図面 (/)

技術 半導体セラミック、およびそれを用いた半導体セラミック素子

出願人 株式会社村田製作所
発明者 川瀬洋一山下是如松原誠川瀬政彦
出願日 2000年1月18日 (20年1ヶ月経過) 出願番号 2000-009080
公開日 2001年8月14日 (18年7ヶ月経過) 公開番号 2001-220231
状態 拒絶査定
技術分野 酸化物セラミックスの組成1 酸化物セラミックスの組成2 サーミスタ・バリスタ
主要キーワード X線解析 Co系酸化物 NTC素子 バインダー混合物 突入電流防止用 突入電流防止 半導体セラミック Pd電極
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年8月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

課題

ランタン量とコバルト量モル比のずれを最小限に抑え、かつ焼結後も割れ欠けが生じない半導体セラミックを提供する。

解決手段

ランタン酸化物または化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなる半導体セラミックであって、前記半導体材料の比表面積が3m2/g以上であり、一次粒子平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であることを特徴とする。

概要

背景

従来より、初期過電流を防止する素子として、温度上昇とともに抵抗値が減少する負の抵抗温度特性を有する半導体セラミックからなる素子(以下、NTC素子とする)が用いられている。このNTC素子は室温での抵抗値が高いため、初期の過電流を抑制し、その後、自己発熱により昇温して低抵抗となり、定常状態では電力消費量が減少する。このようなNTC素子は突入電流防止モータ起動遅延等に用いられている。

例えば、スイッチング電源において、スイッチを入れた瞬間に過電流が流れることがある。この初期の突入電流を吸収する素子として、突入電流防止用のNTC素子が用いられている。

また、モータ起動してから潤滑油の供給がなされるように構成された歯車装置において、駆動モータによって歯車装置を直ちに高速回転させると潤滑油の供給が不十分となり、歯車がスムーズに回転しないという問題点がある。このモータの起動を一定時間遅らせる素子としてモータ起動遅延用のNTC素子が用いられている。

ところで、このような負の抵抗温度特性を有する材料としては、希土類遷移元素酸化物が「Phys.Rev.B6[3]1021」(著者:V.G.Bhide,D.S.Rajoria等、発行:1972年)に開示されている。

さらに、この希土類遷移元素系酸化物の抵抗値を低くし、B定数を大きくした半導体セラミックとして、LaCo系酸化物にSi,Zr,Hf,Ta,Sn,Sb,W,Mo,Te,Ce等を添加したものが、特開平7−176406号公報に開示されている。

概要

ランタン量とコバルト量モル比のずれを最小限に抑え、かつ焼結後も割れ欠けが生じない半導体セラミックを提供する。

ランタン酸化物または化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなる半導体セラミックであって、前記半導体材料の比表面積が3m2/g以上であり、一次粒子平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であることを特徴とする。

目的

本発明の目的は、ランタン量とコバルト量のモル比のずれを最小限に抑え、かつ焼結後も割れや欠けが生じない半導体セラミックを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

ランタン酸化物または化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料焼結させてなる半導体セラミックであって、前記半導体材料の比表面積が3m2/g以上であり、一次粒子平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であることを特徴とする半導体セラミック。

請求項2

ランタン酸化物またはランタン化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなる半導体セラミックであって、前記ランタン酸化物またはランタン化合物の比表面積が1m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であり、前記コバルト酸化物の比表面積が5m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であることを特徴とする半導体セラミック。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の半導体セラミックと、前記半導体セラミックの両主面に形成された電極とからなることを特徴とする半導体セラミック素子

請求項4

突入電流防止用またはモータ起動遅延用として用いられることを特徴とする請求項3に記載の半導体セラミック素子。

技術分野

0001

本発明は負の抵抗温度特性を有する半導体セラミック、特にランタンコバルト系酸化物を主成分とする半導体セラミックに関する。

背景技術

0002

従来より、初期過電流を防止する素子として、温度上昇とともに抵抗値が減少する負の抵抗温度特性を有する半導体セラミックからなる素子(以下、NTC素子とする)が用いられている。このNTC素子は室温での抵抗値が高いため、初期の過電流を抑制し、その後、自己発熱により昇温して低抵抗となり、定常状態では電力消費量が減少する。このようなNTC素子は突入電流防止モータ起動遅延等に用いられている。

0003

例えば、スイッチング電源において、スイッチを入れた瞬間に過電流が流れることがある。この初期の突入電流を吸収する素子として、突入電流防止用のNTC素子が用いられている。

0004

また、モータ起動してから潤滑油の供給がなされるように構成された歯車装置において、駆動モータによって歯車装置を直ちに高速回転させると潤滑油の供給が不十分となり、歯車がスムーズに回転しないという問題点がある。このモータの起動を一定時間遅らせる素子としてモータ起動遅延用のNTC素子が用いられている。

0005

ところで、このような負の抵抗温度特性を有する材料としては、希土類遷移元素系酸化物が「Phys.Rev.B6[3]1021」(著者:V.G.Bhide,D.S.Rajoria等、発行:1972年)に開示されている。

