JPS6158208A - 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 ＢａＴｉ０Ｊ系半導体からなる素子は所定温度以上で急
戯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ＢａＴｉＯ３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、次のようなものが短られている。

■　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ＢａＴｉＯ３系半縛体の結晶
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す、面
倒であると共にガラスフリットの材質によってはＢａＴ
工０３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
、島影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ＧｄＢ４、ＧｄＢ６のうち少なく
とも１種類を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
Ｂ　ａＴ　ｉ　Ｏ３系半導体粉末同志の電気的接続のた
めに導電性添加剤が必要であり、ＢａＴｉ○３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
の両方の役割をはだすものとして、ＧｄＢ　４および／
または（１，ｄＢ６を用いたところに特徴を有している
。このＧｄＢ４、ＧｄＢｓ　は常温では導体であり、１
０００〜１１００℃以上の温度になると一部分が分解し
て粒子表面に８２０３が析出するが、粒子内部は元のま
まで表面の８２０３膜により分解が阻止される。従って
、ＢａＴ　ｉＯ３系半導体粉末と、ＧｄＢ４、ＧｄＢ６
粉末を混合して焼成すると、ＧｄＢ　４、ＧｄＢ６の表
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ため、ＧｄＢ４
、ＧｄＢ６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ｔｒ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 ＢａＴｉ０３に１．０％／Ｌ／％のＮｂ２ｏ３を加え１
３００℃で焼成した後、粉砕してＢａＴｉＯ３系半導体
粉末を得る。前記ＢａＴｉｏａ系半導体粉末に全重量に
対して１ｏ重量％のＧｄＢ　４粉末を加え均一に混合し
、ざらに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ａ合物１をスクリーン印刷などに
より塗布し、室６情から１゜℃／Ｗｉｎの昇温速度で１
３５０℃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％のＬ
ａ２０３を加え１２５０’（：で焼成した後、粉砕して
ＢａＴｉＯ３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２５重量％のＧｄＢｓ粉末
を加え均一に混合し、ざらに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１０℃／ｍ工ｎ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。

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３，８にΩ／ｃｙ４であり、実施例２の場
合１．３にΩ１０Ａてあり、各々の温度と抵抗１′直の
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ｐｄＢ４・（、
ｄＢ、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ＧｄＢ４、（、ｄＢ。

を用いることにより、熱伝導が良くなり熱ｉ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Ｂａ７ｉ０３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、ＧｄＢ４、ＧｄＢ６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％未満では面積抵抗が太きくなりすぎ発熱
体に不適当であり、ＢａＴｉＯ３粉末同志の物理的固定
もできなく、一方６０重冊％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、ＢａＴ工０
３系半導体粉末とＧｄＢ１、ＧｄＢ６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、実施例では添加物が１種類の場合のみ示し
たが、２種類を同時に加えても同様の効果があることを
確認した。

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。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第１
図 第２図 〜邊ｆｆｃｃＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ＿３系半導体粉末にＧｄＢ＿４、ＧｄＢ＿６
   のうち少なくとも１種類を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。