JPS59111302A - 厚膜型正特性半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は機器の保温、加熱などに用いられる面状発熱体
のなかで、ガラスフリットを必要としない厚膜型正特性
半導体素子の製造方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 ＢａＴｉＯ３系半導体からなる素子は所定温度以上で急
激に抵抗値が増大するスイッチング特性及びスイッチン
グ後の自己発熱特性を有し、昇温特性が速く自己温度制
御機能を有し、外部の制御回路を必要としないため広、
く利用されている。

従来の正特性サーミスタ発熱体はＢａＴｉＯｘ系半導体
粉末を加圧成形した後、焼成して得ていだが、実用可能
な厚膜状の正特性サーミスタ発熱体を得ることは困難で
あるとされていた。

従来、ＢａＴｉＣ）５系半導体を膜状に加工する方法と
しては、次のようなものが知られている。

■　ディスク形に成形した後、焼成したものを薄片に研
磨する。

■　真空蒸着法により基板上に薄膜を形成する。

■　ＢａＴｉＯ３系半導体粉末に導電性の添加剤とガラ
スフリットを加えてペースト状とし、基板上にスクリー
ン印刷した後、焼成する。

しかし、前ｒ＝Ｑ　６）の方法ではＢａＴｉＯ３系半導
体の結晶粒子径が大きくもろいため、膜状にまで研磨す
ることは甚だ困難である。まだ、前記■の方法では操作
が面倒であり、発熱体に適した大電力を得ることがむつ
かしい。さらに、前記■の方法では面積抵抗が高くなり
易く制御が困難であり、発熱体には適さず、まだあらか
じめガラスフリットを調合、焼成しておかなければなら
ず、面倒であると共にガラスフリットの材質によっては
ＢａＴｉＯ３系半導体の持つスイッチング特性及び自己
発熱特性を劣化させる。そして、ガラスフリットを加え
ることによりＢａＴｉＯ３系半導体とガラスフリットの
耐熱性、熱膨張係数の差から熱衝撃に弱く、熱伝導が妨
げられる。さらに、導電性の添加剤とガラスフリットを
抑−に混合することは困難であり、特性にばらつきを生
じる原因の一つとなっＸている１、発明の目的 ぞこで本発明では前記従来技術の欠点であった製造上の
繁雑さを解決し、ガラスフリットを用いずに厚膜状にす
ることにより熱価”’Ａ　’ｌ’ｌ　＋熱体＞’Ｘ１’
ｌ：に優れ、均一なｑ４゛性を持つ厚膜型止！１１性゛
１′Ｘ導体素子を容易に製造できる方法を提供すること
を目的としている。

発明の構成 本発明の厚膜型正特性半導体素子の製造方法は、ＢａＴ
ｉＯ３系半導体粉末にその混合量が全重量に対して１〜
６０重量％のＷＳｉ２粉末を加えてベースト状にした混
合物を基板上に塗布して厚膜状とした後焼成することに
より厚膜型正特性半導体素子を得ようとするものである
。

従来の導電性添加剤とガラスフリットを用いる方法では
ＢａＴｉＯ３系半導体粉末同志の電気的接続のために導
電性添加剤が必要であり、ＢａＴｉＯ３系粉末同志を物
理的に接続するのにガラスフリットが必要であった。

しかし、本発明によれば導電性添加剤とガラスフリット
の両方の役割をはだすものとして１３　ｉ２を用いたと
ころに特徴を有している。ＷＳｉ２は常温では導体であ
り、１１５０’Ｃ以上の高温になると一部が分解してＷ
Ｓｉ２粒子の表面にＳｉＯ，！が析出するが、粒子内部
はＷＳｉ２のままで表面のＳｉＯ２膜により分解が停止
する。従って、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末とＷＳｉ２粉
末を混合して焼成すると、ＷＳｉ２粉末の表面に析出す
る５ｉ０２がガラスフリットと同じ役割をし、粒子内部
のＷＳｉ２が導電性添加剤の役割をする／ζめＷＳｉ２
粉末を添加するだけでガラスフリットを必要としない厚
膜型正特性半導体素子が得られる。また、ＷＳｉ２とい
う導電性金属を添加することにより熱伝導性が悪いガラ
スフリットに較べ熱伝導性が良く々す、熱衝撃性も向上
することとなる。

