JPH03296201A - 電子部品の動作温度補償用ｐｔｃ素子 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、集積回路、液晶表示板、水晶振動子、半導体
デバイス、抵抗器、コンデンサ等の電子部品の最低使用
周囲温度以下の周囲温度中でその電子部品を使用する場
合の電子部品の動作温度補償用Ｐ　Ｔ　Ｃ（Ｐｏｓｉｔ
ｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅ「ａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎ
ｔ）素子に関する。

（従来の技術） 従来、電子部品の最低使用周囲温度以下の周囲温度中で
その部品の使用を考える場合、ａ、電子部品を含むシス
テム全体を最適な使用状況にすべく室内全体を冷暖房装
置等により空調管理する方法が知られている。

ｂ、また、使用温度範囲がより低温側に広い高価なグレ
ードの電子部品に選定を見直すか、あるいは改めて回路
全体の設計をやり直す必要があった。

Ｃ０また、対象となる電子機器全体あるいは回路基板全
体そのものを、電子温度制御装置やバイメタルなどと接
続させたニクロムヒータなどを備えた恒温ボックスで加
熱する方法が知られている。

ｄ、また、動作点の変動が問題となる半導体装置である
トランジスタの回路にセラミック系ＰＴＣ素子、または
、ＮＴＣ素子を挿入し、周囲温度に対するコレクタ電流
の変化を感知してベース電流を制御しコレクタ電流の安
定化をはかる方法が知られている。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術ａは、電子部品延いてはそれを含む回路及びシ
ステム全体に及んで最も望ましい方法ではあるが、設備
がいかにも大がかりなものになり、また屋外などの設置
条件に適合させることはできない。

従来技術すに関しては、回路やシステムの設計をやり直
すことはいかにも不経済であり、またいかなるハイグレ
ードな電子部品にもやはり最低使用周囲温度が存在し、
臨む使用温度を満足させ得ることが可能だとは限らない
。

従来技術Ｃは温度制御のために別なシステムを付加しな
ければならない。それによって装置が大きくなるし、そ
の分だけ割増となる。

以上述べたように従来技術は、いずれも周囲温度補償を
必要する電子部品のみを加熱するのではないので、消費
エネルギーのロスが大きいという問題がある。

また従来技術ｄはトランジスタ回路に挿入して周囲温度
の変化によるコレクタ電流の変化を感知して回路制御に
より動作点の安定化をはかるものであるため、周囲温度
の変化に対応する温度補償の範囲が狭くなるという問題
があり、また、補償の対象はトランジスタ回路にのみ限
られてしまう。

上述の諸問題を解決させるためには、まず電子部品を含
むシステム全体を恒温状態に置くという不経済で大掛か
りとなる方法を選択せず、システムを構成する電子部品
側々に存在する使用温度範囲に着目し、特に低温領域に
て動作に問題のある電子部品のみを熱する方法を選択す
ればよい。

さらにそうすることにより、従来技術１）に述へた電子
部品のグレードの選定の見直しや回路設計のやり直しな
どは必要なくなるはずである。

しかし、従来技術Ｃで述べたような恒温ホックスではな
く、単なるヒータでは周囲温度が高くなった場合、ヒー
タをＯＦＦ状態にしなければ高温側での使用温度範囲を
大きく狭めてしまう。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、電子部品を含むシス
テム全体を恒温状態に置くという不経済で大掛かりな方
法によらずに、低温領域において動作に問題のある電子
部品を最低使用周囲温度以上に保ち、電子部品のグレー
ドの見直しや回路設計のやり直しの必要をなくし、周囲
温度が高くなった場合にヒータをＯＦＦにする必要のな
い電子部品の動作温度補償用ＰＴＣ素子を提供するもの
である。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の請求項１に記載の電子部品の動作温度補償用１
）　Ｔ　Ｃ素子は、電子部品と熱的に接合され、周囲温
度に対して電気抵抗値が正に変化するＰＴＣ特性を有し
、定電圧を印加するとそのＰＴＣ特性により自己制御可
能にジュール熱を発生し、前記電子部品を最低使用周囲
温度以上に保持させるものである。

本発明の請求項２に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、請求項１−においてＰＴＣ特性は結晶性ポ
リマーに導電粒子を分散させてなる有機質正特性サーミ
スタにより得られるものである。

本発明の請求項３に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、請求項１または２において電子部品が集積
回路であり、この集積回路の電源電圧に対して並列に接
続されて印加電圧が得られるものである。

本発明の請求項４に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、請求項１ないし３において熱的な接合が、
物理的な接触、または媒体を介在させることによりなさ
れるものである。

