JP2864731B2 - 正特性サーミスタ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特定の温度で抵抗値が急激に増加する正特
性サーミスタ及びその製造方法に関するものであり、特
に還元性ガス雰囲気下で使用された場合に特性劣化の少
ない、高信頼性の正特性サーミスタ及びその製造方法に
関するものである。

従来の技術 従来より良く知られているように、チタン酸バリウム
を主成分とし、ニオブあるいは希土類元素などで半導体
化させた正特性サーミスタは、通常スイッチング温度と
呼ばれる特定の温度以上で急激な抵抗値増加を示す。こ
の特性を利用して、発熱体としてあるいはテレビジョン
受像機の消磁回路のスイッチング素子などの広範な用途
に用いられている。

発明が解決しようとする課題 このような正特性サーミスタの特性は、結晶粒界に依
存していることが古くから指摘されているが、還元性雰
囲気や中性雰囲気中で使用した場合には、抵抗値が大き
く低下したり、抵抗温度係数が著しく小さくなってしま
うなどの特性変化を起こす。従って、素子が直接このよ
うな雰囲気に触れないように工夫をする必要があった。
加えてガソリンや機械油，食用油，調味料などの有機成
分から成り、素子に付着した場合に還元作用を起こすも
のについても接触を防止する必要があり、その用途に限
られていた。

本発明は特に還元性雰囲気下で使用された場合に、特
性劣化が少なくかつ高信頼性の正特性サーミスタ及びそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 このような問題点を解決し、還元性雰囲気下で使用さ
れた場合でも特性劣化を少なくするため、本発明では正
の抵抗温度特性を有する半導体磁器の電極形成面以外の
面に絶縁体層を形成して成るものである。

また、上記絶縁体層は半導体組成物の半導体化元素を
過剰量添加したものより構成される。

さらに、上記絶縁体層は、粉体の成形時点で半導体磁
器の外周部に形成され、焼成により絶縁体層となるもの
である。

作用 本発明によれば、正の抵抗温度特性を有する半導体磁
器の電極形成面以外の面、即ち外周部に絶縁体層を形成
することにより、半導体磁器と周囲雰囲気との接触を防
ぎ、還元雰囲気や還元性物質による特性劣化を防止する
ことができることとなる。

また、絶縁体層はその主成分が半導体磁器と同じであ
るため、素子の発熱、冷却に伴う熱膨張，収縮に際して
も、剥離したり亀裂が入ったりすることがないため、長
期の使用に耐えうるものである。

さらに、絶縁体層は粉体の成形時点で半導体磁器の外
周部に粉体の状態で形成され、その後の焼成で絶縁体層
となるため、強固な接合が得られ、長期の使用に耐えう
るものとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。

まず、（Ba_0.73Pb_0.22Ca_0.05）TiO₃＋0.001Nb₂O₅＋0.
02SiO₂＋0.0033MnO₂の組成と成るようにBaCO₃,PbO,Ti
O₂,Nb₂O₅,SiO₂,MnO₂を秤量を秤量し、通常の方法を用い
て混合し，仮焼，粉砕して半導体磁器粉末を得た。ま
た、上記組成のうちNb₂O₅量が各々0.005,0.010,0.050,
0.200モルとなるようにBaCo₃,PbO,TiO₂,Nb₂O₅,SiO₂,MnO
₂を秤量し、通常の方法を用いて混合，仮焼，粉砕して
４種類の絶縁体層用の粉末を得た。

次いで、上記半導体磁器粉末にポリビニルアルコール
からなるバインダーを加え、粉体加圧成形により１平方
センチメートル当り300kgの圧力で直径35mm,厚さ3.2mm
円板状に成形した。

次に、この成形体を直径38mmの粉体加圧成形用金型中
央部に置き、成形体の周辺部に上記絶縁体層用粉末内
の、Nb₂O₅量が0.005モルの粉末にバインダーを加えた粉
末を充填し、１平方センチメートル当り1000kgの圧力で
加圧成形して、直径38mm,厚さ3mmの成形体を得た。

この成形を1290℃で焼成したところ、焼成後の直径32
mm,厚さ2.5mmであり、亀裂のない平坦な磁器が得られ
た。次に、この磁器にNiメッキを形成した後、銀ペース
トを塗布，焼き付けし、電極とした後、側面の電極を削
除して試料を作製した。また、他の３種類の絶縁体層用
粉末についても同様にして試料を作製した。

