JPS622682B2 - - Google Patents
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- JPS622682B2 JPS622682B2 JP56214551A JP21455181A JPS622682B2 JP S622682 B2 JPS622682 B2 JP S622682B2 JP 56214551 A JP56214551 A JP 56214551A JP 21455181 A JP21455181 A JP 21455181A JP S622682 B2 JPS622682 B2 JP S622682B2
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- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、正の抵抗温度係数（PTCR特性とい
う）を示し、二次焼成を必要としない半導性チタ
ン酸バリウム材料に関するものである。
う）を示し、二次焼成を必要としない半導性チタ
ン酸バリウム材料に関するものである。
半導性チタン酸バリウムセラミツクスは、その
キユリー点以上の温度で異常なPTCR特性を示
し、その特性を利用して自己制御型発熱体等種々
の用途に用いられている。
キユリー点以上の温度で異常なPTCR特性を示
し、その特性を利用して自己制御型発熱体等種々
の用途に用いられている。
従来、このような半導性チタン酸バリウムは焼
結体材料においてのみ実用化されている。薄膜お
よび厚膜の膜状の形態においては、粉末状の半導
性チタン酸バリウムを基板に塗布し二次焼成して
膜状にする方法が試みられているが、焼成時の基
板との反応に問題点が多く、また、焼成過程を含
むため、樹脂等の基板に膜状の半導性チタン酸バ
リウムを形成することは困難であり、未だ実用化
に至つていない。
結体材料においてのみ実用化されている。薄膜お
よび厚膜の膜状の形態においては、粉末状の半導
性チタン酸バリウムを基板に塗布し二次焼成して
膜状にする方法が試みられているが、焼成時の基
板との反応に問題点が多く、また、焼成過程を含
むため、樹脂等の基板に膜状の半導性チタン酸バ
リウムを形成することは困難であり、未だ実用化
に至つていない。
本発明は、従来のこのような二次焼成を必要と
する半導性チタン酸バリウムの問題点に注目し、
二次焼成を必要としない半導性チタン酸バリウム
材料を開発することにより、種々の形状の半導性
チタン酸バリウム製品の製造を可能にしたもので
ある。
する半導性チタン酸バリウムの問題点に注目し、
二次焼成を必要としない半導性チタン酸バリウム
材料を開発することにより、種々の形状の半導性
チタン酸バリウム製品の製造を可能にしたもので
ある。
即ち、本発明は、粒径２〜20μｍの均一な１次
粒子が複数個粒界結合した粒径10〜200μｍの半
導性チタン酸バリウム粒体（２次粒子）に、その
粒体に対しオーム性の接触をする金属を５〜20重
量％添加混合し、前記半導性チタン酸バリウム粒
体を前記オーム性の接触をする金属を介して連結
した二次焼成を必要としない半導性チタン酸バリ
ウム材料を要旨とするものである。
粒子が複数個粒界結合した粒径10〜200μｍの半
導性チタン酸バリウム粒体（２次粒子）に、その
粒体に対しオーム性の接触をする金属を５〜20重
量％添加混合し、前記半導性チタン酸バリウム粒
体を前記オーム性の接触をする金属を介して連結
した二次焼成を必要としない半導性チタン酸バリ
ウム材料を要旨とするものである。
ここで、半導性チタン酸バリウム粒体とは第１
図に示すように、半導性化元素として例えば
Nb，Sb，Bi，La，Ce等のイオンをチタン酸バリ
ウム粒子内に固溶させた均一な１次粒子１が複数
個粒界接触４して、２次粒子２を形成しているも
のであり、個々の２次粒子２がPTCR特性を有す
るものである。１次粒子の粒径は２〜20μｍであ
ることが好ましく、20μｍ以上ではキユリー点以
上での最大抵抗値が下がりPTCR効果が小さくな
り、また２μｍ以下では室温での抵抗値が高くな
り、絶縁体特性を示すようになるという欠点があ
る。
図に示すように、半導性化元素として例えば
Nb，Sb，Bi，La，Ce等のイオンをチタン酸バリ
ウム粒子内に固溶させた均一な１次粒子１が複数
個粒界接触４して、２次粒子２を形成しているも
のであり、個々の２次粒子２がPTCR特性を有す
るものである。１次粒子の粒径は２〜20μｍであ
ることが好ましく、20μｍ以上ではキユリー点以
上での最大抵抗値が下がりPTCR効果が小さくな
り、また２μｍ以下では室温での抵抗値が高くな
り、絶縁体特性を示すようになるという欠点があ
る。
２次粒子の粒径は10〜200μｍであることが好
