JPS6327841B2 - - Google Patents
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- JPS6327841B2 JPS6327841B2 JP54021932A JP2193279A JPS6327841B2 JP S6327841 B2 JPS6327841 B2 JP S6327841B2 JP 54021932 A JP54021932 A JP 54021932A JP 2193279 A JP2193279 A JP 2193279A JP S6327841 B2 JPS6327841 B2 JP S6327841B2
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- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
本発明は厚膜半導体組成物に関するものであ
る。 従来の厚膜サーミスタ、厚膜バリスタ、厚膜湿
度センサ、厚膜ガスセンサなどの厚膜素子は、半
導体の粉末をバインダガラスで固めたものに対向
電極を形成したものであつた。このため半導体粒
子間に空孔やバインダガラスが存在するため、厚
膜素子は(i)抵抗の電圧依在性が大きい、(ii)特性の
バラツキが大きい、(iii)特性の安定性が悪い等の欠
点があつた。また、厚膜素子は目的に応じて種々
の固有抵抗値を有するものが必要であるが、従来
の厚膜素子では固有抵抗値の高いものしか作成で
きない不都合があつた。 本発明の目的は上記した従来の厚膜素子の欠点
を克服し、混合する主成分の半導体の固有の特性
と同等の性能を有する厚膜半導体組成物を提供す
るにある。 上記目的を達成するには、平均粒径0.2〜5μm
の半導体粉末80〜98重量％と、この半導体粉末の
粒径の１／2.8〜1/100の平均粒径を有する貴金属
粉末、貴金属酸化物粉のうちから選ばれた少なく
とも１種類の粉末２〜20重量とからなるものが良
いことがわかつた。 半導体粉末の平均粒径を0.2〜5μmとしたのは、
膜の緻密さを保つ上、特性を再現する上で最適な
粒径だからである。 また、従来の厚膜素子では、半導体粒子の接続
が各粒子の表面層や空気やバインダガラスを通じ
ているため前記した種々の欠点があつた。そこで
これに貴金属粉末や貴金属の酸化物粉末を加え、
半導体の粒子同志をこれらの貴金属粒子や貴金属
酸化物粒子を通して接続することにより欠点を解
決したものである。 粒子表面層、空気、バインダガラスは一般に半
導体粒子と比較して固有抵抗が高い。また、これ
らの接触部は非オーム接触になり、抵抗等は大き
な電圧依存性を持つてしまい、前記した欠点が生
じるのである。 貴金属等の平均粒径を半導体の平均粒径の１／
2.8未満としたのは貴金属等の平均粒径がこれよ
り大きいと半導体粒子を通らず、貴金属等の粒子
のみの電流通路ができて耐圧等の特性が劣化する
ためである。また1/100より大としたのは、これ
より小では粒子が凝集して特性の再現性や性能が
落ちるためである。貴金属等の混合量を２重量％
より大としたのは、これより小では貴金属等の混
合による上記欠点除去の効果が顕著とならないた
めであり、20重量％未満としたのはこれ以上では
貴金属等の粒子のみで網目状の電流通路を形成
し、素子の半導体としての特性を発揮できなくな
るためである。 なお、本発明の効果、すなわち、抵抗の電圧依
存性および特性のバラツキの低減、ならびに特性
安定性の向上には、バインダガラスの量にほとん
ど依存しない。つまり半導体粉末、貴金属粉末お
よび貴金属酸化物の各粒径と混合量のみにより本
発明の効果が決まる。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １ サーミスタ材料としては、平均粒径が5μm，
1μm，0.2μmのスピネル型酸化物
Mn1.5CoNi0.5O4（半導体）を使用した。また貴
金属粉末としては平均粒径が0.35μm，0.1μm，
0.01μmの銀粉末（Ag）、貴金属酸化物粉末とし
ては平均粒径が1.7μm，0.35μm，0.07μm，
0.01μmの酸化ルテニウム粉末（RuO2）を用い
た。バインダガラスとしては、ホウケイ酸鉛ガラ
スを用いた。 サーミスタ粉末、貴金属粉末または貴金属酸化
物粉末、バインダガラス粉末を第１−１表〜第１
−３表に示すように所定量混合し、これに有機ビ
ヒクルを加えて練り厚膜サーミスタペーストとし
た。これをアルミナ基板上で銀−パラデイウム系
の対向電極を形成してある部分に印刷し乾燥し、
900℃で10分間焼成した。電極間隔は３mm、電極
