JPH08250822A - 熱特性改善電子装置及びそのアセンブリ方法 - Google Patents
熱特性改善電子装置及びそのアセンブリ方法Info
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- JPH08250822A JPH08250822A JP8012078A JP1207896A JPH08250822A JP H08250822 A JPH08250822 A JP H08250822A JP 8012078 A JP8012078 A JP 8012078A JP 1207896 A JP1207896 A JP 1207896A JP H08250822 A JPH08250822 A JP H08250822A
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】少なくとも２つのデバイスが、一般的な熱伝導
基板に取り付けられているシステムの場合に、少なくと
もデバイスの１つによる少なくとももう１つのデバイス
に対する熱的影響を軽減する。複雑でなく、コスト的に
有効なやり方で熱的影響を軽減する。 【解決手段】発熱性デバイス１０２の３つの側面に沿っ
て基板１０４を完全に通る開口部２００（細長いスリッ
ト）を形成する。感熱性デバイス１００への熱伝導経路
２０２及び２０４を長くする。
基板に取り付けられているシステムの場合に、少なくと
もデバイスの１つによる少なくとももう１つのデバイス
に対する熱的影響を軽減する。複雑でなく、コスト的に
有効なやり方で熱的影響を軽減する。 【解決手段】発熱性デバイス１０２の３つの側面に沿っ
て基板１０４を完全に通る開口部２００（細長いスリッ
ト）を形成する。感熱性デバイス１００への熱伝導経路
２０２及び２０４を長くする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子アセンブリに関す
るものであり、とりわけ、熱伝導性基板に取り付けられ
たデバイス間における熱伝導の低減に関するものであ
る。
るものであり、とりわけ、熱伝導性基板に取り付けられ
たデバイス間における熱伝導の低減に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】熱伝導性基板に複数のデバイスを取り付
けるのは、半導体電子装置及び他の電子システムにおい
て一般的である。システムによっては、温度に感応する
デバイスもあれば、さまざまに電力消費するデバイスも
ある。例えば、個別のフォトセンサまたはフォトセンサ
・アレイが、増幅器及びマイクロプロセッサのような各
種熱発生デバイスと共にセラミック基板に取り付けられ
る可能性がある。フォトセンサ・アレイの例には、フォ
トダイオード・アレイ及び電荷結合素子（ＣＣＤ）アレ
イがある。大部分の感光素子は、温度の影響を受ける。
温度変化は、確度(Accuracy)と精度(precision)の両方
に影響を及ぼす。例えば、電荷結合素子の場合、暗電
流、すなわち、熱的に発生するノイズ源が、温度に比例
して増大する。フォトダイオードの場合、ダイオードの
漏洩が、温度に比例して大幅に増大する。さらに、量子
効率は、温度に比例して変化し、波長の関数をなす。一
般に、感光素子のアレイの場合、温度の問題は、温度変
化がアレイ表面において不均一であれば、いっそう悪化
する。さらに、センサ温度が測定される信号の関数をな
す場合、この問題はいっそう悪化する。
けるのは、半導体電子装置及び他の電子システムにおい
て一般的である。システムによっては、温度に感応する
デバイスもあれば、さまざまに電力消費するデバイスも
ある。例えば、個別のフォトセンサまたはフォトセンサ
・アレイが、増幅器及びマイクロプロセッサのような各
種熱発生デバイスと共にセラミック基板に取り付けられ
る可能性がある。フォトセンサ・アレイの例には、フォ
トダイオード・アレイ及び電荷結合素子（ＣＣＤ）アレ
イがある。大部分の感光素子は、温度の影響を受ける。
温度変化は、確度(Accuracy)と精度(precision)の両方
に影響を及ぼす。例えば、電荷結合素子の場合、暗電
流、すなわち、熱的に発生するノイズ源が、温度に比例
して増大する。フォトダイオードの場合、ダイオードの
漏洩が、温度に比例して大幅に増大する。さらに、量子
効率は、温度に比例して変化し、波長の関数をなす。一
般に、感光素子のアレイの場合、温度の問題は、温度変
化がアレイ表面において不均一であれば、いっそう悪化
する。さらに、センサ温度が測定される信号の関数をな
す場合、この問題はいっそう悪化する。
【０００３】温度の影響を部分的に補償するための従来
の技法の１つは、ヒート・シンクを用いることである。
例えば、ＰＣＴ／ＵＳ９０／０５６３３参照のこと。Ｐ
ＣＴ／ＵＳ９０／０５６３３では、ヒート・シンクは、
電荷結合素子アレイの背面に直接取り付けられ、この組
み合わせが回路基板に取り付けられる。ヒート・シンク
は、表面における温度の均一性を改善し、まわりの環境
に近い温度に保つことが可能である。しかし、ヒート・
シンクによって、アセンブリのサイズ及び重量が増すこ
