JPH05226114A - Ｎｔｃサーミスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハーの密度ばらつき等に起因する特性の
ばらつきが生じ難いＮＴＣサーミスタの製造方法を得
る。 【構成】 ＮＴＣサーミスタ素体を構成するためのセラ
ミック材料に有機バインダを混練して成形することによ
り得られた成形体上に導電ペーストを塗布し、成形体の
焼成と同時に導電ペーストを焼き付けることにより電極
を形成する、ＮＴＣサーミスタの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負特性サーミスタ（以
下、ＮＴＣサーミスタ）の製造方法に関し、特に、電極
形成工程が改良されたＮＴＣサーミスタの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＮＴＣサーミスタは、以下の工程
を経て製造されていた。まず、ＮＴＣサーミスタ素体を
構成するためのセラミック材料に有機バインダを加えて
所望の形状の成形体を得る。次に、該成形体を焼成し、
焼結体を得る。しかる後、得られた焼結体をスライシン
グすることにより、薄い焼結体ウエハーを得る。次に、
該ウエハーを６００〜１２００℃の温度でアニールす
る。しかる後、ウエハーの主面にＡｇペーストのような
導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより、ウエハ
ーの主面上に電極を形成する。最後に、電極が形成され
たウエハーを所定の大きさにスライシングすることによ
り、ＮＴＣサーミスタ素子を得る。なお、部品として完
成させるには、得られたＮＴＣサーミスタ素子に、適宜
リード線等が接合される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では、得られたＮＴＣサーミスタ素子の特性に
ばらつきが生じ易く、歩留りが十分でないという問題が
あった。これは、上記製造工程において得られた成形体
の密度のばらつきや、焼成温度のばらつきによるものと
考えられる。実際に顕微鏡にてウエハーの研磨表面を観
察したところ、図２に顕微鏡写真で示すように、スライ
シングされたウエハーの主面において、様々な大きさの
ポアが不規則に分布していることがわかった。また、ス
ライシングされたウエハーの抵抗値をウエハー内のさま
ざまな位置で測定したところ、図３に破線で示すよう
に、位置によって抵抗値がかなりの範囲でばらついてい
ることがわかった。なお、図３の破線は、図４に平面図
で示すように、ウエハー１の直径Ａ方向に等間隔に測定
点ａ₁ 〜ａ_n を設け、各測定点ａ₁ 〜ａ_n において抵抗
値を測定したものを継げたものである。

【０００４】本発明の目的は、上述したようなウエハー
の密度のばらつき等に起因する特性のばらつきが生じ難
いＮＴＣサーミスタの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＮＴＣサーミ
スタ素体と、該ＮＴＣサーミスタ素体上に形成された電
極とを備えるＮＴＣサーミスタの製造方法であり、前記
ＮＴＣサーミスタ素体を構成するためのセラミック材料
と有機バインダとを混練し、成形して得られた成形体を
用意し、前記成形体上に導電ペーストを塗布し、前記成
形体の焼成と同時に前記導電ペーストを焼き付けること
により電極を形成することを特徴とするものである。

【０００６】すなわち、本発明では、図１に示すよう
に、ＮＴＣサーミスタを構成するためのセラミック材料
と有機バインダとがまず混練され、混練された材料を成
形することにより成形体が用意される。ＮＴＣサーミス
タ素体を構成するためのセラミック材料としては、従来
よりＮＴＣサーミスタを構成するために用いられている
種々のセラミック材料が用いられ、例えばＭｎ、Ｎｉ及
びＣｏ等の金属酸化物を８００〜１０００℃程度の温度
で仮焼し、しかる後粉砕することにより得られたセラミ
ック粉末が用いられる。

【０００７】また、有機バインダとしては、酢酸ビニル
やポリビニルアルコール等が用いられる。有機バインダ
は、原料に成形性を付与するために添加されるものであ
るため、通常、セラミック材料に対して５〜１５％程度
の割合で混合される。セラミック材料と有機バインダと
の混合材料から成形体を得る方法については、（ａ）ド
クターブレード法等によりセラミックグリーンシートを
作製し、複数枚のセラミックグリーンシートを積層・圧
着する方法、（ｂ）押出成形法、並びに（ｃ）粉末成形
法等の任意の成形方法を用いることができ、いずれの成
形方法を用いた場合においても、後述の本発明の効果を
得ることができる。