本発明の請求項５に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、電子部品と熱的に接合され、最高使用周囲
温度を越えない温度で電気抵抗値が正の方向に急変する
スイッチング温度Ｔｓを有し、定電圧を印加することに
より自己制御可能てかっＴｓ以上の温度で非常に小さく
なるジュール熱を発生し、前記電子部品の最高使用周囲
温度を越えることなく、かつ最低使用周囲温度以上に保
つものである。

本発明の請求項６に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、請求項５においてＰＴＣ特性は、結晶性ポ
リマーに導電粒子を分散させた有機質正特性サーミスタ
によって得られ、最高使用周囲温度を越えない温度で電
気抵抗値が正の方向に急変するスイッチング温度Ｔｓは
結晶性ポリマーとして ポリエチレングリコール、 プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドとのブロッ
ク共重合体、 脂肪族鎖状ポリエステル、 １．４−シクロへギサンジメタノール（シス）と脂肪族
ジカルボン酸とで成立つ縮合重合体、側鎖が結晶化する
特性を有するポリメタクリレートまたはポリアクリレー
ト； から選ばれた少なくとも一種を用いることにより得られ
るものである。

本発明の請求項７に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、請求項５または６において有機質正特性サ
ーミスタがＴｓを２つ以上有し、少なくともそのうちの
１一つが電子部品の最高使用周囲温度以下であるもので
ある。

本発明の請求項８に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、請求項５ないし７において電子部品が集積
回路であり、この集積回路の電源電圧に対して並列に接
続されて印加電圧が得られるものである。

本発明の請求項９に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、請求項５ないし８のいずれかにおいて熱的
な接合が、物理的な接触または媒体を介在させてなされ
るものである。

（作用） ０ 本発明の請求項１記載の電子部品の動作温度補償用ＰＴ
Ｃ素子の作用について説明する。

周囲温度に対する抵抗値特性は、第１図に示すように、
周囲温度’ｒ＋　、Ｔ２　、Ｔ３　（Ｔ＋　＜Ｔ２〈Ｔ
３）に対してＲ１，Ｒ２、Ｒ３（Ｒ１＜Ｒ２〈Ｒ３）で
あり、さらに、ニクロムヒータ等の周囲温度−抵抗値特
性は、第１図の破線で示している。ニクロムヒータの場
合の抵抗値は周囲温度に拘らず常に一定のＲである。

第２図は本発明のＰＴＣ素子に発生するジュール熱を縦
軸に、電圧を横軸してプロットしたものである。しかし
実際には、本発明のＰＴＣ素子に印加する電圧は定電圧
であるので、そのジュール熱が自己制御可能であるため
には、第２図に示すように、電源電圧■。に対するジュ
ール熱の値が周囲温度によって変化しなければならない
。例えば、周囲温度Ｔ　＋　、　Ｔ２　、　Ｔ３　　（
Ｔ　＋　＜　Ｔ２　＜Ｔ３）に対するジュール熱がＰ、
、Ｒ２，Ｒ３であるならば、そのときはＰ、＞Ｐ、＞Ｒ
３でなければならない。ジュール熱はＶ２／Ｒて示され
る］１ ので、■が一定のときにｐ　＋　＞　Ｐ　２　＞　Ｐ　
３であるためには、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３であればよい。つ
まり、第１図に示すような周囲温度に対して、電気抵抗
値が変化する割合が正であるＰＴＣ素子に定電圧を印加
することにより、周囲温度に対して自己制御可能にジュ
ール熱を得ることができる。

第３図は本発明のＰＴＣ素子を電子部品に対して熱的に
接合させ、ＰＴＣ素子に定電圧を印加し、ジュール熱を
発生させた場合、電子部品の温度上昇と周囲温度を周囲
温度に対して表したものである。

第３図より電子部品の温度上昇は、周囲温度に対して負
の傾きをもつ特性があることがわかる。

しかし、従来のヒータを用いた場合は、第３図の破線で
示すように、周囲温度が高くなった場合、ヒータをＯＦ
Ｆしなければならない。

本発明の請求項２に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、基本的にＮＴＣ特性をもたない結晶性ポリ
マーに導電粒子を分散させた有機質正特性サーミスタが
最適である。チタン酸バ２ リウムに代表されるように無機物は、「ある周囲温度の
範囲」で、電気抵抗値が変化する割合が負である特性（
ＮＴＣ特性）をもつのでＰＴＣ材料としては不適当であ
る。

本発明の請求項３に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、電子部品が集積回路であり、集積回路は、
最低使用周囲温度以下の周囲温度で使用すると、誤動作
、ＡＮＤ１０Ｒ動作不能が著しく、しかも他の電子部品
よりも最低使用周囲温度が高い。

