JP2010122165A - Temperature measuring unit and surface temperature measuring apparatus therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートシンクによる放熱を行いながら使用されるICチップ等の発熱素子の放熱面の温度が測定可能な温度測定ユニットと、それを用いた表面温度測定装置とに関するものである。 The present invention relates to a temperature measuring unit capable of measuring the temperature of a heat radiating surface of a heating element such as an IC chip used while radiating heat by a heat sink, and a surface temperature measuring apparatus using the temperature measuring unit.
基板に実装されたICチップ等の発熱素子は、使用時に多量の熱を発生して周囲の電子部品等に悪影響を及ぼす虞があるため、従来より、この種の発熱素子の放熱面にヒートシンクを密着させておくという放熱対策が講じられることが多い。ヒートシンクは、例えばアルミニウム等の熱伝導性に優れた材料からなる表面積の大きな部材であり、発熱素子の放熱面の熱をヒートシンクへ効率良く逃がすことによって該放熱面の温度上昇を抑えることができる。 Since heat-generating elements such as IC chips mounted on a substrate generate a large amount of heat during use and may adversely affect surrounding electronic components, a heat sink has conventionally been installed on the heat-dissipating surface of this type of heat-generating element. Often heat dissipation measures are taken to keep them in close contact. The heat sink is a member having a large surface area made of a material having excellent thermal conductivity such as aluminum, for example, and the heat of the heat radiating surface of the heat generating element can be efficiently released to the heat sink to suppress the temperature rise of the heat radiating surface.
ところで、この種の発熱素子の性能試験の一環として、実際の使用条件と同じようにヒートシンクによる放熱を行いながら発熱素子の放熱面の温度を測定することがある。すなわち、発熱素子の放熱面の温度はヒートシンク等の周辺環境によって大きく左右されるため、発熱素子を組み込んで構成される回路機構の試作段階等では、このような放熱環境下での性能試験が必要となる場合がある。 By the way, as part of the performance test of this type of heat generating element, the temperature of the heat radiating surface of the heat generating element may be measured while performing heat dissipation with a heat sink in the same manner as in actual use conditions. In other words, since the temperature of the heat dissipation surface of the heating element is greatly affected by the surrounding environment such as the heat sink, performance testing under such a heat dissipation environment is required at the prototype stage of a circuit mechanism that incorporates the heating element. It may become.
しかるに、ヒートシンクによる放熱を行いながら発熱素子の放熱面の温度を測定しようとしても、この放熱面はヒートシンクに覆われて露出していないため、従来は、例えば熱電対等の温度センサを発熱素子の放熱面の近傍でヒートシンクに接触させて、間接的に放熱面の温度を測定していた。だが、ヒートシンクの表面温度は発熱素子の放熱面の温度よりも低く、その温度差はヒートシンク内部の熱の伝わり易さに依存してしまうため、このような手法によって放熱面の温度を正確に測定することは困難であった。 However, even if an attempt is made to measure the temperature of the heat dissipation surface of the heating element while performing heat dissipation by the heat sink, this heat dissipation surface is covered with the heat sink and is not exposed. The temperature of the heat radiating surface was indirectly measured by contacting the heat sink near the surface. However, the surface temperature of the heat sink is lower than the temperature of the heat dissipation surface of the heating element, and the temperature difference depends on the ease of heat transfer inside the heat sink, so this method accurately measures the temperature of the heat dissipation surface. It was difficult to do.
