(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｎＯとＺｎ2ＴｉＯ4との混晶を主成分とし、
マンガンがＭｎに換算して、０．００１〜１０mol％の割合で添加されていること
を特徴とするサーミスタ用半導体磁器。
【請求項２】
請求項１記載のサーミスタ用半導体磁器に、さらにニッケルを所定の割合で添加したことを特徴とするサーミスタ用半導体磁器。
【請求項３】
前記ニッケルの添加割合が、Ｎｉに換算して、０．１〜２０mol％の割合であることを特徴とする請求項２記載のサーミスタ用半導体磁器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のサーミスタ用半導体磁器をチップ状に成形してなるサーミスタ素体と、
前記サーミスタ素体に配設された電極と
を具備することを特徴とするチップ型サーミスタ。
【請求項５】
温度補償用素子として用いられるものであることを特徴とする請求項４記載のチップ型サーミスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電子機器の温度補償用素子などに用いられるサーミスタ用半導体磁器に関し、詳しくは、酸化亜鉛と酸化チタンを主成分とするサーミスタ用半導体磁器及びそれを用いたチップ型サーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器などの温度補償用素子としては、正特性サーミスタや負特性サーミスタなどの感温抵抗素子が用いられている。
ところで、これらの感温抵抗素子としては、通常、酸化物半導体や半導電性金属などが用いられているが、これらのサーミスタ材料を用いた感温抵抗素子としては、Ｂ定数が約１５００Ｋ程度以上のものしか市販されていないのが実情である。
【０００３】
そこで、これよりＢ定数の小さい感温抵抗素子を必要とする場合には、通常、上述のような既存の感温抵抗素子を固定抵抗と並列に用いることにより、全体としてのＢ定数を下げて、所望の抵抗温度特性を備えた温度補償用素子として動作させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、感温抵抗素子を固定抵抗と並列に接続して用いることは、部品点数の増大によるコストの上昇を招くばかりでなく、固定抵抗の配設スペースが必要となり、それが用いられている電子機器の小型化を妨げるという問題点がある。
【０００５】
かかる問題点を解決するための手段としては、まず、従来のサーミスタ材料を改良することが考えらるが、従来のサーミスタ材料を用いてＢ定数を小さくすることは必ずしも容易ではない。
また、サーミスタ材料の組成比を変えることにより、Ｂ定数を下げる方法も考えられるが、この方法の場合、温度補償素子としての信頼性が低下するという問題点がある。
また、サーミスタ材料の組成比を制御するだけで、例えば、０〜１０００Ｋというような低Ｂ定数領域を含む広範囲でのシリーズ化を図ることが可能なサーミスタ材料を得ることは困難で、実用上十分な信頼性を備えた材料は、これまで開発されていないのが実情である。
【０００６】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、例えば、０〜１０００ＫというようなＢ定数の小さいサーミスタにも用いることが可能な半導体磁器（サーミスタ用半導体磁器）及び該サーミスタ用半導体磁器を用いたチップ型サーミスタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明のサーミスタ用半導体磁器は、
ＺｎＯとＺｎ2ＴｉＯ4との混晶を主成分とし、
マンガンがＭｎに換算して、０．００１〜１０mol％の割合で添加されていること
を特徴としている。
【０００８】
ＺｎＯとＺｎ2ＴｉＯ4との混晶を主成分とする半導体磁器組成物にマンガンをＭｎに換算して、０．００１〜１０mol％の割合で添加することにより、マンガン添加量に応じて抵抗温度特性を、正特性から負特性までの範囲で、幅広く制御することが可能になり、低Ｂ定数領域を含む広範囲でのシリーズ化を図ることが可能になる。
なお、マンガンの添加割合を、Ｍｎに換算して、０．００１〜１０mol％の割合とすることにより、より確実に抵抗温度特性を制御することが可能になり、用途に合わせたサーミスタ用半導体磁器を得ることが可能になる。
なお、主成分であるＺｎＯとＺｎ2ＴｉＯ4との混晶の割合にもよるが、マンガンの添加量を０．５mol％程度以下とすることにより、正の抵抗温度特性を示すサーミスタ用半導体磁器が得られ、マンガンの添加量を０．５mol％程度以上とすることにより、負の抵抗温度特性を示すサーミスタ用半導体磁器が得られる。
