JPH1092609A - インジウムを含有した酸化物セラミックサーミスタ - Google Patents
インジウムを含有した酸化物セラミックサーミスタInfo
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- JPH1092609A JPH1092609A JP9141212A JP14121297A JPH1092609A JP H1092609 A JPH1092609 A JP H1092609A JP 9141212 A JP9141212 A JP 9141212A JP 14121297 A JP14121297 A JP 14121297A JP H1092609 A JPH1092609 A JP H1092609A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
- H01C7/042—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient mainly consisting of inorganic non-metallic substances
- H01C7/043—Oxides or oxidic compounds
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度的に安定で、高い抵抗率および高いＢ値
を有する。 【解決手段】 マンガン、ニッケルおよびインジウムの
元素を含有する、酸化物スピネルを含有する半導体セラ
ミックを含んで構成されるサーミスタ。
を有する。 【解決手段】 マンガン、ニッケルおよびインジウムの
元素を含有する、酸化物スピネルを含有する半導体セラ
ミックを含んで構成されるサーミスタ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物スピネルを
含有する半導体セラミックを含んで構成されるサーミス
タに関する。
含有する半導体セラミックを含んで構成されるサーミス
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】サーミスタ（ＮＴＣレジスタとも呼ばれ
る）は、負の温度係数（ＮＴＣ）を有する。すなわち、
その抵抗率が、温度に関してほぼ指数関数的に減少す
る。抵抗を決定する材料としては、習慣的に半導体的酸
化セラミックが使用される。セラミックサーミスタは、
例えば、食品産業や合成樹脂産業において、温度センサ
として広く使用される。また、電子自動車装置、自動車
産業型測定装置および医療技術では、熱温度計として使
用される。適用の一部は、コイルの温度補正、トランジ
スタの作動点の安定化、および過熱に抗する電子装置の
保護に関する。また、セラミックサーミスタは、低温測
定技術において、高温計の放射レシーバとしておよび流
れ風速計のピックアップ装置として有利に使用できる。
負の温度係数（ＮＴＣ）を有する半導体的酸化物セラミ
ックは多種多様である。実際化のために、レジスタは温
度依存性のみならず、良好な焼結性および機械的・化学
的安定性のような他の特性もまた示さなくてはならな
い。サーミスタ製造用のセラミック材料の重要な一群
は、酸化物スピネルである。酸化物スピネルは、ＡＢ2
Ｏ4 の組成を有するイオン結晶であり、その構造は、大
きい、負に電荷した酸素イオンＯ2-の立方最密充填によ
り決定される。比較的大きいＡ陽イオンは、陰イオン格
子の八面体の空所を占め、比較的小さいＢ陽イオンは、
陰イオン格子の四面体の空所を占める。現在のサーミス
タ成分は、スピネル構造を有する混合した結晶にほぼ排
他的に基づき、それは、マンガン、ニッケル、コバル
ト、鉄、銅およびチタンよりなる群の２〜４の陽イオン
から一般に構成される。しかし、これらの化合物の熱安
定性には問題がある。均一なスピネル相を得るために、
製造法においては、すでに正確なプロセス制御が要求さ
れる。加えて、作動温度は、特異な限定値を超えてはな
らない。ＤＥ４３１３６２９では、一般式Ｚｎz Ｆｅ
x-z III ＮｉＭｎ2-x-z III Ｍｎ z IVＯ4 （０＞ｚ＜
ｘ）のＮＴＣレジスタの製造が提案されている。これら
の酸化物スピネルは、均一なスピネル相を形成する。す
なわち、製造中に、別の酸化物相に分解せず、これによ
り、製造に対してサーミスタパラメータは再現性を有す
る。しかし、実際には、大気との相互作用により、これ
らのスピネル相において、鉄の酸化数が変わり、その結
果、サーミスタパラメータは変化する。さらに、この方
法では、特異なサーミスタパラメータ範囲を有するスピ
ネルのみが製造される。
る）は、負の温度係数（ＮＴＣ）を有する。すなわち、
その抵抗率が、温度に関してほぼ指数関数的に減少す
る。抵抗を決定する材料としては、習慣的に半導体的酸
化セラミックが使用される。セラミックサーミスタは、
例えば、食品産業や合成樹脂産業において、温度センサ
として広く使用される。また、電子自動車装置、自動車
産業型測定装置および医療技術では、熱温度計として使
用される。適用の一部は、コイルの温度補正、トランジ
スタの作動点の安定化、および過熱に抗する電子装置の
保護に関する。また、セラミックサーミスタは、低温測
定技術において、高温計の放射レシーバとしておよび流
れ風速計のピックアップ装置として有利に使用できる。
負の温度係数（ＮＴＣ）を有する半導体的酸化物セラミ
ックは多種多様である。実際化のために、レジスタは温
度依存性のみならず、良好な焼結性および機械的・化学
