JPS61105803A - Thermistor element and manufacuture thereof - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーミスタ素子に係り、特にセンナとして使用
されるガラス封止型サーミスタ素子及びその製造方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a thermistor element, and particularly to a glass-sealed thermistor element used as a sensor and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

サーミスタは温度が変化するとその電気抵抗が著しく変
化する特性を有する。特に温度が上昇するにつれて電気
抵抗が減少する負１の温度係数を持ツＮ　Ｔ　Ｃ（Ｎｅ
ｇａｔｉｖｅ　’ｌ’ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆ
ｆｉｃｅｎｔ　）　ｆ　−ミスタは各方面に使用されて
いるが、その用途の１つに温度測定用として使用されて
いる。A thermistor has the characteristic that its electrical resistance changes significantly when the temperature changes. In particular, NTC (Ne
gative 'l'emperature Coef
Although the f-mister is used in various fields, one of its uses is for temperature measurement.

従来の測定用サーミスタとして２例えば特公昭１５２−
７５３５号公報に記載されているように、サーミスタ基
板上プの両面に耐熱導電性塗料を焼付けて電極を設ける
とともに金属リード線の基部をこれまた耐熱導電性塗料
で前記電極に接続し、これをガラス中に封止している。As a conventional measurement thermistor, for example, Japanese Patent Publication No. 152-
As described in Japanese Patent No. 7535, electrodes are provided by baking heat-resistant conductive paint on both sides of the thermistor substrate, and the bases of metal lead wires are also connected to the electrodes using heat-resistant conductive paint. It is sealed in glass.

〔発明が解決すべき問題点〕[Problems to be solved by the invention]

この場合、第３図（ａ）〜（Ｃ１に示す如く、サーミス
タ・チップ１０の表面に耐熱導電性塗料（Ａｇ　、　Ｐ
ｄＡｇ、Ｐｔ、Ａｕ　　等）によシ厚膜電極１１．１１
を構成したのち−、これに金属リード線１２．１２を同
じく耐熱導電性塗料１３で固定している。In this case, as shown in FIGS. 3(a) to (C1), heat-resistant conductive paint (Ag, P
dAg, Pt, Au, etc.) thick film electrodes 11.11
After constructing this, metal lead wires 12 and 12 are similarly fixed with heat-resistant conductive paint 13.

しかし、耐熱導電性塗料に含まれているガラスフリット
によシャサーミスタ・チップ１０と厚膜電極１１との間
にはオーミック特性が得られにくく、そのため測定素子
として必要な電圧・電流依存特性が良くなく、Ｂ定数、
抵抗値等特性のバラツキがあった。However, due to the glass frit contained in the heat-resistant conductive paint, it is difficult to obtain ohmic characteristics between the sheather mister chip 10 and the thick film electrode 11, and as a result, the voltage and current dependence characteristics required as a measuring element are not good. Without B constant,
There were variations in characteristics such as resistance values.

しかもこのサーミスタ・チップ１０上に厚膜電極１１を
形成するためにＡｕやＰｔといった貴金属系の比較的高
価な電極材料を厚膜状態で多量に使用しなければならず
、高価なものとならざるを得なかった。Moreover, in order to form the thick film electrode 11 on the thermistor chip 10, a large amount of relatively expensive noble metal-based electrode material such as Au or Pt must be used in a thick film state, resulting in an expensive product. I didn't get it.

また耐熱導電性塗料焼付は処理時において、サーミスタ
材料が熱影響を受け、Ｂ定数、抵抗値等に特性バラツキ
を生じる。Furthermore, during the baking process of the heat-resistant conductive paint, the thermistor material is affected by heat, resulting in variations in characteristics such as B constant and resistance value.

〔問題点を解決すべき手段〕[Means to solve the problem]

前記の如き問題点を解決するために本発明ではサーミス
タ・チップに、それぞれ蒸着薄膜によシ構成された下層
電極と上層電極よりなる多層の蒸着薄膜電極を設け、こ
れにリード線端部を耐熱導電材にて電気的接触を保たせ
、かつこれらをガラスで被覆した。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a thermistor chip with a multi-layer vapor-deposited thin film electrode consisting of a lower layer electrode and an upper layer electrode, each of which is made of a vapor-deposited thin film, and the end of the lead wire is attached to a heat-resistant layer. Electrical contact was maintained using a conductive material, and these were covered with glass.

