JPH0462902A - Manufacture of barium titanium porcelain semiconductor - Google Patents
Manufacture of barium titanium porcelain semiconductorInfo
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- JPH0462902A JPH0462902A JP2173934A JP17393490A JPH0462902A JP H0462902 A JPH0462902 A JP H0462902A JP 2173934 A JP2173934 A JP 2173934A JP 17393490 A JP17393490 A JP 17393490A JP H0462902 A JPH0462902 A JP H0462902A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、キュリー点以上の温度において正の抵抗温度
係数を有し、室温抵抗率が非常に小さいことによる優れ
たPTC特性を有するチタン酸バリウム磁器半導体の製
造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention provides titanic acid which has a positive temperature coefficient of resistance at temperatures above the Curie point and has excellent PTC properties due to very low room temperature resistivity. The present invention relates to a method for manufacturing a barium ceramic semiconductor.
ランタン、タンタル、セリウム、イツトリウム、ビスマ
ス、タングステン、銀、ザマリウム、ディスプロシウム
等の酸化物をチタン酸バリウム系磁器に添加することに
よって、正の抵抗温度係数(PTC特性)を有する磁器
半導体を得ることは、従来から広く知られている。また
、希土類元素、タンタル、ニオブ、またはアンチモンを
含有するチタン酸バリウム系磁器半導体組成物に二酸化
ケイ素を添加し、酸素の存在下で焼成することによって
磁器半導体組成物の電気特性を向上させることも提案さ
れている(特開昭51−59888号公報参照)。By adding oxides such as lanthanum, tantalum, cerium, yttrium, bismuth, tungsten, silver, zamarium, and dysprosium to barium titanate ceramic, a ceramic semiconductor having a positive temperature coefficient of resistance (PTC characteristic) is obtained. This has been widely known for a long time. Additionally, the electrical properties of the ceramic semiconductor composition can be improved by adding silicon dioxide to a barium titanate ceramic semiconductor composition containing a rare earth element, tantalum, niobium, or antimony and firing it in the presence of oxygen. It has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 51-59888).
ところが、上記従来のチタン酸バリウム磁器半導体の製
造方法では、半導体化剤は、合成時において、その含有
率が他の成分に1Lべて非常に低く、具体的には全体重
量の1 /1000程度であり、重量に関しては他の成
分の1/600〜1/200程度しかない。このために
、半導体化剤の秤量は、高精度に行われなければならな
い。However, in the above-mentioned conventional method for manufacturing barium titanate ceramic semiconductors, the content of the semiconducting agent during synthesis is very low compared to other components per liter, specifically about 1/1000 of the total weight. In terms of weight, it is only about 1/600 to 1/200 of the other components. For this reason, the semiconductor forming agent must be weighed with high precision.
また、半導体化剤の含有率(混合率)が低いので、混合
時や反応時において充分な均一性を得るのは非常な困難
を伴う。このために、室温における抵抗率の小さいPT
Cを得ることが難しく、その物性の均一性も悪く、品質
がばらつくという問題点を有している。Furthermore, since the content (mixing ratio) of the semiconducting agent is low, it is very difficult to obtain sufficient uniformity during mixing and reaction. For this purpose, PT with low resistivity at room temperature
It is difficult to obtain C, its physical properties are not uniform, and its quality varies.
本発明に係るチタン酸バリウム磁器半導体の製造方法は
、キュリー点移動物質を含むチタン酸バリウム基体組成
物に半導体化剤を加えて焼成してなるチタン酸バリウム
磁器半導体の製造方法であって、半導体化剤として、チ
タン酸バリウム基体組成物に対して5b2o、、ゾルを
使用することを特徴としている。A method for manufacturing a barium titanate ceramic semiconductor according to the present invention is a method for manufacturing a barium titanate ceramic semiconductor by adding a semiconducting agent to a barium titanate base composition containing a Curie point transfer substance and firing the mixture. The present invention is characterized in that a 5b2o sol is used as a curing agent for the barium titanate base composition.
なお、5b205ゾルの添加量は0.03モル%〜1.
0モル%の範囲であり、5b2o、ゾルは、5b20.
の超微細粒子が水に分散された状態を意味している。5
bzOsゾルは、粉末径が約1μm〜3μmであるのと
比べて、粒子径が0.02μm〜0.05μmと非常に
小さい。成分濃度が10%〜70%の範囲で可変できる
。また、5b205ゾルは5b2o3と比べて低毒性を
有し、粉末を取り扱う必要がないので、粉塵による害も
なく、取扱が極めて容易で作業環境を大幅に改善できる
半導体化剤である。The amount of 5b205 sol added is 0.03 mol% to 1.
0 mol% range, 5b2o, sol is 5b20.
This means that ultrafine particles are dispersed in water. 5
The bzOs sol has a very small particle size of 0.02 μm to 0.05 μm, compared to the powder size of about 1 μm to 3 μm. The component concentration can be varied within the range of 10% to 70%. In addition, 5b205 sol has lower toxicity than 5b2o3, and since it does not require handling of powder, there is no harm caused by dust, and it is extremely easy to handle, making it a semiconducting agent that can significantly improve the working environment.
上記の構成によれば、半導体化剤として添加した0、0
3モル%〜1.0モル%の5bzOsゾル中の5bzO
s粒子はその粒径が非常に小さいので、均一な混合およ
び反応が可能となり、半導体化がより容易に行え、しか
も室温での抵抗率をより小さく設定できると共に品質の
ばらつきを抑制することができるので、電流容量の小さ
い回路中に対応することができる汎用性に優れた低抵抗
PTC素子を製造することができる。According to the above configuration, 0, 0 added as a semiconducting agent
5bzO in 5bzOs sol from 3 mol% to 1.0 mol%
Since the particle size of s particles is extremely small, uniform mixing and reactions are possible, making it easier to manufacture semiconductors, and also allowing resistivity at room temperature to be set smaller and variations in quality to be suppressed. Therefore, it is possible to manufacture a highly versatile low resistance PTC element that can be used in circuits with small current capacity.
