JPS6158205A - 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＠１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 ＢａＴｉ０１５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
制御迎機能を有し、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ＢａＴｉ０５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　ｓ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。

■　真空蒸着法によゆ基板上に薄膜を形成する。

■　ＢａＴｉ０．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ＢａＴｉ０５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■の方法でぽ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ＩＪ　ン）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Ｂａ
ＴｉＯ３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系半導体粉末にＰｒＢ６を１〜６０重量係重量回
加−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工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
ＢａＴｉ０５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、ＰｒＢ６を用いたと
ころに特徴を有している。このＰｒＢ　６は常温では導
体であり、１０００〜１ｉｏｏ’ｃ以上の温度になると
一部分が分解して粒子表面に８２０５が析出するが、粒
子内部は元のままで表面のＢ２Ｏ３膜によゆ分解が阻止
される。従って、ＢａＴｉＯ３系半導体粉末と、ＰｒＢ
　６粉末を混合して焼成すると、ＰｒＢ　６の表面に析
出するＢ２Ｏ５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、ＰｒＢ６を添加
するだけでガラスフリットを必要としない早膜型正特性
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Ｉｉ７′
Ｊ５性も向上する。

実砲例の説明 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 ＢａＴｉ０３に１．０モル％のＮｂ２Ｏ５を加え１３０
０でで焼成した後、粉砕してＢａＴ工０５系半導体粉末
を得る。前記ＢａＴ工０３系半導体粉末に全重量に対し
て３重量襲のＰｒＢ６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、Ａ（１２０ｓ　などからなる基板２上にあらかじ
め一対のＡｇ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′ｃ／　ｍｉｎの昇温速
度で１３５０’Ｃまで昇温し、１時間作持した後、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ＢａＴｉ０３に３．０モル係のＹ
２Ｏ３を加え１２６０℃で焼成した後、粉砕してＢａＴ
ｉＯ３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４ｏ重量％のＰｒＢ６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１、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
　’ｃ　／　ｓｉｎの昇温速度で１３００’Ｇ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ｆａｔ抵抗
は実施例１の場合４．７にΩ／ｃＡ　　であり、実施例
２の場合０．４にΩ１０Ａ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図で人は実
施例１により得られた素子の特性、Ｂは実砲例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、ＰｒＢ　６扮
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Ｋかわって熱伝導のよい導電性金属
ＰｒＢ６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３ａ’Ｉ’ｉ０５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。また、ＰｒＢ６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％未満では面債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６０Ｍ量チ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ＰｒＢ６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。

【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ＰｒＢ＿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。