JP6569693B2 - Electronic circuit and overheat detection method - Google Patents
Electronic circuit and overheat detection method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6569693B2 JP6569693B2 JP2017022760A JP2017022760A JP6569693B2 JP 6569693 B2 JP6569693 B2 JP 6569693B2 JP 2017022760 A JP2017022760 A JP 2017022760A JP 2017022760 A JP2017022760 A JP 2017022760A JP 6569693 B2 JP6569693 B2 JP 6569693B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tin
- current
- value
- wiring
- wiring portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 65
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 128
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 31
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 29
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 52
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
Description
本発明は、基板上に発熱部品が実装されている電子回路及び過熱検出方法に関する。 The present invention relates to an electronic circuit in which a heat generating component is mounted on a substrate and an overheat detection method.
FET(Field effect transistor)等の発熱量が多い発熱部品が実装された電子回路においては、過熱保護のため、発熱部品の温度上昇を検出する必要がある。 In an electronic circuit in which a heat generating component having a large heat generation amount such as a field effect transistor (FET) is mounted, it is necessary to detect a temperature rise of the heat generating component for overheating protection.
発熱部品に対して過熱検出素子を熱的に密着させて過熱を検出する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、過熱検出素子として、シリコンダイオードやトランジスタを用いること、発熱部品と過熱検出素子を熱的に密着させるため、発熱部品と過熱検出素子とを同一チップ上に形成させるか、はんだ付け等の素子固定接続手段を採用することが記載されている。
There has been proposed a technique for detecting overheating by thermally adhering an overheat detecting element to a heat generating component (see, for example, Patent Document 1). In
また、発熱部品であるモータ駆動ICのリード脚近傍に温度検出素子を配置する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2では、温度検出素子として正特性サーミスタを用いることが記載されている。
In addition, a technique has been proposed in which a temperature detection element is disposed in the vicinity of a lead leg of a motor drive IC that is a heat generating component (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、従来技術では、温度上昇検出用の温度検出素子(ダイオード、トランジスタ、サーミスタ等)を設ける必要がある。従って、温度検出素子のコストがかかると共に、部品点数も増えるという問題点があった。 However, in the prior art, it is necessary to provide a temperature detection element (diode, transistor, thermistor, etc.) for detecting a temperature rise. Therefore, there are problems that the cost of the temperature detecting element is increased and the number of parts is increased.
さらに、温度検出素子を設ける場合、発熱部品と温度検出素子を熱的に結合させる必要があり、熱的な結合が不十分であれば発熱部品の温度変化に対して検出値に遅れが生じ、正しく温度を検出することができない。なお、熱的な結合を確保するためには、温度検出素子を発熱部品の近傍に配置したり、機械的に密着させたりする必要がある。この場合、レイアウト上の制約、製造工程の増加、接着剤等の部品の増加などの不利益がある。また、基板毎の熟的結合のばらつきも問題となりうる。 Furthermore, when providing a temperature detection element, it is necessary to thermally couple the heat generating component and the temperature detection element, and if the thermal coupling is insufficient, the detected value is delayed with respect to the temperature change of the heat generating component, The temperature cannot be detected correctly. In order to secure thermal coupling, it is necessary to dispose the temperature detection element in the vicinity of the heat-generating component or mechanically contact it. In this case, there are disadvantages such as layout restrictions, an increase in manufacturing processes, and an increase in parts such as adhesives. In addition, variations in mature coupling from substrate to substrate can be a problem.
本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、特別な温度検出素子を設けることなく発熱部品の温度上昇を検出することができる電子回路及び過熱検出方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronic circuit and an overheat detection method capable of solving the above-described problems of the prior art and detecting a temperature rise of a heat generating component without providing a special temperature detection element.