それ故、電子部品中の最低使用周囲温度の補償を必要と
する集積回路のみに、ＰＴＣ素子を熱的に接合させるな
らば、集積回路を含む電子機器全体・の低温領域におけ
る性能を補償されることになる。しかも集積回路は、通
常ある定電圧を規定の電源入力端子に印加し、入力信号
に対する出力信号を得るものであるから、集積回路に電
圧を供給する電源の出力電流の範囲内での電流で本発明
品を駆動させるようにその抵抗値を設定すると、集積回
路の電源電圧に対して、集積回路と並列に−３ 接続することにより、本発明品に定電圧を印加すること
ができる。

本発明の請求項４に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、熱的の接合が物理的な制御または媒体の介
在により熱伝導を効率よく行なわせる単なる熱放射では
電子部品の温度上昇を制御することは困難となる。

本発明の請求項５に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子について説明する。

第４図は請求項１に示すＰＴＣ素子の周囲温度に対する
電気抵抗値特性であり、周囲温度が上昇するにつれて、
電気抵抗値が上昇する特性を示している。また第５図は
、請求項１に記載のＰＴＣ素子に発生するジュール熱を
縦軸に、周囲温度を横軸にしてプロットしたものである
。

請求項１−に記載のＰＴＣ素子に印加する電圧は定電圧
であり、またジュール熱は■２／Ｒで示されるので、請
求項１に記載のＰＴＣ素子に発生するジュール熱は第５
図に示すように、周囲温度に対して自己制御可能である
。よって、請求項］４ に記載のＰＴＣ素子から熱的な接合を通じてジュール熱
を供給される電子部品の温度上昇は、周囲温度に対して
、第６図のように自己制御型であることがわかる。しか
し、第６図に示すように、電子部品の最高使用周囲温度
Ｔ、ての電子部品の温度上昇分ΔＴ、たけ、最高使用周
囲温度Ｔ１を低温側に狭めてしまう。

そこで、第７図に請求項５に記載のＰＴＣ素子の周囲温
度に対する電気抵抗値の特性図を示す。

第７図からみると電子部品の最高使用周囲温度Ｔ１を越
えない温度で、あるＴ、において、電気抵抗値が指数関
数的に増加している。ＰＴＣ素子に発生するジュール熱
は第８図に示すように、Ｔｓ以上の周囲温度では非常に
小さくほとんど０である。よって当然電子部品の最高使
用周囲温度Ｔ１でＰＴＣ素子に発生するジュール熱もほ
とんどＯであり、このことは、第９図に示すようにＰＴ
Ｃ素子から熱的な接合を通じてジュール熱を供給される
電子部品の温度上昇は、ＰＴＣ素子のスイッチング温度
ＴＳ以上の周囲温度ではほとんど−５ なく、よって当然電子部品の最高使用周囲温度Ｔ１にお
いてもほんどない。つまり、電子部品の最高使用周囲温
度を狭めることはない。

本発明の請求項６に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子について説明する。

第７図に示すような特性を有する素子として、従来より
チタン酸バリウムに代表される無機物を焼結して得られ
る無機質正特性サーミスタが知られているが、チタン酸
バリウム系サーミスタは、スイッチング温度Ｔ、を下げ
るにつれて、特に７０℃以下にすると正の温度係数は次
第に小さくなり、かつＴ、以下の周囲温度ではＮＴＣ特
性を有し、しかも焼結体である故に、形状に自由度がな
い問題がある。

第７図に示すような特性を有する素子として、結晶性ポ
リマー中に導電粒子を分散させることより成る有機質正
特性サーミスタがある。

この有機質正特性サーミスタは、結晶性ポリマーの選択
により、容易にスイッチング温度Ｔｓを設定することが
可能である。例えば、融点が１６ ０°Ｃ〜９０°Ｃの範囲にある結晶性ポリマーには、ポ
リエチレングリコール、プロピレンオキサイドとエチレ
ンオキザイドとのブロック共重合体、脂肪族鎖状ポリエ
ステル、さらには、１．４−シクロヘキサンジメタノー
ル（シス）と脂肪族ジカルボン酸とで成立つ縮合重合体
や側鎖が結晶化する特性を有するポリメタクリレートま
たはポリアクリレート等がある。

さらには、特開昭６１−３９４７５号公報には、記載さ
れているようにポリエチレングリコールと相容性のある
調節剤によってその発熱温度を制御するもの、または特
開昭６２−６５４０１号公報に記載されているようにポ
エチレングリコールの分子量の大きさを変化させて発熱
温度を調整するもの、また、融点を異にする２種以上の
ポリマーをブレンドすることによってそのスイッチング
温度Ｔ、を設定するものである。

有機質正特性サーミスタとして上記の結晶性ポリマーの
使用により容易に最高使用周囲温度を越えない温度で電
気抵抗値が正の方向に急変する７ スイッチング温度Ｔｓを設定でき、かつスイッチング温
度以下の周囲温度でもＰＴＣ特性をもち、しかも成形が
容易で形状に自由度があるものである。

