JPS60261106A - 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、ガラスフリブ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ＢａＴｉ０　Ｊ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、ＢａＴｉ０Ｊ半導体を膜状に加工する方法と１−
７ては、次のようなものが知られて℃・る。

０）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。

（２）真空蒸着法により基板上に薄膜を形成する。

（３）　ＢａＴｉ０孫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」二にスク
リーン印刷した後、焼成する。

しかし、前記■の方法ではＢａＴｉ０孫半導体の結晶粒
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■の方法では操作か面倒であ
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ＢａＴｉ０
　Ｊ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ＢａＴｉ０Ｊ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℃・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ｉ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
ｉ０孫半導体粉末にＣｏ３Ｓｉ、Ｃｏ２Ｓｉ、ＣｏＳｉ
、ＣｏＳｉ２のうち少なくとも一種類以上を１．０〜６
０．０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、ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｏ７
Ｓｉ、ＣｏＳｉ４たけＣｏＳｉ２を用いたところに訪徴
を有している。これらｃｏ、Ｓｉ、Ｃｏ２Ｓｉ、ＣｏＳ
ｉ。

Ｃ０８１２は常温では導体でちり、１０ｏＯ〜１１Ｑｏ
″Ｃ以−１−の温度になると一部分が分解して粒子表面
に８１０２が析出するが、粒子内部は元のま寸で表面の
８１０２膜により分解が阻止される。従って、ＢａＴｉ
Ｏ３系半導体粉末と、Ｃｏ３Ｓｉ　、　Ｃｏ２Ｓｉ　、
　ＣｏＳｉまたはＣｏ３工。

粉末を混合して焼成すると、Ｃｏ５Ｓｉ　、　Ｃｏ２Ｓ
ｉ　、　ＣｏＳｉ寸たはＣ０８１２の表面に析出する５
１０２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、Ｃｏ３Ｓｉ、Ｃｏ２Ｓｉ
、ＣｏＳｉ　またはＣ０８ｉ２を添加するだけでガラス
フリットを必要としなし・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．Ｏモ／ｌ／％のＮｂ２Ｏ，を加え１
３０００Ｇで焼成した後、粉砕してＢａＴｉ０　Ｂ　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１０．０重量％のＣｏ３Ｓｉ粉末を加え均
一に混合し、さらにσ−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、ＡＩ、０．などからなる基板２上にあらかじめ一
対のＡｇなと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℃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％のＹ
２Ｏ６を加え１２６００Ｃで焼成した後、粉砕してＢａ
Ｔｉ０５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５．０重量％のＧｏ、、Ｓｉ粉
末と１６．０重量％のＣｏＳｉ　粉末を加え均一に混合
し１、：：らにａ−テルピネオールを加えてペースト状
混合物１にする。ついて、実施例１と同様に前記基板２
ににあらかじめ前記電極３，４の一部か残るように前記
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
、室温がら１００ｃ／　ｍｉｎの昇温速度で１３００’
Ｃまで昇温し、３ｏ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前局 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３．８ＫＱ４ｒｌ　であり、実施例２の場
合２．５晒であり、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。

また、導電性金属としてＣｏＳｉ　、、粉末を添加した
場合でも前記特性と同等のものが得られ、これらＣｏ３
Ｓｉ、Ｇｏ、、Ｓｉ、ＣｏＳｉ、ＣｏＳｉメまそれぞれ
単体で添加しても複数種類を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、Ｇｏ、Ｓｉ、
Ｃｏ２Ｓｉ、ＧｏＳｉ　またはＣｏＳｉ２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℃・ものにかわ
って熱伝導のよい導電性金属のＣｏ３Ｓｉ。

Ｇｏ　２Ｓｉ　、　ＣｏＳｉ　、　ＣｏＳｉ　２　を用
見・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ＢΔＴｉｅ３　系半導体粉末とし
てはＢａＴｉ０５　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、Ｃｏ３Ｓｉ。

Ｃｏ２Ｓｉ、ＣｏＳｉ、ＣｏＳｉ２　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、ＢａＴｉ０．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（Ｐ　Ｔ　Ｏｑ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、ＢａＴｉ０３系半導体
粉末とＣｏ３Ｓｉ％１３ｏ２Ｓｉ、ＣｏＳｉ、ＣｏＳｉ
２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）す用いたが、ペースト状にできるも
のであればなんでもよ℃・。

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 一　メ一ぢ、　凌（θＣ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＣｏ３Ｓｉ　、　Ｃｏ２Ｓ
   ｉ　、　ＣｏＳｉ　。 ＣｏＳｉ　２のうち少なくとも一種類以上をＬＯ〜６０
   ．Ｑ重量係加え、ペースト状にした混合物を基板−］−
   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。