JPH0435001A

JPH0435001A - 正温度係数抵抗素体

Info

Publication number: JPH0435001A
Application number: JP2142498A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Innami; 印南　義之; Masamichi Kuramoto; 政道倉元
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-05

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】Ａ　産業−にの利用分野本発明は正温度係数抵抗素体（以下、ＰＴＣ抵抗素体と
いう）に関し、特に耐熱衝撃性を向」−させたＰＴＣ抵
抗素体に関する。

Ｂ９発明の概要本発明は■２Ｏ３を主成分とし、これにＯｒ。

ＡＩ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ及びＳｎから選ばれる少なくとも
一種を含むＰＴＣ抵抗素体において、該ＰＴＣ抵抗素体
にウィスカーを混入することにより、耐熱衝撃性を向上させたＰＴＣ抵抗素体である。

Ｃ０従来の技術ＰＴＣ抵抗素体の限流素子をいわゆる大電流に用いるた
めにはＰＴＣ抵抗素体は次のような条件を具備する必要
がある。

（１）負荷の正常運転時における定格電流を大きくする
こと。

（２）限流素子における電力損を小さくすること。

（３）耐熱衝撃性が大きいこと。

ここで（１）、（２）の条件は正常運転時の電力損によ
る誤動作を防ぐために重要であり、（３）の条件は繰り
返し限流素子として使用可能とするために重要である。

即ち、限流作用をする素子としては、正常な電流が流れ
ているときにはその電気抵抗が小さく、過大電流が流れ
たときのみ、限流素子が過熱されて急激に抵抗値が増加
するように電気比抵抗の温度係数が大きいことが望まれ
る。

ところで、近年、セラミックＰＴＣ抵抗素体としてＶ２
Ｏ３を主成分とし、これにＣｒ、Ａｒ。

Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ及びＳｎなどの少量を含有するＶ２Ｏ３
セラミックＰＴＣ抵抗素体が考えられているＣＤ、　Ｂ
、　Ｍｃｗｈ　ａ　ｎ、　Ａ、　Ｍｅ　ｎ　ｔ　ｈＰｈ
ｙｓ、Ｒｅｖ、７，５．１９２０（１９７３）。

Ａ、Ｒｉｘ’ｅｇｇ、Ｒ，Ｓ、Ｐｅｒｂｉｎｇｓ。

”　Ｓ　　ｃ　　ｉ　　ｅ　ｎ　　ｃ　　ｃ　　　ｏ　
　ｆ　　　Ｃｅ　　ｒ　　ａ　ｍ　　ｉ　　（：　　Ｓ
ｌ　　１　、５５９　　（１９８１）ｌ］　。

この■２Ｏ３セラミックＰＴＣ抵抗素体は温度の上昇に
より比抵抗が１０−’Ω・ｃｍ程度からＩΩ・ｃｍ程度
に急激に増大するというように極めて低い値での変動範
囲をもつため、比抵抗の低いＰＴＣ特性を必要とする過
電流防止用のザーミスタに使用することが可能である。

従って」−記Ｖ２Ｏ３セラミックＰＴＣ抵抗素体は上記
問題点である（１）。

（２）の条件については満足できるものと言える。

Ｄ９発明が解決しようとする課題しかしながら、上記Ｐ　Ｔ　Ｃ抵抗素体は大電流即ち電
流密度の非常に大きい領域に対しては上記問題点（１）
である耐熱衝撃性の点で問題があった。即ち短絡電流な
どによりＰＴＣ抵抗素体に大電流が流れ、急激に加熱さ
れるとマイクロクラブク、更には割れを発生して破損し
てしまい、繰り返しの使用はできなかった。

従って本発明はこの問題を解決すべく創案されたちので
あって、従来の■２Ｏ３を主成分とするセラミックＰＴＣ抵抗素
体にウィスカーを２〜４０重量％含有することにより、短絡電流の如き大電流が流れて急激にＰＴＣ抵抗素体が
加熱された場合でもクラック発生を起こさず充分な耐熱
衝撃性を有するＰＴＣ抵抗素体を提供することを目的と
する。

Ｅ９課題を解決するための手段及び作用即ぢ、本発明に
係るＰＴＣ抵抗素体は、■２Ｏ３を主成分とし、これに
Ｃｒ、ＡＩ、ＺｒＨｆ、Ｗ及びＳｎから選ばれる少なく
とも一種、及びウィスカーを２〜４０重里％含有するこ
とを、その解決手段としている。

以下、本発明について更に詳細に説明する。

本発明に係るＰＴＣ抵抗素体は原料として■２Ｏ５を主
成分とし、これにＣｒ、ＡＩ、ＺｒＨｒＷ及びＳｎから
選ばれる少なくとも一種、例えば、Ｃｒ　、ｏ３．　Ｆ
ｅ　２０３を混合し、更にこれらの酸化物にウィスカー
、例えば窒化ケイ素ウィスカー、炭化ホウ素ウィスカー
、アルミナウィスカーなどを添加して次のような製造法
により得られる。