また、マンガンの添加量を制御することにより、０〜１０００Ｋというような低Ｂ定数領域を含む広い領域で、Ｂ定数のシリーズ化を実現することが可能になる。
【０００９】
また、請求項２のサーミスタ用半導体磁器は、請求項１記載のサーミスタ用半導体磁器に、さらにニッケルを所定の割合で添加したことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の半導体磁器組成物に、さらにニッケルを所定の割合で添加することにより、比抵抗を制御することが可能になり、比抵抗のシリーズ化を実現することが可能になる。
【００１１】
また、請求項３のサーミスタ用半導体磁器は、前記ニッケルの添加割合が、Ｎｉに換算して、０．１〜２０mol％の割合であることを特徴としている。
【００１２】
ニッケルを、Ｎｉに換算して、０．１〜２０mol％の割合で添加することにより、例えば、１〜１０００Ωcmの領域で比抵抗のシリーズ化を実現することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００１３】
また、本願発明（請求項４）のチップ型サーミスタは、
請求項１〜３のいずれかに記載のサーミスタ用半導体磁器をチップ状に成形してなるサーミスタ素体と、
前記サーミスタ素体に配設された電極と
を具備することを特徴としている。
【００１４】
本願発明のサーミスタ用半導体磁器をチップ状に成形してなるサーミスタ素体に、電極（外部電極）を配設することにより、例えば、０〜１０００Ｋというような低いＢ定数を有するチップ型サーミスタを得ることが可能になる。
【００１５】
また、請求項５のチップ型サーミスタは、温度補償用素子として用いられるものであることを特徴としている。
【００１６】
本願発明（請求項４）のチップ型サーミスタを電子機器などの温度補償用素子として用いることにより、より精度の高い温度補償を行うことが可能になる。
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００１７】
［実施形態１］
なお、この実施形態１では、以下の手順で、チップ型サーミスタ（試料）を作製し、その特性（比抵抗及び抵抗温度特性）を測定した。
【００１８】
＜チップ型サーミスタの作製＞
(1)原料として、酸化亜鉛、酸化チタン、及び酸化マンガンの各粉末を用意し、これを、表１に示すような組成のサーミスタ用半導体磁器が得られるような割合で配合した。
(2)次に、上記のようにして配合した原料粉末を、純水、ジルコニアボール、及びバインダーとともにポリエチレンポットに入れ、１５Ｈｒ混合してスラリー化した。
(3)それから、このスラリーを基材（フィルム）状に塗布して厚さ約５０μmのシート状に加工した。
(4)そして、このシートを所定の寸法にカットし、１０〜２０枚積み重ねて圧着することにより圧着成形体を得た。
(5)次いで、この圧着成形体を所定の寸法にカットした後、１２５０〜１５００℃の温度で２時間焼成することにより焼成体（サーミスタ用半導体磁器）を得た。
(6)それから、この焼成体の両端部に、スパッタリング法によって外部電極を形成することにより、図１に示すように、サーミスタ用半導体磁器１の両端部に一対の外部電極２が配設された構造を有するチップ型サーミスタ（試料）３を得た。
【００１９】
なお、この実施形態では、外部電極として、スパッタリング法により薄膜電極を形成したが、外部電極は他の方法で形成することも可能である。また、外部電極の種類としては、薄膜電極に限らず、導電性ペーストを塗布して焼き付けることにより形成される、いわゆる厚膜電極であってもよい。
【００２０】
＜特性の測定及び評価＞
上述のようにして得たチップ型サーミスタ（試料）について、特性（比抵抗及び抵抗温度特性）を測定した。測定により得た２５℃における比抵抗と、２５〜５０℃のＢ定数を表１に併せて示す。なお、表１において、試料番号に＊印を付したものは、本願発明の範囲外の比較例である。
【００２１】
【表１】
0003757794.tif 000002
【００２２】
表１より、酸化亜鉛、酸化チタンを主成分とする半導体磁器組成物にマンガンを添加することにより、Ｂ定数と比抵抗を制御できることがわかる。
すなわち、酸化亜鉛と酸化チタンのみで、マンガンを添加していない試料（試料番号１）では、比抵抗が３０Ωcm、Ｂ定数が−７６０Ｋの正の抵抗温度特性を示すが、これにマンガンを添加することにより、Ｂ定数を制御することが可能になる。具体的には、マンガンの添加量にともなってＢ定数が増加し、抵抗温度特性の傾きを、正の領域から負の領域まで幅広く変化させることが可能になる。
