JP2008537325A - 吸熱器の温度測定用装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱源と、センサおよび吸熱器を実装したプリント回路基板を含む電子デバイスとの温度測定方法に関する。前記センサおよび吸熱器は熱伝導するように連結される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば温度監視あるいは温度測定用の装置、吸熱器及び熱源の温度測定・監視及び／あるいは記録の方法に関する。
こうした熱源は、例えばパワー半導体、冷却回路、燃焼室及び反応室に現われる。

ＥＰ０６５４１７６からは、プリント回路基板上に取り付けられた半導体回路素子が、吸熱器に押し付けられている半導体回路素子用の固定装置が知られている。
ＤＥ６９２０９７７２からは、電子回路が空隙内に配置され、この空隙が絶縁体となる液体で満たされている、機能デバイスのケーシング配置が知られている。
ＤＥ１９８０７７１８からは、据付機構が回路基板をつかみ、据付機構が回路基板の導体と接続している接続接点を、ケーシングのクリアランスホール内に持っている電子ユニットが知られている。
ＤＥ１９９２０４０１からは、２つのセンサーの温度測定によって電子装置の温度が提供される温度評価の方法が知られている。

Ｑｕｉｃｋ−Ｏｈｍ Ｋｕｐｐｅｒ＆Ｃｏ．有限会社（ドイツ、ヴッパータール）の２００５年０３月１６日のインターネットのホームページからは、熱伝導率が７．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導接着剤が知られている。２００３年１２月２５日のＱｕｉｃｋ−Ｏｈｍ Ｋｕｐｐｅｒ＆Ｃｏ．有限会社ホームページからは、炭素繊維強化複合材でできた熱伝導フォイルが知られている。
Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社（エイントホーヴェ、オランダ）の「ＫＴＹ８２−１」シリーズに関する１９９８年３月２６日のデータシートからは、温度・抵抗係数がプラスで、測定・制御システム内に投入可能なシリコン温度センサーが知られている。

本発明の課題は、電子機器のセンサーを可能な限りうまく吸熱器の温度レベルに持ってゆくことである。

本発明によればこの課題は請求項１による電子機器で、また請求項１５に挙げられた特徴によるパワー半導体の温度測定方法で解決される。

電子機器の場合、本発明の本質的な特徴は、センサーを装着したプリント回路基板と吸熱器を持ち、但し、センサーが吸熱器と、熱伝導を伴って接続されていることである。
この場合の利点は、パワー半導体あるいは他の熱源の温度が測定可能であり、したがって過熱の危険が避けられ得ることである。つまり特に安全性が高まっている。改善された温度測定によって、電子機器の制御特性も改善されている。

好ましい実施例の一つでは、プリント回路基板が吸熱器と接続されており、特に分離可能である。この場合の利点は、別の中間デバイスが必要ないということである。
好ましい実施例の一つでは、プリント回路基板が複数の層からなっており、特に多層プリント回路基板である。これによって様々な層の導体間に、メッキされたスルーホールが可能になる。こうして電気的あるいは熱的に好ましい関係が達成できる。

好ましい実施例の一つでは、空間的にセンサーの近くに置かれた内側の層の金属部分が、吸熱器の方を向いた表面の最低ひとつの金属部分と電気的に接続されている。この場合の利点は、吸熱器との良好な熱伝導を伴う接続が作られることと、空間的にセンサーに近い部分の内側の層、特にセンサーの一部とプリント回路基板との接触点との距離が、プリント回路基板の厚みより小さい部分の内側の層が、基本的に吸熱器と同じ温度レベルに到達するために特に、金属部分がプリント回路基板の基板より高い熱伝導率を示すことである。これによってセンサーは、よりよく吸熱器の温度レベルにつながる。

好ましい実施例の一つでは、吸熱器の方を向いた表面の金属部分が、吸熱器と電気的及び／あるいは少なくとも熱伝導を伴って接続されている。この場合の利点は、例えばサーマルコンパウンドが、熱貫流改善用に使えることである。しかし、直接の接触も、それだけで熱伝導を伴う。このようにして電位のみならず温度も統一される。つまり吸熱器の熱は、プリント回路基板内へ導かれ得、このとき導体上の電流と同様、熱は優先的に金属導体部分を流れる。

