JP3240130B2 - Thermistor material and thermistor element - Google Patents
Thermistor material and thermistor elementInfo
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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、高温用の負の抵抗温度特性を有するサーミ
スタ素子に適用して有効なサーミスタ材料およびサーミ
スタ素子に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermistor material and a thermistor element which are effective when applied to a thermistor element having a negative resistance temperature characteristic for a high temperature.
<従来の技術> 炭化ホウ素焼結体として、特開昭62−153166号公報に
は、B4Cを主成分とし、副成物としてSiCを1〜15wt%、
ZrB2、TiB2,TiC、TiNおよびTi(CN)から選ばれる1種
以上を4〜50wt%含むB4C系複合焼結体が開示されてい
る。As <Prior Art> carbide sintered boron, in JP-A-62-153166, the B 4 C as a main component, 1 to 15 wt% of SiC as by-products,
ZrB 2, TiB 2, TiC, B 4 C composite sintered body containing 4~50Wt% at least one member selected from TiN and Ti (CN) is disclosed.
また、特開昭63−234763号公報には、Ti、Nb、V、Z
r、Mo、Ta、Hf、WあるいはSiから選ばれる少なくとも
1種を0.5〜30wt%および炭素を0.5〜5wt%含有し、密
度が理論密度の85%以上である炭化ホウ素焼結体が開示
されている。JP-A-63-234763 discloses Ti, Nb, V, Z
A boron carbide sintered body containing 0.5 to 30% by weight of at least one selected from r, Mo, Ta, Hf, W or Si and 0.5 to 5% by weight of carbon and having a density of 85% or more of the theoretical density is disclosed. ing.
これら焼結体は、構造材として用いられている。 These sintered bodies are used as structural materials.
<発明が解決しようとする課題> 本発明者らは、これら炭化ホウ素焼結体の組成を選択
することにより、サーミスタ特性を発揮させることがで
きるのではないかとの着想を得た。<Problems to be Solved by the Invention> The present inventors have obtained an idea that the thermistor characteristics can be exhibited by selecting the composition of these boron carbide sintered bodies.
本発明の目的は、広い温度範囲、例えば室温〜1000℃
の温度で使用しても安定性を有し、しかもガラス封止が
容易であるサーミスタ材料およびこの材料を適用して特
性の優れたサーミスタ素子を提供することにある。The object of the present invention is a wide temperature range, for example, from room temperature to 1000 ° C.
It is an object of the present invention to provide a thermistor material which has stability even when used at a temperature of 3 ° C. and is easily sealed with glass, and a thermistor element having excellent characteristics by applying this material.
<課題を解決するための手段> このような目的は、下記(1)、(2)の本発明によ
って達成される。<Means for Solving the Problems> Such an object is achieved by the present invention of the following (1) and (2).
(1)炭化ホウ素を導電路形成物質とする焼結体であっ
て、 チタンの炭化物および/またはホウ化物、あるいはこ
のチタンの炭化物および/またはホウ化物と炭化ケイ素
ならびにアルミニウムの酸化物、炭化物およびホウ化物
の1種以上とを用い、 チタンの炭化物および/またはホウ化物を、炭化ホウ
素に対しチタン元素換算で0.1〜2wt%添加し、 炭化ケイ素を、炭化ホウ素に対しケイ素元素換算で0
を含み1wt%未満添加し、 アルミニウムの酸化物、炭化物およびホウ化物の1種
以上を、炭化ホウ素に対しアルミニウム元素換算で0を
含み1wt%未満添加して焼結したサーミスタ材料。(1) A sintered body using boron carbide as a conductive path forming substance, comprising titanium carbide and / or boride, or titanium carbide and / or boride and silicon carbide, and aluminum oxide, carbide and boron. Titanium carbide and / or boride is added to boron carbide in an amount of 0.1 to 2 wt% in terms of titanium element, and silicon carbide is added to boron carbide in an amount of 0 to silicon carbide in terms of silicon element.
A thermistor material obtained by adding at least 1% by weight of aluminum oxide, carbide and boride to boron carbide in an amount of 0 or less than 1% by weight in terms of aluminum element and adding to boron carbide.
(2)上記(1)のサーミスタ材料から形成されるサー
ミスタチップを有するサーミスタ素子。(2) A thermistor element having a thermistor chip formed from the thermistor material of (1).
<作用> 本発明のサーミスタ材料は、B定数が低い。<Operation> The thermistor material of the present invention has a low B constant.
