JPH10101413A - Ｐｔｃセラミック、その製造法およびヒータ - Google Patents
Ｐｔｃセラミック、その製造法およびヒータInfo
- Publication number
- JPH10101413A JPH10101413A JP8255970A JP25597096A JPH10101413A JP H10101413 A JPH10101413 A JP H10101413A JP 8255970 A JP8255970 A JP 8255970A JP 25597096 A JP25597096 A JP 25597096A JP H10101413 A JPH10101413 A JP H10101413A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ptc
- ptc ceramic
- ceramic
- temperature
- heater
- 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
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】温度に対する電気抵抗の変化が多段に変化する
特性を有するＰＴＣセラミックおよび耐電圧の高いＰＴ
Ｃセラミックヒータを提供する。 【解決手段】本発明のＰＴＣセラミックは、それぞれ異
なったＰＴＣ特性を示す２種以上のＰＴＣセラミック成
分の領域が、無秩序に分布したランダム構造を持つか、
または相互に積層された層状構造を持つ。それらの領域
が互いに直列、並列または直並列に接続した状態にあ
り、温度に対する電気抵抗の変化が多段に変化する。中
間層１をキュリー温度の高いＰＴＣセラミックとし、両
側の層２をキュリー温度が低い層とすることにより耐電
圧の高いヒーターとなる。
特性を有するＰＴＣセラミックおよび耐電圧の高いＰＴ
Ｃセラミックヒータを提供する。 【解決手段】本発明のＰＴＣセラミックは、それぞれ異
なったＰＴＣ特性を示す２種以上のＰＴＣセラミック成
分の領域が、無秩序に分布したランダム構造を持つか、
または相互に積層された層状構造を持つ。それらの領域
が互いに直列、並列または直並列に接続した状態にあ
り、温度に対する電気抵抗の変化が多段に変化する。中
間層１をキュリー温度の高いＰＴＣセラミックとし、両
側の層２をキュリー温度が低い層とすることにより耐電
圧の高いヒーターとなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二つ以上のＰＴＣ
特性を有するＰＴＣセラミック、その製造方法およびヒ
ータに関する。
特性を有するＰＴＣセラミック、その製造方法およびヒ
ータに関する。
【０００２】
【従来の技術】温度変化により電気抵抗が急峻に変わる
セラミックスは、一般にサーミスタの名称で知られてい
る。ＰＴＣセラミックスはサーミスタの一種で、温度上
昇するにつれて電気抵抗が増加する。このＰＴＣセラミ
ックスは、例えば強誘電体として知られるチタン酸バリ
ュウム（ＢａＴｉＯ3）の粉末に、原子価制御成分であ
る微量の希土類酸化物などを添加混合し、必要ならばこ
れに焼結促進剤を加えて焼結すれば得られる。
セラミックスは、一般にサーミスタの名称で知られてい
る。ＰＴＣセラミックスはサーミスタの一種で、温度上
昇するにつれて電気抵抗が増加する。このＰＴＣセラミ
ックスは、例えば強誘電体として知られるチタン酸バリ
ュウム（ＢａＴｉＯ3）の粉末に、原子価制御成分であ
る微量の希土類酸化物などを添加混合し、必要ならばこ
れに焼結促進剤を加えて焼結すれば得られる。
【０００３】ＰＴＣセラミックスの特徴はキュリー点を
越えると電気抵抗が急峻に増加し、キュリー点以下の抵
抗値の１００〜１００，０００倍にも達する。この抵抗
値の変化率は、ＣｕやＭｎなどの酸化物または塩を添加
することにより、変えることが出来る。また、キュリー
点はチタン酸バリュウム中のＢａの一部をＳｒやＰｂで
置換したり、Ｔｉの一部をＳｎやＺｒで置換することに
より変えることができる。
越えると電気抵抗が急峻に増加し、キュリー点以下の抵
抗値の１００〜１００，０００倍にも達する。この抵抗
値の変化率は、ＣｕやＭｎなどの酸化物または塩を添加
することにより、変えることが出来る。また、キュリー
点はチタン酸バリュウム中のＢａの一部をＳｒやＰｂで
