JPH03174701A - サーミスタの製造方法および製造システム - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、サーミスタの製造方法および製造システムに
係り、特にその抵抗値の調整に関する。

（従来の技術） Ｍｎ２０３　、ＣＯ２０３等の酸化物半導体は不純物の
添加等によって自在に抵抗値を調節でき、大きな負の温
度係数を有することから、ＮＴＣサミスタと呼ばれ広く
用いられている。

一方、ＢａＴｉＯ３にＹ、Ｎｄ等を０．１〜０゜２ａｔ
％添加した酸化物半導体は大きな正の温度係数を有する
ことから、ＰＴＣサーミスタと呼ばれる。

このようなサーミスタは、その−例を第１１図（ａ）に
示すように、Ｂａ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｎｄ、Ｃａ、ＡＩ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｕなどの金属の酸化物、炭酸
塩、硝酸塩、塩化物等を焼結し、薄いｒ’ｌ柱状等に成
形せしめられたサーミスタ本体１と、その上面と下面に
Ｎｉメツキ層を介して銀（Ａｇ）ペーストを塗布する等
の方法で形成された電極２ａ、２ｂとから形成されてい
る。

このようなサーミスタのうちＰＴＣサーミスタの抵抗値
と温度との関係の一例を第１２図に示すように、大きな
１Ｅの温度係数を有する温度領域を、Ｓｒ、Ｐｂ等の添
加で調整することかできることから、温度の測定および
過電流防止、モータ起動、カラーＴＶ消磁用等の回路素
子および低温発熱ヒータ等、広く様々な分野でなくては
ならないものとなっている。

一方ＮＴＣサーミスタについても、温度の測定および制
御、補償、利得調整、電力測定等に用いられる回路素子
としてなくてはならないものとなっている。

ところで、サーミスタの示す抵抗値はサーミスタ本体の
構成材料や材料の混合比、焼結等の製造条件、あるいは
大きさ等に依存する。このため、サーミスタの示す抵抗
値は調整しやすい反面、ばらつきが生し易いという問題
がある。

しかしながら、サーミスタの用途は、前述したように、
温度の測定および制御、補償、利得調整、電力測定、過
電流防止、モータ起動、カラーＴＶ消磁用等等、いずれ
も高精度の抵抗値制御が必要なものばかりてあり、Ｒ±
α％の範囲内にあるものを用いる必要がある。

このため、通常は、Ｒ±α％の範囲外にあるもののうち
、Ｒよりも抵抗値の低いものについては、第１１図（ｌ
〕）に示すようにサーミスタ本体を電極と共に研磨によ
って削りとる等の方法でトリミングを行い、抵抗値を」
こげ、Ｒ±α％の範囲内にはいるようにするという方策
がとられる。

しかしながら、この方法では、サーミスタ本体を電極と
共に削り取るため、多大な労力を必要とする上、削り取
る体積を制御するのは極めて困難であるという問題があ
った。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のトリミング法では、サーミスタ本体
を電極と共に削り取るため、削り取る体積を高精度に制
御するのは極めて困難であるという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、容易に高
精度の抵抗値制御をおこなうことのできるサーミスタを
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明では、半導体を所望の形状に成形すると共
に電極を形成してサーミスタを形成したのち、抵抗値を
測定し、設訓値よりも抵抗の小さいものに対しては、レ
ーザ照射によって電極の一部を除去し、抵抗値を設計値
まで上昇せしめるようにしている。

また、本発明の製造システムでは、サーミスタ作成手段
と、サーミスタ作成手段で作成されたサーミスタの抵抗
値を測定するための抵抗値測定手段と、この抵抗値測定
手段において抵抗値を測定する際にサーミスタを恒温条
件に維持する恒温手段と、レーザ照射によりサーミスタ
の電極の一部を除去するレーザトリミング手段とを具備
するようにしている。

