JP2662740B2 - チタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法 - Google Patents
チタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法Info
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- barium titanate
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はチタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法に
関する。
関する。
（従来の技術） 一般に、チタン酸バリウム系半導体磁器を製造する場
合、チタン酸バリウム系半導体磁器用の原料粉末を所定
形状に成形し、これを所定の条件下で焼成することが行
われているが、任意の比抵抗をもつ焼結体を得ようとす
る場合、焼成時の昇温速度、焼成温度、保持時間、降温
速度、雰囲気等の種々の条件を目的に応じて設定して焼
成することが行われている。
合、チタン酸バリウム系半導体磁器用の原料粉末を所定
形状に成形し、これを所定の条件下で焼成することが行
われているが、任意の比抵抗をもつ焼結体を得ようとす
る場合、焼成時の昇温速度、焼成温度、保持時間、降温
速度、雰囲気等の種々の条件を目的に応じて設定して焼
成することが行われている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、チタン酸バリウム系半導体磁器を大量
生産する場合、目的とする比抵抗が異なるロット毎に、
焼成時の前記諸条件を設定しなおさなければならず、生
産性が低下するという問題があった。また、比抵抗を調
整する手段として、焼成温度や保持時間等を変えること
が行われてはいるが、この方法では任意の比抵抗をもつ
半導体磁器は得られても、異常粒成長等を生じ、耐破壊
電圧、負荷試験等のレベルの低下を招いているのが現状
である。
生産する場合、目的とする比抵抗が異なるロット毎に、
焼成時の前記諸条件を設定しなおさなければならず、生
産性が低下するという問題があった。また、比抵抗を調
整する手段として、焼成温度や保持時間等を変えること
が行われてはいるが、この方法では任意の比抵抗をもつ
半導体磁器は得られても、異常粒成長等を生じ、耐破壊
電圧、負荷試験等のレベルの低下を招いているのが現状
である。
これらの問題を解決する手段としては、半導体磁器の
組成変更や粉砕度合の変更等を採用し得るが、原料ロッ
トが増加し、結局、生産性が低下するという問題があっ
た。
組成変更や粉砕度合の変更等を採用し得るが、原料ロッ
トが増加し、結局、生産性が低下するという問題があっ
た。
従って、本発明は、任意の比抵抗を有するチタン酸バ
リウム系半導体磁器を容易に、かつ、効率良く生産でき
るようにすることを技術的課題とするものである。
リウム系半導体磁器を容易に、かつ、効率良く生産でき
るようにすることを技術的課題とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、これらの課題を解決するため、予め自然雰
囲気中で焼成して低抵抗の半導体磁器を調整しておき、
これを前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッ
チガス雰囲気中その焼成時の温度またはそれより低い温
度で短時間熱処理し、比抵抗をコントロールする一方、
その相対する両面、即ち、両主面にニッケル−銀からな
る電極を形成することにより、半導体磁器の持つ優れた
電気的特性を十分に引き出せるようにしたものである。
囲気中で焼成して低抵抗の半導体磁器を調整しておき、
これを前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッ
チガス雰囲気中その焼成時の温度またはそれより低い温
度で短時間熱処理し、比抵抗をコントロールする一方、
その相対する両面、即ち、両主面にニッケル−銀からな
る電極を形成することにより、半導体磁器の持つ優れた
電気的特性を十分に引き出せるようにしたものである。
即ち、本発明の要旨は、マンガンを含むチタン酸バリ
ウム系半導体磁器用の原料粉末を所定形状に成形し、こ
れを自然雰囲気中で焼成して低比抵抗の半導体磁器素体
と為し、該半導体磁器素体を前記自然雰囲気よりも酸素
分圧の大きな酸素リッチガス雰囲気中、1100℃以上乃至
前記焼成時の温度以下の温度で熱処理した後、その両主
面にニッケル−銀からなる電極を形成することを特徴と
するチタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法にある。
