JPH02129901A - 正特性薄膜サーミスタ - Google Patents
正特性薄膜サーミスタInfo
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- JPH02129901A JPH02129901A JP28251288A JP28251288A JPH02129901A JP H02129901 A JPH02129901 A JP H02129901A JP 28251288 A JP28251288 A JP 28251288A JP 28251288 A JP28251288 A JP 28251288A JP H02129901 A JPH02129901 A JP H02129901A
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- Japan
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- barium titanate
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はキュリー温度を越えると電気抵抗値が著しく増
大する正特性（ＰＴＣ特性）サーミスタに関するもので
あり、特にチタン酸バリウム系組成物の膜厚が薄膜であ
るＰＴＣ薄膜サーミスタに関するものである。
大する正特性（ＰＴＣ特性）サーミスタに関するもので
あり、特にチタン酸バリウム系組成物の膜厚が薄膜であ
るＰＴＣ薄膜サーミスタに関するものである。
従来チタン酸バリウムにＹ、Ｌａ、Ｄｙなどの希土類元
素あるいはＮｂ、Ｔａなどの遷移金属元素を添加し、大
気中１２００〜１４００°Ｃで焼成した半導体セラミッ
クス材料においては、キュリー点で電気抵抗値が急に増
加する、いわゆるＰＴＣ特性を示すことが知られている
。そしてこの特性を利用したヒータ、温度センサ等が作
製されている。また、Ｂａサイトを一部Ｓｒで置換する
ことでキュリー点を低温側にずらすことができ、−方、
ｐｂに置き換えることでキュリー点を高温側にずらすこ
とができ、−３０℃〜３００°Ｃの範囲である程度任意
に変えることができる。
素あるいはＮｂ、Ｔａなどの遷移金属元素を添加し、大
気中１２００〜１４００°Ｃで焼成した半導体セラミッ
クス材料においては、キュリー点で電気抵抗値が急に増
加する、いわゆるＰＴＣ特性を示すことが知られている
。そしてこの特性を利用したヒータ、温度センサ等が作
製されている。また、Ｂａサイトを一部Ｓｒで置換する
ことでキュリー点を低温側にずらすことができ、−方、
ｐｂに置き換えることでキュリー点を高温側にずらすこ
とができ、−３０℃〜３００°Ｃの範囲である程度任意
に変えることができる。
しかしながら、従来のＰＴＣサーミスタはＴｉやＢａな
ど構成元素の各酸化物を所定の濃度に混合し、焼成する
方法が採られており、必然的に厚みの大きなものとなっ
ていた。そのため室温における抵抗値も大きく電気回路
化する際には面積を大きくすることで低抵抗化するなど
してこの問題に対処してきた。したがって、ＰＴＣサー
ミスタの薄膜化が実現できれば大きな面積をとらずに素
子の小型化を実現できることになる。また使用電流も小
さくでき実用面でも多くの期待がもたれていた。
ど構成元素の各酸化物を所定の濃度に混合し、焼成する
方法が採られており、必然的に厚みの大きなものとなっ
ていた。そのため室温における抵抗値も大きく電気回路
化する際には面積を大きくすることで低抵抗化するなど
してこの問題に対処してきた。したがって、ＰＴＣサー
ミスタの薄膜化が実現できれば大きな面積をとらずに素
子の小型化を実現できることになる。また使用電流も小
さくでき実用面でも多くの期待がもたれていた。
すなわち、本発明は、
平坦な支持基板の片面あるいは両面に電極を形成し、さ
らにその片面にチタン酸バリウム系組成物薄膜を塗布形
成したことを特徴とする特性薄膜サーミスタ、であり、
また、 チタン酸バリウム系組成物薄膜の厚みが０．００５〜５
μｍである正特性薄膜サーミスタ、であり、また、 チタン酸バリウム系組成物を形成する金属が、Ｔｉ、Ｂ
ａ、５ｒＳＳ ｉ、ｓｂ、Ｍｎ ；または、Ｔ ｔ、、
Ｂａ、Ｓｒ、Ｓ ｔＳＤｙ、Ｍｎからなり、その組成比
がＴｉ原子数を１としたときに、Ｂａ＝１−０．５．５
ｒ＝Ｏ〜０．５であり、Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ）が１．０
０２〜１．０１５の範囲にあり、ならびに、 Ｓｔ、Ｓｂ、Ｄｙ＝０．０００５〜０．００５、Ｍｎ＝
