JPH06224527A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高価な部品等の使用や補正回路の付加なしで
外気温度の変化に対して安定な混成集積回路を実現し得
る回路基板を提供する。 【構成】 ＰＴＣサーミスタ１を基体とし、その基体上
に誘導体層３を設け、誘電体層上に電子回路を形成する
とともに、ＰＴＣサーミスタ１に電圧を印加するように
する。ＰＴＣサーミスタを基体に用い定温発熱性を利用
することで、基体は機能性部品としても作用し、当該基
体に電圧を印加することによりその定温発熱効果によ
り、実装される部品や回路基板を構成する厚膜材料を誘
電体層を通し熱伝導によりほぼ一定温度に保つ。温度特
性の良い高価な部品や膜材料を使用せずに、また煩雑な
温度補正回路を別途付加しないでも、外気温度変化に対
し安定な混成集積回路が実現でき、温度依存性を大幅に
改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板に関し、特に
温度変化に対し高精度、高特性な混成集積回路基板に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、混成集積回路において、混成集積
回路に使用するアルミナ等の基体は、構造材として用い
られている。即ち、アルミナ等のセラミックス基体及び
ガラス基体、複合樹脂基体等を用いるものであり、厚膜
混成集積回路は、これら基体、例えばアルミナ基体の上
に誘電体、導体、抵抗体を印刷生成した基板に、コンデ
ンサや集積回路を実装して作成されていたものである。
ここに、誘電体については、マルチレイヤーのハイブリ
ッドＩＣに一般的に用いられている、レイヤー間の絶縁
のために使用されているものである。まれには、その誘
電体絶縁層をコンデンサとして使用することもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような混成集積
回路において、基板上に実装されたコンデンサや集積回
路の温度は、外気温の変動に従い変化する。つまり、混
成集積回路の温度特性は、実装される部品や、更には回
路基板を構成する厚膜印刷材料の温度特性により決定さ
れ、使用される部品や用いられる膜材料の温度特性如何
で左右されることになる。ハイブリッドＩＣは、ほとん
どの場合、厚膜の印刷で作成されるため、その温度特性
にとって、印刷材料（具体的には、誘電体、導体、抵抗
体等の材料）の温度特性も重要である。

【０００４】このため、外気温度変化に対して安定な混
成集積回路を作成しようとするときは、実装される部品
や回路基板を構成する厚膜材料に温度特性の良い高価な
ものを使用するか、煩雑な温度補正回路を設ける必要が
あるが、これらの対応では、いずれも高価格になること
が避けられない。

【０００５】温度特性の良いもの、即ち温度変化に対し
特性の変化の少ないものを選定して使用する場合は、そ
の分コスト高となる。例えば、抵抗の場合であれば、一
般的な金属皮膜抵抗や厚膜印刷抵抗体が１００〜２００
ｐｐｍ／℃程度の温度依存性を持つのに対し、外付け用
で５〜２５ｐｐｍ／℃という温度特性の良いものもある
が、その価格は桁が違い高価なものである。また、温度
補正回路を設ける場合は、各厚膜材料や回路部品の温度
特性を打ち消すために、別途、専らその目的のため例え
ば感温抵抗、ダイオードやトランジスタ、感温ＩＣ等が
使用されて補正回路が組まれることとなる。従って、構
成もそれだけ煩雑でかつコスト高となり、しかも付加す
べき補正回路も、その具体的な回路はケースバイケース
で異なり、個別的な対応に止まるものである。

【０００６】本発明は、上述のような点に鑑みてなされ
たもので、高価な部品の使用や補正回路の付加なしに外
気温度の変化に対して安定な混成集積回路を実現し得る
ようにするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によって、ＰＴＣ
サーミスタを基体とし、その基体上に誘電体層を設け、
誘電体層上に電子回路を形成するとともに、ＰＴＣサー
ミスタに電圧を印加するようにしたことを特徴とする回
路基板が提供される。