とになる。さらに、ＰＣＴ／ＵＳ／９０／０５６３３に
示すように、ヒート・シンクは、光センサの妨げになら
ないようにするため、特殊な取り付け装置を必要とする
可能性がある。
の技法の１つは、ヒート・シンクを用いることである。
例えば、ＰＣＴ／ＵＳ９０／０５６３３参照のこと。Ｐ
ＣＴ／ＵＳ９０／０５６３３では、ヒート・シンクは、
電荷結合素子アレイの背面に直接取り付けられ、この組
み合わせが回路基板に取り付けられる。ヒート・シンク
は、表面における温度の均一性を改善し、まわりの環境
に近い温度に保つことが可能である。しかし、ヒート・
シンクによって、アセンブリのサイズ及び重量が増すこ
とになる。さらに、ＰＣＴ／ＵＳ／９０／０５６３３に
示すように、ヒート・シンクは、光センサの妨げになら
ないようにするため、特殊な取り付け装置を必要とする
可能性がある。
【０００４】温度の影響を部分的に補償するためのもう
１つの技法は、感温デバイスを追加することである。例
えば、ＥＰ−Ｂ−０ １４８ ７０３を参照されたい。
ＥＰ−Ｂ−０ １４８ ７０３の場合、感温素子を利用
して、電圧出力信号が直接補償される。感温デバイスを
追加することによって、不均一な温度の電子的影響を補
償することが可能になる。しかし、温度によって、機械
的影響（寸法変化）が生じる可能性もあり、感温デバイ
スによって、温度を低下させたり、あるいは、温度を均
一にすることはできない。さらに、感温デバイスが、追
加熱源となる可能性もある。
１つの技法は、感温デバイスを追加することである。例
えば、ＥＰ−Ｂ−０ １４８ ７０３を参照されたい。
ＥＰ−Ｂ−０ １４８ ７０３の場合、感温素子を利用
して、電圧出力信号が直接補償される。感温デバイスを
追加することによって、不均一な温度の電子的影響を補
償することが可能になる。しかし、温度によって、機械
的影響（寸法変化）が生じる可能性もあり、感温デバイ
スによって、温度を低下させたり、あるいは、温度を均
一にすることはできない。さらに、感温デバイスが、追
加熱源となる可能性もある。
【０００５】温度の影響を補償するためのさらにもう１
つの技法は、例えば、感温デバイスにペルチエ素子を接
触させて、温度を能動的に安定化させることである。し
かし、これらのデバイスは、一般に、高価であり、ま
た、一般に、システム全体のサイズ、重量、及び、複雑
性が増すことになる。
つの技法は、例えば、感温デバイスにペルチエ素子を接
触させて、温度を能動的に安定化させることである。し
かし、これらのデバイスは、一般に、高価であり、ま
た、一般に、システム全体のサイズ、重量、及び、複雑
性が増すことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、少なくとも２つのデバイスが、一般的な熱伝導基板
に取り付けられているシステムの場合に、少なくともデ
バイスの１つによる少なくとももう１つのデバイスに対
する熱的影響を軽減することにある。熱的影響には、伝
達される熱量及び伝達される熱の均一性が含まれる。も
う１つの目的は、複雑でなく、コスト的に有効なやり方
で熱的影響を軽減することにある。
は、少なくとも２つのデバイスが、一般的な熱伝導基板
に取り付けられているシステムの場合に、少なくともデ
バイスの１つによる少なくとももう１つのデバイスに対
する熱的影響を軽減することにある。熱的影響には、伝
達される熱量及び伝達される熱の均一性が含まれる。も
う１つの目的は、複雑でなく、コスト的に有効なやり方
で熱的影響を軽減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】実施例の１つによれば、
演算増幅器からの伝導熱が、部分的に、近接したフォト
ダイオード・アレイから分離される。さらに、この実施
例によれば、温度センサを利用して、演算増幅器からフ
ォトダイオード・アレイへの熱伝達がさらに補償され
る。本発明の場合、熱伝導率は、温度が変動するデバイ
スと感温デバイスの間で低下する。熱伝導率は、基板の
温度が変動するデバイスと感温デバイスの間に開口部を
形成することによって低下する。基板に開口部を形成す
ると、２つのデバイスの間における熱経路長が長くな
り、デバイス間における基板の正味の熱伝導率が低下す
る。熱経路長が長くなる結果として、感温装置に到達す
る熱は、振幅が小さくなり（感温装置に到達する前に放
散される熱が増す）、感温装置に到達する熱の温度分布
は、より均一になる。さらに、形成される開口部は、複
雑性が低く、コストが低い。
演算増幅器からの伝導熱が、部分的に、近接したフォト
ダイオード・アレイから分離される。さらに、この実施
例によれば、温度センサを利用して、演算増幅器からフ
ォトダイオード・アレイへの熱伝達がさらに補償され
る。本発明の場合、熱伝導率は、温度が変動するデバイ
スと感温デバイスの間で低下する。熱伝導率は、基板の
温度が変動するデバイスと感温デバイスの間に開口部を
形成することによって低下する。基板に開口部を形成す
ると、２つのデバイスの間における熱経路長が長くな
り、デバイス間における基板の正味の熱伝導率が低下す
