JPS61113207A - Manufacture of oxide semiconductor for thermistor - Google Patents

Manufacture of oxide semiconductor for thermistor

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JPS61113207A
JPS61113207A JP23571284A JP23571284A JPS61113207A JP S61113207 A JPS61113207 A JP S61113207A JP 23571284 A JP23571284 A JP 23571284A JP 23571284 A JP23571284 A JP 23571284A JP S61113207 A JPS61113207 A JP S61113207A
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JP
Japan
Prior art keywords
thermistor
oxide semiconductor
oxide
manufacture
resistance value
Prior art date
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Pending
Application number
JP23571284A
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Japanese (ja)
Inventor
畑 拓興
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Thermistors And Varistors (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、200℃〜500℃で利用できる中・高温用
のサーミスタ用酸化物半導体の製造方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for manufacturing an oxide semiconductor for medium to high temperature thermistors that can be used at 200°C to 500°C.

従来例の構成とその問題点 従来から良く知られているMn −Go −Ni −C
u酸化物系サーミスタ材料は、汎用ディスク型サーミス
タとして主に用いられてきたが、高温使用下での抵抗値
変動が大ぎいため、300℃を超えるような高温度では
使用することができず、300℃以下の温度で使用され
てきた。一方、 700℃〜1000℃の高温で使用で
きる材料としては、安定化ジルコニア(ZrO2−Y2
O,、Zr○、 −Ca○等)、MgAM−Cr−Fe
酸化物スピネル系等が開発されている(特公昭48−7
05号公報、特公昭49−63995号公報、特公昭5
0−16894号公報、特公昭5〇−16895号公報
、特開昭53−33756号公報)、シかし、これらの
酸化物材料も、焼成温度が1600℃を超える高温でな
ければならず1通常の電気炉(最高1600℃)を用い
たのでは焼成できないものである。その上、これら酸化
物の焼結体であっても抵抗値の経時変化が大きく、きわ
めて安定なものでさえ10%(1ooo時間後)程度で
あり、経時安定性に問題があった。
Conventional structure and its problems Well-known Mn -Go -Ni -C
U-oxide thermistor materials have been mainly used as general-purpose disk-type thermistors, but they cannot be used at high temperatures exceeding 300°C because the resistance value fluctuates significantly when used at high temperatures. It has been used at temperatures below 300°C. On the other hand, stabilized zirconia (ZrO2-Y2
O,, Zr○, -Ca○, etc.), MgAM-Cr-Fe
Oxide spinel systems, etc. have been developed (Special Publication Publication No. 48-7)
05 Publication, Special Publication No. 49-63995, Special Publication No. 5
(Japanese Patent Publication No. 0-16894, Japanese Patent Publication No. 50-16895, Japanese Patent Application Laid-open No. 53-33756), these oxide materials must also be fired at a high temperature exceeding 1600°C. It cannot be fired using a normal electric furnace (maximum 1600°C). Moreover, even in the case of sintered bodies of these oxides, the change in resistance value over time is large, and even those that are extremely stable are only about 10% (after 100 hours), posing a problem in stability over time.

また、センサ市場から200℃〜500℃で安定性に優
れたサーミスタの要望が一段と高くなり、これに対応し
たサーミスタ材料(Mn  Ni−A1酸化物系:特開
昭57−95603号公報、(N it Mgy Z 
nz)Mn、O,スピネル系:特開昭57−11187
01号公報、(NipCoq FeFAILsMns)
 o4スピネル系:特開昭57−88702号公報等)
が提案されてきたが、まだ評価段階である。本発明者も
、上記要望に対して。
In addition, the demand for thermistors with excellent stability at 200°C to 500°C has increased in the sensor market, and thermistor materials (Mn Ni-A1 oxide type: JP-A-57-95603, (N It Mgy Z
nz) Mn, O, spinel system: JP-A-57-11187
Publication No. 01, (NipCoq FeFAILsMns)
o4 spinel type: JP-A-57-88702, etc.)
have been proposed, but are still in the evaluation stage. The present inventor also responded to the above request.

Mn−Ni−Cr−Zr酸化物系(特願昭58−131
265号)を提案してきた。
Mn-Ni-Cr-Zr oxide system (patent application 1986-131)
No. 265).

発明の目的 本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、300℃〜500℃でも適当な抵抗値
を示し安定に使用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にある。
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a method for manufacturing an oxide semiconductor for a thermistor that exhibits an appropriate resistance value even at 300°C to 500°C and can be stably used. It's about doing.

