JPS60206106A - 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　ａ　Ｔ　１０３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　ａＴ　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　ａＴ　ｉＯｓ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
ａＴｉＯ３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Ｂ　ａ　Ｔ　ＩＯ３系半導体
のえ、□ヵ８゜０うぃえゎ、ゆよよ、□い　（すること
は甚だ困難である。まだ、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ットの材質によってはＢ　ａ
Ｔ　ｉ　Ｏ３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
ルコトによりＢａＴｉ○３系半導体とガラスフリットの
側熱性、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、Ｂ　ａ
　Ｔ　１０３系半導体粉末にＣｒ５ＳＩＬＣｒ３Ｓ１２
．Ｃｒ５Ｓ１３゜ＣｒＳｉ　、ＣｒＳｉ２のうち少なく
とも一種類の粉末を１、○〜６ｏ、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
ＢａＴ　ｉ○３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、Ｂ　ａＴ　１０３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、Ｃｒ３Ｓｉ　、Ｃｒ
５Ｓｔ２．Ｃｒ６Ｓｉ３．ＣｒＳｉ　、ＣｒＳｉ２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Ｃｒ３Ｓｉ　、Ｃｒ３Ｓｉ２．Ｃｒ５Ｓｉ３．
ＣｒＳｉ　、ＣｒＳｉ２は常温では導体であり、１００
０〜１１ｏＯ℃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１まで
表面の３１０２継、により分解が阻止される・従って、
Ｂ　ａ　Ｔ　ＩＯ３Ｏ３系半導体粉末Ｃｒ３Ｓｉ　、Ｃ
ｒ３Ｓｉ２．Ｃｒ５Ｓｉ３．ＣｒＳｉ　。

Ｃｒ　Ｓ　１２　粉末を混合して焼成すると、Ｃｒ３Ｓ
ｉ。

Ｃｒ３Ｓｉ２．Ｃｒ５Ｓｔ３．ＣｒＳｉ　、ＣｒＳｉ２
の表面に析出するＳ　ＩＯＪ”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、Ｃ
ｒ５Ｓ１．Ｃｒ５Ｓ１２゜Ｃｒ５Ｓｉ３．ＣｒＳｉ　、
ＣｒＳｉ２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 ＢａＴｉＯ２に１．０　モ／ｌ、％ノＮｂ２Ｏ５を加え
１０００℃で焼成した後、粉砕してＢａＴ　ｉ○３系半
導体粉末を得る。前記Ｂ　ａ　Ｔ　１０３系半導体粉末
に全重量に対して４．０重量係のＣｒ　３Ｓ　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℃／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ＢａＴ　ｉ○３に３．０モル係の
Ｎｂ２Ｏ，を加え１２６０℃で焼成した後、粉砕してＢ
ａＴｉ○３系半導体粉末を得る。前記Ｂ　ａ　Ｔ　１０
３系半導体粉末に全重量に対して１９．５重量係のＣｒ
Ｓｉ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℃／ｍｉｎの鎮温速度で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。

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５．１に０７Ｍであり、実施例２の場合２
．８にΩ／ｃｒｔｘ　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、Ｃｒ３Ｓｉ　、ＣｒＳｉに代えてＣｒ　ｓＳ　
１２１　Ｃｒ　ｓＳ　ｉ３゜ＣｒＳｉ２を用いても前記
実施例と同等の効果を得ることができ、捷だそれらを同
時に加えても差支えないものであった。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、Ｃｒ５Ｓ１２
．Ｃｒ５ｌなどの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Ｌととなる。

まだ、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Ｃｒ　３Ｓ　１２　。

ＣｒＳｉ　など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Ｂ　ａＴ　ｚＯｓ系半導体粉末と
してはＢ　ａ　Ｔ　１０ｓ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、Ｃｒ　３Ｓ
　１２　。

ＣｒＳｉなどの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
きく彦りすぎ発熱体に不適渦であり、ＢａＴｉＯ３粉末
同志の物理的固定もでき々く、一方６０重量係を越える
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、ＢａＴ　ｉ○３系半導体粉末とＣｒ、Ｓ　ｉ２．
　ＣｒＳ　ｉ粉末をペースト状にす６″１機溶４′］（
７″＠　９’′ｌｆ　Ｂ“−７″′〜−１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 →’＋Ｌノ１］１′　（ｏｃ＞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｂ　ａ　Ｔ　１０３系半導体粉末にＣｒ　３３　ｚ　、
   Ｃｒ　ｓｓ　１２　、Ｃｒ５ｓ　ｚ　ｓ　。 ＣｒＳ　ｉ　、ＣｒＳ　ｉ２のうち少なくとも一種類の
   粉末を１、○〜６０．０重量係加え、ペ多灯ト状にした
   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。−