JPS6158210A - 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１．／）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 ＢａＴｉ０５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、ＢａＴｉ０５系半導体を膜状に加工する方法とし
ては、次のようなものか知られている。

■　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。

■　ＢａＴｉ０５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系半導体の結晶
粒子径が大きくもろいだめ、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＜　
１ｉ１Ｊ御が困難であり、発熱体には適さず、またあら
かじめガラスフリノトを調合、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ＢａＴ工０３系半導体の搏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ＢａＴｉ０　ｓ系半導体とガラス７リソ
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７リツ
トを均一に混合するととけ困難であり、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、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
ＢａＴｉ０５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７リフトが必要であった。

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、ＤｙＢ４および／ま
たＶｉ１１７Ｂ６を用いたところに特徴を有している。

このＤｙＢ４．　ＤｙＢ６は常温では導体であり、１０
００〜１１０Ｑ″Ｃ以上の温度になると一部分が分解し
て粒子表面にＢ２ｏｓ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
ＢａＴｉ０５系半導体粉末と、Ｄ７Ｂ４．　Ｄ７Ｂ６粉
末を混合して焼成すると、ＤｙＢａ・ＤｙＢ６の表面に
析出する−８２０３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、Ｄ７Ｂ４．
　Ｄ７Ｂ６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４を添加することにより熱伝導性が悪い
ガラス７リツ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 ＢａＴｉ０５に１．０　％　ル％のＮｂ２Ｏ，を加え１
０００°Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴｉ０５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１０Ｍ量チのＤｙＢ４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、Ａｌ２Ｏ５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１Ｑ”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ＢａＴｉ０３に３．０モルチのＬ
ａ　２０５を加え１２６０’Ｃで焼成した後、粉砕して
ＢａＴ工０５系半導体粉末を得る。前記３ａＴｉＯ５系
半導体粉末に全重量に対して２７重量％のＤ７Ｂ６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１ｏ　°Ｑ　／　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６・３にΩ／Ｃａであり、実施例２の場合
１・ＯＫΩ／ｃｒｉ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、Ｄ７Ｂ４゜Ｄ
ｙＢ６粉末が従来の導電性添加剤とガラス７リツトの両
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ＤｙＢ　４．　Ｄ７１３６
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ＢａＴｉ０　ｓ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、Ｄ７Ｂ４゜：ＤｙＢ
６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重量多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ＤｙＢ４．　ＤｙＢ６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　ほか１名第１
図 第２図 一ジ邑浅（°Ｃ〕

Claims (1)

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