JPH05291002A

JPH05291002A - 正温度係数素子、その応用素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05291002A
Application number: JP4090850A
Authority: JP
Inventors: Iwao Sagara; 岩男相良; Nobuyoshi Hara; 伸圭原; Yutaka Matsumoto; 豊松本; Takashi Kayama; 隆司香山
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】電極間に所定電力を供給することにより、所
定温度に自動制御する事が可能であり、周囲温度等に影
響されない、信頼性の高い製品の供給を可能とすること
を目的とする。【構成】正の温度係数を有する抵抗体素子（ＰＴＣ素
子）５０１下面に金属板５０４を配設し、ＰＴＣ素子５
０１の電極５０２，５０３間５０５領域に電子回路等を
載置する。【効果】電極５０２，５０３間に一定電圧を印加する
ことにより、ＰＴＣ素子５０１の領域５０５部分の温度
を均一かつ一定化する事により、領域５０５に載置され
る電子回路等が環境温度に影響されない一定の動作環境
とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は正温度係数素子、その応
用素子及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子技術野発達により、使用され
る電気部品も小型化してきている。また、これに伴い広
い範囲で電気部品を組み込んだ各種製品が登場してきて
いる。そして、製品の使用環境も千差万別となり、従来
の様な使用温度環境に制限を付けることが困難になつて
きた。

【０００３】このため、製品の使用環境によつては氷点
下の環境から夏の炎天下の環境まで考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用環
境、特に環境温度が変化すれば、製品に使用されている
電気部品の特性が変化し、信頼性が損なわれたり、極端
な場合には動作不良を生ずることもある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決することを目的としてなされたもので、製品などの
使用温度環境の変化に影響されない、信頼性の高い製品
を提供可能とすることを目的とする。そして、係る目的
を達成する一手段として以下の構成を備える。即ち、所
定大きさの絶縁基板と、該絶縁基板の少なくとも両端部
に電極を形成し、該電極の少なくとも１部を除いた他の
部分に重畳するように正の温度係数を有する抵抗体層を
形成し、更に該抵抗体層の上部に絶縁体層を形成した正
温度係数素子とする。そして、この正温度係数素子によ
るプレート上に電子回路を形成して、電子回路の特性が
周囲温度に影響されない構造となつている。この場合、
プレートの構造は、平板形状でも、あるいは箱形状であ
つてもよい。但し、箱形状の場合には、その箱の内部に
電子回路自体を挿入するものとする。

【０００６】以上の正温度係数素子は、所定大きさの絶
縁基板の少なくとも両端部に電極パターンを形成する電
極形成工程と、該電極形成工程で形成された電極パター
ンの少なくとも１部を含む前記絶縁基板の電極間に正温
度係数を有する抵抗体層を形成する抵抗体形成工程と、
該抵抗体層の少なくとも上部に絶縁膜を形成する絶縁膜
形成工程より製造されるそして、例えば、この正温度係
数素子の絶縁膜上に電子部品を載置する。

【０００７】

【作用】以上の構成において、電極間に前記絶縁膜の温
度が一定となるように所定電力を供給可能とすることに
より、周囲温度に影響されない、信頼性の高い製品の供
給を可能とする。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る一実施例
を詳細に説明する。〔第１実施例〕図１乃至図５は本発明に係る一実施例の
正温度係数素子を説明するための図であり、図１は本発
明に係る一実施例の正温度係数素子の製造工程図、図２
は正温度係数素子の電極部形成状態を示す図、図３は本
実施例の正温度係数抵抗体を形成状態を示す図、図４は
本実施例の正温度係数素子の絶縁膜を形成した状態（本
実施例の正温度係数素子の完成状態）を示す図であり、
各状態を示す図においては、各部の形成状態が明確にな
るように各部の形成状態が容易に認識可能に一部模式化
して表現している。即ち、実際では不透明の部分も下部
状態が識別可能に表現している。以下、各図を参照して
本発明に係る一実施例を説明する。

【０００９】図において、１０は所定厚さを有する電気
絶縁性のセラミツク基板であり、本実施例ではアルミナ
９６％の焼結体のアルミナ基板となつている。２０及び
２１はアルミナ基板１０上に配設された電極パターンで
ある。３０は正の温度係数（Positive temp.coefficien
t ／ＰＴＣ）特性を有する抵抗厚膜（薄膜）、４０は絶
縁膜である。

【００１０】本実施例では、上述した電極２０，２１と
しては、銀−パラジウム系、又は銀、あるいは金−パラ
ジウム系、又は銀−白金系、又はニツケル、若しくは銅
等の厚膜グレース又はその他の方法を用いて形成する。
また、抵抗厚膜３０としては、例えば、チタン酸バリウ
ム系、又は〔ジルコニア（ＺｒＯ₂）プラス金（Ａｕ）
系〕の厚膜ペーストを用いて形成する。