ウム系半導体磁器用の原料粉末を所定形状に成形し、こ
れを自然雰囲気中で焼成して低比抵抗の半導体磁器素体
と為し、該半導体磁器素体を前記自然雰囲気よりも酸素
分圧の大きな酸素リッチガス雰囲気中、1100℃以上乃至
前記焼成時の温度以下の温度で熱処理した後、その両主
面にニッケル−銀からなる電極を形成することを特徴と
するチタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法にある。
低比抵抗の半導体磁器素体を形成する第一段階での焼
成は、チタン酸バリウム系半導体磁器が焼結する温度、
通常、空気中、1200〜1400℃の温度で１〜５時間行われ
る。
成は、チタン酸バリウム系半導体磁器が焼結する温度、
通常、空気中、1200〜1400℃の温度で１〜５時間行われ
る。
前記半導体磁器を形成するための第二段階としての熱
処理は、酸素リッチガス雰囲気、即ち、酸素分圧が20〜
100vol％の範囲内のガス雰囲気で行なわれるが、その温
度は1100℃以上で第１段階の焼成温度以下の温度で行わ
れる。
処理は、酸素リッチガス雰囲気、即ち、酸素分圧が20〜
100vol％の範囲内のガス雰囲気で行なわれるが、その温
度は1100℃以上で第１段階の焼成温度以下の温度で行わ
れる。
第２段階の熱処理において、雰囲気の酸素分圧を20〜
100vol％の範囲としたのは、第１段階の焼成時の雰囲気
が自然雰囲気で酸素分圧が20vol％程度であり、これ以
下の酸素分圧の雰囲気中で熱処理を行なうと、チタン酸
バリウム系半導体磁器の比抵抗がさがるだけではなく、
抵抗−温度特性まで著しく劣化してしまうからである。
100vol％の範囲としたのは、第１段階の焼成時の雰囲気
が自然雰囲気で酸素分圧が20vol％程度であり、これ以
下の酸素分圧の雰囲気中で熱処理を行なうと、チタン酸
バリウム系半導体磁器の比抵抗がさがるだけではなく、
抵抗−温度特性まで著しく劣化してしまうからである。
また、第２段階の熱処理の温度を1100℃以上で第１段
階の焼成温度以下としたのは、1100℃未満で熱処理を行
なうとチタン酸バリウム系半導体磁器の比抵抗が変化せ
ず、第１段階の焼成温度を越える温度で熱処理を行なう
と異常粒成長が起こり耐破壊電圧特性が劣化するからで
ある。
階の焼成温度以下としたのは、1100℃未満で熱処理を行
なうとチタン酸バリウム系半導体磁器の比抵抗が変化せ
ず、第１段階の焼成温度を越える温度で熱処理を行なう
と異常粒成長が起こり耐破壊電圧特性が劣化するからで
ある。
（作用） 自然雰囲気中で焼成して低比抵抗の半導体磁器素体を
作成した後、1100℃以上でその焼成温度以下の温度で前
記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッチガス雰
囲気中で熱処理すると、焼結体中に酸素イオンが拡散し
て酸素イオン欠陥が除去され、粒成長させることなく半
導体磁器の比抵抗をコントロールすることができ、ま
た、その電気的特性を安定化させる。この半導体磁器の
両主面にニッケル−銀からなる電極を形成することによ
り、半導体磁器の持つ優れた電気的特性を十分に引き出
すことが可能にする。
作成した後、1100℃以上でその焼成温度以下の温度で前
記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッチガス雰
囲気中で熱処理すると、焼結体中に酸素イオンが拡散し
て酸素イオン欠陥が除去され、粒成長させることなく半
導体磁器の比抵抗をコントロールすることができ、ま
た、その電気的特性を安定化させる。この半導体磁器の
両主面にニッケル−銀からなる電極を形成することによ
り、半導体磁器の持つ優れた電気的特性を十分に引き出
すことが可能にする。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例） 出発原料としてBaCO3，TiO2，SrCO3，Y2O3，CaCO3，M
nCO3を用い、これらの原料粉末をそれぞれBaO,TiO2,Sr
O,YO3/2,CaO,MnOに換算して、モル比で0.893:1.01:0.0
5:0.0035:0.05:0.0012になるように混合し、1130℃で仮
焼した後、粉砕し、20＃のサランメッシュを通して仮焼
粉末を得た。この仮焼粉末に適当な有機バインダーを加
えて混合した後、直径10mm、厚さ3.6mmの円板状の成形
体を成形した。
nCO3を用い、これらの原料粉末をそれぞれBaO,TiO2,Sr
O,YO3/2,CaO,MnOに換算して、モル比で0.893:1.01:0.0
5:0.0035:0.05:0.0012になるように混合し、1130℃で仮
焼した後、粉砕し、20＃のサランメッシュを通して仮焼
粉末を得た。この仮焼粉末に適当な有機バインダーを加
えて混合した後、直径10mm、厚さ3.6mmの円板状の成形