【００２３】
また、Ｂ定数及び比抵抗の制御に特に有効なマンガンの添加量の範囲は、Ｍｎに換算して０．００１〜１０mol％の範囲であることがわかる。なお、マンガンの添加量が０．００１mol％を下回ると（試料番号２）、十分な添加効果が得られず、１０mol％を超えると（試料番号１３，１４）、比抵抗が大きくなりすぎて（絶縁体となり）、抵抗素子として機能しなくなる。
【００２４】
［実施形態２］
この実施形態２では、原料として、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マンガン、及び酸化ニッケルの各粉末を用意し、これを、表２に示す組成のサーミスタ用半導体磁器が得られるような割合で配合した。
【００２５】
そして、この配合原料を用いて、上記実施形態１の場合と同様の手順でチップ型サーミスタ（試料）を作製し、その特性（比抵抗及び抵抗温度特性）を測定した。その結果を表２に併せて示す。
【００２６】
【表２】
0003757794.tif 000003
【００２７】
表２に示すように、酸化亜鉛、酸化チタンを主成分とし、マンガンが添加された半導体磁器組成物にさらにニッケルを添加することにより、比抵抗を１桁〜２桁程度の範囲で制御することが可能になる。
なお、比抵抗の制御に有効なニッケルの添加量の範囲は、Ｎｉに換算して０．１〜２０mol％の範囲であり、この範囲外（試料番号１５，２１，２２，２８，２９，３５，３６及び４２）では、比抵抗の制御効果が不十分になる傾向がある。
【００２８】
なお、本願発明は、上記実施形態１及び２に限定されるものではなく、原料粉末の形態（化学組成）、焼成条件などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）のサーミスタ用半導体磁器は、ＺｎＯとＺｎ2ＴｉＯ4との混晶を主成分とする半導体磁器組成物にマンガンをＭｎに換算して、０．００１〜１０mol％の割合で添加するようにしているので、マンガン添加量に応じて抵抗温度特性を、正特性から負特性までの範囲で、幅広く制御することが可能になり、種々の用途に広く用いることが可能なサーミスタ用半導体磁器を提供することができるようになる。
【００３０】
なお、マンガンの添加割合を、Ｍｎに換算して、０．００１〜１０mol％の割合とすることにより、より確実に抵抗温度特性を制御することが可能になり、用途に合わせたサーミスタ用半導体磁器を得ることができる。なお、主成分であるＺｎＯとＺｎ2ＴｉＯ4との混晶の割合にもよるが、マンガンの添加量を０．５mol％程度以下とすることにより、正の抵抗温度特性を示すサーミスタ用半導体磁器が得られ、マンガンの添加量を０．５mol％程度以上とすることにより、負の抵抗温度特性を示すサーミスタ用半導体磁器が得られる。
また、マンガンの添加量を制御することにより、０〜１０００Ｋというような低Ｂ定数領域を含む広い領域で、Ｂ定数のシリーズ化を実現することが可能になる。
【００３１】
また、請求項２のサーミスタ用半導体磁器のように、請求項１の半導体磁器組成物に、さらにニッケルを添加することにより、比抵抗を制御することが可能になり、比抵抗のシリーズ化を実現することが可能になる。
【００３２】
また、請求項３のサーミスタ用半導体磁器のように、ニッケルを、Ｎｉに換算して、０．１〜２０mol％の割合で添加した場合、実用上意義の大きい比抵抗領域で比抵抗のシリーズ化を実現することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３３】
また、本願発明（請求項４）のチップ型サーミスタは、上述の請求項１〜３のいずれかに記載のサーミスタ用半導体磁器をチップ状に成形してなるサーミスタ素体に、電極（外部電極）を配設するようにしているので、例えば、０〜１０００Ｋというような低いＢ定数を有するチップ型サーミスタを得ることが可能になる。
【００３４】
また、請求項５のチップ型サーミスタのように、本願発明（請求項４）のチップ型サーミスタを電子機器などの温度補償用素子として用いることにより、より精度の高い温度補償を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施形態にかかるサーミスタ用半導体磁器を用いて形成したチップ型サーミスタの断面図である。
【符号の説明】
１            サーミスタ用半導体磁器
２            外部電極
３            チップ型サーミスタ
【図１】
0003757794.tif 000004