さらに本発明の製造システムでは、抵抗値測定手段の測
定結果に基づき、設計値Ｒに対してどのような値をとる
かに応じて選別する選別手段を備え、選別手段の選別結
果に応して、レーザトリミング条件を段階的に設定する
ようにしている。

さらにまた本発明の製造システムでは、さらに抵抗値測
定手段の測定結果に基づいて、設計値Ｒに対してどのよ
うな値をとるかに応して選別する選別手段を備え、選別
手段の選別結果に応じて、レーザトリミング条件を算出
する演算手段を具備し、この演算手段の演算結果に基づ
いて逐次レザトリミング手段のトリミング条件を制御す
るようにしている。

（作用） 上記方法によれば、サーミスタの電極の一部をレーザ光
のエネルギーによって蒸発せしめ電極面積を小さくする
ことにより、電極取り出し部の抵抗を高くすることがで
き、サーミスタ素子としての抵抗値を増大することがで
きるため、電極の除去面積を制御することにより高精度
の抵抗値制御を行うことかｉｉＪ能となる。

ところで、レーサ照射により物質を蒸発せしめるレーザ
トリミング法は、抵抗体の抵抗値トリミンクなどにおい
て従来から広く用いられている方法である。しかしなが
ら、レーサ照射と同時に抵抗値を測定するため、レーザ
照射時に受けたエネルギーによって温度が」二昇した状
態でサーミスタの抵抗１ＦｒＬをＡｌ１Ｊ定することに
なる。従って温度変化によって（氏抗値が変化したまま
の状態で抵抗値−］り定がなされるため、実際は設定値
からずれたものになっていることが多い。

そこで、本発明の製造システムでは、抵抗値測定手段に
おいて抵抗値を測定する際にサーミスタを恒温条件に維
持する恒温手段を具備するようにしているため、常に恒
温下での温度測定が可能てあり、高精度の抵抗値調整を
行うことが可能となる。

さらに本発明の製造システムでは、抵抗値７ＩＩｌｊ定
手段の測定結果に基づき、設計値Ｒに対してどのような
値をとるかに応じて段階的に選別する選別手段を備え、
選別手段の選別結果に応して、その段階に属するものご
とに順次レーサー・リミング条件を制御しつつトリミン
グをｆ−ｉうようにしているため、より高速度で抵抗値
制御を行うことが可能となる。

さらに本発明の製造システムでは、さらに抵抗値測定手
段の測定結果に基づいて、設言１値Ｒに対してどのよう
な値をとるかに応して選別する選別手段をｒｉｆｔえ、
選別手段の選別結果に応じて、レーサー・リミンクによ
って除去する量を算出し、逐次レー→ｊ’　ｌ−リミン
グ条件を決定するようにしているため、より高速度で所
望の抵抗値を得ることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しりつ詳細に
説明する。

実施例１ 第１図は、本発明実施例のサーミスタの製造スチップを
示すフローチャー１・である。

まず、通常の方法てサーミスタを形成する（ステップ］
００）。

すなわち、第２図（ａ）に示すように、Ｎｉ０Ｍｎ２０
３　、Ｃ０２０３の粉末を所定の割合で混合し、冷却プ
レス法によってディスク４ノζに加圧成形した後、１２
００℃で焼結し、ディスク状のサーミスタ本体１を形成
した後、この上面および下面にＡｇペース］・を用いて
電ｔｆｆｉ２ａ、２ｂを形成し、７００℃で焼威し、直
径４．４７ｍｍのサーミスタを形成する。

