JPS6033281B2 - 抵抗体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高安定の抵抗体材料に関するものである。

特に、高抵抗でかつ抵抗温度係数の小さい抵抗体の形成
に有用な抵抗体材料に関する。高安定高精度の抵抗体素
子は、電子計算機用の構成部品以外に、最近の電子機器
の高精度化と関連して、汎用の電子機器にも広く用いら
れるようになって来た。

従釆抵抗温度係数の小さい高安定の抵抗体として、窒化
タヮタルのような金属室化物、ニクロムあるいはクロム
・シリコンのような合金が用いられていた。この場合、
抵抗温度係数は１，０００ｐｐｍ／ＯＣ以下が広く用い
られ、特に安定度を要求される時は１００ｐｐｍ／℃以
下の素子が用いられる。しかしながら、これらの材料の
抵抗率は１ぴ仏○肌（導電率１びＱ‐１肌‐１）程度で
あり、抵抗温度係数を増加させないでこれより導電率を
下げて抵抗率を高めるには、例えば上記材料を薄膜化し
ていたが、この場合抵抗率を高めると抵抗温度係数が大
きくなる傾向にあり、実現される抵抗率は１０００ｒ○
肌以下であった。これより高い抵抗率は、金属と絶縁体
の混合体である所謂サーメット材料で実現しているが、
サーメット材料は、組成変化による特性値の変動が大き
く、特性の均一な高精度の抵抗体の製造には必ずしも適
しているとはいえない。このように、従来の技術では高
抵抗高安定でかつ高精度の抵抗体の製造は、本質的に困
難であると考えられていた。本発明はこれらの従来の抵
抗体の欠点を除去し、高抵抗、高安定でかつ高精度の抵
抗体の製造を可能にするものである。以下実施例により
本説明の内容を説明する。本発明はタングステンブロン
ズ型複合酸化物、例えばＮｂ金属とＮＧ金属以外の金属
元素Ｍの酸化物からなる化学式ＭＸＮＯ０３の複合酸化
物の電気特性が、該金属元素Ｍの含有率Ｘによって大中
に変化し、含有率Ｘを適当にすると高安定の抵抗特性が
得られるという本発明者等の発見に基づいている。

第１図は、金属元素ＭとしてＥｕ元素を用いた場合につ
いて、導電率および抵抗温度特性のＥｕ元素の含有率Ｘ
による変化を室温において測定したものである。同図に
おいて、１１は導電率を、１２は抵抗温度変化率をそれ
ぞれ示す。同図が示すごとく、Ｅｕ金属の含有率Ｘが０
．６〜０．８という一定の範囲において、抵抗温度変化
率が零近僕にあることがわかる。例えば、Ｘの値を、０
．６２＜×＜０．７５に選ぶと、抵抗温度変化は、〜１
，０００ｐｐｍ／００以下になる。この場合導伝率は１
ぴＱ‐１肌‐１と小さくその抵抗率は〜１ぴ山○肌であ
ることがわかる。また０．７ミＸく０．７４あるいは０
．６２５＜×＜０．６４の範囲では抵抗温度変化はさら
に小さくなって５００ｐｐｍ／ＯＣ以下となる。とりわ
け、Ｘ３０．７２あるいはＸ３０．６３では零温度特性
が得られる事がわかる。この場合、導伝率が１ぴＱ‐１
弧‐１で抵抗率が１ぴ仏Ｑ伽と従来の抵抗材料で得られ
なかった大きい値であるから、この材料が高抵抗材料と
して有効である事がわかる。第２図はこれらの材料の抵
抗温度変化を真空中で測定した結果を示す。

同図が示すごとく、零温度特性近傍の材料は−１５０つ
０の低温から５０び０の高温までの広い温度範囲にわた
って零温度特性が見られる。この場合空気中で測定して
も３００ｑｏ度までは何らの特性変化は認められなかっ
たので、抵抗体として充分実用され得る事がわかる。以
上の実施例では、ＮｂとＥｕの複合酸化物について示し
たが、Ｎｂと複合化する金属元素として、Ｅｕを用いな
くてもＳｒ，Ｂａ、あるいはＣａを用いても同様の効果
があり、さらにこれらの金属元素から２種以上選んで用
いても同様の効果がある事を発見した。

