TW406061B - Indium-containing, oxide-ceramic thermistor - Google Patents

Description

406061 五、發明説明（ 阻ί發明係關於包含具有氧化物尖晶石之半導體陶走之熱 熱阻器亦稱爲㈣熱阻器，其有負的 就是説其電阻係數和溫度間約以指數 =_)’也 2疋電阻之㈣傳統上係以半導性之氧化物陶㈣造 瓷熱阻益乃廣泛的用於如食品業及合成樹脂 感測器，及用於電子馬達車中之設備、汽連工 = 和料醫療技術中之體溫溫度計—th_ 。 邵狀應用係關於線圏之溫度補償、電晶體安定化之^ 點及抵抗過熱而對電子裝置所做之保護。陶堯熱阻器使用 於低溫測量技術亦有其優點，例如於高溫計中 器及流動風速計中之拾取裝置。 射接又 具有負溫度係數(NTC)之半導性氧化物陶資乃有許多種 類。爲使其能加以應用，電阻器不僅應與溫度有關其亦需 存有諸如良好燒結性、及機械和化學安定性等其它特徵。 -種用於製造熱阻器之重要陶資材料族群係爲氧化物尖 晶石。氧化物尖晶石乃爲具有ΛΒΑ组合物之離子晶體，其 結構係由大的負電性氧離子〇2.之立方緊㈣積所決定。相 對而言較大的陽離子Α係佔據陰離子晶格中八面體之空位， 而相對較小之陽離子B係佔據陰離子晶格中四面體之空位。 本熱阻器元件係基於幾乎由其具有尖晶石結構之混合晶體 所獨佔，其一般係由二個至四個以錳、鎳、钴、鐵、銅及 鈦所形成族群中之陽離子所组成。然而，此等化合物具有 熱安定性之問題。爲於已有之製造方法中獲得均勻之尖晶 -4- 本纸张尺度適用中國國家標準（CNS ) 格（210X297公董） 訂 Λ 經 濟 部 中 橾 準 局 消 長， 合 作 社 印 406061

五、發明説明（2 ) 石相，精確之製程控制是必需的。此外，操作溫度 能超過特定之極限値。 需不 於DE43 13 629之專利中其提出了製造具有通式爲 ZnzFex-严NiMn2.x.zIUMnzIV〇4 之赃電阻器，其中 〇>ζ<χ :匕：尖晶石形成均勾之尖晶石相；它們於製造 ：

