(57)【要約】電子デバイスの蓋部（３０）を測定する様々なデバイスが提供される。一態様において、集積回路（３２）と、集積回路（３２）上に配置する蓋部（３０）と、蓋部（３０）に関連した２つの異種金属からなる接点（４６）を備えた装置が提供される。接点（４６）は熱電対を構成することにより、蓋部（３０）の温度を表す出力信号を供給する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路（３２）用の蓋部（３０）と、
前記蓋部（３０）に関連した２つの異種金属からなり、熱電対を構成することにより前記蓋部（３０）の温度を表す出力信号を供給する接点（４６）を備えた装置。
【請求項２】
電子デバイス（３２）と、
前記電子デバイス（３０）上に配置する蓋部（３０）と、
前記蓋部（３０）に関連した２つの異種金属からなり、熱電対を構成することにより前記蓋部（３０）の温度を表す出力信号を供給する接点（４６）を備えた装置。
【請求項３】
前記蓋部（３０）は、金属芯（５４）及び該金属芯（５４）を囲む金属被覆（５６）を備えている請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記蓋部（３０）は金属芯（５４）及び該金属芯を囲む金属被覆（５６）を備えており、前記接点（４６）は前記金属被覆及び前記金属被覆（５６）に結合した異種金属導線（４４）を備えている請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記蓋部（３０’）は金属芯（５４’）及び該金属芯（５４’）を囲む金属被覆（５６’）を備えており、前記接点（４６）は前記金属芯の一部分及び該金属芯の一部分と結合した異種金属導線（４４）を備えている請求項１または２に記載の装置。
【請求項６】
前記熱電対から前記出力信号を受信する検出器（４８）を備えた請求項１または２に記載の装置。
【請求項７】
前記蓋部（３０）上に配置可能であり、前記蓋部の温度を制御する温度制御システム（４０）を備えた請求項１または２に記載の装置。
【請求項８】
集積回路（３２）の蓋部（３０）の温度を検出する方法であって、
前記蓋部（３０）に関連した２つの異種金属からなる接点（４６）を形成することにより、前記蓋部の温度を表す第１の出力信号を供給するように動作可能な熱電対を構成し、
前記接点（４６）を検出器（４８）に結合することにより、前記第１の出力信号を受信して前記蓋部の温度を表す第２の出力信号を生成する方法。
【請求項９】
前記接点形成は、前記蓋部に異種金属導線（４４）を結合させることを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記蓋部の温度を測定しながら前記集積回路（３２）を動作させる、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記蓋部（３０）にヒートシンク（６２）を結合させる、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には集積回路に関し、詳細には集積回路の温度管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多種にわたる現在入手可能な集積回路を１つの基板上に実装し、それを今度はプリント回路基板または他の種類の実装構造体に取り付ける。プリント回路基板への取り付け後、集積回路を蓋部で覆うことにより、集積回路に保護被覆を施すだけではなく、熱が集積回路からある種の冷却構造、あるいは別種の冷却構造へと移動しやすくなる場合もある。試験を行う状況では、蓋部上には通常、温度制御システム、すなわち「加熱器」が配置されている。集積回路に電気的性能試験や他の種類の性能試験が施されている間、加熱器は集積回路の温度を指定された範囲内に保つように動作可能である。このような試験により、集積回路は、実際の回路動作で生じるものよりも過酷な条件に晒されることが多い。従って、温度制御システムを用いて、集積回路の温度が急上昇してチップ故障が発生するのを防いでいる。
【０００３】
試験及び製造の両方の観点から、集積回路及びそれに対応する蓋部の熱環境についての正確な知識が重要になる。この点において、今日の集積回路のほとんどが、温度測定デバイスとなる内蔵のダイオードを有している。従来の加熱器もまた、加熱器の上面に配置された内蔵のサーマルダイオードを有するものが多い。言うまでもなく、従来の構成の難点は、集積回路に内蔵のダイオードは集積回路の温度の測定を比較的良好に行い、かつ温度制御システムに内蔵のサーマルダイオードも同様に温度制御システムの温度の測定を許容レベルで行うが、どちらも蓋部の温度を許容できるほど正確には測定できないことである。興味深いことに、蓋部の温度は、対象となる電子装置の所望の温度特性の規格として電子機器メーカーが使用することが多い。
