JP2020057719A - Thermistor material and manufacturing method therefor - Google Patents

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Katsunori Yamada
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Abstract

To provide a thermistor material that uses few kinds of compositions as compared with a conventional one, and is capable of performing highly accurate temperature detection in a low-temperature region, and to provide a manufacturing method therefor.SOLUTION: A thermistor material comprises: matrix crystal grains made of SiN; a grain boundary phase existing between at least the matrix crystal grains; SiC crystal grains dispersed between the matrix crystal grains and/or in the grain boundary phase; Si crystal grains; and BN crystal grains. The thermistor material may further comprise TiN crystal grains and/or TiBcrystal grains in addition to these grains. Such a thermistor material has both of a proper specific resistance value and a relatively large temperature resistance change rate (B value). Such a thermistor material can be obtained by molding a mixture containing predetermined amounts of an SiNpowder, an SiC powder, a B powder or a TiBpowder, and a sintering aid and by sintering the molded mixture.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、サーミスタ材料及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、従来に比べて構成成分の種類が少なく、かつ、低温域において高精度の温度検出が可能なサーミスタ材料及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a thermistor material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thermistor material having a smaller number of types of constituent components than conventional and capable of detecting a temperature with high accuracy in a low temperature range, and a method of manufacturing the same.

サーミスタとは、温度変化に対して電気抵抗変化の大きい抵抗体をいう。サーミスタは、温度の上昇に対して電気抵抗が減少するNTCサーミスタ、温度の上昇に対して電気抵抗が増加するPTCサーミスタ、ある温度を超えると電気抵抗が急激に減少するCRTサーミスタに分類される。これらの内、NTCサーミスタは、低コストで電気抵抗値が温度変化に対して指数関数的に大きく変化するため、最も使われており、単にサーミスタというときは、NTCサーミスタを指す。   The thermistor refers to a resistor having a large change in electric resistance with respect to a change in temperature. The thermistors are classified into NTC thermistors whose electrical resistance decreases with increasing temperature, PTC thermistors whose electrical resistance increases with increasing temperature, and CRT thermistors whose electrical resistance sharply decreases above a certain temperature. Of these, the NTC thermistor is most used because the electric resistance value changes exponentially with temperature change at low cost, and the NTC thermistor simply refers to the NTC thermistor.

一般に使用されるサーミスタは、Mn、Ni、Co、Fe、Cu、Y、Crなどの遷移金属酸化物を2〜4種類含む酸化物複合体からなる。このような酸化物系のサーミスタ材料としては、例えば、スピネル型酸化物、ペロブスカイト型酸化物、スピネルとペロブスカイトの混合物などが知られている。
酸化物系サーミスタでは、酸素イオン拡散の温度依存性を利用して温度検出を行っている。また、ペロブスカイト型酸化物からなるサーミスタにおいては、2価金属をドープすることによって、酸素欠陥による正孔よりも多くの正孔を導入したp型半導体とし、低酸素雰囲気での電気抵抗値の不安定化を抑制することが行われている。
A commonly used thermistor is composed of an oxide composite containing two to four transition metal oxides such as Mn, Ni, Co, Fe, Cu, Y, and Cr. As such oxide-based thermistor materials, for example, spinel-type oxides, perovskite-type oxides, and mixtures of spinel and perovskite are known.
In an oxide thermistor, temperature detection is performed using the temperature dependence of oxygen ion diffusion. Further, in a thermistor made of a perovskite oxide, a p-type semiconductor in which more holes are introduced than holes due to oxygen vacancies is obtained by doping a divalent metal, and the electric resistance value in a low oxygen atmosphere is not improved. Stabilization has been suppressed.

また、非酸化物系のサーミスタ材料も知られている。
例えば、特許文献1には、一般式:(1−x)SiC−xMO(0.05≦x≦0.7、MOはAl23、ZrO2、Y23、又はTiO2)で表される組成を持つ高温サーミスタ材料が開示されている。
同文献には、このような組成を持つ材料は、サーミスタ定数が大きく、高温域における抵抗値の変化率も小さく、熱的にも化学的にも安定である点が記載されている。
Non-oxide thermistor materials are also known.
For example, Patent Document 1 discloses a general formula: (1-x) SiC-xMO (0.05 ≦ x ≦ 0.7, where MO is Al 2 O 3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , or TiO 2 ). A high temperature thermistor material having the composition represented is disclosed.
The document describes that a material having such a composition has a large thermistor constant, a small rate of change in resistance in a high temperature range, and is thermally and chemically stable.

特許文献2には、Si34焼結体中に、抵抗体としてW線を埋設した温度センサが開示されている。
同文献には、このような温度センサは、800℃以上の高温ガス炎を照射しても耐熱性に優れ、着火応答時間が著しく早くなる点が記載されている。
Patent Document 2 discloses a temperature sensor in which a W wire is embedded as a resistor in a Si 3 N 4 sintered body.
The document describes that such a temperature sensor has excellent heat resistance even when irradiated with a high-temperature gas flame of 800 ° C. or higher, and the ignition response time is significantly shortened.

特許文献3には、13〜15wt%の(B4C+SiC)からなる導電路形成物質を含み、残部がAl23からなり、SiC/Al23比(体積比)が0.044以下であるサーミスタ材料が開示されている。
同文献には、このようなサーミスタ材料は、400〜800℃の温度で使用しても安定性を有し、抵抗値のコントロール及びガラス封止が容易である点が記載されている。
Patent Document 3 contains a conductive path forming material composed of (B 4 C + SiC) in an amount of 13 to 15 wt%, the balance being composed of Al 2 O 3 , and a SiC / Al 2 O 3 ratio (volume ratio) of 0.044 or less. Thermistor material is disclosed.
The document describes that such a thermistor material has stability even when used at a temperature of 400 to 800 ° C., and it is easy to control the resistance value and seal the glass.

特許文献4には、Si34−8.7wt%SiC−29.1wt%Y23−0.8wt%TiB2−0.2wt%Bからなるワイドレンジ用サーミスタ材料が開示されている。
同文献には、このようなサーミスタ材料は、低温から高温まで広い温度範囲において電気抵抗が低く、抵抗値の調整が可能である点が記載されている。
Patent Document 4, Si 3 N 4 -8.7wt% SiC-29.1wt% Y 2 O 3 -0.8wt% TiB 2 wide-range thermistor material consisting -0.2wt% B is disclosed .
The document describes that such a thermistor material has a low electric resistance in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature, and the resistance value can be adjusted.

特許文献5には、絶縁性セラミックスからなるマトリックス材料と、非酸化物系の導電性材料からなり、前記マトリックス材料の周囲に分散して導電パスを形成している導電性粒子とを備えた還元雰囲気用サーミスタ材料が開示されている。
同文献には、還元雰囲気中で安定な絶縁性セラミックスからなるマトリックス材料の周囲に非酸化物系の導電性材料からなる導電性粒子を配置し、マトリックス材料の周囲に導電パスを形成すると、還元雰囲気下においても安定した温度検出が可能となる点が記載されている。
Patent Literature 5 discloses a reduction method including a matrix material made of an insulating ceramic and conductive particles made of a non-oxide conductive material and dispersed around the matrix material to form a conductive path. An atmospheric thermistor material is disclosed.
According to the document, conductive particles made of a non-oxide conductive material are arranged around a matrix material made of insulating ceramics that are stable in a reducing atmosphere, and a conductive path is formed around the matrix material. It describes that stable temperature detection is possible even in an atmosphere.

さらに、特許文献6には、15wt%以上30wt%以下のα型SiCと、0.6wt%以上5.0wt%以下のTiB2と、0.01wt%以上12wt%以下のホウ素とを含み、残部が絶縁性セラミックスからなる低温用サーミスタ材料が開示されている。
同文献には、このような組成を持つサーミスタ材料は、−80℃〜500℃程度の温度域における温度測定を高精度で行うことが可能である点が記載されている。
Further, Patent Document 6 includes 15 wt% or more and 30 wt% or less of α-type SiC, 0.6 wt% or more and 5.0 wt% or less of TiB 2 , and 0.01 wt% or more and 12 wt% or less of boron, and the balance Discloses a low-temperature thermistor material comprising an insulating ceramic.
The document describes that a thermistor material having such a composition can perform temperature measurement in a temperature range of about −80 ° C. to 500 ° C. with high accuracy.

酸化物セラミックスからなるサーミスタは、酸素の欠損を利用したイオン伝導を利用して温度検出を実施している。そのため、水素ガス中のような還元雰囲気下において酸化物セラミックス系サーミスタを使用すると、酸素欠損量が変化し、これによって電気抵抗値が本来の値に比べて大きくシフト(電気抵抗値が1桁上昇)するという問題がある。この問題に対処するため、現状では、ガラスシールや金属チューブあるいは樹脂被覆等によりセンサ素子をガスから遮蔽するするような構造を取っている。そのため、シール構造を施すことによる大幅なコストアップや、応答性の大幅な低下が問題となっている。   A thermistor made of oxide ceramics performs temperature detection using ion conduction using oxygen deficiency. Therefore, when an oxide ceramics-based thermistor is used in a reducing atmosphere such as in hydrogen gas, the amount of oxygen deficiency changes, and as a result, the electric resistance value shifts significantly from its original value (the electric resistance value increases by one digit). ). To cope with this problem, at present, a structure is adopted in which the sensor element is shielded from gas by a glass seal, a metal tube, a resin coating, or the like. For this reason, there is a problem in that the cost is significantly increased by providing the seal structure, and the responsiveness is significantly reduced.

一方、絶縁性セラミックスとSiCとを複合させたSiC系サーミスタにおいては、雰囲気依存性がなく、電気抵抗値の上昇といった問題はない。また、温度−抵抗係数が小さいため、低温(−80℃)〜高温(1000℃以上)までの広い温度範囲をカバーすることができるワイドレンジ性が特徴である。しかしながら、このようなワイドレンジサーミスタは、低温域のみのようなショートレンジの温度検出については、検出精度が低いため、適用できないという問題があった。   On the other hand, in a SiC-based thermistor in which insulating ceramics and SiC are combined, there is no dependency on atmosphere and there is no problem such as an increase in electric resistance. In addition, since it has a small temperature-resistance coefficient, it is characterized by a wide range that can cover a wide temperature range from a low temperature (−80 ° C.) to a high temperature (1000 ° C. or more). However, such a wide-range thermistor has a problem that it cannot be applied to temperature detection in a short range such as only in a low-temperature range because of low detection accuracy.

これに対し、絶縁性セラミックスに対して、SiCに加えて、TiB2及びBをさらに複合化させ、かつ、これらの含有量を最適化すると、低温域において高精度に温度検出することが可能なサーミスタ材料を得ることができる。しかしながら、従来の低温域用サーミスタ材料は、構成成分の種類が多く、サーミスタ素子を安定して製造する上で難しさがあり、製造コストも高くなるという問題がある。 On the other hand, when insulating ceramics are further compounded with TiB 2 and B in addition to SiC and their contents are optimized, it is possible to detect the temperature with high accuracy in a low temperature range. A thermistor material can be obtained. However, the conventional low-temperature range thermistor material has many types of constituent components, and there is a problem in that it is difficult to stably manufacture the thermistor element and the manufacturing cost is increased.

特開昭63−069203号公報JP-A-63-069203 特開昭63−138224号公報JP-A-63-138224 特開平01−064202号公報JP-A-01-064202 特開2000−348907号公報JP 2000-348907 A 特開2009−259911号公報JP 2009-259911 A 特開2013−197308号公報JP 2013-197308 A

本発明が解決しようとする課題は、従来に比べて構成成分の種類が少なく、かつ、−50℃〜500℃程度の低温域において高精度の温度検出が可能なサーミスタ材料及びその製造方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a thermistor material having a smaller number of types of constituent components than in the past and capable of detecting a temperature with high accuracy in a low temperature range of about −50 ° C. to 500 ° C., and a method of manufacturing the same. Is to do.

上記課題を解決するために本発明に係るサーミスタ材料の1番目は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記サーミスタ材料は、
Si34からなるマトリックス結晶粒と、
少なくとも前記マトリックス結晶粒間に存在する粒界相と、
前記マトリックス結晶粒間及び/又は前記粒界相内に分散しているSiC結晶粒、Si結晶粒、及びBN結晶粒と
を備えている。
(2)前記サーミスタ材料は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.5以下であり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.0以下であり、かつ、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上6.0以下である。
(3)前記サーミスタ材料は、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下であり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下である。
In order to solve the above problems, a first aspect of the thermistor material according to the present invention has the following configuration.
(1) The thermistor material is
Matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 ,
A grain boundary phase present between at least the matrix crystal grains,
SiC crystal grains, Si crystal grains, and BN crystal grains dispersed between the matrix crystal grains and / or in the grain boundary phase.
(2) The thermistor material comprises:
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 2.5 or less,
Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 2.0 or less, and
The Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 6.0 or less.
(3) The thermistor material comprises:
The specific resistance value at 0 ° C. is 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The rate of change in temperature resistance (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less.

本発明に係るサーミスタ材料の製造方法の1番目は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記サーミスタ材料の製造方法は、
主原料として、Si34粉末、SiC粉末、B粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形し、焼結する成形・焼結工程と
を備えている。
(2)前記混合工程は、
SiC配合量が14vol%超40vol%未満となり、
B配合量が2vol%以上30vol%以下となり、
前記焼結助剤の配合量が4vol%以上15vol%未満となり、
残部がSi34となるように、これらを混合するものからなる。
(3)前記混合工程及び前記成形・焼結工程は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.5以下となり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.0以下となり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上6.0以下となり、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下となり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下となるように、
前記主原料を混合し、かつ、前記混合物を成形及び焼結するものからなる。
A first aspect of the method for producing a thermistor material according to the present invention has the following configuration.
(1) The method for producing the thermistor material is as follows:
A mixing step of obtaining a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, B powder, and a sintering aid as main raw materials;
A forming and sintering step of forming and sintering the mixture.
(2) The mixing step comprises:
SiC compound amount becomes more than 14 vol% and less than 40 vol%,
B content becomes 2 vol% or more and 30 vol% or less,
The compounding amount of the sintering aid is 4 vol% or more and less than 15 vol%,
They consist of a mixture of these so that the remainder is Si 3 N 4 .
(3) The mixing step and the forming / sintering step
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 2.5 or less,
Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 2.0 or less,
Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 6.0 or less,
The specific resistance at 0 ° C. becomes 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The temperature resistance change rate (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less,
The main material is mixed, and the mixture is molded and sintered.