幅は３mm、サーミスタの膜厚は約20μmであつた。 得られた厚膜サーミスタの特性を第１−１表〜
第１−３表に示す。表中、抵抗値は25℃での値を
示す。また抵抗値のバラツキはロツト内約50個の
平均値に対する最大値と最小値を示した。抵抗値
変動は100℃放置試験した場合の抵抗値の初期値
に対する1000時間後の変動率を示したものであ
る。
る。 従来の厚膜サーミスタ、厚膜バリスタ、厚膜湿
度センサ、厚膜ガスセンサなどの厚膜素子は、半
導体の粉末をバインダガラスで固めたものに対向
電極を形成したものであつた。このため半導体粒
子間に空孔やバインダガラスが存在するため、厚
膜素子は(i)抵抗の電圧依在性が大きい、(ii)特性の
バラツキが大きい、(iii)特性の安定性が悪い等の欠
点があつた。また、厚膜素子は目的に応じて種々
の固有抵抗値を有するものが必要であるが、従来
の厚膜素子では固有抵抗値の高いものしか作成で
きない不都合があつた。 本発明の目的は上記した従来の厚膜素子の欠点
を克服し、混合する主成分の半導体の固有の特性
と同等の性能を有する厚膜半導体組成物を提供す
るにある。 上記目的を達成するには、平均粒径0.2〜5μm
の半導体粉末80〜98重量％と、この半導体粉末の
粒径の１／2.8〜1/100の平均粒径を有する貴金属
粉末、貴金属酸化物粉のうちから選ばれた少なく
とも１種類の粉末２〜20重量とからなるものが良
いことがわかつた。 半導体粉末の平均粒径を0.2〜5μmとしたのは、
膜の緻密さを保つ上、特性を再現する上で最適な
粒径だからである。 また、従来の厚膜素子では、半導体粒子の接続
が各粒子の表面層や空気やバインダガラスを通じ
ているため前記した種々の欠点があつた。そこで
これに貴金属粉末や貴金属の酸化物粉末を加え、
半導体の粒子同志をこれらの貴金属粒子や貴金属
酸化物粒子を通して接続することにより欠点を解
決したものである。 粒子表面層、空気、バインダガラスは一般に半
導体粒子と比較して固有抵抗が高い。また、これ
らの接触部は非オーム接触になり、抵抗等は大き
な電圧依存性を持つてしまい、前記した欠点が生
じるのである。 貴金属等の平均粒径を半導体の平均粒径の１／
2.8未満としたのは貴金属等の平均粒径がこれよ
り大きいと半導体粒子を通らず、貴金属等の粒子
のみの電流通路ができて耐圧等の特性が劣化する
ためである。また1/100より大としたのは、これ
より小では粒子が凝集して特性の再現性や性能が
落ちるためである。貴金属等の混合量を２重量％
より大としたのは、これより小では貴金属等の混
合による上記欠点除去の効果が顕著とならないた
めであり、20重量％未満としたのはこれ以上では
貴金属等の粒子のみで網目状の電流通路を形成
し、素子の半導体としての特性を発揮できなくな
るためである。 なお、本発明の効果、すなわち、抵抗の電圧依
存性および特性のバラツキの低減、ならびに特性
安定性の向上には、バインダガラスの量にほとん
ど依存しない。つまり半導体粉末、貴金属粉末お
よび貴金属酸化物の各粒径と混合量のみにより本
発明の効果が決まる。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １ サーミスタ材料としては、平均粒径が5μm，
1μm，0.2μmのスピネル型酸化物
Mn1.5CoNi0.5O4（半導体）を使用した。また貴
金属粉末としては平均粒径が0.35μm，0.1μm，
0.01μmの銀粉末（Ag）、貴金属酸化物粉末とし
ては平均粒径が1.7μm，0.35μm，0.07μm，
0.01μmの酸化ルテニウム粉末（RuO2）を用い
た。バインダガラスとしては、ホウケイ酸鉛ガラ
スを用いた。 サーミスタ粉末、貴金属粉末または貴金属酸化
物粉末、バインダガラス粉末を第１−１表〜第１
−３表に示すように所定量混合し、これに有機ビ
ヒクルを加えて練り厚膜サーミスタペーストとし
た。これをアルミナ基板上で銀−パラデイウム系
の対向電極を形成してある部分に印刷し乾燥し、
900℃で10分間焼成した。電極間隔は３mm、電極
幅は３mm、サーミスタの膜厚は約20μmであつた。 得られた厚膜サーミスタの特性を第１−１表〜
第１−３表に示す。表中、抵抗値は25℃での値を
示す。また抵抗値のバラツキはロツト内約50個の
平均値に対する最大値と最小値を示した。抵抗値
変動は100℃放置試験した場合の抵抗値の初期値
に対する1000時間後の変動率を示したものであ
る。
【表】
【表】
実施例 ２
感湿材料としては、平均粒径が5μm，1μm，
0.2μmのスピネル型酸化物CoAl2O4（半導体）を
使用した。また貴金属粉末としては、平均粒径が
