JPH04299803A - 正特性サーミスタおよびその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定の温度で抵抗値が
急激に増加する正特性サーミスタに関するものであり、
特に還元性ガス雰囲気下で使用された場合に特性劣化の
少ない、高信頼性の正特性性サーミスタおよびその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より良く知られているように、チタ
ン酸バリウムを主成分とし、ニオブあるいは希土類元素
などで半導体化させた正特性サーミスタは、通常スイッ
チング温度と呼ばれる特定の温度以上で急激な抵抗値増
加を示す。この特性を利用して自己温度制御機能を有す
る安全な発熱体として、あるいはテレビジョン受像機の
消磁回路のスイッチング素子などの広範な用途に用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような正特性サー
ミスタの特性は、結晶粒界に依存していることが古くか
ら指摘されているが、還元性雰囲気中や中性雰囲気で使
用した場合には、抵抗値が大きく低下したり、抵抗温度
係数が著しく小さくなってしまうなどの特性変化を起こ
す。従って、素子が直接このような雰囲気に触れないよ
うに工夫をする必要があった。また、それに加えてガソ
リンや機械油，食用油，調味料などの有機成分からなり
、素子に付着した場合に還元作用を起こすものについて
も接触を防止する必要があり、その用途が限られていた
。

【０００４】本発明は特に還元性雰囲気下で使用された
場合に、特性劣化が少なく、かつ高信頼性の正特性サー
ミスタおよびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
し、還元性雰囲気下で使用された場合でも特性劣化を少
なくするため、本発明では正の抵抗温度特性を有する半
導体磁器の電極形成面以外の面に絶縁体層を形成してな
るものである。そして、上記絶縁体層は半導体組成物に
マンガン化合物を二酸化マンガンの形に換算して０．０
０１モル以上０．０１モル未満添加したものより構成さ
れる。

【０００６】さらに、上記絶縁体層は、半導体磁器粉末
の成形後に電極形成面以外の外周面に、マンガン化合物
を大量に含むペーストを塗布した後、焼成することによ
り、絶縁体層を形成するものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、正の抵抗温度特性を有する半
導体磁器の電極形成面以外の面、即ち外周部に絶縁体層
を形成することにより、半導体磁器と周囲雰囲気との接
触を防ぎ、還元性雰囲気や還元性物質による特性劣化を
防止することができることとなる。

【０００８】また、絶縁体層はその主成分が半導体磁器
と同じであるため、素子の発熱，冷却に伴う熱膨脹，収
縮に際しても、剥離したり亀裂が入ったりすることがな
いため、長期の使用に耐えうるものである。

【０００９】さらに、絶縁体層は半導体磁器粉末の成形
後に、その外周部にマンガン化合物を含むペーストを塗
布し、その後の焼成で絶縁体層となるため、強固な接合
が得られ、長期の使用に耐えうるものとなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。

【００１１】まず、（Ｂａ０．７８Ｐｂ０．２２）Ｔｉ
Ｏ３＋０．００１Ｎｂ２Ｏ５＋０．０２ＳｉＯ２＋０．
０００３ＭｎＯ２の組成となるようにＢａＣＯ３，Ｐｂ
Ｏ，ＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｉＯ２，ＭｎＯ２をそれ
ぞれ秤量し、通常の方法を用いて混合し、仮焼，粉砕し
て半導体磁器粉末を得た。

【００１２】また、上記組成にＭｎＯ２が各々０．００
０２，０．００１，０．００５，０．００８，０．０１
５モルとなるように、ＢａＣＯ３，ＰｂＯ，ＴｉＯ２，
Ｎｂ２Ｏ５，ＳｉＯ２，ＭｎＯ２をそれぞれ秤量し、通
常の方法を用いて混合し、仮焼，粉砕して５種類の絶縁
体用の粉末を得た。

【００１３】次いで、上記半導体磁器粉末にポリビニル
アルコールからなるバインダーを加え、粉体加圧成形に
より１平方センチメートル当たり１０００Ｋｇの圧力で
直径３８ｍｍ，厚さ３ｍｍの円板状に成形した。次に上
記絶縁体層用粉末内の、ＭｎＯ２量が０．０００２モル
の粉末にメチルセルロースを主成分とする水溶液を加え
て混練してペーストとし、上記円板状の成形体の外周部
に塗布した。この成形体を１２９０℃で焼成したところ
、焼成後の直径３２ｍｍ，厚さ２．５ｍｍであり、亀裂
のない平坦な磁器が得られた。次に、この磁器にＺｎを
含みオーミック接触を有する銀ペーストを塗布，焼付け
し、電極とした。また、他の４種類の絶縁体用粉末につ
いても同様にして試料を作製した。

