JPS60206103A - 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だめ広く
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　ｚ　Ｏ３
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、ＢａＴ　ｉ○３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。

■　Ｂ　ａ　Ｔ　１０ｓ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だめ、膜状に丑で研磨することは
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　ａＴ
　ｉＯｓ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　ｉＯ３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、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ｉ
−１：ＢａＴｉ○３系半導体粉系間導体粉末同志続のた
めに導電性添加剤が必要であり、Ｂ　ａ　Ｔ　１０ｓ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Ｗ３Ｓ　１　。

Ｗｓ　Ｓ　ｌｓのうち少なくとも一種類を用いたところ
に特徴を有している。

これらのＷ３Ｓｉ、Ｗ５Ｓｉ３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３１０２が析出するが、粒子内部は元の
寸まで表面のＳｉｏ２膜により分解が阻止される。従っ
て、Ｂ　ａ　Ｔ　１０３系半導体粉末と、Ｗ　Ｓｔ、Ｗ
、’Ｓｉ３粉末を混合して焼成すると、Ｗ３Ｓｉ、Ｗ５
Ｓｉ３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
、Ｗ３Ｓｉ、Ｗ６Ｓｉ３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。

寸だ、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 Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯｓに１．０％ル％のＮｂ２Ｏ５を加え
１３００℃で焼成した後、粉砕してＢ　ａ　Ｔ　１０３
系半導体粉末を得る。前記Ｂａ　Ｔ　ｉＯｓ系半導体粉
末に全重量に対して９．０重量係のＷ３Ｓ１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、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
より塗布し、室温から１０１：／ｍｉｎの昇温速度で１
３５０’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Ｂ　ａＴ　ｉＯ３に３．○モル係
のＬ　ａ２０３を加え１２５０℃で焼成した後、粉砕し
てＢ　ａ　Ｔ　１０３系半導体粉末を得る。前記Ｂ　ａ
　Ｔ　ｉＯｓ系半導体粉末に全重量に対して２９．６重
量係のＷ６Ｓｉ３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／ｍｉｎの昇温速度で１
３０ＣＩ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４．９にΩ／Ｃａであり、実施例２の場合
０．２にΩ／ｃｌｈ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、Ｗ３Ｓｉ、Ｗ５Ｓｉ３粉末を同時に加えた場合
にも前記実施例と同等の効果を得ることができた。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、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。

寸た、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Ｗ３Ｓ　ｉ。

Ｗ５Ｓｉ３を用いることによシ、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ｒ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　ａ　Ｔ　１０３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。まだ、Ｗ３Ｓ　
１および／またはＷ５Ｓｉ３粉末の添加量を全重量に対
して１〜６０重量係と規定したのは、１重量係未満では
面積抵抗が大きくなりすぎ発熱体に不適当であり、Ｂ　
ａ　Ｔ　ｚ　Ｏｓ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（ＰＴＣ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、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３系半
導体粉末とＷ３Ｓｉ、Ｗ５Ｓｉ３粉末をペースト状にす
るのに有機溶剤（実施例ではａ−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・模型正特性半導
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 →僅度（°Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＷ３Ｓ　ｉ　、　、　’Ｗ
   ５Ｓ　ｉ３のうち少なくとも一種類の粉末を１．０〜６
   ０．０重量多灯え、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、焼成す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。