【０００８】図１に示すように、本発明では、上記のよ
うにして得られた成形体上に、導電ペーストが塗布され
る。この導電ペーストは、電極を形成するために塗布さ
れるものであり、所望とする電極形状に応じた領域に塗
布される。また、多数のＮＴＣサーミスタを一枚のウエ
ハーから得る場合には、該ウエハーの主面の全面に導電
ペーストが塗布される。使用し得る導電ペーストとして
は、ＰｔもしくはＰｄ等の金属、またはＰｔ−Ａｕ、Ｐ
ｔ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｄもしくはＰｔ−Ａｕ
−Ｐｄ等の合金を含む導電ペーストが挙げられる。

【０００９】本発明においては、上述した導電ペースト
の塗布後に、成形体を焼成すると同時に、該焼成工程に
おいて導電ペーストが焼き付けられて電極が形成され
る。焼成は、使用するセラミック材料の種類によっても
異なるが、通常、１１００〜１３００℃程度の温度で行
われる。なお、必要に応じて、部品として完成するため
に、形成された電極にリード端子等を接合してもよい。

【００１０】

【作用】本発明の製造方法は、導電ペーストを塗布され
たセラミック成形体の焼成工程において、セラミックス
の焼成と同時に該導電ペーストを焼き付けることにより
電極を形成することを特徴とする。生のセラミック成形
体を焼成する際に同時に電極材料を焼き付けて電極を形
成する方法自体は、積層コンデンサの製造方法等におい
て用いられており、公知の技術である。しかしながら、
積層コンデンサの製造方法等においてセラミック成形体
と同時に焼成されるのは内部電極部分であり、これはセ
ラミックスの焼成後に内部電極部分のみを別途形成する
のが困難であることによる。

【００１１】これに対して、ＮＴＣサーミスタのよう
に、セラミック焼結体の外側に露出している面に電極を
形成する場合には、セラミックスの焼成後に別途電極を
容易に形成し得るため、セラミックスの焼成工程におい
て同時に電極を形成する必要は無い。従って、従来、Ｎ
ＴＣサーミスタの製造方法において、セラミックスの焼
成に際し電極を同時に焼き付ける方法は採用されていな
かった。上記のように、本発明は、セラミックスを焼成
した後においても形成し得る電極を、敢えてセラミック
スの焼成工程においてセラミックスと同時焼成すること
により形成したことに特徴を有する。そして、本発明に
おいては、電極がセラミック成形体の焼成工程において
セラミックスと同時に焼成されるため、後述する実施例
から明らかなように電極とセラミックスとの界面が安定
化され、それによって特性のばらつきが低減される。

【００１２】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例を説明すること
により、本発明をより一層明らかなものとする。

【００１３】実施例１ Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏの各酸化物を、それぞれ、５０重量
％、２０重量％及び３０重量％の比率で混合し、８００
〜１０００℃の温度で仮焼し、粉砕することによりセラ
ミック材料としてのセラミック粉末を得た。次に、該セ
ラミック粉末に有機バインダとして酢酸ビニルをセラミ
ック粉末に対して１３重量％の割合で添加し、混練し
た。混練された材料を用い、ドクターブレード法により
厚み５０μｍのグリーンシートを作製した。次に、得ら
れたグリーンシートを４５０μｍの厚みとなるように複
数枚積層し、しかる後厚み方向に圧着した。圧着された
成形体を複数個用意し、各成形体の主面にＰｔ、Ｐｔ−
Ａｕ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｐｄ、ま
たはＰｔ−Ａｕ−Ｐｄを含有する導電ペーストを塗布
し、１１００〜１３００℃の温度で焼成し、セラミック
スを焼成すると共に、上記導電ペーストを焼き付けて、
厚み２７０μｍのＮＴＣサーミスタ素子用ウエハーを得
た。

【００１４】上記のようにして得られたウエハー内の比
抵抗のばらつきを確かめるために、図４を参照して説明
した比抵抗の測定方法に準じて、ウエハー内の各測定点
における比抵抗を測定した。結果を、図３に実線で示
す。図３の実線で示された特性から明らかなように、本
実施例の方法に従って用意されたウエハーでは、従来例
に比べてウエハー内の比抵抗のばらつきが非常に小さい
ことがわかる。また、この実施例で用意されたウエハー
の研磨表面を図６に顕微鏡写真で示す。図６を、前述し
た図２と比較すれば明らかなように、本実施例の製造方
法によれば、ウエハー内のポアの大きさ及び分布のばら
つきが従来例に比べて小さくされていることがわかる。

