JPH09320810A - 正特性サーミスタとその製造方法 - Google Patents

正特性サーミスタとその製造方法

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JPH09320810A
JPH09320810A JP8139875A JP13987596A JPH09320810A JP H09320810 A JPH09320810 A JP H09320810A JP 8139875 A JP8139875 A JP 8139875A JP 13987596 A JP13987596 A JP 13987596A JP H09320810 A JPH09320810 A JP H09320810A
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JP
Japan
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temperature coefficient
positive temperature
coefficient thermistor
molded body
sintered body
Prior art date
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Pending
Application number
JP8139875A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichiro Sato
真一郎 里
Taiji Goto
泰司 後藤
Masaaki Katsumata
雅昭 勝又
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱装置の出力を上げるため、発熱装置の全
熱抵抗の減少に寄与する正特性サーミスタを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 正特性サーミスタ素子材料から成形され
た成形体と、前記正特性サーミスタ素子材料組成から半
導体化元素のみを除去した組成である素子材料から成形
された成形体を積層してこれを一体焼成する。正特性サ
ーミスタ素子材料から成形された成形体が焼結すること
により形成された正特性サーミスタ層11の面上に一対
の対向電極13,14を形成することにより、発熱装置
の全熱抵抗の減少に寄与する正特性サーミスタを得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発熱装置の熱源とし
て用いられる正特性サーミスタとその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、正特性サーミスタを熱源として用
いる発熱装置の構造としては、実開昭55−10590
4号に記載されたものが知られている。その構成を図4
に示しており、これは板状に焼成した正特性サーミスタ
41の一方の面に一対の櫛形電極42,43を形成し、
他方の面を絶縁板44を介して、熱伝導の良好な金属な
どにより形成された放熱板45に密着させる構成になっ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この構成によると、正
特性サーミスタで発生した熱が絶縁板を介して伝導し放
熱板から放熱するため、熱伝導経路における全熱抵抗が
大きく、このためヒータとして使用するとき、出力は3
00W程度が限度であった。
【0004】すなわち、図4の発熱装置の場合、その熱
伝導経路における全熱抵抗Rの要因は、正特性サーミス
タ41の厚さ方向の熱抵抗R1、正特性サーミスタ41
と絶縁板44との接触面での熱抵抗R2、絶縁板44の
厚さ方向の熱抵抗R3、絶縁板44と放熱板45との接
触面での熱抵抗R4、および放熱板45の厚さ方向の熱
抵抗R5である。
【0005】しかし、熱抵抗R5は熱伝導率がきわめて
良好なため実質的に無視できるので、全熱抵抗Rは(R
1+R2+R3+R4)で表すことができる。
【0006】さて、この種の発熱装置の出力Pは、正特
性サーミスタのキュリー点温度をT P、全熱抵抗をR、
放熱板の温度をT1とすると、(数1)で与えられる。
【0007】
【数1】
【0008】この式からわかるように放熱板の温度を一
