JPH05343204A

JPH05343204A - サーミスタ用酸化物半導体

Info

Publication number: JPH05343204A
Application number: JP4151769A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Kawamura; 典裕河村; Junji Kawachi; 純二河内; Yoshimasa Kanazawa; 賢昌金沢; Masanori Terasaki; 正則寺崎; Masatsune Oguro; 正恒小黒
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】温度の上昇に伴い、抵抗値が減少する特性を
利用し、温度計測、温度補償等に用いられるサーミスタ
用酸化物半導体（以下サーミスタ素子とする）の組成に
関するものであり、サーミスタ素子自身の強度を上げる
ことにより、量産における作業性及び製品の信頼性を向
上させることを目的とする。【構成】Ｍｎ−Ｎｉ系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｍｎ−
Ｎｉ−Ｃｕ系もしくは、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系で構
成された組成に、バナジウムを０．１〜１８．０原子％
添加することにより、サーミスタ素子の粒子同志の反応
性及び結合性を良くし、より緻密にすることにより、サ
ーミスタ素子の強度の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度の上昇に伴い、抵
抗値が減少する特性を利用し、温度計測、温度補償等に
用いられるサーミスタ用酸化物半導体（以下サーミスタ
素子という）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のサーミスタ素子として、
特性（比抵抗及びサーミスタ定数）の長期安定性に優れ
ているものとして、Ｍｎ（マンガン）−Ｎｉ（ニッケ
ル）系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ（クロム）系、Ｍｎ−Ｎｉ−
Ｃｕ（銅）系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏ（コバルト）系
で構成された組成を有するものが知られており、そのサ
ーミスタ素子の表面に電極を形成することにより、サー
ミスタとして用いられている。ここで、Ｍｎ−Ｎｉ系及
びＭｎ−Ｎｉ−Ｃｒ系のサーミスタ素子は、その比抵抗
が数Ω・cm〜１０⁸Ω・cm、サーミスタ定数が３０００
〜５５００であり、同様にＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系は比抵抗
が０．１〜１０⁵Ω・cm、サーミスタ定数が２０００〜
５０００であり、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系は比抵抗が
０．１〜１０ ⁶Ω・cm、サーミスタ定数が２０００〜５
０００であり、これらは用途により使い分けられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来サーミスタ素子
は、製品により使用形態は様々であるが、例えばスプリ
ングでサーミスタ素子を保持するタイプのスプリング
圧、円筒状をしたサーミスタ素子の両端部に設けられた
電極へのキャップのはめ合い時、さらにはハンダ付け時
のヒートショック等、サーミスタ素子にかかる負荷は相
当なものであり、工程における作業効率のみならず製品
の信頼性をも大きく左右していた。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するも
のであり、サーミスタ素子自身の強度を上げることによ
り、量産時における作業性及び製品の信頼性を向上させ
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、金属元素としてマンガン、ニッケルを主
成分とし、それにバナジウムを０．１〜１８．０原子％
添加してなるサーミスタ素子（サーミスタ用酸化物半導
体）を提供するものである。

【０００６】また、本発明のサーミスタ素子は、Ｍｎ−
Ｎｉ−Ｃｒ系あるいはＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系あるいはＭｎ
−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系で主成分が構成された組成に、バ
ナジウムを０．１〜１８．０原子％添加してなるもので
ある。

【０００７】

【作用】さて、本発明者らは、サーミスタ素子の強度は
粒子そのものの強度に依存するものではなく、粒界の強
度に起因していることに着目した。本発明は、バナジウ
ムの添加によりサーミスタ素子の粒子同志の反応性及び
結合性を良くすることにより、粒子同志の結合部分がよ
り大きく粒子と粒子の隙間（セラミックにおける気孔）
が小さくなるようにしたものである。すなわち、粒界を
より緻密にすることにより、サーミスタ素子の強度の向
上を図ることに成功したものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
なお、その組成比以外の製造方法は同じであるためＭｎ
−Ｎｉ系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系、
及びＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系をそれぞれ主成分とする
組成について、一括して説明する。

