具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物及其制造方法技术

一种具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物及其制造方法。该半导体陶瓷合成物包括含硅氧化物和锰的钛酸钡半导体陶瓷合成物，该半导体陶瓷合成物还包括以该钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准含量为０．０００５－０．０２ｗｔ％的钠。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有正电阻温度系数的钛酸钡半导体陶瓷及其制造方法，尤其涉及一种含有硅氧化物和锰并具有正电阻温度系数的钛酸钡半导体陶瓷合成物及其制造方法。钛酸钡半导体陶瓷合成物用作具有正电阻温度系数的半导体器件是大家熟知的。因为当温度超过居里点时，钛酸钡半导体陶瓷合成物的电阻会迅速增加，并且流过的电流会因此减小，所以它们具有各种不同的应用，如电路的过流保护，电视接收器的布朗管的消磁等等。总之，在这些半导体器件应用于电路中时，因为在常温下它们的电阻值的巨大变化使电路的设计出现困难等等。因此，使电阻值的变化最小化是很必要的。此外，通过向上述的钛酸钡半导体陶瓷合成物添加硅氧化物和锰来使高电压电阻和电阻-温度特性得到改善是已经为世人所公知的(JP-B-53-29386)。尽管含硅氧化物和锰的钛酸钡半导体陶瓷合成物的电特性很好，但仍需要准确控制煅烧温度和烧结温度才能使在常温下具有恒定电阻率的合成物稳定生产。(术语“JP-B”在这里表示经过审查的日本专利出版物。)然而，控制煅烧温度和烧结温度不是很容易的，并且煅烧过的材料的电阻率是会随煅烧温度的变化而变化的，因此，必须通过控制烧结温度来调整最终半导体陶瓷合成物的电阻率，这样就引起了复杂的烧结温度控制的问题和工作效率低的问题。鉴于此，本专利技术的一个目的就是提供一种，在本专利技术里最终半导体陶瓷合成物的电阻率可以不用改变烧结温度而通过调节所添加的钠含量的多少来控制，即使是对于随煅烧温度的起伏而改变电阻率的煅烧过的材料。一种与本专利技术的情况相似的将钠加入其中的半导体陶瓷合成物在JP-A-4-311002中已公开，但它的目的是改善电阻温度系数，所以它在本专利技术目的和钠的添加量上明显不同于本专利技术(这里所用的术语“JP-A”指未经审查而公开的日本专利申请。)第一方面，本专利技术涉及一种包括含有硅氧化物和锰的钛酸钡半导体陶瓷合成物的具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物，这种半导体陶瓷合成物进一步还包括以钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准的从0.0005-0.02wt％的钠含量(wt为重量比)。第二方面，本专利技术还涉及制造具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物的方法，该方法包括以下步骤煅烧含硅氧化物和锰的钛酸钡半导体陶瓷合成物的初始材料；向煅烧过的合成物中添加钠化合物，使钠的含量为以钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准的0.0005-0.02wt％；和烧结这种合成物。根据本专利技术的具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物，钠化物是以100份钛酸钡半导体陶瓷合成物中钠成分为0.0005-0.02wt％的量来添加的，这样半导体陶瓷合成物的电阻率就很容易控制。根据本专利技术的制造具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物的方法，应用了一种附加的步骤，在该步骤中钠化合物以根据100份钛酸钡半导体陶瓷合成物中钠含量占0.0005-0.02wt％的量添加，这样具有恒定电阻率值的半导体陶瓷合成物就可以稳定地生产了。换句话说，在保持作施主成分的半导电试剂(Y2O3，La2O3，Nb2O5或类似物)和作受主成分的锰(Mn)之间的半导电平衡的同时，在微量范围内添加钠使半导体陶瓷合成物的电阻率尽可能减小，同时还阻止了击穿电压的劣化。下面将参照优选实施例(例子)对本专利技术进行详细描述，但本专利技术并不限于此。例1(1)将按照下述配方(1)准备的初始材料BaCO3，TiO2，SrCO3，Y2O3，SiO2和MnCO3的混合物球磨混合15小时，然后脱水和干燥。(Ea0.796Sr0.2Y0.004)TiO3＋SiO2(0.4％)＋Mn(0.02％)(1)在配方(1)中，SiO2和Mn的量以合成物(Ba0.796Sr0.2Y0.004)TiO3的量为基准用重量百分比表示的。(2)将初始材料的混合物产物在1,100℃，1,150℃或1200℃的煅烧温度下进行煅烧以制备3种煅烧的材料。