ましく、10μｍ以下では２次粒子内でのPTCR効
果を与える１次粒子間の粒界の数が少なくり、大
きなPTCR効果は期待できない。
ましく、10μｍ以下では２次粒子内でのPTCR効
果を与える１次粒子間の粒界の数が少なくり、大
きなPTCR効果は期待できない。
また、200μｍ以上では粒体材料としての取扱
いが不便となるという欠点がある。ｎ型半導性チ
タン酸バリウムに対してオーム性の接触をする金
属とは、そのフエルミ準位が半導性チタン酸バリ
ウムのフエルミ準位より高い位置にあるものであ
り、そのような金属としてはIn，GA，Ni，Sn等
が好ましく、それらより選ばれる単独のものであ
つても、２種以上の混合物または合金であつても
よい。
いが不便となるという欠点がある。ｎ型半導性チ
タン酸バリウムに対してオーム性の接触をする金
属とは、そのフエルミ準位が半導性チタン酸バリ
ウムのフエルミ準位より高い位置にあるものであ
り、そのような金属としてはIn，GA，Ni，Sn等
が好ましく、それらより選ばれる単独のものであ
つても、２種以上の混合物または合金であつても
よい。
オーム性の接触をする金属の半導性チタン酸バ
リウム粒体への混合割合としては５〜20重量％で
あることが好ましく、５重量％以下ではオーム性
の接触をする金属の量が少なすぎて個々の半導性
チタン酸バリウム粉末同志をその金属を介して接
触させることができず、また、20重量％以上では
オーム性の接触をする金属の量が多すぎてその金
属同志が接触連結してしまうためPTCR特性を有
する半導性チタン酸バリウムを成形することがで
きない。
リウム粒体への混合割合としては５〜20重量％で
あることが好ましく、５重量％以下ではオーム性
の接触をする金属の量が少なすぎて個々の半導性
チタン酸バリウム粉末同志をその金属を介して接
触させることができず、また、20重量％以上では
オーム性の接触をする金属の量が多すぎてその金
属同志が接触連結してしまうためPTCR特性を有
する半導性チタン酸バリウムを成形することがで
きない。
本発明の半導性チタン酸バリウム材料は、第１
図に示すように２次粒子２である半導性チタン酸
バリウム粒体がオーム性の接触をする金属３を介
して連結され一つの大きな半導性チタン酸バリウ
ム成形体を形成するようにすることにより、大き
なPTCR効果が得られる。
図に示すように２次粒子２である半導性チタン酸
バリウム粒体がオーム性の接触をする金属３を介
して連結され一つの大きな半導性チタン酸バリウ
ム成形体を形成するようにすることにより、大き
なPTCR効果が得られる。
本発明の半導性チタン酸バリウム材料の使用方
法としては、この半導性チタン酸バリウム材料を
溶剤によりペースト状にし基板に塗布して膜状に
したり、ローラーにより圧延してフイルム状成形
体としたり、あるいは溶剤を添加しないで圧縮し
て種々の形態に成形して用いることができる。
法としては、この半導性チタン酸バリウム材料を
溶剤によりペースト状にし基板に塗布して膜状に
したり、ローラーにより圧延してフイルム状成形
体としたり、あるいは溶剤を添加しないで圧縮し
て種々の形態に成形して用いることができる。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例 １
蓚酸チタニルバリウム（BaTiO（C2O4）2・
4H2O）と半導体化不純物としてのSb2O3とを湿
式混合し、乾燥後、1300℃で１時間空気中で焼成
して半導性チタン酸バリウムとした後、粉砕し、
ふるいにより44μｍ以下、45〜74μｍ、75〜149
μｍの粒体に分離し、こられの半導性チタン酸バ
リウム粒体を出発原料とした。この粒体は、２〜
５μｍの１次粒子が複数個粒界結合した２次粒子
である。
4H2O）と半導体化不純物としてのSb2O3とを湿
式混合し、乾燥後、1300℃で１時間空気中で焼成
して半導性チタン酸バリウムとした後、粉砕し、
ふるいにより44μｍ以下、45〜74μｍ、75〜149
μｍの粒体に分離し、こられの半導性チタン酸バ
リウム粒体を出発原料とした。この粒体は、２〜
５μｍの１次粒子が複数個粒界結合した２次粒子
である。
これらの半導性チタン酸バリウム原料粒体に、
原料粒体に対し０〜20重量％のInを添加したもの
をエタノールに分散させペーストの色が均一な灰
色になるまで混合した。その後ビーカー中で約
200℃、10分間、撹拌しながら熱処理したものを
試料粒体とした。この粒体を約0.5ｇ秤取し、直
径10mm、厚み1.4〜1.8mmのペレツトに加圧成形し
た。この際プレス圧は700〜1800Kg／cm2の間で変
化させ、種々の空隙率を有するペレツトを得た。
原料粒体に対し０〜20重量％のInを添加したもの
をエタノールに分散させペーストの色が均一な灰