【００１４】図１，図２は上記のようにして作製された
本発明にかかる正特性サーミスタの断面図及び斜視図で
あり、図中１は半導体磁器、２は絶縁体層、３は電極で
ある。

【００１５】以上の試料の抵抗値，温度特性を測定した
後、窒素ガス中で、１００時間，１００Ｖの電圧を印加
した後、試料を取出し、通常雰囲気中の中で再び抵抗値
，温度特性を測定した。その結果を下記の（表１）に示
す。

【００１６】

【表１】

【００１７】ここで、上記（表１）における抵抗値変化
幅とは最大抵抗値を最小抵抗値で除算した数値の常用対
数値であり、下記の式で表される。

【００１８】 抵抗値変化幅＝ｌｏｇ（最大抵抗値／最小抵抗値）上記
（表１）より解る通り、比較例の試料番号１，５および
６では、窒素ガス中での通電抵抗値並びに抵抗値の変化
幅が著しく低下しているのに対し、本発明の実施例の試
料番号２，３および４では、ほとんど特性が変化してい
ない。

【００１９】これは、半導体磁器の側面が微細結晶粒子
よりなる緻密絶縁体層で覆われており、また電極形成面
においても緻密なＮｉメッキに覆われているため、外部
雰囲気の影響をほとんど受けることがないためと考えら
れる。

【００２０】さらに、マンガンが酸化剤としての働きを
持ち、半導体磁器が還元されるのを防止するためである
とも考えられる。

【００２１】なお、本発明において絶縁体材料における
二酸化マンガン（ＭｎＯ２）の添加量を０．００１モル
以上０．０１モル未満とした理由は、０．００１モル未
満では絶縁体化せず、また結晶粒子が十分微細化しない
ため、絶縁体層の緻密化が不十分となり、本発明の効果
を発揮することができないためである。

【００２２】これは二酸化マンガンの添加量が０．００
１モル以上では、絶縁体層の結晶粒径は３μｍ以下と微
細でその気孔率は０．１％以下であるのに対し、０．０
０１モル未満では半導体磁器の結晶粒径並びに気孔率と
ほとんど同じで、粒径５μｍ以上、気孔率０．５％以上
となるためであると考えられる。

【００２３】また、二酸化マンガンの添加量が０．０１
モルを超えると、（表１）に示すように過剰の二酸化マ
ンガンが半導体磁器中に拡散し、抵抗値の増加を招くと
いう不都合が生じるためである。

【００２４】なお、上記実施例ではチタン酸鉛を含むチ
タン酸バリウム系化合物について記述したが、チタン酸
バリウム系化合物については、これに限定されるもので
はなく、チタン酸バリウムの一部が、チタン酸ストロン
チウム，スズ酸バリウム，ジルコン酸バリウム，ジルコ
ン酸カルシウムなどで置換された化合物でもかまわない
。

【００２５】また、マンガン化合物として二酸化マンガ
ンを用いたが、硝酸マンガン，炭酸マンガン，硫酸マン
ガンなどの化合物でもかまわない。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明を用いるこ
とにより、中性雰囲気あるいは還元性雰囲気で使用され
ても特性変化の少ない正特性サーミスタを得ることがで
きるものであり、その利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる正特性サーミスタの一実施例を
示す断面図

【図２】本発明にかかる正特性サーミスタの一実施例を
示す斜視図

【符号の説明】

１　　半導体磁器 ２　　絶縁体層 ３　　電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チタン酸バリウム系化合物を主成分とする
   正の抵抗温度係数を有する半導体磁器の電極形成面以外
   の面に絶縁体層が形成され、かつ上記絶縁体層は、チタ
   ン酸バリウム系化合物１モルに対してマンガン化合物を
   二酸化マンガンの形に換算して０．００１モル以上０．
   ０１モル未満含有する絶縁体材料よりなることを特徴と
   する正特性サーミスタ。
2. 【請求項２】請求項１記載の正特性サーミスタを得るに
   際し、絶縁体層は、半導体磁器組成物粉末よりなる成形
   体の電極形成面以外の外周面に、チタン酸バリウム系化
   合物１モルに対してマンガン化合物を二酸化マンガンの
   形に換算して０．００１モル以上０．０１モル未満含有
   する絶縁体材料を含むペーストを塗布した後、焼成して
   形成することを特徴とする正特性サーミスタの製造方法
   。