JP4254725B2 - プリント基板、及び温度検出素子の実装構造 - Google Patents

Description

本発明は、動作中に発熱する電子部品とその温度を検出する温度検出素子を実装するプリント基板、及び動作中に発熱する電子部品の温度を検出する温度検出素子の実装構造に関する。

アンプなどに使用するパワー半導体素子（パワートランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴなど）は、動作中に発熱して高温となるため、破損することがあった。このようなパワー半導体素子を熱による破損から保護するために、従来、図１に示すように、パワー半導体素子１０１，１０２がディスクリート部品の場合、その放熱フィン１０１Ｆ，１０２Ｆをねじ止めなどによりヒートシンク（放熱板）１０３に密接させて放熱させていた。

また、パワー半導体素子１０１，１０２は、高温になると動作が不安定になるという問題があった。この問題を解決するために、パワー半導体素子１０１，１０２を取り付けたヒートシンク１０３に温度検出素子（サーミスタや温度検出ＩＣなど）１０４を取り付けて、パワー半導体素子１０１，１０２の発熱に伴う温度変化を検出し、所定の温度以上になるとパワー半導体素子１０１，１０２の動作を制限したり停止させたりして、パワー半導体素子１０１，１０２の保護を行っていた。

また、パワー半導体素子の発熱に伴う温度上昇を検出する温度センサの取り付け工数を削減するために、パワー半導体素子を実装するプリント配線パターンの一部にセンサ取付部を設けて、このセンサ取付部に温度センサを密着させて取り付ける温度センサの実装構造が開示されている（特許文献１参照。）。
特開平１０−４８０５７号公報

図１に示したように、パワー半導体素子を取り付けたヒートシンクに、温度検出素子を取り付けて温度を検出する構成の場合、パワー半導体素子とヒートシンクとの接触部の熱抵抗や、温度検出素子とヒートシンクとの接触部の熱抵抗により半導体素子の温度と、温度検出素子の検出温度と、にばらつきが生じる。そのため、パワー半導体素子の発熱による温度に応じた制御を正確に行うことができないという問題があった。また、ヒートシンクに温度検出素子を取り付けなければならず、組み立てに手間とコストがかかるという問題があった。

また、特許文献１に記載の温度センサの実装構造では、温度センサを自動挿入機により実装可能である。しかしながら、自動挿入機による実装では、温度センサをセンサ取付部に密着させることができない場合があった。また、実装時に温度センサをセンサ取付部に密着させた状態にすることができても、部品の挿入後やフロー半田時に部品浮きが発生することがあり、温度センサがセンサ取付部から離れてしまうことがあった。そのため、温度センサをセンサ取付部に密着させるために手直しが必要であり、手間やコストがかかるという問題があった。

そこで、本発明は、電子部品の発熱による温度変化を正確かつ確実に検出することができ、手直しが不要であるプリント基板、及び温度検出素子の実装構造を提供することを目的とする。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。

（１）動作中に発熱する温度測定対象の電子部品の温度変化を検出する温度検出回路がパターン化されたプリント基板であって、
前記温度検出回路は、前記電子部品の放熱フィンに接続された、電源に接続する端子と同じ直流電位に一方の端子が接続された温度検出素子と、前記温度検出素子に直列に接続された所定の抵抗値の定抵抗と、を含む定電流回路と、
前記定抵抗に印加された電圧を測定し、その電圧に応じて前記電子部品の動作を制御する制御手段と、を含み、
前記電子部品の放熱フィンに接続された、電源に接続する端子と、前記温度検出素子の外部電極と、を共に取り付ける共用ランドが形成されたことを特徴とする。

この構成においては、プリント基板は、電子部品の温度を検出する回路をパターン化したものであり、温度検出素子の一方の端子が電子部品の電源に接続する端子と同じ直流電位に接続され、温度検出素子用のランドと、電子部品の放熱フィンに接続された電源に接続する端子用のランドと、が共用ランドとして一体的に形成されている。したがって、このプリント基板に電子部品を実装して動作させると、温度測定対象の電子部品は発熱するが、温度検出素子によりこの発熱に伴う温度変化を正確・確実に検出することができる。また、温度検出回路は、定電流回路により電子部品の発熱に伴う温度変化を検出するので、温度検出素子の一方の端子が接続される電子部品の特定の端子の直流電位が非安定であっても、問題なく温度変化を検出することができ、この電子部品を熱による破損から確実に保護できる。また、電子部品の放熱フィンに接続された特定の端子に温度検出素子を接続することで、電子部品の温度変化を効率良く検出できる。