好ましい実施例の一つでは、接続用に止め金具が使われる。この場合の利点は、ねじあるいはこれに類似した、費用の安い機構が使えることである。
好ましい実施例の一つでは、電気接続がメッキされたスルーホールを含む。特にセンサーの、吸熱器の方を向いた表面の接続端は、はんだ接続を使って電気的に接続され、但しメッキされたスルーホールを使って、センサーの接続端は、吸熱器と反対を向いた表面の導体と、あるいはプリント回路基板の内側の層と接続されている。この場合の利点は、吸熱器の電位に対し大きな表面漏れ距離を示す他の導体へ、センサーの信号が短い距離で導かれることである。しかし吸熱器の熱も、特にプリント回路基板の内側の層に均質な温度レベルを作るために、単純な方法で内側の層へ移すことができる。

好ましい実施例の一つでは、はんだ接続がＳＭＤ（表面実装技術）技術を使って行われる。この場合の利点は、大量生産が考えられることである。
好ましい実施例の一つでは、金属部分が銅を含む、あるいは基本的に銅でできており、特にプリント回路基板導体が銅でできていることである。この場合の利点は、高い電気及び熱の伝導性が、単独の材料によって実現され得ることである。

好ましい実施例の一つでは、吸熱器がパワー半導体の冷却面と熱伝導を伴って、特に直接あるいは間接的に、何かを介してあるいは介さずに、少なくともセラミックプレート１枚あるいは別の熱伝導性の材料、例えば熱伝導性フォイルを介して、接続されている。この場合の利点は、パワー半導体の熱を吸熱器に導くための、高い熱伝導率が存在することで、逆に吸熱器とパワー半導体の間に高い断熱距離も実現され得る。

熱源、特にパワー半導体の温度を測定する方法では、本発明の基本的な特徴は、熱源が吸熱器と熱伝導を伴って接続されていること、センサーが吸熱器と熱伝導を伴って接続されていることで、但し、
‐センサーの温度が測定され、
‐ある時間間隔内の温度上昇の度合いが測定され、
‐センサー温度の合計と、温度上昇に付属する補正係数を掛けたものを基準に、熱源温度が決められる。
この場合の利点は、この方法が非常に単純に実施、特にプログラミングされ、記憶装置のごく一部とごくわずかなコンピューター出力を必要とするだけであることである。

好ましい実施例の一つでは、センサーの最新の測定温度と、その直前の測定温度の差が測定されることによって、ある時間間隔内の温度上昇の度合いが決められ、但しセンサーの温度測定の時間間隔は常に一定、または基本的に一定である。これに対応する実施例では、センサー温度の時間経過の勾配が、すなわち最初の時間導関数が測定されることによって、ある時間間隔内の温度上昇の度合いが決められる。この場合の利点は、温度の測定が単純で迅速に行われ、しかも多くの技術的応用例で十分よい結果を出していることである。

もうひとつの好ましい実施例では、特に、補正係数の代わりに補正係数表が使われ、但し各勾配の値及び／あるいは各周囲温度値及び／あるいは他の値に一つの補正係数が分類されており、これに対応して使われる。この場合の利点は、上記方法がさらに改善可能であることである。
もうひとつの好ましい実施例では、この方法の中で、把握された温度が、電動モーターの供給の際、周波数変換機によって調整用に使われ及び／あるいは記録される。

もうひとつの好ましい実施例では、この方法の中で、センサーによって把握された温度が基準限界値を越えた場合、
‐周波数変換機のＰＷＭ（パルス幅変調）周波数及び／あるいは出力供給が軽減され、
‐周波数変換機のスイッチが切られ、
‐及び／あるいは警告信号が設備のオペレータに送られる。
その他の利点は、請求項から読み取られる。
ここで本発明について図を使ってより詳細に説明される。