【００１１】更に、上述したセラミツク基板１０は、無
垢のアルミナで形成した基板に限定されるものではな
く、アルミナ等のグリーンシートを積層して製作したも
のであつてもよい。また、絶縁膜４０は、耐熱性有機物
質で形成してもよく、無機系物質又は無機系材料であつ
て、ガラス物質（例えばホウケイ酸鉛ガラス等）にセラ
ミツク粉末（例えばアルミナ粉末等）と有機結合剤を混
合してペースト状にし、該ペースト状のものを用いて形
成する。なお、この有機結合剤は、後述する加熱処理に
より蒸発、もしくは揮発及び硬化する。

【００１２】以下、図２〜図４に示す本実施例の正温度
係数素子の製造方法を、図１の工程図も参照して説明す
る。尚、以下の説明は１つの正温度係数素子のみを製造
する場合に限られるものではなく、複数の正温度係数素
子を同時に多数製造できることは勿論である。そして、
最終工程で各１つの正温度係数素子に分離すればよい。

【００１３】まず、図１に示す工程１でアルミナ基板１
０を所定大きさに形成するアルミナ基板製造工程を実行
し、所定製造単位の大きさのアルミナ基板を製作する。
この単位は、任意の大きさであり、１つの正温度係数素
子毎に作成しても、例えば数十個同時に作成してもよ
く、それぞれの場合に即して製作すればよい。続いて、
工程２で、アルミナ基板１０の上面に、図２に示す如
き、電極パターン２０，２１を形成する。本実施例で
は、それぞれの電極材料ペーストを印刷／エツチング等
の方法でアルミナ基板１０上に形成する。そして、例え
ば８５０°Ｃで約十分間加熱焼成して電極を形成する電
極形成工程を実行する。この電極形成工程実行後の状態
を示すのが図２である。図２に示す如く、電極パターン
２０，２１は互いにややずれて形成されている。なお、
以下の各工程毎の状態図は、それぞれ単独の１つのチツ
プのみを示すが、複数チツプを同時に形成等する場合に
おいても同様である。

【００１４】そして、工程３でこのようにして形成した
電極パターン２０，２１上に印刷等で正温度係数抵抗体
３０を形成し、これを例えば８５０°Ｃで約十分間加熱
焼成する抵抗体形成工程を実行する。この抵抗体３０を
形成した状態を図３に示す。本実施例では、この抵抗体
３０は、両端部が互いに電極パターン２０，２１に重な
りあうようアルミナ基板１０の中央部に形成されてい
る。これは、後述する様に、正温度係数素子の上に配設
される電子部品位置をカバーすれば足りるからである。

【００１５】続いて工程４で、電極パターン２０，２１
の両アルミナ基板１０端部位置の一部リード部を除く抵
抗体３０の形成面を含むアルミナ基板１０の表面の略全
面に絶縁膜ペーストを印刷／エツチング等の方法で形成
する。そして例えば８５０°Ｃで約十分間加熱焼成して
絶縁膜４０を形成する絶縁膜形成工程を実行する。そし
て最後に検査工程５を実行して、素子を完成させる。ま
た、工程４又は工程５実行後に、必要に応じて正温度係
数素子を１つのチツプ毎に分離成形する。例えば、同時
に多数の正温度係数素子を一括製作した場合には、ここ
で、個々のチツプ毎に分離成形し、１つのチツプ毎に製
作した場合には周辺部の整形等を行う。

【００１６】この様にして製作した本実施例のチツプ正
温度係数素子は、例えば、略幅１０ｍｍ、略長さ１１．
５ｍｍに形成する。以上の様にした検査工程５実行後の
素子完成状態を図４に示す。図４に示す様に、アルミナ
基板１０の表面は電極パターンの端部の外部接続用のリ
ード部分２０ａ，２１ａを除いて絶縁膜４０で被覆され
ている。

【００１７】なお、上述した例では、電極２０，２１の
焼成、抵抗体３０の焼成及び絶縁膜の焼成を各工程毎
に、それぞれ別個に行う例を示したが、本実施例はこの
例に限るものではなく、各形成工程では焼成を行わず、
絶縁膜４０パターンを印刷等で形成後に一括して焼成し
ても、任意の２つをまとめて焼成してもよい。さらに、
上述した電極２０，２１はエツチング及び焼成等により
形成するのではなく、真空蒸着等の真空薄膜方式により
形成しても、また、メツキ等により形成しても良いこと
は勿論である。

【００１８】そして、このようにして製造した正温度係
数素子（以下「ＰＴＣ素子」と称す）の絶縁膜上に例え
ば、コンデンサ、抵抗器、コイル、水晶振動子等のパツ
シブ素子、又はトランジスタ、ハイブリツドＩＣ、マル
チレイヤハイブリツドＩＣ、ＬＳＩ等のＩＣ（集積回
路）等のアクテイブ素子を含む電子回路（電子部品）を
搭載することにより、この搭載電子部品の動作温度環境
を一定化させることができる。そして、この電子部品の
搭載したのちにリード部を除いて一体にモールドしてハ
イブリツド素子とし、該素子を用いて製品を作ることに
より、動作の安定したした製品とすることができる。

