JPH0737706A - 半導体セラミック素子 - Google Patents

半導体セラミック素子

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JPH0737706A
JPH0737706A JP5177813A JP17781393A JPH0737706A JP H0737706 A JPH0737706 A JP H0737706A JP 5177813 A JP5177813 A JP 5177813A JP 17781393 A JP17781393 A JP 17781393A JP H0737706 A JPH0737706 A JP H0737706A
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ceramic
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oxide
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秀明 新見
Kenjirou Mihara
賢二良 三原
Yuichi Takaoka
祐一 高岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 昇温状態での抵抗値が小さく電力消費量を低
減することができるとともに、信頼性に優れたNTCサ
ーミスタ素子を得る。 【構成】 セラミック素体1がLaCoO3 などの希土
類遷移元素酸化物から形成され、セラミック素体1が実
質的にケース台6及びケース7などにより外気から遮断
された構造を有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負の抵抗温度係数を有
するセラミック素体を用いた半導体セラミック素子に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、スイッチング電源ではスイッチ
を入れた瞬間に過電流が流れることから、この初期の突
入電流を吸収する素子として、いわゆるNTCサーミス
タ素子が用いられている。このNTCサーミスタ素子
は、室温での抵抗値が高く、温度の上昇とともに抵抗値
が低下する機能を有しており、これによって初期の突入
電流を抑制し、その後自己発熱により昇温して低抵抗と
なり、定常状態では電力消費量が低減できる。このよう
なNTCサーミスタ素子のセラミック素体としては、従
来からスピネル酸化物が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなNTCサー
ミスタ素子を突入電流防止用に用いた場合、上述のよう
に自己発熱による昇温状態で抵抗値が小さくならなけれ
ばならない。しかしながら、従来のスピネル酸化物を用
いたNTC素子は、一般に比抵抗を小さくするほどB定
数が小さくなる傾向にあり、昇温状態における抵抗値を
十分に小さくすることができず、定常状態における電力
消費量が低減できないという問題があった。
【0004】特公昭48−6352号公報等において
は、B定数が大きくなるNTCサーミスタ素子として、
BaTiO3 にLi2 3 を20mol%添加した組成
のセラミックが提案されている。しかしながら、このよ
うなNTCサーミスタ素子においては、140℃の比抵
抗が105 Ω・cm以上と大きいことから、定常状態に
おける電力消費量が増大するという問題がある。
【0005】また、VO2 系セラミックを用いた素子
は、80℃での比抵抗が10から0.01Ω・cmに低
下する抵抗値急変特性を示すことから、突入電流防止用
として優れている。しかしながら、このVO2 系セラミ
ック素子は、不安定であり、また還元焼成後急冷して製
造する必要があり、その形状はビード状に限定されると
いう問題があった。さらに、許容電流値が数十mAと小
さいことから、スイッチング電源などの大電流が流れる
箇所においては使用することができないという問題もあ
った。
【0006】本発明の目的は、これらの従来の問題点を
解消し、昇温状態における抵抗値を小さくして電力消費
量を低減できるとともに、信頼性に優れた半導体セラミ
ック素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため、低抵抗でかつB定数が大きい負の抵抗
温度特性を示すセラミック組成物について鋭意検討した
ところ、希土類元素と遷移元素からなる酸化物セラミッ
ク組成がこのような特性を有しており、かつこのような
希土類遷移元素酸化物セラミックをセラミック素体と
し、これを実質的に外気から遮断された構造とすること
により、大電流を流しても破壊されず、定常状態の消費
電力を十分に低減し得る半導体セラミック素子が得られ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明の半導体セラミック素子
は、セラミック素体が希土類遷移元素酸化物から形成さ
れ、かつセラミック素体が実質的に外気から遮断された
構造であることを特徴としている。
【0009】本発明において用いる希土類遷移元素酸化
物は、希土類元素と遷移元素からなる酸化物であれば特
に限定されるものではないが、具体的には、LaCo系
またはNdCoO3 等の希土類遷移元素化合物を採用す
ることができる。特に、LaCo系酸化物は、温度上昇
によるB定数の増加が大きく、かつ室温におけるB定数
が小さいので、優れた特性を得ることができる。
【0010】
【作用】希土類遷移元素酸化物が、低抵抗で室温のB定
数が小さく、かつ高温でのB定数が大きいという特性に
ついては、V.G.Bhide、D.S.Rajori
aによる文献(Phys.Rev.B6〔3〕1021
(1972))等に記載されている。本発明者らは、こ
のような特性が実際に素子に適用できるか否かについて
実用試験を種々試みた。その結果、大電流を流しても破
壊されず、定常時の消費電力が低減されるものの、大気
中で高温に放置すると抵抗値が変化する傾向にあること