定にすると、出力はキュリー点温度に比例し、熱抵抗に
反比例する。ところで、正特性サーミスタのキュリー点
温度は280〜300℃が上限であるが、被加熱物がな
い状態での発熱時の安全性を考慮すると、実際的には2
20〜240℃が最大である。したがって、キュリー点
温度が220℃で、縦35mm、横25mm、厚さ1mmの正
特性サーミスタ41を、厚さ0.5mmのアルミナを絶縁
板として介し放熱板に密着させた発熱装置において、出
力Pは放熱板45が100℃の時に305Wである。し
たがって、従来の発熱装置の出力は高々300W程度と
低すぎるという問題を有していた。
【0009】本発明はこのような問題点を解決するもの
で、発熱装置の出力を上げるために発熱装置の全熱抵抗
の減少に寄与する正特性サーミスタを提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による正特性サーミスタは、上面は絶縁体層
から成り、下面は正特性サーミスタ層から成る層状構造
を有するものである。
【0011】これにより正特性サーミスタを直接放熱板
に密着させることができ、全熱抵抗が減少するので発熱
装置の出力を上げることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、少なくとも上面に絶縁体層、下面に正特性サーミス
タ層を有する積層体と、この正特性サーミスタ層の表面
に設けた少なくとも一対の電極とを有する正特性サーミ
スタであり、絶縁体層である面に放熱板を直接密着させ
ることができるので、発熱装置の熱抵抗を下げることが
できる。
【0013】請求項2に記載の発明は、チタン酸バリウ
ムを主成分とし、少なくとも副成分として半導体化元素
を含む正特性サーミスタ材料を板状に成形して正特性サ
ーミスタ成形体を得る工程と、前記正特性サーミスタ組
成から前記半導体化元素非含有のセラミック材料を成形
して成形体を得る工程と、この成形体と前記正特性サー
ミスタ成形体とを相対向する面となるように積層して積
層体を得る工程と、この積層体を焼成して焼結体を得る
工程と、この焼結体の前記正特性サーミスタ成形体側の
面に少なくとも一対の電極を形成する工程とを備えた正
特性サーミスタの製造方法であり、一方の面が絶縁体層
で、他方の面が正特性サーミスタ層からなる層状構造の
正特性サーミスタを得ることができる。
【0014】請求項3に記載の発明は、チタン酸バリウ
ムを主成分とするセラミック材料を成形して成形体を得
る工程と、次にこの成形体の一方の面に半導体化元素を
塗布し、焼成して焼結体を得る工程と、次いでこの焼結
体の半導体化元素を塗布した面に少なくとも一対の電極
を形成する工程とを備えた正特性サーミスタの製造方法
であり、一方の面が絶縁体層で、他方の面が正特性サー
ミスタ層からなる層状構造の正特性サーミスタを得るこ
とができる。
【0015】請求項4に記載の発明は、チタン酸バリウ
ムを主成分とするセラミック材料を成形して成形体を得
る工程と、次にこの成形体を焼成して焼結体を得、この
焼結体の一方の面に半導体化元素を塗布し、焼成する工
程と、次いでこの焼結体の半導体化元素を塗布した面に
少なくとも一対の電極を形成する工程とを備えた正特性
サーミスタの製造方法であり、一方の面が絶縁体層で、
他方の面が正特性サーミスタ層からなる層状構造の正特
性サーミスタを得ることができる。
【0016】以下、本発明の一実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。 (実施の形態1)図1に本実施の形態における正特性サ
ーミスタの断面図を示す。図1において、11は正特性
サーミスタ層、12は絶縁体層、13,14は電極であ
る。
【0017】本実施の形態では正特性サーミスタとして
は(化1)で表されるチタン酸バリウム系の組成を用い
た。なお、(化1)における組成比はモル数表記であ
る。
【0018】
【化1】
【0019】この組成のキュリー温度は200℃であ
る。まず、(化1)の組成となるようにBaCO3,P
bO,Y23,TiO2,SiO2,MnO2,Al23
をそれぞれ2組分秤量する。ただし、そのうちの1組に
は半導体化元素であるYの酸化物のY23を配合しな
い。これらをそれぞれZrO2の玉石、純水と共にボー
ルミルに入れ湿式混合し、乾燥する。乾燥粉を大気中1
100℃にて仮焼し、得られた仮焼粉末をZrO2の玉