また、sb、o5粒子は、水中に分散している(例えば
5iyt%〜50tyt%)ために多量に秤量できるの
で、半導体化剤の秤量誤差を著しく小さくできる。例え
ば、水中での5b205粒子のwt%が5wt%の場合
、従来の20倍の量が秤量できることなる。このために
、5bzOs粒子の制御量は小数点5桁(従来は小数点
3桁までが限度であった)まで可能となる。Further, since the sb and o5 particles are dispersed in water (for example, 5iyt% to 50tyt%), they can be weighed in large amounts, so that the error in weighing the semiconducting agent can be significantly reduced. For example, when the wt% of 5b205 particles in water is 5 wt%, it is possible to weigh 20 times the amount conventionally. For this reason, the control amount of 5bzOs particles can be controlled up to five decimal places (conventionally, the limit was up to three decimal places).
本発明の一実施例を第1図および第2図に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。An embodiment of the present invention will be described below based on FIGS. 1 and 2.
本実施例は、キュリー点移動物質を含むチタン酸バリウ
ム基体組成物に半導体化剤を加えて焼成することからな
るチタン酸バリウム磁器半導体の製造方法において、半
導体化剤として、チタン酸バリウム基体組成物に対して
0.03モル%〜1.0モル%の五酸化アンチモン(5
bzOs )ゾルヲ使用した時に、5b205ゾルの添
加量によって室温における抵抗率がどのように変化する
かを開示している。This example describes a method for producing a barium titanate ceramic semiconductor, which comprises adding a semiconducting agent to a barium titanate base composition containing a Curie point transfer substance and firing the mixture. 0.03 mol% to 1.0 mol% of antimony pentoxide (5
It discloses how the resistivity at room temperature changes depending on the amount of 5b205 sol added when using 5b205 sol.
本実施例においては、炭酸ストロンチウム(SrCO3
)等のキュリー点移動物質を含むチタン酸バリウム基体
組成物に対して0.03モル%〜1.0モル%の五酸化
アンチモン(5bzOs )ゾルを配合するが、その際
、この配合物に鉱化剤として炭酸マンガン(MnC03
)を、また電圧依存性安定剤として二酸化ケイ素(5i
Oz )等を配合している。In this example, strontium carbonate (SrCO3
0.03 mol% to 1.0 mol% of antimony pentoxide (5bzOs) sol is blended into a barium titanate-based composition containing a Curie point transfer substance such as Manganese carbonate (MnC03
), and silicon dioxide (5i
Oz) etc. are blended.
つまり、チタン酸バリウム基体組成物に半導体化剤(五
酸化アンチモンゾル)を添加して、この配合物をボール
ミルにおいて6時間〜48時間、湿式混合し、ろ過、乾
燥した後、1000″C〜1300°Cにおいて1時間
〜3時間、仮焼する。仮焼した配合物に、ガスを出して
分解する原料組成物を配合し、ボールミルで6時間〜4
8時間、湿式混合し同時に粉砕する。バインダーを配合
した水溶液中で上記粉砕物を混合し、そのスラリーをス
プレードライヤーで乾燥して造粒し、その顆粒−を成形
した後、その成形物を1300〜1400°Cにおいて
0時間〜10時間、保持し焼成してチタン酸バリウム磁
器半導体を得ている。That is, a semiconducting agent (antimony pentoxide sol) is added to a barium titanate base composition, and this mixture is wet-mixed in a ball mill for 6 to 48 hours, filtered, and dried, and then heated to a temperature of 1000"C to 1300 Calcinate for 1 to 3 hours at °C. Add a raw material composition that releases gas and decompose to the calcined mixture, and use a ball mill for 6 to 4 hours.
Wet mix and simultaneously mill for 8 hours. The above-mentioned pulverized material is mixed in an aqueous solution containing a binder, the slurry is dried and granulated with a spray dryer, the granules are molded, and the molded product is heated at 1300 to 1400°C for 0 to 10 hours. , held and fired to obtain a barium titanate porcelain semiconductor.
以下において、本発明を比較例および実施例に基づいて
さらに詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below based on comparative examples and examples.
まず、酸化アンチモン< 5bz03)の添加が、チタ
ン酸バリウム磁器半導体の電気特性に及ぼす影響につい
て、〔比較例1〕ないし〔比較例3〕に基づいて以下に
説明する。First, the influence of the addition of antimony oxide (<5bz03) on the electrical properties of barium titanate ceramic semiconductors will be explained below based on [Comparative Example 1] to [Comparative Example 3].
〔比較例1〕
無水炭酸バリウム(BaCO3,堺化学社製肚−旧、)
680、72 g、高純度二酸化チタ7 (TiO2,
東邦チタニウム社製) 290.12 g、無水炭酸ス
トロンチウム(5rCO:+ 、本荘ケミカル社製)
26.80g、炭酸マンガン(MnC0a、和光純薬社
製、99.9%試薬) 0.2087 g、二酸化ケイ
素(5iOz 、レアメタリック社製、99.9%試薬
) 1.0908 g、および酸化アンチモン(Sb2
03、レアメタリック社製、99.9%試薬) 1.0
584 gを5!容量のボールミルに入れ、これに水3
.5!と直径25mmのナイロンコーティングされた鉄
球40個とを加え、24時間、湿式粉砕、混合した後、
ろ過し、その混合物を130 ’Cにおいて乾燥した。[Comparative Example 1] Anhydrous barium carbonate (BaCO3, manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.)
