JP2861467B2 - 電子装置の温度検出システム - Google Patents

電子装置の温度検出システム

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特定の集積回路素子(以
下特定LSIと称する)に内蔵されたダイオードの順方
向電圧の温度依存性を利用して同一基板に実装されてい
る集積回路素子(以下LSIと称する)のジャンクショ
ン温度を検出し、このジャンクション温度の検出データ
に基づいて冷却装置の動作を制御するようにした電子装
置の温度検出システム(以下温度検出システムと称す
る)に関する。
【0002】最近の基板はLSIを高密度実装したもの
が殆どであるが、これらLSIは内部の素子集積度が高
いために作動すると急激にその温度が上昇する。通常の
LSIはジャンクション温度(半導体装置では最も温度
の高い半導体接合部分の温度であって、このジャンクシ
ョン温度は半導体の信頼性或いは電気特性に直接影響を
及ぼす要素の一つである。)が一般には90〜 100°C以
上になると正常に動作しなくなることがあり、さらにこ
れが 120〜 130°Cにもなると破壊することがある。従
って、LSIのジャンクション温度を制御することはL
SIの信頼性を保証する上で特に重要である。
【0003】なお、ダイオードの順方向電圧の温度依存
性というのは、ダイオードに一定量の正方向電流を流し
た時に当該ダイオードの両極間の電圧が当該ダイオード
のジャンクション温度によって変化する現象をいう。本
発明はこのダイオードの順方向電圧の温度依存性を利用
して基板に実装されたLSIのジャンクション温度を検
出する温度検出システムの改良に関するものである。
【0004】
【従来の技術】図3(a) と(b) は従来の温度検出システ
ムの構成を示す模式的斜視図と温度検出部の回路図であ
る。
【0005】図3(a) と(b) に示すように、この温度検
出システムは、基板10の一部に特定LSI2を配置し、
この特定LSI2内に装備されたダイオード3のジャン
クション温度を温度検出回路部40で検出することによっ
て基板10上に搭載されたLSI20のジャンクション温度
を代替的に検出し、その検出値に基づいて冷却装置55を
制御する。図中、50は冷却装置55内に装備されたファン
であって、冷却装置55の制御はこのファン50を作動させ
たり,停止させたりする制御方式と、このファン50の回
転速度を調整(加減)する制御方式等があるがこれにつ
いては装置の設計段階において決定される。51はファン
50から基板10側に向かって送出される冷却空気である。
【0006】この温度検出システムは、基板10上に搭載
された複数個のLSI20のジャンクション温度を特定L
SI2によって代替的に検出する方式であることから、
この特定LSI2は、図3(b) に示すように、前記LS
I20に対応するLSI部13を装備すると共に、その一部
に温度センサとして作動するダイオード3を備えてい
る。
【0007】温度検出回路部40は、前記ダイオード3の
順方向電圧の温度依存性を利用してそのジャンクション
温度を検出するもので、ダイオード3に所定量の電流を
供給する定電流回路4と、ダイオード3に所定量の順方
向電流を流した時に当該ダイオード3の電極間に発生す
る電圧を検出する電圧検出回路5を装備する。
【0008】この温度検出システムは、前記特定LSI
2内に配置されているダイオード3の順方向電圧が温度
によって変化する現象,即ち順方向電圧の温度依存性を
利用してLSI部13のジャンクション温度を検出し、そ
の温度検出値対応に冷却装置55を制御する。
【0009】図4はダイオードの順方向電圧の温度依存
特性を示すグラフである。このグラフの横軸はダイオー
ドの順方向電圧の温度依存特性から推定されるダイオー
ド3のジャンクション温度X(単位=°C)を、縦軸は
ダイオードの順方向電圧の温度依存特性に基づく順方向
電圧Y(単位=mV)を、αはダイオードの標準的温度
依存特性曲線(以下ダイオードの標準特性曲線と称す
る)を、α+は温度依存特性曲線が+側温度誤差(以下
+側誤差と呼ぶ)Σ+だけ上方に偏っている場合のダイ
オードの温度依存特性曲線(以下+側特性曲線と称す
る)、α−は温度依存特性曲線が−側温度誤差(以下−
側誤差と称する)Σ−だけ下方に偏っている場合のダイ
オードの温度依存特性曲線(以下−側特性曲線と称す
る)をそれぞれ示している。
【0010】図4において、横軸上のX0は標準特性曲線
αを備えたダイオードに所定量の正方向電流を流した時
のジャンクション温度値を、X+は+側特性曲線α+を備
えたダイオードに所定量の正方向電流を流した時のジャ
ンクション温度を、X-は−側特性曲線α−を備えたダイ
オードに所定量の正方向電流を流した時のジャンクショ
ン温度値をそれぞれ示す。また、縦軸上のY0,Y+,Y-
