JPH08167501A - 正特性サーミスタおよびその製造方法 - Google Patents

正特性サーミスタおよびその製造方法

Info

Publication number
JPH08167501A
JPH08167501A JP6307400A JP30740094A JPH08167501A JP H08167501 A JPH08167501 A JP H08167501A JP 6307400 A JP6307400 A JP 6307400A JP 30740094 A JP30740094 A JP 30740094A JP H08167501 A JPH08167501 A JP H08167501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature coefficient
positive temperature
thermistor
coefficient thermistor
cazro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6307400A
Other languages
English (en)
Inventor
Taiji Goto
泰司 後藤
Fusako Hatano
惣子 幡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6307400A priority Critical patent/JPH08167501A/ja
Publication of JPH08167501A publication Critical patent/JPH08167501A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 還元性雰囲気下で使用された場合でも、特性
劣化が少なく、かつ、高信頼性を有する正特性サーミス
タを提供することを目的とする。 【構成】 チタン酸バリウムまたはその固溶体からなる
主成分と、半導体化元素およびMn,Al,Siの各酸
化物を含む組成物に、CaZrO3を0.05〜0.2
5mol添加含有させたもので正特性サーミスタ素子を
成形した後に、電極を形成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特定の温度で抵抗値が急
激に増大する正特性サーミスタに関するものであり、特
に還元性雰囲気下で使用された場合に特性劣化の少ない
高信頼性の正特性サーミスタおよびその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】チタン酸バリウムにY,La,Ce等の
希土類元素あるいはNb,Ta等の金属酸化物を微量添
加すると半導体化し、そのキュリー点付近の温度で抵抗
値が急激に増大し正の抵抗温度特性(Positive
Temperature Coefficient:
PTC特性)を示すことは従来より広く知られている。
そのPTC特性を利用して、過電流保護用素子、温度制
御用素子、モータ起動用素子、ヒータ用といったさまざ
まな用途に応用されてきている。一方、このような正特
性サーミスタの製造方法としては、以下に示した方法が
一般に用いられている。まず所定の組成となるように配
合されたセラミック原料を湿式ボールミルやディスパー
ミルなどを用いて混合し、フィルタープレス、ドラムド
ライヤー等で脱水、乾燥した後、これらの混合粉末を仮
焼する。次にこの仮焼粉末を湿式ボールミルやサンドミ
ル等により粉砕し、バインダーを加えスラリー状にした
ものをスプレードライヤー等により造粒し、所望の形状
に成形した後、本焼成を行い、得られた焼結体に電極を
形成させ最終製品とするものである。一般に本焼成は大
気中で行われるが、低抵抗化を要求されている素子の中
には、一度還元雰囲気中で熱処理した後、再酸化処理す
ることも行われているものもある。また、昨今ではこの
ような素子の使用される環境条件も厳しく、特に耐還元
性能が要求される用途も多岐にわたってきており、組成
面及びプロセス面での検討が活発になされてきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような正特性サー
ミスタの特性は結晶粒界に依存することが古くから指摘
されているが、還元性雰囲気や中性雰囲気中で使用した
場合には、抵抗値が大きく低下したり、抵抗温度係数が
著しく小さくなってしまうなどの特性劣化を起こす。な
かでも特にヒータ素子を用いた機器の使用条件下では、
薬剤、衣類の柔軟仕上げ剤、ガソリンや機械油、食用
油、調味料などの有機成分からなり素子に付着し、素子
の発熱状態ではこれらの有機成分の燃焼に伴う還元作用
を引き起こし、種々の特性が劣化してしまう恐れがあ
り、そのためこういった有機成分との接触あるいは付着
を防止する必要があり、その使用用途が限定されてい
た。
【0004】また、還元性雰囲気中でのPTC特性劣化
機構は、一般に酸素欠陥の生成により発生した電子が導
電性に寄与するためと考えられている。
【0005】従って、耐還元性能を向上させるために
は、 (1)酸素欠陥が生成しないような(酸素を放出しにく
い)結晶構造にする (2)還元性物質等が素子の内部に侵入しにくい緻密化
