DE112019002421B4

DE112019002421B4 - Keramikbauglied und elektronikvorrichtung

Info

Publication number: DE112019002421B4
Application number: DE112019002421.3T
Authority: DE
Inventors: Kohei Fukamachi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2039-05-16
Also published as: US11776717B2; US20210043341A1; WO2020008731A1; JPWO2020008731A1; JP7021701B2; CN112334432A; DE112019002421T5; CN112334432B

Abstract

Ein Keramikbauglied, das folgende Merkmale aufweist:eine Matrixphase einer Verbindung vom Perowskit-Typ, die La, Ca und Mn enthält; undeine Heterophase, die Mn und O als Hauptkomponenten enthält,wobei Kristallkörner der Verbindung vom Perowskit-Typ eine Durchschnittskorngröße von 2,5 µm oder mehr und 6,4 µm oder weniger haben, undwobei eine Häufigkeit der Heterophase in einem Querschnitt des Keramikbauglieds eine Flächenrate von 0,1 % oder mehr und 5,6 % oder weniger beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Keramikbauglied und eine Elektronikvorrichtung.
In den vergangenen Jahren wurden in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und dergleichen, die populär geworden sind, viele Module und Motoren verwendet, die es mit einem großen Strom zu tun haben. Bei diesen Modulen und dergleichen können, wenn beim Einschalten (oder Starten des Motors) ein Einschaltstrom erzeugt wird und ein übermäßiger Einschaltstrom in das Modul oder dergleichen strömt, elektronische Komponenten oder integrierte Schaltungen im Inneren des Moduls oder dergleichen zerstört werden, und dieses Problem muss bewältigt werden. Als Vorrichtung zum Unterdrücken eines derartigen Einschaltstroms (Widerstandselement) wird der Einsatz einer Thermistorvorrichtung in Erwägung gezogen.
Bei der Verwendung einer Thermistorvorrichtung muss die Thermistorvorrichtung eine ausgezeichnete Haltbarkeit gegenüber Einschaltströmen aufweisen, da ein Einschaltstrom, der beim Starten eines Motors eines Elektrofahrzeugs erzeugt wird, mehrere hundert Ampere erreicht, und die Thermistorvorrichtung muss außerdem eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, da die Vorrichtung bei einer relativ hohen Temperatur, beispielsweise 120 bis 250 °C, betrieben werden muss. Ferner ist es erforderlich, dass die Vorrichtung selbst einen niedrigen Widerstand aufweist, da, wenn die Vorrichtung einen hohen Widerstand aufweist, nicht genügend elektrische Leistung an den Motor übertragen werden kann, wodurch ein Verbrauchen der Batterie bewirkt wird. Deshalb ist das Verwenden eines Materials, das einen niedrigen Widerstand aufweist und bei dem der Widerstand bei ungefähr 100 bis 150 °C stark abnimmt (d. h. ein Material mit einer großen B-Konstante), als Thermistormaterial vorzuziehen.
Herkömmlicherweise ist ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten (Negative Temperature Coefficient, NTC) als Thermistorvorrichtung zum Reduzieren des Einschaltstroms bekannt. Der NTC-Thermistor weist Negativwiderstandstemperatur-Charakteristika auf. Beispielsweise ist ein NTC-Thermistor mit einem Keramikbauglied, das durch die allgemeine Formel (La, AE)MnO_3±δ dargestellt ist (wobei AE ein Erdalkalimetall wie Ba, Sr oder Ca ist), als ein derartiger NTC-Thermistor bekannt (siehe zum Beispiel JP 2000-138 103 A und JP H10-214674 A ). Diese NTC-Thermistoren durchlaufen einen Metall-Isolator-Übergang und erreichen bei einer Temperatur, die gleich oder höher als der Übergangspunkt (Curie-Temperatur Tc) ist, einen niedrigeren Widerstand als im Falle eines Spinell-Mangan-Oxids.
Außerdem müssen derartige NTC-Thermistoren eine weiter verbesserte Biegefestigkeit aufweisen, um Vibrationen bei Fahrzeuganwendungen und eine Höhenreduzierung bei elektronischen Komponenten zu bewältigen.
Unterdessen enthält der NTC-Thermistor eine spezifische Zusammensetzung, um je nach gewünschter Anwendung die erforderlichen Funktionen zu erhalten. Um die gewünschte Funktion in dem NTC-Thermistor zu verbessern, werden in der Regel Kristalle, die nicht die Kristalle sind, die zu der gewünschten Funktion (einer Matrixphase) beitragen, d. h. eine Heterophase, soweit wie möglich reduziert, um die Dichte der Matrixphase zu erhöhen, und dadurch werden die nachteiligen Auswirkungen, die durch die Heterophase bewirkt werden (genauer gesagt zum Beispiel die Verschlechterung von Funktionen, die von der Matrixphase abgeleitet werden, die durch das Entstehen von Rissen und das Vorhandensein der Heterophase bewirkt wird), verringert. Um die Heterophase zu reduzieren, beispielsweise beim Herstellungsvorgang des NTC-Thermistors, wird die Temperatur in einem Abkühlvorgang während eines Brennschritts mit einer Abkühlgeschwindigkeit von ungefähr 1°C/min langsam gesenkt.
Die CN 102 211 924 B beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein wärmeempfindliches Verbundphasen-Keramikmaterial mit negativem Temperaturkoeffizienten. Bei dem auf La₂O₃ basierenden Verfahren werden CaO, MnO₂ und Ni₂O₃ als Rohstoffe verwendet. Perowskit-Phasen-LaCaMnO- und Spinell-Phasen-NiMnO-Pulver werden unter Verwendung eines Oxid-Festphasenverfahrens hergestellt. Die Pulver werden einer Trocknung, einer Kalzinierung, einem zweiphasigen Mischen und Mahlen, einem Pressformen und einem Sintern ausgesetzt. Dann wird das Keramikmaterial hergestellt.
Gemäß einer Studie des Erfinders wurde jedoch festgestellt, dass selbst dann, wenn zum Beispiel das in der JP 2000-138 103 A oder das in der JP H10-214674 A beschriebene Keramikbauglied auf einen NTC-Thermistor aufgebracht wird, unter Umständen keine ausreichende Biegefestigkeit erhalten wird. Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Keramikbauglied mit ausgezeichneter Biegefestigkeit zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektronikvorrichtung mit ausgezeichneter Biegefestigkeit zu schaffen.
