快速地看一下與導(dǎo)線中的應(yīng)力有關(guān)的方程，以及在可靠性計(jì)算中使用的加速系數(shù)，將顯示為什么溫度在電子設(shè)備中起著如此重要的作用。1。 　　方程1 　　(1) 　　哪里, 　　=彈性模量 　　線鍵特征長(zhǎng)度 　　變形截面的長(zhǎng)寬比 　　非變形線半徑 　　T =溫度 　　金屬絲連接處的應(yīng)力 　　l應(yīng)力集中 　　加速度因子， 　　方程2 　　(2) 　　哪里, 　　溫度加速因子 　　能 　　KB = Boltzman常數(shù) 　　e=反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(0.7) 　　溫度(k) 　　方程1和2清楚地表明了溫度在電子元件操作中的線性或指數(shù)關(guān)系。在當(dāng)今的熱設(shè)計(jì)中，仿真工具了的應(yīng)用。然而，由于電子封裝的復(fù)雜性和所用材料的復(fù)合性，模擬數(shù)據(jù)驗(yàn)證。本文介紹了不同傳感器及其在電子熱管理中的應(yīng)用領(lǐng)域。 　　表1顯示了用于溫度測(cè)量的六個(gè)主要傳感器： 傳感器或 溫度參數(shù) 接觸法 評(píng)論 電阻 恒流電阻或電壓 直接接觸 通常用熱電偶校準(zhǔn) 熱電偶 開路電壓 直接接觸 作為“點(diǎn)”傳感器有用 二極管或晶體管 通常具有恒定正向偏置電流的電壓 直接接觸 通常用來測(cè)量有源器件或集成電路的溫度 紅外輻射 電 接觸線或光接觸線 繪制溫度圖或圖像。不是嚴(yán)格定量的，除非在圖像點(diǎn)上都知道樣品的發(fā)射率。 熒光電壓直接接觸（接近） 近似點(diǎn)探測(cè)器；接觸電阻問題 液晶 顏色 直接接觸Direct Contact 產(chǎn)生溫度圖；半定量的，除非進(jìn)行詳細(xì)的校準(zhǔn)來量化顏色與溫度的關(guān)系 　表1：標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器。2。 　　1阻溫度計(jì) 　　使用這些傳感器，傳感元件的電阻隨溫度而變化。該傳感器有兩種主要形式：熱敏電阻(輕摻雜半導(dǎo)體)和金屬電阻。方程3和4分別代表這兩個(gè)傳感器的電阻和溫度之間的關(guān)系： 　　方程3 　　(3) 　　方程4 　　(4) 　　哪里, 　　C1和C2 =常數(shù) 　　KB = Boltzman常數(shù) 　　R0 =阻力在參考溫度 　　r(t)=溫度T的電阻 　　參考溫度 　　圖1顯示了一個(gè)表面安裝的RTD(電阻溫度檢測(cè)器)，可以安裝在表面上進(jìn)行溫度測(cè)量。 　　表面貼裝RTD圖像 　　圖1：表面安裝RTD(由凱利訊半導(dǎo)體公司提供)。 　　在使用這些類型的傳感器時(shí)，考慮以下問題： 　　傳感器(電阻器)與試驗(yàn)樣品密切接觸-焊料或小心環(huán)氧建議。 　　傳感器放在恒溫區(qū)-恒溫傳感器上。 　　電阻功耗(如果在電壓模式盡量減少不影響問題。 　　該傳感器可直接嵌入在模具上，適合于部分水平測(cè)量。 　　2 - Thermocouples(TC) 　　這些傳感器在現(xiàn)場(chǎng)是設(shè)備。的靈和的可用性使它們可以用于各種溫度測(cè)量。TCS的工作原理是將兩個(gè)不同元素或合金的導(dǎo)線連接起來，從而產(chǎn)生溫度的電壓。方程5為TCS提供了控制原理： 　　方程5 　　(5) 　　哪里, 　　由熱電偶產(chǎn)生的電壓 　　AA，線A和B B = Seebeck系數(shù) 　　T =溫度 　　表2顯示了一些用于電子熱測(cè)量的典型TC類型。 