これによｐオーム性の電極をガラススリットの含有しな
い蒸着薄膜電極で構成したので良好なオーミック特性が
得られ、電圧（電流）依存特性等を大幅に改善できるの
みならず、またこれを２重構造にしたので下層を通常の
金属で、また上層を耐酸化性の高い貴金属（Ａｇ　、Ａ
ｕ　、　Ｐｔ　、　Ｐｄ　）で構成することが可能とな
シ、後述するダイシング工程のときにサーミスタ・チッ
プからはがれ難い接着強度もよく、シかも特性のよい電
極を安価に得ることができる。Since the p-ohmic electrode is constructed with a vapor-deposited thin film electrode that does not contain glass slits, good ohmic characteristics can be obtained, and voltage (current) dependent characteristics can be greatly improved. structure, the lower layer is made of ordinary metal, and the upper layer is made of noble metals with high oxidation resistance (Ag, A
It is possible to obtain an electrode with good adhesive strength and characteristics, which makes it difficult to peel off from the thermistor chip during the dicing process described later, and with good properties at a low cost.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例を第１図にもとづき説明する。 An embodiment of the present invention will be described based on FIG.

第１図（ａｌは本発明によυ構成されたガラス封止型の
サーミスタ素子、同（ｂ）はその断面図、同（Ｃ１はサ
ーミスタ・チップと蒸着薄膜電極との拡大図である。FIG. 1 (Al is a glass-sealed thermistor element configured according to the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 1C is an enlarged view of the thermistor chip and a vapor-deposited thin film electrode.

第１図において、サーミスタ・チップ１０両面には下層
蒸着薄膜電極２および上層蒸着薄膜電極３よりなる蒸着
薄膜電極が形成されている。サーミスタ・チップ１とし
ては２例えばＭｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系のものが使用される。In FIG. 1, vapor deposited thin film electrodes consisting of a lower vapor deposited thin film electrode 2 and an upper vapor deposited thin film electrode 3 are formed on both sides of a thermistor chip 10. As the thermistor chip 1, a thermistor chip 2 made of, for example, Mn--Ni--Co is used.

上層蒸着薄膜電極３の表面にはリード線４が耐熱導電材
５により接着されている。そしてこれらの部分がガラス
６にて被覆される。A lead wire 4 is bonded to the surface of the upper vapor-deposited thin film electrode 3 using a heat-resistant conductive material 5. These parts are then covered with glass 6.

下層蒸着薄膜電極２としては、　Ｗ、Ｍｏ　、Ｔｉ　、
Ｔａ　。The lower layer vapor deposited thin film electrode 2 includes W, Mo, Ti,
Ta.

Ｃｕ　、　Ａｇ　、　Ａｕ　、　Ｐｔ　、　Ｐｄ　　等
を使用する。すナワち。Cu, Ag, Au, Pt, Pd, etc. are used. Sunawachi.

これらの（貴）金属のうち少くとも１種のものによりな
る電極材料を真空室中でサーミスタ基板上に加熱蒸着す
ることによシ良好なオーミック接触を有する薄膜電極を
構成できる。また上層蒸着薄膜電極３としてはＡｇ　、
　Ａｕ　、　Ｐｔ　、　Ｐｄ　等のうちの少くとも１種
であって下層電極とは別のものが使用され、同様にして
構成される。By heating and vapor-depositing an electrode material made of at least one of these (noble) metals onto a thermistor substrate in a vacuum chamber, a thin film electrode having good ohmic contact can be constructed. Further, as the upper layer vapor deposited thin film electrode 3, Ag,
At least one of Au, Pt, Pd, etc., which is different from the lower electrode, is used and constructed in the same manner.

前記下層蒸着薄膜電極材料が適当である理由は。The reason why the lower layer vapor-deposited thin film electrode material is suitable is as follows.

第１表に示す如き金属材料で蒸着薄膜電極を構成してそ
の特性を測定したところ、これらのものがオーミック接
触の電極を構成することができた。When vapor-deposited thin film electrodes were constructed from the metal materials shown in Table 1 and their characteristics were measured, it was found that these materials could constitute ohmic contact electrodes.

なおこのときサーミスタの基板温度は２００℃〜４００
℃であった。At this time, the thermistor substrate temperature is between 200℃ and 400℃.
It was ℃.