（２）前記定電流回路の温度検出素子を除く構成部品を取り付けるランド、及び前記制御手段を取り付けるランドを、前記動作中に発熱する電子部品を取り付けるランドから所定の距離以上離れた位置に設けたことを特徴とする。

この構成においては、温度測定対象である電子部品の近傍に温度検出素子を実装するとともに、定電流回路の温度検出素子以外の構成部品や制御手段を、温度測定対象である電子部品から所定の距離以上離れた位置に実装することができる。したがって、温度測定対象である電子部品の発熱に伴う温度変化を速やかに検出できるとともに、この発熱の影響を受けることなく、正確に温度変化を検出して、その変化に応じた制御を行うことができる。

（３）プリント基板上に、
温度検出素子と、前記温度検出素子に直列に接続された所定の抵抗値の定抵抗と、を含む定電流回路と、
前記定抵抗に印加された電圧を測定し、その電圧に応じて前記電子部品の動作を制御する制御手段と、を含み、動作中に発熱する温度測定対象の電子部品の温度変化を検出する温度検出回路をパターン化し、
前記電子部品を実装する第１のランドと、前記温度検出素子を実装する第２のランドと、を一体的に形成し、
前記第１のランドに前記電子部品の放熱フィンに接続された、電源に接続する端子を実装し、前記第２のランドに前記温度検出素子を自動実装したことを特徴とする。

この構成においては、第１のランドと第２のランドとが一体的に形成されているので、温度測定対象の電子部品から温度検出素子への熱伝導性が非常に良くなり、従来の構成のように温度検出素子をヒートシンクに取り付けなくても良くなる。したがって、温度検出素子として自動実装に対応したチップ部品またはディスクリート部品を使用することで、温度検出素子をヒートシンクに取り付けるのに比べて、組み立ての手間やコストを削減できる。また、温度検出回路は、定電流回路により電子部品の発熱に伴う温度変化を検出するので、温度検出素子の一方の端子が接続される電子部品の電源に接続する端子の直流電位が非安定であっても、問題なく温度変化を検出することができ、この電子部品を熱による破損から確実に保護できる。また、電子部品の放熱フィンに接続された、電源に接続する端子に温度検出素子を接続するので、電子部品の温度変化を効率良く検出できる。

本発明のプリント基板は、温度測定対象である電子部品と温度検出素子とを共に取り付ける共用ランドが形成されているので、この共用ランドを介して温度測定対象である電子部品から温度検出素子への熱が良好に伝導する。そのため、従来のようにヒートシンクを用いた場合よりも、温度測定対象の電子部品の発熱に伴う温度変化を確実に検出することができる。また、温度検出素子を温度測定対象である電子部品の直近に配置できるので、温度測定対象である電子部品の発熱に伴う温度変化を速やかに検出することができる。

また、温度検出回路は、定電流回路により電子部品の発熱に伴う温度変化を検出するので、温度検出素子の一方の端子が接続される電子部品の特定の端子の直流電位が非安定であっても、問題なく温度変化を検出することができる。

さらに、温度測定対象である電子部品の直近に温度検出素子を実装するとともに、定電流回路の温度検出素子以外の構成部品や制御手段を実装するランドを、温度測定対象である電子部品から所定の距離以上離れた位置に設けている。これにより、温度測定対象である電子部品の発熱に伴う温度変化を速やかに検出できるとともに、この発熱の影響を受けることなく、温度を正確に検出して、その変化に応じた制御を行うことができる。

加えて、従来の構成のように温度検出素子をヒートシンクに取り付けなくても良いので、温度検出素子として自動実装に対応したチップ部品またはディスクリート部品を使用することで、温度検出素子をヒートシンクに取り付けるのに比べて、組み立ての手間やコストを削減できる。

図２は、本発明の実施形態に係るプリント基板の一部分及びこの温度検出素子の実装構造を示す図である。以下の説明では、動作中に発熱する電子部品の一例として、半導体素子であるパワーＭＯＳＦＥＴ、パワートランジスタ、及びブリッジダイオードを用いた場合を説明する。

