JPH03218965A - チタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法 - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はチタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法に関
する。

（従来の技術） 一般に、チタン酸ノ＼リウム系半導体磁器を製造する場
合、チタン酸バリウム系半導体磁器用の原料粉末を所定
形状に成形し、これを所定の条件下で焼成することが行
われているが、任意の比抵抗をもつ焼結体を得ようとす
る場合、焼成時の昇温速度、焼成温度、保持時間、降温
速度、雰囲気等の種々の条件を目的に応じて設定して焼
成することが行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、チタン酸バリウム系半導体磁器を大量生
産する場合、目的とする比抵抗が異なるロフト毎に、焼
成時の前記諸条件を設定しなおさなければならず、生産
性が低下するという問題があった。また、比抵抗を調整
する手段として、焼成諷度や保持時間等を変えることが
行われてはいるが、この方法では任意の比抵抗をもつ半
導体磁器は得られても、異常粒成長等を生じ、耐破壊電
圧、負荷試験等のレベルの低下を招いているのが現状で
ある。

これらの問題を解決する手段としては、半導体磁器の組
成変更や粉砕度合の変更等を採用し得るが、原料ロフト
が増加し、結局、生産性が低下するという問題かあった
。

従って、本発明は、任意の比抵抗を有するチタン酸バリ
ウム系半導体磁器を容易に、かつ、効率良く生産できる
ようにすることを技術的課題とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、これらの課題を解決するため、予め自然雰囲
気中で焼成して低抵抗の半導体磁器を調製しておき、こ
れを前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッチ
ガス雰囲気中その焼成時の温度またはそれより低い温度
で短時間熱処理し、比抵抗をコントロールするようにし
たものである。

即ち、本発明の要旨は、チタン酸バリウム系半導体磁器
用の原料粉末を所定形状に成形し、これを自然雰囲気中
で焼成して低比抵抗の半導体磁器素体と成し、次いで、
前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッチガス
雰囲気中、１１００゜Ｃ前記焼成時の温度以下の温度で
熱処理することを特徴とするチタン酸バリウム系半導体
磁器の製造方法にある。

低比抵抗の半導体磁器素体を形成する第一段階での焼成
は、チタン酸バリウム系半導体磁器が焼結する温度、通
常、空気中、１２００〜１４００゜Ｃの温度で１〜５時
間行われる。

前記半導体磁器を形成するための第二段階としての熱処
理は、酸素’Ｊ　ノチガス雰囲気、即ち、酸素分圧が２
０〜１００ｖｏｌ％の範囲内のガス雰囲気で行なわれる
が、その温度はＩＩ００℃以上で第１段階の焼成温度以
下の温度で行われる。

第２段階の熱処理において、雰囲気の酸素分圧を２０〜
１　０　０　ｖｏｌ％の範囲としたのは、第１段階の焼
成時の雰囲気が自然雰囲気で酸素分圧が２０ｖｏｌ％程
度であり、これ以下の酸素分圧の雰囲気中で熱処理を行
なうと、チタン酸バリウム系半導体磁器の比抵抗がさが
るだけではなく、抵抗温度特性まで著し《劣化してしま
うからである。

また、第２段階の熱処理の温度を１１００℃以上て第１
段階の焼成温度以下としたのは、１１００゜Ｃ末満て熱
処理を行なうとチタン酸バリウム系半導体磁器の比抵抗
が変化せず、第１段階の焼成温度を越える温度で熱処理
を行なうと異常粒成長が起こり耐破壊電圧特性が劣化す
るからである。

（作用） 自然雰囲気中で焼成して低比抵抗の半導体磁器素体を作
成した後、■１００°Ｃ以上でその焼成温度以下の温度
で前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッチガ
ス雰囲気中で熱処理すると、焼結体中に酸素イオンが拡
散して酸素イオン欠陥が除去され、粒成長させることな
く半導体磁器の比抵抗をコントロールすることができ、
また、その電気的特性を安定化させる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例） 出発原料としてＢａＣＯ．，ＴｉＯ，，ＳｒＣＯｓ，Ｙ
ｔＯｓ，ＣａＣＯｓ．ＭｎＣＯ＠を用い、これらの原料
粉末をそれぞれＢａＯ，ＴｉＯ＊，ＳｒＯ，ＹＯ．ｔ，
ＣａＯ，ＭｎＯに換算して、モル比で０．８９３：１．
０１：　０．０５　：　０．００３５　：　０．０５　
：　０．００　１２になるように混合し、１１３０℃で
仮焼した後、粉砕し、２０＃のサランメッシュを通して
仮焼粉末を得た。この仮焼粉末に適当な有機パイングー
を加えて混合した後、直径１０＋＋ｍ，厚さ３．６ｎ＋
ｍの円板状の成形体を成形した。

