JP2578891B2 - サーミスタ - Google Patents
サーミスタInfo
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- JP2578891B2 JP2578891B2 JP6661388A JP6661388A JP2578891B2 JP 2578891 B2 JP2578891 B2 JP 2578891B2 JP 6661388 A JP6661388 A JP 6661388A JP 6661388 A JP6661388 A JP 6661388A JP 2578891 B2 JP2578891 B2 JP 2578891B2
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- Japan
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- thermistor
- atomic
- lithium
- cobalt
- nickel
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高応答性，高精度の温度センサとして利用
できるところの大きな負の抵抗温度係数を有するサーミ
スタに関するものである。
できるところの大きな負の抵抗温度係数を有するサーミ
スタに関するものである。
従来の技術 従来、酸化コバルトとリチウムを組み合わせた酸化物
半導体としては、一般的に酸化物半導体材料の導電機構
の一つとして説明される原子価制御理論の実例で、古く
Verweyらにより取上げられている〔Philips Research
Report 5173（1950）〕。
半導体としては、一般的に酸化物半導体材料の導電機構
の一つとして説明される原子価制御理論の実例で、古く
Verweyらにより取上げられている〔Philips Research
Report 5173（1950）〕。
しかしながら、Verweyらの検討はあくまでも学究的な
段階のもので、リチウムの固溶量も1wt％以下と、サー
ミスタとしての用途開発以前のものであった。
段階のもので、リチウムの固溶量も1wt％以下と、サー
ミスタとしての用途開発以前のものであった。
日本国内においては、二木による報告〔（株）日立製
作所，中央研究所創立二十周年記念論文集,p30〜46,昭
和37年〕があるが、サーミスタ特性としては比抵抗およ
びＢ定数とも低く、サーミスタとして適するものではな
く、これに準ずるものと記載されている。
作所，中央研究所創立二十周年記念論文集,p30〜46,昭
和37年〕があるが、サーミスタ特性としては比抵抗およ
びＢ定数とも低く、サーミスタとして適するものではな
く、これに準ずるものと記載されている。
これに対して、本発明者らが再度検討した結果、酸化
コバルトとリチウムの組み合わせでもって、かつ特定の
結晶構造とした場合には、比抵抗が小さく、Ｂ定数の高
い優れたサーミスタ材料が得られることを見出した。さ
らに、それに銅，ニッケルを添加した材料も優れたサー
ミスタ特性を有することを見出した。
コバルトとリチウムの組み合わせでもって、かつ特定の
結晶構造とした場合には、比抵抗が小さく、Ｂ定数の高
い優れたサーミスタ材料が得られることを見出した。さ
らに、それに銅，ニッケルを添加した材料も優れたサー
ミスタ特性を有することを見出した。
発明が解決しようとする課題 そして、上記サーミスタ材料は、コバルト，銅および
ニッケルに対してリチウムを2.0〜22.0原子％含有する
組成領域で最も優れた特性を示した。すなわち、ディス
クサーミスタとして、150℃の高温放置においても、従