【０００９】まず、市販の原料であるＭｎＯ₂，Ｎｉ
Ｏ，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＣｕＯ，Ｃｏ₃Ｏ₄，Ｖ₂Ｏ₅を用い、下記
の（表１）〜（表４）に示す組成となるように秤量を行
ない、これをボールミルにより２０時間混合後乾燥し、
大気中９００℃の温度で２時間保持し仮焼した。これを
再びボールミルで粉砕した後乾燥し、５％ポリビニルア
ルコールをバインダーとして添加し、ライカイ機にて造
粒、整粒を行なった。次に、この粉体を所要量採って外
径４０mm、厚み２mmの円板状に１０００kg／cm²の圧力
で成形した後、大気中１３００℃の温度で、２時間保持
し、焼成した。

【００１０】その後、焼結体形状密度を測定し、電極は
焼付け銀電極を７５０℃にて焼結体の表面に施した。そ
して、電気特性は、オイル槽内にて、２５．０℃にて抵
抗値（Ｒ₂₅）を測定し、比抵抗値（ρ₂₅）に換算した。
又、５０．０℃の抵抗値（Ｒ ₅₀）を更に測定し、この２
点より、サーミスタ定数（Ｂ_25/50）を算出した。この
サーミスタ定数の算出式はＢ＝８８７５×ｌｏｇ（Ｒ₂₅
／Ｒ₅₀）を用いた。

【００１１】サーミスタ素子の強度は焼結体をまず、厚
み０．５mmに研磨（＃８００）し、その後ダイシングマ
シーンにて、２５mm×５mmに切り出し、その資料を用い
て３点曲げ試験法にて測定を行ない、抗折強度を算出し
た。これらの測定値を下記の（表１）〜（表４）に併せ
て示している。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】

【表３】

【００１５】

【表４】

【００１６】上記の（表１）〜（表４）に示す結果から
明らかなように、本発明のサーミスタ素子の組成によっ
て、電気特性（ρ₂₅及びＢ_25/50）を変化させずに、よ
り緻密で素子強度を著しく高くすることができる。

【００１７】ここで、（表１）〜（表４）に示すよう
に、副成分元素としてのバナジウムの添加量は、主成分
元素全体を１００とした場合の原子％である。そして、
バナジウムが０．１％未満の場合、緻密な磁器が見られ
ず、素子強度を高くすることができない。一方、バナジ
ウムが１８．０％を超えると比抵抗値が大きく、かつサ
ーミスタ定数は小さくなり、サーミスタとしての用をな
さなくなるため、共に請求範囲外とした。

【００１８】また、上記の実施例における主成分元素、
すなわちＭｎ−Ｎｉ、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｍｎ−Ｎｉ−
Ｃｕ、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏに、比抵抗やサーミスタ
定数を調整するために、微量のＦｅ，Ａｌ等を添加し、
同じく主成分元素をＭｎ−Ｎｉ系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ
系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系と
した場合にも、本発明を適用できることはもちろんであ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明のサーミスタ素子
は、バナジウムの添加により、比抵抗やサーミスタ定数
を変化させずに、より緻密で素子強度を著しく高くする
ことができるものである。このため生産効率が向上する
のみならず、製品の信頼性を飛躍的に向上させるもので
ある。また、素子強度が向上することから、更に薄く、
小型の製品も可能となり、熱応答性の向上した製品等へ
の展開も可能となる。

フロントページの続き (72)発明者寺崎正則大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小黒正恒大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属元素としてマンガン、ニッケルを主成
分とし、それにバナジウムを０．１〜１８．０原子％添
加してなるサーミスタ用酸化物半導体。
【請求項２】金属元素としてマンガン、ニッケル、クロ
ムを主成分とし、バナジウムを０．１〜１８．０原子％
添加してなるサーミスタ用酸化物半導体。
【請求項３】金属元素としてマンガン、ニッケル、銅を
主成分とし、バナジウムを０．１〜１８．０原子％添加
してなるサーミスタ用酸化物半導体。
【請求項４】金属元素としてマンガン、ニッケル、銅、
コバルトを主成分とし、バナジウムを０．１〜１８．０
原子％添加してなるサーミスタ用酸化物半導体。