本発明の請求項８に記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
ＴＣ素子は、電子部品が集積回路である場合、集積回路
では、最低使用周囲温度以下の周囲温度で使用すると、
誤動作、Ａ　Ｎ　Ｄｌｏ　Ｒ動作不能が著しく、しかも
他の電子部品よりも最低使用周囲温度が高い等の問題が
あり、それ故、電子部品中の最低使用周囲温度の補償を
必要とする集積回路のみに、ＰＴＣ素子を熱的に接続さ
せるならば、それを含む電子機器全体の低温領域におけ
る性能を補償させることになる。しかも、集積回路は通
常ある定電圧を規定の電源入力端子に印加し、入力信号
に対する出力信号を得るものであるから集積回路に電圧
を供給する電源の出力電流の範囲内での電流でＰＴＣ素
子を駆動させるように素子の抵抗値を設計すると集積回
路の電源電圧に対して集積回路と並列に接続することに
よりＰ８ ＴＣ素子に印加する電圧を得ることができる。

（実施例） 実施例Ｉ ＰＴＣ素子としては第１０図ないし第１３図に示す藤倉
電線株式会社製、ＦヒータＭＩＮＩシリ　−　ズ、　　
［１７ＭＨ２−（４５／１．　８）　　：ｌ　　　　　
Ｉ’１４ＭＬ３−（６９／２２））を第１のＰＴＣ素子
ｌａ、第２のＰＴＣ素子１ｂとして用いる。

ＰＴＣ素子１ａには２本の端子２ａ、　２ｂ、、ＰＴＣ
素子１ｂには３本の端子２ｃ、　２ｄ、　２ｅが夫々接
続されている。

ＰＴＣ素子１ａ、　ｌｂのそれぞれの寸法および２０℃
における電気抵抗値Ｒ２ｏは下表１のとおりである。

表１ −９ ＰＴＣ素子１ａ、　Ｉ’ｂの周囲温度−電気抵抗値特性
は測定の結果周囲温度に対して抵抗値が変化する割合は
第１４図より正である特性を有するものであることがわ
かる。

次に、電子部品としては第１５図に示す米国ＡＭＩ社製
の集積回路（プログラマブル、ローパス・フィルタ５３
５２８）３ａが用いられる。この集積回路３ａの最低使
用周囲温度は０℃であり、それ以下の周囲温度で使用す
ると、誤動作あるいは、動作不能に陥ることが知られて
いる。

第１５図、第１６図、第１７図に示すように、この集積
回路３ａをＩＣソケット４に挿入し、集積回路３ａとＩ
Ｃソケット４間のすき間に前述のＰＴＣ素子１ａを挿入
し、ＰＴＣ素子１ａと集積回路３８間にシリコングリス
５を充填し、両者を熱的に接合した。

さらに集積回路３ａのウェハの温度上昇測定のために、
集積回路３ａのウェハに１．　ｍｍφの小孔６をウェハ
の上部まで開け、Ｃ，Ｃ，熱電対（０，１Ｈ１ｍｍφ）
によりウェハの温度を測定できるようにす０ る。第１６図において７は取付基板である。

また、電源８に接続した集積回路３ａのＶ　ＤＤ端子９
；＋５Ｖ、あるいはＶＳＳ端子１０．−５Ｖに、ＰＴＣ
素子１ａの一方の端子２ａを接続し、他方の端子２ｂを
集積回路３ａのＤグランド端子１１またはＡグランド端
子１２に接続し、第１７図に示す電源回路を形成する。

またＰＴＣ素子１ｂを接続する場合は、３本の端子２ｃ
、　２ｄ、　２ｅのうち中央の端子２ｄをＶＤＤ端子９
あるいはｙ　ｓｓ端子１０に接続し、両側の端子２ｃ　
　２ｅをＤグランド端子１１またはＡグランド端子１２
に接続し、第１７図と同様な電源回路を形成する。

そして集積回路３ａの電源電圧（＋　５　Ｖ）をＰＴＣ
素子１ａまたはＰＴＣ素子１ｂに印加して周囲温度の変
化に対する電力（電流×電圧二ジュール熱）を測定し、
その結果を第１８図、第１９図に示す。

この第１８図、第１９図により電力（ジュール熱）は、
周囲温度に対し自己制御していることがわかる。さらに
その際の集積回路３ａのウェハの温度上昇を第２０図及
び第２１図に示す。第２０図及び１ 第２１図よりウェハの温度上昇は、周囲温度に対して、
自己制御されていることがわかる。

なお、この一連の実験において、ＰＴＣ素子Ｉａ、　Ｉ
ｂが印加電圧を１２Ｖの場合についても実験し、ＰＴＣ
素子１ａについては、Ｌ＋−２７、Ｌ２１２（ｍｍ）の
実験を行なっているが、これは所望の周囲温度に対する
ジュール熱及びウェハの温度上昇がＰＴＣ素子の抵抗値
や形状等の素子設計によって容易に制御可能であること
を示している。

