JPS6158202A - 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 ＢａＴｉ０．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ｒ
ｔｒｔｊ御機能を有機能外部のＩＵ１］御回路全回路と
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ＢａＴｉＯ３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、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。

■　ＢａＴｉＯｓ系半導体粉末に４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ＢａＴ工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、またあらかじめガラ
スフリソトを調合、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
Ｃｌ３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、ＢａＴ
ｉＯ３系半導体粉末に５ＯＢ２１５ｃＬｚのうち少なく
とも１ね類を１〜６０重量％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０ 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、５ｃＢ２および／ま
たはＳＯＢ　＋　２を用いたところに特徴を有している
。この５ＣＢ２　ｒ　”ＣＢ１２は常温では導体であり
、１０００〜１１ｏｏ℃以上の温度になると一部分が分
解して粒子表面に８２０３が析出するが、粒子内部は元
のままで表面の８２０５膜により分解が阻止される。従
って、ＢａＴｉ０５系半導体粉末と、５ＣＢ２　＊　Ｓ
ＣＢ＋　２粉末を混合して焼成すると、５ＣＢ２　、５
ＣＢ１２の表面に析出するＢ２Ｏ３カカラスフリノトと
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、５ｃＢ２，５ｃＢ１２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、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？Ｌ　Ｔ　１０３　ｉ’ＣＩ　−０モ）Ｉｉ’　％　
ノＮ　ｂ　２０　ｓを加え１３００’Ｃで焼成した後、
粉砕してＢａＴｉＯ３系半導体粉末を得る。前記ＢａＴ
ｉ０５系半導体粉末に全重量に対して５重量係の５ｃＢ
２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、Ａ（１２０ｓなどからなる基板２上にあらか−じ
め一対のＡｇ　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ＢａＴ工０５に３．０モルチのＬ
ａ２Ｏ３を加え１２５０°Ｃで焼成した後、粉砕してＢ
ａＴｉ０　Ｂ系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉ０５系
半導体粉末に全重量に対して４０重量％のＳＣＢ＋２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／　ｍｉｎの昇温速度で１３００℃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櫂抗は実
施Ｖ１戸○場合５．３にΩ／ｃｍ’であシ、実施例２の
場合０．５　ＫΩ／−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、５ＣＢ２＋Ｓ
ＯＢ　ｊ　２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の５ＣＢ２．ＳＯＢ＋２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０ なお、本発明においてＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
はＢａＴｉＯｓ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、５ｃＢ２゜５ｃＢ１２
粉末の添加量を全重量に対して１〜６Ｑ重量％と規定し
たのは、１重量％未満では面積抵抗が犬きくなシすぎ発
熱体に不適当であり、ＢａＴ工０５粉末同志の物理的固
定もできなく、一方６０重世チ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、ＢａＴ
ｉ０５系半導体粉末と５ＣＢ２．　ＳＣＢ＋２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。なお、実施例では添加物が１種類の場合
のみ示しだが、２種類同時に加えても同様の効果がある
ことを確認した。

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０

【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０ 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名第１
図 第２図 一当ノ１［（・Ｃ〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＳ＿ｃＢ＿２、Ｓ＿ｃＢ
   ＿１＿２のうち少なくとも１種類を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。