JP2009216550A

JP2009216550A - 加熱検知用サーミスタの補正値検査方法および加熱検知用サーミスタを備えた装置の制御方法

Info

Publication number: JP2009216550A
Application number: JP2008060716A
Authority: JP
Inventors: Ryota Kasano; 諒太笠野
Original assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Current assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-24

Abstract

【課題】回路基板に実装した電力型半導体素子の表面温度を正確に知ることができる加熱検知用サーミスタの補正値を求めることが可能な加熱検知用サーミスタの補正値検査方法を提供する。
【解決手段】検査装置２によって回路基板１のエージング検査を行った直後、外気温用高精度サーミスタ３１の検出値に基づく外気温Ｔ₀、表面温度用高精度サーミスタ３２の検出値に基づく表面温度Ｔ₁を検査装置２が計測し、エージング検査に伴う電力型半導体素子１１の温度上昇値ΔＴ₁（＝Ｔ₁−Ｔ₀）を求めると共に、制御回路１３が計測した加熱検知用サーミスタ１２の温度上昇値ΔＴ₂を回路基板１から取得し、加熱検知用サーミスタ１２の検出値を正確な電力型半導体素子１１の表面温度に補正できる補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を求め、この補正値を回路基板１４の不揮発性メモリ１４に記憶させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力型半導体素子と該電力型半導体素子の発熱を監視する加熱検知用サーミスタが実装されている回路基板において、加熱検知用サーミスタの検出値と電力型半導体素子の表面温度との誤差を補正できる補正値をエージング検査で求めることができる加熱検知用サーミスタの補正値検査方法と、該補正値検査方法により求めた補正値で加熱検知用サーミスタの検出値を補正し、電力型半導体素子の温度に応じた制御を行う加熱検知用サーミスタを備えた装置の制御方法に関する。

一般に、電力型半導体素子は発熱が懸念される部品であり、発熱によって素子の寿命は縮み、場合によっては、素子の破壊を招く虞がある。そのため、電力型半導体素子の付近に加熱検知用のサーミスタを配置し、サーミスタの検出温度がある閾値を超えると、装置の動作を停止させる安全措置が採られる場合もある。

このような電力型半導体素子を有する装置においては、加熱検知用サーミスタの検知温度を破損防止制御に利用していることから、加熱検知用サーミスタの温度特性が正常であることが重要であり、その検査には正確性が要求される。そのため、予め定めた供給電流を予め定めた印加時間だけサーミスタに供給することで、サーミスタを目的温度まで上昇させ、この目的温度に達したところで抵抗値測定用の基準電流をサーミスタに供給して両端電圧を測定し、サーミスタの抵抗値を求めるようにしたサーミスタの温度特性測定方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平５−３１２８６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明においては、回路基板に実装されるサーミスタの温度特性を検査することができるだけで、そのサーミスタが回路基板に実装された状態での温度特性を検査することはできない。特に、加熱検知用サーミスタが電力型半導体素子の表面に密着していない場合、素子表面の正確な温度を検出することはできず、適切な装置制御を実現できない場合もあった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、公差の大きいサーミスタを加熱検知用サーミスタとして用いた回路基板においても、電力型半導体素子の温度上昇を的確に検知できるような補正値を求めることが可能な加熱検知用サーミスタの補正値検査方法と、該補正値を用いて行う加熱検知用サーミスタを備えた装置の制御方法の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る加熱検知用サーミスタの補正値検査方法は、電力型半導体素子と該電力型半導体素子の発熱を監視する加熱検知用サーミスタが実装されている回路基板に対するエージング検査の可能な検査装置により、回路基板に対して定格電流を流してエージング検査を行い、前記検査装置が備える高精度サーミスタにより、電力型半導体素子の表面温度と外気温を計測し、高精度サーミスタにより計測されたエージング検査に伴う電力型半導体素子の温度上昇値ΔＴ₁を求め、前記エージング検査に伴う電力型半導体素子の温度上昇に基づく加熱検知用サーミスタの温度上昇値ΔＴ₂を検査対象の回路基板より取得し、加熱検知用サーミスタの補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を求めるようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に係る加熱検知用サーミスタを備えた装置の制御方法は、前記請求項１に記載の加熱検知用サーミスタの補正値検査方法によって、加熱検知用サーミスタを備えた装置における加熱検知用サーミスタの補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を求め、該補正値を装置内の不揮発性メモリに記憶し、装置の実動作中における電力型半導体素子の温度は、前記不揮発性メモリに記憶する補正値に基づいて加熱用サーミスタの温度検出値を補正して求め、前記電力型半導体素子の温度に応じた制御を行うようにしたことを特徴とする。