(3)将氢氧化钠作为以0-0.03wt％的钠的比例添加到100份上述已被粗磨的煅烧材料中，又一次将混合物产物混合球磨15小时，然后干燥，此时要防止钠的漏失。用2wt％的丙烯酸有机粘合剂将如此获得的材料混合，并使混合物粒化，然后在2t/cm2的模塑压力下将它们模塑成一直径为14mm，厚为3mm的盘状物。尽管本例中采用了一种丙烯酸有机粘合剂作为有机粘合剂，但本专利技术并不特别限于该粘合剂，使用聚乙烯醇作粘合剂也可取得相同的效果。(4)将上述得到的盘状成型物在1350℃下进行2小时烧结，以制备24种具有不同煅烧温度和钠成分的半导体陶瓷合成物。(5)在这样制得的半导体陶瓷合成物的两个主表面上无电涂覆镍(Ni)从而制得欧姆电极，之后，在欧姆电极的表面上涂覆和印刷银糊剂从而制成一个电极。在25℃测量这样得到的共24件半导体陶瓷合成物的电阻率值和击穿电压，结果见表1。表1 如表1所示，当添加0.0005wt％或更多的钠时，半导体陶瓷合成物的电阻率值随钠的添加量的增加而减小，在每个煅烧温度(1100℃，1150℃，1200℃)下的电阻率值的变化变得很小。另外，击穿电压随Na添加量的增加趋于减小。因而，不用改变烧结温度，而是当煅烧温度低时采用不添加或少量添加钠，或当煅烧温度高时采用增加钠添加量进行烧结的方法，这样就可稳定生产出具有较小变化的电阻率值的半导体陶瓷合成物。例如，在初步焙烧的温度为1100℃，不添加钠(1号样品)的情况下，烧结后电阻率值为90Ω·cm，这个值与经过1200°煅烧，并添加了0.02wt％的钠烧结后(23号样品)的85Ω·cm的电阻率值几乎是相同的。当将上述半导体陶瓷合成物作为电路中的半导体器件用作加热、限流等时，一般需要500Vdc的或更高的击穿电压。当添加0.03wt％或更多的钠时，将使烧结后的晶体结构劣化、击穿电压降低，这样就得不到令人满意的所要求的击穿电压。因而添加含钠为0.0005-0.02wt％的钠化合物才是合乎需要的。如果钠含量低于0.0005wt％，是不会获得对电阻率的充分控制效果的。例2除应用了根据以下配方(2)准备的初始材料BaCO3，TiO2，PbO，Y2O3，SiO2和MnCO3的混合物外，重复例1的方法，可以得到共21件半导体陶瓷合成物样品。(Ba0.847Pb0.15Y0.003)TiO3＋SiO2(0.8％)＋Mn(0.01％)(2)在配方(2)中，SiO2和Mn的量是以合成物((Ba0.847Pb0.15Y0.003)TiO3的量为基准用重量百分比来表示的。在25℃测量这样得到的21件半导体陶瓷合成物样品的电阻率值和击穿电压值，结果如表2所示。表2 与例1的情况类似，表2的结果表示出，当添加0.0005-0.02wt％的钠时，半导体陶瓷合成物的电阻率随钠添加量的增加而减小，在各个烧结温度(1050℃，1100℃，1150℃)下的电阻率值的变化变得很小。另外，击穿电压也随钠添加量的增加而减小，这与例1也是类似的。因而，当添加钠含量为0.0005-0.02wt％的钠化合物时，可以得到与例1类似的效果。在本专利技术中，以钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准钠含量为0.0005-0.02wt％。优选的钠添加量为0.001到0.02wt％，最好是从0.001到0.008wt％。尽管在例1和例2中钠的化合物采用了氢氧化钠，但本专利技术所用的钠化合物并不是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物，包括含硅氧化物和锰的钛酸钡半导体陶瓷合成物，所说半导体陶瓷合成物还包括以所说钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准含量为０．０００５－０．０２ｗｔ％的钠。２．根据权利要求１所述的一种半导体陶瓷合成物，其特征是所说半导体陶瓷合成物还包括以所说钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准含量为０．００１－０．０２ｗｔ％的钠。

【技术特征摘要】
JP 1995-2-14 25694/951.一种具有正电阻温度系数的半导体陶瓷合成物，包括含硅氧化物和锰的钛酸钡半导体陶瓷合成物，所说半导体陶瓷合成物还包括以所说钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准含量为0.0005-0.02wt％的钠。2.根据权利要求1所述的一种半导体陶瓷合成物，其特征是所说半导体陶瓷合成物还包括以所说钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准含量为0.001-0.02wt％的钠。3.根据权利要求2所述的一种半导体陶瓷合成物，其特征是所说半导体陶瓷合成物还包括以所说钛酸钡半导体陶瓷合成物的量为基准含量为0.001-0.008wt％的钠。4.一种制造具有正...

【专利技术属性】
技术研发人员：林康二，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]