JPS6064404A - 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 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１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１唱第１．サーミスタ発熱体しｆ　ＢａＴｉｏｌ
系丁導体粉末を加圧成形した後、焼成して得ていたが、
実用１り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、Ｂａ１’ｉ０３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、焼成したものを動片に研
磨する。

■　真空蒸着法により基板上に薄膜を形成する。

■　ＢａＴｉ０．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」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ｌＪ、Ｂａ５ｉｃ、系甲尋体の
結晶Ｒ了径が大きくもろいため、膜状に１で（ｉＪＩ　
ＩＪｌ、’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、発熱体に通しだ大電力を得
ることがむつかしい。さらに、前記■の方法では面積抵
抗が１１．′Ｉ＜なり易く制御が困難であり、発熱体に
は逸さす、ま、たあらかじめガラスフリノトを調合、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ＢａＴｉＯ３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。場らに、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 そこで不発１夕」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、カラスフリットを用いずにｌ！ｌ
膜状にすることＶＣ上り熱衝撃性、熱伝導性に優れ、均
一な慣性を持つ厚膜型正特性半４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Ｔｉ、Ｓｉ３．　ＴｉＳｉまたは
ＴｉＳｉ２のうち少なくとも１種類を全重量に対して１
〜６０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
ＢａＴｉ０．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、ＢａＴλ０３系粉末同志全粉
末同志接続するのにカラスフリントが必吸であった。

しかし、本発明によれば導電性添加剤とカラスフリ、ト
の両刀の役割をはたずものとしてＴｉ５Ｓｉ、（・Ｔｉ
ＳｉまだはＴｉＳｉ２を用いたところに特徴を治してい
る。このＴｉ５ＳｉＪ、　ＴｉＳｉ　、”１ｉｓｉ□は
常Ｉｓｎ’ｔてｉｌ：、ｚ７体テアリ、１０００−１１
００’Ｃ：を以」：、　）Ｗｉ冒現になると一部分が分
解して粒子表面に５ｉｎ２　がυ１出するが、粒子内部
は元のままで表面のＳｉＯ□膜にＪｏり分解が阻止され
る。従りて、ＢａＴｉ０．ｌ系半導体粉末とＴｉ、Ｓｉ
３．　ＴｉＳｉまだｋｌ、ＴｉＳｉ２粉木を混合して焼
成すると、Ｔｉ５Ｓｉ３．　ＴｉＳｉまたはＴｉＳｉ２
の表面に析出するｂｉｂ２　がカ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、１
゛１□Ｓｉ３．　’Ｉ°ｉＳｉまたはＴｉＳｉ□を添加
するだけでカラス７リツトを必要としない厚膜型正特性
半導体素子が得られる。

まだ、導電性金属を添加することにより熱伝導性が悪い
カ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 以下に不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％のＬａ２Ｏ３を加え１３０
０℃で焼成した後、粉砕してＩｓａ’１′ｉ０３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１２．０重ｆａ％のＴｉ５Ｓｉ３粉末を加え均
一に混合し、ざらに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ＡＨ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＆３４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ｉ７１’ｌ’Ｌから１゜′Ｃ／　ｓｉｎの
昇温速度で１３６０′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Ｂａ’Ｉ’ｉ０３に３．０　モル
チのＬａ２Ｏ３を加え１２５０’Ｃで焼成した後、粉砕
してＢａＴｉＯ３系半導体粉末を得る。ｎｉｊ記ｂａＴ
ｉＱ３系半導体粉末に全重量に対して２４．ｏ重ｉｆ％
の１°ｉＳｉ粉末を加え均一に混合し、ざらにα−テル
ビ充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ｎす記電
椰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　’Ｃ／　ｓｉｎの昇温速度で
１３００′ｃ−１，で９１温し、３０分間１′ＡＩ’、
’＋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Ｉ／＋７４１
’；。

抵抗は実施例１の相合２−３　Ｋ１：Ｖｃ！であり、実
施例２の場合１−１ＫＱｌｃｔｌ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。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によれば、Ｔ工５Ｓｉ３
　。

ＴｉＳｉまたは１ユＳ１２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挑の１°１５Ｓｉ３゜ＴｉＳｉ
　、　ＴｉＳｉ２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ｂａ’１１０３に各種の添加剤を加えで゛１′層休化
したものであればなんでもよい。寸だ、’［’１５Ｓｉ
３゜ＴｉＳｉ　、ＴｉＳｉ２粉末の添加址を全重量に対
して１〜６０重量％と規定したのは、１重址チ未満では
Ｕ］＋積抵抗抵抗きくなりすぎ発熱体に不適当であり、
Ｂａ５ｉｃ３粉末同志の物理的固定もできなく、一方６
０重量％を越えると面積抵抗が小ざくなりすき、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。また、実施例では４７電性金属として１
種類添加した場合のみ示したが、複数種類の全添加呈が
規定量内であれば同４．にの効果があることを確認した
。ざらに、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末とＴｉ５Ｓｉ３．
　ＴｉＳｉ　、　ＴｉＳｉ２　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
要としない厚膜型面’Ｉ′ｌ”ｒｌ牢導体素ｒが容易に
製造でき、その実用土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)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＴｉ５Ｓｉ３．　ＴｉＳｉ
   　ｉたはＴｉＳｉ２のうち少なくとも１種類を１〜６０
   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輝とする厚膜
   型正特性半導体素子の製造方法。