JPH07277825A - 導電性セラミックス - Google Patents

導電性セラミックス

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JPH07277825A
JPH07277825A JP6107363A JP10736394A JPH07277825A JP H07277825 A JPH07277825 A JP H07277825A JP 6107363 A JP6107363 A JP 6107363A JP 10736394 A JP10736394 A JP 10736394A JP H07277825 A JPH07277825 A JP H07277825A
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JP
Japan
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powder
volume resistivity
tio
ceramic
conductive
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Pending
Application number
JP6107363A
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English (en)
Inventor
Hiromasa Shimojima
浩正 下嶋
Keizo Tsukamoto
恵三 塚本
Senjo Yamagishi
千丈 山岸
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Nihon Cement Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カーボンなどを含有させた樹脂よりも体積抵
抗率が低く、しかも一定している導電性を有したセラミ
ックスを提供すること。 【構成】 TiO粉末に0.01〜10mol%のM
(M=Nb、Sb又はTaのうち少なくとも1
種)粉末を加えて混合、乾燥、成形した後、大気中にて
1000〜1400℃で焼成し、体積抵抗率を10
1010Ω・cmとしたTiOの導電性セラミックス
また、Al粉末に1〜70mol%のTiO
末及び0.005〜2mol%のM粉末を加えて
混合、乾燥、成形した後、大気中にて1300〜150
0℃で焼成し、体積抵抗率を10〜1012Ω・cm
としたAlの導電性セラミックス。さらにこのA
の導電性セラミックスを、大気中にて1000
〜1200℃で熱処理し、体積抵抗率を10〜10
Ω・cmとしたAlの導電性セラミックス。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスに関し、
特に導電性セラミックスに関する。
【0002】
【従来の技術】IC基板などの電気部品は、絶縁性が必
要な反面、静電破壊を起こすという問題がある。そのた
め、静電気対策としては、絶縁性の高い材料の電気抵抗
を低くすることにより対応している。用いる材料のうち
セラミックスでは電気抵抗を下げるのが難しいため、簡
単に電気抵抗を下げられる主にカーボン粉末を分散させ
て電気抵抗を下げた樹脂が使用されている。
【0003】このようなカーボン粉末を分散させた樹脂
の電気抵抗は、樹脂中のカーボン粉末の量とカーボン粉
末同士の接触面積に依存する。そのため、樹脂の電気抵
抗の大きさは、カーボン粉末の樹脂中への混入量とその
分散度合いによって決まる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来より使用
されているカーボン粉末を分散させた樹脂は、樹脂中に
混入するカーボン粉末が凝集して均一に分散しないこと
から、カーボン粉末の量が同じでも分散の度合いに大き
なばらつきが生じる。その結果としてカーボンの混入量
が一定であっても樹脂の電気抵抗が大きくばらついて変
動し、一定の電気抵抗値(体積抵抗率)を持つ樹脂が得
にくいため、静電気対策用としての樹脂の使用には問題
が生じていた。
【0005】本発明は、上述した電気部品に使う静電気
