JPS6064406A - 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Ｆｉ後器の保温、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’ｔ５’ｔ’ｌザーミスタ発熱体けＢａＴｉＯ
３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ｕｆ能な厚膜状の正特性ザーミスタ発熱体をイ！
Ｉることは困難であるとされていたー 従来、ｍＴｉｏ、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ｌ：ケ膜を形成する。

■　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■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ｔＶｔ［磨する
ことｉｔ　ａｃだ困餌１である。寸た、１）１１記■の
方法では操作が面倒であり、発熱体に適した入電力を得
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９易く制御が困ｙｉ＋であり、発熱体には適
感ず、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
スフリットヲ加えることにより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け困難であり、特
性にばらつきを生じる原因の一つとな−〕ている。

発明の目的 そこで不発明では前記従来技術の欠点であった製造上の
繁雑さ全解決し、ガラスフリット’を用いずに厚膜状に
することによυ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１：１６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ＺｒＳｉ　、　Ｚｒ５ｉｚ　（７
）うち少なくとも１種類を全重量に対して１〜６０重量
％加メ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仁とにより厚膜型１Ｆ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’／　ソトを用いる方法
でけ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
の両方の役割をはたすものとしてＺｒＳｉまたけＺｒＳ
ｉ２　を用いたところに特徴を有している。

コＯＺｒＳｉ　、　ＺｒＳｉ２け常温でｉｔ導体であり
、１ｏＯｏ〜１１００℃以」二の温度になると一部分が
分解して粒子表面ｔｔｃ　５ｉｎ２が析出するが、粒子
内部は元のままで表面の５ｉ０２膜により分解が阻止さ
れる。従って、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末とＺｒＳｉま
たけＺｒＳｉ２粉末を混合して焼成すると、ＺｒＳｉ寸
たｉｔ　Ｚｒ５ｉ７の表面に析出する５ｉ０２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、ＺｒＳｉまたけＺｒＳｉ２　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 ＢａＴｉＯｘに１Ｄ　モル％　ＯＤｙｚＯｓ　を加え１
０００℃で焼成した後、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８．０重量％のＺｒＳｉ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、Ａ１２０３ｆｘ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℃７　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＋Ｅ特性半導体素子をイ！）
だ。

実施例２ 実施例１と同様にしてＢａＴｉＯ３に３．０モルチのＤ
ｙＯ３を加え１２５０℃で焼成した後、粉砕してＢａ’
ｌ’ｉ０５系半導体粉末を前半導体粉末ＴｉＯ３系半導
体粉末に全重量に対して４８．０重量％のＺｒＳｉ２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ｌ！ｆｌ　ｉｉｅ電極３
．４ｆ：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℃７　ｍｉｎの昇温速度で１３０
０℃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２．９にΩ／Ｃｍ２であり、実施例２の場
合０．４ににｌ／ａｏ２であり、各々のη・１１度と拭
ツノＬ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、ＺｒＳｉまた
）；ｉ　ＺｒＳｉ２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いものにかわっ
て熱伝導のよい導電性金属のＺｒＳｉ　、　ＺｒＳｉ２
を用いることによシ、熱伝導が良くなり熱衝撃性も向」
ニする。き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１ｉｆ能である。

なお、本発明においてＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
はＢａＴｉ０．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、Ｚｒ３ｉ　、　ＺｒＳ
ｉ２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υす
ぎ発熱体に不適当であり、ＢａＴ傾３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／ｌ、７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、複数種類の全添加量が規定量内であれば同様の効
果があることを確認した。さらに、ＢａＴｉＯ３系半導
体粉末とＺｒＳｉ　、　Ｚｒ５ｉｚ粉末をペースト状に
するのに、有機溶剤（実施例でけ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」二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止！１！ｉ性半導体素子が容易に製
造でき、その実用土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祝図、第２図ｒ［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　はが１名第１
図 第２図 ５０１００１５０２０１１）　２５０ →温り１　（°Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＺｒＳｉまたｌ′１ＺｒＳ
   ｉ２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徴とする厚膜型正特性半導体
   素子の製造方法。