JPH0547508A - 積層型半導体磁器及びその製造方法 - Google Patents

積層型半導体磁器及びその製造方法

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JPH0547508A
JPH0547508A JP3224849A JP22484991A JPH0547508A JP H0547508 A JPH0547508 A JP H0547508A JP 3224849 A JP3224849 A JP 3224849A JP 22484991 A JP22484991 A JP 22484991A JP H0547508 A JPH0547508 A JP H0547508A
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JP
Japan
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laminated
semiconductor porcelain
nickel
sintered body
semiconductor
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JP3224849A
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English (en)
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Harunobu Sano
晴信 佐野
Yukio Hamachi
幸生 浜地
Yukio Sakabe
行雄 坂部
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料コスト,及び抵抗値を低くでき、かつ製
造時の割れやクラックの発生を防止できるとともに、抵
抗値のばらつきを小さくできる積層型半導体磁器及びそ
の製造方法を提供する。 【構成】 複数の内部電極3を正の抵抗温度特性を有す
る半導体磁器層2に介在させて積層してなる焼結体4
と、上記内部電極3の一端面3aに電気的に接続される
ように形成された外部電極5とを備える積層型半導体磁
器1を構成する。そして、上記内部電極3にニッケル,
又はニッケル合金を採用する。また、上記積層型半導体
磁器1を製造する場合、上記正の抵抗温度特性を有する
半導体磁器用セラミックグリーンシート2とニッケル,
又はニッケル合金からなる内部電極用ペースト3とを交
互に積層した後、該積層体を還元性雰囲気中で一体焼成
して焼結体4を形成し、この後該焼結体4を再酸化処理
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気抵抗値が温度によ
って変化する正の抵抗温度特性を有する積層型半導体磁
器に関し、特に材料コスト,及び抵抗値を低くできると
ともに、製造時の割れやクラックの発生を防止でき、さ
らには抵抗値のばらつきを小さくできるようにした構造
及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】正の抵抗温度特性(PTC)を有するチ
タン酸バリウム系半導体磁器は、例えば定温度発熱用素
子,電流制限用素子,温度制御素子等として広く使用さ
れている。また、上記半導体磁器においては、その用途
を拡大するために低抵抗化が要求されており、このよう
な低抵抗素子として、従来、積層構造の半導体磁器が提
案されている。この積層型半導体磁器は、半導体磁器層
と内部電極とを交互に積層してなる焼結体の両端面に、
上記内部電極に接続される外部電極を形成して構成され
ている。このような積層型半導体磁器を製造する場合、
従来、以下の各方法がある。 複数のセラミックグリーンシートの上面に、Pd,
Pt等の貴金属材料からなる導電ペーストを印刷して内
部電極を形成し、この後内部電極と上記グリーンシート
とが交互に重なるよう積層して積層体を形成した後、該
積層体を高温焼成して焼結体を得る。 また、上記各セラミックグリーンシートを焼成して
焼結板を形成し、該焼結板の上面に内部電極用の導電ペ
ーストを印刷した後、上記焼結板を重ね、この後熱処理
することにより内部電極を焼き付けて焼結板とともに一
体化する。 さらに、特開昭61-15302号公報には、グリーンシー