を見出し、そのままでは実用化し得ないことがわかっ
た。そこで、本発明では、このような希土類遷移元素酸
化物からなるセラミック素体を実質的に外気から遮断さ
れた構造とし、これによって抵抗値の安定化を図ってい
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。まず、Co2 3 及びLa2 3 の粉末をLaCo
3 の組成となるように秤量した。この秤量した粉末
を、純水及びジルコニアボールとともにポリエチレン製
ポットで7時間湿式混合した後、乾燥させて1000℃
で2時間仮焼成し、仮焼粉末を作成した。この仮焼粉末
にバインダーと水を加え、再度ポリエチレン製ポットで
5時間湿式混合し、乾燥後、乾式プレスにより円板状成
形体に成形した。
【0012】次に、この成形体を大気中にて1350℃
で2時間焼成し、希土類遷移元素酸化物からなる焼成体
のセラミック素体を得た。このセラミック素体の両主面
にAgペーストを塗布した後、焼き付けて電極を形成し
た。
【0013】また、比較のため、Co3 4 、Mn3
4 、及びCuCO3 をそれぞれ重量比で6:3:1に秤
量して得られるセラミック素体からなる従来のNTCサ
ーミスタ素子を作成した。
【0014】この実施例のNTCサーミスタ素子と従来
のNTCサーミスタ素子を、スイッチング電源中にセッ
トし、突入電流抑制効果を測定した。表1に、スイッチ
オン後1秒,2秒,5秒,30秒経過時の電流値を示
す。
【0015】
【表1】
【0016】表1から明らかなように、本発明に従い希
土類遷移元素酸化物を用いたNTCサーミスタ素子にお
いては、通常状態において低抵抗であり、大電流が流せ
ることがわかる。
【0017】次に、このLaCo系酸化物のセラミック
素子をケース中または樹脂封止して、外気から遮断され
た構造にする実施例について説明する。実施例1 上記のLaCo系セラミック素子をPPS樹脂ケース内
にセットした。図1は、この半導体セラミック素子を示
しており、セラミック素体1の両側にはAgペーストを
焼き付けて形成した電極2,3が形成されており、これ
らの電極2,3に電気的に接続するように板ばね付き端
子4,5が取付けられている。この端子4,5はケース
台6内に通されている。ケース台6の上方は、ケース7
によってカバーされている。ケース台6及びケース7
は、PPS樹脂より形成されている。この実施例では、
このケース台6及びケース7によりセラミック素体1を
覆うことにより、外気と遮断した構造としている。
【0018】実施例2 上述のLaCo系セラミック素子をシリコン樹脂中にデ
ィップモールドすることにより、シリコーン樹脂で被覆
した。図2はこの半導体セラミック素子を示しており、
セラミック素体1の両側に設けられた電極2,3に電気
的に接続するようにハンダ8,9により端子4,5が取
付けられている。この状態でシリコーン樹脂中にディッ
プモールドすることにより、そのまわりにシリコーン樹
脂からなる樹脂モールド部10が形成されている。この
実施例では、樹脂モールド部10により、セラミック素
体1が外気から遮断された構造とされている。
【0019】比較例1 図3に示すように、比較として、図1に示すケース7で
覆われない構造のセラミック素子を作製した。
【0020】比較例2 図4に示すように、比較として、図2に示す樹脂モール
ド部10によって覆われない構造のセラミック素子を作
製した。
【0021】実施例1,2及び比較例1,2の各素子
を、大気中180℃で放置し、室温抵抗の変化を調べ
た。この結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】表2から明らかなように、本発明に従いセ
ラミック素体が外気から遮断された構造である実施例
1,2の素子は、いずれも比較例1,2に比べ、室温抵
抗の変化が小さいことがわかる。
【0024】以上の実施例においては、セラミック素体
を外気から遮断するため、PPS樹脂またはシリコーン
樹脂などの樹脂でセラミック素体をまわりを覆っている
が、ケースまたは樹脂モールド部等を形成する樹脂とし
ては、上記樹脂に限定されるものではなく、例えば、P
ET(ポリエチレンテレフタレート)及びPBT(ポリ
ブチレンテレフタレート)などの他の耐熱性樹脂も使用
することができる。
【0025】
【発明の効果】本発明に従えば、セラミック素体を希土
類遷移元素酸化物から形成し、かつセラミック素体が実
質的に外気から遮断された構造にしている。希土類遷移
元素酸化物からなるセラミック素体を用いているため、
低抵抗で室温のB定数が小さく、かつ高温でのB定数が
大きく、定常状態における電力消費量を十分に低減する
ことができ、かつ大電流を流すことができる。また外気
から遮断された構造としているため、室温抵抗の変化を
小さくすることができる。このため、本発明の半導体セ
ラミック素子はスイッチング電源などの大電流が流れる
箇所においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う一実施例を示す断面図。
【図2】本発明に従う他の実施例を示す断面図。
【図3】比較のセラミック素子を示す断面図。
【図4】他の比較のセラミック素子を示す断面図。
【符号の説明】
1…セラミック素体 2,3…電極 4,5…端子 6…ケース台 7…ケース 8,9…ハンダ 10…樹脂モールド部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負の抵抗温度係数を有するセラミック素
    体を用いた半導体セラミック素子において、 前記セラミック素体が希土類遷移元素酸化物により形成
    され、かつセラミック素体が実質的に外気から遮断され
    た構造であることを特徴とする、半導体セラミック素
    子。
  2. 【請求項2】 前記希土類遷移元素酸化物が、LaCo
    系酸化物である、請求項1に記載の半導体セラミック素
    子。
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