体を成形した。
得られた成形体を自然雰囲気中で1270℃〜1360℃の範
囲の温度で1.5時間焼成して、低抵抗の半導体磁器素体
を得た。この半導体磁器素体の抵抗値とそのバラツキを
調べるため、各素体の両表面にIn−Ga合金を塗布、乾燥
させて電極とし、20個の試料について抵抗値を測定した
結果、平均値R0＝2.83Ω,3cv＝8.6％であった。また、
半導体磁器素体と電極は、完全にオーミック接触してい
た。
囲の温度で1.5時間焼成して、低抵抗の半導体磁器素体
を得た。この半導体磁器素体の抵抗値とそのバラツキを
調べるため、各素体の両表面にIn−Ga合金を塗布、乾燥
させて電極とし、20個の試料について抵抗値を測定した
結果、平均値R0＝2.83Ω,3cv＝8.6％であった。また、
半導体磁器素体と電極は、完全にオーミック接触してい
た。
次に、この半導体磁器素体を、第１表に示す条件下
で、前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッチ
ガス雰囲気中で熱処理してチタン酸バリウム系半導体磁
器を得た。なお、表中、＊を付した試料は本発明の範囲
外であることを示す。
で、前記自然雰囲気よりも酸素分圧が大きい酸素リッチ
ガス雰囲気中で熱処理してチタン酸バリウム系半導体磁
器を得た。なお、表中、＊を付した試料は本発明の範囲
外であることを示す。
得られたチタン酸バリウム系半導体磁器の抵抗値とそ
のバラツキを調べるためため、素体の場合と同様にして
In−Ga合金電極を形成し、20個の試料について25℃にお
ける抵抗値を測定した。その平均値（R1）とバラツキ3c
vを第２表に示す。
のバラツキを調べるためため、素体の場合と同様にして
In−Ga合金電極を形成し、20個の試料について25℃にお
ける抵抗値を測定した。その平均値（R1）とバラツキ3c
vを第２表に示す。
第２表に示す結果から明らかなように、本発明によれ
ば、熱処理条件を変えることによって、チタン酸バリウ
ム系半導体磁器の抵抗を任意にコントロールでき、ま
た、そのときのバラツキは元の半導体磁器素体よりも低
く抑えることができる。
ば、熱処理条件を変えることによって、チタン酸バリウ
ム系半導体磁器の抵抗を任意にコントロールでき、ま
た、そのときのバラツキは元の半導体磁器素体よりも低
く抑えることができる。
また、この再現性を確認するため、前記半導体磁器素
体を用いて前記の場合と同条件下で熱処理したところ、
抵抗値R1とそのバラツキの再現性は非常に高いことが確
認された。
体を用いて前記の場合と同条件下で熱処理したところ、
抵抗値R1とそのバラツキの再現性は非常に高いことが確
認された。
次に、前記試料番号2,4,6のチタン酸バリウム系半導
体磁器に無電解メッキ法によりニッケルメッキを形成
し、その上に銀ペイントを塗布したのち600℃の温度で
焼き付けてニッケル−銀電極を形成し、負荷寿命試験、
耐電圧試験を行った。それらの結果を第３表に示す。
体磁器に無電解メッキ法によりニッケルメッキを形成
し、その上に銀ペイントを塗布したのち600℃の温度で
焼き付けてニッケル−銀電極を形成し、負荷寿命試験、
耐電圧試験を行った。それらの結果を第３表に示す。
なお、低温および高温負荷寿命試験は、それぞれ温度
25℃,85℃、印加電圧125VD.C.、試験時間1000時間の条
件で行い、測定値は試料数10個についての平均値であ
る。また、耐電圧は、チタン酸バリウム系半導体磁器の
両端に直流電圧を印加した場合に絶縁破壊を起こした値
である。
25℃,85℃、印加電圧125VD.C.、試験時間1000時間の条
件で行い、測定値は試料数10個についての平均値であ
る。また、耐電圧は、チタン酸バリウム系半導体磁器の
両端に直流電圧を印加した場合に絶縁破壊を起こした値
である。
なお、第３表中、試料番号10,11,12は、仮焼粉末を成
形して得た円板状の成形体をそれぞれ、空気中、1300℃
で１時間、1330℃で1.5時間,1360℃で1.5時間の条件下
で焼成してチタン酸バリウム系半導体磁器を得、これに
ニッケル−銀電極を同様にして形成したものである。
形して得た円板状の成形体をそれぞれ、空気中、1300℃
で１時間、1330℃で1.5時間,1360℃で1.5時間の条件下
で焼成してチタン酸バリウム系半導体磁器を得、これに
ニッケル−銀電極を同様にして形成したものである。
第３表から明らかなように、本発明方法により製造さ
れたチタン酸バリウム系半導体磁器は、比抵抗が同じで
も従来法により製造されたチタン酸バリウム系半導体磁
器に比べて、耐電圧特性及び負荷寿命が２倍以上と著し
く向上していることが判る。また、本発明方法に係る半
導体磁器素子は、常温でIn−Ga合金電極を形成したもの
と同等の抵抗を示し、Ni−Ag電極を形成することにより
負荷寿命及び耐電圧性等の電気的特性を十分に引き出す
