JP2001253771A - 正特性サーミスタ磁器組成物 - Google Patents

正特性サーミスタ磁器組成物

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JP2001253771A
JP2001253771A JP2000063801A JP2000063801A JP2001253771A JP 2001253771 A JP2001253771 A JP 2001253771A JP 2000063801 A JP2000063801 A JP 2000063801A JP 2000063801 A JP2000063801 A JP 2000063801A JP 2001253771 A JP2001253771 A JP 2001253771A
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Japan
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specific resistance
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withstand voltage
barium titanate
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JP2000063801A
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Yasuyuki Matsuura
康行 松浦
Toshiya Kitagawa
俊也 北川
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Original Assignee
Nichicon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チタン酸バリウム系正特性サーミスタにおい
て,素子材料を低比抵抗化しても耐電圧、突入許容電力
およびオン/オフサイクル寿命が低下することなく、抵
抗値の低い正特性サーミスタを得る。 【解決手段】 組成式(BaSrCaPbCe
)Ti(x+y+z+s+t=1)で表される
チタン酸バリウム系固溶体において、組成値xが0.4
180≦x≦0.8080、yが0.02≦y≦0.3
0、zが0.05≦z≦0.20、sが0.01≦s≦0.
15、tが0.0010≦t≦0.0035、uが0.9
5≦u≦1.02である上記組成式に対して、Mnが0.
001wt%≦Mn≦0.0065wt%、Siが0.0
9wt%≦Si≦1.0wt%含有することを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、正特性サーミスタ
磁器組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】チタン酸バリウム系の正特性サーミスタ
は、主成分であるチタン酸バリウムにY、La等の希土
類を添加して半導体化させたもので、常温では比抵抗が
低いがキュリー点を越えると急激に比抵抗が増大すると
いう性質を生かし、テレビの消磁回路や過電流保護回路
等に広く用いられている。近年の電子機器の小型化や低
コスト化に伴い、正特性サーミスタにも、より抵抗値の
低いものが求められ、これに対応するためには素子材料
の比抵抗を低くする必要があり、材料組成や製造プロセ
スの面から様々な検討がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特に消磁回路用の場
合、素子の抵抗値を小さくして突入電流を大きくするこ
とで消磁コイルの巻数を少なくし、低コスト化すること
が検討されている。この低抵抗化に対応するためには用
いる素子材料の比抵抗を従来の40Ω・cm以上から1
0〜20Ω・cmの範囲にまで下げなければならない。
しかし、このような低抵抗化を行うと、耐電圧や突入許
容電力、さらにはオン/オフサイクル寿命が低下すると
いう欠点がある。ここで耐電圧とは、静的耐電圧ともい
い、正特性サーミスタ素子(以下、単に素子という。)
に徐々に電圧を印加したとき、素子が破壊せずに耐え得
る最大電圧をいう。また突入許容電力とは、素子に瞬時
に電圧を印加したとき、素子が破壊せずに耐え得る最大
電圧をいう。特に消磁用やモータ起動用の場合、素子に
電圧が繰り返し印加されるため、単に耐電圧の性能のみ
ではなく、突入許容電力が高く、かつオン/オフサイク
ル寿命が長いことが重要となる。耐電圧を向上させる方
法としては、チタン酸バリウムにSr、CaおよびPb
を含有させる方法があり、既に公知である(特開昭57
−157502)。しかし、この方法では比抵抗が35
Ω・cmよりも低くならず、突入許容電力も低く、オン
/オフサイクル寿命も充分長くはなかった。また、Y、
GdおよびDyを含有させる方法も公知であるが、この
方法では比抵抗の目標とする10〜20Ω・cmの範囲
が実現できるものの、耐電圧や突入許容電力が低く、オ
ン/オフサイクル寿命も短い。このため、耐電圧を向上
させるとともに、比抵抗が35Ω・cm以下で、突入許
容電力も高く、オン/オフサイクル寿命も長い正特性サ
ーミスタを形成できる磁器組成物が要求されていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するもので、素子材料の比抵抗を下げても、耐電圧、
突入許容電力およびオン/オフサイクル寿命が低下する
ことなく、抵抗値の低い正特性サーミスタを得ようとす
るものである。すなわち、組成式(BaSrCa
PbCe)Ti(x+y+z+s+t=1)
で表されるチタン酸バリウム系固溶体において、組成値
xが0.4180≦x≦0.8080、yが0.02≦y
≦0.30、zが0.05≦z≦0.20、sが0.01≦
s≦0.15、tが0.0010≦t≦0.0035、u
が0.95≦u≦1.02である上記組成式に対して、M
nが0.001 wt%≦Mn≦0.0065wt%、S
iが0.09wt%≦Si≦1.0wt%含有することを
特徴とする正特性サーミスタ磁器組成物である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明によれば、組成式(Ba