そして、広い温度範囲で一定のB定数が得られる。 Then, a constant B constant is obtained over a wide temperature range.
このため、広い温度範囲、例えば室温〜1000℃で使用
できるサーミスタ素子が実現できる。Therefore, a thermistor element that can be used in a wide temperature range, for example, from room temperature to 1000 ° C. can be realized.
なお、このようなサーミスタ材料は、炭化ホウ素に所
定量のチタンの炭化物および/またはホウ化物を添加し
て焼結した場合にのみ実現する。In addition, such a thermistor material is realized only when a predetermined amount of titanium carbide and / or boride is added to boron carbide and sintered.
そして、このような焼結体組成は前記の公報に開示さ
れた組成範囲には包含されるものではあるが、前記公報
は構造材としての用途に着眼しているので、本発明の組
成範囲に該当するものは示されていない。Such a sintered body composition is included in the composition range disclosed in the above-mentioned publication, but since the publication is focused on the use as a structural material, it is within the composition range of the present invention. No relevant information is shown.
<発明の具体的構成> 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。<Specific Configuration of the Invention> Hereinafter, the specific configuration of the present invention will be described in detail.
本発明のサーミスタ材料は、導電路形成物質として炭
化ホウ素とを含有し、さらにチタンの炭化物および/ま
たはホウ化物を含有する焼結体から構成されるものであ
る。The thermistor material of the present invention comprises a sintered body containing boron carbide as a conductive path forming substance and further containing titanium carbide and / or boride.
チタンの炭化物および/またはホウ化物が含まれるこ
とによって、広い温度範囲、例えば室温〜1000℃におい
て一定のB定数が得られる。The inclusion of titanium carbide and / or boride provides a constant B constant over a wide temperature range, for example, from room temperature to 1000 ° C.
焼結体中における炭化ホウ素は、化学式B4Cで示され
るものであり、化学量論的にその組成を多少はずれても
よい。The boron carbide in the sintered body is represented by the chemical formula B 4 C, and its composition may be slightly different in stoichiometry.
また、炭化ホウ素の平均グレイン粒径は、通常0.1〜1
5μmの範囲にある。The average grain size of boron carbide is usually 0.1 to 1
It is in the range of 5 μm.
焼結体中のチタンは、炭化チタンおよび/またはホウ
化チタンとして添加されたものであるが、焼結によって
炭化チタンの一部はホウ化チタン等へ変化してもよく、
ホウ化チタンの一部は炭化チタン等へ変化してもよい。The titanium in the sintered body is added as titanium carbide and / or titanium boride, but part of titanium carbide may be changed to titanium boride or the like by sintering,
Part of the titanium boride may be changed to titanium carbide or the like.
炭化チタン、ホウ化チタンは、それぞれ、化学式でTi
C、TiB2で示されるものであるが、化学量論的にその組
成を多少はずれてもよい。Titanium carbide and titanium boride are each represented by the chemical formula Ti
Although represented by C and TiB 2 , the composition may be slightly different in stoichiometry.
また、前記炭化チタンやホウ化チタンの平均グレイン
粒径は、通常0.1〜10μmの範囲にある。The average grain size of the titanium carbide and titanium boride is usually in the range of 0.1 to 10 μm.
前記炭化ホウ素は、導電路を形成してサーミスタ特性
を発揮し、炭化チタンやホウ化チタンの添加により、例
えば室温〜1000℃の広範囲にて安定で良好なサーミスタ
特性を有する。The boron carbide exhibits a thermistor characteristic by forming a conductive path, and has stable and good thermistor characteristics over a wide range of room temperature to 1000 ° C. by addition of titanium carbide or titanium boride.
以下の説明中の組成は、焼結体を化学分析して得た重
量百分率で示している。The composition in the following description is represented by the weight percentage obtained by chemically analyzing the sintered body.
前記炭化チタン、ホウ化チタン等のチタン化合物の炭
化ホウ素に対する含有量は、元素換算で0.1〜2wt%、特
に好ましくは0.5〜1wt%とする。The content of the titanium compound such as titanium carbide and titanium boride with respect to boron carbide is 0.1 to 2% by weight, particularly preferably 0.5 to 1% by weight in terms of element.
含有量が2wt%をこえると広い温度範囲、例えば、室
温〜1000℃において一定のB定数が得られない。If the content exceeds 2% by weight, a constant B constant cannot be obtained in a wide temperature range, for example, from room temperature to 1000 ° C.
