(57)【要約】【課題】取付け対象物との接触面の温度を精度良く長寿命に測定できる温度センサ付きヒートシンクを実現する。【解決手段】  ヒートシンク本体の取付け対象物との接触面に温度センサが設けられた温度センサ付きヒートシンクにおいて、ヒートシンク本体の取付け対象物との接触面に設けられた凹部と、この凹部に設けられ一面が前記取付け対象物に接する温度センサと、この温度センサと前記凹部との間に設けられこの温度センサの前記一面を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体とを具備したことを特徴とする温度センサ付きヒートシンクである。【選択図】図１
2007234950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク本体の取付け対象物との接触面に温度センサが設けられた温度センサ付きヒートシンクにおいて、
ヒートシンク本体の取付け対象物との接触面に設けられた凹部と、
この凹部に設けられ一面が前記取付け対象物に接する温度センサと、
この温度センサと前記凹部との間に設けられこの温度センサの前記一面を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体と
を具備したことを特徴とする温度センサ付きヒートシンク。
【請求項２】
前記温度センサは、前記取付け対象物に一面が接する基板と、
この基板の他面に設けられた薄膜抵抗素子部と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の温度センサ付きヒートシンク。
【請求項３】
前記薄膜抵抗素子部は、白金薄膜抵抗素子を有すること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の温度センサ付きヒートシンク。
【請求項４】
前記熱絶縁体は熱絶縁樹脂体であること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の温度センサ付きヒートシンク。
【請求項５】
前記熱絶縁体は熱絶縁ゴム体であること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の温度センサ付きヒートシンク。
【請求項６】
前記熱絶縁体はシリコンゴム体であること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の温度センサ付きヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取付け対象物との接触面の温度を精度良く長寿命に測定できる温度センサ付きヒートシンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度センサ付きヒートシンクに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０２８９１８号公報
【０００４】
図４は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
このような装置は、例えば、半導体テスト装置のＩＣハンドラに使用される。
更に、詳述すれば、ＩＣハンドラのＡＴＣ（Automatic  Thermo  Control）装置のＩＣ空冷部での測定対象のＩＣの放熱に使用される。
【０００５】
ＡＴＣ装置は、ＩＣの発熱温度を検知し、温度上昇がある温度を超えたときにチューブから空気をヒートシンクに噴射し、ＩＣがある温度以下になると噴射を止めて、ＩＣがある一定の温度範囲になるようにコントロールするものである。
【０００６】
図４において、剣山型のヒートシンク（Ｃ／Ｋヒートシンク）１の底面２は、ＩＣ等の冷却対象物３に伝熱的に接している。
剣山型のヒートシンク（Ｃ／Ｋヒートシンク）１のなるべく底面２に近い箇所に、小型円筒形の白金抵抗素子型温度センサ４が配置されており、これで測定対象のＩＣ３の表面温度を計測する。
ここで、Ｃ／Ｋヒートシンクとは、change  kitヒートシンクであって、放熱ヒートシンクを含み、ＩＣを吸着搬送、コンタクト、冷却するユニットのことである。
【０００７】
図５は従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図５において、ヒートシンク１１の底面１２からわずかに突き出るように、セラミックス基板白金抵抗素子型小型温度センサ１３が配置されている。
【０００８】
セラミックス基板白金抵抗素子型小型温度センサ１３は、ヒートシンクの底面１２に対して垂直方向には移動可能で、かつ、ヒートシンク１１の穴部１４にゴム・スポンジ等の弾性体またはスプリングなどの弾性体１５を介して配置されている。
【０００９】
以上の構成において、ＩＣ１６にヒートシンク１１を押し当てた際、センサ１３が穴部１４の内部に押し込まれ、ヒートシンク底面１２とセンサ面とが一致する。
【００１０】
図６は従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
熱電対２１が、ヒートシンク２２の底面２３に設けられた熱電対ブロック部２４で保持され、熱電対の溶接部先端２１１が、熱電対ブロック部２４と共にＩＣ２５の表面に接触して温度を計測する。
【００１１】
図７は従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
