專利名稱：半導(dǎo)體瓷器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器及其制造方法。
具有正的電阻溫度特性的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器(以下稱作半導(dǎo)體瓷器)，由于其具有在居里點(diǎn)以上的溫度時(shí)其電阻值急劇增加的特性，所以現(xiàn)時(shí)被廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、彩色電視顯象管以及其他的用途。
可是，這種半導(dǎo)體瓷器，當(dāng)對(duì)它施加電壓而產(chǎn)生的沖擊電流達(dá)到破壞其特性(以下稱作沖擊耐電壓特性)以上的沖擊電流值時(shí)，造成層狀破壞。
引起這種現(xiàn)象的原因，一方面是由于半導(dǎo)體瓷器的外側(cè)部分接觸外氣使熱擴(kuò)散加速，從而使該部分的溫度低，電阻也隨著變低；另一方面，半導(dǎo)體瓷器的內(nèi)側(cè)部分與外側(cè)部分相比其熱擴(kuò)散較慢，從而使電阻增加，這樣，使半導(dǎo)體瓷器的發(fā)熱不均勻。
作為不發(fā)生這樣的瓷器破壞的半導(dǎo)體瓷器的制造方法，有如特開平4-154661號(hào)所記載那樣，提出了在空氣中燒成半導(dǎo)體瓷器后，進(jìn)行還原處理，然后在大氣中進(jìn)行再氧化處理的方法。
然而，在將半導(dǎo)體瓷器還原后再氧化的方法中，如再氧化處理不充分，則耐電壓低，而在氧化處理加重時(shí)，在室溫下其電阻率增大。
本發(fā)明目的是提供一種沖擊耐電壓特性優(yōu)良、難以發(fā)生瓷器破壞的半導(dǎo)體瓷器及其制造方法。
權(quán)利要求1所述的本發(fā)明，在具有正的電阻溫度特性的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器中，半導(dǎo)體瓷器的表面部和中心部之間的電阻值高于半導(dǎo)體瓷器的表面部或中心部的電阻值。
權(quán)利要求2所述的本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器，其表面部和中心部之間的電阻值比表面部或中心部的電阻值高15-68％。
權(quán)利要求3所述的本發(fā)明的鈦酸鋇系列半導(dǎo)體瓷器，含有氧化鉛、氧化鍶和氧化鈣。
權(quán)利要求4所述的本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器的制造方法，在具有正的電阻溫度特性的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器的燒成工序中，在達(dá)到最高燒成溫度后的降溫過程中，在1100～1200℃之間保持0.4～10小時(shí)。
權(quán)利要求5所述的本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器的制造方法，在具有正的電阻溫度特性的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器的燒成工序中，在達(dá)到最高燒成溫度后的降溫過程中，在1100～1200℃之間以少于1.0℃/min的降溫速度徐徐冷卻。
根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體瓷器，通過改變它在厚度方向上的電阻值的分布，而可提高其沖擊耐電壓特性。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器的制造方法，通過在降溫過程慢慢冷卻或保持溫度，使半導(dǎo)體瓷器在厚度方向上具有不同的電阻值分布，從而可提高其沖擊耐電壓特性。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器而獲得的正溫度系數(shù)熱敏電阻從一方的主面至另一主面之間單位厚度的電阻值的變化模式圖；圖2是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器的電阻值比與沖擊耐電壓特性的關(guān)系圖；圖3本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器的降溫過程的溫度與沖擊耐電壓特性的關(guān)系圖。
下面對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例加以說明。
首先，稱量BaCO3、SrCO3、Pb3O4、CaCO3、TiO2、Er2O3、MnCO3及SiO2，使它們的組成成為(Ba0.536Pb0.08Sr0.20Ca0.18Er0.004)TiO3＋0.004Mn＋0.02SiO2。將此組成及純水和氧化鋯珠放入聚乙烯制的壺中，經(jīng)5小時(shí)粉碎混合后，脫水、干燥，在1150℃假燒2小時(shí)，以獲得假燒粉。將該假燒粉與純水及氧化鋯珠一起放入聚乙烯制的壺中，粉碎5小時(shí)。然后，將它與醋酸乙烯樹脂系列的粘合劑混合，造成粒狀。
其次，用干式壓力機(jī)制成直徑18mm、厚度6.3mm的形成體，在1360℃燒成1小時(shí)，然后在表1所示的條件下冷卻，以獲得半導(dǎo)體瓷器。在所獲得的半導(dǎo)體瓷器的兩面上以非電解鍍鎳形成作為端子電極、具有電阻特性的鎳層，在最外層涂上銀膏，在600℃烘干30分鐘，以獲得正溫度系數(shù)的熱敏電阻。