680, 72 g, high purity titanium dioxide 7 (TiO2,
Toho Titanium Co., Ltd.) 290.12 g, anhydrous strontium carbonate (5rCO:+, Honjo Chemical Co., Ltd.)
26.80 g, manganese carbonate (MnC0a, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.9% reagent) 0.2087 g, silicon dioxide (5iOz, Rare Metallic Co., Ltd., 99.9% reagent) 1.0908 g, and antimony oxide (Sb2
03, Rare Metallic Co., Ltd., 99.9% reagent) 1.0
584g 5! Put it in a large capacity ball mill and add 3 ounces of water to it.
.. 5! and 40 nylon-coated iron balls with a diameter of 25 mm were added, and after wet grinding and mixing for 24 hours,
Filtered and the mixture was dried at 130'C.
その乾燥混合物を成形用金型C6,5mm (径)
X45mm (高さ)〕に入れ、150 kg/Caの
加圧下に成形し、その成形物を電気炉に入れ、180°
C/時の昇温速度において加熱し、]15゜°Cにおい
て2時間仮焼した。The dry mixture is molded into a mold C6.5mm (diameter)
x45mm (height)] and molded under a pressure of 150 kg/Ca, and the molded product was placed in an electric furnace and heated at 180°.
The mixture was heated at a temperature increase rate of C/h and calcined at ]15°C for 2 hours.
その仮焼成形物を振動ボールミルに入れ、水0.7!と
、直径15mmのナイロンコーティングされた鉄球20
個、および直径10+nmの同様の鉄球15個とを加え
16時間、湿式粉砕し、これに15wt%ポリビニルア
ルコール(PVA)水溶液150gを加え、2時間、攪
拌した後、そのスラリーをスプレードライヤで噴霧乾燥
して、径約50μmの顆粒に造粒した。The calcined molded product was placed in a vibrating ball mill, and the amount of water was 0.7! and 20 nylon-coated iron balls with a diameter of 15 mm.
15 wt% polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution was added to this, stirred for 2 hours, and the slurry was sprayed with a spray dryer. It was dried and granulated into granules with a diameter of about 50 μm.
その顆粒を成形用金型(12,5mm (径) X35
mm (高さ)〕に入れ、1 ton/c+flの加圧
下に成形し、その成形物を下記の条件において焼成した
。The granules were molded into a mold (12.5 mm (diameter) x 35
mm (height)] and molded under a pressure of 1 ton/c+fl, and the molded product was fired under the following conditions.
温度範囲 昇温または降温の条件室温〜80
0°C145°C/時の昇温800°C2時間保持
800°C〜1360°C150°C/時の昇温136
0°C1,5時間保持
1360°C〜1000°C360°C/時の降温10
00’C〜500°C245°C/時の降温550 ’
C/ML度コシコントロール了室温に冷却した後、錠剤
状成形物の円盤面にオーミック性の銀電極(デグザ社製
)を塗布し、580°Cにおいて5分間焼付けて電極を
形成し、その電極上にカバー電極(デグザ社製)を塗布
し、560°Cにおいてさらに5分間焼付けを行って、
チタン酸バリウム磁器半導体を得た。Temperature range: Temperature rising or falling conditions room temperature to 80°C
0°C 145°C/hour Temperature increase 800°C Hold for 2 hours 800°C to 1360°C 150°C/hour Temperature increase 136
0°C 1,5 hour hold 1360°C to 1000°C 360°C/hour temperature drop 10
00'C~500°C245°C/hour temperature drop 550'
After cooling to room temperature, an ohmic silver electrode (manufactured by Deguza Corporation) was applied to the disc surface of the tablet-shaped molded product and baked at 580°C for 5 minutes to form an electrode. A cover electrode (manufactured by Deguza) was applied on top and baked at 560°C for an additional 5 minutes.
A barium titanate porcelain semiconductor was obtained.
このチタン酸バリウム磁器半導体の原料の配合組成は次
のとおりである。The composition of the raw materials for this barium titanate ceramic semiconductor is as follows.
(Bao、 9SsrO,+1!i ) TlO2+0
.0005MnOz + 0.0053102十〇、0
OISb203
この試料の抵抗の温度変化を測定した結果、正の抵抗温
度係数を示す領域が生じる温度(キュリー点)は103
°Cであり、抵抗の立ち上がり幅は4桁であった。この
とき室温における抵抗率は19.50Ω・cmであった
。(Bao, 9SsrO,+1!i) TlO2+0
.. 0005MnOz + 0.0053102〇, 0
OISb203 As a result of measuring the temperature change in the resistance of this sample, the temperature at which a region exhibiting a positive temperature coefficient of resistance occurs (Curie point) is 103
°C, and the rise width of the resistance was four digits. At this time, the resistivity at room temperature was 19.50 Ω·cm.
〔比較例2]
無水炭酸バリウム(BaC0:+ )680.95 g
、高純度−酸化チタン(TiO□) 290.20g、
無水炭酸ストロンチウム(5rC03) 26.81
g、炭酸’?7ガン(MnCO:+ ) 0.2088
gに酸化ケイ素(5iOz ) 1.0911g、およ
び酸化アンデモ7 (5bz(L+ ) 0.7409
gを使用したこと以外は、上記比較例1と同様にしてチ
タン酸バリウム磁器半導体の試料を得た。[Comparative Example 2] Anhydrous barium carbonate (BaC0:+) 680.95 g
, high purity titanium oxide (TiO□) 290.20g,
Anhydrous strontium carbonate (5rC03) 26.81
g, carbonic acid'? 7 guns (MnCO:+) 0.2088
g, silicon oxide (5iOz) 1.0911g, and Andemo7 oxide (5bz(L+) 0.7409
A barium titanate ceramic semiconductor sample was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 above, except that g was used.