0006

さらに、この希土類遷移元素系酸化物の抵抗値を低くし、B定数を大きくした半導体セラミックとして、LaCo系酸化物にSi,Zr,Hf,Ta,Sn,Sb,W,Mo,Te,Ce等を添加したものが、特開平7−176406号公報に開示されている。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、従来の半導体セラミックには以下のような問題点があった。すなわち、ランタン酸化物または化合物と、コバルト酸化物とが十分反応せず、焼成工程を経た後でも半導体セラミック中に未反応の酸化ランタンが残り、ランタン量とコバルト量モル比のずれが生じる。また、半導体セラミック中に酸化ランタンが残ることにより、時間がたつと酸化ランタンの膨潤が起こり、得られた焼結体割れ欠けが生じることがある。

0008

本発明の目的は、ランタン量とコバルト量のモル比のずれを最小限に抑え、かつ焼結後も割れや欠けが生じない半導体セラミックを提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものである。第1の発明の半導体セラミックは、ランタン酸化物または化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなる半導体セラミックであって、前記半導体材料の比表面積が3m2/g以上であり、一次粒子平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であることを特徴とする。

0010

また、第2の発明の半導体セラミックは、ランタン酸化物またはランタン化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなることを特徴とする半導体セラミックであって、前記ランタン酸化物またはランタン化合物の比表面積が1m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であり、前記コバルト酸化物の比表面積が5m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であることを特徴とする。

0011

このような構成にすることによって、ランタン量とコバルト量のモル比のずれを最小限に抑え、かつ焼結後も割れや欠けを防止できる。すなわち、半導体材料の比表面積を大きくし、かつ粒径を小さくすることにより、ランタンとコバルトとの反応性を高め、焼結工程において未反応のランタン量を低減することができる。

0012

また、第3の発明の半導体セラミック素子は、第1の発明または第2の発明に記載の半導体セラミックと、前記半導体セラミックの両主面に形成された電極とからなることを特徴とする。

0013

このような構成にすることにより、B定数が大きく、定常状態での抵抗値が低い半導体セラミック素子とすることができる。

0014

また、第4の発明の半導体セラミック素子においては、突入電流防止用またはモータ起動遅延用として用いられることが好ましい。

0015

このような用途に用いることによって、上記半導体セラミック素子の電気的特性を効果的に生かすことができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

本発明の半導体セラミックは、比表面積が1m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であるランタン酸化物または化合物と、比表面積が5m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であるコバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなるものである。また、この半導体材料の比表面積が3m2/g以上であり、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下である。なお、本発明におけるランタン酸化物または化合物、コバルト酸化物、およびこれらを混合した半導体材料は仮焼前のものである。

0017

上記ランタン酸化物または化合物としては、La2O3やLa(OH)3等が挙げられる。また、上記コバルト酸化物としては、Co3O4等が挙げられる。

0018

次に、本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明する。

0019

(実施例1)本発明の半導体セラミックおよび半導体セラミック素子の製造方法について説明する。図1は本発明の半導体セラミック素子を示す概略斜視図である。まず、出発原料としてLa2O3,Co3O4を用意した。次に、Coに対するLaのモル比が0.95になるようにCo3O4およびLa2O3の各粉末量した。この秤量粉末をナイロンボールを用いたボールミル湿式混合し、脱水、乾燥させて表1に示すような混合粉末(半導体材料)を得た。なお、混合粉末の一次粒子の粒径については、250〜300ccの水に0.05wt%のヘキサメタリン酸ナトリウムを添加したものに、ジェットミルにかけて解砕した混合粉末数百ミリグラムを入れて100Wで3分間超音波をかけ、レーザー回析散乱法によって測定した。また、混合粉末の二次粒子については、250〜300ccの水に0.05wt%の混合粉末数百ミリグラムを入れて100Wで3分間超音波をかけ、レーザー式回析散乱法によって測定した。また、混合粉末の比表面積、平均粒径についてはアトライターやパルベライザーによって変動させた。

0020

次に、それぞれの混合粉末を1000℃で2時間仮焼し、さらにミル粉砕して仮焼粉末とした。ここで、仮焼粉末に対してX線解析を行い、LaCoO3のピーク強度を測定した。また、仮焼粉末に純水を加え、乾燥させたものに対してX線解析を行い、La(OH)3のピーク強度を測定した。さらに、これらのピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]を算出した。

0021

次に、仮焼粉末にバインダーを添加して、再度ナイロンボールを用いたボールミルで5時間湿式混合した後、濾過、乾燥させ、バインダー混合物とした。次に、バインダー混合物を円板状に加圧成形して成形体とし、この成形体を大気中1400℃で2時間焼成し、焼結体(半導体セラミック)とした。

