JPS6049606A - チタバリ系半導体磁器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、温度センサ、面ヒータ、混成集積面（２） 路等に使用するチタバリ系半導体磁器の製造方法に関す
るものである。

従来のチタバリ系半導体磁器の製造方法としては、特公
昭５３−２９３３６号公報に記載されているごとく、セ
ラミック基板の表面にチタバリ系半導体材料を含む溶液
または分散液によって塗布膜を形成し、次にこれを焼成
して膜形チタバリ系半導体磁器とし、更に該磁器の同一
外表面上に互いに離間した一対の電極を設ける方法が知
られている。

かかる製造方法で得られたチタバリ系半導体磁器は通電
すると、半導体粒子（バルク）の粒界を含む方向に電流
が流れることになり、従って正の抵抗温度特性（以下Ｐ
ＴＣ特性という）のみしか示さない。

本発明は、上記ＰＴＣ特性あるいは負の抵抗温度特性（
以下ＮＴＣ特性という）を示すことができるチタバリ系
半導体磁器を提供することを目的とするものである。

かかる本発明の目的は、セラミック基板の表面（３） に薄膜状の電極を形成し、この電極の表面上にチタバリ
系半導体材料を含むペーストもしくはスラリーを塗布し
て焼成し、かつこの焼成により得られたチタバリ系半導
体磁器肋の表面上に薄膜状の電極を形成することにより
達成される。

本発明におけるチタバリ系半導体磁器の構造は第１図〜
第３図のごとくである。これについて説明すると、１は
チタバリ誘電体磁器基板である。

２は薄膜状の白金電極で、基板１の表面に形成しである
。３はチタバリ半導体磁器膜で、電極２の表面に形成し
ある。４は薄膜状のニッケル電極であり、半導体磁器膜
３の上に形成しである。５゜６はそれぞれ電極２，４に
接続されたリード線である。

上記チタバリ半導体磁器膜３の膜厚、それを構成する粒
子の粒度を調整することによって第３図（Ａ）、（Ｂ）
のごとき構造となる。即ち、第３図（Ａ）は単層を示し
、第３図（Ｂ）は多層を示す。

上記の構造体の具体的製法について述べると、（４） チタバリ誘電体より成るグリーンシートの表面上に白金
ペーストを印刷５塗布する。次に、このペーストを乾燥
してこの表面上に、焼成によりチタバリ系半導体となる
原料粉末に有機溶剤および樹脂を混合して作成したペー
ストを印刷、塗布する。

その後、全体を例えば１２８０℃〜１４００℃の温度で
同時焼成し、グリーンシートを基板に、白金ペーストを
白金電極に、またチタバリ系ペーストをチタバリ系半導
体磁器膜にする。続いて、この磁器膜の表面に無電解メ
ッキによりニッケル電極を付与する。

チタバリ半導体磁器膜の厚さを制御するためには、上記
のペースト濃度、塗布厚さ、原料粒度。

焼成条件（温度２時間）等が重要な要因を占めるのであ
るが、適当な条件を選択することにより数μｍ〜数１０
０μｍで制御が可能である。また、第３図（Ａ）、（Ｂ
）のごとく、単層と多層の制御についても同様に上記方
法により作成することが可能であるが、単層の場合、若
干の多層部を含んでいたとしてもキュリ一点以上の温度
領域にお（５） いて、抵抗は単層部に支配されるため、特性上はとんど
問題はない。なお、このような場合にはＮＴＣというよ
りはむしろ若干の抵抗上昇（ＰＴＣ）を示すが、チタバ
リ半導体磁器特有の顕著なＰＴＣ特性はみられない。

この単層、多層それぞれの抵抗一温度特性を第４図に示
す。ここで、への単層、即ち電流方向に粒界を含まない
場合にはＮＴＣ特性を示し、電流方向に粒界を含むＢの
多層の厚膜では、ＰＴＣ特性を有していることがわかる
。Ｃは従来例を示している。なお、Ａの膜厚は０．０３
ｗ、Ｂは０．１５■、Ｃは０．５鶴であり、いずれも１
０ｗ角である。

