JPS6012704A - 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 ＢＩＬＴｉＯｓ　系半導体からなる素子は所定温変身と
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
度側副機能を有し、外部の制（財）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ＢＩａＴｉＯｓ　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ザ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、ＢａＴｉ０Ｂ　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た。

■　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。

■　ＢａＴｉ０　ｓ　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ＢａＴｉ０　Ｍ　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Ｂ
ａＴｉＯ３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ＢａＴｉＯｓ　系半導体とガラスフリットの
耐熱性、熱膨張係数の差がら熱衝撃に弱く、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
を持っ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
ｉＯｓ系半導体粉末にＰｒ８ｉ、ＰｒＳｉ２゜Ｐｒ　ｓ
ｓｉ　ｓ　粉末の１種類または２種類以上を全重量に対
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
ＢａＴｉＯｓ　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、ＢａＴｉＯｓ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
の両方の役割をはたすものとしてＰｒ８ｉ。

ＰｒＳｉ２またはＰｒ５Ｓｉｓ　を用いたところに特徴
を有しティる。このＰｒＳｉ、Ｐｒ８ｉｚ、Ｐｒ５Ｓｉ
３は常温では導体であり、１ｏｏＯ〜１１００″Ｃ以上
の温度になると一部分が分解して粒子表面にＳｉＯ２が
析出するが、粒子内部は元のままで表面のＳｉＯ２膜に
より分解が阻止される。従って、ＢａＴｉＯｓ　系半導
体粉末と、ＰｒＳｉ、ＰｒＳｉ２　またはＰｒ５８ｉ３
＝粉末を混合して焼成すると、ＰｒＳｉ、Ｐｒ８ｉ２　
またはＰｒ　ｓｓｉ　ｓ　の表面に析出するＳｉＯ２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、ＰｒＳｉ。

Ｐｒ８ｉ２またＪｄＰｒｓＳｉ３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を伝導性が良くなり、燃衝撃性も向
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 ＢａＴｉＯｓに１．０モル％のＳｒＯを加え１３００°
Ｃで焼成した後、粉砕してＢ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ，ｓ系半
導体粉末を得る。前記ＢａＴｉ０ｇ　系半導体粉末に全
重量に対して゛２６重量−のＰｒＳｉ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、ム１２０５などからなる基板２上にあらかじめ二
対のムｇ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”Ｃ／　ｍ　ｉ　ｎ　の昇温
速度で１３６０°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Ｊ３ａＴｉＯｓ　に３．０モルチ
のＳｒＯを加え１２６０°Ｃで焼成した後、粉砕してＢ
ａＴｉ０ｇ　系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉＯｓ系
半導体粉末に全重量に対して４０重量−のＰｒＳｉ２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℃／ｗｉｎ　の昇温速度
で１３００’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抵抗は実
施例１の場合０．８０　ＫΩ／ｄであり、実施例２の場
合０．２５　ＫΩ／　ｃｌ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甲でムは実施例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ＰｒＳｉ、ＰｒＳｉ２　粉末に代えてＰｒ
５Ｓｉ３粉末を用いた場合も前記実施例の場合と同様な
特性を得ることができた。また、これらＰｒＳｉ　、　
ＰｒＳｉ　２　、　Ｐｒ　ｓ　Ｓｉ　ｓ　粉末を２種類
以上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、どれらＰｒＳｉ、ＰｒＳｉ２ま
たはＰｒ５Ｓｉｓ粉末の１種類または２種類以上をＢａ
ＴｉＯｓ　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、Ｐｒ５ｊ、　
、　ＰｒＳｉ　２　、　Ｐｒ　ｓｓｉ　ｓ　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にかわっ
て熱伝導のよい導電性金属のＰｒＳｉ　。

Ｐｒ５ｉｚ、Ｐｒ５Ｓｉｓ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。

なお、本発明においてＢａＴｉ０５系半導体粉末として
はＢａＴ工０３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、ＰｒＳｉ、ＰｒＳｉ２
．Ｐｒ　５ｓｉ　５　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重量襲未満では面
積抵抗が大きくなりすぎ発熱体に不適当であり、ＢａＴ
ｉＯ３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
（ＰＴＯ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、ＢａＴｉＱｓ　系半導体粉末とＰｒＳ
ｉ　。

Ｐｒ５ｉｚ、Ｐｒ５Ｓｉｓ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 →傷痕（’Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＰｒＳｉ、ＰｒＳｉ２゜Ｐ
   ｒ　ｓ　Ｓｉ　ｓ　粉末の１種類または２種類以上を全
   重量に対して１〜６０重量％加え、ペースト状にし素子
   の製造方法。