JPS581521B2

JPS581521B2 - サ−ミスタ組成物

Info

Publication number: JPS581521B2
Application number: JP53018462A
Authority: JP
Inventors: 戸崎博己; 池上昭; 物集照夫; 有馬英夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1983-01-11
Also published as: JPS54111699A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、印刷、焼成によって形成する膜状サーミスタ
用サーミスタ組成物にかかわるものであ．る。

従来の膜状サーミスタは、サーミスタ特性粉末、ガラス
粉末および有機ビヒクルとからなるサーミスタペースト
をアルミナ等の耐熱絶縁基板上に印刷、焼成して形成さ
れていた。

このペースト中のサーミスタ特性粉末は、ディスク形サ
ーミスタあるいはビード形サーミスタ等の個別部品に使
用しているＭｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｕｓＡｌ，Ｆｅの酸
化物のサーミスタ特性粉末のうちから選ばれた少なくと
も二種類以上の粉末を焼成して成る複合酸化物粉末であ
る。

また、ガラス粉末は、５００℃〜７００℃に軟化点をも
つホウケイ酸鉛ガラスが多用されている。

そして、膜状サーミスタではサーミスタ特性粉末同志を
結合するためと、印刷、焼成によって形成される膜と基
板との接着力を上げるために、ガラス含量は３０ｗｔ％
以上が必要である。

しかし、このサーミスタ粉末とガラスから成る膜状サー
ミスタは、サーミスタ特性を有する材料、およびガラス
自体の比抵抗が太きいため、第１，２図に示すようにア
ルミナ基板１と、その上に形成された電極２と、電極同
志が接続されるように形成されたサーミスタ層３とから
なる厚膜抵抗と同様な構造の膜状サーミスタでは抵抗値
が数百ＫΩ以上となり、常用の回路素子として使用する
ことが難しい。

このため、構造的に低抵抗となる第３，４図に示すよう
に下部電極４と上部電極５０間にサーミスタ層３を形成
した、いわゆるサンドインチ形の構造がとられる。

しかし、このサンドインチ形膜状サーミスタでもＩＫΩ
以下の低抵抗値とするには、サーミスタ特性を有する材
料の比抵抗が１００Ω’−ｃｍ以下のものを用いなけれ
ばならない。

このように、比抵抗の小さいサーミスタ材料は現在Ｃｕ
を含有した組成物が知られているが、抵抗値の安定性が
悪く、正確な温度検知用の素子を形成することは難しい
。

従って、サーミスタの低抵抗化の方法としてサーミスタ
特性粉末、ガラス粉末の他に第３成分としてＡｇ，Ａｕ
等の貴金属粉末を加えること、あるいはその他の導電性
材料を加えることが知られている。

このうち、Ａｇ粉末とＲｕ０２粉末を同時に添加した
サーミスタ組成物は、サーミスタ特性を有する粉末材料
自体のサーミスタ定数を有しながら巾広い抵抗値が得ら
れ、抵抗値の電圧依存性および雑音電流が少ない等の多
くの利点を有していた。

しかしながら、このサーミスタ特性粉末一ガラス粉末−
Ａｇ粉末−ＲｕＯ粉末から成るサーミスタ組成物は．８
５０℃を越える高い温度で焼成するとサーミスタ膜に発
泡が生じ良好なサーミスタ膜とならない。

このため、抵抗値のばらつきが大きくなり、雑音電流の
発生、抵抗値の電圧依存性の発生、さらに温度サイクル
条件での抵抗値変化が大きい等の問題がでてきた。

このように、８５０℃以上の温度での焼成が困難となる
と、厚膜抵抗、厚膜コンデンサ等を含む厚膜モジュール
回路基板の製造工程の自由度が減り基板製造が繁雑とな
る。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、高
温焼成可能で、かつサーミスタにした場合ニサーミスタ
特性材料と同等のサーミスタ定数を有するサーミスタ組
成物を提供するにある。

本発明のサーミスタ組成物は、比抵抗が大きいサーミス
タ材料を用いながら、低抵抗の膜状サーミスタを形成す
るため、Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ、Ａｌの酸化物のうち
から選ばれた少なくとも二種類のサーミスタ特性粉末と
、ガラス粉末と、ＲｕＯ２導電性粉末とからなり、
しがもＲｕｏ２導電性粉末含有量がサーミスタ組成物の
粉末総重量に対して、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％であること
を特徴としている。

なお、導電性粉末であるＲｕ０２の含有量が増すに従
って、膜状サーミスタの抵抗値は減少し、また、ＲｕＯ
導電性粉末含有量が１０ｗｔ％を越えるとサーミスタ定
数は減少し、サーミスタ特性材料自体のサーミスタ定数
より極めて小さくなる。