る。熱経路長が長くなる結果として、感温装置に到達す
る熱は、振幅が小さくなり（感温装置に到達する前に放
散される熱が増す）、感温装置に到達する熱の温度分布
は、より均一になる。さらに、形成される開口部は、複
雑性が低く、コストが低い。
【０００８】
【実施例】図１には、両方とも、共通の熱導電性基板１
０４に取り付けられた、第１の電子デバイス１００と第
２の電子デバイス１０２から構成される電子アセンブリ
が示されている。例示のため任意に、デバイス１０２は
電力消費が可変と仮定し、デバイス１００は、感温性で
あると仮定する。矢印１０６及び１０８は、デバイス１
０２からデバイス１００へ流れる熱を表している。矢印
１０６は、デバイス間における最短の直線も表してい
る。デバイス１００は、熱伝達の不均一性を表すため、
細長いデバイスとして描かれている。矢印１０６によっ
て表された熱伝導経路（隣接する２つのデバイス・エッ
ジ間における最短経路）の長さは、矢印１０８によって
示された伝導経路（エッジ１１２からデバイス１００の
向かい合った端部におけるエッジ１１４に向かう）より
もかなり短いという点に留意されたい。結果として、デ
バイス１００の加熱にはかなりの不均一を生じることに
なる。
０４に取り付けられた、第１の電子デバイス１００と第
２の電子デバイス１０２から構成される電子アセンブリ
が示されている。例示のため任意に、デバイス１０２は
電力消費が可変と仮定し、デバイス１００は、感温性で
あると仮定する。矢印１０６及び１０８は、デバイス１
０２からデバイス１００へ流れる熱を表している。矢印
１０６は、デバイス間における最短の直線も表してい
る。デバイス１００は、熱伝達の不均一性を表すため、
細長いデバイスとして描かれている。矢印１０６によっ
て表された熱伝導経路（隣接する２つのデバイス・エッ
ジ間における最短経路）の長さは、矢印１０８によって
示された伝導経路（エッジ１１２からデバイス１００の
向かい合った端部におけるエッジ１１４に向かう）より
もかなり短いという点に留意されたい。結果として、デ
バイス１００の加熱にはかなりの不均一を生じることに
なる。
【０００９】図２には、本発明の実施例を備えた図１の
アセンブリが示されている。図２のアセンブリの場合、
デバイス１０２の３つの側面に沿って基板１０４を完全
に通る開口部２００（実施例の細長いスリット）が形成
される。矢印２０２及び２０４には、熱伝導経路が示さ
れている。図２の最短の伝導経路２０２は、図１の最短
の伝導経路１０６よりもかなり長い。結果として、経路
１０６（図１）よりも経路２０２（図２）の方が放射及
び対流によって放散される熱が多くなるので、デバイス
１００に到達する熱が減少する。さらに、経路２０２と
２０４（図２）の長さの比は、経路１０６と１０８（図
１）の長さの比よりも１に近い。従って、図２のシステ
ムにおけるデバイス１００に到達する熱の分布は、図１
のシステムにおけるデバイス１００に到達する熱の分布
よりも均一である。
アセンブリが示されている。図２のアセンブリの場合、
デバイス１０２の３つの側面に沿って基板１０４を完全
に通る開口部２００（実施例の細長いスリット）が形成
される。矢印２０２及び２０４には、熱伝導経路が示さ
れている。図２の最短の伝導経路２０２は、図１の最短
の伝導経路１０６よりもかなり長い。結果として、経路
１０６（図１）よりも経路２０２（図２）の方が放射及
び対流によって放散される熱が多くなるので、デバイス
１００に到達する熱が減少する。さらに、経路２０２と
２０４（図２）の長さの比は、経路１０６と１０８（図
１）の長さの比よりも１に近い。従って、図２のシステ
ムにおけるデバイス１００に到達する熱の分布は、図１
のシステムにおけるデバイス１００に到達する熱の分布
よりも均一である。
【００１０】開口部２００によって、熱的に有利にな
り、ヒート・シンク、ペルチエ・デバイス、及び、感温
デバイスに関する複雑性及びコストが低下することにな
るという点に留意されたい。さらに、開口部２００は、
他の技法と関連させて利用することにより、アセンブリ
全体を改善することも可能である。技法を組み合わせる
場合、開口部２００を用いることによって、熱伝達全体
が減少し、あるいは、熱センサ・システムが必要とする
補償が少なくて済み、あるいは、より小形のペルチエ・
デバイスの利用が可能になる。
り、ヒート・シンク、ペルチエ・デバイス、及び、感温
デバイスに関する複雑性及びコストが低下することにな
るという点に留意されたい。さらに、開口部２００は、
他の技法と関連させて利用することにより、アセンブリ
全体を改善することも可能である。技法を組み合わせる
場合、開口部２００を用いることによって、熱伝達全体
が減少し、あるいは、熱センサ・システムが必要とする
補償が少なくて済み、あるいは、より小形のペルチエ・
デバイスの利用が可能になる。
【００１１】図２の開口部２００は、基板１０４の形成
後、機械的に（例えば、のこ引き）、化学的に（エッチ
ング）、または、切削（レーザ）によって形成すること
ができる。代替案として、最初から、開口部を備えた基
板１０４を形成することも可能である。セラミック基板