この後、サーミスタの電極２ａ、２ｂに、１氏抗測定器
の探針を接触せしめ、電極２ａ、２ｂ間の抵抗を測定す
る（ステップ１．０１）。

そして、この測定値か設５１値Ｒ（ここでは］ＯＫΩ）
に対してあらかじめ決定されている誤差範囲α％の範囲
にあるか否かを１′す断する（ステップ１０２）。

そして、Ｒ±α％の範囲内にあるものに対しては、その
まま、完成とし、搬送ラインに移送する０ （ステップ１０３）。

さらに、測定抵抗値がＲ＋α％以上であるか否かを判断
しくステップ１０４）、Ｒ＋α％以上である場合は廃棄
処分とし、製造ラインから外す（ステップ１０５）。

一方、Ｒ−α％以下のものに対しては、−レーザｉ・リ
ミングを行い、第２図（ｂ）に示すように、電極２ａの
一部をレーザ照射によって蒸発せしめ、電極面積を所定
量だけ低減する（ステップ１０６）そして、再び抵抗値
測定ステップ］０］に戻って抵抗値測定を行うというプ
ロセスを繰返していく。

このようにして、抵抗値がＲ±α％の範四内に制御され
たサーミスタが完成する。

なお、電極面積除去率とサーミスタの抵抗値変化率との
関係を測定した結果を第３図（ａ）に示す。

この図からも、電極面積を低減せしめることによって、
高精度の抵抗値制御か可能であることがわかる。

１ また、この様にして得られたサーミスタの抵抗値分布は
第３図（１））に示すように、極めて良好な分布をなし
ていることがわかる。

なお、この例では、」二面の電極２ａの端部を除去した
が、この除去部の形状については必要に応じて適宜変更
可能であり、例えば第４図（ａ）に示すように、周縁部
を除去したり、第４図（１））に示すように、上面およ
び下面の電極２ａ、２ｂの両方の一部を除去したり、第
４図（Ｃ）に示すように、レーザによって直線上に電極
の一部を除去し、電極２ａを大電極２Ｓと小電極２ｐと
に分割し、いずれかを取り出し電極とするようにしても
よい。

また、第５図に示すように、電極２ａ　　２ｂと共にサ
ーミスタ本体１の一部をも除失し、所望の抵抗値を得る
ようにしてもよい。

加えて、前記実施例ではＮＴＣザーミスタについて説明
したか、伺料粉末としてのＮｉｐ、Ｍｎ２０３　、ＣＯ
２０３に代えてＴｉＯ２，ＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３の粉
末を所定の割合で混合し、冷却プレス峡によってディス
ク状に加圧成形した後、２ １３００℃で焼結し、ディスク状のサーミスタ本体を形
成し、他は同様にして形成すれば、ＰＴＣザーミスタを
得ることができる。

実施例２ 次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第６図は本発明の第２の実施例のサーミスタ製造システ
ムを示す説明図である。

このサーミスタ製造システムは、第６図に示すように、
サーミスタを製造するサーミスタ作成手段］１と、常に
２５℃に制御されている恒温室１２と、この恒温室］２
内に設置され、サーミスタ作成手段１１て作成されたサ
ーミスタ１０の抵抗値を測定するための抵抗測定器１３
と、この抵抗測定器］３の測定結果に基づいて、レーザ
ビームＬの照Ｊ＝ｔによりサーミスタの電極の一部を除
去するレーザトリミング装置１４と、抵抗値制御の完了
したサーミスタを搬送する搬送ライン１５と、トリミン
グの不能なサーミスタを廃棄する廃棄装置１６とを具備
してなるものである。

なお、このレーザトリミング装置１４は、ＹＡ３ Ｇレーザ１４　ａと、ＹＡＧレーザ１４ａの出力を制御
する出力制御装置１４ｂとからなり、ここでは出力３．
５Ｗ、　スイッチパルス発振周波数５１（Ｈｚ走査速度
２５　ｍｍ／ｓｅｃとする。

次に、このサーミスタ製造システムを用いてザミスタを
製造する上程について説明する。

製造の流れとしては、実施例１において示したフローチ
ャー１・（第１図）に従って同様に行う。

すなわちます、サーミスタ作成手段１１を用いて、前記
実施例１て示したのと同様にサーミスタ１０を形成する
。このサーミスタ１０としては実施例１で示したのと同
様にＮ　ｉ　Ｏ，Ｍｎ２０３　。