第１表 これにより前記各材料が下層蒸着薄膜電極２として適当
であることがわかる。Table 1 From this table, it can be seen that each of the above-mentioned materials is suitable for the lower layer deposited thin film electrode 2.

このようにして形成した多層構造の薄膜電極の外側すな
わち上層蒸着薄膜電極３にリード線４を耐熱導電材５に
よシミ気的接触させる。このリード線４は、芯線として
ｐｅ　−Ｎｉ合金を使用しこれにＣｕ被覆したジュメッ
ト線である。A lead wire 4 is brought into contact with the heat-resistant conductive material 5 on the outside of the multilayered thin film electrode thus formed, that is, on the upper layer vapor-deposited thin film electrode 3 . This lead wire 4 is a dumet wire using a pe-Ni alloy as a core wire and coated with Cu.

そしてこれらをガラス６によシ被覆する。このガラス６
は５ｉ０２ＰｂＯ−ＬＯ系あるいは８１０２　ＰｂＯ−
Ｋ２Ｏ−Ｎａ２Ｏ系のものが使用される。この′ように
して第１図に示すガラス封止型のサーミスタ素子を構成
することができる。These are then covered with glass 6. This glass 6
is 5i02PbO-LO system or 8102PbO-
A K2O-Na2O type is used. In this manner, the glass-sealed thermistor element shown in FIG. 1 can be constructed.

次にこのサーミスタ素子の製造方法について。Next, let's talk about the manufacturing method of this thermistor element.

第２図によシ説明する。This will be explained with reference to FIG.

■　まず遷移金属酸化物（Ｍｎ　−Ｎｉ　−Ｃｏ　−Ａ
７−Ｆｅ−Ｃｕなどの酸化物）を所定の金属モル比で秤
量−調合する。■ First, transition metal oxides (Mn - Ni - Co - A
7-Fe-Cu oxide, etc.) are weighed and prepared at a predetermined metal molar ratio.

■　この秤量・調合したものをボールミルポットに酸化
物材料・純水を加え、一定時間混合する。■ Add the oxide material and pure water to the weighed and mixed mixture in a ball mill pot and mix for a certain period of time.

■　この混合材料を脱水し乾燥する。■ Dehydrate and dry this mixed material.

■　乾燥した材料を８００℃〜１０００”Ｃの温度で仮
焼成する。■ Calcinate the dried material at a temperature of 800°C to 1000”C.

■　振動ミル容器に、この仮焼成済み材料を入れてこれ
に純水を加え所定時間粉砕し、これを微粉末とする。■Put the pre-fired material into a vibrating mill container, add pure water, and grind for a predetermined period of time to form a fine powder.

■　乳鉢にこの微粉末材料を入れ、水またはＰＶＡ（ポ
リビニルアルコール）のような適癌なバインダーを加え
、混合後所定寸法に成型する。(2) Place this finely powdered material in a mortar, add water or a suitable binder such as PVA (polyvinyl alcohol), and after mixing, shape it into a predetermined size.

■　成型後にこれをＡｉｒ雰囲気で１２００℃〜１４０
０℃の温度にて本焼成を行う。■ After molding, heat it in an air atmosphere at 1200°C to 140°C.
Main firing is performed at a temperature of 0°C.

■　本焼成により得られた焼結材料（インゴット）をス
ライス加工し、ウェハー状に切シ出す。■ Slice the sintered material (ingot) obtained through main firing and cut it into wafers.

そして精密平面ラップ盤にてウェハーを所定の厚さく例
えば０．１５〜ｏ、５ｏｘ）に仕上げる。Then, the wafer is finished to a predetermined thickness (for example, 0.15 to 5 ox) using a precision plane lapping machine.

■　このようにして仕上げだウェハーを洗浄したのち、
高真空蒸着装置内に取り付け、ウェハー基板温度を２０
０℃〜４００℃にし真空度を１σ’ＴＯＲＲ以上にして
薄膜電極の蒸着を行う。最初にＷ　、　Ｍｏ　。■ After cleaning the finished wafer in this way,
Installed in a high vacuum evaporation equipment and set the wafer substrate temperature to 20℃.
A thin film electrode is deposited at a temperature of 0° C. to 400° C. and a degree of vacuum of 1σ′ TORR or higher. First W, Mo.

Ｔｉ　、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ　等の少
くとも１種の潰）金属により下層蒸着薄膜電極２を蒸着
し。A lower layer deposited thin film electrode 2 is deposited using at least one metal such as Ti, Ta, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, etc.

次にＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ　　等の少くとも１種のう
ち下層電極とは異種のものにより上層蒸着薄膜電極３を
蒸着する。かくしてウェハーの両面に多層構造の蒸着薄
膜電極が形成され、これによりウェハーと接着強度のよ
い電極が得られる。Next, the upper layer thin film electrode 3 is deposited using at least one type of material such as Ag, Au, Pt, or Pd, which is different from that of the lower layer electrode. In this way, vapor-deposited thin film electrodes with a multilayer structure are formed on both sides of the wafer, thereby providing electrodes with good adhesion strength to the wafer.

［相］　このようにして蒸着薄膜電極が形成されたウェ
ハーをダイシング加工によシ切断し、チップ化してサー
ミスタ・チップを得る。[Phase] The wafer on which the vapor-deposited thin film electrodes have been formed is cut into chips by dicing to obtain thermistor chips.

■　このサーミスタ・チップ１の薄膜電極部分に、芯線
がＦｅ−Ｎｉ合金でＣｕ被覆されたジュメット線よりな
るリード線の端部を耐熱導電材で付着し乾燥接着する。(2) The end of a lead wire whose core wire is a Dumet wire coated with Fe-Ni alloy and Cu is attached to the thin film electrode portion of the thermistor chip 1 using a heat-resistant conductive material and dried and bonded.

＠　それからガラス封着機によシこのリード線の接着さ
れたチップ全体をガラス被覆する。@Then, the entire chip to which the lead wires are bonded is coated with glass using a glass sealing machine.

このようにして第１図に示す如きガラス封止型のサーミ
スタ素子を得ることができる。In this way, a glass-sealed thermistor element as shown in FIG. 1 can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によればすぐれたオーミック特性を有する蒸着薄
膜電極を形成できるので、非オーミツク接触にもとづき
存在したサーミスタ素子の電圧（電流）依存特性が大幅
に改善され、特性のバラツキも改善されるので９選別歩
留シを向上することができる。According to the present invention, it is possible to form a vapor-deposited thin film electrode with excellent ohmic characteristics, so the voltage (current) dependent characteristics of the thermistor element that existed based on non-ohmic contact are greatly improved, and the variation in characteristics is also improved. Sorting yield can be improved.

しかも厚膜電極に比べ焼付は工程がなく、サーミスタ材
料に熱的影響をほとんど与えないので。Moreover, compared to thick film electrodes, there is no baking process, and there is almost no thermal effect on the thermistor material.

Ｂ定数や抵抗値等における特性バラツキが少くなシ、と
の面からも高歩留シとすることができる。A high yield can also be achieved in terms of less variation in characteristics such as B constant and resistance value.

また蒸着薄膜で電極を形成するので、従来のように高価
な貴金属を多量に使用する厚膜電極に比較してローコス
トに電極を形成できる。この蒸着薄膜電極を多層構成に
したのでウェハーのダイシング時にはがれにくい接着強
度のつよいものとすることができ、これまた製品の歩留
シをよくすることができる。Furthermore, since the electrodes are formed from vapor-deposited thin films, the electrodes can be formed at a lower cost than conventional thick film electrodes that use large amounts of expensive noble metals. Since this vapor-deposited thin film electrode has a multilayer structure, it can be made to have strong adhesive strength that does not come off when wafers are diced, and the yield of products can also be improved.

蒸着の場合は焼付けに比してロット間のバラツキも少な
く、この面よシ特性の均一化をはかることもできる。In the case of vapor deposition, there is less variation between lots than in baking, and it is also possible to make the surface properties uniform.

