JPH0376278A - 積層半導体セラミック素子の製造方法 - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、複数の半導体セラミック板を積層するとと
もに、内部に電極を形成してなる積層半導体セラ果ンク
素子の製造方法に関する。

（ｂｌ従来の技術 一般に、半導体セラミクスの特性を利用した電子部品は
、その特定の特性を向上させる目的で複数の半導体セラ
ミック層を積層させた、所謂積層型の半導体セラミック
素子が製造されている０例えば、半導体セラミックを用
いた熱電素子においては、その熱起電力を高めるために
、複数のｐ型半導体層とｎ型半導体層を積層して多層化
している。また、電圧非直線性抵抗体（バリスタ）や正
特性サーミスタなどにおいては、低抵抗化を図るため、
複数の半導体セラ１７５層を積層するとともに、各層間
に内部電極を形成し、積層体の端部で所定の内部電極同
士を接続している。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところで、このような積層半導体セラミック素子を製造
する主な方法としては、複数の半導体セラミックのグリ
ーンシートを形成し、各グリーンシートに導電ペースト
を印刷し、各グリーンシートを積層し一体焼成する方法
と、予め半導体セラミックの焼結板を作成し、これに導
電ペーストを印刷し、各焼結板を積層して電極ペースト
を焼き付けることにより一体化する方法とがある。とこ
ろが、一体焼成による方法では、電極材料として、高温
焼成に耐えられる耐熱性の高い貴金属材料を用いなけれ
ばならず材料コストが嵩む。また、Ｐｄ、Ｐｔなどの貴
金属を電極材料に用いると、半導体セラミック層との間
にシミツトキーバリアが形成され、非オーミツク性接触
となって抵抗値が増大することになる。逆に、Ａｇ−Ｐ
ｄなどの安価な電極材料を用いる場合には、半導体セラ
主ツクを低温焼成しなければならず、焼結が不充分とな
って目的の特性が得られないという問題が生じる。一方
、焼結した半導体セラミック板に電極ペーストを印刷し
、焼きつける方法では、積層数を増大させるため各半導
体セラミック板を薄くした場合、導電ペーストなどの印
刷時に割れやクラックが生じるという問題がある。

この発明の目的は、半導体セラミックの焼結板に対し電
極ペーストなどを焼き付け、且つペースト印刷時の割れ
やクランクをなくし、より薄層の半導体セラミック板を
用いることができる、積層半導体セラミック素子の製造
方法を提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明の積層半導体セラミンク素子の製造方法は、可
燃性のシート基材にガラスペーストと導電ペーストを印
刷して中間シートを形成し、複数の半導体セラミンク板
間に上記中間シートを挟み、積層状態で加熱することに
よって上記シート基材を燃焼させるとともに上記ガラス
ペースト及び導電ペーストを焼き付けて複数の半導体セ
ラミック板間に絶縁ガラス層および電極層を形成するこ
とを特徴とする。

（ｅ）作用 この発明の積層半導体セラミック素子の製造方法におい
ては、可燃性のシート基材にガラスペーストと導電ペー
ストが印刷されて中間シートが形成され、複数の半導体
セラミック板間に上記中間シートが挟まれて積層された
状態で加熱されるため、可燃性のシート基材が燃焼し、
シート基材に印刷されていたガラスペーストおよび導電
ペーストが各半導体セラミック板間に焼き付けられて絶
縁ガラス層および電極層が形成される。また、焼き付け
られた絶縁ガラス層および電極層によって各半導体セラ
ミック板間が一体化され、積層半導体セラミツタ素子が
得られる。

このように、複数の半導体セラ泉ツク板の各々に直接導
電ペーストなどを印刷する必要がないため、印刷時にお
ける半導体セラミンク板の割れやクラックが生じない、
また、硬質の半導体セラ宅ツタ板ではなく、シート状の
基材にガラスペーストと導電ペーストを印刷するため、
長尺の状態で印刷すること力ξ可能となり、生産性が向
上する。