トの上面に、セラミック粉末とカーボン,ワニスとを混
合してなるペーストを印刷して内部電極に対応する電極
部を形成し、これを積層した後一体焼結して上記電極部
にポーラス層を形成し、この焼結体のポーラス層に鉛,
錫等の低融点金属からなる卑金属を加圧注入して内部電
極を形成する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
各方法により製造された積層型半導体磁器では、以下の
問題点がある。上記の積層体を一体焼結する方法は、
高温焼成に対応するために電極材料として耐熱性の高い
Pd,Pt等の貴金属を使用することから、材料コスト
が上昇するとともに、貴金属材料と半導体磁器層との界
面にショットキーバリアが生じ、この結果抵抗値が増大
する。また、上記の焼成した焼結板に導電ペーストを
印刷して内部電極を焼き付ける方法は、積層数を増やす
ために焼結板の厚さを薄くする場合、導電ペーストの印
刷時に割れやクラックが生じ易い。さらに、上記のポ
ーラス層に卑金属を注入して内部電極を形成する方法
は、上記貴金属を使用する場合に比べて材料コストを低
減できるとともに、オーミック性接触が得られることか
ら抵抗値を低くすることができる。しかしながら、カー
ボン,ワニスを燃焼させてポーラス層を形成する際に、
該ポーラス層の厚さや空隙率が不均一となり易く、均一
な内部電極が得られない場合があり、その結果抵抗値に
ばらつきが生じる。
【0004】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、上記各製造方法による問題点を解消して材料コ
スト,及び抵抗値を低くできるとともに、製造時の割れ
やクラックの発生を防止でき、さらに抵抗値のばらつき
を小さくできる積層型半導体磁器及びその製造方法を提
供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、貴金属
に代わる電極用金属材料について検討したことろ、半導
体磁器の焼成温度より融点が高く,しかも安価でオーミ
ック性接触が得られるものとしてニッケルが適している
ことを見出した。またこのニッケルを採用し、これを還
元性雰囲気で一体焼成した後、再酸化処理することによ
ってキュリー点以上での抵抗値が急激に変化することを
見出し、本発明を成したものである。そこで請求項1の
発明は、複数の内部電極を正の抵抗温度特性を有する半
導体磁器層に介在させて積層してなる焼結体と、上記内
部電極の一端面に接続されるように形成された外部電極
とを備える積層型半導体磁器において、上記内部電極が
ニッケル,又はニッケル合金からなることを特徴として
いる。また請求項2の発明は、上記積層型半導体磁器の
製造方法であって、正の抵抗温度特性を有する半導体磁
器用セラミックグリーンシートとニッケル,又はニッケ
ル合金からなる内部電極用ペーストとを交互に積層して
積層体を形成した後、該積層体を還元性雰囲気中で一体
焼成して焼結体を形成し、しかる後該焼結体を再酸化処
理することを特徴としている。ここで、上記再酸化処理
を行う場合は、積層体を焼成する際の焼成雰囲気より高
い酸素分圧下で、かつ焼成温度より低い温度で行うのが
望ましい。また、上記外部電極は、予め積層体に形成
し、この後一体焼成してもよく、あるいは焼成後の焼結
体に形成してもよく、さらには再酸化処理した後に形成
してもよい。さらにまた、上記外部電極に採用する金属
材料としては、例えば、上記ニッケル,又はニッケル合
金、ニッケル,銅又はこれらの合金、ガラスフリットを
添加してなる銅,又は銅合金、あるいは銀,パラジウム
又はこれらの合金が採用でき、特に限定されるものでは
ない。
【0006】
【作用】請求項1に係る積層型半導体磁器によれば、内
部電極にニッケル,あるいはニッケル合金を採用したの
で、従来の貴金属に比べて材料をコストを低減できると
ともに、半導体磁器層とのオーミック性接触が得られる
ことから抵抗値を低くできる。また、請求項2の発明に
係る製造方法では、セラミックグリーンシートと内部電
極用ペーストとを積層してなる積層体を一体焼成したの
で、従来の半導体磁器層を一旦焼成した後内部電極を形
成する場合の割れやクラックを回避でき、半導体磁器層
の厚さを薄くして積層数を増やすことができる。さら
に、上記内部電極を均一に形成できるので、従来のポー