【０００４】
蓋部の温度を測定する従来技術の１つとして、Ｔ熱電対等の検出プローブをクライオテック（Ｋｒｙｏｔｅｃｈ）ブランドの加熱器とともに使用するものが挙げられる。この熱電対を蓋部に接触させるのである。この技術の難点は、蓋部への接続を邪魔するものなく行う必要があることであるが、これは完全に表面接触している加熱器の場合通常は実現できない。プローブをより良好に接続させようとすると、集積回路と加熱器の間の伝熱経路の熱抵抗をかえって増大させてしまう可能性がある。
【０００５】
より遠隔からの検出技術、例えば赤外線検出もまた、蓋部と遠隔センサの間の経路に邪魔になるものがないことが重要となる。蓋部への接続を接触式のプローブで行おうが遠隔式の温度センサで行おうが、熱抵抗を増大させてしまい、その結果集積回路の発熱レベルを制御する能力が著しく低下してしまう危険を冒すことになる。
【０００６】
本発明は上述の難点のうちの１つ以上の影響を克服または削減することを目標としている。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の一態様に従って、電子デバイスと、電子デバイス上に配置する蓋部と、蓋部に関連した２つの異種金属からなる接点を備えた装置が提供される。接点は熱電対を構成することにより、蓋部の温度を表す出力信号を供給する。
【０００８】
本発明の別の態様に従って、集積回路と、集積回路上に配置する蓋部と、蓋部に関連した２つの異種金属からなる接点を備えた装置が提供される。接点は熱電対を構成することにより、蓋部の温度を表す出力信号を供給する。
【０００９】
本発明の別の態様に従って、集積回路用の蓋部と、蓋部に関連した２つの異種金属からなる接点を備えた装置が提供される。接点は熱電対を構成することにより、蓋部の温度を表す出力信号を供給する。
【００１０】
本発明の別の態様に従って、電子デバイスと、電子デバイス上に配置する蓋部と、蓋部に関連した２つの異種金属からなる接点を備えた装置が提供される。接点は熱電対を構成することにより、蓋部の温度を表す出力信号を供給する。蓋部にはヒートシンクが結合されている。
【００１１】
本発明の別の態様に従って、集積回路の蓋部の温度を検出する方法が提供される。２つの異種金属からなる接点を蓋部に関連して形成することにより、蓋部の温度を表す第１の出力信号を供給するように動作可能な熱電対を構成する。接点を検出器に結合することにより、第１の出力信号を受信して蓋部の温度を表す第２の出力信号を生成する。
【００１２】
本発明の上述の効果及び他の効果は、以下に続く詳細な説明に目を通し、図面を参照することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に説明される図面において、参照番号は、同一の要素が２つ以上の図に現れる場合には大体において繰り返されている。各図面、特に図１を見てみると、そこには基板１２上に直接実装された集積回路チップ１０の従来例の分解図が示されている。基板１２は、プリント回路基板もしくは他の構造体（図示省略）上のソケットにそれぞれ挿入されるように設計された複数のピン１４を有している。蓋部１６は、集積回路１０上に納まるとともに集積回路１０を覆うように設計されている。通常は、熱伝達材料１８を蓋部１６と集積回路１０の間に配置することで、集積回路１０と蓋部１６の間で熱移動が促進される。蓋部１６上には温度制御デバイス２０が配置されている。温度制御システム２０は、集積回路１０に様々な形態の電気的試験や性能試験が施されている間、集積回路を指定された温度に保つように設計されている。この点において、温度制御システム２０は、必要に応じて集積回路１０の温度を上げることも下げることも可能である。温度制御システム２０は冷却機能も加熱機能も両方備えるように設計されているが、このようなデバイスは産業界では一般的に「加熱器」または「温度制御ユニット」と呼ばれている。
【００１４】
集積回路１０は通常、図１に楕円２２で概略的に示された温度測定用の内蔵のダイオードを有している。温度制御システム２０も同様に、自身の上側２６に配置された温度検出ダイオード２４が備わっている。背景技術の項でも説明したように、図１で示された従来の設計に関係する難点は、温度制御システム２０の温度検出ダイオード２４は、温度制御システム２０の上面２６での温度測定を行うように動作可能ではあるが、蓋部１６の温度の正確な測定値は提供しないことである。同じことは集積回路１０に内蔵された温度検出ダイオード２２にも当てはまる。温度検出ダイオード２２は、蓋部１６の温度の正確な測定値を提供することは全く不可能である。
【００１５】