さらに、集積回路３ａは０℃以下の周囲温度では誤動作
のために使用不可能になるが、ＰＴＣ素子１ａまたは１
ｂを接続、接合すると−１−０°Ｃでの周囲温度中での
使用で、充分満足する結果が得られた。

実施例２ ＰＴＣ素子１ｃの作成 ポリエチレン（三井石浦化学工業株式会社製、Ｈｉ−Ｚ
ＥＸ３０００Ｂ）と、エチレンアクリル酸共重合体（ダ
ウ・ケミカル日本株式会社製、プリマコール３３３０）
との混合物１．００　ｇ中に、２ 導電粒子としてカーボンブラック（米国キャポツト社製
、スターリングＳｏ）４０ｇを加え、１５℃、２０分間
加熱混線分散させ、その後、φ２ｍｍ以下に粉砕し、口
２７ｍｍの金型に、一対の片面粗面電解Ｎｉ箔（福田金
属箔粉工業株式会社製、ｔ２５μｍ）と−緒にコンプレ
ッション成形機で成形し、ｔ　＝　１　ｍｍ、　２．７
　Ｘ２．７　　（ｃｎｆ）の大きさの成形物を得た。こ
の成形物を６０　Ｍｔａｄの放射線で架橋し、ペーパー
カッターにて２．７　Ｘ］、２　　（ｃイ）ｔｌ　ｍｍ
の大きさに切断し、所望の電気抵抗値にすべく、電極の
Ｎｉ箔の一部をナイフにて剥ぎ取り、Ｒ−３８Ωの第３
のＰＴＣ素子ＩＣを得た。

電子部品として液晶表示装置３ｂ　（セイコー電子工業
株式会社製、ドットマ）　ＩＪクス液晶表示モジュール
、モデルＭ１６４１）を用いた。

そして第２２図に示すように、液晶表示板制御用基板１
３、液晶表示板１４、上蓋１５よりなる液晶表示装置３
ｂの前記基板１３と表示板１４の間に、表面に厚さ０．
１５ｍｍの電気制御コート１６を介してＰＴＣ素子ＩＣ
を挿入し、表示板１４にＰＴＣ素子ＩＣを接触３ させることにより熱的に接合させるとともに、ＰＴＣ素
子１ｃの電極１７ａ　、　１７ｂに接続された端子１８
ａ　、　１８ｂを介してＰＴＣ素子ＩＣを液晶表示装置
３ｂの電源回路に並列に接続した。

上述のように、ＰＴＣ素子ＩＣを接合接続した液晶表示
装置３ｂと、ＰＴＣ素子を用いない液晶表示装置とを一
２０℃の周囲温度中でその応答速度を比較した結果、Ｐ
ＴＣ素子ＩＣを挿入した装置の方が応答速度が格段に速
かった。一般に液晶表示装置では、特に低温での応答速
度に問題があったが、この点を容易に解決することがで
きた。

実施例３ ＰＴＣ素子１ｄの作成： ポリエチレングリコール（純正化学株式会社製；ポリエ
チレングリコール６０００、融点６００Ｃ）１００ｇに
、導電粒子としてカーボンブラック（米国キャボット社
製、スターリングＳＯ）３０ｇを配合し、６５℃、２０
分間加熱、混線分散させ、このものを次にφ２　ｍｍ以
下に粉砕し、このものを、第２３図に示すように、２２
．５Ｘ４．５　Ｘ４ １、６７　［ｍｍ３：］の大きさに成形し、この成形物
をＩＱ　Ｍｔａｄの放射線で架橋して素子本体］ｄ＋を
得た。

さらに、この素子本体ＩＬの両端に銀ペースト（株式会
社徳力化学研究所製、シルベス）Ｐ−２４６）を塗布し
て電極１９ａ　、　　１９ｂを形成し、この電極１９ａ
　、　１９ｂにφ０．３　ｍｍの銀線を接続させて端子
２０ａ　、　２０ｂとし第４のＰＴＣ素子１ｄを得た。

ＰＴＣ素子１ｄの２０°Ｃにおける電気抵抗値Ｒ２゜２
８０Ωである。

上述のようにして得られたＰＴＣ素子１ｄを第２４図に
示すように基板７上のＩＣソケット４上に搭載した。

そして、このＰＴＣ素子１ｄの周囲温度に対する電気抵
抗値の変化を測定すると第２５図に示すとおりになった
。

この第２５図より抵抗値が急激に立上る温度、スイッチ
ング温度Ｔｓは６０°Ｃであることがわかった。

次に第２６図に示すようにＰＴＣ素子１ｄを装着したＩ
Ｃソケット４に実施例１で用いた集積口５ 路３ａを差し込みこの集積回路３ａのウェハに上部まで
開けた小孔６に実施例１で用いたＣ１Ｃ熱電対を差し込
み、ウェハの温度を測定するようにした。

