抵抗値がばらついてしまう。 【0048】また、サーミスタチップ体の空孔率は、1
%以下、さらに0.8%以下、特に0.5%以下、例え
ば0.1〜0.5%であることが好ましい。 【0049】前記範囲を超えると部分的に抵抗値が高く
なり、チップ間の抵抗値がばらついてしまう。 【0050】空孔率の測定は前記と同様に行なえばよい
。 【0051】なお、サーミスタチップ体の平均グレイン
サイズは1〜30μm程度とする。 【0052】また、サーミスタチップ体の寸法には特に
制限がなく、目的や用途等に応じて適宜決定すればよい
が、通常1.0〜3.0mm〜×1.0〜3.0mm×
0.15〜0.5mm程度である。 【0053】なお、ウエハーからチップ体を得る際には
、ウエハー外周部1〜2.5mmの領域を除く領域から
得られたチップのみを選択する。除外領域は、前述の両
端除去領域と同様、焼結体作製条件から容易に実験的に
決定できるので、別途選別試験を行なうことなく、選別
を幾何学的な条件から機械的に実施することができる。 【0054】本発明のサーミスタチップは、薄膜電極に
リード体が接続され、さらにガラスで封止あるいは樹脂
でモールド等されサーミスタ素子とされる。 【0055】 【実施例】以下本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を
さらに詳細に説明する。 【0056】実施例1 下記のA液とB液とを調整した。 【0057】A液 Mn、NiおよびCoイオンを合計2.0モル含み、液
量2000mlの硫酸化合物の水溶液(1モル/l)。 水溶液中の金属イオンの含有比は、Mn:66モル%、
Ni:16.5モル%、Co:17.5モル%とした。 【0058】B液 (NH4 )2 C2 O4 ・H2O  2.0モル
にイオン交換水を加え、液量を6667mlに調整した
。(0.3モル/l)。 【0059】次いで、A液を攪拌しながら、A液にB液
を加え、25℃にて20分間攪拌した。 【0060】得られた沈殿物を濾過し、イオン交換水で
洗浄した後、50℃で24時間乾燥した。 【0061】次いで匣鉢中にて、500℃で2間焙焼し
た。 【0062】得られた焙焼物に対しX線回折を行なった
ところ下記のピークが見られ、これによりスピネル相を
示すことが確認された。 【0063】 面指数        面間隔(A) (111)      4.809 (220)      2.945 (311)      2.512 (222)      2.405 (400)      2.082 【0064】次いで焙焼物を乳鉢で粗粉砕した後、ボー
ルミルを用い、下記の条件で7時間微粉砕した。 【0065】 [1リットルポット]    焙焼物:120gイオン
交換水:180ml 3φジルコニアボール:1800g 【0066】そして、レーザ回折式粒度分布測定装置 
HELOS & RODOSにて(SYMPA TEC
製) にて平均粒径0.9μmの粉体を得た。 【0067】次いで、得られた粉体を乳鉢に入れイオン
交換水を加え、混合した後、厚さ15mm、2インチ径
の円柱状に成型した。 【0068】次いで、成型体を大気中にて1350℃で
2時間焼成し、焼結体を得た。得られた焼結体の断面の
組成像を図1に示す。  図中白い散点状のものが岩塩
相であり、表面から0.3〜2.5mm程度の深さにス
ピネル相と岩塩相とが混在する領域があることが判る。 また、混在領域上のスピネル相は、空孔が多く、岩塩相
が再酸化したものであることが判り、混在領域より内部
は、スピネル相を示すことが判る。 【0069】また、焼結体のMn、CoおよびNiのモ
ル比は、EMPAにて測定したところMn:Co:Ni
=66.8:16.3:16.9(モル%)であった。 【0070】次いで、円柱状焼結体の両端部の表層部を
スライサーにて2mm除去してサーミスタ素体とした後
、ウエハー状にスライス加工し、精密平面ラップ盤にて
所定の厚さに仕上げ、厚さ0.5mmのウエハーを7枚
得た。 【0071】次いでウエハーをアセトンで洗浄した後、
真空蒸着装置内に取り付け、圧力を10−6 Pa 以
下にし、ウエハーの加熱を行なわないままTiを300
A 、Cuを3000A 、Niを1μm、Auを30
00A この順序で成膜し、各ウエハーそれぞれの両面
に4層構造の薄膜電極を形成した。なお、蒸着中の温度
は150℃であった。 【0072】そして、このように薄膜電極が形成された
ウエハーをダイシング加工により切断し、チップ化し、
スピネル相を示す領域(外周部2.5mmまでの表層を
除く領域)から得られるサーミスタチップのみを選択し
た。 【0073】サーミスタチップの寸法は、2.4mm×
2.4mm×0.5mmであり、1個の焼結体から12
60個得られた。 【0074】得られた各サーミスタチップの25℃にお
ける電気抵抗値を測定したところ、電気抵抗率の平均値
と、変動係数CVは、下記のとおりであった。 【0075】平均値:  472.5Ω・cmCV  
:  0.3% 【0076】また、サーミスタチップ体の理論密度に対
する相対密度は、99.5%、断面SEM観察により求
めた空孔面積から算出した空孔率は0.5%であった。 【0077】比較例1 実施例1の焼結体を用い、焼結体から表層部を除去しな
い他は同様にして、厚さ0.5mmのウエハーを10枚
得た。 【0078】次いで、前記と同様にして各ウエハーに薄
膜電極を形成した後、ダイシング加工により切断しチッ
プ化してサーミスタチップを得た。ただし、実施例1の
ようなチップの選択は行なわなかった。 【0079】このようにして、2.4mm×2.4mm
×0.5mm寸法のサーミスタチップが合計2000個
得られた。 【0080】得られた各サーミスタチップの25.0℃
における電気抵抗値を測定したところ、電気抵抗率の平
均値と、変動係数CVは、下記のとおりであった。 【0081】平均値:  538.1Ω・cmCV  
:  40% 【0082】 【発明の効果】本発明では、スピネル相が岩塩相へ相転
移する比較的高い温度で焼成を行なうため、緻密なサー
ミスタ焼結体が得られる。この際、1個の焼結体から得
られるサーミスタチップ間の電気抵抗値のバラツキを減
少できる。しかも、焼結体両端面の表層部を機械的に除
去し、しかもそれをスライスしたウエハーの外周部から
チップ化したものはそのまま除去すればよいので選別工
