JPH0442501A

JPH0442501A - チタン酸バリウム系半導体磁器を用いた電子部品

Info

Publication number: JPH0442501A
Application number: JP2150517A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sano; 誠佐野; Norimitsu Kito; 鬼頭　範光; Hiroto Fujiwara; 藤原　博人; Takahiko Kawahara; 河原　隆彦; Atsushi Kojima; 淳小島
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-02-13
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JP2541344B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、正の抵抗温度特性を示すチタン酸バリウム系
半導体磁器を用いた電子部品に関し、特に、半導体磁器
上に形成される電極が改良された電子部品に関する。

〔従来の技術〕

チタン酸バリウム系半導体磁器はチタン酸バリウムを主
成分とし、これに半導体化剤としてＹ、Ｌａ、Ｃｕ等の
希土類元素、Ｎｂ、Ｂ　ｉ、Ｓｂ。

Ｔａ、■、ＷまたはＴｈ等のうち少なくとも１種以上を
０．０３〜１．０モル％含有させた組成を有し、抵抗急
変点（キュリー点）を超えると著しい正の抵抗温度変化
を示すという特徴を有する。

通常、主成分であるチタン酸バリウムの影響により、チ
タン酸バリウム系半導体磁器のヰユリ−点は、はぼ１２
０℃付近にある。

チタン酸バリウム系半導体磁器のキュリー点を高温側に
移行させるために、Ｂａの一部をｐｂで置換することが
知られている。他方、キュリー点を低温側へ移行させる
ために、Ｂａの一部をＳｒで置換したり、Ｔｉの一部を
ＺｒまたはＳｎ等で置換したりすることも知られている
。

さらに、チタン酸バリウム系半導体磁器に、マンガンを
ＭｎＯ，に換算して０．０５〜０．１０モル％添加する
ことにより、キュリー点を超えた温度域における抵抗温
度変化率を著しく大きくし得ることも知られている。ま
た、Ｓｉｎ、を０゜０２〜５モル％添加することにより
、常温における比抵抗を低くすると共に、安定したもの
とし得ることも知られている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
上述したようなチタン酸バリウム系半導体磁器において
、１０Ω・口取下の低比抵抗の磁器を得ようとした場合
、耐破壊電圧が著しく低下するという問題があった。ま
た、素子の厚みを薄くした場合には、素子の両生面にＡ
ｇを主体とする電極を形成すると、Ａｇのマイグレーシ
ョン等により特性が劣化するという問題があった。他方
、マイグレーションを防止するために、Ｎｉ　−Ａｇの
二層構造の電極を形成した場合には、加工変化が太き（
なるという問題もある。

よって、本発明の目的は、より低抵抗であり、かつ優れ
た耐破壊電圧特性を示し、また加工変化が小さく、負荷
寿命試験に対しても優れた特性を示す、チタン酸バリウ
ム系半導体磁器を用いた電子部品を提供することにある
。

〔技術的課題を解決するための手段及び作用〕本発明の
チタン酸バリウム系半導体磁器を用いた電子部品は、主
成分がＢａＴｉ０．を３０〜９５モル％、ＣａＴｉＯ３
を３〜２５モル％、ＳｒＴ　ｉ　Ｏｘを１〜３０モル％
及びＰ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏｓを１〜５０モル％含む組成か
らなり、半導体化剤として希土類元素またはＮｂ、Ｔａ
、Ｖ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｗ、Ｔｈ、ＭｏもしくはＣｒのうち
少なくとも１種を０．００１〜０．４モル％含み、さら
にＭｎを０．００１〜０．１００モル％、ＳｉＯ□を０
゜０１〜５．０モル％含有する組成のチタン酸バリウム
系半導体磁器と、この半導体磁器の表面にスパッタリン
グにより形成されており、かつＣｒ、Ｔｉもしくは、ｌ
またはこれらの合金からなる第１電極と、第１電極上に
スパッタリングにより付与されており、かつ第１電極を
構成する材料よりも熱膨張係数が高く、はんだよりも熱
膨張係数の小さい金属または合金よりなる第２電極とを
備えることを特徴とする。

本発明においてチタン酸バリウム主成分中のＢａＴｉｏ
ｓ含有率を３０〜９５モル％の範囲としたのは、３０モ
ル％未満では半導体化が困難となり、かつ比抵抗が高く
なるからであり、他方、９５モル％を超えると電気的特
性が著しく低下するからである。