Ｃｏ２Ｏ３の混合粉末焼結体１の上面および下面にＡｇ
ペーストを用いて電極２ａ、２ｂを形成したものとする
。

この後、サーミスタをあらかしめ２５℃に設定された恒
温室１２に設置し、サーミスタの電極２ａ、２ｂに、抵
抗測定器１３の探針を接触せしめ、電極２ａ、２ｂ間の
抵抗をｆｌｌｌｌ定する（ステップ］０１）。

４ そして、この測定値か設計値Ｒ（ここでは］ＯＫΩ）に
対してあらかしめ決定されている誤差範囲α％の範囲に
あるか否かを判断しくステップ１０２）、Ｒ±α％の範
囲内にあるものに対しては、そのまま、完成とし、搬送
ライン］５に移送する（ステップ１０３）。

さらに、測定抵抗値がＲ＋α％以」二であるか否かを判
断しくステップ１０４）、Ｒ＋α％以上である場合は廃
棄処分とし、製造ラインから外して廃棄装置１６に移す
（ステップ１０５）。

一方、Ｒ−α％以下のものに対しては、レーザトリミン
グ装置１４に移し、レーザビームＬを照射しレーザトリ
ミングを行い、第２図（ｂ）に示すように、電極２ａの
一部をレーザ照射によって蒸発せしめ、電極面積を所定
量たけ低減する（ステップ１０６）。

そして、丙び抵抗測定器１３て抵抗値測定を行う、測定
ステップ１０］に戻るというプロセスを繰返していく。

このようにして、抵抗値が目標値Ｒに対してＲ５ ±α％の範囲内に制御されたサーミスタが完成する。

前記実施例では、ＮＴＣザーミスタについて説明したか
、この場合も＋４料粉米としてのＮｉ０Ｍｎ２０３．Ｃ
０２０□３に代えてＴｉＯ２，Ｂａｃｏａ　、Ｎｄ２０
３の粉末を用いるようにすれば、ＰＴＣザーミスタを得
ることができる。

実施例３ 次に、本発明の第３の実施例について説明する。

第７図は本発明の第３の実施例のサーミスタ製造システ
ムを示す説明図である。

このサーミスタ製造システムは、第６図に示した実施例
２のサーミスタ製造システムにおいて、さらにレーザト
リミング装置］４にサーミスタ］Ｏを支持する支持台を
Ｘ−Ｙ方向に移動可能なＸＹステージ１７とし、このＸ
−Ｙステージ］７の駆動を制御する制御装置１８を（＝
１加し、レーザ光照射面積を高精度に制御できるように
したもので、他の部分については実施例２の→ｔ−−ミ
スタ製６ 造システムと全く同様に構成されている。同一部分には
同一符号をイリした。

このシステムを用いることにより、より高精度のトリミ
ンクを行うことかでき、より「１標値に近い抵抗値を持
つサーミスタを得ることが可能となる。

実施例４ 次に、本発明の第４の実施例について説明する。

第８図は本発明の第４の実施例のサーミスタ製造システ
ムを示す説明図である。

このサーミスタ製造システムは、第６図に示した実施例
２のサーミスタ製造システムにおいて、さらにレーザト
リミング装置に、トリミング位置を制御すべくレーザビ
ームの照射条件を制御するためのレーザ制御装置１９を
ｆ＝Ｉ加し、サーミスタ１０の電極へのレーザ照射量を
高精度に制御できるようにしたもので、他の部分につい
ては実施例２のサーミスタ製造システムと全く同様に構
成されている。同一部分には同一符号を付した。

７ このシステムを用いることにより、実施例３と同様、よ
り高精度のトリミングを行うことができ、よりｌ］標値
に近い抵抗値を持つサーミスタを得ることが可能となる
。

