JPH05135913A - サーミスタ用酸化物半導体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マンガン、コバルトおよびニッケルを主成分
とするサーミスタ用酸化物半導体の電気特性を容易に制
御することができ、また種々の所望の電気特性が得られ
る製造方法を提供する。 【構成】 焼成後のサーミスタ用酸化物半導体に６００
℃〜１１００℃の温度で酸素分圧２５％以上の酸化雰囲
気中の熱処理を施すことにより、その結晶状態や酸素含
有量が変化して比抵抗やサーミスタ定数が変化する。し
たがって、適切なこの熱処理を施すことにより、所望の
電気特性を有するサーミスタ用酸化物半導体を容易に製
造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度検出、温度補償、
突入電流防止等の機能を持つ部品や機器に利用できる負
の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導体の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような用途に適したサーミ
スタ用酸化物半導体として、マンガン、コバルトおよび
ニッケルを主成分とし必要に応じて銅や鉛を添加したマ
ンガン−コバルト−ニッケル系酸化物半導体が用いられ
ている。そして、この種の酸化物半導体は、上記の各金
属元素の酸化物や炭酸化物からなる原材料を所定の組成
となるように秤量し、これらの秤量した原材料を混合し
た後、仮焼、粉砕、成形および大気中焼成の工程を経て
製造されている。

【０００３】ところで、この酸化物半導体を温度センサ
ー等の各種用途に利用するためには、当然ながらそれぞ
れの用途に応じた比抵抗やサーミスタ定数（以下、Ｂ定
数と記す）等の電気特性を持たせることが必要である
が、この電気特性の調整制御は、従来は、組成比や添加
物による調整や焼成温度などの焼成条件を制御する方法
で行われてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
その応用機器の多様化、高精度化にともない、種々の細
かくランク別された電気特性、特に比抵抗が一定でＢ定
数が異なる電気特性を持ったサーミスタ用酸化物半導体
が要望されていたが、上記の従来の技術では、図４の比
抵抗とＢ定数との関係図に示すように、比抵抗を変化さ
せた場合、Ｂ定数も大きく変化してしまうので所望の電
気特性のものが得られず、微妙な電気特性の制御が困難
であるという問題点を有していた。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、所望の電気特性に制御でき、特にほぼ同一の比抵抗
値を有しながらＢ定数を種々変えることが容易にできる
サーミスタ用酸化物半導体の製造方法を提供することを
目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の製造方法は、成形体を焼成することによって
得られたマンガン、コバルトおよびニッケルを主成分と
するサーミスタ用酸化物半導体を６００℃〜１１００℃
の温度で、かつ酸素分圧が２５％以上の酸化雰囲気中で
熱処理するものである。

【０００７】

【作用】この製造方法により、焼成後のサーミスタ用酸
化物半導体において酸素の流出入が生じてその結晶状態
や酸素含有量が変化し、比抵抗やＢ定数等の電気特性が
微妙に変化する。したがって、酸素分圧および熱処理温
度を制御することにより、所望の電気特性、特に比抵抗
がほぼ一定でＢ定数が種々変化したサーミスタ用酸化物
半導体を容易に製造することができるものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１の製
造工程図を用いて説明する。まず、マンガン、コバルト
およびニッケルの各酸化物原材料を、焼成後のこれらの
金属元素の組成が（表１）に示す組成となるように秤量
し、これらの原材料をボールミルで湿式混合した。

【０００９】

【表１】

【００１０】次に、そのスラリーを乾燥後８００℃で仮
焼し、さらにその仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕し
た。得られた粉砕後のスラリーを乾燥させた後、ポリビ
ニールアルコールをバインダーとしてこれに添加して混
合し、直径１２mm、厚み２mmのディスク状に成形した。
この成形体を１２００℃〜１３００℃で２時間空気中焼
成した後冷却し、サーミスタ用酸化物半導体の試料を作
製した。これらの試料の一部にさらに３０％の酸素分圧
雰囲気中で熱処理温度および熱処理時間を変えて熱処理
を施した。このようにして得られた熱処理前後のディス
ク状試料に銀電極を設け、２５℃における比抵抗および
２５℃と５０℃におけるＢ定数を測定した。その測定結
果を図２および図３に示す。