型 材料 材料B V輸出（μV） 諾姆。誤差極限?！纎C 評(píng)論 B 鉑- 30銠 鉑- 銠 1 0 不低于50oC；非常高的溫度的測(cè)量 E 鎳鉻合金 銅鎳合金 62 1.7 適合低溫測(cè)量 J 鐵 不同的銅鎳合金 51 2.2 鐵腿除雜質(zhì)的Seebeck系數(shù)的變化 K 鎳鋁合金（鋁） 鎳鋁合金(鎳鋁鎳) 40 2.2 非常流行的電子實(shí)驗(yàn) R 鉑銠-13 鉑 7 5 非常穩(wěn)定的 S 鉑銠-10 鉑 7 5 T 銅 白銅合金 40 1 銅腿可以在表面溫度測(cè)量中創(chuàng)造一個(gè)傳導(dǎo)路徑(fin) 表2：熱電偶類型及其各自的電壓輸出。2。 　　在上面所示的TC類型中，E、j、k和t是的。市場(chǎng)上的許多熱電偶儀表可以互換使用這些傳感器。這是因?yàn)檫@些TCS的電壓輸出在同一范圍內(nèi)，因此，內(nèi)部電子學(xué)可以被設(shè)計(jì)來容納它們中的每一個(gè)。 　　每個(gè)傳感器類型都有一些獨(dú)特的特性，這是你需要知道的。例如: 　　E型-雖然準(zhǔn)確，有一個(gè)有限的范圍 　　J型-不應(yīng)該被用在潮濕的環(huán)境下，由于TC的鐵成分會(huì)氧化，導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸出 　　K型-雖然被使用，輸出電壓可以產(chǎn)生負(fù)面影響，如果鋼絲扭結(jié) 　　t型可以是一種的傳熱介質(zhì)，因?yàn)樗你~成分，既可以是翅片也可以是導(dǎo)體。 　　同樣重要的是要注意，熱電偶測(cè)量的溫度，在這兩個(gè)電線連接點(diǎn)。結(jié)越小，溫度讀數(shù)越。一個(gè)大的TC結(jié)將使溫度在其整個(gè)區(qū)域內(nèi)平均化。如圖2所示，多個(gè)連接將具有相同的影響。 　　在圖2中，由于在點(diǎn)焊兩端(在右側(cè)的TC)之前扭轉(zhuǎn)導(dǎo)線而產(chǎn)生的多結(jié)，產(chǎn)生了一個(gè)更大的結(jié)。無論是測(cè)量表面溫度還是流體溫度，這個(gè)TC報(bào)告的數(shù)字都會(huì)報(bào)告平均溫度超過2-3毫米的結(jié)長(zhǎng)。 　　熱電偶誤差可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面： 　　可憐的接線連接 　　電偶作用 　　熱分流 　　電噪聲 　　測(cè)試儀安裝問題 　　單結(jié)和多結(jié)熱電偶傳感器的圖像 　　圖2：?jiǎn)谓Y(jié)和多結(jié)熱電偶傳感器。3。 　　在上面列出的錯(cuò)誤中，電噪聲是的問題，尤其是在的高頻設(shè)備中。TC可以用在一個(gè)四線格式解決電子噪聲，可能會(huì)影響報(bào)告的溫度。采用4線熱電偶，如圖3所示，我們可以測(cè)量溫度和電噪聲。 　　讓我們考慮一個(gè)由鐵康銅熱電偶J型。四根導(dǎo)線都點(diǎn)焊在一起形成TC結(jié)。溫度可在任何的鐵-康銅組合讀，和電子噪聲可以在兩個(gè)鐵桿讀兩constantans。因?yàn)閮上嗨平饘贌o法創(chuàng)建塞貝克效應(yīng)(熱差轉(zhuǎn)換電壓)，無論是在這些導(dǎo)線測(cè)量信號(hào)在測(cè)量領(lǐng)域中的電子噪聲。 　　四線熱電偶系統(tǒng)的圖像 　　圖3：用于測(cè)量電子噪聲和溫度的四線熱電偶系統(tǒng)。 　　