来のコバルト，マンガン，銅，ニッケルを主成分とする
遷移金属酸化物のスピネル結晶型のサーミスタと比較し
ても非常に安定な結果が得られるものであった。しかし
ながら、直流負荷試験、特に湿中での直流負荷試験で
は、もう一歩、従来の汎用サーミスタに及ばないという
問題を有していた。この欠点の原因を解析した結果、酸
化コバルトに固溶していると考えられていたリチウムが
粒界あるいは結晶の接合部に偏析し、直流負荷によりリ
チウムイオンが移動することによることを突き止めた。
ニッケルに対してリチウムを2.0〜22.0原子％含有する
組成領域で最も優れた特性を示した。すなわち、ディス
クサーミスタとして、150℃の高温放置においても、従
来のコバルト，マンガン，銅，ニッケルを主成分とする
遷移金属酸化物のスピネル結晶型のサーミスタと比較し
ても非常に安定な結果が得られるものであった。しかし
ながら、直流負荷試験、特に湿中での直流負荷試験で
は、もう一歩、従来の汎用サーミスタに及ばないという
問題を有していた。この欠点の原因を解析した結果、酸
化コバルトに固溶していると考えられていたリチウムが
粒界あるいは結晶の接合部に偏析し、直流負荷によりリ
チウムイオンが移動することによることを突き止めた。
本発明はこのような問題点を解決するもので、センサ
として信頼性に優れたサーミスタを提供することを目的
とするものである。
として信頼性に優れたサーミスタを提供することを目的
とするものである。
課題を解決するための手段 上記のような問題を解決するために本発明は、種々改
善検討を行なった結果、金属酸化物の焼結混合体からな
り、その構成金属元素として、コバルト（Co），銅（C
u），リチウム（Li）およびニッケル（Ni）の４種を合
計100原子％含み、かつリチウムの含有量の少なくとも8
5原子％以上がNaCl型酸化コバルトの結晶粒内に固溶し
ていることを特徴とするものである。
善検討を行なった結果、金属酸化物の焼結混合体からな
り、その構成金属元素として、コバルト（Co），銅（C
u），リチウム（Li）およびニッケル（Ni）の４種を合
計100原子％含み、かつリチウムの含有量の少なくとも8
5原子％以上がNaCl型酸化コバルトの結晶粒内に固溶し
ていることを特徴とするものである。
作用 このセラミック微細構造を満たすことにより、直流負
荷試験ならびに湿中負荷試験においても従来のサーミス
タ以上の優れた安定性を発現することになる。
荷試験ならびに湿中負荷試験においても従来のサーミス
タ以上の優れた安定性を発現することになる。
実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。
まず、市販の硝酸コバルト，硝酸銅，炭酸リチウムお
よび硝酸ニッケルを出発原料として、Co:Cu:Li:Ni＝81.
5:4.5:12.0:1.0原子％の比になるように溶解され、これ
を蒸発乾固させた後、600℃の温度で仮焼し、この仮焼
物をボールミルで湿式粉砕した。このスラリーを乾燥
後、ポリビニルアルコールをバインダーとして添加混合
し、所要量採って円板状に加圧成形して成形品を多数作
り、これらを窒素ガスフロー中で、1200〜1300℃で２時
間焼成した。こうして得られた円板状焼結体の両面にAg
を主成分とする電極を設けて試料とした。上記プロセス
の中で、スラリーの乾燥方法，条件および焼成条件を変
えて数種類の試料を作成し、60℃,90〜95％RH中、負荷
電力0.4Wの湿中負荷（2000時間）と、150℃での高温放
置（2000時間）の試験を実施した。また、素子の元素分
析を素子成分と溶出成分に分けて原子吸光分光法により
行った。その結果を下記の表にまとめて示す。
よび硝酸ニッケルを出発原料として、Co:Cu:Li:Ni＝81.
