JPS6012705A - 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糸半導体
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 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、焼成したものを膜片に研
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ＢＩＬＴｉＯｓ　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シ易く
制御が困難であシ、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ＢａＴｉＯｓ　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フト
を均一に混合することは困難であシ、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
るととＫよシ熱衝撃性、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
ｉ０　ｓ　系半導体粉末にＣｅＳｉ、ＣｅＳｉ２゜Ｃｅ
５Ｓｉ３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シ厚膜型
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　系中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、１３ａＴｉｏ　ｓ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哀フリット
の両方の役割をはだすものとしてＣｅＳｉ。

ＣｅＳｉ２またはＣｅ５Ｓｉｓ　を用いたところに特徴
を有している。この０ｅＳｉ、Ｃｅ８ｉ２．Ｃｅ５Ｓｉ
３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、ＣｊｅＳｉ、ＣａＳｉ２　またはＣａ５Ｓｉ
３粉末を混合して焼成すると、ＣａＳｉ、ＣｅＳｉ２．
Ｃａ５８ｉｓ　（７）表面に析出するＳｉＯ２がガラス
フリフトと同じ役割をし、粒子内部が導電性添加剤の役
割をするため、ＣｅＳｉ。

ＣａＳ↓２またはＣｅ５Ｓｉｓ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シ熱伝導性が悪い
ガラスフリットに較べ熱伝導性が良くな−９、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 ＢａＴｉＯｓ　に１．０モル％のｆ３ｒｏ　を加え１０
００°Ｃで焼成した後、粉砕してＢ１ＴｉＯｓ　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３６重量％のＣｅ８ｉｚ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１２０３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１０℃／ｗｉｎ　の昇温速度で１
３６０℃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ＢａＴｉＯｓ　に３．０モル％の
ＳｒＯを加え１２５０’Ｃで焼成した後、粉砕してｇａ
Ｔｉｏ　ｓ　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１０重量％のＣｅ５Ｓｉ３
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／！ｌｌ１ｎ　の昇温速度で１３００’
Ｃ４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。

こうして得だ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０．９にΩ／　Ｃａであり、実施例２の場
合１．４にΩ／　ｃｌであシ、各々の温度と抵抗値の関
係は第２図に示した通シであった。第２図で人は実施例
１によシ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Ｃｅ３ｉ２．Ｃｅ５３ｉ３粉末に代えてＣ
ａｄｉ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ＣｅＳｉ、ＣｅＳ
ｉ２．Ｃｅ５Ｓｉ３　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、これらＣｅＳｉ、ＣｅＳｉ２またはＣｅ５８ｉｓ粉
末の１種類または２種類以上をＢａＴｉＱｓ　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、ＣｅＳｉ、Ｃ
ｅＳｉ２．Ｃｅ５Ｓｉ３　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だし、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ＣｅＳｉ。

０ｅＳＬ２，０ｅｓＳｉ５を用いることにより、熱伝導
が良くなυ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ＢａＴｉＯｓ　系半導体粉末とし
てはＢａＴｉＯｓ　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、ＣｅＳｉ、Ｃｅ５
ｉｚ、Ｃｅ５Ｓｉ３　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、Ｂａ’
ｒｉ、ｏ　ｓ　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シすぎ、自己
制御特性（ＰＴＣ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、ＢａＴｉ０５　系半導体粉末
とＱｅＳｉ。

ＣｅＳｉ２．Ｃｅ５Ｓｉ３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２
図 →５遥（贋（・ｃン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯｓ　系半導体粉末にＣｅＳｉ、ＣｅＳｉ２゜
   Ｃｅ５Ｓｉ３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。