測(cè)量表面溫度始終是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過程。下面的步驟將有助于提高這種測(cè)量的準(zhǔn)確性： 　　保持安裝尺寸盡可能小。 　　為了減少傳導(dǎo)誤差，將熱電偶導(dǎo)線從接合處取出，沿著至少20絲直徑的等溫線。 　　將測(cè)量結(jié)定位在盡可能靠近表面的位置。 　　為了避免對(duì)流或輻射換熱的變化，設(shè)計(jì)安裝，使其對(duì)流體流動(dòng)的擾動(dòng)或表面發(fā)射率的變化。 　　減小測(cè)量結(jié)和表面之間的熱阻，使其盡可能低。 　　3 - Diode或晶體管 　　二極管和晶體管是電氣性能與溫度有關(guān)的部件。二極管用于溫度測(cè)量，無論是作為功能器件中的嵌入式傳感器，還是作為熱測(cè)試芯片。圖4顯示了這種設(shè)備級(jí)模擬的熱測(cè)試芯片。 　　器件級(jí)仿真中熱測(cè)試芯片的圖像 　　圖4：器件級(jí)模擬的熱測(cè)試芯片。 　　下面描述了半導(dǎo)體材料用于溫度測(cè)量的一般考慮： 　　每個(gè)半導(dǎo)體器件至少有一個(gè)電參數(shù)，這是溫度的函數(shù)。 　　熱測(cè)試芯片利用半導(dǎo)體器件的熱敏參數(shù)測(cè)量芯片結(jié)溫 　　通常使用單獨(dú)的加熱元件和傳感元件來避免電氣開關(guān)的需要。 　　傳感裝置的熱校準(zhǔn)是必要的。 　　熱測(cè)試芯片是在實(shí)際封裝結(jié)構(gòu)中測(cè)量芯片結(jié)溫的手段。 　　材料的使用取決于預(yù)期包裝應(yīng)用的可用性/適用性。 　　4紅外熱像圖 　　紅外熱成像是根據(jù)受熱面發(fā)出的紅外波來進(jìn)行的。紅外系統(tǒng)捕捉海浪，并根據(jù)內(nèi)部校準(zhǔn)，將它們轉(zhuǎn)換成溫度。 　　以下是紅外測(cè)量所的： 　　紅外成像系統(tǒng)的市場(chǎng)提供了一個(gè)的范圍，但值得系統(tǒng)始于約為30-70k。紅外顯微鏡(下降到5毫米，只有下限的紅外波長(zhǎng))，系統(tǒng)開始在$ 18萬 　　信號(hào)處理設(shè)備 　　輻射率的知識(shí)-如果測(cè)試樣品涂有已知的發(fā)射率材料。 　　校準(zhǔn) 　　圖5a和5b顯示典型的散熱表面的紅外圖像。 　　電路板在強(qiáng)迫和自然對(duì)流中的紅外圖像 　　圖5a和5b：在電路板上的紅外圖像(一)強(qiáng)迫和自然對(duì)流3(B)。 　　在使用紅外機(jī)進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，以下幾點(diǎn)值得注意： 　　應(yīng)用精度是發(fā)射率的函數(shù)。 　　在風(fēng)速、溫度和氣流分布情況下，測(cè)量情況與實(shí)際環(huán)境相一致。 　　紅外相機(jī)對(duì)反射輻射很。 　　二氧化碳和水蒸氣吸著的，并可能產(chǎn)生重大的誤差。 　　在電子應(yīng)用，表面通常有不同的發(fā)射率。因此，在測(cè)量已知發(fā)射率(黑色顏料或粉末)之前，使發(fā)射率均勻。 　　在大多數(shù)紅外設(shè)備中，溫度讀數(shù)是一個(gè)區(qū)域的平均值。因此，溫度峰作為積分的結(jié)果可能被忽略。為了解決這種情況，使用更好的紅外光學(xué)系統(tǒng)來減少集成發(fā)生的區(qū)域。 　　5 -光學(xué)探針 　　光學(xué)傳感器是一種發(fā)光器件，它用源輻射照射測(cè)試體，可以檢測(cè)反射輻射或模擬輻射，如熒光。