対策用に用いる樹脂が有する課題に鑑みなされたもので
あって、その目的は、樹脂に代えて体積抵抗率が低く、
しかも一定している導電性を有したセラミックスを提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため、TlO粉末にM(M=Nb、
Sb又はTaのうち少なくとも1種)粉末を加えて混
合、乾燥、成形、焼成すればTiOの導電性セラミッ
クスになるとの知見を得て本発明を完成した。
【0007】また、上記のTiO粉末とM(M
=Nb、Sb又はTaのうち少なくとも1種)との粉末
を、さらにAl粉末に加えて同様に混合、乾燥、
成形、焼成すればAlの導電性セラミックスが得
られるとの知見も得た。
【0008】上記TiO粉末にM粉末を加える
場合、M粉末の含有量としては、TiO粉末に
対し0.01〜10mol%であるとした(請求項
2)。0.01mol%より少ないと体積抵抗率は10
11Ω・cmより高くなり、絶縁性が高くなって静電気
対策用の材料として用いるのは好ましくない。また、1
0mol%より多くなるとMの体積割合が高くな
って、体積抵抗率が一定しなくなりしかも10Ω・c
mを割るようになってしまう。
【0009】上記粉末を混合、乾燥、成形した後の焼成
としては、大気中にて1000〜1400℃の温度で焼
成することとした(請求項3)。大気中で焼成するの
は、還元雰囲気下で焼成すると焼結体中のTiOに酸
素欠陥が生じて焼結体の体積抵抗率が低くなりすぎるた
めである。また、焼成温度を1000℃より低くすると
焼結が不十分となり、1400℃を越えると粒子が異常
に成長して焼結体の強度が低くなり、いずれも製品とし
て使用できない。
【0010】また、上記Al粉末にTiO粉末
及びM粉末を加える場合、TiO粉末及びM
粉末の含有量としては、Al粉末に対し1〜
70mol%及び0.005〜2mol%であるとした
(請求項5)。TiO粉末及びM粉末の含有量
が1mol%及び0.005mol%より少ないと体積
抵抗率が高くなりすぎ、70mol%及び2mol%よ
り多いと体積抵抗率が一定せずまた10Ω・cmを割
ってしまう。
【0011】これら粉末を混合、乾燥、成形した後の焼
成としては、大気中にて1300〜1500℃の温度で
焼成することとした(請求項6)。大気中で焼成するの
は、前述と同じく還元雰囲気下では体積抵抗率が低くな
りすぎ、また焼成温度を1300℃より低くすると焼結
が不十分となり、1500℃より高くすると焼結体の強
度が弱くなって前述と同様製品として使用できない。
【0012】こうして作製されたセラミックスは導電性
セラミックスとなる。TiOの導電性セラミックスの
場合は、M粉末の含有量を上記の範囲にすれば体
積抵抗率は10〜1010Ω・cmとなり、また、A
の導電性セラミックスの場合は、TiO粉末
とM粉末の含有量を同様上記の範囲にすれば体積
抵抗率は10〜1012Ω・cmとなる。そして、含
有するM粉末、またはTiO粉末及びM
粉末の含有量を加減することにより、体積抵抗率の大き
さを適宜調整することができるので、所望の体積抵抗率
を持つ導電性セラミックスを簡単に得ることができる。
【0013】また、上記で作製したAlの導電性
セラミックスを、さらに大気中にて1000〜1200
℃の温度で熱処理することとした(請求項7)。この熱
処理により体積抵抗率が10〜10Ω・cmとな
り、熱処理前に比べて体積抵抗率の巾を狭くすることが
できる。このことは、Al粉末に含むTiO
末及びM粉末の含有量が多少変動しても、あるい
は焼成温度が多少変動しても体積抵抗率は変動しないこ
とを示していることになる。つまり体積抵抗率がより一
定なものが得られることになる。1000℃より低い温
度で熱処理しても変わらず、また1200℃より高い温
度で熱処理すると体積抵抗率が高くなってしまう。
【0014】従来の樹脂に比べて、本発明で作製した導
電性セラミックの方が体積抵抗率が一定であるのは、樹
脂では混入するカーボン粉末の量と分散の度合いで体積
抵抗率が左右されるが、本発明のTiOの導電性セラ
ミックスでは、Mの量と焼成温度に依存している
からである。これは、M粉末の量と焼成温度を一
定にすれば、それに応じてセラミックスを構成している
個々の粒子が一定の導電性を有することによる。このこ