同様に、ＣａＴｉＯｓ含有率を３〜２５モル％の範囲と
したのは、３モル％未満ではその含有効果が現われず、
２５モル％を超えると、耐電圧特性及び耐突入電流特性
の低下をもたらすからであ５ｒＴｉＯ＊含有率を１〜３
０モル％としたのは、１モル％未満では、特性改善効果
が少なく、３０モル％を超えると電気的特性が劣化する
からである。

Ｐ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ含有率を１〜５０モル％の範囲と
したのは、１モル％未満では特性改善効果が顕著に現れ
ず実用に適さないからであり、５０モル％を超えると半
導体化が困難となるからである。

なお、主成分を（Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｐｂ）Ｔ１０、と
して表したとき、（Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｐｂ）／Ｔｉの
モル比を０．９９〜１．０３の範囲でずらしても、本発
明の目的を達成し得ることを指摘しておく。

半導体化剤として希土類元素またはＮｂ、Ｔａ、■、Ｓ
　ｂ、　Ｂ　ｉ、　Ｗ、　Ｔｈ、　ＭｏもしくはＣｒの
うち少なくとも１種を０．００１〜０．４モル％含有さ
せることとしたのは、０．００１モル％以下では磁器が
半導体化せず、逆に０．４モル％を超えて含有させると
比抵抗が高くなり、本発明の目的を達成できないからで
ある。

また、Ｍｎの量を０．００１〜０．１００モル％とした
のは、Ｑ、００１モル％未満では抵抗温度特性が劣化し
、０．１００モル％よりも多く含有させると比抵抗が大
きくなるからである。さらに、Ｓ１０ｗ含有量について
０．０１〜５モル％の範囲としたのは、０．０１モル％
未満では焼結し難（，５モル％を超えて含有させた場合
には高抵抗化してしまうからである。

上記の組成を有するチタン酸バリウム系半導体磁器以外
では本発明の目的を達成することはできない、しかしな
がら、上記の組成を有する半導体磁器にＮｉをめっきし
、その上にＡｇペーストを焼き付けて電極を形成した場
合には、加工変化が大きくなる。また、素子の厚みを薄
くするとＡｇのマイグレーラン等により特性が劣化する
。

そこで、本発明では、上記のような問題を解決するため
に、第１電極として、Ｃｒ、ＴｉもしくはＡｌまたはこ
れらの合金をスパッタリングにより付与して第１電極が
形成されており、該第１１！１極上に、スパッタリング
により熱膨張係数が第１電極材料よりも大きく、はんだ
よりも小さい金属または合金を付与することにより第２
電極が形成されている。

第２１極を構成する材料としては、例えばＮｉまたはＣ
ｕ等のはんだ付は性の良好な金属またはこれらの合金が
好適に用いられる。

本発明では、上記した組成のチタン酸バリウム系半導体
磁器に、上述のような第１電極及び第２電極が形成され
ているため、従来の半導体磁器を用いた電子部品に比べ
て素子の抵抗が低く、優れた耐破壊電圧特性を示し、さ
らに加工変化が小さく、負荷寿命に対して優れた特性を
有する電子部品を構成することができる。

〔実施例の説明〕

以下、本発明を実施例に従って詳細に説明する。

主成分原料としてＢａＣＯ３、ＣａＣ０，，５ｒｃＯｓ
　、Ｐｂｓ　Ｏａ及びＴｉｅ、を、半導体化剤原料とし
てＹｔ　Ｏｓ　、Ｌａｇ　Ｏｓ　、Ｃｅ０ｚ、Ｎｄｇ　
Ｏｘ　、Ｓｂｔ　Ｏｘ　、Ｂ　ｉｔ　０３及びＷ２Ｏ３
、添加物原料としてＭｎＣ０，、ＳｉＯ□等を準備した
。これら各原料を第１表に示す比率で含有する半導体磁
器組成物が得られるように、各原料を配合し、さらに湿
式混合した。

得られた混合原料を脱水乾燥し、１１５０℃で１時間仮
焼した。次に、仮焼原料を粉砕し、さらにバインダを加
えて造粒し、成形圧力１０００ｋｇ／ｃＩｉで円板状に
成形した。成形された円板を１３２０℃〜１４００℃で
焼成し、直径１７．５ｍ。

