JPS6158204A - 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２ｇの保温、加熱などに用いられる面状発熱
体のなかで、ガラスフリフ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 Ｂａ　Ｔｉ　ＯＢ光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Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ５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、ＢａＴｉ０，５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薄膜を形成する。

■　Ｂａ　Ｓｉ　０３系半導体粉末に心電性の添加剤と
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
甚だ困つ）［［である。また、ｎＩＪ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
つかしい。さらに、前記■の方法では面積抵抗が高くな
り易く制御が困難であり、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１到でらると共にガラスフリットの利質によっ
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、ガラスフリットを
加えることにより３ａ　Ｔｉ　Ｏ３系半心体とガラスフ
リットの耐熱性、熱膨り張係数の差から熱な撃に弱く、
熱伝心が妨げられる。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シ、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、Ｂａ　
Ｔｉ　Ｏｓ系半導体粉末にＣｅＢ６を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
ＢａＴｉＯ３系半導体粉末同志の電気的接続のために４
電性添加剤が必要であシ、Ｂａ　Ｔ１０５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、ＧｅＢにの を用いたところに特徴を有している。％Ｂ６は常温では
導体であり、１０ｏＯ〜１１００℃以上の温度になると
一部分が分解して粒子表面にＢ１０゜が析出するが、粒
子内部は元のままで表面のＢ２Ｏ５膜により分解が阻止
される。従って、Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ５系半導体粉末と、Ｃ
ａＢ６粉末を混合して焼成すると、ＣｅＢ６の表面に析
出するＢ２Ｏ３がガラスフリ、トと同じ役割をし、粒子
内部が導電性添加剤の役割ｔｆるため、ＣｅＢ６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 Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ５に１．ｏ−ｅ／ｖ％のＮｂ２Ｏ５を加
え１３００℃で焼成した後、粉砕してＢａ　Ｔｉ　Ｏ５
系半導体粉末を得る。前記Ｂａ　Ｔｉ　ＯＢ系中導体粉
末に全重量に対して６重量係のＣｅＢ６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、ｉｆ記電極３，４上にその電極３゜４の一部が残
るように［）ｉｉ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Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ５に３．０モ／Ｖ
％のＬａ２Ｏ３を加え１２６０℃で焼成した後、粉砕し
てＢａＴｉＯ３系半導体粉末を得る。前記Ｂａ　Ｔｉ　
Ｏ５系半導体粉末に全重量に対して４７重量係のＣｅＢ
６粉末を加え均一に混合し、さらにα−テルピネオール
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１０℃／ｍ工ｎの昇温速度で１０００℃
まで件温し、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。

こうして得だ厚膜型半導体素子の室温での面端抵抗は実
施例１の場合４．９にΩ／ｃ７ｉｉであり、実施例２の
場合０，５にΩ／ｃｒＡ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、ＣｅＢ６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
て熱伝導のよい心電性金属のＣｅＢ６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、本発明においてＢａＴ工０５系半導体粉末として
はＢａ　Ｔ工０５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、ＣｅＢ６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
重量幅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、ＢａＴ工０３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）が小さくなシ発熱体に
不適当になるためである。さらに、Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ５系
半導１本粉末とＣｅＢ６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 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、ガラスフリントを必
壌七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。

【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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＣｅＢ＿６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。