〕ヒこのためＲｕ０２導電性粉末含有量は２ｗｔ％〜１
０ｗｔ％とした。

また、ＲｕＯ２導電性粉末含有量が２〜１０ｗｔ％の間
では、抵抗値は１桁以上変化するが、サーミスタ定数は
ほぼ一定となり実用上非常に有効な組成域である。

さらに、ガラス含有量を４５ｗｔ％以下とすると、サー
ミスタ定数は他のガラス含有量域に対してサーミスタ定
数が大きくなる。

以下、本発明を実施例により説明する。

１実施例ＩＭｎＯ、Ｃｏ２０３、ＮｉＯ粉末を３．５：１：０．５
のモル比で固相反応させ、これをボールで粉砕したサー
ミスタ特性粉末、表１に示す組成のガラス粉末、Ｒｕ０
２粉末とを表２Ｎｏ．１〜８に示す割合で総重量が１０
ｇとなるよう秤取する。

これらの粉末を、攪拌らいかい機で１時間混合し、次に
エチルセルロースを１０％含むα−テルピネオール溶液
を有機バインダとして４ｃｃ加え、さらに１時間混練し
てサーミスタペーストを得る。

膜状サーミスタは、第３，４図のサンドインチ構造とし
た。

即ち、アルミナ基板１上に、銀・パラジウム導電ペース
トをスクリーン印刷し、８５０℃で１０分間焼成し下部
電極４とする。

この上に上記のサーミスタペーストをそれぞれ印刷し、
１３０℃で１０分間乾燥後、銀・パラジウム導電ペース
トをサーミスタペーストの乾燥物を介して下部電極と対
向するよう印刷し、これを９００℃で１０分間焼成して
サーミスタ層４、上部電極５を形成し、サジドイッチ珍
の厚膜サーミスタを形成する。

電極の対向する面積は１ｍｍで、サーミスタ層の焼成後
膜厚は４０μｍである。

このようにして得た膜状サーミスタの特性を表２厚膜サ
ーミスタの特性欄に示した。

なお、サーミス久特性材料の焼結体の比抵抗は７２０Ω
・ｃｍ（２５℃）、サーミスタ定数は３２９０Ｋであっ
た。

また安定性は１５０℃の２０００時間放置による抵抗値
の変化率で評価した。

実施例２Ｍｎ０２、Ｃｏ２０３、Ｆｅ２０３の粉末を３：１．５
：０．２のモル比で固相反応し、粉砕したサーミスタ特
性粉末、表１に示す組成のガラス粉末、Ｒｕ０２粉末を
表３４１〜８に示す割合で秤取し、実施例１と同様にし
て、サーミスタペースストを調製し、膜状サーミスタを
形成した。

このサーミスタの特性を表３厚膜サーミスタ特性欄に示
した。

なお、サーミスタ特性材料の焼結体の比抵抗は１．５Ｋ
Ω一ｃｍ（２５℃）で、サーミスタ定数は３８５０Ｋで
あった。

実施例３Ｍｎ０２、Ｃｏ２０３、Ａｌ２０３、Ｆｅ２０
粉末を２．５：１．５：０．２：０．２の
モル比で固相反応させたサーミスタ特性材料を用い、実
施例１と同様にして表４Ｎｏ．１〜８に示す組成の厚膜
サーミスタを形成した。

このサーミスタの特性は第４表厚膜サーミスタの特性欄
に示すようであった。

なお、サーミスタ特性材料の焼結体の比抵抗は３．ＯＫ
Ω一ｃｍで、サーミスタ定数は４１００Ｋであった。

以上述べたごとく、本発明によるサーミスタ組成物を用
いてサーミスタペーストを作成し、これを用いて厚膜サ
ーミスタを作成すると、９００℃内外の高温でペースト
を焼成しても得られたサーミスタ層は発泡などがなく、
かつ得られた厚膜サーミスタは常用回路素子としての抵
抗値を有し、安定性が向上し、サーミスタ定数の大きな
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は厚膜抵抗構造膜状サーミスタの平面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は厚膜コンデンサ構造
膜状サーミスタの平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面
図である。１・・−・・・アルミナ基板、３・・・・・・サーミス
タ層、４・・・・・・下部電極、５・・・・−・上部電
極。

Claims

【特許請求の範囲】

ＩＭｎ１Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅｓＡｌの酸化物のうち
から選ばれた少なくとも二種類のサーミスタ特性粉末と
、ガラス粉末と、Ｒｕ０２導電性声末とからなるサーミ
スタ組成物において、Ｒｕ０２導電性粉末量，がサーミ
スタ組成粉末総量の２ｗｔ％〜１０ｗｔ％であることを
特徴とするサーミスタ組成物。