そこで、ヒートシンクに設けた凹所や開口に熱電対等の温度センサを取り付け、この温度センサを発熱素子の放熱面に接触させることによって、ヒートシンクによる放熱を行いながら発熱素子の放熱面の温度が直接測定できるようにした表面温度測定装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、温度センサを発熱素子の放熱面に接触させるためにヒートシンクに凹所や開口を設けるという上述した従来技術では、こうした凹所や開口を金属製のヒートシンクに形成するために切削加工や穿孔加工を行わねばならないという煩雑さがあった。また、かかる従来技術において、温度センサが配置されるヒートシンクの凹所や開口は発熱素子の放熱面と近接する部位に設ける必要があるため、こうした凹所や開口によってヒートシンクの放熱効率が低下してしまうという問題があり、かつ、凹所や開口に配置される温度センサの取付位置のばらつきが測定値の誤差に直結しやすいという問題もあった。すなわち、かかる従来技術を採用しても、放熱環境下における発熱素子の放熱面の温度が正確に測定できるわけではなかった。 However, in the above-described conventional technique in which the heat sink is provided with a recess or an opening in order to bring the temperature sensor into contact with the heat radiating surface of the heating element, a cutting process or a drilling process is performed to form such a recess or opening in the metal heat sink. There was a complication that had to be done. Further, in such a conventional technique, since the recess and opening of the heat sink in which the temperature sensor is disposed must be provided in a portion close to the heat dissipation surface of the heating element, the heat dissipation efficiency of the heat sink is reduced by such a recess and opening. In addition, there is a problem that variations in the mounting positions of the temperature sensors arranged in the recesses and openings are easily connected to errors in the measured values. That is, even if such a conventional technique is adopted, the temperature of the heat radiation surface of the heat generating element in a heat radiation environment cannot be accurately measured.
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、放熱環境下における発熱素子の放熱面の温度が簡便かつ正確に測定可能な温度測定ユニットを提供することにある。また、本発明の第2の目的は、かかる温度測定ユニットを用いて放熱環境下における発熱素子の放熱面の温度が簡便かつ安定して測定できるようにした表面温度測定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and a first object of the present invention is to provide a temperature measurement unit that can easily and accurately measure the temperature of the heat dissipation surface of the heat generating element in a heat dissipation environment. It is to provide. A second object of the present invention is to provide a surface temperature measuring device which can easily and stably measure the temperature of the heat radiating surface of a heat generating element in a heat radiating environment using such a temperature measuring unit. .
本発明は、良熱伝導性シートの一側部に設けた折返し部に熱電対を抱持してなる温度測定ユニットを用い、この良熱伝導性シートをICチップ等の発熱素子の放熱面とヒートシンクとの間に密着状態で介在させて折返し部を該放熱面の近傍に配置させることによって、該放熱面とヒートシンク間の熱抵抗増加量を良熱伝導性シートで略ゼロにすると共に、熱電対で測定される良熱伝導性シートの温度に基づいて該放熱面の温度が測定できるようにした。 The present invention uses a temperature measurement unit in which a thermocouple is held in a folded portion provided on one side of a good heat conductive sheet, and this good heat conductive sheet is used as a heat radiation surface of a heating element such as an IC chip. By arranging the folded portion in the vicinity of the heat radiating surface in close contact with the heat sink, the amount of increase in thermal resistance between the heat radiating surface and the heat sink can be made substantially zero with a heat conductive sheet, and the thermoelectric The temperature of the heat radiating surface can be measured based on the temperature of the heat-conductive sheet measured in pairs.
本発明の温度測定ユニットによれば、良熱伝導性シートを発熱素子の放熱面とヒートシンクとの間に密着状態で介在させることによって、該放熱面とヒートシンク間の熱抵抗増加量を良熱伝導性シートで略ゼロにすることが可能となり、かつ良熱伝導性シートの折返し部に抱持された熱電対によって測定される該シートの温度を該放熱面の温度と同等とみなすことが可能となる。すなわち、この温度測定ユニットを用いれば、ヒートシンクに特別な加工を施す必要がなくなり、かつ熱電対の取付位置に多少のばらつきがあっても測定値にはさほど影響しなくなるため、放熱環境下における発熱素子の放熱面の温度を簡便かつ安定して測定することが可能となる。 According to the temperature measurement unit of the present invention, the heat resistance increase amount between the heat dissipation surface and the heat sink can be increased with good heat conduction by interposing the heat transfer sheet in close contact between the heat dissipation surface of the heat generating element and the heat sink. It is possible to make the temperature of the sheet measured by the thermocouple held in the folded portion of the good thermal conductive sheet equal to the temperature of the heat radiating surface. Become. In other words, if this temperature measurement unit is used, it is not necessary to apply special processing to the heat sink, and even if there is some variation in the mounting position of the thermocouple, the measured value will not be affected so much. It becomes possible to easily and stably measure the temperature of the heat dissipation surface of the element.
