JPH08321404A - ＢａＴｉＯ３基サーミスター及びその製造方法 - Google Patents
ＢａＴｉＯ３基サーミスター及びその製造方法Info
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- JPH08321404A JPH08321404A JP7126066A JP12606695A JPH08321404A JP H08321404 A JPH08321404 A JP H08321404A JP 7126066 A JP7126066 A JP 7126066A JP 12606695 A JP12606695 A JP 12606695A JP H08321404 A JPH08321404 A JP H08321404A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＰＴＣ特性を損なうことなく、耐熱衝撃性に
優れ、安価で信頼性の高いＢａＴｉＯ3基サーミスタを
提供する。 【構成】 Ｔｉ及び／又はＴｉの低級酸化物を含み、気
孔率２０〜６０％の多孔質であって、キューリー点以上
の温度で電気抵抗が急激に増大するＢａＴｉＯ3基サー
ミスタ。このＢａＴｉＯ3基サーミスタは、ＢａＴｉＯ3
基半導体粉末に、酸素を０.５重量％以上含むＴｉ粉末
を３重量％以上添加し、焼結することにより製造する。
優れ、安価で信頼性の高いＢａＴｉＯ3基サーミスタを
提供する。 【構成】 Ｔｉ及び／又はＴｉの低級酸化物を含み、気
孔率２０〜６０％の多孔質であって、キューリー点以上
の温度で電気抵抗が急激に増大するＢａＴｉＯ3基サー
ミスタ。このＢａＴｉＯ3基サーミスタは、ＢａＴｉＯ3
基半導体粉末に、酸素を０.５重量％以上含むＴｉ粉末
を３重量％以上添加し、焼結することにより製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱衝撃に強く信頼性の
高いＢａＴｉＯ3基サーミスター、及びその製造方法に
関する。
高いＢａＴｉＯ3基サーミスター、及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＢａＴｉＯ3にＬａなどの３価の元素又
はＳｂなどの５価の元素の酸化物を０.１〜０.３モル％
程度添加したセラミックスは、室温での電気抵抗率が１
０1〜１０3Ωｃｍであるが、正方晶から立方晶に転移す
るキューリー点以上で電気抵抗率が１０7〜１０8Ωｃｍ
へ急激に増加する。
はＳｂなどの５価の元素の酸化物を０.１〜０.３モル％
程度添加したセラミックスは、室温での電気抵抗率が１
０1〜１０3Ωｃｍであるが、正方晶から立方晶に転移す
るキューリー点以上で電気抵抗率が１０7〜１０8Ωｃｍ
へ急激に増加する。
【０００３】このようなＰＴＣ特性を示すＢａＴｉＯ3
基サーミスターは、ＰＴＣＲサーミスターーと呼ばれ、
その特性を利用して無接点スイッチや限流素子などに広
く用いられている。
基サーミスターは、ＰＴＣＲサーミスターーと呼ばれ、
その特性を利用して無接点スイッチや限流素子などに広
く用いられている。
【０００４】かかる従来のＢａＴｉＯ3基サーミスター
は、ＢａＴｉＯ3基半導体粉末を焼結して製造される
が、緻密体でしか得られず且つ機械的強度が低いため、
自己発熱による熱衝撃などにより破壊しやすいという欠
点があった。
は、ＢａＴｉＯ3基半導体粉末を焼結して製造される
が、緻密体でしか得られず且つ機械的強度が低いため、
自己発熱による熱衝撃などにより破壊しやすいという欠
点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＢａＴｉＯ3基サーミ
スターの熱衝撃などによる破壊を防止するため、金属相
を複合化すること試みられ、例えば日本金属学会誌、第
５６巻、第３号（１９９２）３０３〜３０７頁には、Ｐ
ｔを複合添加することが提案されている。
スターの熱衝撃などによる破壊を防止するため、金属相
を複合化すること試みられ、例えば日本金属学会誌、第
５６巻、第３号（１９９２）３０３〜３０７頁には、Ｐ
ｔを複合添加することが提案されている。
【０００６】しかしながら、Ｐｔは極めて高価な金属で
あるため、このＰｔを複合化させたＢａＴｉＯ3基サー
ミスターはコストが非常に高くなり、実用化されるに至
っていない。
あるため、このＰｔを複合化させたＢａＴｉＯ3基サー
ミスターはコストが非常に高くなり、実用化されるに至
っていない。
【０００７】本発明は、かかる従来の事情に鑑み、ＰＴ
Ｃ特性を損なうことなく、充分な機械的強度を有すると
共に、熱衝撃に対して強く、且つ安価で信頼性の高いＢ
ａＴｉＯ3基サーミスターを提供することを目的とす
る。
Ｃ特性を損なうことなく、充分な機械的強度を有すると
共に、熱衝撃に対して強く、且つ安価で信頼性の高いＢ
ａＴｉＯ3基サーミスターを提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供するＢａＴｉＯ3基サーミスターは、
Ｔｉ及び／又はＴｉの低級酸化物を含み、多孔質であっ
て、キューリー点以上の温度で電気抵抗が急激に増大す
ることを特徴とする。
め、本発明が提供するＢａＴｉＯ3基サーミスターは、
Ｔｉ及び／又はＴｉの低級酸化物を含み、多孔質であっ
て、キューリー点以上の温度で電気抵抗が急激に増大す
ることを特徴とする。
【０００９】このＢａＴｉＯ3基サーミスターは、多孔
質であって、２０〜６０％の気孔率をもち、耐熱衝撃性
に優れているという特徴を備えている。
質であって、２０〜６０％の気孔率をもち、耐熱衝撃性
に優れているという特徴を備えている。
【００１０】又、本発明のＢａＴｉＯ3基サーミスター
の製造方法は、ＢａＴｉＯ3基半導体粉末に、酸素を０.
