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JP2008091366A - 放熱体、放熱構造体、電子機器および検査装置 - Google Patents

放熱体、放熱構造体、電子機器および検査装置 Download PDF

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JP2008091366A JP2006267018A JP2006267018A JP2008091366A JP 2008091366 A JP2008091366 A JP 2008091366A JP 2006267018 A JP2006267018 A JP 2006267018A JP 2006267018 A JP2006267018 A JP 2006267018A JP 2008091366 A JP2008091366 A JP 2008091366A
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Abstract

【課題】熱伝導シートが発熱性電子部品に確実に貼り付けられているかを容易に確認する。
【解決手段】基板上に実装された発熱性電子部品の熱を放熱する放熱構造体において、前記発熱性電子部品および当該発熱性電子部品が実装された周囲の基板の上面側に設けられて前記発熱性電子部品の熱を伝導する熱伝導シート30と、熱伝導シート30の全面を覆い、熱伝導シート30を介して伝導された前記発熱性電子部品の熱を放熱すべく、設けられるとともに、前記周囲のプリント配線板10に対向する箇所に開口部50が設けられた板金40と、を備える構成とした。
【選択図】図1

Description

本発明は、トランジスタやコンピュータのCPU等の発熱性電子部品から発生する熱を放熱するヒートシンク等の放熱体、当該放熱体を用いた放熱構造体、放熱体あるいは放熱構造体を有する電子機器および放熱構造体を検査する検査装置に関する。
近年、電子機器に使用されるCPUやドライバIC、メモリ等のLSIは、集積度の向上と動作速度の高速化に伴い、消費電力が増大すると共に、その発熱量も増大し、電子機器の誤動作や電子部品の損傷の一因となっている。
そこで、ヒートシンク等の放熱体を用いて、使用中に発生する発熱性電子部品の熱を方熱するといった事が行われている。この放熱体としては、熱伝導率の高い例えば板金等が用いられ、当該放熱体と発熱性電子部品とを接触させることで、発熱性電子部品から発生した熱が伝導され、外気との温度差によって放熱体表面から放出されるようになっている。
また、最近では、発熱性電子部品と放熱体との間に熱伝導シートを介在させ、発熱性電子部品から発生する熱を放熱体に効率良く伝えるといった事が行われている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−133770号公報
しかしながら、実際の生産工程においては、発熱性電子部品に熱伝導シートを貼り付けた後、この発熱性電子部品を覆うように放熱体を取り付けており、放熱体取り付け後にあっては、発熱性電子部品に熱伝導シートが、しっかりと貼り付けられているかを確認することができなかった。
そこで、本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、熱伝導シートが発熱性電子部品に確実に貼り付けられているかを容易に確認することのできる放熱構造体、電子機器および検査装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、発熱性電子部品および当該発熱性電子部品が実装された周囲の基板の上面側に設けられた熱伝導シートを介して熱伝導された当該発熱性電子部品の熱を放熱する放熱体において、前記熱伝導シートの全面を覆うように設けられるとともに、前記周囲の基板に対向する箇所に開口が設けられたことを特徴としている。
上記構成によれば、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを、開口から視認し、あるいは、開口からの測距などの処理により容易に判別することができる。
この場合において、前記開口が複数設けられるようにしてもよい。
また、前記発熱性電子部品の形状が略矩形である場合に、当該発熱性電子部品の角部近傍に相当する箇所に前記開口が設けられるようにしてもよい。
さらに、放熱体は、金属から形成されるようにしてもよい。
