DE19630794B4

DE19630794B4 - Temperaturmeßvorrichtung

Info

Publication number: DE19630794B4
Application number: DE1996130794
Authority: DE
Inventors: Josef Dr. Wehberg; Gerd Knoepfel; Theo Doll
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: SE9702824D0; FR2752054A1; DE19630794A1; IT1293605B1; ITMI971672A1; SE514654C2; FR2752054B1; SE9702824L

Abstract

Temperaturmessvorrichtung (10) mit einem auf einer Leiterplatte (1) angeordneten temperaturabhängigen Messelement (2) in Form eines Halbleiter-Widerstandskörpers, wobei das Messelement (2) auf einem in der Leiterplatte (1) integrierten Federelement (3) angeordnet ist und durch die Kraft des Federelements (3) an eine Auflagefläche (4) eines Prüfkörpers (5) sicher anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3) durch zwei Federarme (6) mit der Leiterplatte (1) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturmessvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Temperaturmessvorrichtungen mit Messelementen in Form von Halbleiter-Widerständen mit negativen oder positiven Temperaturkoeffizienten, also NTC- beziehungsweise PTC-Widerstände, sind bekannt. Derartige Messvorrichtungen können in so genannter SMD-Bauweise („Surface Mounted Device") bereitsgestellt werden, also indem die NTC- oder PTC-Widerstände auf Silizium-Halbleiterplatten aufgebracht werden. Bei derartigen Temperaturmessvorrichtungen tritt jedoch bei der Messung an Prüfkörpern, beispielsweise Gehäuseteilen oder Kühlkörpern, der Nachteil auf, dass durch Toleranzen der einzelnen Bauteile und der Auflagepunkte der Leiterplatte Schwierigkeiten bei der wärmetechnischen Ankopplung an den Prüfkörper entstehen. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung ist daher nicht immer gewährleistet.

Aus der DE 195 16 260 C1 ist eine Anordnung zur Temperaturerfassung an einem Messwandler mit einem magnetischen Kreis für eine Leiterplattenmontage bekannt. Zur Erzielung einer reproduzierbaren thermischen Kopplung zwischen dem zu überwachenden Messwandler und einem Temperatursensor bei möglichst geringen thermischen Übergangswiderständen ist vorgesehen, die zur Montage benötigte Leiterplatte in ihrem durch den Messwandler überdeckten Bereich mit einer im wesentlichen U-förmigen Ausnehmung zu versehen. Die dadurch entstehende Zunge ist an ihrem freien Ende mit dem Temperatursensor bestückt, dessen Bauhöhe größer ist als die Baufreiheit zwischen dem Messwandler und der bestückten Oberfläche der Leiterplatte am Temperaturmesspunkt.

Vorteile der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Temperaturmessvorrichtung mit einem auf einer Leiterplatte angeordneten temperaturabhängigen Messelement in Form eines Halbleiter-Widerstandskörpers, wobei das -Messelement auf einem in der Leiterplatte integrierten Federelement angeordnet ist und durch die Kraft des Federelements an eine Auflagefläche eines Prüfkörpers sicher anliegt. Eine derartige Messvorrichtung weist den Vorteil auf, dass Toleranzen bei der Fertigung der Einzelteile und der Auflagepunkte der Leiterplatte durch die elastischen Eigenschaften des Federelementes ausgeglichen werden und eine genaue zuverlässige Messung ermöglicht wird. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Federelement ein Element verstanden, das aufgrund seiner elastischen Anordnung und/oder Struktur in der Lage ist, Distanzunterschiede zwischen Leiterplatte und Prüfkörger, beispielsweise ein Gehäuseteil oder ein Kühlkörper, auszugleichen. Das vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnete Messelement kann also entweder auf einem Federelement angeordnet sein, das selbst aufgrund seiner Struktur elastisch ist, oder das selbst keine elastische Eigenschaft aufweist, jedoch durch ein zwischen Federelement und Leiterplatte ausgeführtes elastisches Verbindungselement in der Lage ist, Distanzunterschiede in elastischer Weise auszugleichen.