得られた成形体を自然雰囲気中で１２７０’Ｃ〜１３６
０゜Ｃの範囲の温度で１，５時間焼成して、低抵抗の半
導体磁器素体を得た。この半導体磁器素体の抵抗値とそ
のバラッキを調べるため、各素体の両表面にＩｎ−Ｇａ
合金を塗布、乾燥させて電極とし、２０個の試料につい
て抵抗値を測定した結果、平均値Ｒ０−２。８３Ω．３
ＣＶ＝８．６％であった。また、半導体磁器素体と電極
は、完全にオーミック接触していた。

次に、この半導体磁器素体を、第１表に示す条件下で、
前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リソチガス
雰囲気中で熱処理してチタン酸バリウム系半導体磁器を
得た。なお、表中、＊を付した試料は本発明の範囲外で
あることを示す。

（以　下　余　白） 得られたチタン酸バリウム系半導体磁器の抵抗値とその
バラッキを調べるためため、素体の場合と同様にしてＩ
ｎ−Ｇａ合金電極を形成し、２０個の試料について２５
℃における抵抗値を測定した。その平均値（Ｒ１）とバ
ラッキ３ｃｖを第２表に示す。

第２表 第２表に示す結果から明らかなように、本発明によれば
、熱処理条件を変えることによって、チタン酸バリウム
系半導体磁器の抵抗を任意にコントロールでき、また、
そのときのバラッキは元の半導体磁器素体よりも低く抑
えることができる。

また、この再現性を確認するため、前記半導体磁器素体
を用いて前記の場合と同条件下で熱処理したところ、抵
抗値Ｒ．とそのバラッキの再現性は非常に高いことが確
認された。

次に、前記試料番号２，４．６のチタン酸バリウム系半
導体磁器に無電解メッキ法により゛ニッケルメノ牛を形
成し、その上に銀ペイントを塗布したのち６００゜Ｃの
温度で焼き付けてニッケルー銀電極を形成し、負荷寿命
試験、耐電圧試験を行った。それらの結果を第３表に示
す。

なお、低温および高温負荷寿命試験は、それぞれ温度２
５℃，８５゜Ｃ、印加電圧１２５ＶＤ，Ｃ，、試験時間
１０００時間の条件で行い、測定値は試料数１０個につ
いての平均値である。また、耐電圧は、チタン酸バリウ
ム系半導体磁器の両端に直流電圧を印加した場合に絶縁
破壊を起こした値である。

なお、第３表中、試料番号１０，１１．１２は、仮焼粉
末を成形して得た円板状の成形体をそれぞれ、空気中、
１３００℃で１時間、１３３０℃で１．５時間．１３６
０℃で１．５時間の条件下で焼成してチタン酸バリウム
系半導体磁器を得、これにニッケルー銀電極を同様にし
て形成したものである。

（以　下　余　白） 第３表から明らかなように、本発明方法により製造され
たチタン酸バリウム系半導体磁器は、比抵抗が同じでも
従来法により製造されたチタン酸バリウム系半導体磁器
に比べて、耐電圧特性及び負荷寿命が２倍以上と著しく
向上していることが判る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、半導
体磁器の比抵抗を容易にコントロールできるだけでな《
、その耐破壊電圧、負荷寿命など諸特性を著しく向上さ
せることができる。また、熱処理を焼成温度以下の温度
で短時間で行えるので、工業的利用価値が大きいなど、
優れた効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　チタン酸バリウム系半導体磁器用の原料粉末を
   所定形状に成形し、これを自然雰囲気中で焼成して低比
   抵抗の半導体磁器素体と成し、次いで、前記自然雰囲気
   よりも酸素分圧が大きい酸素リッチガス雰囲気中、１１
   ００℃以上前記焼成時の温度以下の温度で熱処理するこ
   とを特徴とするチタン酸バリウム系半導体磁器の製造方
   法。