図２（Ａ）に示すように、プリント基板１の一方の面１Ａには、ディスクリート部品であるパワーＭＯＳＦＥＴＱ２を取り付けるために、スルーホール２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨと、それらの周囲にランド２Ａ，２Ｂ，２Ｃがそれぞれ形成されている。また、プリント基板１の一方の面１Ａには、チップ部品であるサーミスタＴＨ１を取り付けるために、ランド４Ａ，４Ｂが形成されている。また、図示を省略するが、プリント基板１の他方の面１Ｂには、スルーホール２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨと、それらの周囲にランド２Ｄ，２Ｅ，２Ｆがそれぞれ形成されている。

本発明では、このランド２Ｂとランド４Ａを配線パターンで接続するのではなく、共用ランド３としてランド２Ｂとランド４Ａを一体的にプリント基板１上に形成している。すなわち、共用ランド３は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン端子と、サーミスタＴＨ１の一方の外部電極を共に取り付ける形状に形成されている。この共用ランド３は、サーミスタＴＨ１の一方の外部電極を取り付ける部分（ランド４Ａ）が矩形に形成され、それ以外の部分が楕円形に形成されている。共用ランド３をこのような形状に形成することで、スルーホール２ＢＨに実装するパワーＭＯＳＦＥＴＱ２からサーミスタＴＨ１への熱伝導性を非常に良好にすることができる。

図２（Ｂ）に示すように、部品実装や半田付けなどアッセンブリが終了したプリント基板１は、ディスクリート部品であるパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の各端子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ，Ｑ２Ｃが、プリント基板１の一方の面１Ａ側から、スルーホール２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨに挿入されている。そして、各端子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ，Ｑ２Ｃは、半田５Ａ，５Ｂ，５Ｃによってスルーホール２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ及びランド２Ｄ（２Ａ），２Ｅ（２Ｂ），２Ｆ（２Ｃ）に固定（溶着）されている。また、サーミスタＴＨ１が、プリント基板１の一方の面１Ａ側に形成されたランド４Ａ，４Ｂに、半田６Ａ，６Ｂによって固定（溶着）されている。なお、図２（Ｂ）では、ヒートシンクの図示を省略している。

パワーＭＯＳＦＥＴＱ２は動作を開始すると発熱するが、この熱はパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の端子Ｑ２Ｂから、端子Ｑ２Ｂとランド２Ｂを溶着する半田５Ｂ、共用ランド３（ランド２Ｂ及びランド４Ａを含む）、ランド４ＡとサーミスタＴＨ１の外部電極ＴＨ１Ａを溶着する半田６Ａ、及びサーミスタＴＨ１の外部電極ＴＨ１Ａを介してサーミスタＴＨ１に伝導する。

このように、プリント基板１に、動作中に発熱するパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の端子と、サーミスタＴＨ１の外部電極と、を共に溶着するランドを形成することで、サーミスタＴＨ１により、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の発熱により変化する温度を速やかに検出することができる。

また、温度測定対象であるパワーＭＯＳＦＥＴＱ２及びサーミスタＴＨ１は、上記のように導電性接着部材の一例である半田によりランドに溶着されているので、ヒートシンクを介して電子部品の温度を測定する場合に比べて、熱抵抗のばらつきを小さくすることができる。したがって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２用のランドとサーミスタＴＨ１用のランドを一体的に形成することにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の発熱に伴う温度変化を、従来のようにヒートシンクにサーミスタを取り付けた構成よりも正確に検出することができる。

次に、本発明では、図２に示したように、温度測定対象である半導体素子（パワーＭＯＳＦＥＴＱ２）の端子（電極）と、温度検出素子（サーミスタＴＨ１）の外部電極と、を同じランドに取り付けることができるように構成するために、温度検出回路を以下のように構成している。図３は、ディジタルアンプのパワーＭＯＳＦＥＴの温度を検出するための回路図である。図３に示すように、ディジタルアンプ１１では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２がパワーＭＯＳＦＥＴＱ３と直列接続され、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインＱ２Ｂが＋Ｂ電源に接続され、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３のソースＱ３Ｓが−Ｂ電源に接続されている。