の場合、クラッキングを回避するため、コーナに丸み付
けを施すことが望ましい。一般に、デバイス間における
最短の熱経路長が増す限りにおいては、開口部の位置は
重要ではない。例えば、開口部はデバイス１０２のまわ
りではなく、デバイス１００のまわりに設けることも可
能である。しかし、システムによっては、熱源を感温デ
バイスからできるだけ遠くに離すのが望ましい場合もあ
り、従って、開口部を熱源の近くに配置するのが望まし
い場合も有り得る。丸み付けが施されたコーナを除け
ば、開口部の形状は重要ではない。さらに熱経路長を増
し、さらに、熱伝達を減少させ、余熱の分布の均一性を
改善するため、１本の単純な直線、「Ｖ」字形または
「Ｌ」字形を形成する２本のライン、角張った「Ｕ」字
形を形成する３本のライン（例示のように）、曲線、ま
たは、曲がりくねった経路さえ形成することが可能であ
る。やはり一般的な目標は、温度が可変の一方のデバイ
スと感温性のもう一方のデバイスにおける最短熱経路長
を増すことにあり、この目標を達成することが可能な開
口部の代替形状及び位置が数多く存在する。
後、機械的に（例えば、のこ引き）、化学的に（エッチ
ング）、または、切削（レーザ）によって形成すること
ができる。代替案として、最初から、開口部を備えた基
板１０４を形成することも可能である。セラミック基板
の場合、クラッキングを回避するため、コーナに丸み付
けを施すことが望ましい。一般に、デバイス間における
最短の熱経路長が増す限りにおいては、開口部の位置は
重要ではない。例えば、開口部はデバイス１０２のまわ
りではなく、デバイス１００のまわりに設けることも可
能である。しかし、システムによっては、熱源を感温デ
バイスからできるだけ遠くに離すのが望ましい場合もあ
り、従って、開口部を熱源の近くに配置するのが望まし
い場合も有り得る。丸み付けが施されたコーナを除け
ば、開口部の形状は重要ではない。さらに熱経路長を増
し、さらに、熱伝達を減少させ、余熱の分布の均一性を
改善するため、１本の単純な直線、「Ｖ」字形または
「Ｌ」字形を形成する２本のライン、角張った「Ｕ」字
形を形成する３本のライン（例示のように）、曲線、ま
たは、曲がりくねった経路さえ形成することが可能であ
る。やはり一般的な目標は、温度が可変の一方のデバイ
スと感温性のもう一方のデバイスにおける最短熱経路長
を増すことにあり、この目標を達成することが可能な開
口部の代替形状及び位置が数多く存在する。
【００１２】本発明の特定の応用例には、分析化学計器
に用いられる分光計アセンブリがある。液体クロマトグ
ラフィまたはキャピラリ電気泳動法を用いる化学分析器
には、一般に、分光計内の個別フォトセンサまたはフォ
トセンサ・アレイがある。時間の経過につれて変化する
化学混合物が、化学分離装置を出る。広帯域の放射線源
がこの化学混合物に当たる。広帯域の光は、波長分散素
子、一般には回折格子によって分離され、分光計におい
て、化学分離装置から出る化学混合物によって吸収され
る放射線部分が測定される。個別フォトセンサを備える
分光計の場合、一般に回折格子を回転させて、任意の一
時点において、ある狭帯域の波長がフォトセンサに当た
るようにする。フォトセンサ・アレイを備える分光計の
場合、問題となる全ての波長が同時に検出される。
に用いられる分光計アセンブリがある。液体クロマトグ
ラフィまたはキャピラリ電気泳動法を用いる化学分析器
には、一般に、分光計内の個別フォトセンサまたはフォ
トセンサ・アレイがある。時間の経過につれて変化する
化学混合物が、化学分離装置を出る。広帯域の放射線源
がこの化学混合物に当たる。広帯域の光は、波長分散素
子、一般には回折格子によって分離され、分光計におい
て、化学分離装置から出る化学混合物によって吸収され
る放射線部分が測定される。個別フォトセンサを備える
分光計の場合、一般に回折格子を回転させて、任意の一
時点において、ある狭帯域の波長がフォトセンサに当た
るようにする。フォトセンサ・アレイを備える分光計の
場合、問題となる全ての波長が同時に検出される。
【００１３】分析化学に用いられる分光計は、一般に、
広いダイナミック・レンジにわたって直線性を必要とす
る。例えば、自動化化学製品製造の場合、標準試料の濃
縮度を高くして、特定の波長におけるほぼ全ての光を吸
収することが可能である。対照的に、診断用途の場合に
は、試料に問題となる物質の痕跡がごくわずかしかない
ようにして、問題となる波長においてごくわずかな光し
か吸収されないようにすることが可能である。結果とし
て、ダイナミック・レンジが大きくなり、システムは、
大きい信号におけるごくわずかな変化を検出しなければ
ならない。
広いダイナミック・レンジにわたって直線性を必要とす
る。例えば、自動化化学製品製造の場合、標準試料の濃
縮度を高くして、特定の波長におけるほぼ全ての光を吸
収することが可能である。対照的に、診断用途の場合に
は、試料に問題となる物質の痕跡がごくわずかしかない
ようにして、問題となる波長においてごくわずかな光し
か吸収されないようにすることが可能である。結果とし
て、ダイナミック・レンジが大きくなり、システムは、