的安定性のような他の特性もまた示さなくてはならな
い。サーミスタ製造用のセラミック材料の重要な一群
は、酸化物スピネルである。酸化物スピネルは、ＡＢ2
Ｏ4 の組成を有するイオン結晶であり、その構造は、大
きい、負に電荷した酸素イオンＯ2-の立方最密充填によ
り決定される。比較的大きいＡ陽イオンは、陰イオン格
子の八面体の空所を占め、比較的小さいＢ陽イオンは、
陰イオン格子の四面体の空所を占める。現在のサーミス
タ成分は、スピネル構造を有する混合した結晶にほぼ排
他的に基づき、それは、マンガン、ニッケル、コバル
ト、鉄、銅およびチタンよりなる群の２〜４の陽イオン
から一般に構成される。しかし、これらの化合物の熱安
定性には問題がある。均一なスピネル相を得るために、
製造法においては、すでに正確なプロセス制御が要求さ
れる。加えて、作動温度は、特異な限定値を超えてはな
らない。ＤＥ４３１３６２９では、一般式Ｚｎz Ｆｅ
x-z III ＮｉＭｎ2-x-z III Ｍｎ z IVＯ4 （０＞ｚ＜
ｘ）のＮＴＣレジスタの製造が提案されている。これら
の酸化物スピネルは、均一なスピネル相を形成する。す
なわち、製造中に、別の酸化物相に分解せず、これによ
り、製造に対してサーミスタパラメータは再現性を有す
る。しかし、実際には、大気との相互作用により、これ
らのスピネル相において、鉄の酸化数が変わり、その結
果、サーミスタパラメータは変化する。さらに、この方
法では、特異なサーミスタパラメータ範囲を有するスピ
ネルのみが製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱的
に安定な、サーミスタパラメータに対して高い値を示
す、酸化物スピネルを含有する半導体セラミックを含ん
で構成されるサーミスタを提供することである。
に安定な、サーミスタパラメータに対して高い値を示
す、酸化物スピネルを含有する半導体セラミックを含ん
で構成されるサーミスタを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によると、この目
的は、マンガン、ニッケルおよびインジウムの元素を含
有する、酸化物スピネルを含有する半導体セラミックを
含んで構成されるサーミスタにより、達成される。マン
ガン、ニッケルおよびインジウムの元素を含有する、酸
化物スピネルを含有する半導体セラミックを含んで構成
されるサーミスタは、非常に高い熱力学的安定性を有す
る。理由は、インジウムがただ１つの酸化数（＋３）を
有するだけだからである。これにより、大気中の酸素と
反応しない。加えて、このようなサーミスタは、高い抵
抗率およびＢの高い値により特徴付けられる。本発明の
範囲内では、スピネルは、好ましくは、Ｍｎ2.33-xＩｎ
x Ｎｉ0.67Ｏ 4 （０．０５≦ｘ≦０．７５）の組成を有
する。これらのスピネルは、高い作動温度における非常
に高い安定性により特徴付けられる。理由は、これらの
結晶構造が同形だからである。すなわち、高温において
も変わらない。好ましくは、スピネルは、Ｍｎ2.33-xＩ
ｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 （０．０５≦ｘ≦０．６６）の組成を
有する。スピネルが、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ
4 （ｘ＝０．５８±０．０２）の組成を有することが特
に好ましい。このような組成を有するサーミスタが寿命
試験を受ける場合は、抵抗値が驚くべき高い熱安定性を
示す。
的は、マンガン、ニッケルおよびインジウムの元素を含
有する、酸化物スピネルを含有する半導体セラミックを
含んで構成されるサーミスタにより、達成される。マン
ガン、ニッケルおよびインジウムの元素を含有する、酸
化物スピネルを含有する半導体セラミックを含んで構成
されるサーミスタは、非常に高い熱力学的安定性を有す
る。理由は、インジウムがただ１つの酸化数（＋３）を
有するだけだからである。これにより、大気中の酸素と
反応しない。加えて、このようなサーミスタは、高い抵
抗率およびＢの高い値により特徴付けられる。本発明の
範囲内では、スピネルは、好ましくは、Ｍｎ2.33-xＩｎ
x Ｎｉ0.67Ｏ 4 （０．０５≦ｘ≦０．７５）の組成を有
する。これらのスピネルは、高い作動温度における非常
に高い安定性により特徴付けられる。理由は、これらの
結晶構造が同形だからである。すなわち、高温において
も変わらない。好ましくは、スピネルは、Ｍｎ2.33-xＩ
ｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 （０．０５≦ｘ≦０．６６）の組成を
有する。スピネルが、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ
4 （ｘ＝０．５８±０．０２）の組成を有することが特
に好ましい。このような組成を有するサーミスタが寿命
試験を受ける場合は、抵抗値が驚くべき高い熱安定性を
示す。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明のサーミスタは、マンガ
ン、ニッケルおよびインジウムの元素を含有する、酸化
物スピネルを含有する半導体セラミックを含んで構成さ
れ、その組成は、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 （０．
０５≦ｘ≦０．７５）で表される。インジウム（＋III)