本発明の表面温度測定装置は、良熱伝導性シートを発熱素子の放熱面とヒートシンクとの間に密着状態で介在させて、この良熱伝導性シートの折返し部に抱持された熱電対を該放熱面の近傍に配置させるというものなので、発熱素子の放熱面とヒートシンク間の熱抵抗増加量を良熱伝導性シートによって略ゼロにすることができると共に、熱電対によって測定される良熱伝導性シートの温度を該放熱面の温度と同等とみなすことができる。すなわち、この表面温度測定装置では、ヒートシンクに特別な加工を施す必要はなく、かつ熱電対の取付位置に多少のばらつきがあっても測定値にはさほど影響しないため、放熱環境下における発熱素子の放熱面の温度を簡便かつ安定して測定することができる。 In the surface temperature measuring device of the present invention, a good heat conductive sheet is interposed between a heat radiation surface of a heat generating element and a heat sink, and a thermocouple held by a folded portion of the good heat conductive sheet is provided. Since it is arranged in the vicinity of the heat radiating surface, the amount of increase in thermal resistance between the heat radiating surface of the heat generating element and the heat sink can be made substantially zero by the good heat conductive sheet, and good heat conduction measured by a thermocouple. The temperature of the conductive sheet can be regarded as equivalent to the temperature of the heat radiating surface. In other words, with this surface temperature measuring device, it is not necessary to apply special processing to the heat sink, and even if there is some variation in the mounting position of the thermocouple, the measured value will not be affected so much. The temperature of the heat radiation surface can be measured easily and stably.
本発明は、放熱面にヒートシンクを密着させた状態で使用される発熱素子の放熱環境下における該放熱面の温度を測定するための温度測定ユニットにおいて、前記放熱面を覆って該放熱面と前記ヒートシンクとの間に密着状態で介在されると共に、一側部に設けられた折返し部が前記放熱面の近傍に配置される良熱伝導性シートと、この良熱伝導性シートの前記折返し部に抱持された熱電対とを備え、前記良熱伝導性シートの面内方向の熱伝導率が前記発熱素子の放熱面の熱伝導率と略同等であり、かつ前記熱電対の測温接点部が前記折返し部内に埋設されているという構成にした。 The present invention relates to a temperature measurement unit for measuring the temperature of the heat dissipation surface in a heat dissipation environment of a heat generating element used in a state where the heat sink is in close contact with the heat dissipation surface, covering the heat dissipation surface and the heat dissipation surface and the A good heat conductive sheet that is interposed in close contact with the heat sink, and a folded portion provided on one side is disposed in the vicinity of the heat radiating surface, and the folded portion of the good heat conductive sheet A thermocouple hugged, the thermal conductivity in the in-plane direction of the good thermal conductive sheet is substantially equal to the thermal conductivity of the heat radiating surface of the heating element, and the temperature measuring contact portion of the thermocouple Is embedded in the folded portion.
このように構成された温度測定ユニットは、良熱伝導性シートの一側部を折り返して熱電対を抱持すれば完成するので、安価かつ容易に作製できる。そして、折返し部を除く良熱伝導性シートの大部分を発熱素子の放熱面とヒートシンクとの間に密着状態で介在させて該発熱素子を発熱させれば、熱電対で測定される良熱伝導性シートの温度を発熱素子の放熱面の温度と同等とみなすことが可能となり、かつ該放熱面とヒートシンク間の熱抵抗増加量を良熱伝導性シートによって略ゼロにすることが可能となる。その際、折返し部内における熱電対の取付位置に多少のばらつきがあっても測定値にはさほど影響しないので、熱電対の取付位置のばらつきに起因する測定値の誤差は少ない。また、ヒートシンクに特別な加工を施す必要がないため、ヒートシンクの形状改変に起因する測定値の誤差も回避できる。 Since the temperature measuring unit configured in this manner is completed by folding one side of the good heat conductive sheet and holding the thermocouple, it can be manufactured inexpensively and easily. If most of the heat-conductive sheet excluding the folded portion is interposed between the heat-dissipating surface of the heat-generating element and the heat sink so that the heat-generating element generates heat, good heat-conductivity measured by a thermocouple is obtained. The temperature of the heat-sensitive sheet can be regarded as being equivalent to the temperature of the heat radiating surface of the heat generating element, and the amount of increase in thermal resistance between the heat radiating surface and the heat sink can be made substantially zero by the heat-conductive sheet. At this time, even if there is some variation in the mounting position of the thermocouple in the folded portion, the measurement value is not so much affected, so there is little error in the measured value due to variation in the mounting position of the thermocouple. In addition, since it is not necessary to perform special processing on the heat sink, errors in measurement values due to modification of the shape of the heat sink can be avoided.