本発明に係るサーミスタ材料の2番目は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記サーミスタ材料は、
Si34からなるマトリックス結晶粒と、
少なくとも前記マトリックス結晶粒間に存在する粒界相と、
前記マトリックス結晶粒間及び/又は前記粒界相内に分散しているSiC結晶粒、Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒、又は、これらに加えてTiB2結晶粒と
を備えている。
(2)前記サーミスタ材料は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上1.6以下であり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.6以下であり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.5以下であり、かつ、
(TiN+TiB2)/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.2以上1.5以下である。
(3)前記サーミスタ材料は、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下であり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下である。
A second aspect of the thermistor material according to the present invention has the following configuration.
(1) The thermistor material is
Matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 ,
A grain boundary phase present between at least the matrix crystal grains,
SiC crystal grains, Si crystal grains, BN crystal grains, and TiN crystal grains dispersed between the matrix crystal grains and / or in the grain boundary phase, or TiB 2 crystal grains in addition thereto. .
(2) The thermistor material comprises:
A Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 or more and 1.6 or less;
A Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 to 0.6,
A Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 to 0.5, and
(TiN + TiB 2 ) / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.2 or more and 1.5 or less.
(3) The thermistor material comprises:
The specific resistance value at 0 ° C. is 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The rate of change in temperature resistance (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less.

さらに、本発明に係るサーミスタ材料の製造方法の2番目は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記サーミスタ材料の製造方法は、
主原料として、Si34粉末、SiC粉末、TiB2粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形し、焼結する成形・焼結工程と
を備えている。
(2)前記混合工程は、
SiC配合量が14vol%超40vol%未満となり、
TiB2配合量が4vol%以上15vol%以下となり、
前記焼結助剤の配合量が4vol%以上15vol%未満となり、
残部がSi34となるように、これらを混合するものからなる。
(3)前記混合工程及び前記成形・焼結工程は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上1.6以下となり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.6以下となり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.5以下となり、
(TiN+TiB2)/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.2以上1.5以下となり、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下となり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下となるように、
前記主原料を混合し、かつ、前記混合物を成形及び焼結するものからなる。
Further, a second aspect of the method for producing a thermistor material according to the present invention has the following configuration.
(1) The method for producing the thermistor material is as follows:
A mixing step of obtaining a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, TiB 2 powder, and a sintering aid as main raw materials;
A forming and sintering step of forming and sintering the mixture.
(2) The mixing step comprises:
SiC compound amount becomes more than 14 vol% and less than 40 vol%,
TiB 2 compounding amount becomes 4 vol% or more and 15 vol% or less,
The compounding amount of the sintering aid is 4 vol% or more and less than 15 vol%,
They consist of a mixture of these so that the remainder is Si 3 N 4 .
(3) The mixing step and the forming / sintering step
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 1.6 or less,
The Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 0.6 or less,
Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 0.5 or less,
(TiN + TiB 2 ) / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.2 or more and 1.5 or less,
The specific resistance at 0 ° C. becomes 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The temperature resistance change rate (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less,
The main material is mixed, and the mixture is molded and sintered.

Si34からなるマトリックス結晶粒とSiC結晶粒とを複合化させたサーミスタ材料において、ショートレンジ性を獲得するためには、所定量のBと所定量のTiB2の双方を添加することが必須と考えられていた。
これに対し、Si34からなるマトリックス結晶粒とSiC結晶粒とを複合化させたサーミスタ材料に対し、相対的に多量のBのみを添加し、かつ、各成分の含有量を最適化すると、適度な比抵抗値と相対的に高い温度抵抗変化率とを兼ね備えたサーミスタ材料が得られる。これは、原料中のSi34とBとが反応することにより適量かつ適度な大きさのSi結晶粒が生成し、生成したSi結晶粒が適度な間隔でSiC結晶粒の間に離散的に分散した導電パスを形成するためと考えられる。
In the thermistor material in which the matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 and the SiC crystal grains are combined, in order to obtain a short range property, it is necessary to add both a predetermined amount of B and a predetermined amount of TiB 2. Was considered mandatory.
On the other hand, when a relatively large amount of B alone is added to the thermistor material in which the matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 and the SiC crystal grains are combined, and the content of each component is optimized. Thus, a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance can be obtained. This is because Si 3 N 4 in the raw material reacts with B to generate Si crystal grains of an appropriate amount and an appropriate size, and the generated Si crystal grains are discretely formed between the SiC crystal grains at an appropriate interval. To form conductive paths dispersed in

同様に、Si34からなるマトリックス結晶粒とSiC結晶粒とを複合化させたサーミスタ材料に対し、相対的に多量のTiB2のみを添加し、かつ、各成分の含有量を最適化すると、適度な比抵抗値と相対的に高い温度抵抗変化率とを兼ね備えたサーミスタ材料が得られる。これは、原料中のSi34とTiB2とが反応することにより適量かつ適度な大きさのSi結晶粒及びTiN結晶粒が生成し、生成したSi結晶粒及びTiN結晶粒(並びに、未反応のTiB2が残存する場合にはTiB2結晶粒)が適度な間隔でSiC結晶粒の間に離散的に分散して、これらの結晶粒が導電パスを形成するためと考えられる。 Similarly, when a relatively large amount of TiB 2 alone is added to a thermistor material in which a matrix crystal grain composed of Si 3 N 4 and a SiC crystal grain are combined, and the content of each component is optimized, Thus, a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance can be obtained. This is because Si 3 N 4 and TiB 2 in the raw material react with each other to generate appropriate amounts and appropriate sizes of Si crystal grains and TiN crystal grains, and the generated Si crystal grains and TiN crystal grains (and TiB 2 grains) when TiB 2 reaction remains discretely distributed between the SiC crystal grains at moderate intervals, these crystal grains is considered to form a conductive path.

実施例6で得られたサーミスタ素子の温度Tと抵抗値Rとの関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a temperature T and a resistance value R of the thermistor element obtained in Example 6. 実施例10で得られたサーミスタ素子の温度Tと抵抗値Rとの関係を示す図である。FIG. 14 is a view showing the relationship between the temperature T and the resistance value R of the thermistor element obtained in Example 10. 比較例2で得られたサーミスタ素子の温度Tと抵抗値Rとの関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a temperature T and a resistance value R of the thermistor element obtained in Comparative Example 2.

B配合量とSi/BN比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between B compounding quantity and Si / BN ratio. B配合量とSi/SiC比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between B compounding quantity and Si / SiC ratio. B配合量とSi/Si34比との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the B amount and the Si / Si 3 N 4 ratio.

TiB2配合量とSi/BN比との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between TiB 2 amount and Si / BN ratio. TiB2配合量とSi/SiC比との関係を示す図である。Is a diagram showing the relationship between TiB 2 amounts and Si / SiC ratio. TiB2配合量とSi/Si34比との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between TiB 2 amount and Si / Si 3 N 4 ratio. TiB2配合量と(TiN+TiB2)/SiC比との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between TiB 2 amount and (TiN + TiB 2) / SiC ratio.

以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. サーミスタ材料(1)]
本発明の第1の実施の形態に係るサーミスタ材料は、以下の構成を備えている。
(1)前記サーミスタ材料は、
Si34からなるマトリックス結晶粒と、
少なくとも前記マトリックス結晶粒間に存在する粒界相と、
前記マトリックス結晶粒間及び/又は前記粒界相内に分散しているSiC結晶粒、Si結晶粒、及びBN結晶粒と
を備えている。
(2)前記サーミスタ材料は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.5以下であり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.0以下であり、かつ、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上6.0以下である。
(3)前記サーミスタ材料は、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下であり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[1. Thermistor material (1)]
The thermistor material according to the first embodiment of the present invention has the following configuration.
(1) The thermistor material is
Matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 ,
A grain boundary phase present between at least the matrix crystal grains,
SiC crystal grains, Si crystal grains, and BN crystal grains dispersed between the matrix crystal grains and / or in the grain boundary phase.
(2) The thermistor material comprises:
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 2.5 or less,
Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 2.0 or less, and
The Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 6.0 or less.
(3) The thermistor material comprises:
The specific resistance value at 0 ° C. is 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The rate of change in temperature resistance (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less.

[1.1. 成分]
[1.1.1. マトリックス結晶粒]
[A. マトリックス結晶粒の組成]
マトリックス結晶粒は、絶縁性セラミックスからなる。「絶縁性セラミックス」とは、比抵抗値が1012Ωcm以上であるものをいう。本実施の形態において、マトリックス結晶粒は、Si34からなる。
[1.1. component]
[1.1.1. Matrix crystal grains]
[A. Composition of matrix grains]
The matrix crystal grains are made of insulating ceramics. “Insulating ceramics” refers to those having a specific resistance of 10 12 Ωcm or more. In the present embodiment, the matrix crystal grains are made of Si 3 N 4 .

[B. マトリックス結晶粒の平均結晶粒径]
本発明において、マトリックス結晶粒の平均結晶粒径は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な値を選択することができる。一般に、マトリックス結晶粒の平均結晶粒径が小さくなるほど、比抵抗値のバラツキが小さくなる。マトリックス結晶粒の平均結晶粒径は、5μm以下が好ましい。平均結晶粒径は、好ましくは、1μm以下、さらに好ましくは、0.75μm以下である。
ここで、「平均結晶粒径」とは、顕微鏡(SEM、TEM、EPMA等)観察により無作為に選んだ10個以上の結晶粒のサイズ(結晶粒の最小外接円の直径)のメディアン値(サンプリングした結晶粒のサイズの累積分布が50%となるときの結晶粒のサイズ(d50))をいう。
[B. Average grain size of matrix grains]
In the present invention, the average crystal grain size of the matrix crystal grains is not particularly limited, and an optimal value can be selected according to the purpose. Generally, as the average crystal grain size of the matrix crystal grains becomes smaller, the variation in the specific resistance value becomes smaller. The average crystal grain size of the matrix crystal grains is preferably 5 μm or less. The average crystal grain size is preferably 1 μm or less, more preferably 0.75 μm or less.
Here, the “average crystal grain size” refers to a median value (diameter of a minimum circumscribed circle of crystal grains) of 10 or more crystal grains randomly selected by observation with a microscope (SEM, TEM, EPMA, etc.). It refers to the crystal grain size (d 50 ) when the cumulative distribution of the sampled crystal grains becomes 50%.

[1.1.2. 粒界相]
[A. 粒界相の組成]
粒界相は、少なくともマトリックス結晶粒間に存在している。粒界相は、マトリックス結晶粒間に加えて、SiC結晶粒間、Si結晶粒間、BN結晶粒間、又は、これらの結晶粒間に存在している場合がある。粒界相は、酸化物相であって、その組成は、原料に添加された焼結助剤の組成に依存する。本発明において、粒界相の組成は、特に限定されない。
[1.1.2. Grain boundary phase]
[A. Composition of Grain Boundary Phase]
The grain boundary phase exists at least between the matrix grains. The grain boundary phase may be present between SiC crystal grains, between Si crystal grains, between BN crystal grains, or between these crystal grains in addition to between matrix crystal grains. The grain boundary phase is an oxide phase, and its composition depends on the composition of the sintering aid added to the raw material. In the present invention, the composition of the grain boundary phase is not particularly limited.

粒界相としては、例えば、
(a)焼結助剤として用いた組成物(例えば、Al23、AlN、Y23、Yb23、SiO2、Lu23、CeO2、MgO、ZrO2、SrO、HfO2、Cr23など)、
(b)2種以上の焼結助剤が反応することにより生成する組成物、
(c)1種又は2種以上の焼結助剤とそれ以外の主原料(例えば、Si34、SiC)とが反応することにより生成する組成物、
などがある。
As the grain boundary phase, for example,
(A) a composition used as sintering aids (e.g., Al 2 O 3, AlN, Y 2 O 3, Yb 2 O 3, SiO 2, Lu 2 O 3, CeO 2, MgO, ZrO 2, SrO, HfO 2 , Cr 2 O 3 ),
(B) a composition formed by the reaction of two or more sintering aids,
(C) a composition produced by reacting one or more sintering aids with other main raw materials (eg, Si 3 N 4 , SiC);
and so on.

[B. 粒界相の結晶性]
粒界相は、焼結助剤として添加した材料の種類及び焼結条件に応じて、結晶質となる場合と、アモルファスとなる場合がある。本発明において、粒界相は、結晶質であっても良く、あるいは、アモルファスであっても良い。
一般に、粒界相がアモルファス状(低融点相)である場合、焼結時に緻密化しやすいが、焼結体としては比抵抗値が上昇する傾向があり、耐熱性も低下する。一方、粒界相が結晶相を含む場合、高温域における元素拡散が抑制され、耐熱性が向上する。
[C. 粒界相の厚さ]
粒界相が厚すぎると、導電性が低下し、比抵抗値が上昇する。従って、粒界相の厚さは、10nm以下が好ましい。粒界相の厚さは、好ましくは、6nm以下、さらに好ましくは、3nm以下である。
一方、粒界相が薄すぎると、焼結性が損なわれる。従って、粒界相の厚さは、0.5nm以上が好ましい。粒界相の厚さは、好ましくは、1nm以上、さらに好ましくは、2nm以上である。
[B. Grain boundary phase crystallinity]
The grain boundary phase may be crystalline or amorphous depending on the type of material added as a sintering aid and sintering conditions. In the present invention, the grain boundary phase may be crystalline or amorphous.
Generally, when the grain boundary phase is amorphous (low melting point phase), it tends to be densified at the time of sintering, but the sintered body tends to have a higher specific resistance and lower heat resistance. On the other hand, when the grain boundary phase includes a crystal phase, element diffusion in a high temperature region is suppressed, and heat resistance is improved.
[C. Grain boundary phase thickness]
If the grain boundary phase is too thick, the conductivity will decrease and the specific resistance will increase. Therefore, the thickness of the grain boundary phase is preferably 10 nm or less. The thickness of the grain boundary phase is preferably 6 nm or less, more preferably 3 nm or less.
On the other hand, when the grain boundary phase is too thin, sinterability is impaired. Therefore, the thickness of the grain boundary phase is preferably 0.5 nm or more. The thickness of the grain boundary phase is preferably at least 1 nm, more preferably at least 2 nm.