は、前記X0,X+,X-に対応する順方向電圧値をそれぞれ
示している。
【0011】ダイオードに所定量の順方向電流を流して
やるとその両極間の電圧(順方向電圧)が当該ダイオー
ドのジャンクション温度対応に変化するという原理を利
用すればLSIのジャンクション温度を比較的容易に検
出することができるのでこの方式の温度検出システムは
一般に広く用いられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイオ
ード3の順方向電圧の温度依存特性を利用したこの従来
の温度検出システムには根本的な欠陥がある。それはこ
れら各ダイオード3の温度依存特性曲線に固体差があ
り、この固体差によってそれぞれの特性曲線が図4に示
すようにα+側或いはα−側に偏ってしまうことによ
る。X=aY+b(aとbは定数)で表されるこのダイ
オードの特性曲線が+側,或いは−側に偏ると検出され
た温度値には当然誤差が生じる。
【0013】通常のダイオード3はダイオードの標準的
特性曲線αに対する+側誤差Σ+ と−側誤差Σ- が共に
かなり大きい。このことは冷却装置55の始動温度をX0
設定したとしても実際にこの冷却装置55が始動する温度
はダイオード3の固体差によってX-点からX+点までバラ
ツクということである。通常のダイオード3をランダム
に使用した場合の前記+側誤差Σ+ と−側誤差Σ- はこ
れを温度差に換算すると一般に約20〜30°Cである。従
ってダイオード3をランダムに使用した特定LSI2を
用いて前記冷却装置55の始動制御を行うと、ファン50の
始動温度を例えば70°Cに設定した場合でも実際の始動
温度は、40〜 100°Cの範囲内でバラツクことになる。
しかしながら冷却装置55の始動温度のバラツキが60°C
にもなるとこの温度検出システムは使用不可能である。
【0014】これを回避するためにはダイオード3をセ
レクトして使用する以外に方法が無い。このため現在は
やむなくこのダイオード3のセレクトを行っている。し
かしながら一般的仕様によって大量に生産されるこれら
ダイオード3の中から特性値の揃ったものを選び出すと
いう作業は容易でない。
【0015】本発明はダイオードの特性曲線の校正デー
タを記録させたEEPROM70と、このEEPROM70
の校正データに基づいてダイオードの電圧測定値を補正
してこれを温度情報に変換するマイクロプロセッサと、
によって構成された温度検出回路部を装備することによ
って信頼性と経済性を格段に向上させた温度検出システ
ムを実現しようとする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明による温度検出シ
ステムは、図1(a)と(b) に示すように、ダイオード3
に所定値の電流を供給する定電流回路4と、前記ダイオ
ード3の順方向電圧を検出する電圧検出回路5と、前記
ダイオード3の温度依存特性の校正データを記録させた
EEPROM(イーイーピーロム)70及びこの校正デー
タに基づいて前記ダイオード3の順方向電圧の測定値を
補正してこれを温度情報に変換するマイクロプロセッサ
80を内蔵してなる温度変換回路7と、によって温度検出
回路部8を構成している。
【0017】
【作用】この温度検出システムは、ダイオード3の温度
依存特性の校正データを記録させたEEPROM70と、
この校正データに基づいて前記ダイオード3の順方向電
圧の測定値を補正するマイクロプロセッサ80を装備した
温度検出回路部8によってLSI20のジャンクション温
度を検出する方式である。この方式は特定LSI2内に
装備されるダイオード3の特性を厳密にセレクトする必
要がないので極めて経済的である。
【0018】
【実施例】以下実施例図に基づいて本発明を詳細に説明
する。図 1(a) と(b) は本発明による温度検出システム
の一実施例を示す模式的斜視図と温度検出部の回路図、
図2(a) と(b) は本発明による温度検出回路部の一配置
例を示す模式的要部側断面図であるが、前記図3,図4
と同一部分には同一符号を付している。
【0019】本発明による温度検出システムは、図1に
示すように、特定LSI2内に配置されたダイオード3
に所定値の電流を供給する定電流回路4と、前記ダイオ
ード3の順方向電圧を検出する電圧検出回路5と、ダイ
オード3の温度依存特性の校正データを記録させたEE
PROM70及びこの校正データに基づいて前記ダイオー
ド3の順方向電圧の測定値を補正してこれを温度情報に
変換するマイクロプロセッサ80を装備してなる温度変換
回路7とによって温度検出回路部8を構成している。
【0020】このように本発明による温度検出システム
は、ダイオード3の温度依存特性の校正データを書き込
むことができるEEPROM70を装備した温度検出回路
