JPH04285048A - サ−ミスタ用組成物 - Google Patents
サ−ミスタ用組成物Info
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- JPH04285048A JPH04285048A JP3073927A JP7392791A JPH04285048A JP H04285048 A JPH04285048 A JP H04285048A JP 3073927 A JP3073927 A JP 3073927A JP 7392791 A JP7392791 A JP 7392791A JP H04285048 A JPH04285048 A JP H04285048A
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- Japan
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- thermistor
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- change
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- resistance
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は温度検知用ＮＴＣサーミ
スタ用組成物に係り、特に抵抗値の経時変化が小さい高
信頼性サーミスタを実現化するためのサーミスタ用組成
物に関する。
スタ用組成物に係り、特に抵抗値の経時変化が小さい高
信頼性サーミスタを実現化するためのサーミスタ用組成
物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の温度検知用ＮＴＣサーミスタは、
マンガン、ニッケル、コバルト等の２〜３種の遷移金属
元素の混合モル比合計が１００％になるように選ばれた
金属酸化物を用いた組成物を用いたり、マンガン、ニッ
ケル、コバルトの酸化物のうちの１種と、鉄、シリコン
、アルミニウムの酸化物のうちの１種とモリブデンの酸
化物から成る複合酸化物を用いている（例えば特公昭５
９−２７７４１号公報参照）。また、高温度で使用する
サーミスタ用としてマンガン、ニッケル、コバルト、鉄
、アルミニウムの酸化物から成るスピネル型構造の固溶
体から成る組成物が提案されている（例えば、特公昭５
７−８８７０２号公報参照）。
マンガン、ニッケル、コバルト等の２〜３種の遷移金属
元素の混合モル比合計が１００％になるように選ばれた
金属酸化物を用いた組成物を用いたり、マンガン、ニッ
ケル、コバルトの酸化物のうちの１種と、鉄、シリコン
、アルミニウムの酸化物のうちの１種とモリブデンの酸
化物から成る複合酸化物を用いている（例えば特公昭５
９−２７７４１号公報参照）。また、高温度で使用する
サーミスタ用としてマンガン、ニッケル、コバルト、鉄
、アルミニウムの酸化物から成るスピネル型構造の固溶
体から成る組成物が提案されている（例えば、特公昭５
７−８８７０２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの組
成物は特性の汎用性はあるが、高比抵抗、高サーミスタ
定数（以下Ｂ定数という）特性を有するサーミスタを得
ることが出来なかったり、抵抗値の経時変化が大きいと
いう問題点を有する。
成物は特性の汎用性はあるが、高比抵抗、高サーミスタ
定数（以下Ｂ定数という）特性を有するサーミスタを得
ることが出来なかったり、抵抗値の経時変化が大きいと
いう問題点を有する。
【０００４】特にサーミスタの使用温度領域の拡大化に
伴ない、高比抵抗・高Ｂ定数特性を具備したサーミスタ
が要求されるとともに、それらの抵抗値の経時変化、即
ち抵抗変化率の小さい高信頼性サーミスタ用組成物が要
求されるようになり、従来の組成物ではそれらを満足す
ることは出来ない。
伴ない、高比抵抗・高Ｂ定数特性を具備したサーミスタ
が要求されるとともに、それらの抵抗値の経時変化、即
ち抵抗変化率の小さい高信頼性サーミスタ用組成物が要
求されるようになり、従来の組成物ではそれらを満足す
ることは出来ない。
【０００５】特に従来のマンガン、ニッケル、コバルト
、鉄、シリコン、アルミニウム等の金属酸化物から成る