【００１９】この抵抗体３０の到達最高温度は、抵抗体
３０の構成材料の条件により定まり、上述した本実施例
の材料においては、約８０°Ｃである。従つて、加熱温
度をＴｂ、加熱上限温度をＴｍとすると、少なくともＴ
ｂ≦Ｔｍを維持することが必要になる。なお、本実施例
のＰＴＣ素子は、周囲温度（Ｔａ）が−６０°Ｃ〜約８
０°Ｃでの使用を前提にしている。

【００２０】この場合の抵抗体３０の温度−抵抗特性は
図５に示す特性となる。即ち、図５に示すΔＴａで示す
区間においては、略〔Ｒ∝Ｔ・・・（式１）〕の関係と
なる。以上の様にして形成したＰＴＣ素子の抵抗体３０
に、例えば図６に示す様に電源電圧Ｖの定電圧電源を接
続し、電流Ｉを流すと、抵抗体３０が発熱する。この発
熱量をＱ（ジユール）とすると、Ｑ＝Ｉ²Ｒｔで示され
る。このジユール熱Ｑの発生にともなつて、下部のアル
ミナ基板１０、絶縁膜４０の温度も上昇する。すると、
抵抗体３０の抵抗値は図５に示す様に上述した式１の関
係より徐々に増加していく。このため、電圧Ｖが一定で
あれば、上限温度Ｔｍに近づく際には、流れる電流値は
抵抗値の増加に対応して少なくなる。

【００２１】この結果、発熱量Ｑも小さくなり、温度が
下がる現象が生ずる。しかしながら、このようにして抵
抗体３０の温度が下がると、式１より抵抗値Ｒが小さく
なり、（Ｉ＝Ｖ／Ｒ）の関係より流れる電流値は増加
し、再び温度が上昇することになる。即ち、上限温度近
くの温度で細かい上下を繰り返すことになる。しかし、
この温度リツプル（ΔＴ_H）はさほど大きなものではな
く、例えば特別の対策を取らなくともプラスマイナス１
°Ｃ程度に抑えることができる。

【００２２】〔第２実施例〕なお、以上の説明における
ＰＴＣ素子をハイブリツド素子に適用した本発明に係る
第２実施例の詳細を図７〜図１０を参照して以下に説明
する。図７は第２実施例の製造工程を示す図、図８は導
電パターン形成状態を示す図、図９は上部部品であるＩ
Ｃを積載した状態を示す図、図１０は図９の側面図であ
る。

【００２３】まず、図１に示す製造工程１１で、上述し
た第１実施例で製作したＰＴＣ素子の絶縁膜４０上に、
工程２の電極パターンと同様の材料、及び同様の形成方
法で例えば図８に示す導電パターン５０を形成する。こ
の導電パターンは積載する部品の形状、部品の接続端子
部の形状に合わせたパターンであることは勿論である。

【００２４】続いてチツプ部品積載工程１２で絶縁膜４
０の直ぐ上に積載する電子部品を積載する。この積載チ
ツプ部品は、コンデンサ、抵抗器、コイル、ハイブリツ
ドＩＣ、マルチレイヤハイブリツドＩＣ、ＬＳＩ等任意
の部品でよい。例えば、図９に鎖線で示す６０の位置に
マルチレイヤハイブリツドＩＣを積載し、該ＩＣのリー
ドを導電パターンの所定位置に半田付け等で電気的に導
通状態を保つように固着する。この時に、この積載チツ
プ部品の上部に本例の如くに更に他の電子部品を載置す
るような場合には、この積載チツプ部品の上部に他の電
子部品用の導電パターンを配設しておくことが望まし
い。この様にしておくことにより、上部に積載される電
子部品の制約が大幅に緩和される。

【００２５】そして、さらに上部部品積載工程１３で、
チツプ部品積載工程１２で積載したチツプ部品６０の上
に、上部部品（例えばＩＣ）を載置する。本実施例で
は、図９に示す様に、チツプ部品６０の上面に、予め上
部部品用の導電パターン（一部のみ図示し、他は省略）
７０を形成している。このため、工程１２において、既
に絶縁膜４０上の導電パターン５０との接続は全て完了
している。従つて、工程１３では、チツプ部品６０上の
導電パターン７０と上部部品のリードとを位置合わせし
て載置し、半田付け等により電気的接続状態を維持する
状態で固着する。この上部部品を固着した状態の平面図
を図９に、側面図を図１０に示す。なお、この上部部品
は図９、図１０に示すＩＣに限定されるものではなく、
コンデンサ、抵抗器、コイル、ハイブリツドＩＣ、マル
チレイヤハイブリツドＩＣ、ＬＳＩ等任意の部品を搭載
できることは勿論である。

