JPH11219804A - 薄膜サーミスタ - Google Patents

薄膜サーミスタ

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JPH11219804A
JPH11219804A JP1889198A JP1889198A JPH11219804A JP H11219804 A JPH11219804 A JP H11219804A JP 1889198 A JP1889198 A JP 1889198A JP 1889198 A JP1889198 A JP 1889198A JP H11219804 A JPH11219804 A JP H11219804A
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JP
Japan
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thermistor
thin film
film
layer
protective film
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Application number
JP1889198A
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English (en)
Inventor
Kensho Nagatomo
憲昭 長友
Masami Koshimura
正己 越村
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜サーミスタのサーミスタ薄膜と保護膜と
の反応を防止して、サーミスタ特性の安定性が高く、高
精度で高信頼性の薄膜サーミスタを提供する。 【解決手段】 セラミック基板1と、セラミック基板1
の一方の板面に設けられたサーミスタ薄膜3と、サーミ
スタ薄膜3上に、間隔をあけて設けられた一対の表面電
極4A,4Bと、サーミスタ薄膜3の露出面を覆う絶縁性
無機材料の保護膜6を備えてなる薄膜サーミスタ1にお
いて、サーミスタ薄膜3と保護膜6との間に反応抑止層
5を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は温度の上昇により抵
抗値が減少する負特性サーミスタ薄膜を形成した薄膜サ
ーミスタに係り、特に、サーミスタ特性の安定性が高い
高信頼性の薄膜サーミスタに関する。
【0002】
【従来の技術】セラミック基板の一方の板面にサーミス
タ薄膜を一様に形成し、このサーミスタ薄膜上に間隔を
あけて一対の表面電極を形成した従来の薄膜サーミスタ
では、サーミスタ薄膜の露出面を保護するために、この
露出面を覆う絶縁性無機材料よりなる保護膜が形成され
ている。
【0003】この絶縁性無機材料としては、非晶質系の
ガラス材料のような機密性の高い材料が使用されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】薄膜サーミスタの電気
特性は、サーミスタ薄膜の上に形成されたサーミスタ薄
膜、特に表面電極間のサーミスタ特性により決定され
る。
【0005】しかしながら、従来の薄膜サーミスタで
は、この薄膜サーミスタの電気特性を決定するサーミス
タ薄膜の表面電極間の部分において、サーミスタ薄膜の
サーミスタ材料と保護膜の絶縁性無機材料とが反応する
ことでサーミスタ特性が変化するという問題点がある。
【0006】これは、保護膜を形成する絶縁性無機材料
は、低融点の材料であるため、サーミスタ材料と反応し
易い上に、サーミスタ材料が一般に、Mn等の遷移金属
の複合酸化物よりなり、その遷移金属元素の多価性を利
用するものであるため、その材料自体も反応し易いもの
であること、及び、薄膜サーミスタのサーミスタ薄膜は
その膜厚がごく薄いため、わずかでも反応が起こると、
サーミスタ特性が大きく変化することによる。
【0007】このような問題を解決するために、基板上
に電極を形成し、その上にサーミスタ薄膜を形成する方
法やサーミスタ薄膜に内部電極を形成する方法なども考
えられているが、前者の電極上にサーミスタ薄膜を形成
する方法では、電極の影響を受けてその上に形成するサ
ーミスタ薄膜の厚さにバラツキが生じ易く、製品精度に
劣るものとなり、また、後者の内部電極を形成する方法
では、製造工程が複雑で高コストになるといった欠点が
ある。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決し、セラ
ミック基板と、該セラミック基板の一方の板面に設けら
れたサーミスタ薄膜と、該サーミスタ薄膜上に、間隔を
あけて設けられた一対の表面電極と、サーミスタ薄膜の
露出面を覆う絶縁性無機材料よりなる保護膜を備えてな
る薄膜サーミスタにおいて、サーミスタ薄膜と保護膜と
の反応を防止して、サーミスタ特性の安定性が高く、高
精度で高信頼性の薄膜サーミスタを提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜サーミスタ
は、セラミック基板と、該セラミック基板の一方の板面
に設けられたサーミスタ薄膜と、該サーミスタ薄膜上
に、間隔をあけて設けられた一対の表面電極と、少なく
ともサーミスタ薄膜の露出面を覆う絶縁性無機材料より
なる保護膜とを備えてなる薄膜サーミスタにおいて、該
サーミスタ薄膜と保護膜との間に反応抑止層を設けたこ
とを特徴とする。
【0010】サーミスタ薄膜と保護膜との間に反応抑止
層を設けることにより、サーミスタ材料と保護膜の絶縁