本発明の電子回路は、基板上に発熱部品が実装された電子回路であって、前記発熱部品を流れる電流の電流経路である配線パターンには、錫又は半田からなる錫配線部と前記錫配線部と並列な分流経路とが形成されており、前記錫配線部の抵抗値を、前記分流経路を流れる電流値として検出する抵抗値検出部と、前記発熱部品の異常過熱による温度上昇に伴う前記錫配線部の抵抗値の上昇によって、前記錫配線部に流れる電流が減り、前記分流経路に流れる電流が増えて前記抵抗値検出部によって検出された電流値が予め設定された閾値を超えると、前記発熱部品の異常過熱を判定する過熱判定部と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明の電子回路において、前記錫配線部は、分断された前記配線パターン間に接続されていても良い。
さらに、本発明の電子回路において、前記錫配線部は、前記配線パターンと並列に接続されていても良い。
さらに、本発明の電子回路において、前記錫配線部は、前記電流経路となる電子部品と前記配線パターンとを接続する半田であっても良い。
また、本発明の過熱検出方法は、基板上に実装された発熱部品の異常過熱を検出する過熱検出方法であって、前記発熱部品を流れる電流の電流経路である配線パターンには、錫又は半田からなる錫配線部と前記錫配線部と並列な分流経路とが形成されており、抵抗値検出部によって前記錫配線部の抵抗値を、前記分流経路を流れる電流値として検出し、過熱判定部は、前記発熱部品の異常過熱による温度上昇に伴う前記錫配線部の抵抗値の上昇によって、前記錫配線部に流れる電流が減り、前記分流経路に流れる電流が増えて前記抵抗値検出部によって検出された電流値が予め設定された閾値を超えると、前記発熱部品の異常過熱を判定することを特徴とする。
The electronic circuit of the present invention is an electronic circuit in which a heat generating component is mounted on a substrate, and a wiring pattern that is a current path of a current flowing through the heat generating component includes a tin wiring portion made of tin or solder and the tin wiring. And a shunt path parallel to the section, a resistance value detecting section for detecting a resistance value of the tin wiring section as a current value flowing through the shunt path, and the temperature rise due to abnormal overheating of the heat generating component When the resistance value of the tin wiring part increases, the current flowing through the tin wiring part decreases, the current flowing through the shunt path increases, and the current value detected by the resistance value detection part exceeds a preset threshold value. And an overheat determination unit that determines abnormal overheating of the heat-generating component.
Furthermore, in the electronic circuit of the present invention, the tin wiring portion may be connected between the divided wiring patterns.
Furthermore, in the electronic circuit of the present invention, the tin wiring portion may be connected in parallel with the wiring pattern.
Furthermore, in the electronic circuit of the present invention, the tin wiring portion may be solder for connecting the electronic component serving as the current path and the wiring pattern.
The overheat detection method of the present invention is an overheat detection method for detecting abnormal overheating of a heat generating component mounted on a substrate, and a wiring pattern which is a current path of a current flowing through the heat generating component is tin or solder. And a shunt path parallel to the tin wiring section is formed, and a resistance value detecting unit detects a resistance value of the tin wiring section as a current value flowing through the shunt path, and an overheat determination unit. Is detected by the resistance value detection unit due to an increase in the resistance value of the tin wiring part due to an increase in temperature due to abnormal overheating of the heat-generating component, and a decrease in the current flowing through the tin wiring part. When the measured current value exceeds a preset threshold value, abnormal overheating of the heat generating component is determined .
本発明によれば、溶融温度付近で錫の体積抵抗率、すなわち錫配線部の抵抗値が上がるため、錫配線部の抵抗値に基づいて発熱部品の異常過熱を判定することで、特別な温度検出素子を設けることなく発熱部品の温度上昇を検出することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the volume resistivity of tin increases around the melting temperature, that is, the resistance value of the tin wiring portion increases. Therefore, by determining the abnormal overheating of the heat generating component based on the resistance value of the tin wiring portion, a special temperature is obtained. There is an effect that it is possible to detect the temperature rise of the heat generating component without providing the detection element.
本実施の形態の電子回路1は、図1を参照すると、MOSFET等のパワー半導体Q1をスイッチ素子として用い、パワー半導体Q1をオン/オフすることにより、電源Vpから負荷Lへの電流を 供給/遮断する半導体リレー回路2と、駆動回路3と、電圧検出部4と、過熱判定部5と、保護回路6とを備えている。パワー半導体Q1は、動作に伴って発熱する発熱部品である。電圧検出部4、過熱判定部5及び保護回路6は、パワー半導体Q1の温度が異常に上昇した場合に、パワー半導体Q1の動作を停止させる過熱保護部として機能する。
Referring to FIG. 1, the
半導体リレー回路2は、基板10に配置され、各構成(電源Vp、パワー半導体Q1、負荷L)間は、銅箔で形成された配線パターン20によって接続されている。この配線パターン20は、パワー半導体Q1を流れる電流の電流経路である。
The
電源Vpの正極端子と、パワー半導体Q1とを接続する配線パターン20は、その一部が分断されている。そして、解放された電源側端部と部品側端部とが、錫配線部SP1によって接続されている。錫配線部SP1は、錫または錫を含む配線材、例えば錫を主な成分とする半田で構成されている。
A part of the
図2を参照すると、配線パターン20の表面は、レジスト21によって被膜されている。電源側端部と部品側端部とにおいて、表面のレジスト21を所定面積を剥がし、レジスト21を剥がした箇所をパット部20a、20bとしてそれぞれ形成する。そして、パット部20aとパット部20bとを半田によって接続して錫配線部SP1を形成する。
Referring to FIG. 2, the surface of the
なお、半田による錫配線部SP1の形成は、メタルマスクとクリーム半田とを用いた印刷によって、所望の断面積(幅×厚さ)に形成することができる。 The tin wiring part SP1 can be formed with a desired cross-sectional area (width × thickness) by printing using a metal mask and cream solder.