請求項１に係る加熱検知用サーミスタの補正値検査方法によれば、回路基板の初期不良を発見するために行うエージング検査において加熱検知用サーミスタの補正値を求めるので、通常の検査工程の範囲内で加熱検知用サーミスタの補正値を得ることができ、検査工程が煩雑になることがない。しかも、加熱検知用サーミスタの補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）は、電力型半導体素子と加熱検知用サーミスタが回路基板に実装された状態で実動作させて求めるので、サーミスタの公差や素子の実装状態に起因した誤差から影響を受けない、適切な補正値となる。

また、請求項２に係る加熱検知用サーミスタを備えた装置の制御方法によれば、加熱検知用サーミスタの温度検出値を適切な補正値で補正することで、発熱した電力型半導体素子の正確な表面温度を知ることができるので、電力型半導体素子の寿命を縮めたり、損傷してしまうことを適切に回避できる装置制御が実現可能となる。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明に係る加熱検知用サーミスタの補正値検査方法を実現可能な構成例を示し、電力型半導体素子１１および加熱検知用サーミスタ１２が実装された回路基板１に対して、エージング検査と加熱用サーミスタ１２の補正値検査を行う機能が搭載された検査装置２からなる。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の電力型半導体素子１１および加熱検知用サーミスタ１２の実装位置におけるＢ−Ｂ線の概略拡大断面図を示す。

回路基板１には、電力型半導体素子１１を制御する制御回路１３を備え、加熱検知用サーミスタ１２からの温度検出値を受けることで、制御回路１３は電力型半導体素子１１の温度上昇を知り、異常発熱による電力型半導体素子１１の損傷や短命化を回避するような制御を行うことができる。

但し、加熱検知用サーミスタ１２は加熱検知用サーミスタ１２に直接接触していないため（例えば、図１（ｂ）を参照）、電力型半導体素子１１の表面温度を厳密に加熱検知用サーミスタ１２で検出することはできず、電力型半導体素子１１からの放熱を受けた加熱検知用サーミスタ１２の温度上昇に見合った検出値（電圧または電流値の変化）を、電力型半導体素子１１の温度上昇値とみなして、制御回路１３が電力型半導体素子１１に対するフィードバック制御を行うと、加熱検知用サーミスタ１２の検出値に含まれる誤差が要因となって、電力型半導体素子１１に対する適切な制御を行うことができず、素子の損傷や短命化を招いてしまう危険性がある。

そこで、回路基板１には不揮発性メモリ１４を設けておき、制御回路１３が加熱検知用サーミスタ１２の検出値を電力型半導体素子１１の適正な表面温度に補正することができる情報（以下、補正値という）を記憶しておく。なお、不揮発性メモリ１４は、補正値を記憶するための専用メモリとして設けても良いし、回路基板１にもともと備わっている不揮発性記憶手段の一部記憶領域を不揮発性メモリに割り当てるようにしても構わない。

なお、上記回路基板１の不揮発性メモリ１４に記憶させておく補正値は、検査装置２によって行う回路基板１のエージング検査を利用して取得する。

検査装置２には、回路基板１の周辺外部における外気温を高精度に計測できる外気温用高精度サーミスタ３１と、電力型半導体素子１１の外表面に接触させて表面温度を高精度に計測する表面温度用高精度サーミスタ３２が接続され、エージング用ハーネス２１を回路基板１に接続して行うエージング検査において、外気温用高精度サーミスタ３１の検出値、表面温度用高精度サーミスタ３２の検出値、加熱検知用サーミスタ１２の検出値を取得し、不揮発性メモリ１４に記憶させる補正値を算出する。

ここで、エージング検査期間を利用して行う加熱検知用サーミスタ１２の補正値検査について、具体的に説明する。

先ず、検査装置２より回路基板１へ指示することで、電力型半導体素子１１に定電流を一定時間流して電力型半導体素子１１を発熱させるエージング検査を行う。この検査停止直後における、外気温用高精度サーミスタ３１の検出値に基づく外気温Ｔ₀、表面温度用高精度サーミスタ３２の検出値に基づく表面温度Ｔ₁を検査装置２が計測し、エージング検査に伴う電力型半導体素子１１の温度上昇値ΔＴ₁（＝Ｔ₁−Ｔ₀）を求める。