５重量％以上含むＴｉ粉末を３重量％以上添加し、真空
中又は不活性ガス雰囲気中で焼結することを特徴とす
る。
の製造方法は、ＢａＴｉＯ3基半導体粉末に、酸素を０.
５重量％以上含むＴｉ粉末を３重量％以上添加し、真空
中又は不活性ガス雰囲気中で焼結することを特徴とす
る。
【００１１】
【作用】本発明においては、半導体セラミックとしては
公知のＢａＴｉＯ3基セラミックスを利用するが、従来
と異なりＴｉ及び／又はＴｉの低級酸化物を粒界相とし
て含んでいる。このＢａＴｉＯ3基セラミックスには、
従来同様ＬａやＳｒ等の公知の添加物を加えることによ
り、電気抵抗の制御及びキューリー点の制御を行うこと
ができる。
公知のＢａＴｉＯ3基セラミックスを利用するが、従来
と異なりＴｉ及び／又はＴｉの低級酸化物を粒界相とし
て含んでいる。このＢａＴｉＯ3基セラミックスには、
従来同様ＬａやＳｒ等の公知の添加物を加えることによ
り、電気抵抗の制御及びキューリー点の制御を行うこと
ができる。
【００１２】本発明に特有なＴｉ及び／又はＴｉの低級
酸化物は、ＢａＴｉＯ３焼結体中に分散することによっ
てＢａＴｉＯ3を多孔質化し、サーミスターの耐熱衝撃
性の向上強化を行うと共に、ＢａＴｉＯ3粒界に酸素を
供給することによりＰＴＣ特性を発現させるものと考え
られる。
酸化物は、ＢａＴｉＯ３焼結体中に分散することによっ
てＢａＴｉＯ3を多孔質化し、サーミスターの耐熱衝撃
性の向上強化を行うと共に、ＢａＴｉＯ3粒界に酸素を
供給することによりＰＴＣ特性を発現させるものと考え
られる。
【００１３】従って、製造に際して粉末としてＢａＴｉ
Ｏ3基半導体粉末に添加される状態ではＴｉは酸素を含
有しており、焼結過程あるいは加熱によって酸素を放出
し、Ｔｉ及び／又はＴｉの低級酸化物となる。Ｔｉの低
級酸化物はＴｉnＯ2n-1で表されるが、酸素放出後の低
級酸化物の化学組成は当初の含有酸素量と、酸素放出量
によって定まる。
Ｏ3基半導体粉末に添加される状態ではＴｉは酸素を含
有しており、焼結過程あるいは加熱によって酸素を放出
し、Ｔｉ及び／又はＴｉの低級酸化物となる。Ｔｉの低
級酸化物はＴｉnＯ2n-1で表されるが、酸素放出後の低
級酸化物の化学組成は当初の含有酸素量と、酸素放出量
によって定まる。
【００１４】酸素放出後のＴｉの酸素含有量が少ないほ
ど、電気抵抗の変化は小さくなり、ＰＴＣ特性としては
劣るものとなる。従って、サーミスターに要求される特
性に応じて、最終的にＴｉとするか又はその低級酸化物
とするかを定め、低級酸化物の場合はその酸素含有量を
選択する必要がある。
ど、電気抵抗の変化は小さくなり、ＰＴＣ特性としては
劣るものとなる。従って、サーミスターに要求される特
性に応じて、最終的にＴｉとするか又はその低級酸化物
とするかを定め、低級酸化物の場合はその酸素含有量を
選択する必要がある。
【００１５】尚、本発明において、ＢａＴｉＯ3基サー
ミスターの気孔率が２０〜６０％の範囲で耐熱衝撃性に
優れている理由は、気孔率が６０％を越えるとＢａＴｉ
Ｏ3結晶同士の結合が少なくなって焼結体の強度そのも
のが低下し、２０％未満では弾性率が高くなるため熱衝
撃に弱くなるものと考えられる。これは、一般にセラミ
ックスの耐熱衝撃性が材料の強度、熱伝導率に比例し、
弾性率、熱膨張率に反比例することが知られていること
から理解され、特に弾性率が高くなることによる影響が
大きいものと考えられる。
ミスターの気孔率が２０〜６０％の範囲で耐熱衝撃性に
優れている理由は、気孔率が６０％を越えるとＢａＴｉ
Ｏ3結晶同士の結合が少なくなって焼結体の強度そのも
のが低下し、２０％未満では弾性率が高くなるため熱衝
撃に弱くなるものと考えられる。これは、一般にセラミ
ックスの耐熱衝撃性が材料の強度、熱伝導率に比例し、
弾性率、熱膨張率に反比例することが知られていること
から理解され、特に弾性率が高くなることによる影響が
大きいものと考えられる。
【００１６】本発明のＢａＴｉＯ3基サーミスターの製
造方法は、公知のサーミスターの製造方法に準じるが、
酸素を含有するＴｉ粉末を積極的に添加する。即ち、通
常用いられる添加剤を添加したＢａＴｉＯ3基半導体粉