平型表面温度計測用熱電対３１が、ヒートシンク３２の底面３３に設けられた熱電対ブロック部３４の下面に取り付けられており、平型表面温度計測用熱電対３１と熱電対ブロック部３４とがＩＣ３５の表面に面接触して温度を計測する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような装置においては、以下の間題点がある。
図４実施例においては、小型円筒形の温度センサ４は、剣山型のヒートシンク（Ｃ／Ｋヒートシンク）１のなるべく底面２に近い箇所（例えば、底面から0.5ｍｍの位置）に、設置される。
【００１３】
しかし、ＩＣ３の表面に直接接していないため、ＩＣ３の表面温度よりヒートシンク（Ｃ／Ｋヒートシンク）１の内部の温度の影響を受けやすく、正しいＩＣ３の表面温度を測定できない。
市販の表面温度測定専用センサプローブを使おうとすると、ヒートシンク（Ｃ／Ｋヒートシンク）１の大きさに比較してかなり大きなセンサプローブであるため、実装できない。
【００１４】
図５実施例においては、上下動を繰り返すことにより、センサ１３のリード線に繰り返し曲げ応力がかかるために、疲労破壊を起こし、断線しやすい。
ＩＣ１６への押し当て力が変化するため、測定誤差が発生し易い。
【００１５】
図６実施例においては、熱電対先端２１１がＩＣ２５の表面に直接（絶縁層は除く）接するので、見かけの応答性は良いが、熱電対ブロック部２４全体が熱的に平衡しないと正しい温度値ではないため測定誤差が大きく、応答性も大幅に劣る。
【００１６】
一例を挙げると、本発明で使用する白金薄膜抵抗素子（Ｐｔ１００Ω）が±０．３１℃（ａｔ８０℃）に比べ、熱電対２１（例えばＫタイプ）は±１．５℃（ａｔ８０℃）であり、後者が明らかに劣る。
【００１７】
また、ＩＣ２５の表面に常に熱電対先端２１１を直接（絶縁層は除く）接触させるために若干出っ張りぎみに配置する必要があり、熱電対２１に繰り返し応力がかかるため疲労破壊を起こし、断線等熱電対を劣化させ易い。
【００１８】
図７実施例においては、熱電対３１全体がＩＣ３３の表面に面接触（絶縁層は除く）するので、測定値、及び応答性が良いが、ＩＣ３３の表面に常に熱電対３１を接触させるために若干出っ張りぎみに配置する必要があり、熱電対３１に繰り返し応力がかかるため疲労破壊を起こし、断線等熱電対を劣化させ易い。（この熱電対の平面部は樹脂の絶縁層であり、密着させるには、ばね要素として働く。）
【００１９】
一例を挙げると、本発明で使用する白金薄膜抵抗素子（Ｐｔ１００Ω）が±０．３１℃（ａｔ８０℃）に比べ、熱電対（例えばＫタイプ）は±１．５℃（ａｔ８０℃）であり、後者が明らかに劣る。
【００２０】
本発明の目的は、上記の課題を解決するものである。
取付け対象物に直接平面で接触するセンサをヒートシンク本体の底面に設置し、正しく精度良く、正しい取付け対象物の表面温度を測定する。
センサとセンサ取付け用凹部（φ5）を最小にし、ヒートシンクの冷却能力の低下を最小限に抑える。
【００２１】
取付け対象物への押し当て時に、センサを移動させないようにして、センサのリード線の断線を防ぐ。
測定精度を向上する。
測温抵抗素子本体は、取付け対象物の表面接触面ではなく、基板の裏側に形成して、長寿命な温度センサを実現する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の温度センサ付きヒートシンクにおいては、
ヒートシンク本体の取付け対象物との接触面に温度センサが設けられた温度センサ付きヒートシンクにおいて、ヒートシンク本体の取付け対象物との接触面に設けられた凹部と、この凹部に設けられ一面が前記取付け対象物に接する温度センサと、この温度センサと前記凹部との間に設けられこの温度センサの前記一面を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体とを具備したことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２の温度センサ付きヒートシンクにおいては、請求項１記載の温度センサ付きヒートシンクにおいて、
前記温度センサは、前記取付け対象物に一面が接する基板と、この基板の他面に設けられた薄膜抵抗素子部とを具備したことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項３の温度センサ付きヒートシンクにおいては、請求項１又は請求項２記載の温度センサ付きヒートシンクにおいて、
前記薄膜抵抗素子部は、白金薄膜抵抗素子を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項４の温度センサ付きヒートシンクにおいては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の温度センサ付きヒートシンクにおいて、
前記熱絶縁体は熱絶縁樹脂体であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項５の温度センサ付きヒートシンクにおいては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の温度センサ付きヒートシンクにおいて、
前記熱絶縁体は熱絶縁ゴム体であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項６の温度センサ付きヒートシンクにおいては、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の温度センサ付きヒートシンクにおいて、
前記熱絶縁体はシリコンゴム体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