また、あまり少ないと、広い温度範囲、例えば室温〜
1000℃において安定したサーミスタ特性が得られない。If the amount is too small, a wide temperature range, for example, from room temperature to
Stable thermistor characteristics cannot be obtained at 1000 ° C.
本発明のサーミスタ材料には、さらに炭化ケイ素(Si
C)が含有されることが好ましい。The thermistor material of the present invention further includes silicon carbide (Si
Preferably, C) is contained.
炭化ケイ素は、焼結助剤として添加されるものであ
り、焼結によってその一部は、ホウ化ケイ素(SiB2)等
に変化していてもよい。そして、これらは、化学量論的
にその組成を多少はずれていてもよい。Silicon carbide is added as a sintering aid, and a part thereof may be changed to silicon boride (SiB 2 ) by sintering. These may be stoichiometrically deviated in their composition to some extent.
炭化ケイ素、ホウ化ケイ素の平均グレイン粒径は、通
常0.1〜10μmの範囲にある。The average grain size of silicon carbide and silicon boride is usually in the range of 0.1 to 10 μm.
また、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素等のケイ素化合物の
炭化ホウ素に対する含有量は、ケイ素元素換算で1wt%
未満、特に0.1〜0.5とすることが好ましい。The content of silicon compounds such as silicon carbide and silicon boride with respect to boron carbide is 1 wt% in terms of silicon element.
It is preferably less than 0.1, especially 0.1 to 0.5.
本発明のサーミスタ材料には、前記炭化ケイ素にか
え、あるいは炭化ケイ素に加え、アルミニウムの炭化物
(Al4C3)および/またはホウ化物(AlB2)が含有され
ることが好ましい。The thermistor material of the present invention preferably contains aluminum carbide (Al 4 C 3 ) and / or boride (AlB 2 ) instead of or in addition to silicon carbide.
炭化アルミニウム(Al4C3)ホウ化アルミニウム(AlB
2)は、焼結助剤として添加されるものであり、焼結に
よって炭化アルミニウムの一部はホウ化アルミニウム等
に、ホウ化アルミニウムの一部は炭化アルミニウム等に
変化していてもよい。そして、これらは化学量論的にそ
の組成を多少はずれていてもよい。Aluminum carbide (Al 4 C 3 ) Aluminum boride (AlB
2 ) is added as a sintering aid, and part of aluminum carbide may be changed to aluminum boride or the like and part of aluminum boride may be changed to aluminum carbide or the like by sintering. These may be stoichiometrically deviated in their composition to some extent.
炭化アルミニウム、ホウ化アルミニウム等の平均グレ
イン径は、通常0.1〜10μmの範囲にある。The average grain diameter of aluminum carbide, aluminum boride and the like is usually in the range of 0.1 to 10 μm.
また、炭化アルミニウム、ホウ化アルミニウム等のア
ルミニウム化合物の炭化ホウ素に対する含有量は、アル
ミニウム元素換算で1wt%未満、特に0.1〜0.5とするこ
とが好ましい。Further, the content of aluminum compounds such as aluminum carbide and aluminum boride with respect to boron carbide is preferably less than 1 wt%, particularly preferably 0.1 to 0.5 in terms of aluminum element.
これらの存在は、分析電子顕微鏡で確認でき、また含
有量は、X線回折法による定量分析により測定すればよ
い。Their presence can be confirmed with an analytical electron microscope, and their contents may be measured by quantitative analysis using an X-ray diffraction method.
サーミスタ材料には、副成分として、B、Ti、Si、Al
等の窒化物等の1種以上が含有されていてもよい。In the thermistor material, B, Ti, Si, Al
, Etc., may be contained.
N2雰囲気中で焼成した場合、BN、TiN、Si3N4、AlN等
が含有される場合があるからである。This is because firing in an N 2 atmosphere may include BN, TiN, Si 3 N 4 , AlN, and the like.
前記の副成分は、金属単体として含有させても、化合
物として含有させても、あるいはこれらを複合含有させ
てもよい。The above-mentioned subcomponent may be contained as a simple metal, a compound, or a composite of these.
これら副成分の総計は炭化ホウ素に対し、元素換算で
1wt%以下であることが好ましい。なお、TiN、Si3N4お
よびAlNは前記の範囲内であることが好ましい。The sum of these subcomponents is calculated as elemental
It is preferably at most 1 wt%. Note that TiN, Si 3 N 4 and AlN are preferably within the above-mentioned ranges.