【０００８】

【作用】本発明においては、ＰＴＣサーミスタを基体と
し、該基体に電圧を印加することにより、ＰＴＣサーミ
スタの定温発熱効果により、たとえ実装される部品や厚
膜材料として温度特性の良いものを用いていなくても、
それを誘電体層を通し熱伝導によりほぼ一定温度に保つ
ことになる。従って、高価な部品等の使用をしないでも
済み、かつ別途補正回路を組むなど補正回路の付加なし
で外気温度の変化に対して安定な混成集積回路を実現す
ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１，２は、本発明の一実施例で、ＰＴＣサーミス
タを基体として構成された混成集積回路を示す。図中、
１は正の温度係数を有するサーミスタ（ＰＴＣサーミス
タ）で、基体としての構造材であると共に、後述の如く
の機能性部品として用いるものであって、上下面に電極
２，２を有するＰＴＣセラミックスである。

【００１０】図示例においては、ＰＴＣ基体上の表，裏
ともほぼ全面に電極２，２を付与しているが、用途によ
っては、後記でも触れるように、特に温度依存性の大き
い部分のみに電極を付与して使うようにしてもよい。

【００１１】ＰＴＣサーミスタ１の基体の上に誘電体層
３が設けられ、その上に印刷導体４、厚膜印刷抵抗５、
実装部品６等が形成される。実装部品６及び厚膜印刷抵
抗５、印刷導体４は、誘電体層３により、ＰＴＣサーミ
スタ１に形成された電極２から絶縁されて形成されてい
る。

【００１２】回路基板に実装される部品６は、例えば図
示のようなピン構造の集積回路（ＩＣ）６ａが含まれ
る。厚膜印刷抵抗５は、印刷生成された抵抗体であり、
印刷導体は各素子の接続用の導体である。

【００１３】基板の接続のための端子や、ＰＴＣサーミ
スタ、電極板、回路基板サイズ等に関しては、次のよう
にすることができる。端子については、図１に示す導体
部分４ａに、任意の形状のリードを半田付したり、ワイ
ヤーボンデング等により接続して使用する（接続方法
は、一般的なものであってよいため、図示せず）。ま
た、基板のサイズ内に、ＰＴＣサーミスタとその他の組
成の混在は難しいため、基板のサイズとＰＴＣサーミス
タのサイズは一致する。図示のハイブリッドＩＣの場
合、サイズは１５ｍｍ×１３ｍｍ程度のものであり、従
ってＰＴＣサーミスタ基板及び電極も約１５ｍｍ×１３
ｍｍであるが、これに限らず、一般のハイブリッドＩＣ
同様、用途・回路（形成すべき電子回路）によって任意
のサイズに作成可能である。

【００１４】実装部品６及び厚膜印刷抵抗５、印刷基体
４は、ここでは、図３に示すように、ＣＲ発振器２０を
構成するものとして基板上に作成されているものとし、
これに電源２１から動作電源が供給される。また、実装
部品６及び厚膜印刷抵抗５、印刷導体４から成るＣＲ発
振器２０は、外部リードを介して、例えば周波数カウン
ター２２と接続し、これに発振出力を供給するようにし
てある。

【００１５】本例においては、更に、電源２１は、基体
であるＰＴＣサーミスタ１の電極２，２にも接続し、基
体即ちＰＴＣサーミスタ１に一定の電圧が印加されるよ
うに構成する。

【００１６】ここに、ＰＴＣサーミスタの電源は、専用
のリードを設けるか、または、ハイブリッドＩＣの電源
と共用して使うかのいずれかでもよく、後者の場合はよ
り構成は簡単なもので済む（図３）。また、ＰＴＣサー
ミスタに付与する電極（電極のついた部分が主に発熱す
る）は、任意に印刷可能である。パワーセーブのため特
に温度特性を重視する部分を主に加熱するような態様で
実施することも可能であり、このようにすると、より効
率も良いものとなる。