0.35μm，0.1μm，0.01μmのμの白金粉末（Pt）、
貴金属酸化物粉末としては、平均粒径が1.7μm，
0.35μm，0.07μm，0.01μmの酸化ルテニウム粉末
（RuO2）を用いた。バインダガラスとしては、ホ
ウケイ酸亜鉛系ガラスを用いた。感湿材料粉末、
貴金属粉末または貴金属酸化物粉末、バインダガ
ラス粉末を第２表に示すように所定量混合し、こ
れに有機ビヒクルを加えて練り、厚膜感湿センサ
ペーストとした。これをアルミナ基板上に約４mm
角の大きさで膜厚約30μmに印刷し乾燥した。こ
の上に電極幅、電極間隔それぞれ200μmの白金系
のくし形電極を印刷し、乾燥した。これを900℃
で10分間焼成し、厚膜感湿センサを作成した。 得られた感湿センサの特性を第３表に示す。第
２表中、抵抗値は室温における40％R.H.（相対湿
度）下での値であり、抵抗変化は40％R.H.から
90％R.H.に変えた場合の抵抗値の変化割合であ
る。抵抗バラツキはロツト内約50個の平均抵抗値
に対する最大値と最小値を示した。抵抗値変動
は、室温で40％R.H.中で試験した場合の初期値
に対する1000時間後の抵抗値の変動率を示したも
のである。
0.2μmのスピネル型酸化物CoAl2O4（半導体）を
使用した。また貴金属粉末としては、平均粒径が
0.35μm，0.1μm，0.01μmのμの白金粉末（Pt）、
貴金属酸化物粉末としては、平均粒径が1.7μm，
0.35μm，0.07μm，0.01μmの酸化ルテニウム粉末
（RuO2）を用いた。バインダガラスとしては、ホ
ウケイ酸亜鉛系ガラスを用いた。感湿材料粉末、
貴金属粉末または貴金属酸化物粉末、バインダガ
ラス粉末を第２表に示すように所定量混合し、こ
れに有機ビヒクルを加えて練り、厚膜感湿センサ
ペーストとした。これをアルミナ基板上に約４mm
角の大きさで膜厚約30μmに印刷し乾燥した。こ
の上に電極幅、電極間隔それぞれ200μmの白金系
のくし形電極を印刷し、乾燥した。これを900℃
で10分間焼成し、厚膜感湿センサを作成した。 得られた感湿センサの特性を第３表に示す。第
２表中、抵抗値は室温における40％R.H.（相対湿
度）下での値であり、抵抗変化は40％R.H.から
90％R.H.に変えた場合の抵抗値の変化割合であ
る。抵抗バラツキはロツト内約50個の平均抵抗値
に対する最大値と最小値を示した。抵抗値変動
は、室温で40％R.H.中で試験した場合の初期値
に対する1000時間後の抵抗値の変動率を示したも
のである。
【表】
実施例 ３
LPGのガスセンサ材料としては、平均粒径が
5μm，1μm，0.2μmのスピネル型酸化物MgFe2O4
（半導体）を使用した。また貴金属粉末としては、
平均粒径が0.35μm，0.1μm，0.01μmの白金粉末
（Pt）、貴金属酸化物粉末としては平均粒径が
1.7μm，0.35μm，0.07μm，0.01μmの酸化ルテニ
ウム粉末（RuO2）を用いた。バインダガラスと
してはホウケイ酸亜鉛系ガラスを用いた。ガスセ
ンサ材料粉末、貴金属粉末または貴金属酸化物粉
末、バインダガラス粉末を第３表に示すように所
定量混合し、これに有機ビヒクルを加えて練り、
厚膜ガスセンサペーストとした。これをアルミナ
基板上で白金系の対向電極を形成してある部分に
印刷し、乾燥し、900℃で10分間焼成した。電極
間隔は１mm、電極幅は１mm、センサ膜厚は約
15μmであつた。 得られた厚膜ガスセンサの特性を第３表に示
す。第３表中、抵抗変化率はLPG濃度が0.1％か
ら0.3％に変化した時のセンサの抵抗値の変化率
を示す。抵抗バラツキはロツト内約50個の平均値
に対する最大値と最小値を示した。抵抗値変動は
100℃放置試験した場合の初期値に対する1000時
間後の抵抗値の変動率を示したものである。
5μm，1μm，0.2μmのスピネル型酸化物MgFe2O4
（半導体）を使用した。また貴金属粉末としては、
平均粒径が0.35μm，0.1μm，0.01μmの白金粉末
（Pt）、貴金属酸化物粉末としては平均粒径が
1.7μm，0.35μm，0.07μm，0.01μmの酸化ルテニ
ウム粉末（RuO2）を用いた。バインダガラスと
してはホウケイ酸亜鉛系ガラスを用いた。ガスセ
ンサ材料粉末、貴金属粉末または貴金属酸化物粉
末、バインダガラス粉末を第３表に示すように所
定量混合し、これに有機ビヒクルを加えて練り、
厚膜ガスセンサペーストとした。これをアルミナ
基板上で白金系の対向電極を形成してある部分に
印刷し、乾燥し、900℃で10分間焼成した。電極
間隔は１mm、電極幅は１mm、センサ膜厚は約
15μmであつた。 得られた厚膜ガスセンサの特性を第３表に示