焼結体中におけるこれらの副成分は、化合物として含
有される場合は、化学量論的にその組成を多少はずれて
いてもよい。When these subcomponents in the sintered body are contained as compounds, their compositions may be stoichiometrically slightly different in composition.
また、副成分の平均グレイン粒径は、金属単体の場合
は、通常1〜5μmの範囲にあり、化合物の場合は、通
常0.1〜5μmの範囲にある。The average grain size of the subcomponent is usually in the range of 1 to 5 μm in the case of a simple metal, and is usually in the range of 0.1 to 5 μm in the case of a compound.
次に本発明のサーミスタ材料の製造方法を説明する。 Next, a method for producing the thermistor material of the present invention will be described.
炭化ホウ素の原料粉末と、炭化チタン粉末および/ま
たはホウ化チタン粉末とをそれぞれ所定量用意し、エタ
ノール、アセトン等の溶媒を加えて、ボールミル等によ
り湿式混合する。Predetermined amounts of a raw material powder of boron carbide and a titanium carbide powder and / or a titanium boride powder are prepared, and a solvent such as ethanol or acetone is added thereto and wet-mixed by a ball mill or the like.
炭化ホウ素(B4C)の原料粉末としては一般に平均粒
径が0.5〜10μmで、純度97wt%以上のものを用いる。As a raw material powder of boron carbide (B 4 C), a powder having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm and a purity of 97 wt% or more is generally used.
なお、炭化ホウ素の原料粉末としては、炭化ホウ素粉
末のほか、炭素の原料粉末と、ホウ素の原料粉末とを用
いてもよく、あるいは、これらを併用してもよい。As the raw material powder of boron carbide, besides boron carbide powder, a raw material powder of carbon and a raw material powder of boron may be used, or these may be used in combination.
炭化チタン(TiC)やホウ化チタン(TiB2)の粉末と
しては一般に平均粒径が0.5〜5μmで、純度98%以上
のものを用いる。As the powder of titanium carbide (TiC) or titanium boride (TiB 2 ), powder having an average particle diameter of 0.5 to 5 μm and a purity of 98% or more is generally used.
本発明では、炭化チタンおよび/またはホウ化チタン
を、炭化ホウ素に対しチタン元素換算で2wt%以下、よ
り好ましくは0.1〜2wt%、特に好ましくは0.5〜1wt%添
加する。In the present invention, titanium carbide and / or titanium boride is added to boron carbide in an amount of 2% by weight or less, more preferably 0.1 to 2% by weight, particularly preferably 0.5 to 1% by weight in terms of titanium element.
そして、焼結助剤としてさらに炭化ケイ素(SiC)を
添加することが好ましい。Then, it is preferable to further add silicon carbide (SiC) as a sintering aid.
炭化ケイ素の添加量は、炭化ホウ素に対しケイ素元素
換算で1wt%未満、より好ましくは0.1〜0.5wt%とする
ことが好ましい。The addition amount of silicon carbide is preferably less than 1 wt%, more preferably 0.1 to 0.5 wt%, in terms of silicon element, based on boron carbide.
前記範囲をこえると、サーミスタ材料の抵抗値等の経
時変化が生じる傾向にある。When the above range is exceeded, the resistance value of the thermistor material tends to change with time.
ただしあまり少ないと焼結が困難である。 However, when the amount is too small, sintering is difficult.
また、炭化ケイ素にかえ、あるいは炭化ケイ素に加
え、焼結助剤として炭化アルミニウム(Al4C3)、ホウ
化アルミニウム(AlB2)および酸化アルミニウム(Al2O
3)の1種以上を添加することが好ましい。In addition to silicon carbide, or in addition to silicon carbide, aluminum carbide (Al 4 C 3 ), aluminum boride (AlB 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 )
It is preferable to add one or more of 3 ).
添加量は、炭化ホウ素に対しアルミニウム元素換算で
1wt%未満、より好ましくは0.1wt%以上1wt%未満、特
に好ましくは0.1〜0.5wt%とすることが好ましい。The amount of addition is based on aluminum element conversion with respect to boron carbide.
It is preferably less than 1 wt%, more preferably 0.1 wt% or more and less than 1 wt%, particularly preferably 0.1 to 0.5 wt%.