図１の本発明による装置では、プリント回路基板（１）は多層プリント回路基板として作られ、したがって銅製の導体が置かれ得る複数のレベルを持つ。
プリント回路基板（１）は、分離可能な接続のため取り付け手段（２）としてのねじがつき、吸熱器（６）と接続されている。
プリント回路基板（１）の吸熱器の方を向いた側には、センサー（４）が接続用の足（５）を使ってはんだ付けされている。これは特にＳＭＤ技術で作られている。このはんだ付けの接点から、メッキされたスルーホールという形で、プリント回路基板（１）の全ての層を通過して、電気的接続が行われており、これはプリント回路基板（１）の上側の面で導体と接続するためである。これによってセンサーの測定信号も、このメッキされたスルーホールを通過してプリント回路基板（１）上面に伝えられ、それによって信号導線と導電性の吸熱器の間に予め十分な断熱距離が置ける。

この方法で、導体を他のレベルで、特に多層プリント回路基板（１）内側の層の、センサーの上で、吸熱器と直接接触させることが可能な、プリント回路基板下側の面の銅の部分と電気的、したがって熱的にも接続することも可能である。それによって、プリント回路基板内側の層を介しても、吸熱器の温度範囲をセンサーに送ることも達成される。センサーはいわば囲まれている、あるいは吸熱器の温度レベル内に埋め込まれているが、但し吸熱器自体はセンサーを完全に囲んでいるわけではない。

熱的に接続するためには、特に、プリント回路基板（１）と、したがってプリント回路基板の下側にある上記銅の部分を吸熱器（６）に押し付ける、取り付け手段（２）も役に立つ。
さらに、取り付け手段（２）は、プリント回路基板（１）を吸熱器（６）と機械的に接続するのに役立つ。これによって、プリント回路基板と吸熱器の分離可能な接続用止め金具を使った、例えばねじを使った、プリント回路基板と吸熱器の接続が行われる。

センサー（４）は吸熱器（６）の凹部に配置されており、この凹部にはサーマルコンパウンド（３）が詰められている。サーマルコンパウンドを詰める作業は、特にセンサー（４）取り付け前に行うことができる。
凹部は、センサー及びセンサーの接続に対し、必要なエアギャップ及び表面漏れ距離が守られているような仕様と寸法である。
プリント回路基板（１）はさらに、図１では見られない部分で、パワー半導体、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を装備し、その冷却面が吸熱器（６）と熱伝導を伴って接続されている。そのために、冷却面は直接吸熱器と接続されているか、間接的にセラミックプレートを介して接続されている。

センサー（４）が温度センサーとしてパワー半導体の温度監視用に作られているのが好ましい。この温度把握によってパワー半導体の正確な調整がよりよい形で可能になる。
主にセンサーは熱を吸熱器（６）に良好な熱伝導を伴って接続されている、つまり熱貫流抵抗が少ない。吸熱器は直接あるいは間接的に、良好な熱伝導を伴ってパワー半導体冷却面と接続されている。センサー（４）は、空間的にパワー半導体に近く配置されている。これによって、パワー半導体から吸熱器を経て流れる熱には、わずかの時間間隔が必要なだけである。センサーの温度経過は、数秒の遅延時間を伴ってパワー半導体内部の温度あるいはパワー半導体の冷却面温度に従う。こうした配置は、遅延時間が１秒から１分あるいは３分の間であるように設計されているのが好ましい。パワー半導体に一定の損失出力が予め設定されている場合、この遅延時間の後、センサー温度は一定の測定制度の範囲で定常状態の値に達する。

図２に示された実施例では、プリント回路基板（１）が吸熱器（６）と接続されている。この接続はねじ（２）を介して作られる。
プリント回路基板（１）に接して、吸熱器（６）と反対側に、センサー（４）が取り付けられている。
プリント回路基板（１）は多層プリント回路基板として、内側層の金属部分、内側の導体（８）が含まれ、これは熱伝導率が高いので、吸熱器（６）の温度をプリント回路基板（１）内へ、特にセンサー（４）に空間的に近いところに伝える。このとき内側導体（８）の熱伝導率は、多層プリント回路基板の基板材料（１１）より明らかに高い。銅や銅合金のような金属材料を内側導体に使うことや、エポキシ樹脂のようなプラスチックを多層プリント回路基板の基板材料に使うことが好ましい。