程が不要となり、量産上有利である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thermistor having negative resistance-temperature characteristics. 2. Description of the Related Art A thermistor has the characteristic that its electrical resistance value changes significantly when the temperature changes. Among these thermistors, NTC (Ne
gative Temperature
Thermistors are used in various fields, such as temperature measurement and temperature control. [0003] NTC thermistors currently in practical use include 2- to
There is a four-component spinel metal oxide sintered body, and in order to adjust the resistivity ρ and temperature coefficient α, Ti and A
1 of oxides may be mixed. [0004] In addition, as a thermistor for measurement, for example, a heat-resistant conductive paint is baked on both outer surfaces of a thermistor chip body made of the above-mentioned sintered body as a chip to form electrodes, and metal lead wires are connected to the electrodes. It is composed of [0005] However, the sintered body having the above composition shows a spinel phase as a main component phase in its inner region, but a rock salt phase is present in the surface layer in addition to the spinel phase. exists as a subcomponent. Alternatively, the rock salt phase that existed immediately after firing is reoxidized during cooling and re-dissolved in the spinel phase, forming a spinel phase with high porosity in the surface layer of the sintered body due to reoxidation. . In this case, the rock salt phase on the surface side of the rock salt phase in the surface layer is usually reoxidized, resulting in a layer showing a spinel phase due to reoxidation and a layer containing a mixture of rock salt and spinel phases. They are formed on the surface layer in this order. [0006] A region exhibiting such a rock salt phase or a reoxidized spinel phase has a higher electrical resistivity than a region exhibiting a spinel phase. For this reason, when the sintered body is made into a chip to form a thermistor chip, the resistance value of the chip differs depending on the position at which it is cut out, and variations in electrical resistance value occur between the chips. [0007] Furthermore, when baking electrodes onto a sintered wafer, the electrical resistivity within the wafer varies greatly locally, so positional variations in electrical resistivity also occur within the region exhibiting the spinel phase within the wafer. There is a problem that arises. Therefore, in addition to the influence of the rock salt phase, variations in electrical resistivity occur between the thermistor chips due to variations in electrical resistivity during electrode baking. An object of the present invention is to provide a thermistor manufacturing method for obtaining a thermistor chip with small variations in electrical resistance value and a thermistor body realized by such thermistor chip. [Means for Solving the Problems] Such objects are achieved by the present invention as described in (1) to (5) below. (1) A metal oxide and/or a precursor thereof, wherein the metal consists essentially of Mn, Co and/or N.