とから、Mの量は正確に量れるので一定にできる
し、また焼成温度もかなり正確に一定にすることができ
るので、Mの量と焼成温度を決めればそれに応じ
た一定の体積抵抗率を持つ導電性セラミックスを得るこ
とができることになる。Alの導電性セラミック
スの場合も同じである。
【0015】また、セラミックスを構成している導電性
の粒子の他にその導電性の粒子よりもより低い体積抵抗
率を有する粒子が余分に必要以上に入り込むと、樹脂と
同じくその低い導電性を持った粒子の分散性だけに体積
抵抗率の大きさがが左右されることになる。そのため、
TiO粉末にM粉末を多く入れすぎると、ある
いはAl粉末にTiO粉末及びM粉末を
多く入れすぎると体積抵抗率が一定しなくなることにな
る。
【0016】以上の通り、TiO粉末にM(M
=Nb、Sb又はTaのうち少なくとも1種)粉末を、
あるいはAl粉末にTiO粉末とM粉末
を加えて混合、乾燥、成形、焼成すれば、体積抵抗率が
低く一定した導電性セラミックスが得られる。またこの
セラミックスは、有機物である樹脂に比べ耐熱性に極め
て優れているため、高電圧を印加しても発熱による熱変
形がほとんどない利点があり、さらに、負荷する印加電
圧の違いによる体積抵抗率の変化が小さいことから、例
えば何等かの理由で印加電圧が変動しても体積抵抗率の
変動に与える影響が少ない利点もある。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。
【0018】(実施例1〜10) (1)TiOの導電性セラミックスの作製 TiOの粉末原料に対し、Nbの粉末原料、S
の粉末原料、またはTaの粉末原料を表
1となるように配合し、それらをIPA(イソプロピレ
ンアルコール)中に浸積してボールミルで混合した。得
られたスラリーをエバポレータにより乾燥し、100メ
ッシュの篩に通した粉末を成形した後、大気中で100
0〜1400℃で3時間焼成してTiOの導電性セラ
ミックスを作製した。
【0019】(実施例11〜19) (2)Alの導電性セラミックスの作製 Alの粉末原料に対し、TiOの粉末原料にさ
らにNbの粉末原料、Sbの粉末原料、ま
たはTaの粉末原料を表2となるように配合し、
それらをIPA中に浸積してボールミルで混合した。得
られたスラリーをエバポレータにより乾燥し、100メ
ッシュの篩に通した粉末を成形した後、大気中で130
0〜1500℃で3時間焼成してAlの導電性セ
ラミックスを作製した。
【0020】(実施例20〜28) (3)Alの導電性セラミックスの熱処理 上述で作製したAlの導電性セラミックスの体積
抵抗率を測定した後、さらに大気中で表3に示す温度で
熱処理した。
【0021】(4)評価 得られた導電性セラミックスの体積抵抗率を、表1、2
及び3に示す印加電圧を負荷して2端子法により測定し
た。それらの結果を表1、2及び3に示す。
【0022】(比較例1〜3)比較のために、表1のよ
うにNb粉末の含有量を本発明の範囲外にした場
合、即ち加えなかった場合(比較例1)、多く加えた場
合(比較例2)または焼成温度を1000℃より低くし
た場合(比較例3)の導電性セラミックスを実施例と同
じ方法で作製し、評価した。それらの結果を表1に示
す。
【0023】(比較例4〜5)また比較のために、表2
のようにAl粉末に対し、TiO粉末とNb
粉末の含有量を本発明の範囲外にした場合、即ち加
えた量が少なくさらに焼成温度を高くした場合(比較例
4)、多く加えた場合(比較例5)の導電性セラミック
スを実施例と同じ方法で作製し、評価した。それらの結
果を表2に示す。
【0024】(比較例5〜6)さらにまた比較のため
に、実施例11及び15で作製した導電性セラミックス
をさらに表3で示す温度で実施例と同じ方法で熱処理
し、評価した。それらの結果を表3に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】表1から明らかなように、実施例1〜10
においては、TiO粉末に対しM(M=Nb、
Sb又はTaのうち少なくとも1種)粉末の含有量と焼
成温度が本発明の範囲内にあるので、TiOセラミッ
クスの体積抵抗率はいずれも10〜1010Ω・cm
の範囲にあり、M粉末を含まない時の体積抵抗率