上記の構成の温度測定ユニットにおいて、良熱伝導性シートが、片面に粘着層が設けられたグラファイトシートからなり、折返し部に存する粘着層によって熱電対を固定していると共に、折返し部を除く残余の部分に存する粘着層によってグラファイトシートが発熱素子の放熱面に固定されるようにしてあると、熱電対を折返し部内に埋設状態で固定することが容易となり、かつ熱伝導率が極めて高いグラファイトシートを発熱素子の放熱面に密着固定させることが容易となるため好ましい。この場合において、グラファイトシートの他面に可撓性に富むコーティング層が設けられていると、良熱伝導性シートの曲げ強度が高まるため折返し部が形成しやすくなる。 In the temperature measurement unit having the above-described configuration, the heat-conductive sheet is made of a graphite sheet having an adhesive layer on one side, and the thermocouple is fixed by the adhesive layer existing on the folded part, and the remaining part excluding the folded part If the graphite sheet is fixed to the heat-dissipating surface of the heating element by the adhesive layer existing in this part, it becomes easy to fix the thermocouple embedded in the folded part, and the graphite sheet has extremely high thermal conductivity Is preferable because it can be easily fixed in close contact with the heat radiating surface of the heat generating element. In this case, when a flexible coating layer is provided on the other surface of the graphite sheet, the bending strength of the good heat conductive sheet is increased, so that the folded portion is easily formed.
また、上記の構成の温度測定ユニットにおいて、熱絶縁性に富む材料からなる筒状の保護ケースを前記良熱伝導性シートの一側部に取り付けて前記折返し部を収納するようにしていると、空冷ファン等よって発熱素子の周囲に強制的な気流を生じさせる環境下においても折返し部からの放熱が抑えられるため、測定値の信頼性を向上させることができる。 Further, in the temperature measurement unit having the above configuration, when a cylindrical protective case made of a material having a high thermal insulation property is attached to one side portion of the good heat conductive sheet, the folded portion is stored. Since the heat radiation from the folded portion can be suppressed even in an environment where a forced air flow is generated around the heating element by an air cooling fan or the like, the reliability of the measured value can be improved.
本発明の表面温度測定装置は、基板と、この基板に実装された発熱素子の放熱面を一面が密着状態で覆い、かつ一側部に設けられた折返し部を前記放熱面の近傍に配置させる良熱伝導性シートと、この良熱伝導性シートの前記折返し部に抱持された熱電対と、前記基板に固定されて前記良熱伝導性シートの他面と密着するヒートシンクとを備え、前記良熱伝導性シートは面内方向の熱伝導率が前記発熱素子の放熱面の熱伝導率と略同等であり、かつ前記熱電対の測温接点部は前記折返し部内に埋設されており、前記発熱素子を発熱させた状態で前記熱電対によって前記良熱伝導性シートの温度を測定するようにした。 The surface temperature measuring device of the present invention covers a substrate and a heat dissipation surface of a heating element mounted on the substrate in a close contact state, and a folded portion provided on one side is disposed in the vicinity of the heat dissipation surface. A heat-conductive sheet, a thermocouple held in the folded portion of the heat-conductive sheet, and a heat sink fixed to the substrate and in close contact with the other surface of the heat-conductive sheet, The heat conductive sheet has a thermal conductivity in the in-plane direction substantially equal to the thermal conductivity of the heat radiating surface of the heating element, and the temperature measuring contact portion of the thermocouple is embedded in the folded portion, The temperature of the heat conductive sheet was measured by the thermocouple in a state where the heating element was heated.
