JPS6158203A

JPS6158203A - 厚膜型正特性半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JPS6158203A
Application number: JP59179810A
Authority: JP
Inventors: 野井　慶一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1986-03-25

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１３ａＴｉＯ３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マスタ発熱体を得ることは困難で
あるとされていた。

従来、３　ａＴｉｏ　、　　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。

■　１３ａＴｉ０３　　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■の方法でば１３ａＴｉｏ、　　系半導体
の結晶粒子径が大きくもろいた・め、膜状にまでＩＲ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ちり、発熱体には適さず、またあら
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フトの材質によって
はＢａＴ　ｉｏｓ系半心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
ることにより熱面撃性、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］ｊ′Ｇ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ｙＢ２．　ＹＢ４．　ＹＢ６．　
ＹＢ、２のうち少くとも１種類以上を１〜６０重量％加
えて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
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、ＢａＴ工０．系扮末同志を物
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、ＹＢ２゜ＹＢ４．　
ＹＢ６．　ＹＢ、２　　を用いたところに特徴を有して
いる。これらＹＢ２．　ＹＢ４．　ＹＢ６．　ＹＢ、□
　は常温では導体であり、１０００〜１１００°Ｃ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８２０
３膜により分解が阻止される。従って、ＢａＴ工０．系
半導体粉末と、ＹＢ２．　ＹＢ４．　ＹＢ６．　ＹＢ、
２　　粉末を混合して焼成すると、ＹＢ２．　ＹＢ４．
　ＹＢ６．　ＹＢ、２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、ＹＢ２．　ＹＢ４．　ＹＢ６．　ＹＢ
、□　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。

実砲例１ＢａＴ工０．　Ｋ　１．０　モル％のＮｂ２ｏ５を加え
１３０゜°Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴｉＯ３系半
導体粉末を得る。前記ＢａＴｉ０３　　系半導体粉末に
全重量に対して１２重量％のＹＢ４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、Ａ１゜０３などからなる基板２上にあらかじめ一
対のＡｇなどの心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！ｌｌ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１３ａＴｘＯ５に３．０モル％の
ＣｅＯ２を加え１２６０’Ｃで焼成した後、粉砕してＢ
ａＴユ０３　　系半導体粉末を得る。前記ＢａＴユ０３
　　系半導体粉末に全重量に対して３８重量％のＹＢ６
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１０００°Ｃ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２の場合０．４にΩ／ｃＪ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、ＹＢ２゜ＹＢ
４．　ＹＢ６．　ＹＢ、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たし、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、　　　
　Ｋかわって熱伝導のよい導電性金属のＹＢ２．　ＹＢ
４゜ＹＢ６．　ＹＢ、２　　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、スフリーフ
印刷などによシ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ＢａＴｉ０３　　系半導体粉末と
しては１３ａＴｉｏ　５　　に各種の添加剤を加えて半
導体化またものであればなんでもよい。また、ＹＢ２゜
ＹＢ４．　ＹＢ６．　ＹＢ、２　　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
、ＢａＴ工０３　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、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末
とＹＢ、、　、　ＹＢ４．　ＹＢ６．　ＹＢ、２粉末を
ペースト状にするのに有機溶剤（実施例ではα−テレピ
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
合のみ示したが、複数種類を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。

【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名簿　
１　図第　２　図＝ｅ昌／ｒ（ｍｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＹＢ＿２、ＹＢ＿４、Ｙ
Ｂ＿６、ＹＢ＿１＿２のうち少なくとも１種類以上を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。