JPS6064405A - 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」二の利Ｊｌ］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系十等体
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　ＢａＴｉ０５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。

（１）　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」二に薄膜を形成する。

（３）　ＢａＴｉＯ３系半導体粉末に導？１ｉ、　Ｉｊ
ｌ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ＢａＴｉ０５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
とは川だ困難である。寸だ、前記（２）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（３）の方法では面積抵抗が高く
なり易く制御が困■（であり１発熱体には適さず、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ＢａＴｉ５系半導体の持つメイソチング特性及び
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ＢａＴｉ０５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
持う厚膜型止！１“ろ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Ｔａ５Ｓｉｓ、Ｔａ２Ｓｉまたは
ＴａＳｉ２のうち少なくとも１種類を全軍垣に対して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
ＢａＴｉＯｓ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、ＢａＴｉＯｓ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Ｔａ５Ｓｉｓ。

Ｔａ　２ｓｉ　、　Ｔａｘｉ　２を用いたところに特徴
を有している。このＴａ５Ｓｉ５．Ｔａ２Ｓｉ　、　Ｔ
ａＳｉ２は常温では導体であり、１０００−１１　ｏｏ
”ｃ以」二ノ温＋）＞１　ｖｃなると一部分が分解して
粒子表面に５１０２が析出するが、粒子内部は元のまま
で表面の８１０２膜により分解が阻止される。従って　
ＢａＴｉ０　ｓ光半導体粉末とＴａ５Ｓｉｓ　、　Ｔａ
２ＳｉまたけＴａｘｉ　２粉末を混合して焼成すると、
Ｔａ５Ｓｉｓ　、Ｔａ２ＳｉまたはＴａＳｉ２の表面に
析出するＳｉＯ２がガラスフリットと同じ役割をし５粒
子内部が導電性添加剤の役割をするため、　Ｔａ５５１
ｇ、Ｔａ２ＳｉまたけＴａｘｉ　２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 ＢａＴｉＯｓに１．０−Ｅル％のＬ２Ｌ２０５を加え１
０００°Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴｉＯｓ系半導
体粉宋をイ；Ｉる。前記ＢａＴｉ０　ｓ光半導体粉末に
金庫；１１に対して４．０重量％のＴａ２Ｓｉ粉末を加
え均一に混合し、さらにａ−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、Ａｌ　２０５などからなる基板２」二にあらかじ
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をスクリーン印刷な
どにより塗布し、室温から１０’Ｃ／　ｍｉｎの昇温速
度で１３５０″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ＢａＴｉＣ）５に３．０モル％の
Ｌａ２Ｏ５を加え１２５０°Ｃで焼成した後、粉砕して
ＢａＴｉ０５系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉ０５系
半導体粉末に全＠：、１．に対して５０．０重１１１％
のＴａＳｉ２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２１−にあらかじめ前１ｔ
ｌ−：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″Ｃ／ｍｉｎの昇温速
度で１３００″Ｃ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。

こうしてイ！Ｉた厚膜型半導体素子の室温での而１．ｌ
ｔ抵抗は実施例１の場合５．８にΩ／ｄであり、実施例
２の場合０．３にΩ／ｃｄ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図で人は実
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、Ｔａ５Ｓｉｓ
。

Ｔａ２ＳｉまたはＴａＳｉ　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Ｔａ５Ｓｉｓ　。

Ｔａ２Ｓｉ、Ｔａ５Ｓｉ５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１本発明においてＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
けＢａＴｉＯｓ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、ＴＩＬ５Ｓｌ　５　。

Ｔａ　２ｓｉ　、　Ｔａｘｉ　２粉末９添加−Ｊ、：、
°を全車１１１．に対して１〜６０重量％と規定したの
は、１市川％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。

また、実施例では導電性金属を１種類添加した場合のみ
示したが、複数種類をその全添加量が規定量内で添加す
れば同様の効果があることを確認した。さらに、ＢａＴ
ｉ０５系半導体粉末とＴａ５Ｓｉ５゜Ｔａ　２ｓｉ　、
ＴａＳｉ　２粉末をベ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）を用いだが、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犬きりものである。

【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。 代胛人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
１ 第２図 ５ｏ　ｔｏｏ　ｔｓｏ　２θ０２ｆｆ →温４席　じ０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉ０５系半導体粉末にＴａ５Ｓｉｓ、　Ｔａ２Ｓ
   ｉ、ＴａＳｉ２のうち少なくとも１種類を全軍■、に対
   して１〜６０重量１％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。