このように構成された表面温度測定装置は、良熱伝導性シートを発熱素子の放熱面とヒートシンクとの間に密着状態で介在させて、この良熱伝導性シートの折返し部に抱持された熱電対を該放熱面の近傍に配置させるというものなので、熱電対で測定される良熱伝導性シートの温度を発熱素子の放熱面の温度と同等とみなすことが可能であると共に、該放熱面とヒートシンク間の熱抵抗増加量を良熱伝導性シートによって略ゼロにすることができる。その際、折返し部内における熱電対の取付位置に多少のばらつきがあっても測定値にはさほど影響しないので、熱電対の取付位置のばらつきに起因する測定値の誤差は少ない。また、ヒートシンクに特別な加工を施す必要がないため、ヒートシンクの形状改変に起因する測定値の誤差も回避できる。 The surface temperature measuring apparatus configured as described above is sandwiched between the heat-radiating surface of the heat generating element and the heat sink, and is held by the folded portion of the heat-conductive sheet. Since the thermocouple is disposed in the vicinity of the heat radiating surface, the temperature of the heat conductive sheet measured by the thermocouple can be regarded as equivalent to the temperature of the heat radiating surface of the heating element, and the heat radiating surface The amount of increase in thermal resistance between the heat sink and the heat sink can be made substantially zero by the good heat conductive sheet. At this time, even if there is some variation in the mounting position of the thermocouple in the folded portion, the measurement value is not so much affected, so there is little error in the measured value due to variation in the mounting position of the thermocouple. In addition, since it is not necessary to perform special processing on the heat sink, errors in measurement values due to modification of the shape of the heat sink can be avoided.
上記の構成の表面温度測定装置において、良熱伝導性シートが、片面に粘着層が設けられたグラファイトシートからなり、折返し部に存する粘着層によって熱電対を固定していると共に、折返し部を除く残余の部分に存する粘着層によってグラファイトシートが発熱素子の放熱面に固定されるようにしてあると、熱電対を折返し部内に埋設状態で固定することが容易となり、かつ熱伝導率の選択幅が広いグラファイトシートを発熱素子の放熱面に密着固定させることが容易となるため好ましい。この場合において、グラファイトシートの他面に可撓性に富むコーティング層が設けられていると、良熱伝導性シートの曲げ強度が高まるため折返し部が形成しやすくなる。 In the surface temperature measuring apparatus having the above configuration, the heat-conductive sheet is made of a graphite sheet having an adhesive layer provided on one side, and the thermocouple is fixed by the adhesive layer existing in the folded portion, and the folded portion is excluded. If the graphite sheet is fixed to the heat radiating surface of the heating element by the adhesive layer existing in the remaining part, it becomes easy to fix the thermocouple embedded in the folded portion, and the selection range of the thermal conductivity is large. It is preferable because a wide graphite sheet can be easily fixed in close contact with the heat radiating surface of the heating element. In this case, when a flexible coating layer is provided on the other surface of the graphite sheet, the bending strength of the good heat conductive sheet is increased, so that the folded portion is easily formed.
また、上記の構成の表面温度測定装置において、熱絶縁性に富む材料からなる筒状の保護ケースを前記良熱伝導性シートの一側部に取り付けて前記折返し部を収納するようにしていると、空冷ファン等よってICチップの周囲に強制的な気流を生じさせる環境下においても折返し部からの放熱が抑えられるため、測定値の信頼性を向上させることができる。 Further, in the surface temperature measuring device having the above-described configuration, when the cylindrical protective case made of a material having a high thermal insulation property is attached to one side portion of the good heat conductive sheet, the folded portion is accommodated. Further, since the heat radiation from the folded portion can be suppressed even in an environment where a forced air flow is generated around the IC chip by an air cooling fan or the like, the reliability of the measured value can be improved.