このチタン酸バリウム磁器半導体の原料の配合組成は次
のとおりである。The composition of the raw materials for this barium titanate ceramic semiconductor is as follows.
(Bao、 qssro、os) TiO3+0.00
05MnO□4−0.005SiOz十〇、0O07S
bz(L+
この試料の抵抗の温度変化を測定した結果、正の抵抗温
度係数を示す領域が生じる温度(キュリー点)は115
°Cで、抵抗の立ち」二かり幅は3桁であった。このと
き室温での抵抗率は3.4にΩ・cmであった。(Bao, qssro, os) TiO3+0.00
05MnO□4-0.005SiOz〇, 0O07S
bz(L+ As a result of measuring the temperature change in the resistance of this sample, the temperature (Curie point) at which a region exhibiting a positive temperature coefficient of resistance occurs is 115
°C, the width of the resistance rise was three orders of magnitude. At this time, the resistivity at room temperature was 3.4 Ω·cm.
〔比較例3]
無水炭酸バリウム(BaC0a )680.37 g、
高純度−酸化チタン(Ti0z ) 289.96 g
、無水炭酸ストロンチウム(5rCO3) 26.79
g、炭酸マンガン(MnCOa ) 0.2086g
、二酸化ケイ素(5iOz ) 1.0902g、およ
び酸化アンチモン< 5bzO3) 1.5868gを
使用したこと以外は、上記比較例1と同様にしてチタン
酸バリウム磁器の試料を得た。[Comparative Example 3] 680.37 g of anhydrous barium carbonate (BaC0a),
High purity titanium oxide (Ti0z) 289.96 g
, anhydrous strontium carbonate (5rCO3) 26.79
g, manganese carbonate (MnCOa) 0.2086g
A sample of barium titanate porcelain was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 above, except that 1.0902 g of silicon dioxide (5iOz) and 1.5868 g of antimony oxide (<5bzO3) were used.
このチタン酸バリウム磁器の原料の配合組成は次のとお
りである。The composition of the raw materials for this barium titanate porcelain is as follows.
(Bao、9SsrO,os) TiO3+0.000
5MnOz+0.005SiOz+0.0015sbz
o3
この試料は、絶縁体化して半導体とならず、上記物性の
測定は不可能であった。(Bao, 9SsrO, os) TiO3+0.000
5MnOz+0.005SiOz+0.0015sbz
o3 This sample became an insulator and did not become a semiconductor, making it impossible to measure the above physical properties.
以上〔比較例1〕ないし〔比較例3〕より、酸化アンチ
モン(5bz03)の添加量が、所定の範囲内にあれば
、チタン酸バリウム磁器半導体の電気特性には悪影響を
与えないことがわかる。つまり、酸化アンチモン(5b
zO3)の添加量が上記範囲外の場合には、チタン酸バ
リウム磁器半導体の抵抗の立ち上がり幅が小さくなると
ともに、添加量に比例して絶縁体化する。酸化アンチモ
ン(5b203)の添加量が上記範囲よりも大きい場合
には、チタン酸バリウム磁器半導体が絶縁体化してしま
うこともある。From the above [Comparative Example 1] to [Comparative Example 3], it can be seen that as long as the amount of antimony oxide (5bz03) added is within a predetermined range, it does not adversely affect the electrical properties of the barium titanate ceramic semiconductor. In other words, antimony oxide (5b
When the amount of zO3) added is outside the above range, the rising width of the resistance of the barium titanate ceramic semiconductor becomes smaller and it becomes an insulator in proportion to the amount added. If the amount of antimony oxide (5b203) added is larger than the above range, the barium titanate ceramic semiconductor may become an insulator.
ところで、チタン酸バリウム磁器半導体の原料組成物に
おける酸化アンチモン(5bzO3)は、単体での昇温
過程において、その一部が五酸化アンチモン(Sb20
5)に転移する。そこで、半導体化剤として、チタン酸
バリウム基体組成物に対して、五酸化アンチモン(5b
zO5)ゾルを配合した場合について、〔実施例1〕な
いし〔実施例4〕に基づいて以下に詳細に説明する。な
お、〔実施例1〕ないし〔実施例4〕においては、5b
20Sゾル以外の原料の配合組成は、前記〔比較例1〕
ないし〔比較例3〕における配合組成と同一の条件で行
ったものである。By the way, antimony oxide (5bzO3) in the raw material composition of barium titanate ceramic semiconductor is partially converted into antimony pentoxide (Sb20) during the heating process as a single substance.
5) Metastases. Therefore, as a semiconducting agent, antimony pentoxide (5b
The case where zO5) sol is blended will be described in detail below based on [Example 1] to [Example 4]. In addition, in [Example 1] to [Example 4], 5b
The blending composition of raw materials other than 20S sol is as described above [Comparative Example 1]
The conditions were the same as those in Comparative Example 3.
〔実施例1〕
無水炭酸バリウム(BaCO3+堺化学社製BW−[、
)680.651 g、高純度二酸化チタン(TiO□
、東邦チタニウム社製)290.076g、無水炭酸ス
トロンチウム(5rCO,、本荘ケミカル社製)26.