また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の温度を検出する温度検出回路１２は、以下のような構成である。すなわち、温度検出回路１２は、直列に接続したサーミスタＴＨ１・トランジスタＱ１・抵抗Ｒ１と、直列に接続したダイオードＤ１・ダイオードＤ２・抵抗Ｒ２と、を並列に接続し、ダイオードＤ２のカソードにトランジスタＱ１のベースを接続した構成の定電流回路である。また、温度検出回路１２において、サーミスタＴＨ１及びダイオードＤ１のアノードは、＋Ｂ電源つまりパワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインＱ２Ｂに接続されている。さらに、抵抗Ｒ１・抵抗Ｒ２は接地されている。加えて、抵抗Ｒ１のトランジスタＱ１側（トランジスタＱ１のコレクタ）は、マイコン１３の直流電圧測定端子に接続されている。

温度検出回路１２は、上記のように定電流回路であるため、＋Ｂ電源の電圧変動やリップルの影響を受けることなく、サーミスタＴＨ１により温度の変化を検出することができる。

このような構成のディジタルアンプ１１の回路をプリント基板１上にパターン化する場合には、図２に基づいて説明したように、動作中に発熱するパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の端子と、サーミスタＴＨ１の外部電極と、を共に取り付ける共用ランドを設ける。これにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の直近にサーミスタＴＨ１を配置することができる。

また、プリント基板１において、温度検出回路１２を構成するサーミスタＴＨ１以外の各部品、すなわち、トランジスタＱ１・抵抗Ｒ１・ダイオードＤ１・ダイオードＤ２・抵抗Ｒ２と、マイコン１３を、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２，Ｑ３から所定の距離以上離れた位置に配置すると良い。これにより、温度検出回路１２及びマイコン１３は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２，Ｑ３の発熱に伴う温度変化の影響を受けないので、正確に温度変化を検出することができる。

ここで、パワーデバイスの内部構造について説明する。図４は、パワーＭＯＳＦＥＴの内部構造図である。図４に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴやパワートランジスタなどの端子（電極）を３つ備えたパワーデバイス２１は、一般的に、中央の端子２３に半導体チップ２５が取り付けられ、中央の端子２３に放熱フィン２６が接続された構造である。また、両端の端子２２，２４は、ボンディングワイヤ２７，２８により半導体チップ２５の電極に接続されている。したがって、半導体チップ２５で発生した熱は、モールド部材を介して両端の端子２２，２４にも伝導するが、直接接続されている中央の端子２３及び放熱フィン２６に最も伝導する。

このように、３つの端子を備えたパワーデバイス２１の温度を検出する場合には、中央の端子または放熱フィンにサーミスタＴＨ１を接続すると、最も効率良く温度を検出することができる。なお、一般的に、パワーＭＯＳＦＥＴではドレインが中央端子に設定され、パワートランジスタではコレクタが中央端子に設定されている。

図３に示した温度検出回路１２では、図４に基づいて内部構造を説明したパワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインに、サーミスタＴＨ１が接続されるように設計している。また、図２に示したように、サーミスタＴＨ１を半田付けするランドは、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン端子Ｑ２Ｂを半田付けするランドと一体的に形成（接続）されている。さらに、図２に示したように、サーミスタＴＨ１を半田付けするランドが、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン端子Ｑ２Ｂを半田付けするランドの近傍に形成している。したがって、ディジタルアンプ１１は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の動作中における発熱に伴う温度変化を、最も効率良く検出できるように構成されている。

ディジタルアンプ１１が動作してパワーＭＯＳＦＥＴＱ２が発熱すると、温度変化によりサーミスタＴＨ１の抵抗値が速やかに変化し、これに伴いマイコン１３の電圧測定端子の電圧（抵抗Ｒ１の両端の電圧）が変化する。そして、マイコン１３は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の温度が変化したことを検出する。マイコン１３は、検出した温度に応じて、ディジタルアンプ１１の入力を絞る、電源を落とすなどの予め設定された制御を直ちに行う。

次に、サーミスタを半導体素子の実装面と反対側の面に実装する場合について説明する。図５は、図２とは異なる実施形態に係るプリント基板及びこの温度検出素子の実装構造を示す図である。サーミスタＴＨ１は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の実装面と反対側の面に実装することも可能である。図５（Ａ）に示すように、プリント基板３１の一方の面３１Ａには、ディスクリート部品であるパワーＭＯＳＦＥＴＱ２を実装するために、スルーホール３２ＡＨ，３２ＢＨ，３２ＣＨと、それらの周囲にランド３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃがそれぞれ形成されている。また、図５（Ｂ）に示すように、プリント基板３１の他方の面３１Ｂには、スルーホール３２ＡＨ，３２ＢＨ，３２ＣＨの周囲に、ランド３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆがそれぞれ形成されている。さらに、プリント基板３１の他方の面３１Ｂには、チップ部品であるサーミスタＴＨ１を取り付けるために、ランド３４Ａ，３４Ｂが形成されている。