実施例について図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施例に係る表面温度測定装置によってICチップの放熱面の温度を測定している様子を示す説明図、図2は該表面温度測定装置に用いられている温度測定ユニットの斜視図、図3は該温度測定ユニットの要部断面図、図4は図2中のA部の拡大図、図5は該温度測定ユニットの構成要素である良熱伝導性シートの折り曲げ加工前の平面図、図6は図5に示す良熱伝導性シートの層構造説明図、図7および図8は該温度測定ユニットの作製手順を示す説明図である。 An embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a state in which the temperature of the heat radiation surface of the IC chip is measured by the surface temperature measuring apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a temperature measuring unit used in the measuring apparatus, FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the temperature measuring unit, FIG. 4 is an enlarged view of part A in FIG. 2, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the layer structure of the good thermal conductive sheet shown in FIG. 5, and FIGS. 7 and 8 are explanatory diagrams showing the manufacturing procedure of the temperature measuring unit. It is.
図1に示す表面温度測定装置は、ICチップの性能試験の一環として放熱環境下におけるICチップの放熱面の温度を測定するためのものであり、検査対象となるICチップ1が実装される基板2と、このICチップ1の放熱面1aに密着させて温度を測定する温度測定ユニット3と、放熱面1aの熱を外部空間へ放熱するためのヒートシンク4とを備えている。すなわち、ICチップ1は、放熱面1aにヒートシンク4を密着させた放熱環境下で使用されるため、かかる放熱環境下における放熱面1aの温度が許容範囲内であるか否か等の性能試験をこの表面温度測定装置によって測定する。
The surface temperature measuring apparatus shown in FIG. 1 is for measuring the temperature of the heat radiation surface of an IC chip in a heat radiation environment as part of the performance test of the IC chip, and is a substrate on which the
図2〜図4に示すように、温度測定ユニット3は良熱伝導性シート5と熱電対6とによって構成されており、良熱伝導性シート5の一側部に設けられた折返し部5aに熱電対6が抱持されている。そして、良熱伝導性シート5のうち折返し部5aを除く方形シート部5bが、ICチップ1の放熱面1aを覆って該放熱面1aとヒートシンク4との間に密着状態で介在されており、熱電対6を抱持している折返し部5aは放熱面1aの近傍に配置されている。なお、方形シート部5bの大きさや形状は放熱面1aと同等である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
良熱伝導性シート5は、片面に粘着層51が設けられて他面にコーティング層52が設けられたグラファイトシート50からなる。公知のようにグラファイトは平面方向への熱伝導率が厚み方向への熱伝導率よりも優れた材料であり、それゆえ良熱伝導性シート5の面内方向の熱は折返し部5aの側へ向けて良好に伝導される。なお、本実施例では、グラファイトシート50としてパナソニック(株)製のPGSグラファイトシートを使用している。また、粘着層51とコーティング層52は熱伝導性が良好な適宜材料が選択可能であり、例えばコーティング層52としては可撓性に富むポリエチレンテレフタレート等が好適である。この良熱伝導性シート5は折返し部5aに存する粘着層51によって熱電対6を固定しており、図3と図4に示すように、測温接点部6aを含む熱電対6の大部分が粘着層51に埋設された状態で、折返し部5aが熱電対6を抱持している。また、良熱伝導性シート5の方形シート部5bでICチップ1の放熱面1aを覆う際には、方形シート部5bに存する粘着層51によって良熱伝導性シート5を放熱面1aに固定する。
The heat
次に、温度測定ユニット3の作製手順について説明する。まず、図5と図6に示すように、グラファイトシート50の片面に塗着されている粘着層51を被覆する剥離紙のうち、方形シート部5bの全領域を覆う剥離紙7と、折返し部5aを展開した形状の延出シート部5cの一部領域を覆う帯状の剥離紙8だけを残して、図示せぬ残余の剥離紙を取り除く。なお、帯状の剥離紙8に覆われた領域は、図5において、延出シート部5cを短手方向に二等分する仮想線Bと方形シート部5bとの間に存する該シート部5cの図示右半分の領域を、仮想線Bに沿って三分割したうちの中央の帯状領域に相当する。そして、剥離紙8に覆われた帯状領域と仮想線Bとの間に存する帯状領域Cに塗着されている粘着層51上に熱電対6を位置決めして搭載することにより、図7に示すように、熱電対6を延出シート部5c上の所定位置に仮固定する。