[1.1.3. SiC結晶粒]
[A. SiC結晶粒の組成]
SiC結晶粒は、半導体であり、マトリックス結晶粒間及び/又は粒界相内に分散している。SiC結晶粒は、Si結晶粒と共に導電パスを形成している。SiC結晶粒は、α型SiC又はβ型SiCのいずれであっても良い。
SiC結晶粒の比抵抗値は、結晶構造、不純物元素の種類や量などに応じて変化する。SiC結晶粒の比抵抗値は、好ましくは、0.01Ωcm以上105Ωcm以下、さらに好ましくは、0.02Ωcm以上103Ωcm以下である。
[1.1.3. SiC crystal grains]
[A. Composition of SiC crystal grains]
The SiC crystal grains are semiconductors and are dispersed between matrix crystal grains and / or in a grain boundary phase. The SiC crystal grains form a conductive path together with the Si crystal grains. The SiC crystal grains may be either α-type SiC or β-type SiC.
The specific resistance value of the SiC crystal grain changes according to the crystal structure, the type and amount of the impurity element, and the like. The specific resistance value of the SiC crystal grains is preferably 0.01 Ωcm or more and 10 5 Ωcm or less, and more preferably 0.02 Ωcm or more and 10 3 Ωcm or less.

[B. SiC結晶粒の平均結晶粒径]
本実施の形態において、SiC結晶粒の平均結晶粒径d50は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な値を選択することができる。一般に、SiC結晶粒のd50が小さくなるほど、緻密化が促進されると共に、焼結中に起こるSi34結晶の粒成長を抑制し、組織が細かくなるため、比抵抗値のバラツキが小さくなる。SiC結晶粒のd50は、5μm以下が好ましい。d50は、好ましくは、2μm以下、さらに好ましくは、1μm以下、さらに好ましくは、0.7μm以下である。
[B. Average grain size of SiC grains]
In this embodiment, the average crystal grain size d 50 of the SiC crystal grains is not limited in particular, it is possible to select an optimum value depending on the purpose. In general, the higher the d 50 of the SiC crystal grains become smaller, the densification is promoted to suppress grain growth the Si 3 N 4 crystal that occurs during sintering, because the structure becomes finer, smaller variations in the specific resistance value Become. D 50 of SiC grains is preferably not more than 5 [mu] m. d 50 is preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less, and further preferably 0.7 μm or less.

[1.1.4. Si結晶粒及びBN結晶粒]
Si結晶粒及びBN結晶粒は、出発原料であるB(ホウ素)粉末とSi34粉末とが反応することにより生成する反応生成物である。Si結晶粒及びBN結晶粒は、いずれも、マトリックス結晶粒間又は粒界相内に分散している。
これらの内、Si結晶粒は、半導体であり、上述したSiC結晶粒と共に導電パスを形成している。一方、BN結晶粒は、絶縁体であるが、Si結晶粒の生成に伴って不可避的に副成する不純物である。本発明において、BN結晶粒は、サーミスタ特性の発現にはほとんど寄与しない。
[1.1.4. Si crystal grains and BN crystal grains]
The Si crystal grains and the BN crystal grains are reaction products generated by the reaction between the B (boron) powder as the starting material and the Si 3 N 4 powder. Both the Si crystal grains and the BN crystal grains are dispersed between the matrix crystal grains or in the grain boundary phase.
Among these, the Si crystal grains are semiconductors and form a conductive path together with the SiC crystal grains described above. On the other hand, BN crystal grains are insulators, but are inevitably by-produced impurities with the generation of Si crystal grains. In the present invention, BN crystal grains hardly contribute to the development of thermistor characteristics.

Si結晶粒及びBN結晶粒の平均結晶粒径d50は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な値を選択することができる。Si結晶粒及びBN結晶粒のd50は、主として、出発原料であるB粉末及びSi34粉末の平均粒径、並びに、焼結条件に依存する。後述する方法を用いると、Si結晶粒のd50は、0.1μm〜5μm程度となる。また、BN結晶粒のd50は、0.1μm〜10μm程度となる。 The average grain size d 50 of the Si crystal grains and BN grain is not particularly limited, it is possible to select an optimum value depending on the purpose. D 50 of Si grains and BN grain is primarily an average particle size of B powder and Si 3 N 4 powder as a starting material, and depends on the sintering conditions. When a method described later is used, d 50 of the Si crystal grain is about 0.1 μm to 5 μm. Further, d 50 of the BN crystal grains is about 0.1 m to 10 m.

[1.2. 各成分の含有量−最強線ピーク強度比]
本実施の形態に係るサーミスタ材料は、所定量の粒界相、SiC結晶粒、Si結晶粒、及びBN結晶粒を含み、残部がマトリックス結晶粒及び不可避的不純物からなる。各成分の含有量は、目的に応じて最適な値を選択することができる。なお、本実施の形態においては、各成分の含有量を直接、規定することに代えて、最強線ピーク強度比で代用する。
[1.2. Content of each component-peak intensity ratio of strongest line]
The thermistor material according to the present embodiment includes a predetermined amount of a grain boundary phase, SiC crystal grains, Si crystal grains, and BN crystal grains, and the remainder consists of matrix crystal grains and unavoidable impurities. For the content of each component, an optimal value can be selected according to the purpose. In the present embodiment, instead of directly specifying the content of each component, the maximum intensity peak intensity ratio is used instead.

[1.2.1. Si/BN比]
「Si/BN比」とは、X線回折を行った時に得られるBNの最強線のピーク強度(IBN)に対するSiの最強線のピーク強度(ISi)の比(=ISi/IBN)をいう。
本実施の形態において、サーミスタ特性を発現するための適切な比抵抗値と温度抵抗変化率(温度検知精度)を得るためには、SiC結晶粒の間に、適量、かつ、適度な大きさのSi結晶粒が離散的に分散しているのが望ましい。一般に、原料に添加するB量が多くなるほど、焼結体中のSi量が多くなる。但し、Si結晶粒の生成と同時に、BN結晶粒が生成する。BN結晶粒は絶縁物であるので、焼結体の比抵抗値はSi/BN比の大きさによって決まる。その結果、B量が多くなるほど、比抵抗値が低下し、かつ、温度抵抗変化率(B値)が大きくなり、温度の検知精度が高くなる。従って、絶縁材であるBNに対して、適正のサイズのSi結晶粒が適量に分散しているのが好ましい。このような効果を得るためには、Si/BN比は、0.1以上である必要がある。Si/BN比は、好ましくは、0.2以上、好ましくは、0.3以上、さらに好ましくは、0.6以上である。
[1.2.1. Si / BN ratio]
The “Si / BN ratio” refers to the ratio (= I Si / I BN ) of the peak intensity (I Si ) of the strongest line of Si to the peak intensity (I BN ) of the strongest line of BN obtained when X-ray diffraction is performed. ).
In the present embodiment, in order to obtain an appropriate specific resistance value and a rate of change in temperature resistance (temperature detection accuracy) for exhibiting thermistor characteristics, an appropriate amount and an appropriate size are set between SiC crystal grains. Desirably, Si crystal grains are dispersed discretely. Generally, as the amount of B added to the raw material increases, the amount of Si in the sintered body increases. However, BN crystal grains are generated simultaneously with the generation of Si crystal grains. Since the BN crystal grains are insulators, the specific resistance of the sintered body is determined by the magnitude of the Si / BN ratio. As a result, as the B amount increases, the specific resistance value decreases, the rate of change in temperature resistance (B value) increases, and the temperature detection accuracy increases. Therefore, it is preferable that Si crystal grains of an appropriate size are dispersed in an appropriate amount in BN which is an insulating material. To obtain such an effect, the Si / BN ratio needs to be 0.1 or more. The Si / BN ratio is preferably at least 0.2, preferably at least 0.3, and more preferably at least 0.6.

一方、Si結晶粒の生成量が過剰になると、1410℃以上で液相化したSiが結晶粒界相を拡散してSi結晶粒が連結する。その結果、比抵抗値が過剰に小さくなると共に、温度抵抗変化率(B値)が過剰に小さくなるため、精度の高いサーミスタ本来の特性が損なわれる恐れがある。従って、Si/BN比は、2.5以下である必要がある。Si/BN比は、好ましくは、1.6以下、さらに好ましくは、1.5以下である。   On the other hand, when the amount of generated Si crystal grains becomes excessive, Si liquidized at 1410 ° C. or more diffuses the crystal grain boundary phase to connect the Si crystal grains. As a result, the specific resistance value becomes excessively small, and the temperature resistance change rate (B value) becomes excessively small, so that the original characteristics of the highly accurate thermistor may be impaired. Therefore, the Si / BN ratio needs to be 2.5 or less. The Si / BN ratio is preferably 1.6 or less, more preferably 1.5 or less.

[1.2.2. Si/SiC比]
「Si/SiC比」とは、X線回折を行った時に得られるSiCの最強線のピーク強度(ISiC)に対するSiの最強線のピーク強度(ISi)の比(=ISi/ISiC)をいう。
本実施の形態において、添加するB量が多くなるほど、焼結体に含まれるSi結晶粒の量が多くなる。サーミスタ特性を発現するための適度な比抵抗値と温度抵抗変化率(温度検知精度)を得るためには、SiC結晶粒の間に、適量かつ適度な大きさのSi結晶粒が離散的に分散している微構造を形成させることが望ましい。また、焼結体内に分散したSi結晶粒とSiC結晶粒によって導電パスが形成される。比抵抗値がSi<SiCであることから、Si結晶粒の生成量が多くなると比抵抗値が低下する。このように、適度な比抵抗値と高い温度抵抗変化率(温度検知精度)を発現するためには、Si/SiC比は、0.1以上である必要がある。Si/SiC比は、好ましくは、0.2以上、好ましくは、0.3以上、さらに好ましくは、0.4以上である。
また、Si/BN比と同様の理由から、Si/SiC比は、2.0以下である必要がある。Si/SiC比は、好ましくは、1.8以下、さらに好ましくは、1.6以下である。
[1.2.2. Si / SiC ratio]
"Si / SiC ratio" refers to the ratio (= I Si / I SiC peak intensity of the strongest line of Si to the peak intensity of the strongest line of SiC obtained when performing the X-ray diffraction (I SiC) (I Si) ).
In the present embodiment, the amount of Si crystal grains contained in the sintered body increases as the amount of B added increases. In order to obtain an appropriate specific resistance value and a temperature resistance change rate (temperature detection accuracy) for exhibiting thermistor characteristics, an appropriate amount and an appropriate size of Si crystal grains are discretely dispersed between SiC crystal grains. It is desirable to form the microstructures that are present. In addition, a conductive path is formed by Si crystal grains and SiC crystal grains dispersed in the sintered body. Since the specific resistance value is Si <SiC, the specific resistance value decreases as the amount of generated Si crystal grains increases. Thus, in order to exhibit an appropriate specific resistance value and a high rate of change in temperature resistance (temperature detection accuracy), the Si / SiC ratio needs to be 0.1 or more. The Si / SiC ratio is preferably at least 0.2, preferably at least 0.3, and more preferably at least 0.4.
Further, for the same reason as the Si / BN ratio, the Si / SiC ratio needs to be 2.0 or less. The Si / SiC ratio is preferably at most 1.8, more preferably at most 1.6.

[1.2.3. Si/Si34比]
「Si/Si34比」とは、X線回折を行った時に得られるSi34の最強線のピーク強度(ISi3N4)に対するSiの最強線のピーク強度(ISi)の比(=ISi/ISi3N4)をいう。
本実施の形態において、適切な比抵抗値と温度抵抗変化率(温度検知精度)を得るためには、SiC結晶粒と共に、適量かつ、適度な大きさのSi結晶粒が離散的に分散した導電パスを形成することが望ましい。Siは、主に、原料に添加したBとSi34が反応して生成されるため、B添加量が多くなるほど焼結体中のSi量が多くなる一方、絶縁材であるSi34量が逆に減少する。このため、Si量が多くなりすぎると相対的にSi34量が減少し、液相化したSiがSi34結晶粒間を拡散して離散的な分散形態が崩れることになり、比抵抗値が低くなりすぎる。このため、適度な比抵抗値と温度抵抗変化率を発現するためには、Si/Si34比は、0.1以上である必要がある。Si/Si34比は、好ましくは、0.4以上、さらに好ましくは、0.6以上である。
また、Si/BN比と同様の理由から、Si/Si34比は、6.0以下である必要がある。Si/Si34比は、好ましくは、5.0以下、さらに好ましくは、4.0以下である。
[1.2.3. Si / Si 3 N 4 ratio]
The "Si / Si 3 N 4 ratio", the ratio of the peak intensity of the strongest line of Si to the peak intensity of the strongest line the Si 3 N 4 obtained when performing the X-ray diffraction (I Si3N4) (I Si) ( = I Si / I Si3N4 ).
In the present embodiment, in order to obtain an appropriate specific resistance value and a rate of change in temperature resistance (temperature detection accuracy), a conductive material in which an appropriate amount and an appropriate size of Si crystal grains are discretely dispersed together with SiC crystal grains. It is desirable to form a path. Since Si is mainly generated by the reaction between B added to the raw material and Si 3 N 4 , the Si content in the sintered body increases as the B addition amount increases, while Si 3 N which is an insulating material 4 amount decreases conversely. For this reason, when the amount of Si becomes too large, the amount of Si 3 N 4 relatively decreases, and the liquid phase Si diffuses between the Si 3 N 4 crystal grains, thereby breaking the discrete dispersion form. The specific resistance value is too low. For this reason, the Si / Si 3 N 4 ratio needs to be 0.1 or more in order to develop an appropriate specific resistance value and a rate of change in temperature resistance. The Si / Si 3 N 4 ratio is preferably at least 0.4, more preferably at least 0.6.
Further, for the same reason as the Si / BN ratio, the Si / Si 3 N 4 ratio needs to be 6.0 or less. The Si / Si 3 N 4 ratio is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less.