前記範囲をこえると、サーミスタ材料の抵抗値等の経
時変化が生じる傾向にある。When the above range is exceeded, the resistance value of the thermistor material tends to change with time.
ただしあまり少ないと焼結が困難である。 However, when the amount is too small, sintering is difficult.
なお、酸化アルミニウムは焼結によって、炭化アルミ
ニウムやホウ化アルミニウム等に変化するが、一部は酸
化アルミニウムの形で残存していてもよい。The aluminum oxide is changed to aluminum carbide, aluminum boride, or the like by sintering, but a part of the aluminum oxide may remain in the form of aluminum oxide.
溶媒量は粉末の100〜120wt%程度とする。また、必要
に応じ、さらに分散剤等を添加してもよい。The amount of the solvent is about 100 to 120% by weight of the powder. If necessary, a dispersant or the like may be further added.
その後、上記混合物を室温で加圧成形し、酸素雰囲気
中あるいは非酸化性雰囲気中にて、常圧焼結法、ホット
プレス(HP)焼結法、熱間静水圧(HIP)法などにより
この成形体を焼結し、放冷してサーミスタ材料とする。Thereafter, the above mixture is pressure-formed at room temperature, and is subjected to a normal pressure sintering method, a hot press (HP) sintering method, a hot isostatic pressure (HIP) method or the like in an oxygen atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. The compact is sintered and allowed to cool to obtain a thermistor material.
加圧成形の際の圧力は、500〜2000kg/cm2程度であ
る。The pressure at the time of pressure molding is about 500 to 2000 kg / cm 2 .
焼結時の非酸化性雰囲気としては、N2、Ar、He等の不
活性ガス、H、CO、各種炭化水素など、あるいはこれら
の混合雰囲気、さらには真空等の種々のものであってよ
い。The non-oxidizing atmosphere at the time of sintering may be an inert gas such as N 2 , Ar, He, H, CO, various hydrocarbons, etc., or a mixed atmosphere thereof, or may be various things such as vacuum. .
常圧焼結法の場合は大気圧でよく、焼結温度は1600〜
2200℃、特に1800〜2100℃、より好ましくは1950〜2050
℃で有効である。In the case of the normal pressure sintering method, the atmospheric pressure is sufficient, and the sintering temperature is 1600 to
2200 ° C, especially 1800-2100 ° C, more preferably 1950-2050
Effective at ° C.
温度が1600℃より低い場合には、長時間焼結しても十
分には緻密化せず、2200℃より高い場合は、焼結体表面
が昇華等により多孔質となる。When the temperature is lower than 1600 ° C., the powder is not sufficiently densified even after sintering for a long time. When the temperature is higher than 2200 ° C., the surface of the sintered body becomes porous due to sublimation or the like.
焼結時間は、通常、0.5〜20時間である。 The sintering time is usually 0.5 to 20 hours.
HP焼結法の場合、プレス圧力は150〜250kg/cm2、焼成
温度は1500〜2100℃、特に1600〜2050℃、より好ましく
は1900〜2000℃が好ましい。In the case of the HP sintering method, the pressing pressure is 150 to 250 kg / cm 2 , and the sintering temperature is 1500 to 2100 ° C, particularly 1600 to 2050 ° C, and more preferably 1900 to 2000 ° C.
温度が1500℃より低いと、緻密な焼結体が得られず、
2100℃より高いと、異常粒成長し、グレイン粒径が均一
でなくなる。If the temperature is lower than 1500 ° C, a dense sintered body cannot be obtained,
If the temperature is higher than 2100 ° C., abnormal grain growth occurs, and the grain size becomes non-uniform.
焼結時間は、一般に1〜30時間である。 The sintering time is generally between 1 and 30 hours.
HIP焼結法の場合は、原料粉末の成形体を酸素雰囲気
中あるいは非酸化性雰囲気中(例えば、1200℃まで真空
中、その後はAr雰囲気中等が好ましい)で予備焼結し、
次いでHIP炉内でこの予備焼結体を焼結する。予備焼結
の温度は1600〜1800℃、その時間は1〜50時間とするの
がよい。In the case of the HIP sintering method, a green compact of the raw material powder is pre-sintered in an oxygen atmosphere or a non-oxidizing atmosphere (for example, in a vacuum to 1200 ° C., and thereafter preferably in an Ar atmosphere),
Next, the pre-sintered body is sintered in a HIP furnace. The pre-sintering temperature is preferably 1600 to 1800 ° C., and the time is preferably 1 to 50 hours.
