JPS61101006A - 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系半導体から彦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２　ベー／ 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、焼成して得ていだが、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、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３系半導体を膜状に加工する
方法としては、次のよう女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。

◎　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Ｂａ　Ｔ　ｉＯ３系半導体の
結晶粒子径が大きくもろいだめ、膜状に壕で研磨するこ
とは甚だ困難である。壕だ、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ずかし
い。さらに、前記■の方法では面積抵抗が高くカリやす
く制御が困難であり、３　べ−・ 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“ＪＬ）の材質によってはＢ　ａＴ’ｉ０３　゛
光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吉により
ＢａＴｉ○３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
つと々っている。

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
ｉＯ３系半導体粉末にＰｕ　Ｂ　、Ｐ　ｕ　Ｂ２　、Ｐ
　ｕＢ４及びＰ　ｕＢｅのうちの少なくとも１種類をそ
の混合量が全重量に対して１〜６ｏ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、
焼成することによシ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系半導体粉末同士の電気的接続のために導
電性添加剤が必要であり、Ｂａ’Ｔｉ○３系粉末同士を
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、Ｐｕ’Ｂ。

ＰｕＢ２．ＰｕＢ４．　ＰｕＢ６を用いたとこ呂に特徴
を有している。これらＰｕＢ　、　ＰｕＢ２．　ＰｕＢ
４．　ＰｕＢ６は常温では導体であり、１０００〜１１
ｏｏ′Ｃ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、粒子内部は元の一１寸で表面
のＢ２Ｏ３膜により分解が阻止される。従って、ＢａＴ
ｉＯ３系半導体粉末と、ＰｕＢ　、　ＰｕＢ２．　Ｐｕ
Ｂ４．　ＰｕＢ６粉末を混合して焼成すると、ＰｕＢ　
、　ＰｕＢ２．　ＰｕＢ４．　ＰｕＢ６の表５へ−７ 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だめ、ＰｕＢ　
、　ＰｕＢ２．　ＰｕＢ４．　ＰｕＢ、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
ガラスフリットに比べて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 Ｂ　ａ　Ｔ　１０３に１．、ｏモル％のＮｂ２Ｏ，を加
え１０００°Ｃで焼成した後、粉砕してＢ　ａ　Ｔ　ｉ
Ｏ３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３．５重量係のＰｕＢ２粉末を加え
均一に混合し、さらにα−テルピネオールを加エテペー
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Ａｙなどの導電性物質からなる電極６　ペー７ 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
ーン印刷などによシ塗布し、室温から１０’Ｃ／分の昇
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Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ０３に３．０モル
係のＮｂ２Ｏ３を加え１２５０’Ｃで焼成した後、粉砕
してＢ　ａ　Ｔ　１０３系半導体粉末を得る。前記Ｂａ
ＴｉＯ３系半導体粉末に全重量に対して５ｏ重量％のＰ
　ｕ　Ｂｅ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をスクリーン印刷々ど
により塗布し、室温から１０°Ｃ／分の昇温速度で１３
０ｏ′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。

７　′ゝ−・ 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４．９　ＫＱ／ｃｍであり、実施例２の場
合０．８にΩ／肩であり、各々の温度と抵抗値の関係は
第２図に示した通シであった。

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、Ｐｕ　Ｂ２　
。

Ｐ　ｕ　Ｂ　６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。

丑た、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ＰｕＢ２．　ＰｕＢ６を用
いることにより、熱伝導が良く々り熱衝撃性も向上する
。さらに、スクリーン印刷々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。壕だ、Ｐｕ　Ｂ２　。

Ｐｕ　Ｂｅ粉末の添加量を全重量に対して１〜６０重量
係重量穴したのは、１重量係未満では面積抵抗が犬きく
なりすぎ発熱体に不適当であり、Ｂ　ａ　Ｔ　１０３粉
末同士の物理的固定もできなく、一方６０重量係を越え
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。

さらに、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末とＰ　ｕＢ２．Ｐ　
ｕＢ６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）を用いだが、ペースト状にでき
るものであればなんでもよい。

なお、前記実施例ではＰｕＢ２　、　Ｐｕ　Ｂ６をそれ
ぞれ１種類のみ添加する場合についてのみ示したが、こ
れらに代えてＰｕＢ　、　ＰｕＢ４を用いた場合にも実
施例と同等の効果が得られることを確認した。まだ、こ
れらＰｕＢ　、　ＰｕＢ２．　ＰｕＢ４．　ＰｕＢ６の
複数種類を同時に前記の範囲で加えた場合にも同様の効
果が得られた。

以上述べたように本発明によれば、ガラスフリ９ぺ一部 ットを必要とし々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 、５０　　／θθ　　１５０　２θ０２５θ一温度（°
Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉ〇＿３系半導体粉末にＰｕＢ、ＰｕＢ＿２、Ｐ
   ｕＢ＿４及びＰｕＢ＿６のうちの少なくとも１種類をそ
   の混合量が全重量に対して１〜６０重量％を加え、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
   、焼成す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。