大きい信号におけるごくわずかな変化を検出しなければ
ならない。
【００１４】一般に、各フォトセンサに関連した固有の
キャパシタンスの充電は暗がりで行われ、露光すると、
各フォトセンサからその関連するキャパシタンスの放電
が生じる。温度は、光に当たらなくても流れる電流（暗
電流）の量、放電率（量子化効率）、及び、増幅器及び
アナログ・デジタル変換器のような関連する電子装置に
よって発生するノイズ及びオフセットに影響を及ぼす。
さらに、温度は、寸法変化のため、回折格子からの波長
位置と相対的なダイオード・アレイ内における個別フォ
トダイオードの位置的確度(positional accuracy)にも
影響を及ぼす。
キャパシタンスの充電は暗がりで行われ、露光すると、
各フォトセンサからその関連するキャパシタンスの放電
が生じる。温度は、光に当たらなくても流れる電流（暗
電流）の量、放電率（量子化効率）、及び、増幅器及び
アナログ・デジタル変換器のような関連する電子装置に
よって発生するノイズ及びオフセットに影響を及ぼす。
さらに、温度は、寸法変化のため、回折格子からの波長
位置と相対的なダイオード・アレイ内における個別フォ
トダイオードの位置的確度(positional accuracy)にも
影響を及ぼす。
【００１５】図３には、分光計のセンサの実施例が示さ
れている。フォトダイオード・アレイ３００及び演算増
幅器回路３０２（フォトダイオード・アレイからの信号
を増幅するために用いられる）は、両方とも、共通のセ
ラミック基板３０４に取り付けられる。システムの他の
部分から受信する電磁ノイズの影響を最小限に抑えるた
め、増幅器は、低インピーダンスであることが望まし
く、また、センサの出力（高インピーダンス出力の場合
が多い）に物理的に近接して配置するのも望ましい。特
定の実施例におけるフォトダイオード・アレイ３００
は、比較的細長い（長さ約２７ｍｍ、幅約４ｍｍ）。従
って、細長い形状のため、熱伝達の均一性が問題であ
る。さらに、測定される光信号の変化に関する時間期間
及び熱伝達時間（増幅回路からセンサ・アセンブリまで
の）は、両方とも、ほぼ数秒程度である。熱フィードバ
ックの電子的結果の正味の影響としては、正のフィード
バックまたは負のフィードバックがあり得るが、いずれ
の場合にせよ、フィードバックによって信号に比例した
ノイズを生じることになる。ランダム・ノイズの影響
は、時間平均によって軽減することができるが、信号に
比例したノイズの影響は、平均によって軽減されない。
しかし、温度センサを用いることによって、熱フィード
バックを部分的に補償することは可能である。
れている。フォトダイオード・アレイ３００及び演算増
幅器回路３０２（フォトダイオード・アレイからの信号
を増幅するために用いられる）は、両方とも、共通のセ
ラミック基板３０４に取り付けられる。システムの他の
部分から受信する電磁ノイズの影響を最小限に抑えるた
め、増幅器は、低インピーダンスであることが望まし
く、また、センサの出力（高インピーダンス出力の場合
が多い）に物理的に近接して配置するのも望ましい。特
定の実施例におけるフォトダイオード・アレイ３００
は、比較的細長い（長さ約２７ｍｍ、幅約４ｍｍ）。従
って、細長い形状のため、熱伝達の均一性が問題であ
る。さらに、測定される光信号の変化に関する時間期間
及び熱伝達時間（増幅回路からセンサ・アセンブリまで
の）は、両方とも、ほぼ数秒程度である。熱フィードバ
ックの電子的結果の正味の影響としては、正のフィード
バックまたは負のフィードバックがあり得るが、いずれ
の場合にせよ、フィードバックによって信号に比例した
ノイズを生じることになる。ランダム・ノイズの影響
は、時間平均によって軽減することができるが、信号に
比例したノイズの影響は、平均によって軽減されない。
しかし、温度センサを用いることによって、熱フィード
バックを部分的に補償することは可能である。
【００１６】図３の場合、基板の開口部３０６を利用す
ることによって、増幅回路から伝達される熱量が減少
し、伝達される熱の均一性が向上する。特定の実施例の
場合、開口部は、演算増幅回路の２つの側面のまわりに
おいて「Ｌ」字形をなしている。さらに、放熱及び温度
検知を利用することで、熱の影響はさらに軽減される。
また、増幅器領域から放散される熱は、電源接続に用い
られる導電性パッドによって接続タブ（不図示）に伝導
されるようにもなっている。温度センサ３０８を利用し
て、フォトダイオード・アレイの端部の１つの近くにお
ける温度が測定される。増幅器３０２を利用して、温度
センサ３０８からの信号の増幅も行われる。フォトダイ
オード・アレイ３００及び温度センサ３０８からの信号
がデジタル化され、デジタル化された温度センサの信号
を用いて、デジタル化されたフォトダイオードの信号が
数値的に補償される。最後に、基板３０４の背面におけ
る導電性接地面（不図示）が、温度の均一性を向上させ
るのに役立つ。もちろん、基板の開放領域３０６は、接
地面にも通っている。
ることによって、増幅回路から伝達される熱量が減少
し、伝達される熱の均一性が向上する。特定の実施例の
場合、開口部は、演算増幅回路の２つの側面のまわりに
