JP3213643B2 - 負特性サーミスタ組成物および負特性サーミスタ - Google Patents
負特性サーミスタ組成物および負特性サーミスタInfo
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Description
O2 )系の負特性サーミスタ組成物および負特性サーミ
スタに関する。
タ組成物としては、例えばニッケル(Ni)、コバルト
(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)などの遷移金
属酸化物を主成分とするものが知られており、通常のセ
ラミックス素子の製造手段により作製されている。
来の遷移金属酸化物の負特性サーミスタにおいて、サー
ミスタ組成物を成形して加熱焼成したサーミスタ体は、
面実装用に角形チップ状に形成した場合、半田耐熱性が
弱いことから、半田付け工程においてサーミスタ体の亀
裂や欠けおよび割れなどの破断が発生しやすい。これ
は、サーミスタ体の機械的強度が小さいこと、また熱膨
張係数が80×10 -7 /℃〜100×10-7/℃とセラ
ミックス材料としては非常に大きいことなどによる。ま
た、B定数は抵抗値変化率を知る定数で、一般にはB定
数が2000K〜5000Kであり、角形チップ状では
2500K〜4500K程度であるとされ、さらにB定
数が広い範囲に設定することが困難である問題がある。
で、半田耐熱性に優れ、抵抗値およびB定数の選択幅が
広い負特性サーミスタ組成物および負特性サーミスタを
提供することを目的とする。
ーミスタ組成物は、酸化マグネシウム(MgO)および
酸化珪素(SiO2 )を主成分とする絶縁材料と、酸化
錫(SnO2 )、酸化アンチモン(Sb2 O3 )、酸化
マンガン(MnO2 )を主成分とするサーミスタ材料
と、酸化カルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム
(SrO)および酸化バリウム(BaO)の少なくとも
いずれか一種のアルカリ土類金属酸化物を主成分とする
添加物とを含有し、配合比が、0.1≦x≦85〔重量
%〕、30≦ y≦75〔mol%〕、80≦z≦99.
9〔mol%〕0.1≦w≦19.9〔mol%〕で、
かつ添加物が0.1mol%以上20mol%以下の範
囲で、x{y(MgO)+(100−y)(SiO2 )
+添加物}+(100−x){z(SnO2 )+w(S
b2 O3 )+(100−z−w)(MnO2 )}である
ものである。
項1記載の負特性サーミスタ組成物と、この負特性サー
ミスタ組成物の介在して対向する一対の電極とを具備し
たものである。
化マグネシウム(MgO)および酸化珪素(SiO2 )
を主成分とする絶縁材料と、酸化錫(SnO 2 )、酸化
アンチモン(Sb 2 O 3 )、酸化マンガン(MnO 2 )
を主成分とするサーミスタ材料と、酸化カルシウム(C
aO)、酸化ストロンチウム(SrO)および酸化バリ
ウム(BaO)の少なくともいずれか一種のアルカリ土
類金属酸化物を主成分とする添加物とを、0.1≦x≦
85〔重量%〕、30≦y≦75〔mol%〕、80≦
z≦99.9〔mol%〕0.1≦w≦19.9〔mo
l%〕で、かつ添加物が0.1mol%以上20mol
%以下の範囲で、x{y(MgO)+(100−y)
(SiO 2 )+添加物}+(100−x){z(SnO
2 )+w(Sb 2 O 3 )+(100−z−w)(MnO
2 )}で配合するため、機械的強度に優れ、熱膨張係数
が40×10 -7 /℃〜60×10 -7 /℃と小さく半田耐
熱性に優れ、半田付け工程における亀裂や欠け、割れな
どの破断の発生を抑制し、絶縁材料を0.1重量%以上
85重量%以下、サーミスタ材料を15重量%以上9
9.9重量%以下の広い範囲で配合することにより、同
一材料でも比抵抗値が1Ωcm以上106 Ωcm以下程
度の広範囲に設定可能となるとともに、酸化カルシウム
(CaO)、酸化ストロンチウム(SrO)および酸化
バリウム(BaO)の少なくともいずれか一種のアルカ
リ土類金属酸化物を主成分とする添加物の添加により、
焼成温度が低下して、広い範囲に亘る配合比でも実用温
度で焼成可能となる。
する一対の電極間に請求項1記載の負特性サーミスタ組
成物を介在させるため、機械的強度および半田耐熱性に
優れ、同一材料でも比抵抗値が1Ωcm以上10 6 Ωc
m以下程度の広範囲に設定可能となるとともに、酸化カ
ルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム(SrO)お
よび酸化バリウム(BaO)の少なくともいずれか一種
のアルカリ土類金属酸化物を主成分とする添加物の添加
により、焼成温度が低下して、広い範囲に亘る配合比で
も実用温度で焼成可能となる。
を説明する。
と添加物とを含有する混合物が、例えば圧縮成形などに
て成形されて得られた成形体が焼成され、この焼成体で
ある負特性サーミスタ組成物の負特性サーミスタ素子の