組成物では比抵抗が小さく、抵抗値変化率も１５０℃と
いう低温での経時変化は実用的であるが、３００℃とい
う高温では経時変化が大きい。
、鉄、シリコン、アルミニウム等の金属酸化物から成る
組成物では比抵抗が小さく、抵抗値変化率も１５０℃と
いう低温での経時変化は実用的であるが、３００℃とい
う高温では経時変化が大きい。
【０００６】また、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄
、アルミニウムの酸化物から成る組成物は高温用として
使用できるものであるが、しかしながら−５０℃という
低温度範囲では実用的でなく、高温の場合に３０００時
間という長い時間における経時変化特性が満足出来るも
のではなかった。
、アルミニウムの酸化物から成る組成物は高温用として
使用できるものであるが、しかしながら−５０℃という
低温度範囲では実用的でなく、高温の場合に３０００時
間という長い時間における経時変化特性が満足出来るも
のではなかった。
【０００７】従って、本発明の目的は広い使用温度領域
において、抵抗値変化率の小さい安定した特性を有する
高比抵抗・定Ｂ定数特性を具備するサーミスタ用組成物
を提供するものである。
において、抵抗値変化率の小さい安定した特性を有する
高比抵抗・定Ｂ定数特性を具備するサーミスタ用組成物
を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明者等は鋭意研究の結果、マンガン：１０〜９０
モル％、コバルト：０．０１〜８０モル％、アルミニウ
ム：０．０１〜５０モル％を含む三種の金属元素を混合
して、その混合モル比合計が１００％となる金属酸化物
に、 酸化クロム：０．０１〜３０．０重量％酸化鉄
：０．０１〜６０．０重量％をそれぞれ添加した組成物
が、高比抵抗・高Ｂ定数特性を具備し、抵抗値変化率の
小さい高信頼性のサーミスタを得ることが出来ることを
見出した。
、本発明者等は鋭意研究の結果、マンガン：１０〜９０
モル％、コバルト：０．０１〜８０モル％、アルミニウ
ム：０．０１〜５０モル％を含む三種の金属元素を混合
して、その混合モル比合計が１００％となる金属酸化物
に、 酸化クロム：０．０１〜３０．０重量％酸化鉄
：０．０１〜６０．０重量％をそれぞれ添加した組成物
が、高比抵抗・高Ｂ定数特性を具備し、抵抗値変化率の
小さい高信頼性のサーミスタを得ることが出来ることを
見出した。
【０００９】
【作用】本発明の組成のサーミスタ用組成物を用いるこ
とにより、サーミスタの使用温度領域（−５０〜＋５０
０℃）で必要とされるサーミスタ特性、即ち、比抵抗値
として１０２ 〜１０９ Ω・ｃｍ程度の値およびＢ定
数として３０００〜６０００Ｋの値が得られた。
とにより、サーミスタの使用温度領域（−５０〜＋５０
０℃）で必要とされるサーミスタ特性、即ち、比抵抗値
として１０２ 〜１０９ Ω・ｃｍ程度の値およびＢ定
数として３０００〜６０００Ｋの値が得られた。
【００１０】さらに、本発明の組成のサーミスタ用組成
物はセラミック焼成が可能で素地抵抗バラツキが、変動
係数３％以下と大変小さい上、サーミスタの抵抗値の経
時変化である３００℃で３０００時間経過後の抵抗値変
化率が小さい。
物はセラミック焼成が可能で素地抵抗バラツキが、変動
係数３％以下と大変小さい上、サーミスタの抵抗値の経
時変化である３００℃で３０００時間経過後の抵抗値変
化率が小さい。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例の説明に先立ち、主成分の金
属元素の組成について説明する。
属元素の組成について説明する。
【００１２】一般にマンガン、コバルト、アルミニウム
系サーミスタは各々の元素比率を変えることにより、比
抵抗及びＢ定数を広範囲にコントロールすることができ
る。
系サーミスタは各々の元素比率を変えることにより、比
抵抗及びＢ定数を広範囲にコントロールすることができ
る。
【００１３】しかし、サーミスタの使用温度領域（例え
ば−５０℃〜＋５００℃）でのサーミスタの特性値及び
使用回路との適合性を考えると、使用可能な組成範囲は
限定される。
ば−５０℃〜＋５００℃）でのサーミスタの特性値及び
使用回路との適合性を考えると、使用可能な組成範囲は
限定される。
【００１４】即ち、サーミスタ使用温度領域での比抵抗
として１０２〜１０６ Ω・ｃｍ、Ｂ定数として３００