厚み０．６ｍの円板状の半導体磁器を得た。

得られた半導体磁器の両生表面にＩｎ−Ｇａ合金からな
る電極材をこすり付け、試料とした。これらの試料につ
いて常温（２５℃）における比抵抗、キュリー点、耐電
圧特性を測定した。測定結果を第２表に示す、上述の各
特性のうち、耐電圧特性は試料に印加する電圧を徐々に
上昇させてゆき、試料の破壊が生じる直前の最高印加電
圧値を示したものである。

なお、第１表及び第２表において＊を付した試料は本発
明の範囲外の組成の半導体磁器であり、それ以外は、半
導体磁器の組成についてはすべて本発明の範囲内のもの
である。

第２表より、実施例の試料は、低比抵抗かつ高耐電圧特
性を有することがわかる。

（以下、余白）第表（その１）第表（その３）第表（その２）第表（その４）（以下、余白）（その１）（その３）第表（その２）第表（その４）次に、試料番号２，３，７．３９及び４４の磁器に無電
解めっき法によりニッケル電極を施し、さらに、この上
に銀ペーストを塗布した後、６００℃の温度で熱処理し
てＮ　ｉ　　Ａ　ｇ　１ｉ極を形成した素子を得た。

同様に、試料番号２，３，７．３９及び４４の磁器に第
１ｔ８ｉとしてＣｒ、第２電極としてＮｉをスパッタリ
ングにより付与した素子を作製した。

上記のようにして用意した素子試料について、湯中負荷
寿命試験を行った。

また、Ｉｎ−ＧａＴｌ極が付与されていた試料との比抵
抗の差（加工変化）を、次式に従って求めた。

但し、ΔＰ：比抵抗の変化率（％）ＰＬ　＝計算上束めた比抵抗（Ω・ｃｌｌ）Ｐｔ　：電
極形成後の比抵抗（Ω・ｃｍ）Ｐ、：Ｉｎ−Ｇａ＠極で
の比抵抗（Ω・ｃｍ）湯中負荷寿命試験及び加工変化の
結果を下記の第３表に示す。

第３表第３表から明らかなように、Ｎ　ｉ　−Ａ　ｇ電極ヲ形
成した素子試料では、ＮｉとＡｇとの界面に抵抗層が存
在するため、比抵抗を低下させ難いだけでなく、湯中負
荷寿命試験での抵抗値変化率が著しく劣化した。また加
工変化も大きく、実際に使用するのには問題がある。さ
らに、低比抵抗化を図るためには、素子の厚みを薄くす
る必要があるが、このときＡｇのマイグレーション等が
起こる可能性もあり、特性劣化を引き起こす可能性があ
る。

これに対して、Ｃｒ−Ｎｉスパッタリングによる電極が
形成された素子試料では、比抵抗値が低く、負荷による
変化も少ない。また、この組成系とのマツチングが良い
ため、加工変化も少ない。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、特定組成の主成分に特
定割合で半導体化剤及び添加物を含有させた組成を有す
るチタン酸バリウム系半導体磁器にＣｒ、Ｔｉもしくは
Ａｆまたはこれらの合金によりなる第１電極、並びに熱
膨張係数が第１電極材料より大きく、はんだより小さい
材料よりなる第２電極がスパッタリングにより形成され
ているので、従来に比べて比抵抗が低く、耐電圧特性に
優れ、さらに負荷寿命試験にも優れ、加工変化が小さい
電子部品を提供することが可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主成分が、ＢａＴｉＯ＿３を３０〜９５モル％、
ＣａＴｉＯ＿３を３〜２５モル％、ＳｒＴｉＯ＿３が１
〜３０モル％及びＰｂＴｉＯ＿３を１〜５０モル％含む
組成であり、半導体化剤として、希土類元素またはＮｂ、Ｔａ、Ｖ、
Ｓｂ、Ｂｉ、Ｗ、Ｔｈ、ＭｏもしくはＣｒのうち少なく
とも１種を０．００１〜０．４モル％含み、Ｍｎを０．００１〜０．１００モル％並びにＳｉＯ＿２
を０．０１〜５モル％含む組成からなるチタン酸バリウ
ム系半導体磁器と、前記半導体磁器の表面にスパッタリングにより形成され
ており、かつＣｒ、ＴｉもしくはＡｌまたはこれらの合
金からなる第１電極と、前記第１電極上にスパッタリングにより形成されており
、かつ熱膨張係数が第１電極を構成する材料よりも大き
く、はんだよりも小さい金属または合金からなる第２電
極とを備えるチタン酸バリウム系半導体磁器を用いた電
子部品。