性無機材料との反応を防止してサーミスタ特性を安定に
維持することができる。
【0011】本発明において、絶縁性無機材料は低融点
高機密性の非晶質ガラス材料であることが好ましく、こ
れによりサーミスタ薄膜を外部環境から有効に保護して
信頼性を高めることができる。また、反応抑止層として
はSiO2よりなるものが好ましい。
【0012】また、サーミスタ薄膜は有機金属材料を用
いて形成することが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
【0014】図1(a)〜(d)は本発明の薄膜サーミ
スタの実施の形態を示す断面図、図2は、本発明の薄膜
サーミスタの製造方法の一例を示す斜視図である。
【0015】図1(a)の薄膜サーミスタ1は、セラミ
ック基板2の一方の板面にサーミスタ薄膜3を形成し、
このサーミスタ薄膜3の上に間隔をあけて一対の表面電
極4A,4Bを設け、この表面電極4A,4B間のサー
ミスタ薄膜3の露出面を覆うように反応抑止層としてS
iO2層5を設けた上に、低融点非晶質ガラス材料より
なる保護膜6を設け、更に、両端面部分に外部電極7
A,7Bを形成したものである。
【0016】本発明において、セラミック基板2として
は、アルミナ、ムライト、石英、ステアタイト等のセラ
ミック基板が挙げられる。
【0017】このセラミック基板2上に形成するサーミ
スタ薄膜3のサーミスタ材料としては、Mn,Ni,C
o,Feなどの複合酸化物を用いることができ、このサ
ーミスタ薄膜3は、通常の場合、0.5〜2.0μm程
度の膜厚に形成される。
【0018】このサーミスタ薄膜3上の表面電極4A,
4BはAu,Ag,Pt,Cu,Cr、或いはこれらの
合金で形成され、その膜厚は、通常の場合、0.1〜
1.0μm程度である。また、表面電極4A,4B間の
間隔は、10〜200μm程度の範囲で薄膜サーミスタ
の要求特性に応じて適宜決定される。
【0019】SiO2層5の厚さは、過度に薄いと反応
抑止層としての機能を十分に果たし得ず、過度に厚いと
高コストとなるため、通常の場合、0.2〜0.5μm
程度とされる。
【0020】また、このSiO2層上の保護膜6として
は、低融点で緻密な非晶質ガラスよりなる膜が好まし
く、この場合、ガラス組成としては、PbO,Si
O2,Al2O3,B2O3,Cr2O3,TiO2,CuO等
を採用することができる。この保護膜6は、通常の場
合、2〜20μm程度の厚さに形成される。
【0021】なお、本発明において、反応抑止層として
は、サーミスタ材料と保護膜のガラス材料との反応を抑
制する高融点の絶縁性材料であれば良く、SiO2の
他、Al2O3,TiO2等の被膜であっても良い。
【0022】また、本発明の薄膜サーミスタは、基板上
に形成されたサーミスタ薄膜と保護膜との間にこのよう
な反応抑止層が形成されたものであれば良く、その層構
成や外部電極の有無などには特に制限はない。例えば、
図1(a)に示す薄膜サーミスタ1の他、図1(b)に
示す如く、外部電極7A,7BがSiO2層5及び保護
膜6の縁部まで達するように設けられている薄膜サーミ
スタ1Aや、図1(c)に示す如く、外部電極がなく表
面電極4A,4Bが外部電極を兼ねる薄膜サーミスタ1
B、図1(d)に示す如く、外部電極7A,7Bが表面
電極4A,4Bの上面に設けられている薄膜サーミスタ
1Cのような構成であっても良い。
【0023】次に、本発明の薄膜サーミスタの製造方法
の一例を図2(a)〜(h)を参照して説明する。
【0024】図2(a)〜(h)は、図1(b)の薄膜
サーミスタ1Aを製造する方法を示す模式的な斜視図で
ある。
【0025】まず、基板11を準備し、その一方の板面
にサーミスタ層12を形成する。(図2(a),
(b))。このサーミスタ層12は、有機金属材料を有
機溶媒に溶解した有機金属塗布溶液をスピンコートする
ことにより形成することができる。
【0026】例えば、硝酸マンガン、酢酸マンガン、炭
酸マンガン等の有機マンガン化合物と硝酸コバルト、酢
酸コバルト、炭酸コバルト等の有機コバルト化合物を、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリ
ン等の多価アルコールに溶解してアルコール溶液を調製
し、このアルコール溶液に蟻酸、酢酸、プロピオン酸、
酪酸等のカルボン酸を添加混合して塗布溶液を調製す
る。
【0027】この塗布溶液をスピンコート法により基板
上に塗布し、室温〜200℃で乾燥した後、300〜6
00℃で仮焼する。この塗布、乾燥、仮焼を必要とする
膜厚が得られるまで繰り返し行った後、600〜100
℃で焼成する。
【0028】次に、サーミスタ層12上に、所定のパタ
ーンで表面電極層13を形成する(図1(c))。この
表面電極層13は金属レジネートペーストを用いるスク
リーン印刷等により形成することができる。
【0029】その後、全面にSiO2層14を形成する
(図1(d))。SiO2層14はゾルゲル法で形成す
るのが好ましく、ゾルゲル液の塗布後、室温〜200℃
で乾燥した後300〜400℃で仮焼し、この塗布、乾
燥、仮焼を必要とする膜厚が得られるまで繰り返し行っ
た後、600〜800℃で焼成する。
【0030】SiO2層14を形成した後は、先に形成
した表面電極層13の非形成面に対応する位置に所定の
パターンで非晶質ガラス層15を形成する(図2
(e))。その後、基板11を切断し(図2(e)の一
点鎖線の位置)、棒状体16とし(図2(f))、この
棒状体16の長手方向の両側面に外部電極17を形成す
る(図2(g))。その後、チップ状に切断して薄膜サ