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明のサーミスタ酸化物
半導体の製造方法は、Mn−Ni−Cr系酸化物スピネ
ルにGd を安定化元素としたジルコニアを添加するも
ので、すなわち金属元素として、Mn、Ni、Cr、Z
rおよびGdの5種を合計100原子%含有するサーミ
スタを得るために、出発原料として酸化ガドリニウム含
有ジルコニアを用いるものである。
Structure of the Invention In order to achieve the above object, the method for manufacturing a thermistor oxide semiconductor of the present invention is to add zirconia with Gd as a stabilizing element to Mn-Ni-Cr-based oxide spinel, that is, a metal element As, Mn, Ni, Cr, Z
Gadolinium oxide-containing zirconia is used as a starting material to obtain a thermistor containing a total of 100 atomic percent of the five types of r and Gd.

実施例の説明 以下、本発明の実施例について添付図面も参照して説明
する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

市販の原料M n CO2,Ni○、Cr、O,および
メーカから提供されたGd2O,3moA含有ZrO2
をMn:  Ni:  Cr:  Zr=76、O: 
 2.0  二 2.0  二 20.0 原子%にな
るように配合した。サーミスタ製造工程を例示すると、
これらの配合組成物をボールミルで湿式混合し、そのス
ラリーを乾燥後1000℃で仮焼し、その仮焼物を再び
ボールミルで湿式粉砕混合した。得られたスラリーを乾
燥後、ポリビニルアルコールをバインダとして添加混合
し、所要量取って30waφX15+nmtのブロック
に成形する。この成形体を1400℃で2時間空気中で
焼成した。こうして得られたブロックから、スライス、
研磨を経て厚みが150〜400μ躊のウェハを取出し
、スクリーン印刷法により白金電極を設ける。この電極
付されたウェハから所望の寸法のチップにカッティング
する。この素子をアルゴンガス中もしくは空気中でガラ
ス管に封入し外気から密封遮断する。
Commercially available raw materials M n CO2, Ni○, Cr, O, and Gd2O, 3moA-containing ZrO2 provided by the manufacturer
Mn: Ni: Cr: Zr=76, O:
It was blended so that it was 2.0 2 2.0 2 20.0 atomic %. To illustrate the thermistor manufacturing process,
These blended compositions were wet mixed in a ball mill, the resulting slurry was dried and calcined at 1000° C., and the calcined product was wet-pulverized and mixed again in a ball mill. After drying the obtained slurry, polyvinyl alcohol is added and mixed as a binder, and a required amount is taken and molded into a block of 30 waφ×15+nmt. This molded body was fired in air at 1400°C for 2 hours. From the block thus obtained, slice,
After polishing, a wafer having a thickness of 150 to 400 μm is taken out, and platinum electrodes are provided by screen printing. This electroded wafer is cut into chips of desired dimensions. This element is sealed in a glass tube in argon gas or air and hermetically isolated from the outside air.

このようにして製造されたサーミスタセンサの500℃
における抵抗値経時変化率を図面のグラフに実線(1)
で示した。また同グラフには併せて比較用として、既に
提案済のMn−Ni−Cr  Zr酸化物系材料を用い
たサーミスタセンサの抵抗値経時変化率を一点鎖線(3
)に、そして本実施例と同一組成比のものを安定化ジル
コニアでなく、それぞれジルコニアと酸化ガドリニウム
を原料とし、同様の製造工程を経て得られたセンサの抵
抗値経時変化率を破5(2)に示した6なお、センサに
用いた素子の寸法は、400 p +w X 400 
μrs X 300 μmである。
500℃ of the thermistor sensor manufactured in this way
The solid line (1) shows the rate of change in resistance value over time in the graph of the drawing.
It was shown in For comparison, the same graph also shows the rate of change in resistance value over time of the thermistor sensor using the already proposed Mn-Ni-Cr Zr oxide material with a dashed line (3
), and using zirconia and gadolinium oxide as raw materials instead of stabilized zirconia with the same composition ratio as in this example, the resistance value change rate over time of the sensor obtained through the same manufacturing process was 5 (2 ) 6 The dimensions of the element used in the sensor are 400 p + w x 400
μrs×300 μm.

センサの25℃における初期抵抗値と、300℃と50
0℃の2点の抵抗値から求めたサーミスタ定数Bを併せ
て次表に示した。
The initial resistance value of the sensor at 25℃, 300℃ and 50℃
The thermistor constant B determined from the resistance values at two points at 0°C is also shown in the following table.