駆動回路3は、外部からのオン/オフ信号に基づいて生成した駆動信号によって、パワー半導体Q1をオン/オフする。
The
電圧検出部4は、錫配線部SP1の両端間の電圧値VSP1を検出し、検出結果を過熱判定部5に出力する。電圧検出部4による電圧値VSP1の検出は、パワー半導体Q1がオン状態、すなわちパワー半導体Q1に一定の電流値IQ1が流れている状態で行う。従って、検出される電圧値VSP1は、錫配線部SP1の抵抗値RSP1に比例し、電圧検出部4は、検出する抵抗値検出部として機能する。
The voltage detection unit 4 detects the voltage value V SP1 between both ends of the tin wiring portion SP1, and outputs the detection result to the
過熱判定部5は、電圧検出部4によって検出される電圧値VSP1に基づいて、パワー半導体Q1が異常過熱であるか否かを判定する過熱判定部として機能する。過熱判定部5は、電圧検出部4によって検出される電圧値VSP1と予め設定された閾電圧値Vthとを比較し、電圧値VSP1が電圧値VSP1以上である場合には、異常過熱であると判定し、電圧値VSP1が電圧値VSP1未満である場合には異常過熱でないと判定し、判定結果を保護回路6に出力する。
The
なお、電圧検出部4によって検出される電圧値VSP1と閾電圧値Vthとの比較は、錫配線部SP1の抵抗値RSP1と閾抵抗値との比較と、同義である。従って、過熱判定部5は、錫配線部SP1の抵抗値RSP1に基づいて、パワー半導体Q1が異常過熱であるか否かを判定する過熱判定部と言い換えることができる。
The comparison between the voltage value V SP1 detected by the voltage detection unit 4 and the threshold voltage value V th is synonymous with the comparison between the resistance value R SP1 of the tin wiring portion SP1 and the threshold resistance value. Therefore, the
保護回路6は、パワー半導体Q1を保護する回路である。保護回路6は、電圧検出部4によって異常過熱と判定された場合には、パワー半導体Q1を安全にオフ状態にする。
The
錫配線部SP1に含まれている錫は、図3に示すように、融点が231.93℃であり、温度−体積抵抗率の特性は、温度が100℃から300°Cに上がると体積抵抗率は3倍以上になる(理科年表2002年度版参照)。これは、図3に点線で示すように、溶融が始まる融点付近で急激に体積抵抗率が上昇するものと考えられる。従って、錫が含まれている錫配線部SP1の抵抗値Rsplも錫の融点付近で急激に上昇する。 As shown in FIG. 3, the tin contained in the tin wiring portion SP1 has a melting point of 231.93 ° C., and the temperature-volume resistivity characteristic is that the volume resistance increases when the temperature rises from 100 ° C. to 300 ° C. The rate is more than three times (see Science Chronology 2002 version). As indicated by the dotted line in FIG. 3, it is considered that the volume resistivity suddenly increases near the melting point at which melting starts. Therefore, the resistance value Rspl of the tin wiring part SP1 containing tin also rapidly increases in the vicinity of the melting point of tin.
本実施の形態の電子回路1は、錫配線部SP1の抵抗値Rsplの変化を、錫配線部SP1の電圧降下(電圧値VSP1)の変化として検出することで、パワー半導体Q1の異常過熱を検出する。
The
ここで、パワー半導体Q1を流れる電流値IQ1が1000A、錫配線部SP1の常温での抵抗値Rsplが0.1mΩとする。この場合、電圧検出部4によって検出される電圧値VSP1は、0.1Vとなる。 Here, the current value I Q1 flowing through the power semiconductor Q1 is 1000A, the resistance value R spl at room temperature tin wire portion SP1 and 0.1Emuomega. In this case, the voltage value V SP1 detected by the voltage detector 4 is 0.1V.
次に、パワー半導体Q1に異常発熱が起こり、パワー半導体Q1の熱が配線パターン20を通して錫配線部SP1に伝達され、錫配線部SP1の温度が錫の融点付近に上昇した場合を考える。
Next, consider a case where abnormal heat generation occurs in the power semiconductor Q1, heat of the power semiconductor Q1 is transmitted to the tin wiring part SP1 through the
錫配線部SP1の温度が錫の融点付近に上昇すると、抵抗値Rsplも上昇する。例えば、抵抗値Rsplが0.1mΩから0.2mΩに上昇した場合、電圧検出部4によって検出される電圧値VSP1は、0.2Vとなる。 When the temperature of the tin wiring part SP1 rises near the melting point of tin, the resistance value Rspl also rises. For example, when the resistance value R spl increases from 0.1 mΩ to 0.2 mΩ, the voltage value V SP1 detected by the voltage detection unit 4 is 0.2V.