おいて「Ｌ」字形をなしている。さらに、放熱及び温度
検知を利用することで、熱の影響はさらに軽減される。
また、増幅器領域から放散される熱は、電源接続に用い
られる導電性パッドによって接続タブ（不図示）に伝導
されるようにもなっている。温度センサ３０８を利用し
て、フォトダイオード・アレイの端部の１つの近くにお
ける温度が測定される。増幅器３０２を利用して、温度
センサ３０８からの信号の増幅も行われる。フォトダイ
オード・アレイ３００及び温度センサ３０８からの信号
がデジタル化され、デジタル化された温度センサの信号
を用いて、デジタル化されたフォトダイオードの信号が
数値的に補償される。最後に、基板３０４の背面におけ
る導電性接地面（不図示）が、温度の均一性を向上させ
るのに役立つ。もちろん、基板の開放領域３０６は、接
地面にも通っている。
【００１７】熱源（増幅器３０２）に対する温度センサ
３０８の位置は重要である。温度センサが、熱源とフォ
トダイオード・アレイの間にある場合、センサ温度は、
フォトダイオード・アレイの温度よりわずかに早めに変
化し、温度センサにおける温度変化の大きさは、フォト
ダイオード・アレイにおける温度変化の大きさをわずか
に上回ることになる。フォトダイオード・アレイが温度
センサと熱源の間にある場合には、その逆もいえる。フ
ォトダイオード・アレイの端部の１つに温度センサを配
置することによって、（フォトダイオード・アレイの）
温度測定とフィードバック・タイミングの両方の正確度
が高まることになる。図３に示す実施例の場合、追加熱
源は、測定される光の赤外波長である。センサは、赤外
波長の光を受けるフォトダイオードの端部近くに配置さ
れる。
３０８の位置は重要である。温度センサが、熱源とフォ
トダイオード・アレイの間にある場合、センサ温度は、
フォトダイオード・アレイの温度よりわずかに早めに変
化し、温度センサにおける温度変化の大きさは、フォト
ダイオード・アレイにおける温度変化の大きさをわずか
に上回ることになる。フォトダイオード・アレイが温度
センサと熱源の間にある場合には、その逆もいえる。フ
ォトダイオード・アレイの端部の１つに温度センサを配
置することによって、（フォトダイオード・アレイの）
温度測定とフィードバック・タイミングの両方の正確度
が高まることになる。図３に示す実施例の場合、追加熱
源は、測定される光の赤外波長である。センサは、赤外
波長の光を受けるフォトダイオードの端部近くに配置さ
れる。
【００１８】熱を遮断するための基板の開口部は、個別
フォトセンサを備える分光計にも有効である。一般に、
２つのフォトセンサが用いられ、一方のセンサが放射線
源からの光を直接検出し、もう一方のセンサが化学混合
物を通ってきた光を検出する。第１のセンサの出力から
第２のセンサの出力を減ずることによって、放射線源か
らの強度の揺らぎが部分的に補償される。２つのフォト
センサは、できるだけ厳密に整合させる必要がある。２
つのセンサは、熱特性の整合を確保するため、材料の同
じ部分から切り取ることが望ましい。さらに、共通の基
板に両方のセンサを取り付け、同じ熱的環境を確保する
ことが有利である。さらに、センサと共に、関連する増
幅器をその基板に取り付けて、センサだけでなく増幅器
にも同じ熱的環境をもたらし、電磁ノイズの影響を最小
限に抑えるようにするのも有効である。しかし、波長の
各狭帯域毎に、第１のセンサから第１の増幅器への信号
及び第２のセンサから第２の増幅器への信号は、波長の
特定の帯域における吸光しだいで、同じになるか、ある
いは、大幅に異なることになる可能性がある。従って、
増幅器は、等しく熱を発生する場合もあれば、大幅に異
なる速度で熱を発生する場合もある。比較的短い時間期
間においては、フォトセンサの１つが増幅器から受ける
熱と、もう１つのセンサがその増幅器から受ける熱が異
なる可能性がある。従って、フォトセンサに対する増幅
器による熱発生の影響を軽減することが必要になる。基
板の開口部によって、信号の変化に比例した急速な温度
変動の影響が軽減され、同時に、共通基板によって、よ
り長期にわたる熱整合が得られるように、共通したまわ
りの熱的環境も提供される。
フォトセンサを備える分光計にも有効である。一般に、
２つのフォトセンサが用いられ、一方のセンサが放射線
源からの光を直接検出し、もう一方のセンサが化学混合
物を通ってきた光を検出する。第１のセンサの出力から
第２のセンサの出力を減ずることによって、放射線源か
らの強度の揺らぎが部分的に補償される。２つのフォト
センサは、できるだけ厳密に整合させる必要がある。２
つのセンサは、熱特性の整合を確保するため、材料の同
じ部分から切り取ることが望ましい。さらに、共通の基
板に両方のセンサを取り付け、同じ熱的環境を確保する
ことが有利である。さらに、センサと共に、関連する増
幅器をその基板に取り付けて、センサだけでなく増幅器
にも同じ熱的環境をもたらし、電磁ノイズの影響を最小
限に抑えるようにするのも有効である。しかし、波長の
各狭帯域毎に、第１のセンサから第１の増幅器への信号
及び第２のセンサから第２の増幅器への信号は、波長の