された微細構造にする (3)発生した電子をトラップするアクセプター的役割
をする元素を導入する 等が考えられる。
【0006】そこで本発明はこれらのことを考慮して上
記のような用途に適合できる、耐還元性能に優れた正特
性サーミスタを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、チタン酸バリウムまたはその固溶体からな
る主成分1molに対して、副成分として希土類元素あ
るいはNb,Sb,Biの金属酸化物を少なくとも1種
類と、さらにSi,Mn,Alの各酸化物とを添加して
仮焼し、次にこの仮焼粉にCaZrO3を0.05〜
0.25mol添加混合し、成形後、焼成し、電極を形
成するものである。
【0008】
【作用】PTC特性の劣化は、その発現部である粒界の
ポテンシャルエネルギーの低下と考えることができる。
つまり還元性の物質が素子の表面と接触し粒界近傍を拡
散しポテンシャル障壁の形成に寄与している吸着酸素が
放出され伝導電子が増加するため特性が劣化すると考え
られる。さらに強い還元状態になると格子上の酸素まで
も解離してしまい電子濃度が一層増加し特性が劣化する
ものと思われる。
【0009】従って、本発明によると、サーミスタ素子
にCaZrO3を添加することにより焼結体自体の緻密
化が進み、還元性の物質との接触度合いが低減し、単位
格子自体のパッキング性が向上したため吸着酸素や格子
位置の酸素が放出されにくくなったため耐還元性能が向
上する。
【0010】その結果、本発明の正特性サーミスタを、
還元性雰囲気中等で使用しても、抵抗値が大きく低下し
たり、抵抗温度係数が著しく低下するなどのPTC特性
の劣化がないため、従来のように使用範囲が限定される
ことなく、その用途展開が拡大されるものと期待でき
る。
【0011】一方、従来から、還元性雰囲気より素子を
保護するために保護ケース等のカバーを設けたり、ある
いは密閉構造にしたりと構造設計上さまざまな工夫を行
っていたが、本発明の正特性サーミスタを使用すること
により、これらの構造設計が不要となるため、その工数
の低減およびコストダウンが可能となり、その工業的利
用価値は大きい。さらに安全性の面でも本発明の正特性
サーミスタは特性の劣化がないために熱暴走し、正特性
サーミスタが破壊するということがなく、信頼性の極め
て高いものである。
【0012】
【実施例】以下実施例により本発明について説明する。
【0013】(実施例1)最終組成が(化1)となるよ
うに各原料を秤量する。
【0014】
【化1】
【0015】同時にCaZrO3を(表1)の試料番号
2〜7に示す組成で秤量しすべての原料を同時にボール
ミルにて湿式混合する。
【0016】
【表1】
【0017】次にこの混合物を乾燥した後、1050℃
で2時間仮焼する。その後、この仮焼粉をボールミルに
て湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥した後、結合剤とし
てポリビニルアルコールを5%加え造粒し、800kg/
cm2の圧力でプレス成形した。この成形物を約1300
℃で空気中にて1時間焼成し、直径20mm、厚さ2.
0mmの円板状の正特性サーミスタ素子を得た。さらに
これらの焼結体にNiめっきを施した後、銀ペーストを
塗布し、その後、焼きつけすることにより電極を形成し
た。
【0018】次に、このようにして得られた各試料の各
種電気特性を評価した。その抵抗温度特性曲線により、
常温抵抗値(R25)、抵抗変化幅(Ψ)を評価した後、
耐還元性の評価として、窒素ガス中で100時間、10
0Vの電圧を印加して、再び、R25、Ψを測定した。
【0019】その結果を(表2)に示す。
【0020】
【表2】
【0021】ここで抵抗変化幅とは最大抵抗値を最小抵
抗値で除算した数値の常用対数値であり、(数1)で表
される。
【0022】
【数1】
【0023】(表1)の試料番号1,2および7につい
ては本発明の範囲外の組成であり、試料番号3〜6は本
発明の範囲内の組成である。
【0024】(表2)の試料番号1〜7の特性値を比較
して明らかなように、組成が本発明の範囲内である試料
番号3〜6については特性の劣化が認められず、耐還元
性能に優れていることがわかる。
【0025】(実施例2)最終組成が(化2)となるよ
うに各原料を秤量する。
【0026】
【化2】
【0027】また、CaZrO3およびPbSiO3
(表1)の試料番号8〜15になるように秤量し、すべ
ての原料を同時にボールミルにて湿式混合する。その後
の試料作製工程および評価は(実施例1)と同様に行う
ものとする。
【0028】その評価結果を(表2)の試料番号8〜1
5に示した。(表2)の試料番号8〜15の特性値を比
較して明らかなように、組成が本発明の範囲内にある試
料番号10〜13については特性の劣化が認められず、
耐還元性能に優れていることがわかる。
【0029】(実施例3)まず、(化3)の組成となる
ように各原料を秤量しボールミルにて湿式混合する。
【0030】
【化3】
【0031】次にこの混合物を乾燥した後、1050℃
で2時間仮焼する。この仮焼粉にCaZrO3を(表
1)の試料番号16〜20の組成になるように秤量、添
加しボールミルにて湿式混合する。その混合物を乾燥し
た後、(実施例1)と同様に、造粒、成形、焼成し電極