Als ein Ergebnis intensiver Studien zum Lösen des oben genannten Problems fand der gegenwärtige Erfinder heraus, dass bei einem Keramikbauglied, das eine Matrixphase einer Verbindung vom Perowskit-Typ umfasst, die La, Ca und Mn enthält, ein Vorhandensein einer Heterophase, die Mn und O als Hauptkomponenten enthält, das Entstehen von Rissen, die zu einer Abnahme der Biegefestigkeit führen, verhindert und dass eine Kombination des Vorhandenseins der Heterophase und einer Zunahme der Dichte von Kristallkörner in der Matrixphase die Biegefestigkeit im Vergleich zu herkömmlichen NTC-Thermistoren eher erhöht, und vollendete die vorliegende Erfindung. Genauer gesagt umfasst die vorliegende Erfindung die folgenden Ausführungsbeispiele.
Ein Keramikbauglied gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Matrixphase einer Verbindung vom Perowskit-Typ, die La, Ca und Mn enthält, und eine Heterophase, die Mn und O als Hauptkomponenten enthält, und Kristallkörner der Verbindung vom Perowskit-Typ haben eine Durchschnittskorngröße von 2,5 µm oder mehr und 6,4 µm oder weniger. Ferner beträgt bei dem Keramikbauglied die Häufigkeit der Heterophase in einem Querschnitt des Keramikbauglieds eine Flächenrate von bevorzugt 0,1 % oder mehr und 5,6 % oder weniger.
Ferner beträgt bei dem Keramikbauglied gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Ca-Menge bevorzugt 30 Molteile oder weniger, und die Gesamtmenge von La und Ca beträgt bevorzugt 85 Molteile oder mehr und 93 Molteile oder weniger, bezogen auf die Mn-Menge von 100 Molteilen.
Eine Elektronikvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst einen Elementkörper, der das oben beschriebene Keramikbauglied umfasst und zwei Hauptoberflächen aufweist, und Elektroden, die jeweils auf einer der Hauptoberflächen des Elementkörpers angeordnet sind.
Ferner umfasst eine Elektronikvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Elementkörper, der das oben beschriebene Keramikbauglied umfasst, eine äußere Elektrode, die auf einer Außenoberfläche des Elementkörpers angeordnet ist, und eine innere Elektrode, die im Inneren des Elementkörpers angeordnet ist und mit der äußeren Elektrode elektrisch verbunden ist.
Ferner ist die Elektronikvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielsweise eine Thermistorvorrichtung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Keramikbauglied und eine Elektronikvorrichtung mit ausgezeichneter Biegefestigkeit bereitzustellen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild eines Querschnitts (Querschnitt-SEM-Bild) eines Keramikbauglieds gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2(a) ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Einschicht-NTC-Thermistors zeigt. 2(b) ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel des Einschicht-NTC-Thermistors zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines laminierten NTC-Thermistors zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Mehrzahl von Keramikschichten zum Erzeugen eines Laminats zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Laminats.
6(a) ist ein Rasterelektronenmikroskopbild eines Querschnitts eines Keramikbauglieds. 6(b) ist ein Bild, das durch eine Abbildungsanalyse des SEM-Bilds von 6(a) erhalten wird.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Keramikbauglieds und der Elektronikvorrichtung, die dasselbe umfasst, der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen können erfolgen, ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ferner kann, wenn eine Mehrzahl von Obergrenzen und/oder eine Mehrzahl von Untergrenzen für einen spezifischen Parameter beschrieben wird, eine Kombination beliebiger Obergrenzen mit beliebigen Untergrenzen unter den Obergrenzen und Untergrenzen kombiniert werden, um einen geeigneten numerischen Bereich bereitzustellen.
<Keramikbauglied>
Ein Keramikbauglied gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Matrixphase einer Verbindung vom Perowskit-Typ, die La, Ca und Mn enthält, und eine Heterophase, die Mn und O als Hauptkomponenten enthält, und Kristallkörner der Verbindung vom Perowskit-Typ haben eine Durchschnittskorngröße von 2,5 µm oder mehr und 6,4 µm oder weniger.
Das Keramikbauglied gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Matrixphase und die Heterophase. Die Matrixphase und die Heterophase des Keramikbauglieds gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 zeigt ein Rasterelektronenmikroskopbild eines Querschnitts (Querschnitt-SEM-Bild) eines Keramikbauglieds gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Querschnitt-SEM-Bild von 1 umfasst grob zwei Typen von Grauskalenregionen, d. h., eine Region mit einer relativ hohen Bilddichte und einer relativ kleinen Fläche (Region A) und eine Region mit einer relativ niedrigen Bilddichte und einer relativ großen Fläche (Region B). Die Region A entspricht einer Heterophase, und die Region B entspricht einer Matrixphase. Außerdem weist das Keramikbauglied gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Struktur auf, bei der die Heterophase in der Matrixphase dispergiert ist.
Die Heterophase kann beispielsweise durch Anpassen (entsprechendes Festlegen) der Zusammensetzung des Keramikbauglieds, der Brennatmosphäre und des Brennprofils, insbesondere der Abkühlgeschwindigkeit, erzeugt werden.
Die Matrixphase enthält eine Zusammensetzung vom Perowskit-Typ. Die Zusammensetzung vom Perowskit-Typ ist ein Aggregat einer Mehrzahl von Kristallkörnern eines komplexen Oxids mit einer Perowskit-Struktur. Die Zusammensetzung vom Perowskit-Typ enthält La, Ca und Mn und kann ferner O (Sauerstoffatome) enthalten. Die Zusammensetzung vom Perowskit-Typ ist beispielsweise Lanthan-Kalzium-Manganat. Die Heterophase enthält Mn und O als Hauptkomponenten. Die Heterophase kann beispielsweise Manganoxid (genauer gesagt Mn₃O₄, MnO, MnO₂, Mn₂O₃ oder dergleichen) enthalten. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Hauptkomponente“, dass die relevanten Atome vorhanden sind, basierend auf der Anzahl der Mole aller Atome pro vorbestimmter Flächeneinheit, mit einer Betrag von 70 Mol-% oder mehr, bevorzugt 80 Mol-% oder mehr, bevorzugter 90 Mol-% oder mehr und noch bevorzugter 95 Mol-% oder mehr. Die Matrixphase und die Heterophase können einer quantitativen Analyse mittels eines Verfahrens zum Analysieren eines Querschnitts des Keramikbauglieds gemäß einer wellenlängendispersiven Röntgenspektroskopie unterzogen werden. Die Zusammensetzung des gesamten Keramikbauglieds einschließlich der Matrixphase und der Heterophase kann durch ein Verfahren identifiziert werden, das in dem technischen Gebiet komplexer Oxide bekannt ist. Beispiele für das Verfahren umfassen eine Atomemissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, ICP-AES), eine Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (inductively coupled plasma mass spectroscopy, ICP-MS) und eine Röntgenfluoreszenz(X-ray fluorescence analysis, XRF)-Analyse.