置換したり、Ｔｉの一部をＳｎやＺｒで置換することに
より変えることができる。
【０００４】しかし、従来のＰＴＣセラミックは、一つ
の素子についてただ一つのキュリー点しか持たない。こ
の結果、キュリー点を越えたときの温度−抵抗特性も定
まった関係しか持たないという問題がある。これらの問
題を解決するために、異なったＰＴＣ特性を持つ複数個
の領域を一つのセラミック素子中に生成させる試みがあ
るが、予め目的とする特性を持つように配合された粉体
をそれぞれの領域として焼結すると、各領域の成分が相
互に拡散して目的とした特性のＰＴＣセラミックスは得
られないという製造上の問題がある。
の素子についてただ一つのキュリー点しか持たない。こ
の結果、キュリー点を越えたときの温度−抵抗特性も定
まった関係しか持たないという問題がある。これらの問
題を解決するために、異なったＰＴＣ特性を持つ複数個
の領域を一つのセラミック素子中に生成させる試みがあ
るが、予め目的とする特性を持つように配合された粉体
をそれぞれの領域として焼結すると、各領域の成分が相
互に拡散して目的とした特性のＰＴＣセラミックスは得
られないという製造上の問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一つの素子
の温度に対する電気抵抗の変化が多段に変化する特性を
有するＰＴＣセラミックおよびその製造方法ならびにヒ
ータを提供することを課題とする。さらに、耐電圧の高
いＰＴＣセラミックおよびヒータを提供することを課題
とする。
の温度に対する電気抵抗の変化が多段に変化する特性を
有するＰＴＣセラミックおよびその製造方法ならびにヒ
ータを提供することを課題とする。さらに、耐電圧の高
いＰＴＣセラミックおよびヒータを提供することを課題
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者は、まず、電気抵
抗の合成回路について検討した。そして一個のＰＴＣセ
ラミックス素子の温度に対する電気抵抗変化が図１の
（Ｃ）ような特性を持つためには、一つの素子に図１の
（Ａ）と（Ｂ）のような温度に対する抵抗変化特性を持
つ微少領域が無秩序に混在する組織とするか、相互に層
状に存在する組織とすればよいことを考えるに至った。
なお、図１の電気抵抗変化（Ｃ）は電気抵抗変化（Ａ）
と（Ｂ）の成分が電気的にほぼ並列のときの模式図であ
って、複合体の実際の電気抵抗変化は相互の成分の混合
構造により異なるものである。
抗の合成回路について検討した。そして一個のＰＴＣセ
ラミックス素子の温度に対する電気抵抗変化が図１の
（Ｃ）ような特性を持つためには、一つの素子に図１の
（Ａ）と（Ｂ）のような温度に対する抵抗変化特性を持
つ微少領域が無秩序に混在する組織とするか、相互に層
状に存在する組織とすればよいことを考えるに至った。
なお、図１の電気抵抗変化（Ｃ）は電気抵抗変化（Ａ）
と（Ｂ）の成分が電気的にほぼ並列のときの模式図であ
って、複合体の実際の電気抵抗変化は相互の成分の混合
構造により異なるものである。
【０００７】また、キュリー点の高い板状のＰＴＣセラ
ミックの両側面をキュリー点の低いＰＴＣセラミックで
挟んだ構造とすれば、素子の耐電圧が上がることも見出
した。そして、このような組織を持つＰＴＣセラミック
スを得る製造法として、２種以上のキュリー点の異なる
ＰＴＣセラミック成分の少なくとも一方が塊状となって
無秩序に分布したランダム構造として、あるいは各該Ｐ
ＴＣセラミック成分が相互に積層された層状構造として
成形したのち、短時間に焼結すれば、添加成分の相互拡
散は防げることも可能であることに思い至り、本発明を
完成したものである。
ミックの両側面をキュリー点の低いＰＴＣセラミックで
挟んだ構造とすれば、素子の耐電圧が上がることも見出
した。そして、このような組織を持つＰＴＣセラミック
スを得る製造法として、２種以上のキュリー点の異なる
ＰＴＣセラミック成分の少なくとも一方が塊状となって
無秩序に分布したランダム構造として、あるいは各該Ｐ
ＴＣセラミック成分が相互に積層された層状構造として
成形したのち、短時間に焼結すれば、添加成分の相互拡
散は防げることも可能であることに思い至り、本発明を
完成したものである。
【０００８】すなわち、本発明のＰＴＣセラミックは、
それぞれ異なったＰＴＣ特性を示す２種以上のＰＴＣセ
ラミック成分の領域が、無秩序に分布したランダム構造