ーミスタ1Aを得る(図2(h))。
【0031】このような方法によれば、真空装置等を用
いることなく、大気中で、安価に、薄膜サーミスタを大
量生産することができる。
【0032】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0033】実施例1 以下の方法で、図1(d)に示す薄膜サーミスタ1Cを
製造した。
【0034】炭酸マンガンと炭酸コバルトをエチレング
リコールに35モル:65モルの割合で溶解し、これに
酢酸を添加混合して調製した有機金属塗布溶液を、アル
ミナ基板の表面にスピンコートし、120度℃で10分
間乾燥後、600℃で10分間仮焼した。この工程を1
5回繰り返した後、900℃で1時間焼成を行い厚さ
1.5μmのサーミスタ薄膜を形成した。
【0035】次に、このサーミスタ薄膜の上面に、Au
レジネートペーストをスクリーン印刷法により所定のパ
ターンで塗布し、120℃で10分間乾燥後、850℃
で10分間焼成を行い、厚さ0.5μmの薄膜状の表面
電極を、対向する表面電極間の距離が100μmとなる
ように形成した。
【0036】次に、SiO2のゾルゲル液をこの上面に
スピンコートし、120℃で10分間乾燥後、400℃
で10分間仮焼した。この工程を3回繰り返した後、8
00℃で30分間焼成を行い、厚さ0.3μmのSiO
2よりなる反応抑止層を形成した。
【0037】次に、SiO2層の上面にAuペーストを
スクリーン印刷法により、表面電極の付着面積よりも小
さい面積で塗布し、120℃で10分間乾燥後、820
℃で10分間焼成を行い、厚さ10μmのパット状の外
部電極を形成した。
【0038】次に、低融点のガラス(組成PbO,Si
O2,Al2O3,B2O3,Cr2O3,TiO2,CuO
等)をスクリーン印刷法により塗布し、800℃で10
分間焼成を行い、厚さ10μmの保護膜を形成した。そ
の後、この基板をパターンに沿ってチップ状に切断し、
複数個の薄膜サーミスタを得た。
【0039】この薄膜サーミスタについて、25℃,5
0℃の抵抗値を測定し、そのB定数を計算した結果、同
組成の厚さ700μmからなるバルク体のチップ型サー
ミスタのB定数と同じであり、サーミスタ薄膜と保護膜
との反応がSiO2層により抑止され、抵抗値が安定に
維持されていることが確認された。
【0040】比較例1 実施例1において、SiO2層を形成しなかったこと以
外は同様にして薄膜サーミスタを製造し、同様に25
℃,50℃の抵抗値を測定し、そのB定数を計算した結
果、SiO2層無しでB=4030K、SiO2層有りで
B=4100Kで、サーミスタ薄膜と保護膜との反応で
B定数が変化してしまうことが確認された。
【0041】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の薄膜サーミ
スタによれば、セラミック基板と、セラミック基板の一
方の板面に設けられたサーミスタ薄膜と、サーミスタ薄
膜上に、間隔をあけて設けられた一対の表面電極と、サ
ーミスタ薄膜の露出面を覆う絶縁性無機材料よりなる保
護膜を備えてなる薄膜サーミスタであって、サーミスタ
薄膜と保護膜との反応を防止して、サーミスタ特性の安
定性が高く、高精度で高信頼性の薄膜サーミスタを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜サーミスタの実施の形態を示す断
面図である。
【図2】本発明の薄膜サーミスタの製造方法の一例を示
す斜視図である。
【符号の説明】
1,1A,1B,1C 薄膜サーミスタ 2 セラミック基板 3 サーミスタ薄膜 4A,4B 表面電極 5 SiO2層 6 保護膜 7A,7B 外部電極 11 基板 12 サーミスタ層 13 表面電極層 14 SiO2層 15 ガラス層 16 棒状体 17 外部電極層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック基板と、該セラミック基板の
    一方の板面に設けられたサーミスタ薄膜と、該サーミス
    タ薄膜上に、間隔をあけて設けられた一対の表面電極
    と、少なくともサーミスタ薄膜の露出面を覆う絶縁性無
    機材料よりなる保護膜とを備えてなる薄膜サーミスタに
    おいて、 該サーミスタ薄膜と保護膜との間に反応抑止層を設けた
    ことを特徴とする薄膜サーミスタ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該反応抑止層がSi
    O2よりなることを特徴とする薄膜サーミスタ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、該絶縁性無機
    材料はガラス材料であることを特徴とする薄膜サーミス
    タ。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、該サーミスタ薄膜は有機金属材料を用いて形成され
    たことを特徴とする薄膜サーミスタ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180523A (ja) * 2005-11-29 2007-07-12 Tateyama Kagaku Kogyo Kk サーミスタ
JP2009177085A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Tdk Corp セラミック素子

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