まず、原料として主成分となる■２Ｏ５に例えばＣｒ　
２０　？、　Ｆ　ｅ　、ｏ　３をそれぞれ適当量秤徴し
、これらの酸化物を、通常の方法、例えばフレオンと鋼
球、鋼のポット製の振動ミル機などを用いて混合・粉砕
する。

次に、得られる混合・粉砕した酸化物に本発明に係るＰ
ＴＣ抵抗素体において最も特徴をなすウィスカー、例え
ば窒化ケイ素ウィスカー、炭化ホウ素ウィスカー、アル
ミナウィスカー、好ましくは短繊維としてそれぞれ直径
０．１〜４０μｍの窒化ウィスカー、直径０．１〜３５
μｍの炭化ホウ素、直径０．１〜５５μｍのアルミナウ
ィスカを２〜４０重量％、好ましくは２０重量％、単独
で若しくは混合して添加する。ここで「４０重量％以下
」としたのは４０重量％を超えるとＰＴＣ抵抗素体の焼
結性が悪く、そのためホットプレス焼結後、焼結体にヒ
ビ割れが発生し、ＰＴＣ抵抗素体として使用できないか
らである。

更に上記混合・粉砕した酸化物とウィスカーの粗混合物
は混合機などを用いて湿式混合した後、フレオンを真空
加熱などにより除去する。

次に得られる混合粉末を例えばＨ２気流中などで５００
　’Ｃ〜１５００℃、２時間〜８時間保持して還元する
。

この還元した混合粉末を５００℃〜２０００　’Ｃ１好
ましくは１５００℃でホットプレスなどによる焼結を行
い焼結体を得る。得られる焼結体を切り出した試料の両
面に電極をイ」けＰＴＣ抵抗素子とする。

こうして得られる本発明に係るＰＴＣ抵抗素子は耐熱衝
撃性に優れるため、短絡電流の如き大電流に用いてもク
ラックの発生が起こりにくい。

Ｆ、実施例以下、本発明に係るＰＴＣ抵抗素体の詳細な説明を実施
例に基づいて説明する。

■　まずＰ　’Ｉ’　Ｃ抵抗素体の原料としてＶ　２０
５Ｃｒ２Ｏ３及びＦ２Ｏ３をそれぞれ９６ｍｏｆ！％２
Ｏ．４ｍＯρ％、３．６ｍｏρ％になるように秤量した
。

■　次にこれらの酸化物をフレオン＋１３と鋼球、鋼の
ポット製の振動ミル機を使用し、混合微粉砕した。

■　更にこの粉砕物に短繊維として直径０．１〜４０μ
ｍの窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ、）ウィスカーを最終焼結体
（製品素体）重量に対して２０重量％添加した。

■　次にこれらの微粉砕した酸化物と窒化ケイ素ウィス
カーの粗混合物はＶ型混合機を用いて湿式混合した後、
フレオン１１３を真空加熱（１００℃）する事により除
去した。

■　更に得られた混合粉末をＩ−Ｉ　、気流中で６００
°Ｃ，３時間、更に同気流中でｌ０００℃、５時間保持
して還元した。その後、混合粉末を１４５０°Ｃでポッ
トプレスによる焼結を行い焼結体を得た。

■　次にこの焼結体から１０１！肩中、１５ｉ１１ｈの
試料を切り出し、更に切り出した試料の両面にＣｕ電極
を付けＰＴＣ抵抗素体とした。このＰＴＣ抵抗素子試料
を試料ＮＯ，Ｃとした（表１参照）。

■　この試料ＮＯ，ＣのＰＴＣ抵抗素子に５゜Ｈ２５０
００Ａの電流を全波通電し、急激な通電加熱による熱衝
撃に対するクラック発生の有無の試験を行い、これを５
回繰り返して耐衝撃性を評価した。

■　その結果を表２に示す。表１に示すように試料Ｃは
耐熱衝撃性試験におけるクラックの発生は無かった。ま
た、試料ＣのＰＴＣ抵抗素体の温度に対する抵抗率変化
を第１図に示す。第１図に示すように本発明に係るＰＴ
Ｃ抵抗素体は温度の」−昇（０℃〜２００°Ｃ）により
比抵抗力月０−３Ω・ｃｍ程度から１０’Ω・ｃｍ程度
に変動することがわかる。

重％を用いる以外は実施例１と同様な方法によりＰＴＣ
抵抗素体を製造し、それぞれ試料Ｎ　Ｏ、Ｂ　。

Ｄ、Ｅとしく表１参照）、耐衝撃性を評価した。

■　その結果を表２に示す。表２に示すように試料Ｂお
よびＤは耐熱衝撃性試験におけるクラックの発生は無か
った。

これに対し、試料Ｅは焼結性が悪く、ホットプレス焼結
後、焼結体にヒビ割れが発生し、そのためＩ）　Ｔ　Ｃ
抵抗素子として使用できなかった。

第１表　　ＰＴＣ抵抗素子の組成ＴＣ抵抗素体 ■　窒化ケイ素ウィスカーの含有量として２０重量％に
代えて２重量％、４０重量％及び６０重ａ　　：　　Ｃ
ｒ、ＡＩ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｓｎから選ばれる少なくと
も１種以」二。