また、HIP法における焼結温度は1500〜1900℃、焼結
時間は1〜50時間、圧力は1000〜1500kg/cm2であり、酸
素雰囲気中あるいはAr等の不活性雰囲気中で行えばよ
い。The sintering temperature in the HIP method is 1500 to 1900 ° C., the sintering time is 1 to 50 hours, the pressure is 1000 to 1500 kg / cm 2 , and the sintering may be performed in an oxygen atmosphere or an inert atmosphere such as Ar.
この場合、室温で酸素ガス、Arガス等を300〜400kg/c
m2まで加圧し、その後、上記のように加熱により圧力を
かける。In this case, at room temperature, oxygen gas, Ar gas, etc. should be 300 ~ 400kg / c
Pressurize to m 2 and then apply pressure by heating as described above.
このように作製されたサーミスタ材料は、抵抗率ρが
25℃で、103〜106Ω・cmであり、サーミスタ定数Bが室
温〜1000℃でほぼ一定である。そして、サーミスタ定数
Bの値も25〜500℃で1000〜2000Kである。The thermistor material thus produced has a resistivity ρ
It is 10 3 to 10 6 Ω · cm at 25 ° C., and the thermistor constant B is almost constant from room temperature to 1000 ° C. The value of the thermistor constant B is also 1000-2000K at 25-500 ° C.
また、抵抗値ないし抵抗率の位置的なバラツキがほと
んどない。Further, there is almost no positional variation in the resistance value or the resistivity.
加えて、25〜1000℃の温度範囲で使用ないし保存して
も抵抗値の変化はほとんどない。In addition, there is almost no change in resistance even when used or stored in a temperature range of 25 to 1000 ° C.
上記のようにして作製したサーミスタ材料は、サーミ
スタチップとして本発明のサーミスタ素子に適用され
る。The thermistor material produced as described above is applied to the thermistor element of the present invention as a thermistor chip.
本発明のサーミスタ素子としては、特に、いわゆるガ
ラス封止型サーミスタ素子を好ましいものとして挙げる
ことがてきる。As the thermistor element of the present invention, a so-called glass-sealed thermistor element is particularly preferred.
このようなガラス封止型サーミスタ素子1は、例えば
第1図に示されるように、サーミスタチップ11に一対の
電極層33、35を形成し、この電極層33、35にリード体4
3、45を接続し、これをガラス5で封止した構造のもの
である。In such a glass-sealed thermistor element 1, for example, as shown in FIG. 1, a pair of electrode layers 33 and 35 are formed on a thermistor chip 11, and a lead body 4 is formed on the electrode layers 33 and 35.
3, 45 are connected, and this is sealed with glass 5.
また、一対の電極層33、35のそれぞれに、リード体を
2本づつ接続して、4端子構造とすることもできる。Alternatively, two lead bodies may be connected to each of the pair of electrode layers 33 and 35 to form a four-terminal structure.
4端子構造のサーミスタ素子の場合は、リード体の抵
抗を除いた正確なサーミスタチップの抵抗値を測定でき
るため、広い温度範囲の測定が可能である。特に、抵抗
値が低い高温にて有効である。In the case of a thermistor element having a four-terminal structure, the resistance of the thermistor chip can be accurately measured excluding the resistance of the lead body, so that a wide temperature range can be measured. In particular, it is effective at a high temperature where the resistance value is low.
サーミスタチップの寸法に特に制限はないが、通常、
縦0.5〜1.0mm、横0.5〜1.0mm、厚さ0.5〜1.0mm程度であ
る。There is no particular limitation on the dimensions of the thermistor chip.
The length is about 0.5 to 1.0 mm, the width is about 0.5 to 1.0 mm, and the thickness is about 0.5 to 1.0 mm.
各種サーミスタ素子については、特開昭64−64202号
公報に詳述されている。Various thermistor elements are described in detail in JP-A-64-64202.
<実施例> 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明を詳細に
説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples of the present invention.
実施例1 本発明の試料の作製および測定 下記の出発原料を表1に示される割合で秤量し、アセ
トンを用いてボールミルにて20時間湿式混合した。な
お、平均粒径は、電子顕微鏡観察にて測定した値であ
る。Example 1 Preparation and Measurement of Sample of the Present Invention The following starting materials were weighed at the ratios shown in Table 1, and wet-mixed with acetone in a ball mill for 20 hours. The average particle size is a value measured by observation with an electron microscope.