ラス層に卑金属を注入して内部電極を形成する場合のよ
うな抵抗値のばらつきを防止でき、品質に対する信頼性
を向上できる。
【0007】
【実施例】以下、図示した実施例にもとづいて本発明を
説明する。図1及び図2は本発明の一実施例による積層
型半導体磁器及びその製造方法を説明するための図であ
る。まず、請求項1の発明の一実施例による積層型半導
体磁器について説明する。図において、1は本実施例の
積層型半導体磁器である。この半導体磁器1は、チタン
酸バリウムを主成分とする半導体磁器用セラミックグリ
ーンシート2と内部電極用ペースト3とを交互に積層す
るとともに、これの上面,下面にダミー用セラミックグ
リーンシート6を重ねて積層体を形成し、該積層体を一
体焼結して焼結体4を形成して構成されている。上記焼
結体4の左, 右端面4a,4bには上記内部電極3の一
端面3aが交互に露出しており、他の端面は積層体の内
側に位置して焼結体4内に埋設されている。また、上記
焼結体4の左, 右端面4a,4bには外部電極が被覆形
成されており、該外部電極5は上記内部電極3の一端面
3aに電気的に接続されている。
【0008】そして、上記内部電極用ペースト3はニッ
ケル粉末,又はニッケル合金粉末からなる。また、上記
焼結体4は、これの積層体を還元性雰囲気中にて高温焼
成し、この後空気中にて再酸化処理を施すことによって
形成されたものである。
【0009】次に、上記積層型半導体磁器1の具体的な
製造方法について説明する。まず、具体的には、(Ba
0.946 Sr0.050.04)TiO3 の組成となるように、
BaCO3 ,TiO2 ,SrCO3 ,及びY2 3を秤
量し、これに純水及びジルコニアボールとともにポリエ
チレン製ポットに充填して16時間粉砕混合した。この
後、ろ過, 乾燥して1100℃で2時間仮焼成し、仮焼成粉
を得た。
【0010】上記仮焼成粉に、(Ba0.946 Sr0.05
0.04)TiO3 +0.002 Mn+0.012 Si(モル比)と
なるようエチルシリケイト(Si(OC2H5)4)とマンガン
アセチルアセトナト(Mn(C5H7O2)2 ・2H2O) を添加す
る。これにエタノールとトルエンの混合溶液と分散剤を
添加し、これをジルコニアボールとともにポリエチレン
製ポットに充填して8時間粉砕混合した後、これにポリ
ビニルブチラール系バインダ,及び可塑剤を添加してさ
らに8時間混合した。これによりセラミックスラリーを
準備した。
【0011】次に、上記セラミックスラリーをドクター
ブレード法によりセラミックグリーンシートを形成し、
このグリーンシートを矩形状に打ち抜いて多数の半導体
磁器用セラミックグリーンシート2,ダミー用セラミッ
クグリーンシート6を準備した。
【0012】次いで、粒径1.0 μm 程度のニッケル粉末
からなる導電ペーストを作成し、このペーストを上記半
導体磁器用セラミックグリーンシート2上面に内部電極
用ペースト3を印刷した。この場合、上記内部電極用ペ
ースト3の一端面3aのみがセラミックグリーンシート
2の外縁に位置し、残りの端面はセラミックグリーンシ
ート2の内側に位置するように形成した。
【0013】次に、図2に示すように、上記セラミック
グリーンシート2と内部電極用ペースト3とが交互に重
なり、かつ各内部電極用ペースト3の一端面3aがセラ
ミックグリーンシート2の両外縁に交互に位置するよう
積層し、さらにこれの上面,下面にダミー用セラミック
グリーンシート6を重ねた。次いでこれの厚さ方向に圧
力を加えて熱圧着して積層体を形成した。
【0014】そして、上記積層体をN2 雰囲気中にて35
0 ℃の温度に加熱してバインダを燃焼させた後、続いて
酸素分圧10-9〜10-12 MPaのH2 −N2 混合ガス
を用いた還元性雰囲気中にて1320℃で1時間焼成して焼
結体4を得た。
【0015】次に、上記焼結体4を再酸化処理した。こ
の場合、上記焼成雰囲気より高い酸素分圧下で、かつ焼
成温度より低い温度で行った。
【0016】最後に、上記焼結体4の左, 右端面4a,
4bに無電解メッキ法によりニッケル電極を形成し、さ
らにこの電極の表面に銀ペーストを塗布した後、N2
囲気中にて600 ℃の温度で焼き付けて外部電極5を形成
した。これにより本実施例の積層型半導体磁器1が製造
され、得られた積層型半導体磁器1の外形寸法は、長さ
4.5mm、幅 3.2mm、厚み 1.2mmであり、半導体磁器層2