石、純水と共にボールミルに入れ湿式粉砕し、乾燥し
た。乾燥粉にポリビニルアルコールからなるバインダー
を添加、造粒し、縦39mm、横28mm、高さ1.1mmの
角板に成形した。Y23を含有する成形体と含有しない
成形体をプレス機により積層して縦39mm、横28mm、
高さ2.2mmの角板成形体を得、これを1300℃、1
時間で焼成し、縦35mm、横25mm、高さ2mmの焼結体
を得た。得られた焼結体の半導体化した面上つまり、Y
23を含有する焼結体側にAlペーストを櫛形電極パタ
ーンに印刷し、大気中800℃で焼き付け試料を作製し
た。得られた試料の抵抗温度特性を測定した。抵抗温度
特性の説明図を図3に示す。常温抵抗値R25:275
Ω、最大抵抗値Rmax:12.5MΩなるPTC特性を
有することが観察された。また、電極形成面とその反対
側の面の間の電気抵抗を測定したところ導通はなく絶縁
体層が形成されていることが確認された。
【0020】この試料に直接放熱板を取り付けることに
より発熱装置を作製すると、全熱抵抗Rは正特性サーミ
スタの厚さ方向の熱抵抗R1と、正特性サーミスタと放
熱板との接触面での熱抵抗の和に等しくなり、Rを減少
することができる。よってこの発熱装置の出力Pは放熱
板が100℃の時523Wとなり、出力を上げることが
できる。
【0021】(実施の形態2)図2に本実施の形態によ
る正特性サーミスタの断面図を示す。図2において、2
1は半導体化元素の拡散により形成された正特性サーミ
スタ領域、22は絶縁体領域、23,24は電極であ
る。
【0022】本実施の形態では正特性サーミスタとして
(化2)で表されるチタン酸バリウム系の組成を用い
た。なお、(化2)における組成比はモル数表記であ
る。
【0023】
【化2】
【0024】この組成のキュリー温度は200℃であ
る。まず、(化2)の組成となるようにBaCO3,P
bO,TiO2,SiO2,MnO2,Al23をそれぞ
れ秤量し、これをZrO2の玉石、純水と共にボールミ
ルに入れ湿式混合し、乾燥する。乾燥粉を大気中110
0℃にて仮焼し、得られた仮焼粉末をZrO2の玉石、
純水と共にボールミルに入れ湿式粉砕し、乾燥した。乾
燥粉にポリビニルアルコールからなるバインダーを添
加、造粒し、縦39mm、横28mm、高さ2.2mmの角板
状に成形した。この成形体の一方の面にY 23を含有す
るペーストを塗布し、これを1300℃、1時間で焼成
し、縦35mm、横25mm、高さ2mmの焼結体を得、Y2
3のペーストを塗布し、半導体化した面上にAlペー
ストを櫛形電極パターンに印刷し、大気中800℃で焼
き付け試料を作製した。得られた試料の抵抗温度特性を
測定した。抵抗温度特性の説明図を図3に示す。常温抵
抗値R25:283Ω、最大抵抗値Rmax:13.5MΩ
なるPTC特性を有することが観察された。また、電極
形成面とその反対側の面の間の電気抵抗を測定したとこ
ろ導通はなく絶縁体層が形成されていることが確認され
た。
【0025】この試料に直接放熱板を取り付けることに
より発熱装置を作製すると、全熱抵抗Rは絶縁板がない
ので正特性サーミスタの厚さ方向の熱抵抗R1と、正特
性サーミスタと放熱板との接触面での熱抵抗の和に等し
くなり、Rを減少することができる。よってこの発熱装
置の出力Pは放熱板が100℃の時508Wとなり、出
力を上げることができる。
【0026】(実施の形態3)本実施の形態における製
造方法による正特性サーミスタの断面図は(実施の形態
2)で説明した図2と同じであるので、その説明は省略
する。
【0027】本実施の形態では正特性サーミスタとして
は(化3)で表されるチタン酸バリウム系の組成を用い
た。なお、(化3)における組成比はモル数表記であ
る。
【0028】
【化3】
【0029】この組成のキュリー温度は200℃であ
る。まず、上記の組成となるようにBaCO3,Pb
O,TiO2,SiO2,MnO2,Al23をそれぞれ
秤量し、これをZrO2の玉石、純水と共にボールミル
に入れ湿式混合し、乾燥する。乾燥粉を大気中1100
℃にて仮焼し、得られた仮焼粉末をZrO2の玉石、純
水と共にボールミルに入れ湿式粉砕し、乾燥した。乾燥
粉にポリビニルアルコールからなるバインダーを添加、
造粒し、縦39mm、横28mm、高さ2.2mmの角板状に
成形した。この成形体を1300℃、1時間で焼成し、
縦35mm、横25mm、高さ2mmの焼結体を得、この一方
