JPS6158207A - 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
御機能を何し、外部の制御回路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。

■　ＢａＴ工ｏ３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ＢａＴｉＯ３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
ラスフリットると共にガラスフリットの材質によっては
３ａＴｉ０３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４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ＳｍＢ　６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
１３ａ’ｌ’ｉ０３系半専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、ＢａＴｉ０ａ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。

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、ＳｍＢ６を用いたと
ころに特徴を有している。このＳｍＢ。

は常温では導体であり、１０００〜１１０ＱｏＣ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、粒子内部は元のままで表面の８２０３膜によ
り分解が阻止される。従って、ＢａＴｉＯ３系半導体粉
末と、ＳｍＢ６粉末を混合して焼成すると、ＳｍＢｓの
表面に析出するＢ２６３がガラスフＩＪ　ソｌ−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、
ＳｍＢ、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、熱価ｓ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１．０−ｆ−／Ｉｚ％のＮｂ２Ｏ５を加
え１３００’（で焼成した後、粉砕してＢａＴｉ０Ｊ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１５重量％のＳｍＢ６粉末を加え均一に混
合し、ざらに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１０１１ｃ　／ｍ工ｎの昇温速度
で１３５０℃まて昇温し、１時間保持した後、炉内放冷
する。このようにして実施例２ 実施例１と同様にしてＢａＴｉＯ３に３．０モル％のＬ
２Ｌ２０３を加え１２５０℃で焼成した後、粉砕してＢ
ａＴｉＯ３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３ｏ重量％のＳｍＢ６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。ついて、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をスフＩＪ　＋ン印刷などにより塗布し、室温か
ら１０℃／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。

こうして慴た厚膜型半導゛体層子の室６■での面積抵抗
は実施例１の場合１．８にΩ／ｃｔ４てあり、実施例２
の場合０．７　ＫΩ１０Ｊであり、各々の温度と抵抗値
の関係は＠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は実発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、ＳｍＢ６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型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ＳｍＢ６を用いることによ
り、熱伝導が良（なり熱面粘性も向　　　。

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１３ａＴｉ０３系半導体粉末とし
ては３ａＴｉＯ３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、ＳｍＢ　６粉末の添
加量を全重量に対して１〜６０重口％と規定したのは、
１重量％未謂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（ＰＴ（：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、ＢａＴｉ０ａ系
半導体粉末とＳｍＢ　６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、
ペースト状にて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、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 、し七１１ ■ｉｌｌ ゛■斗−ｌ ｔ７グ：ＬＩＬ　ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＳｍＢ＿６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。