さらに本発明者等は、これらの添加金属元素の種類は、
金属のイオン半径が重要で、その最適のイオン半径が１
〜１．５Ａの範囲にある事を発見した。

その理由の詳細は明らかでないが、この最適イオン半径
においてのみ本発明の抵抗材料の特徴であるタングステ
ンブロンズ型の複合酸化物が形成されるためと考えられ
る。この場合の零温度特性が得られる理由の詳細は明ら
かでないが、おおよそ次のように考えられる。

すなわち、第３図に金属元素Ｍの含有率と複合酸化物の
結晶構造との関係をＥＵ洲の３について示す。同図から
金属元素の含有率×が大きい時は立方晶型であることが
わかる。この場合Ｎｂと○とにより構成されるＮｂ０６
正八面体を基本骨格とし、これが網目状につながりこの
すき間にＥｕがはいる所謂べロプスカィト構造になって
いる。しかし×が少なくなるとこの立方晶型は保たれな
くなり、正万晶へと構造が変化する。この結晶横造の変
化と電気特性が関連し、立方晶型では金属的電気伝導を
、正万晶型では半導体的電気伝導を示し、この両者の構
造の遷移領域の０．６２５＜×＜０．６４に零温度特性
が得られると考えられる。また、０．７＜×＜０．７４
範囲の零温度特性は、前述したＮの６の八面体骨格の個
有の特性に起因したものであると考えられる。ここで本
発明の抵抗体の製造方法の一例を示す。

例えばＥＵ刈ｂ０３を形成する方法を説明する。先ず空
気中で加熱し、充分脱水したＥら０３粉末、金属ニオブ
（Ｎｂ）粉末および五酸化ニオブ（ＮＱ０５）を該金属
酸化物の含有率×に見合った比率で秤量し、混合・加圧
成型後真空中で９００ｑ０２時間仮焼する。さらに、こ
れらの仮焼物を真空中１２００〜１２８０００で焼成す
る事によりＥＵｘＮの３が形成される。金属元素Ｍとし
て、Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａを用いる時は、原料として例えば
Ｓｒ２０３，Ｂａ○あるいはＣａ○をＥ舷０３の代りに
用いるとよい。本発明の抵抗材料を抵抗素子として用い
る時は焼成された抵抗体を例えば直方体に成型し、直方
体の端面に電極対を設けるとよい。また、この焼成物を
スクリーン印刷法で、厚膜化したり、あるいは、この焼
成物をターゲットに用いて、カソードスパッタリング蒸
着により薄膜化する事により、高抵抗で小型の抵抗素子
が得られる。特にカソードスパツタリング蒸着により薄
膜化すると、抵抗素子の抵抗値ばらつきが少なく、高精
度の素子の形成が可能であり、また小型化されるので電
子計算機等の構成部品として特に有用である。以上の説
明で明らかな如く、本発明にかかる抵抗材料は、従釆実
現困難であった高抵抗・高安定・高精度の抵抗素子の製
造が容易になり、電子計算機・工業計測器等の精密電子
機器をはじめ、汎用電子機器用の抵抗素子の形成に広く
用いる事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例における抵抗体
の電気特性図、第３図は同抵抗体の結晶構造と電気特性
との関係を示す説明図である。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 化学式がＭＸＮｂＯ＿３で表わされ、かつＭがＮｂ
   以外の金属元素であることを特徴とした化学組成を主成
   分とする抵抗体。 ２ 特許請求の範囲第１項において、金属元素Ｍのイオ
   ン半径が、１Ａから１．５Ａの範囲である事を特徴とす
   る抵抗体。 ３ 特許請求の範囲第２項において、金属元素Ｍを、Ｅ
   ｕ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａのうちの一種または二種以上で構
   成した抵抗体。 ４ 特許請求の範囲第１項において、化学式ＭＸＮｂＯ
   ＿３のＸの値が０．６２≦Ｘ≦０．７５の範囲にあるこ
   とを特徴とする抵抗体。 ５ 特許請求の範囲第１項において、化学式ＭＸＮｂＯ
   ＿３のＸの値が、０．７≦Ｘ≦０．７４あるいは、０．
   ６２５≦Ｘ≦０．６４の範囲にあることを特徴とする抵
   抗体。