の面にY23を含有するペーストを塗布し、1100
℃、1時間で再焼成した。ペーストを塗布し半導体化さ
せた面上にAlペーストを櫛形電極パターンに印刷し、
大気中800℃で焼き付け試料を作製した。得られた試
料の抵抗温度特性を測定した。抵抗温度特性の説明図を
図3に示す。常温抵抗値R25:295Ω、最大抵抗値R
max:14.8MΩなるPTC特性を有することが観察
された。また、電極形成面とその反対側の面の間の電気
抵抗を測定したところ導通はなく絶縁体層が形成されて
いることが確認された。
【0030】この試料に直接放熱板を取り付けることに
より発熱装置を作製すると、全熱抵抗Rは絶縁板がない
ので正特性サーミスタの厚さ方向の熱抵抗R1と、正特
性サーミスタと放熱板との接触面での熱抵抗の和に等し
くなり、Rを減少することができる。よってこの発熱装
置の出力Pは請求項4の製造方法による試料を用いた場
合は放熱板が100℃の時497Wとなり、出力を上げ
ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による正特
性サーミスタを用いることにより、正特性サーミスタを
直接放熱板に密着させることができ、全熱抵抗が減少す
るので発熱装置の出力を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における正特性サーミス
タの断面図
【図2】本発明の他の実施の形態における正特性サーミ
スタの断面図
【図3】本発明の一実施の形態における正特性サーミス
タの抵抗温度特性の曲線図
【図4】従来の正特性サーミスタの断面図
【符号の説明】
11 正特性サーミスタ層 12 絶縁体層 13 電極 14 電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも上面に絶縁体層、下面に正特
    性サーミスタ層を有する積層体と、この正特性サーミス
    タ層の表面に設けた少なくとも一対の電極とを有する正
    特性サーミスタ。
  2. 【請求項2】 チタン酸バリウムを主成分とし、少なく
    とも副成分として半導体化元素を含む正特性サーミスタ
    材料を板状に成形して正特性サーミスタ成形体を得る工
    程と、前記正特性サーミスタ組成から前記半導体化元素
    非含有のセラミック材料を成形して成形体を得る工程
    と、この成形体と前記正特性サーミスタ成形体とを相対
    向する面となるように積層して積層体を得る工程と、こ
    の積層体を焼成して焼結体を得る工程と、この焼結体の
    前記正特性サーミスタ成形体側の面に少なくとも一対の
    電極を形成する工程とを備えた正特性サーミスタの製造
    方法。
  3. 【請求項3】 チタン酸バリウムを主成分とするセラミ
    ック材料を成形して成形体を得る工程と、次にこの成形
    体の一方の面に半導体化元素を塗布し、焼成して焼結体
    を得る工程と、次いでこの焼結体の半導体化元素を塗布
    した面に少なくとも一対の電極を形成する工程とを備え
    た正特性サーミスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 チタン酸バリウムを主成分とするセラミ
    ック材料を成形して成形体を得る工程と、次にこの成形
    体を焼成して焼結体を得、この焼結体の一方の面に半導
    体化元素を塗布し、焼成する工程と、次いでこの焼結体
    の半導体化元素を塗布した面に少なくとも一対の電極を
    形成する工程とを備えた正特性サーミスタの製造方法。
JP8139875A 1996-06-03 1996-06-03 正特性サーミスタとその製造方法 Pending JPH09320810A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363032A (zh) * 2020-03-05 2021-09-07 高尔科技股份有限公司 高速导热传感器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113363032A (zh) * 2020-03-05 2021-09-07 高尔科技股份有限公司 高速导热传感器

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