798 g、炭酸マンガン(MnC0,、、和光純薬社
製、99.9%試薬) 0.2086 g、二酸化ケイ
素(SiO□、レアメタリック社製、99.9%試薬)
1.0906g、および五酸化アンチモンゾル(5
b20s 、 日産化学工業社製、A−15504ht
%) 2.4466 gを5!容量のボールミルに入
れ、これに水3.51!、と直径25mmのナイロンコ
ーティングされた鉄球40個とを加え、24時間、湿式
粉砕、混合した後、ろ過し、その混合物を130″Cに
おいて乾燥した。その乾燥混合物を成形用金型(6,5
mm (径) X45mm (高さ)〕に入れ、150
kg/c++Iの加圧下に成形し、その成形物を電気
炉に入れ、180°C/時の昇温速度において加熱し、
1150°Cにおいて2時間仮焼した。[Example 1] Anhydrous barium carbonate (BaCO3 + Sakai Chemical Co., Ltd. BW-[,
) 680.651 g, high purity titanium dioxide (TiO□
, manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.) 290.076 g, anhydrous strontium carbonate (5rCO, manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.) 26.
798 g, manganese carbonate (MnC0,, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.9% reagent) 0.2086 g, silicon dioxide (SiO□, manufactured by Rare Metallic Co., Ltd., 99.9% reagent)
1.0906g, and antimony pentoxide sol (5
b20s, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., A-15504ht
%) 2.4466 g to 5! Put it in a ball mill with a capacity of 3.51 liters of water! , and 40 nylon-coated iron balls with a diameter of 25 mm were added, wet-milled and mixed for 24 hours, filtered, and the mixture was dried at 130"C. The dry mixture was placed in a mold (6 ,5
mm (diameter) x 45mm (height)], 150
molded under a pressure of kg/c++I, placed the molded product in an electric furnace, and heated at a temperature increase rate of 180 ° C / hour,
It was calcined at 1150°C for 2 hours.
その仮焼成形物を振動ボールミルに入れ、水0.7!と
、直径15mmのナイロンコーティングされた鉄球20
個、および直径10mmの同様の鉄球15個とを加え1
6時間、湿式粉砕し、これに15wt%ポリビニルアル
コール(PVA)水溶液150gを加え、2時3間、攪
拌した後、そのスラリー゛をスプレードライヤーで噴霧
乾燥して、径約50μmの顆粒に造粒した。その顆粒を
成形用金型(12,5mm (径) X35mm’(高
さ)〕に入れ、1 ton/c+flの加圧下に成形し
、その成形物を下記の条件に赴いて焼成した。The calcined molded product was placed in a vibrating ball mill, and the amount of water was 0.7! and 20 nylon-coated iron balls with a diameter of 15 mm.
and 15 similar iron balls with a diameter of 10 mm.
After wet grinding for 6 hours, 150 g of 15 wt% polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution was added and stirred for 2 hours and 3 hours, and the slurry was spray-dried with a spray dryer to form granules with a diameter of about 50 μm. did. The granules were put into a mold (12.5 mm (diameter) x 35 mm' (height)) and molded under a pressure of 1 ton/c+fl, and the molded product was fired under the following conditions.
温度範囲
室温〜800°C
800°C
800″C−1360’C
1360°C
昇温または降温の条件
14ム°C/時の昇温
2時間保持
150℃/時の昇温
1.5時間保持
1360°C〜1000°C360°C/時の降温10
00°C〜500°C245°C/時の降温550″C
温度コントロールの終了
室温に冷却した後、錠剤状成形物の円盤面にオーミック
性の銀電極(デグサ社製)を塗布し、580°Cにおい
て5分間焼付けて電極を形成し、その電極上にカバー電
極(デグサ社製)を塗布し、560°Cにおいて5分間
さらに焼付けを行って、チタン酸バリウム磁器半導体を
得た。Temperature range Room temperature to 800°C 800°C 800''C - 1360'C 1360°C Temperature raising or lowering conditions: 14mm °C/hour temperature increase, 2 hour hold 150°C/hour temperature rise, 1.5 hour hold 1360°C ~ 1000°C 360°C/hour temperature drop 10
00°C to 500°C245°C/hour Temperature drop 550″C
Completion of temperature control After cooling to room temperature, an ohmic silver electrode (manufactured by Degussa) is applied to the disc surface of the tablet-shaped molded product and baked at 580°C for 5 minutes to form an electrode.A cover is placed on the electrode. An electrode (manufactured by Degussa) was applied and baked at 560°C for 5 minutes to obtain a barium titanate ceramic semiconductor.
このチタン酸バリウム磁器半導体の原料の配合組成は次
のとおりである。The composition of the raw materials for this barium titanate ceramic semiconductor is as follows.
(Bao、 qsSro、 os) TiO3+0.0
005MnOz+0.005SiOz+0.001Sb
205
この試料の抵抗の温度変化を測定した結果、正の抵抗温
度係数を示す領域が生じる温度(キュリー点)は111
°Cであり、抵抗の立ち上がり幅は2桁であった。この
とき室温における抵抗率は6.62Ω・cmであった。(Bao, qsSro, os) TiO3+0.0
005MnOz+0.005SiOz+0.001Sb
205 As a result of measuring the temperature change in the resistance of this sample, the temperature at which a region exhibiting a positive temperature coefficient of resistance occurs (Curie point) is 111
°C, and the rise width of the resistance was two digits. At this time, the resistivity at room temperature was 6.62 Ω·cm.