す。第３表中、抵抗変化率はLPG濃度が0.1％か
ら0.3％に変化した時のセンサの抵抗値の変化率
を示す。抵抗バラツキはロツト内約50個の平均値
に対する最大値と最小値を示した。抵抗値変動は
100℃放置試験した場合の初期値に対する1000時
間後の抵抗値の変動率を示したものである。
【表】
実施例 ４
バリスタ材料としては、平均粒径が5μm，
1μm，0.2μmの酸化亜鉛ZnO（半導体）を使用し
た。また貴金属粉末としては、平均粒径が
0.35μm，0.1μm，0.01μmの銀粉末（Ag）または
白金粉末（Pt）を用いた。バインダガラスとし
ては、ビスマス系ガラスを用いた。 バリスタ粉末、貴金属粉末、バインダガラス粉
末を第４表に示すように所定量混合し、これに有
機ビヒクルを加えて練り、厚膜バリスタペースト
とした。これをアルミナ基板上で銀−パラジウム
系の対向電極を形成してある部分に印刷し、乾燥
し、800℃で10分間焼成した。電極間隔は１mm、
電極幅は10mm、バリスタの膜厚は約20μmであつ
た。 得られた厚膜バリスタの特性を第４表に示す。
第４表中、バリスタ電圧のバラツキはロツト内約
50個の平均値に対する最大値と最小値の幅を示し
た。バリスタ電圧の変動は、100℃放置試験した
場合のバリスタ電圧の初期値に対する1000時間後
の変動率を示したものである。
1μm，0.2μmの酸化亜鉛ZnO（半導体）を使用し
た。また貴金属粉末としては、平均粒径が
0.35μm，0.1μm，0.01μmの銀粉末（Ag）または
白金粉末（Pt）を用いた。バインダガラスとし
ては、ビスマス系ガラスを用いた。 バリスタ粉末、貴金属粉末、バインダガラス粉
末を第４表に示すように所定量混合し、これに有
機ビヒクルを加えて練り、厚膜バリスタペースト
とした。これをアルミナ基板上で銀−パラジウム
系の対向電極を形成してある部分に印刷し、乾燥
し、800℃で10分間焼成した。電極間隔は１mm、
電極幅は10mm、バリスタの膜厚は約20μmであつ
た。 得られた厚膜バリスタの特性を第４表に示す。
第４表中、バリスタ電圧のバラツキはロツト内約
50個の平均値に対する最大値と最小値の幅を示し
た。バリスタ電圧の変動は、100℃放置試験した
場合のバリスタ電圧の初期値に対する1000時間後
の変動率を示したものである。
【表】
【表】
以上述べたことから、以下の(i)〜(iv)のことがわ
かつた。 (i) 厚膜サーミスタの場合は、第１表から明らか
なように、本発明品は従来品と比較して、目的
に応じて種々の抵抗値を持つ素子を達成できる
特徴がある上温度の検出感度に相当するサーミ
スタ定数は、従来品と同等に保つことができ
る。抵抗値を低くできることは逆に同一の抵抗
値を得るのに小型化できることを意味してい
る。また、抵抗のバラツキが小さくなり、特性
の安定性も向上している。また、従来品は抵抗
が電圧依存性を持つが、本発明品は抵抗の電圧
依存性はほとんどない。 (ii) 厚膜感湿センサの場合は、第２表から明らか
なように、本発明品は従来品と比較して目的に
応じて種々の抵抗値を持つ素子を達成できる特
徴がある上湿度に対する感度を従来品と同等に
保つことができる。また抵抗値のバラツキが小
さくなり、特性の安定性も向上している。 (iii) 厚膜ガスセンサの場合は、第３表から明らか
なように、本発明品は従来品と比較して、目的
に応じて種々の抵抗値を持つ素子を達成できる
特徴がある上ガスに対する感度を従来品と同等
に保つことができる。また抵抗値のバラツキが
小さくなり特性の安定性も向上している。 (iv) 厚膜バリスタの場合は、第４表から明らかな
ように、本発明品は従来品と比較して、電圧の
非直線性をほとんど下げずに、バリスタ電圧を
下げられる特徴を持つ。また、バリスタ電圧の
バラツキおよび変動が小さく、素子としての信
頼性が高い。
かつた。 (i) 厚膜サーミスタの場合は、第１表から明らか
なように、本発明品は従来品と比較して、目的
に応じて種々の抵抗値を持つ素子を達成できる
特徴がある上温度の検出感度に相当するサーミ
スタ定数は、従来品と同等に保つことができ
る。抵抗値を低くできることは逆に同一の抵抗
値を得るのに小型化できることを意味してい
る。また、抵抗のバラツキが小さくなり、特性
の安定性も向上している。また、従来品は抵抗
が電圧依存性を持つが、本発明品は抵抗の電圧
依存性はほとんどない。 (ii) 厚膜感湿センサの場合は、第２表から明らか
なように、本発明品は従来品と比較して目的に
応じて種々の抵抗値を持つ素子を達成できる特
徴がある上湿度に対する感度を従来品と同等に
保つことができる。また抵抗値のバラツキが小
