JPS62241301A

JPS62241301A - 感温抵抗体および製造方法

Info

Publication number: JPS62241301A
Application number: JP8357986A
Authority: JP
Inventors: 山田　数男; 寿伊藤
Original assignee: MIYAKAWA DENGU KK
Current assignee: MIYAKAWA DENGU KK
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1987-10-22

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、スパッタリング蒸着装置内のターゲットに炭
化珪素とアルミニウムを置き、比較的中温度に維持され
た磁器基体の表面に、炭素と珪素とアルミニウムからな
る非晶質皮膜を形成し、次に所定温度で熱処理（アニー
リング）して面積抵抗値を実用抵抗値まで低下させる感
温抵抗体に関する。

スパッタリング蒸着法により多結晶の炭化珪素皮膜、を
形成した高温用（１５０Ｃ以上）のサーミスタが開発さ
れ（特公昭５６−２６９６５号公報）、温度・出力電圧
特性や検出感度の向上を図るべく異なった抵抗温度特性
を有する二層の皮膜を形成しく特開昭５７−１２５０３
号公報）、耐熱特性（信頼性）を高める基体温度（６５
０Ｃ）や皮膜形成速度が追求され（特開昭５６−１２２
１０４号公報）、基体を使用環境の汚染から保護すべく
その基体をガラス層で被覆する（特開昭５６−１２０１
０２号公報）等の改良が行なわれてきた。これらのスパ
ッタ蒸着により形成される皮膜は、基体が６５０ｃ前後
と高温域のために、多結晶の炭化珪素が形成され、その
電気伝導には不純物元素よりも皮膜中に含まれる各種の
欠陥（格子欠陥）が関係していると考えられている（特
開昭５６−１２２１０４号）。

この電気伝導機構ゆえに面積抵抗値は著るしく高くなシ
、サーミスタとしての実用化に際しては、白金と金等の
焼付は厚膜によるくし型電極を採用する。面積抵抗値が
サーミスタとしての実用抵抗値を採りうる高温用感温抵
抗体を提供するのが本発明であり、炭素と珪素とアルミ
ニウムとの非晶質皮膜を基体の表面に形成し、熱処理（
アニーリング）によって抵抗値を実用値まで低下するも
のである。以下図面に基づいて詳しく説明する。

高周波スパッタリング装置内の陰極ターゲット上に高純
度の炭化珪素（ＳｉＣ）とアルミニウム（、Ａｔ）の板
を置き、このターゲットに対向させて磁器基体を多数配
置する。珪酸アルミナ、珪酸マグネシア、ムライト等を
焼結して作製される磁器基体は、耐熱性に優れ、皮膜抵
抗器等に広く使用されている。装置内にアルゴンなどの
不活性気体を導入し、２．０〜２．２　Ｘ　１Ｏ−３Ｔ
ｏｒｒ程、文の真空度に保ち、２００Ｗの高周波電力を
印加し、基体ホルダー等を加熱して磁器基体を３０００
に設定維持し、４０分間スパッタリングする。スパッタ
されたアルミニウム原子や珪素原子、炭素原子そして炭
化珪素分子は、３００ｃに保たれた基体の表面に蒸着し
、アルミニウムと炭素と珪素等からなる非晶質皮膜（１
）を形成する。３００Ｃと中温域に設定された基体表面
に原子が付着して積み重なる過程は、結晶性を有しない
アモルファス状態であり、分光分析結果では、アルミニ
ウムと炭素と珪素そして不純物である酸素の各原子特有
のスペクトルのみ検出され、炭化珪素のスペクトルは検
出されない。アモルファス状の皮膜（１）を形成するに
は、基体の設定温度を２５０ｃ〜４００ｃに採るのが好
ましい。スパッタリング終了後、装置内に窒素ガスを導
入し冷却後大気圧に戻して基体を取り出すＯターゲット上に載せるアルミニウム板（２０Ｘ２０×１
ｔ）の枚数と皮膜（１）の抵抗値の関係を示すのが下記
の表（４）であり、アルミ板の増加に伴なって抵抗値が
急激に低下する。熱処理をしてない無処理の抵抗値は、
後述するようににΩの単位が好ましく、ターゲット上に
おけるアルミニウムの割合が１０〜５０重量％（この時
炭化珪素は５０〜９０重量％になる）の範囲に設定すれ
ば良いことが知得された。特にアルミニウム２５重量％
で炭化珪素が７５重量％が好ましいことも解った。