Next, a manufacturing procedure of the
なお、熱電対6を延出シート部5c上に位置決めする際には、ICチップ1の放熱面1aにおいて最も高温になる発熱源の真横に測温接点部6aを配置させることが望まれる。それゆえ、予め剥離紙8に位置決め基準となる目印等を設けておけば、熱電対6の位置決め作業が容易かつ正確に行えて好ましい。また、熱電対6を延出シート部5c上に仮固定した後、密着性が良好な熱伝導性の充填材料を測温接点部6a上に塗布しておけば、測温接点部6aが空気と接触する可能性を完全に排除することができる。かかる充填材料の好適な例としては、北川工業(株)製のチェンジゲル/CGD・CGDR等が挙げられる。
When the
この後、仮想線Bの近傍で延出シート部5cをU字状に折り返して、図8に示すように、剥離紙8に覆われた帯状領域と方形シート部5bとの間に存する帯状領域D(図5,6参照)に塗着されている粘着層51上に、延出シート部5cの先端部分に塗着されている粘着層51を重ね合わせ、これら粘着層51どうしを圧着させる。そして、剥離紙8を取り除いた後、熱電対6の周囲の空気を押し出すように図8の矢印方向へ向かって延出シート部5c上でスキージングを行うことにより、折返し形状の延出シート部5cの対向する粘着層51どうしを圧着させていく。これにより、熱電対6は測温接点部6aを含む大部分が粘着層51に埋設された状態となるため、折返し形状に圧着されて熱電対6を抱持する延出シート部5cが折返し部5a(図3参照)となり、温度測定ユニット3が完成する。
Thereafter, the
このようにして作製された温度測定ユニット3を用いてICチップの表面温度を測定する際には、まず、検査対象となるICチップ1を基板2に実装し、このICチップ1の放熱面1a上に剥離紙7を取り除いた方形シート部5bを載置して、この方形シート部5bで放熱面1aの全面を覆う。方形シート部5bは大きさや形状が放熱面1aと同等なので、剥離紙7を取り除いて粘着層51を露出させれば、この粘着層51によって方形シート部5bは放熱面1a上に容易に密着固定できる。しかる後、方形シート部5bのコーティング層52上にヒートシンク4を重ね合わせて、このヒートシンク4を取付ねじ9を用いて基板2に固定する。こうすることによって、温度測定ユニット3の方形シート部5bは、放熱面1aとヒートシンク4との間に挟み込まれて両者1a,4に密着した状態で保持されることとなる。また、温度測定ユニット3の熱電対6を抱持している折返し部5aは放熱面1aの近傍に配置されることとなり、熱電対6は図示せぬ計測装置に接続される。
When measuring the surface temperature of the IC chip using the
したがって、図1に示すICチップ1に通電して放熱面1aが発熱すると、その熱は熱伝導性に優れた良熱伝導性シート5を介してヒートシンク4へ速やかに伝わり、表面積の大きなヒートシンク4から外部空間へ放熱されることになる。また、良熱伝導性シート5は放熱面1aと同等の温度に加熱されるため、この良熱伝導性シート5の温度を折返し部5a内の熱電対6で測定することによって、放熱面1aの温度が測定できることになる。
Therefore, when the
以上説明したように本実施例にあっては、折返し部5aを除く良熱伝導性シート5の方形シート部5bをICチップ1の放熱面1aとヒートシンク4との間に密着状態で介在させて、折返し部5aに抱持された熱電対6を放熱面1aの近傍に配置させたうえで、ICチップ1を発熱させて熱電対6による温度測定を行うので、熱電対6で測定される良熱伝導性シート5の温度をICチップ1の放熱面1aの温度と同等とみなすことができ、かつ放熱面1aとヒートシンク4間の熱抵抗増加量を良熱伝導性シートによって略ゼロにすることができる。その際、折返し部5a内における熱電対6の取付位置に多少のばらつきがあっても測定値にはさほど影響しないので、熱電対6の取付位置のばらつきに起因する測定値の誤差は少ない。また、ヒートシンク4に特別な加工を施す必要がないため、ヒートシンク4の形状改変に起因する測定値の誤差も回避できる。しかも、温度測定ユニット3は良熱伝導性シート5の一側部を折り返して熱電対6を抱持すれば完成するので、安価かつ容易に作製できる。それゆえ、本実施例によれば、放熱環境下におけるICチップ1の放熱面1aの温度を簡便かつ安定して測定することができる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、上記実施例では、良熱伝導性シート5の折返し部5aをICチップ1の近傍で露出させたまま放熱面1aの温度を測定しているが、図9に示すように、熱絶縁性に富む材料からなる筒状の保護ケース10を良熱伝導性シート5の一側部に取り付けて、この保護ケース10内に折返し部5aを収納するという構成にしても良い。このように折返し部5aが保護ケース10内に収納されていると、空冷ファン等よってICチップ1の周囲に強制的な気流を生じさせる環境下においても折返し部5aからの放熱が抑えられるため、測定値の信頼性を向上させることができる。ただし、保護ケース10が空冷効果を損なわないようにするため、良熱伝導性シート5は折返し部5aがICチップ1に対して気流の下流側に位置するように設定しておくことが好ましい。また、保護ケース10として柔軟性を有する開閉可能な筒状の樹脂成形品を用いれば、良熱伝導性シート5の一側部に保護ケース10を容易に取り付けることができるため好ましい。
In the above embodiment, the temperature of the
また、上記実施例では、良熱伝導性シート5として、片面に粘着層51が設けられて他面にコーティング層52が設けられたグラファイトシート50を用いているが、グラファイト以外の熱伝導率の選択幅が広い材料からなるシートで代用することも可能であり、該シートの曲げ強度や剪断強度が高ければコーティング層や粘着層を省略することも可能である。