の低い電子親和性および高いイオン化ポテンシャルのた
めに、この酸化物スピネルは、レドックス安定性であ
り、高温における大気との相互作用の結果として変化し
ない。このスピネルの組成は、好ましくは、立方スピネ
ル構造から四面体スピネル構造への相転移付近で、Ｍｎ
2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 （０．０５≦ｘ≦０．７５）
の組成を有するように、選択されることが好ましい。こ
れらの組成が、最少程度のエージングを示すことが、驚
きをもって判明した。このサーミスタは、セラミック材
料を製造するのに習慣的に使用される方法で製造され、
所望のトレランスおよび応用分野に応じて、多くの異な
る種類のサーミスタが可能である。原料化合物として、
酸化物、水酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩等を使用でき
る。これらの原料化合物は、所望の組成に応じて秤量さ
れ、湿式粉砕工程、乾燥工程、および造粒工程に付され
る。続いて、予め圧縮化したおよび化学的に均一化した
混合物を得るために、酸化物混合物は、９００〜１００
０℃の温度範囲で焼成される。焼成した混合物は、再び
粉砕され、バインダ組成物中に懸濁される。次に、懸濁
した混合物は、成形操作に付される。粉末懸濁物は、基
板上に、箔に型付けられ、あるいは、スクリーン印刷さ
れ、厚肉のフィルム技術で回路を形成される。選択的
に、懸濁物は、粒材料に形成され、次に、型で圧縮さ
れ、所望の形の品物を形成してもよい。次に、バインダ
は、先ず燃やし尽くされ、その後、最終的な焼結操作を
行う。ここで、スピネル相が形成される。さらに別の工
程で接点が設けられる。マンガン、ニッケルおよびイン
ジウムの元素を含有する、単一相の酸化物スピネルが形
成される。このことは、Ｘ線試験で確認される。
ン、ニッケルおよびインジウムの元素を含有する、酸化
物スピネルを含有する半導体セラミックを含んで構成さ
れ、その組成は、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 （０．
０５≦ｘ≦０．７５）で表される。インジウム（＋III)
の低い電子親和性および高いイオン化ポテンシャルのた
めに、この酸化物スピネルは、レドックス安定性であ
り、高温における大気との相互作用の結果として変化し
ない。このスピネルの組成は、好ましくは、立方スピネ
ル構造から四面体スピネル構造への相転移付近で、Ｍｎ
2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 （０．０５≦ｘ≦０．７５）
の組成を有するように、選択されることが好ましい。こ
れらの組成が、最少程度のエージングを示すことが、驚
きをもって判明した。このサーミスタは、セラミック材
料を製造するのに習慣的に使用される方法で製造され、
所望のトレランスおよび応用分野に応じて、多くの異な
る種類のサーミスタが可能である。原料化合物として、
酸化物、水酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩等を使用でき
る。これらの原料化合物は、所望の組成に応じて秤量さ
れ、湿式粉砕工程、乾燥工程、および造粒工程に付され
る。続いて、予め圧縮化したおよび化学的に均一化した
混合物を得るために、酸化物混合物は、９００〜１００
０℃の温度範囲で焼成される。焼成した混合物は、再び
粉砕され、バインダ組成物中に懸濁される。次に、懸濁
した混合物は、成形操作に付される。粉末懸濁物は、基
板上に、箔に型付けられ、あるいは、スクリーン印刷さ
れ、厚肉のフィルム技術で回路を形成される。選択的
に、懸濁物は、粒材料に形成され、次に、型で圧縮さ
れ、所望の形の品物を形成してもよい。次に、バインダ
は、先ず燃やし尽くされ、その後、最終的な焼結操作を
行う。ここで、スピネル相が形成される。さらに別の工
程で接点が設けられる。マンガン、ニッケルおよびイン
ジウムの元素を含有する、単一相の酸化物スピネルが形
成される。このことは、Ｘ線試験で確認される。
【０００６】
【実施例】Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 （ｘ＝１／１
２、１／６、１／３および２／３）の組成を有する、酸
化物スピネルを含んで構成される半導体セラミックを製
造する。この原料酸化物は、化学量論的な割合で混合さ
れ、１６時間、ジルコニウム粉砕ボールを使用して粉砕
される。予備混合粉末は、従来的なバインダ組成物と共
に造粒される。圧縮工程で、直径６ｍｍ、厚さ１ｍｍの
ペレットを、前記粒材料から形成する。このペレット
を、空気中で６時間１２５０℃で焼結する。Ｘ線回折記
録により、こうして得られた半導体セラミックは、スピ
ネル構造を有する単相材料であることがわかる。混合結
晶酸化物の相対密度は、理論的密度である９７％より大
きい。試験結果 図１は、最も重要なサーミスタパラメータ、すなわち、
抵抗率（Ｒ25）およびＢ値がインジウム成分の増加につ
れて増加することを示す。エージング試験は、１５０℃
で１８００時間行われた。これらの試験では、サーミス
タパラメータＲ25および温度定数Ｂを周期的に測定し
た。試験結果から、エージング工程は、１５０時間後に
実質的に達成されることがわかる。さらに、試験結果か
ら、時間に対する抵抗Ｒ／Ｒ0 の相対変化は立方と四面
体の相境界の間の相転移付近で最少であることがわか
る。