〔実施例2〕
無水炭酸バリウム(BaC(L+ )680.89 g
、高純度二酸化チタン(Ti0z ) 290.17g
、無水炭酸ストロンチウム(5rCO3) 26.80
g1炭酸マンガン(MnCO:+ ) 0.208
g、二酸化ケイ素(5iOz ) 1.091g、およ
び五酸化アンチモンゾル(5bzO5) 1゜712g
を使用したこと以外は、上記実施例1と同様にしてチタ
ン酸バリウム磁器半導体の試料を得た。[Example 2] Anhydrous barium carbonate (BaC(L+) 680.89 g
, high purity titanium dioxide (Ti0z) 290.17g
, anhydrous strontium carbonate (5rCO3) 26.80
g1 Manganese carbonate (MnCO:+) 0.208
g, silicon dioxide (5iOz) 1.091g, and antimony pentoxide sol (5bzO5) 1°712g
A barium titanate ceramic semiconductor sample was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that .
このチタン酸バリウム磁器半導体の原料の配合組成ば次
のとおりである。The composition of the raw materials for this barium titanate ceramic semiconductor is as follows.
(Bao、 95SrO,os) TiO3+0.00
05)In02+0.005Si02十O,0O07S
bZO5
この試料の抵抗の温度変化を測定した結果、正の抵抗温
度係数を示す領域が生じる温度(キュリー点)ば115
°Cて、抵抗の立ち上がり幅は3桁であった。このとき
室温での抵抗率は44.54Ω・cmであった。(Bao, 95SrO, os) TiO3+0.00
05) In02+0.005Si0200,0O07S
bZO5 As a result of measuring the temperature change in the resistance of this sample, the temperature (Curie point) at which a region exhibiting a positive temperature coefficient of resistance occurs is 115.
°C, the rise width of the resistance was three orders of magnitude. At this time, the resistivity at room temperature was 44.54 Ω·cm.
(実施例3〕
無水炭酸バリウム(BaC03) 680.41 g
、高純度二酸化チタン(Ti07) 289.97g、
無水炭酸ストロンチウム(5rCo3) 26.78
g、炭酸マンガン(MnCO3) 0.208 g、二
酸化ケイ素(5iOz ) 1090g、および五酸化
アンチモンゾル(5b205 )3.179 gを使用
したこと以外は、上記実施例1と同様にしてチタン酸バ
リウム磁器半導体の試料を得た。(Example 3) Anhydrous barium carbonate (BaC03) 680.41 g
, high purity titanium dioxide (Ti07) 289.97g,
Anhydrous strontium carbonate (5rCo3) 26.78
Barium titanate porcelain was prepared in the same manner as in Example 1 above, except that 0.208 g of manganese carbonate (MnCO3), 1090 g of silicon dioxide (5iOz), and 3.179 g of antimony pentoxide sol (5b205) were used. A semiconductor sample was obtained.
このチタン酸バリウム磁器半導体の原料の配合組成は次
のとおりである。The composition of the raw materials for this barium titanate ceramic semiconductor is as follows.
(Baa、 q5sro、 +Is) TiO:+ +
0.0005Mn02+0.005SiOz−+−o、
oot3sbzo、。(Baa, q5sro, +Is) TiO: + +
0.0005Mn02+0.005SiOz-+-o,
oot3sbzo,.
この試料の抵抗の温度変化を測定した結果、正の抵抗温
度係数を示す領域が生じる温度(キュリー点)は110
°Cで、抵抗の立ち上がり幅は2桁であった。このとき
室温での抵抗率は5,42Ω・cmであった。As a result of measuring the temperature change in the resistance of this sample, the temperature at which a region exhibiting a positive temperature coefficient of resistance occurs (Curie point) is 110
°C, the rise width of the resistance was two orders of magnitude. At this time, the resistivity at room temperature was 5.42 Ω·cm.
〔実施例4〕
無水炭酸バリウム(BaC03) 680.25 g、
高純度二酸化チタン(TiO□) 289.90g、無
水炭酸ストロンチウム(5rCOz ) 26.78
g、炭酸マンガン(MnC(L+ ) 0.2081
g に酸化ケイ素(5iOz )1.090 g、およ
び五酸化アンチモンゾル(sb2o。[Example 4] Anhydrous barium carbonate (BaC03) 680.25 g,
High purity titanium dioxide (TiO□) 289.90g, anhydrous strontium carbonate (5rCOz) 26.78
g, manganese carbonate (MnC(L+) 0.2081
1.090 g of silicon oxide (5iOz) and antimony pentoxide sol (sb2o.
) 3.667 gを使用したこと以外は、上記実施例
1と同様にしてチタン酸バリウム磁器半導体の試料を得
た。) A sample of barium titanate ceramic semiconductor was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that 3.667 g was used.
このチタン酸バリウム磁器半導体の原料の配合組成は次
のとおりである。The composition of the raw materials for this barium titanate ceramic semiconductor is as follows.
(Baa、 q、Sro、 os) TiO3+0.O
O05MnOz +0.005SiOz+O,0O15
Sb205
この試料の抵抗の温度変化を測定した結果、正の抵抗温
度係数を示す領域が生じる温度ローユリ−点)は105
°Cで、抵抗の立ち上がり幅は1桁であった。このとき
室温での抵抗率は4.26X106Ω・cmであった。(Baa, q, Sro, os) TiO3+0. O
O05MnOz +0.005SiOz+O,0O15
Sb205 As a result of measuring the temperature change in the resistance of this sample, the temperature (Leuly point) at which a region exhibiting a positive temperature coefficient of resistance occurs is 105.
°C, the rise width of the resistance was in the single digit range. At this time, the resistivity at room temperature was 4.26×10 6 Ω·cm.
