JPH07123082B2 - 磁器半導体素子の電極形成方法 - Google Patents
磁器半導体素子の電極形成方法Info
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- JPH07123082B2 JPH07123082B2 JP2223024A JP22302490A JPH07123082B2 JP H07123082 B2 JPH07123082 B2 JP H07123082B2 JP 2223024 A JP2223024 A JP 2223024A JP 22302490 A JP22302490 A JP 22302490A JP H07123082 B2 JPH07123082 B2 JP H07123082B2
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Landscapes
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁器半導体素子の電極形成方法に関する。
（従来の技術） 従来、磁器半導体素子、例えば、正特性サーミスタ、負
特性サーミスタ、バリスタなどの電極形成方法として
は、（イ）半導体磁器素体の表面にニッケルを無電解メ
ッキする方法、（ロ）半導体磁器素体表面にニッケルを
無電解メッキしたのち、そのメッキ上に銀ペーストを塗
布して焼き付ける方法、（ハ）半導体磁器素体の表面
に、ガリウム−銀合金もしくはアルミニウム粉末を含有
するオーミック性ペーストを塗布、焼成する方法、
（ニ）半導体磁器素体の表面にアルミニウムやニッケル
などの金属を溶射し、必要に応じてその上にハンダ付け
可能な金属、例えば、銅を溶射する方法などが採用され
ている。
特性サーミスタ、バリスタなどの電極形成方法として
は、（イ）半導体磁器素体の表面にニッケルを無電解メ
ッキする方法、（ロ）半導体磁器素体表面にニッケルを
無電解メッキしたのち、そのメッキ上に銀ペーストを塗
布して焼き付ける方法、（ハ）半導体磁器素体の表面
に、ガリウム−銀合金もしくはアルミニウム粉末を含有
するオーミック性ペーストを塗布、焼成する方法、
（ニ）半導体磁器素体の表面にアルミニウムやニッケル
などの金属を溶射し、必要に応じてその上にハンダ付け
可能な金属、例えば、銅を溶射する方法などが採用され
ている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記（イ）のメッキ法は、Niメッキの膜
厚を厚くしようとすると、密着強度が低下するため厚い
電極を得ることができず、またNiは電極材料としては比
抵抗が6.8×10-6Ωcmと大きいため大きな突入電流によ
って焼損することがあり、しかもオーミック接触を得る
ためには300℃以上の温度での熱処理が必要であるた
め、熱処理によりNi表面が酸化し、半田付け性が悪くな
るなどの問題がある他、メッキ液中の塩素イオンや硫酸
イオン等が半導体磁器素体の内部に浸透し、素子の電気
的特性、特に、耐圧特性を劣化させるという問題があ
り、また、メッキ後に外周の研磨が必要で磁器半導体素
子のコストアップを招くという問題がある。
厚を厚くしようとすると、密着強度が低下するため厚い
電極を得ることができず、またNiは電極材料としては比
抵抗が6.8×10-6Ωcmと大きいため大きな突入電流によ
って焼損することがあり、しかもオーミック接触を得る
ためには300℃以上の温度での熱処理が必要であるた
め、熱処理によりNi表面が酸化し、半田付け性が悪くな
るなどの問題がある他、メッキ液中の塩素イオンや硫酸
イオン等が半導体磁器素体の内部に浸透し、素子の電気
的特性、特に、耐圧特性を劣化させるという問題があ
り、また、メッキ後に外周の研磨が必要で磁器半導体素
子のコストアップを招くという問題がある。
前記（ロ）の方法は、（イ）の方法に比べて電流容量お
よび寿命特性を改善することはできるが、イオン浸透に
よる耐圧特性の劣化は避けられないという問題がある。
さらに、前記（ハ）の方法は、半田付け性および耐湿性
が悪いという問題がある。また、前記（ニ）の溶射方法
は、半導体磁器素体と電極との密着強度が弱く、リード
線の引張り強度が弱いという問題がある。
よび寿命特性を改善することはできるが、イオン浸透に
よる耐圧特性の劣化は避けられないという問題がある。
さらに、前記（ハ）の方法は、半田付け性および耐湿性
が悪いという問題がある。また、前記（ニ）の溶射方法
は、半導体磁器素体と電極との密着強度が弱く、リード
線の引張り強度が弱いという問題がある。
従って、本発明は、半導体磁器素体自体の特性を劣化さ
せることなく、電気的特性に優れた電極を安価に形成す
ることができるようにすることを技術的課題とするもの
である。
せることなく、電気的特性に優れた電極を安価に形成す
ることができるようにすることを技術的課題とするもの
である。
（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するために、半導体磁器素体
の表面にクロムまたはその合金をスパッタリングして薄
膜金属層を形成した後、その上にニッケルをスパッタリ
ングして薄膜ニッケル層を積層し、次いで該薄膜ニッケ