(1011Ω・cm以上)より低くなって導電性を示し
ていた。なお、実施例2の組成と焼成温度で導電性セラ
ミックスを別に10個作り、その体積抵抗率を測定した
ところ、2.0〜2.7×10Ω・cmの範囲にあり
一定していた。
【0029】また、表2から明らかなように実施例11
〜19においても、Al粉末に対しTiO粉末
及びM粉末の含有量と焼成温度が本発明の範囲内
にあるのでAlセラミックスの体積抵抗率は10
〜1012Ω・cmの範囲にあり、同様TiO粉末
とM粉末を含まない時の体積抵抗率(1014Ω
・cm以上)より低くなって導電性を示していた。な
お、TiOセラミックスと同様に実施例13と同し組
成と焼成温度で導電性セラミックスを別に10個作り、
その体積抵抗率を測定したところ、3.9〜4.2×1
Ω・cmの範囲にありこれも一定していた。
【0030】さらにまた、表3から明らかなように実施
例20〜27においては、表2の実施例での体積抵抗率
が10〜1012Ω・cmであったのが、それを熱処
理することにより10〜10Ω・cmと範囲が狭く
なっていた。
【0031】これに対して本発明の範囲外、即ち、Ti
粉末に対するNb粉末の含有量が範囲外の比
較例1〜2においては、体積抵抗率が1011Ω・cm
を超えていたり、10Ω・cmを下回っていた。また
焼成温度が900℃の比較例3では焼結しなかった。ま
た、Al粉末に対しTiO粉末及びM
末の含有量が範囲外の比較例4〜5においては、体積抵
抗率が高すぎたり、低すぎたりしている。これをさらに
熱処理しても比較例6〜7に示すように体積抵抗率は変
わらず、また10Ω・cmを上回っていた。
【0032】
【発明の効果】以上の通り、本発明にかかる組成と焼成
温度で作製されたセラミックスは、TiOの導電性セ
ラミックス、またはAlの導電性セラミックスと
なり、この導電性セラミックスはその組成と焼成温度を
変えることにより、容易に所望の体積抵抗率を有するセ
ラミックスが得られ、しかも有する体積抵抗率のばらつ
きが小さく一定のため、静電気対策用に問題なく用いる
ことができる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉末を混合、乾燥、成形し、その成形体
    を焼成して成るセラミックスにおいて、該粉末が、Ti
    粉末とM(M=Nb、Sb又はTaのうち少
    なくとも1種)粉末からなることを特徴とする導電性セ
    ラミックス。
  2. 【請求項2】 M粉末の含有量が、TiO粉末
    に対し0.01〜10mol%であることを特徴とする
    請求項1記載の導電性セラミックス。
  3. 【請求項3】 成形体の焼成が、大気中にて1000〜
    1400℃で焼成することを特徴とする請求項1又は2
    記載の導電性セラミックス。
  4. 【請求項4】 粉末を混合、乾燥、成形し、その成形体
    を焼成して成るセラミックスにおいて、該粉末が、Al
    粉末、TiO粉末及びM(M=Nb、S
    b又はTaのうち少なくとも1種)粉末からなることを
    特徴とする導電性セラミックス。
  5. 【請求項5】 TiO粉末及びM粉末の含有量
    が、Al粉末に対し1〜70mol%及び0.0
    05〜2mol%であることを特徴とする請求項4記載
    の導電性セラミックス。
  6. 【請求項6】 成形体の焼成が、大気中にて1300〜
    1500℃で焼成することを特徴とする請求項4又は5
    記載の導電性セラミックス。
  7. 【請求項7】 成形体の焼成が、大気中にて1300〜
    1500℃で焼成した後、さらに1000〜1200℃
    で熱処理することを特徴とする請求項4又は5記載の導
    電性セラミックス。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006089345A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Kyocera Corp 導電性多孔質セラミックス焼結体およびその製造方法
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