センサーとの空間的近さとは、本稿では、センサー（４）との空間的距離が、接続用の足（５）や接続装置を含めて、プリント回路基板（１）の厚さより小さいボクセル全量のことである。
熱的接続を生じさせるために、吸熱器（６）と内側導体（８）の間に、少なくともねじ（２）も使われる。この場合の利点は、ねじ（２）用の穴（１０）が、メッキされたスルーホールの種類に合わせて導体によって内張りされており、それによって内側導体（８）のねじ（２）への、及びそれによって吸熱器（６）への熱的接続が改善されていることである。もうひとつの利点は、プリント回路基板のねじ頭に向いた側に金属面が配置されており、これがプリント回路基板内側層との良好な熱的接触を作っていることである。

吸熱器（６）と内側導体（８）との間に熱的接続を生じさせるために、さらにプリント回路基板（１）の吸熱器（６）と接触する部分で、プリント回路基板表面に金属の部分が作られており、それが少なくとも金属で内張りされた穴（１０）を通じて、電気的に、及び熱伝導を伴って内側導体（８）と接続されている。それによって、吸熱器（６）と内側導体（８）との間の熱貫流に関して非常に大きい熱還流率が達成される。
内側導体（８）の熱伝導率が高い結果、求められたセンサー（４）近くの温度は基本的に吸熱器（６）の温度と同じになる。内側導体（８）の熱容量が小さいので、温度は吸熱器温度の変化にも従う。

この両温度の相等性の正確さは、内側導体（８）の吸熱器（６）への熱的接続の、正確な物理的性質と、その正確な熱容量に依存する。つまりこの場合、内側の層と、プリント回路基板の吸熱器への機械的接続の幾何学的仕様は、それぞれの熱容量と吸熱器（６）からセンサー（４）への熱貫流抵抗が小さいように選ばれる。
この場合、温度センサー（４）への熱伝導は、少なくとも接続用の足（５）と、これに続くセンサー（４）内への配線を介して行われる。

図２に図式化された内側導体（８）には、プリント回路基板の２つの層が含まれる。この場合利点は、熱的接続が改善されていることである。
プリント回路基板（１）の内側導体（８）は、メッキされたスルーホール（９）と接続されている。それによって様々な内側導体（８）が互いに、及び／あるいはプリント回路基板（１）の金属表面と電気的、及び熱的に接続されており、それによって内側導体（８）は、改善された形で、吸熱器（６）温度をセンサー（４）近くへ伝えることが可能である。特に均一な温度分布が達成されることが好ましい。

プリント回路基板（１）のセンサー（４）のほうを向いた表面上には、絶縁部分（７）と電気的導体を含む構造があり、この構造を使ってセンサー（４）は接続用の足（５）を介して電気的に、図には示されていない評価ユニットに接続されている。この場合この導体は、吸熱器の電位を示す金属部分に対し、十分な電気的絶縁距離が、特にＥＮ６１８００−５−１規格による絶縁距離が守られるように導かれている。これによって、センサー（４）が吸熱器の電位とは異なる電位で作動され得るという利点が達成される。特にセンサーは、それゆえに複雑な電気化学的絶縁配置なしに、図には示されていない回路内に組み込まれ得る。

図３に示された本発明による実施例では、吸熱器（６）のプリント回路基板（１）上の取り付け面は、プリント回路基板（１）のセンサーと反対の側で、センサー（４）と向き合う部分には伸びていない。したがってセンサー（４）は、吸熱器とプリント回路基板の接触面からの空間的距離がセンサー（４）の長さの、１を上回る倍数になるプリント回路基板部分に取り付けられる。この場合の利点は、センサー（４）がフレキシブルに据え付け得ることであり、しかもそれにもかかわらず、とくに内側導体（８）を介して、センサー（４）の吸熱器温度レベルへの非常に良好な熱的接続が可能であることである。熱的接続の質に対する要求次第で、吸熱器とプリント回路基板との接触面と、センサーとの距離が、センサーの長さの１０倍を明らかに上回る。
センサー（４）が吸熱器（６）と、先行する項で挙げた意味での空間的距離をおいて、但しプリント回路基板（１）の、吸熱器（６）と同じ側に配置されている実施例も、本発明に同様に含まれる。

