JPS61101009A - 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 本発明げ機器の保温、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２ペー／゛ 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ＨＢａＴｉ０５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ば困難で
あるとされていた。

従来、ＢａＴｉＪ系半導体を膜状に加工する方法として
げ、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薄膜を形成する。

■　ＢａＴｉＯｓ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ＨＢａＴｉ０５ＢａＴｉＪ系半
導体が大きくもろいため、膜状にまで研磨することに甚
だ困難である。捷た、前記■の方法でに操作が面倒であ
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なりやすく制御
が困難で、ｂす、３べ−７ 発熱体には適σ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ＢａＴｉＯ
３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σせる。そして、ガラスフリットを加えることによ
りＢａＴｉＯｓ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ｉＣＴｈＢ　４及びＴｈＢ　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重量係加え、ペースト状にした混合物を基板−ト
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〇 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、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めった。

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、ＴｈＢ４゜ＴｈＢ６
を用いたところに特徴を有している。これらＴｈＢ４．
　ＴｈＢ６は常温では導体であり、１０００〜１１００
’Ｃ以上の温度になると一部分が分解して粒子表面Ｋ　
Ｂ２Ｏ３が析出するが、粒子内部は元のままで表面のＢ
２Ｏ３膜により分解が阻止σれる。

従っ１、ＢａＴｉ０３系半導体粉末と、ＴｈＢ４　、　
ＴｈＢ６の粉末とを混合して焼成すると、ＴｈＢ４．Ｔ
’ｈＢ６の表面に析出するＢ２Ｏ３がガラスフリットと
同じ役５ベーン 割をし、粒子内部が導電性添加剤の役割をするため、Ｔ
ｈ、Ｂ　４　、　ＴｈＢ　６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ｔｆｃ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 ＢａＴｉＯ３１ｃ　１．０　モル％　ノＮｂ２Ｏ５を加
え１３００’Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴｉ０５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重量係のＴＩＩＢ　４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、１ｔ２ｏ３’ｙどをらなる基板２上に、ｂらかじ
め一対のムｇ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゜６ベーノ 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１σＣ分の昇温速
度で１３５０’ｃｔ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ＢａＴｉｏ　５に３．０モル係の
ＣｅＯ２を加え１２５０’Ｃで焼成した後、粉砕してＢ
ａＴｉＯ３系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉ０５系半
導体粉末に全重量に対して３６重量係のＴｈｅ６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ＩＫ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１
０′Ｃ／分の昇温速度で１３００’Ｃｊで昇温し、３０
分間保持した後、炉内放冷する。と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７ベーノ
゛ 抵抗は実施例１の場合３゜８Ｘル側であり、実施例２の
場合１．２　ＫＱ／ｃＡ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１ｖＣ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、ＴｈＢ４゜Ｔ
ｈＢ６粉末が従来の導電性添加剤とガラスフリントの両
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型正特性半導体
素子が得られることとなる。

捷た、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ＴｈＢ４．ＴＩＩＢ６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っ なお、本発明においてＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
はＢａＴｉ０５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、ＴｈＢ４゜ＴｈＢ　６
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。なお、実施例では
ＴｈＢ４゜ＴｈＢ　６を１種類づつ添加する場合につい
てのみ示したが、２種類を同時に前記の範囲でもって添
加しても同様の効果が得られることを確認した。芒らに
、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末とＴｈＢ４．　Ｔｈｅ６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０

【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時９ベー／ 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 一温麿（０Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＴｈＢ＿４及びＴｈＢ＿
   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％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。