ル層上に金、銀及び銅からなる群から選ばれた少なくと
も一種を主成分とする導電性ペーストを用いて厚膜導電
層を積層するようにしたものである。
の表面にクロムまたはその合金をスパッタリングして薄
膜金属層を形成した後、その上にニッケルをスパッタリ
ングして薄膜ニッケル層を積層し、次いで該薄膜ニッケ
ル層上に金、銀及び銅からなる群から選ばれた少なくと
も一種を主成分とする導電性ペーストを用いて厚膜導電
層を積層するようにしたものである。
（作用） 本発明は、基本的に、半導体磁器素体とオーミック接触
する金属をスパッタリングして薄膜金属層を形成し、該
薄膜金属層上に導電性ペーストを用いて厚膜導電層を形
成して磁器半導体素子の電極を形成するようにしたもの
であるが、薄膜金属層を形成するに際して、スパッタリ
ング法を採用することによって、メッキ、蒸着あるいは
溶射など他の薄膜形成手段に比べて、磁器素体に対する
密着強度を向上させることができ、また、その薄膜材料
としてクロムもしくはその合金を採用することにより、
半導体磁器との密着強度が高く、良好なオーミック性接
触を示す薄膜金属層が形成される。
する金属をスパッタリングして薄膜金属層を形成し、該
薄膜金属層上に導電性ペーストを用いて厚膜導電層を形
成して磁器半導体素子の電極を形成するようにしたもの
であるが、薄膜金属層を形成するに際して、スパッタリ
ング法を採用することによって、メッキ、蒸着あるいは
溶射など他の薄膜形成手段に比べて、磁器素体に対する
密着強度を向上させることができ、また、その薄膜材料
としてクロムもしくはその合金を採用することにより、
半導体磁器との密着強度が高く、良好なオーミック性接
触を示す薄膜金属層が形成される。
しかし、このスパッタリング法は、成膜速度が遅く大電
流を流し得る厚肉の金属皮膜の形成が困難であり、無理
に厚肉の金属皮膜を形成しようとすると、スパッタリン
グ装置内にカスが溜ってリークや短絡などの故障を生じ
させ易く、装置のメインテナンスに多大な費用と労力を
要する結果となる。しかも、クロムは半田付け性が悪い
ため、半田付けを必要とする場合には適当でなく、ま
た、比抵抗が13×10-6Ωcmと、電極材料として一般に利
用されている銀（1.6×10-6Ωcm）、金（2.2×10-6Ωc
m）、銅（1.7×10-6Ωcm）、アルミニウム（2.7×10-6
Ωcm）などに比べて大きいため、クロムだけで厚い電極
を形成しようとすると、コストが高くなり実用的でなく
なり、膜厚を薄くしてそのまま電極として使用すると、
大きな電流を突入させたとき電極が焼損する場合があ
る。
流を流し得る厚肉の金属皮膜の形成が困難であり、無理
に厚肉の金属皮膜を形成しようとすると、スパッタリン
グ装置内にカスが溜ってリークや短絡などの故障を生じ
させ易く、装置のメインテナンスに多大な費用と労力を
要する結果となる。しかも、クロムは半田付け性が悪い
ため、半田付けを必要とする場合には適当でなく、ま
た、比抵抗が13×10-6Ωcmと、電極材料として一般に利
用されている銀（1.6×10-6Ωcm）、金（2.2×10-6Ωc
m）、銅（1.7×10-6Ωcm）、アルミニウム（2.7×10-6
Ωcm）などに比べて大きいため、クロムだけで厚い電極
を形成しようとすると、コストが高くなり実用的でなく
なり、膜厚を薄くしてそのまま電極として使用すると、
大きな電流を突入させたとき電極が焼損する場合があ
る。
そこで、本発明においては、所要の密着強度と良好なオ
ーミック性接触を得るに十分なだけの厚さの薄膜金属層
をスパッタリングで磁器素体上に形成し、その上に比抵
抗の小さな材料を用いて厚膜形成法により電極の大部分
を形成して、半田付け性を向上させると同時に、経済性
と大電流に対処するようにしている。
ーミック性接触を得るに十分なだけの厚さの薄膜金属層
をスパッタリングで磁器素体上に形成し、その上に比抵
抗の小さな材料を用いて厚膜形成法により電極の大部分
を形成して、半田付け性を向上させると同時に、経済性
と大電流に対処するようにしている。
他方、前記クロム又はその合金からなる薄膜電極層は、
その上に厚膜電極層を形成するまでにある程度の期間を
要する場合、空気に比較的長時間さらされるため酸化し
て薄膜電極層の表面に酸化皮膜を形成し、厚膜電極層形
成材料との間のヌレ性を低下させ、密着強度を低下させ
るという問題を生じる。
その上に厚膜電極層を形成するまでにある程度の期間を
要する場合、空気に比較的長時間さらされるため酸化し
て薄膜電極層の表面に酸化皮膜を形成し、厚膜電極層形
成材料との間のヌレ性を低下させ、密着強度を低下させ
るという問題を生じる。
そこで、本発明においては、クロムまたはクロム合金か
らなる薄膜金属層を下地層とし、その上にニッケルをス
パッタリングして耐酸化性に優れ比抵抗の小さな薄膜ニ
ッケル層を積層することによって、クロム系薄膜電極層
の酸化を防止し、厚膜電極層形成材料とのヌレ性を保証
すると共に、電極層間の密着強度を確保し、また、大電
流に耐え得るようにしている。
らなる薄膜金属層を下地層とし、その上にニッケルをス
パッタリングして耐酸化性に優れ比抵抗の小さな薄膜ニ
ッケル層を積層することによって、クロム系薄膜電極層
の酸化を防止し、厚膜電極層形成材料とのヌレ性を保証