を持つか、または相互に積層された層状構造を持つ、こ
とを特徴とする。また、本発明のセラミック製造法は、
それぞれ異なったＰＴＣ特性を示す２種以上のＰＴＣセ
ラミック成分の少なくとも一方が塊状となって無秩序に
分布したランダム構造として、あるいは各該ＰＴＣセラ
ミック成分が相互に積層された層状構造として成形した
のち、短時間に焼結すること特徴とするものである。
それぞれ異なったＰＴＣ特性を示す２種以上のＰＴＣセ
ラミック成分の領域が、無秩序に分布したランダム構造
を持つか、または相互に積層された層状構造を持つ、こ
とを特徴とする。また、本発明のセラミック製造法は、
それぞれ異なったＰＴＣ特性を示す２種以上のＰＴＣセ
ラミック成分の少なくとも一方が塊状となって無秩序に
分布したランダム構造として、あるいは各該ＰＴＣセラ
ミック成分が相互に積層された層状構造として成形した
のち、短時間に焼結すること特徴とするものである。
【０００９】さらに本発明のＰＴＣセラミックヒータ
は、キュリー温度の高いＰＴＣセラミック成分からなる
中央部と該中央部の両側に一体的に形成されたキュリー
温度の低いＰＴＣセラミック成分からなる両側部と該両
側部の外側に一体的に形成された一対の電極からなる。
は、キュリー温度の高いＰＴＣセラミック成分からなる
中央部と該中央部の両側に一体的に形成されたキュリー
温度の低いＰＴＣセラミック成分からなる両側部と該両
側部の外側に一体的に形成された一対の電極からなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のＰＴＣセラミックは、キ
ュリー点が異なる２種類以上の微少領域が、無秩序に分
布するか、または積層された組織から構成されることを
特徴とする。この組織を模式的に示したものが図２
（ａ）、（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）である。
ュリー点が異なる２種類以上の微少領域が、無秩序に分
布するか、または積層された組織から構成されることを
特徴とする。この組織を模式的に示したものが図２
（ａ）、（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）である。
【００１１】図２中の白色の領域と黒色の領域はそれぞ
れ異なったＰＴＣ特性をもつ成分で構成されていること
を示しており、図２（ａ）ではそれぞれの領域が不連続
であるが、図２（ｂ）では黒色の領域が連続相をなす場
合である。図３はそれぞれ異なったＰＴＣ特性を持つ成
分が層状に積層されているものを示しており、図３
（ａ）ではそれぞれの領域が電気的に直列であり、図３
（ｂ）では並列である。
れ異なったＰＴＣ特性をもつ成分で構成されていること
を示しており、図２（ａ）ではそれぞれの領域が不連続
であるが、図２（ｂ）では黒色の領域が連続相をなす場
合である。図３はそれぞれ異なったＰＴＣ特性を持つ成
分が層状に積層されているものを示しており、図３
（ａ）ではそれぞれの領域が電気的に直列であり、図３
（ｂ）では並列である。
【００１２】このような異なったＰＴＣ特性を持つ成分
は、従来から知られた知見によって得ることが出来る。
すなわち、チタン酸バリュウムの組成を主体とし、チタ
ン酸バリュウムを半導体化する元素であるＬａまたはＹ
等の酸化物を添加し、これにキュリー温度が目的の値と
なるようにＳｒやＰｂまたはＺｒやＳｎの酸化物の所要
量と、抵抗の変化率が目的の値となるようにＭｎやＣｕ
の酸化物の所要量とをそれぞれ添加して、焼結すればＰ
ＴＣセラミックが得られる。
は、従来から知られた知見によって得ることが出来る。
すなわち、チタン酸バリュウムの組成を主体とし、チタ
ン酸バリュウムを半導体化する元素であるＬａまたはＹ
等の酸化物を添加し、これにキュリー温度が目的の値と
なるようにＳｒやＰｂまたはＺｒやＳｎの酸化物の所要
量と、抵抗の変化率が目的の値となるようにＭｎやＣｕ
の酸化物の所要量とをそれぞれ添加して、焼結すればＰ
ＴＣセラミックが得られる。
【００１３】異なるＰＴＣ特性をもつ成分で形成される
領域は、それぞれの領域が、予め目的としたＰＴＣ特性
を発現できる大きさ以上の領域から成り、またそれぞれ
の領域は相互に電気的に接続し、それらの領域が互いに
直列、並列または直並列に接続した状態にある。したが
って、このような組織を持つＰＴＣセラミック体の両端
