JPH0335503A - Ptcサーミスタの製造方法 - Google Patents

Ptcサーミスタの製造方法

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JPH0335503A
JPH0335503A JP17084089A JP17084089A JPH0335503A JP H0335503 A JPH0335503 A JP H0335503A JP 17084089 A JP17084089 A JP 17084089A JP 17084089 A JP17084089 A JP 17084089A JP H0335503 A JPH0335503 A JP H0335503A
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JP
Japan
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manufacturing
ptc
added
mol
oxide
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JP17084089A
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English (en)
Inventor
Akira Horata
亮 洞田
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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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】 (技術分野) 本発明は、PTCサーミスタの改善された製造方法に係
り、特にカラーTV消磁用素子等のPTC,サーミスタ
における重要な特性の一つである耐圧特性を有利に改善
するための製造方法に関するものである。
(背景技術) 従来から、BaTtO*磁器を与える原料に、5rTi
O,等のキュリー点を変化させるシフターを添加し、ま
たその原子価を制御する異種原子(例えば、La、Bi
、Sb、Ta、Nb等)を半導体化酸化物としてII配
合して、焼成することにより得られるBa’r’i0.
系半導体磁器は、正の抵抗−温度特性を有し、所謂PT
Cサー〔スタとして、電流制御素子、電圧制御素子、分
相モーター起動用素子、カラーTV消磁用素子等に広く
用いられてきている。
しかしながら、このようなPTCサーlスタには、高電
圧が印加されるために、従来のBaTi0:l系半導体
磁器では、抵抗の電圧依存性が大きく、耐圧特性に欠け
、そのために正の抵抗−温度特性の勾配を減少させる欠
点があり、そして、そのような勾配が小さいと、スイッ
チング時に安定電流が大きくなる問題があると共に、安
定時の素子温度が高くなり、回路としての性能や信頼性
に欠け、寿命特性にも問題を生じることとなる。
ところで、BaTi○3系PTCサーミスタの耐圧特性
は、添加物の種類やその添加量に大きく影響を受け、そ
してそのような耐圧特性は、主として結晶粒の大きさに
より決まり、その中でも特に重要なのは、異常に大きく
成長じた巨大結晶粒の混入であるところから、従来では
、SiO2を−添加して結晶粒の微細化を図っているが
、今一つ充分でなく、耐圧特性の改善においても満足し
得るものではなかったのである。
(解決課題) 本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであっ
て、その課題とするところは、前記した巨大結晶粒の異
常成長を抑制乃至は防止して、耐圧特性が改善されたP
TCサー旦スタを製造することにある。
(解決手段) そして、本発明は、かかる課題解決のために、BaTi
○3系半導体磁器組成の仮焼粉に対して、5iOzと共
に、或いはSiO2に代えて、非酸化物系セラミックス
粉末を添加、混合して、所望の形状に底形した後、得ら
れた成形棒を非酸化性雰囲気中で焼成し、更にその後、
酸化熱処理を施すことを特徴とするPTCサーミスタの
製造方法を、その要旨とするものである。
なお、かかる製造方法において、前記非酸化物系セラミ
ックス粉末は、有利には、Ti、Si。
Al、Zr、Hfの窒化物または炭化物からなり、それ
らの1種または2種以上が、4モル%までの割合で用い
られるSiO2と合わせて6モル%以下となるような割
合で、添加せしめられることとなる。
(作用・効果) 要するに、本発明は、焼結性の悪い非酸化物系セラミッ
クス粉末を、SiO2と共に、或いはこの5intに代
えて、成形部のPTCサーくスタ原料、即ちBaTi○
3系半導体磁器組戒の仮焼粉に混合せしめ、その後、そ
の焼成を行なうことにより、得られる焼成体(PTCサ
ー旦スタ)における結晶粒の異常成長を抑制乃至は防止
