JP3240689B2 - 積層型半導体磁器組成物 - Google Patents

積層型半導体磁器組成物

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JP3240689B2 JP17907092A JP17907092A JP3240689B2 JP 3240689 B2 JP3240689 B2 JP 3240689B2 JP 17907092 A JP17907092 A JP 17907092A JP 17907092 A JP17907092 A JP 17907092A JP 3240689 B2 JP3240689 B2 JP 3240689B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気抵抗値が温度によ
って変化する正の抵抗温度特性を有する積層型半導体磁
器に関し、特に内部電極にNi系金属を採用して低温再
酸化処理を行う際の、オーミック性を損なうことなく抵
抗値を小さくできるようにした組成物の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリ
ウム系半導体磁器は、キュリー点以上で抵抗値が急激に
増加する特性を有しており、例えば回路の過電流保護素
子として、あるいはテレビのブラウン管枠の消磁用素子
等として広く利用されている。また、上記半導体磁器に
おいては、消費電力をできるだけ抑えるために低抵抗化
の要望が強く、このような要望に対応するものとして、
従来、特開平3-65559号公報に開示されたものがある。
これによれば、例えば室温における抵抗値が低く、かつ
キュリー点以上の温度における抵抗率の立ち上がり幅の
大きい半導体磁器が得られる。しかし、上記従来公報に
よるディスク型の半導体磁器では、電極面積を大きくす
ることに限界があることから、抵抗値が1Ω以上とな
り、近年の低抵抗化には応えられない。
【0003】このようなディスク型に代わるものとし
て、従来、積層型の半導体磁器が提案されている。この
積層型半導体磁器は、半導体セラミック層と内部電極を
交互に積層してなる積層体を一体焼結して焼結体を形成
し、該焼結体の両端面に上記内部電極の一端面が接続さ
れる外部電極を形成して構成されている。この積層型半
導体磁器によれば、内部電極の電極面積を大幅に増やす
ことができ、それだけ低抵抗化を可能にでき、上述の要
請に応えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記積層型半
導体磁器に採用される内部電極には、セラミック層との
オーミック接触を得ながら、かつ焼成温度に対する耐熱
性に優れた金属を採用する必要がある。このような特質
を満足できる金属として、本件出願人は、先にNi系合
金を提案した。ところで、このNi系合金を採用する場
合、通常のディスク型と同様に大気中にて焼成すると電
極が酸化されてしまうという問題がある。従って、Ni
電極の酸化を回避するために、還元雰囲気中で一旦セラ
ミック層とNi電極とを同時に焼成し、この後Niが酸
化されない程度の低温で再酸化処理を行うようにしてい
る。ところが、この再酸化処理を行う際に、オーミック
性が損なわれる場合があり、その結果抵抗値が上昇する
という問題があり、この点での改善が要請されている。
【0005】本発明の目的は、内部電極にNi系合金を
採用して低温再酸化処理を行う際の、オーミック接触を
損なうことなく抵抗値を小さくできる積層型半導体磁器
組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、上記再
酸化処理を行う際のオーミック接触を改善するために検
討したところ、半導体セラミック層を構成する組成物を
規定することによってオーミック接触を向上できること
に想到し、本発明を成したものである。
【0007】そこで本発明は、半導体セラミック層と内
部電極とを交互に積層してなる積層体を一体焼結し、該
焼結体の両端面に上記内部電極の一端面が接続される外
部電極を形成してなる正の抵抗温度特性を有する積層型
半導体磁器において、上記焼結体は、上記積層体を還元
性雰囲気中にて一体焼結し、さらに再酸化処理が施され
たものであり、上記半導体セラミック層はモル比Baサ
イト/Tiサイトが0.99〜1.05とされ、かつ上
記Baサイトの一部がCaに換算して5〜40モル%の
範囲でCaで置換されていることを特徴としている。
【0008】ここで、上記Ba/Tiモル比を限定した
のは、このモル比を0.99未満にすると低温で再酸化処理
