[发明专利]半导体陶瓷元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体陶瓷元件及其制造方法，尤其涉及具有PTC特性与NTC特性的复合电特性的半导体陶瓷元件及其制造方法。

背景技术

作为热敏电阻的代表性用途、包括有温度传感器。对于使用热敏电阻的温度传感器，根据用途得到的电阻-温度特性有所不同，因此，要求其能提供各种不同的电阻-温度特性。例如，日本实用新型专利实开昭63-75001号公报（专利文献1）或日本专利特开平7-167715号公报（专利文献2）中提出了将PTC元件与NTC元件复合后得到的热敏电阻温度传感器，以表现出所要求的电阻-温度特性。

若如上所述那样将PTC元件与NTC元件复合，则有可能得到各种不同的电阻-温度特性，而若关注PTC元件与NTC元件之间的接合部分，则可知无法单纯地采用PTC元件与NTC元件通过公共的电极而相互接合的结构。这是因为，接合的可靠性将下降，或者能与PTC元件欧姆接触的电极材料和能与NTC元件欧姆接触的电极材料可能互不相同。

因此，在专利文献1所记载的发明中，采用了分别在PTC元件和NTC元件设置电极，并将这些电极相互接合的结构。然而，若采用这种结构，则将遇到如下问题：即，像一个电极与另一个电极之间的接合部分、PTC元件与电极之间的接合部分、NTC元件与电极之间的接合部分这样、将不同要素之间进行接合的部分的数量会变多，从而使接合部分产生剥离的概率变高。

另外，在专利文献2所记载的发明中，采用了仅通过一个公共电极将PTC元件与NTC元件相互接合的结构。然而，该公共电极必须由一种特殊的材料构成，该特殊的材料保证了热敏电阻的阻挡层崩解接触，而且形成了由此相接触的热敏电阻的结构部分与各个其它热敏电阻进行相互扩散的扩散阻挡。此外，对于专利文献2所记载的发明，在PTC元件与NTC元件的接合部分存在电极，则仍然与专利文献1所记载的发明相同，无法避免剥离的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实用新型专利实开昭63－75001号公报

专利文献2：日本专利特开平7-167715号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

为此，本发明的目的在于提供一种能解决上述问题的半导体陶瓷元件及其制造方法。

为解决问题所采用的技术方案

简而言之，本发明所涉及的半导体陶瓷元件通过将由具有PTC特性的半导体陶瓷组成的PTC部分、与由具有NTC特性的半导体陶瓷组成的NTC部分一体成形而得到。然而，即使对具有PTC特性的半导体陶瓷与具有NTC特性的半导体陶瓷进行一体烧成，也会产生相互扩散，因此可足以认为无法得到PTC特性与NTC特性的复合电特性。

本申请的发明人为了解决能妨碍复合电特性表现的相互扩散的问题而进行了大量的研究，从结果可知，例如，若首先在规定的温度下、对应当成为具有PTC特性的半导体陶瓷的半导体陶瓷材料进行烧成，由此得到PTC基板，之后对含有应当成为具有NTC特性的半导体陶瓷的半导体陶瓷材料在内的糊料进行涂布或印刷在所述PTC基板上，接着，在低于所述规定温度的温度下、进行一体烧成，则能使得在得到的元件主体中，具有PTC特性的半导体陶瓷部分与具有NTC特性的半导体陶瓷部分之间、几乎不产生相互扩散，从而能够形成具有PTC特性与NTC特性的复合特性的元件。而且，还可知：在选择n型半导体作为具有PTC特性的半导体陶瓷、并选择p型半导体作为具有NTC特性的半导体陶瓷的情况下，能够形成pn结，并能够形成具有整流特性的元件。

即，本发明所涉及的半导体陶瓷元件的特征在于，包括：元件主体，该元件主体包括由具有PTC特性的半导体陶瓷组成的PTC部分、以及由具有NTC特性的半导体陶瓷组成的NTC部分，并且PTC部分与NTC部分通过相互直接接触的接合界面而一体化；第一电极，该第一电极以和PTC部分相接触的方式设置在元件主体的外表面上；以及第二电极，该第二电极以和NTC部分相接触的方式设置在元件主体的外表面上，该半导体陶瓷元件具有PTC特性与NTC特性的复合电特性。

优选为，在本发明所涉及的半导体陶瓷元件中，PTC部分由BaTiO₃类氧化物组成，NTC部分由Mn类的尖晶石型氧化物组成。在这种情况下，优选为，在PTC部分与NTC部分的接合界面上、Ti的互扩散距离及Mn的互扩散距离均为50μm以下。

若从其它方面来表示本发明所涉及的半导体陶瓷元件，则如下所示。