JPS59208801A - 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、ガラヌフリソ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 Ｂａ　Ｔｉ　Ｏｓ系半導体からなる素子は、所定温度具
−ヒになる・と急激に抵抗値が増大するスイッチング特
性及びヌイソチング後の自己発熱特性ぞ有し、ＪＡ−Ｗ
特性ガ凍〈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ヌタ発熱体はＢａ　Ｔｉ　Ｏｓ系半
導体粉末を加圧成形した後焼成して得ていたが、広い面
積を加熱するには多数の素子を必要とし、大型で組立て
が困難であり、また実用可能な原模型の正特性ザーミヌ
タ発熱体を得ることは困難であるとされていた。

従来、Ｂａ　Ｔｉ　０３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。

■　ディヌ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、ヌバッタリング法などにより基板状に
薄膜を形成する。。

■　Ｂａ　Ｔｉ　Ｏｓ系半導体に導電性を有する添加剤
とガラヌフリノトを加えてペーヌト状とし、基板上にヌ
クーン印刷した後焼成する。

しかし、前記■の方法ではＢａ’ＴｉＯ３系半導体の結
晶粒子径が大きくてもろいため、膜状に寸で４［磨する
ことは甚だ困難である。また、前記■の方法では操作が
面倒であシ、大面積の素子が得られず、発熱体に適した
大電力を得ること１は難しい。

また、前記■の方法では面積抵抗が高くなシ易く抵抗値
の制御が回帰であシ、発熱体には適さない。

さらに、あらかじめガラスフリットを作っておかなけれ
ばならず面倒であると共に、ガラヌフリノ１′の４１質
によってはＢａ　ＴＩＯＺ系半導体の持つヌイノチンク
特性及び自己発熱特性を劣化させる。また、ガラヌフリ
ノ１〜を加えることにょＩ）ＢａＴｉＯ３系半導体とガ
ラスフリットの耐熱性、熱膨張系数の差からｒＩ！！衝
撃に弱く、熱伝導が劣化しゃすく信頼性に欠ける。さら
に、導電性の添加剤とガラスフリノ１−を均一に混合す
Σことは困難であシ、特性にばらつきを生じる原因の一
つとなっている。

以」二述べたように面状発熱体に適した厚膜型正特性半
導体素子を得る方法は従来よシながった。

発明の目的 そ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型にす
ることによシ熱衝撃性、熱伝導性に優れ、均一な特性を
持つ厚膜型正特性半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 この目的を達成するために本発明は、ＢａＴ工０３糸半
導体に所定量のＴｉＢ２を加えてベーヌト状にした混合
物を基板上に塗布して厚膜型とした後焼成することによ
シ、厚膜型正特性半導体素子を得ようとする製造方法を
提案するものである。

従来の導電性添加剤とガラスフリットを用いる士 方法では、Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ３系半導体粉末同皆の市：気
的接続のために導電性添加剤が必要であシ、Ｂａ　Ｔｉ
　Ｏｓ系粉末同森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ノＩ
・の両方の役割をはたすＴｉＢまたけで厚膜化が可能で
ある。すなわち、ＴｉＢ２は常温では導体であるが、１
１００℃以」二の高温になると一部分が分解して粒子表
面にＢ２’０３が析出する。このＢ２Ｏ５層によシ粒子
内部は分解、酸化から保護され、ＴｉＢ２のままで残る
。従って、Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ３系半導体粉末とＴｉＢｚを
混合して焼成すると、ＴｉＢ２粉末の表面に析出したＢ
２０ｓがガラスフリットと同じ役割をして粉末粒子を結
合させ、未反応の粒子内部のＴｉＢ２が導電性添加剤の
役割をはだす。

従って、ＴｉＢ２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こととな
る。

実施例の説明 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

〈実施例１〉 Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ５に３．０ｍｏｄ％のＳｒＯを加えてボ
ー７レミルなどで粉砕混合した後乾燥し、１０００℃で
１時間焼成する。その後、ボールミル してＢａ　Ｔｉ　Ｏ３系半導体粉末を得る。このＢａ　
Ｔｉ　Ｏ３系半導体粉末に全重量に対して１０重量％の
ＴｉＢ　２を加えボールミル α−テルピネオール、ポリエチレングリコールなどを加
えてペースト状混合物を作る。そして、第１図に示すよ
うにＡ１２０３などからなる　基板２」二にあらかじめ
一対のＡｑなど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」二にその電極３，４の
一部が露出するように前記べ一ヌト状混合物１をヌクリ
ーン印刷などにより塗布し、室温カラ１ｏ′Ｃｙ．ｎ７
ノ昇温速度で１３９０°Ｃまで加熱し、１時間保持した
後炉内放冷する。

〈実施例２〉 実施例１と同様にしてＢａＴｉＯ３に３　’．　Ｏ　ｍ
ｏｄ’％のｐｂｏを加え１２５０’Ｃで１時間焼成し粉
砕した後、全重量に対して４５重量％のＴｉＢ２を加え
混合，粉砕，乾燥した後、ポリビニルブチラール。

オクチルフタレートなどを加えてペースト状混合物を作
る。そして、実施例１と同様の操作でスクリーン印刷し
た後焼成、放冷する。

こうして得られた厚膜型半導体素子の２５°Ｃでの面積
抵抗は、実施例１の場合、１　ｇ　ｓ　”／６ａであシ
、実施例２の場合、１０４十′２であった。また、０ｍ 各々の温度と抵抗値の関係は第２図に示した通シであっ
た。第２図でＡ，　　Ｂはそれぞれ実施例１。

２による特性である。

発明の効果 以」二のように本発明は構成されているものであシ、Ｔ
ｉＢ２粉末は従来の導電性添加剤とガラヌフリノＩ・の
両方の役割をはたし、電気的接続と粒子士− 同者の物理的接続に十分な効果があシ、ガラヌフリノ１
−なしで厚膜型正特性半導体素子が得られる。

まだ、ガラヌフリン１〜という熱伝導の悪いものにかわ
って熱伝導性に優れ導電性を有するＴｉＢ２を用いるこ
とにより、熱伝導が良くなシ熱衝撃性も向上する。さら
に、スクリーン印刷などによシ製逍ができることから、
作業が容易で大面積化が可能であり、大量生産ができる
。

なお、本発明においてＢａＴｉＯ３系半導体としては、
ＢａＴｉＯ３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。

寸だ、ＴｉＢ２の混合量を全重量に対して１．０〜６０
．０重量％と規定したのは、１．０重量％未満では面積
抵抗が大きくなシすぎて発熱体には不適当であり、Ｂａ
　Ｔｉ　Ｏ３同巷の物理的固定もできすもろくなる。捷
だ、６００重量％超えると面積抵抗が小さくなりすぎ、
自己制御特性（ＰＴＣ特性）が小さくなシ、発熱体に不
適当になるためである。

また、ＢａＴｉＯ３系半導体とＴｉＢ２粉末をベーヌト
状にするのに有機溶剤を用いたが、ベーヌト状にできる
ものであればなんでもよい。

以上主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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られた厚膜型正特性半導体
素子を示す斜視図、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・・・・・・ベーヌト状混合物、２・・・・・・基板
、３．４・・・・・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体にその混合量が全重量に対して１
   ．０〜６０．ｏ重量係のＴｉＢｚを加えベーヌト素子の
   製造方法。