0022

この焼結体を3000時間湿中放置した後に、焼結体の外観を観察し、欠け、崩れ等の崩壊性について調べた。

0023

さらに、図1に示すように、得られた焼結体2の両主面にAg−Pd電極5を焼き付けて半導体セラミック素子1とした。

0024

ここで、上記の測定結果を表1に示す。なお、表中の※印は請求項1の範囲外を示す。

0025

表1に示すように、本発明の範囲内にある試料番号2〜6は、仮焼粉末のピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が小さいため、未反応のLa量が少なく、LaとCoのモル比ずれが小さいことを示している。また、焼成後の湿中放置試験においても、欠け、崩れ等はないことがわかる。

0026

ここで、請求項1において、半導体材料の比表面積、および一次粒子と二次粒子の粒径を限定した理由について説明する。半導体材料の比表面積を3m2/g以上としたのは、試料番号1のように、半導体材料の比表面積が3m2/gより小さい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

0027

また、半導体材料の一次粒子の平均粒径を2.0μm以下としたのは、試料番号1のように、半導体材料の一次粒子の平均粒径が2.0μmより大きい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

0028

また、半導体材料の二次粒子の平均粒径を10μm以下としたのは、試料番号7のように、半導体材料の二次粒子の平均粒径が10μmより大きい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。
(実施例2)出発原料として、表2に示すような比表面積、一次粒子、二次粒子の粒径を有するLa2O3とCo3O4とを用いた以外は、実施例1と同様にして半導体セラミックを作製した。なお、La2O3およびCo3O4の一次粒子、二次粒子の粒径、得られた混合粉末、仮焼粉末、半導体セラミックも実施例1と同様に評価した。その結果を表2に示す。なお、表2中の※印は請求項2の範囲外を示す。

0029

表2に示すように、本発明の範囲内にある試料番号12〜15、18〜22は、仮焼粉末のピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が小さいため、未反応のLa量が少なく、LaとCoのモル比ずれが小さいことを示している。また、焼成後の湿中放置試験においても、欠け、崩れ等はないことがわかる。

0030

ここで、請求項2において、ランタン酸化物またはランタン化合物、およびコバルト酸化物の比表面積、および一次粒子と二次粒子の粒径を限定した理由について説明する。ランタン酸化物またはランタン化合物の比表面積を1m2/g以上としたのは、試料番号11のように、ランタン酸化物またはランタン化合物の比表面積が1m2/gより小さい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

0031

また、ランタン酸化物またはランタン化合物の一次粒子の平均粒径を2.0μm以下としたのは、試料番号16のように、のランタン酸化物またはランタン化合物の一次粒子の平均粒径が2.0μmより大きい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

0032

また、ランタン酸化物またはランタン化合物の二次粒子の平均粒径を10μm以下としたのは、試料番号16のように、ランタン酸化物またはランタン化合物の二次粒子の平均粒径が10μmより大きい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

0033

また、コバルト酸化物の比表面積を5m2/g以上としたのは、試料番号17のように、コバルト酸化物の比表面積が5m2/gより小さい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

0034

また、コバルト酸化物の一次粒子の平均粒径を2.0μm以下としたのは、試料番号17のように、のコバルト酸化物の一次粒子の平均粒径が2.0μmより大きい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

0035

また、コバルト酸化物の二次粒子の平均粒径を10μm以下としたのは、試料番号23のように、コバルト酸化物の二次粒子の平均粒径が10μmより大きい場合には、ピーク強度比[La(OH)32θ=27.9゜]/[LaCo32θ=40゜]が大きいうえ、湿中放置試験において欠け、崩れ等が見られ、好ましくないからである。

発明の効果

0036

本発明の半導体セラミックは、ランタン酸化物または化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなる半導体セラミックであって、前記半導体材料の比表面積が3m2/g以上であり、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下である。

0037

また、本発明の半導体セラミックは、ランタン酸化物またはランタン化合物と、コバルト酸化物とを含む半導体材料を焼結させてなる半導体セラミックであって、前記ランタン酸化物またはランタン化合物の比表面積が1m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下であり、前記コバルト酸化物の比表面積が5m2/g以上、一次粒子の平均粒径が2.0μm以下、かつ二次粒子の平均粒径が10μm以下である。

0038

このような構成にすることによって、ランタンとコバルトとの反応性を高め、ランタン量とコバルト量のモル比のずれを最小限に抑えることができる。さらに、焼結工程において未反応のランタン量を低減することができるので、焼結後も割れや欠けを防止できる。

0039

また、本発明の半導体セラミック素子は、上記半導体セラミックと、半導体セラミックの両主面に形成された電極とからなるので、B定数が大きく、定常状態での抵抗値が低い半導体セラミック素子とすることができる。

0040

また、上記半導体セラミック素子は、突入電流防止用またはモータ起動遅延用として用いることによって、その電気的特性を効果的に生かすことができる。

図面の簡単な説明

0041

図1本発明の半導体セラミック素子を示す概略斜視図。

--

0042

1半導体セラミック素子
2焼結体(半導体セラミック)
3 電極

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