JPS60261102A - 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 ＢａＴ　ｉ　Ｏ３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　ｉｏ　ｓ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　１０３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１ｄＢａＴｉ０３系半導体の結
晶粒子径が大きくもろいため、膜状に１で研磨すること
は甚だ困難である。寸た、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、寸たあらかじめガ
ラスフリット全調合、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ＢａＴ
　ｉｏ３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、特性にばらつきを牛しる
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、ガラスフリットに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全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
　ｉｏ　３系半導体粉末にＢｅ、Ｂ　＋、　Ｂｅ２Ｂ　
、　ＢｅＢ２゜ＢｅＢ４．　ＢｅＢ６．　ＢｅＢ、２　
のうち少なくとも一種類以上ヲ１．０〜６０．０重量係
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ヲ用いる方法では
Ｂ　ａ　Ｔ　１０５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、Ｂ　ｅ　４　Ｂ　＋
Ｂｅ２Ｂ　、　ＢｅＢ２．　ＢｅＢ４ｒ　ＢｅＢ６また
はＢｅＢ１２　を用いたところに特徴を有している。こ
れらＢｅ４Ｂ　。

Ｂｅ２Ｂ　、　ＢｅＢ、、　、　ＢｅＢ４．　ＢｅＢ６
．　ＢｅＢ、□　は常温では導体であり、１０００〜１
１００℃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１まで表面の
Ｂ２Ｏ５膜により分解が阻止される。従って、ＢａＴｉ
０ｊ系半導体粉末と、Ｂｅ４Ｂ、　Ｂｅ２Ｂ　、　Ｂｅ
Ｂ２．　Ｂ２Ｈ２゜ＢｅＢ６ｔたはＢｅＢ、、、粉末を
混合して焼成すると、Ｂｅ４Ｂ、　Ｂｅ２Ｂ　、　Ｂｅ
Ｂ２．　ＢｅＢ４．　ＢｅＢ６ｉたはＢｅＢ　１．、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、Ｂ　ｅ
　４Ｂ　ｙ　Ｂ　ｅ　２　ＢＩ　Ｂｅ　”　２７　”　
ｅ　Ｂ４　ｒＢ　ｅ　Ｂ　６オたはＢ　ｅ　Ｂ　１□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 ＢａＴｉ０３に１．０モル係ノＮｂ２５　を加え１３０
０℃で焼成した後、粉砕してＢａＴｉＯ３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６．０重量％のＢｅ４Ｂ粉末を加え均一に混合し、ζ
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、Ａｌ２Ｏ，などからなる基板２上にあらかじめ一
対のＡ（Ｊ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１Ｑ’Ｃ／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ＢａＴｉＯ３に３．０モル％）Ｌ
ａ２０．　？加え１２５０’Ｃで焼成した後、粉砕して
Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯｓ系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉ
Ｏ３系半導体粉末に全重量に対して５．０重量％のＢ　
ｅ　２Ｂ粉末と５．０重量％のＢ　ｅ　Ｂ　２粉末と５
．０重量％のＢｅＢ４ｉ加え均一に混合し、きらに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１ｏ°Ｃ／ｍｉｎの昇温速度で１
３００’Ｃ’ｉ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幅での面積抵抗は実
施例１の場合５．６にΩ／ｃａであり、実施例２の場合
２．７にΩ／　ｃＵてあり、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。

また、導電性金属としてＢｅＢ６．　ＢｅＢ、２を添加
した場合でも前記特性と同等のものが得られ、これらＢ
ｅ４Ｂ　、　Ｂｅ２Ｂ　、　ＢｅＢ、、　、　ＢｅＢ４
．　ＢｅＢ６゜Ｂ　ｅＢ　１２はそれぞれ単体で添加し
ても複数種類組合せて添加しても同様の効果があること
を実験により確認した。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、Ｂｅ４ＢＢ６
．、Ｂ　、　ＢｅＢ２．　ＢｅＢ４．　ＢｅＢ６ｉたば
ＢｅＢ、２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Ｂ　ｅ　４Ｂ　＋Ｂ　ｅ　
２　Ｂ　＋　Ｂ　ｅＢ　２　＋　Ｂ　ｅＢ　４　＋　Ｂ
　ｅＢ　６Ｔ　Ｂ　ｅＢ　１２　ｆ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、Ｂ　ｅ　４Ｂ　＋Ｂｅ
２Ｂ　、　ＢｅＢ２．　ＢｅＢ４．　ＢｅＢ６．　Ｂｅ
Ｂ１２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重量係未満では面積抵抗が大きくなり
すぎ発熱体に不適当てあり、ＢａＴｉ○６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／こめである。ζらに、
Ｂ　ａＴ　１０５系半導体粉末とＢｅ、Ｂ。

ｆ３ｅＢ　、　ＢｅＢ　、　ＢｅＢ４．　ＢｅＢ６．　
ＢｅＢ、２粉末を２ 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、ペースト状にてきるものであれ
はなんでもよい。

以上述べたように本発明によれば、ガラスフリットヲ必
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 一　ン８４ンン　（’Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｂ　ａ　Ｔ　１０　ｓ光半導体粉末にＢｅ４Ｂ　、　Ｂ
   ｅ、、Ｂ　、　ＢｅＢ、、　。 ＢｅＢ４．　ＢｅＢ６．　ＢｅＢ、２のうち少なくとも
   一種類以上ヲ１．０〜６０．０重量係加え、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。