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JP4548431B2 - Thermistor composition and thermistor element - Google Patents

Thermistor composition and thermistor element Download PDF

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JP4548431B2
JP4548431B2 JP2007042484A JP2007042484A JP4548431B2 JP 4548431 B2 JP4548431 B2 JP 4548431B2 JP 2007042484 A JP2007042484 A JP 2007042484A JP 2007042484 A JP2007042484 A JP 2007042484A JP 4548431 B2 JP4548431 B2 JP 4548431B2
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Description

本発明は、サーミスタ組成物、及び当該サーミスタ組成物を含む素体を備えるサーミスタ素子に関する。   The present invention relates to a thermistor element and a thermistor element including an element body including the thermistor composition.

この種のサーミスタ素子として、温度が高くなると抵抗が低くなる特性を有する、いわゆるNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタ素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−251209号公報
As this type of thermistor element, a so-called NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor element having a characteristic that the resistance decreases as the temperature increases is known (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-251209

ところで、このNTCサーミスタ素子は、一般に、温度に対して出力電圧が曲線的に変化する非直線性の特性を有している。このため、従来のNTCサーミスタ素子を用いて温度検知又は測定等を行なう場合、NTCサーミスタ素子の出力電圧の非直線性を補正する補償回路等が必要となるため、温度検知又は測定等のための回路が複雑化及び高コスト化するという問題が生じてしまう。   By the way, this NTC thermistor element generally has a non-linear characteristic in which an output voltage changes in a curve with respect to temperature. For this reason, when temperature detection or measurement is performed using a conventional NTC thermistor element, a compensation circuit for correcting the nonlinearity of the output voltage of the NTC thermistor element is required. The problem is that the circuit becomes complicated and expensive.

そこで、本発明は、温度に対して出力電圧が直線的に変化し得る特性を有するサーミスタ組成物及びサーミスタ素子を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the thermistor composition and thermistor element which have the characteristic that an output voltage can change linearly with respect to temperature.

本発明者等は、温度に対して出力電圧が直線的に変化し得る特性を有するサーミスタ組成物についても鋭意研究を進めた。その結果、本発明者等は、ペロブスカイト構造を有するCaMnOにおけるMnの一部がTiで置換されてなるCa(MnTi)Oと、Coと、を含有させると、温度に対して出力電圧が直線的に変化することがあるという新たな事象を見出すに至った。 The inventors of the present invention have also intensively studied a thermistor composition having a characteristic that the output voltage can change linearly with respect to temperature. As a result, the present inventors have included Ca (MnTi) O 3 in which a part of Mn in CaMnO 3 having a perovskite structure is substituted with Ti, and Co, the output voltage with respect to temperature. I came up with a new phenomenon that sometimes changes linearly.

かかる研究結果を踏まえ、本発明に係るサーミスタ組成物は、ペロブスカイト構造を有するCaMnOにおけるMnの一部がTiで置換されてなるCa(MnTi)Oと、Coと、を含有し、Coの含有割合が、Ca(MnTi)OにおけるCa、Ti及びMnの総量に対して、0.1〜10原子%の範囲であり、Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比xが0.33≦x≦0.7であることを特徴とする。 Based on such research results, the thermistor composition according to the present invention includes Ca (MnTi) O 3 in which a part of Mn in CaMnO 3 having a perovskite structure is substituted with Ti, and Co. content ratio, Ca in Ca (MnTi) O 3, relative to the total amount of Ti and Mn, in the range of 0.1 to 10 atomic%, the Ca (MnTi) O 3, the composition ratio x of Ti for Mn It is characterized by 0.33 ≦ x ≦ 0.7.

また、本発明に係るサーミスタ素子は、素体と、前記素体の外表面に配置された端子電極とを備えるサーミスタであって、素体は、ペロブスカイト構造を有するCaMnOにおけるMnの一部がTiで置換されてなるCa(MnTi)Oと、Coと、を含有し、Coの含有割合が、Ca(MnTi)OにおけるCa、Ti及びMnの総量に対して、0.1〜10原子%の範囲であり、Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比xが0.33≦x≦0.7であることを特徴とする。 The thermistor element according to the present invention is a thermistor including an element body and a terminal electrode disposed on the outer surface of the element body, and the element body includes a part of Mn in CaMnO 3 having a perovskite structure. Ca (MnTi) O 3 substituted with Ti and Co are contained, and the content ratio of Co is 0.1 to 10 with respect to the total amount of Ca, Ti and Mn in Ca (MnTi) O 3 . It is in the range of atomic%, and the composition ratio x of Ti to Mn in Ca (MnTi) O 3 is 0.33 ≦ x ≦ 0.7.