に電極を付け、抵抗体とすればその温度に対する電気抵
抗の特性は図１の（Ｃ）のようになる。
領域は、それぞれの領域が、予め目的としたＰＴＣ特性
を発現できる大きさ以上の領域から成り、またそれぞれ
の領域は相互に電気的に接続し、それらの領域が互いに
直列、並列または直並列に接続した状態にある。したが
って、このような組織を持つＰＴＣセラミック体の両端
に電極を付け、抵抗体とすればその温度に対する電気抵
抗の特性は図１の（Ｃ）のようになる。
【００１４】前記の特性を持つ領域は図３（ａ）、
（ｂ）に示すように二層以上が相互に層状となった構造
でもよい。この場合は、いうまでもなく、異なったＰＴ
Ｃ特性をもつ成分が電気的に直列または並列になってい
るので、温度に対する電気抵抗の変化が二段に変化する
特性となる。中間層をキュリー温度の高いＰＴＣセラミ
ックとし、それを挟む両側の面を、キュリー温度が低い
層とした、三層構造のＰＴＣセラミックの両外側面に電
極を付けてヒーター素子とすれば、耐電圧の高いヒータ
ーとすることが出来る。通常、ＰＴＣヒーターに電圧を
印加すれば、キュリー点に至るまで抵抗に見合った電流
が流れ、キュリー点を越えると抵抗が急増するので電流
は減少し、温度上昇は抑えられる。しかし、ここでさら
に電圧を高くし温度を上昇させるとＰＴＣ素子はブレー
クダウン現象を起こし素子が破壊されるに至る。
（ｂ）に示すように二層以上が相互に層状となった構造
でもよい。この場合は、いうまでもなく、異なったＰＴ
Ｃ特性をもつ成分が電気的に直列または並列になってい
るので、温度に対する電気抵抗の変化が二段に変化する
特性となる。中間層をキュリー温度の高いＰＴＣセラミ
ックとし、それを挟む両側の面を、キュリー温度が低い
層とした、三層構造のＰＴＣセラミックの両外側面に電
極を付けてヒーター素子とすれば、耐電圧の高いヒータ
ーとすることが出来る。通常、ＰＴＣヒーターに電圧を
印加すれば、キュリー点に至るまで抵抗に見合った電流
が流れ、キュリー点を越えると抵抗が急増するので電流
は減少し、温度上昇は抑えられる。しかし、ここでさら
に電圧を高くし温度を上昇させるとＰＴＣ素子はブレー
クダウン現象を起こし素子が破壊されるに至る。
【００１５】一般にヒーターなど発熱体では表面ほど温
度が低く、内部ほど温度が高いので、一層のＰＴＣヒー
ターでは内部の高温部分のみの抵抗の高い部分に全電圧
が集中しブレークダウンしやすい。本発明の三層構造の
ヒーター素子では、両側面のＰＴＣセラミックのキュリ
ー点を低くしてあるので、表面温度が内部に対し相対的
に低くても、その抵抗は内部と同程度になり、電圧がヒ
ーターの厚み全体で分担されるので、ブレークダウンし
にくくなる。したがって一層のみのＰＴＣセラミックよ
り耐電圧を高くすることができる。
度が低く、内部ほど温度が高いので、一層のＰＴＣヒー
ターでは内部の高温部分のみの抵抗の高い部分に全電圧
が集中しブレークダウンしやすい。本発明の三層構造の
ヒーター素子では、両側面のＰＴＣセラミックのキュリ
ー点を低くしてあるので、表面温度が内部に対し相対的
に低くても、その抵抗は内部と同程度になり、電圧がヒ
ーターの厚み全体で分担されるので、ブレークダウンし
にくくなる。したがって一層のみのＰＴＣセラミックよ
り耐電圧を高くすることができる。
【００１６】上記特性を有するＰＴＣセラミックの製造
は次の工程から成る。第１は、それぞれ異なったＰＴＣ
特性を示す２種以上のＰＴＣセラミック成分を調製す
る。各成分はそれぞれの配合粉末を仮焼して粉末の成分
同士を反応させることによって得られる。得られた仮焼
体はボールミル等で粉砕して粉末にされ、あるいはさら
にこの粉末をスプレードライヤーなどを用いて数十μｍ
〜百μｍの顆粒とされる。
は次の工程から成る。第１は、それぞれ異なったＰＴＣ
特性を示す２種以上のＰＴＣセラミック成分を調製す
る。各成分はそれぞれの配合粉末を仮焼して粉末の成分
同士を反応させることによって得られる。得られた仮焼
体はボールミル等で粉砕して粉末にされ、あるいはさら
にこの粉末をスプレードライヤーなどを用いて数十μｍ
〜百μｍの顆粒とされる。
【００１７】このようにして得られた各成分の仮焼体粉
末あるいは顆粒を用いて、一方が塊状となって無秩序に
分布したランダム構造、あるいは、各ＰＴＣセラミック
成分が相互に積層された層状構造に成形される。ランダ
ム構造とするためには少なくとも一方のＰＴＣセラミッ