０〜６０００Ｋが得られること、セラミック焼成が可能
で素地抵抗バラツキが小さく変動係数が３％以下である
こと、サーミスタの抵抗値の経時変化が小さく、高信頼
性であることが要求される。
として１０２〜１０６ Ω・ｃｍ、Ｂ定数として３００
０〜６０００Ｋが得られること、セラミック焼成が可能
で素地抵抗バラツキが小さく変動係数が３％以下である
こと、サーミスタの抵抗値の経時変化が小さく、高信頼
性であることが要求される。
【００１５】表１にマンガン、コバルト、アルミニウム
の組成とその組成物から成るサーミスタの電気的特性と
して、２５℃の比抵抗、Ｂ定数および変動係数を示す。
の組成とその組成物から成るサーミスタの電気的特性と
して、２５℃の比抵抗、Ｂ定数および変動係数を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】なお変動係数＝（標準偏差値／平均値）×
１００（％）である。
１００（％）である。
【００１８】次に本発明の実施例を説明する。出発原料
として、高純度の四三酸化マンガン、酸化コバルト、酸
化アルミニウム、酸化クロム、酸化鉄を焼成後の組成が
後掲の、表２に示す組成になるように各々秤量する。
として、高純度の四三酸化マンガン、酸化コバルト、酸
化アルミニウム、酸化クロム、酸化鉄を焼成後の組成が
後掲の、表２に示す組成になるように各々秤量する。
【００１９】
【表２】
【００２０】前記秤量した出発原料をボールミル中で２
０時間湿式混合する。この湿式混合した出発原料を１０
０〜２００℃で乾燥させた後、９００〜１１００℃で２
時間仮焼成し、この焼成物を粉砕機により微粉末とする
。
０時間湿式混合する。この湿式混合した出発原料を１０
０〜２００℃で乾燥させた後、９００〜１１００℃で２
時間仮焼成し、この焼成物を粉砕機により微粉末とする
。
【００２１】この微粉末に、純水またはＰＶＡ（ポリビ
ニルアルコール）等の適当なバインダーを加えて混合造
粒し、顆粒を作製する。その顆粒を直径５５ｍｍ、厚さ
２０ｍｍ前後のディスク状に成型機にて加圧成形した成
形体を１２００〜１５００℃の温度で本焼成する。
ニルアルコール）等の適当なバインダーを加えて混合造
粒し、顆粒を作製する。その顆粒を直径５５ｍｍ、厚さ
２０ｍｍ前後のディスク状に成型機にて加圧成形した成
形体を１２００〜１５００℃の温度で本焼成する。
【００２２】本焼成したインゴット焼結体をスライス加
工し、ウェハー状に切り出す。ウェハーをラップ研磨し
、例えば０．２５ｍｍの厚みに仕上げる。
工し、ウェハー状に切り出す。ウェハーをラップ研磨し
、例えば０．２５ｍｍの厚みに仕上げる。
【００２３】このウェハーにＡｕ，Ａｇ，Ｐｄ−Ａｇ等
の貴金属ペーストなどで電極を形成した後、ダイシング
ソーによって切断し、例えば□０．４０ｍｍのチップに
する。
の貴金属ペーストなどで電極を形成した後、ダイシング
ソーによって切断し、例えば□０．４０ｍｍのチップに
する。
【００２４】このサーミスタチップをガラスチューブ内
に収め、両側からスラグリードで挟持し、ガラス封止機
により封着し、ガラス封止型のＮＴＣサーミスタを得る
。
に収め、両側からスラグリードで挟持し、ガラス封止機
により封着し、ガラス封止型のＮＴＣサーミスタを得る
。
【００２５】このようにして得られた各サーミスタ素子
の電気的特性を測定する。即ち、２５℃における比抵抗
（ρ２５）と、２５℃、８５℃における抵抗値から算出
したこれらの温度間のＢ定数である。
の電気的特性を測定する。即ち、２５℃における比抵抗
（ρ２５）と、２５℃、８５℃における抵抗値から算出
したこれらの温度間のＢ定数である。
【００２６】さらにサーミスタ素子の経時変化を調べる
ために、高温保管条件：３００℃で３０００時間保持し
た後の抵抗値変化率も測定する。
ために、高温保管条件：３００℃で３０００時間保持し
た後の抵抗値変化率も測定する。
【００２７】その結果を表２に示す。表２において試料
Ｎｏ． は表１のものと共通であり、同一の番号は同一
の組成である。
Ｎｏ． は表１のものと共通であり、同一の番号は同一
の組成である。
【００２８】また×印を付した試料Ｎｏ． は本発明の
実施例以外の組成範囲のものであり、本発明のものと比
較のために示している。
実施例以外の組成範囲のものであり、本発明のものと比
較のために示している。