ことができることが判る。
れたチタン酸バリウム系半導体磁器は、比抵抗が同じで
も従来法により製造されたチタン酸バリウム系半導体磁
器に比べて、耐電圧特性及び負荷寿命が２倍以上と著し
く向上していることが判る。また、本発明方法に係る半
導体磁器素子は、常温でIn−Ga合金電極を形成したもの
と同等の抵抗を示し、Ni−Ag電極を形成することにより
負荷寿命及び耐電圧性等の電気的特性を十分に引き出す
ことができることが判る。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、半
導体磁器の比抵抗を容易にコントロールできるだけでな
く、その耐破壊電圧、負荷寿命など諸特性を著しく向上
させることができる。また、熱処理を焼成温度以下の温
度で短時間で行えるので、工業的利用価値が大きいな
ど、優れた効果が得られる。
導体磁器の比抵抗を容易にコントロールできるだけでな
く、その耐破壊電圧、負荷寿命など諸特性を著しく向上
させることができる。また、熱処理を焼成温度以下の温
度で短時間で行えるので、工業的利用価値が大きいな
ど、優れた効果が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 吉晶 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−86467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−98396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−90308（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】マンガンを含むチタン酸バリウム系半導体
磁器用の原料粉末を所定形状に成形し、これを自然雰囲
気中で焼成して低比抵抗の半導体磁器素体と為し、該半
導体磁器素体を前記自然雰囲気よりも酸素分圧の大きな
酸素リッチガス雰囲気中、1100℃以上乃至前記焼成時の
温度以下の温度で熱処理した後、その両主面にニッケル
−銀からなる電極を形成することを特徴とするチタン酸
バリウム系半導体磁器の製造方法。 - 【請求項２】前記半導体磁器を熱処理した後、その両主
面に無電解ニッケルメッキを施し、該ニッケルメッキ上
に銀電極を焼き付けることによりニッケル−銀からなる
電極を形成することを特徴とする請求項１に記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012156A JP2662740B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | チタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012156A JP2662740B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | チタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218965A JPH03218965A (ja) | 1991-09-26 |
| JP2662740B2 true JP2662740B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=11797600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012156A Expired - Lifetime JP2662740B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | チタン酸バリウム系半導体磁器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662740B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4890308A (ja) * | 1972-03-06 | 1973-11-26 | ||
| JPS6186467A (ja) * | 1984-10-02 | 1986-05-01 | 科学技術庁無機材質研究所長 | 高性能チタン酸バリウム系ポジスタ−の製造方法 |
-
1990
- 1990-01-22 JP JP2012156A patent/JP2662740B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03218965A (ja) | 1991-09-26 |
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