表（Ｎ次に熱処理について説明する。第３図は熱処理のプロフ
ァイルであり、３０Ｃ）Ｃ’？でば１ｃ／Ｓｅｃのレイ
トにて昇温し、次に熱処理温度までは６００　ｃ／Ｈの
レイトにて昇温し、６００ｒの処理温度にて６０分間保
持し、非晶質の皮膜（１）を組織制御する。降温は４０
０ｃまではＩＣ／８Ｂ３のレイトで行い、１５０ｃに達
した時に取シ出す。なお、加熱中はアルゴンガスを１ｏ
αＨ２〜０ｃＩＩＬＨ？導入する。この熱処理温度が６
ｏｏｃの実験結果は、上記の表（４）に示すごとく、ア
ルミ板が４枚と６枚の場合にその抵抗値は低下し、逆に
アルミ板が２枚の時はその抵抗値が無限大になっている
。アルミ板が４枚の時が急激に抵抗値が低下し、後述の
ヘリカルカッティングによりサーミスタとしての実用抵
抗値になる。総じてこの熱処理にょシ面積抵抗値は低下
するために、熱処理温度は４００ｃ〜８ｏｏｃが好まし
い。

熱処理した磁器基体の両端部にステンレスの電極キャン
プ（２）を嵌合し、これにリード線を付着する。そして
、サーミスタとしての実用抵抗値を得るべく、皮膜（１
）をヘリカルカッティングしてら線溝（３）を刻設し、
２５Ｃで１００Ω〜ＩＭΩの範囲の抵抗値を得る。表（
４）のアルミ板４枚で６０００の熱処理後の抵抗値をみ
ると、かなりの幅があるが、ヘリカルカッティングによ
り所望の抵抗値を再現良く製造できる。皮膜（１）を使
用雰囲気による汚染から保護すべく、シリコーン系等の
耐熱性塗膜（４）やガラス膜で基体を被覆する。

このように作製された感温抵抗体の温度・抵抗特性を第
２図に示す。１５０Ｃ以上の高温域（サーミスタとして
の高温）では優れた抵抗特性を有するのが理解される。

ターゲット上の割合として、アルミニウムが２５重量％
、炭化珪素が７５重量％の時の特性図であるが、他の割
合でも同様な温度・抵抗特性が得られる、また、３００
Ｃの周囲温度で１，０００時間連続使用した時の抵抗値
変化は±１％以下であり、信頼性は非常に高いつ熱処理
によって組織が安定するからである。

以上のように、本発明は不活性気体雰囲気中で磁器基体
の温度を２５０Ｃ〜４００Ｃと中温域に設定維持し、ス
パッタリング法でその表面に炭素と珪素とアルミニウム
からなる非晶質の皮膜（１）を形成し、４００Ｃ〜８０
０Ｃの範囲内で所定時間熱処理するため、サーミスタと
しての実用抵抗値（処理回路との整合性）に適った感温
抵抗体を提供することができる。従来の炭化珪素を６０
０Ｃ以上の高温域でスパッタリング蒸着して作製される
サーミスタが、炭化珪素の多結晶皮膜を有し、その伝導
機構が格子欠陥によるために非常に高い抵抗値を有する
のに較べて、本発明は非晶質皮膜（１）のアルミニウム
原子が主に伝導に関与するために、その混合割合の制御
により、所望の抵抗値を再現良く得ることが可能になる
。また、ヘリカルカッティングすることで抵抗値許容差
の小さいサーミスタが得られ、電極キャップ（２）と共
に既設の砥抗器生産ラインを利用することができ、安価
で耐熱性に浸れたサーミスタを提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明実施の一例を示すものにして、第１図は斜
視図、第２図は温度・抵抗特性図、第３図は熱処理のプ
ロファイル図である。ｌ・・・・皮　　膜　　２・・・・電極キャップ　　３
・・・・ら線溝４・・・・耐熱性塗膜特許出願人　　宮川電具株式会社第２図羞鴬（Ｏｃ、）＠刀理息１（で〕時（−１（分〕

Claims

【特許請求の範囲】

（１）不活性気体雰囲気中でアルミニウムと炭化珪素を
同時にスパッタリングし、磁器基体の表面に珪素とアル
ミニウムと炭素等からなる非晶質皮膜を形成してなる、
感温抵抗体。
（２）炭化珪素を５０〜９０重量％、アルミニウムを５
０〜１０重量％の割合でスパッタリングする、特許請求
の範囲第１項記載の感温抵抗体。
（３）珪酸アルミナ、珪酸マグネシア、ムライト等を焼
結してなる磁器基体を４００℃以下の中温域に保つ、特
許請求の範囲第２項記載の感温抵抗体。
（４）非晶質皮膜を形成した基体の両端部に電極キャッ
プを嵌合してなる、特許請求の範囲第２項記載の感温抵
抗体。
（５）不活性気体雰囲気中で磁器基体の表面に、スパッ
タリング蒸着法により炭素と珪素とアルミニウムからな
る非晶質皮膜を形成し、次に所定温度で熱処理して抵抗
値を変化させる、感温抵抗体の製造方法。
（６）不活性気体雰囲気中で４００℃〜８００℃の範囲
内で熱処理して面積抵抗値を低下させる、特許請求の範
囲第５項記載の感温抵抗体の製造方法。
（７）熱処理した基体の両端に金属キャップを嵌合して
電極となし、皮膜をヘリカルカットして実用抵抗値をえ
る、特許請求の範囲第６項記載の感温抵抗体の製造方法
。