(市印は比較試料を示す) グラフから明らかなように、本発明の製造方法によれば
、試料Na2およびNα3のものと比較し。
(The mark indicates a comparative sample) As is clear from the graph, according to the manufacturing method of the present invention, compared with that of samples Na2 and Nα3.

高温での安定性に特に優れている。It has particularly excellent stability at high temperatures.

試料の微細構造に注目すると、酸化ガドリニウム含有ジ
ルコニアは、Mn−Ni−Cr系酸化物スピネル結晶に
固溶するのではなく、結晶の接合部もしくは、結晶粒そ
のものとして存在する。一方、Gd2O,とZrO,を
同時に配合したものも、ZrO2はやはリスピネル結晶
の接合部、もしくは結晶粒そのものとして存在するが、
GdはZrO,に優先的に固溶するのではなく、全体に
ほぼ均一分散して存在していることが、焼結体断面のX
線微小解析により明らかになった。また、xs回折法に
よっても、Mn −Ni −C,r −Gd系酸化物を
固定することができなかった。
Paying attention to the microstructure of the sample, gadolinium oxide-containing zirconia does not form a solid solution in Mn-Ni-Cr-based oxide spinel crystals, but exists as crystal joints or crystal grains themselves. On the other hand, in the case where Gd2O and ZrO are blended at the same time, ZrO2 exists as the joint of the Rispinel crystal or as the crystal grain itself, but
The X
This was revealed by line microanalysis. Further, even by the xs diffraction method, it was not possible to fix the Mn-Ni-C,r-Gd-based oxide.

今回のセンサ作成は、ブロックから切り出した素子を封
入して得たものであるが、ビードタイプの素子でも可能
であり、センサ作成法により何ら拘束されるものではな
い。
In this case, the sensor was created by enclosing an element cut out from a block, but it is also possible to use a bead type element, and there are no restrictions on the sensor creation method.

なお、本発明の実施例においては原料混合および仮焼物
粉砕混合にジルコニア玉石を用いた。ト記実施例の試料
(焼結体)について元素分析を行なった結果、Zrの混
入量はサーミスタ構成元素の100原子%に対して0.
5原子%以下であった。また、メノウ玉石を用いた場合
には、SLの混入量は1.0原子%以下であった。
In the examples of the present invention, zirconia boulders were used for mixing raw materials and pulverizing and mixing calcined products. As a result of elemental analysis of the sample (sintered body) of the example described above, the amount of Zr mixed in was 0.0% with respect to 100 atomic % of the thermistor constituent elements.
It was 5 at% or less. Furthermore, when agate boulders were used, the amount of SL mixed was 1.0 at % or less.

発明の効果 以上の説明したように、本発明のサーミスタ用酸化物半
導体の製造方法を用いれば、200℃〜500℃の範囲
で抵抗値経時変化の小さい温度センサを得ることができ
、高温で高い信頼性が要求されている。例えば電子レン
ジや石油燃焼器における温度制御等の利用分野での貢献
が期待できるものである。
Effects of the Invention As explained above, by using the method of manufacturing an oxide semiconductor for a thermistor of the present invention, a temperature sensor with a small change in resistance value over time in the range of 200°C to 500°C can be obtained, and Reliability is required. For example, it can be expected to contribute to application fields such as temperature control in microwave ovens and oil burners.

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

図面はガラス封入型サーミスタ抵抗値経時変化特性を示
すグラフである。 代理人    森   本   義   払拭、S!1
町?J7 (hp)
The drawing is a graph showing the resistance value change characteristics of a glass-encapsulated thermistor over time. Agent Yoshi Morimoto Dispel, S! 1
town? J7 (hp)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、金属元素として、マンガン、ニッケル、クロム、ジ
ルコニウムおよびガドリニウムの5種を合計100原子
%を含むサーミスタ用酸化物半導体を得るために、出発
原料として酸化ガドリニウム含有ジルコニアを用いるこ
とを特徴とするサーミスタ用酸化物半導体の製造方法。
1. A thermistor characterized in that zirconia containing gadolinium oxide is used as a starting material to obtain an oxide semiconductor for a thermistor containing a total of 100 atomic % of five types of metal elements: manganese, nickel, chromium, zirconium, and gadolinium. A method for manufacturing an oxide semiconductor for use.
JP23571284A 1984-11-08 1984-11-08 Manufacture of oxide semiconductor for thermistor Pending JPS61113207A (en)

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