図２は蓋部３０を有する装置または蓋部機構２８の実施例の分解図であり、ここで蓋部３０は、電子デバイス３２を覆うとともに蓋部３０の温度の正確な測定を行うことが可能である。蓋部３０は、電子デバイス３２を部分的にも全体的にも所望するように覆うことができる。電子デバイス３２は、蓋部が装着し得る実質的に任意の電子デバイスであってもよい。蓋部は単体の形状でも筐体の一部でもよいことは理解すべきである。本実施例では、電子デバイス３２は集積回路チップである。集積回路３２は、直接実装あるいは集積回路を基板上に配置する他の周知の技術によって、基板３４に実装されている。基板３４は、周知のプラスチック、セラミック、または回路基板に適した他の材料で形成されていてもよい。基板３４には、プリント回路基板または他の種類の実装デバイス上にあるソケットにそれぞれ挿入されるように設計された複数の導体ピン３６が備わっている。蓋部３０の下にある集積回路３２上には、熱伝達材料３８が任意で配置されている。熱伝達材料３８は、インジウム等の一種類の金属または複数種の金属、あるいは周知の放熱用ペーストまたはプラスチック材料から所望するように形成することができる。蓋部３０上には温度制御システム４０が配置されていて、上記で図１とともに説明された温度制御システム２０として機能する。
【００１６】
蓋部３０には導線４２，４４が接続されている。導線のうちの一方、本例では導線４４と蓋部３０との接続点が異種金属接点４６を形成し、これが熱電対として機能する。導線４２，４４の各他端は検出器４８に接続されている。検出器４８は接点４６からの電圧出力信号を受信して、蓋部の温度を示す視覚的な出力といった別の出力信号を供給するように動作可能である。検出器４８は電圧計、熱電対検出専用の検出器、コンピュータ等であってもよい。ある実施例では、検出器はウェーブテック（Ｗａｖｅｔｅｋ）製の２３ＸＴ型マルチメータであってもよい。検出器４８は、基準接点５０及び補償回路５２を有しているのが好都合な場合がある。基準接点５０は、検出接点４６と同様の種類の異種金属接点であるのが好都合である。基準接点５０は既知の温度に保たれていてもよい。補償回路５２は、例えば０℃以外の温度において基準接点５０を有することによって生じるあらゆる測定差に対して補償を行うのが好都合である。必要に応じて、基準接点５０を０℃等のある一定の温度に保つことも可能である。補償回路５２は基準接点を必要とせずに補償を行ってもよい。いずれの場合でも、検出器４８は導線４２，４４の両端の電位差を検出するように動作可能であり、その結果、蓋部３０の検出接点４６での温度が測定される。
【００１７】
ここで、図２で図示された断面３−３における蓋部３０の断面図である図３に注目する。本実施例では、蓋部３０は、金属被覆５６で囲まれた金属中芯５４を有している。中芯５４は、無数の異なる金属材料、例えば、銅、銀、金、クロム、ロジウム、アルミニウム、ニッケル、鉄、白金、これらの合金等で形成されていてもよい。被覆５６は同種の材料で形成されていてもよい。本実施例では、中芯５４は銅で、被覆５６はニッケルで形成されている。導線４４は、導線４４と被覆５６の間の界面で異種金属検出接点４６を形成するように、被覆５６とは異なる金属で形成されている。導線４４のために選択する材料は、導電率を得るように、かつ、被覆５６との異種金属界面を形成するように選択されている。ここでも、例えば、銅、銀、金、クロム、ロジウム、アルミニウム、ニッケル、鉄、白金、これらの合金等の様々な材料が用いられていてもよい。本実施例では、導線４４は銅とニッケルの合金で形成されている。導線４２のために選択される材料は被覆材料５６とは異種でも同種でもよい。導線４２のために選択された材料が被覆材料５６とは異種である場合、導線４２と被覆の間の界面もまた検出接点として使用することができるであろう。本実施例では、導線４２のために選択された材料は銅である。導線４２，４４の蓋部３０への結合は、溶接によって、または導線４２，４４を蓋部３０に接触させて把持する周知の取り付け部品を介して行うことが好都合である。
【００１８】
言うまでもなく、異種金属検出接点４６を形成するために、数種の標準的な材料の組み合わせを用いてもよい。以下に示す表は、２つの異種金属の組み合わせ、熱電対の型式、概算の最高温度範囲、及び温度係数を列挙したものである。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