[1.3. 比抵抗値]
サーミスタ材料の比抵抗値は、半導体のSiC結晶粒及びSi結晶粒の量と粒径、並びに、これらの結晶粒の分散状態に依存する。一般に、これらの導電性材料からなる結晶粒の量が多くなるほど、あるいは、これらの結晶粒間の接触点の数や面積が増大するほど、サーミスタ材料の比抵抗値が低下する。
[1.3. Specific resistance]
The specific resistance value of the thermistor material depends on the amount and particle size of the SiC crystal grains and the Si crystal grains of the semiconductor, and the dispersion state of these crystal grains. In general, the specific resistance of the thermistor material decreases as the amount of crystal grains made of these conductive materials increases or as the number or area of contact points between these crystal grains increases.

一般に、サーミスタ材料の比抵抗値が小さくなりすぎると、自己発熱によって比抵抗値が低下し、その結果、サーミスタの比抵抗値が不安定になる。従って、サーミスタ材料の0℃での比抵抗値は、0.5kΩcm以上である必要がある。比抵抗値は、好ましくは、0.7kΩcm以上、さらに好ましくは、1.0kΩcm以上である。
一方、サーミスタ材料の比抵抗値が大きくなりすぎると、電流値が小さくなるため、温度変化による電流(電圧)の変化が小さくなり、測定不能になる。従って、サーミスタ材料の0℃での比抵抗値は、200kΩcm以下である必要がある。比抵抗値は、好ましくは、100kΩcm以下、さらに好ましくは、50kΩcm以下である。
Generally, when the specific resistance of the thermistor material becomes too small, the specific resistance decreases due to self-heating, and as a result, the specific resistance of the thermistor becomes unstable. Therefore, the specific resistance value of the thermistor material at 0 ° C. needs to be 0.5 kΩcm or more. The specific resistance value is preferably 0.7 kΩcm or more, more preferably 1.0 kΩcm or more.
On the other hand, if the specific resistance value of the thermistor material is too large, the current value becomes small, so that the change in current (voltage) due to a temperature change becomes small, and measurement becomes impossible. Therefore, the specific resistance value of the thermistor material at 0 ° C. needs to be 200 kΩcm or less. The specific resistance value is preferably 100 kΩcm or less, more preferably 50 kΩcm or less.

[1.4. 温度抵抗変化率(B値)]
本発明において、「温度抵抗変化率(B値)」とは、電気抵抗(R)と温度(T;セルシウス温度)の関係をR=Aexp(−BT)で近似したときの定数Bをいう。
本実施の形態に係るサーミスタ材料において、電気抵抗(R)と温度(T)との関係をR=Aexp(−BT)で表した場合、少なくとも−80℃〜500℃の温度範囲においてlogRがTに対して直線的に変化する(電気抵抗(R)が温度に対して片対数グラフ上で直線的に変化する)。しかも、その傾き(B値)は、相対的に大きい。そのため、低温域において、温度を正確に検出することができる。B値は、サーミスタ材料の組成により若干異なるが、後述する方法を用いると0.009以上0.025以下の範囲となる。
[1.4. Temperature resistance change rate (B value)]
In the present invention, the “temperature resistance change rate (B value)” refers to a constant B when the relationship between electric resistance (R) and temperature (T; Celsius temperature) is approximated by R = Aexp (−BT).
In the thermistor material according to the present embodiment, when the relationship between electric resistance (R) and temperature (T) is represented by R = Aexp (−BT), logR is T at least in a temperature range of −80 ° C. to 500 ° C. (The electrical resistance (R) changes linearly with temperature on a semilogarithmic graph). Moreover, the slope (B value) is relatively large. Therefore, the temperature can be accurately detected in the low temperature range. The B value slightly varies depending on the composition of the thermistor material, but is in the range of 0.009 or more and 0.025 or less when a method described later is used.

[2. サーミスタ材料の製造方法(1)]
本発明の第1の実施の形態に係るサーミスタ材料の製造方法は、
主原料として、Si34粉末、SiC粉末、B粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形し、焼結する成形・焼結工程と
を備えている。
[2. Manufacturing method of thermistor material (1)]
The method for manufacturing a thermistor material according to the first embodiment of the present invention includes:
A mixing step of obtaining a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, B powder, and a sintering aid as main raw materials;
A forming and sintering step of forming and sintering the mixture.

[2.1. 混合工程]
まず、主原料として、Si34粉末、SiC粉末、B粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る(混合工程)。原料粉末を混合する際には、必要に応じて、バインダーや分散安定剤などの他の添加剤を添加し、造粒処理を行っても良い。このような処理を行うことによって、成形(圧粉)性が向上する。
[2.1. Mixing process]
First, a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, B powder, and a sintering aid as main raw materials is obtained (mixing step). When mixing the raw material powders, if necessary, other additives such as a binder and a dispersion stabilizer may be added to perform the granulation treatment. By performing such a process, moldability (compactness) is improved.

[2.1.1. 主原料]
[A. Si34粉末]
原料中に添加されたSi34粉末は、焼結体のマトリックス結晶粒となる。焼結体の密度が低くなるほど、より多くの開気孔が残存し、焼結体内部に酸素が拡散しやすくなる。本発明においては原料中にSiC粉末が添加されるが、SiC粉末は難焼結であることから、焼結体中において凝集し、開気孔を形成しやすい。緻密な焼結体を得るためには、Si34粉末の平均粒径(一次粒子径)は、小さいほど良い。また、成形性が良くなる程度に粒度分布がブロードな方が良い。緻密な焼結体を得るためには、Si34粉末の平均粒径(一次粒子径)は、1μm以下が好ましい。平均粒径は、好ましくは、0.7μm以下、さらに好ましくは、0.5μm以下である。
ここで、「平均粒径」とは、レーザー回折・散乱法により測定された粉末の粒径のメディアン径(D50)をいう。
[2.1.1. Main raw material]
[A. Si 3 N 4 powder]
The Si 3 N 4 powder added to the raw material becomes matrix crystal grains of the sintered body. As the density of the sintered body decreases, more open pores remain, and oxygen easily diffuses inside the sintered body. In the present invention, the SiC powder is added to the raw material. However, since the SiC powder is difficult to sinter, it is likely to aggregate in the sintered body and form open pores. In order to obtain a dense sintered body, the smaller the average particle size (primary particle size) of the Si 3 N 4 powder, the better. Further, it is better that the particle size distribution is broad enough to improve the moldability. In order to obtain a dense sintered body, the average particle diameter (primary particle diameter) of the Si 3 N 4 powder is preferably 1 μm or less. The average particle size is preferably 0.7 μm or less, more preferably 0.5 μm or less.
Here, the “average particle size” refers to the median diameter (D 50 ) of the particle size of the powder measured by the laser diffraction / scattering method.

[B. SiC粉末]
原料中に添加されたSiC粉末は、焼結体中において導電パスの一部を形成する。SiC粉末は、焼結中に粒成長することはほとんどないが、その一部が他の原料と反応し、SiC粉末の表面又は他の原料(例えば、Si34粉末)の表面に結晶質の無機化合物が生成する場合がある。
[B. SiC powder]
The SiC powder added to the raw material forms a part of a conductive path in the sintered body. Although the SiC powder hardly grows during sintering, a part of the SiC powder reacts with other raw materials, and the surface of the SiC powder or another raw material (for example, Si 3 N 4 powder) becomes crystalline. May be formed.

SiC粉末の平均粒径D50は、相対的に大きくても良い。しかし、SiC粉末のD50が大きくなりすぎると、焼結体の密度が低下し、あるいは、比抵抗値のバラツキが大きくなる。焼結体を緻密化し、かつ、比抵抗値のバラツキを小さくするためには、SiC粉末のD50は、5μm以下が好ましい。D50は、好ましくは、1μm以下、さらに好ましくは、0.5μm以下、さらに好ましくは、0.2μm以下である。 The average particle diameter D 50 of SiC powder can be relatively large. However, the D 50 of the SiC powder is too large, decrease the density of the sintered body, or the variation of the specific resistance value becomes larger. Densifying the sintered body, and, in order to reduce variations in the specific resistance, D 50 of the SiC powder is preferably not more than 5 [mu] m. D 50 is preferably, 1 [mu] m or less, more preferably 0.5 [mu] m or less, more preferably, 0.2μm or less.

[C. B粉末]
原料中に添加されたB粉末は、焼結中にSi34と反応し、Si結晶粒及びBN結晶粒を生成させる。Si結晶粒は、焼結体中において導電パスの一部を形成する。BN結晶粒は、絶縁体であり、サーミスタ特性の発現にほとんど寄与しない。
B粉末の平均粒径D50は、相対的に大きくても良い。しかし、B粉末のD50が大きくなりすぎると、Si34との反応が局所的、かつ、不均一となる。その結果、焼結体の密度が不均一化及び/又は低下し、あるいは、比抵抗値及びB値のバラツキが大きくなる。焼結体全体を緻密化し、かつ、比抵抗値及びB値のバラツキを小さくするためには、B粉末のD50は、1μm以下が好ましい。D50は、好ましくは、0.5μm以下、さらに好ましくは、0.1μm以下である。
[C. B powder]
The B powder added to the raw material reacts with Si 3 N 4 during sintering to generate Si crystal grains and BN crystal grains. The Si crystal grains form a part of the conductive path in the sintered body. BN crystal grains are insulators and hardly contribute to thermistor characteristics.
B average particle diameter D 50 of the powder may be relatively large. However, the D 50 of the B powder is too large, the reaction the top of the Si 3 N 4 is locally and becomes uneven. As a result, the density of the sintered body becomes non-uniform and / or decreases, or the variation in the specific resistance value and the B value increases. The entire sintered body was densified, and, in order to reduce variations in the specific resistance value and the B value, D 50 of the B powder is preferably not more than 1 [mu] m. D 50 is preferably, 0.5 [mu] m or less, more preferably, 0.1μm or less.

[D. 焼結助剤]
原料中に添加される焼結助剤は、焼結体中において粒界相の全部又は一部を構成する。粒界相は、実質的に焼結助剤のみから形成される場合と、焼結助剤と他の原料粉末(例えば、Si34粉末表面のSiO2)とが反応することにより形成される場合とがある。本発明において、焼結助剤の組成は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適なものを選択することができる。焼結助剤としては、例えば、Al23、AlN、Y23、Yb23、SiO2、Lu23、CeO2、MgO、ZrO2、SrO、HfO2、Cr23などがある。
[D. Sintering aid]
The sintering aid added to the raw material constitutes all or a part of the grain boundary phase in the sintered body. The grain boundary phase is formed when the sintering aid is substantially formed only of the sintering aid or when the sintering aid reacts with another raw material powder (for example, SiO 2 on the surface of Si 3 N 4 powder). Sometimes. In the present invention, the composition of the sintering aid is not particularly limited, and an optimum one can be selected according to the purpose. Examples of the sintering aid include Al 2 O 3 , AlN, Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , SiO 2 , Lu 2 O 3 , CeO 2 , MgO, ZrO 2 , SrO, HfO 2 , Cr 2 O There are three .

緻密な焼結体を得るためには、焼結助剤の平均粒径D50もまた、小さいほど良い。緻密な焼結体を得るためには、焼結助剤のD50は、0.5μm以下が好ましい。D50は、好ましくは、0.3μm以下、さらに好ましくは、0.1μm以下である。 To obtain a dense sintered body, the average particle diameter D 50 of the sintering aid can also be smaller. To obtain a dense sintered body, D 50 of the sintering aid is preferably not more than 0.5 [mu] m. D 50 is preferably 0.3 μm or less, more preferably 0.1 μm or less.

[2.1.2. 各原料の配合量]
各原料の配合量は、目的に応じて最適な値を選択する。適度な比抵抗値と、相対的に高い温度抵抗変化率(B値)を有するサーミスタ材料を得るためには、混合工程は、
SiC配合量が14vol%超40vol%未満となり、
B配合量が2vol%以上30vol%以下となり、
前記焼結助剤の配合量が4vol%以上15vol%未満となり、
残部がSi34となるように、これらを混合する必要がある。
[2.1.2. Amount of each raw material]
For the amount of each raw material, an optimum value is selected according to the purpose. In order to obtain a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance (B value), the mixing step includes:
SiC compound amount becomes more than 14 vol% and less than 40 vol%,
B content becomes 2 vol% or more and 30 vol% or less,
The compounding amount of the sintering aid is 4 vol% or more and less than 15 vol%,
It is necessary to mix these so that the remainder is Si 3 N 4 .

[A. SiC配合量]
一般に、SiC配合量が多くなるほど、比抵抗値が小さくなり、かつ、焼結体の機械的強度も粒子強化により高くなる。このような効果を得るためには、SiC配合量は、14vol%超である必要がある。SiC配合量は、好ましくは、16vol%以上、さらに好ましくは、20vol%以上、さらに好ましくは、25vol%以上である。
一方、SiC配合量が過剰になると、焼結密度が低下して機械的特性が低くなると同時に、比抵抗値が過度に小さくなるおそれがある。また、温度抵抗変化率(B値)もかえって小さくなる。これは、SiC配合量が過剰になると、SiC結晶粒によって構成される導電パスの数や幅が大幅に増えて密になるためと考えられる。また、SiC結晶粒が凝集しやすくなり、SiC結晶粒間に気孔が形成されやすくなる。従って、SiC配合量は、40vol%未満である必要がある。SiC配合量は、好ましくは、35vol%以下、さらに好ましくは、30vol%以下である。
[A. SiC content]
In general, as the amount of SiC compounded increases, the specific resistance value decreases, and the mechanical strength of the sintered body also increases due to particle strengthening. In order to obtain such effects, the amount of SiC must be more than 14 vol%. The compounding amount of SiC is preferably 16 vol% or more, more preferably 20 vol% or more, and further preferably 25 vol% or more.
On the other hand, when the compounding amount of SiC is excessive, the sintered density is reduced, the mechanical properties are reduced, and the specific resistance value may be excessively reduced. Further, the rate of change in temperature resistance (B value) is rather reduced. This is presumably because, when the amount of SiC compounded becomes excessive, the number and width of the conductive paths constituted by the SiC crystal grains are greatly increased and become dense. Further, the SiC crystal grains are easily aggregated, and pores are easily formed between the SiC crystal grains. Therefore, the amount of SiC needs to be less than 40 vol%. The SiC compounding amount is preferably 35 vol% or less, more preferably 30 vol% or less.