するようにしたものであり、またその際、その焼成を、
従来のPTCサーミスタの製造の場合と同様に、酸化雰
囲気中で行なうと、かかる非酸化物系セラミックスわ)
末は容易に酸化されて、易焼結材に変質してしまうとこ
ろから、その焼成操作は、かかるセラミックス粉末が焼
結に関与しないように、Ar、He、N2等の不活性な
非酸化性雰囲気中で行なうようにしたのである。
また、このようにして得られた焼結体は、その基本構成
たるBaTi0.磁器成分が過度の酸素欠乏状態となっ
ており、そのままの状態ではPTC特性が損なわれてい
るところから、本発明にあっては、更に、この酸素欠乏
状態を適正な状態に戻すために、酸化性雰囲気中で熱処
理、即ち酸化熱処理を施し、そのPTC特性を回復させ
るようにしたのである。
そして、このようにして製造して得られたPTCサーミ
スタは、異常成長した巨大結晶粒子もなく、良好な耐圧
特性を具備するものとなったのである。
(具体的構成) ところで、かくの如き本発明において用いられるBaT
i0+系半導体磁器組戒の仮焼粉は、従来と同様な原料
を用いて形成され、一般に、BaT i O,系磁器組
成に半導体化酸化物を加えてなる組成を有するものであ
って、例えばB a C−0+ 。
Tie、と共に、5rC03等のシフター成分、5bz
C)+等の所定の半導体化酸化物の必要量を混合して仮
焼することにより、形成することが出来る。
なお、B a T i Oz系磁器組威は、シフター成
分等の添加によって、B a I−XMXT i O3
として表わされ、そこで、MはSr、Ca、Mg等の金
属であり、またXはMの種類によって適宜に決定される
ものであるが、M=Srの場合において、目的とするP
TCサーミスタを常温で用いるために、かかるXの値が
0.4以下とされることが望ましい。
また、半導体化酸化物は、従来と同様な半導体化のため
の原子、例えばBi、Sb、Nb、Ta。
La、Dy、Y、その他の希土類元素等の酸化物であっ
て、従来と同様な割合において、上記BaT i O,
系磁器組成を与える原料に配合され、仮焼せしめられて
、目的とする仮焼粉とされることとなる。
本発明は、このような仮焼粉に対して、結晶粒の微細化
に有効な5iOzと共に、或いはそのようなSiO□に
代えて、非酸化物系セラミックス粉末を添加、混合せし
めて、均一に分散させ、仮焼粉焼結時における結晶粒の
粗大化を阻止しようとするものである。
ここで、本発明において、仮焼粉に添加せしめられるS
iO2は、従来と同様に、得られる焼成体(PTCサー
ミスタ)の結晶粒の微細化に寄与し、その耐圧特性を改
善する成分てあり、一般に、4モル%までの割合におい
て用いられることとなる。4モル%を越えて添加しても
、大きな特性の改善は望めないからである。なお、Si
O□の添加効果を充分に享受するためには、0.5モル
%以上添加することが望ましい。
また、かかるS iOzと共に、或いはこの5i02に
代えて、仮焼粉に添加される非酸化物系セラミックス粉
末は、仮焼粉粒子間に存在して、焼成時に生じる結晶粒
の異常成長を阻止するものではあるが、それ自身、焼成
及びそれに続く酸化熱処理によって酸化されて、焼結に
寄与するものと考えられるものであって、−iに炭化物
や窒化物等の形態を有するものであり、例えばTi、Z
r。
Hf、Si、A1等の炭化物や窒化物が用いられること
となる。
このような非酸化物系セラミックスは、上述のように、
最終的には酸化されるものであるところから、その添加
量は、その酸化物を添加した場合に充分なPTC特性を
示す範囲内において適宜に決定されるものであり、一般
に4モル%までの割合で用いられるSiO2との合計量
において6モル%以下となるような割合で添加され、例
えば、Ti  Zr、Hfの炭化物や窒化物にあっては
、0.1〜2モル%、A℃の窒化物にあっては0.1〜
0.5モル%程度において添加され、またSiの炭化物
や窒化物にあっては、その酸化物は5i02となるとこ
ろから、0.5〜4モル%程度の割合で用いられ得るも
のである。なお、それらセラミ・ンクス粉末の粒径につ
いては、分散と異常成長防止能力との兼ね合いで決定さ
れることとなるが、−般に0.5〜50μmの粒径のも
のが用いられる。
そして、このような非酸化物系セラミックス粉末が、5
in2と共に、或いはSiO2に代えて、前記のBaT
i0z系半導体磁器組威の仮焼粉に添加、混合せしめら
れ、更に必要に応じて、従来と同様な添加剤、例えばバ
インダ、潤滑剤、離型剤等が添加された後、従来と同様
にして、所望の形状に成形し、そしてその成形棒がNt
、Ar。
He等の不活性な非酸化性雰囲気中において焼成される
のである。
また、このようにして得られた焼成体は、過度の酸素欠
乏状態となっており、そのままの状態ではPTC特性が
損なわれているところから、この酸素欠乏状態を解消す
べく、大気や酸素を富化した空気等の酸化性雰囲気中で
熱処理が施され、焼成体の酸化が行なわれ、これによっ
てPTC特性が回復せしめられるのである。なお、この
