DE19630794A1 - Temperaturmeßvorrichtung - Google Patents
TemperaturmeßvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperatur
meßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Haupt
anspruchs
Temperaturmeßvorrichtungen mit Meßelementen in Form
von Halbleiter-Widerständen mit negativen oder po
sitiven Temperaturkoeffizienten, also NTC- bezie
hungsweise PTC-Widerständen, sind bekannt. Derar
tige Meßvorrichtungen können in sogenannter
SMD-Bauweise ("silicon mounted device") bereitgestellt
werden, also indem die NTC- oder PTC-Widerstände
auf Silizium-Halbleiterplatten aufgebracht werden.
Bei derartigen Temperaturmeßvorrichtungen tritt je
doch bei der Messung an Prüfkörpern, beispielsweise
Gehäuseteilen oder Kühlkörpern, der Nachteil auf,
daß durch die Toleranzen der einzelnen Bauteile und
der Auflagepunkte der Leiterplatte Schwierigkeiten
bei der wärmetechnischen Ankopplung an den Prüfkör
per entstehen. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit
der Messung ist daher nicht immer gewährleistet.
Die Erfindung betrifft eine Temperaturmeßvorrich
tung mit einem auf einer Leiterplatte angeordneten
temperaturabhängigen Meßelement in Form eines Halb
leiter-Widerstandskörpers, wobei das Meßelement auf
einem in der Leiterplatte integrierten Federelement
angeordnet ist. Eine derartige Meßvorrichtung weist
den Vorteil auf, daß Toleranzen bei der Fertigung
der Einzelteile und der Auflagepunkte der Leiter
platte durch die elastischen Eigenschaften des Fe
derelementes ausgeglichen werden und eine genaue
und zuverlässige Messung ermöglicht wird. Im Zusam
menhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter
einem Federelement ein Element verstanden, das auf
grund seiner elastischen Anordnung und/oder Struk
tur in der Lage ist, Distanzunterschiede zwischen
Leiterplatte und Prüfkörper, beispielsweise ein Ge
häuseteil oder ein Kühlkörper, auszugleichen. Das
vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnete Meßele
ment kann also entweder auf einem Federelement an
geordnet sein, das selbst aufgrund seiner Struktur
elastisch ist, oder das selbst keine elastische Ei
genschaft aufweist, jedoch durch ein zwischen Fe
derelement und Leiterplatte ausgeführtes elasti
sches Verbindungselement in der Lage ist, Distanz
unterschiede in elastischer Weise auszugleichen.
Ferner ermöglichen die Federelemente, daß das Meß
element mit einer vorbestimmten Kraft auf dem Prüf
körper aufliegt, so daß eine gleichmäßige Flächen
pressung und damit ein guter Wärmekontakt gewähr
leistet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform be
trifft die Erfindung eine vorgenannte Meßvorrich
tung, wobei das Federelement durch zwei Federarme
mit der Leiterplatte verbunden ist. Diese Arme sind
vorzugsweise in einem Winkel von 90° bis 120° zu
einander angeordnet, wodurch das Federelement aus
schließlich in der gewünschten Lastebene biegeweich
wird und in allen übrigen Ebenen die Steifigkeit
hinsichtlich Biegung und Torsion erhalten bleibt.
Zudem wird bei dieser zweiarmigen Ausführungsform
das Risiko reduziert, das Federelement bei der Fer
tigung beispielsweise mechanisch so zu beschädigen,
daß eine Funktion nicht mehr gewährleistet wird.
Schließlich ist der Einbau der Meßvorrichtung re
produzierbar und die Meßbedingungen werden nicht
durch Fertigungstoleranzen verändert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, den Halbleiter-Wider
standskörper gegenüber der Auflagefläche auf dem
Prüfkörper elektrisch zu isolieren. Dies ist insbe
sondere bei elektrisch leitfähigen Prüfkörpern not
wendig. Die elektrische Isolierung kann gemäß be
kannter Verfahren erfolgen, beispielsweise durch
Zwischenlagern aus Isolierschicht. In Fällen, in
denen die Leiterplatte oder deren Bauteile zusätz
lich an weiteren Stellen gegenüber dem Prüfkörper
zu isolieren sind, erweist es sich häufig als vor
teilhaft, die Auflagefläche des Halbleiter-Wider
standskörpers am Prüfkörper mit einer elektrisch
isolierenden Schicht zu versehen. Die Erfindung er
möglicht also auch eine kostengünstige Isolation
der Auflagefläche.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei
spiels und dazugehöriger Figuren näher erläutert.