２、１／６、１／３および２／３）の組成を有する、酸
化物スピネルを含んで構成される半導体セラミックを製
造する。この原料酸化物は、化学量論的な割合で混合さ
れ、１６時間、ジルコニウム粉砕ボールを使用して粉砕
される。予備混合粉末は、従来的なバインダ組成物と共
に造粒される。圧縮工程で、直径６ｍｍ、厚さ１ｍｍの
ペレットを、前記粒材料から形成する。このペレット
を、空気中で６時間１２５０℃で焼結する。Ｘ線回折記
録により、こうして得られた半導体セラミックは、スピ
ネル構造を有する単相材料であることがわかる。混合結
晶酸化物の相対密度は、理論的密度である９７％より大
きい。試験結果 図１は、最も重要なサーミスタパラメータ、すなわち、
抵抗率（Ｒ25）およびＢ値がインジウム成分の増加につ
れて増加することを示す。エージング試験は、１５０℃
で１８００時間行われた。これらの試験では、サーミス
タパラメータＲ25および温度定数Ｂを周期的に測定し
た。試験結果から、エージング工程は、１５０時間後に
実質的に達成されることがわかる。さらに、試験結果か
ら、時間に対する抵抗Ｒ／Ｒ0 の相対変化は立方と四面
体の相境界の間の相転移付近で最少であることがわか
る。
【図１】図１は、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎｉ0.67Ｏ4 におけ
るインジウム成分ｘの関数として、抵抗率とＢ値を示
す。
るインジウム成分ｘの関数として、抵抗率とＢ値を示
す。
Claims (4)
- 【請求項１】 マンガン、ニッケルおよびインジウムの
元素を含有する、酸化物スピネルを含有する半導体セラ
ミックを含んで構成されるサーミスタ。 - 【請求項２】 スピネルの組成が、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎ
ｉ0.67Ｏ4 （０．０５≦ｘ≦０．７５）で表されること
を特徴とする請求項１記載のサーミスタ。 - 【請求項３】 スピネルの組成が、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎ
ｉ0.67Ｏ4 （０．０５≦ｘ≦０．６６）で表されること
を特徴とする請求項１記載のサーミスタ。 - 【請求項４】 スピネルの組成が、Ｍｎ2.33-xＩｎx Ｎ
ｉ0.67Ｏ4 （ｘ＝０．５８±０．０２）で表されること
を特徴とする請求項１記載のサーミスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19622112:9 | 1996-06-01 | ||
| DE19622112A DE19622112A1 (de) | 1996-06-01 | 1996-06-01 | Indiumhaltiger, oxidkeramischer Thermistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092609A true JPH1092609A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=7795932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9141212A Pending JPH1092609A (ja) | 1996-06-01 | 1997-05-30 | インジウムを含有した酸化物セラミックサーミスタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5976421A (ja) |
| EP (1) | EP0810612B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1092609A (ja) |
| DE (2) | DE19622112A1 (ja) |
| TW (1) | TW406061B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005213074A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 半導電性セラミックス及びこれを用いた画像形成装置用部材並びに画像形成装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003532284A (ja) * | 2000-04-25 | 2003-10-28 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 電気的構造素子、その製造法および該構造素子の使用 |
| JP3711857B2 (ja) * | 2000-10-11 | 2005-11-02 | 株式会社村田製作所 | 負の抵抗温度特性を有する半導体磁器組成物及び負特性サーミスタ |
| DE102008009817A1 (de) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | Epcos Ag | Verbundwerkstoff zur Temperaturmessung, Temperatursensor aufweisend den Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs und des Temperatursensors |