本発明では、このランド３２Ｅとランド３４Ａを配線パターンで接続するのではなく、共用ランド３３としてランド３２Ｅとランド３４Ａを一体的にプリント基板３１上に形成している。すなわち、共用ランド３３は、サーミスタＴＨ１の一方の外部電極を取り付ける部分（ランド３４Ａ）が矩形に形成され、それ以外の部分が楕円形に形成されている。このような形状にランド３３を形成することで、スルーホール３２ＢＨに実装するパワーＭＯＳＦＥＴＱ２からサーミスタＴＨ１への熱伝導性を非常に良好にすることができる。

図５（Ｃ）に示すように、部品実装や半田付けなどのアッセンブリが終了したプリント基板３１は、ディスクリート部品であるパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の各端子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ，Ｑ２Ｃが、プリント基板３１の一方の面３１Ａ側から、スルーホール３２ＡＨ，３２ＢＨ，３２ＣＨに挿入されている。そして、各端子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ，Ｑ２Ｃは、半田３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃによってスルーホール３２ＡＨ，３２ＢＨ，３２ＣＨ及びランド３２Ｄ（３２Ａ），３２Ｅ（３２Ｂ），３２Ｆ（３２Ｃ）に固定（溶着）されている。また、サーミスタＴＨ１が、プリント基板３１の他方の面３１Ｂ側に形成されたランド３４Ａ，３４Ｂに、半田３６Ａ，３６Ｂによって固定（溶着）されている。なお、図５（Ｃ）では、ヒートシンクの図示を省略している。

パワーＭＯＳＦＥＴＱ２は動作を開始すると発熱するが、この熱はパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の端子Ｑ２Ｂから、端子Ｑ２Ｂとランド３２Ｅを溶着する半田３５Ｂ、共用ランド３３（ランド３２Ｅ、ランド３４Ａを含む）、ランド３４ＡとサーミスタＴＨ１の外部電極ＴＨ１Ａを溶着する半田３６Ａ、及びサーミスタＴＨ１の外部電極ＴＨ１Ａを介してサーミスタＴＨ１に伝導する。

したがって、サーミスタＴＨ１を、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の実装面と反対側の面に実装する場合でも、図２に示した構成の場合と同様に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２の発熱量に応じて変化する温度を、サーミスタＴＨ１によって速やかに、また、ヒートシンクを用いた場合よりも確実に検出することができる。

次に、図３に示した温度検出回路１２をアナログアンプに適用した場合について説明する。図６は、アナログアンプのパワートランジスタの温度を検出する回路図である。なお、温度検出回路１２は、図３と同様の構成であるため、同じ負号を付して詳細な説明を省略する。

図６（Ａ）に示すように、アナログアンプ４１では、パワートランジスタＱ４、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、パワートランジスタＱ５が直列接続され、パワートランジスタＱ４のコレクタＱ４Ｂが＋Ｂ電源に接続され、パワートランジスタＱ５のコレクタＱ５Ｂが−Ｂ電源に接続されている。また、温度検出回路１２は、サーミスタＴＨ１が＋Ｂ電源、つまりパワートランジスタＱ４のコレクタＱ４Ｂに接続されている。さらに、抵抗Ｒ１のトランジスタＱ１側（トランジスタＱ１のコレクタ）は、マイコン１３の電圧測定端子に接続されている。

アナログアンプ４１が動作してパワートランジスタＱ４が発熱すると、温度変化によりサーミスタＴＨ１の抵抗値が変化し、これに伴いマイコン１３の電圧測定端子の電圧（抵抗Ｒ１の両端の電圧）が変化する。そのため、マイコン１３によってパワートランジスタＱ４の温度変化を検出することができ、検出した温度に応じて、アナログアンプ４１の入力を絞る、電源を落とすなどの制御を行うことができる。

ここで、前記のように、３端子のパワートランジスタは、コレクタが中央端子に設定され、中央端子が放熱フィンと接続されている。したがって、図２または図５に示したように、サーミスタＴＨ１を半田付けするランドと、パワートランジスタＱ４のコレクタ端子Ｑ４Ｂを半田付けするランドと、を一体的に形成することで、パワートランジスタＱ４からサーミスタＴＨ１への熱伝導性が非常に良くなる。そのため、パワートランジスタＱ４の動作中における発熱に伴う温度変化を効率良く検出できる。