これら本発明では、サーミスタ組成物又は素体が、Ca(MnTi)Oと、Coと、を含有しているので、温度に対して出力電圧が直線的に変化する。この事象は、以下の理由に因るものと考えられる。 In these inventions, since the thermistor composition or element contains Ca (MnTi) O 3 and Co, the output voltage varies linearly with temperature. This event is thought to be due to the following reasons.

ペロブスカイト構造を有しているCa(MnTi)Oは、Coを殆ど固溶することができない。Ca(MnTi)Oに固溶されないCoは、Ca(MnTi)Oとは異なる相を構成することとなるが、Ca(MnTi)Oに含まれるMnと反応し、Mnとの酸化物(例えば、MnCoO等)を生成する。したがって、Ca(MnTi)OとCoとを含有させサーミスタ組成物は、Ca(MnTi)Oを主成分とする領域と、CoとMnとの酸化物を主成分とする領域とを含むこととなる。このとき、Ca(MnTi)Oと、CoとMnとの酸化物と、は異なるB定数(温度変化に対する抵抗値の変化の程度)を有しており、CoとMnとの酸化物はCa(MnTi)Oよりも高いB定数を有している。このようにB定数が異なる領域が直列及び並列に接続されることとなり、この結果、温度に対して出力電圧が直線的に変化するようになる。 Ca (MnTi) O 3 having a perovskite structure can hardly dissolve Co. Ca (MnTi) not dissolved in the O 3 Co is constitutes the different phases and Ca (MnTi) O 3, reacts with Mn contained in the Ca (MnTi) O 3, oxides of Mn (For example, Mn 2 CoO 4 or the like). Therefore, the thermistor composition containing Ca (MnTi) O 3 and Co includes a region mainly composed of Ca (MnTi) O 3 and a region mainly composed of an oxide of Co and Mn. It becomes. At this time, Ca (MnTi) O 3 and the oxide of Co and Mn have different B constants (degree of change in resistance value with respect to temperature change), and the oxide of Co and Mn is Ca It has a higher B constant than (MnTi) O 3 . Thus, regions having different B constants are connected in series and in parallel, and as a result, the output voltage varies linearly with respect to temperature.

Coの含有割合を0.1原子%以上とすると共に、Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比xを0.33≦x≦0.7とすることにより、温度に対して出力電圧が直線的に変化させることができ、且つ、単位温度あたりの出力電圧の変化量(温度に対する出力電圧の変化における傾き)を大きくすることができる。すなわち、Coの含有割合が0.1原子%より小さく且つMnに対するTiの組成比xが上記数値範囲外である場合、CoとMnとの酸化物を主成分とする領域が少なくなると共にCa(MnTi)Oを主成分とする領域のB定数が高くならず、温度に対して出力電圧が直線的に変化し難くなり、単位温度あたりの出力電圧の変化量も小さくなる。 By setting the Co content ratio to 0.1 atomic% or more and setting the composition ratio x of Ti to Mn in Ca (MnTi) O 3 to 0.33 ≦ x ≦ 0.7, output relative to temperature The voltage can be changed linearly, and the amount of change in output voltage per unit temperature (the slope in the change in output voltage with respect to temperature) can be increased. That is, when the content ratio of Co is less than 0.1 atomic% and the composition ratio x of Ti to Mn is outside the above numerical range, the region mainly composed of an oxide of Co and Mn decreases and Ca ( The B constant of the region containing MnTi) O 3 as a main component does not increase, the output voltage hardly changes linearly with respect to temperature, and the amount of change in output voltage per unit temperature also decreases.

Coの含有割合を10原子%以下とすることにより、特性(B定数又は抵抗等)を安定させることができる。すなわち、Coの含有割合が10原子%より大きい場合、CoとMnとの酸化物を主成分とする領域が多くなり過ぎ、上述したB定数が異なる領域の接続状態が安定せず、特性にばらつきが生じる。   By setting the Co content to 10 atomic% or less, the characteristics (B constant, resistance, etc.) can be stabilized. That is, when the content ratio of Co is larger than 10 atomic%, there are too many regions mainly composed of an oxide of Co and Mn, and the connection state of the above-described regions having different B constants is not stable, resulting in variations in characteristics. Occurs.