末に、更に酸素を０.５重量％以上含有するＴｉ粉末を
所定量添加し、公知の手法により混合し成型した後、焼
結する方法により製造する。
造方法は、公知のサーミスターの製造方法に準じるが、
酸素を含有するＴｉ粉末を積極的に添加する。即ち、通
常用いられる添加剤を添加したＢａＴｉＯ3基半導体粉
末に、更に酸素を０.５重量％以上含有するＴｉ粉末を
所定量添加し、公知の手法により混合し成型した後、焼
結する方法により製造する。
【００１７】焼結雰囲気は真空中が好ましいが、酸素を
含むＴｉ粉末が還元され、酸素をＢａＴｉＯ3粒界に供
給できればよく、従ってＡｒ中などの不活性ガス雰囲気
などを用いることもできる。
含むＴｉ粉末が還元され、酸素をＢａＴｉＯ3粒界に供
給できればよく、従ってＡｒ中などの不活性ガス雰囲気
などを用いることもできる。
【００１８】添加するＴｉ粉末の含有酸素量が０.５重
量％未満では、ＰＴＣ特性が発現せず、多孔質の焼結体
が得られない。Ｔｉ粉末中の酸素量の制御を行うため、
アトマイズ粉末などの高純度Ｔｉ粉末を酸素含有雰囲気
で加熱して表面を酸化させ、所定量の酸素を含有させる
ことが可能である。尚、酸素を含むＴｉ粉末は、ＴｉＯ
2粉末と、アトマイズ粉末を含む通常の酸素を含まない
Ｔｉ粉末とを混合した混合粉末であっても良い。
量％未満では、ＰＴＣ特性が発現せず、多孔質の焼結体
が得られない。Ｔｉ粉末中の酸素量の制御を行うため、
アトマイズ粉末などの高純度Ｔｉ粉末を酸素含有雰囲気
で加熱して表面を酸化させ、所定量の酸素を含有させる
ことが可能である。尚、酸素を含むＴｉ粉末は、ＴｉＯ
2粉末と、アトマイズ粉末を含む通常の酸素を含まない
Ｔｉ粉末とを混合した混合粉末であっても良い。
【００１９】この酸素を含むＴｉ粉末の添加量は、Ｂａ
ＴｉＯ3粉末を含む原料混合粉末の３重量％以上とす
る。Ｔｉ粉末の添加量が３重量％未満では、多孔質化が
不十分であり、また真空焼結では酸素供給量が不足し
て、ＰＴＣ特性が発現しないためである。
ＴｉＯ3粉末を含む原料混合粉末の３重量％以上とす
る。Ｔｉ粉末の添加量が３重量％未満では、多孔質化が
不十分であり、また真空焼結では酸素供給量が不足し
て、ＰＴＣ特性が発現しないためである。
【００２０】
【実施例】実施例１ ＢａＴｉＯ3基半導体粉末として、Ｓｂ2Ｏ3を０.３ｍｏ
ｌ％及びＳｒＯを２０ｍｏｌ％含む市販のＢａＴｉＯ3
粉末を用いた。Ｔｉ粉末としては、平均粒径が１８μｍ
のアトマイズＴｉ粉末（酸素含有量０.１３重量％）
を、酸素中において５８０℃で１時間加熱することによ
り酸化させた粉末（酸素含有量５重量％）を作製した。
ｌ％及びＳｒＯを２０ｍｏｌ％含む市販のＢａＴｉＯ3
粉末を用いた。Ｔｉ粉末としては、平均粒径が１８μｍ
のアトマイズＴｉ粉末（酸素含有量０.１３重量％）
を、酸素中において５８０℃で１時間加熱することによ
り酸化させた粉末（酸素含有量５重量％）を作製した。
【００２１】上記ＢａＴｉＯ3粉末に、上記のごとく酸
素量を調整したＴｉ粉末を添加しないか、又は添加量を
変えて添加して各混合粉末を作成した。各混合粉末は金
型成形し、真空中で１３５０℃にて１時間焼結した。得
られた各焼結体の温度による電気抵抗変化を測定し、結
果を図１に示した。又、得られた各焼結体の気孔率と耐
熱衝撃性を焼結条件と共に下記表１に示した。尚、耐熱
衝撃性は、３×４×１０ｍｍの試験片を３００℃に加熱
し、室温に取り出した際の亀裂の発生の有無により評価
した。
素量を調整したＴｉ粉末を添加しないか、又は添加量を
変えて添加して各混合粉末を作成した。各混合粉末は金
型成形し、真空中で１３５０℃にて１時間焼結した。得
られた各焼結体の温度による電気抵抗変化を測定し、結
果を図１に示した。又、得られた各焼結体の気孔率と耐
熱衝撃性を焼結条件と共に下記表１に示した。尚、耐熱
衝撃性は、３×４×１０ｍｍの試験片を３００℃に加熱
し、室温に取り出した際の亀裂の発生の有無により評価
した。
【００２２】