After molding the powder i, it is fired at a temperature at which the spinel phase transitions to a rock salt phase to obtain a sintered body having a rock salt phase in the surface layer, and the surface layer of this sintered body is removed, A method for manufacturing a thermistor, characterized by obtaining a thermistor element. (2) Co-precipitation method with Mn, Co and/or N
The method for manufacturing a thermistor according to (1) above, wherein a compound containing i is obtained, and the compound is roasted to create the powder having an average particle size of 1 μm or less. (3) Obtain a wafer from the thermistor body described in (1) or (2) above, form a thin film electrode on the surface of the wafer by vapor deposition, and then divide it into chips to separate the chips in the wafer core. 1. A method for manufacturing a thermistor, the method comprising: collecting a thermistor chip to obtain a thermistor chip having a thin film electrode on the thermistor chip body. (4) The method for manufacturing a thermistor according to (3) above, wherein the density of the thermistor chip body is 99% or more of the theoretical density. (5) The method for manufacturing a thermistor according to (3) or (4) above, wherein the thermistor chip has a porosity of 1% or less. [Operation] In the method for manufacturing a thermistor of the present invention, powder of a predetermined metal oxide or its precursor is molded and then fired at a temperature at which the spinel phase transitions to a rock salt phase, so that the surface layer has a rock salt phase. Obtain a sintered body. [0010] Then, the surface layer portion of the obtained sintered body, that is, the high resistance region where the rock salt phase is mixed, is removed to obtain a thermistor element. Since the entire sintered body does not have to be made into a complete spinel phase, process control becomes extremely easy. Moreover, the sintered body core portion is also densified. Furthermore, by forming thin film electrodes at low temperatures by vapor deposition after obtaining a wafer from the thermistor body, positional variations in electrical resistivity during electrode formation within the wafer are reduced. [0012] Furthermore, when the wafer on which electrodes are formed is made into chips, only the thermistor chips that exhibit a spinel phase throughout and are obtained from a region that substantially does not contain a rock salt phase or a spinel phase due to reoxidation are selected. For this reason,
Variations in electrical resistance values between thermistor chips can be reduced. Furthermore, according to the thermistor manufacturing method of the present invention, it is possible to suppress the variation in electrical resistance between chips within a predetermined range, for example, within a range of ±1%, without conducting a separate screening test. Yield is improved. In addition,
It is advantageous in mass production because it eliminates the sorting process. Furthermore, by using a powder produced by roasting a compound obtained by a coprecipitation method, a dense sintered body can be obtained even if it is fired at a lower temperature. Furthermore, the region having the rock salt phase can be made smaller, and waste of material can be prevented. [Specific Configuration] The specific configuration of the present invention will be explained in detail below. The thermistor element of the thermistor of the present invention is:
It is essentially composed of a spinel-based metal oxide sintered body. The constituent metal elements of the metal oxide sintered body are substantially Mn, Co and/or Ni. According to the present invention, these can reliably control the crystal phase. In this case, when the contents of Mn, Ni, and Co are respectively set as X mol%, Y mol%, and Z mol% (X+Y+Z=100), the composition of Mn, Ni, and Co (X, Y, Z) is a ternary composition diagram as shown in Figure 2,
A(100,0,0), B(0,0,100), C(3