特定の帯域における吸光しだいで、同じになるか、ある
いは、大幅に異なることになる可能性がある。従って、
増幅器は、等しく熱を発生する場合もあれば、大幅に異
なる速度で熱を発生する場合もある。比較的短い時間期
間においては、フォトセンサの１つが増幅器から受ける
熱と、もう１つのセンサがその増幅器から受ける熱が異
なる可能性がある。従って、フォトセンサに対する増幅
器による熱発生の影響を軽減することが必要になる。基
板の開口部によって、信号の変化に比例した急速な温度
変動の影響が軽減され、同時に、共通基板によって、よ
り長期にわたる熱整合が得られるように、共通したまわ
りの熱的環境も提供される。
【００１９】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。 （実施態様１）． 基板に取り付けられた第１と第２の
デバイスと、第１と第２のデバイスの間に存在する最短
の直線を有する電子装置において、前記第１のデバイス
は温度変化に感応し、前記第２のデバイスは前記第１の
デバイスの温度を変動させることが可能であるとき、前
記最短の直線に沿う熱伝導を遮断する、前記基板を貫通
する開口部を有することを特徴とする電子装置。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。 （実施態様１）． 基板に取り付けられた第１と第２の
デバイスと、第１と第２のデバイスの間に存在する最短
の直線を有する電子装置において、前記第１のデバイス
は温度変化に感応し、前記第２のデバイスは前記第１の
デバイスの温度を変動させることが可能であるとき、前
記最短の直線に沿う熱伝導を遮断する、前記基板を貫通
する開口部を有することを特徴とする電子装置。
【００２０】（実施態様２）． 前記第１のデバイスが
フォトダイオードであることを特徴とする、実施態様１
に記載の電子装置。
フォトダイオードであることを特徴とする、実施態様１
に記載の電子装置。
【００２１】（実施態様３）． 前記第１のデバイスが
フォトダイオード・アレイであることを特徴とする、実
施態様１に記載の電子装置。
フォトダイオード・アレイであることを特徴とする、実
施態様１に記載の電子装置。
【００２２】（実施態様４）． 実施態様３に記載の前
記電子装置において、第１の端部を備えたフォトダイオ
ードと、前記フォトダイオード・アレイの第１の端部近
くに配置された温度センサを有することを特徴とする、
前記電子装置。
記電子装置において、第１の端部を備えたフォトダイオ
ードと、前記フォトダイオード・アレイの第１の端部近
くに配置された温度センサを有することを特徴とする、
前記電子装置。
【００２３】（実施態様５）． 前記フォトダイオード
・アレイの第１の端部が赤外光を受けることを特徴とす
る、実施態様４に記載の電子装置。
・アレイの第１の端部が赤外光を受けることを特徴とす
る、実施態様４に記載の電子装置。
【００２４】（実施態様６）． 分光計に用いられる実
施態様２、３、４、または、５に記載の電子装置。
施態様２、３、４、または、５に記載の電子装置。
【００２５】（実施態様７）． 基板に取り付けられた
第１と第２のデバイスから構成され、前記第１のデバイ
スが温度変化に感応し、前記第２のデバイスが前記第１
のデバイスの温度を変動させることができるようになっ
ており、前記第１と前記第２のデバイスの間に最短の直
線が存在する装置における熱特性を改善するアセンブリ
方法において、前記開口部によって、前記最短の直線を
遮断するよう前記基板に開口部を形成するステップを有
する、熱特性改善アセンブリ方法。
第１と第２のデバイスから構成され、前記第１のデバイ
スが温度変化に感応し、前記第２のデバイスが前記第１
のデバイスの温度を変動させることができるようになっ
ており、前記第１と前記第２のデバイスの間に最短の直
線が存在する装置における熱特性を改善するアセンブリ
方法において、前記開口部によって、前記最短の直線を
遮断するよう前記基板に開口部を形成するステップを有
する、熱特性改善アセンブリ方法。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いると、少な
くとも２つのデバイスが、一般的な熱伝導基板に取り付
けられているシステムの場合に、少なくともデバイスの
１つによる少なくとももう１つのデバイスに対する熱的
影響（伝達される熱量及び伝達される熱の均一性を含
む）を軽減した電子装置及びそのアセンブリ方法を提供
することができる。また、複雑でなく、コスト的に有効
なやり方で熱的影響を軽減した電子装置及びそのアセン
ブリ方法を提供することができる。
くとも２つのデバイスが、一般的な熱伝導基板に取り付
けられているシステムの場合に、少なくともデバイスの
１つによる少なくとももう１つのデバイスに対する熱的
影響（伝達される熱量及び伝達される熱の均一性を含
む）を軽減した電子装置及びそのアセンブリ方法を提供
することができる。また、複雑でなく、コスト的に有効
なやり方で熱的影響を軽減した電子装置及びそのアセン
ブリ方法を提供することができる。
【図１】熱伝導性基板に取り付けられる２つのデバイス