を形成して正特性サーミスタを得る。得られた正特性サ
ーミスタの電気特性および耐還元性能の評価を(実施例
1)と同様に実施する。その評価結果を(表2)の試料
番号16〜20に示した。
【0032】これらの結果より、本発明の範囲内におい
てCaZrO3を仮焼後に添加することにより、さらに
耐還元性能に優れた正特性サーミスタを得られることが
わかった。
【0033】(実施例4)(化4)の組成となるように
各原料を秤量しボールミルにて湿式混合する。
【0034】
【化4】
【0035】次にこの混合物を乾燥した後、1050℃
で2時間仮焼する。この仮焼粉にCaZrO3およびP
bSiO3を(表1)の試料番号21〜28の組成にな
るように秤量、添加しボールミルにて湿式混合する。そ
の混合物を乾燥した後、(実施例1)と同様に、造粒、
成形、焼成し、電極を形成して正特性サーミスタを得
る。得られた正特性サーミスタの電気特性および耐還元
性能の評価を(実施例1)と同様に実施する。その評価
結果を(表2)の試料番号21〜28に示した。
【0036】これらの結果より、本発明の範囲内におい
てCaZrO3およびPbSiO3を仮焼後に添加するこ
とにより、さらに耐還元性能に優れた正特性サーミスタ
を得ることができることがわかる。
【0037】(実施例5)(実施例4)における、仮焼
粉に添加するCaZrO3およびPbSiO3の添加量お
よび粒径を(表3)に示す粒径比になるように調整し、
(実施例4)と同様に試料を作製する。
【0038】
【表3】
【0039】さらに得られた正特性サーミスタの電気特
性および耐還元性能の評価を(実施例1)と同様に実施
する。その評価結果を(表4)に示した。
【0040】
【表4】
【0041】これらの結果より、本発明の範囲内におい
てCaZrO3およびPbSiO3の粒径をコントロール
することにより、耐還元性能に優れた正特性サーミスタ
を得ることができることがわかる。
【0042】
【発明の効果】以上、本発明の構成をとることにより耐
還元性能が向上する。その理由は、CaZrO3を添加
することにより焼結体自体の緻密化が進み、還元性の物
質との接触度合いが低減したことや単位格子自体のパッ
キング性が向上したため吸着酸素や格子位置の酸素が放
出されにくくなったためと考えられる。
【0043】その結果、本発明の正特性サーミスタを用
いることにより、還元性雰囲気中等で使用しても、抵抗
値が大きく低下したり、抵抗温度係数が著しく低下する
などのPTC特性の劣化がないため、従来のように使用
範囲が限定されることなく、その用途展開が拡大される
ものと期待できる。
【0044】一方、従来から、還元性雰囲気より素子を
保護するために保護ケース等のカバーを設けたり、ある
いは密閉構造にしたりと構造設計上さまざまな工夫を行
っていたが、本発明の正特性サーミスタを使用すること
により、これらの構造設計が不要となるため、その工数
の低減およびコストダウンが可能となり、その工業的利
用価値は大きい。さらに安全性の面でも本発明の正特性
サーミスタは特性の劣化がないために熱暴走し、正特性
サーミスタが破壊するということがなく、信頼性の極め
て高いものである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サーミスタ素子と、このサーミスタ素子
    の表面に設けた電極とを備え、前記サーミスタ素子は、
    チタン酸バリウムまたはその固溶体からなる主成分1m
    olに対して、副成分として希土類元素の酸化物あるい
    はNb,Sb,Biの酸化物のうち少なくとも1種類
    と、Si,Mn,Alの各酸化物と、CaZrO3
    0.05〜0.25mol含有させたもので形成した正
    特性サーミスタ。
  2. 【請求項2】 サーミスタ素子と、このサーミスタ素子
    の表面に設けた電極とを備え、前記サーミスタ素子は、
    チタン酸バリウムまたはその固溶体からなる主成分1m
    olに対して、副成分として希土類元素の酸化物あるい
    はNb,Sb,Biの酸化物のうち少なくとも1種類
    と、Mn,Alの各酸化物と、CaZrO 3を0.05
    〜0.25mol、PbSiO3を0.005〜0.0
    4mol含有させたもので形成した正特性サーミスタ。
  3. 【請求項3】 チタン酸バリウムまたはその固溶体から
    なる主成分に対して、副成分として希土類元素の酸化物
    あるいはNb,Sb,Biの酸化物のうち少なくとも1
    種類と、Si,Mn,Alの各酸化物とを添加して仮焼
    し、次に、この仮焼粉にCaZrO3を前記主成分1m
    olに対して0.05〜0.25mol添加混合して成
    形し、焼成した後電極を形成する正特性サーミスタの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 CaZrO3は、その粒径が仮焼粉の粒
    径よりも大きいものを用いる請求項3記載の正特性サー
    ミスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 チタン酸バリウムまたはその固溶体から
    なる主成分に対して、副成分として希土類元素の酸化物
    あるいはNb,Sb,Biの酸化物のうち少なくとも1
