JPS61101008A - 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 ＢａＴｉ０，５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およびスイッ
チング後の自己発熱特性を有し、昇温物２ベーノ 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Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　０３
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、ＢａＴｉＯ３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ｐ基板上に薄膜を形成する。

■　Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ５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■の方法では操作が面倒で
あシ、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なシやすく制
御が困難であシ、３へ一部 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ＢａＴｉＯ３系半導体の
持つスイッチング特性およ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Ｐ）　Ｂａ
ＴｉＯ３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
ることによシ熱衝撃性２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ＬＴＢ２．　ＵＢ４およびＵＢ１
２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％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
ＢａＴ　ｉ　０５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、ＢａＴｉＯ３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、ＵＢ２　。

ＵＢ４．　ＵＢ１２を用いたところに特徴を有している
。

これらＵＢ２　、　ＵＢ４．　ＵＢ１２は常温では導体
であシ、１０００〜１１００℃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
部は元の丑まで表面の８２０３膜により分解が阻止され
る。従って、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末と、ＵＢ、、　
、口Ｂ４　＋　ＵＢ１２粉末を混合して焼成すると、６
へ一−ノ゛ ＵＢ２・ＵＢ４　、　ＵＢ＋ｚの表面に析出するＢ２Ｏ
３がガラスフリットと同じ役割をし、粒子内部が導電性
添力ｎ剤の役割をするため、ＵＢ２．　ＵＢ４．　ＵＢ
１２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シ、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 ＢａＴｉ０５に１．０モル係のＮｂ２Ｏ５を加え１３０
０℃で焼成した後、粉砕してＢａＴｉＯ３系半導体粉末
を得る。前記Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ５系半導体粉末に全重
量に対して５．５重量％のＵＢ４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、Ａｌ２Ｏ３などからなる基板２上にあらかじめ一
対のＡｑ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、室温がら１０℃／分の昇温速度で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モル係のＬ
ａ２０．を加え１２５０℃で焼成した後、粉砕してＢａ
ＴｉＯ３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２７７重量％ＵＢ１２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をスクリーン印刷などにより塗布し、室温から１ｏ
℃／分の昇温速度で１３００℃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ベー 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２．８にΩ／ｃ４であり、実施例２の場合
１６１にΩ／Ｃ４であシ、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
よシ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、ＵＢ４゜ＵＢ
１２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ＵＢ４．　ＵＢ１２を用い
ることによシ、熱伝導が良くなシ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
１ｌ−Ｊ、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。捷た、ＵＢ４．　ｔ
ｒＢ１２粉末の添加量を全重量に対して１〜６０重量係
と規定したのは、１重量係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、ＢａＴｉＯ３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ｐすぎ、自己制御特性（ＰＴＧ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ＵＢ４．　ＵＢ１２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。

なお、前記実施例ではＵＢ４．　ＵＢ１２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ＵＢ２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。また、これらＵＢ２　、　ＵＢ
４．　Ｕ１３１２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べ ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によシ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１２・・・・・・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 ５ｏ　　ｔｏｏ　　１５ｏ　　υｏ　　ｚ５゜−温浸（
００）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＵＢ＿２、ＵＢ＿４およ
   びＵＢ＿１＿２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％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。