【表１】 Ｔｉ粉末量 焼 結 条 件 気孔率 耐熱衝撃性試料 (重量％) 雰囲気 温度(℃) (％) ＰＴＣ特性 亀裂発生 １＊ ０ 真空 １３５０ ０ 無し 有り ２＊ ０.８ 真空 １３５０ ５ 無し 有り ３＊ ２.３ 真空 １３５０ １０ 無し 有り ４ ３.０ 真空 １３５０ ２５ 有り 無し ５ ５.３ 真空 １３５０ ４０ 有り 無し ６＊ ５.３ 大気中 １３５０ 膨れのため測定不可能 ７ ６.１ 真空 １３５０ ４５ 有り 無し （注）表中の＊を付した試料は比較例である。
【００２３】表１及び図１の結果から、本発明方法によ
り製造したＢａＴｉＯ3基焼結体は高い気孔率を持ち、
優れたＰＴＣ特性を有するＢａＴｉＯ3基サーミスター
であることが分かる。
り製造したＢａＴｉＯ3基焼結体は高い気孔率を持ち、
優れたＰＴＣ特性を有するＢａＴｉＯ3基サーミスター
であることが分かる。
【００２４】実施例２ ＢａＴｉＯ3基半導体粉末として、実施例１と同じＳｂ2
０3を０.３ｍｏｌ％及びＳｒＯを２０ｍｏｌ％含む市販
のＢａＴｉＯ3粉末を用いた。Ｔｉ粉末としては、平均
粒径が１８μｍで酸素含有量０.１３重量％のアトマイ
ズＴｉ粉に、ＴｉＯ2粉末を添加した混合Ｔｉ粉末を用
い、その各混合Ｔｉ粉末の酸素含有量が表２に示す値に
なるようにＴｉＯ2粉末の添加量を変化させた。
０3を０.３ｍｏｌ％及びＳｒＯを２０ｍｏｌ％含む市販
のＢａＴｉＯ3粉末を用いた。Ｔｉ粉末としては、平均
粒径が１８μｍで酸素含有量０.１３重量％のアトマイ
ズＴｉ粉に、ＴｉＯ2粉末を添加した混合Ｔｉ粉末を用
い、その各混合Ｔｉ粉末の酸素含有量が表２に示す値に
なるようにＴｉＯ2粉末の添加量を変化させた。
【００２５】上記のＢａＴｉＯ3粉末と混合Ｔｉ粉末の
各混合粉末を用い、実施例１の試料５と同様に、真空中
において１３５０℃で１時間焼結し、それぞれ焼結体を
製造した。得られた各焼結体について、使用した混合Ｔ
ｉ粉末の酸素量と共に、気孔率並びに電気的特性を下記
表２に示した。
各混合粉末を用い、実施例１の試料５と同様に、真空中
において１３５０℃で１時間焼結し、それぞれ焼結体を
製造した。得られた各焼結体について、使用した混合Ｔ
ｉ粉末の酸素量と共に、気孔率並びに電気的特性を下記
表２に示した。
【００２６】
【表２】 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。
【００２７】この結果から、得られるＢａＴｉＯ3基焼
結体は、添加するＴｉ粉末の酸素量が０.５重量％以上
の場合に、多孔質となり、耐熱衝撃性に優れると同時
に、ＰＴＣ特性を示すＰＴＣサーミスターとなることが
判る。
結体は、添加するＴｉ粉末の酸素量が０.５重量％以上
の場合に、多孔質となり、耐熱衝撃性に優れると同時
に、ＰＴＣ特性を示すＰＴＣサーミスターとなることが
判る。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、ＢａＴｉＯ3基セラミ
ックスにＴｉ又はその低級酸化物を含ませることによ
り、キューリー点以上で電気抵抗が急激に増大するＰＴ
Ｃ特性を示し、同時に多孔質であって、耐熱衝撃性が高
く、安価で信頼性の高いＢａＴｉＯ3基サーミスターを
提供することができる。
ックスにＴｉ又はその低級酸化物を含ませることによ
り、キューリー点以上で電気抵抗が急激に増大するＰＴ
Ｃ特性を示し、同時に多孔質であって、耐熱衝撃性が高
く、安価で信頼性の高いＢａＴｉＯ3基サーミスターを
提供することができる。
【図１】実施例１での各ＢａＴｉＯ3基焼結体のＰＴＣ
特性に及ぼす酸素含有Ｔｉ粉末の添加量の影響を示すグ
ラフである。
特性に及ぼす酸素含有Ｔｉ粉末の添加量の影響を示すグ
ラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｔｉ及び／又はＴｉの低級酸化物を含
み、多孔質であって、キューリー点以上の温度で電気抵
抗が急激に増大することを特徴とするＢａＴｉＯ3基サ
ーミスター。 - 【請求項２】 気孔率が２０〜６０％であることを特徴
とする、請求項１に記載のＢａＴｉＯ3基サーミスタ
ー。 - 【請求項３】 ＢａＴｉＯ3基半導体粉末に、酸素を０.
５重量％以上含むＴｉ粉末を３重量％以上添加し、真空
中又は不活性ガス雰囲気中で焼結することを特徴とする
ＢａＴｉＯ3基サーミスターの製造方法。 - 【請求項４】 上記Ｔｉ粉末として、表面を酸化処理し