また、図６（Ｂ）に示すように、パワートランジスタＱ５のコレクタＱ５ＢにサーミスタＴＨ２を接続して、図２、図５に示したようにコレクタＱ５ＢとサーミスタＴＨ２の外部電極を共に溶着するようにランドを形成することで、パワートランジスタＱ５の温度を検出することができる。

この場合、温度検出回路を以下のように構成する。すなわち、温度検出回路１４は、直列に接続した抵抗Ｒ５・トランジスタＱ６・サーミスタＴＨ２と、直列に接続した抵抗Ｒ６・ダイオードＤ４・ダイオードＤ５と、を並列に接続し、ダイオードＤ４のアノードにトランジスタＱ６のベースを接続した構成の定電流回路である。また、温度検出回路１４において、サーミスタＴＨ２及びダイオードＤ５のカソードは、−Ｂ電源つまりパワートランジスタＱ５のコレクタＱ５Ｂに接続されている。さらに、抵抗Ｒ５・抵抗Ｒ６は＋５Ｖ電源に接続されている。加えて、抵抗Ｒ５のトランジスタＱ６側（トランジスタＱ６のコレクタ）は、マイコン１５の直流電圧測定端子に接続されている。

アナログアンプ４２が動作してパワートランジスタＱ５が発熱すると、温度変化によりサーミスタＴＨ２の抵抗値が変化し、これに伴いマイコン１５の電圧測定端子の電圧（抵抗Ｒ５の両端の電圧）が変化する。そのため、マイコン１５によってパワートランジスタＱ５の温度変化を検出することができ、検出した温度に応じて、アナログアンプ４２の入力を絞る、電源を落とすなどの制御を行うことができる。また、温度検出回路１４は、上記のように定電流回路であるため、−Ｂ電源の電圧変動やリップルの影響を受けることなく、サーミスタＴＨ２により温度の変化を検出することができる。

次に、図３に示した温度検出回路１２を整流回路に適用した場合について説明する。図７は、整流回路のブリッジダイオードの温度を検出する回路図である。なお、温度検出回路１２は、図３と同様の構成であるため、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図７に示すように、整流回路５１では、ブリッジダイオードＤ３の正の出力端子Ｄ３Ｐが＋Ｂ電源に接続され、ブリッジダイオードＤ３の負の出力端子Ｄ３Ｍが−Ｂ電源に接続されている。また、温度検出回路１２は、サーミスタＴＨ１が＋Ｂ電源、つまりブリッジダイオードＤ３の正の出力端子Ｄ３Ｐに接続されている。さらに、抵抗Ｒ１のトランジスタＱ１側（トランジスタＱ１のコレクタ）は、マイコン１３の電圧測定端子に接続されている。

パワートランジスタＱ４が動作して発熱すると、温度変化によりサーミスタＴＨ１の抵抗値が変化し、これに伴いマイコン１３の電圧測定端子の電圧が変化する。そのため、マイコン１３によって、ブリッジダイオードＤ３の温度変化を検出することができ、検出した温度に応じて、ディジタルアンプ１１の入力を絞る、電源を落とすなどの制御を行うことができる。

また、図２または図５に示したように、サーミスタＴＨ１の外部電極を半田付けするランドと、ブリッジダイオードＤ３の正の出力端子Ｄ３Ｐを半田付けするランドと、を一体的に形成した共用ランドを備えることで、ブリッジダイオードＤ３の動作中における発熱に伴う温度変化を、効率良く検出することができる。

また、電源トランスの温度と、ブリッジダイオードＤ３の温度とには、比例関係があるので、これを利用することで、電源トランスのおおよその温度を検出することが可能である。

次に、サーミスタＴＨ１として、村田製作所製のＮＣＰ１８シリーズ（１０ｋΩ）を使用し、抵抗Ｒ１に４．７ｋΩの抵抗を使用した場合の、温度と電圧特性を示す。

電圧特性は以下の式により求められる。すなわち、
Ｖ＝Ｒ１×（２Ｖ_Ｆ−Ｖ_ＢＥ）／Ｒ_ＴＨ
（Ｖ_Ｆ：Ｄ１，Ｄ２の順方向電圧、Ｖ_ＢＥ：Ｑ１のベース−エミッタ間飽和電圧）
Ｖ_Ｆ、Ｖ_ＢＥを０．６Ｖとして計算すると、以下の表のようになる。