更に、いずれもキュリ一点は１３０℃、比抵抗は１０Ω
■である。

ここで、Ａ、Ｂの両者とも厚さが薄いため、抵抗が小さ
く、単層（Ａ）の場合は、低抵抗な面ヒータとして、ま
た多層（Ｂ）の場合は、低抵抗な自己温度制御ヒータ、
温度センサとして用いるこができる。なお、Ｎ型半導体
であるチタバリ半導体と白金電極との界面は、整流作用
を持っている（６） ため、電流の流れやすさに方向性があり白金電極を正極
（順方向）にした方が望ましく、また必要に応して約３
００〜５００℃で還元処理を行ない白金とチタバリ半導
体との接触界面でのエネルギー障壁を必要に応じて除去
してもよい。

なお、本発明は以下のごとく種々の変形が可能である。

（１）基板の材料として、チタバリ誘電体磁器の他、Ａ
７！２０３．ＺｒＯ２，ＳｉＣ，コープイライト等を用
いても同様の結果が得られる。

（２）電極４の材料としてはオーミック、非オーミンク
のどちらでもよ＜、Ｎｉの他にＡｌ２．Ｓｎ。

Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ等の電極材をメッキ、印
刷焼付、溶射等の方法で付与しても同様の結果が得られ
る。又、白金ペースト等を予め印刷塗布し、同時焼成に
より電極４を形成しても良い。

（３）基板とチタバリ半導体磁器膜との間の電極材料に
は原則として、融点が高く　（焼成温度以上）、導電性
を持ち、またチタバリ半導体と反応しないものであれば
どのような金属でもよく、ｐｔの他、（７） Ｐｄ等の金属を用いても同様の結果が得られる。

（４）チタバリ半導体ペーストを用いる代わりに、チタ
バリ半導体原料懸濁液（スラリー）を用いても同様の結
果が得られる。

（５）予め半導体化した材料を粉砕し、これをペースト
、スラリー化してもよい。

（６）ニッケル電極の表面に周知のごとく銀のカバー電
極を形成してもよい。

以上述べたごとく、本発明ではＰＴＣ特性あいはＮＴＣ
特性を有するチタバリ系半導体磁器を提供でき、従って
従来に比べてＮＴＣ特性を持たせることができ、この点
で従来より優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体を示す断面図、第２図は第図の
平面図、第３図（Ａ＞、（Ｂ）は第１図＾ の半導体磁器膜の内部構成を模式的に示す断面図、第４
図は本発明の説明に供する特性図である。 １・・・基板、２．４・・・電極、３・・・半導体磁器
膜。 代理人弁理士　岡　部　隆 （８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）セラミック基板の表面に薄膜状の電極を形成し、
   この薄膜状電極の表面上にチタバリ系半導体材料を含む
   ペーストもしくはスラリーを塗布し、焼成し、かつ焼成
   により得られたチタバリ系半導体磁器膜の表面上に薄膜
   状の電極を形成したチタバリ系半導体磁器の製造方法。 （２）前記セラミック基板は、チタバリ系誘電体磁器材
   料で構成されている特許請求の範囲第１項記載のチタバ
   リ系半導体磁器の製造方法。 （３）前記チタバリ系半導体材料は、半導体化前の材料
   で構成されている特許請求の範囲第２項記載のチタバリ
   系半導体磁器の製造方法。 （４）前記セラミック基板の表面上に形成された薄膜状
   の電極材料は白金ペーストであり、かつ前記厚膜の表面
   上の前記薄膜状の電極は無電解ニッケルメッキにより形
   成されている特許請求の範囲第（１） ３項記載のチタバリ系半導体磁器の製造方法。 （５）前記膜におけるヂタバリ半導体のパル）は前記両
   電極間において単層構造となっている特許請求の範囲請
   求の範囲第１項または第４項記載のチタバリ系半導体磁
   器の製造方法。 （６）前記膜におけるチタバリ半導体のバルクは前記両
   電極間において複層構造となっている特許請求の範囲第
   １項または第４項記載のチタバリ系半導体磁器の製造方
   法。 （７）セラミック基板の表面に１ｉ！膜状の電極を形成
   し、このｍｌＷ状の電極の表面上にチタバリ系半導体材
   料を含むペーストもしくはスラリーを塗布し、乾燥後、
   この表面上にｍ膜状の電極を形成し、その後全体を焼成
   したチタバリ系半導体磁器の製造方法。 （８）前記両部膜状の電極材料は白金ペーストである特
   許請求の範囲第７項記載のチタバリ系半導体磁器の製造
   方法。