蓋部３０’の別の実施例を図４に示す。本実施例では、中芯５４及び被覆５６は、一般的に上記で図３とともに説明したように構成されていてもよい。しかし、本実施例において検出接点４６は、導線４４と中芯５４’の一部分との間で物理的接続を行うことにより形成される。この形成は、中芯５４’の一部を露出するように、領域５８，６０において被覆５６’を部分的に除去することによって実現してもよい。ここでも、導線４２を銅で、導線４４を銅とニッケルの合金で形成してもよい。このようにして、検出接点４６は、銅製中芯５４’と異種金属である銅−ニッケル導線４４の間の界面から構成されている。被覆５６の導線部５８，６０の除去は、多数の技術、例えば研削、電気化学的研磨、化学エッチング、または他の周知の技術によって行われてもよい。必要に応じて、領域５８，６０を材料除去を必要とせずに形成してもよい。
【００２１】
図３及び４の各実施例は、蓋部３０または３０’に熱電対を構成するという目的が、蓋部３０または３０’に関連する異種金属接点を備えることにより実現されることを図示するためのものである。この特定の異種金属接点がどのようにして実現されるかは、多種多様なことに影響される。
【００２２】
再び図２を参照に、熱伝達材料３８、蓋部３０及び温度制御システム４０は、完全に組み立てると、集積回路３２の上に積層体を構成する。システムを組み立てた状態で、集積回路３２に電気的試験及び／または他の性能試験が施されてもよく、また試験中に検出接点４６及び検出器４８を用いて蓋部３０の温度を監視していてもよい。温度制御システム４０及び集積回路は、図１に記載の種類の内蔵の温度検出ダイオードを、温度制御システム４０と集積回路３２の各温度を蓋部３０の温度と一緒に監視できるように装備していてもよいことを理解すべきである。
【００２３】
上述の実施例において、熱電対の蓋部３０への搭載は、温度制御システム４０を蓋部３０上に配置し、集積回路３２の温度をある指定された範囲内に保つために使用するという試験の状況において利用される。しかし、内蔵の熱電対を有する蓋部３０は試験状況以外に使用してもよい。
【００２４】
ここで、図５に注目する。図５は図２のような分解図であるが、本実施形態ではヒートシンク６２を図２に図示された実施形態の温度制御システム４０の代わりに使用する。図２の実施形態のように、基板３４上に集積回路３２を実装し、蓋部３０と集積回路３２の間に熱伝達材料３８を介在させる。他の実施形態と同様に、導線４２，４４を蓋部及び検出器４８に接続する。異種金属検出接点４６を備えることで電圧信号が生成され、それを検出器４８が受信する。完全に組み立てると、蓋部３０は熱伝達材料３８上に、ヒートシンク６２は蓋部３０上にそれぞれ納まる。この種の配置は、ヒートシンクを温度管理のために集積回路上で効果的に使用することができる、例えばコンピュータあるいは他の電子システムにおいて使用されていてもよい。ヒートシンク６２は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、クロム、ロジウム、ニッケル、鉄、白金、これらの合金等の様々な種類の材料で形成されていてもよい。本明細書において他の箇所に記しているように、検出器４８には基準接点５０及び補償回路５２が備わっていてもよい。
【００２５】
任意の冷却ファン６４を使用することによって、空気等の気体をヒートシンク６２を通って強制排気してもよい。冷却ファン６４を任意のファンコントローラ６６によって制御してもよい。ファンコントローラ６６は、蓋部３０の温度を表す検出器４８からの出力信号を受信することができる。その結果、冷却ファンコントローラ６６は、検出器からの出力信号値次第で必要があれば冷却ファン６４の速度を変化させる。検出器４８、基準接点５０、補償回路５２、及びファンコントローラ６６は単体の部品でもよいし、１つのデバイスや集積回路に所望通りに統合されていてもよい。
【００２６】
本発明は様々な変形や代替形が可能である一方で、特定の実施形態は図面では一例として示され、本明細書では詳細に説明されてきた。しかし、本発明を開示された特定の形態に限定する意図はないことは理解すべきである。むしろ本発明は、添付請求項で定義されるような本発明の精神と範囲にある全ての変形、均等物、代替形を網羅するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】直付けされた集積回路と加熱器の従来例の分解図。
【図２】本発明に従って、電子デバイスを覆い、蓋部の温度の測定を実施できる装置または蓋部機構の実施例の分解図。
【図３】本発明に従って、図２で図示された断面３−３における蓋部の断面図。
【図４】本発明に従って、図２で図示された蓋部の別の実施例の断面図。
【図５】本発明に従って、電子デバイスを覆い、蓋部の温度の測定を実施できる装置または蓋部機構の別の実施例の分解図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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