・B4C(純度98wt%以上) 平均粒径:2μm、 ・TiC(純度98wt%以上) 平均粒径:2μm、 ・TiB2(純度98wt%以上) 平均粒径:3μm、 ・SiC(純度98wt%以上) 平均粒径:1μm、 ・Al4C3(純度98wt%以上) 平均粒径:2μm、 ・NbC(純度98wt%以上) 平均粒径:3μm、 混合したスラリーを乾燥造粒し、内径77mmの黒鉛型に
充填した。・ B 4 C (purity 98 wt% or more) Average particle size: 2 μm ・ TiC (Purity 98 wt% or more) Average particle size: 2 μm ・ TiB 2 (Purity 98 wt% or more) Average particle size: 3 μm ・ SiC (Purity 98 wt%) %) Average particle size: 1 μm, ・ Al 4 C 3 (purity 98 wt% or more) Average particle size: 2 μm, ・ NbC (purity 98 wt% or more) Average particle size: 3 μm The mixed slurry was dried and granulated and filled in a graphite mold having an inner diameter of 77 mm.
これをAr雰囲気中で、プレス圧力200〜300kg/cm2でホ
ットプレス焼結を行った。This was subjected to hot press sintering at a press pressure of 200 to 300 kg / cm 2 in an Ar atmosphere.
焼成条件は、焼成温度1980℃程度、保持時間2時間程
度とした。そして、冷却後、50×50×0.5mmの焼結体を
得た。The firing conditions were a firing temperature of about 1980 ° C. and a holding time of about 2 hours. After cooling, a sintered body of 50 × 50 × 0.5 mm was obtained.
得られた焼結体を透過型電子顕微鏡観察し、蛍光X線
回折したところTiC、NbC、SiC、Al4C3の一部は、それぞ
れTiB2、NbB2、SiB2、AlB2等に変化し、TiB2の一部はTi
C等に変化していた。Observation of the obtained sintered body by transmission electron microscopy and X-ray fluorescence diffraction revealed that TiC, NbC, SiC, and a part of Al 4 C 3 changed to TiB 2 , NbB 2 , SiB 2 , AlB 2 etc. And part of TiB 2 is Ti
It had changed to C etc.
得られた複合焼結体の両面に、無電解めっきにより厚
さ3.5μmのNi−B電極層を形成し、ウェハとした。A 3.5 μm thick Ni-B electrode layer was formed on both surfaces of the obtained composite sintered body by electroless plating to form a wafer.
得られたウェハを、外周スライシングマシンによりダ
イアモンドブレードにて一辺0.75×0.75×0.5mmの正方
形に切断加工し、サーミスタチップを得た。The obtained wafer was cut into a square having a side of 0.75 × 0.75 × 0.5 mm with a diamond blade using an outer peripheral slicing machine to obtain a thermistor chip.
このようなサーミスタチップの両電極層のそれぞれ
に、直径0.3mm、長さ65mmのコバール製リード線を、2
本づつパラレルギャップ溶接法により接続した(4端子
構造)。A Kovar lead wire having a diameter of 0.3 mm and a length of 65 mm is connected to each of the two electrode layers of the thermistor chip.
They were connected one by one by a parallel gap welding method (four-terminal structure).
次に、直径2.5mm、長さ4mmのホウケイ酸ガラスに挿入
して、Arガス雰囲気中にて、850℃にてガラス封止し
た。これをエージング処理して、第1図に示されるよう
なサーミスタ素子サンプルを作製した。Next, it was inserted into a borosilicate glass having a diameter of 2.5 mm and a length of 4 mm, and sealed at 850 ° C. in an Ar gas atmosphere. This was subjected to an aging treatment to produce a thermistor element sample as shown in FIG.
そして、チップのサーミスタ特性を測定し、サーミス
タ定数Bが±10%の範囲にある温度範囲ΔTを求めた。Then, the thermistor characteristics of the chip were measured, and a temperature range ΔT in which the thermistor constant B was in a range of ± 10% was obtained.
また、25℃における抵抗率ρと、25〜500℃における
サーミスタ定数Bを求めた。Further, the resistivity ρ at 25 ° C. and the thermistor constant B at 25 to 500 ° C. were determined.