5,35,30), D(65,35,0) and does not include point A or point B. Note that the expression "substantially Mn, Co and/or Ni" also includes cases where unavoidable impurities are contained. Next, a method for manufacturing the thermistor of the present invention will be explained. First, a powder of the metal oxide and/or its precursor, particularly a spinel-structured metal oxide powder, is obtained. [0021] There are no particular restrictions on the method for producing the powder, and various conventionally known dry methods, wet methods, such as solid phase methods, etc. may be used, but in the present invention, Mn, Co and/or It is preferable to prepare a powder by obtaining a compound containing Ni and roasting the compound. In this case, the precipitating agent is preferably an oxalic acid compound or oxalic acid, such as ammonium oxalate. Incidentally, the method for forming the precipitate may be performed according to a conventionally known method. [0022] The roasting temperature is preferably about 300 to 900°C, particularly about 300 to 500°C. If it exceeds the above range, the particle size will become coarse and the time required for pulverization will increase; if it is below the above range, roasting will be insufficient. [0024] The roasting time is preferably about 1 to 2 hours, and is usually roasted in the atmosphere. [0025] By using the coprecipitation method, a spinel structure can be obtained even when roasted at the above-mentioned low temperature, and therefore it can be easily pulverized to the desired particle size as described below. [0026] Next, the roasted product is pulverized to obtain a powder. There are no particular restrictions on the pulverization method; for example, after coarsely pulverizing in a mortar or the like, it may be finely pulverized in a ball mill or the like. The average particle size of the powder is 1 μm or less, particularly 0.0 μm or less.
3 to 0.9 μm is preferable. If the temperature exceeds the above range, a dense sintered body cannot be obtained when fired at the desired temperature described below, and if the temperature falls below the above range, pulverization is difficult. The average particle size may be measured by laser diffraction. Next, the obtained powder is mixed with a binder and then molded to obtain a molded body. The binder used is preferably polyvinyl alcohol, to which ion-exchanged water or the like is added if necessary. [0031] There are no particular restrictions on the shape or dimensions of the molded product, but when molded into a cylindrical shape, for example, the dimensions are usually about 50 to 60 mm in diameter and about 15 to 20 mm in thickness. Next, the molded body is fired at a temperature at which the spinel phase transitions to the rock salt phase. [0033] In this case, since the phase transition temperature differs depending on the composition of the sintered body, the firing temperature cannot be unambiguously determined, but it is preferably selected appropriately within the range of about 1000 to 1400°C. For example, Mn (65 to 70
mol%), Co (15-20 mol%) and Ni (15
When obtaining a metal oxide sintered body of 20 mol %), the firing temperature is preferably higher than 1200°C and lower than 1350°C. If the firing temperature is below 1200 degrees, a dense sintered body cannot be obtained;
When the temperature exceeds 50°C, the phase transition to rock salt phase becomes significant. [0035] The firing time is preferably about 1 to 2 hours, and is usually fired in the atmosphere. The sintered body thus obtained has a rock salt phase in the surface layer, a spinel phase throughout the interior, and substantially no rock salt phase. The surface layer usually has a reoxidized spinel phase produced by reoxidation of the rock salt phase after sintering, and a phase in which the rock salt phase and spinel phase are mixed, in this order from the surface side. In order to confirm the crystal structure of the thermistor sintered body, a composition image of a cross section of the sintered body is obtained using a scanning electron microscope (SEM).