【００２６】なお、以上の工程では、チツプ部品６０を
絶縁膜４０上に固定してから上部部品７０をチツプ部品
６０上に載置、固定する例について説明した。しかし、
この部品載置順序は以上の例に限定されるものではな
く、予めチツプ部品７０上に導電パターンを形成したの
ち、絶縁膜４０上に載置する前に、上部部品７０をチツ
プ部品６０上に載置・固定する工程を行い（工程１３を
工程１２の前に実行し）、しかる後に工程１２を実行し
てもよい。

【００２７】その後外装工程１４で絶縁膜４０端部の外
部リード部に実装基板への接続用のリード７５を半田付
け等により取り付ける。そしてその後、必要に応じて積
載部品を一体にモールドし、本実施例のＰＴＣ素子の上
に第１層と第２層の電子部品が一体となつた多層混成Ｉ
Ｃとする。このモールドした状態は図９及び図１０にお
いて鎖線で示す８０の状態である。図１０に示す如く、
本実施例のＰＴＣ素子が発熱するため、リード７５の足
を長くし、実装基板と本実施例ＰＴＣ素子下部との間に
所定の間隔が開くようにする。なお、同時に多数のチツ
プを一括製作した場合には、ここで、個々のチツプ毎に
分離成形し、１つのチツプ毎に製作した場合には周辺部
の整形する処理も同時に行う。

【００２８】そして最後に検査工程１５を実行して最終
製品とする。なお、この検査工程１５は、最後に一括し
て行つても、ある程度の工程実行後に順次行つてもよ
い。

【００２９】上述したようにしてハイブリツド素子を形
成した場合には、電流Ｉを流した時に、以下に短時間に
最終目的の温度（例えば８０°Ｃに到達させることがで
きるかは素子の安定化までの時間に直接影響する。この
ため、できるだけ早い時間で（例えば２〜３秒程度で）
最終目標温度にするために、アルミナ基板１０又は抵抗
体材料等として、放熱しにくい、黒色又は黒色系のもの
を使用することが望ましい。

【００３０】以上の様にして製造したＰＴＣ素子は、容
易に一定温度に制御できるため、上述のハイブリツドＩ
Ｃとして用いる他に、ヒータ又はヒータプレートとして
用いることができる。また、薄膜又は厚膜抵抗器として
用いることもできる。更に、電極パターン及び抵抗体の
形成パターンを所望するパターンにすることにより、ラ
ダーネツトワーク状の、例えば図１１に示す如き抵抗器
とすることも、極めて容易にできる。

【００３１】〔第３実施例〕以上の説明は、特別の温度
コントロールを行わないで、素子の材料で定まる特定の
温度に自動的に収束させる例について説明した。しか
し、本発明は以上の例に限定されるものではなく、ＰＴ
Ｃ素子に更に温度を検出する温度検出部を備える構成と
し、該温度検出部で素子温度を検出して、素子に流す電
流を制御することにより、素子の抵抗体材料に係わら
ず、該素子の材料で定まる最高温度以下の任意の温度に
制御させることもできる。

【００３２】以上の温度検出部を備える本発明に係る第
３の実施例を以下説明する。図１２は第３実施例を説明
する図であり、上述した第１の実施例の図６に対応する
図である。図１２においては、ＰＴＣ素子１００には、
アルミナ基板１０上に、抵抗体１０２と共にＰＴＣ素子
の温度を検出する温度検出層であるサーミスタ１０１を
配設し、該サーミスタ１０１でＰＴＣ素子１００の温度
を検出し、電源Ｖを制御して抵抗体１０２に流す温度を
制御して所望温度に制御するものである。

【００３３】〔第４実施例〕また、以上の説明は主にＰ
ＴＣ素子上に、ハイブリツドＩＣを含む他の電子部品を
搭載する例について説明した。しかし、本発明は以上の
例に限定されるものではなく、以上の説明の様にして製
造したＰＴＣ素子をヒータプレートとして用い、このヒ
ータプレート上に形成しようとする所望の素子材料（例
えば、抵抗、コンデンサ、又はコイル等）を印刷、焼結
等して形成してもよい。この場合にもこのようにして形
成した素子の温度を一定に保つことができ、動作環境に
影響されない、動作の安定した素子（装置）を提供でき
る。

【００３４】以下、第１実施例で形成したＰＴＣ素子を
ヒータプレートとして、その上に一例として抵抗器を形
成する本発明に係る第４実施例を説明する。図１３は第
４実施例の製造工程を示す図であり、図１４は第４実施
例の素子段階での完成状態を模式的に示す図、図１５は
図１４のＡ−Ａ面断面図である。以下、図１３〜図１５
を参照して第４実施例を説明する。

【００３５】本実施例ではアルミナ基板１０の形状が、
両側面で２箇所に渡り半円状に切り欠かれており、それ
ぞれの一方側面に下部のＰＴＣ素子用の電極２０，２１
を配し、他方側面に上部抵抗素子用の電極１２０，１２
１を配している。また、本実施例素子を基板に実装する
時のために、アルミナ基板１０の背面端部近傍にも導体
パターン１５０，１５１を配設している。この導体パタ
ーン１５０は表面の導電パターン１２１と導通状態であ
り、電極パターン２１と導体パターン１５１とが導通状
態である。しかし、この背面の導体パターンの配設は自
由である。