Bei einem bevorzugten Aspekt beträgt, unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit des Keramikbauglieds, die Häufigkeit der Heterophase in einem Querschnitt des Keramikbauglieds eine Flächenrate von 0,1% oder mehr, bevorzugter 2,5 % oder mehr und noch bevorzugter 3,0 % oder mehr. Alternativ dazu beträgt, unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit, die Häufigkeit der Heterophase eine Flächenrate von 5,6 % oder weniger und bevorzugt 5,4 % oder weniger. Die Häufigkeit der Heterophase ist das Verhältnis der Fläche der Heterophase basierend auf der Flächeneinheit in dem Querschnitt-SEM-Bild, das der Identifizierung unterzogen wird, und kann mittels Bildverarbeitung des Querschnitt-SEM-Bilds berechnet werden, das der Identifizierung unterzogen wird. Das Verfahren zum Berechnen der Häufigkeit der Heterophase wird ausführlich unter dem Punkt „BEISPIELE“ beschrieben.
Bei einem Ausführungsbeispiel haben die Kristallkörner der Zusammensetzung vom Perowskit-Typ in der Matrixphase eine Durchschnittskorngröße von 2,5 µm oder mehr und 6,4 µm oder weniger. Es wird angenommen, dass ein Keramikbauglied mit ausgezeichneter Biegefestigkeit erhalten werden kann, wenn die Durchschnittskorngröße der Kristallkörner 2,5 µm oder mehr beträgt, da ein Erzeugen von Hohlräumen in der Matrixphase weniger wahrscheinlich ist und das Keramikbauglied dicht gestaltet werden kann. Ferner wird angenommen, dass ein Keramikbauglied mit ausgezeichneter Biegefestigkeit erhalten werden kann, wenn die Durchschnittskorngröße der Kristallkörner 6,4 µm oder weniger beträgt, da winzige Defekte in der Keramik reduziert werden können. Unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit des Keramikbauglieds beträgt die Durchschnittskorngröße der Kristallkörner bevorzugt 3,0 µm oder mehr. Unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit beträgt die Durchschnittskorngröße der Kristallkörner bevorzugt 6,0 µm oder weniger und bevorzugter 4,0 µm oder weniger. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Durchschnittskorngröße“ auf den flächenkreisäquivalenten Durchmesser" (Heywood-Durchmesser). Das Verfahren zum Berechnen der Durchschnittskorngröße wird unter dem Punkt „BEISPIELE“ ausführlicher beschrieben. Die Durchschnittskorngröße der Kristallkörner kann beispielsweise durch das Mischverhältnis zwischen Rohstoffen, den Pulverisierungsvorgang des kalzinierten Pulvers und das Brennprofil angepasst werden.
Bei einem bevorzugten Aspekt beträgt, unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit des Keramikbauglieds, die Ca-Menge 30 Molteile oder weniger und bevorzugt 24 Molteile oder weniger, bezogen auf die Mn-Menge von 100 Molteilen. Unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit beträgt die Ca-Menge bevorzugt 5 Molteile oder mehr und bevorzugter 10 Molteile oder mehr. Bei einem bevorzugten Aspekt beträgt, unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit des Keramikbauglieds, die Gesamtmenge an La und Ca 85 Molteile oder mehr und 93 Molteile oder weniger, bevorzugt 90 Molteile oder weniger und bevorzugter 87 Molteile oder weniger, bezogen auf die Mn-Menge von 100 Molteilen.
Die Zusammensetzung des Keramikbauglieds gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann durch Mischen vorbestimmter Mengen von Rohmaterialien, die die Elemente enthalten, angepasst werden.
[Verfahren zum Herstellen des Keramikbauglieds]
Das Keramikbauglied kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden.
Ein Beispiel des Verfahrens zum Herstellen eines Keramikbauglieds gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst: einen Rohmaterialherstellungsschritt des Mischens und Kalzinierens von Rohmaterialien, um ein Keramikohmaterial herzustellen; einen Formteilherstellungsschritt eines Formens des Keramikrohmaterials, um ein Formteil zu herzustellen; und einen Brennschritt eines Brennens des Formteils, um ein Keramikbauglied zu bilden. Bei dem Brennschritt wird das Formteil auf Basis eines Brenntemperaturprofils gebrannt, das einen Erwärmungsvorgang, einen Hochtemperaturhaltevorgang und einen Abkühlvorgang umfasst, und während des Kühlvorgangs wird die Temperatur bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 10 °C/min oder mehr und 50 °C/min oder weniger gesenkt.
Bei dem Rohmaterialherstellungsschritt wird zunächst eine Mehrzahl von Rohmaterialien gewogen, so dass die Ca-, La- und Mn-Mengen in dem herzustellenden Keramikbauglied ein gewünschtes Verhältnis aufweisen können, und die Keramikmaterialien werden zum Erhalten einer Mischung zusammen mit Wasser und einem Dispergiermittel gemischt und getrocknet. Beispiele für die Rohmaterialien des Keramikbauglieds umfassen Materialien, die Calcium und Sauerstoff als Ca-Quelle enthalten (genauer gesagt Oxide, Carbonate wie beispielsweise Calciumcarbonat CaCO₃ und Hydroxide), Materialien, die Lanthan und Sauerstoff als La-Quelle enthalten (genauer gesagt Oxide wie beispielsweise Lanthanoxid La₂O₃, Carbonate und Hydroxide), und Materialien, die Mangan und Sauerstoff als Mn-Quelle enthalten (genauer gesagt Oxide wie beispielsweise Manganoxid Mn₃O₄, Carbonate und Hydroxide). Beispiele für die Misch- und Pulverisierungsvorrichtung umfassen eine Kugelmühle und einen Attritor. Die Rohmaterialien als Ausgangsmaterialien können in Form eines Pulvers oder einer Lösung vorliegen.
Anschließend wird die Mischung kalziniert, pulverisiert und zusammen mit Wasser, einem Dispergiermittel, einem organischen Bindemittel und einem Weichmacher gemischt und unter Verwendung eines Sprühtrockners getrocknet, um ein Keramikohmaterial herzustellen. Die Kalzinierungstemperatur beträgt vorzugsweise 750 °C oder mehr und 1100 °C oder weniger. Die Mischung kann beispielsweise in Luftatmosphäre oder in einer Sauerstoffatmosphäre kalziniert werden. Die Kalzinierungszeit beträgt zum Beispiel 1 Stunde oder mehr und 10 Stunden oder weniger und beträgt vorzugsweise 2 Stunden oder mehr und 5 Stunden oder weniger.