本発明によれば、温度に対して出力電圧が直線的に変化し得る特性を有するサーミスタ組成物及びサーミスタ素子を提供することができる。また、本発明によれば、単位温度あたりの出力電圧の変化量が大きいサーミスタ組成物及びサーミスタ素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermistor composition and thermistor element which have the characteristic that an output voltage can change linearly with respect to temperature can be provided. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a thermistor composition and a thermistor element having a large amount of change in output voltage per unit temperature.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

サーミスタ素子1は、いわゆるNTCサーミスタ素子であって、図1及び図2に示されるように、略円盤状の素体3と、素体3の外表面に配置された端子電極5,7とを備えている。図1は、本実施形態に係るサーミスタ素子の斜視図である。図2は、図1に示されたサーミスタ素子の断面図である。   The thermistor element 1 is a so-called NTC thermistor element. As shown in FIGS. 1 and 2, the thermistor element 1 includes a substantially disk-shaped element body 3 and terminal electrodes 5 and 7 arranged on the outer surface of the element body 3. I have. FIG. 1 is a perspective view of the thermistor element according to this embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermistor element shown in FIG.

端子電極5は素体3の一方の主面に配置され、端子電極7は素体3の一方の主面に対向する他方の主面に配置されている。端子電極5と端子電極7とは、素体3を介して対向している。端子電極5,7は、素体3の外表面側から順に第1の金属電極層5a,7a、第2の金属電極層5b,7b、第3の金属電極層5c,7cからなる3層構造となっている。   The terminal electrode 5 is arranged on one main surface of the element body 3, and the terminal electrode 7 is arranged on the other main surface opposite to one main surface of the element body 3. The terminal electrode 5 and the terminal electrode 7 are opposed to each other with the element body 3 interposed therebetween. The terminal electrodes 5 and 7 have a three-layer structure including first metal electrode layers 5a and 7a, second metal electrode layers 5b and 7b, and third metal electrode layers 5c and 7c in this order from the outer surface side of the element body 3. It has become.

第1の金属電極層5a,7aは、例えばAgを主成分として含んでいる。第1の金属電極層5a,7aは、導電性金属粉末(Ag粉末)及びガラスフリットを含む導電性ペーストを素体3の外表面の付与し、焼き付けることによって形成することができる。   The first metal electrode layers 5a and 7a contain, for example, Ag as a main component. The first metal electrode layers 5a and 7a can be formed by applying and baking a conductive paste containing conductive metal powder (Ag powder) and glass frit on the outer surface of the element body 3.

第2の金属電極層5b,7bは、例えばNiを主成分として含んでいる。第2の金属電極層5b,7bは、第1の金属電極層5a,7a上に、第1の金属電極層5a,7aを覆うように形成されている。第2の金属電極層5b,7bは、第1の金属電極層5a,7aの外表面をNiでメッキ処理することによって形成されている。   The second metal electrode layers 5b and 7b contain, for example, Ni as a main component. The second metal electrode layers 5b and 7b are formed on the first metal electrode layers 5a and 7a so as to cover the first metal electrode layers 5a and 7a. The second metal electrode layers 5b and 7b are formed by plating the outer surfaces of the first metal electrode layers 5a and 7a with Ni.

第3の金属電極層5c,7cは、例えばSnあるいはSn合金を主成分として含んでいる。第3の金属電極層5c,7cは、第2の金属電極層5b,7b上に、第2の金属電極層5b,7bを覆うように形成されている。第3の金属電極層5c,7cは、第2の金属電極層5b,7bの外表面をSn又はSn合金でメッキ処理することによって形成されている。   The third metal electrode layers 5c and 7c contain, for example, Sn or Sn alloy as a main component. The third metal electrode layers 5c and 7c are formed on the second metal electrode layers 5b and 7b so as to cover the second metal electrode layers 5b and 7b. The third metal electrode layers 5c and 7c are formed by plating the outer surfaces of the second metal electrode layers 5b and 7b with Sn or an Sn alloy.