ク成分が顆粒状にするのが好ましい。そしてランダム構
造あるいは層状構造にしてプレス等で成形する。層状構
造に成形する場合は、層の厚さが数十μｍ以上であれ
ば、仮焼前の粉体をそのまま使っても容易に成形でき
る。
末あるいは顆粒を用いて、一方が塊状となって無秩序に
分布したランダム構造、あるいは、各ＰＴＣセラミック
成分が相互に積層された層状構造に成形される。ランダ
ム構造とするためには少なくとも一方のＰＴＣセラミッ
ク成分が顆粒状にするのが好ましい。そしてランダム構
造あるいは層状構造にしてプレス等で成形する。層状構
造に成形する場合は、層の厚さが数十μｍ以上であれ
ば、仮焼前の粉体をそのまま使っても容易に成形でき
る。
【００１８】焼成は塊状または層中の成分が相互に完全
には拡散しないように、特に短時間で行う必要がある。
所定温度までの昇温時間と昇温後の焼成時間とを数分以
内とすることが好ましい。このため、予め所定の温度に
昇温された焼成炉に、前記成形体を直接挿入するか、パ
ルス焼結法や直接通電法を用いる。得られた焼結体をＰ
ＴＣサーミスタ素子として用いるための電極は、従来用
いられているように、セラミックとオーム性接触をする
Ａｇを主成分とする焼き付けペースト、無電解Ｎｉメッ
キ、Ｎｉ−Ｃｒ合金の蒸着などを用いることが出来る。
には拡散しないように、特に短時間で行う必要がある。
所定温度までの昇温時間と昇温後の焼成時間とを数分以
内とすることが好ましい。このため、予め所定の温度に
昇温された焼成炉に、前記成形体を直接挿入するか、パ
ルス焼結法や直接通電法を用いる。得られた焼結体をＰ
ＴＣサーミスタ素子として用いるための電極は、従来用
いられているように、セラミックとオーム性接触をする
Ａｇを主成分とする焼き付けペースト、無電解Ｎｉメッ
キ、Ｎｉ−Ｃｒ合金の蒸着などを用いることが出来る。
【００１９】
【作用】本発明のＰＴＣセラミックは、それぞれ異なっ
たＰＴＣ特性を示す二種以上のＰＴＣセラミック成分の
領域が、無秩序に分布したランダム構造を持つか、また
は相互に積層された層状構造を持つ。そしてそれぞれの
領域は相互に電気的に接続し、それらの領域が互いに直
列、並列または直並列に接続した状態にある。したがっ
て、このような組織を持つ本発明のＰＴＣセラミックは
二種以上のＰＴＣ特性を複合した特性を持ち、従来の一
種類のＰＴＣ特性をもつものでは得られない温度に対す
る電気抵抗変化の特性を持つものとなる。
たＰＴＣ特性を示す二種以上のＰＴＣセラミック成分の
領域が、無秩序に分布したランダム構造を持つか、また
は相互に積層された層状構造を持つ。そしてそれぞれの
領域は相互に電気的に接続し、それらの領域が互いに直
列、並列または直並列に接続した状態にある。したがっ
て、このような組織を持つ本発明のＰＴＣセラミックは
二種以上のＰＴＣ特性を複合した特性を持ち、従来の一
種類のＰＴＣ特性をもつものでは得られない温度に対す
る電気抵抗変化の特性を持つものとなる。
【００２０】
（実施例１）Ｂａ：Ｌａ：Ｔｉのモル比が０.９９７：
０.００３：１.０になるよにＢａＣＯ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｔ
ｉＯ2、を配合し、その全体に対して２ｗｔ％の高純度
カオリンを焼結助剤として添加した組成の（Ａ）（キュ
リー温度が約１２０℃のＰＴＣセラミック組成）を調製
した。さらに、Ｂａ：Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉのモル比が０.
７９７、０.２、０.００３、１.０となるようにＢａＣ
Ｏ3、ＳｒＣＯ3、Ｌａ2Ｏ 3およびＴｉＯ2を配合し、そ
の全体に対して配合（Ａ）と同様に２ｗｔ％の高純度カ
オリンを焼結助剤として添加した組成の配合（Ｂ）（キ
ュリー温度が約２００℃のＰＴＣセラミック組成）とを
それぞれ乾燥混合して調整した。
０.００３：１.０になるよにＢａＣＯ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｔ
ｉＯ2、を配合し、その全体に対して２ｗｔ％の高純度
カオリンを焼結助剤として添加した組成の（Ａ）（キュ
リー温度が約１２０℃のＰＴＣセラミック組成）を調製
した。さらに、Ｂａ：Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉのモル比が０.
