JPS61101005A - 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、外部の制御口２べ 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ばＢ　ａ　Ｔ　１０３系
半導体粉末を加圧成形した後、焼成して得ていたが、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、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯｓ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。

■　真空蒸着法によシ基板士に薄膜を形成する。

■　Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯａ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
フリース印刷した後、焼成する。

しかし、前記■の方法ではＢ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３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。また、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ず
かしい。さらに、前記■の方法では面積抵抗が高くなり
やすく制御が困難であり、発熱体には適さず、またあら
かじめガラスフリッ３、・　７ 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Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ
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　ｉＯ３系半導体とガラスフリットの耐熱
性、熱膨張係数の差少ら熱衝撃に弱く、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り泥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 本発明のり模型正特性半導体素子の製造方法は、Ｂ　ａ
　Ｔ　ｉＯ３系半導体粉末にＺｒＢ１２をその混合量が
全重量に対して１〜６０重量係加え、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−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
ＢａＴｉ○３系半導体粉系間導体粉末同士続のために導
電性添加剤が必要であり、Ｂ　ａ　Ｔ　１’０３系半導
体粉末同士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、ＺｒＢ１２を
用いたところに特徴を有している。このＺ　ｒ　Ｂ　１
２は常温では導体であり、１ｏＯＯ〜１１００℃以上の
温度になると一部分が分解して粒子表面にＢ２Ｏ３が析
出するが、粒子内部は元のま１で表面のＢＦ２膜により
分解が阻止される。従って、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３系半導
体粉末と、ＺｒＢ１２粉末を混合して焼成すると、Ｚｒ
Ｂ１２の表面に析出するＢ２Ｏ３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
、ＺｒＢ１２を添加するだけでガラス６ペー７ 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、導電性金属を添加することにより熱伝導性が悪い
ガラスフリットに比べて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　　　。

ＢａＴｉＯ３　　に１．ｏモル％のＮｂ２Ｏ３を加え１
３ω℃で焼成した後、粉砕してＢ　ａ　Ｔ　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１２重量楚のｚｒＢ１２粉末を加え均一に混
合し、さら顛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上にあらかしめ一
対のＡｑ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１０６１＼　。

℃／分の昇温速度で１３６０℃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Ｂ　ａ　Ｔ　１０３　に３．０モ
ル係のＬａ２９３を加え１２６０℃で焼成した後、粉砕
してＢａＴｉＯ３系半導、体粉末を得る。聞記ＢａＴｉ
Ｏ３系半導体粉末に全重量に対して２８重量係のＺｒＢ
１２粉末を加え均一に混合し、さらにａ−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℃／分の昇温速度で１０００℃まで昇温し
、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３．４にΩ／ｃｄ　であり、実施例２の場
合１．１にΩ／ｃｒｌであり、各々の温度と抵抗７ベー
２ 値の関係は第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。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、ＺｒＢ１２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。

丑だ、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のＺｒＢ１２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Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３系半導体粉末
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。また、ＺｒＢ１２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重量幅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、ＢａＴｉＯ３粉末同士の物理的固定も
できなく、一方６０重量係を越えると面積抵抗が小さく
なりすぎ、自己制御特性（ＰＴＣ特性）が小さくなり発
熱体に不適当になるためである。さらに、Ｂ　ａ　Ｔ　
ｉＯ３系半導体粉末とｚｒＢ１２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１２・・・・・・基板
、３，４・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名℃１
１１　　　寸　　つ　　〜　　、 （１ｆ）ｓ　ｋγ　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＺｒＢ＿１＿２をその混
   合量が全重量に対して１〜６０重量％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
   することを特徴とする厚膜型正特性半導体素子の製造方
   法。