JPS6158211A - 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 Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３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、Ｂ　ａ　Ｔ　ｌ　０３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。

■　Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ０３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ＢａＴ　ｉ○３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ｆＬｃ）ず
、面倒であると共にガラスフリットの材質によってはＢ
　ａＴ　１０ｓ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Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３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、熱伝導性に覆れ、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。

発明の購成 本発明の厚膜型正特性半導体素子の製造方法は、Ｂ　ａ
　Ｔ　ｉＯ３系半導体粉末にＹｂＢ６を１〜６０重量係
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、Ｂ　ａ　Ｔ　＞　Ｏｓ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、ＹｂＢ６を用いたと
ころに特徴を有している。このＹｂＢ６は常温では導体
でちゃ、１０００〜１１００℃以上の温度になると一部
分が分解して粒子表面にＢ２Ｏ３が析出するが、粒子内
部は元のままで表面のＢ２Ｏ３膜によシ分解が阻止され
る。従って、Ｂ　ａＴ　ｉＯ３系半導体粉末と、ＹｂＢ
６粉末を混合して焼成すると、ＹｂＢ６の表面に析出す
るそして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、ＹｂＢ６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シ熱伝導性が悪い
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　Ｔ　ｓＯ３に１．ｏモル１のＮｂ２Ｏ５を加え１
３００℃で焼成した後、粉砕してＢ　ａＴ　１０３系半
導体粉末を得る。前記Ｂ　ａ　Ｔ　ｚＯ３系半導体粉末
に全重量に対して１ｏ重量％のＹｂＢ６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を作る〇 一方、Ａ１□０３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、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℃／ｍの昇温速度で１３５
０℃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　Ｔ　１０３に３．０モルチ
のＹ２Ｏ３を加え１２５０℃で焼成した後、粉砕してＢ
　ａＴ　ｉＯ３系半導体粉末を得る。前記Ｂ　ａＴ　ｉ
Ｏｓ系半導体粉末に全重量に対して５０重量％のＹｂＢ
６粉末を加え均一に混合し、さらにαニテルビネオール
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１０Ｃ／ｍｉｎの昇温速度で１０００℃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３．７にΩ／ｃｒｌであり、実施例２の場
合０．２　Ｋ　Ｑ／ｃｔｉ　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、ＹｂＢ６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
て熱伝導のよい導電性金属のＹｂＢ６を用いることによ
り、熱伝導が良くな９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Ｂ　ａ　Ｔ　１０３系半導体粉末
としてはＢ　ａ　Ｔ　ｉＯａ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、ＹｂＢ６
粉末の添加量を全重量に対して１〜６ｏ重量％と規定し
たのは、１重量％未満では面積抵抗が犬きくなシすぎ発
熱体に不適当であり、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３粉末同志の物
理的固定もできなく、一方６０重量係を越えると面積抵
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、Ｂ
ａＴｉ○３系半導体粉末とＹｂＢ６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０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系半導体粉末にＹｂＢ＿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。