素体3は、ペロブスカイト構造を有するCaMnOにおけるMnの一部がTiで置換されてなるCa(MnTi)Oと、Coと、を含有している。Coの含有割合は、Ca(MnTi)OにおけるCa、Ti及びMnの総量に対して、0.1〜10原子%の範囲である。また、Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比x(Ca(MnTi1−x)O)は、0.33≦x≦0.7である。素体3は、Ca(MnTi)O及びCo以外に、不可避的な不純物等をさらに含んでいてもよく、このような不純物としては、Si、K、Na、Ca等の金属元素が挙げられる。 The element body 3 contains Ca (MnTi) O 3 in which a part of Mn in CaMnO 3 having a perovskite structure is substituted with Ti, and Co. The content ratio of Co is in the range of 0.1 to 10 atomic% with respect to the total amount of Ca, Ti and Mn in Ca (MnTi) O 3 . Further, the composition ratio x of Ti to Mn (Ca (Mn x Ti 1-x ) O 3 ) in Ca (MnTi) O 3 is 0.33 ≦ x ≦ 0.7. The element body 3 may further contain inevitable impurities in addition to Ca (MnTi) O 3 and Co. Examples of such impurities include metal elements such as Si, K, Na, and Ca. .

次に、上記構成を有するサーミスタ素子1を製造する方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the thermistor element 1 having the above configuration will be described.

まず、素体3(サーミスタ組成物)を作製する。ここでは、素体3の原料として、Mn、CaCO、TiO及びCoを用い、これらをボールミル等により湿式混合して、上記原料が所望の組成比率にて混合された原料混合物を調製する。なお、この原料混合物中には、上述したような不可避的な不純物が含まれていてもよい。この原料混合物を乾燥した後、800〜1200℃程度で仮焼成を行い、仮焼成物を得る。得られた仮焼成物を、再びボールミル等により湿式粉砕する。そして、この粉砕物にバインダ(例えば、ポリビニルアルコール(PVA)等)を加え、顆粒に造粒した後、円盤状に加圧成形する。次に、円盤状成形体に脱バインダ及び本焼成を行ない、素体3を得る。 First, the element body 3 (thermistor composition) is prepared. Here, Mn 3 O 4 , CaCO 3 , TiO 2 and Co 3 O 4 were used as raw materials for the element body 3, and these were wet mixed by a ball mill or the like, and the raw materials were mixed at a desired composition ratio. A raw material mixture is prepared. In addition, in the raw material mixture, inevitable impurities as described above may be included. After drying this raw material mixture, temporary baking is performed at about 800 to 1200 ° C. to obtain a temporary baking product. The obtained calcined product is wet-pulverized again with a ball mill or the like. And after adding a binder (for example, polyvinyl alcohol (PVA) etc.) to this pulverized material and granulating it into granules, it is pressure-molded into a disk shape. Next, the disk-shaped molded body is subjected to binder removal and main firing to obtain an element body 3.

その後、得られた素体3の両端面に、第1の金属電極層5a,7aを形成するためのAgペースト等を焼き付け、第1の金属電極層5a,7aを形成する。さらに、この第1の金属電極層5a,7aを覆うように、第2の金属電極層5b,7b及び第3の金属電極層5c,7cを電気めっき等により形成して、図1及び図2に示された構成を有するサーミスタ素子1を得る。   Thereafter, Ag paste or the like for forming the first metal electrode layers 5a and 7a is baked on both end faces of the obtained element body 3 to form the first metal electrode layers 5a and 7a. Further, the second metal electrode layers 5b and 7b and the third metal electrode layers 5c and 7c are formed by electroplating or the like so as to cover the first metal electrode layers 5a and 7a. The thermistor element 1 having the configuration shown in FIG.

以上のように、本実施形態では、素体3がCa(MnTi)Oと、Coと、を含有しているので、この素体3は、図3に示されるように、Ca(MnTi)Oを主成分とする領域P1と、CoとMnとの酸化物を主成分とする領域P2とを含むこととなる。これは、ペロブスカイト構造を有しているCa(MnTi)Oは、Coを殆ど固溶することができないことに由来する。すなわち、Ca(MnTi)Oに固溶されないCoは、Ca(MnTi)Oとは異なる相を構成することとなり、Ca(MnTi)Oに含まれるMnと反応し、Mnとの酸化物を生成する。 As described above, in the present embodiment, the element body 3 contains Ca (MnTi) O 3 and Co. Therefore, as shown in FIG. 3, the element body 3 is composed of Ca (MnTi). This includes a region P1 mainly composed of O 3 and a region P2 mainly composed of an oxide of Co and Mn. This is because Ca (MnTi) O 3 having a perovskite structure can hardly dissolve Co. That, Co not solid-dissolved Ca (MnTi) O 3 becomes a configuring a different phase and Ca (MnTi) O 3, reacts with Mn contained in the Ca (MnTi) O 3, oxides of Mn Is generated.