さらに、これらのものについて、初期と、500℃で500
0時間保存後の抵抗値の変化を測定した。In addition, for these, the initial and 500 ℃ 500
The change in resistance after storage for 0 hours was measured.
評価は、抵抗値の変化をΔR、初期の抵抗値をR0とし
て、 (ΔR/0)×100 (%) として算出した。The evaluation was calculated as (ΔR / 0 ) × 100 (%), where ΔR is the change in resistance and R0 is the initial resistance.
結果は表2に示されるとおりである。 The results are as shown in Table 2.
表2に示される結果から本発明の効果が明らかであ
る。 From the results shown in Table 2, the effect of the present invention is clear.
なお、本発明の試料No.2〜No.5を用い、リード体と、
封止ガラスとをかえてサーミスタ素子を作製したところ
ΔTは、25〜1000℃程度であった。In addition, using the sample No. 2 to No. 5 of the present invention, a lead body,
When a thermistor element was manufactured by changing the sealing glass, ΔT was about 25 to 1000 ° C.
<発明の効果> 本発明のサーミスタ材料は、B定数が低く、広い温度
範囲、例えば室温〜1000℃で一定のB定数が得られる。<Effect of the Invention> The thermistor material of the present invention has a low B constant, and a constant B constant can be obtained in a wide temperature range, for example, from room temperature to 1000 ° C.
そして、炭化ホウ素が焼結体の大部分を占めるため、
焼結体ウエハ内に生じる抵抗値分布の位置的なバラツキ
がきわめて小さい。And, because boron carbide occupies most of the sintered body,
The positional variation of the resistance value distribution generated in the sintered wafer is extremely small.
このようなサーミスタ材料を適用し、ガラス封止型の
サーミスタ素子に適用したときには、適用可能な温度範
囲が広く、かつ電気抵抗値が均一なサーミスタ素子を作
製できる。When such a thermistor material is applied to a glass-sealed thermistor element, a thermistor element having a wide applicable temperature range and uniform electric resistance can be manufactured.
第1図は、本発明のサーミスタ素子の1例が示される断
面図である。 符号の説明 1……サーミスタ素子 5……ガラス 11……サーミスタチップ 33、35……電極層 43、45……リード体FIG. 1 is a sectional view showing an example of the thermistor element of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermistor element 5 ... Glass 11 ... Thermistor chip 33, 35 ... Electrode layer 43, 45 ... Lead body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−153166(JP,A) 特開 昭64−64202(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-153166 (JP, A) JP-A-64-64202 (JP, A)
Claims (2)
であって、 チタンの炭化物および/またはホウ化物、あるいはこの
チタンの炭化物および/またはホウ化物と炭化ケイ素な
らびにアルミニウムの酸化物、炭化物およびホウ化物の
1種以上とを用い、 チタンの炭化物および/またはホウ化物を、炭化ホウ素
に対しチタン元素換算で0.1〜2wt%添加し、 炭化ケイ素を、炭化ホウ素に対しケイ素元素換算で0を
含み1wt%未満添加し、 アルミニウムの酸化物、炭化物およびホウ化物の1種以
上を、炭化ホウ素に対しアルミニウム元素換算で0を含
み1wt%未満添加して焼結したサーミスタ材料。1. A sintered body using boron carbide as a conductive path forming substance, comprising titanium carbide and / or boride, or titanium carbide and / or boride and silicon carbide and aluminum oxide and carbide. And one or more borides, and adding a carbide and / or boride of titanium to boron carbide in an amount of 0.1 to 2 wt% in terms of titanium element, and adding silicon carbide and 0 in terms of boron element in terms of boron carbide. A thermistor material obtained by adding less than 1 wt% of aluminum oxide, carbide and boride and adding 0 to less than 1 wt% of boron carbide in terms of aluminum element.
サーミスタチップを有するサーミスタ素子。2. A thermistor element having a thermistor chip formed from the thermistor material according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07435590A JP3240130B2 (en) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Thermistor material and thermistor element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03274705A JPH03274705A (en) | 1991-12-05 |
JP3240130B2 true JP3240130B2 (en) | 2001-12-17 |
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JPS62153166A (en) * | 1985-12-27 | 1987-07-08 | 旭硝子株式会社 | B4c base composite sintered body |
JPS6464202A (en) * | 1987-03-17 | 1989-03-10 | Tdk Corp | Thermistor material and thermistor element |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP07435590A patent/JP3240130B2/en not_active Expired - Fee Related
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