Ferner betrifft die Erfindung eine vorgenannte Messvorrichtung, wobei das Federelement durch zwei Federarme mit der Leiterplatte verbunden ist. Diese Arme sind vorzugsweise in einem Winkel von 90° bis 120° zueinander angeordnet, wodurch das Federelement ausschließlich in der gewünschten Lastebene biegeweich wird und in allen übgrigen Ebenen die Steifigkeit hinischtlich Biegung und Torsion erhalten bleibt. Zudem wird bei dieser zweiarmigen Ausführungsform das Risiko reduziert, das Federelement bei der Fertigung beispielsweise mechanisch so zu beschädigen, dass eine Funktion nicht mehr gewährleistet wird. Schließlich ist der Einbau der Messvorrichtung reproduzierbar, und die Messbedingungen werden nicht durch Fertigungstoleranzen verändert. Die Federelemente ermöglichen, dass das Messelement mit einer vorbestimmten Kraft auf dme Prüfkörper aufliegt, so dass eine gleichmäßige Flächenpressung und damit ein guter Wärmekontakt gewährleistet ist.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Auführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den Halbleiter-Widerstandskörper gegenüber der Auflagefläche auf dem Prüfkörper elektrisch zu isolieren. Dies ist insbesondere bei elektrisch leitfähigen Prüfkörpern notwendig. Die elektrische Isolierung kann gemäß bekannter Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Zwischenlagern aus Isolierschicht. In Fällen, in denen die Leiterplatte oder deren Bauteile zusätzlich an weiteren Stellen gegenüber dem Prüfkörper zu isolieren sind, erweist es sich häufig als vorteilhaft, die Auflagefläche des Halbleiter-Widerstandskörpers am Prüfkörper mit einer elektrisch isolierenden Schicht zu versehen. Die Erfindung ermöglicht also auch eine kostengünstige Isolation der Auflagefläche.

Zeichnung
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Figuren näher erläutert.
Die Figuren zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Temperaturmeßvorrichtung und einen Prüfkörper und
2 einen Längsschnitt durch die Gegenstände der 1.
Die 1 zeigt eine Temperaturmeßvorrichtung 10, die eine hier als Glasfaser-Epoxid-Leiterplatte ausgebildete Leiterplatte 1 und einen Halbleiter-Widerstandskörper 2 mit einem Gehäuse 11 (PTC oder NTC) aufweist, der an einem Federelement 3 angebracht ist, wobei das Federlement 3 über zwei elastische, in der Leiterplatte 1 integrierte Federarme 6 mit der Leiterplatte 1 verbunden ist. Die beiden Federarme 6 sind in einem Winkel α von etwa 100° zueinander angeordnet. In Draufsicht gesehen unterhalb des Federelementes 3 angeordnet, befindet sich der Halbleiter-Widerstandskörper 2, der in Kontakt mit der Auflagefläche 4 des Prüfkörpers 5 tritt. Der Halbleiter-Widerstandkörper 2 wird durch das Federelement 3 auf den Prüfkörper 5 gedrückt, wobei das Federelement 3 um eine Distanz ausgelenkt wird und somit eine sichere Anlage des Halbleiter-Widerstandskörpers 2 an den Prüfkörper 5 gewährlei stet. Mögliche Lagetoleranzen der Leiterplatte 1 werden dadurch ausgeglichen.
Die 2 stellt in einem schematischen Querschnitt die Konstruktion und Anordnung der erfindungsgemäßen Temperaturmeßvorrichtung 10 am Prüfkörper 5 dar. An dem über die Federarme 6 mit der Leiterplatte 1 verbundenen Federelement 3 befindet sich dem Prüfkörper zugewandt der Halbleiter-Widerstandskörper 2. Dieser wird durch die Federkraft des um den Betrag a aus der Ebene E der Leiterplatte 1 ausgelenkten Federelementes 3 auf die Auflagefläche 4 des Prüfkörpers 5 gedrückt. Die Auflagefläche 4 weist einen Radius R auf, dessen Achse 7 senkrecht zur Lastebene L des Federelementes 3 steht. Dadurch wird gewährleistet, daß der Halbleiter-Widerstandskörper 2 etwa auf der Mittellinie 8 seines Gehäuses 11 linienförmig am Prüfkörper 5 anliegt, wobei die linienförmige Auflagelinie unabhängig von den jeweiligen Toleranzen der Einzelteile nahezu unverändert bleibt und somit eine Reproduzierbarkeit der Messung gewährleistet wird.

Claims

Temperaturmessvorrichtung (10) mit einem auf einer Leiterplatte (1) angeordneten temperaturabhängigen Messelement (2) in Form eines Halbleiter-Widerstandskörpers, wobei das Messelement (2) auf einem in der Leiterplatte (1) integrierten Federelement (3) angeordnet ist und durch die Kraft des Federelements (3) an eine Auflagefläche (4) eines Prüfkörpers (5) sicher anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3) durch zwei Federarme (6) mit der Leiterplatte (1) verbunden ist.
Temperaturmessvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, dass die Federarme (6) in einem Winkel (α) von 90° bis 120° zueinander angeordnet sind.
Temperaturmessvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) eine Glasfaser-Epoxid-Leiterplatte ist.
Temperaturmessvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Widerstandskörper eine positive oder negative Temperatur-Widerstandskennlinie aufweist.
Temperaturmessvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Widerstandskörper gegenüber dem Prüfkörper (5) elektrisch isoliert ist.