そして１．この集積回路３ａの電源電圧である５ＶをＰ
ＴＣ素子１ｄに印加し、周囲温度に対するＰＴＣ素子１
ｄの電力（電圧×電流）を第２７図に、また周囲温度に
対するウェハの温度上昇を第２８図に示す。

なお、同様の試験をＰＴＣ素子１ｄに１２　Ｖの電圧を
印加して行なったので第２７図及び第２８図にプロット
した。

第２８図より周囲温度に対するウェハの温度上昇は自己
制御され、かつ周囲温度が６０℃（スイッチング温度）
以上の範囲では、ウェハの温度上昇が０になることが確
認された。

次にこの集積回路３ａをＰＴＣ素子１ｄと実施例１の第
１７図のように配線し接続した。

この集積回路３ａの動作温度は０℃〜７０°Ｃであり（
カタログ値）、０°Ｃ以下の周囲温度では、この集積回
路３ａは誤動作のために使用不可能であ６ ったが、ＰＴＣ素子１ｄを接続した場合、０℃以下の周
囲温度でも充分動作し、かつ最高使用周囲温度を狭める
ことがなかった。

比較例 次に比較例として、ＰＴＣ素子１ｄの代りに実施例１で
用いたＰＴＣ素子１ｂを用い、実施例３の第２４図と同
様にしてＩＣソケット４に接続し周囲温度に対する電気
抵抗値を測定したものを第２９図に示す。第２９図より
この・ＰＴＣ素子１ｂのスイッチング温度Ｔｓは１」。

０℃であることがわかる。また実施例３の第２６図と同
様に集積回路３ａの電源回路に接続（ＰＴＣ素子１ｂの
両側端子２Ｃ２ｅを集積回路３ａのＤグランド端子１１
またはＡグランド端子１２に、中央の端子２ｄをＶＤＤ
端子９またはＶＳＳ端子１０に接続）し、５■及び１２
ＶをＰＴＣ素子１ｂに印加し、周囲温度に対するＰＴＣ
素子１ｂの電力（電圧×電流）を第３０図に、周囲温度
に対するウェハの温度上昇を第３１図に示す。

この比較例の場合は、ＰＴＣ素子１ｂに１２Ｖを印加し
た場合、７０°Ｃの周囲温度中でウェハに７ 約５℃の温度上昇があり、周囲温度９０℃でウェハの温
度上昇はほぼ０になることがわかる。よってこのＰＴＣ
素子１ｂは実施例３のＰＴＣ素子１ｄを用いた場合より
も最高使用周囲温度が高い電子部品に使用できることに
なる。しかし−船釣には電子部品の最適な使用温度にス
イッチング温度Ｔ。

を設定することが望ましい。

実施例４ ＰＴＣ素子１ｅの作成 第３２図に示すようにアルミナ基板２１．３８×Ｘ］９
Ｘ０．６　　［ｍｍ３）上に電極２２ａ　、　２２ｂを
形成する。電極２２ａ　、　２２ｂはＡｇ−Ｐｄペース
ト（デュポンジャパン株式会社製）をアルミナ基板２１
上に塗布して焼結した。次に第３３図に示すようにこの
電極２２ａ　、　２２ｂが形成されたアルミナ基板２１
上にＰＴＣ素子材料２３を塗布し、電極２２ａ　、　２
２ｂに端子２４ａ　、　Ｎｂとして銀線（０，１８ｍｍ
φ）を半田イ」けして接続し第５のＰＴＣ素子１ｅを得
た。

ＰＴＣ素子材料２３は、ｎ−Ｏｃｔａｄｅｃｙｎ−０ｃ
ｔａｄｅｃｙｌｅ　（以下ＯＤＭＡと略称する）融点３
８ ８℃とＧｌｙｃｉｄｙｌ　Ｍｅｊａｃｒｙｌａｌｅ　（
以下ＧＭＡと略称する）をモル比９０　：　１０の割合
で合成したポリマーに導電粒子としてカーボンブラック
（旭カーボホン株式会社製、旭＃６０Ｈ）を、ボールミ
ルにより混線分散させ、その後硬化剤としてＥｔｈｙｌ
ｅｎｅ　ＤｉａｍｉｎｅをＧＭＡと当モルを加えマグネ
ティックスターラーで撹拌混合して得られたものである
。

次に第３４図に示すように電子部品として前記集積回路
３ａを用意し、さらにウェハ温度測定のために集積回路
３ａ下部より１　ｍｍφの小孔６をあけ、この集積回路
３ａをＩＣソケット４に差し込んだ。