[B. B配合量]
上述したように、原料中に添加されたB粉末は、焼結中にSi34粉末と反応し、Si結晶粒を生成させる。一般に、B配合量が多くなるほど、温度抵抗変化率(B値が)大きくなる。これは、反応により生成した多量のSi結晶粒がSiC結晶粒の間に離散的に分散するためと考えられる。このような効果を得るためには、B配合量は、2vol%以上である必要がある。B配合量は、好ましくは、5vol%以上、好ましくは、8vol%以上、さらに好ましくは、10vol%以上である。
[B. B compounding amount]
As described above, the B powder added to the raw material reacts with the Si 3 N 4 powder during sintering to generate Si crystal grains. In general, as the B content increases, the rate of change in temperature resistance (B value) increases. This is probably because a large amount of Si crystal grains generated by the reaction are dispersed discretely between the SiC crystal grains. In order to obtain such an effect, the B content needs to be 2 vol% or more. B content is preferably 5 vol% or more, preferably 8 vol% or more, and more preferably 10 vol% or more.

一方、B配合量が過剰になると、かえって温度抵抗変化率(B値)が小さくなる。これは、Si結晶粒が過剰に生成し、SiC結晶粒がSi結晶粒で連結するため、又は、Si単相の連続相を形成するためと考えられる。この傾向は、SiC配合量が相対的に多く、かつ、B配合量が相対的に多い時に顕著となる。従って、B配合量は、30vol%以下である必要がある。B配合量は、好ましくは、25vol%以下である。   On the other hand, when the B content is excessive, the rate of change in temperature resistance (B value) is rather reduced. This is probably because Si crystal grains are excessively generated and the SiC crystal grains are connected by the Si crystal grains, or a continuous phase of a single Si phase is formed. This tendency becomes conspicuous when the amount of SiC is relatively large and the amount of B is relatively large. Therefore, the B content needs to be 30 vol% or less. B content is preferably 25 vol% or less.

[C. 焼結助剤の配合量]
焼結助剤の配合量が少なすぎると、緻密な焼結体が得られない。従って、焼結助剤の配合量は、4vol%以上である必要がある。焼結助剤の配合量は、好ましくは、5vol%以上、さらに好ましくは、6vol%以上である。
一方、焼結助剤の配合量が過剰になると、粒界相の厚さが増大して比抵抗値が高くなるおそれがある。また、焼結中に助剤の拡散が顕著になり、焼結体間での特性のバラツキが生じやすくなるおそれがある。従って、焼結助剤の配合量は、15vol%未満である必要がある。焼結助剤の配合量は、好ましくは、12vol%以下、さらに好ましくは、10vol%以下である。
[C. Amount of sintering aid]
If the amount of the sintering aid is too small, a dense sintered body cannot be obtained. Therefore, the compounding amount of the sintering aid needs to be 4 vol% or more. The amount of the sintering aid is preferably at least 5 vol%, more preferably at least 6 vol%.
On the other hand, if the amount of the sintering aid is excessive, the thickness of the grain boundary phase may increase, and the specific resistance value may increase. In addition, the diffusion of the auxiliary agent during sintering becomes remarkable, and there is a possibility that the characteristics of the sintered bodies may vary. Therefore, the compounding amount of the sintering aid needs to be less than 15 vol%. The compounding amount of the sintering aid is preferably 12 vol% or less, more preferably 10 vol% or less.

[D. その他の添加剤の配合量]
原料粉末を混合する際には、必要に応じて、バインダーや分散安定剤を添加しても良い。バインダーや分散安定剤の配合量は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な配合量を選択することができる。
[D. Amount of other additives]
When mixing the raw material powders, a binder or a dispersion stabilizer may be added as necessary. The blending amounts of the binder and the dispersion stabilizer are not particularly limited, and an optimal blending amount can be selected according to the purpose.

[2.1.3. 混合方法]
原料の混合方法は、特に限定されるものではなく、種々の方法を用いることができる。また、混合時に原料の粉砕を併せて行っても良い。さらに、スプレードライヤー等の噴霧乾燥を行い、混合/粉砕した粉末を造粒しても良い。原料粉末を造粒することにより、金型内での流動性が改良され、成形性及び緻密性を向上させることができる。
[2.1.3. Mixing method]
The method of mixing the raw materials is not particularly limited, and various methods can be used. In addition, the raw materials may be ground at the time of mixing. Further, the powder mixed and pulverized may be granulated by spray drying using a spray drier or the like. By granulating the raw material powder, the fluidity in the mold is improved, and the moldability and the compactness can be improved.

[2.2. 焼結工程]
次に、混合工程で得られた前記混合物を成形し、焼結する(成形・焼結工程)。
[2.2. Sintering process]
Next, the mixture obtained in the mixing step is molded and sintered (molding / sintering step).

[2.2.1. 成形方法及び焼結方法]
成形方法は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な方法を選択することができる。成形方法としては、具体的には、プレス成形法、CIP成形法、鋳込み成形法、可塑成形法、射出成形法、スリップキャスト成形法、ガラス封止法、押し出し成形法、テープ成形法、ドクターブレード法などがある。また、焼結後の仕上加工の工数を削減するために、予めバインダーを入れた成形体に対して生加工を施しても良い。
同様に、焼結方法は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な方法を選択することができる。緻密な焼結体を得るためには、ホットプレス処理、SPS(Spark Plasma Sintering)処理、HIP処理等の加圧焼結が好ましい。
[2.2.1. Forming method and sintering method]
The molding method is not particularly limited, and an optimal method can be selected according to the purpose. Specific examples of the molding method include a press molding method, a CIP molding method, a casting molding method, a plastic molding method, an injection molding method, a slip casting molding method, a glass sealing method, an extrusion molding method, a tape molding method, and a doctor blade. There are laws. Further, in order to reduce the number of finishing processes after sintering, a green body in which a binder has been added in advance may be subjected to raw processing.
Similarly, the sintering method is not particularly limited, and an optimum method can be selected according to the purpose. In order to obtain a dense sintered body, pressure sintering such as hot press processing, SPS (Spark Plasma Sintering) processing, and HIP processing is preferable.

[2.2.2. 成形条件及び焼結条件]
成形体の成形条件及び焼結条件は、目的に応じて最適な条件を選択する。また、比抵抗値や温度抵抗変化率(B値)は、成形条件及び焼結条件だけでなく、粉砕・混合条件(主として、主原料の配合比、粒径比)にも依存する。
適度な比抵抗値と、相対的に高い温度抵抗変化率(B値)を有するサーミスタ材料を得るためには、混合工程及び成形・焼結工程は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.5以下となり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.0以下となり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上6.0以下となり、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下となり、かつ、
B値(温度抵抗変化率)が0.009以上0.025以下となるように、
前記主原料を混合し、かつ、前記混合物を成形及び焼結する必要がある。
[2.2.2. Molding conditions and sintering conditions]
For the molding conditions and sintering conditions of the molded body, optimal conditions are selected according to the purpose. Further, the specific resistance value and the rate of change in temperature resistance (B value) depend not only on the molding conditions and sintering conditions but also on the pulverization and mixing conditions (mainly, the mixing ratio of the main raw materials and the particle size ratio).
In order to obtain a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance (B value), the mixing step and the forming / sintering step are performed as follows.
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 2.5 or less,
Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 2.0 or less,
Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 6.0 or less,
The specific resistance at 0 ° C. becomes 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The B value (temperature resistance change rate) is 0.009 or more and 0.025 or less.
It is necessary to mix the main raw materials and to mold and sinter the mixture.

焼結温度は、材料組成に応じて最適な温度を選択する。一般に、焼結温度が高くなるほど、高密度の焼結体が得られ、かつ、材料間の反応も十分に進行する。一方、焼結温度が高すぎると、マトリックス結晶粒の粒成長が過度に進行し、強度や破壊靱性等の機械的特性の低下が起こるとともに、SiC結晶粒の分布が不均一となる。さらに、原料が分解・昇華するおそれもある。従って、焼結温度は1800℃以上1900℃未満が好ましい。
焼結時間は、焼結温度に応じて、最適な時間を選択するのが好ましい。一般に、原料中に相対的に多量のB粉末が含まれている場合において、焼結温度が高すぎる時及び/又は焼結時間が長すぎる時には、過剰のSi相(液相)が生成するおそれがある。Siは、1410℃以上で液相を形成して拡散しやすくなる。その結果、焼結体内の組成が不均一となり、サーミスタ特性にばらつきが生じるおそれがある。
The optimum sintering temperature is selected according to the material composition. In general, the higher the sintering temperature, the higher the density of the sintered body obtained, and the more the reaction between the materials proceeds. On the other hand, if the sintering temperature is too high, the grain growth of the matrix crystal grains will proceed excessively, mechanical properties such as strength and fracture toughness will decrease, and the distribution of SiC crystal grains will be non-uniform. Furthermore, the raw materials may be decomposed and sublimated. Therefore, the sintering temperature is preferably 1800 ° C. or more and less than 1900 ° C.
As for the sintering time, it is preferable to select an optimum time according to the sintering temperature. In general, when a relatively large amount of B powder is contained in a raw material, when the sintering temperature is too high and / or the sintering time is too long, an excessive Si phase (liquid phase) may be generated. There is. Si forms a liquid phase at a temperature of 1410 ° C. or higher and is easily diffused. As a result, the composition in the sintered body becomes non-uniform, and the thermistor characteristics may vary.

[3. サーミスタ材料(2)]
本発明の第2の実施の形態に係るサーミスタ材料は、以下の構成を備えている。
(1)前記サーミスタ材料は、
Si34からなるマトリックス結晶粒と、
少なくとも前記マトリックス結晶粒間に存在する粒界相と、
前記マトリックス結晶粒間及び/又は前記粒界相内に分散しているSiC結晶粒、Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒、又は、これらに加えてTiB2結晶粒と
を備えている。
(2)前記サーミスタ材料は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上1.6以下であり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.6以下であり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.5以下であり、かつ、
(TiN+TiB2)/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.2以上1.5以下である。
(3)前記サーミスタ材料は、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下であり、かつ、
B値(温度抵抗変化率)が0.009以上0.025以下である。
[3. Thermistor material (2)]
The thermistor material according to the second embodiment of the present invention has the following configuration.
(1) The thermistor material is
Matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 ,
A grain boundary phase present between at least the matrix crystal grains,
SiC crystal grains, Si crystal grains, BN crystal grains, and TiN crystal grains dispersed between the matrix crystal grains and / or in the grain boundary phase, or TiB 2 crystal grains in addition thereto. .
(2) The thermistor material comprises:
A Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 or more and 1.6 or less;
A Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 to 0.6,
A Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 to 0.5, and
(TiN + TiB 2 ) / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.2 or more and 1.5 or less.
(3) The thermistor material comprises:
The specific resistance value at 0 ° C. is 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
B value (rate of change in temperature resistance) is 0.009 or more and 0.025 or less.

[3.1. 成分]
[3.1.1. マトリックス結晶粒]
本実施の形態において、マトリックス結晶粒は、Si34からなる。マトリックス結晶粒の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[3.1. component]
[3.1.1. Matrix crystal grains]
In the present embodiment, the matrix crystal grains are made of Si 3 N 4 . The details of the matrix crystal grains are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

[3.1.2. 粒界相]
粒界相は、少なくともマトリックス結晶粒間に存在している。粒界相の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[3.1.2. Grain boundary phase]
The grain boundary phase exists at least between the matrix grains. The details of the grain boundary phase are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

[3.1.3. SiC結晶粒]
SiC結晶粒は、半導体であり、マトリックス結晶粒間及び/又は粒界相内に分散している。SiC結晶粒の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[3.1.3. SiC crystal grains]
The SiC crystal grains are semiconductors and are dispersed between matrix crystal grains and / or in a grain boundary phase. The details of the SiC crystal grains are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

[3.1.4. Si結晶粒、BN結晶粒、TiN結晶粒、及びTiB2結晶粒]
Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒は、出発原料であるTiB2粉末とSi34粉末とが反応することにより生成する反応生成物である。TiB2粉末は、そのすべてがSi34粉末と反応する場合と、その一部が反応する場合とがある。Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒、並びに、未反応のTiB2が残存している場合にはTiB2結晶粒は、いずれも、マトリックス結晶粒間又は粒界相内に分散している。
[3.1.4. Si crystal grains, BN crystal grains, TiN crystal grains, and TiB 2 crystal grains]
The Si crystal grains, the BN crystal grains, and the TiN crystal grains are reaction products generated by the reaction of the starting materials TiB 2 powder and Si 3 N 4 powder. The TiB 2 powder may react entirely with the Si 3 N 4 powder or may partially react with it. Si crystal grains, BN crystal grains, and TiN crystal grains, and TiB 2 crystal grains when unreacted TiB 2 remains, are all dispersed between matrix crystal grains or within a grain boundary phase. I have.

これらの内、Si結晶粒は、半導体であり、上述したSiC結晶粒と共に導電パスを形成している。また、TiN結晶粒及びTiB2結晶粒は、いずれも電子伝導体であり、SiC結晶粒及びSi結晶粒と共に導電パスを形成し、比抵抗値を低下させる。一方、BN結晶粒は、絶縁体であるが、Si結晶粒及びTiN結晶粒の生成に伴って不可避的に副成する不純物である。本発明において、BN結晶粒は、サーミスタ特性の発現にほとんど寄与しない。 Among these, the Si crystal grains are semiconductors and form a conductive path together with the SiC crystal grains described above. Further, the TiN crystal grains and the TiB 2 crystal grains are both electronic conductors, and form a conductive path together with the SiC crystal grains and the Si crystal grains to lower the specific resistance. On the other hand, BN crystal grains are insulators, but are inevitably by-produced impurities accompanying the generation of Si crystal grains and TiN crystal grains. In the present invention, BN crystal grains hardly contribute to the development of thermistor characteristics.