【００３６】図１３において、工程１〜工程５までは、
配設パターンを除いて上述した第１実施例の工程１〜工
程５とまつたく同一の工程である。このため、同様部位
には同一参照符号を付し、係る工程の詳細説明は重複す
るため省略する。第４実施例では、工程２２で、工程５
までで形成したＰＴＣ素子の絶縁膜４０上に、抵抗器の
リードその他のための導体パターン１２０，１２１を形
成する。続いて工程２３で所望素子（本実施例では抵抗
器）形成工程を実行する。本工程においては、公知の抵
抗材料ペーストを、先の工程２２で形成した両導体パタ
ーン１２０，１２０間に、印刷等の任意の方法で形成す
る。そしてこの抵抗パターンの印刷を複数回行う場合に
は、必要に応じて係る形成パターン部分を乾燥させ、乾
燥後に再び次の抵抗パターンを印刷して乾燥させる処理
を行い、以上の処理を必要回数繰り返せばよい。これに
より、導体パターン１２０，１２１間に所望の抵抗パタ
ーンを形成できる。続いてこのようにして形成した抵抗
パターン１３０を、例えば８５０°Ｃで約１０分間加熱
焼成する。

【００３７】そして、必要に応じてこのようにして形成
した抵抗体１３０上にオーバガラス１４０を印刷等によ
り、抵抗体１３０を覆う様に形成し、所定温度で所定時
間焼成する。なお、このオーバガラス１４０は、抵抗体
１３０の全上面を被覆するのではなく、次の工程２４に
おけるトリミング工程でのトリミングの可能性のある箇
所を除いて被覆してもよい。また、以上の加熱焼成は個
々の工程毎に行うのではなく、最後に一括して焼成して
もよい。

【００３８】次にトリミング工程２４で工程２３で形成
した抵抗器の抵抗値を測定し、所望抵抗値範囲に無い場
合には、抵抗体１３０の一部を削除等して公知のトリミ
ング工程を実行する。図１４に鎖線で示すのが、抵抗体
１３０中のトリミングの可能性のある箇所である。この
トリミング工程により形成する抵抗の抵抗値を所望の抵
抗値範囲にできる。なお、このトリミング工程２４をレ
ーザトリミングで行う場合には、切削時の発熱に対する
対策を施すことが望ましい。例えば、温度の低い空気を
吹きつける事により、全体を冷却させて熱の影響を防げ
ばよい。

【００３９】本実施例では、トリミング処理を施して抵
抗値の調整を行うため、抵抗値のバラツキを略プラスマ
イナス５％以内に抑えることができる。また、この場合
にも、後での抵抗値調整が可能なため、高精度での電極
及び抵抗体１３０の印刷の必要性がなく、量産効果も高
まる。そして、次に外装仕上げ工程２５で、両側面部分
の電極位置を除いた部位を必要に応じて積載部品を一体
にモールドし、本実施例のＰＴＣ素子の上に所望の抵抗
値を有する抵抗が一体となつた多層チツプとする。な
お、例えば、同時に多数のチツプを一括製作した場合に
は、ここで、個々のチツプ毎に分離成形し、１つのチツ
プ毎に製作した場合には周辺部の整形する処理も同時に
行う。

【００４０】この様にして製作した本実施例の多層チツ
プは、例えば、略幅１．６ｍｍプラスマイナス０．２ｍ
ｍ、略長さ１．６ｍｍプラスマイナス０．２ｍｍ、アル
ミナ基板１０の厚さ略０．４ｍｍ、電極部の厚さ略１０
μｍに形成する。そして、続く外装仕上げ工程２５で、
両側面部分の電極位置を除いた部位を必要に応じて積載
部品を一体にモールドし、本実施例のＰＴＣ素子の上に
所望の抵抗値を有する抵抗が一体となつた多層チツプと
する。

【００４１】そして最後に検査工程２６を実行して最終
製品とする。なお、この検査工程２６は、最後に一括し
て行つても、ある程度の工程実行後に順次行つてもよ
い。なお、以上の説明はＰＴＣ素子をヒータプレートと
し、その上に抵抗を形成する例について説明した。しか
し、このヒータプレート上に形成されるのは抵抗に限る
ものではなく、上述したコンデンサ、コイル等、任意の
素子とすることができる。コイルのみを形成する場合に
は、絶縁膜（４０μｍ）上に金属導体材料によりコイル
パターンを印刷等で形成し、これを焼成して被覆等すれ
ばよい。

【００４２】また、ヒータプレート上にコンデンサの又
はコンデンサとコイルとの複合素子を形成する場合に
は、以下の工程を実行すればよい。即ち、まず下部のコ
ンデンサ下部電極パターンを含む下部導体パターンの印
刷・焼成を行う。続いて誘電体の印刷・乾燥工程、必要
に応じた焼成工程を行なう。そしてその後に誘電体の上
部にコイルパターン、コンデンサ上部電極パターンを含
む上部誘電体パターンを形成・焼成する。最後にこのよ
うにして形成したチツプの検査を行う。以上の工程によ
り、ヒータプレート上にコンデンサとコイルとの複合素
子を形成することができる。