さくなり、特性の安定性も向上している。 (iii) 厚膜ガスセンサの場合は、第３表から明らか
なように、本発明品は従来品と比較して、目的
に応じて種々の抵抗値を持つ素子を達成できる
特徴がある上ガスに対する感度を従来品と同等
に保つことができる。また抵抗値のバラツキが
小さくなり特性の安定性も向上している。 (iv) 厚膜バリスタの場合は、第４表から明らかな
ように、本発明品は従来品と比較して、電圧の
非直線性をほとんど下げずに、バリスタ電圧を
下げられる特徴を持つ。また、バリスタ電圧の
バラツキおよび変動が小さく、素子としての信
頼性が高い。
Claims (1)
- １ 平均粒径0.2〜5μmの半導体粉末80〜98重量
％と、この半導体粉末の平均粒径の１／2.8〜1/1
００の平均粒径を有する貴金属粉末、貴金属酸化物
のうちから選ばれた少なくとも１種類の粉未２〜
20重量％とからなることを特徴とする厚膜半導体
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193279A JPS55115301A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Thick semiconductor composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193279A JPS55115301A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Thick semiconductor composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55115301A JPS55115301A (en) | 1980-09-05 |
| JPS6327841B2 true JPS6327841B2 (ja) | 1988-06-06 |
Family
ID=12068817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2193279A Granted JPS55115301A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Thick semiconductor composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55115301A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0581582A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-04-02 | Tohoku Electric Power Co Inc | 配電盤内等電気機器異常検出装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6166956A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素検出素子 |
| JP2612247B2 (ja) * | 1991-03-15 | 1997-05-21 | 太陽誘電株式会社 | Ｎｔｃサーミスタの製造法 |
| JPH09269306A (ja) * | 1996-04-02 | 1997-10-14 | New Cosmos Electric Corp | 熱線型半導体式ガス検知素子及びガス検知装置 |
| TWI367503B (en) * | 2007-04-26 | 2012-07-01 | Leader Well Technology Co Ltd | Dual functions varistor material |
-
1979
- 1979-02-28 JP JP2193279A patent/JPS55115301A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0581582A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-04-02 | Tohoku Electric Power Co Inc | 配電盤内等電気機器異常検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55115301A (en) | 1980-09-05 |
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