７９７、０.２、０.００３、１.０となるようにＢａＣ
Ｏ3、ＳｒＣＯ3、Ｌａ2Ｏ 3およびＴｉＯ2を配合し、そ
の全体に対して配合（Ａ）と同様に２ｗｔ％の高純度カ
オリンを焼結助剤として添加した組成の配合（Ｂ）（キ
ュリー温度が約２００℃のＰＴＣセラミック組成）とを
それぞれ乾燥混合して調整した。
【００２１】その後、配合（Ａ）は１１５０℃で、配合
（Ｂ）は１０５０℃でそれぞれ２時間仮焼した。仮焼し
た粉末をそれぞれボールミルで、水を溶媒として粉砕
し、これらの泥漿をスプレードライヤーで乾燥、造粒し
た。造粒粉の大きさは平均で１２０μｍであった。次
に、配合（Ａ）の造粒粉末２０ｗｔ％と配合（Ｂ）の造
粒粉末８０ｗｔ％とを造粒粉末が潰れないように混合し
た。この混合粉末を直径２０ｍｍの金型で約１０ＭＰａ
の圧力で成形した。この成形体を黒鉛製の加熱容器に入
れ、パルス通電焼結法で、約５分間で１４００℃まで昇
温し、この温度で２分間保持したのち、自然冷却した。
この実施例の組織は図２（ａ）に示す配合（Ａ）および
配合（Ｂ）よりなる２種類の成分からなる領域がランダ
ムに分布する組織を持つものである。
（Ｂ）は１０５０℃でそれぞれ２時間仮焼した。仮焼し
た粉末をそれぞれボールミルで、水を溶媒として粉砕
し、これらの泥漿をスプレードライヤーで乾燥、造粒し
た。造粒粉の大きさは平均で１２０μｍであった。次
に、配合（Ａ）の造粒粉末２０ｗｔ％と配合（Ｂ）の造
粒粉末８０ｗｔ％とを造粒粉末が潰れないように混合し
た。この混合粉末を直径２０ｍｍの金型で約１０ＭＰａ
の圧力で成形した。この成形体を黒鉛製の加熱容器に入
れ、パルス通電焼結法で、約５分間で１４００℃まで昇
温し、この温度で２分間保持したのち、自然冷却した。
この実施例の組織は図２（ａ）に示す配合（Ａ）および
配合（Ｂ）よりなる２種類の成分からなる領域がランダ
ムに分布する組織を持つものである。
【００２２】得られた焼結体は黒青色で、導電性であっ
たがＰＴＣ特性は極く僅かしか認められなかった。この
焼結体を大気炉中で１１５０℃で１時間加熱したとこ
ろ、第２図（Ｃ）に示すような、抵抗が温度に対して二
段に変化する特性となった。 （実施例２）実施例１と同じ配合（Ａ）、配合（Ｂ）の
仮焼した粉末を等量、混じり合わないように金型に層状
に充填し、加圧力２０ＭＰａで成形したのち、静水圧プ
レスで加圧力３００ＭＰａで成形した。この成形体を９
００℃に加熱しておき、次いで予め１４５０℃に保持し
た炉内に一気に挿入し、１５分間保持したのち取り出し
た。この実施例の組織は図３（ａ）に示す配合（Ａ）お
よび配合（Ｂ）よりなる２種類の成分からなる領域が層
状に積層された組織を持つものである。
たがＰＴＣ特性は極く僅かしか認められなかった。この
焼結体を大気炉中で１１５０℃で１時間加熱したとこ
ろ、第２図（Ｃ）に示すような、抵抗が温度に対して二
段に変化する特性となった。 （実施例２）実施例１と同じ配合（Ａ）、配合（Ｂ）の
仮焼した粉末を等量、混じり合わないように金型に層状
に充填し、加圧力２０ＭＰａで成形したのち、静水圧プ
レスで加圧力３００ＭＰａで成形した。この成形体を９
００℃に加熱しておき、次いで予め１４５０℃に保持し
た炉内に一気に挿入し、１５分間保持したのち取り出し
た。この実施例の組織は図３（ａ）に示す配合（Ａ）お
よび配合（Ｂ）よりなる２種類の成分からなる領域が層
状に積層された組織を持つものである。
【００２３】得られた焼結体を１１５０℃の大気炉中で
１時間加熱し、ＰＴＣ特性を発現させた。この素子の積
層方向と平行な両外面にＺｎを含むＡｇペーストを塗
布、焼き付けしてオーム性電極を形成した。この積層素
子の電気抵抗は１２０℃付近と２００℃付近とで二段に
増加した。 （実施例３）Ｂａ：Ｌａ：Ｔｉ：Ｓｎのモル比が０.９
９７、０.００３、０．９２、０．０８になるようにＢ
ａＣＯ3、Ｌａ2ＣＯ3、ＴｉＯ2およびＳｎＯ2を配合
し、その全体に対して２ｗｔ％の高純度カオリンを焼結
助剤として添加した配合（Ｃ）（キュリー温度が約６０
℃のＰＴＣセラミック組成）を乾燥混合して調整し、さ
らに１１００℃で２時間仮焼した。仮焼した粉末をボー
ルミルで湿式粉砕し、この泥漿をスプレードライヤーで
乾燥して造粒した。
１時間加熱し、ＰＴＣ特性を発現させた。この素子の積
層方向と平行な両外面にＺｎを含むＡｇペーストを塗
布、焼き付けしてオーム性電極を形成した。この積層素
子の電気抵抗は１２０℃付近と２００℃付近とで二段に
増加した。 （実施例３）Ｂａ：Ｌａ：Ｔｉ：Ｓｎのモル比が０.９
９７、０.００３、０．９２、０．０８になるようにＢ
ａＣＯ3、Ｌａ2ＣＯ3、ＴｉＯ2およびＳｎＯ2を配合
し、その全体に対して２ｗｔ％の高純度カオリンを焼結
助剤として添加した配合（Ｃ）（キュリー温度が約６０
℃のＰＴＣセラミック組成）を乾燥混合して調整し、さ
らに１１００℃で２時間仮焼した。仮焼した粉末をボー
ルミルで湿式粉砕し、この泥漿をスプレードライヤーで
乾燥して造粒した。
【００２４】この配合（Ｃ）の仮焼粉末と実施例１の配
合（Ａ）の仮焼粉末を用い、実施例２と同じ方法で、配
合（Ａ）の仮焼粉末を中央に、配合（Ｃ）の仮焼粉末を
その上下に積層した三層構造に成形した。そして実施例
１と同様のパルス通電法で焼結し、大気中で熱処理し
た。その後その上下にニッケル無電解メッキ法により電
極３、３を形成した。このようにしてＰＴＣセラミック
ヒータを製造した。
合（Ａ）の仮焼粉末を用い、実施例２と同じ方法で、配
合（Ａ）の仮焼粉末を中央に、配合（Ｃ）の仮焼粉末を
その上下に積層した三層構造に成形した。そして実施例
１と同様のパルス通電法で焼結し、大気中で熱処理し
た。その後その上下にニッケル無電解メッキ法により電
極３、３を形成した。このようにしてＰＴＣセラミック
ヒータを製造した。
【００２５】このＰＴＣセラミックヒータの断面を図４