また、基板上に実装された発熱性電子部品の熱を放熱する放熱構造体において、前記発熱性電子部品および当該発熱性電子部品が実装された周囲の基板の上面側に設けられて前記発熱性電子部品の熱を伝導する熱伝導シートと、前記熱伝導シートの全面を覆い、前記熱伝導シートを介して伝導された前記発熱性電子部品の熱を放熱すべく、設けられるとともに、前記周囲の基板に対向する箇所に開口が設けられた放熱体と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを、開口から視認し、あるいは、開口からの測距などの処理により容易に判別することができる。
この場合において、前記開口が複数設けられるようにしてもよい。
また、前記発熱性電子部品の形状が略矩形である場合に、当該発熱性電子部品の角部近傍に相当する箇所に前記開口が設けられるようにしてもよい。
さらに、放熱体は、金属から形成されるようにしてもよい。
また、電子機器は、上記いずれかに記載の放熱体を有することを特徴としている。
上記構成によれば、電子機器において、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを、開口から視認し、あるいは、開口からの測距などの処理により容易に判別することができる。
さらに、電子機器は、上記いずれかに記載の放熱構造体を有することを特徴としている。
上記構成によれば、電子機器において、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを、開口から視認し、あるいは、開口からの測距などの処理により容易に判別することができる。
また、上記いずれかに記載の放熱構造体の検査を行う検査装置において、前記開口を介して、当該開口に対向する物体までの距離を測定する距離測定部と、前記物体までの距離に基づいて前記熱伝導シートの有無および状態を判別する判別部と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、距離測定部は、開口を介して、当該開口に対向する物体までの距離を測定し、判別部は、物体までの距離に基づいて熱伝導シートの有無および状態を判別するので、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを容易に判別することができる。
この場合において、前記距離測定部は、前記開口を介して前記基板側に測距用光を照射する光照射部と、前記放熱構造体からの前記測距用光の反射光を受光して、前記開口内の物体までの距離を測定する距離測定部と、を備えるようにしてもよい。
上記構成によれば、距離測定部の光照射部は、開口を介して基板側に測距用光を照射し、距離測定部は、放熱構造体からの測距用光の反射光を受光して、開口内の物体までの距離を測定するので、開口が設けられた面からの物体までの距離に応じて、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを容易に判別することができる。
また、前記距離測定部の接触式距離測定部は、開口を介して基板側に測距用針を挿入し、開口内の物体までの距離を測定するので、開口が設けられた面からの物体までの距離に応じて、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを容易に判別することができる。
また、上記いずれかに記載の放熱構造体の検査を行う検査装置において、前記開口を含む所定領域の画像を撮像し、撮像信号を出力する撮像部と、前記撮像信号に基づいて、前記開口に対向する物体を判別し、前記熱伝導シートの有無および状態を判別する判別部と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、撮像部は、開口を含む所定領域の画像を撮像し、撮像信号を判別部に出力し、判別部は、撮像信号に基づいて、開口に対向する物体を判別し、熱伝導シートの有無および状態を判別するので、画像処理により、熱伝導シートが正常に設けられているか否かを容易に判別することができる。
本発明によれば、熱伝導シートが発熱性電子部品に確実に貼り付けられているかを容易に確認することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
[1]第1実施形態
図1は、第1実施形態にかかる放熱構造体の構成を示す上図面である。
図2は、第1実施形態にかかる放熱構造体の構成を示す断面図である。