【００１７】なお、電子機器への実装方法などの使い方
については、基本的に従来のものと同様に使用できるも
のである。即ち、電子機器への取付け（取付方法）は、
一般的なハイブリッドＩＣと同様に、プリント配線板
（マザーボード）への半田付け固定をはじめ種々の方法
をとり得る。

【００１８】上述のように、本実施例は、ＰＴＣサーミ
スタ１を基体とし、基体上に誘電体層３を設け、誘電体
層３上にＣＲ発振器回路を形成するものであり、次のよ
うにして製造し、使用することができる。

【００１９】製造にあたっては、上下面にＰＴＣサーミ
スタ電極２，２を有する所定サイズの板状のＰＴＣサー
ミスタ１を基体として用意し、この上に誘電体層３を形
成する。誘電体層３上に、配線用の導体印刷を行い、印
刷導体４を形成し、抵抗印刷により所要の箇所に抵抗体
（抵抗素子）として厚膜印刷抵抗５を形成する。次に、
部品マウントを行う。即ち、実装部品６の実装を行う。
この場合において、実装される部品や回路基板を構成す
るのに用いる厚膜材料に温度特性の良い高価なものを使
用したり、煩雑な温度補正回路を別途設ける必要はな
い。即ち、高価な部品の使用や補正回路の付加などはし
ないでもよい。

【００２０】ＰＴＣサーミスタ１を基体とし、基体に電
圧を印加することにより、ＰＴＣサーミスタ１の定温発
熱効果により、実装される部品や厚膜材料を誘電体層３
を通し熱伝導によりほぼ一定温度に保つように、そのＰ
ＴＣサーミスタ１が構造材と機能性部品との両者を兼ね
る構成のものが、このようにして得られる。

【００２１】上述のようにして得られた混成集積回路
（ハイブリッドＩＣ）は、基体であるＰＴＣサーミスタ
１の電極２，２も電源２１と接続するようにして使用す
る（図３）。

【００２２】上記構成において、電源２１から、実装部
品６及び厚膜印刷抵抗５、印刷導体４から成るＣＲ発振
器２０に電圧を印加すると、同時に、ＰＴＣサーミスタ
１にも電圧が供給される。ＰＴＣサーミスタ１にはほぼ
一定の電圧が印加されるが、ＰＴＣサーミスタは、温度
が高くなると抵抗値は高くなって電流が減少し、発熱量
が下がり、温度が高くなると抵抗値も低くなり、電流が
増大し、発熱量が増大する。

【００２３】従って、基体であるＰＴＣサーミスタ１に
電源２１より一定の電圧を供給すると、かかるハイブリ
ッドＩＣの基体は、構造材としてのみならず、定温発熱
体としての機能をも発揮し、電圧を加えることによりＰ
ＴＣサーミスタ１は一定温度で発熱することになり、そ
の発熱は誘電体層３を通し、熱伝導により実装部品６及
び厚膜印刷抵抗５、印刷導体から成るＣＲ発振器２０を
加熱し、これがほぼ一定温度に保たれることになる。

【００２４】即ち、外気温度変化に対して本ハイブリッ
ドＩＣは安定なものとなり、外気温度が変化してもＰＴ
Ｃサーミスタ１の定温発熱性により上述の実装部品６及
び厚膜印刷抵抗５、印刷導体４から成るＣＲ発振器２０
は、ほぼ一定温度に維持されることになる。従って、実
装される部品や回路基板を構成する厚膜材料に温度特性
の良い高価なものを使用せずに、また、煩雑な温度補正
回路を設けるなどする必要もなく、安価に温度特性の優
れた回路基板を構成することができる。