また、比較例として、上記半導体磁器粉末のみで成形
体を作製し、上記と同様に電極を形成した。

第１図，第２図は上記のようにして作製された本発明
にかかる正特性サーミスタの斜視図及び斜面図であり、
図中１は半導体磁器、２は絶縁体層、３は電極である。

以上の試料の抵抗値，温度特性を測定した後、窒素ガ
ス中で、100時間100Vの電圧を印可した後、試料を取出
し、通常雰囲気中の中で再び抵抗値，温度特性を測定し
た。その結果を下記の第１表に示す。

比較例の試料番号１及び５では、第１表に示すように
窒素ガス中での通電後抵抗値に並びに抵抗値の変化幅が
著しく低下しているのに対し、本発明の実施例の試料番
号２及び３では、ほとんど特性が変化していない。

これは、半導体磁器の側面が微細結晶粒子よりなる緻
密絶縁体層で覆われており、また電極形成面においても
緻密なNiメッキに覆われているため、外部雰囲気の影響
をほとんどうけることがないためと考えられる。

なお、本発明において絶縁体材料における五酸化ニオ
ブ（Nb₂O₅）の添加量を0.01モル以上0.1モル未満とした
理由は、0.01モル未満では結晶粒子が十分微細化せず、
従って絶縁体層の緻密化が不十分なため、本発明の効果
を発揮することができないためである。これは五酸化ニ
オブの添加量が0.01モル以上では、絶縁体層粒径は２μ
ｍ以下と微細でその気孔率は0.1％以下であるのに対
し、0.01モル未満では半導体磁器の粒径並びに気孔率と
ほとんど同じで、粒径５μｍ、気孔率0.5％以上となる
ためであると考えられる。

また、五酸化ニオブの添加量が0.1モルを超えると、
第１表に示すように過剰の五酸化ニオブが半導体磁器中
に拡散し、抵抗値の増加を招くという不都合が生じるた
めである。

なお、上記実施例ではチタン酸鉛，チタン酸カルシウ
ムを含むチタン酸バリウム系化合物について記述した
が、チタン酸バリウム系化合物についてはこれに限定さ
れるものではなく、チタン酸バリウムの一部が、チタン
酸ストロンチウム，スズ酸バリウム，ジルコン酸バリウ
ム，ジルコン酸カルシウムなどで置換された化合物でも
かまわない。

また、絶縁体層を形成する方法としては粉体加圧成形
を用いればどのような方法でもよく、例えば、半導体磁
器材料よりなる円板成形体と、この円板の直径と同じ寸
法の内径を持つ絶縁体材料よりなるリング状の成形体を
用意し、両者を嵌め合わせた後に、静水圧成形などの方
法により一体化して焼成してもよい。

発明の効果 以上詳述したように、本発明を用いることにより、中
性雰囲気あるいは還元性雰囲気で使用されても特性変化
の少ない正特性サーミスタを得ることができるものであ
り、その利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図はそれぞれ本発明にかかる正特性サーミ
スタの一実施例を示す斜視図及び断面図である。 １……半導体磁器、２……絶縁体層、３……電極。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チタン酸バリウム系化合物を主成分とし、
   五酸化ニオブを少なくとも含む正の抵抗温度特性を有す
   る半導体磁器の電極形成面以外の面に絶縁体層が形成さ
   れ、かつ上記絶縁体層は、チタン酸バリウム系化合物１
   モルに対して五酸化ニオブを0.01モル以上0.1モル未満
   含有する絶縁体材料よりなることを特徴とする正特性サ
   ーミスタ。
2. 【請求項２】チタン酸バリウム系化合物を主成分とし、
   五酸化ニオブ少なくとも含む正の抵抗温度特性を有する
   半導体磁気組成物粉末を粉体加圧成形すると同時に、チ
   タン酸バリウム系化合物１モルに対して五酸化ニオブを
   0.01モル以上0.1モル未満含有する絶縁体粉末を外周部
   に配置した状態で粉体加圧成形した後、焼成して絶縁体
   層を形成することを特徴とする正特性サーミスタの製造
   方法。