ところで、素体3の内部では、図3に示されるように、CoとMnとの酸化物を主成分とする領域P2は、Ca(MnTi)Oを主成分とする領域P1にて囲まれて存在している。Ca(MnTi)Oからなる領域P1と、CoとMnとの酸化物からなる領域P2とは、異なるB定数を有しており、CoとMnとの酸化物からなる領域P2はCa(MnTi)Oからなる領域P1よりも高いB定数を有している。したがって、素体3では、図4に示されるように、B定数が異なる領域P1,P2が直列及び並列に接続されることとなり、温度に対して出力電圧が直線的に変化するようになる。 By the way, as shown in FIG. 3, in the element body 3, a region P <b> 2 mainly composed of an oxide of Co and Mn is surrounded by a region P <b> 1 mainly composed of Ca (MnTi) O 3. Exist. The region P1 made of Ca (MnTi) O 3 and the region P2 made of an oxide of Co and Mn have different B constants, and the region P2 made of an oxide of Co and Mn is Ca (MnTi ) It has a higher B constant than the region P1 made of O 3 . Therefore, in the element body 3, as shown in FIG. 4, the regions P1 and P2 having different B constants are connected in series and in parallel, and the output voltage changes linearly with respect to the temperature.

素体3において、Coの含有割合を0.1原子%以上とすると共に、Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比xを0.33≦x≦0.7とすることにより、温度に対して出力電圧が直線的に変化させることができ、且つ、単位温度あたりの出力電圧の変化量を大きくすることができる。すなわち、Coの含有割合が0.1原子%より小さく且つMnに対するTiの組成比xが上記数値範囲外である場合、CoとMnとの酸化物を主成分とする領域P2が少なくなると共にCa(MnTi)Oを主成分とする領域P1のB定数が高くならず、温度に対して出力電圧が直線的に変化し難くなり、単位温度あたりの出力電圧の変化量も小さくなる。 In the element body 3, the Co content is set to 0.1 atomic% or more, and the composition ratio x of Ti to Mn in Ca (MnTi) O 3 is set to 0.33 ≦ x ≦ 0.7, The output voltage can be changed linearly with respect to the temperature, and the change amount of the output voltage per unit temperature can be increased. That is, when the Co content is less than 0.1 atomic% and the composition ratio x of Ti to Mn is out of the above numerical range, the region P2 mainly composed of an oxide of Co and Mn is reduced and the Ca is reduced. The B constant of the region P1 containing (MnTi) O 3 as a main component does not become high, the output voltage hardly changes linearly with respect to the temperature, and the change amount of the output voltage per unit temperature becomes small.

素体3において、Coの含有割合を10原子%以下とすることにより、特性(B定数又は抵抗等)を安定させることができる。すなわち、Coの含有割合が10原子%より大きい場合、CoとMnとの酸化物を主成分とする領域が多くなり過ぎ、上述したB定数が異なる領域の接続状態が安定せず、特性にばらつきが生じる。   In the element body 3, the characteristics (B constant, resistance, etc.) can be stabilized by setting the Co content to 10 atomic% or less. That is, when the content ratio of Co is larger than 10 atomic%, there are too many regions mainly composed of an oxide of Co and Mn, and the connection state of the above-described regions having different B constants is not stable, resulting in variations in characteristics. Occurs.

本実施形態では、素体3は、異なるB定数を有する領域P1,P2を含んで構成されており、温度に対して出力電圧が直線的に変化する特性を有するサーミスタ素子を一素子とで具現化することができる。   In this embodiment, the element body 3 is configured to include regions P1 and P2 having different B constants, and a thermistor element having a characteristic that the output voltage changes linearly with respect to temperature is realized as one element. Can be

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

素体3は、上述した円盤状に限られることなく、多面体状又は球状等であってもよい。また、サーミスタ素子1は、素体3の内部に、端子電極5,7に電気的に接続された内部電極を備えていてもよい。   The element body 3 is not limited to the disk shape described above, but may be a polyhedron shape or a spherical shape. Further, the thermistor element 1 may include an internal electrode electrically connected to the terminal electrodes 5 and 7 inside the element body 3.