部8によって特定LSI2のジャンクション温度を検出
するようになっていることから、各ダイオード3の温度
依存特性にバラツキがある場合でもこれを簡単に所望の
特性レベルに揃えることが可能である。図中、10は特定
LSI2とLSI20を実装した基板を、50は冷却装置55
に装備されたファンを、51はこのファン50から送出され
る冷却空気をそれぞれ示す。
【0021】この温度検出システムは、特定LSI2に
装備されるダイオード3の特性に固体差があってもこれ
をEEPROM70によって自在に調整することができる
ことから、当該ダイオード3の特性をセレクトするとい
う極めて困難で,かつ非能率な作業を行う必要が無い。
【0022】図2(a) と(b) は本発明による温度検出回
路部の一配置例を示す模式的要部側断面図である。図2
(a) は空冷ユニット1内に実装された複数枚の基板10を
4台のファン50によって冷却している場合である。図で
明らかなように、これら特定LSI2と温度検出回路部
8は共に同一基板10上に配置されているが、これは特定
LSI2内に装備されているダイオード3と温度検出回
路部8内に装備されているEEPROM70が互いにペア
で使用されるように予め調整済だからである。図中、9
は各基板10を実装するためのマザーボードを示す。
【0023】図2(b) は冷媒液52を循環させる方式の冷
却装置55Aによって基板10上に配置されたLSI20の冷
却を行っている場合を示す。この場合も特定LSI2と
温度検出回路部8は同一の基板10上に配置されている
が、その理由は図2(a) の場合と同じである。図中、14
は基板10側に設けられているI/Oピン(入出力ピン)
を、21は冷却装置55と特定LSI2間,或いは冷却装置
55AとLSI20間に配置される熱伝導用のヒートシンク
を、56は冷媒液52を循環させるパイプをそれぞれ示す。
【0024】この温度検出システムは、ダイオード3の
温度依存特性を自在に補正し得るEEPROM70を装備
した温度検出回路部8を介してLSI20のジャンクショ
ン温度を検出する方式であることから、その温度検出精
度は±3°C以内が充分期待できる。また、この方式
は、複数個のダイオード3の中から所望の温度依存特性
を有するダイオード3のみを選択的にピックアップする
といった不経済な作業を行う必要が無い。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による温度検出システムは、ダイオードの温度依存特性
を自在に補正し得るEEPROMを装備した温度検出回
路部によってLSIのジャンクション温度を検出する方
式であることから、多数のダイオードの中から所望の温
度依存特性を備えたダイオードを選択的にピックアップ
して使用する従来方式に比して著しく効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による温度検出システムの一実施例を
示す模式的斜視図と温度検出部の回路図である。
【図2】 本発明による温度検出回路部の一配置例を示
す模式的要部側断面図である。
【図3】 従来の温度検出システムの構成を示す模式的
斜視図と温度検出部の回路図である。
【図4】 ダイオードの順方向電圧の温度依存特性を示
すグラフである。
【符号の説明】
1 空冷ユニット 2 特定LSI 3 ダイオード 4 定電流回路 5 電圧検出回路 7 温度変換回路 8,40 温度検出回路部 9 マザーボード 10 基板 13 LSI部 14 I/Oピン 20 LSI 21 ヒートシンク 50 ファン 51 冷却空気 52 冷媒液 55,55A 冷却装置 56 パイプ 70 EEPROM(イーイーピーロム) 80 マイクロプロセッサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定の集積回路素子(2) に内蔵されたダ
    イオード(3) の順方向電圧の温度依存性を利用して同一
    基板(10)に実装された集積回路素子(20)のジャンクショ
    ン温度を検出する温度検出システムにおいて、前記ダイ
    オード(3) に一定量の電流を供給する定電流回路(4)
    と、前記ダイオード(3) の電極間電圧を検出する電圧検
    出回路(5) と、前記ダイオード(3) の温度依存特性の校
    正データを記録させたEEPROM(70)およびこの校正
    データに基づいて前記ダイオード(3) の電極間電圧の測
    定値を補正してこれを温度情報に変換するマイクロプロ
    セッサ(80)を内蔵してなる温度変換回路(7) と、によっ
    て温度検出回路部(8) を構成したことを特徴とする電子
    装置の温度検出システム。
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