JPS60260103A - 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 ＢａＴｉ０５　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、ＢａＴｉＯ３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。

■　ＢａＴｉＯ３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１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ＢａＴｉ
０３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ＢａＴｉＯ３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
ることにより熱衝撃性、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ＬａＢ　６　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
ＢａＴｉＯ３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、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
の両方の役割をはだすものとして、ＬａＢ　６を用いた
ところに特徴を有している。このＬａＢ　６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Ｂ２Ｏ３が析出するが、粒
子内部は元のままで表面のＢ２Ｏ３膜により分解が阻止
される。従って、ＢａＴｉ０５　系半導体粉末と、Ｌａ
Ｂ６粉末を混合して焼成すると、ＬａＢ　６の表面に析
出するＢ２Ｏ３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、ＬａＢ　６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志。

まだ、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 ＢａＴｉ０５　に１．０モル％のＮｂ２Ｏ５を加え１３
００℃で塊成した後、粉砕してＢａＴｉＯ３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１５．０重量％のＬａＢ　６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をスクリーン印刷彦ど
により塗布し、室温から１０１：／ｍｉｎ　の昇温速度
で１３６０℃寸で昇温し、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ＢａＴｉ０３に３．０モル％のＹ
２Ｏ３を加え１２６０℃で焼成した後、粉砕してＢａＴ
ｉＯ３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２８．０重量％のＬａＢ　６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１３００℃寸で昇温し、３
０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３．９にΩ／ｃｒＡであり、実施例２の場
合１．１にΩ’／ａｎ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。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、ＬａＢ　６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ＬａＢ　６　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。捷だ、ＬａＢ　６　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大きくなりすぎ発熱体に不
適当であり、ＢａＴｉ０５　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
りすき゛、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、ＢａＴｉ０　
Ｂ　系半導体粉末とＬａＢ　６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太きいものである。

【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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＢａＴｉ０　Ｂ　系半導体粉末にＬａＢ　６　を１．０
   〜６ｏ、。 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。