従って、過熱判定部5において、図4に示すように、電圧値VSP1と比較する閾電圧値Vthを0.1〜0.2Vの値(例えば、0.18V)に設定しておくことで、錫配線部SP1の温度が錫の融点付近に上昇、すなわちパワー半導体Q1の異常過熱を検出することができる。
Therefore, the
なお、錫配線部SP1は、図5に示すように、分断されていない配線パターン20の表面に、並列に接続するようにしても良い。例えば、図5(a)に示すように、配線パターン20の表面に、所定の間隔でレジスト21を剥がした2か所のパット部を形成し、2か所のパット部を半田によって接続して錫配線部SP1を形成する。また、図5(b)に示すように、配線パターン20の表面に、所定長のレジスト21を剥がしたパット部を形成し、形成したパット部に半田をのせて錫配線部SP1を形成する。
In addition, you may make it connect the tin wiring part SP1 in parallel with the surface of the
図6(a)に示すように、配線パターン20である銅箔の厚みを70um、錫配線部SP1の厚みを2mmとし、錫配線部SP1と、錫配線部SP1の並列に接続されている配線パターン20(以下、並列接続パターンPPと称す)とはいずれも外形が10mm×10mmとする。この場合、錫配線部SP1の抵抗値RSP1と、並列接続パターンPPの抵抗値RPPとは、100℃および300℃において、図6(b)に示すようになる。そして、錫配線部SP1と並列接続パターンPPとは、図6(c)に示すように並列に接続された抵抗と見なすことができる。従って、錫配線部SP1と並列接続パターンPPとの合成抵抗値は、100℃で0.063mΩ、300℃で0.17mΩになり、100℃から300℃に温度が変化したとき、合成抵抗は4.7倍の変化を示す。
As shown in FIG. 6A, the thickness of the copper foil as the
ここで、パワー半導体Q1を流れる電流値IQ1が1000Aとすると、電圧検出部4によって検出される電圧値VSP1は、100℃で0.063V、300℃で0.17Vになる。従って、過熱判定部5において、電圧値VSP1と比較する閾電圧値Vthを0.063〜0.17Vの値(例えば、0.15V)に設定しておくことで、錫配線部SP1の温度が錫の融点付近に上昇、すなわちパワー半導体Q1の異常過熱を検出することができる。
Here, if the current value I Q1 flowing through the power semiconductor Q1 is 1000 A, the voltage value V SP1 detected by the voltage detector 4 is 0.063 V at 100 ° C. and 0.17 V at 300 ° C. Accordingly, the
また、錫配線部SP1を並列接続パターンPPと並列に形成する場合、錫配線部SP1及び並列接続パターンPPの形状は、適宜設定することができる。例えば、図7(a)に示すように、並列接続パターンPPの一部を細いパターンにしても良い。また、図7(b)に示すように、並列接続パターンPPの一部を細いパターンが間隔をおいて形成された格子状にしても良い。この場合、錫配線部SP1を形成する半田の量を安定させることができる。さらに、図7(c)に示すように、並列接続パターンPPを他の配線パターン20の幅よりも拡げるようにしても良い。この場合、錫配線部SP1を形成する半田が並列接続パターンPP上にのせやすくなる。
Further, when the tin wiring portion SP1 is formed in parallel with the parallel connection pattern PP, the shapes of the tin wiring portion SP1 and the parallel connection pattern PP can be appropriately set. For example, as shown in FIG. 7A, a part of the parallel connection pattern PP may be a thin pattern. Further, as shown in FIG. 7B, a part of the parallel connection pattern PP may be formed in a lattice shape in which thin patterns are formed at intervals. In this case, the amount of solder that forms the tin wiring portion SP1 can be stabilized. Further, as shown in FIG. 7C, the parallel connection pattern PP may be wider than the width of the
さらに、図8に示す電子回路1aのように、配線パターン20に錫配線部SP1と並列な分流経路22をつくり、分流経路22を流れる電流値I2をホールlC等の電流検出部7で監視することにより、錫配線部SP1の抵抗値RSP1の上昇、すなわちパワー半導体Q1の異常過熱を検出することもできる。なお、分流経路22を流れる電流値I2は、分流経路22に抵抗を設け、電圧降下によって検出するようにしても良い。
Further, as in the
電流検出部7は、分流経路22を流れる電流値I2を検出し、電流値I2に応じた電圧値を検出結果として過熱判定部5に出力する。
The
パワー半導体Q1を流れる電流値IQ1は、錫配線部SP1を流れる電流値I1と、分流経路22を流れる電流値I2とを加算した値となる。従って、パワー半導体Q1の温度上昇に伴って、錫配線部SP1の抵抗値RSP1が上昇すると、図9に示すように、錫配線部SP1を流れる電流I1が減り、分流経路22を流れる電流値I2が増える。従って、分流経路22を流れる電流値I2を監視し、電流値I2に応じて電流検出部7から出力される電圧値を、過熱判定部5において予め設定された閾電圧値Vthと比較して過熱判定を行うことにより、パワー半導体Q1の異常過熱を監視できることになる。