【００１５】次に、上述のようにして得た各ウエハーを
ダイシングソーにより０．５ｍｍ×０．５ｍｍの大きさ
にカットし、ＮＴＣサーミスタ素子を得た。得られたＮ
ＴＣサーミスタ素子を、図５に示すように、ガラス封入
した。図５において、１はＮＴＣサーミスタ、２はＮＴ
Ｃサーミスタ素子を示す。ＮＴＣサーミスタ素子２は、
ＮＴＣサーミスタ素体２ａの両主面に電極２ｂ，２ｃが
形成された構造を有する。また、３，４はそれぞれジメ
ット線を示し、電極２ｂ，２ｃに電気的に接続されてい
る。また、５はガラス層を示し、ＮＴＣサーミスタ素子
２及びジメット線３，４の内側の大径部３ａ，４ａを封
入するために設けられている。

【００１６】上述のようにして構成されたＮＴＣサーミ
スタ１につき、比抵抗、抵抗のばらつき（３ＣＶ％）、
Ｂ（２５／５０℃における値）、Ｂのばらつき（３ＣＶ
％）、加工変化率を測定した。結果を表１に示す。ま
た、上述のようにして得られた各ＮＴＣサーミスタにつ
き、以下の要領でライフ・テストを行った。ライフ・テ
ストの結果を、表１に併せて示す。

【００１７】ライフ・テスト ＮＴＣサーミスタを３００℃の温度、並びに９５％の湿
度の下に１０００時間放置し、しかる後、比抵抗を測定
し、比抵抗の初期値Ｒ（２５℃）に対する変動率ΔＲ
（２５℃）（％）を計算した。また、比較のために、上
述したセラミックグリーンシートの積層体を圧着した後
焼成し、焼成されたウエハーの主面にＡｇペーストを塗
布し、焼き付けることにより電極を形成し、しかる後ダ
イシングソーにより０．５ｍｍ×０．５ｍｍの大きさに
カットすることにより得られたＮＴＣサーミスタ素子を
用い、実施例と同様にガラス封入し、ＮＴＣサーミスタ
を得た。この比較のために用意したＮＴＣサーミスタ
（比較例１）についても、実施例と同様に比抵抗等を測
定した。結果を、表１に併せて示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】但し、＊印を付したペーストでは、金属に
対して４重量％の割合でガラスフリットを添加した。

【００２０】表１から明らかなように、比較例１のＡｇ
電極が形成されたＮＴＣサーミスタに比べて、本実施例
のＮＴＣサーミスタでは、比抵抗及びＢのばらつきが非
常に小さくなっていることがわかる。また、加工変化率
も非常に小さく、さらにライフ・テストの結果も従来の
方法で得られた比較例１のＮＴＣサーミスタに比べて非
常に優れていることがわかる。

【００２１】実施例２ 実施例１で用意された０．５×０．５ｍｍの大きさのＮ
ＴＣサーミスタ素子を用い、図７に示すラジアル型のＮ
ＴＣサーミスタ６を構成した。図７において、ＮＴＣサ
ーミスタ６では、ＮＴＣサーミスタ素子２の両主面に設
けられている電極２ｂ，２ｃに、リード端子７，８が接
合されており、かつリード端子７，８が同一方向に延ば
されて引出されている。なお、９は封止ガラス層を示
す。上記のようにして構成されたラジアル型のＮＴＣサ
ーミスタ６の特性を実施例１と同様にして測定した。結
果を表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】但し、＊印を付したペーストでは、金属に
対して４重量％の割合でガラスフリットを添加した。ま
た、実施例１で比較のために用意したＡｇ電極が形成さ
れたＮＴＣサーミスタ素子を用い、上記実施例２と同様
にして図７に示すＮＴＣサーミスタを構成し比較例２と
し、各特性を測定した。この結果も、表２に示す。表２
から明らかなように、ラジアル型のＮＴＣサーミスタを
構成した場合においても、実施例２では、比較例２に比
べて比抵抗及びＢのばらつきが非常に小さく、加工変化
率及びライフテストの結果においても優れていることが
わかる。