すると共に、電極層間の密着強度を確保し、また、大電
流に耐え得るようにしている。
（参考例） クロムをターゲットとし、正特性サーミスタ用の半導体
磁器素体の表面にCrをスパッタリングして0.2μｍ厚の
クロム皮膜を形成し、その上に銀ペーストを塗布した
後、500、600、700℃でそれぞれ焼成して５μｍ厚の厚
膜導電層を形成して電極とした。
磁器素体の表面にCrをスパッタリングして0.2μｍ厚の
クロム皮膜を形成し、その上に銀ペーストを塗布した
後、500、600、700℃でそれぞれ焼成して５μｍ厚の厚
膜導電層を形成して電極とした。
（実施例１） クロムをターゲットとし、正特性サーミスタ用の半導体
磁器素体の表面にCrをスパッタリングして0.2μｍ厚の
クロム皮膜を形成し、その上にNiをスパッタリングして
0.2μｍ厚のニッケル皮膜を形成した後、Agペーストを
用いて５μｍ厚の厚膜導電層を形成して電極とした。
磁器素体の表面にCrをスパッタリングして0.2μｍ厚の
クロム皮膜を形成し、その上にNiをスパッタリングして
0.2μｍ厚のニッケル皮膜を形成した後、Agペーストを
用いて５μｍ厚の厚膜導電層を形成して電極とした。
得られた各正特性サーミスタの25℃での抵抗値を第１表
に、また、500℃で焼成した試料について測定した電気
的特性および密着強度を、従来法により電極を形成した
正特性サーミスタについての結果と共に、第２表に示
す。
に、また、500℃で焼成した試料について測定した電気
的特性および密着強度を、従来法により電極を形成した
正特性サーミスタについての結果と共に、第２表に示
す。
なお、正特性サーミスタ用の半導体磁器素体の特性は、
この種の素子の初期特性測定用電極として一般に採用さ
れているIn−Ga合金電極を形成して測定したものであ
る。
この種の素子の初期特性測定用電極として一般に採用さ
れているIn−Ga合金電極を形成して測定したものであ
る。
また、比較例の各試料は、実施例と同ロットの正特性サ
ーミスタ素体を用いて製造したものであり、比較例１は
素体表面に無電解メッキ法により1.5μｍ厚のニッケル
皮膜を形成して電極としたもの、比較例２は素体表面に
無電解メッキ法により厚さ1.5μｍのニッケル層を形成
した後、銀ペーストを塗布し、600℃で10分焼き付けて
５μｍ厚の厚膜導電層を形成して電極としたもの、比較
例３は素体表面にAg−Ga合金ペーストを塗布し、600℃
で10分焼き付けて７μｍ厚の電極としたもの、比較例４
は素体表面にアルミニウムを溶射して20μｍ厚のアルミ
ニウム皮膜を形成して電極としたものである。
ーミスタ素体を用いて製造したものであり、比較例１は
素体表面に無電解メッキ法により1.5μｍ厚のニッケル
皮膜を形成して電極としたもの、比較例２は素体表面に
無電解メッキ法により厚さ1.5μｍのニッケル層を形成
した後、銀ペーストを塗布し、600℃で10分焼き付けて
５μｍ厚の厚膜導電層を形成して電極としたもの、比較
例３は素体表面にAg−Ga合金ペーストを塗布し、600℃
で10分焼き付けて７μｍ厚の電極としたもの、比較例４
は素体表面にアルミニウムを溶射して20μｍ厚のアルミ
ニウム皮膜を形成して電極としたものである。
寿命特性は、各試料に800mAの直流電流を1000時間連続
通電し、その通電前後の抵抗値の変化として求めた。ま
た、電流容量を知るため、各試料にパルス電圧を印加し
て電流容量と等価であるフラッシュ耐圧を測定した。
通電し、その通電前後の抵抗値の変化として求めた。ま
た、電流容量を知るため、各試料にパルス電圧を印加し
て電流容量と等価であるフラッシュ耐圧を測定した。
耐湿特性は、各試料を60℃、90〜95％RHの槽中に1000時
間放置し、その前後での抵抗値の変化率を求めた。
間放置し、その前後での抵抗値の変化率を求めた。
リード線引張り強度は、各試料にリード線を半田付けし
た後、リード線を固定させて各試料を0.9mm/sの速さで
引張り、リード線がとれるまでに加わった最大の力を測
定した。
た後、リード線を固定させて各試料を0.9mm/sの速さで
引張り、リード線がとれるまでに加わった最大の力を測
定した。
静耐圧特性は、適当な電圧を各試料に１分間印加する。
これをくり返し、試料が破壊したときの電圧値を測定し
た。
これをくり返し、試料が破壊したときの電圧値を測定し
た。
フラッシュ耐圧は、各試料に100Vの電圧を５秒印加した
後、25℃の風を３分間あてて抵抗値を測定する。これを
電圧を上げてくり返し、抵抗値が変化したときの電圧値
を測定した。
後、25℃の風を３分間あてて抵抗値を測定する。これを
電圧を上げてくり返し、抵抗値が変化したときの電圧値
を測定した。
第１表の結果から、参考例のものは厚膜電極の焼付け温
度が600℃になると、急激に抵抗が増大するのに対し
て、本実施例のものでは、600℃でも殆ど変わらないこ
とがわかる。また、第２表の結果から、本発明方法によ
り製造された試料は、抵抗値が半導体磁器素体自体のも
のと変わらず、リード線引張強度、静耐圧、直流通電試
験において著しく向上していることが判る。
度が600℃になると、急激に抵抗が増大するのに対し
て、本実施例のものでは、600℃でも殆ど変わらないこ
とがわかる。また、第２表の結果から、本発明方法によ