Si結晶粒、BN結晶粒、TiN結晶粒、及びTiB2結晶粒の平均結晶粒径d50は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な値を選択することができる。Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒のd50は、主として、出発原料であるTiB2粉末及びSi34粉末の平均粒径、並びに、焼結条件に依存する。
後述する方法を用いると、Si結晶粒のd50は、0.1μm〜1μm程度となる。また、BN結晶粒のd50は、0.1μm〜0.8μm程度となる。また、TiN結晶粒のd50は、0.1μm〜0.8μm程度となる。さらに、TiB2結晶粒のd50は、0.2μm〜1.0μm程度となる。
The average crystal grain size d 50 of the Si crystal grains, BN crystal grains, TiN crystal grains, and TiB 2 crystal grains is not particularly limited, and an optimum value can be selected according to the purpose. Si crystal grains, BN grain, and d 50 of TiN grains, primarily, the average particle size of the TiB 2 powder and Si 3 N 4 powder as a starting material, and depends on the sintering conditions.
When a method described later is used, d 50 of the Si crystal grain is about 0.1 μm to 1 μm. Further, d 50 of the BN crystal grains is about 0.1 to 0.8 [mu] m. Further, d 50 of TiN crystal grains becomes about 0.1 to 0.8 [mu] m. Further, d 50 of the TiB 2 grains becomes about 0.2Myuemu~1.0Myuemu.

[3.2. 各成分の含有量−最強線ピーク強度比]
本実施の形態に係るサーミスタ材料は、所定量の粒界相、SiC結晶粒、Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒、又は、これらに加えてTiB2結晶粒を含み、残部がマトリックス結晶粒及び不可避的不純物からなる。各成分の含有量は、目的に応じて最適な値を選択することができる。なお、本実施の形態においては、各成分の含有量を直接、規定することに代えて、最強線ピーク強度比で代用する。
[3.2. Content of each component-peak intensity ratio of strongest line]
The thermistor material according to the present embodiment includes a predetermined amount of a grain boundary phase, SiC crystal grains, Si crystal grains, BN crystal grains, and TiN crystal grains, or TiB 2 crystal grains in addition thereto, and the remainder is a matrix. It consists of crystal grains and inevitable impurities. For the content of each component, an optimal value can be selected according to the purpose. In the present embodiment, instead of directly specifying the content of each component, the maximum intensity peak intensity ratio is used instead.

[3.2.1. Si/BN比]
「Si/BN比」とは、X線回折を行った時に得られるBNの最強線のピーク強度(IBN)に対するSiの最強線のピーク強度(ISi)の比(=ISi/IBN)をいう。
本実施の形態において、高い温度抵抗変化率を得るためには、SiC結晶粒の間に、適量のSi結晶粒が離散的に分散しているのが望ましい。一般に、原料に添加するTiB2量が多くなるほど、焼結体に含まれるSi結晶粒の量が多くなる。その結果、サーミスタ材料の温度抵抗変化率(B値)が大きくなる。このような効果を得るためには、Si/BN比は、0.1以上である必要がある。Si/BN比は、好ましくは、0.3以上、さらに好ましくは、0.5以上である。
[3.2.1. Si / BN ratio]
The “Si / BN ratio” refers to the ratio (= I Si / I BN ) of the peak intensity (I Si ) of the strongest line of Si to the peak intensity (I BN ) of the strongest line of BN obtained when X-ray diffraction is performed. ).
In this embodiment, in order to obtain a high rate of change in temperature resistance, it is desirable that an appropriate amount of Si crystal grains are discretely dispersed between SiC crystal grains. Generally, as the amount of TiB 2 added to the raw material increases, the amount of Si crystal grains contained in the sintered body increases. As a result, the temperature resistance change rate (B value) of the thermistor material increases. To obtain such an effect, the Si / BN ratio needs to be 0.1 or more. The Si / BN ratio is preferably at least 0.3, more preferably at least 0.5.

一方、Si結晶粒の生成量が過剰になると、SiC結晶粒がSi結晶粒で連結し、又は、Si結晶粒同士が連結し、比抵抗値が過度に小さくなる。また、多量に副成したBN結晶粒が破壊の起点となり、機械的特性を低下させる原因ともなる。従って、Si/BN比は、1.6以下である必要がある。Si/BN比は、好ましくは、1.2以下、さらに好ましくは、0.8以下である。   On the other hand, when the generation amount of the Si crystal grains is excessive, the SiC crystal grains are connected by the Si crystal grains, or the Si crystal grains are connected to each other, and the specific resistance value is excessively reduced. In addition, a large amount of by-produced BN crystal grains serve as a starting point of destruction, and may cause deterioration of mechanical properties. Therefore, the Si / BN ratio needs to be 1.6 or less. The Si / BN ratio is preferably 1.2 or less, more preferably 0.8 or less.

[3.2.2. Si/SiC比]
「Si/SiC比」とは、X線回折を行った時に得られるSiCの最強線のピーク強度(ISiC)に対するSiの最強線のピーク強度(ISi)の比(=ISi/ISiC)をいう。
Si/BN比と同様の理由から、Si/SiC比は、0.1以上である必要がある。Si/SiC比は、好ましくは、0.2以上、さらに好ましくは、0.3以上である。
また、Si/BN比と同様の理由から、Si/SiC比は、0.6以下である必要がある。Si/SiC比は、好ましくは、0.5以下、さらに好ましくは、0.4以下である。
[3.2.2. Si / SiC ratio]
"Si / SiC ratio" refers to the ratio (= I Si / I SiC peak intensity of the strongest line of Si to the peak intensity of the strongest line of SiC obtained when performing the X-ray diffraction (I SiC) (I Si) ).
For the same reason as the Si / BN ratio, the Si / SiC ratio needs to be 0.1 or more. The Si / SiC ratio is preferably at least 0.2, more preferably at least 0.3.
Further, for the same reason as the Si / BN ratio, the Si / SiC ratio needs to be 0.6 or less. The Si / SiC ratio is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less.

[3.2.3. Si/Si34比]
「Si/Si34比」とは、X線回折を行った時に得られるSi34の最強線のピーク強度(ISi3N4)に対するSiの最強線のピーク強度(ISi)の比(=ISi/ISi3N4)をいう。
本実施の形態において、適切な比抵抗値と温度抵抗変化率(温度検知精度)を得るためには、SiC結晶粒と共に、適量かつ、適度な大きさのSi結晶粒が離散的に分散した導電パスを形成することが望ましい。Siは、主に、原料に添加したTiB2とSi34が反応して生成されるため、TiB2添加量が多くなるほど焼結体中のSi量が多くなる一方、絶縁材であるSi34量が逆に減少する。このため、Si量が多くなりすぎると相対的にSi34量が減少し、液相化したSiがSi34結晶粒間を拡散して離散的な分散形態が崩れることになり、比抵抗値が低くなりすぎる。このため、適度な比抵抗値と温度抵抗変化率を発現するためには、Si/Si34比は、0.1以上である必要がある。Si/Si34比は、好ましくは、0.15以上、さらに好ましくは、0.2以上である。
また、Si/BN比と同様の理由から、Si/Si34比は、0.5以下である必要がある。Si/Si34比は、好ましくは、0.3以下、さらに好ましくは、0.28以下である。
[3.2.3. Si / Si 3 N 4 ratio]
The "Si / Si 3 N 4 ratio", the ratio of the peak intensity of the strongest line of Si to the peak intensity of the strongest line the Si 3 N 4 obtained when performing the X-ray diffraction (I Si3N4) (I Si) ( = I Si / I Si3N4 ).
In the present embodiment, in order to obtain an appropriate specific resistance value and a rate of change in temperature resistance (temperature detection accuracy), a conductive material in which an appropriate amount and an appropriate size of Si crystal grains are discretely dispersed together with SiC crystal grains. It is desirable to form a path. Since Si is mainly generated by the reaction between TiB 2 and Si 3 N 4 added to the raw material, the larger the amount of TiB 2 added, the larger the amount of Si in the sintered body and the larger the amount of Si, which is an insulating material. 3 N 4 content is reduced to the contrary. For this reason, when the amount of Si becomes too large, the amount of Si 3 N 4 relatively decreases, and the liquid phase Si diffuses between the Si 3 N 4 crystal grains, thereby breaking the discrete dispersion form. The specific resistance value is too low. For this reason, the Si / Si 3 N 4 ratio needs to be 0.1 or more in order to develop an appropriate specific resistance value and a rate of change in temperature resistance. The Si / Si 3 N 4 ratio is preferably at least 0.15, more preferably at least 0.2.
Further, for the same reason as the Si / BN ratio, the Si / Si 3 N 4 ratio needs to be 0.5 or less. The Si / Si 3 N 4 ratio is preferably 0.3 or less, more preferably 0.28 or less.

[3.2.4. (TiN+TiB2)/SiC比]
「(TiN+TiB2)/SiC比」とは、X線回折を行った時に得られるSiCの最強線ピーク強度(ISiC)に対する、TiNの最強線ピーク強度(ITiN)とTiB2の最強線ピーク強度(ITiB2)の和の比(=(ITiN+ITiB2)/ISiC)をいう。
TiN結晶粒及びTiB2結晶粒は、SiC結晶粒及びSi結晶粒と共に導電パスを形成する。一般に、原料に添加するTiB2量が多くなるほど、焼結体に含まれるTiN結晶粒及びTiB2結晶粒の総量が多くなる。その結果、サーミスタ材料の比抵抗値が大きくなる。このような効果を得るためには、(TiN+TiB2)/SiC比は、0.2以上である必要がある。なお、TiB2は、一部、TiBとして残存する場合があるが、TiBのピーク強度は、TiB2に比べて弱いので、ゼロと見なして良い。
[3.2.4. (TiN + TiB 2 ) / SiC ratio]
The “(TiN + TiB 2 ) / SiC ratio” means the strongest line peak intensity (I TiN ) of TiN and the strongest line peak of TiB 2 with respect to the strongest line peak intensity (I SiC ) of SiC obtained when X-ray diffraction is performed. It means the ratio of the sum of the strengths (I TiB2 ) (= (I TiN + I TiB2 ) / I SiC ).
The TiN grains and the TiB 2 grains form conductive paths with the SiC grains and the Si grains. Generally, as the amount of TiB 2 added to the raw material increases, the total amount of TiN crystal grains and TiB 2 crystal grains contained in the sintered body increases. As a result, the specific resistance value of the thermistor material increases. In order to obtain such an effect, the (TiN + TiB 2 ) / SiC ratio needs to be 0.2 or more. Note that TiB 2 may partially remain as TiB, but since the peak intensity of TiB is weaker than that of TiB 2 , it may be regarded as zero.

一方、導電性材料であるTiN結晶粒及びTiB2結晶粒の総量が過剰になると、SiC結晶粒がSi結晶粒、TiN結晶粒及び/又はTiB2結晶粒で連結し、比抵抗値が過度に小さくなる。また、多量に副成したBN結晶粒が破壊の起点となり、機械的特性を低下させる原因ともなる。従って、(TiN+TiB2)/SiC比は、1.5以下である必要がある。 On the other hand, when the total amount of the conductive material TiN crystal grains and TiB 2 crystal grains becomes excessive, the SiC crystal grains are connected by Si crystal grains, TiN crystal grains and / or TiB 2 crystal grains, and the specific resistance value becomes excessive. Become smaller. In addition, a large amount of by-produced BN crystal grains serve as a starting point of destruction, and may cause deterioration of mechanical properties. Therefore, the (TiN + TiB 2 ) / SiC ratio needs to be 1.5 or less.

[3.3. 比抵抗値]
サーミスタ材料の比抵抗値は、SiC結晶粒、Si結晶粒、TiN結晶粒、及びTiB2結晶粒の量、並びに、これらの結晶粒の分散状態に依存する。一般に、これらの導電性材料からなる結晶粒の量が多くなるほど、あるいは、これらの結晶粒間の接触点の数や面積が増大するほど、サーミスタ材料の比抵抗値が低下する。
[3.3. Specific resistance]
The specific resistance of the thermistor material depends on the amount of SiC grains, Si grains, TiN grains, and TiB 2 grains, and the state of dispersion of these grains. In general, the specific resistance of the thermistor material decreases as the amount of crystal grains made of these conductive materials increases or as the number or area of contact points between these crystal grains increases.

一般に、サーミスタ材料の比抵抗値が小さくなりすぎると、自己発熱によって比抵抗値がさらに低下し、その結果、サーミスタの比抵抗値が不安定になる。従って、サーミスタ材料の0℃での比抵抗値は、0.5kΩcm以上である必要がある。比抵抗値は、好ましくは、0.7kΩcm以上、さらに好ましくは、1kΩcm以上である。
一方、サーミスタ材料の比抵抗値が大きくなりすぎると、電流値が小さくなるため、温度変化による電流(電圧)の変化が小さくなり、測定不能となる。従って、サーミスタ材料の0℃での比抵抗値は、200kΩcm以下である必要がある。比抵抗値は、好ましくは、100kΩcm以下、さらに好ましくは、50kΩcm以下である。
Generally, if the specific resistance of the thermistor material becomes too small, the specific resistance further decreases due to self-heating, and as a result, the specific resistance of the thermistor becomes unstable. Therefore, the specific resistance value of the thermistor material at 0 ° C. needs to be 0.5 kΩcm or more. The specific resistance value is preferably 0.7 kΩcm or more, more preferably 1 kΩcm or more.
On the other hand, if the specific resistance value of the thermistor material is too large, the current value will be small, so that the change in current (voltage) due to temperature change will be small, making measurement impossible. Therefore, the specific resistance value of the thermistor material at 0 ° C. needs to be 200 kΩcm or less. The specific resistance value is preferably 100 kΩcm or less, more preferably 50 kΩcm or less.

[3.4. 温度抵抗変化率(B値)]
本実施の形態に係るサーミスタ材料において、電気抵抗(R)と温度(T)との関係をR=Aexp(−BT)で表した場合、少なくとも−80℃〜500℃の温度範囲においてlogRがTに対して直線的に変化する(電気抵抗(R)が温度に対して片対数グラフ上で直線的に変化する)。しかも、その傾き(B値)は、相対的に大きい。そのため、低温域において、温度を正確に検出することができる。B値は、サーミスタ材料の組成により若干異なるが、後述する方法を用いると0.009以上0.025以下の範囲となる。
[3.4. Temperature resistance change rate (B value)]
In the thermistor material according to the present embodiment, when the relationship between electric resistance (R) and temperature (T) is represented by R = Aexp (−BT), logR is T at least in a temperature range of −80 ° C. to 500 ° C. (The electrical resistance (R) changes linearly with temperature on a semilogarithmic graph). Moreover, the slope (B value) is relatively large. Therefore, the temperature can be accurately detected in the low temperature range. The B value slightly varies depending on the composition of the thermistor material, but is in the range of 0.009 or more and 0.025 or less by using a method described later.