【００１１】図２は熱処理前および１１００℃で１０時
間保持する熱処理後の２５℃における比抵抗とＢ定数と
の関係を示す特性図で、熱処理によって電気特性が変化
する様子を示したものである。ただし、同図において、
点線は熱処理前の、実線は熱処理後のそれぞれ電気特性
を示し、また、丸印は（表１）のNo.１組成の試料の、
三角印は同No.２組成の試料のそれぞれ電気特性を示
す。この図から明らかなように、焼成後に酸素分圧３０
％の酸化雰囲気中で熱処理を行うことにより電気特性を
変えることができる。

【００１２】図３は、５００℃、６００℃、１１００℃
および１２００℃の各温度で熱処理時間を変えたときの
２５℃における電気特性の変化を示す図で、図３（ａ）
はその比抵抗の変化率を、図３（ｂ）はそのＢ定数の変
化量をそれぞれ示したものである。ただし、同図におい
て、丸印は（表１）のNo.１組成の試料の、三角印は同N
o.２組成の試料のそれぞれ電気特性を示す。この図から
明らかなように、熱処理温度および熱処理時間を変える
ことにより、焼成後のサーミスタ用酸化物半導体の電気
特性を変えることができ、たとえば６００℃で２０時間
熱処理することにより、比抵抗の変化が４％以内とほぼ
同一の比抵抗でＢ定数を４０Ｋ以上変えることができ
る。

【００１３】ただし、熱処理温度が６００℃未満の場合
は２０時間以上の熱処理を施しても電気特性はほとんど
変化しないため、熱処理を施す効果がない。また、熱処
理温度が１１００℃を超える場合は、たとえ短時間の酸
化雰囲気中の熱処理であっても高温のために酸化物半導
体からの酸素の離脱が激しくなり、電気特性が大きく変
化する。このため、実用的には１１００℃を超える熱処
理温度で所望の電気特性に制御することは難しい。した
がって、熱処理温度の範囲としては６００℃〜１１００
℃の温度範囲が適切である。

【００１４】なお、本実施例では熱処理における酸素分
圧が３０％の場合について示したが、酸素分圧が２５％
以上であれば熱処理によって適切に電気特性を制御する
ことができる。しかし、酸素分圧が２５％未満の場合は
酸化物半導体からの酸素の離脱が大きくなり、電気特性
の制御が難しくなる。

【００１５】以上のように本実施例によれば、焼成後の
サーミスタ用酸化物半導体に熱処理を施すことにより電
気特性を制御することができ、特にこの熱処理のみで比
抵抗がほぼ同一でＢ定数を種々変化させたサーミスタ用
酸化物半導体を作製することができる。さらに、従来の
組成比による調整と本実施例の熱処理による調整とを組
み合せれば、図２の特性図から明らかなように、同一比
抵抗でＢ定数が種々細かく異なるサーミスタ用酸化物半
導体を作製することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、成形体を焼成した後のサーミスタ用酸化物半導体に
６００℃〜１１００℃の温度で酸素分圧が２５％以上の
酸化雰囲気中の熱処理を施すことにより、その電気特性
を制御することができ、特に比抵抗をほぼ一定に保ちな
がらＢ定数のみを変化させることができるという効果を
得たものである。したがって、本発明の製造方法によ
り、所望の電気特性を有するサーミスタ用酸化物半導体
を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるサーミスタ用酸化物
半導体の製造工程図

【図２】同サーミスタ用酸化物半導体における熱処理前
および熱処理後の比抵抗とＢ定数との関係を示す特性図

【図３】（ａ）は各種熱処理温度における熱処理時間に
対する比抵抗変化率を示す特性図 （ｂ）は同Ｂ定数変化量を示す特性図

【図４】従来のサーミスタ用酸化物半導体における比抵
抗とＢ定数との関係を示す特性図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マンガン、コバルトおよびニッケルを主成
   分とするサーミスタ用酸化物半導体の製造方法におい
   て、成形体を焼成した後、６００℃〜１１００℃の温度
   でかつ酸素分圧が２５％以上の酸化雰囲気中で熱処理す
   ることを特徴とするサーミスタ用酸化物半導体の製造方
   法。