【００２５】図４は、本発明に従って構成された混成集
積回路の温度特性を示すもので、具体的には、前記実施
例におけるＣＲ発振器２０の発振周波数の温度依存特性
を表す。特性Ａが、本実施例による場合の温度変化に対
する発振周波数の変化を示している。これに対し、特性
Ｂは、図５〜図７の比較例による場合の特性を示す。比
較例は、一般的な基体４０（アルミナ等のセラミックス
基体及びガラス基体、複合樹脂基体等）を用いており、
その基体上に導体４、抵抗体５を印刷生成した上に実装
部品６を実装し、ＣＲ発振器２０を形成した厚膜混成集
積回路である。

【００２６】即ち、実施例の場合は基体がＰＴＣサーミ
スタ１であるのに対して、比較例では一般的なアルミナ
等であり、また、実施例ではＰＴＣサーミスタ１に電圧
を印加させるために付与された電極２，２や、その電極
を絶縁するための誘電体層３が付加されているが、比較
例はこのような構成を有してはいない。なお、比較にあ
たっては、両基板とも、約１５ｍｍ×１３ｍｍのサイズ
のものを用いた。

【００２７】図４の結果から、比較例の場合、その温度
特性は、実装部品等の温度特性により決定され、従って
温度変化に対して発振周波数が大きく変動するが、本実
施例の場合は、変化は少なく、安定した性能を示すこと
が分かる。

【００２８】このようにして、本発明に従い構成される
回路基板では、比較例のものに比べて温度依存性を大幅
に改善することができ、高価な部品の使用や補正回路の
付加なしで外気温度の変化に対して安定な混成集積回路
を実現することができる。従って、ＰＴＣサーミスタの
定温発熱性を利用し、温度特性の優れた混成集積回路を
容易に得ることができ、しかも、比較例では厚膜混成集
積回路の基体は構造材として用いられるに止まるが、本
発明では、基体は機能性部品としても利用して上記を実
現することができる。

【００２９】なお、本発明は上述した実施例にのみ限定
されるものではない。幾多の変更や変形が可能である。
例えば、構造材であると共に前述の如き機能性部品でも
ある基体のＰＴＣサーミスタに印加する電圧は、直流電
圧でなくてもよく、一定のピーク・ピーク値を有する交
流電圧とすることもできる。また、実施例ではＣＲ発振
器用厚膜ハイブリッドＩＣを例としたが、これに限られ
るわけでは勿論なく、その他一般電子回路用のものとし
て適用できることはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ＰＴＣサーミスタを基
体とし、その基体に電圧を印加することにより、ＰＴＣ
サーミスタの定温発熱効果により、実装される部品や膜
材料を誘電体層を通し熱伝導によりほぼ一定温度に保つ
ことができ、高価な部品等の使用や補正回路の付加なし
で外気温度の変化に対する安定性の向上を図ることがで
き、従来の回路基板に比し温度依存性を大幅に改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る回路基板の平面図であ
る。

【図２】同側面図である

【図３】図１，２の構造に見込まれる等価回路の模式的
なブロック図であって、ＣＲ発振器用の場合を例として
示す図である。

【図４】本発明に従って構成された回路基板と比較例の
回路基板における夫々発振周波数の温度依存特性を示す
グラフである。

【図５】比較例として示す一般的なセラミック基体に構
成された回路基板の平面図である。

【図６】その側面図である。

【図７】図３と対比して示す図であって、図５，６の構
造に見込まれる等価回路の模式的なブロック図である。

【符号の説明】

１ ＰＴＣサーミスタ ２ 電極（ＰＴＣサーミスタ電極） ３ 誘電体層 ４ 印刷導体（厚膜印刷導体） ５ 厚膜印刷抵抗 ６ 実装部品 ２０ ＣＲ発振器 ２１ 電源 ２２ 周波数カウンター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＴＣサーミスタを基体とし、その基体
   上に誘電体層を設け、誘電体層上に電子回路を形成する
   とともに、ＰＴＣサーミスタに電圧を印加するようにし
   たことを特徴とする回路基板。