温度センサの一面が測定対象物に接しており、温度センサの一面を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体が設けられたので、取付け対象物の表面温度を正しく精度良く計測が可能な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００２９】
温度センサの一面が取付け対象物に接しており、温度センサの一面を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体が設けられたので、周囲の環境の影響を受け難く、高応答な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００３０】
温度センサの一面が取付け対象物に接しており、温度センサの一面を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体が設けられており、温度センサの接合面の位置が変わらないので、測定繰り返し精度が安定な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
温度センサは上下動を繰り返すことがないので、温度センサのリード線の断線の恐れがない長寿命な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００３１】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
温度センサは、取付け対象物に一面が接する基板と、この基板の他面に設けられた薄膜抵抗素子部とが設けられており、薄膜抵抗素子部が直接取付け対象物に接触しないので、劣化がなく、耐振動性、耐衝撃性に優れ、長寿命な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
薄膜抵抗素子部側は内部にあり、熱絶縁体に覆われているので、長寿命な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００３２】
温度センサとして表面に出ているのは、セラミックス等の基板であるので、耐環境性が優れた温度センサ付きヒートシンクが得られる。
薄膜抵抗素子部は、薄膜であるので、小型にでき、高応答な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００３３】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
薄膜抵抗素子部は、白金薄膜抵抗素子を有するので、高精度で、測定温度範囲の広い温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００３４】
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
熱絶縁体は熱絶縁樹脂体であるので、温度センサ周囲のヒートシンクの凹部の充填が容易であり、市場性があり安価な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００３５】
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
熱絶縁体は熱絶縁ゴム体であるので、弾性を有し、温度センサの取り付け寸法誤差を容易に吸収できる温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００３６】
本発明の請求項６によれば、次のような効果がある。
熱絶縁体はシリコンゴム体であるので、電気絶縁性、粘度、硬度の選択、ＵＬ認定品の選定が容易であり、耐熱性絶縁性が良好な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、図２は図１の要部構成説明図、図３は図２の要部構成説明図である。
【００３８】
図１において、凹部４２は、ヒートシンク本体４１の取付け対象物４３との接触面４４に設けられている。
温度センサ４５は、凹部４２に設けられ、一面が取付け対象物４３に接する。
温度センサ４５は、図３に示す如く、取付け対象物４３に一面が接する基板４５１と、基板４５１の他面に設けられた薄膜抵抗素子部４５２とを有する。
なお、図３において、基板４５１の保護膜部４５３が盛り上がっているのは、リード線４５４を固定保護するための膜が設けられたためである。
【００３９】
薄膜抵抗素子部４５２は、この場合は、白金薄膜抵抗素子を有する。
熱絶縁体４６は、温度センサ４５と凹部４２との間に設けられ、温度センサ４５の一面を除く他の面を覆って設けられている。
熱絶縁体４６は熱絶縁樹脂体からなり、具体的には、熱絶縁ゴム体で、更にはシリコンゴム体である。
【００４０】
以上の構成において、表面温度測定対象の取付け対象物４３の表面にヒートシンク本体４１の底面が接している。
ヒートシンク本体４１の底面と温度センサ４５の底面は面が一致しているため、温度センサ４５の底面は取付け対象物４３の表面に接している。
但し、具体的には、薄膜抵抗素子部４５２は、厚さ0.5ｍｍの基板４５１の反対面、つまり内側に配置されており、直接取付け対象物４３には接触しないので長寿命である。
【００４１】
また、温度センサ４５の底面を除く５面は、熱伝導率が温度センサ４５や、ヒートシンク本体４１より低い材料、例えば、シリコンゴム４６で覆われているので、周囲の温度の影響を受け難い。
このため、取付け対象物４３の表面の温度を正しく計測できる。
【００４２】
ところで、薄膜抵抗素子部４５２が、直接に取付け対象物４３には接触しないことによる測定誤差は、殆んど無視できる。