表1所示的冷卻條件是表示從最高燒成溫度冷卻至室溫的條件，試料號(hào)1～26表示從最高燒成溫度按降溫速度的比例冷卻，在保持溫度將該溫度保持所示的保持時(shí)間，然后從保持溫度冷卻至室溫。
此外，試料號(hào)27～30表示從最高溫度至1200℃按降溫速度的比例冷卻，而在1200～1100℃之間則按徐冷速度的比例冷卻，然后從1100℃冷卻至室溫。
再者，試料31、32表示從最高溫度至室溫按一定的降溫速度冷卻。表1
對(duì)該正溫度系數(shù)熱敏電阻測(cè)定其電阻率、單位厚度的電阻值、沖擊耐電壓特性及電阻值比。這里，所述的沖擊耐電壓特性是用下述的等式求得的值；電阻值比是正溫度系數(shù)熱敏電阻的表面部與中心部之間的最大電阻值與正溫度系數(shù)熱敏電阻的中心部的最小電阻值的比值。
沖擊耐電壓特性＝(擊穿電壓)2/常溫電阻值表2示出了上述的測(cè)定結(jié)果。其中帶有★記號(hào)的表示不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，而沒有★記號(hào)的表示在本發(fā)明的范圍內(nèi)。表2
圖1模式地示出了本發(fā)明的正溫度系數(shù)熱敏電阻從一方的主面到另一方的主面之間單位厚度的電阻值的變化。從圖1可以知道，該正溫度系數(shù)熱敏電阻的特性是中心部和兩表面部的電阻值低，而中心部與兩表面部之間的電阻值高。
圖2是表示電阻值比與沖擊耐電壓特性之間的關(guān)系圖。圖2中，示出了表面部與中心部之間的電阻值較中心部的電阻值高15～68％(電阻值比為1.15～1.68)的半導(dǎo)體瓷器具有優(yōu)良的沖擊耐電壓特性的結(jié)果。
圖3示出了在降溫過程中，保持溫度與沖擊耐電壓特性的關(guān)系。從圖3可以知道，在降溫過程的保持溫度為1100～1200°的范圍，其沖擊耐電壓特性較好。還有，在該溫度范圍內(nèi)，即使是徐冷，其沖擊耐電壓特性也是優(yōu)良的。
本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器通過使它單位厚度的電阻值的分布不同，而具有優(yōu)良的耐電壓特性，從而發(fā)揮即使在高電壓下也不會(huì)被破壞的效果。
此外，由于半導(dǎo)體瓷器的表面部與中心部之間的電阻值較表面部或中心部的電阻值高15～68％，即使對(duì)于高電壓也不會(huì)發(fā)生瓷器破壞，從而適用于電路的過電流保護(hù)。
還有，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器是由含有氧化鉛、氧化鍶、氧化鈣的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器構(gòu)成，使半導(dǎo)體瓷器的表面部與中心部之間的電阻值較表面部或中心部的電阻值高15～68％，效果更加顯著，對(duì)于高電壓也不發(fā)生瓷器破壞，從而可被廣泛地應(yīng)用于電路的過電流保護(hù)及退磁等。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體瓷器的制造方法，通過在降溫過程中的徐冷或保持溫度，使半導(dǎo)體瓷器的單位厚度的電阻值分布不同，從而獲得即使施加高電壓也不容易發(fā)生瓷器破壞、沖擊耐電壓特性優(yōu)良的半導(dǎo)體瓷器。
權(quán)利要求
1.一種具有正的電阻溫度特性的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器，其特征在于，所述半導(dǎo)體瓷器的表面部與中心部之間的電阻值高于所述半導(dǎo)體瓷器的表面部或中心部的電阻值。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體瓷器，其特征在于，所述半導(dǎo)體瓷器的表面部與中心部之間的電阻值較所述表面部或所述中心部的電阻值高15～68％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體瓷器，其特征在于，所述半導(dǎo)體瓷器為含有氧化鉛、氧化鍶、氧化鈣的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器。
4.一種半導(dǎo)體瓷器的制造方法，其特征在于，在將具有正的電阻溫度特性的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器的燒成工序中，在達(dá)到最高燒成溫度后的降溫過程中，在1100～1200℃之間保持0.4～10小時(shí)。
5.一種半導(dǎo)體瓷器的制造方法，其特征在于，在將具有正的電阻溫度特性的鈦酸鋇系列的半導(dǎo)體瓷器的燒成工序中，在達(dá)到最高燒成溫度后的降溫過程中，在1100～1200℃之間，將降溫速度設(shè)定為少于1.0℃/min，以進(jìn)行徐冷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使施加以高電壓也難以發(fā)生瓷器破壞、對(duì)沖擊電流的破壞特性優(yōu)良的半導(dǎo)體瓷器及其制造方法。該方法的步驟是稱量BaCO
文檔編號(hào)H01L31/0264GK1142476SQ9610693
公開日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1996年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月23日
發(fā)明者阿部吉晶, 并阿康訓(xùn), 勝木隆與, 鬼頭范光 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所