図４ａの本発明による実施例では、センサー（４）が取り付けられている多層プリント回路基板（１）が示されている。このセンサー（４）は、接続用の足（４０）を介してプリント回路基板（１）と接続されている。センサー（４）は、プリント回路基板（１）の接続用導体（４１）を介して、図には示されていない評価ユニットに接続されている。
センサーとして好んでＰｈｉｌｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ社の「ＫＴＹ８２−１」シリーズのシリコン温度センサーが使われる。

吸熱器（６）は、図に示されていない、穴（４２）を通るねじを介して、プリント回路基板（１）と接続されている。プリント回路基板（１）は吸熱器と反対側の表面に、金属の部分（４４）を持ち、この部分がねじの頭と電気的に、したがって熱伝導を伴って接続されている。
センサー（４）の周りには絶縁部分（４３）が形成され、この部分によって、吸熱器の電位からのセンサー（４）の電気的分離が行われる。特に絶縁部分（４３）の幾何学的つくりがＥＮ６１８００−５−１規格及び、センサー（４）と吸熱器（６）の電位差とにしたがって作られている。
メッキされたスルーホール（９）は、金属部分（４２）と、プリント回路基板（１）の内側の層の金属部分、つまり内側導体との電気的、したがってまた熱伝導を伴う接続を作り出す。

こうした内側の層（４５）は図４ｂが平面図で示している。この層の上に、内側導体（４６）がついており、これがメッキされたスルーホール（９）を介して表面の金属部分（４４）と接続されている。この内側の導体（４６）は特に平面図の視線の方向でセンサー（４）の下側に配置されている部分（４７）上を伸びている。これによって、センサー（４）の吸熱器（６）との非常に良好な熱的接続が、電位差の確実な電気的絶縁と同時に行われる。
投入された、多数のメッキされたスルーホール（９）と内側の導体によって、センサー（４）の吸熱器（６）への非常に良好な熱的接続が達成される。

例えば絶縁部分（４３）が、金属部分（４４）と、センサーの接続用の足（４０）との間に約３ｍｍの距離を持ち、多層プリント回路基板の内側の導体（４６）が、プリント回路基板表面から約２００μｍ離れている場合、センサー（４）と吸熱器（６）との間に約３００Ｖの電位差が達成され、同時にセンサー（４）と吸熱器（６）との非常に良好な熱的接続が達成される。

本発明によるもうひとつの実施例では、吸熱器は凹部を持ち、これがセンサーと接続されたプリント回路基板の部分を囲む。この場合の利点は、吸熱器がプリント回路基板のために一部ケーシングを形成する機能を受け持ち、プリント回路基板と吸熱器の熱貫流抵抗が特に少ないことである。
本発明によるもうひとつの実施例では、センサー（４）は接続用の足（５，４０）を介して、ＳＭＤ技術でプリント回路基板（１）と接続されている。
本発明によるもうひとつの実施例では、センサー（４）は半導体センサー、あるいは例えばｐｔ１００あるいはｐｔ１０００型の白金抵抗センサーである。

本発明によるもうひとつの実施例では、吸熱器は非常に良好な熱伝導を伴って、最低ひとつのパワー半導体と接続されている。この場合の利点は、センサーを使ってパワー半導体温度の、温度基準が測定可能なことである。
本発明によるもうひとつの実施例では、吸熱器がパワー半導体冷却面と、間接的にあるいは直接、最低ひとつのセラミックプレートを介して熱伝導を伴って接続されている。この場合の利点は、一方で吸熱器が電気的にパワー半導体から絶縁されていることであり、他方で、パワー半導体と吸熱器の間の熱貫流が、高い熱貫流係数を示すことである。