    種類と、Mn,Alの各酸化物とを添加して仮焼し、次
    に、この仮焼粉に、前記主成分1molに対して、Ca
    ZrO3を0.05〜0.25mol、PbSiO3
    0.005〜0.04mol添加混合して成形し、焼成
    した後電極を形成する正特性サーミスタの製造方法。
  6. 【請求項6】 CaZrO3とPbSiO3とは、これら
    の粒径が仮焼粉の粒径よりも大きいものを用いる請求項
    5記載の正特性サーミスタの製造方法。
JP6307400A 1994-12-12 1994-12-12 正特性サーミスタおよびその製造方法 Pending JPH08167501A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6307400A JPH08167501A (ja) 1994-12-12 1994-12-12 正特性サーミスタおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6307400A JPH08167501A (ja) 1994-12-12 1994-12-12 正特性サーミスタおよびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08167501A true JPH08167501A (ja) 1996-06-25

Family

ID=17968600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6307400A Pending JPH08167501A (ja) 1994-12-12 1994-12-12 正特性サーミスタおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08167501A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110218087A (zh) * 2019-07-05 2019-09-10 威海市科博乐汽车电子有限公司 负温度系数热敏电阻材料的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110218087A (zh) * 2019-07-05 2019-09-10 威海市科博乐汽车电子有限公司 负温度系数热敏电阻材料的制备方法
CN110218087B (zh) * 2019-07-05 2021-12-07 威海市科博乐汽车电子有限公司 负温度系数热敏电阻材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3141642B2 (ja) 正特性サーミスタの製造方法
KR20170016805A (ko) 반도체 자기 조성물 및 ptc 서미스터
KR20170094085A (ko) 반도체 자기 조성물 및 ptc 서미스터
KR101545763B1 (ko) 반도체 자기 조성물의 제조 방법 및 반도체 자기 조성물을 이용한 히터
JP5881169B2 (ja) 半導体磁器組成物の製造方法
JPH08167501A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JPH08306509A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JP2014205585A (ja) 半導体磁器組成物およびその製造方法
JP2012209292A (ja) 正特性サーミスタ
JPH1070009A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JPH1070006A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JPH10135006A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JPH10152372A (ja) チタン酸バリウム系半導体磁器及びその製造方法
JPH07297009A (ja) 正特性サーミスタ及びその製造方法
JPH11116326A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JP6075877B2 (ja) 半導体磁器組成物およびその製造方法
JPH1092605A (ja) 正特性サーミスタの製造方法
JP3598177B2 (ja) 電圧非直線性抵抗体磁器
JPH11102802A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JP3124896B2 (ja) 半導体磁器の製造方法
JPH07335404A (ja) 正特性サーミスタの製造方法
JPH11214204A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JP2000003803A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JPH1197212A (ja) 正特性サーミスタおよびその製造方法
JPH1070007A (ja) 正特性サーミスタの製造方法