温度測定対象である半導体素子では、異常温度は通常１００℃前後である。本発明では、表１に示すように、２５℃のときＶ＝０．２８Ｖ、１００℃のときＶ＝２．９１Ｖであり、その変化の割合は１０．４倍である。したがって、温度検出回路１２を構成する各部品が誤差を有していても、実用上問題なく温度変化を検出することができる。

なお、図６（Ｂ）に示した温度検出回路１４では、サーミスタＴＨ２に、温度の上昇に伴い電圧が低下する特性のものを使用する必要がある。

なお、以上の説明では、温度測定対象として半導体素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定するものではない。すなわち、動作中に発熱する電子部品であれば、他の電子部品であっても問題なく本発明を適用できる。

また、以上の説明では、温度測定対象としてディスクリート部品を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定するものではない。すなわち、動作中に発熱するチップ部品であっても、問題なく本発明を適用できる。

従来の放熱の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るプリント基板及びこの温度検出素子の実装構造を示す図である。 ディジタルアンプのパワーＭＯＳＦＥＴの温度を検出するための回路図である。 パワーＭＯＳＦＥＴの内部構造図である。 図２とは異なる実施形態に係るプリント基板及びこの温度検出素子の実装構造を示す図である。 アナログアンプのパワートランジスタの温度を検出する回路図である。 整流回路のブリッジダイオードの温度を検出する回路図である。

符号の説明

１，３１−プリント基板
２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，３２ＡＨ，３２ＢＨ，３２ＣＨ−スルーホール
２Ａ〜２Ｆ，４Ａ，４Ｂ，３２Ａ〜３２Ｆ，３３，３４Ａ，３４Ｂ−ランド
３，３３−共用ランド ５，６，３５，３６−半田 １１−ディジタルアンプ
１２，１４−温度検出回路 １３，１５−マイコン
２１−パワーデバイス ２２，２３，２４−端子 ２５−半導体チップ
２６−放熱フィン ２７，２８−ボンディングワイヤ
４１，４２−アナログアンプ ５１−整流回路
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ５−ダイオード Ｄ３−ブリッジダイオード
Ｑ１，Ｑ６−トランジスタ Ｑ２，Ｑ３−パワーＭＯＳＦＥＴ
Ｑ２Ｂ−ドレイン端子 Ｑ４，Ｑ５−パワートランジスタ
Ｑ５Ｂ−コレクタ端子 Ｒ１〜Ｒ６−抵抗 ＴＨ１，ＴＨ２−サーミスタ

Claims (3)

1. 動作中に発熱する温度測定対象の電子部品の温度変化を検出する温度検出回路がパターン化されたプリント基板であって、
   前記温度検出回路は、
   前記電子部品の放熱フィンに接続された、電源に接続する端子と同じ直流電位に一方の端子が接続された温度検出素子と、前記温度検出素子に直列に接続された所定の抵抗値の定抵抗と、を含む定電流回路と、
   前記定抵抗に印加された電圧を測定し、その電圧に応じて前記電子部品の動作を制御する制御手段と、を含み、
   前記電子部品の放熱フィンに接続された、電源に接続する端子と、前記温度検出素子の外部電極と、を共に取り付ける共用ランドが形成されたことを特徴とするプリント基板。
2. 前記定電流回路の温度検出素子を除く構成部品を取り付けるランド、及び前記制御手段を取り付けるランドを、前記動作中に発熱する電子部品を取り付けるランドから所定の距離以上離れた位置に設けた請求項１に記載のプリント基板。
3. プリント基板上に、
   温度検出素子と、前記温度検出素子に直列に接続された所定の抵抗値の定抵抗と、を含む定電流回路と、
   前記定抵抗に印加された電圧を測定し、その電圧に応じて前記電子部品の動作を制御する制御手段と、を含み、動作中に発熱する温度測定対象の電子部品の温度変化を検出する温度検出回路をパターン化し、
   前記電子部品を実装する第１のランドと、前記温度検出素子を実装する第２のランドと、を一体的に形成し、
   前記第１のランドに前記電子部品の放熱フィンに接続された、電源に接続する端子を実装し、前記第２のランドに前記温度検出素子を自動実装したことを特徴とする温度検出素子の実装構造。

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