本発明によるもうひとつの実施例では、ねじ（２）の代わりに、プリント回路基板を吸熱器に接続するために、別の分離可能なあるいは分離可能でない接続が使われる。この場合、粘着による接続であり、例えば接着剤による接着、はんだ接続あるいは溶接接続及び／あるいはリベット結合、締め付け及び／あるいはつめ止めによる接続が好ましい。

本発明によるもうひとつの実施例では、センサー（４）はプリント回路基板（１）と少なくとも粘着によって接続され、この場合特に接続が接着剤による接続を含み、この場合特にプリント回路基板とセンサーとの接着剤による接続は、センサーを、センサーの接続用の足を介してプリント回路基板と接続するより低い熱貫流抵抗を示す。したがってセンサーは、熱伝導性接着剤を使ってプリント回路基板上に固定される。特にこの接着剤はそれぞれ図１〜３で２０という記号がついた部分に対応する部分に塗布される。接着剤は７．５Ｗ／ｍＫあるいはそれ以上の熱伝導性を持つ。例えばＱｕｉｃｋＯｈｍＫｕｐｐｅｒ＆Ｃｏ．有限会社（ドイツ、ヴッパータール）の熱伝導接着剤Ｑｕｉｃｋ Ｃｏｏｌが使える。この実施例の利点は、センサー（４）の内側導体（８）への熱的接続が改善されることと、熱的プロセスによって、センサーの接続用の足を、プリント回路基板にはんだ接続する材料への負荷が小さくなることである。

本発明によるもうひとつの実施例では、電子機器が、テレビ、周波数変換器、インバータ、整流器、ライトオルガン（音を、電子的にリズムを持った光の効果に変換する装置）、位相角制御、スイッチングネットワーク部品、ＤＣ／ＤＣコンバータ、あるいは一般に半導体リレーあるいはサイリスタのついた装置である。
本発明によるもうひとつの実施例では、電子機器の代わりに、例えば吸熱器の様なハウジング部分と接続されている熱源を持つ機器がついている。この吸熱器は本発明による多層プリント回路基板と接続されている。これによって単純かつしっかりした方法で、熱源が監視される。

本発明によるもうひとつの実施例では、吸熱器が内燃機関ハウジングの一部であり、あるいはこれと非常に良好な熱伝導を伴って接続されている。この場合の利点は、センサーを使って内燃機関温度が単純に監視できることである。
本発明によるもうひとつの実施例では、吸熱器は暖房装置の構成要素である。この場合の利点は、センサー（４）を使って、暖房装置の放熱器及び／あるいは燃焼室の温度が測定可能、監視可能なことである。

本発明によるもうひとつの実施例は、吸熱器が、化学反応プロセスを実施するための化学装置の構成要素である。この場合の利点は、センサー（４）を使って化学装置の容器の温度が、したがって化学反応に関与する物質の温度が測定可能、監視可能なことである。
本発明によるもうひとつの実施例は、吸熱器が例えば発電所内の冷却回路の構成要素である。この場合の利点は、頑丈で、費用の安い、保守の簡単な方法で、分散化された温度監視回路が形成されることである。

パワー半導体及び／あるいは吸熱器温度を求めるのに、センサーの特定の温度が以下のように使えることが明らかになった。
特にパワー半導体はパルス幅変調で、とくに電子機器の場合、周波数変換器等のように作動させられる。
電流や電圧のような電気的測定値から、並びにパルス幅変調を定義するパラメータから、パワー半導体の損失出力が決められる。電流としては特に周波数変換器によって供給された電動モーターのモーター電流が考えられる。電圧としては例えば周波数変換器の中間回路の電圧が考えられる。パラメータとしては例えばパルス幅変調比率が挙げられる。さらにパワー半導体とセンサーの間の、並びに吸熱器とセンサーの間の熱貫流抵抗が規定されているなら、損失出力が一定の間、専門家にはパワー半導体及び／あるいは吸熱器の温度を、測定されたセンサー温度から規定することが可能である。この場合遅延時間に注意しなければならない。