Moreover, in the said Example, although the
1 ICチップ
1a 放熱面
2 基板
3 温度測定ユニット
4 ヒートシンク
5 良熱伝導性シート
5a 折返し部
5b 方形シート部
6 熱電対
6a 測温接点部
10 保護ケース
50 グラファイトシート
51 粘着層
52 コーティング層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記放熱面を覆って該放熱面と前記ヒートシンクとの間に密着状態で介在されると共に、一側部に設けられた折返し部が前記放熱面の近傍に配置される良熱伝導性シートと、この良熱伝導性シートの前記折返し部に抱持された熱電対とを備え、前記良熱伝導性シートの面内方向の熱伝導率が前記発熱素子の放熱面の熱伝導率と略同等であり、かつ前記熱電対の測温接点部が前記折返し部内に埋設されていることを特徴とする温度測定ユニット。 A temperature measurement unit for measuring the temperature of the heat dissipation surface in a heat dissipation environment of a heat generating element used in a state where the heat sink is in close contact with the heat dissipation surface,
A heat-conductive sheet that covers the heat-radiating surface and is interposed in close contact between the heat-radiating surface and the heat sink, and a folded portion provided on one side is disposed in the vicinity of the heat-radiating surface; A thermocouple held in the folded portion of the good thermal conductive sheet, and the thermal conductivity in the in-plane direction of the good thermal conductive sheet is substantially equal to the thermal conductivity of the heat radiating surface of the heating element. And a temperature measuring contact portion of the thermocouple is embedded in the folded portion.
前記良熱伝導性シートは面内方向の熱伝導率が前記発熱素子の放熱面の熱伝導率と略同等であり、かつ前記熱電対の測温接点部は前記折返し部内に埋設されており、前記発熱素子を発熱させた状態で前記熱電対によって前記良熱伝導性シートの温度を測定するようにしたことを特徴とする表面温度測定装置。 A good heat conductive sheet that covers the heat dissipation surface of the substrate and the heat generating element mounted on the substrate in a close contact state, and a folded portion provided on one side portion is disposed in the vicinity of the heat dissipation surface; A thermocouple held in the folded portion of the thermally conductive sheet, and a heat sink fixed to the substrate and in close contact with the other surface of the good thermal conductive sheet,
The thermal conductivity sheet has a thermal conductivity in the in-plane direction substantially equal to the thermal conductivity of the heat dissipation surface of the heating element, and the temperature measuring contact portion of the thermocouple is embedded in the folded portion, A surface temperature measuring apparatus, wherein the temperature of the heat-conductive sheet is measured by the thermocouple in a state where the heating element is heated.
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|---|---|---|---|---|
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2008
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