JPH01239804A - サーミスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

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、−船釣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（Ｖ
ａｒｗｅｙらにより取上げられている［Ｐｈ１ｌｉｐｓ
　　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　　Ｒｅｐｏｒｔ５１７３（１９
５０））。

しかしながら、Ｖ６ｒＷ６７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。

日本国内においては、二本による報告〔（株）日立製作
所、中央研究所創立１十周年記念論文集。

９３０〜４６．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、これに準するものと記載されて
いる。

これに対して１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（、
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、ジルコニウムを添加した材
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、銅およびジ
ルコニウムに対してリチウムヲ１．０〜２０．０原子９
６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。

１６０℃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、特に直中での直流負荷試験では、もう−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。

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（Ｃｕ
）、リチウム（Ｌｉ）およびジルコニウム（Ｚｒ　）の
４種を合計１ｏＯ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品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
びシュウ酸ジルコニウムを出発原料として、Ｃｏ：Ｃｕ
：Ｌｉ：Ｚｒ　＝　−ｒ　ｓ、ｓ　：　３．ｒｓ　：　
１ｓ、ｏ　：３．０原子％の比になるように溶解させ、
これを蒸発乾固させた後、６００’Ｃ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７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、１２０ｏ〜１
３ｏＯ℃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人ｇを主成分と
するＴ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１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％Ｒ１ｉ中、負荷電力０．４Ｗの直中負荷（
２０００時間）と、１６０’Ｃ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全確認し
た結果、Ｎａ０１型の酸化コパル）（Ｃｏｏ）全同定し
た。

（＊印は比較例であり、請求範囲外である）この表でリ
チウム含有量の内１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ＮｎＡおよびＢ
が満足することになる。すなわち、ＮａＣｅ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’Ｃ
の抵抗値に基づく］は、いずれも１９０゜Ω・備±２０
％、Ｂ定数＝６２０ｏ（Ｋ）±３％であった。

ここで、コバルトは７０．５〜９８．０原子％、銅は０
．６〜４．０原子％、リチウムは１．０〜２０．０原子
％、ジルコニウムは０．６〜５．５原子％の組成範囲の
ものが、低比抵抗、高Ｂ定数’ｋＷ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をより
一層満たすことができる。これについては１本発明者ら
が先に特願昭６２−１２０４２６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１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、センサとして温度て対して高精度
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)

【特許請求の範囲】
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
   ）およびジルコニウム（Ｚｒ）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。