Bei dem Formteilherstellungsschritt wird das Keramikohmaterial (Rohmaterialpulver) in eine Form gefüllt und mittels eines Pressformverfahrens pressgeformt, um ein Formteil zu bilden. Alternativ kann bei dem Formteilherstellungsschritt mittels eines Grünschichtbildungverfahrens wie beispielsweise einem Rakelverfahren eine Grünschicht (Keramikschicht) aus einer Aufschlämmung hergestellt werden.
Der Brennschritt kann eine Entfettungsbehandlung (genauer gesagt eine Behandlung zum Entfernen von Bindemittel oder dergleichen) umfassen. Die Entfettungstemperatur beträgt vorzugsweise 200 °C oder mehr und 400 °C oder weniger und beträgt bevorzugter 250 °C oder mehr und 350 °C oder weniger. Die Brenntemperatur (maximale Brenntemperatur (Tmax) beträgt bevorzugt 1000 °C oder mehr und 1500 °C oder weniger und noch bevorzugter 1200 °C oder mehr und 1350 °C. Die Entfettungsbehandlung und die Brennbehandlung können zum Beispiel in Luftatmosphäre oder in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt werden.
Es wird ein Beispiel des Temperaturprofils beschrieben. Bei dem Erwärmungsvorgang wird die Brenntemperatur bei einer konstanten Erwärmungsgeschwindigkeit (beispielsweise 1 °C/min oder mehr und 5 °C/min oder weniger, genauer gesagt 3 °C/min) von Raumtemperatur (25 °C) auf eine Temperatur T1 (beispielsweise 200 °C oder mehr und 400 °C oder weniger) erhöht. Anschließend wird, nachdem die Temperatur T1 erreicht hat, die Brenntemperatur für eine vorbestimmte Dauer (zum Beispiel 1 Stunde oder mehr und 12 Sunden oder weniger) auf T1 gehalten, um das Formteil zu entfetten. Die Brenntemperatur wird bei einer konstanten Erwärmungsgeschwindigkeit (zum Beispiel 3 bis 7 °C/min, genauer gesagt 5 °C/min) von T1 auf die maximale Brenntemperatur Tmax (zum Beispiel 1000 °C oder mehr und 1500 °C oder weniger) erhöht. Bei dem Hochtemperaturhaltevorgang wird die Brenntemperatur nach Erreichen von Tmax für eine vorbestimmte Dauer (zum Beispiel 1 Stunde oder mehr und 5 Stunden oder weniger) auf Tmax gehalten. Anschließend wird bei dem Kühlvorgang die Brenntemperatur bei einer konstanten Abkühlgeschwindigkeit (10 °C/min oder mehr und 50 °C/min oder weniger) gesenkt.
Das Verfahren zum Herstellen eines Keramikbauglieds gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in der Lage, die Heterophase auszufällen, da die Abkühlgeschwindigkeit während des Kühlvorgangs höher als die herkömmliche Abkühlgeschwindigkeit ist (beispielsweise mehrere Grad pro Minute, genauer gesagt 1 bis 3 °C/min). Ferner ist das Verfahren zum Herstellen eines Keramikbauglieds gemäß diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Kosten vorteilhaft, da die für den Kühlvorgang erforderliche Zeit im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren verkürzt werden kann.
Das Keramikbauglied gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann als ein Bauglied einer Elektronikvorrichtung verwendet werden. Insbesondere ist, da das Keramikbauglied gemäß diesem Ausführungsbeispiel NTC-Charakteristika aufweist, das Keramikbauglied für eine Verwendung als Bauglied in einer Thermistorvorrichtung (NTC-Thermistor) geeignet, beispielsweise als Elementkörper für eine Thermistorvorrichtung.
<Elektronikvorrichtung>
Die Elektronikvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann bei Verwendung als Thermistorvorrichtung in besonders geeigneter Weise als ein NTC-Thermistor verwendet werden, um den Einschaltstrom zu reduzieren, da die Elektronikvorrichtung eine ausgezeichnete Biegefestigkeit aufweist und ferner grundlegende Eigenschaften einer Elektronikvorrichtung (niedriger Widerstand und ausgezeichnete elektrische Charakteristika) aufweist. Beispiele für den NTC-Thermistor umfassen einen Einschicht-NTC-Thermistor (Einplatten-NTC-Thermistor) und einen laminierten NTC-Thermistor.
[Einschicht-NTC-Thermistor]
Ein Einschicht-NTC-Thermistor umfasst einen Elementkörper, der das Keramikbauglied umfasst und zwei Hauptoberflächen aufweist, und Elektroden, die jeweils auf einer der Hauptoberflächen des Elementkörpers angeordnet sind. Die Elektroden sind zumindest zwei Elektroden, zwischen denen zumindest ein Teil des Elementkörpers angeordnet ist. Ein Einschicht-NTC-Thermistor ist mit Bezug auf 2(a) und 2(b) beschrieben. 2(a) ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Einschicht-NTC-Thermistors zeigt. 2(b) ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel des NTC-Thermistors zeigt. Eine Einschicht-NTC-Thermistorvorrichtung 1 umfasst einen Elementkörper 3, der ein Keramikbauglied gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, und eine erste Elektrode 5 und eine zweite Elektrode 7, die so angeordnet sind, dass dieselben einander mit dem dazwischen angeordneten Elementkörper 3 zugewandt sind. Der Elementkörper 3 weist zwei Hauptoberflächen auf (eine erste Hauptoberfläche 4 und eine zweite Hauptoberfläche 6). Der Elementkörper 3 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, wie in 2(a) und 2(b) gezeigt ist, jedoch ist die Form nicht darauf beschränkt. Beispiele für andere Formen des Elementkörpers 3 umfassen eine im Wesentlichen rechteckige Plattenform. Die erste Elektrode 5 ist auf der ersten Hauptoberfläche 4 angeordnet. Die zweite Elektrode 7 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 6 angeordnet.
Das Material, das die Elektroden bildet, ist nicht in besonderer Weise beschränkt, und die Elektroden sind aus einem leitfähigen Material gebildet, vorzugsweise aus zumindest einem Metallmaterial, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au, Ag, Pd, Ni, Cu, Sn und Legierungen dieser Metalle besteht. Bei einem bevorzugten Aspekt ist das Material Ag.
[Laminierte NTC-Thermistorvorrichtung]
Ein laminierter NTC-Thermistor umfasst einen Elementkörper, der ein Keramikbauglied gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, eine äußere Elektrode, die auf einer Außenoberfläche des Elementkörpers angeordnet ist, und eine innere Elektrode, die im Inneren des Elementkörpers angeordnet ist und mit der äußeren Elektrode elektrisch verbunden ist. Ein laminierter NTC-Thermistor wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines laminierten NTC-Thermistors zeigt.