以下、本発明に係わるサーミスタ組成物及びサーミスタ素子について実施例により更に詳細に説明する。なお、本発明は本実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the thermistor composition and the thermistor element according to the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to a present Example.

(サーミスタ素子の製造)
まず、サーミスタ組成物の原料(出発材料)として、市販のMn、CaCO、TiO及びCoを準備し、これらを焼結後の組成が図5に示す組成比になるように秤量配合した。次に、これらの原料を、ボールミルにより16時間湿式混合して原料混合物を得た。この原料混合物中には、Si、K、Na、Ca等の金属元素がわずかに含まれていた。
(Manufacture of thermistor elements)
First, as the raw material (starting material) of the thermistor composition, commercially available Mn 3 O 4 , CaCO 3 , TiO 2 and Co 3 O 4 are prepared, and the composition after sintering these becomes the composition ratio shown in FIG. Weighed and blended as follows. Next, these raw materials were wet mixed by a ball mill for 16 hours to obtain a raw material mixture. This raw material mixture contained a slight amount of metal elements such as Si, K, Na, and Ca.

次に、得られた原料混合物を脱水乾燥し、乳鉢、乳棒を用いて粉体にした。更に、アルミナこう鉢にこの粉体を入れ、800〜1200℃で2時間仮焼成した。次に、この仮焼成体をボールミルとZrビーズにより微粉砕したのち脱水乾燥し、バインダとしてポリビニルアルコール(PVA)を加え、乳鉢、乳棒で顆粒に造粒した後、直径16mm、厚さ2.5mmの円盤状に加圧成形した。   Next, the obtained raw material mixture was dehydrated and dried, and powdered using a mortar and pestle. Furthermore, this powder was put into an alumina pot and pre-baked at 800 to 1200 ° C. for 2 hours. Next, the calcined product is finely pulverized with a ball mill and Zr beads, dehydrated and dried, added with polyvinyl alcohol (PVA) as a binder, granulated into granules with a mortar and pestle, and then 16 mm in diameter and 2.5 mm in thickness. It was press-molded into a disk shape.

次に、この円盤状成形体を大気中で600℃にて2時間加熱して、バインダを除脱した後に、大気中で1100〜1500℃で2時間の本焼成を行うことにより、素体を得た。得られた素体の両面に銀ペーストをスクリーン印刷し、800℃で焼き付けを行うことにより端子電極を形成した。これらにより、一対の端子電極間に素体を備えた構造を有する各種のサーミスタ素子(試料1〜56)を得た。   Next, this disc-shaped molded body is heated in the atmosphere at 600 ° C. for 2 hours to remove the binder, and then subjected to main firing at 1100 to 1500 ° C. in the atmosphere for 2 hours to obtain the element body. Obtained. Silver paste was screen-printed on both sides of the obtained element body and baked at 800 ° C. to form terminal electrodes. As a result, various thermistor elements (samples 1 to 56) having a structure including an element body between a pair of terminal electrodes were obtained.

(特性評価)
まず、試料1〜56の各サーミスタ素子を各20個ずつ用い、以下に示す方法により各温度条件における抵抗値を求め、これらの値に基づいて低温側及び高温側の温度域におけるB定数を求めた。
(Characteristic evaluation)
First, 20 thermistor elements of Samples 1 to 56 are used, respectively, and resistance values under each temperature condition are obtained by the following method, and B constants in the low temperature side and high temperature side temperature ranges are obtained based on these values. It was.

すなわち、直流4端子法により、25℃の抵抗値(R25)(Ω)及び85℃の抵抗値(R85)(Ω)を測定した。そして、これらの値を、下記式(1)に代入して、B定数(B25/85)(K)を算出した。また、各試料1〜56におけるB定数の変動係数(Bcv)(%)を算出した。   That is, the resistance value (R25) (Ω) at 25 ° C. and the resistance value (R85) (Ω) at 85 ° C. were measured by a direct current four-terminal method. Then, these values were substituted into the following formula (1) to calculate the B constant (B25 / 85) (K). Further, the coefficient of variation (Bcv) (%) of the B constant in each sample 1 to 56 was calculated.