の厚みは 120μm である。また有効半導体磁器層の総数
は5である。
【0017】このように本実施例によれば、内部電極3
にニッケル金属を採用し、積層体を還元性雰囲気中にて
焼成した後、再酸化処理を施したので、従来の内部電極
に貴金属を採用した場合に比べて材料をコストを低減で
き、また半導体磁器層2とのオーミック性接触が得られ
ることから抵抗値を低くできる。また、上記セラミック
グリーンシート2と内部電極用ペースト3とを積層した
後一体焼成したので、従来のセラミックグリーンシート
を一旦焼成して焼結板を形成する場合のような割れやク
ラックの発生を回避でき、半導体磁器層2の厚さを薄く
して積層数を増大することができる。さらに、ニッケル
粉末からなる導電ペーストをセラミックグリーンシート
2にスクリーン印刷して内部電極3を形成したので、厚
さを均一化でき、それだけ抵抗値のばらつきを防止で
き、品質に対する信頼性を向上できる。
【0018】
【表1】
【0019】表1及び図3は本実施例の効果を確認する
ために行った試験結果を示す。この試験は、本実施例の
製造方法により積層型半導体磁器を作成し、これの25℃
から200 ℃までの抵抗値の変化を測定した。また、上記
製造工程における再酸化処理の条件を表1に示した。な
お、比較するために再酸化処理をしていない試料につい
ても同様の測定を行った。表1からも明らかなように、
再酸化処理を行った各本実施例試料 No.1〜 No.4は、
25℃の室温における抵抗値はいずれも1.0 〜9.4 Ωと低
く、満足できる値が得られている。また、図3からも明
らかなように、再酸化処理を行っていない比較試料で
は、キュリー点温度(約125 ℃) 以上での抵抗値の変化
は見られない。これに対して、各本実施例試料 No.1〜
No.4では、キュリー点温度以上での抵抗変化率(ρma
x/ρ25)の値が急激に高くなっており、実用上必要され
る値の数百を越えていることがわかる。
【0020】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明に係る積層
型半導体磁器によれば、内部電極にニッケル,又はニッ
ケル合金を採用し、また請求項2の発明に係る製造方法
によれば、正の抵抗温度特性を有する半導体磁器用セラ
ミックグリーンシートとニッケル,又はニッケル合金か
らなる内部電極用ペーストとを交互に積層した後、還元
性雰囲気中で一体焼成し、この後再酸化処理したので、
材料コストを低減できるとともに、抵抗値を低くでき、
かつ割れやクラックを防止でき、さらには均一な内部電
極を形成でき、ひいては抵抗値のばらつきを解消できる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による積層型半導体磁器及び
その製造方法を説明するための断面図である。
【図2】上記実施例の製造方法を説明するための分解斜
視図である。
【図3】上記実施例の積層型半導体磁器の抵抗値と温度
との関係(抵抗温度曲線)を示す特性図である。
【符号の説明】
1 積層型半導体磁器 2 半導体磁器層 3 内部電極 3a 内部電極の一端面 4 焼結体 5 外部電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の内部電極を正の抵抗温度特性を有
    する半導体磁器層に介在させて積層してなる焼結体と、
    上記内部電極の一端面に電気的に接続されるように形成
    された外部電極とを備える積層型半導体磁器において、
    上記内部電極がニッケル,又はニッケル合金からなるこ
    とを特徴とする積層型半導体磁器。
  2. 【請求項2】 正の抵抗温度特性を有する半導体磁器用
    セラミックグリーンシートとニッケル,又はニッケル合
    金からなる内部電極用ペーストとを交互に積層して積層
    体を形成した後、該積層体を還元性雰囲気中で一体焼成
    して焼結体を形成し、しかる後該焼結体を再酸化処理す
    ることを特徴とする積層型半導体磁器の製造方法。
JP3224849A 1991-08-08 1991-08-08 積層型半導体磁器及びその製造方法 Pending JPH0547508A (ja)

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