Eine laminierte NTC-Thermistorvorrichtung 11 umfasst einen Elementkörper 13, eine erste äußere Elektrode 15 und eine zweite äußere Elektrode 17, die auf der Außenoberfläche des Elementkörpers 13 angeordnet sind, und erste innere Elektroden 19 und zweite innere Elektroden 21, die im Inneren des Elementkörpers 13 angeordnet sind und mit der ersten äußeren Elektrode 15 bzw. der zweiten äußeren Elektrode 17 elektrisch verbunden sind.
Der Elementkörper 13 umfasst das Keramikbauglied gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Elementkörper 13 hat eine im Wesentlichen rechtwinklige parallelepipedförmige Form, jedoch ist die Form nicht darauf beschränkt.
Die erste äußere Elektrode 15 ist auf der Außenoberfläche des Elementkörpers 13 angeordnet. Insbesondere ist die erste äußere Elektrode 15 auf einer ersten Endoberfläche 23 des Elementkörpers 13 angeordnet und ist ferner auf einem Teil einer ersten Seitenoberfläche 27 und einem Teil einer zweiten Seitenoberfläche 29 des Elementkörpers 13 angeordnet. Die zweite äußere Elektrode 17 ist auf der Außenoberfläche des Elementkörpers 13 angeordnet. Genauer gesagt ist die zweite äußere Elektrode 17 auf einer zweiten Endoberfläche 25 des Elementkörpers 13 angeordnet und ist ferner auf einem Teil der ersten Seitenoberfläche 27 und einem Teil der zweiten Seitenoberfläche 29 des Elementkörpers 13 angeordnet. Die erste äußere Elektrode 15 und die zweite äußere Elektrode 17 sind so angeordnet, dass dieselben einander zugewandt sind. Die erste äußere Elektrode 15 und die zweite äußere Elektrode 21 sind beispielsweise aus Ag gebildet.
Die ersten inneren Elektroden 19 und die zweiten inneren Elektroden 21 sind im Inneren des Elementkörpers 13 angeordnet. Insbesondere sind die ersten inneren Elektroden 19 und die zweiten inneren Elektroden 21 im Wesentlichen parallel zueinander in einem vorbestimmten Abstand im Inneren des Elementkörpers 13 angeordnet. Die Mehrzahl von ersten inneren Elektroden 19 und die Mehrzahl von zweiten inneren Elektroden 21 sind abwechselnd in der Stapelrichtung (Richtung des Pfeils A in 3) im Inneren des Elementkörpers 13 angeordnet. Alle ersten inneren Elektroden 19 und alle zweiten inneren Elektroden 21 sind einander zugewandt, wobei ein Teil des Elementkörpers 13 zwischen denselben angeordnet ist. Die ersten inneren Elektroden 19 sind mit der ersten äußeren Elektrode 15 elektrisch verbunden. Die zweiten inneren Elektroden 21 sind mit der zweiten äußeren Elektrode 17 elektrisch verbunden. Insbesondere berühren Enden 19a der ersten inneren Elektroden die erste äußere Elektrode 15 so, dass die ersten inneren Elektroden 19 und die erste äußere Elektrode 15 elektrisch miteinander verbunden sind.
Enden 21a der zweiten inneren Elektroden berühren die zweite äußere Elektrode 17 so, dass die zweiten inneren Elektroden 21 und die zweite äußere Elektrode 17 elektrisch miteinander verbunden sind.
[Verfahren zum Herstellen einer Elektronikvorrichtung]
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen der Elektronikvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Elektronikvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst: einen Elementkörperherstellungsschritt eines Herstellens eines Elementkörpers, der das Keramikbauglied ist; und einen Elektrodenbildungsschritt eines Bildens von Elektroden auf der Oberfläche des Elementkörpers. Als Beispiele des Verfahrens zum Herstellen einer Elektronikvorrichtung werden Verfahren zum Herstellen eines NTC-Thermistors weiter unten separat für einen Einschicht-NTC-Thermistor und einen laminierten NTC-Thermistor beschrieben.
(Verfahren zum Herstellen eines Einschicht-NTC-Thermistors)
Der Elementkörperherstellungsschritt ist derselbe wie bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Keramikbauglieds. Als ein Elektrodenbildungsverfahren kann z. B. ein CVD-Verfahren, elektrolytisches Plattieren, stromloses Plattieren, Dampfabscheidung, Sputtern, Einbrennen einer leitfähigen Paste oder dergleichen eingesetzt werden, und das Einbrennen einer leitfähigen Paste wird vorzugsweise eingesetzt. Bei dem Einbrennen einer leitfähigen Paste wird eine leitfähige Paste auf die Oberflächen des Elementkörpers aufgebracht, um leitfähige Filme zu bilden, und die leitfähigen Filme werden eingebrannt, um ein Elektrodenpaar (äußere Elektroden) zu bilden. Das Verfahren eines Aufbringens der leitfähigen Paste kann ein bekanntes Verfahren sein (genauer gesagt, Siebdruck oder dergleichen). Die leitfähige Paste enthält ein leitfähiges Material (genauer gesagt Ag, Pd, Ag-Pd oder dergleichen). Die Einbrenntemperatur beträgt vorzugsweise 500 °C oder mehr und 900 °C oder weniger. Die leitfähige Paste kann zum Beispiel in Luftatmosphäre oder in einer Sauerstoffatmosphäre eingebrannt werden.
(Verfahren zum Herstellen eines laminierten NTC-Thermistors)
Wie bei dem Elementkörperherstellungsschritt werden bei dem Formteilherstellungsschritt des oben erwähnten Verfahrens zum Herstellen eines Keramikbauglieds Grünschichten hergestellt, eine leitfähige Paste wird durch Siebdruck auf die Grünschichten aufgebracht, und die Grünschichten mit der leitfähigen Paste werden gestapelt, um ein Laminat zu bilden.
Ein Laminatbildungsschritt bei dem Elementkörperherstellungsschritts wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Mehrzahl von Grünschichten zum Herstellen eines Laminats zeigt. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Laminats. Bei dem Laminatbildungsschritt werden schichtenförmige Formteile (Keramikschichten 31), Keramikschichten 31, die jeweils eine erste innere Elektrode 19 aufweisen, und Keramikschichten 31, die jeweils eine zweite innere Elektrode 21 aufweisen, hergestellt. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Keramikschichten 31 so gestapelt, dass die ersten inneren Elektroden 19 und die zweiten inneren Elektroden 21 abwechselnd gestapelt sind. Ferner sind die Keramikschichten 31 so gestapelt, dass eine Mehrzahl von Enden 19a der ersten inneren Elektroden mit einem konstanten Abstand auf einer ersten Endoberfläche 23 eines in 5 gezeigten Laminats 33 angeordnet sein können und eine Mehrzahl von Enden 21a der zweiten inneren Elektroden mit einem konstanten Abstand auf einer zweiten Endoberfläche 25 des Laminats 33 angeordnet sein können.