[4. サーミスタ材料の製造方法(2)]
本発明の第2の実施の形態に係るサーミスタ材料の製造方法は、
主原料として、Si34粉末、SiC粉末、TiB2粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形し、焼結する成形・焼結工程と
を備えている。
[4. Manufacturing method of thermistor material (2)]
The method for manufacturing a thermistor material according to the second embodiment of the present invention includes:
A mixing step of obtaining a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, TiB 2 powder, and a sintering aid as main raw materials;
A forming and sintering step of forming and sintering the mixture.

[4.1. 混合工程]
まず、主原料として、Si34粉末、SiC粉末、TiB2粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る(混合工程)。原料粉末を混合する際には、必要に応じて、バインダーや分散安定剤などの他の添加剤を添加しても良い。
[4.1. Mixing process]
First, a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, TiB 2 powder, and a sintering aid as main raw materials is obtained (mixing step). When mixing the raw material powders, other additives such as a binder and a dispersion stabilizer may be added as necessary.

[4.1.1. 主原料]
[A. Si34粉末]
原料中に添加されたSi34粉末は、焼結体のマトリックス結晶粒となる。Si34粉末の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[4.1.1. Main raw material]
[A. Si 3 N 4 powder]
The Si 3 N 4 powder added to the raw material becomes matrix crystal grains of the sintered body. The details of the Si 3 N 4 powder are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

[B. SiC粉末]
原料中に添加されたSiC粉末は、焼結体中において導電パスの一部を形成する。SiC粉末の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[B. SiC powder]
The SiC powder added to the raw material forms a part of a conductive path in the sintered body. Since the details of the SiC powder are the same as those of the first embodiment, the description is omitted.

[C. TiB2粉末]
原料中に添加されたTiB2粉末は、その全部又は一部が焼結中にSi34と反応し、Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒を生成させる。Si結晶粒及びTiN結晶粒、並びに、未反応のTiB2結晶粒は、焼結体中において導電パスの一部を形成する。BN結晶粒は、絶縁体であり、サーミスタ特性の発現にほとんど寄与しない。
TiB2粉末の平均粒径D50は、相対的に大きくても良い。しかし、TiB2粉末のD50が大きくなりすぎると、焼結が阻害されると同時に、Si34との反応が局所的となる。その結果、焼結体の密度が低下し、あるいは、比抵抗値のバラツキが大きくなる。焼結体を緻密化し、かつ、比抵抗値のバラツキを小さくするためには、TiB2粉末のD50は、2μm以下が好ましい。D50は、好ましくは、0.6μm以下、さらに好ましくは、0.3μm以下である。
[C. TiB 2 powder]
All or part of the TiB 2 powder added to the raw material reacts with Si 3 N 4 during sintering to generate Si crystal grains, BN crystal grains, and TiN crystal grains. The Si crystal grains, the TiN crystal grains, and the unreacted TiB 2 crystal grains form a part of the conductive path in the sintered body. BN crystal grains are insulators and hardly contribute to thermistor characteristics.
TiB 2 average particle diameter D 50 of the powder may be relatively large. However, the TiB 2 powder D 50 becomes too large, and at the same time sintering is inhibited, the reaction the top of the Si 3 N 4 is locally. As a result, the density of the sintered body decreases, or the variation of the specific resistance value increases. Densifying the sintered body, and, in order to reduce variations in the specific resistance, TiB 2 powder D 50 is preferably equal to or less than 2 [mu] m. D 50 is preferably, 0.6 .mu.m or less, more preferably, 0.3μm or less.

[D. 焼結助剤]
原料中に添加される焼結助剤は、焼結体中において粒界相の一部を構成する。焼結助剤の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[D. Sintering aid]
The sintering aid added to the raw material forms a part of the grain boundary phase in the sintered body. The details of the sintering aid are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

[4.1.2. 各原料の配合量]
各原料の配合量は、目的に応じて最適な値を選択する。適度な比抵抗値と、相対的に高い温度抵抗変化率(B値)を有するサーミスタ材料を得るためには、混合工程は、
SiC配合量が14vol%超40vol%未満となり、
TiB2配合量が4vol%以上15vol%以下となり、
前記焼結助剤の配合量が4vol%以上15vol%未満となり、
残部がSi34となるように、これらを混合する必要がある。
[4.1.2. Amount of each raw material]
For the amount of each raw material, an optimum value is selected according to the purpose. In order to obtain a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance (B value), the mixing step includes:
SiC compound amount becomes more than 14 vol% and less than 40 vol%,
TiB 2 compounding amount becomes 4 vol% or more and 15 vol% or less,
The compounding amount of the sintering aid is 4 vol% or more and less than 15 vol%,
It is necessary to mix these so that the remainder is Si 3 N 4 .

[A. SiC配合量]
SiC配合量については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[A. SiC content]
The amount of SiC is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

[B. TiB2配合量]
上述したように、原料中に添加されたTiB2粉末は、焼結中にSi34粉末と反応し、Si結晶粒及びTiN結晶粒を生成させる。TiB2粉末の配合量が多くなるほど、焼結体の比抵抗値が小さくなると共に、温度抵抗変化率(B値が)大きくなる。これは、反応により生成したSi結晶粒が、SiC結晶粒の導電パス中に離散的に分散した構造を形成するためと考えられる。このような効果を得るためには、TiB2粉末の配合量は、4vol%以上である必要がある。TiB2粉末の配合量は、好ましくは、6vol%以上である。
[B. TiB 2 compounding amount]
As described above, the TiB 2 powder added to the raw material reacts with the Si 3 N 4 powder during sintering to generate Si crystal grains and TiN crystal grains. As the compounding amount of the TiB 2 powder increases, the specific resistance value of the sintered body decreases and the temperature resistance change rate (B value) increases. This is considered to be because the Si crystal grains generated by the reaction form a structure that is discretely dispersed in the conductive paths of the SiC crystal grains. In order to obtain such an effect, the amount of the TiB 2 powder needs to be 4 vol% or more. The compounding amount of the TiB 2 powder is preferably at least 6 vol%.

一方、TiB2粉末の配合量が過剰になると、かえって温度抵抗変化率(B値)が小さくなる。これは、過剰に生成したSiが多量の液相を形成し、焼結体の粒界相を拡散することによってSi結晶の連続相を形成しやすくなるためと考えられる。また、TiB2がSi34の焼結を阻害して、焼結密度を低下させる。従って、TiB2粉末の配合量は、15vol%以下である必要がある。B配合量は、好ましくは、14vol%以下である。 On the other hand, when the amount of the TiB 2 powder is excessive, the rate of change in temperature resistance (B value) is rather reduced. It is considered that this is because excessively generated Si forms a large amount of liquid phase and diffuses the grain boundary phase of the sintered body to easily form a continuous phase of Si crystals. Further, TiB 2 inhibits sintering of Si 3 N 4 and lowers the sintering density. Therefore, the amount of the TiB 2 powder needs to be 15 vol% or less. B content is preferably 14 vol% or less.

[C. 焼結助剤の配合量]
焼結助剤の配合量については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[D. その他の添加剤の配合量]
その他の添加剤の配合量については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[C. Amount of sintering aid]
Since the amount of the sintering aid is the same as in the first embodiment, the description is omitted.
[D. Amount of other additives]
The amounts of the other additives are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

[4.1.3. 混合方法]
原料の混合方法の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[4.1.3. Mixing method]
The details of the method of mixing the raw materials are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

[4.2. 焼結工程]
次に、混合工程で得られた前記混合物を成形し、焼結する(成形・焼結工程)。
[4.2.1. 成形方法及び焼結方法]
成形方法及び焼結方法の詳細については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
[4.2. Sintering process]
Next, the mixture obtained in the mixing step is molded and sintered (molding / sintering step).
[4.2.1. Forming method and sintering method]
The details of the forming method and the sintering method are the same as those of the first embodiment, and thus the description is omitted.

[4.2.2. 成形条件及び焼結条件]
成形体の成形条件及び焼結条件は、目的に応じて最適な条件を選択する。また、比抵抗値や温度抵抗変化率(B値)は、成形条件及び焼結条件だけでなく、粉砕・混合条件(主として、主原料の配合比、粒径比)にも依存する。
適度な比抵抗値と、相対的に高い温度抵抗変化率(B値)を有するサーミスタ材料を得るためには、混合工程及び成形・焼結工程は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上1.6以下となり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.6以下となり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.5以下となり、
(TiN+TiB2)/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.2以上1.5以下となり、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下となり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下となるように、
前記主原料を混合し、かつ、前記混合物を成形及び焼結する必要がある。
[4.2.2. Molding conditions and sintering conditions]
For the molding conditions and sintering conditions of the molded body, optimal conditions are selected according to the purpose. Further, the specific resistance value and the rate of change in temperature resistance (B value) depend not only on the molding conditions and sintering conditions but also on the pulverization and mixing conditions (mainly, the mixing ratio of the main raw materials and the particle size ratio).
In order to obtain a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance (B value), the mixing step and the forming / sintering step are performed as follows.
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 1.6 or less,
The Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 0.6 or less,
Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 0.5 or less,
(TiN + TiB 2 ) / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.2 or more and 1.5 or less,
The specific resistance at 0 ° C. becomes 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The temperature resistance change rate (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less,
It is necessary to mix the main raw materials and to mold and sinter the mixture.

成形条件及び焼結条件に関するその他の点については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。   Other points related to the molding conditions and the sintering conditions are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

[5. 作用]
Si34からなるマトリックス結晶粒とSiC結晶粒とを複合化させたサーミスタ材料において、ショートレンジ性を獲得するためには、所定量のBと所定量のTiB2の双方を添加することが必須と考えられていた。
[5. Action]
In the thermistor material in which the matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 and the SiC crystal grains are combined, in order to obtain a short range property, it is necessary to add both a predetermined amount of B and a predetermined amount of TiB 2. Was considered mandatory.

これに対し、Si34からなるマトリックス結晶粒とSiC結晶粒とを複合化させたサーミスタ材料に対し、相対的に多量のBのみを添加し、かつ、各成分の含有量を最適化すると、適度な比抵抗値と相対的に高い温度抵抗変化率とを兼ね備えたサーミスタ材料が得られる。これは、原料中のSi34とBとが反応することにより適量かつ適度な大きさのSi結晶粒が生成し、生成したSi結晶粒が適度な間隔でSiC結晶粒の間に離散的に分散するためと考えられる。 On the other hand, when a relatively large amount of B alone is added to the thermistor material in which the matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 and the SiC crystal grains are combined, and the content of each component is optimized. Thus, a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance can be obtained. This is because Si 3 N 4 in the raw material reacts with B to generate Si crystal grains of an appropriate amount and an appropriate size, and the generated Si crystal grains are discretely formed between the SiC crystal grains at an appropriate interval. It is thought to be distributed to.

同様に、Si34からなるマトリックス結晶粒とSiC結晶粒とを複合化させたサーミスタ材料に対し、相対的に多量のTiB2のみを添加し、かつ、各成分の含有量を最適化すると、適度な比抵抗値と相対的に高い温度抵抗変化率とを兼ね備えたサーミスタ材料が得られる。これは、原料中のSi34とTiB2とが反応することにより適量かつ適度な大きさのSi結晶粒及びTiN結晶粒が生成し、生成したSi結晶粒及びTiN結晶粒(並びに、未反応のTiB2が残存する場合にはTiB2結晶粒)が適度な間隔でSiC結晶粒の間に離散的に分散するためと考えられる。 Similarly, when a relatively large amount of TiB 2 alone is added to a thermistor material in which a matrix crystal grain composed of Si 3 N 4 and a SiC crystal grain are combined, and the content of each component is optimized, Thus, a thermistor material having an appropriate specific resistance value and a relatively high rate of change in temperature resistance can be obtained. This is because Si 3 N 4 and TiB 2 in the raw material react with each other to generate appropriate amounts and appropriate sizes of Si crystal grains and TiN crystal grains, and the generated Si crystal grains and TiN crystal grains (and It is considered that the TiB 2 crystal grains (when TiB 2 remains in the reaction) are discretely dispersed among the SiC crystal grains at appropriate intervals.

(実施例1〜12、比較例1〜4)
[1. 試料の作製]
市販のSi34粉末(平均粒径:1μm)をマトリックスとして、所定量のSiC粉末(α−SiC、又はβ−SiC)、Y23粉末、B粉末、TiB2粉末、及びWSi2粉末を添加した。これらの原料をエタノール中で混合し、蒸留及び乾燥させた。表1に、各試料の組成を示す。なお、表1には、B値、比抵抗値、Si/SiC比、(TiN+TiB2)/SiC比、及びSi/BN比も併せて示した。
(Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 to 4)
[1. Preparation of sample]
Using a commercially available Si 3 N 4 powder (average particle size: 1 μm) as a matrix, a predetermined amount of SiC powder (α-SiC or β-SiC), Y 2 O 3 powder, B powder, TiB 2 powder, and WSi 2 Powder was added. These raw materials were mixed in ethanol, distilled and dried. Table 1 shows the composition of each sample. Table 1 also shows the B value, the specific resistance value, the Si / SiC ratio, the (TiN + TiB 2 ) / SiC ratio, and the Si / BN ratio.

Figure 2020057719
Figure 2020057719

これらの混合粉末を20MPaの圧力で一軸成形した後、高温でホットプレス処理してサーミスタ材料を作製した。このサーミスタ材料から薄板形状のチップを切り出して電極付けを行い、サーミスタ素子を得た。   These mixed powders were uniaxially formed at a pressure of 20 MPa, and then hot-pressed at a high temperature to produce a thermistor material. A thin chip was cut out from this thermistor material and electrodes were attached thereto to obtain a thermistor element.

[2. 試験方法]
[2.1. 温度抵抗変化率(B値)及び比抵抗値]
恒温恒湿槽を用いて温度を変化させた時の、サーミスタ素子の抵抗値を測定した。得られた温度と抵抗値の関係から、温度抵抗変化率(B値)を算出した。また、0℃で測定された抵抗値から、比抵抗値を算出した。
[2. Test method]
[2.1. Temperature resistance change rate (B value) and specific resistance value]
The resistance value of the thermistor element when the temperature was changed using a thermo-hygrostat was measured. From the obtained relationship between the temperature and the resistance value, the temperature resistance change rate (B value) was calculated. Further, the specific resistance value was calculated from the resistance value measured at 0 ° C.