以上より、〔実施例1〕ないし〔実施例4〕の結果を整
理すると、第1表に示すようになる。第1表から明らか
なように、半導体化剤として、チタン酸バリウム基体組
成物に対して五酸化アンチモン(5bzOs )ゾルを
使用(第2図中の破線で示す特性)することによって、
酸化アンチモン(Sb20、)粉末を使用(第2図中の
実線で示す特性)した場合(比較例1および比較例2を
参照)よりも少量で室温における抵抗率を非常に小さく
することができる。また、上記チタン酸バリウム磁器半
導体の5b205添加量依存性(〔実施例]〕ないし〔
実施例4〕〕の各試料に対応する特性)は、第1図に示
すようになる。即ち、第1図に示すように、チタン酸バ
リウム磁器半導体の5b205添加量が0.03モル%
よりも小さいか、または0.15モル%よりも大きい場
合、室温における抵抗率(比抵抗)は、著しく大きくな
る。よって、5b205の添加量は、好ましくは、0.
03モル%〜0.15モル%の範囲であることがわかる
。From the above, the results of [Example 1] to [Example 4] are summarized as shown in Table 1. As is clear from Table 1, by using antimony pentoxide (5bzOs) sol for the barium titanate base composition as a semiconducting agent (characteristics shown by the broken line in FIG. 2),
The resistivity at room temperature can be made much smaller with a smaller amount than when antimony oxide (Sb20) powder is used (characteristics shown by the solid line in FIG. 2) (see Comparative Examples 1 and 2). In addition, the dependence of the amount of 5b205 added in the barium titanate ceramic semiconductor ([Example]) or [
The characteristics corresponding to each sample of Example 4] are as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1, the amount of 5b205 added to the barium titanate ceramic semiconductor is 0.03 mol%.
or greater than 0.15 mol %, the resistivity (specific resistance) at room temperature becomes significantly large. Therefore, the amount of 5b205 added is preferably 0.
It can be seen that the amount is in the range of 0.03 mol% to 0.15 mol%.
ここで、原料の配合組成の異なる」−記各種チタン酸バ
リウム磁器半導体の試料の諸物性の測定方法を以下に説
明する。Here, methods for measuring various physical properties of samples of various barium titanate ceramic semiconductors having different raw material compositions will be described below.
(1)キュリー点の測定
チタン酸バリウム磁器半導体の試料を測定用の試料ホル
ダーに取り付け、測定槽(MINI−3UBZEROM
G−810P クハイ ニスペック■製)内に装着し
て、−50°Cから】90°Cまでの温度変化に対する
試料の電気抵抗の変化を直流抵抗計(マルチメーター3
478A Y HP製)を用いて測定した。(1) Measurement of Curie point Attach the sample of barium titanate porcelain semiconductor to the sample holder for measurement, and place it in the measurement tank (MINI-3UBZEROM
G-810P (manufactured by Nisspec ■) and measured the change in electrical resistance of the sample against temperature changes from -50°C to ~90°C using a DC resistance meter (Multimeter 3).
478A (manufactured by HP).
測定により得られた電気抵抗−温度のプロットより、抵
抗値が室温における抵抗値の2倍になるときの温度をキ
ュリー点とした。From the electrical resistance-temperature plot obtained by measurement, the temperature at which the resistance value becomes twice the resistance value at room temperature was defined as the Curie point.
(2)室温抵抗率の測定
チタン酸バリウム磁器半導体の試料を25°Cの測定槽
において、直流抵抗計(マルチメーター3478AY
HP製)を用いて電気抵抗値を測定した。(2) Measurement of room temperature resistivity A barium titanate porcelain semiconductor sample was placed in a measurement tank at 25°C using a DC resistance meter (multimeter 3478AY).
The electrical resistance value was measured using a commercially available product (manufactured by HP).
チタン酸バリウム磁器半導体の試料の調製において、電
極塗布前に試料の大きさ(径および厚さ)を測定してお
き、次式により比抵抗(ρ)を算出し、これを抵抗率と
した。In preparing a barium titanate porcelain semiconductor sample, the size (diameter and thickness) of the sample was measured before applying the electrode, and the specific resistance (ρ) was calculated using the following formula, and this was taken as the resistivity.
ρ−R−S/l
ρ: 比抵抗(抵抗率) 〔Ω・cm)R: 電気抵
抗の測定値 〔Ω〕
S: 電極の面積 〔Cイ〕
t: 試料の厚さ (cm)
(3)抵抗率の立ち上がり幅の測定
キュリー点の測定の温度変化(−50°Cから190’
C)に対する試料の電気抵抗の変化の測定を、さらに2
00 ’Cを超える温度まで続行し、その抵抗率−温度
プロットにおいて、キュリー点における電気抵抗の急激
な立ち上がりのときの抵抗率と、200°Cにおける抵
抗率とを比較して、その桁数の対数比を抵抗率の立ち上
がり幅とした。ρ-R-S/l ρ: Specific resistance (resistivity) [Ω・cm) R: Measured value of electrical resistance [Ω] S: Area of electrode [C] t: Thickness of sample (cm) (3 ) Measurement of rise width of resistivity Temperature change of Curie point measurement (from -50°C to 190°C)
Measurement of the change in electrical resistance of the sample for C) was further carried out in two steps.
Continue until the temperature exceeds 00'C, and in the resistivity-temperature plot, compare the resistivity at the sudden rise in electrical resistance at the Curie point with the resistivity at 200°C, and calculate the magnitude of that order of magnitude. The logarithmic ratio was taken as the rising width of resistivity.