０．０００１〜０．００１の範囲にある正特性薄膜サー
ミスタ、であり、また、 チタン酸バリウム系組成物が各金属アルコキシドの均一
溶液または均一分散液を塗布、焼成して形成する正特性
薄膜サーミスタ、であり、また、金属アルコキシドの均
一溶液または均一分散液をスピンコート法により塗布す
る正特性薄膜サーミスタ、である。
らにその片面にチタン酸バリウム系組成物薄膜を塗布形
成したことを特徴とする特性薄膜サーミスタ、であり、
また、 チタン酸バリウム系組成物薄膜の厚みが０．００５〜５
μｍである正特性薄膜サーミスタ、であり、また、 チタン酸バリウム系組成物を形成する金属が、Ｔｉ、Ｂ
ａ、５ｒＳＳ ｉ、ｓｂ、Ｍｎ ；または、Ｔ ｔ、、
Ｂａ、Ｓｒ、Ｓ ｔＳＤｙ、Ｍｎからなり、その組成比
がＴｉ原子数を１としたときに、Ｂａ＝１−０．５．５
ｒ＝Ｏ〜０．５であり、Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ）が１．０
０２〜１．０１５の範囲にあり、ならびに、 Ｓｔ、Ｓｂ、Ｄｙ＝０．０００５〜０．００５、Ｍｎ＝
０．０００１〜０．００１の範囲にある正特性薄膜サー
ミスタ、であり、また、 チタン酸バリウム系組成物が各金属アルコキシドの均一
溶液または均一分散液を塗布、焼成して形成する正特性
薄膜サーミスタ、であり、また、金属アルコキシドの均
一溶液または均一分散液をスピンコート法により塗布す
る正特性薄膜サーミスタ、である。
すなわち、本発明の基本的なコンセプトは、平坦な支持
基板に、好ましくは、各種金属アルコキシドの均一溶液
あるいは均一分散液の塗布により、望ましくは、スピン
コート法による薄膜形成を行い、これを焼成する方法で
優れたＰＴＣ特性を示す薄膜素子を作製するものである
。
基板に、好ましくは、各種金属アルコキシドの均一溶液
あるいは均一分散液の塗布により、望ましくは、スピン
コート法による薄膜形成を行い、これを焼成する方法で
優れたＰＴＣ特性を示す薄膜素子を作製するものである
。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において、平坦な支持基板としては比較的安価に
入手可能なＳｉ基板、ＡＩｔｏｓ基板、Ｓｔｏｗ基板な
どが用いられる。また、裏面電極を利用する場合には低
抵抗のＳｉ基板が適している。
入手可能なＳｉ基板、ＡＩｔｏｓ基板、Ｓｔｏｗ基板な
どが用いられる。また、裏面電極を利用する場合には低
抵抗のＳｉ基板が適している。
チタン酸バリウム系組成物を形成する金属は、Ｔｉ、Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｓ ｆ、ＳｂＳＭｎ ；あるいはＴｉ、Ｂａ
、Ｓｒ、Ｓ ｔ、ＤｙＳＭｎからなり、その組成比がＴ
ｉ原子数を１としたときに（以下、金属の使用量は、Ｔ
ｉ原子数を１としたときの価を示す）、 Ｂａ＝１−０．５．５ｒ＝Ｏ〜０．５であり、Ｔｉ／（
Ｂａ＋Ｓｒ）が１．００２〜１．０１５の範囲にあり、
ならびに、 Ｓｉ、Ｓｂ、Ｄｙ＝０．０００５〜０．００５、Ｍｎ＝
０．０００１〜０．００１（７）範囲にある。
ａ、Ｓｒ、Ｓ ｆ、ＳｂＳＭｎ ；あるいはＴｉ、Ｂａ
、Ｓｒ、Ｓ ｔ、ＤｙＳＭｎからなり、その組成比がＴ
ｉ原子数を１としたときに（以下、金属の使用量は、Ｔ
ｉ原子数を１としたときの価を示す）、 Ｂａ＝１−０．５．５ｒ＝Ｏ〜０．５であり、Ｔｉ／（
Ｂａ＋Ｓｒ）が１．００２〜１．０１５の範囲にあり、
ならびに、 Ｓｉ、Ｓｂ、Ｄｙ＝０．０００５〜０．００５、Ｍｎ＝
０．０００１〜０．００１（７）範囲にある。
かかるチタン酸バリウム系組成物の薄膜化は上記のよう
な各金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブ
トキシド等のアルコキシド類の均一溶液あるいは均一分
散液を塗布、好ましくは、スピンコートすることで達成
される。この際得られる薄膜は比較的低温、例えば５０
０〜Ｉ２００°Ｃ程度の温度で２〜２０時間程度で、焼
成することができ、チタン酸バリウム系組成物からなる
半導体セラミックスとなるのである。
な各金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブ
トキシド等のアルコキシド類の均一溶液あるいは均一分
散液を塗布、好ましくは、スピンコートすることで達成
される。この際得られる薄膜は比較的低温、例えば５０
０〜Ｉ２００°Ｃ程度の温度で２〜２０時間程度で、焼
成することができ、チタン酸バリウム系組成物からなる
半導体セラミックスとなるのである。