Anschließend werden die gestapelten Keramikschichten 31 mittels einer Presse druckverbunden, um das in 5 gezeigte Laminat 33 zu ergeben. Die Enden 19a der ersten inneren Elektroden liegen von der ersten Endoberfläche 23 frei, und die Enden 21a der zweiten inneren Elektroden liegen von der zweiten Endoberfläche 25 frei. Der Elementkörper 13 wird durch den Brennschritt eines Brennens des Laminats 33 erhalten.
Der Elektrodenbildungsschritt wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Bei dem Elektrodenbildungsschritt wird die erste äußere Elektrode 15 so gebildet, dass dieselbe die gesamte erste Endoberfläche 23, einen Teil der ersten Seitenoberfläche 27 und einen Teil der zweiten Seitenoberfläche 29 des Elementkörpers 13 bedeckt. Ferner ist die zweite äußere Elektrode 17 derart gebildet, dass dieselbe die gesamte zweite Endoberfläche 25, einen Teil der ersten Seitenoberfläche 27 und einen Teil der zweiten Seitenoberfläche 29 des Elementkörpers 13 bedeckt. Das Elektrodenbildungsverfahren ist dasselbe wie das Elektrodenbildungsverfahren bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Einschicht-NTC-Thermistors.
BEISPIELE
Nachfolgend werden das Keramikbauglied und die Elektronikvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlicher beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Umfang der Beispiele beschränkt.
<1. Herstellung von Proben>
[Beispiel 1: Herstellung von Keramikbauglied und Thermistorvorrichtung von Probe Nr. 5]
Ein Keramikbauglied und eine Vorrichtung zum Unterdrücken eines Einschaltstroms wurden mit dem folgenden Verfahren hergestellt.
Pulver aus Manganoxid (Mn₃O₄), Calciumcarbonat (CaCo₃) und Lanthanoxid (La₂O₃) mit einer Reinheit von jeweils 99,9 % oder mehr wurden als Rohmaterialien für den Elementkörper verwendet. Diese Rohmaterialien wurden gewogen, so dass die Zusammensetzung von La, Ca und Mn in dem Keramikbauglied nach dem Brennen eine La-Menge von 83 Molteilen und eine Ca-Menge von 10 Molteilen bezogen auf die Mn-Menge von 100 Molteilen betragen könnte.
Diese gewogenen Rohmaterialien wurden zusammen mit teilweise stabilisierten Zirkonoxidkugeln (PSZ-Kugeln), reinem Wasser und einem Dispergiermittel in eine Kugelmühle gegeben, mit einem Nassverfahren ausreichend gemischt und pulverisiert und getrocknet, um ein gemischtes Pulver zu erhalten. Das erhaltene gemischte Pulver wurde bei einer Temperatur von 850 °C kalziniert, um ein kalziniertes Pulver zu erhalten. Zu dem erhaltenen kalzinierten Pulver wurden PSZ-Kugeln, Wasser, ein Dispergiermittel, ein organisches Bindemittel und ein Weichmacher hinzugegeben, und die resultierende Mischung wurde pulverisiert und gemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Die erhaltene Aufschlämmung wurde sprühgetrocknet, um ein Rohmaterialpulver zu erzeugen. Das erhaltene Rohmaterialpulver wurde in eine Form gefüllt und pressgeformt, um ein Formteil zu ergeben. Das Formteil wies eine im Wesentliche zylindrische Form auf. Die Größe des Formteils wurde dahingehend angepasst, dass dasselbe einen Durchmesser von ungefähr 22 mm und eine Dicke von ungefähr 1,0 mm aufwies. Das erhaltene Formteil wurde bei 300 °C in Luftatmosphäre entfettet. Dann wurde das Formteil nachfolgend bei 1300 °C in Luftatmosphäre erhitzt. Der gebrannte Körper wurde mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 30 °C/min abgekühlt, um einen keramischen Elementkörper (Keramikbauglied) zu ergeben (Probe Nr. 5, Beispiel 1). Das Brenntemperaturprofil war wie folgt: eine Erwärmungsgeschwindigkeit von 3 °C/min, eine Haltezeit von 3 Stunden bei einer Entfettungsbehandlungstemperatur von 300 °C, eine Erwärmungsgeschwindigkeit von 5 °C/min, eine Haltezeit von 4 Stunden bei einer Brenntemperatur von 1300 °C und eine Abkühlgeschwindigkeit von 30 °C/min.
Anschließend wurde eine Ag-Paste per Siebdruck auf beide Oberflächen (im Wesentlichen kreisförmige Oberflächen) des keramischen Elementkörpers aufgebracht und mittels einer Wärmebehandlung bei 700 °C eingebrannt, um Elektroden zu bilden, und wodurch eine Thermistorvorrichtung (Probe Nr. 5, Beispiel 1) zum Evaluieren des Einschaltstroms erhalten wurde.
[Herstellung von Keramikbaugliedern und Thermistorvorrichtungen von Beispiel 2 bis 9 und Vergleichsbeispiel 1 bis 10]
Die Keramikbauglieder und die Thermistorvorrichtungen von Beispiel 2 bis 9 und Vergleichsbeispiel 2 bis 10 wurden mit einem ähnlichen Verfahren wie dem für das Keramikbauglied und die Thermistorvorrichtung von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung von La und Ca in dem Keramikbauglied nach dem Brennen geändert wurde, so dass die La- und Ca-Mengen die in Tabelle 2 gezeigten Mengen sein könnten, aus der La-Menge von 83 Molteilen und der Ca-Menge von 10 Molteilen, bezogen auf die Mn-Menge von 100 Molteilen. Das Keramikbauglied und die Thermistorvorrichtung von Vergleichsbeispiel 1 wurden mit einem ähnlichen Verfahren wie dem für das Keramikbauglied und die Thermistorvorrichtung von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die oben beschriebene Zusammensetzung zu den in Tabelle 2 gezeigten La- und Ca-Mengen geändert wurde und die Abkühlgeschwindigkeit von 30 °C/min zu 1 °C/min geändert wurde.