放熱構造体1は、図1および図2に示すように、電子機器に組み込まれるプリント配線板10と、このプリント配線板10の表面に実装される発熱性電子部品としてのIC(Integrated Circuit:集積回路)20と、このIC20の上面に貼り付けられる熱伝導シート30と、熱伝導シート30を介して伝導されたIC20からの熱を放熱する放熱体としての板金40とを備え、これらが、この順で積層された構造となっている。熱伝導シート30は、熱伝導性シリコンゴム等がシート状に形成されたもの等が用いられる。
板金40は、熱伝導性を有する金属材を板状に形成してなるものであり、図示せぬ固定部材によりプリント配線板10に固定される。このとき、板金40とIC20とが熱伝導シート30を挟んで密着し、IC20にて発生する熱が板金40の上面から放熱される。
この放熱構造体1は、図3に示すように、プリント配線板10の上面に設けられたIC20の上面に、IC20およびこのIC20の周囲部分のプリント配線板10の双方を覆い隠す程度の表面積を有する熱伝導シート30を貼り付けた後(工程1)、熱伝導シート30の上面を完全に覆い隠す程度の表面積を有する板金40を、熱伝導シート30に密着するように被せ(工程2)、この板金40を図示せぬ固定部材でプリント配線板10に固定することで組み立てられる。
本実施の形態では、放熱体たる板金40の面内には、4つの円形の開口部50が設けられており、この開口部50から板金40の裏側を目視可能となっている。すなわち、板金40をプリント配線板10に取り付けた状態において、図1に示すように、IC20の上面に貼り付けられた熱伝導シート30を目視することが可能となる。これにより、熱伝導シート30の貼り忘れを容易に確認し、速やかに発見することが可能となる。
また、上記開口部50は、図1に示すように、IC20が略矩形状である場合には、IC20の4つの角の近傍、かつ、IC20周囲のプリント配線板10に対向する位置に各々設けられている。すなわち、開口部50は、プリント配線板10におけるIC20の輪郭より外側に位置する箇所にそれぞれ設けられている。これにより、熱伝導シート30の粘着性が弱い場合などに、板金40を開け閉めするに伴い、図4に示すように、熱伝導シート30の貼り付け姿勢にズレが生じたとしても、そのズレを開口部50から確認し易くなる。
このように本第1実施形態によれば、発熱性電子部品としてのIC20の上面に設けられた熱伝導シート30がIC20の周囲も含めてIC20を覆い、この熱伝導シート30を介して熱伝導された当該IC20の熱を放熱する放熱体としての板金40を、熱伝導シート30の全面を覆うように設け、板金40の面内のうち、IC20の周囲のプリント配線板10に対向する箇所に開口部50が設けられた構成としたため、板金40でIC20を覆った後にあっても、しっかりと熱伝導シート30がIC20の上面に貼り付けてあるか、或いは、貼り忘れがないかを容易に確認することが可能となる。特にIC20と熱伝導シート30が同色系(例えば、黒色)であっても、プリント配線板10の色を他色系(例えば、緑色)としておくことにより、容易に熱伝導シート30が貼り付けられているのを判別することが可能となる。
図4は、熱伝導シートの貼り付け位置がずれている場合の説明図である。
また、本実施形態によれば、開口部50が板金40の面内に複数(本実施の形態では4つ)設けられた構成としたため、熱伝導シート30がIC20の上面に貼り付けられている場合には、少なくともいずれかの開口部50から目視することが可能となり、図4に示すように、熱伝導シート30の貼り付け姿勢がズレている場合でもその状態を容易に把握できる。
具体的には、熱伝導シート30に対向している、図4中、左側の開口部50A、50Bは、熱伝導シート30の色が視認可能であるが、熱伝導シート30に対向していない、図4中、右側の開口部50C、50Dは、プリント配線板10の色が視認されるようになっており、図4中に破線で示すように、熱伝導シート30がずれて貼られていることを検査者は容易に把握できる。
図5は、熱伝導シートを貼り付け忘れた場合の説明図である。
また、図5に示すように、熱伝導シート30の貼り付けそのものを忘れている場合には、全ての開口部50からプリント配線板10(の色)が視認でき、熱伝導シート30が貼り付けられていない旨を検査者は容易に把握することができる。
さらに、IC20の形状が略矩形である場合に、当該IC20の角部近傍に相当する箇所に上記開口部50が設けられた構成とすることで、熱伝導シート30がIC20の上面全体をしっかりと覆っているか否かを確認することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、放熱体として金属から形成される板金を用いる構成としたため、その形成が容易となる。