[2.2. 最強線ピーク強度比]
得られた試料についてX線回折測定を行った。X線回折パターンから、最強線ピーク強度比を算出した。
[2.2. Strongest line peak intensity ratio]
X-ray diffraction measurement was performed on the obtained sample. The strongest line peak intensity ratio was calculated from the X-ray diffraction pattern.

[3. 結果]
[3.1. 温度抵抗変化率(B値)]
表1に、各試料のB値を示す。また、図1に、実施例6で得られたサーミスタ素子の温度Tと抵抗値Rとの関係を示す。図2に、実施例10で得られたサーミスタ素子の温度Tと抵抗値Rとの関係を示す。さらに、図3に、比較例2で得られたサーミスタ素子の温度Tと抵抗値Rとの関係を示す。表1及び図1〜3より、以下のことが分かる。
[3. result]
[3.1. Temperature resistance change rate (B value)]
Table 1 shows the B value of each sample. FIG. 1 shows the relationship between the temperature T and the resistance value R of the thermistor element obtained in Example 6. FIG. 2 shows the relationship between the temperature T and the resistance value R of the thermistor element obtained in Example 10. FIG. 3 shows the relationship between the temperature T and the resistance value R of the thermistor element obtained in Comparative Example 2. The following can be seen from Table 1 and FIGS.

(1)比較例1は、B値及び比抵抗値がともに低い。これは、α−SiC粉末の配合量とB粉末の配合量のバランスが関係していると考えられる。すなわち、比較例1は、α−SiC粉末の配合量が相対的に多いことに加えて、B粉末の配合量も相対的に多いため、α−SiC結晶粒が焼結体中に生成した液相Siにより連結し、これによってB値及び比抵抗値が低下したためと考えられる。
(2)比較例2、3は、B粉末及びTiB2粉末のいずれも添加されていないために、B値が低い。さらに、比較例4は、B粉末の配合量が少なすぎるために、比抵抗値が計測不能であった。
(1) In Comparative Example 1, both the B value and the specific resistance value are low. This is considered to be related to the balance between the amount of the α-SiC powder and the amount of the B powder. That is, in Comparative Example 1, since the compounding amount of the B powder was relatively large in addition to the compounding amount of the α-SiC powder being relatively large, the liquid in which α-SiC crystal grains were formed in the sintered body was used. It is considered that they were connected by the phase Si, and thereby the B value and the specific resistance value were reduced.
(2) Comparative Examples 2 and 3 have low B values because neither B powder nor TiB 2 powder is added. Further, in Comparative Example 4, the specific resistance could not be measured because the amount of the B powder was too small.

(3)適量のSiC粉末と、適量のB粉末又はTiB2粉末を配合した実施例1〜12は、いずれも高いB値と適度な比抵抗値が得られた。なお、実施例11が高いB値と適度な比抵抗値を持つのは、B粉末の配合量は相対的に多いが、α−SiC粉末の配合量が相対的に少ないために、α−SiC結晶粒の間にSi結晶粒が離散的に分散している組織が得られたためと考えられる。 (3) In Examples 1 to 12 in which an appropriate amount of SiC powder and an appropriate amount of B powder or TiB 2 powder were mixed, a high B value and an appropriate specific resistance value were obtained. The reason why Example 11 has a high B value and an appropriate specific resistance value is that although the blending amount of the B powder is relatively large, the blending amount of the α-SiC powder is relatively small. This is probably because a structure in which Si crystal grains were discretely dispersed between the crystal grains was obtained.

[3.2. 最強線ピーク強度比]
[3.2.1. B系サーミスタ材料]
図4に、B配合量とSi/BN比との関係を示す。図5に、B配合量とSi/SiC比との関係を示す。図6に、B配合量とSi/Si34比との関係を示す。図4〜6より、以下のことが分かる。
[3.2. Strongest line peak intensity ratio]
[3.2.1. B-based thermistor material]
FIG. 4 shows the relationship between the B content and the Si / BN ratio. FIG. 5 shows the relationship between the B content and the Si / SiC ratio. FIG. 6 shows the relationship between the B content and the Si / Si 3 N 4 ratio. The following can be seen from FIGS.

(1)B配合量を2〜30vol%とすると、Si/BN比は、0.1〜2.5程度となった。
(2)B配合量を2〜30vol%とすると、Si/SiC比は、0.1〜2.0程度となった。B配合量が約10%を超えるとSi/SiC比が横ばいとなるのは、Si量が増え、液相Siが多量に増えるためと考えられる。
(3)B配合量を2〜30vol%とすると、Si/Si34比は、0.1〜6.0程度となった。Si/Si34比は、B配合量の増加に伴い、単調に増加した。
(1) Assuming that the B content is 2 to 30 vol%, the Si / BN ratio was about 0.1 to 2.5.
(2) Assuming that the B content is 2 to 30 vol%, the Si / SiC ratio is about 0.1 to 2.0. It is considered that the reason why the Si / SiC ratio becomes flat when the amount of B exceeds about 10% is that the amount of Si increases and the amount of liquid phase Si increases in a large amount.
(3) Assuming that the B content is 2 to 30 vol%, the Si / Si 3 N 4 ratio is about 0.1 to 6.0. The Si / Si 3 N 4 ratio monotonically increased with an increase in the B content.

[3.2.2. TiB2系サーミスタ材料]
図7に、TiB2配合量とSi/BN比との関係を示す。図8に、TiB2配合量とSi/SiC比との関係を示す。図9に、TiB2配合量とSi/Si34比との関係を示す。さらに、図10に、TiB2配合量と(TiN+TiB2)/SiC比との関係を示す。図7〜図10より、以下のことが分かる。
[3.2.2. TiB 2 thermistor material]
FIG. 7 shows the relationship between the amount of TiB 2 and the Si / BN ratio. FIG. 8 shows the relationship between the amount of TiB 2 and the Si / SiC ratio. FIG. 9 shows the relationship between the amount of TiB 2 and the ratio of Si / Si 3 N 4 . FIG. 10 shows the relationship between the amount of TiB 2 and the (TiN + TiB 2 ) / SiC ratio. 7 to 10 show the following.

(1)TiB2配合量を4〜15vol%とすると、Si/BN比は、0.1〜1.6程度となった。
(2)TiB2配合量を4〜15vol%とすると、Si/SiC比は、0.1〜0.6程度となった。Si/SiC比は、TiB2配合量の増加に伴い、単調に増加した。
(3)TiB2配合量を4〜15vol%とすると、Si/Si34比は、0.1〜0.5程度となった。Si/Si34比は、TiB2粉末の配合量の増加に伴い、単調に増加した。
(4)TiB2配合量を4〜15vol%とすると、(TiN+TiB2)/SiC比は、0.2〜1.5程度となった。(TiN+TiB2)/SiC比は、TiB2配合量の増加に伴い、単調に増加した。
(5)TiN/SiC比は、TiB2配合量の増加に伴って一様に増加した。
(1) When the compounding amount of TiB 2 is 4 to 15 vol%, the Si / BN ratio is about 0.1 to 1.6.
(2) When the compounding amount of TiB 2 is 4 to 15 vol%, the Si / SiC ratio is about 0.1 to 0.6. The Si / SiC ratio monotonically increased with an increase in the amount of TiB 2 .
(3) When the amount of TiB 2 is 4 to 15 vol%, the Si / Si 3 N 4 ratio is about 0.1 to 0.5. The Si / Si 3 N 4 ratio monotonically increased with an increase in the amount of the TiB 2 powder.
(4) When the compounding amount of TiB 2 is 4 to 15 vol%, the (TiN + TiB 2 ) / SiC ratio is about 0.2 to 1.5. The (TiN + TiB 2 ) / SiC ratio monotonically increased with an increase in the amount of TiB 2 .
(5) The TiN / SiC ratio uniformly increased with an increase in the amount of TiB 2 .

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明に係るサーミスタ材料は、大気中において、−80℃〜500℃程度の温度域で使用する温度センサーとして使用することができる。   The thermistor material according to the present invention can be used as a temperature sensor used in a temperature range of about −80 ° C. to 500 ° C. in the atmosphere.

Claims (4)

以下の構成を備えたサーミスタ材料。
(1)前記サーミスタ材料は、
Si34からなるマトリックス結晶粒と、
少なくとも前記マトリックス結晶粒間に存在する粒界相と、
前記マトリックス結晶粒間及び/又は前記粒界相内に分散しているSiC結晶粒、Si結晶粒、及びBN結晶粒と
を備えている。
(2)前記サーミスタ材料は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.5以下であり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.0以下であり、かつ、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上6.0以下である。
(3)前記サーミスタ材料は、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下であり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下である。
A thermistor material having the following configuration.
(1) The thermistor material is
Matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 ,
A grain boundary phase present between at least the matrix crystal grains,
SiC crystal grains, Si crystal grains, and BN crystal grains dispersed between the matrix crystal grains and / or in the grain boundary phase.
(2) The thermistor material comprises:
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 2.5 or less,
Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 2.0 or less, and
The Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.1 or more and 6.0 or less.
(3) The thermistor material comprises:
The specific resistance value at 0 ° C. is 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The rate of change in temperature resistance (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less.
以下の構成を備えたサーミスタ材料の製造方法。
(1)前記サーミスタ材料の製造方法は、
主原料として、Si34粉末、SiC粉末、B粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形し、焼結する成形・焼結工程と
を備えている。
(2)前記混合工程は、
SiC配合量が14vol%超40vol%未満となり、
B配合量が2vol%以上30vol%以下となり、
前記焼結助剤の配合量が4vol%以上15vol%未満となり、
残部がSi34となるように、これらを混合するものからなる。
(3)前記混合工程及び前記成形・焼結工程は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.5以下となり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上2.0以下となり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上6.0以下となり、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下となり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下となるように、
前記主原料を混合し、かつ、前記混合物を成形及び焼結するものからなる。
A method for manufacturing a thermistor material having the following configuration.
(1) The method for producing the thermistor material is as follows:
A mixing step of obtaining a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, B powder, and a sintering aid as main raw materials;
A forming and sintering step of forming and sintering the mixture.
(2) The mixing step comprises:
SiC compound amount becomes more than 14 vol% and less than 40 vol%,
B content becomes 2 vol% or more and 30 vol% or less,
The compounding amount of the sintering aid is 4 vol% or more and less than 15 vol%,
They consist of a mixture of these so that the remainder is Si 3 N 4 .
(3) The mixing step and the forming / sintering step
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 2.5 or less,
Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 2.0 or less,
Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 6.0 or less,
The specific resistance at 0 ° C. becomes 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The temperature resistance change rate (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less,
The main material is mixed, and the mixture is molded and sintered.
以下の構成を備えたサーミスタ材料。
(1)前記サーミスタ材料は、
Si34からなるマトリックス結晶粒と、
少なくとも前記マトリックス結晶粒間に存在する粒界相と、
前記マトリックス結晶粒間及び/又は前記粒界相内に分散しているSiC結晶粒、Si結晶粒、BN結晶粒、及びTiN結晶粒、又は、これらに加えてTiB2結晶粒と
を備えている。
(2)前記サーミスタ材料は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上1.6以下であり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.6以下であり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.5以下であり、かつ、
(TiN+TiB2)/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.2以上1.5以下である。
(3)前記サーミスタ材料は、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下であり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下である。
A thermistor material having the following configuration.
(1) The thermistor material is
Matrix crystal grains composed of Si 3 N 4 ,
A grain boundary phase present between at least the matrix crystal grains,
SiC crystal grains, Si crystal grains, BN crystal grains, and TiN crystal grains dispersed between the matrix crystal grains and / or in the grain boundary phase, or TiB 2 crystal grains in addition thereto. .
(2) The thermistor material comprises:
A Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 or more and 1.6 or less;
A Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 to 0.6,
A Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) of 0.1 to 0.5, and
(TiN + TiB 2 ) / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) is 0.2 or more and 1.5 or less.
(3) The thermistor material comprises:
The specific resistance value at 0 ° C. is 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The rate of change in temperature resistance (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less.
以下の構成を備えたサーミスタ材料の製造方法。
(1)前記サーミスタ材料の製造方法は、
主原料として、Si34粉末、SiC粉末、TiB2粉末、及び焼結助剤を含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形し、焼結する成形・焼結工程と
を備えている。
(2)前記混合工程は、
SiC配合量が14vol%超40vol%未満となり、
TiB2配合量が4vol%以上15vol%以下となり、
前記焼結助剤の配合量が4vol%以上15vol%未満となり、
残部がSi34となるように、これらを混合するものからなる。
(3)前記混合工程及び前記成形・焼結工程は、
Si/BN比(最強線ピーク強度比)が0.1以上1.6以下となり、
Si/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.6以下となり、
Si/Si34比(最強線ピーク強度比)が0.1以上0.5以下となり、
(TiN+TiB2)/SiC比(最強線ピーク強度比)が0.2以上1.5以下となり、
0℃での比抵抗値が0.5kΩcm以上200kΩcm以下となり、かつ、
温度抵抗変化率(B値)が0.009以上0.025以下となるように、
前記主原料を混合し、かつ、前記混合物を成形及び焼結するものからなる。
A method for manufacturing a thermistor material having the following configuration.
(1) The method for producing the thermistor material is as follows:
A mixing step of obtaining a mixture containing Si 3 N 4 powder, SiC powder, TiB 2 powder, and a sintering aid as main raw materials;
A forming and sintering step of forming and sintering the mixture.
(2) The mixing step comprises:
SiC compound amount becomes more than 14 vol% and less than 40 vol%,
TiB 2 compounding amount becomes 4 vol% or more and 15 vol% or less,
The compounding amount of the sintering aid is 4 vol% or more and less than 15 vol%,
They consist of a mixture of these so that the remainder is Si 3 N 4 .
(3) The mixing step and the forming / sintering step
Si / BN ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 1.6 or less,
The Si / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 0.6 or less,
Si / Si 3 N 4 ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.1 or more and 0.5 or less,
(TiN + TiB 2 ) / SiC ratio (strongest line peak intensity ratio) becomes 0.2 or more and 1.5 or less,
The specific resistance at 0 ° C. becomes 0.5 kΩcm or more and 200 kΩcm or less, and
The temperature resistance change rate (B value) is 0.009 or more and 0.025 or less,
The main material is mixed, and the mixture is molded and sintered.
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