| EP3823157A4 (en) | 2018-07-13 | 2022-03-30 | Hitachi, Ltd. | CONTROL DEVICE FOR PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MACHINE, ELECTRIC VEHICLE AND METHOD OF DETERMINING THE MAGNET POLARITY OF A PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MACHINE |
| EP3901115A1 (en) | 2020-04-24 | 2021-10-27 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | A printable ntc ink composition and method of manufacturing thereof |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54111700A (en) * | 1978-02-22 | 1979-09-01 | Hitachi Ltd | Thermistor composition |
| US5246628A (en) * | 1990-08-16 | 1993-09-21 | Korea Institute Of Science & Technology | Metal oxide group thermistor material |
| WO1993022255A1 (de) * | 1992-04-24 | 1993-11-11 | Siemens Matsushita Components Gmbh & Co. Kg | Sinterkeramik für hochstabile thermistoren und verfahren zu ihrer herstellung |
| DE4213629C1 (de) * | 1992-04-24 | 1994-02-17 | Siemens Matsushita Components | Sinterkeramik für hochstabile Thermistoren und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP0641144A1 (en) * | 1993-08-09 | 1995-03-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Metal oxide film resistor and method for producing the same |
| DE4420657A1 (de) * | 1994-06-14 | 1995-12-21 | Siemens Matsushita Components | Sinterkeramik für hochstabile Thermistoren und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US5830268A (en) * | 1995-06-07 | 1998-11-03 | Thermometrics, Inc. | Methods of growing nickel-manganese oxide single crystals |
-
1996
- 1996-06-01 DE DE19622112A patent/DE19622112A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-05-22 DE DE59700382T patent/DE59700382D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-22 EP EP97201533A patent/EP0810612B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-29 US US08/863,349 patent/US5976421A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-30 JP JP9141212A patent/JPH1092609A/ja active Pending
- 1997-06-02 TW TW086107536A patent/TW406061B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005213074A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 半導電性セラミックス及びこれを用いた画像形成装置用部材並びに画像形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19622112A1 (de) | 1997-12-04 |
| EP0810612A1 (de) | 1997-12-03 |
| US5976421A (en) | 1999-11-02 |
| EP0810612B1 (de) | 1999-09-01 |
| DE59700382D1 (de) | 1999-10-07 |
| TW406061B (en) | 2000-09-21 |
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