[2]第2実施形態
上記第1実施形態は、熱伝導シートの有無を目視により判別していたが、本第2実施形態は、自動化工程で自動的に検査を行う場合の実施形態である。
図6は、第2実施形態のレーザ測距式の検査装置の概要構成説明図である。
レーザ測距式検査装置60は、開口部50を介して板金40の上方から測距用光である測距用レーザ光Lを照射する光照射部として機能するレーザダイオード61および放熱構造体を構成する熱伝導シート30あるいはプリント配線板10からの測距用レーザ光Lの反射光を受光するフォトディテクタ62を有し、開口部50内の反射体(熱伝導シート30あるいはプリント配線板10)までの距離を測定して測距信号SLを出力する距離測定センサ(距離測定部)63と、測距信号SLが入力され、各開口部50について入力された測距信号SLに対応する反射体までの距離に基づいて熱伝導シート30の正常設置あるいは異常設置(含む貼り付け忘れ)を判別するマイクロコンピュータとして構成された距離判別部64と、を備えている。
上記構成によれば、距離測定センサ63のレーザダイオード61は、開口部50を介して板金40の上方から測距用光である測距用レーザ光Lを照射し、フォトディテクタ62は、放熱構造体を構成する熱伝導シート30あるいはプリント配線板10からの測距用レーザ光Lの反射光を受光する。
この結果、距離測定センサ63は、開口部50内の反射体(熱伝導シート30あるいはプリント配線板10)までの距離を測定して測距信号SLを距離判別部64に出力する。
距離判別部64は、入力された測距信号SLに対応する反射体までの距離に基づいて熱伝導シート30の有無および状態を判別することとなる。
具体的には、予め熱伝導シート30が検出される可能性のある距離範囲を設定し、測定した距離がこの範囲に収まる場合、たとえば、図6に示すように検出された距離D1はこの距離範囲に含まれるので、熱伝導シート30が所定位置に存在すると判定し、全ての開口部50について熱伝導シート30が所定位置に存在すると判定した場合に、熱伝導シート30が正常設置されていると判別することとなる。
図7は、熱伝導シートの貼り付け忘れ状態の検出動作の説明図である。
また、例えば、図7に示すように、検出された距離D2の場合には、この距離範囲に含まれないので、距離判別部64は、熱伝導シート30が所定位置に存在しないと判定し、全ての開口部50について熱伝導シート30が所定位置に存在しないと判定した場合に、熱伝導シート30の貼り付け忘れ状態であると判別することとなる。
また、距離判別部64は、熱伝導シート30が所定位置に存在しないと判定した開口部が全ての開口部50ではない場合には、熱伝導シート30が所定位置からずれて貼られた状態であると判別することとなる。
[3]第3実施形態
上記第2実施形態は、非接触で熱伝導シート30の貼り付け状態を判別するものであったが、本第3実施形態は、接触式(機械式)で自動的に検査を行う場合の実施形態である。
図8は、第3実施形態の接触式の検査装置の概要構成説明図である。
接触式検査装置70は、開口部50を介して板金40の上方から測距用針(ニードル)71を開口部50内に挿入するニードル式距離測定センサ(距離測定部)72と、測距信号SLが入力され、各開口部50について入力された測距信号SLに対応する距離に基づいて熱伝導シート30の正常設置あるいは異常設置(含む貼り付け忘れ)を判別するマイクロコンピュータとして構成された距離判別部73と、を備えている。
上記構成によれば、接触式検査装置70のニードル式距離測定センサ72は、開口部50を介して板金40の上方から測距用針(ニードル)71を開口部50内に下降挿入し、何らかの物体に当接あるいは終端位置まで挿入した時点で対応する測距信号SLを距離判別部73に出力する。
この結果、距離判別部73は、入力された測距信号SLに対応する距離に基づいて熱伝導シート30の有無および状態を判別することとなる。
具体的には、予め熱伝導シート30が検出される可能性のある距離範囲を設定し、測定した距離がこの範囲に収まる場合、たとえば、図8に示すように検出された距離D3は、所定の距離範囲に含まれるので、熱伝導シート30が所定位置に存在すると判定し、全ての開口部50について熱伝導シート30が所定位置に存在すると判定した場合に、熱伝導シート30が正常設置されていると判別することとなる。
図9は、熱伝導シートの貼り付け忘れ状態の検出動作の説明図である。