従来の酸化物粉末の焼結、焼成により得られるセラミッ
クス半導体は一般にかなり大きな粒径となり、薄膜化す
ると粒径成長がおこり、充分な性能を発揮しない０本発
明においては、粒径制御を目的に微量の添加剤を用いる
。添加剤について種々検討した結果、この目的に適った
ものとして、ＳｉをＴｉに対して０．０００５〜０．０
０５、好ましくは、０．００１〜０．０１加えることで
粒径を小さくできる。これは我々の見出した新規な知見
に基づくものである。
クス半導体は一般にかなり大きな粒径となり、薄膜化す
ると粒径成長がおこり、充分な性能を発揮しない０本発
明においては、粒径制御を目的に微量の添加剤を用いる
。添加剤について種々検討した結果、この目的に適った
ものとして、ＳｉをＴｉに対して０．０００５〜０．０
０５、好ましくは、０．００１〜０．０１加えることで
粒径を小さくできる。これは我々の見出した新規な知見
に基づくものである。
また、また膜厚を充分薄くし、およびｓｂをＴｉに対し
て０．００１〜０，０１添加することで室温における抵
抗値を低減することができる。なお、Ｍｎの添加により
急峻な抵抗温度特性、抵抗温度変化率１０％／’Ｃ以上
を得ることができる。
て０．００１〜０，０１添加することで室温における抵
抗値を低減することができる。なお、Ｍｎの添加により
急峻な抵抗温度特性、抵抗温度変化率１０％／’Ｃ以上
を得ることができる。
本発明において、ＰＴＣ特性を示す最小膜厚としては０
．００５μｍであり、またスピンコート法による薄膜化
においては膜の均一性や操作性などから成膜最大膜厚５
μｍ程度である。チタン酸バリウム系組成物層を５μｍ
以下にしても十分なＰＴＣ特性を示す薄膜サーミスタと
なりうろことが確認された。なお、特に安定に特性を得
ようとする場合には０．１〜１μｍの膜厚が好ましい。
．００５μｍであり、またスピンコート法による薄膜化
においては膜の均一性や操作性などから成膜最大膜厚５
μｍ程度である。チタン酸バリウム系組成物層を５μｍ
以下にしても十分なＰＴＣ特性を示す薄膜サーミスタと
なりうろことが確認された。なお、特に安定に特性を得
ようとする場合には０．１〜１μｍの膜厚が好ましい。
（実施の態様〕
以下に本発明の実施の態様の具体例を図をもって説明す
る。第１図において、ｎ−Ｓｉ基板１の片面あるいは両
面にＮ４層２を無電解メツキ、ＥＢ蒸着、イオンプレー
テング等により形成し、この上ににＡｕあるいはＰｔ３
を蒸着し、オーミック、コンタクトを確保する。なお、
このような基板を使用して無電解メツキする場合は、Ｎ
ｉに対し数パーセント程度のＰを添加することが好まし
い、この基板の片面に所定の濃度に調製された金属アル
コキシド溶液を滴下し、例えばスピンコート法等により
Ｔｉ、Ｂａ、、Ｓｒ、などのチタン酸バリウム系組成物
を構成する元素を含む薄膜を形成し、焼成することでセ
ラミックス半導体であるチタン酸バリウム系組成物薄膜
４を得る。さらにその上にＮｉ、Ａｕ、Ｐｔなどの電極
５を上記と同様のに手段により形成し、本発明のＰＴＣ
Ｅｉ膜サーミメサ−ミスタ素子である。
る。第１図において、ｎ−Ｓｉ基板１の片面あるいは両
面にＮ４層２を無電解メツキ、ＥＢ蒸着、イオンプレー
テング等により形成し、この上ににＡｕあるいはＰｔ３
を蒸着し、オーミック、コンタクトを確保する。なお、
このような基板を使用して無電解メツキする場合は、Ｎ
ｉに対し数パーセント程度のＰを添加することが好まし
い、この基板の片面に所定の濃度に調製された金属アル
コキシド溶液を滴下し、例えばスピンコート法等により
Ｔｉ、Ｂａ、、Ｓｒ、などのチタン酸バリウム系組成物
を構成する元素を含む薄膜を形成し、焼成することでセ
ラミックス半導体であるチタン酸バリウム系組成物薄膜
４を得る。さらにその上にＮｉ、Ａｕ、Ｐｔなどの電極
５を上記と同様のに手段により形成し、本発明のＰＴＣ
Ｅｉ膜サーミメサ−ミスタ素子である。
さらに実施例により、より具体的な実施の態様を説明す
る。
る。
（実施例１）
鏡面仕上げのｎ−３ｉ基板（比抵抗０．００５Ωｃｍ）
に市販の無電解Ｎ１−Ｐめっきを行った。なお、これを
５％Ｈ２含有Ｎ２ガス中で７５０’Ｃ，１時間アニール
を施し、被膜層をより密着させた約１μｍのＮｉ層を形
成した。さらに、ＮｉＰの無電解めっきを施した後、こ
の片面にＡｕを０．１μｍμｍ真空法によ゛り形成した
ゆ続いてＡ ｕ上にＴ ｉ ／ Ｂ ａ ／ Ｓ ｒ
／ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｂ ／ Ｍ ｎが１１０．８３６