り製造された試料は、抵抗値が半導体磁器素体自体のも
のと変わらず、リード線引張強度、静耐圧、直流通電試
験において著しく向上していることが判る。
（発明の効果） 本発明によれば、スパッタリングにより薄膜金属層を形
成し、その上に導電性ペーストを用いて厚膜導電層を積
層して電極を形成することにより次のような効果が得ら
れる。
成し、その上に導電性ペーストを用いて厚膜導電層を積
層して電極を形成することにより次のような効果が得ら
れる。
1.電極形成時に半導体磁器に悪影響を及ぼさないため、
安定した抵抗値の磁器半導体素子を得ることができる 2.磁器半導体素子の寿命特性を向上させることができる 3.大電流に耐えられる電極を形成することができる 4.リード線引張強度の強い磁器半導体素子が得られる 5.耐圧特性に優れた磁器半導体素子を製造することがで
きる。
安定した抵抗値の磁器半導体素子を得ることができる 2.磁器半導体素子の寿命特性を向上させることができる 3.大電流に耐えられる電極を形成することができる 4.リード線引張強度の強い磁器半導体素子が得られる 5.耐圧特性に優れた磁器半導体素子を製造することがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿間 隆 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平１−259501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−71603（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体磁器素体の表面にクロムまたはその
合金をスパッタリングして薄膜金属層を形成した後、そ
の上にニッケルをスパッタリングして薄膜ニッケル層を
積層し、次いで該薄膜ニッケル層上に金、銀及び銅から
選ばれた一種を主成分とする導電性ペーストを用いて厚
膜導電層を積層することを特徴とする磁器半導体素子の
電極形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223024A JPH07123082B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | 磁器半導体素子の電極形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223024A JPH07123082B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | 磁器半導体素子の電極形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105303A JPH04105303A (ja) | 1992-04-07 |
| JPH07123082B2 true JPH07123082B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=16791645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2223024A Expired - Lifetime JPH07123082B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | 磁器半導体素子の電極形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07123082B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282404B (zh) * | 2014-09-18 | 2017-05-17 | 兴勤（常州）电子有限公司 | 复合式铜电极陶瓷正温度系数热敏电阻及其制备工艺 |
| CN107622850A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-01-23 | 江苏时瑞电子科技有限公司 | 具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871603A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-28 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜サ−ミスタの製造方法 |
| JPH01259501A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-17 | Murata Mfg Co Ltd | サーミスタの製造方法 |
-
1990
- 1990-08-23 JP JP2223024A patent/JPH07123082B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04105303A (ja) | 1992-04-07 |
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