SrCaPbCe)Ti(x+y+z+
s+t=1)で表されるチタン酸バリウム系固溶体にお
いて、組成値xが0.4180≦x≦0.8080、yが
0.02≦y≦0.30、zが0.05≦z≦0.20、s
が0.01≦s≦0.15、tが0.0010≦t≦0.0
035、uが0.95≦u≦1.02である上記組成式に
対して、Mnが0.001 wt%≦Mn≦0.0065
wt%、Siが0.09wt%≦Si≦1.0wt%含有
することにより、素子材料の比抵抗を下げても、耐電圧
および突入許容電力が低下することなく、従来よりも抵
抗の低い正特性サーミスタを作製することができる。
【0006】
【実施例】原料としてBaCO、SrCO、CaC
、Pb、TiO、半導体化剤としてCeO
、添加物としてMnCO、SiOを準備し、これ
らを表1〜3に示す所定の組成となるように配合した。
さらにこれを湿式で混合した後に脱水乾燥し、1200
℃で2時間仮焼した。次に、これを湿式粉砕した後にバ
インダーを加えて造粒し、造粒粉体を得た。これを一軸
方向に圧力を加えて円柱状(直径18mm、厚み2.5
mm)に成形し、1300℃で1時間焼成し、焼結体素
子を得た。この焼結体素子の両面にインジウム−ガリウ
ム合金を塗布し、常温比抵抗および耐電圧測定用の試料
とした。さらに、この焼結体素子に電極(下層にNi電
極、上層にSn電極からなる二層電極)を形成した後
に、リード線を接続し、外装樹脂で外装した素子で突入
許容電力の測定とオン/オフサイクルテスト(素子が破
壊するサイクル数の測定)を行った。また、半導体化剤
にYを用いた従来例と、Gd、Dyを用いた比較例につ
いても上記と同様の試験を行った。表1〜3において、
A−1〜A−23は本発明による実施例であり、a−1
〜a−16は本発明の請求範囲を外れる比較例である。
また、b−1〜b−6は半導体化剤にGd、Dyを用い
た比較例である。これらの結果を表1〜3に示す。
【0007】
【表1】
【0008】
【表2】
【0009】
【表3】
【0010】表1〜3に示した実施例において、評価○
印は、低抵抗の消磁用正特性サーミスタの素子材料とし
て求められる特性、すなわち比抵抗30Ω・cm未満で
耐電圧120V/mm以上、突入許容電力260V以
上、オン/オフサイクル寿命30000サイクル以上を
満足するものである。表1〜3より、本発明の実施例A
−1〜A−23はすべて評価○であり、比較例、従来例
と比較して、低抵抗の消磁用正特性サーミスタの素子材
料として使用できる特性を備えていることが分かる。
【0011】なお、ここで、Baの組成値xは0.41
80未満では比抵抗が高くなり、0.8080を超える
と耐電圧や突入許容電力が低下する。Srの組成値yは
0.02未満では耐電圧が低下し、0.30を超えると比
抵抗が高くなる。Caの組成値zは0.05未満では耐
電圧が低下し、0.20を超えると比抵抗が高くなる。
Pbの組成値sは0.01未満では耐電圧が低下し、0.
15を超えると比抵抗が高くなる。半導体化元素Ceの
組成値tは0.001未満では電気的特性が劣化し、0.
0035を超えると比抵抗が高くなる。半導体化剤の種
類については、前述したようにCeが10〜20Ω・c
mの範囲の比抵抗でも、十分使用できるレベルの耐電圧
と突入許容電力およびオン/オフサイクル寿命特性が得
られる。一方、Y、GdおよびDyは比抵抗の目標とす
る10〜20Ω・cmの範囲が実現できるものの、耐電
圧や突入許容電力が低く、オン/オフサイクル寿命も短
い。Tiのモル比uは請求項範囲0.95〜1.02以外
では比抵抗が高くなる。Mnの添加量は、0.001w
t%未満では電気的特性が劣化し、0.0065wt%
を超えると比抵抗が高くなる。Siの添加量は0.09
wt%(SiOとして0.2wt%)未満では焼結温
度が高くなり、通常の焼成条件では比抵抗が高く、良好
な特性が得られない。また、1.0wt%(SiO
して2.1wt%)を超えると電気的特性が劣化し、さ
らには素子が融着する現象が顕著に見られるようにな
る。また、上記実施例では、SiをSiOとして添加
したが、これをSiとして添加しても同様の効果
を得ることができた。
【0012】
【発明の効果】組成式(BaSrCaPbCe
)Ti(x+y+z+s+t=1)で表される
チタン酸バリウム系固溶体において、組成値xが0.4
180≦x≦0.8080、yが0.02≦y≦0.3
0、zが0.05≦z≦0.20、sが0.01≦s≦0.
15、tが0.0010≦t≦0.0035、uが0.9
5≦u≦1.02である上記組成式に対して、Mnが0.
001wt%≦Mn≦0.0065wt%、Siが0.0
9wt%≦Si≦1.0wt%含有することによって、
素子材料を低比抵抗化しても耐電圧、突入許容電力およ
びオン/オフサイクル寿命が低下することなく、抵抗値
の低い正特性サーミスタを得ることができる。よって本
発明は従来のものよりも低抵抗の消磁用正特性サーミス
タの素子材料をはじめとする様々な用途の正特性サーミ
スタに使用でき,その工業的利用価値は大きい。
フロントページの続き Fターム(参考) 4G031 AA04 AA05 AA06 AA07 AA11 AA19 AA30 AA32 BA05 5E034 AA01 AC02 DB01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成式(BaSrCaPbCe
    )Ti(x+y+z+s+t=1)で表される
    チタン酸バリウム系固溶体において、 組成値xが0.4180≦x≦0.8080、yが0.0
    2≦y≦0.30、zが0.05≦z≦0.20、sが0.
    01≦s≦0.15、tが0.0010≦t≦0.003
    5、uが0.95≦u≦1.02である上記組成式に対し
    て、 Mnが0.001wt%≦Mn≦0.0065wt%、S
    iが0.09wt%≦Si≦1.0wt%含有することを
    特徴とする正特性サーミスタ磁器組成物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012216646A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池の製造方法

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