Die Figuren zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
Temperaturmeßvorrichtung und einen Prüf
körper und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Gegenstände
der Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt eine Temperaturmeßvorrichtung 10,
die eine hier als Glasfaser-Epoxid-Leiterplatte
ausgebildete Leiterplatte 1 und einen Halb
leiter-Widerstandskörper 2 mit einem Gehäuse 11 (PTC oder
NTC) aufweist, der an einem Federelement 3 ange
bracht ist, wobei das Federelement 3 über zwei ela
stische, in der Leiterplatte 1 integrierte Feder
arme 6 mit der Leiterplatte 1 verbunden ist. Die
beiden Federarme 6 sind in einem Winkel α von etwa
100° zueinander angeordnet. In Draufsicht gesehen
unterhalb des Federelementes 3 angeordnet, befindet
sich der Halbleiter-Widerstandskörper 2, der in
Kontakt mit der Auflagefläche 4 des Prüfkörpers 5
tritt. Der Halbleiter-Widerstandkörper 2 wird durch
das Federelement 3 auf den Prüfkörper gedrückt, wo
bei das Federelement um eine Distanz ausgelenkt
wird und somit eine sichere Anlage des Halb
leiter-Widerstandskörpers 2 an den Prüfkörper 5 gewährlei
stet. Mögliche Lagetoleranzen der Leiterplatte 1
werden dadurch ausgeglichen.
Die Fig. 2 stellt in einem schematischen Quer
schnitt die Konstruktion und Anordnung der erfin
dungsgemäßen Temperaturmeßvorrichtung 10 am Prüf
körper 5 dar. An dem über die Federarme 6 mit der
Leiterplatte 1 verbundenen Federelement 3 befindet
sich dem Prüfkörper zugewandt der Halbleiter-Wider
standskörper 2. Dieser wird durch die Federkraft
des um den Betrag a aus der Ebene E der Leiter
platte 1 ausgelenkten Federelementes 3 auf die Auf
lagefläche 4 des Prüfkörpers 5 gedrückt. Die Aufla
gefläche 4 weist einen Radius R auf, dessen Achse 7
senkrecht zur Lastebene L des Federelementes 3
steht. Dadurch wird gewährleistet, daß der Halblei
ter-Widerstandskörper 2 etwa auf der Mittellinie 8
seines Gehäuses 11 linienförmig am Prüfkörper 5 an
liegt, wobei die linienförmige Auflagelinie unab
hängig von den jeweiligen Toleranzen der Einzel
teile nahezu unverändert bleibt und somit eine Re
produzierbarkeit der Messung gewährleistet wird.
Claims (6)
1. Temperaturmeßvorrichtung mit einem auf einer
Leiterplatte angeordneten temperaturabhängigen Meß
element in Form eines Halbleiter-Widerstandskör
pers, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement
(2) auf einem in der Leiterplatte (1) integrierten
Federelement (3) angeordnet ist.
2. Temperaturmeßvorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß das Federelement (3)
durch zwei Federarme (6) mit der Leiterplatte (1)
verbunden ist.
3. Temperaturmeßvorrichtung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Federarme (6) in einem Winkel (α) von 90° bis
120° zueinander angeordnet sind.
4. Temperaturmeßvorrichtung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterplatte (1) eine Glasfaser-Epoxid-Leiter
platte ist.
5. Temperaturmeßvorrichtung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Halbleiter-Widerstandskörper (2) eine positive
oder negative Temperatur-Widerstandskennlinie auf
weist.
6. Temperaturmeßvorrichtung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Halbleiter-Widerstandskörper (2) gegenüber ei
nem Prüfkörper (5) elektrisch isoliert ist und
durch die Kraft des Federelementes (3) an dem Prüfkörper (5)
sicher anliegt.
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