【００４３】以上の様にして製造した第４実施例のチツ
プを実際の基板に実装する方法を以下に説明する。以下
の説明は第３実施例を例に説明するが、第１実施例、第
２実施例での同様の方法で実装可能である。しかし、実
装方法は以下の例に何ら限定されるものではなく、任意
の方法で実装可能なことは勿論である。

【００４４】本実施例の多層チツプ（２００）の基板へ
の実装状態の斜視図を図１６に、基板への固定フレーム
の展開図を図１７に、基板への実装状態の側面図を図１
８に、電極部分の接続状態を示す断面図を図１９に示
す。以上の各図を参照して本実施例の実装方法を以下に
説明する。各図において、３００は固定フレームであ
り、多層チツプの熱を効率よく放熱できるように熱伝導
率の高い金属等で構成し、基板４００との接続固定部も
熱伝導率が良くなるように半田付け等で固定するのが望
ましい。３５０は本実施例多層チツプ２００の各電極部
と実装基板表面の対応する接続パターンとを電気的に接
続するとともに同時に固定効果を奏する半田付け部分で
ある。

【００４５】実装基板４００への固定フレーム３００は
図１７の展開図に示す様に、実装基板４００への固定部
３０１、サイド折り曲げ部３０２、多層チツプ上端を係
止する爪部３０３、多層チツプ下端を係止する外縁部３
０４より構成されており、サイド折り曲げ部３０２は容
易に折り曲げられられるよう幅が狭く構成されている。
同様に、爪部３０３も折り曲げ容易なように幅を狭く構
成している。なお、外縁部３０４は、最も最初に折り曲
げるため、比較的折り曲げが容易なため、特別に幅を狭
く構成していない。

【００４６】固定フレーム３００の折り曲げ箇所は図１
７に示すＢ−Ｂ部、Ｃ−Ｃ部、Ｄ−Ｄ部であり、Ｂ−Ｂ
部とＣ−Ｃ部との間隔が多層チツプ２００の厚さにな
る。又、本実施例においては、サイド折り曲げ部３０２
の折り曲げにおいては、少なくとも固定部３０１を実装
基板４００上面に固定したときに、外縁部３０４下部が
丁度基板４００当接状態となるか、または僅かに隙間が
生ずる程度とすることが望ましい。しかしながら、更に
実装基板４００と多層チツプ２００との間をあけてもよ
い。

【００４７】本実施例においては、図１９に示すよう
に、多層チツプ２００の各電極部２０，２１，１２０，
１２１は、それぞれサイド電極１５０により、表面の電
極接続部と略対応する裏面接続リード部を有するように
構成している。そして、実際の各電極部２０，２１，１
２０，１２１は、それぞれのサイド電極１５０を介して
実装基板４００上に配設される接続パターンと半田付け
されることになる（３５０）。なお、この半田付け３５
０は、実装基板上の対応パターンと電気的に接続するも
のであれば足り、多層チツプ２００の下部電極位置にリ
ードを設け、該リードを介して接続するものであつても
よい。これにより、本実施例ＰＴＣ素子２００下部と実
装基板との間隔ｄを更に開けることができ、温度制御を
容易に行えるとともに、他への影響を軽減することがで
きる。

【００４８】〔第５実施例〕以上の説明では、多層チツ
プ２００の一方側面端部にＰＴＣ素子用の電極を配設
し、他方に抵抗３００の電極を配設し、該電極パターン
をいずれも多層チツプの裏面の実装基板面で半田付けし
て接続していた。しかし、固定フレーム３００により実
装基板４００に固定するためだけに使用するのは無駄が
多く、該固定フレームを導電性材料で構成し、多層チツ
プ２００の電極部と基板との接続のために使用すること
ができれば更に効率のよい実装が行える。このように、
固定フレーム３００を導電性材料で構成し、電気的接続
部材として使用する本発明に係る第５実施例を図２０及
び図２１を参照して以下に説明する。

【００４９】図２０は本発明に係る第５実施例の基板実
装状態に形成した状態を示す平面図、図２１は図２０の
Ｘ−Ｘ面の左半分の断面図であり、実装基板４００と固
定用フレーム３００の爪部３０３、及び外縁部３０４の
接続状態を示している。図２０に示す様に、他の実施例
においては、多層チツプ製造時に、一方側面間の、例え
ば固定フレーム３００で挟み込む側面間にＰＴＣ素子に
よりヒータプレートを形成し、他方側面間に抵抗１３０
を形成する。なお、この形成は、少なくとも一対の電極
部がそれぞれ対向する側面のみに形成されている状態で
あれば良い。図２０においては、図の左右の側面にヒー
タプレート用の電極２０，２１が配設され、図の上下の
側面にヒータプレート上の抵抗用の電極１２０，１２１
がそれぞれ形成されている。