実施例５ 次に、本発明の第５の実施例について説明する。

第９図は本発明の第５の実施例のサーミスタ製造システ
ムを示す説明図である。

このサーミスタ製造システムは、第６図に示した実施例
２のサーミスタ製造システムに、抵抗測定器１３の測定
結果に基づいて、目標値からのずれに応じてサーミスタ
を複数のグループに分類する選別器２０を（＝１加する
とともに、いずれのグループのサーミスタは電極除去面
積をどのくらいにするかをあらかじめ算出し、その値に
応じてレーザ照射量等のトリミング条件を決定しておき
、当該サーミスタがとのグループに属しているかに応じ
て、レーザトリミング装置１４におけるトリミング条件
を設定し直すようにしたものである。他８ の部分については実施例２のサーミスタ製造システムと
全く同様に構成されている。同一部分には同一符号を付
した。

このシステムを用いることにより、［１標（直からのず
れ量の大きなサーミスタに対しては、トリミングによっ
て除去する量を多くすることができ、より早く目標値に
近付けることができる。

なお、この実施例では、選別器２ｏは恒温室１２内に抵
抗測定器１３と一体的に形成したが、抵抗測定器１３と
は別体として恒温室外に配設してもよい事はいうまでも
ない。

実施例６ 次に、本発明の第６の実施例について説明する。

第１０図は本発明の第６の実施例のサーミスタ製造シス
テムを示す説明図である。

このサーミスタ製造システムは、前記実施例５の装置を
さらに自動化し、より高速のトリミングを可能とするこ
とを企図して形成されたものである。

　９ すなわち、第６図に示した実施例２のサーミスタ製造シ
ステムに加え、恒温室１２内の抵抗測定器１３にサーミ
スタが入る直前に、サーミスタの到来をカウントするカ
ウンタ２１と、抵抗測定器１３の測定結果に基づき、［
１標値からのすれに応じてサーミスタを複数のグループ
に分類し、とのグループに属するかを示す選別信号を送
出する選別装置２０ｓを（；Ｉ加するとともに、トリミ
ングを必要とするサーミスタに関して、それぞれずれ星
に応じて当該サーミスタは電極除去面積をとのくらいに
するかをあらかじめ算出し、その値に応じてレーザ照射
量等のトリミング条件を決定し記憶するメモリを備え、
カウンタ２］から入力されたサーミスタの番号と選別装
置２０ｓからの選別信号に応じてレーザトリミング装置
１４の駆動を指示する制御信号を送出する演算処理回路
２２を（す加したことを特徴とするものて、レーザトリ
ミング装置１４に到達した当該サーミスタがどのグルー
プに属しているかに応じて、レーザトリミング装置１４
におけるトリミング条件を自動的に設定０ し直すようにしたものである。なお２３は演算処理回路
２２からの制御信号に址づいてレーザトリミング装置を
駆動する制御装置である。他の部分については実施例２
のサーミスタ製造システムと全く同様に構成されている
。同一部分には同−初号を付した。

このシステムを用いることにより、目標値からのずれ量
の大きなサーミスタに対しては、トリミングによって除
去する量を多くすることができ、ずれ量に応じてトリミ
ング条件を１″１動的に制御し、より早く目標値に近付
けることができる、このようにして、より高精度のトリ
ミングを行うことができ、より目標値に近い抵抗値を持
−っ勺ミスタを得ることが可能となる。

なお、この装置においては、トリミング条件の制御をレ
ーザトリミング装置を制御することによって達成したが
、実施例３で用いたようなＸ−Ｙステージの走査速度に
よって電極除夫面積を制御するようにしても良い。

〔発明の効果〕

２］ 以上説明してきたように、本発明によれば、ザミスタ形
成後、サーミスタの電極の一部をレザ光のエネルギーに
よって蒸発せしめ電極面積を小さくすることにより、サ
ーミスタ素子としての抵抗値を高精度に制御することが
可能となる。