The current value I Q1 flowing through the power semiconductor Q1 is a value obtained by adding the current value I 1 flowing through the tin wiring portion SP1 and the current value I 2 flowing through the
図10は、錫配線部SP1と分流経路22とからなる並列回路の等価回路である。なお、図10に示すRI1は、分流経路22と並列に接続された並列パターンを錫配線部SP1と共に構成する配線パターン20の抵抗値であり、RI2は、分流経路22の抵抗値である。この等価回路によると、錫配線部SP1を流れる電流値I1と、分流経路22を流れる電流値I2との分流比は、それぞれの配線インピーダンスの比で決まる。従って、分流経路22のパターンを細くして配線インピーダンスを上げることで、分流経路22を流れる電流値I2を小さくすることができる。分流経路22を流れる電流値I2を小さくすることで、電流検出部7として使用する電流センサの規模を小さくできる利点がある。
FIG. 10 is an equivalent circuit of a parallel circuit composed of the tin wiring portion SP1 and the
ここで、常温において、抵抗値RI1がO.lmΩ、抵抗値RI2が10mΩ、抵抗値RSP1が0.1mΩとする。そして、パワー半導体Q1を流れる電流値IQ1が1000Aとすると、錫配線部SP1を流れる電流値I1は980A、分流経路22を流れる電流値I2は20Aに分配される。つまり、このように分流することにより1000Aの電流を監視する代わりに20Aの監視で済むため、電流検出部7として小型で安価な電流センサを用いることができる。
Here, the resistance value R I1 is O.I. It is assumed that lmΩ, resistance value R I2 is 10 mΩ, and resistance value R SP1 is 0.1 mΩ. When the current value I Q1 flowing through the power semiconductor Q1 is 1000 A, the current value I 1 flowing through the tin wiring portion SP1 is distributed to 980 A, and the current value I 2 flowing through the
次に、パワー半導体Q1に異常発熱が起こり、パワー半導体Q1の熱が配線パターン20を通して錫配線部SP1に伝達され、錫配線部SP1の温度が錫の融点付近に上昇した場合を考える。
Next, consider a case where abnormal heat generation occurs in the power semiconductor Q1, heat of the power semiconductor Q1 is transmitted to the tin wiring part SP1 through the
錫配線部SP1の温度が錫の融点付近に上昇すると、抵抗値Rsplも上昇する。例えば、抵抗値Rsplが0.1mΩから0.2mΩに上昇した場合、錫配線部SP1を流れる電流値I1は980Aから971Aに、分流経路22を流れる電流値I2は20Aから29Aに分配が変更される。従って、分流経路22を流れる電流値I2の上昇を監視することによりパワー半導体Q1が異常過熱されたことを検出できる。
When the temperature of the tin wiring part SP1 rises near the melting point of tin, the resistance value Rspl also rises. For example, when the resistance value R spl increases from 0.1 mΩ to 0.2 mΩ, the current value I 1 flowing through the tin wiring portion SP1 is distributed from 980A to 971A, and the current value I 2 flowing through the
なお、錫配線部SP1を流れる電流値I1と、分流経路22を流れる電流値I2との分流比は、分流経路22や錫配線部SP1が接続されている経路に抵抗をいれてインピーダンス比を確定させるようにしても良い。
Note that the current value I 1 flowing through the tin wire unit SP1, shunt ratio between the current value I 2 flowing through the
図11に示す電子回路1bのように、パワー半導体Q1に直列に接続された電流検出抵抗Rsenがある場合には、電流検出抵抗Rsenと配線パターン20とを接続する半田を錫配線部SP2、SP3として用い、パワー半導体Q1の異常過熱を検出するようにしても良い。なお、この場合、発熱部品であるパワー半導体Q1に近い錫配線部SP2の温度抵抗特性を主に利用する。また、電流検出抵抗Rsenは一例であり、パワー半導体Q1に直列に接続された他の電子部品と配線パターン20とを接続する半田を錫配線部として用いても良い。
When there is a current detection resistor Rsen connected in series to the power semiconductor Q1 as in the
一般的に、電流検出抵抗Rsenを用いて電流検出をする場合、配線パターン20や半田部での電圧降下の影響を排除したいために電流検出抵抗Rsenの両端の電圧を検出する。しかし、図11に示す電子回路1bでは、錫配線部SP2、SP3まで含めた電位差Vsenを検出させる。これにより、図12に示すように、電流検出抵抗Rsenの電圧降下分を含めた閾電圧値Vthを設定しておくことで、電流検出と共に、異常過熱も同時に検出することができる。
In general, when current detection is performed using the current detection resistor Rsen, the voltage across the current detection resistor Rsen is detected in order to eliminate the influence of the voltage drop in the