また、例えば、図9に示すように、検出された距離D4の場合には、この距離範囲に含まれないので、距離判別部73は、熱伝導シート30が所定位置に存在しないと判定し、全ての開口部50について熱伝導シート30が所定位置に存在しないと判定した場合に、熱伝導シート30の貼り付け忘れ状態であると判別することとなる。
また、距離判別部64は、熱伝導シート30が所定位置に存在しないと判定した開口部が全ての開口部50ではない場合には、熱伝導シート30が所定位置からずれて貼られた状態であると判別することとなる。
[4]第4実施形態
上記第2実施形態および第3実施形態は、熱伝導シート30までの距離を測定することにより、熱伝導シートの有無および状態を判別するものであったが、本第4実施形態は、画像処理により自動的に検査を行う場合の実施形態である。
図10は、第4実施形態の検査装置の概要構成説明図である。
検査装置80は、少なくとも開口部50を含む所定領域の画像を撮像し、撮像信号SVを出力する撮像(カメラ)部81と、撮像信号SVが入力され、所定の画像処理により熱伝導シート30の正常設置あるいは異常設置(含む貼り付け忘れ)を判別するマイクロコンピュータとして構成された状態判別部82と、を備えている。
上記構成によれば、検査装置80の撮像部81は、少なくとも開口部50を含む所定領域の画像を撮像し、撮像信号SVを状態判別部82に出力する。
状態判別部82は、入力された撮像信号SVに対し、所定の画像処理を行い、熱伝導シート30の正常設置あるいは異常設置(含む貼り付け忘れ)を判別する。
図11は、熱伝導シートが正常設置されている場合の説明図である。
具体的には、状態判別部82は、開口部50を含む所定領域の画像に基づいて、図11に示すように、全ての開口部50から熱伝導シート30の存在が確認できる、すなわち、全ての開口部50に熱伝導シート30と同一の色が検出されたと判定した場合に、熱伝導シート30が正常設置されていると判別することとなる。
また、状態判別部82は、開口部50を含む所定領域の画像に基づいて、全ての開口部50から熱伝導シート30の存在が確認できない、すなわち、全ての開口部50に熱伝導シート30と同一の色が検出されず、本実施形態の場合、プリント配線板10の色が全ての開口部50で検出されたと判定した場合に、熱伝導シート30の貼り付け忘れ状態であると判別することとなる。
図12は、熱伝導シートが所定位置からずれて貼られた状態の検出動作の説明図である。
また、状態判別部82は、図12に示すように、一部の開口部50で熱伝導シート30と同一の色が検出され、残りの開口部50ではプリント配線板10の色が検出されたと判定した場合に、熱伝導シート30が所定位置からずれて貼られた状態であると判別することとなる。
[5]実施形態の変形例
上記実施形態は、あくまでも本発明の一態様にすぎず、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、本実施の形態では、放熱体として金属製の板金40を例示したが、これに限らない。すなわち、放熱効果を有するものであれば任意のものを用いることができ、その形状は板状に限定されず、また、その材質は金属に限定されるものではない。
また、上記放熱構造体1は、電子機器に組み込まれるものである場合に、当該電子機器の筐体等の一部に、放熱性の高い箇所があるときには、その箇所を上記放熱体たる板金40の代わりに用いても良い。
また、以上の説明においては、放熱体である板金40は、熱伝導シート30の全面を覆うように設けられる場合について説明したが、熱伝導性能さえ維持できるのであれば、板金40が熱伝導シート30のほぼ全部あるいは一部のみを覆っている場合であってもよい。すなわち、熱伝導シート30の一部が板金40から多少はみ出すような状態であっても本発明の適用が可能である。
第1実施形態にかかる放熱構造体の構成を示す上面図である。 放熱構造体の構成を示す断面図である。 放熱構造体の組み立て工程を示す図である。 熱伝導シートが所定位置からずれて貼られた状態の検出動作の説明図である。熱伝導シートのズレを説明するための図である。 熱伝導シートを貼り付け忘れた場合の説明図である。 第2実施形態のレーザ測距式の検査装置の概要構成説明図である。 熱伝導シートの貼り付け忘れ状態の検出動作の説明図である。 第3実施形態の接触式の検査装置の概要構成説明図である。 熱伝導シートの貼り付け忘れ状態の検出動作の説明図である。 第4実施形態の検査装置の概要構成説明図である。 熱伝導シートが正常設置されている場合の説明図である。 熱伝導シートが所定位置からずれて貼られた状態の検出動作の説明図である。
符号の説明