また、検査装置２は、エージング検査停止直後における回路基板１から、制御回路１３が計測した加熱検知用サーミスタ１２の温度上昇値ΔＴ₂を取得する。なお、出荷前の初期状態における回路基板１の不揮発性メモリ１４に補正値として“０”を記憶させておけば、エージング検査時の制御回路１３は、検査開始前の加熱用サーミスタ１２の検出温度値と検査終了直後の加熱用サーミスタ１２の検出温度値との差を温度上昇値ΔＴ₂として計測することとなる。

そして、検査装置２は、加熱検知用サーミスタ１２の補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を求め、回路基板１の不揮発性メモリ１４に補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を記憶させる。この補正値が不揮発性メモリ１４に記憶された後、制御回路１３は、加熱検知用サーミスタ１２の検出温度値Ｔ２に補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を加算することで、電力型半導体素子１１の表面温度と看做し得るように補正された補正温度｛Ｔ₂＋（ΔＴ₁−ΔＴ₂）｝とし、この補正温度を用いて制御回路１３が電力型半導体素子１１の動作制御を行う。

これにより、加熱検知用サーミスタ１２の公差に起因する検出温度の誤差はもちろん、回路基板１への実装状態（電力型半導体素子１１と加熱検知用サーミスタ１２との離隔距離など）の基板毎の個体差に起因した加熱検知用サーミスタ１２の検出温度の誤差も包含した状態で、電力型半導体素子１１の正確な表面温度に補正することができ、制御回路１３による電力型半導体素子１１の好適な動作制御を実現できる。

そして、上述したエージング検査に伴って加熱検知用サーミスタ１２の補正値が不揮発性メモリ１４に書き込まれた回路基板１が搭載される装置の実動作中においては、電力型半導体素子１１を制御する制御回路１３が、加熱検知用サーミスタ１２の検出温度値を不揮発性メモリ１４に記憶された補正値で補正し、この補正温度が予め定めた閾値を超えることで、電力型半導体素子１１の温度上昇が危険域に達したと判定される場合には、制御回路１３の制御により、可視表示や音声出力による報知動作を行って装置異常を使用者に報らせたり、電力型半導体素子１１の表面温度が閾値内に収まるようなフィードバック制御を行ったりすることで、電力型半導体素子１１の損傷や短命化を効果的に回避することが可能となる。

（ａ）は加熱用サーミスタの補正値検査が可能なシステムの概略構成図である。（ｂ）は図１（ａ）における回路基板中のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１回路基板
１１電力型半導体素子
１２加熱検知用サーミスタ
１３制御回路
１４不揮発性メモリ
２検査装置
２１エージング用ハーネス
３１外気温用高精度サーミスタ
３２表面温度用高精度サーミスタ

Claims

電力型半導体素子と該電力型半導体素子の発熱を監視する加熱検知用サーミスタが実装されている回路基板に対するエージング検査の可能な検査装置により、回路基板に対して定格電流を流してエージング検査を行い、
前記検査装置が備える高精度サーミスタにより、電力型半導体素子の表面温度と外気温を計測し、高精度サーミスタにより計測されたエージング検査に伴う電力型半導体素子の温度上昇値ΔＴ₁を求め、
前記エージング検査に伴う電力型半導体素子の温度上昇に基づく加熱検知用サーミスタの温度上昇値ΔＴ₂を検査対象の回路基板より取得し、
加熱検知用サーミスタの補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を求めるようにしたことを特徴とする加熱検知用サーミスタの補正値検査方法。
前記請求項１に記載の加熱検知用サーミスタの補正値検査方法によって、加熱検知用サーミスタを備えた装置における加熱検知用サーミスタの補正値（ΔＴ₁−ΔＴ₂）を求め、該補正値を装置内の不揮発性メモリに記憶し、
装置の実動作中における電力型半導体素子の温度は、前記不揮発性メモリに記憶する補正値に基づいて加熱用サーミスタの温度検出値を補正して求め、
前記電力型半導体素子の温度に応じた制御を行うようにしたことを特徴とする加熱検知用サーミスタを備えた装置の制御方法。