実施例の説明 以下に本発明の実施例をあげて第１図と共に具体的に説
明する。

実施例１ ＢａＴｉＯ３に１．０モル％のＳｒＯを加え１３０００
Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴｉ０．系半導体粉末を
得る。

前記ＢａＴｉＯ３系半導体粉末に全重量に対して１６重
量％のＷＳｉ２粉末を加え均一に混合し、さらにα−テ
ルピネオールを加えてペースト状混合物１を作る。

一方、Ａｌ２Ｏ５などからなる基板２１−にあらかじめ
一対のＡｇ　なとの導電性物質からなる電極３゜４を設
けておき、前記電極３，４上にその電極３゜４の一部が
残るように前記ペースト状混合物１をスクリーン印刷な
どにより塗布し、室温から１０°Ｃ／　ｍｉｎの昇温速
度で１３５０’Ｃまで昇温し、１時間保持した後、炉内
放冷する。このようにして厚膜型正特性半導体素子を得
た。

実施例２ 実施例１と同様にしてＢａＴｉＯ３に３．０モル％のｐ
ｂｏを加え１２５０’Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴ
ｉＯ３系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉＯ３系半導体
粉末に全重量に対して４５重量％のＷＳｉ２粉末を加え
均一に混合し、さらにα−テルピネオールを加えてペー
スト状混合物１にする。ついで、実施例１と同様に前記
基板２上にあらかじめ前記電極３゜４を設けておき、前
記電極３，４の一部が残るように前記ペースト状混合物
１をスクリーン印刷などにより塗布し、室温から１０’
Ｃ／　ｍ１ｎＯガ温速度で１０００°Ｃまで昇温し、３
０分間保持した後、炉内放Ｑする。このようにして厚膜
型半導体素子を得た。

こうして得た厚膜型半導体素子の室温での面積抵抗は実
施例１の場合１　、ＯＫＱ／Ｍであり、実施例２の場合
０−３　Ｋ媚であり、各々の温度と抵抗値の関係は第２
図に示した通りであった。第２図で人は実施例１により
得られた素子の特性、Ｂは実施例２の場合の特性である
。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、ＷＳｉ２粉末
が従来の導電性添加剤とガラスフリットの両方の役割を
はだし、電気的接続、物理的接続に十分な効果があり、
ガラス７リツトなしで厚膜状正特性半導体素子が得られ
ることとなる。

また、ガラスフリットという熱伝導の悪いものにかわっ
て熱伝導のよい導電性金属ＷＳｉ２を用いることにより
、熱伝導が良くなり熱衝撃性も向上する。さらに、スク
リーン印刷などにより製造できることから作業が容易で
量産が可能である。

なお、本発明においてＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
はＢａＴｉＯ２に各種の添加剤を加えて半導体化したも
のであればなんでもよい。また、ＷＳｉ２粉末の添加量
を全重量に対して１〜６０重量％と規定したのは、１重
量％未満では面積抵抗が大きくなりすぎ発熱体に不適当
であり、ＪａＴｉＯ５粉末同志の物理的固定もできなく
、一方６０重量％を越えると面積抵抗が小さくなりすぎ
、自己制御’ｌ＋Ｖｌ　（Ｐ　Ｔ　Ｃ特性）が小さくな
り発熱体に不適当になるためである。さらに、１３ａ’
ｌ”ｉＱ５系半導体粉末とＷＳｉ２粉末をペースト状に
するのに有機溶剤（実施例ではα−テルピネオール）を
用いだが、ペースト状にできるものであればなんでもよ
い。

以上述べたように本発明によれば、ガラスフリットを必
要としない厚膜型正特性半導体素子が容易に製造でき、
その実用上の効果は大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られる厚膜型正特性半導体
素子を示す一部切欠斜祝図、第２図は本発明の実施例に
よる素子の温度と抵抗値の関係を示す図である。 １・・・スースト状混合物、２・・・・・基板、３，４
・・・・・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にその混合量が全重量に対し
   て１〜６０重量％のＷＳｉ２粉末を加え、ペースト状に
   した混合物を基板上に塗布して厚膜状とした後、焼成し
   てなることを特徴とする厚膜型正特性半導体素子の製造
   方法。