両端部に一対の電極が対向して設けられて構成されてい
る。
ある絶縁材料は、例えば水酸化マグネシウム(Mg(O
H) 2 )などのマグネシウム化合物の焼成により得られ
る酸化マグネシウム(MgO)および珪素化合物の焼成
などにより得られる酸化珪素(SiO 2 )を主成分とす
る。また、サーミスタ材料は、錫化合物の焼成などによ
り得られる酸化錫(SnO 2 )、アンチモン化合物の焼
成などにより得られる酸化アンチモン(Sb 2 O 3 )お
よびマンガン鉛化合物の焼成などにより得られる酸化マ
ンガン(MnO 2 )を主成分とする。さらに、添加物
は、炭酸カルシウム(CaCO 3 )などのカルシウム化
合物の焼成により得られる酸化カルシウム(CaO)、
ストロンチウム化合物の焼成などにより得られる酸化ス
トロンチウム(SrO)および炭酸バリウム(BaCO
3 )などのバリウム化合物の例えば焼成により得られる
酸化バリウム(BaO)の少なくともいずれか一種のア
ルカ リ土類金属酸化物を主成分とする。
る。
酸化マグネシウム(Mg(OH) 2 )、珪酸化合物であ
る例えば酸化珪素(SiO 2 )、錫化合物である例えは
酸化錫(SnO 2 )、アンチモン化合物である例えば酸
化アンチモン(Sb 2 O 3 )およびマンガン化合物であ
る例えば酸化マンガン(MnO 2 )、アルカリ土類金属
化合物としての例えばバリウム化合物である炭酸バリウ
ム(BaCO 3 )、アルカリ土類金属化合物としての例
えばカルシウム化合物である炭酸カルシウム(CaCO
3 )を、例えば以下の比率で配合する。
時間混合して混合物を調製する。さらに、この混合物を
例えば1100℃で2時間保持して仮焼し、負 特性サー
ミスタ素子の原料である絶縁材料である酸化マグネシウ
ム(MgO)および酸化珪素(SiO 2 )と、サーミス
タ材料である酸化錫(SnO 2 )、酸化アンチモン(S
b 2 O 3 )および酸化マンガン(MnO 2 )と、添加物
となるアルカリ土類金属酸化物である酸化カルシウム
(CaO)および酸化バリウム(BaO)とが混合され
た仮焼粉を得る。そして、この仮焼粉を、例えば再びボ
ールミルで20時間混合し、ポリビニルアルコール溶液
を添加して造粒する。
れた成形体を例えば1200℃ないし1450℃、好ま
しくは1380℃の温度に2時間保持して焼成する。こ
の焼成により得られた焼結体は、 10重量%{(65mol%MgO+35mol%SiO2 ) +(7mol%BaO+3mol%CaO)} +90重量%{(96.5mol%SnO2 +2.5mol%Sb2 O3 +1mol%MnO2 )}の 配合比となる。
し、負特性サーミスタであるサーミスタ体を形成する。
は約17kΩ、B定数は1100Kである。
O)および酸化珪素(SiO 2 )を主成分とする絶縁材
料と、酸化錫(SnO 2 )、酸化アンチモン(Sb 2 O
3 )、酸化マンガン(MnO 2 )を主成分とするサーミ
スタ材料と、酸化カルシウム(CaO)、酸化ストロン
チウム(SrO)および酸化バリウム(BaO)の少な
くともいずれか一種のアルカリ土類金属酸化物を主成分
とする添加物とを、0.1≦x≦85〔重量%〕、30
≦y≦75〔mol%〕、80≦z≦99.9〔mol
%〕0.1≦w≦19.9〔mol%〕で、かつ添加物
が0.1mol %以上20mol%以下の範囲で、x
{y(MgO)+(100−y)(SiO 2 )+添加
物}+(100−x){z(SnO 2 )+w(Sb 2 O
3 )+(100−z−w)(MnO 2 )}で配合するた
め、機械的強度に優れ、熱膨張係数が40×10 -7 /℃
〜60×10 -7 /℃と小さく半田耐熱性に優れ、従来の
遷移金属酸化物形のサーミスタ体に比して、半田付け工
程における亀裂や欠け、割れなどの破断の発生を抑制で
きる。
量%以下、サーミスタ材料を15重量%以上99.9重
量%以下の広い範囲で配合することにより、同一材料で
も比抵抗値が1Ωcm以上10 6 Ωcm以下程度の広範
囲に設定できるとともに、酸化マンガン(MnO 2 )の
配合量を変化させることにより、上限が約4000K程
度までの広い範囲のB定数の負特性サーミスタ組成物が
得られる。
ストロンチウム(SrO)および酸化バリウム(Ba
O)の少なくともいずれか一種のアルカリ土類金属酸化
物を主成分とする添加物の添加により、焼成温度が低下
して、広い範囲に亘る配合比でも実用温度で焼成できる
とともに、特性の安定化を図ることができ、生産効率お
よび特性向上が図れる。
明する。
タ体を形成する。
757Ωであり、B定数が3300Kである。
タを説明する。
タ体を形成する。
12Ωであり、B定数が600Kである。
タを説明する。
タ体を形成する。
532Ωであり、B定数が2200Kである。
タを説明する。
方法で負特性サーミスタを作製し、それぞれの比抵抗お
よびB定数を測定した。その結果を図1に示す。
にした場合、酸化錫(SnO2 )を増大させることによ
り比抵抗値が減少し、酸化マンガン(MnO2 )の配合