を備えた電子アセンブリの平面図である。
を備えた電子アセンブリの平面図である。
【図２】本発明に基づいて改良された熱的特性を備え
る、図１の電子アセンブリの平面図である。
る、図１の電子アセンブリの平面図である。
【図３】熱的特性を改善するための基板における開口部
の実施例に関する平面図である。
の実施例に関する平面図である。
１００ 電子デバイス １０２ 電子デバイス １０４ 基板 ２００ 開口部 ３００ フォトダイオード・アレイ ３０２ 演算増幅器回路 ３０４ セラミック基板 ３０６ 開口部 ３０８ 温度センサ
Claims (7)
- 【請求項１】基板に取り付けられた第１と第２のデバイ
スと、第１と第２のデバイスの間に存在する最短の直線
を有する電子装置において、 前記第１のデバイスは温度変化に感応し、前記第２のデ
バイスは前記第１のデバイスの温度を変動させることが
可能であるとき、 前記最短の直線に沿う熱伝導を遮断する、前記基板を貫
通する開口部を有することを特徴とする電子装置。 - 【請求項２】前記第１のデバイスがフォトダイオードで
あることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。 - 【請求項３】前記第１のデバイスがフォトダイオード・
アレイであることを特徴とする、請求項１に記載の電子
装置。 - 【請求項４】請求項３に記載の前記電子装置において、 第１の端部を備えたフォトダイオードと、 前記フォトダイオード・アレイの第１の端部近くに配置
された温度センサを有することを特徴とする、 前記電子装置。 - 【請求項５】前記フォトダイオード・アレイの第１の端
部が赤外光を受けることを特徴とする、請求項４に記載
の電子装置。 - 【請求項６】分光計に用いられる請求項２、３、４、ま
たは、５に記載の電子装置。 - 【請求項７】基板に取り付けられた第１と第２のデバイ
スから構成され、前記第１のデバイスが温度変化に感応
し、前記第２のデバイスが前記第１のデバイスの温度を
変動させることができるようになっており、前記第１と
前記第２のデバイスの間に最短の直線が存在する装置に
おける熱特性を改善するアセンブリ方法において、 前記開口部によって、前記最短の直線を遮断するよう前
記基板に開口部を形成するステップを有する、熱特性改
善アセンブリ方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP95102302A EP0727928B1 (en) | 1995-02-18 | 1995-02-18 | Electronic assembly having improved thermal characteristics |
| DE95102302.7 | 1995-02-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08250822A true JPH08250822A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=8218998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8012078A Pending JPH08250822A (ja) | 1995-02-18 | 1996-01-26 | 熱特性改善電子装置及びそのアセンブリ方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5900649A (ja) |
| EP (1) | EP0727928B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08250822A (ja) |
| DE (1) | DE69500046T2 (ja) |
| ES (1) | ES2092413T3 (ja) |
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| JP2012204775A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | プリント配線板、そのプリント配線板を用いた回路基板、および回路基板の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2092413T3 (es) | 1996-11-16 |
| DE69500046T2 (de) | 1997-01-30 |
| EP0727928A1 (en) | 1996-08-21 |
| EP0727928B1 (en) | 1996-09-18 |
| US5900649A (en) | 1999-05-04 |
| DE69500046D1 (de) | 1996-10-31 |
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| A02 | Decision of refusal |
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