たＴｉ粉末を用いることを特徴とする、請求項３に記載
のＢａＴｉＯ3基サーミスターの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7126066A JPH08321404A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | ＢａＴｉＯ３基サーミスター及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7126066A JPH08321404A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | ＢａＴｉＯ３基サーミスター及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08321404A true JPH08321404A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14925783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7126066A Pending JPH08321404A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | ＢａＴｉＯ３基サーミスター及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08321404A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100366180B1 (ko) * | 1999-11-02 | 2002-12-31 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 반도체 세라믹 재료, 세라믹 재료의 제조 공정 및 서미스터 |
| JP2008193042A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-08-21 | Tdk Corp | 積層型サーミスタ及びその製造方法 |
| JP2009049360A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-03-05 | Tdk Corp | 積層電子部品およびその製造方法 |
| JP2013102032A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Honda Motor Co Ltd | ガラス封止型サーミスタとその製造方法 |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP7126066A patent/JPH08321404A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100366180B1 (ko) * | 1999-11-02 | 2002-12-31 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 반도체 세라믹 재료, 세라믹 재료의 제조 공정 및 서미스터 |
| JP2008193042A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-08-21 | Tdk Corp | 積層型サーミスタ及びその製造方法 |
| JP2009049360A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-03-05 | Tdk Corp | 積層電子部品およびその製造方法 |
| JP2013102032A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Honda Motor Co Ltd | ガラス封止型サーミスタとその製造方法 |
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