図13に示すように、電圧検出部4aは、電流検出抵抗Rsenの両端の電位差Vsen1と、錫配線部SP2、SP3まで含めた電位差Vsen2とを検出し、電位差Vsen2から電位差Vsen1を減算した値を過熱判定部5に出力するようにしても良い。電位差Vsen1は、電流検出抵抗Rsenの電圧降下値である。従って、電圧検出部4aから過熱判定部5には、図14に示すように、電流検出抵抗Rsenの電圧降下分が差し引かれ、錫配線部SP2の両端間の電圧値VSP2と、錫配線部SP3の両端間の電圧値VSP,3との合算値が出力される。そのため、パワー半導体Q1の電流値IQ1が変化しても、より確実に過熱検出ができる。
As shown in FIG. 13, the
また、電位差Vsen1によって電流値IQ1が検出される。従って、パワー半導体Q1の電流値IQ1が変化しても、電位差Vsen2から錫配線部SP2及びSP3の合計抵抗値を正確に算出することができ、この合計抵抗値に基づいて、過熱判定部5が過熱判定を行うようにしても良い。
The current value I Q1 is detected by the
以上説明したように、本実施の形態によれば、基板10上に発熱部品であるパワー半導体Q1が実装された電子回路1、1a、1bであって、パワー半導体Q1を流れる電流の電流経路である配線パターン20の一部に設けられた錫又は錫を含む配線材からなる錫配線部SP1、SP2、SP3と、錫配線部SP1、SP2、SP3の抵抗値を検出する抵抗値検出部(電圧検出部4、電流検出部7)と、抵抗値検出部によって検出される抵抗値に基づいてパワー半導体Q1の異常過熱を判定する過熱判定部5と、を備えている。
この構成により、錫又は錫を含む配線材からなる錫配線部SP1、SP2、SP3に熱を加えていった揚合、錫の融点(230℃)付近で溶融が始まる。そして、溶融温度付近で錫の体積抵抗率、すなわち錫配線部SP1、SP2、SP3の抵抗値が上がる。従って、錫配線部SP1、SP2、SP3の抵抗値に基づいてパワー半導体Q1の異常過熱を判定することで、特別な温度検出素子を設けることなくパワー半導体Q1の温度上昇を検出することができる。また、温度検出素子の熱的な結合を特段考慮する必要が無く温度を検出することができ、パワー半導体Q1が急激な発熱を起こした場合でもただちに異常過熱として検出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
With this configuration, melting starts near the melting point (230 ° C.) of tin, where heat is applied to the tin wiring portions SP1, SP2, and SP3 made of tin or a wiring material containing tin. Then, the volume resistivity of tin, that is, the resistance values of the tin wiring portions SP1, SP2, and SP3 increase near the melting temperature. Therefore, by determining the abnormal overheating of the power semiconductor Q1 based on the resistance values of the tin wiring portions SP1, SP2, SP3, it is possible to detect the temperature rise of the power semiconductor Q1 without providing a special temperature detection element. Further, the temperature can be detected without special consideration of the thermal coupling of the temperature detecting element, and even when the power semiconductor Q1 suddenly generates heat, it can be immediately detected as abnormal overheating.
さらに、本実施の形態は、パワー半導体Q1は、負荷Lへの電流供給をオンオフし、過熱判定部5によって異常過熱が判定されると、パワー半導体Q1の動作を停止させる保護回路6を備えている。
この構成により、パワー半導体Q1が急激な発熱を起こした場合でもただちに保護することができる。
Further, in the present embodiment, the power semiconductor Q1 includes a
With this configuration, even when the power semiconductor Q1 suddenly generates heat, it can be protected immediately.
さらに、本実施の形態は、錫配線部SP1は、分断された配線パターン20間に接続されている。
この構成により、錫配線部SP1の長さ及び断面積により、錫配線部SP1の抵抗値を所望の値に設定することができ、装置間のバラツキを軽減させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the tin wiring portion SP1 is connected between the divided
With this configuration, the resistance value of the tin wiring portion SP1 can be set to a desired value depending on the length and cross-sectional area of the tin wiring portion SP1, and variations between devices can be reduced.
