JP4092605B2

JP4092605B2 - 電子回路部品の温度制御装置

Info

Publication number: JP4092605B2
Application number: JP36515198A
Authority: JP
Inventors: 英俊海田
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP2000188171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、絶縁基板上に搭載された、電子回路部品等の温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、半導体デバイスなどの電子部品では、推奨温度範囲が定められている。例えば最近の高性能マイクロコンピュータなどの半導体デバイスは、低温では正常に動作できなくなることから、寒冷地向けの装置では、例えば図６のように、プリント板Ａ１を組み込む装置Ａ内部にヒータＡ２を設けて加熱を行なうようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような方式では、装置の一部の電子部品だけが低温時に加熱を必要とする場合でも、装置内部を全体的に加熱する必要があるので、電力効率が極めて悪くなる。しかも、装置内の雰囲気が所定温度になるまでの待ち時間が、非常に長くなるという問題もある。
したがって、この発明の課題は、所望の素子のみを効率良く、短時間に加熱し得るようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決すべく、請求項１の発明では、プリント基板上の、低温時に加熱を要する電子部品を実装する実装面の直下には熱伝導用銅パターンを、前記プリント基板の裏面には加熱用銅パターンと温度検出用銅パターンとを互いに分離して形成し、これら各パターンはそれぞれ熱伝導用スルーホールを介して個別につなぐとともに、前記加熱用銅パターンにはこれを加熱するパワートランジスタを、前記温度検出用銅パターンには所定温度以下になったことを検出して動作する感熱スイッチ手段をそれぞれ実装し、かつ、前記パワートランジスタと感熱スイッチ手段との間には、感熱スイッチ手段からの出力を受けて前記パワートランジスタを駆動するバイアス手段を電気的に接続し、前記電子部品をその裏面から所定動作温度範囲まで加熱するようにしている。
【０００５】
上記請求項１の発明においては、前記感熱スイッチ手段とバイアス手段との間にバイアス遮断手段を付加し、外部からの遮断信号で加熱を停止可能にすることができる（請求項２の発明）。この請求項２の発明においては、前記バイアス遮断手段に監視タイマ手段を組み合わせ、加熱時間を制限可能にすることができる（請求項３の発明）。また、この請求項３の発明においては、前記バイアス遮断手段からの出力を導入する電源投入時リセット手段を付加し、これにより電源投入時にリセット信号を出力して加熱が完了するまで装置の動作を停止することができる（請求項４の発明）。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の原理説明図で、同（ａ）は装置断面図、同（ｂ）はその温度制御部の構成概要図である。
すなわち、同（ａ）に示すように、プリント基板１０１の電子部品１０２を実装している方の面（表面）には、電子部品への熱伝導用銅パターン１０６を、また、プリント基板１０１の電子部品１０２を実装していない方の面（裏面）には、加熱用銅パターン１０８と、両銅パターンをつなぐ熱伝導用スルーホール１０７とを設け、加熱用銅パターン１０８を加熱するためのパワートランジスタ１０３と、所定の温度以下でオンする感熱スイッチ手段１０４とを実装する。
【０００７】
上記感熱スイッチ手段１０４には、同（ｂ）のようにバイアス手段１０５を接続し、感熱スイッチ手段１０４よって所定の温度よりも低いことを検出した場合は、バイアス手段１０５からパワートランジスタ１０３に対しバイアスを与えて電流を流し、コレクタ損失によって電子部品１０２が所定の温度になるまで加熱する。
つまり、電子部品は、装置全体に比べれば熱容量や熱時定数が非常に小さい。また、温度範囲の狭い部品はプリント基板に実装されている部品の一部であることが多い。そこで、温度範囲の狭く温度管理の必要な部品のみを加熱する。このとき、プリント基板の裏面からの加熱ではプリント基板の熱伝導率が低いので、プリント基板の表裏に形成した銅パターン間をスルーホールでつないで熱を伝導する。具体的には、部品の裏面側に配置したパワートランジスタにて熱を発生させ、この熱を加熱用銅パターンから、熱伝導のためのスルーホールを介して熱伝導用銅パターンに伝える。この銅パターンは電子部品の直下にあるから、電子部品を効率良く加熱することができる。
【０００８】
図２はこの発明の実施の形態説明図で、装置断面図を示す。
同図からも明らかなように、加熱用銅パターン１０８から温度検出用銅パターン２０２を分離するとともに、温度検出用スルーホール２０１を設け、感熱スイッチ手段１０４を温度検出用銅パターン２０２上に設けて、電子部品の温度を検出するようにした点が特徴である。すなわち、図１のように、感熱スイッチ手段１０４とパワートランジスタ１０３とを同一の銅パターンに接続すると、加熱すべき電子部品よりも先に温度が上昇し、正確な温度制御ができなくなるおそれがあるので、加熱用銅パターン１０８から分離して温度検出用スルーホール２０１と銅パターン２０２を設けて電子部品側の温度を観測し、正確な温度管理を可能とするものである。
【０００９】
なお、上記感熱スイッチ手段１０４には、図１の場合と同様にバイアス手段を接続し、感熱スイッチ手段１０４よって所定の温度よりも低いことを検出した場合は、バイアス手段からパワートランジスタ１０３にバイアスを与えて電流を流し、コレクタ損失によって電子部品１０２が所定の温度になるまで加熱するのは、図１の場合と同様とする。
【００１０】
図３に温度制御部の第２の構成例を示す。
これは、感熱スイッチ手段１０４とバイアス手段１０５との間にバイアス遮断手段３０１を付加し、外部から遮断信号３０２を受けて加熱を止められるようにしたものである。
図４に温度制御部の第３の構成例を示す。図３の遮断信号３０２が監視タイマ手段４０１から発せられるようにし、これにより加熱時間を制御できるようにしたものである。
図５は図４の変形例を示す構成図である。すなわち、図４に示すものに対して電源投入時リセット手段５０１を付加し、バイアス遮断手段３０１からの出力により、電源投入時リセット信号を出力することで、加熱が完了するまで装置の動作を停止できるようにしたものである。
【００１１】
【発明の効果】
１）請求項１の発明によれば、加熱に用いるパワートランジスタからの熱が、感熱スイッチ手段に直接伝わらないので、加熱不足を防ぎ、正確な温度管理ができる。また、加熱しようとする電子部品を、その裏面から加熱するようにしたので、消費電力が少なく短時間の加熱で済むようになるという利点が得られる。加熱に必要な熱は、パワートランジスタのバイアスで任意に設定可能である。また、装置の運転時に電子部品の放熱を妨げることもない。
【００１２】
２）請求項２の発明によれば、加熱が不要なときは外部からの操作により、加熱しないようにすることができる。
３）請求項３の発明によれば、加熱時間に制限を設けることで、温度検出に不具合が生じても、過剰な加熱を防止できる。
４）請求項４の発明によれば、加熱が完了するまで装置の動作を停止することで、低温での装置動作による不具合を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の原理説明図である。
【図２】この発明の実施の形態説明図である。
【図３】温度制御部の第２の構成例を示すブロック図である。
【図４】温度制御部の第３の構成例を示すブロック図である。
【図５】温度制御部の第４の構成例を示すブロック図である。
【図６】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１…プリント基板、１０２…電子部品、１０３…パワートランジスタ、１０４…感熱スイッチ手段、１０５…バイアス手段、１０６…熱伝導用銅パターン、１０７…熱伝導用スルーホール、１０８…加熱用銅パターン、２０１…温度検出用スルーホール、２０２…温度検出用銅パターン、３０１…バイアス遮断手段、３０２…遮断信号、４０１…監視タイマ手段、５０１…電源投入時リセット手段、５０２…リセット信号。