【００２９】なお、表２において、酸化鉄Ｆｅ２ Ｏ３
、酸化クロムＣｒ２ Ｏ３ の純度は４Ｎである。 抵抗値変化率＝（Ｒｔ−Ｒｏ）／Ｒｏ×１００（％）た
だし、Ｒｔ：ｔ時間後の抵抗値 Ｒｏ：初期抵抗値
、酸化クロムＣｒ２ Ｏ３ の純度は４Ｎである。 抵抗値変化率＝（Ｒｔ−Ｒｏ）／Ｒｏ×１００（％）た
だし、Ｒｔ：ｔ時間後の抵抗値 Ｒｏ：初期抵抗値
【００３０】表２から明らかな如く、本発明のサーミス
タ素子は比抵抗値が１０２ 〜１０９Ω・ｃｍ、Ｂ定数
が３０００〜６０００Ｋと高比抵抗、高Ｂ定数のものが
得られる上、サーミスタ抵抗値の経時変化率も、酸化ク
ロムや酸化鉄の添加物を添加することにより格段に低下
する。
タ素子は比抵抗値が１０２ 〜１０９Ω・ｃｍ、Ｂ定数
が３０００〜６０００Ｋと高比抵抗、高Ｂ定数のものが
得られる上、サーミスタ抵抗値の経時変化率も、酸化ク
ロムや酸化鉄の添加物を添加することにより格段に低下
する。
【００３１】次に本発明の組成の限定理由について説明
する。
する。
【００３２】マンガンが１０モル％未満、コバルトが０
．０１モル％未満、アルミニウムが０．０１モル％未満
であると、抵抗値の経時変化が大きくなる。
．０１モル％未満、アルミニウムが０．０１モル％未満
であると、抵抗値の経時変化が大きくなる。
【００３３】一方、マンガンが９０モル％、コバルトが
８０モル％、アルミニウムが５０モル％をそれぞれ越え
ると、必要とするサーミスタ特性を満足せず、素地抵抗
バラツキが大きくなり、変動係数が３％をこえる。
８０モル％、アルミニウムが５０モル％をそれぞれ越え
ると、必要とするサーミスタ特性を満足せず、素地抵抗
バラツキが大きくなり、変動係数が３％をこえる。
【００３４】また酸化鉄の添加量が０．０１重量％未満
であると抵抗値変化率が著しく悪化する（例えば表２の
試料Ｎｏ． ３，４，７，９参照）。
であると抵抗値変化率が著しく悪化する（例えば表２の
試料Ｎｏ． ３，４，７，９参照）。
【００３５】酸化鉄の添加量が６０．０重量％を越える
と、形成した素子の特性、即ち、２５℃における比抵抗
、Ｂ定数、抵抗値変化率は本発明の範囲内の組成のもの
と変わらないが、素地の焼結性が悪化し、素地抵抗バラ
ツキが大きくなり、変動係数が大きくなるため、製造し
た素子の歩留りが悪くなる（例えば表２の試料Ｎｏ．
３−６，４−６，７−６，９−６参照）。
と、形成した素子の特性、即ち、２５℃における比抵抗
、Ｂ定数、抵抗値変化率は本発明の範囲内の組成のもの
と変わらないが、素地の焼結性が悪化し、素地抵抗バラ
ツキが大きくなり、変動係数が大きくなるため、製造し
た素子の歩留りが悪くなる（例えば表２の試料Ｎｏ．
３−６，４−６，７−６，９−６参照）。
【００３６】酸化クロムの添加量が０．０１重量％未満
であると、サーミスタの抵抗値の経時変化が悪化し、抵
抗値変化率が大きくなる（例えば表２の試料Ｎｏ． ３
，４，７，９参照）。
であると、サーミスタの抵抗値の経時変化が悪化し、抵
抗値変化率が大きくなる（例えば表２の試料Ｎｏ． ３
，４，７，９参照）。
【００３７】酸化クロムの添加量が３０．０重量％を越
えると、形成した素子の特性、即ち、２５℃における比
抵抗、Ｂ定数、抵抗値変化率は本発明の範囲内の組成も
のと変わらないが、素地の焼結性が悪化し、素地抵抗バ
ラツキが大きくなり、変動係数が大きくなるため、製造
した素子の歩留りが悪くなる（例えば表２の試料Ｎｏ．
３−６，４−６，７−６，９−６参照）。
えると、形成した素子の特性、即ち、２５℃における比
抵抗、Ｂ定数、抵抗値変化率は本発明の範囲内の組成も
のと変わらないが、素地の焼結性が悪化し、素地抵抗バ
ラツキが大きくなり、変動係数が大きくなるため、製造
した素子の歩留りが悪くなる（例えば表２の試料Ｎｏ．
３−６，４−６，７−６，９−６参照）。
【００３８】
【発明の効果】本発明によるサーミスタ用組成物は、高
比抵抗・高Ｂ定数のサーミスタを−５０℃〜＋５００℃
という広い使用温度領域で容易に得ることができる。ま
たサーミスタの抵抗値の経時変化が小さく、添加物を添
加することにより、３００℃で３０００時間経過後の抵
抗値変化率を低く押えることが出来る。
比抵抗・高Ｂ定数のサーミスタを−５０℃〜＋５００℃
という広い使用温度領域で容易に得ることができる。ま
たサーミスタの抵抗値の経時変化が小さく、添加物を添
加することにより、３００℃で３０００時間経過後の抵