【００５０】そして、ヒータプレート用の電極部は、図
１９に示す如くのサイド電極１５０は不要である。そし
て、図２０の上下側面に設けられている抵抗１３０用の
電極１２０，１２１は、図１９に示す上述実施例と全く
同様の接続状態で実装基板４００上の対応導電パターン
に半田付け等により固定される。一方、ヒータプレート
用の電極２０，２１部分は一方の端部略全面が１つの電
極であり、外縁部３０４と爪部３０３で挟持されるいず
れかの面に電極パターンを配設すれば、固定部３０１部
分を介して実装基板４００上の対応導電パターンと電気
的に接続することができる。このため、図２１に示す例
では、ＰＴＣ素子３０用の電極パターン２０は上面のみ
配設されてだけである。そして、固定部３０１において
も半田付け等により実装基板４００上の導電パターンと
接続されている。本実施例においても、実装基板４００
と多層チツプのアルミナ基板１０下部との間隔ｄは固定
フレーム３００の厚さに限定されるものではなく、任意
の間隔としてよいことは勿論である。〔第６実施例〕以上の説明におけるＰＴＣ素子の上に電
子回路等を載置しても、該ＰＴＣ素子の電極間に電流を
流すことにより、電子回路部分の温度を略一定とでき
る。しかし、載置される電子回路の性質などにより、Ｐ
ＴＣ素子の熱分布が完全に均一にならない場合も考えら
れる。このようなＰＴＣ素子における熱の分布が更に均
一化するようにした本発明に係る第６実施例を図２２を
参照して以下に説明する。図２２はＰＴＣ素子の電子回
路等の非配設面に平板状の金属板プレートを固着し、素
子全体の熱分布の均一化をははかつた、本発明に係る第
６実施例を示している。第６実施例においては、ＰＴＣ
素子５００の電極５０２，５０３配設面の裏面（図２２
における下側面）に熱伝導率のよい金属板を固着し、図
２２に示すＰＴＣ素子５００の電極５０２，５０３間に
所定電流を流した時に、該ＰＴＣ素子における熱分布が
均一に成るように構成した。そして、図２２に符号５０
５で示す電極５０２，５０３の配設された面の電極５０
２，５０３で挟まれた領域に電子回路、電子部品等を載
置することにより、該領域の熱分布が更に均一化する。
このため、ＰＴＣ素子５００の領域５０５に取り付けら
れた電子回路等の各部分の環境温度が回路の各部分で同
じとなり、回路特性等の安定した、信頼性の高いものと
することができる。〔第７実施例〕更に、電子回路、電子部品の周囲温度環
境を均一化した本発明に係る第７実施例を図２３を参照
して以下に説明する。図２３は本発明に係る第７実施例
のＰＴＣ素子を構成するプレートの構成を示す図であ
る。図２３に示すように、ＰＴＣ素子それ自体の構成は
上述した図２２に示す第６実施例と略同様な構成であ
る。しかしながら、第７実施例においては、ＰＴＣ素子
５０１の電極５０２，５０３配設面に電子回路等を配設
するのではなく、ＰＴＣ素子５０１の側面よりＰＴＣ素
子内部をくり抜き、箱状に構成し、該くり抜き部分５１
０内に図２３に矢印Ａで示す様に電子回路等自体を挿入
する。このように構成することにより、電子回路等の上
下左右、及び斜め方向を含むすべての方向より熱が加わ
ることになり、箱形状ＰＴＣ素子内部に配設された電子
回路等の周囲環境温度が均一となり、電子回路等の温度
分布も一定温度とできる。これにより、環境温度により
回路等の特性が変化するようなものであつても、その特
性を一定にすることができ、信頼性の高い、安定した動
作が可能となる。

【００５１】以上説明した実施例によれば、更に実装基
板への実装の容易なヒータプレートにより動作温度の安
定した多層チツプが提供できる。以上の実装方法は、多
層チツプの構成やリード部分の数などに限定されるもの
ではなく、ハイブリツドＩＣ等任意の構成に適用可能で
ある。以上説明した各実施例によれば、少なくとも常温
以上の温度において、ＰＴＣ素子を利用して、電子部品
が正常に動作する範囲の温度（例えば５０°Ｃ〜８０°
Ｃまでの温度）に電子部品や電子回路を加熱し、かつこ
の温度を一定とすることにより、その一定温度中で電子
部品、電子回路などを安定的に動作させることができ
る。なお、この安定的に動作させることのできる電子部
品等は、具体的には，少なくとも例えばＩＣ、トランジ
スタ、ダイオード、コイル（Ｌ）、コンデンサ（Ｃ）、
抵抗（Ｒ）、ハイブリツドＩＣ等のすべての部品が含ま
れる。そして更に、これらの部品を採用し、また、ハイ
ブリツドとして多層に造りこむ（即ち、多層化する）品
物をも含まれる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、電極
間に所定電力を供給することにより、所定温度に自動制
御する事が可能であり、周囲温度等に影響されない、信
頼性の高い製品の供給を可能とする。本発明に重畳して
所望電子部品を積載したり、又は一体に形成しても、あ
るいは、直接他の素子を形成しても、周囲環境に殆ど影
響されずに、容易に動作温度を一定に制御でき、常に一
定の動作環境を提供できる。この為、本発明を製品に組
み込むことにより周囲温度等の動作環境に影響されな
い、信頼性の高い装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の正温度係数素子の製
造工程図である。