しかし実践には特に単純な方法が効果的であることがわかった。この方法では、センサー温度の、時間的温度経過の勾配が決められる。パワー半導体温度のモデル値は、センサーによって測定された温度と補正係数で掛けた勾配の値の合計として形成される。この場合補正係数は実験室で一回だけ決められ、パラメータとして周波数変換器内に保管され得る。この方法で、パワー半導体温度測定の極端に単純な方法が見つけられている。この方法は、損失出力ができる限り長時間、しかし最低でも遅延時間分は一定である応用で、特によく機能する。例えばベルトコンベアのスイッチが入り、最初の速度で電動モーターによって駆動され、但し１０分後あるいは１００分後に初めて別の速度がセットされる。５分間上昇し、３分間休み、その後再び３分間下降する巻き上げ装置の場合も、温度測定は十分良好である。
いずれにせよ電子機器の使われた部品の熱容量が高ければ高いほど、温度測定の機能は不正確になる。そこで専門家は、機器の他の性質がそれによって悪くならない限り、熱容量と、部品間の距離をできるだけ小さく選ぶ。

本発明によるもうひとつの実施例では、補正係数ひとつだけでなく、それぞれの勾配の値に対応する補正係数が保存され使われる。
本発明によるもうひとつの実施例では、補正係数ひとつだけでなく、それぞれの勾配の値とそれぞれの周囲温度に対応する補正係数が保存され温度測定に使われる。
最後に挙げた二つの例ではより高い精度が達成可能である。
本発明によるもうひとつの実施例では、勾配の代わりにひとつあるいは複数の、センサーによって測定された温度の時間経過の、より高い時間導関数も、規定され使われ、但しそれぞれ補正係数が分類され、機器、例えば周波数変換器の記憶装置に保管される。

本発明による装置の断面図である。 本発明によるもうひとつの装置の断面図である。 本発明による第３の装置の断面図である。 本発明による第４の装置の平面図である。 本発明による第４の装置の多層プリント回路基板の内側の層の平面図である。

符号の説明

１． 多層プリント回路基板
２． 取り付け手段
３． サーマルコンパウンド
４． センサー
５． 接続用の足
６． 吸熱器
７． 絶縁部分
８． 内側の導体
９． メッキされたスルーホール
１０． 穴
１１． 基板材料
２０． 熱伝導接着剤用の部分
４０． 接続用の足
４１． 接続用導体
４２． 穴
４３． 絶縁部分
４４． 金属部分
４５． 内側の層
４６． 内側の導体
４７． 部分領域

Claims (20)