It can be observed by In this case, the spinel phase and the reoxidized spinel phase can be determined, for example, by the size of the porosity, and if there is no area where the rock salt phase and spinel phase coexist in the surface layer, the reoxidized spinel phase is substantially present in the surface layer. It may be determined that it does not exist. Note that the porosity of the reoxidized spinel phase is about 2% or more. Note that the porosity of a sintered body or the like can be determined by observing a cross section with a scanning electron microscope (SEM) and calculating the pore area ratio. The sintered body thus sintered has an extremely dense and homogeneous spinel phase core inside the surface layer. Therefore, in the next step, the surface layer of the sintered body,
That is, the thermistor body is obtained by removing the region exhibiting the reoxidized spinel phase and the region in which the rock salt phase and the reoxidized spinel phase are mixed. In this case, the thermistor element is sliced into a wafer shape in a later step and further made into chips, so in the present invention, in this step, the slice start end and slice end point when slicing into a wafer shape are determined. Just remove it. For example, it is preferable to obtain a cylindrical sintered body and remove the surface layer portions on both end faces thereof. Removal thickness is generally 1-2m
Let it be m. The removed thickness may be determined experimentally in advance depending on the sintering conditions. [0041] Through such a removal step, it is possible to stably obtain a sintered body having a homogeneous and dense core portion inside. On the other hand, if the entire sintered body is made to have a spinel phase, a slight variation in the sintering conditions will result in defective products, which will require effort in process control. The thermistor element manufactured in this way is sliced into wafer shapes by slicing or the like.
Considered to be a wafer. There is no particular limit to the thickness of the wafer, but it is usually finished to a thickness of about 0.15 to 0.5 mm. Next, thin film electrodes are formed on the surface of the wafer by vapor deposition. The metal film formed by vapor deposition is T
1 selected from i, Cr, Ni, Cu, Ag and Au
The number of laminated metal layers may be one or more than one layer. In addition, during vapor deposition, in order to prevent positional variations in electrical resistivity within the wafer, it is preferable not to heat the wafer.
It is preferable to perform the vapor deposition at about 0 to 150°C. Since the metal is evaporated without heating, the temperature inside the device increases, and as a result, the temperature of the wafer can reach about 150°C. In addition, there are no particular restrictions on the vapor deposition conditions, and the pressure is 10-6P.
It may be carried out by a normal method at a temperature below about a. The thickness of the thin film electrode is usually about 0.5 to 2 μm. Next, the wafer on which the electrodes have been formed is divided into chips by dicing or the like. At this time, only the thermistor chips having a thin film electrode on the thermistor chip body obtained from a region (inner region excluding the outer periphery) that exhibits a spinel phase and does not substantially contain rock salt phase and reoxidized spinel phase in the wafer are used. select. In this way, almost all thermistor chips obtained from one sintered body or thermistor element have a crystal structure in which the entire thermistor chip is substantially composed of a spinel phase. In the present invention, the coefficient of variation CV of the electrical resistance value of the thermistor chip obtained from one thermistor element is set to 0.33% or less, further 0.3% or less, particularly about 0.1 to 0.3%. can. The density of the thermistor chip body is preferably 99% or more of the theoretical density, particularly 99.2 to 100%. If it is less than the above range, there will be a local difference in the density of the sintered body, and the resistance value between chips will vary. Further, the porosity of the thermistor chip body is 1
% or less, more preferably 0.8% or less, particularly 0.5% or less, for example 0.1 to 0.5%. [0049] If the above range is exceeded, the resistance value becomes high in some parts, and the resistance value varies between chips. The porosity may be measured in the same manner as described above. Note that the average grain size of the thermistor chip body is approximately 1 to 30 μm. [0052] The dimensions of the thermistor chip body are not particularly limited and may be determined appropriately depending on the purpose and use, but are usually 1.0 to 3.0 mm x 1.0 to 3.0 mm x
It is about 0.15 to 0.5 mm. [0053] When obtaining chip bodies from the wafer, only chips obtained from the area excluding the area of 1 to 2.5 mm from the outer circumference of the wafer are selected. The excluded region can be easily determined experimentally based on the sintered body manufacturing conditions, similar to the region where both ends are removed, so it is possible to mechanically perform the sorting based on the geometric conditions without conducting a separate sorting test. can. The thermistor chip of the present invention has a lead body connected to a thin film electrode, and is further sealed with glass or molded with resin to form a thermistor element. [Examples] The present invention will be explained in more detail below with reference to specific examples. Example 1 The following solutions A and B were prepared. Solution A An aqueous solution of a sulfuric acid compound (1 mol/l) containing a total of 2.0 mol of Mn, Ni, and Co ions and having a liquid volume of 2000 ml. The content ratio of metal ions in the aqueous solution is Mn: 66 mol%,