Claims

プリント基板上の、低温時に加熱を要する電子部品を実装する実装面の直下には熱伝導用銅パターンを、前記プリント基板の裏面には加熱用銅パターンと温度検出用銅パターンとを互いに分離して形成し、これら各パターンはそれぞれ熱伝導用スルーホールを介して個別につなぐとともに、前記加熱用銅パターンにはこれを加熱するパワートランジスタを、前記温度検出用銅パターンには所定温度以下になったことを検出して動作する感熱スイッチ手段をそれぞれ実装し、かつ、前記パワートランジスタと感熱スイッチ手段との間には、感熱スイッチ手段からの出力を受けて前記パワートランジスタを駆動するバイアス手段を電気的に接続し、前記電子部品をその裏面から所定動作温度範囲まで加熱することを特徴とする電子回路部品の温度制御装置。
前記感熱スイッチ手段とバイアス手段との間にバイアス遮断手段を付加し、外部からの遮断信号で加熱を停止可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の電子回路部品の温度制御装置。
前記バイアス遮断手段に監視タイマ手段を組み合わせ、加熱時間を制限可能にしたことを特徴とする請求項２に記載の電子回路部品の温度制御装置。
前記バイアス遮断手段からの出力を導入する電源投入時リセット手段を付加し、これにより電源投入時にリセット信号を出力して、加熱が完了するまで装置の動作を停止することを特徴とする請求項３に記載の電子回路部品の温度制御装置。