ウェハの温度測定には、Ｃ，Ｃ，熱電対（φ０．１２０
ｍｍ）を用いた。

そして集積回路３ａ上にＰＴＣ素子１ｅを搭載した形で
端子（φ−０，１８’ｍｍの銀線）に集積回路３ａの電
源、電圧を印加し、周囲温度に対するウェハの温度上昇
を測定した。この場合の熱的な接合はアミナ基板２１を
介在して行なわれた。

この実施例４で合成したＰＴＣ素子材料２３の９ ポリマーは、Ａ　Ｎｅｗ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｒｅ５
ｉｓｔｏｒ　ｗｉｔｈＰＴＣＡｎｏｍａｌｙ　　（ｊｏ
ｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　ＰｏｌｙｍｅＩ　Ｓｃｉｅｎｃ
ｅＰｏｌｙｍｅＩ　ＣｈｅｍｉｓｌＢ　　Ｅｄｉｔｉｏ
ｎ、　　Ｍｏｌ　　１９．　１８７］−１８７３（１９
８１，））に紹介されたポリマーであり、スイッチング
温度はこのポリマーの融点である３８℃であることが知
られている。

測定の結果を第３５図及び第３６図に示す。

第３５図は周囲温度に対するＰＴＣ素子１ｅの電力（電
圧×電流）であり、第３６図は周囲温度に対するウェハ
の温度上昇値（ΔＴｗ）である。

なお、ＰＴＣ素子１ｅに印加する電圧は５■、１２Ｖ及
び２４Ｖである。

第３６図より周囲温度に対するウェハの温度上昇値は自
己制御され、かつスイッチング温度３８℃以上の周囲温
度以上でウェハの温度上昇はＯであることがわかる。

なお、以上の実施例１〜４では、電子部品として集積回
路３８、液晶表示装置３ｂを用いたが、その他の電子部
品としては、水晶振動子、半導体デバイス、抵抗器、コ
ンデンサ等に適用することが０ できる。

電子部品が水晶振動子の場合、その周波数の設定に対す
る温度依存性が強く、電子部品の中でも特に使用温度か
厳しく限定されており、電子機器全体を電子温度制御装
置やバイメタルなどを用いた別なシステムを付加するな
とで、温度管理する必要があったが、ＰＴＣ素子を熱的
に接合することによりそのような必要がなくなり、安価
に最低使用周囲温度以下での使用を補償することができ
る。

また電子部品が半導体デバイスや抵抗器あるいはコンデ
ンサの場合も回路用途例えば抵抗値やキャパシタの安定
のために動作温度補償を要する場合もＰＴＣ素子を熱的
に接合することにより、安価に最低使用周囲温度以下で
の使用をすることができる。

さらに、１個のＰＴＣ素子に２個以上の電子部品が熱的
に接合されるように基板上配置し、より経済的に温度補
償を行なわせることもできる。

また、集積回路などの電子部品にＰＴＣ素子１ を熱的に接合した後モールディングを行ない、電子部品
の機能とＰＴＣ素子の機能を併せ備えた新規な電子部品
とすることもできる。

さらに、従来用いられた電子機器全体を空調管理する方
法や電子温度制御装置を接続する方法と、一部の電子部
品に本発明のＰＴＣ素子を熱的に接合する手段を併用す
ればより確実な温度補償をすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＰＴＣ素子に定電圧を印加することに
より、ＰＴＣ素子と熱的に接合した電子部品の最高使用
周囲温度を大きく狭めることなく、あるいは狭めること
なく、最低使用周囲温度以下での周囲温度中での電子部
品性能を補償し、かつ、その電子部品を含む電子回路及
びシステム全体の動作の補償につながる効果がある。

またＰＴＣ素子のスイッチング温度Ｔｓを電子部品の最
適使用温度に設定すれば任意の最適使用温度範囲を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