Ni: 16.5 mol%, Co: 17.5 mol%. Ion-exchanged water was added to 2.0 mol of solution B (NH4)2C2O4.H2O, and the liquid volume was adjusted to 6667ml. (0.3 mol/l). Next, while stirring Solution A, Solution B was added to Solution A, and the mixture was stirred at 25° C. for 20 minutes. The obtained precipitate was filtered, washed with ion-exchanged water, and then dried at 50° C. for 24 hours. [0061] Next, it was roasted in a sagger at 500°C for 2 hours. When the obtained roasted product was subjected to X-ray diffraction, the following peaks were observed, and it was confirmed that it exhibited a spinel phase. [0063] Plane index Plane spacing (A) (111) 4.809 (220) 2.945 (311) 2.512 (222) 2.405 (400) 2.082 [0064] Next, the roasted product is roughly ground in a mortar. After pulverizing, the mixture was pulverized for 7 hours using a ball mill under the following conditions. [1 liter pot] Roasted product: 120 g Ion exchange water: 180 ml 3φ zirconia balls: 1800 g [0066] And a laser diffraction particle size distribution measuring device
At HELOS & RODOS (SYMPA TEC
A powder with an average particle size of 0.9 μm was obtained using a method of Next, the obtained powder was placed in a mortar, ion-exchanged water was added, mixed, and then molded into a cylinder having a thickness of 15 mm and a diameter of 2 inches. [0068] Next, the molded body was fired in the atmosphere at 1350°C for 2 hours to obtain a sintered body. A composition image of the cross section of the obtained sintered body is shown in FIG. In the figure, the white dots are the rock salt phase, and it can be seen that there is a region where the spinel phase and the rock salt phase coexist at a depth of about 0.3 to 2.5 mm from the surface. It is also found that the spinel phase above the mixed region has many pores and is a reoxidized rock salt phase, and that the interior of the mixed region shows a spinel phase. Furthermore, the molar ratio of Mn, Co and Ni in the sintered body was determined by EMPA and was found to be Mn:Co:Ni.
=66.8:16.3:16.9 (mol%). Next, 2 mm of the surface layer at both ends of the cylindrical sintered body was removed using a slicer to obtain a thermistor element, which was then sliced into wafer shapes and finished to a predetermined thickness using a precision flat lapping machine. Seven wafers each having a thickness of 0.5 mm were obtained. Next, after cleaning the wafer with acetone,
Installed in a vacuum evaporator, the pressure was set to 10-6 Pa or less, and Ti was deposited at 300% without heating the wafer.
A, Cu at 3000A, Ni at 1μm, Au at 30A
00A Films were formed in this order to form four-layer thin film electrodes on both surfaces of each wafer. Note that the temperature during vapor deposition was 150°C. [0072] Then, the wafer on which the thin film electrodes were formed was cut into chips by dicing, and
Only the thermistor chips obtained from the region exhibiting a spinel phase (excluding the surface layer up to 2.5 mm in the outer circumference) were selected. [0073] The dimensions of the thermistor chip are 2.4 mm x
It is 2.4mm x 0.5mm, and 12
60 pieces were obtained. [0074] When the electrical resistance value at 25°C of each of the obtained thermistor chips was measured, the average value of electrical resistivity and the coefficient of variation CV were as follows. Average value: 472.5Ω・cmCV
: 0.3% The relative density of the thermistor chip body to the theoretical density was 99.5%, and the porosity calculated from the pore area determined by cross-sectional SEM observation was 0.5%. Comparative Example 1 Using the sintered body of Example 1, ten wafers each having a thickness of 0.5 mm were obtained in the same manner except that the surface layer portion was not removed from the sintered body. Next, thin film electrodes were formed on each wafer in the same manner as described above, and the wafers were cut into chips by dicing to obtain thermistor chips. However, chips were not selected as in Example 1. [0079] In this way, 2.4 mm x 2.4 mm
A total of 2000 thermistor chips with a size of 0.5 mm were obtained. 25.0°C of each thermistor chip obtained
When the electrical resistance value was measured, the average electrical resistivity value and the coefficient of variation CV were as follows. Average value: 538.1Ω・cmCV
: 40% [Effects of the Invention] In the present invention, a dense thermistor sintered body can be obtained because the firing is carried out at a relatively high temperature at which the spinel phase undergoes a phase transition to the rock salt phase. At this time, variations in electrical resistance values between thermistor chips obtained from one sintered body can be reduced. Moreover, since the surface layer portions of both end faces of the sintered body are mechanically removed, and the chips formed from the sliced wafer can be removed as they are, a sorting process is not necessary, which is advantageous in terms of mass production.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】結晶構造を示す図面代用写真であって、サーミ
スタ焼結体の断面の組成像である。
FIG. 1 is a photograph substituted for a drawing showing a crystal structure, and is a composition image of a cross section of a thermistor sintered body.