B25/85=2.3026×Log(R25/R85)/
{1/(273.15+25)−1/(273.15+85)} … (1)
B25 / 85 = 2.3026 × Log (R25 / R85) /
{1 / (273.15 + 25) -1 / (273.15 + 85)} (1)

次に、試料1,3,5,8,9,13,16,18,20,23,24,25,26,27,30,32,34,36,37,38,40,41,44,46,48,50,52,54の各サーミスタ素子を用い、以下に示す方法により、温度に対する出力電圧の変化特性を求めた。   Next, samples 1, 3, 5, 8, 9, 13, 16, 18, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 30, 32, 34, 36, 37, 38, 40, 41, 44, Using the thermistor elements 46, 48, 50, 52, and 54, the change characteristics of the output voltage with respect to temperature were obtained by the following method.

すなわち、図6に示されるように、試料1,3,5,8,9,13,16,18,20,23,24,25,26,27,30,32,34,36,37,38,40,41,44,46,48,50,52,54の各サーミスタ素子S1を固定抵抗R1と直列接続した測定回路を作製し、この測定回路を恒温槽に入れ、恒温槽内の温度を変化させながら、入力電圧(Ein)1Vに対する出力電圧(Eout)を測定した。温度は、−40℃〜150℃の範囲で変化させた。そして、測定結果から、単位温度あたりの出力電圧の変化量(ΔE)及び決定係数(R)を算出した。 That is, as shown in FIG. 6, samples 1, 3, 5, 8, 9, 13, 16, 18, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 30, 32, 34, 36, 37, 38 , 40, 41, 44, 46, 48, 50, 52, and 54, a measurement circuit in which each thermistor element S1 is connected in series with the fixed resistor R1 is manufactured, and this measurement circuit is placed in a thermostatic bath, and the temperature in the thermostatic bath is set. While changing, the output voltage (Eout) with respect to the input voltage (Ein) of 1 V was measured. The temperature was changed in the range of −40 ° C. to 150 ° C. From the measurement results, the amount of change in output voltage per unit temperature (ΔE) and the coefficient of determination (R 2 ) were calculated.

試料1〜56のサーミスタ素子についてそれぞれ得られたB定数(B25/85)及びB定数の変動係数(Bcv)を、各試料におけるサーミスタ組成物の組成とともに図5に示した。   FIG. 5 shows the B constant (B25 / 85) and coefficient of variation (Bcv) of the B constant obtained for the thermistor elements of Samples 1 to 56, together with the composition of the thermistor composition in each sample.

試料1,3,5,8,9,13,16,18,20,23,24,25,26,27,30,32,34,36,37,38,40,41,44,46,48,50,52,54のサーミスタ素子について得られた、単位温度あたりの出力電圧の変化量(ΔE)及び決定係数(R)を、図7に示した。また、図8〜13に、温度と出力電圧との関係を線図として示した。 Samples 1, 3, 5, 8, 9, 13, 16, 18, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 30, 32, 34, 36, 37, 38, 40, 41, 44, 46, 48 , 50, 52, and 54, the change amount (ΔE) of the output voltage per unit temperature and the determination coefficient (R 2 ) obtained for the thermistor elements are shown in FIG. 8 to 13 show the relationship between temperature and output voltage as a diagram.

図7〜13に示された測定結果から分かるように、Coの含有割合を0.1原子%以上とし、Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比xを0.33≦x≦0.7とした場合、ΔEが1.5mV/℃以上となり、温度に対して出力電圧が直線的に変化している。また、Rが0.995以上となり、単位温度あたりの出力電圧の変化量が大きくなっている。 As can be seen from the measurement results shown in FIGS. 7 to 13, the Co content is 0.1 atomic% or more, and the composition ratio x of Ti to Mn in Ca (MnTi) O 3 is 0.33 ≦ x ≦. When 0.7, ΔE is 1.5 mV / ° C. or more, and the output voltage changes linearly with respect to temperature. Further, R 2 is 0.995 or more, and the change amount of the output voltage per unit temperature is large.