このようにして信頼性の高い、低摩なガラス封止型のサ
ーミスタ素子を得ることができる。In this way, a glass-sealed thermistor element with high reliability and low friction can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例構成図、第２図は本発明のサ
ーミスタ素子の製造方法説明図、第３図は従来のサーミ
スタ素子を示す。 １・・・サーミスタ・チップ　２・・・下層蒸着薄膜電
極３・・・上層蒸着薄膜電極　４・・・リード線５・・
・耐熱導電材　　　　６・・・ガラス特許出願人　　テ
ィーディーケイ株式会社代理人弁理士　　山　谷　晧　
榮 手続補正書（自発） 昭和６０年　１月１ｒ日 ２、発明の名称　サーミスク素子とその製造方法３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都中央区日本橋−丁目１３番１号氏　名　
（３０６）ティーディーケイ株式会社代表者　大　歳　
　寛 ４、代理人 住　所　東京都千代田区神田淡路町１丁目１９番８号６
、補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄７、補正
の内容　別紙の通り　　　　　　　　−、、、Ｉ・　、
　、＼ ゛ノミ・・・ 補正の内容 １、明細書第５頁１行の「ガラススリット」を１ガラス
フリツト」と補正する。 以上FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a thermistor element of the present invention, and FIG. 3 shows a conventional thermistor element. 1... Thermistor chip 2... Lower layer vapor deposited thin film electrode 3... Upper layer vapor deposited thin film electrode 4... Lead wire 5...
・Heat-resistant conductive material 6...Glass patent applicant Akira Yamatani, patent attorney of TDC Co., Ltd.
Sakae Procedural Amendment (Spontaneous) January 1st, 1985 2 Title of the invention Thermistoric element and its manufacturing method 3 Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant Address 13-1 Nihonbashi-chome, Chuo-ku, Tokyo First name
(306) TDC Co., Ltd. Representative Daitoshi
Kan 4, Agent Address: 1-19-8-6 Kanda Awajicho, Chiyoda-ku, Tokyo
, Subject of amendment Column 7 of detailed explanation of the invention in the specification, Contents of amendment As shown in the attached sheet - , , , I. ,
,\゛Chisel... Contents of the amendment 1. "Glass slit" in line 1 on page 5 of the specification is amended to read "1 glass frit."that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、サーミスタ・チップに、それぞれ蒸着薄膜により構
成された下層電極と上層電極よりなる多層の蒸着薄膜電
極を設け、これにリード線端部を耐熱導電材にて電気的
接触を保たせ、かつこれらをガラスで被覆したことを特
徴とするサーミスタ素子。 ２、前記下層電極としてＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、
Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄの少なくとも１つを使用し、前
記上層電極としてＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄの少くとも１
つのうち下層電極とは異種のものを使用したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のサーミスタ素子。 ３、粉末材料をディスク状に成型・焼結した後、これを
ウェハー状に表面精密加工したサーミスタ材料基板上に
、下層電極を蒸着薄膜により形成し、次いで上層電極を
これまた蒸着薄膜により形成した後に、これをチップ加
工してサーミスタ・チップとし、このサーミスタ・チッ
プの電極両面にリード線を耐熱導電材にて電気的接触を
保持させ、その後このサーミスタ・チップとリード線を
ガラスで被覆したことを特徴とするサーミスタ素子の製
造方法。 ４、前記下層電極としてＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、
Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄの少なくとも１つを使用し、前
記上層電極としてＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄの少なくとも
１つのうち下層電極とは異種のものを使用したことを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載のサーミスタ素子の
製造方法。[Scope of Claims] 1. A thermistor chip is provided with a multilayer vapor-deposited thin film electrode consisting of a lower layer electrode and an upper layer electrode, each of which is made of a vapor-deposited thin film, and the ends of the lead wires are electrically contacted using a heat-resistant conductive material. What is claimed is: 1. A thermistor element characterized in that it maintains the following properties and is coated with glass. 2. As the lower layer electrode, W, Mo, Ti, Ta, Cu,
At least one of Ag, Au, Pt, and Pd is used, and at least one of Ag, Au, Pt, and Pd is used as the upper layer electrode.
2. The thermistor element according to claim 1, wherein a different type of the lower layer electrode is used. 3. After molding and sintering the powder material into a disk shape, this was formed into a wafer shape on a thermistor material substrate whose surface was precisely processed, a lower layer electrode was formed using a vapor deposited thin film, and then an upper layer electrode was formed using a vapor deposited thin film as well. Later, this was processed into a thermistor chip, electrical contact was maintained between the lead wires on both sides of the electrodes of the thermistor chip using a heat-resistant conductive material, and the thermistor chip and lead wires were then covered with glass. A method for manufacturing a thermistor element characterized by: 4. As the lower electrode, W, Mo, Ti, Ta, Cu,
Claims characterized in that at least one of Ag, Au, Pt, and Pd is used, and at least one of Ag, Au, Pt, and Pd that is different from the lower layer electrode is used as the upper layer electrode. 3. A method for manufacturing a thermistor element according to item 3.