具体的には、0.5ｍｍのセラミックス基板４５１の裏側に薄膜抵抗素子部４５２が配置されていることによる測定誤差は、計算結果、±0.01℃以内である。
【００４３】
この結果、
温度センサ４５の一面４４が測定対象物４３に接しており、温度センサ４５の一面４４を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体４６が設けられたので、取付け対象物４３の表面温度を正しく精度良く計測が可能な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００４４】
温度センサ４５の一面４４が測定対象物４３に接しており、温度センサ４５の一面４４を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体４６が設けられたので、周囲の環境の影響を受けず、高応答な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００４５】
温度センサ４５の一面４４が測定対象物４３に接しており、温度センサ４５の一面４４を除く他の面を覆って設けられた熱絶縁体４６が設けられており、温度センサ４５の接合面の位置が変わらないので、測定繰り返し精度が安定な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
温度センサ４５は上下動を繰り返すことがないので、温度センサ４５のリード線の断線の恐れがない長寿命な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００４６】
温度センサ４５は、取付け対象物４３に一面が接する基板４５１と、この基板４５１の他面に設けられた薄膜抵抗素子部４５２とが設けられており、薄膜抵抗素子部４５２が直接取付け対象物４３に接触しないので、劣化がなく、耐振動性、耐衝撃性に優れ、長寿命な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
薄膜抵抗素子部４５２側は内部にあり、熱絶縁体４６に覆われているので、長寿命な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００４７】
温度センサ４５として表面に出ているのは、セラミックス等の基板４５１であるので、耐環境性が優れた温度センサ付きヒートシンクが得られる。
薄膜抵抗素子部４５２は、薄膜であるので、小型にでき、高応答な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００４８】
薄膜抵抗素子部４５２は、白金薄膜抵抗素子を有するので、高精度で、測定温度範囲の広い温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００４９】
熱絶縁体４６は熱絶縁樹脂体であるので、温度センサ４５の周囲のヒートシンクの凹部４２の充填が容易であり、市場性があり安価な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００５０】
熱絶縁体４６は熱絶縁ゴム体であるので、弾性を有し、温度センサの取り付け寸法誤差を容易に吸収できる温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００５１】
熱絶縁体４６はシリコンゴム体であるので、電気絶縁性、粘度、硬度の選択、ＵＬ認定品の選定が容易であり、耐熱性絶縁性が良好な温度センサ付きヒートシンクが得られる。
【００５２】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の要部構成説明図である。
【図３】図２の要部構成説明図である。
【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【図５】従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図である。
【図６】従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図である。
【図７】従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      ヒートシンク
２      底面
３      冷却対象物
４      白金抵抗素子型温度センサ
１１    ヒートシンク
１２    底面
１３    セラミックス基板白金抵抗素子型小型温度センサ
１４    穴部
１５    弾性体
１６    ＩＣ
２１    熱電対
２１１  熱電対の溶接部先端
２２    ヒートシンク
２３    底面
２４    熱電対ブロック部
２５    ＩＣ
３１    平型表面温度計測用熱電対
３２    ヒートシンク
３３    底面
３４    熱電対ブロック部
３５    ＩＣ
４１    ヒートシンク本体
４２    凹部
４３    取付け対象物
４４    接触面
４５    温度センサ
４５１  基板
４５２  薄膜抵抗素子部
４５３  保護膜部
４５４  リード線
４６    熱絶縁体
【図１】
2007234950.tif 000003
【図２】
2007234950.tif 000004
【図３】
2007234950.tif 000005
【図４】
2007234950.tif 000006
【図５】
2007234950.tif 000007
【図６】
2007234950.tif 000008
【図７】
2007234950.tif 000009