に示す。このＰＴＣセラミックヒータは直径１５ｍｍの
円盤状で、中央のキュリー温度が約１２０℃のＰＴＣセ
ラミックを持つ配合（Ａ）の仮焼粉末から形成された部
分の中央層１は厚さ１.５ｍｍ、両側側のキュリー温度
が約６０℃のＰＴＣセラミック組成を持つ配合（Ｃ）の
仮焼粉末から形成された部分の外側層２、３はそれぞれ
０.５ｍｍである。このＰＴＣセラミックヒータのブレ
ークダウン電圧は４５０Ｖであった。
に示す。このＰＴＣセラミックヒータは直径１５ｍｍの
円盤状で、中央のキュリー温度が約１２０℃のＰＴＣセ
ラミックを持つ配合（Ａ）の仮焼粉末から形成された部
分の中央層１は厚さ１.５ｍｍ、両側側のキュリー温度
が約６０℃のＰＴＣセラミック組成を持つ配合（Ｃ）の
仮焼粉末から形成された部分の外側層２、３はそれぞれ
０.５ｍｍである。このＰＴＣセラミックヒータのブレ
ークダウン電圧は４５０Ｖであった。
【００２６】なお、配合（Ａ）の仮焼粉末のみで形成さ
れた同じ大きさ形状のＰＴＣセラミックヒータのブレー
クダウン電圧は２８０Ｖであった。
れた同じ大きさ形状のＰＴＣセラミックヒータのブレー
クダウン電圧は２８０Ｖであった。
【００２７】
【発明の効果】本発明のＰＴＣセラミックの製造法によ
れば、一つの素子の温度に対する電気抵抗の変化が多段
で急峻なもの、または緩やかなもの、さらには耐電圧の
高いＰＴＣ発熱体が得られる。したがって、近年、益々
微細化する電子回路の素子として組み込む場合、幾何学
的制約が少なくなるので、小型化、低コスト化に寄与す
るところが大である。
れば、一つの素子の温度に対する電気抵抗の変化が多段
で急峻なもの、または緩やかなもの、さらには耐電圧の
高いＰＴＣ発熱体が得られる。したがって、近年、益々
微細化する電子回路の素子として組み込む場合、幾何学
的制約が少なくなるので、小型化、低コスト化に寄与す
るところが大である。
【図１】特性の異なる領域から成るＰＴＣセラミックの
温度と電気抵抗との関係を示す線図。
温度と電気抵抗との関係を示す線図。
【図２】特性の異なる二つの成分のそれぞれの領域がラ
ンダムに分布した組織組織を示す模式断面図。
ンダムに分布した組織組織を示す模式断面図。
【図３】特性の異なる二つの成分のそれぞれの領域が層
状に積層された組織を示す模式断面図。
状に積層された組織を示す模式断面図。
【図４】実施例３に示すＰＴＣセラミックヒータの断面
図。
図。
１：中央層 ２：外側層 ３：電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｊ
Claims (3)
- 【請求項１】それぞれ異なったＰＴＣ特性を示す２種以
上の領域が、無秩序に分布したランダム構造を持つか、
または相互に積層された層状構造を持つ、ことを特徴と
するＰＴＣセラミック。 - 【請求項２】それぞれ異なったＰＴＣ特性を示す２種以
上のＰＴＣセラミック成分の少なくとも一方が塊状とな
って無秩序に分布したランダム構造として、あるいは各
該ＰＴＣセラミック成分が相互に積層された層状構造と
して成形したのち、短時間に焼結すること特徴とするＰ
ＴＣセラミックの製造法。 - 【請求項３】キュリー温度の高いＰＴＣセラミック成分
からなる中央部と、該中央部の両側に一体的に形成され
たキュリー温度の低いＰＴＣセラミック成分からなる両
側部と、該両側部の外側に一体的に形成された一対の電
極とからなるＰＴＣセラミックヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8255970A JPH10101413A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Ｐｔｃセラミック、その製造法およびヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8255970A JPH10101413A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Ｐｔｃセラミック、その製造法およびヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10101413A true JPH10101413A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17286111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8255970A Pending JPH10101413A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Ｐｔｃセラミック、その製造法およびヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10101413A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010501988A (ja) * | 2006-09-01 | 2010-01-21 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 発熱体 |
| CN102113407A (zh) * | 2008-08-07 | 2011-06-29 | 埃普科斯股份有限公司 | 加热装置和用于制造加热装置的方法 |
| JP2013516775A (ja) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 成形体、加熱装置、及び成形体の製造方法 |
| US9321689B2 (en) | 2008-08-07 | 2016-04-26 | Epcos Ag | Molded object, heating device and method for producing a molded object |
| CN109449901A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-08 | 丹东国通电子元件有限公司 | 陶瓷ptc高脉冲功率负载保护器 |
| JPWO2024090131A1 (ja) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP8255970A patent/JPH10101413A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010501988A (ja) * | 2006-09-01 | 2010-01-21 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 発熱体 |
| US8373100B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-02-12 | Epcos Ag | Heating element |
| CN102113407A (zh) * | 2008-08-07 | 2011-06-29 | 埃普科斯股份有限公司 | 加热装置和用于制造加热装置的方法 |
| JP2011530150A (ja) * | 2008-08-07 | 2011-12-15 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 加熱装置およびその製造方法 |
| US9321689B2 (en) | 2008-08-07 | 2016-04-26 | Epcos Ag | Molded object, heating device and method for producing a molded object |
| US9363851B2 (en) | 2008-08-07 | 2016-06-07 | Epcos Ag | Heating device and method for manufacturing the heating device |
| JP2013516775A (ja) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 成形体、加熱装置、及び成形体の製造方法 |
| CN109449901A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-08 | 丹东国通电子元件有限公司 | 陶瓷ptc高脉冲功率负载保护器 |
| JPWO2024090131A1 (ja) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | ||
| WO2024090131A1 (ja) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | 日本碍子株式会社 | 除湿デバイス、除湿デバイス用ヒーターエレメント及び車室除湿システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7475987B2 (ja) | Ｎｔｃセラミック、突入電流制限用の電子デバイスおよび電子デバイスを製造するための方法 | |
| JP3812268B2 (ja) | 積層型半導体セラミック素子 | |
| CN106431390A (zh) | 半导体陶瓷组合物和ptc热敏电阻 | |
| WO1998011568A1 (en) | Ptc thermistor material | |
| JPH10101413A (ja) | Ｐｔｃセラミック、その製造法およびヒータ | |
| JPH06302403A (ja) | 積層型半導体セラミック素子 | |
| EP1014391B1 (en) | Monolithic semiconducting ceramic electronic component | |
| KR100340668B1 (ko) | 적층형 반도체 세라믹 소자 및 적층형 반도체 세라믹소자의 제조 방법 | |
| JPH06151103A (ja) | 積層型半導体磁器組成物 | |
| JP2012004496A (ja) | Ｐｔｃ素子および発熱モジュール | |
| JP4888264B2 (ja) | 積層型サーミスタ及びその製造方法 | |
| WO2024042767A1 (ja) | サーミスタ素子及びその製造方法 | |
| JP3498211B2 (ja) | 積層型半導体セラミック電子部品 | |
| JP4780306B2 (ja) | 積層型サーミスタ及びその製造方法 | |
| JP2012001416A (ja) | Ｐｔｃ素子および発熱モジュール | |
| JP2012046372A (ja) | Ｐｔｃ素子および発熱モジュール | |
| JP3124896B2 (ja) | 半導体磁器の製造方法 | |
| JPH0714702A (ja) | 正の抵抗温度特性を有する積層型半導体磁器 | |
| JP2012224537A (ja) | Ｐｔｃ素子用焼結体、その製造方法、ｐｔｃ素子、及び発熱モジュール | |
| JP3240689B2 (ja) | 積層型半導体磁器組成物 | |
| JP2008205343A (ja) | 積層型サーミスタの製造方法 | |
| JPH08222468A (ja) | セラミック素子とその製造方法 | |
| JPH0338802A (ja) | 正特性半導体磁器の製造方法 | |
| JPH1012404A (ja) | 積層型ｐｔｃサーミスタ及びその製造方法 | |
| KR20000018244A (ko) | 정온도계수 서미스터와 배리스터 복합소자 및 그 제조 방법 |