１０．１６，１０．００１１０．００１１０．０００２
となるように各々のイソロボキシドをイソプロピルアル
コールに熔解調製されたものを滴下し、スピンコート法
により２００人（０，０２μＮ）の薄膜形成を行なった
。これを１８０ ’Ｃ／ ｈ ｒの速度で８００ ’Ｃ
まで昇温し、約５時間放置したのち、３０℃／ ｈ ｒ
の速度で室温まで降温させる。得られたチタン酸バリウ
ム系組成物の上にＡｕ蒸着を行い電極を形成した。
に市販の無電解Ｎ１−Ｐめっきを行った。なお、これを
５％Ｈ２含有Ｎ２ガス中で７５０’Ｃ，１時間アニール
を施し、被膜層をより密着させた約１μｍのＮｉ層を形
成した。さらに、ＮｉＰの無電解めっきを施した後、こ
の片面にＡｕを０．１μｍμｍ真空法によ゛り形成した
ゆ続いてＡ ｕ上にＴ ｉ ／ Ｂ ａ ／ Ｓ ｒ
／ Ｓ ｉ ／ Ｓ ｂ ／ Ｍ ｎが１１０．８３６
１０．１６，１０．００１１０．００１１０．０００２
となるように各々のイソロボキシドをイソプロピルアル
コールに熔解調製されたものを滴下し、スピンコート法
により２００人（０，０２μＮ）の薄膜形成を行なった
。これを１８０ ’Ｃ／ ｈ ｒの速度で８００ ’Ｃ
まで昇温し、約５時間放置したのち、３０℃／ ｈ ｒ
の速度で室温まで降温させる。得られたチタン酸バリウ
ム系組成物の上にＡｕ蒸着を行い電極を形成した。
（実施例２〕
鏡面仕上げのｎ−３ｉ基板（比抵抗０．００５Ωｃｍ）
にＮｉ蒸着ならびにＰｔ蒸着を行い下部電極層をそれぞ
れ０．１μｍ形成する。続いて、ｐｔ上にＴ ｉ ／
Ｂ ａ ／ Ｓ ｒ ／ Ｓ ｉ ／ Ｄ ｙ ／ Ｍ
ｎが１１０．８３６１０．１６１０．００１１０．０
０１１０．０００２となるように各々のイソロボキシド
をイソプロピルアルコールに溶解調製されたものを滴下
し、スピンコート法により２００人（０，０２μｍ）の
薄膜形成を行なった。これを１８０°Ｃ／ｈｒの速度で
１０００°Ｃまで昇温し、約５時間放置したのち、３０
°Ｃ／ｈｒの速度で室温まで降温させる。得られたチタ
ン酸バリウム系組成物の上にｐｔ蒸着を行い電極を形成
した。
にＮｉ蒸着ならびにＰｔ蒸着を行い下部電極層をそれぞ
れ０．１μｍ形成する。続いて、ｐｔ上にＴ ｉ ／
Ｂ ａ ／ Ｓ ｒ ／ Ｓ ｉ ／ Ｄ ｙ ／ Ｍ
ｎが１１０．８３６１０．１６１０．００１１０．０
０１１０．０００２となるように各々のイソロボキシド
をイソプロピルアルコールに溶解調製されたものを滴下
し、スピンコート法により２００人（０，０２μｍ）の
薄膜形成を行なった。これを１８０°Ｃ／ｈｒの速度で
１０００°Ｃまで昇温し、約５時間放置したのち、３０
°Ｃ／ｈｒの速度で室温まで降温させる。得られたチタ
ン酸バリウム系組成物の上にｐｔ蒸着を行い電極を形成
した。
実施例１においてはＳｉ基板の裏面のＮｉ層を一方の電
極としたサンドインチ型電極により抵抗を温度の関数と
し２て測定し７、ＰＴＣ特性の評価を行った。また実施
例２においてはチタン酸バリウム系組成物薄膜の上に７
ブラナー型電極を設け、同様な評価を行った。その結果
は第２図のように典型的なＰＴＣ特性を示し、ＰＴＣ薄
膜サーミスタとして使用するに十分なものであることが
確認された。
極としたサンドインチ型電極により抵抗を温度の関数と
し２て測定し７、ＰＴＣ特性の評価を行った。また実施
例２においてはチタン酸バリウム系組成物薄膜の上に７
ブラナー型電極を設け、同様な評価を行った。その結果
は第２図のように典型的なＰＴＣ特性を示し、ＰＴＣ薄
膜サーミスタとして使用するに十分なものであることが
確認された。
第１図は本発明の実施の態様の具体例を示す模式図であ
り、第２図は本発明の実施例における素子の温度と抵抗
値の関係を示すグラフである。 図において、 １ｎ−３ｉ基板、Ｚ Ｎｉ層、３・・Ａｕあるい
はｐｔ層、４−・−・−・−チタン酸バリウム系組成物
、５ Ｎｉ、Ａｕあるいはｐｔ電極を示す。
り、第２図は本発明の実施例における素子の温度と抵抗
値の関係を示すグラフである。 図において、 １ｎ−３ｉ基板、Ｚ Ｎｉ層、３・・Ａｕあるい
はｐｔ層、４−・−・−・−チタン酸バリウム系組成物
、５ Ｎｉ、Ａｕあるいはｐｔ電極を示す。
Claims (5)
- （１）平坦な支持基板の片面あるいは両面に電極を形成
し、さらにその片面にチタン酸バリウム系組成物薄膜を
塗布形成したことを特徴とする正特性薄膜サーミスタ。 - （２）チタン酸バリウム系組成物薄膜の厚みが０．００
５〜５μｍである請求項１記載の正特性薄膜サーミスタ
。 - （３）チタン酸バリウム系組成物を形成する金属が、Ｔ
ｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｍｎ；または、Ｔｉ、Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｄｙ、Ｍｎからなり、その組成比がＴ
ｉ原子数を１としたときに、Ｂａ＝１〜０．５、Ｓｒ＝
０〜０．５であり、Ｔｉ／（Ｂａ＋Ｓｒ）が１．００２
〜１．０１５の範囲にあり、ならびに、 Ｓｉ、Ｓｂ、Ｄｙ＝０．０００５〜０．００５、Ｍｎ＝
０．０００１〜０．００１の範囲にある請求項１記載の
正特性薄膜サーミスタ。 - （４）チタン酸バリウム系組成物が各金属アルコキシド
の均一溶液または均一分散液を塗布、焼成して形成する
請求項１記載の正特性薄膜サーミスタ。 - （５）金属アルコキシドの均一溶液または均一分散液を
スピンコート法により塗布する請求項４記載の正特性薄
膜サーミスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282512A JP2710801B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 正特性薄膜サーミスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282512A JP2710801B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 正特性薄膜サーミスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02129901A true JPH02129901A (ja) | 1990-05-18 |
| JP2710801B2 JP2710801B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=17653414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63282512A Expired - Lifetime JP2710801B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 正特性薄膜サーミスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2710801B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117430347A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-23 | 电子科技大学 | 一种双互联偏钛酸钡啮合层前处理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182701A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | 株式会社島津製作所 | サ−ミスタ |
| JPS60244563A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-04 | Olympus Optical Co Ltd | サ−マルヘツド |
-
1988
- 1988-11-10 JP JP63282512A patent/JP2710801B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182701A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | 株式会社島津製作所 | サ−ミスタ |
| JPS60244563A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-04 | Olympus Optical Co Ltd | サ−マルヘツド |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117430347A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-23 | 电子科技大学 | 一种双互联偏钛酸钡啮合层前处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2710801B2 (ja) | 1998-02-10 |
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