JPS6158209A - 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 ＢａＴｉＯ３系半４体からなる素子は所定温度以上で急
倣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、１ン、ｊ互仁１−？
、ｌ、コーレ（す／壬ＩＩＩＴＪａし、ニー１−７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。

■　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Ｂ＆ＴｉＯ３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、まだあらかじめガラ
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ＢａＴｉ
Ｏ３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
の繁雑さを解消し、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、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ＴｂＢ４．　ＴｂＢ６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
ＢａＴｉＯ３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、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スト
の両方の役割をはだすものとして、ＴｂＢ　４および／
またはＴｂＢ６を用いたところに特徴を有している。こ
のＴｂＢ４．　ＴｂＢ６は常温では導体であり、１００
０〜１１００″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８２０５膜により分解が阻止される。従って、
ＢａＴｉＯ３系半導体粉末と、ＴｂＢ４．。

ＴｂＢ６粉末を混合して焼成すると、ＴｂＢ４．ＴｂＢ
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、Ｔ
ｂＢ４．　ＴｂＢ６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 ｂ ＢａＴｉ０３に１．０％ノＮｂ２Ｏ５を加え１３００℃
で焼成した後、粉砕してＢａＴｉＯ３系半導体粉末を得
る。

前記ＢａＴｉ０．系半導体粉末に全重量に対して７重量
％のＴｂＢ４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、Ａｌ２Ｏ，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１゜°Ｃ／ｍ１ｎの昇温速度で１
３５０°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ＢａＴｉＯ３に３．０モル％のＹ
２Ｏ５を加え１２５０°Ｃ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３ｏ重量％のＴｂＢ６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１０
°Ｃ／ｍｉｎ　の昇温速度で１３００″Ｃ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５．４にΩ／　ｃノ！であり、実施例２の
場合はＯ，ＢＫΩＡ：ｒＪ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、ＴｂＢ４゜Ｔ
ｂＢ　６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。

まだ、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ＴｂＢ４．　ＴｂＢ６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ＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
はＢａＴｉＣ）５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。まだ、ＴｂＢ４．ＴｂＢ６
粉末の添加量を全重量に対して１〜６０ｆｉ量％と規定
したのは、１重量％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
なり発熱体に不適当になるためである。さらに、ＢａＴ
ｉＯ３系半導体粉末とＴｂＢ４．　ＴｂＢ６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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３＿系半導体粉末にＴｂＢ＿４、ＴｂＢ＿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。