を行った際に抵抗の立ち上がりが見られなくなるからで
あり、また上記モル比が1.05を越えると室温での比抵抗
が高くなるからである。また、Caの置換量を限定した
のでは、この量が5モル%未満でも、40モル%を越えて
も、低温での再酸化処理を行った場合の抵抗の立ち上が
りが見られなくなるからである。
【0009】
【作用】本発明に係る積層型半導体磁器組成物によれ
ば、半導体セラミック層をモル比Baサイト/Tiサイ
トが0.99〜1.05で、かつBaサイトの一部がC
aに置換されたものとし、この半導体セラミック層と内
部電極との積層体を還元性雰囲気で一体焼結しさらに再
酸化処理を施して焼結体としたので、還元焼成後に低温
の再酸化処理を行う場合であっても、PTC特性を十分
に発現させることができ、半導体セラミック層とNi系
合金とのオーミック接触を向上でき、その結果抵抗値を
小さくできるとともに、抵抗温度係数を向上できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図1及び図2は本発明の一実施例による積層型半導
体磁器組成物を説明するための図である。図において、
1は本実施例の積層型半導体磁器であり、これはチタン
酸バリウムを主成分とする半導体セラミック層2とNi
−Pd合金からなる内部電極3とを交互に積層するとと
もに、これの上面,下面にダミー用セラミック層6を重
ねて積層体を形成し、該積層体を一体焼結して焼結体4
を形成して構成されている。この焼結体4は、上記積層
体を還元性雰囲気中にて高温焼成し、この後空気中にて
低温の再酸化処理を施すことによって形成されたもので
ある
【0011】上記焼結体4の左, 右端面4a,4bには
上記各内部電極3の一端面3aのみが交互に露出してお
り、他の端面は積層体の内側に位置して焼結体4内に埋
設されている。また、上記焼結体4の左, 右端面4a,
4bにはAgからなる外部電極5が被覆形成されてお
り、該外部電極5は上記内部電極3の一端面3aに電気
的に接続されている。
【0012】そして、半導体磁器1のセラミック層2,
6は、モル比Baサイト/Tiサイトが0.99〜1.05の範
囲内となっており、かつ上記Baサイトの一部をCaに
換算して5〜40モル%の範囲でCaで置換してなる組成
物により構成されている。
【0013】次に、上記半導体磁器1の一製造方法につ
いて説明する。まず、原料として、高純度のBaC
3 ,TiO2 ,CaCO3 ,La2 3,SiO2
準備し、これらの各原料を以下の組成となように調合す
る。 (Ba0.998-X CaX La0.002 )m TiO3 +0.01S
iO2 X=0.02〜0.45 m=0.98〜1.06 上記原料を、純水,及びジルコニアボールとともにポリ
エチレン製ポット内に入れて5時間粉砕混合した後、乾
燥させて1150℃で2時間仮焼成する。
【0014】次いで、この仮焼成体を再度粉砕して仮焼
成粉を形成し、この仮焼成粉をポリエチレン製ポットに
入れ、これにジルコニアボール,可塑剤,溶液,有機バ
インダ及び分散剤を添加して16時間混合し、所定粘度の
スラリーを得る。このスラリーをドクターブレード法に
より、厚さ100 μm のセラミックグリーンシートに形成
し、このグリーンシートを短冊状に打ち抜いて多数の半
導体セラミック層2,6を形成する。
【0015】次に、上記半導体セラミック層2の上面
に、Ni−Pd合金からなるペーストをスクリーン印刷
して内部電極3を形成する。この内部電極3はこれの一
端面3aのみがセラミック層2の端縁まで延び、他の端
面は内側に位置するように形成する。
【0016】次いで、図2に示すように、上記セラミッ
ク層2と内部電極3とが交互に重なり、かつ該内部電極
3の一端面3aがセラミック層2の左, 右端縁に交互に
露出するよう積層し、これの上面,下面にダミー用セラ
ミック層6を重ねる。これをプレスで積層方向に加圧,
圧着して積層体を形成し、該積層体をカッターで所定寸
法に仕上げる。これにより、上記各内部電極3の一端面
3aのみが積層体の左, 右端面に露出し、残りの端面は
積層体内に封入されることとなる。
【0017】次に、上記積層体をH2 /N2 =3%の還
元性雰囲気中にて1350℃で2時間加熱焼成した後、大気
中にて900 ℃で2時間焼成し、低温再酸化処理を施す。
これにより焼結体4を得る。最後に、この焼結体4の
左, 右端面4a,4bにAgペーストを塗布した後、焼
き付けて外部電極5を形成し、該外部電極5と上記内部
電極3の一端面3aとを電気的に接続する。これにより