＜１＞実施例 く第１の実施例〉 第１の実施例として積層熱電素子の製造方法について以
下に述べる。

先ず、ｐ型半導体セラミックとして、Ｎｉ０９９．５ｗ
ｏｊ！％に対しＬｉ！Ｏを０．　５ｒａｏ１％ドープし
た材料を１０００℃で仮焼し、そして有機バインダ、溶
剤、分散剤を混合し、厚み０．０５ｍのグリーンシート
を底形した。このグリーンシートを７．５Ｘ６．５ｍｍ
のサイズにカットし、１２５０℃で１時間焼成し、焼結
板を得た。

また、ｎ型半導体セラミックとして、Ｂ　ａ　Ｔ　１Ｏ
ｓ８０ａ＋ｏｆ％、ＣａＴｉＯｓ　１９．５ｍｏ１％に
対してＹ２Ｏ，を０，５ｍｏｊ！％ドープした材料を１
１００℃で仮焼し、これに有機バインダ、溶剤および分
散剤を混合し、厚み０．０５ｍのグリーンシートを底形
した。このグリーンシートを７゜５Ｘ６．５ｍのサイズ
にカットし、１３５０℃で１時間焼成し焼結板を得た。

焼成後の焼結板のサイズはｐ型、ｎ型共に６゜ＩＸ５．
ＯＸｏ、０３ｍである。

一方、可燃性シートとしてパラフィン紙を６゜ＩＸ５．
Ｏｍｍのサイズにカットし、電極形成用の導電ペースト
と絶縁層形成用のガラスペーストをその両面に印刷した
。

第１図は導電ペーストとガラスペーストを印刷したパラ
フィン紙と半導体セラミック板の積層前の状態を示す斜
視図である。同図においてｌａ。

ｌｂ、ｌｃはｐ型半導体セラミック板、２ａ、２ｂはｎ
型半導体セラミック板である。また、３ａ〜３ｄはパラ
フィン紙、４ａ〜４ｄは導電ペースト、５ａ〜５ｄはガ
ラスペーストである。ここで導電ペーストとして、Ａｇ
、ワニス、フリットおよび溶剤を混練してペースト状に
したものを用いた。また、ガラスペーストとして、ガラ
ス粉末。

フェス、フリフトおよび溶剤を混練してペースト状にし
たものを用いた。

このように各ペーストを印刷したパラフィン紙と半導体
セラミック板を積層し、６００℃まで加熱することによ
って導電ペーストとガラスペーストの同時焼付を行った
。

第２図は焼付前の積層体の断面構造、第３図は焼付後の
積層体の断面構造をそれぞれ示す図であり、焼付後は第
３図に示すようにパラフィン紙が燃焼し、４ａ〜４ｄは
焼付によってＡｇ電極となり、ｐ型半導体セラミック板
とｎ型半導体セラミック板の一端部を両側で電気的に接
続し、また５ａ〜５ｄは焼付によって絶縁ガラス層とな
る。その後、さらに第３図に示すように外部電極６ａお
よび６ｂを設けることによって積層熱電素子が得られる
。

なお、第１図〜第３図では説明上層数を少なく表したが
、ｐ型半導体層とｎ型半導体層をそれぞれ５０層として
、電極焼付による収縮後の寸法が１０Ｘ５．ＯＸ４ｍの
積層体を形成した、これを１０Ｘ０．３Ｘ４ｍの寸法に
スライスして熱電素子を作成したところ約７０ｍＶ／に
の熱起電力が得られた。

く第２の実施例〉 第２の実施例として積層型の電圧非直線性抵抗体（バリ
スタ〉や積層型の正特性サーミスタなと、複数の半導体
セラミック板間に内部電極を形成し、１つおきに内部電
極を共通接続したタイプの積層半導体セラミック素子に
ついて以下に述べるまず、所定原料に有機バインダを加
えた材料でグリーンシートを形成し、これを所定サイズ
（例えば５０．０Ｘ２０．０１１１１）にカットして、
所定の厚み（例えば０．２〜０．３ｍ＞になるように積
み重ね熱圧着を行う、そして所定寸法（例えば７、ＯＸ
６．３ｍ）にカントして焼成を行い焼結板を得る。