雖然不是使用，光學(xué)探針用于在模具或組件級(jí)。圖6顯示了一個(gè)這樣的探針。 　　用于表面溫度測(cè)量的光學(xué)圖像 　　圖6：用于表面溫度測(cè)量的光學(xué)探針——探針既可以接觸表面，也可以從熒光處理的表面捕捉反射光。 　　6液晶熱成像 　　LC熱成像是基于從液晶材料處理的表面反射出來的可見光。該系統(tǒng)捕獲反射波長(zhǎng)，并根據(jù)內(nèi)部校準(zhǔn)，將它們轉(zhuǎn)換成溫度。液晶(LC)是膽甾相材料。當(dāng)應(yīng)用于受熱面調(diào)整和反映他們?cè)诓煌ㄩL(zhǎng)的光。反射光顯示彩虹中的標(biāo)準(zhǔn)顏色。圖7顯示了LCS在集成電路上的應(yīng)用。 　　應(yīng)用于ic的液晶彩色顯示圖像 　　圖7：液晶顯示器在集成電路上的應(yīng)用。藍(lán)色顯示電熱的點(diǎn)，黑色顯示溫度在晶體材料的范圍之外。3。 　　以下是液晶材料的特點(diǎn)： 　　液晶是一種化合物，可以像液體一樣傾倒，但能像晶體一樣反射光線。 　　LC光學(xué)特性的變化可以由外部施加的磁場(chǎng)(例如電、磁和熱)產(chǎn)生。 　　膽甾相液晶在其溫度范圍內(nèi)加熱時(shí)，逐漸顯示出可見光譜的顏色。 　　可以通過選擇和混合適當(dāng)?shù)囊壕砜刂剖录囟确秶膶挾群臀恢谩?　　液晶是市售的活動(dòng)溫度范圍從低于0oC至160 Co，跨度范圍從1到50oC 　　如圖8所示的LC熱成像系統(tǒng)可以提供非常的溫度映射系統(tǒng)。 　　對(duì)thermview?系統(tǒng)圖像 　　圖8：宏觀和微觀的thermview?系統(tǒng)(到1μm)表面的溫度測(cè)量。4 　　圖9顯示了模具級(jí)LC熱成像的典型結(jié)果。 　　溫度分布在存儲(chǔ)器芯片上的圖象 　　圖9：在一個(gè)內(nèi)存芯片溫度分布(5 x 5 mm)在tambient = 25oC、顯示用液晶熱像圖。3 　　與溫度測(cè)量系統(tǒng)一樣，液晶熱像儀具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。液晶熱成像的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它不依賴于表面發(fā)射率。，在微米和亞微米水平，雖然不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)，液晶熱圖允許更容易、成本更低的溫度測(cè)量，同時(shí)使1μm或更小的空間分辨率。LC熱成像的一個(gè)缺點(diǎn)是它不是像IR那樣的拾取和測(cè)量系統(tǒng)。為了執(zhí)行測(cè)量，將校準(zhǔn)的液晶材料應(yīng)用到表面上。然而，這與紅外系統(tǒng)相似，因?yàn)槿绻麥y(cè)量的表有多發(fā)射率(例如，模具或pcb)，則需要使表面發(fā)射率均勻。 上海盛霞光電科技有限公司做為一家的儀器儀表供應(yīng)商，自身在德國(guó)漢諾威設(shè)有采購，針對(duì)進(jìn)口備品特別是歐美產(chǎn)品有著獨(dú)到的理解和優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過幾年的技術(shù)及人員累積，目前上海盛霞光電科技有限公司可以針對(duì)產(chǎn)品提供完善的備件，針對(duì)產(chǎn)品系列問題可以提供一條龍服務(wù)，大大縮短了客戶維修等待的時(shí)間，歡迎廣大用戶前來咨詢交流。咨詢電話：021-321900