5:4.5:12.0:1.0原子％の比になるように溶解され、これ
を蒸発乾固させた後、600℃の温度で仮焼し、この仮焼
物をボールミルで湿式粉砕した。このスラリーを乾燥
後、ポリビニルアルコールをバインダーとして添加混合
し、所要量採って円板状に加圧成形して成形品を多数作
り、これらを窒素ガスフロー中で、1200〜1300℃で２時
間焼成した。こうして得られた円板状焼結体の両面にAg
を主成分とする電極を設けて試料とした。上記プロセス
の中で、スラリーの乾燥方法，条件および焼成条件を変
えて数種類の試料を作成し、60℃,90〜95％RH中、負荷
電力0.4Wの湿中負荷（2000時間）と、150℃での高温放
置（2000時間）の試験を実施した。また、素子の元素分
析を素子成分と溶出成分に分けて原子吸光分光法により
行った。その結果を下記の表にまとめて示す。
また、これらの試料をＸ線回折により結晶構造を確認
した結果、NaCl型の酸化コバルト（CoO）を同定した。
した結果、NaCl型の酸化コバルト（CoO）を同定した。
この表でリチウム含有量の内、粒内の項で示した値
は、全体量から溶出量を減じたもので、粒界他（粒界お
よび接合部）の項で示した値が溶出成分量である。ここ
で、サーミスタの製品仕様としては、耐湿負荷試験での
抵抗値変化率は±５％以内であることから、上表の試料
No.のA,BおよびＤが満足することになる。すなわち、Na
Cl型の酸化コバルトの結晶粒内にリチウムの含有量の85
原子％以上が固溶しておれば、十分仕様を満足できるこ
ととなる。
は、全体量から溶出量を減じたもので、粒界他（粒界お
よび接合部）の項で示した値が溶出成分量である。ここ
で、サーミスタの製品仕様としては、耐湿負荷試験での
抵抗値変化率は±５％以内であることから、上表の試料
No.のA,BおよびＤが満足することになる。すなわち、Na
Cl型の酸化コバルトの結晶粒内にリチウムの含有量の85
原子％以上が固溶しておれば、十分仕様を満足できるこ
ととなる。
なお、これら試料の比抵抗とＢ定数（25℃と50℃の抵
抗値に基づく）は、いずれも900Ω・cm±20％,B定数＝5
150（ｋ）±３％であった。
抗値に基づく）は、いずれも900Ω・cm±20％,B定数＝5
150（ｋ）±３％であった。
ここで、コバルトは67.5〜97.8原子％、銅は0.5〜7.0
原子％、リチウムは2.0〜22.0原子％、ニッケルは0.1〜
6.0原子％（合計は100原子％）の組成範囲のものが、低
比抵抗，高Ｂ定数を満足する上では好ましく、センサと
して機器側から要望される電気特性により一層満たすこ
とができる。これについては、本発明者らが先に特願昭
62−120438号および特願昭62−132451号にて明らかにし
ている通りである。
原子％、リチウムは2.0〜22.0原子％、ニッケルは0.1〜
6.0原子％（合計は100原子％）の組成範囲のものが、低
比抵抗，高Ｂ定数を満足する上では好ましく、センサと
して機器側から要望される電気特性により一層満たすこ
とができる。これについては、本発明者らが先に特願昭
62−120438号および特願昭62−132451号にて明らかにし
ている通りである。
発明の効果 以上述べたように、本発明は低比抵抗，高Ｂ定数を有
する負の抵抗温度係数を有し、高温放置試験および耐湿
負荷試験においても、信頼性の点で優れたサーミスタを
提供するものであるが、センサとして温度に対して高精
度化，高応答性化および高信頼性が図れ、さらに新しい
用途が期待できるものである。
する負の抵抗温度係数を有し、高温放置試験および耐湿
負荷試験においても、信頼性の点で優れたサーミスタを
提供するものであるが、センサとして温度に対して高精
度化，高応答性化および高信頼性が図れ、さらに新しい
用途が期待できるものである。
Claims (1)
- 【請求項１】金属酸化物の焼結混合体からなり、その構
成金属元素として、コバルト（Co），銅（Cu），リチウ
ム（Li）およびニッケル（Ni）の４種を合計100原子％
含み、かつリチウムの含有量の少なくとも85原子％以上
がNaCl型酸化コバルトの結晶粒内に固溶していることを
特徴とするサーミスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6661388A JP2578891B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | サーミスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6661388A JP2578891B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | サーミスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239810A JPH01239810A (ja) | 1989-09-25 |
| JP2578891B2 true JP2578891B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=13320924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6661388A Expired - Lifetime JP2578891B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | サーミスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2578891B2 (ja) |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6661388A patent/JP2578891B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01239810A (ja) | 1989-09-25 |
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