量vを増加させることによりB定数および比抵抗値を増
加できることがわかる。
によれば、酸化マグネシウム(MgO)および酸化珪素
(SiO2 )を主成分とする絶縁材料と、酸化錫(Sn
O2 )、酸化アンチモン(Sb2 O3 )、酸化マンガン
(MnO2 )を主成分とするサーミスタ材料と、酸化カ
ルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム(SrO)お
よび酸化バリウム(BaO)の少なくともいずれか一種
のアルカリ土類金属酸化物を主成分とする添加物とを、
0.1≦x≦85〔重量%〕、30≦y≦75〔mol
%〕、80≦z≦99.9〔mol%〕0.1≦w≦1
9.9〔mol%〕で、かつ添加物が0.1mol%以
上20mol%以下の範囲で、x{y(MgO)+(1
00−y)(SiO 2 )+添加物}+(100−x)
{z(SnO 2 )+w(Sb 2 O 3 )+(100−z−
w)(MnO2 )}で配合するため、機械的強度に優
れ、熱膨張係数が40×10 -7 /℃〜60×10 -7 /℃
と小さく半田耐熱性に優れ、半田付け工程における亀裂
や欠け、割れなどの破断の発生を 抑制し、絶縁材料を
0.1重量%以上85重量%以下、サーミスタ材料を1
5重量%以上99.9重量%以下の広い範囲で配合する
ことにより、同一材料でも比抵抗値の範囲を1Ωcm以
上106 Ωcm以下程度の広い範囲に設定できるととも
に、酸化カルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム
(SrO)および酸化バリウム(BaO)の少なくとも
いずれか一種のアルカリ土類金属酸化物を主成分とする
添加物の添加により、焼成温度をより低下でき、広い範
囲に亘る配合比でも実用温度で焼成でき、特性の安定を
図ることができ、生産効率および特性向上を図ることが
できる。
ば、対向する一対の電極間に請求項1記載の負特性サー
ミスタ組成物を介在させるため、機械的強度および半田
耐熱性に優れ、同一材料でも比抵抗値が1Ωcm以上1
0 6 Ωcm以下程度の広範囲に設定できるとともに、酸
化カルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム(Sr
O)および酸化バリウム(BaO)の少なくともいずれ
か一種のアルカリ土類金属酸化物を主成分とする添加物
の添加により、焼成温度を低下でき、広い範囲に亘る配
合比でも実用温度で焼成でき、、生産効率および特性向
上を図ることができる。
組成物の絶縁材料およびサーミスタ材料におけるSnO
2 とMnO2 との配合比を変化させた場合の比抵抗とB
定数との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 酸化マグネシウム(MgO)および酸化
珪素(SiO2 )を主成分とする絶縁材料と、酸化錫
(SnO2 )、酸化アンチモン(Sb2 O3 )、酸化マ
ンガン(MnO2 )を主成分とするサーミスタ材料と、
酸化カルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム(Sr
O)および酸化バリウム(BaO)の少なくともいずれ
か一種のアルカリ土類金属酸化物を主成分とする添加物
とを含有し、 配合比が、 x{y(MgO)+(100−y)(SiO2 )+添加物} +(100−x){z(SnO2 )+w(Sb2 O3 ) +(100−z−w)(MnO2 )} 0.1≦x≦85 〔重量%〕 30≦y≦75 〔mol%〕 80≦z≦99.9〔mol%〕 0.1≦w≦19.9〔mol%〕で、 かつ 添加物が0.1mol%以上20mol%以下であ
る ことを特徴とした負特性サーミスタ組成物。 - 【請求項2】 請求項1記載の負特性サーミスタ組成物
と、 この負特性サーミスタ組成物の介在して対向する一対の
電極と を具備したことを特徴とする負特性サーミスタ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP31258592A JP3213643B2 (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 負特性サーミスタ組成物および負特性サーミスタ |
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JP31258592A JP3213643B2 (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 負特性サーミスタ組成物および負特性サーミスタ |
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JPH06124804A JPH06124804A (ja) | 1994-05-06 |
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