また、本発明の装置では、抵抗値Ａｌｌ＋ｌｌ設定おい
て抵１ん値を測定する際にサーミスタを恒温条件に維持
する↑目温下段を具備し、抵抗値を恒温下で測定し、こ
の測定結果に基づいてレーザトリミングを繰り返すよう
にしている、常に恒温Ｆての温反ｉ１１’ｌ　＞１　カ
”Ｊ能テアリ、］１ｈｔｌ′１度（７）　ＩＫ　ｂ’Ｌ
Ｉｕ’ｊ　５ｙＪ　蛤ヲ行’）ことが可能とＩｘる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のサーミスタ製造工程を
示すフローチャー１・を示す図、第２図（ａ）および第
２図（［））は同ザーミスタ製造Ｅ程を示す図、第３図
（ａ）は電極面積の変化率と抵抗値変化率との関係を示
す図、第３図（ｂ）は本発明の第１の実施例のサーミス
タ製造工程で形成されたザミスタの抵抗値分布を示す図
、第４図および第２ ５図はレーザトリミング箇所の変形例を示す図、第６図
は本発明の第２の実施例のサーミスタ製造システムを示
す図、第７図は本発明の第３の実施例のサーミスタ製造
システムを示す図、第８図は本発明の第４の実施例のサ
ーミスタ製造システムを示す図、第、９図は本発明の第
５の実施例のザミスタ製造システムを示す図、第１０図
は本発明の第６の実施例のサーミスタ製造システムを示
す図、第１１図（ａ）乃至第１１図（ｂ）は従来例のサ
ミスタのトリミング方法を示す図、第１２図は不純物量
を変化させた場合のＰＴＣザーミスタの抵抗値と温度の
関係を示す図である。 ］・・・サーミスタ本体、２ａ、２ｂ・・・電極、２Ｓ
・・大電極、２ｐ・・・小電極、１０・・サーミスタ、
１］・・・サーミスタ作成手段、１２・・・恒温室、１
３・・・抵抗測定器、１４・・レーザトリミング装置、
１５・・・搬送ライン、１６・・・廃棄装置、１７・・
・Ｘ−Ｙステージ、１８・・・制御装置、１９・・・レ
ーザ制御装置、２０・・選別器、２］・・・カウンタ、
２２・・・演算制御装置、２３・・制御装置。 ３ フーミスクの詑ｕＮ［直、１７１ｔｊ’う）□戸−一 弔 図（ｂ） （ａ） （ｂ） 第 図 第５ 図 （Ｃ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体を所望の形状に成形し、これに電極形成を
   行いサーミスタを作成するサーミスタ作成工程と、 前記サーミスタの抵抗値を測定する抵抗値 測定工程と、 前記抵抗値測定工程における測定結果に基 づいて電極の一部を除去するレーザトリミング工程とを
   具備したことを特徴とするサーミスタの製造方法。
2. （２）半導体を所望の形状に成形し、これに電極形成を
   行いサーミスタを作成するサーミスタ作成手段と、 サーミスタ作成手段で作成されたサーミス タの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、 前記抵抗値測定手段において抵抗値を測定 する際にサーミスタを恒温条件に維持する恒温手段と、 レーザ照射により前記サーミスタの電極の 一部を除去するレーザトリミング手段とを具備したこと
   を特徴とするサーミスタ製造システム。
3. （３）サーミスタ製造システムにおいて、 抵抗値測定手段の測定結果に基づき、設計 値Ｒに対してどのような値をとるかに応じて選別する選
   別手段と、 選別手段の選別結果に応じて、レーザトリ ミング条件を段階的に制御する制御手段とを具備するよ
   うにしたことを特徴とする請求項（２）記載のサーミス
   タ製造システム。
4. （４）サーミスタ製造システムにおいて、 抵抗値測定手段の測定結果に基づいて、設 計値Ｒに対してどのような値をとるかに応じて選別する
   選別手段と、 前記選別手段の選別結果に応じて、設計値 からのずれ量に応じたトリミング量を算出して、レーザ
   トリミング条件を決定し、レーザトリミング手段のトリ
   ミング条件を逐次制御する演算手段とを具備するように
   したことを特徴とする請求項（２）記載のサーミスタ製
   造システム。