【００２４】実施例３ 実施例１で用意したセラミック粉末を用い、下記の３種
類の成形方法を用いて成形体を得た。 （１）押出成形法…用意されたセラミック粉末に対し
て、酢酸ビニルを有機バインダとして５重量％、可塑剤
を３重量％及び水を３０重量％を加えて混練し、しかる
後押出成形した。 （２）ドクターブレード法…用意されたセラミック粉末
に、酢酸ビニルを１２重量％、可塑剤を３重量ｂ及び水
を４０重量％加え、ドクターブレード法によりシート成
形した。 （３）粉末成形法…用意されたセラミックス粉末に酢酸
ビニルを４重量％、可塑剤を０．５重量％、水を１００
重量％を加え、スプレードイヤで造粒した。成形は、直
径１０ｍｍ、厚み０．３５ｍｍとなるように、４ｔ／ｃ
ｍ² の圧力を付加することにより加圧して行った。

【００２５】上記のように３種類の成形方法で得られた
成形体の主面に、Ｐｔ含有導電ペーストを塗布し、１２
００℃の温度で焼成すると共に、該Ｐｔ含有導電ペース
トを焼き付けることにより電極を形成した。しかる後、
得られたウエハーを０．５×０．５ｍｍの大きさにカッ
トすることによりＮＴＣサーミスタ素子を得、図５に示
したようにガラス封入してＮＴＣサーミスタを得た。上
記のようにして各成形法により得られた成形体を用いて
構成された各ＮＴＣサーミスタにつき、実施例１と同様
に評価した。結果を、表３に示す。また、比較を容易と
するために、実施例１で用意した比較例１の特性を表３
に併せて示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３から明らかなように、いずれの成形方
法を用いて得られた成形体を利用したとしても、比抵
抗、Ｂのばらつきが比較例１に比べて非常に小さくされ
ており、また加工変化率も非常に小さくなることがわか
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、ＮＴＣサーミスタ素体
の主面に形成される電極が、セラミックス焼成時に導電
ペーストを同時に焼き付けることにより形成されるた
め、セラミックスと電極との界面が安定化され、それに
よって特性のばらつきの少ないＮＴＣサーミスタが得ら
れる。よって、ＮＴＣサーミスタの生産に際し、歩留り
を改善することが可能となる。また、導電ペーストの焼
付工程がなくなることで、生産期間が短くなり、コスト
ダウンになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の方法を説明するための工程図

【図２】図２は従来法により得られたウエハーの研磨表
面を顕微鏡写真で示す図

【図３】図３は従来例及び実施例におけるウエハー内の
比抵抗のばらつきを説明するための図

【図４】図４は図３の特性を測定する方法を説明するた
めの平面図

【図５】図５は実施例１で用意されるＮＴＣサーミスタ
の構造を説明するための断面図

【図６】図６は実施例１で用意されたウエハーの研磨表
面を顕微鏡写真で示す図

【図７】図７は実施例２で用意されたＮＴＣサーミスタ
の断面図である

【符号の説明】

１…ＮＴＣサーミスタ ２…ＮＴＣサーミスタ素子 ２ａ…ＮＴＣサーミスタ素体 ２ｂ，２ｃ…電極

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の方法を説明するための工程図

【図２】図２は従来法により得られたセラミックウエハ
ーの研磨表面のセラミック材料の組織を電子顕微鏡写真
で示す図

【図３】図３は従来例及び実施例におけるウエハー内の
比抵抗をばらつきを説明するための図

【図４】図４は図３の特性を測定する方法を説明するた
めの平面図

【図５】図５は実施例１で用意されるＮＴＣサーミスタ
の構造を説明するための断面図

【図６】図６は実施例１で用意されたセラミックウエハ
ーの研磨表面のセラミック材料の組織を電子顕微鏡写真
で示す図

【図７】図７は実施例２で用意されたＮＴＣサーミスタ
の断面図である

【符号の説明】 １…ＮＴＣサーミスタ ２…ＮＴＣサーミスタ素子 ２ａ…ＮＴＣサーミスタ素体 ２ｂ，２ｃ…電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪川 武義 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮＴＣサーミスタ素体と、該ＮＴＣサー
   ミスタ素体上に形成された電極とを備えるＮＴＣサーミ
   スタの製造方法であって、 前記ＮＴＣサーミスタ素体を構成するためのセラミック
   材料に有機バインダを混練して成形することにより得ら
   れた成形体を用意し、 前記成形体上に導電ペーストを塗布し、 前記成形体の焼成と同時に前記導電ペーストを焼き付け
   ることにより電極を形成することを特徴とする、ＮＴＣ
   サーミスタの製造方法。