本実施例の正の抵抗温度特性を有する積層型半導体磁器
1が製造される。
【0018】
【表1】
【0019】表1は、本実施例の半導体磁器1の効果を
確認するために行った特性試験の結果を示す。この試験
は、表に示すように、Ba/Ti比を0.98〜1.06の範囲
で変化させるとともに、Caの置換量を2〜45モル%の
範囲で変化させて本実施例方法により多数の試料を製造
した。そして、この各試料の常温(25 ℃) における抵抗
値(Ω) 、及び0〜250 ℃における抵抗変化率(ρ250/
ρ25)を測定して行った。
【0020】表1からも明らかなように、Ba/Ti比
を0.98とした場合は、何れの試料も抵抗値は1Ω以下と
低いものの、抵抗変化率では0.3 〜0.8 と小さく抵抗の
立ち上がりが見られない。またBa/Ti比を1.06とし
た場合は、何れも室温抵抗値が1Ω以上と大きくなって
いる。また、Ca量を2モル%,45 モル%とした場合
は、何れの試料も抵抗変化率が0.3 〜0.7 と小さく抵抗
の立ち上がりが見られない。これに対して、Ba/Ti
比が0.99〜1.05で、かつCa量が2〜40モル%の本発明
範囲内の各試料では、何れも室温抵抗値は0.53〜0.94Ω
と1Ω以下となっており、しかも抵抗変化率は3.6 〜2
4.6と3以上となっている。このように本実施例によれ
ば、半導体磁器のモル比Baサイト/Tiサイトを0.99
〜1.05とし、かつBaサイトの一部をCaに換算して5
〜40モル%の範囲でCaに置換したので、低温再酸化処
理を行ってもセラミック層とのオーミック接触を損なう
ことなくNi合金の採用を可能にでき、ひいては室温抵
抗値を1Ω以下に小さくできるとともに、抵抗変化率を
3以上に向上できることがわかる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明に係る積層型半導体
磁器組成物によれば、半導体セラミック層をモル比Ba
サイト/Tiサイトが0.99〜1.05で、かつBa
サイトの一部がCaに換算して5〜40モル%の範囲で
Caで置換されたものとし、この半導体セラミック層と
内部電極との積層体を還元性雰囲気で一体焼結しさらに
再酸化処理を施して焼結体としたので、還元性雰囲気で
焼成した後、Ni合金を採用して低温再酸化処理を行う
場合でもPTC特性を十分に発現させることができ、オ
ーミック接触を損なうことなく抵抗値を小さくでき、か
つ抵抗温度係数を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による積層型半導体磁器を説
明するための断面図である。
【図2】上記実施例の半導体磁器の製造方法を示す分解
斜視図である。
【符号の説明】
1 積層型半導体磁器 2 半導体セラミック層 3 内部電極 3a 一端面 4 焼結体 5 外部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−11302(JP,A) 特開 昭57−64902(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体セラミック層と内部電極とを交互
    に積層してなる積層体を一体焼結し、該焼結体の両端面
    に上記内部電極の一端面が接続される外部電極を形成し
    てなる正の抵抗温度特性を有する積層型半導体磁器にお
    いて、上記焼結体は、上記積層体を還元性雰囲気中にて
    一体焼結し、さらに再酸化処理が施されたものであり、
    上記半導体セラミック層はモル比Baサイト/Tiサイ
    トが0.99〜1.05とされ、かつ上記Baサイトの
    一部がCaに換算して5〜40モル%の範囲でCaで置
    換されていることを特徴とする積層型半導体磁器組成
    物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102471164A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 株式会社村田制作所 半导体陶瓷以及正特性热敏电阻

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102471164A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 株式会社村田制作所 半导体陶瓷以及正特性热敏电阻

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