なお、本発明に係るチタン酸バリウム磁器半導体は、室
温において抵抗率が小さいので、電流容量の小さい回路
における低抵抗PTC素子として使用することができ、
例えば温度ヒユーズスイッチング電源のコンパレークと
しても使用することができる。本発明に係るチタン酸バ
リウム磁器半導体は、上記以外に、電解コンデンサーの
保護回路、カラーTV自動消磁装置、自動車等のモータ
起動装置、電子機器の過熱防止装置、遅延素子、タイマ
、液面計、無接点スイッチ、リレー接点保護装置などに
利用することができる。In addition, since the barium titanate ceramic semiconductor according to the present invention has a low resistivity at room temperature, it can be used as a low resistance PTC element in a circuit with a small current capacity.
For example, it can be used as a comparator for a temperature fuse switching power supply. In addition to the above, the barium titanate ceramic semiconductor according to the present invention can be applied to electrolytic capacitor protection circuits, color TV automatic degaussing devices, motor starting devices for automobiles, overheat prevention devices for electronic equipment, delay elements, timers, liquid level gauges, etc. Can be used for non-contact switches, relay contact protection devices, etc.
(以下余白)
第1表
(以下余白)
〔発明の効果〕
本発明に係るチタン酸バリウム磁器半導体の製造方法は
、半導体化剤として、チタン酸バリウム基体組成物に対
して、0.03モル%〜1.0モル%のsb、o5ゾル
を添加する構成をなしている。(Hereinafter in the margins) Table 1 (hereinafter in the margins) [Effects of the invention] The method for producing a barium titanate ceramic semiconductor according to the present invention uses 0.03 mol% of the barium titanate base composition as a semiconducting agent. It has a structure in which ~1.0 mol % of sb, o5 sol is added.
それゆえ、半導体化剤として添加した0、03モル%〜
1.0モル%の5b205ゾル中の5b205粒子はそ
の粒径が非常に小さいので、均一な混合および反応が可
能となり、半導体化がより容易に均一に行え、しかも室
温での抵抗率をより小さく設定できると共に、半導体化
の均一に伴う耐電圧等の物性が均一化され、品質のばら
つきを抑制することができるので、電流容量の小さい回
路中に対応することができる汎用性に優れた低抵抗PT
C素子を製造することができる。Therefore, 0.03 mol%~ added as a semiconducting agent
The 5b205 particles in the 1.0 mol% 5b205 sol have a very small particle size, which allows uniform mixing and reaction, making semiconductor formation easier and uniform, and with a lower resistivity at room temperature. It is a highly versatile low-resistance product that can be used in circuits with small current capacity because it can be used in circuits with small current capacity. P.T.
A C element can be manufactured.
また、5b209粒子は、水中に分散しているために多
量に秤量できるので、半導体化剤の秤量誤差が著しく小
さくなる。加えて、sb、o5粒子の制御量は小数点5
桁(従来は小数点3桁までが限度であった)まで可能と
なる。Furthermore, since the 5b209 particles are dispersed in water, they can be weighed in large amounts, so that the error in weighing the semiconducting agent is significantly reduced. In addition, the control amount of sb and o5 particles is 5 decimal points.
digits (previously the limit was up to three decimal places).
さらに、5bzOsゾルは、5bz03粉末や5b20
.粉末と比較して原料原価が這かに安い(2桁ないし3
桁安い)ので、全体的にコスト低減が可能となると共に
、5b2o、粉末と比較して毒性が弱く、また粉末を取
り扱う必要がないので、粉塵による害もなく、取扱が極
めて容易で作業環境を大幅に改善できるという効果を併
せて奏する。Furthermore, 5bzOs sol can be used with 5bz03 powder or 5b20
.. The raw material cost is much cheaper than powder (2 digits to 3 digits)
This makes it possible to reduce the overall cost, as well as being less toxic than 5B2O powder, and since there is no need to handle powder, there is no harm caused by dust, and it is extremely easy to handle, making it easier to work in the work environment. This also has the effect of making a significant improvement.
第1図および第2図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。
第1図は、本発明に係るチタン酸バリウム磁器半導体の
比抵抗の五酸化アンチモンゾル添加量依存性を示す説明
図である。
第2図は、本発明に係るチタン酸バリウム磁器半導体の
比抵抗のsb添加量依存性と、半導体化剤として5bz
O3粉末を使用したときの比抵抗のsb添加量依存性と
を示す説明図である。1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the dependence of the resistivity of the barium titanate ceramic semiconductor according to the present invention on the amount of antimony pentoxide sol added. Figure 2 shows the dependence of the resistivity of the barium titanate ceramic semiconductor according to the present invention on the amount of sb added, and the addition of 5bz as a semiconductor agent.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the dependence of specific resistance on the amount of sb added when O3 powder is used.
Claims (1)
成物に半導体化剤を加えて焼成してなるチタン酸バリウ
ム磁器半導体の製造方法において、半導体化剤として、
チタン酸バリウム基体組成物に対して、0.03モル%
〜1.0モル%のSb_2O_5ゾルを使用することを
特徴とするチタン酸バリウム磁器半導体の製造方法。1. In a method for producing a barium titanate ceramic semiconductor by adding a semiconducting agent to a barium titanate base composition containing a Curie point transfer substance and firing the mixture, as the semiconducting agent,
0.03 mol% based on barium titanate base composition
A method for producing a barium titanate ceramic semiconductor, characterized in that ~1.0 mol% of Sb_2O_5 sol is used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2173934A JP2511561B2 (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Method for manufacturing barium titanate porcelain semiconductor |
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH0462902A true JPH0462902A (en) | 1992-02-27 |
| JP2511561B2 JP2511561B2 (en) | 1996-06-26 |
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