1. センサーを装備したプリント回路基板と吸熱器を含む装置であって、
   但しセンサーは吸熱器と熱伝導を伴って接続されており、
   但しプリント回路基板は吸熱器と接続されており、
   但しプリント回路基板は多層プリント回路基板であり、
   但し内側の層の金属部分が、吸熱器の方に向いた表面の金属部分最低ひとつと電気的及び熱的に接続されている装置。
2. 請求項１による装置であって、
   プリント回路基板と吸熱器の接続が、吸熱器のプリント回路基板との分離可能な接続用に、止め金具、とくにねじによって行われることを特徴とする装置。
3. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
   特に、内側の層の、空間的にセンサーに近い、特に、センサーの一部とプリント回路基板と接触する部分との距離が、プリント回路基板の厚みより小さい部分が、基本的に吸熱器と同じ温度レベルを達成するため、金属部分が、プリント回路基板の基板材料より高い熱伝統率を示すことを特徴とする装置。
4. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
   吸熱器の方に向いた表面の金属部分が、吸熱器と電気的及び／あるいは最低でも熱伝導を伴って接続されていることを特徴とする装置。
5. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
   電気的接続に、特にプリント回路基板内側の層内に、均質な温度レベルを作るためのメッキされたスルーホールが含まれることを特徴とする装置。
6. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
   センサーの取り付け金具が、吸熱器の方を向いた表面で、はんだ接続によって電気的に接続されており、
   但しメッキされたスルーホールによって、センサー取り付け金具が、吸熱器と反対の表面の導体とあるいは、プリント回路基板の内側の導体と接続されていることを特徴とする装置。
7. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
   はんだ接続がＳＭＤ技術で実施されていることを特徴とする装置。
8. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
   ‐センサーが、プリント回路基板の吸熱器と反対側に取り付けられ、及び／あるいは
   ‐センサーが、プリント回路基板の吸熱器に向かう側に取り付けられ、及び／あるいは、
   ‐吸熱器が穴の逃げを持ち、それがプリント回路基板のセンサーと接続された部分を取り囲んでいることを特徴とする装置。
9. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
   センサーが、吸熱器とプリント回路基板の接触面からの空間的距離が、センサー長さの１を上回る倍数になるプリント回路基板の部分に取り付けられていることを特徴とする装置。
10. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
    プリント回路基板とセンサーが、少なくとも粘着によって接続され、但し特に接続が接着剤による接続を含み、但し特に接着剤によるプリント回路基板とセンサーの接続が、センサーとプリント回路基板の、センサーの接続用の足を介した接続より低い熱貫流抵抗を示すことを特徴とする装置。
11. 先行する請求項の最低ひとつによる装置であって、
    金属部分が銅を含むあるいは銅でできており、及び／あるいは
    金属部分がプリント回路基板の導体であることを特徴とする装置。
12. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
    吸熱器がパワー半導体冷却面と熱伝導を伴って接続されていること、及び／あるいは
    吸熱器が、パワー半導体冷却面と間接的にあるいは直接、少なくともひとつのセラミックプレート及び／あるいは熱伝導フォイルを介して熱伝導を伴って接続されていることを特徴とする装置。
13. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
    吸熱器が、
    ‐内燃機関の一部、
    ‐及び／あるいは暖房機の構成要素
    ‐及び／あるいは化学反応プロセス実施用の化学装置のハウジングの構成要素である
    ‐及び／あるいは冷却回路の構成要素であることを特徴とする装置。
14. 先行する請求項のいずれかひとつによる装置であって、
    装置が電子機器、特にＤＣ／ＡＣインバータ、ダイレクトコンバータ、電圧型インバータあるいは伝導モーター供給用インバータである装置。
15. 熱源、とくにパワー半導体の温度測定用の方法であって、
    但し熱源は吸熱器と熱伝導を伴って接続されており、センサーは吸熱器と熱伝導を伴って接続されており、
    但し多層プリント回路基板がセンサーを装備しており、
    但し、
    ‐センサーの温度が測定され、
    ‐ある時間間隔内の温度上昇の度合いが測定され、
    ‐センサーの温度合計と、温度上昇に付属する補正係数で掛けたものを基準に、熱源温度が決められる方法。
16. 請求項１５による方法であって、
    ある時間間隔内の温度上昇の度合いが、センサーの最新の測定温度と、それより一つ前に測定された温度の差が測定されることによって決められ、但しセンサーの温度測定間の時間間隔は常に一定であることを特徴とする方法。
17. 請求項１５あるいは１６による方法であって、
    但し、センサー温度の時間的経過の勾配、つまり最初の時間導関数が測定されることによって、ある時間間隔内の温度上昇の度合いが測定されることを特徴とする方法。
18. 請求項１５から１７のいずれかひとつによる方法であって、
    補正係数の代わりに、補正係数表が使われ、但し各勾配の値、及び／あるいは各周囲温度値、及び／あるいはその他の値に補正係数が分類され、それに対応して使われることを特徴とする方法。
19. 請求項１５から１８のいずれかひとつによる方法であって、
    周波数変換機によって、把握された温度が、電動モーターの供給の際、調整用に使われる及び／あるいは記録されることを特徴とする方法。
20. 請求項１９による方法であって、
    センサーによって把握された温度が基準限界値を上回った場合、
    ‐周波数変換器のパルス幅変調周波数及び／あるいは出力供給が軽減され、
    ‐周波数変換器のスイッチが切られ、
    ‐及び／あるいは警告信号が装置オペレータに送られることを特徴とする方法。

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