一方、可燃性シートとしてパラフィン紙を上記焼結板と
同一寸法にカントし、電極形成用の導電ペーストと絶縁
層形成用のガラスペーストをその両面に印刷する。

第４図は導電ペーストとガラスペーストを印刷したパラ
フィン紙と半導体セラミック板の積層前の状態を示す斜
視図である。同図において１０ａ〜１０ｅは所定の特性
を有する半導体セラミック板であり、例えばバリスタで
あれば電圧非直線特性を示す半導体セラミンク板であり
、正特性サーミスタであれば正の抵抗温度特性を示す半
導体セラミック板である。また、３ａ〜３ｄはパラフィ
ン紙、ｌｌａ〜ｌｉｄ導電ペースト、１２子〜１２ｄは
ガラスペーストである。

このように各ペーストを印刷したパラフィン紙と半導体
セラミック板を積層し、乾燥後例えば６００℃まで加熱
することによって導電ペーストとガラスペーストの同時
焼付を行う。

第５図は焼付前の積層体の断面構造、第６図は焼付後の
積層体の断面構造をそれぞれ示す図であり、このように
焼付によってパラフィン紙３ａ〜３ｄが燃焼し、ｌｌａ
〜ｌｉｄは焼付によってＡｇ電極となり、積層半導体セ
ラミック素子の内部電極を構威し、１２ａ〜１２ｄは焼
付によって絶縁ガラス層となる。

第７図は完成した積層半導体セラミック素子の正面図で
あり、このように積層体の両端部に外部電極１３を形成
することによって、上記各導電ペーストの焼付層が交互
に接続されたチップ状積層半導体セラ逅フク素子が得ら
れる。

（ｇ）発明の効果 この発明によれば各半導体セラミック層を半導体セラミ
ックの焼結板により構成し、導電ペーストの焼付によっ
て積層一体化するため、一体焼戒により起因する問題、
すなわちセラミック材料と電極の反応、焼成温度の制限
および非オーミツク性接触などの問題がない。しかも、
半導体セラミック板に直接導電ペーストなどを印刷する
必要がないため、印刷時における半導体セラミック板の
割れやクランクを生じることがなく、各半導体セラミッ
ク板をより薄層化することができる。これにより小型で
積層効率の高い積層半導体セラミック素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の第１の実施例に係る図であ
り、第１図は積層熱電素子の製造途中の斜視図、第２図
はその焼付前の断面図、第３図は焼付後の断面図である
。第４図〜第７図は第２の実施例に係る図であり、第４
図は製造途中の斜視図、第５図はその焼付前の断面図、
第６図は焼付後の断面図である。さらに第７図は完成品
の正面図である。 ３ａ〜３ｄ−パラフィン祇（可燃性シート）、４ａ　〜
４ｄ、ｌｌａ〜１ｌｄ−導電ペーストおよびその焼付後
の電極層、 ５ａ　〜５ｄ、１２ａ〜１２ｄ−ガラスペーストおよび
その焼付後の絶縁ガラス層、 ６ａ、５ｂ、１３−外部電極、 １０ａ〜１０ｅ−半導体セラミック板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可燃性のシート基材にガラスペーストと導電ペー
   ストを印刷して中間シートを形成し、複数の半導体セラ
   ミック板間に上記中間シートを挟み、積層状態で加熱す
   ることによって上記シート基材を燃焼させるとともに上
   記ガラスペースト及び導電ペーストを焼き付けて複数の
   半導体セラミック板間に絶縁ガラス層および電極層を形
   成することを特徴とする積層半導体セラミック素子の製
   造方法。