【図２】本実施例の正温度係数素子の電極部形成状態を
示す図である。

【図３】本実施例の正温度係数抵抗体の形成状態を示す
図である。

【図４】本実施例の正温度係数素子の絶縁膜を形成した
状態（本実施例の正温度係数素子の完成状態）を示す図
である。

【図５】本実施例の抵抗体の温度−抵抗値との関係を示
す図である。

【図６】本実施例の基本動作を説明する図である。

【図７】本発明に係る第２実施例の正温度係数素子を応
用した多層チツプの製造工程図である。

【図８】第２実施例の正温度係数素子の絶縁膜上に積載
電子部品の電極部を形成した状態を示す図である。

【図９】第２実施例の正温度係数素子の絶縁膜上に電子
部品を積載して固定した状態を示す図である。

【図１０】第２実施例の正温度係数素子の絶縁膜上に電
子部品を積載した後、一体にモールドしてリードを付け
た状態を示す図である。

【図１１】本実施例をラダーネツトワーク状の抵抗器に
応用した例を示す図である。

【図１２】本発明に係る第３実施例の基本動作を説明す
る図である。

【図１３】本発明に係る第４実施例の正温度係数素子を
応用した多層チツプの製造工程図である。

【図１４】第４実施例の素子段階での完成状態を模式的
に示す図である。

【図１５】図１４のＡ−Ａ面断面図である。

【図１６】第４実施例の多層チツプの基板への実装状態
を示す斜視図である。

【図１７】第４実施例を基板に固定する固定フレームの
展開図である。

【図１８】第４実施例のへの実装状態の電極部分の固定
状態を示す側面図である。

【図１９】第４実施例のへの実装状態の電極部分の接続
状態を示す断面図である。

【図２０】本発明に係る第５実施例の基板実装状態を説
明する平面図である。

【図２１】図２０のＸ−Ｘ面の左半分の断面図である。

【図２２】ＰＴＣ素子の電子回路等の非配設面に平板状
の金属板プレートを固着し、素子全体の熱分布の均一化
をははかつた、本発明に係る第６実施例を示す図であ
る。

【図２３】本発明に係る第７実施例のＰＴＣ素子を構成
するプレートの構成を示す図である。

【符号の説明】

１０アルミナ基板２０，２１，５０，１２０，１２１，５０２，５０３
電極パターン３０，５０１正温度係数素子４０絶縁膜６０，７０積載電子部品（ＩＣ）７５リード１０１温度検出部１３０抵抗１４０オーバガラス３００固定フレーム３０１固定部３０３爪部３０４外縁部３５０半田４００実装基板５０４金属板５１０くり抜き部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者香山隆司長野県伊那市大字伊那3672番地コーア株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定大きさの絶縁基板と、該絶縁基板の
少なくとも両端部に電極を形成し、該電極の少なくとも
１部を除いた他の部分に重畳するように少なくとも正の
温度係数を有する抵抗体層を形成して周囲温度に無関係
に常に略一定温度となるプレートを形成し、前記抵抗体
層の上部に絶縁体層を形成し、更に該絶縁層の上部に電
子回路を形成したことを特徴とする正温度係数素子。
【請求項２】絶縁基板をアルミナ基板とし、電極は銀
−パラジウム系厚膜グレース等の導電性厚膜グレースに
より、正の温度係数を有する抵抗体層はチタン酸バリウ
ム等を主成分とする厚膜ペーストにより形成することを
特徴とする請求項１記載の正温度係数素子。
【請求項３】電源印加により表面温度が一定温度と
成ることを特徴とする請求項１記載の正温度係数素子。
【請求項４】所定大きさの絶縁基板の少なくとも両
端部に電極パターンを形成する電極形成工程と、該電極形成工程で形成された電極パターンの少なくとも
１部を含む前記絶縁基板の電極間に正温度係数を有する
抵抗体層を形成する抵抗体形成工程と、該抵抗体層の少なくとも上部に絶縁膜を形成する絶縁膜
形成工程と、該絶縁膜上にパツシブ素子又はアクテイブ
素子を形成する素子形成工程よりなることを特徴とする
正温度係数素子の製造方法。
【請求項５】請求項１記載の正温度係数素子絶縁膜
上に電子部品を載置することを特徴とする正温度係数素
子の応用素子。
【請求項６】電源印加後、きわめて短時間にプレー
トが一定温度に飽和するような構造を持つた正温度係数
素子による箱形状又は平板形状とすることを特徴とする
正温度係数素子の応用素子。