JPS60206105A - 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
御機能を看し、外部の制御回路を必要としないだめ広く
利用されている。

従来の正特性ザーミスタ発熱体はＢ　ａ　Ｔ　ｌＯｓ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、ＢａＴｉＯ３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。

■　Ｂ　ａ　Ｔ　ｌＯｓ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、前記■の方法ではＢ　ａ　Ｔ　ｉＯｓ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。寸だ、前記■の方法では操作が
面倒であシ、発熱体に適した犬市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ｆｉｌｅであり、発熱体には適さず、まだあ
らかじめガラスフリノトを調合、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ＢａＴｉ○３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Ｂ　ａ　Ｔ　１０３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
フリットを均一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ている。

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状にす
ることにより熱衝撃性、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 本発明の厚膜型正特性半導体素子の製造方法は、Ｂ　ａ
　Ｔ　１０３系半導体粉末にＭｏ３Ｓ　ｉ　、Ｍｏ６Ｓ
　ｉ　３のうち少なくとも一種類の粉末を１．０〜６０
．０重量係の粉末を加え、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
ＢａＴ１０３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、ＢａＴｉ○３系銖同志を物理
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、Ｍｏ３Ｓ１゜ＭＯ６
Ｓｉ３を用いたところに特徴を有している。

これらのＭｏ３Ｓ　ｉ　、Ｍｏ、Ｓｉ３は常温では導体
であり、１ｏ００〜１１００℃以上の温度になると一部
分が分解して粒子表面にＳ　ｉ０２が析出するが、粒子
内部は元の−１：ｔで表面のＳｉＯ２膜により分解が阻
止される。従って、Ｂａ　Ｔ　ｉＯｓ系半導体粉末と、
Ｍｏ３Ｓ　１　。

Ｍｏｓ　Ｓ　１　ｓ粉末を混合して焼成すると、Ｍｏ　
３ｂ　１　。

Ｍｏ５Ｓ　１３の表面に析出する５ＩＯ２がガラスフリ
ットと同じ役割をし、粒子内部が導電性添加剤の役割を
するため、Ｍｏｓ　Ｓ　１．Ｍｏ、Ｓ　ｌ　３を添加す
るだけでガラスフリ１．／）を必要としな一厚膜型正特
性半導体素子が得られる。

寸だ、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なり、熱衝撃性も
向上する。

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 Ｂ　ａＴ　ｉＯｓに１．０モル係のＮｂ２Ｏ５を加え１
３００℃で焼成した後、粉砕してＢａＴｌＯ３系半導体
粉末を得る。前記ＢａＴ　ｉ○３系半導体粉末に全重量
に対して１８．０重量係のＭ０３Ｓｉ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、Ａｌ２Ｏ３などからなる基板２上にあらかじめ一
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１゜℃／ｍｉｎの昇温速度で１
３５０℃寸で昇温し、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ＢａＴｉＯ２に３．０モル係のＹ
２Ｏ３を加え１２５０℃で焼成した後、粉砕してＢａＴ
ｌＯ３系半導体粉末を得る。前記Ｂ　ａ　Ｔ　１０３系
半導体粉末に全重量に対して３９．５重量係のＭｏ　ｓ
Ｓ　１３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℃／ｍｉの昇温速度で１３００℃寸で
昇温し、３０分間保持した後、炉内放冷する。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２．７にΩ／ｃｎ２であり、実施例２の場
合１．６にΩ／ｃＡであり、各々の温度と抵抗価の関係
は第２図に示した通りであった。第２図でＡ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。

ここで、Ｍ０３Ｓｌ２ＭＯ６Ｓ１３を同時に加えても前
記実施例と同等の効果を得ることができだ。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、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、ガラスフ
リッ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Ｍｏ３Ｓ　ｉ　、Ｍｏ、Ｓ　
ｉ　３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Ｂａ　Ｔ　ＩＯ３系半導体粉末と
してはＢ　ａ　Ｔ　１０ｓ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、Ｍｏ３Ｓｉ
。

ＭＯ６Ｓｉ３粉末の添加量を全重量に対して１〜６０重
量係と規定したのは、１重量係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、Ｂ　ａ　Ｔ　Ｉ　Ｏ
ｓ粉末同志の物理的固定もでき々く、一方６０重量％を
越えると面積抵抗が小さくなりすぎ、自己制御特性（Ｐ
ＴＣ特性）が小さくなり発熱体に不適当になるだめであ
る。さらに、Ｂ　ａ　Ｔ　１０３系半導体粉末とＭｏ３
Ｓｉ　、　Ｍｏ、Ｓｉ３粉末をペースト状にするのに有
機溶剤（実施例でばα−テルピネオール）を用いたが、
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１摸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・・・・・・ペースト状混合物、２・・・・・基板、
３，４・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名舌 第１図 １２図 一シ玉配ｆｉ　（・Ｃン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＭｏ３Ｓｉ　、Ｍｏ６Ｓｉ
   ３のうち少なくとも一種類の粉末を１．０〜６０．０重
   量多灯え、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、焼成す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。