ΔEの良否判定基準を1.5mV/℃とした理由は、ΔEが1.5mV/℃未満である場合、温度に対する電圧の変化量が小さく、センサとして感度が不十分となるからである。Rの良否判定基準を0.995とした理由は、Rが0.995未満である場合、出力電圧を実質的に直線と見なすことできず、補正回路等が必要となるからである。 The reason why the quality criterion for ΔE is 1.5 mV / ° C. is that when ΔE is less than 1.5 mV / ° C., the amount of change in voltage with respect to temperature is small, and the sensitivity as a sensor becomes insufficient. The reason for the quality criteria of R 2 and 0.995, when R 2 is less than 0.995, can not substantially be regarded as a straight line the output voltage, because the correction circuit or the like is required.

図5に示された測定結果から分かるように、Coの含有割合を10原子%以下とした場合、Bcvが1未満となり、特性バラつきが極めて少ない。   As can be seen from the measurement results shown in FIG. 5, when the Co content is 10 atomic% or less, Bcv is less than 1, and the characteristic variation is extremely small.

以上のことから、本発明の有効性が確認された。   From the above, the effectiveness of the present invention was confirmed.

本実施形態に係るサーミスタ素子の斜視図である。It is a perspective view of the thermistor element concerning this embodiment. 図1に示されたサーミスタ素子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermistor element shown in FIG. 1. 素体の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of an element body. 素体の等価回路である。This is an equivalent circuit of a prime field. 試料の組成、並びに、B定数(B25/85)及びB定数の変動係数(Bcv)の測定結果を示す図表である。It is a graph which shows the measurement result of the composition of a sample, and the B constant (B25 / 85) and the coefficient of variation (Bcv) of B constant. 測定回路を示す図である。It is a figure which shows a measurement circuit. 試料の単位温度あたりの出力電圧の変化量(ΔE)及び決定係数(R)測定結果を示す図表である。Variation of the output voltage per unit temperature of the sample (Delta] E) and coefficient of determination (R 2) measurements is a table showing. 温度と出力電圧との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between temperature and an output voltage. 温度と出力電圧との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between temperature and an output voltage. 温度と出力電圧との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between temperature and an output voltage. 温度と出力電圧との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between temperature and an output voltage. 温度と出力電圧との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between temperature and an output voltage. 温度と出力電圧との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between temperature and an output voltage.

符号の説明Explanation of symbols

1…サーミスタ素子1、3…素体、5,7…端子電極、P1…Ca(MnTi)Oを主成分とする領域、P2…CoとMnとの酸化物を主成分とする領域。 1 ... thermistor element 1, 3 ... body, 5,7 ... terminal electrodes, a region mainly composed of P1 ... Ca (MnTi) O 3 , a region mainly composed of oxide of P2 ... Co and Mn.

Claims (2)

ペロブスカイト構造を有するCaMnOにおけるMnの一部がTiで置換されてなるCa(MnTi)Oと、Coと、を含有し、
Coの含有割合が、Ca(MnTi)OにおけるCa、Ti及びMnの総量に対して、0.1〜10原子%の範囲であり、
Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比xが0.33≦x≦0.7であることを特徴とするサーミスタ組成物。
Ca (MnTi) O 3 in which a part of Mn in CaMnO 3 having a perovskite structure is substituted with Ti, and Co,
The content ratio of Co is in the range of 0.1 to 10 atomic% with respect to the total amount of Ca, Ti and Mn in Ca (MnTi) O 3 ,
A thermistor composition, wherein the composition ratio x of Ti to Mn in Ca (MnTi) O 3 is 0.33 ≦ x ≦ 0.7.
素体と、前記素体の外表面に配置された端子電極とを備えるサーミスタ素子であって、
前記素体は、ペロブスカイト構造を有するCaMnOにおけるMnの一部がTiで置換されてなるCa(MnTi)Oと、Coと、を含有し、
Coの含有割合が、Ca(MnTi)OにおけるCa、Ti及びMnの総量に対して、0.1〜10原子%の範囲であり、
Ca(MnTi)Oにおける、Mnに対するTiの組成比xが0.33≦x≦0.7であることを特徴とするサーミスタ素子。
A thermistor element comprising an element body and a terminal electrode disposed on the outer surface of the element body,
The element body includes Ca (MnTi) O 3 in which a part of Mn in CaMnO 3 having a perovskite structure is substituted with Ti, and Co.
The content ratio of Co is in the range of 0.1 to 10 atomic% with respect to the total amount of Ca, Ti and Mn in Ca (MnTi) O 3 ,
A thermistor element, wherein the composition ratio x of Ti to Mn in Ca (MnTi) O 3 is 0.33 ≦ x ≦ 0.7.
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