さらに、本実施の形態は、錫配線部SP1は、配線パターン20と並列に接続されている。
この構成により、配線パターン20上に錫又は錫を含む配線材をのせるだけで容易に錫配線部SP1を形成することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the tin wiring portion SP1 is connected in parallel with the
With this configuration, the tin wiring portion SP <b> 1 can be easily formed simply by placing tin or a wiring material containing tin on the
さらに、本実施の形態は、錫配線部SP2、SP3は、電流経路となる電子部品(電流検出抵抗Rsen)と配線パターン20とを接続する半田である。
この構成により、半田によって電子部品(電流検出抵抗Rsen)と配線パターン20とを接続するだけで容易に錫配線部SP1を形成することができる。
Further, in the present embodiment, the tin wiring portions SP <b> 2 and SP <b> 3 are solders that connect the electronic component (current detection resistor Rsen) serving as a current path and the
With this configuration, the tin wiring portion SP1 can be easily formed simply by connecting the electronic component (current detection resistor Rsen) and the
さらに、本実施の形態は、抵抗値検出部は、錫配線部SP1の抵抗値を錫配線部SP1による電圧降下値として検出する電圧検出部4であり、過熱判定部5は、電圧検出部4によって検出された電圧降下値が予め設定された閾値を超えると、パワー半導体Q1の異常過熱を判定する。
この構成により、パワー半導体Q1の異常過熱を電圧比較によって簡単に判定することができる。
Further, in the present embodiment, the resistance value detection unit is a voltage detection unit 4 that detects the resistance value of the tin wiring unit SP1 as a voltage drop value by the tin wiring unit SP1, and the
With this configuration, abnormal overheating of the power semiconductor Q1 can be easily determined by voltage comparison.
さらに、本実施の形態は、配線パターン20には、錫配線部SP1と並列な分流経路22が形成されており、抵抗値検出部は、錫配線部SP1の抵抗値を、分流経路22を流れる電流値として検出する電流検出部7であり、過熱判定部は、電流検出部7によって検出された電流値が予め設定された閾値を超えると、パワー半導体Q1の異常過熱を判定する。
この構成により、分流経路22に流れる電流値を小さい値に制御することができ、電流検出部7として小型で安価な電流センサを用いることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
With this configuration, the value of the current flowing through the
以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでも無い。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by specific embodiment, the said embodiment is an example and it cannot be overemphasized that it can change and implement in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
1、1a、1b 電子回路
2 半導体リレー回路
3 駆動回路
4、4a 電圧検出部
5 過熱判定部
6 保護回路
7 電流検出部
10 基板
20 配線パターン
21 レジスト
22 分流経路
L 負荷
SP1、SP2、SP3 錫配線部
Q1 パワー半導体
Vp 電源
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記発熱部品を流れる電流の電流経路である配線パターンには、錫又は半田からなる錫配線部と前記錫配線部と並列な分流経路とが形成されており、
前記錫配線部の抵抗値を、前記分流経路を流れる電流値として検出する抵抗値検出部と、
前記発熱部品の異常過熱による温度上昇に伴う前記錫配線部の抵抗値の上昇によって、前記錫配線部に流れる電流が減り、前記分流経路に流れる電流が増えて前記抵抗値検出部によって検出された電流値が予め設定された閾値を超えると、前記発熱部品の異常過熱を判定する過熱判定部と、を具備することを特徴とする電子回路。 An electronic circuit having a heat generating component mounted on a substrate,
In the wiring pattern that is the current path of the current flowing through the heat generating component, a tin wiring portion made of tin or solder and a shunt path parallel to the tin wiring portion are formed,
A resistance value detecting unit for detecting a resistance value of the tin wiring part as a current value flowing through the shunt path;
Due to an increase in the resistance value of the tin wiring portion due to a temperature rise due to abnormal overheating of the heat generating component, the current flowing through the tin wiring portion decreases, and the current flowing through the shunt path increases and is detected by the resistance value detecting unit. An electronic circuit comprising: an overheat determination unit that determines abnormal overheating of the heat-generating component when a current value exceeds a preset threshold value.