色になるまで混合した。その後ビーカー中で約
200℃、10分間、撹拌しながら熱処理したものを
試料粒体とした。この粒体を約0.5ｇ秤取し、直
径10mm、厚み1.4〜1.8mmのペレツトに加圧成形し
た。この際プレス圧は700〜1800Kg／cm2の間で変
化させ、種々の空隙率を有するペレツトを得た。
これらのペレツトの両面に電極として導電性
Agペーストを塗布し（便宜上電極に非オーム性
接触をするAgペーストを用いたが、試料表面に
は一定量のInが存在しており、In―Agの導電性
の接続によりAgペーストを用いたことによる試
料の抵抗―温度特性への影響は余り大きくないこ
とが確認されている）、Agペーストが乾燥した
後、直流２探針法により、空気中における抵抗―
温度特性を測定した。
Agペーストを塗布し（便宜上電極に非オーム性
接触をするAgペーストを用いたが、試料表面に
は一定量のInが存在しており、In―Agの導電性
の接続によりAgペーストを用いたことによる試
料の抵抗―温度特性への影響は余り大きくないこ
とが確認されている）、Agペーストが乾燥した
後、直流２探針法により、空気中における抵抗―
温度特性を測定した。
第２図はInの重量比を変えた場合の抵抗―温度
特性を示すもので、粒径44〜74μｍの半導性チタ
ン酸バリウム粒体を用い、成形圧力700Kg／cm2と
し、Inの混合比（重量％）を０％，５％，
８％、10％，12％，15％，20％のときの
抵抗―温度特性を示す。In無添加の試料すなわ
ち、半導性チタン酸バリウム粒体のみの場合にお
いては粒体間の高い接触抵抗のために絶縁体的な
特性を示し、ある適当のInの添加量〜に対し
て顕著なPTCR効果を示し、Inの添加量が多すぎ
る場合，には金属的な特性を示すようにな
る。
特性を示すもので、粒径44〜74μｍの半導性チタ
ン酸バリウム粒体を用い、成形圧力700Kg／cm2と
し、Inの混合比（重量％）を０％，５％，
８％、10％，12％，15％，20％のときの
抵抗―温度特性を示す。In無添加の試料すなわ
ち、半導性チタン酸バリウム粒体のみの場合にお
いては粒体間の高い接触抵抗のために絶縁体的な
特性を示し、ある適当のInの添加量〜に対し
て顕著なPTCR効果を示し、Inの添加量が多すぎ
る場合，には金属的な特性を示すようにな
る。
第３図は、半導性チタン酸バリウム粒体の粒径
の抵抗―温度特性への影響を示すもので、Inの添
加量を10重量％、成形圧力を700Kg／cm2とし、粒
径を44μｍ以下，45〜74μｍ，75〜149μ
ｍのときの抵抗―温度特性を示す。
の抵抗―温度特性への影響を示すもので、Inの添
加量を10重量％、成形圧力を700Kg／cm2とし、粒
径を44μｍ以下，45〜74μｍ，75〜149μ
ｍのときの抵抗―温度特性を示す。
第４図は半導性チタン酸バリウム粒体の粒径を
45〜74μｍとし、Inの添加量を10重量％とし、加
圧成形時の圧力を700Kg／cm2，1300Kg／cm2，
1800Kg／cm2とした場合の抵抗―温度特性を示
す。成形圧力の増加にともなつて、接触抵抗が低
下し、室温での抵抗値が低下していくのがわか
る。抵抗―温度特性は半導性チタン酸バリウムの
１次粒子、および２次粒子の粒径、成形圧力等に
より変化し、Inの混合割合５〜20重量％におい
て、PTCR特性を有する成形体が得られる。
45〜74μｍとし、Inの添加量を10重量％とし、加
圧成形時の圧力を700Kg／cm2，1300Kg／cm2，
1800Kg／cm2とした場合の抵抗―温度特性を示
す。成形圧力の増加にともなつて、接触抵抗が低
下し、室温での抵抗値が低下していくのがわか
る。抵抗―温度特性は半導性チタン酸バリウムの
１次粒子、および２次粒子の粒径、成形圧力等に
より変化し、Inの混合割合５〜20重量％におい
て、PTCR特性を有する成形体が得られる。
実施例 ２
実施例１と同様にして得られた粒径45〜74μｍ
の半導性チタン酸バリウム粒体にIn―Ga（Inと
Gaの混合割合が１：１である）の混合物を添加
して、実施例１と同様にペレツトを成形し、抵抗
―温度特性を測定した。
の半導性チタン酸バリウム粒体にIn―Ga（Inと
Gaの混合割合が１：１である）の混合物を添加
して、実施例１と同様にペレツトを成形し、抵抗
―温度特性を測定した。
第５図は半導性チタン酸バリウム粒体にIn―
Gaの混合物（重量％）を10％，12％，15
％を添加し700Kg／cm2で圧力成形した場合の抵抗
―温度特性を示す。抵抗―温度特性は半導性チタ
ン酸バリウムの１次粒子および２次粒子の粒径、
成形圧力等により変化し、In―Gaの混合割合５
〜20重量％において、PTCR特性を有する成形体
が得られる。
Gaの混合物（重量％）を10％，12％，15