<2. Messverfahren>
(2-1. Zusammensetzung und Inhalt von elementaren Komponenten von Keramikbaugliedern)
Eine Elementaranalyse mittels Atomemissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-AES) wurde durchgeführt, um die Zusammensetzung der Keramikbauglieder zu identifizieren, und es wurde festgestellt, dass die Keramikbauglieder den in Tabelle 2 gezeigten Inhalt an elementaren Komponenten aufwiesen. Der in Tabelle 2 gezeigte Inhalt an elementaren Komponenten entspricht Werten, die aus den Ausgangsmaterialien berechnet werden, und es wurde durch die Elementaranalyse bestätigt, dass dieser Inhalt an elementaren Komponenten mit dem Inhalt an elementaren Komponenten in den Keramikbaugliedern übereinstimmt.
(2-2. Elementaranalyse, Inhalt von Komponentenelementen, Identifizierung von Komponentenelementen und Häufigkeit der Heterophase)
Jedes der Keramikbauglieder wurde ungefähr bis zur Hälfte in der Dickenrichtung poliert, um einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt zu bilden, und auf diese Weise wurde eine Messprobe hergestellt.
Unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops („S-4800“, hergestellt durch Hitachi High-Technologies Corporation) wurde ein SEM-Bild der Messprobe in der Mitte des Probenquerschnitts unter den Bedingungen einer Beschleunigungsspannung von 3 kV und einer Vergrößerung von 3000x aufgenommen. Das erhaltene SEM-Bild ist in 6(a) gezeigt. 6(a) ist ein Rasterelektronenmikroskopbild eines Querschnitts eines Keramikbauglieds. Das SEM-Bild von 6(a) umfasst zwei Typen von Grauskalenregionen, d. h. eine Region mit einer relativ hohen Bilddichte und einer relativ kleinen Fläche (Region A) und eine Region mit einer relativ niedrigen Bilddichte und einer relativ großen Fläche (Region B).
Anschließend wurde der oben erwähnte Querschnitt einer Elementaranalyse mittels einer wellenlängendispersiven Röntgenspektroskopie unterzogen. Ein durch eine Abbildungsanalyse des Mn-Elements erhaltenes Bild ist in 6(b) gezeigt. 6(b) ist ein durch eine Abbildungsanalyse des SEM-Bilds von 6(a) erhaltenes Bild. Das Bild von 6(b) umfasst grob zwei Typen von Grauskalenregionen, d. h. eine Region mit einer relativ hohen Bilddichte und einer relativ kleinen Fläche (Region C) und eine Region mit einer relativ niedrigen Bilddichte und einer relativ großen Fläche (Region D). 6(b) zeigt, dass das Element Mn in der Region (C) erfasst wurde. Ferner wird, da 6(a) und 6(b) nahezu dieselbe Form aufweisen, außerdem gezeigt, dass die Regionen C und D des Bilds von 6(b) jeweils den Regionen A und B des SEM-Bilds von 6(a) entsprechen. Das Element La, das Element O und das Element Ca mit Ausnahme des Elements Mn wurden ebenfalls einer derartigen Elementaranalyse unterzogen. Ferner wurde eine beliebige Region (1 µm) breit × 1 µm lang × 1 bis 2 µm tief) innerhalb des oben erwähnten Querschnitts einer quantitativen Analyse für jedes Element unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung (Einheit: At-%) des Keramikbauglieds. In der Region A wurde das Vorhandensein des Elements O, des Elements Mn und des Elements La beobachtet. Ferner betrug in der Region A die Gesamtmenge des Elements O und des Elements Mn 96 At-%. Deshalb wurde festgestellt, dass die Kristallphase der Region A das Element Mn und das Element O als Hauptkomponenten enthielt, d. h., die Kristallphase der Region A enthielt Manganoxid als Hauptkomponente. Zwischenzeitlich wurde in der Region B das Vorhandensein des Elements O, des Elements Ca, des Elements Mn und des Elements La beobachtet. Es wurde festgestellt, dass die Kristallphase der Region B das Element Ca, das Element Mn und das Element La enthielt. Der Querschnitt wurde unter Verwendung eines Röntgendefraktometers („D8 Advance“, hergestellt durch Bruker AXS) analysiert, und es wurde ein Spitzenwert beobachtet, der auf die Verbindung vom Perowskit-Typ in der Matrixphase zurückzuführen ist. [Tabelle 1]

O Ca Mn La Gesamt

Region A 59 0 37 4 100

Region B 63 2 19 17 100
Eine Bildanalyse wurde unter Verwendung einer Analysesoftware („A-zo kun“, hergestellt durch Asahi Kasei Engineering Corporation) durchgeführt, und der Anteil der durch die Heterophase eingenommenen Fläche (Fläche der Region A) bezogen auf die Gesamtfläche des SEM-Bilds (Fläche der Regionen A und B), d. h. die Häufigkeit der Heterophase, wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 gibt die Häufigkeit der Heterophase von 0,0 % für die Proben Nr. 0 bis 4, 9 und 14 an, dass in dem Querschnitt des Keramikbauglieds keine Heterophase vorhanden war.
(2-3. Messung der Durchschnittskorngröße von Kristallkörnern)
Eine Bildanalyse wurde unter Verwendung einer Analysesoftware („A-zo kun“, herstellt durch Asahi Kasei Engineering Corporation) durchgeführt, und die Durchschnittskorngrö-ße einer Mehrzahl von Kristallkörnern des Polykristalls in dem SEM-Bild, das im Abschnitt Kapitel 2-2 erhalten wurde, wurde gemessen. Insbesondere wurde die Fläche der Kristallkörner berechnet, und anschließend wurde der flächenkreisäquivalente Durchmesser (Durchmesser) der Kristallkörner berechnet. Die Berechnung erfolgte für die gesamte Region des SEM-Bilds. Der Durchschnitt der Mehrzahl von erhaltenen flächenkreisäquivalenten Durchmessern wurde als die Durchschnittskorngröße des Sinterkörpers definiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
<3. Evaluationsverfahren>
(3-1. Messung der Biegefestigkeit)
Das erhaltene Keramikbauglied wurde geschnitten und poliert, um ein Prüfstück herzustellen (Messprobe mit 2 mm Breite × 7 mm Länge × 0,8 mm Dicke). Die Messprobe wurde in einer Messvorrichtung platziert. Unter Verwendung einer Mikrofestigkeitsevaluationsprüfmaschine („Micro Autograph MST-I“, hergestellt durch Shimadzu Corporation) als Messvorrichtung wurde ein Dreipunktbiegeprüfung mit einem Prüfabstand von 3 mm durchgeführt. Bei der Dreipunktbiegeprüfung wurde eine Beanspruchung bis zum Bruch der Messprobe angelegt und die Beanspruchung beim Bruch der Messprobe gemessen.