２ 第１図ないし第９図は本発明の詳細な説明するための図
表、第１０図、第１１−図は本発明の第１−のＰＴＣ素
子の正面図及び横断平面図、第１２図、第１３図は同上
第２のＰＴＣ素子の正面図、及び横断平面図、第１−４
図は第１、第２のＰＴＣ素子の周囲温度−抵抗特性図、
第１５図は電子部品としての集積回路の斜視図、第１６
図は集積回路に第１−のＰＴＣ素子を熱的接合した正面
図、第１．７図は同上回路図、第１８図は第２０ＰＴＣ
素子の周囲温度−ジュール熱特性図、第１９図は第１−
のＰＴＣ素子の周囲温度−ジュール熱特性図、第２０図
は第２のＰＴＣ素子を用いた集積回路の周囲温度−ウェ
ハの温度上昇値特性図、第２１図は第１のＰＴＣ素子を
用いた集積回路の周囲温度−ウェハの温度上昇値特性図
、第２２図は電子部品としての液晶表示装置と第３のＰ
ＴＣ素子の組合せを示す分解斜視図、第２３図は第４の
ＰＴＣ素子の本体を示す斜視図、第２４図は第４のＰＴ
Ｃ素子を接続したＩＣコネクタの斜視図、第２５図は第
４のＰＴＣ素子の周囲温度−低抵抗特性図、３ 第２６図は第４のＰＴＣ素子−ＩＣコネクタに集積回路
を熱的に接合した分解斜視図、第２７図は第４のＰＴＣ
素子を用いた集積回路の周囲温度−電力特性、図、第２
８図は第４のＰＴＣ素子を用いた集積回路の周囲温度−
ウェハ温度上昇値特性図、第２９図は比較例としての第
２のＰＴＣ素子の周囲温度−抵抗値特性図、第３０図は
比較例としての第２のＰＴＣ素子の周囲温度−ジュール
熱特性図、第３１図は第２のＰＴＣ素子を用いた集積回
路の同上周囲温度−ウェハ温度上昇値特性図、第３２図
、第３３図は第５のＰＴＣ素子の製造工程説明図、第３
４図は同上第５のＰＴＣ素子を集積回路に接合した分解
斜視図、第３５図は第５のＰＴＣ素子の周囲温度−電力
特性図、第３６図は第５のＰＴＣ素子を用いた集積回路
の周囲温度−ウェハ温度上昇値特性図である。 ４ １０− 唾１＼４訣編 １５ ８　　Ｓ　　９ １諺神Ｃ悄屓柘ヤ Ｑ−Σ幾項症 ０ ８　９１　９　０ ｑ耀或憎繞吻

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電子部品と熱的に接合され、周囲温度に対して電
   気抵抗値が正に変化するＰＴＣ特性を有し、定電圧を印
   加するとそのＰＴＣ特性により自己制御可能にジュール
   熱を発生し、前記電子部品を最低使用周囲温度以上に保
   持せることを特徴とする電子部品の動作温度補償用ＰＴ
   Ｃ素子。 （２）ＰＴＣ特性は結晶性ポリマーに導電粒子を分散さ
   せてなる有機質正特性サーミスタにより得られることを
   特徴とする請求項１記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
   ＴＣ素子。 （３）電子部品が集積回路であり、この集積回路の電源
   電圧に対して並列に接続されて印加電圧が得られること
   を特徴とする請求項１または２記載の電子部品の動作温
   度補償用ＰＴＣ素子。 （４）熱的な接合が、物理的な接触、または媒体を介在
   させることによりなされることを特徴とする請求項１な
   いし３のいずれかに記載の電子部品の動作温度補償用Ｐ
   ＴＣ素子。 （５）電子部品と熱的に接合され、最高使用周囲温度を
   越えない温度で電気抵抗値が正の方向に急変するスイッ
   チング温度（Ｔ＿ｓ）を有し、定電圧を印加することに
   より自己制御可能でかつＴ＿ｓ以上の温度で非常に小さ
   くなるジュール熱を発生し、前記電子部品の最高使用周
   囲温度を越えることなく、かつ最低使用周囲温度以上に
   保つことを特徴とする電子部品の動作温度補償用ＰＴＣ
   素子。 （６）ＰＴＣ特性は、結晶性ポリマーに導電粒子を分散
   させた有機質正特性サーミスタによって得られ、最高使
   用周囲温度を越えない温度で電気抵抗値が正の方向に急
   変するスイッチング温度Ｔ＿ｓは結晶性ポリマーとして ポリエチレングリコール、 プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドとのブロッ
   ク共重合体、 脂肪族鎖状ポリエステル、 １．４−シクロヘキサンジメタノール（シス）と脂肪族
   ジカルボン酸とで成立つ縮合重合体、側鎖が結晶化する
   特性を有するポリメタクリレートまたはポリアクリレー
   ト； から選ばれた少なくとも一種を用いることにより得られ
   る請求項５記載の電子部品の動作温度補償用ＰＴＣ素子
   。 （７）有機質正特性サーミスタがＴ＿ｓを２つ以上有し
   、少なくともそのうちの１つが電子部品の最高使用周囲
   温度以下である請求項５または６に記載の電子部品の動
   作温度補償用ＰＴＣ素子。 （８）電子部品が集積回路であり、この集積回路の電源
   電圧に対して並列に接続されて印加電圧が得られること
   を特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の電子
   部品の動作温度補償用ＰＴＣ素子。 （９）熱的な接合が、物理的な接触または媒体を介在さ
   せてなされることを特徴とする請求項５ないし８のいず
   れかに記載の電子部品の動作温度補償用ＰＴＣ素子。