1…放熱構造体、10…プリント配線板、20…IC(発熱性電子部品)、30…熱伝導シート、40…板金(放熱体)、50、50A、50B、50C、50D…開口部、60…レーザ測距式検査装置、61…レーザダイオード、62…フォトディテクタ、63…距離測定センサ、64…距離判別部、70…接触式検査装置、72…ニードル式距離測定センサ、73…距離判別部、80…検査装置、81…撮像部、82…状態判別部、IC…ドライバ、L…測距用レーザ光、SL…測距信号、SV…撮像信号。

Claims (14)

  1. 発熱性電子部品および当該発熱性電子部品が実装された周囲の基板の上面側に設けられた熱伝導シートを介して熱伝導された当該発熱性電子部品の熱を放熱する放熱体において、
    前記熱伝導シートのほぼ全面を覆うように設けられるとともに、前記周囲の基板に対向する箇所に開口が設けられたことを特徴とする放熱体。
  2. 請求項1記載の放熱体において、
    前記開口が複数設けられたことを特徴とする放熱体。
  3. 請求項1または請求項2に記載の放熱体において、
    前記発熱性電子部品の形状が略矩形である場合に、当該発熱性電子部品の角部近傍に相当する箇所に前記開口が設けられたことを特徴とする放熱体。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の放熱体において、
    金属から形成されることを特徴とする放熱体。
  5. 基板上に実装された発熱性電子部品の熱を放熱する放熱構造体において、
    前記発熱性電子部品および当該発熱性電子部品が実装された周囲の基板の上面側に設けられて前記発熱性電子部品の熱を伝導する熱伝導シートと、
    前記熱伝導シートのほぼ全面を覆い、前記熱伝導シートを介して伝導された前記発熱性電子部品の熱を放熱すべく、設けられるとともに、前記周囲の基板に対向する箇所に開口が設けられた放熱体と、
    を備えたことを特徴とする放熱構造体。
  6. 前記開口が複数設けられたことを特徴とする請求項5に記載の放熱構造体。
  7. 請求項5または請求項6に記載の放熱構造体において、
    前記発熱性電子部品の形状が略矩形である場合に、当該発熱性電子部品の角部近傍に相当する箇所に前記開口が設けられた
    ことを特徴とする放熱構造体。
  8. 請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の放熱構造体において、
    前記放熱体は、金属から形成されることを特徴とする放熱構造体。
  9. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の放熱体を有することを特徴とする電子機器。
  10. 請求項5ないし請求項8のいずれかに記載の放熱構造体を有することを特徴とする電子機器。
  11. 請求項5ないし請求項8のいずれかに記載の放熱構造体の検査を行う検査装置において、
    前記開口を介して、当該開口に対向する物体までの距離を測定する距離測定部と、
    前記物体までの距離に基づいて前記熱伝導シートの有無および状態を判別する判別部と、
    を備えたことを特徴とする検査装置。
  12. 請求項11記載の検査装置において、
    前記距離測定部は、前記開口を介して前記基板側に測距用光を照射する光照射部と、
    前記放熱構造体からの前記測距用光の反射光を受光して、前記開口内の物体までの距離を測定する距離測定部と、
    を備えたことを特徴とする検査装置。
  13. 請求項12記載の検査装置において、
    前記距離測定部は、前記開口を介して前記基板側に測距用針を挿入し、前記開口内の物体までの距離を測定する接触式距離測定部と、
    を備えたことを特徴とする検査装置。
  14. 請求項5ないし請求項8のいずれかに記載の放熱構造体の検査を行う検査装置において、
    前記開口を含む所定領域の画像を撮像し、撮像信号を出力する撮像部と、
    前記撮像信号に基づいて、前記開口に対向する物体を判別し、前記熱伝導シートの有無および状態を判別する判別部と、
    を備えたことを特徴とする検査装置。
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JP2016036013A (ja) * 2014-07-31 2016-03-17 株式会社デンソー 電子装置及びそれを用いた駆動装置、ならびに電子装置の製造方法

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