Aus der gemessenen Belastung wurde die Biegefestigkeit σ unter Verwendung der folgenden Formel (1) berechnet: $σ = (3 {FL/2bh}^{2})$
[wobei F die Last darstellt (Einheit: N), L den Prüfabstand darstellt (Einheit: mm), b die Breite des Prüfstücks darstellt (Einheit: mm) und h die Dicke des Prüfstück darstellt (Einheit: mm)].

Die erhaltene Biegefestigkeit σ ist in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]

Probe Nr.		Zusammensetzung [mol]				Rate der Heterophase [%]	Durchschnittskorngröße des Sinterkörpers [µm]	Biegefestigkeit [MPa]
Probe Nr.		La	Ca	La+Ca	Mn	Rate der Heterophase [%]	Durchschnittskorngröße des Sinterkörpers [µm]	Biegefestigkeit [MPa]
0	Vergleichsbeispiel 1	83	10	93	100	0,0	6,8	94
1	Vergleichsbeispiel 2	87	10	97	100	0,0	3,2	102
2	Vergleichsbeispiel 3	73	24	97	100	0,0	2,5	107
3	Vergleichsbeispiel 4	67	30	97	100	0,0	2,2	103
4	Vergleichsbeispiel 5	90	3	93	100	0,0	4,1	88
5	Beispiel 1	83	10	93	100	0,1	6,4	120
6	Beispiel 2	69	24	93	100	0,7	4,5	139
7	Beispiel 3	63	30	93	100	2,2	2,7	131
8	Vergleichsbeispiel 6	57	36	93	100	2,9	1,4	85
9	Vergleichsbeispiel 7	86	3	89	100	0,0	3,8	98
10	Beispiel 4	79	10	89	100	2,9	5,5	147
11	Beispiel 5	65	24	89	100	3,3	3,9	155
12	Beispiel 6	59	30	89	100	3,8	2,5	142
13	Vergleichsbeispiel 8	53	36	89	100	4,5	1,2	80
14	Vergleichsbeispiel 9	82	3	85	100	0,0	2,9	98
15	Beispiel 7	75	10	85	100	4,4	3,8	167
16	Beispiel 8	61	24	85	100	5,3	3,2	177
17	Beispiel 9	55	30	85	100	5,6	2,6	142
18	Vergleichsbeispiel 10	49	36	85	100	5,9	1,1	80

Die Keramikbauglieder der Proben Nr. 5 bis 7, 10 bis 12 und 15 bis 17 (Beispiele 1 bis 9), umfassten eine Matrixphase, die eine La, Ca und Mn enthaltende Verbindung vom Perowskit-Typ enthielt, und eine Mn und O als Hauptkomponenten enthaltende Heterophase, und die Durchschnittskorngröße von Kristallkörnern der Verbindung vom Perowskit-Typ lag im Bereich von 2,5 µm oder mehr und 6,4 µm oder weniger.
Darüber hinaus wiesen die Keramikbauglieder von Beispiel 1 bis 9 eine Biegefestigkeit von 100 MPa oder mehr auf.
Wie für die Keramikbauglieder der Probe Nr. 0 bis 4, 8 bis 9, 13 bis 14 und 18 (Vergleichsbeispiele 1 bis 10) umfassten die Keramikbauglieder der Vergleichsbeispiele 1 bis 5, 7 und 9 keine Heterophase. Bei den Keramikbaugliedern der Vergleichsbeispiele 1, 4, 6, 8 und 10 betrug die Durchschnittskorngröße weniger als 2,5 µm oder mehr als 6,4 µm.
Darüber hinaus wiesen die Keramikbauglieder der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 eine Biegefestigkeit von weniger als 110 MPa auf.
Es versteht sich, dass die Keramikbauglieder der Beispiele 1 bis 9 eine höhere Biegefestigkeit als die Keramikbauglieder der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 aufweisen und eine ausgezeichnete Biegefestigkeit zeigen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Das Keramikmaterial der vorliegenden Erfindung kann als Material verwendet werden, das eine Thermistorvorrichtung zum Reduzieren des Einschaltstroms bildet, jedoch ist die Anmeldung nicht darauf beschränkt.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN

1: Einschicht-NTC-Thermistorvorrichtung
3: Elementkörper
4: erste Hauptoberfläche
5: erste Elektrode
6: zweite Hauptoberfläche
7: zweite Elektrode
11: laminierte NTC-Thermistorvorrichtung
13: Elementkörper
15: erste äußere Elektrode
17: zweite äußere Elektrode
19: erste innere Elektrode
19a: Ende der ersten inneren Elektrode
21: zweite innere Elektrode
21a: Ende der zweiten inneren Elektrode
23: erste Endoberfläche
25: zweite Endoberfläche
27: erste Seitenoberfläche
29: zweite Seitenoberfläche
31: Keramikschicht
33: Laminat

Claims

Ein Keramikbauglied, das folgende Merkmale aufweist: eine Matrixphase einer Verbindung vom Perowskit-Typ, die La, Ca und Mn enthält; und eine Heterophase, die Mn und O als Hauptkomponenten enthält, wobei Kristallkörner der Verbindung vom Perowskit-Typ eine Durchschnittskorngröße von 2,5 µm oder mehr und 6,4 µm oder weniger haben, und wobei eine Häufigkeit der Heterophase in einem Querschnitt des Keramikbauglieds eine Flächenrate von 0,1 % oder mehr und 5,6 % oder weniger beträgt.
Das Keramikbauglied gemäß Anspruch 1, bei dem eine Ca-Menge 30 Molteile oder weniger und eine Gesamtmenge von La und Ca 85 Molteile oder mehr und 93 Molteile oder weniger bezogen auf eine Mn-Menge von 100 Molteilen beträgt.
Eine Elektronikvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen Elementkörper (3), der das Keramikbauglied gemäß Anspruch 1 oder 2 umfasst und zwei Hauptoberflächen (4, 6) aufweist; und Elektroden (5, 7), die jeweils auf einer der Hauptoberflächen (4,6) des Elementkörpers (3) angeordnet sind.
Eine Elektronikvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen Elementkörper (13), der das Keramikbauglied gemäß Anspruch 1 oder 2 umfasst; eine äußere Elektrode (15, 17), die auf einer Außenoberfläche (23, 25) des Elementkörpers (13) angeordnet ist; und eine innere Elektrode (19, 21), die im Inneren des Elementkörpers (13) angeordnet ist und mit der äußeren Elektrode (15, 17) elektrisch verbunden ist.
Die Elektronikvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Elektronikvorrichtung eine Thermistorvorrichtung (1, 11) ist.