【図2】本発明のサーミスタのMn、NiおよびCoの
好適組成範囲を示す3元図である。
FIG. 2 is a ternary diagram showing preferred composition ranges of Mn, Ni, and Co in the thermistor of the present invention.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  金属酸化物および/またはその前駆体
であって、前記金属が実質的にMnと、Coおよび/ま
たはNiである粉体を成型した後、スピネル相が岩塩相
へ相転移する温度で焼成して、表層部に岩塩相を有する
焼結体を得、この焼結体の表層部を除去して、サーミス
タ素体を得ることを特徴とするサーミスタの製造方法。
1. After shaping a powder of a metal oxide and/or its precursor, the metal being substantially Mn, Co and/or Ni, a spinel phase undergoes a phase transition to a rock salt phase. 1. A method for manufacturing a thermistor, which comprises firing at a high temperature to obtain a sintered body having a rock salt phase in the surface layer, and removing the surface layer of the sintered body to obtain a thermistor element.
【請求項2】  共沈法によりMnと、Coおよび/ま
たはNiとを含有する化合物を得、前記化合物を焙焼し
て、平均粒径1μm以下の前記粉体を作成する請求項1
に記載のサーミスタの製造方法。
2. A compound containing Mn, Co and/or Ni is obtained by a coprecipitation method, and the compound is roasted to produce the powder having an average particle size of 1 μm or less.
The method for manufacturing a thermistor described in .
【請求項3】  請求項1または2に記載のサーミスタ
素体からウエハーを得、前記ウエハー表面に、蒸着法に
より薄膜電極を形成した後、チップ状に分割して、ウエ
ハーコア部のチップを収集し、サーミスタチップ体上に
薄膜電極を有するサーミスタチップを得ることを特徴と
するサーミスタの製造方法。
3. Obtaining a wafer from the thermistor body according to claim 1 or 2, forming a thin film electrode on the surface of the wafer by a vapor deposition method, dividing the wafer into chips, and collecting the chips in the wafer core. A method for producing a thermistor, comprising obtaining a thermistor chip having a thin film electrode on the thermistor chip body.
【請求項4】  前記サーミスタチップ体の密度が理論
密度の99%以上である請求項3に記載のサーミスタの
製造方法。
4. The method for manufacturing a thermistor according to claim 3, wherein the density of the thermistor chip body is 99% or more of the theoretical density.
【請求項5】  前記サーミスタチップ体の空孔率が1
%以下である請求項3または4に記載のサーミスタの製
造方法。
5. The thermistor chip body has a porosity of 1.
% or less. 5. The method for manufacturing a thermistor according to claim 3, wherein
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8373535B2 (en) 2001-01-26 2013-02-12 Quality Thermistor, Inc. Thermistor and method of manufacture
JP2014120588A (en) * 2012-12-14 2014-06-30 Univ Kanagawa Thermoelectric material and manufacturing method of thermoelectric material

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