JPS60260102A - 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　ｉ　０５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および
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　ｉ　Ｏ５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。

■　真空蒸着法によシ基板上に薄膜を形成する。

■　Ｂ　ａＴ　ｉ　０５系半導体粉末に導電性の添加剤
とガラスフリ、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ＢａＴｉＯ
３系半導体の持つスイッチング特性および自己発熱特性
を劣化させる。そして、ガラスフリットを加えることに
よＶ）　Ｂ、ａＴｉ０５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系半導体粉末にＰｒＰを１．０〜６０．０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υ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
ＢａＴｉ０ｙ、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υ、ＢａＴｉＯ３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、Ｐ、Ｐを用いたとこ
ろに特徴を有している。このＰｒＰは常温では導体であ
り、１０００〜１１ｏＯ℃以上の温度になると一部分が
分解して粒子表面にＰ２Ｏ５が析出するが、粒子内部は
元のままで表面のＰ２Ｏ５膜により分解が阻止される。

従って、ＢａＴ　ｉ　０５系半導体粉末と、ＰｒＰ粉末
を混合して焼成すると、ＰｒＰの表面に析出するＰ２Ｏ
５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、ＰｒＰ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 ＢａＴ　１０５　Ｋ　１．０　モ／ｌ／　％　ｃＱ　Ｎ
ｂ２Ｏ５を加え１３００℃で焼成した後、粉砕してＢａ
Ｔ１０３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７．０重量％のＰｒＰ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、Ｕ、、Ｏ５などからなる基板２上にあらかじめ一
対のｉｇ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
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　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ５に３．０モ
ルチのＬａ２Ｏ３を加え１２５０℃で焼成した後、粉砕
してＢａＴｉＯ３系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉＯ
３系半導体粉末に全重量に対して２６．０重量％のｐｒ
ｐ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の昇温速度で１３０
０℃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４．７にΩ／ｃ’Ａ　であり、実施例２の
場合２．３にΩ／ｃＵ　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。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、ＰｒＰ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フ、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ｐｒｐを用いることによシ
、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ＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
はＢａＴｉＯ３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、ＰｒＰ粉末の添加量を
全重量に対して１〜６０重量％と規定したのは、１重量
％未満では面積抵抗が太きくなｐすぎ発熱体に不適当で
あシ、ＢａＴｉＯ３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、ＢａＴｉＯ３系半導体粉
末とＰｒＰ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）を用いタカ、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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＰｒＰを１．０〜６０．０
   重量％加え、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、焼成してな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。