JPS6012702A - 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 Ｂ　ａＴ　ｉＯｓ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　１０３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。

（１）　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。

（２）真空蒸着法により基板上に薄膜を形成する。

（３）　ＢａＴｉＯ３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（１）の方法ではＢａＴｉＯ３系半導体の
結晶粒子径が犬き（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（２）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（３）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ットの材質によっ
てはＢ　ａＴＩＯｓ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　ＩＯｓ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
ることによシ熱衝撃性、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ＮｄＳ　１２　、　ＮｂＳ　１２に
粉末の少なくとも１種類を全重量に対して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
Ｂ　ａＴ　ｉＯ３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　ｉＯｓ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ＮｄＳ　ｉ２またはＮ
ｂ　Ｓ　１２を用いたところに特徴を有している。

このＮｄＳ　ｉ２　、　ＮｂＳ　１２は常温では導体で
あり、１０００〜１１００℃以上の温度になると一部分
が分解して粒子表面にＳ　ｉ０２が析出するが、粒子内
部は元のままで表面の８１０２膜により分解が阻止され
る。

従って、　Ｂ　ａＴ　１０３系半導体粉末と、　Ｎｄ５
ｘ２またはＮｂＳ　ｉ２粉氷を混合して焼成すると、Ｎ
ｄＳ　１２またはＮｂＳｉ２の表面に析出するＳ　１０
２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、ＮｄＳ　１２またはＮｂＳ　
１２粉末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シ、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 ＢａＴｉＯ３Ｋ　１．０−Ｅニル％（Ｑ　ＳｒＯヲ加工
１３００℃で焼成した後、粉砕してＢａＴ　ｉＯｓ系半
導体粉末を得る。前記Ｂ　ａＴ　ｉＯ３系半導体粉末に
全重量に対して１０重量％のＮｄＳ　１２粉末を茄え均
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、Ａｌ２Ｏ３などからなる基板２上にあらかじめ一
対のＡｑ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
よシ塗布し、室温から１０℃／ｍ　ｉ　ｎの昇温速度で
１３５０℃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　ａＴ　ｉ０３に３．０モルチ
のＳｒＯを加え１２６０℃で焼成した後、粉砕してＢ　
ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３系半導体粉末を得る。前記Ｂ　ａＴ　
１０３系半導体粉末に全重量に対して１５重量％ＮｂＳ
　１２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０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シ塗布し
、室温から１０℃／　ｍｉ　ｎ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０ 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１．９にΩ／ｄであり、実施例２の場合１
．４にΩ鷹であり、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。

ここで、前記ＮｄＳ　１２　、　ＮｂＳ　１２粉末を混
合して添加した場合にも同等の特性が得られることを確
認した。そして、これらＮｄＳ　ｉ２　、　ＮｂＳ　ｘ
　２粉末の１種類または混合物をＢａＴｉ○３系半導体
粉末に全重量に対して１〜６０重量％の範囲で添加した
場合に良好な特性を有する厚膜型正特性半導体素子が得
られた。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、Ｎｄ５１２　
。

Ｎｂ　Ｓ　１２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ＮｄＳ　１２　。

ＮｂＳｉ２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、スクリーン印刷などによシ製
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Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯｓ系半導体粉末
としてはＢ　ａＴ　ｉＯ３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、ＮｄＳｉ２
゜ＮｂＳ　ｉ２粉末の添加量が全重量に対して１〜６０
重量％の範囲を外れた場合、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、ＢａＴｉ○３
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
Ｃ特性）が小さくなシ発熱体に不適当になるためである
。さらに、Ｂ　ａ　Ｔ　ＩＯｓ系半導体粉末とＮｄＳ　
１２　、　ＮｂＳ　１２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シ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　はが１名第２
図 →う昆崖（”ＣＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＮｄＳ　１２　、　ＮｂＳ
   　１２粉末の“少くとも１種類を全重量に対して１〜６
   ０重量％る厚膜型正特性半導体素子の製造方法０