酸化熱処理は、焼成体中の結晶粒が粗大化しないように
して行なわれるものであって、一般に焼成温度よりも低
い温度、例えば1000−1300″C程度の温度にお
いて実施されることとなる。
(実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。
先ず、BaCO2:77.5rCOz:23、T!Oz
:100、S bzos  : 0.1のモル比の原料
混合物を、1150°Cの温度で2.5時間仮焼し、粉
砕して、仮焼粉を得た。
次いで、かかる仮焼粉に対して、下記第1表に示される
如き割合において、SiO2及び/又は非酸化物セラミ
ックス粉末(炭化物、窒化物)及び0.045モル%の
Mn (No3)、を湿式ボールミルにより混合し、更
にバインダ等の通常の添加剤を添加した後、噴霧造粒し
た。そして、この造粒粉を用いて、1トン/CI!12
の成形圧力にて、直径が19mn+、J’lさが3.3
胴の円板をプレス成形した後、かかる円板を、第1表に
示される雰囲気下にて焼成し、更に必要な酸化熱処理を
施した。なお、焼成は、1350°CX 2.5時間の
条件下に行ない、また酸化熱処理においては、雰囲気と
して大気を用い、冷却速度:100″C/ Hrの条件
を採用した。
かくして得られた各種の試験片(焼成円板)について、
その最大結晶粒及び耐圧特性を評価し、その結果を下記
第1表に示すが、その結果から明らかなように、本発明
に従って、非酸化物系セラ旦ツクス(炭化物、窒化物)
を添加することにより、極めて有効な耐圧改善が行なわ
れていることが認められるのである。
\\ \、 \

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)BaTiO_3系半導体磁器組成の仮焼粉に対し
    て、SiO_2と共に、或いはSiO_2に代えて、非
    酸化物系セラミックス粉末を添加、混合して、所望の形
    状に成形した後、得られた成形体を非酸化性雰囲気中で
    焼成し、更にその後、酸化熱処理を施すことを特徴とす
    るPTCサーミスタの製造方法。
  2. (2)前記非酸化物系セラミックス粉末が、Ti,Si
    ,Al,Zr,Hfの窒化物または炭化物からなり、そ
    れらの1種または2種以上が、4モル%までの割合で用
    いられるSiO_2と合わせて6モル%以下となるよう
    な割合で、添加せしめられる請求項(1)記載のPTC
    サーミスタの製造方法。
JP17084089A 1989-06-30 1989-06-30 Ptcサーミスタの製造方法 Pending JPH0335503A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6346496B2 (en) * 1998-07-24 2002-02-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Composite material for positive temperature coefficient thermistor, ceramic for positive temperature coefficient thermistor and method for manufacturing ceramics for positive temperature coefficient thermistor
US6542067B1 (en) * 1999-05-20 2003-04-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. Barium titanate semiconductor ceramic powder and laminated semiconductor ceramic device
US6984355B2 (en) * 1999-11-02 2006-01-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconducting ceramic material, process for producing the ceramic material, and thermistor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6542067B1 (en) * 1999-05-20 2003-04-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. Barium titanate semiconductor ceramic powder and laminated semiconductor ceramic device
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