抗値変化率を低く押えることが出来る。
【００３９】従って、本発明の組成物を用いて形成した
サーミスタはその電気的特性がよいとともに信頼性が高
く、特に家庭電化製品、自動車分野に使用される温度検
知用ＮＴＣサーミスタ等に利用出来るのみならず、各方
面に広く使用されるものを提供することができる。
サーミスタはその電気的特性がよいとともに信頼性が高
く、特に家庭電化製品、自動車分野に使用される温度検
知用ＮＴＣサーミスタ等に利用出来るのみならず、各方
面に広く使用されるものを提供することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 マンガン１０〜９０モル％、コバルト０．０１〜８０モ
ル％、アルミニウム０．０１〜５０モル％を含む三種の
金属元素を混合して、その混合モル比合計が１００％の
金属酸化物に、 酸化クロム：０．０１〜３０．０重量％酸化鉄
：０．０１〜６０．０重量％をそれぞれ添加したことを
特徴とするサーミスタ用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3073927A JP2948934B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | サ−ミスタ用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3073927A JP2948934B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | サ−ミスタ用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285048A true JPH04285048A (ja) | 1992-10-09 |
| JP2948934B2 JP2948934B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=13532264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3073927A Expired - Lifetime JP2948934B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | サ−ミスタ用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2948934B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0680053A3 (en) * | 1994-04-27 | 1995-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A temperature sensor |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP3073927A patent/JP2948934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0680053A3 (en) * | 1994-04-27 | 1995-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A temperature sensor |
| US5644284A (en) * | 1994-04-27 | 1997-07-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Temperature sensor |
| US5694107A (en) * | 1994-04-27 | 1997-12-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Temperature sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2948934B2 (ja) | 1999-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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