％を添加し700Kg／cm2で圧力成形した場合の抵抗
―温度特性を示す。抵抗―温度特性は半導性チタ
ン酸バリウムの１次粒子および２次粒子の粒径、
成形圧力等により変化し、In―Gaの混合割合５
〜20重量％において、PTCR特性を有する成形体
が得られる。
焼成過程を必要としないで大きなPTCR特性の
半導性チタン酸製品が得られるので、基板との反
応に問題がなく、樹脂等の種々の基板を用いて、
膜状の半導性チタン酸バリウムを形成し自己制御
型発熱体等として床材、壁材等の保温体に用いる
ことができるという著効を有するものである。
半導性チタン酸製品が得られるので、基板との反
応に問題がなく、樹脂等の種々の基板を用いて、
膜状の半導性チタン酸バリウムを形成し自己制御
型発熱体等として床材、壁材等の保温体に用いる
ことができるという著効を有するものである。
第１図は本発明の半導性チタン酸バリウム材料
の構成を示す図、第２図はInの重量比を変えた場
合の抵抗―温度特性を示す図、第３図は半導性チ
タン酸バリウム粒体の粒径を変えた場合の抵抗―
温度特性を示す図、第４図は加圧成形圧力を変え
た場合の抵抗―温度特性を示す図、第５図はIn―
Gaの重量比を変えて場合の抵抗―温度特性を示
す図である。 図中、１……１次粒子、２……２次粒子、３…
…オーム性の接触をする金属、４……粒界接触。
の構成を示す図、第２図はInの重量比を変えた場
合の抵抗―温度特性を示す図、第３図は半導性チ
タン酸バリウム粒体の粒径を変えた場合の抵抗―
温度特性を示す図、第４図は加圧成形圧力を変え
た場合の抵抗―温度特性を示す図、第５図はIn―
Gaの重量比を変えて場合の抵抗―温度特性を示
す図である。 図中、１……１次粒子、２……２次粒子、３…
…オーム性の接触をする金属、４……粒界接触。
Claims (1)
- １ 粒径２〜20μｍの均一な１次粒子が複数個粒
界結合した粒径10〜200μｍの半導性チタン酸バ
リウム粒体に、オーム性の接触をする金属を５〜
20重量％添加混合し、前記半導性チタン酸バリウ
ム粒体を前記オーム性の接触をする金属を介して
連結した二次焼成を必要としない半導性チタン酸
バリウム材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56214551A JPS58116702A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 半導性チタン酸バリウム材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56214551A JPS58116702A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 半導性チタン酸バリウム材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58116702A JPS58116702A (ja) | 1983-07-12 |
| JPS622682B2 true JPS622682B2 (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=16657600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56214551A Granted JPS58116702A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 半導性チタン酸バリウム材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58116702A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593901A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-10 | 株式会社井上ジャパックス研究所 | 温度による抵抗変化材 |
| WO2013065373A1 (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-10 | 株式会社村田製作所 | 半導体セラミックおよびそれを用いたｐｔｃサーミスタ |
-
1981
- 1981-12-29 JP JP56214551A patent/JPS58116702A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58116702A (ja) | 1983-07-12 |
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