第２表　　耐熱衝撃性試験性試験を評価した。

■　その結果を表４に示す。表４に示すように試料Ｇは
耐熱衝撃性試験におけるクラックの発生はなかった。ま
た試料ＧのＰＴＣ抵抗素体の温度に対する抵抗率変化を
第２図に示す。第２図は第１図と同様な結果を示すこと
がわかる。

■　短繊維として直径０．１〜４０μｈの窒化ケイ素ウ
ィスカーに代えて直径０．１〜３５μｍの炭化ホウ素（
Ｂ４Ｃ）ウィスカーを用いる以外は実施例１と同様な方
法によりＰＴＣ抵抗素体を製造し、これを試料Ｇとして
（表３参照）、耐衝撃ＴＯＣ抵抗素体　窒化ケイ素ウィスカーに代えて炭化ホウ素ウィスカ
ーを用いる以外は実施例２と同様な方法によりＰ　Ｔ　
Ｃ抵抗素体を製造し、それぞれ試料ＮＯ。

Ｆ、Ｈ，、Ｉとしく表３参照）、耐衝撃性を評価した。

■　その結果を表４に示す。表４に示すように試料Ｆ及
びＩ−（は耐熱衝撃性試験におけるクラックの発生は無
かった。

これに対し、試料■は焼結性が悪く、ポットプレス焼結
後、焼結体にヒビ割れが発生し、そのためＰＴＣ抵抗素
体として使用できなかった。

第４表耐熱衝撃性試験第３表　　Ｐ　Ｔ　Ｃ抵抗素子の組成Ｃｒ　　　ＡＩ　　　Ｚｒ　　　ｌ−１ｆ　　　Ｗくと
も１挿具ｌ″、。

Ｓｎから選ばれる少な ■　短繊維として直径０．１〜４０μｍの窒化ケイ素ウ
ィスカーに代えて直径０．１〜５５μｍのアルミナ（Ａ
　Ｉ　２０３）ウィスカーを用いる以外は実施例１と同
様な方法によりＰＴＣ抵抗素体を製造し、これを試料に
として（表５参照）、耐衝撃性試験を評価した。

■　その結果を表６に示す。表６に示すように試料には
耐熱衝撃性試験におけるクラ・ツクの発生はなかった。

また試料にのＰＴＣ抵抗素体の温度に対する抵抗率変化
を第３図に示す。第３図は第１図と同様な結果を示すこ
とがわかる。

ｇ、ｊｍ　Ｐｊ６　　アルミナウィスカー２重量％、４
０の発生は無かった。

これに対し、試料Ｍは焼結性が悪く、ホットプレス焼結
後、焼結体にヒビ割れが発生し、そのためＰＴＣ抵抗素
体として使用できなかった。

第５表　　ＰＴＣ抵抗素子の組成 ■　窒化ケイ素ウィスカーに代えてアルミナウィスカー
を用いる以外は実施例Ｉと同様な方法によりＰＴＣ抵抗
素体を製造し、それぞれ試料Ｎ０３Ｊ　　１．　　Ｍと
しく表５参照）、耐衝撃性を評価しノこ。

■　その結果を表６に示す。表６に示すように試料、■
及びＬは耐熱衝撃性試験にお１′、ｌるクラックα　：
　　Ｃｒ　　Ａｌ、Ｚｒ。

くとも１挿具」−０１−ｆｆ、Ｗ。

Ｓｎから選ばれる少なＪ：［’ｆ％ＩＩ　　窒化ケイ素ウィスカーを含有しな
い素体が加熱された場合でもクラック発生が起こら■　
窒化ケイ素ウィスカーを添加しないこと以外は実施例１
と同様な方法によりＰＴＣ抵抗素体を製造し、これを試
料Ａとして（表１参照）、耐衝撃性試験を評価した。

■　その結果を表２に示す。表２に示すように試料Ａは
耐衝撃性試験におけるクラックの発生が有った。

Ｇ９発明の効果本発明は従来のＶ２Ｏ３を主成分とするＰＴＣ抵抗素体
にウィスカーを２〜４０重量％含有することにより耐熱
衝撃性を向」二させることができる。

従って本発明に係るＰＴＣ抵抗素体によれば、短絡電流
などの大電流が流れて急激にＰＴＣ抵抗ず、そのためＰ
ＴＣ抵抗素体を繰り返し使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はＰＴＣ抵抗素体の温度に対する抵抗率
変化を示すグラフである。第１図試料ＣのＰＴＣ抵抗索体の温度に対する抵抗率変化第２
図試料ＧのＰＴＣ抵抗素体の温度に対する抵抗変化温度温度

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｖ＿２Ｏ＿３を主成分とし、これにＣｒ，Ａｌ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗ及びＳｎから選ばれる少なくとも一種、
及びウィスカーを２〜４０重量％含有することを特徴と
する正温度係数抵抗素体。