[发明专利]单片半导体陶瓷电子元件

说明书

本发明涉及单片(monolithic)半导体陶瓷电子元件。特别涉及以钛酸钡系列为主要成分并具有正电阻温度系数的单片半导体陶瓷电子元件。

钛酸钡半导体陶瓷具有正电阻温度特性(PTC特性)，在室温下其电阻系数很小，但当温度超过某个温度、例如居里温度时，其电阻就急剧地增加，并广泛地应用于例如温度控制器、过电流保护器、等温加热等中。最重要的是，在电路的过电流保护电子元器件中，希望在室温下电阻降低。特别，在通用数据总线(USB)计算机外部设备中，强烈要求小的半导体陶瓷元器件具有低的电阻系数和高的耐压。

对应于这种要求，在日本专利号57-60802中公开了一种单片半导体陶瓷电子元件。这种单片半导体陶瓷电子元件将以钛酸钡为主要成分的半导体陶瓷层与由Pt-Pd合金组成的内部电极层交替地进行叠层(laminate)，并整体地焙烧。利用这种叠层结构，使半导体陶瓷电子元件的电极区域大幅度地增加，并使电子元器件本身的大小减小。

在日本专利号6-151103中也公开了一种单片半导体陶瓷电子元件。这种单片半导体陶瓷电子元件以镍(Ni)系列金属代替Pt-Pd合金作为内部电极。

但是，在日本专利号’802中公开的单片半导体陶瓷电子元件中，由于内部电极层和半导体陶瓷层电阻接触小，所以在室温下电阻相对地高。

另一方面，在日本专利号’103中公开的单片半导体陶瓷电子元件中，如果在空气中焙烧，则使用Ni系列金属的内部电极的材料被氧化，因此，在还原性气氛中被焙烧后，必须在Ni系列金属不被氧化的温度下，对材料进行再次氧化处理。

因为能在半导体陶瓷层与内部电极层之间获得电阻(Ohmic)接触，所以得到的材料在室温下有低的电阻。

但是，因为在低温下再次氧化处理要求防止Ni系列金属被氧化，所以电阻系数的变化范围要小于10％。

本发明的目的在于提供一种单片半导体陶瓷电子元件，这种单片半导体陶瓷电子元件本身的大小能减小，室温电阻降低到0.2Ω以下，电阻系数变化范围大于100％，并且耐压增加到20V以上。

本发明的单片半导体陶瓷电子元件，包括

钛酸钡系列半导体陶瓷层和内部电极层，

将它们交替地进行叠层，

形成外部电极并使其连接到内部电极层上，

每个所述半导体陶瓷层的厚度S对于每个所述内部电极层的厚度I的比S/I以10到50的范围为佳。

半导体陶瓷层的厚度S对应于2个内部电极层之间的距离。

本发明的单片半导体陶瓷电子元件，

所述内部电极层由镍系列金属组成。

采用本发明单片半导体陶瓷电子元件的如前所述的结构，则能提供小型化、室温电阻低、电阻系数变化范围小、并且耐压高的单片半导体陶瓷电子元件。即、通过将半导体陶瓷层的厚度S对于每个内部电极层的厚度I的比S/I设置在10到50的范围内，能降低室温电阻，并能增加电阻系数的变化范围。其结果，能增加耐压。

下面，通过对本发明实施形态的描述能进一步理解本发明的目的、特征和优点。

图1表示与本发明相关的单片半导体陶瓷电子元件例子的图解图。

下面，参照附图对实施本发明的最佳实施形态进行说明。

实施形态

图1所示的单片半导体陶瓷电子元件10包括叠层体12。在叠层体12中，将半导体陶瓷层14与内部电极层16交互叠层。这种场合，将半导体陶瓷层14的厚度S对于内部电极层16的厚度I的比S/I设置在10到50的范围内。各内部电极层16的端部交替地伸展到叠层体12的一个侧面和另一个侧面，并且分别在叠层体12的一个侧面和另一个侧面上形成外部电极18a和外部电极18b。这种场合，将外部电极18a连接到每隔一个的内部电极层16上，并将另一个外部电极18b连接到剩下的内部电极层16上。

半导体陶瓷层14由以钛酸钡为主要成分的半导体材料组成。其中，根据需要，可以用Ca、Sr、Pb、等代替Ba，同样地可以用Sn、Zr、等代替Ti。用例如La、Y、Sm、Ce、Dy或者Gd的稀土元素、或者用例如Nb、Ta、Bi、Sb或者W的迁移元素，作为将半导体特性赋予半导体陶瓷层14的杂质。此外，根据需要，也可以将包含Si、Mn的氧化物或者化合物添加到半导体陶瓷层14中。