解成分離之氧化相，因而其使用於製造時得以成 I 之熱阻器參數之設定値。 j冉現 然而’實際上其與大氣之交互作用乃造成此 相 中鐵的氧化數之改變’以致於熱阻器之參數二 變0再去，於i/、i 辨又至J改 再者右以此万式行之則僅有具特定熱阻器範 晶石才可加以製造。 "因此，本發明之目的係提供出包含具有氧化物尖晶石之 半.導體陶資之熱阻器，該氧化物尖晶石係爲熱安定及 可使用於熱阻器參數中高的値。 八 根據本發明，此目的係由包含具有氧化物尖晶石 體陶堯之熱阻器所達成，該氧化物尖晶石係含有娃 銦等元素。 殊& 包含具有氧化物尖晶石之半導體陶瓷之熱阻器，該含 錳、鎳及銦等元素之氧化物尖晶石係具非常高之熱力學安 定性，其乃因爲姻僅具—種氧化數(+3)因而不會與大氣中的 氧起反應。此外，諸此熱阻器其特徵爲具有高的電阻係數 及高的B値。 ’、 之=明；Γ内之尖晶石較佳者係具有〜義a 之·且口物’其中0.05…0·75。此等尖晶石之特徵爲 經濟部中央標準局貞工消费合作社印製 406061 、發明説明（ 操=溫度下具有非常高的安定性，其可歸因於其晶體結構 爲單印之事實，也就是説其於高溫下並不會產生變化。 尖晶石較佳者係具有MW a 67〇4之組合物，其中 S 0.66。 ’ 尖晶石其特佳者係具有Μη^χΙηχΝίοπΟ4之組合物，其中χ = 〇·58 ± 〇.〇2。若對具有諸此組合物之熱阻器進行耐用年限測 式’則其存有非常高之電阻値熱安定性。 本發明之此等及其它方面經由下文所描述之具體實例之 參考而將得以明瞭及獲得闡釋。 於附圖中： 圖1示出電阻係數及Β値係爲Mn2.33-xInxNi0 67O4之中銦含量χ 之函數。 根據本發明之熱阻器係包含具有氧化物尖晶石之半導體 陶瓷，該氧化物尖晶石係含有短、鎳及姻等元素，其組合 物相當於 Mri2.33_xInxNi0.67〇4，其中 0,05 $ X < 0.75。因爲銦（+ΙΠ)之 低電子親和力及高離子化電位’此種氧化物尖晶石係具有 氧化還原安定性且其不會因於高溫下與大氣之交互作用而 產生變化。 尖晶石之組合物較佳者係由接近於立方型尖晶石結構至 正方β曰型尖晶石結構相變化Qjhase transition)區間附近選取， 且其具有Μη2、33·χΙηχΝί067〇4之組合物，其中〇·〇5 < X < 0.75。其顯 著的被發現此等組合物乃示出最低度之老化。 根據傳統上使用於製造陶瓷材料之方法所製造之熱阻 器’且視其所需之公差及應用範圍，則製造出許多不同造 ----^---ί—,__ 装-----^-丨II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 406061 A7 B7 經濟部中央梯準局負工消费合作社印製 五、發明説明（4 型之熱阻器是可能的。起始化合物可使用氧化物、氫氧化 物'碳酸鹽、草酸鹽及諸如此類之化合物。根據所需之組 合物，對此等起始化合物於濕式研磨處理、乾燥及粒化之 月量取重量（weight_in)。隨後可將氧化物混合物於卯〇 I至 1000 °c溫度範圍内煆燒以產生預緻密化及化學均質之混合 物。將煆燒後之混合物再度研磨並使其懸浮於黏結劑組合 物中。隨後對懸浮之混合物進行成型作業。可將粉末懸浮 物鑄成’4片或以薄膜技術使其於基材上網板印刷以形成電 路此懸浮可選擇性的形成粒狀材料，並可將其後續的壓 縮形成任何所需形狀之物件。後續首先將黏結劑燃燒並隨 後進仃最後之燒結作業，其中尖晶石相乃形成。並於進一 步之處理步驟中提供出接觸。 乎相《氧化物尖晶石乃形成，其含有錳、鎳及銦等元 素。其乃由X射線檢驗中而加以確認。 實例 製造出包含氧化物尖晶石之半導體陶資，該氧化物尖晶 係具有Μη2.33·χΙηχΝΐ0·67〇4之組合物’其中X叫/12，1/6，μ及 相對應之起始氧化物乃以計量比例進行混合並以鍺研 磨球之方法進行研磨16小時。此預混粉末之造粒係以傳統 疋黏結劑來製備。於壓縮處理過程中，具有直徑爲6毫米及 厚度爲1毫米之小球係由該粒狀材料所形成1小球於空氣 中在:f〇°C下燒結6小時。X射線繞射記綠顯示出以此方式 斤獲得之半導體陶资係爲具有尖晶石結構之單相材料。此 混合晶體氧化物之相對密度乃大於97%以上之理論密度。 本⑽尺錢财關家標準（CNS ) A4^ ( 210X297公餐） -------—.—裝-----^—訂 ' -· - V. - f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 406061 A7 B7 "---- 五、發明説明（5 ) 測試結果 圖1示出最重要之熱阻器參數，也就是説電阻係數(R25)及 B値係隨銦含量之增加而增加。 5 老化測試係於15(TC下進行1800小時。於此等測試中，週 期性的對熱阻參數R25及熱常數B進行測量。此測試結果顯 示出老化過程大致上於15〇小時後完成。它們進一步示出電 阻R/R〇與時間之相對應變化於立方晶及正方晶相界間之相轉 移(phase transition)具有一極小値。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本W ) .裝- '訂 經濟部中央標隼局員工消費合作衽印製 準 標 I家 國 國 I中 I用 Μ I釐 公 7 9 2 406061 32 R. Mi&kenie and >V.A. ▲

Fig27: The relative changeinthe resist目ce (AR23/R25) aAerooo hours aging as „ fllnao-n of the nickel content x...

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Claims (1)

1. /Γ P:.· 第86107536號專利申請案 40606始 中文f請專利範圍修正本(88年7月）绍 六、申請專範圍 1. 一種m真有氧化物尖晶石之半導體陶瓷之熱阻器， 其含有錳、鎳及銦元素，且其中該尖晶石之组成相當 於 Mn2.33-xInxNi0.67O4 之組合物，其中 0.05 S X S 0.75。 2. 如申請專利範圍第1項之熱阻器，其中0.5 S X S 0.66。 3. 如申請專利範圍第1項之熱阻器，其中X = 0.58 ± 0.02。 ^^^1 ^^^1 ml l I I i m—-" 耷 、v9 * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）