前記発熱部品を流れる電流の電流経路である配線パターンには、錫又は半田からなる錫配線部と前記錫配線部と並列な分流経路とが形成されており、
抵抗値検出部によって前記錫配線部の抵抗値を、前記分流経路を流れる電流値として検出し、
過熱判定部は、前記発熱部品の異常過熱による温度上昇に伴う前記錫配線部の抵抗値の上昇によって、前記錫配線部に流れる電流が減り、前記分流経路に流れる電流が増えて前記抵抗値検出部によって検出された電流値が予め設定された閾値を超えると、前記発熱部品の異常過熱を判定することを特徴とする過熱検出方法。 An overheat detection method for detecting abnormal overheating of a heat generating component mounted on a board,
In the wiring pattern that is the current path of the current flowing through the heat generating component, a tin wiring portion made of tin or solder and a shunt path parallel to the tin wiring portion are formed,
The resistance value detection unit detects the resistance value of the tin wiring part as a current value flowing through the shunt path,
Overheat determination unit, by an increase in the resistance of the tin wire section with increasing temperature due to abnormal overheating of the heat generating component, reduces the current flowing through the tin wire portion, the resistance value detected by increasing the current flowing in the shunt path When the current value detected by the unit exceeds a preset threshold value, an abnormal overheating of the heat-generating component is determined.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017022760A JP6569693B2 (en) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Electronic circuit and overheat detection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017022760A JP6569693B2 (en) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Electronic circuit and overheat detection method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018129969A JP2018129969A (en) | 2018-08-16 |
JP6569693B2 true JP6569693B2 (en) | 2019-09-04 |
Family
ID=63173357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017022760A Active JP6569693B2 (en) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Electronic circuit and overheat detection method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6569693B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10481006B1 (en) | 2019-01-30 | 2019-11-19 | King Saud University | Thermal sensing layer for microbolometer and method of making the same |
CN114300763B (en) * | 2021-12-06 | 2023-10-20 | 华人运通(江苏)技术有限公司 | Battery internal resistance abnormality monitoring method, device and storage medium based on vehicle cloud coordination |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61128131A (en) * | 1984-11-27 | 1986-06-16 | Fujitsu Ltd | Temperature sensor |
JPH04308416A (en) * | 1991-04-08 | 1992-10-30 | Hitachi Ltd | Overheat protective device |
JP2003188697A (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-04 | Matsushita Electric Works Ltd | Semiconductor switch having overheat protection function |
JP2006261464A (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Seiko Epson Corp | Mounting structure of electronic component, recording device provided with this mounting structure, electronic equipment and method of mounting electronic component |
JP2009165285A (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Panasonic Corp | Semiconductor device |
JP2010158896A (en) * | 2010-02-01 | 2010-07-22 | Suzuka Fuji Xerox Co Ltd | Metal mask |
JP2013257248A (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Honda Motor Co Ltd | Circuit board and temperature detection method therefor |
JP2015077030A (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-20 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | Overheat protection device |
-
2017
- 2017-02-10 JP JP2017022760A patent/JP6569693B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018129969A (en) | 2018-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI726035B (en) | Activatable thermal fuse, method of manufacturing a printed circuit board with the activatable thermal fuse, electronical circuit comprising the activatable thermal fuse and method of monitoring the state of the activatable thermal fuse | |
US9733302B2 (en) | Circuit for monitoring metal degradation on integrated circuit | |
JP6543438B2 (en) | Semiconductor device | |
US10830648B2 (en) | Abnormal temperature detection system, abnormal temperature detection cable and cable | |
JP6569693B2 (en) | Electronic circuit and overheat detection method | |
US9025292B2 (en) | Apparatus and method for the intelligent protection of an electrical lead | |
JP2009052898A (en) | Current detection substrate | |
JP2006345654A (en) | Overcurrent protective device | |
JP6474640B2 (en) | Current detection resistor | |
JP5823144B2 (en) | Overcurrent protection device | |
US11029339B2 (en) | Current measuring apparatus | |
JP4254725B2 (en) | Mounting structure of printed circuit board and temperature detection element | |
US11817694B2 (en) | Protection element and protection circuit for a battery | |
JP4593518B2 (en) | Semiconductor device with fuse | |
JP2016092210A (en) | Overheat and overcurrent detection element and switching circuit using element | |
US9614362B2 (en) | Overcurrent protection device | |
JP5494165B2 (en) | Overcurrent detection composite element and overcurrent interruption device provided with overcurrent detection composite element | |
JP2680684B2 (en) | Hybrid integrated circuit | |
JP5662109B2 (en) | Mounting structure of heating element and electronic component having heating element | |
US12061124B2 (en) | Circuit to compensate for temperature impedance drift of conductive component | |
CN111480274A (en) | Cooling and/or freezing apparatus | |
JPH06260730A (en) | Printed wiring board | |
TW201533765A (en) | Complex protection device | |
JP2502851Y2 (en) | Semiconductor device | |
KR20110008077U (en) | Resistor and circuit board having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171106 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180803 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180821 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181001 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181106 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190521 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190611 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190709 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190722 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6569693 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |