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Dokumentenidentifikation DE69809473T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0855582
Titel Temperaturmessvorrichtung für Leiterplatte und Lufgeschwindigkeitsmessvorrichtung
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Takata, Junji, Chiyoda-ku, Tokyo 100, JP;
Saikawa, Shinichi, Chiyoda-ku, Tokyo 100, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69809473
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 21.01.1998
EP-Aktenzeichen 981009962
EP-Offenlegungsdatum 29.07.1998
EP date of grant 20.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse G01J 5/04

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte und eine Luftstrommeßvorrichtung, die eine Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte verwendet. Eine solche Temperaturmeßvorrichtung ist beispielsweise aus dem Dokument JP-A-04-223237 bekannt.

Die Temperatur einer Komponente, die für ein Elektrogerät verwendet wird, beeinflußt erheblich das Betriebsverhalten und Zuverlässigkeit des Geräts.

Mit steigender Temperatur der Komponente wird in den meisten Fällen das zeitliche Auftreten eines Signals kritisch, so daß dadurch die Zuverlässigkeit der Komponente verringert wird (die Zuverlässigkeit sinkt bei einem Temperaturanstieg von 10ºC um die Hälfte).

Um den Normalbetrieb einer Einrichtung und ihre Zuverlässigkeit zu erzielen, müssen deshalb eine Kühlvorrichtung und Anbringvorrichtung verwendet werden, die sämtliche Komponenten auf eine vorgeschriebene zulässige Temperatur oder darunter bringen können (als "Thermokonzeption" bezeichnet). Die Messung der Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarte in ihrem in einem Unterrahmen angebrachten Zustand ist ein wichtiger Test für den Nachweis der Thermokonstruktion oder Thermokonzeption.

Um den Einfluß der Temperatur zu erfassen, wenn das Kühlgebläse ausfällt oder eine Gehäusekonstruktion teilweise geändert worden ist, ist eine Technik zur Echtzeitmessung der Temperaturverteilung der Leiterplatte in ihrem angebrachten Zustand erforderlich.

Fig. 16 ist eine Perspektivansicht, die eine Technik zum Messen der Temperaturverteilung einer gedruckten Schaltungskarte zeigt, die beispielsweise in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 50-104977 beschrieben ist.

In Fig. 16 bezeichnen die Bezugszeichen 1, 3, 4 bzw. 5 eine Leiterplatte, die mit Schaltungskomponenten versehen ist. Die Zwischenräume zwischen den benachbarten Leiterplatten sind für die Werte bei ihrer tatsächlichen Anordnung an Unterrahmen vorgegeben. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Platte aus Silicium (Si) oder Germanium (Ge), durch die IR-Strahlung hindurchtreten kann. Der Zwischenraum zwischen der Platte 6 und der Leiterplatte 1 ist mit gleichem Wert vorgegeben wie der zwischen der Leiterplatte 1 und der anderen Leiterplatte, die vor ihr anzuordnen ist.

Vor dem Wafer 6 ist eine Thermostrahler-Videoeinrichtung, wie etwa eine Thermographieeinrichtung, angeordnet, die das Temperaturverteilungsbild eines Objekts erfassen kann, indem sie die von dem Objekt einfallende IR-Strahlung detektiert.

Es folgt eine Erläuterung des Betriebs.

Wenn den jeweiligen Leiterplatten 1, 3, 4 und 5 Energie zugeführt wird, steigt die Temperatur einer gedruckten Schaltungskarte von jeder mit Schaltungskomponenten versehenen Leiterplatte und geht nach einer vorbestimmten Zeit in einen stationären Zustand. Infolgedessen strahlt die gedruckte Schaltungskarte IR-Strahlung in Abhängigkeit von der Temperaturverteilung jeder gedruckten Schaltungskarte ab.

Wenn die von den Schaltungskomponenten der Leiterplatte abgestrahlte IR-Strahlung durch die Platte 6 hindurchgetreten ist, wird sie von der Thermostrahler-Videoeinrichtung 2 detektiert. Somit kann die Thermostrahler-Videoeinrichtung 2 das Temperaturverteilungsbild der gedruckten Schaltungskarte der mit Schaltungskomponenten versehenen Leiterplatte erhalten.

Im allgemeinen wird eine Vielzahl von Unterrahmen (Kartenrahmen), die mit einer großen Anzahl von gedruckten Schaltungskarten versehen ist, auf einer Leiterplatte eines Elektrogeräts stapelförmig angeordnet. Ferner sind Einrichtungen, wie etwa eine Energieversorgung und eine Festplatteneinrichtung und eine Gebläseeinheit, zum Kühlen an der Leiterplatte angebracht.

Bei dem obengenannten elektronischen Gerät weist das Verfahren zum Messen der Temperaturverteilung der obigen herkömmlichen gedruckten Schaltungskarte die folgenden Probleme auf.

Grundsätzlich verursachen die anderen gedruckten Schaltungskarten, die nicht an den Enden des Stapels von Schaltungskarten vorgesehen sind, einen großen Fehler in der thermischen Umgebung. Wenn eine Vielzahl von Unterrahmen vertikal angeordnet ist, wird der Thermoeffekt des oberen und unteren Unterrahmens für die Ventilation nicht berücksichtigt, so daß der Zustand, in dem die gedruckten Schaltungskarten tatsächlich angebracht sind, nicht berücksichtigt werden kann.

Die Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarten an den Enden in einem angebrachten Zustand kann gemessen werden, indem eine dünne Platte, die IR- Strahlung durchlassen kann, an einem Loch angebracht wird, das in der Leiterplatte und einer Seitenplatte gebildet ist. Eine solche Leiterplatte und ein solcher Unterrahmen mit einem Loch werden zum Messen der Temperatur benötigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die obigen Aufgabe zu lösen, und dient der zuverlässigen Messung der Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarten, die in einem tatsächlichen Kasten und in Unterrahmen (Kartenrahmen) angebracht sind, und der Messung der Luftgeschwindigkeit eines Kühlluftstroms, die eine große Wirkung auf die Temperatur hat.

Die Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte gemäß der Erfindung ist in den Ansprüchen 1, 5 und 6 definiert, wobei Weiterentwicklungen der Vorrichtung in den Unteransprüchen Ansprüchen angegeben sind. Die Luftstrommeßvorrichtung, die von einer Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte Gebrauch macht, ist in Anspruch 10 definiert, während eine Weiterentwicklung derselben in Anspruch 11 angegeben ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Ansicht, die die Anordnung einer Leiterplatte zeigt, die elektrische Komponenten aufnimmt, die ein Objekt einer Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte sind, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration der Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.

Fig. 3 ist eine Perspektivansicht der Spiegeleinheit gemäß der ersten Ausführungsform.

Fig. 4A und 4B sind Anordnungen, die den Hauptteil einer beispielhaften Spiegeleinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.

Fig. 5 ist eine Ansicht, die die Anordnung der Spiegeleinheit und der gedruckten Schaltungskarte gemäß Fig. 4 zeigt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das das Meßergebnis der Temperaturverteilung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die den Hauptteil der Spiegeleinheit gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

Fig. 8 ist eine Ansicht, die die Anordnung der Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.

Fig. 9 ist eine Ansicht, die die Anordnung der Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.

Fig. 10 ist eine Ansicht, die die Anordnung der Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.

Fig. 11 ist eine Ansicht, die die Anordnung der Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt.

Fig. 12A und 12B sind Ansichten, die eine Einstelleinrichtung für einen Kühlventilationseinlaß der Spiegeleinheit gemäß der siebten Ausführungsform zeigt.

Fig. 13 ist eine Ansicht, die eine Einstelleinrichtung für einen Kühlungsventilationseinlaß der Spiegeleinheit gemäß der siebten Ausführungsform zeigt.

Fig. 14 ist eine Ansicht, die die Konfiguration der Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte gemäß der achten Ausführungsform zeigt.

Fig. 15 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Luftgeschwindigkeitseinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 16 ist eine Ansicht, die das Temperaturmeßverfahren einer herkömmlichen gedruckten Schaltungskarte zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Ausführungsform 1

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachstehend die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung der Leiterplatte einer elektronischen Einrichtung.

In Fig. 1 bezeichnet 7 eine von gedruckten Schaltungskarten, die jeweils mit Schaltungskomponenten versehen sind, 21 einen Unterrahmen (Kartenrahmen) zum Einführen/Unterbringen der gedruckten Schaltungskarten, 41 ein Gebläse, 42 einen Ansauglufteinlaß, der an dem unteren Teil einer Tür 44 der Leiterplatte 31 angebracht ist, und 43 einen Abluftauslaß, der am oberen Ende der Leiterplatte 31 angebracht ist.

Die Kühlluft wird von dem Gebläse 41 gefördert, tritt aus dem Ansaugeinlaß 42 in die Leiterplatte 31 ein und wird aus dem Abluftauslaß 43 durch den Unterrahmen 21 hindurch abgeleitet.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, wobei der Unterrahmen mit den eingebauten gedruckten Schaltungskarten von oben gesehen wird.

Fig. 3 ist eine Perspektivansicht einer Spiegeleinheit.

In den Fig. 2 und 3 bezeichnen die Bezugszeichen 7, 8 eine gedruckte Schaltungskarte, bei der Schaltungskomponenten 23 und 24 auf einer Leiterplatte 13, 14 angebracht sind. Die gedruckte Schaltungskarte ist mit einer Frontplatte 10 versehen.

12 bezeichnet eine Spiegeleinheit, die in der Perspektivansicht von Fig. 3 gezeigt ist, 15 einen in der Spiegeleinheit eingebauten Spiegel, der mit der ein Meßobjekt darstellenden Leiterplatte einen Winkel von 45º bildet. Dieser Spiegel ist beispielsweise durch Aluminiumbedampfen eines Glassubstrats hergestellt.

18 bezeichnet eine Lufteinstellplatte zum Verhindern des Austritts von Luft, die aus einem IR-durchlässigen Material, wie etwa Germanium besteht. Wenn ein Außenluftstrom in den Luftstrom innerhalb des Unterrahmens 21 eingemischt wird, oder der Innenluftstrom austritt, repräsentiert die Kühlwirkung auf die gedruckte Schaltungskarte durch den Luftstrom innerhalb des Unterrahmens 21 keinen tatsächlichen Zustand. Die Lufteinstellplatte 18 dient als Unterbrechungselement zum Unterbrechen des Luftstroms zwischen der Innenseite und der Außenseite des Unterrahmens 21.

18a bezeichnet wie 18 eine Lufteinstellplatte, durch die die IR-Strahlung hindurchtreten kann, zum Verhindern des Austritts von Luft. Diese Lufteinstellplatte 18a dient als Unterbrechungselement zum Unterbrechen des Luftstroms zwischen der Innenseite und der Außenseite der Leiterplatte.

19 bezeichnet einen Treiber, wie etwa einen Motor oder eine Steuerschaltung, zum Antreiben des Spiegels. 16 bezeichnet einen IR-Detektor (IR-Kamera), wie etwa einen "Thermopure". 17 bezeichnet einen Personalcomputer, der mit dem IR-Detektor 16 und der Spiegeleinheit 12 verbunden ist, und dient als Meßeinrichtung zum Aufnehmen des IR-Bildes von der IR-Detektiereinrichtung synchron mit einem Bilddetektiersignal (einem Signal, das der Bewegungsposition des Spiegels entspricht), das von der Spiegeleinheit 12 übertragen wird, und zum Verarbeiten des detektierten IR-Bildes, um eine Temperaturverteilung zu erhalten.

Es wird nun der Betrieb erläutert.

Die von der Fläche der Leiterplatte 13 abgestrahlte IR-Strahlung, die auf den Spiegel 15 projiziert wird, wird von dem Spiegel 15 reflektiert.

Da der Spiegel 15 mit der Leiterplatte 13 einen Winkel von 45º bildet, pflanzt sich die reflektierte IR-Strahlung in den Raum zwischen den Leiterplatten parallel zu diesen fort, geht durch die Lufteinstellplatte 18 aus dem IR-durchlässigen Material und wird von dem vor dem Unterrahmen 21 eingebauten IR-Detektor 16 detektiert.

Das IR-Bild eines Bereichs der gedruckten Schaltungskarte 7, das auf den Spiegel 15 projiziert wird, wird in einer Speichereinrichtung innerhalb des IR-Detektors 16 oder in derjenigen innerhalb des PC 17 gespeichert.

Synchron mit der Speicherung der Bilddaten wird der Spiegel 15 von der Treibereinrichtung 19 parallel zu der gedruckten Schaltungskarte 7 bewegt, um auf gleiche Weise das IR-Bild eines anderen Bereichs auf der gedruckten Schaltungskarte 7 zu messen, der dem Bereich mit dem bereits aufgezeichneten IR-Bild benachbart ist.

Die Fig. 4A und 4B sind Ansichten, die den Hauptteil eines Beispiels der Spiegeleinheit 12 zeigen; Fig. 4A ist eine Seitenansicht, und Fig. 4B ist eine Vorderansicht.

In Fig. 4 bezeichnet 61 eine Seitenplatte, die eine obere Schiene 62 und eine untere Schiene 63 hat. Die untere Schiene 63 weist konkave Positionierbereiche 64 auf, in denen eine Laufrolle angebracht ist.

65 bezeichnet eine bewegliche Platte, die den Spiegel 16 hält und ihn mittels Laufrollen 66 und 67 bewegbar macht. Die bewegliche Platte 65 wird von der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Treibereinrichtung 19 bewegt.

Fig. 5 zeigt die Spiegeleinheit, die der gedruckten Schaltungskarte benachbart eingebaut ist, um die Temperatur zu messen. Wenn die in Fig. 4 gezeigten Laufrollen an jedem der konkaven Bereiche angeordnet sind, erfaßt der Spiegel 15 die IR-Bilder an Positionen A, B, C, D und E.

Wie Fig. 4 zeigt, wird der Spiegel 15, von dem einen Ende innerhalb des Unterrahmens 21 ausgehend, kontinuierlich bewegt. Die streifenartigen IR-Bilder, die aus der Unterteilung der Leiterplatte 13 in Abschnitte resultieren, die jeweils der Größe des Spiegels 15 entsprechen, werden in den Speichereinrichtungen innerhalb des IR-Detektors 16 oder des PC 17 aufgezeichnet.

Diese streifenartigen IR-Bilder können kombiniert werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist, um das IR-Bild (Temperaturverteilung) der gesamten Karte 7 zu ergeben.

Auf diese Weise kann unter Nutzung des Raums, der einem Flächenkörper der gedruckten Schaltungskarte entspricht, die Temperaturverteilung der Leiterplatte in ihrem in einem tatsächlichen Kasten oder Gehäuse, d. h. einem Unterrahmen, angebrachten Zustand gemessen werden.

In der vorstehenden Erläuterung wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der Spiegel 15 intermittierend entsprechend A, B, C ... bewegt, um das in Fig. 6 gezeigte IR-Bild zu ergeben. Der Spiegel 15 kann jedoch kontinuierlich bewegt werden, so daß die aufeinanderfolgend erhaltenen IR-Bilder der erforderlichen Verarbeitung durch den PC 17 unterzogen werden, so daß die Temperaturverteilung erhalten wird.

Ferner kann der Spiegel kontinuierlich bewegt werden, um die Bilddaten für jede Abtastung kontinuierlich als bewegte Videodaten anzuordnen, so daß das vorübergehende Phänomen der Temperatur zum Zeitpunkt einer partiellen Funktionsstörung des Kühlgebläses erfaßt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Lufteinstellplatte zum Verhindern des Austritts von Luft (das Unterbrechungselement) 18 so vorgesehen, daß der Luftstrom zwischen der Innenseite und der Außenseite des Unterrahmens 21 unterbrochen wird. Wenn jedoch die Frontplatte 10 an der gedruckten Schaltungskarte 7 nicht vorhanden ist, kann eine solche Lufteinstellplatte entfallen.

Wie oben beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform die IR-Strahlung, die von der ein Meßobjekt darstellenden gedruckten Schaltungskarte abgestrahlt wird, durch den Spiegel, der sich in einer Einführungs/Entnahmerichtung der Leiterplatte bewegt, zu der Vorderfläche des Unterrahmens geleitet. Deshalb kann durch Einbau des IR-Detektors vor dem Unterrahmen die Temperaturverteilung der Leiterplatte in ihrem tatsächlich angebrachten Zustand gemessen werden.

Da ferner die Spiegeleinheit so ausgebildet ist, daß sie in den Unterrahmen innerhalb eines von einem Flächenkörper der gedruckten Schaltungskarte eingenommenen Raums einführbar ist, kann die Temperaturverteilung der Leiterplatte in ihrem in einem tatsächlichen Kasten oder Unterrahmen angebrachten Zustand gemessen werden.

Ausführungsform 2

Bei der ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Spiegel eine Länge gleich der Breite der Leiterplatte hat. Dabei muß die Spiegeleinheit für jede der Leiterplatten hergestellt werden, die unterschiedliche Außenmaße haben.

Wie Fig. 7 zeigt, ist der Spiegel 15, dessen Länge kleiner als die Breite der Leiterplatte ist, so ausgebildet, daß er in einer Richtung vertikal zu der Antriebsrichtung des Spiegels 15 bewegbar ist, so daß die Temperaturverteilung auch in Bereichen der Leiterplatte gemessen werden kann, die in einer Vertikalrichtung unterteilt sind.

Da nämlich der Spiegel so ausgebildet sein kann, daß er in einer Richtung parallel zu der Leiterplatte frei bewegbar ist, kann der Spiegel nunmehr für jede der Leiterplatten mit unterschiedlichen Größen ausgebildet sein. Dies ermöglicht die Messung der Leiterplatten mit unterschiedlichen Größen unter Verwendung einer einzigen Art von Spiegel.

Ausführungsform 3

Bei der ersten Ausführungsform wird eine Vorrichtung angegeben, bei der der Spiegel zum Reflektieren von IR-Strahlung bewegt und die zu der Vorderfläche des Unterrahmens geleitete IR-Strahlung von der IR-Kamera erfaßt wird. Bei dieser Vorrichtung muß jedoch immer, wenn die das Meßobjekt darstellende Leiterplatte ausgetauscht wird, die Position der Kamera bewegt werden, so daß jedesmal eine Feineinstellung der Spiegelposition und der Kameraposition erforderlich ist.

Bei der dritten Ausführungsform ist, wie Fig. 8 zeigt, ein feststehender Spiegel 11 an der Spiegeleinheit 12 installiert, so daß die IR-Strahlung zur Seite des Unterrahmens 21 geleitet werden kann. Deshalb kann bei festgelegter Kamperaposition die Temperatur der Leiterplatten mit unterschiedlichen Schlitzen gemessen werden. Wenn bei der Leiterplatteanbringung ein Hindernis vor dem Unterrahmen vorhanden ist, kann die Temperaturverteilung der gesamten gedruckten Schaltungskarte gemessen werden.

Bei der in Fig. 8 gezeigten dritten Ausführungsform wird die IR-Strahlung von dem feststehenden Spiegel 11 in einer Richtung der Seite des Unterrahmens 21 reflektiert. Der Grund dafür ist, daß eine Vielzahl von gedruckten Schaltungskarten horizontal in dem Unterrahmen 21 eingebaut ist.

Wenn dagegen die gedruckten Schaltungskarten durch Drehung des Unterrahmens um 90º vertikal angeordnet sind, ist der feststehende Spiegel so angeordnet, daß er die IR-Strahlung nach oben oder unten reflektiert, und somit ist der IR-Detektor 16 über oder unter dem Unterrahmen 21 angeordnet.

Kurz gesagt, die Reflexionsrichtung der IR-Strahlung durch den feststehenden Spiegel 11 ist mit derjenigen der Anordnung der Vielzahl von gedruckten Schaltungskarten in dem Unterrahmen koinzident.

Ausführungsform 4

Bei der ersten Ausführungsform wird eine Vorrichtung angegeben, bei der der IR-Strahlung reflektierende Spiegel so angetrieben wird, daß er die IR-Strahlung nach außen leitet, und die somit nach außen geleitete IR-Strahlung wird von der IR-Kamera erfaßt. Dabei sind jedoch die Maßnahmen des Haltens der IR-Kamera 16 und die Bildung eines Fensters des IR-durchlässigen Materials 18 in der Leiterplatte oder ein Raum zum Einbau der IR-Kamera 16 zwischen der Vorderfläche und der Leiterplatte 31 erforderlich.

Fig. 9 zeigt eine Verbesserung zur Vermeidung eines solchen Erfordernisses, wobei anstelle der Einstellplatte 18 zum Verhindern des Austritts von Luft der IR-Sensor 20 zum Detektieren der reflektierten IR-Strahlung eingebaut ist.

Der IR-Sensor 20 ist matrixförmig (und besteht aus einer großen Anzahl Pixel) beispielsweise aus Indiumantimonid (InSb), um ein Bildsignal der IR-Strahlung zu ergeben.

Der IR-Sensor wird auf eine Weise verwendet, in der er durch "Argongaskühlung" oder "Stirling-Kühlung" gekühlt wird.

In Fig. 9 ist zwar keine Linse gezeigt, die Linse zum Konvergentmachen von Licht ist jedoch vorgesehen.

Da das Vorsehen des IR-Sensors die Umwandlung der IR-Strahlung in ein elektrisches Signal innerhalb der Spiegeleinheit 12 ermöglicht, wird weder die Bearbeitung der Leiterplatte noch der Einbau des Detektors, wie etwa einer IR-Kamera benötigt, so daß dadurch die Temperaturverteilung der gesamten gedruckten Schaltungskarte auf einfachere Weise gemessen wird.

Ausführungsform 5

Bei der ersten Ausführungsform wird eine Vorrichtung angegeben, bei der der IR-Strahlung reflektierende Spiegel so angetrieben wird, daß er die IR-Strahlung nach außen leitet, und die somit nach außen geleitete IR-Strahlung von der IR-Kamera erfaßt wird. Dabei müssen der Winkel des Spiegels und der Ort der Kameralinse fein eingestellt werden.

Fig. 10 zeigt die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der IR-Sensor 20, der der gedruckten Schaltungskarte 7 gegenüberliegt, anstelle des Spiegels angeordnet ist, und der IR-Sensor 20 ist mit einer Haube 71 und einer Linse zum Konvergentmachen des IR-Bildes versehen.

Durch Antreiben des IR-Sensors 20 parallel zu der ein Meßobjekt darstellenden gedruckten Schaltungskarte 7 kann die IR-Strahlung innerhalb der Spiegeleinheit 12 in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dies ermöglicht die Messung der Temperaturverteilung der gesamten gedruckten Schaltungskarte ohne Verwendung des IR-Strahlung reflektierenden Spiegels und eines Detektors, wie etwa der IR-Kamera.

Ausführungsform 6

Bei den Ausführungsformen wird eine Vorrichtung angegeben, bei der der IR-Strahlung reflektierende Spiegel so angetrieben wird, daß er die IR-Strahlung nach außen zu der Vorderseite des Unterrahmens leitet, und die somit nach außen geleitete IR-Strahlung von der IR-Kamera erfaßt wird. Wie jedoch Fig. 11 zeigt, kann bei dieser Ausführungsform eine Vorrichtung vorgesehen werden, bei der anstelle des Spiegels ein Lichtleiter 29 mit kleiner Brechzahl zum Übertragen der IR-Strahlung verwendet wird, eine Linse 28 am vordersten Ende des Lichtleiters 29 angebracht ist und die IR-Strahlung von dem Lichtleiter 29 von dem Detektor (der IR-Kamera) 16 erfaßt wird.

Bei einer solchen Konfiguration wird der Lichtleiter 29 parallel zu der ein Meßobjekt darstellenden gedruckten Schaltungskarte bewegt, die von dem Lichtleiter 29 detektierte IR-Strahlung in ein Bildsignal umgewandelt und die Temperaturverteilung durch den PC 17 aus dem Bildsignal gewonnen.

Ausführungsform 7

Die erste Ausführungsform hat eine Konstruktion, bei der keine Ventilation innerhalb der Spiegeleinheit vorgesehen ist. Deshalb kann die Anbringung der Spiegeleinheit den Lüftungswiderstand des Unterrahmens verändern, so daß die Geschwindigkeit der Kühlluft, die auf der gedruckten Schaltungskarte oder dem Meßobjekt strömt, von einer tatsächlich festgelegten Geschwindigkeit derselben verschieden ist, so daß das Temperaturmeßergebnis beeinflußt wird.

Die Fig. 12A und 12B zeigen eine Konfiguration zur Behebung eines solchen Nachteils, wobei an mindestens einer von der oberen und der unteren Oberfläche der Spiegeleinheit 12 eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine Öffnungsfläche einstellen kann.

Wie nämlich Fig. 12 zeigt, ist eine Einrichtung 51 zum Einstellen einer Öffnungsrate, die sich wie eine Jalousie frei öffnen und schließen kann, an dem Kühlventilationseinlaß 50 vorgesehen, um die Öffnungsrate unter Beachtung des angezeigten Verhältnisses der Öffnungsrate einzustellen.

Bei Verwendung einer solchen Einrichtung wird die Öffnungsfläche eingestellt, während gleichzeitig die Luftgeschwindigkeit auf der eine Meßkarte darstellenden gedruckten Schaltungskarte überwacht und ein Druckverlust erzeugt wird, der zu der gedruckten Schaltungskarte äquivalent ist, die an der Anbringposition der Spiegeleinheit angebracht ist.

Die Geschwindigkeit der Luft zum Kühlen der ein Meßobjekt darstellenden gedruckten Schaltungskarte kann also auf den bestimmten Zustand eingestellt werden, so daß dadurch die Temperaturmessung mit hoher Genauigkeit realisiert wird.

Bei der in Fig. 12 gezeigten Konstruktion ist an dem oberen Bereich der Abdeckung der Spiegeleinheit 12 eine Öffnung zur Kühlventilation vorgesehen, die die Öffnungsfläche einstellen kann. Eine solche Öffnung kann jedoch an dem unteren Bereich sowie an dem oberen Bereich vorgesehen sein.

Umgekehrt kann eine andere Konstruktion vorgesehen sein, bei der der untere Bereich eine Öffnung hat, die die Öffnungsfläche einstellen kann, während der obere Bereich eine Öffnung mit einer festgelegten Fläche hat.

Fig. 13 zeigt eine weitere Konstruktion einer Einrichtung zum Einstellen der Öffnungsfläche, wobei eine bewegliche Platte 53 den Kühlventilationseinlaß 50 unter einem fakultativen Winkel abdeckt, um den Lüftungswiderstand einzustellen. Dabei kann bei an dem Unterrahmen angebrachter Spiegeleinheit 12 die Öffnungsrate viel einfacher als bei der Konstruktion von Fig. 12 eingestellt werden.

Ausführungsform 8

Bei der ersten Ausführungsform wird angenommen, daß die Spiegeleinheit keine Wärme erzeugt. Wenn jedoch die gedruckte Schaltungskarte, die an der Anbringposition der Spiegeleinheit angebracht ist, eine große Wärmemenge erzeugt, kann ihr Einfluß auf den Temperaturanstieg der Luft zwischen den Schlitzen, in die die gedruckten Schaltungskarten eingeführt werden, nicht außer Acht gelassen werden.

Fig. 14 zeigt eine Konfiguration zum Beheben einer solchen Schwierigkeit, wobei ein Wärmeerzeuger einer Plattenheizeinrichtung 22 in die Spiegeleinheit 12 eingebaut ist (an einer der Spiegeleinheit 12 benachbarten Position, wo die Dicke der Spiegeleinheit 12 gering ist).

Da Wärme erzeugt werden kann, die zu der an der Anbringposition der Spiegeleinheit 12 angebrachten gedruckten Schaltungskarte äquivalent ist, kann bei einer solchen Konfiguration die Temperaturverteilung auch dann genau realisiert werden, wenn die Wärmeerzeugung in der benachbarten Karte die Temperatur der gedruckten Schaltungskarte stark beeinflußt.

Ausführungsform 9

Die erste Ausführungsform ist zwar für die Temperaturmessung verwendet worden, die Spiegeleinheit kann jedoch auch verwendet werden, um die Verteilung der Luftgeschwindigkeit der innerhalb des Unterrahmens strömenden Luft zu erreichen.

Fig. 15 ist eine Ansicht, die eine Anordnung zeigt, mit der dies realisiert wird. In Fig. 15 bezeichnet 27 ein Objekt, wie etwa Rauch, zum Sichtbarmachen des Luftstroms, und 26 bezeichnet eine Einrichtung zum Beobachten oder Messen der Geschwindigkeitsverteilung des Luftstroms, wie etwa eine Videokamera oder eine Laserstrom-Meßeinrichtung.

Wie Fig. 15 zeigt, wird im Fall eines Materials zum Sichtbarmachen des Luftstroms, wie etwa Rauch, innerhalb des Unterrahmens 21, d. h. bei Hindurchleiten eines Objekts, wie etwa Rauch oder Trockeneis, der Spiegel 15 in eine Position bewegt, in der die Temperatur gemessen werden soll. Dabei werden anstelle des IR-Sensors die Laser-Videokamera und ihre Wiedergabeeinrichtung oder die Luftgeschwindigkeits-Lasermeßeinrichtung verwendet, um den gekühlten Luftstrom sichtbar zu machen oder die Verteilung der Luftgeschwindigkeit zu messen.

Die Geschwindigkeits-Lasermeßeinrichtung (Strommeßeinrichtung) ist im Handel erhältlich und basiert auf dem Prinzip des Doppler-Effekts. Die Geschwindigkeitsverteilung wird mit Vektoren angegeben. Die Richtung der Luftgeschwindigkeit wird durch eine große Anzahl von Pfeilen auf einem Bildschirm dargestellt, und die Länge jedes Pfeils repräsentiert die Luftgeschwindigkeit an der Position.

Bei dieser Ausführungsform wird zwar die Luftgeschwindigkeit unter Verwendung der Spiegeleinheit gemäß der ersten Ausführungsform gemessen, es kann jedoch eine Lufteinstellplatte gemäß der siebten Ausführungsform und die Plattenheizeinrichtung gemäß der achten Ausführungsform hinzugefügt werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird beim Leiten des Materials zum Sichtbarmachen des Luftstroms, wie etwa Rauch, innerhalb des Unterrahmens die Luftgeschwindigkeits-Lasermeßeinrichtung oder Videokamera verwendet, so daß die Luftgeschwindigkeit gemessen und der Luftstrom sichtbar gemacht werden kann.

(1) Da gemäß der vorliegenden Erfindung die IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte durch den sich bewegenden Spiegel reflektiert wird, um die Temperaturverteilung zu messen, kann die Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarte in ihrem in einem Kartenrahmen angebrachten Zustand genau gemessen werden.

(2) Da die von dem Spiegel reflektierte IR-Strahlung von der IR-Detektiereinrichtung mittels eines Elements detektiert wird, das die IR-Strahlung durchlassen, aber den Luftstrom zwischen der Innen- und Außenseite des Kartenrahmens unterbrechen kann, kann die Temperaturverteilung ohne Störung des Luftstroms innerhalb des Kartenrahmens genau gemessen werden.

(3) Da ein zweiter Spiegel zum Reflektieren in einer Richtung vorgesehen ist, in der eine Vielzahl von gedruckten Schaltungskarten ausgehend von der Vorderseite des Kartenrahmens angeordnet ist, kann die Temperaturverteilung in jeder gedruckten Schaltungskarte gemessen werden, ohne die IR-Detektiereinrichtung zu bewegen.

(4) Da die von dem Spiegel reflektierte IR-Strahlung von dem IR-Sensor direkt detektiert wird, die Detektiereinrichtung, wie etwa die IR-Kamera, nicht erforderlich ist und die Fläche für ihren Einbau ebenfalls nicht benötigt wird, ist die Gesamtanordnung vereinfacht, und eine Bearbeitung der Leiterplatte zum Hinausleiten der IR-Strahlung ist nicht erforderlich.

(5) Da die Detektiereinheit anstelle des Spiegels aus dem IR-Sensor besteht, der parallel zu der gedruckten Schaltungskarte bewegbar ist, so daß die IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte unmittelbar detektiert wird, ist der Spiegel oder die IR-Kamera nicht erforderlich, so daß die Gesamtanordnung vereinfacht wird.

(6) Da die IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte direkt von dem Lichtleiter detektiert wird, der parallel zu der gedruckten Schaltungskarte bewegbar ist, kann die Gesamtanordnung vereinfacht werden.

(7) Da auf mindestens einer von der oberen und unteren Oberfläche der Abdeckung der Spiegeleinheit oder der Detektiereinheit eine Öffnung zur Kühlung/Ventilation vorgesehen ist, deren Fläche einstellbar ist, kann der Luftstrom, der zu demjenigen äquivalent ist, der vorliegt, wenn die gedruckte Schaltungskarte an der Position der obigen Einheit angebracht ist, so ausgebildet werden, daß die Temperaturverteilung genau gemessen wird.

(8) Da eine Plattenheizeinrichtung innerhalb der Spiegeleinheit oder Detektiereinheit oder in der Nachbarschaft dieser Einheiten vorgesehen ist, kann die Wärme erzeugt werden, die zu der an der Anbringposition der Spiegeleinheit angebrachten gedruckten Schaltungskarte äquivalent ist. Die Temperaturverteilung kann also auch dann genau gemessen werden, wenn die Wärmeerzeugung in der benachbarten Karte die Temperatur der das Meßobjekt darstellenden gedruckten Schaltkarte stark beeinflußt.

(9) Da die Spiegeleinheit oder Detektiereinheit eine Größe hat, die nicht größer als der Raum ist, der von einer einzelnen gedruckten Schaltungskarte eingenommen wird, und in den Kartenrahmen einführbar ist, kann die Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarte in ihrem angebrachten Zustand gemessen werden.

(10) Da der innerhalb des Kartenrahmens strömende Luftstrom sichtbar gemacht wird, um die Geschwindigkeit des Luftstroms zu messen, kann der Zustand des Luftstroms, der die Temperatur der gedruckten Schaltungskarte beeinflußt, erfaßt werden, um eine erforderliche Gegenmaßnahme zu ergreifen.

Vorstehend sind zwar verschiedene Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung erläutert, es versteht sich jedoch, daß ihre Merkmale ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, was zu weiteren Ausführungsformen führt, die vom Umfang der vorliegenden Erfindung erfaßt sind, der in den Ansprüchen definiert ist.


Anspruch[de]

1. Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte (7), wobei die Temperaturmeßvorrichtung folgendes aufweist:

- eine IR-Detektiereinrichtung (16) zum Detektieren von IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte (7); und

- eine Meßeinrichtung (17) zum Messen der Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarte (7) auf der Basis der detektierten IR-Strahlung,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung eine Spiegeleinheit (12) aufweist, die folgendes aufweist:

- einen ersten Spiegel (15) zum Reflektieren der IR-Strahlung, die von der in einen Kartenrahmen (21) eingeführten und mit einer Schaltungskomponente (23) versehenen gedruckten Schaltungskarte (7) in einer Einführungsrichtung der gedruckten Schaltungskarte (7) abgestrahlt wird; und

- einen Treiber (19), um den ersten Spiegel (15) in dem Kartenrahmen (21) in einer Einführungs/Entnahmerichtung der gedruckten Schaltungskarte (7) oder in einer anderen Richtung parallel zu der gedruckten Schaltungskarte (7) bewegbar zu machen,

- wobei die Spiegeleinheit (12) in der Nähe der gedruckten Schaltungskarte (7) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spiegeleinheit (12) ferner folgendes aufweist:

- ein Unterbrechungselement (18) zum Durchlassen der reflektierten IR-Strahlung und zum Unterbrechen eines Luftstroms zwischen der Innenseite und der Außenseite des Kartenrahmens (21);

- wobei die IR-Detektiereinrichtung (16) die IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte (7) detektiert, die von dem von dem Treiber (19) bewegten ersten Spiegel (15) reflektiert und durch das Unterbrechungselement (18) durchgelassen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spiegeleinheit (12) ferner folgendes aufweist:

- einen zweiten Spiegel (11) zum Reflektieren der von dem ersten Spiegel (15) reflektierten oder durch das Unterbrechungselement (18) in einer Richtung durchgelassenen IR-Strahlung, in der eine Vielzahl von gedruckten Schaltungskarten (7) von der Vorderseite des Kartenrahmens (21) angeordnet ist;

- wobei die IR-Detektiereinrichtung (16) in einer Position außerhalb des Kartenrahmens (21) angeordnet ist, wo die von dem zweiten Spiegel (11) reflektierte IR-Strahlung detektiert wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die IR-Detektiereinrichtung (16) einen IR-Sensor (20) zum Detektieren der von dem ersten Spiegel (15) reflektierten IR-Strahlung aufweist, wobei der Sensor in der Nähe der Grenze zwischen der Innenseite und der Außenseite des Kartenrahmens (21) oder an dessen Außenseite vor dem Kartenrahmen (21) vorgesehen ist,

wobei die IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte (7), die durch Bewegen des ersten Spiegels (15) unter Verwendung des Treibers (19) erhalten wird, von dem IR-Sensor (20) detektiert und von der Meßeinrichtung (17) gemessen wird.

5. Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte (7), wobei die Temperaturmeßvorrichtung folgendes aufweist:

- eine IR-Detektiereinrichtung (16) zum Detektieren von IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte (7); und

- eine Meßeinrichtung (17) zum Messen der Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarte (7) auf der Basis eines detektierten IR-Strahlungssignals,

dadurch gekennzeichnet,

daß die IR-Detektiereinrichtung (16) folgendes aufweist:

- einen IR-Sensor (20) zum direkten Detektieren der von der gedruckten Schaltungskarte (7) abgestrahlten IR-Strahlung, und

- einen Treiber (19), um den IR-Sensor (20) in einem Kartenrahmen (21) in einer Einführungs/Entnahmerichtung der gedruckten Schaltungskarte (7) oder in einer anderen Richtung parallel zu der gedruckten Schaltungskarte (7) bewegbar zu machen.

6. Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte (7), die folgendes aufweist:

- eine IR-Detektiereinrichtung (16) zum Detektieren von IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte (7); und

- eine Meßeinrichtung (17) zum Messen der Temperaturverteilung der gedruckten Schaltungskarte (7) auf der Basis eines detektierten IR-Strahlungssignals,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung ferner eine Detektiereinheit aufweist, die folgendes aufweist:

- einen Lichtleiter (29) zum Detektieren von IR-Strahlung, die von der in einen Kartenrahmen (21) eingeführten und mit einer Schaltungskomponente (23) versehenen gedruckten Schaltungskarte (7) abgestrahlt wird; und

- einen Treiber (19), um den Lichtleiter (29) in dem Kartenrahmen (21) parallel zu der gedruckten Schaltungskarte (7) bewegbar zu machen,

- wobei die Detektiereinheit in der Nähe der gedruckten Schaltungskarte (7) angeordnet ist; und

- die IR-Detektiereinheit (16) zum Detektieren der IR-Strahlung von der gedruckten Schaltungskarte (7) durch Bewegen des Lichtleiters (29) unter Verwendung des Treibers (19).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei dann, wenn die Detektiereinrichtung oder die Detektiereinheit eine Abdeckung an ihrer oberen und unteren Oberfläche hat, mindestens eine von der oberen und der unteren Abdeckung mit einer Öffnung zum Kühlen/Lüften vorgesehen ist, deren Fläche einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Plattenheizeinrichtung (22) im Inneren der Spiegeleinheit (12) oder im Inneren der Detektiereinheit (16) oder in der Nachbarschaft der Einheiten (12) und parallel zu der gedruckten Schaltungskarte (7) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Detektiereinheit eine Größe hat, die nicht größer als diejenige ist, die von einer einzigen gedruckten Schaltungskarte (7) eingenommen wird, und in den Kartenrahmen (21) einführbar ist.

10. Luftstrommeßvorrichtung, die von einer Temperaturmeßvorrichtung für eine gedruckte Schaltungskarte (7) Gebrauch macht, wobei die Temperaturmeßvorrichtung eine Spiegeleinheit (12) aufweist, die folgendes aufweist:

- einen ersten Spiegel (15) zum Reflektieren von IR-Strahlung, die von einer in einen Kartenrahmen (21) eingeführten und mit einer Schaltungskomponente (23) versehenen gedruckten Schaltungskarte (7) in einer Einführungsrichtung der gedruckten Schaltungskarte (7) abgestrahlt wird; und

- einen Treiber (19), um den ersten Spiegel (15) in dem Kartenrahmen (21) in einer Einführungs/Entnahmerichtung der gedruckten Schaltungskarte (7) oder in einer anderen Richtung parallel zu der gedruckten Schaltungskarte (7) bewegbar zu machen,

- wobei die Spiegeleinheit (12) in der Nähe der gedruckten Schaltungskarte (7) angeordnet ist;

- eine Sichtbilddetektiereinrichtung (26), die für sichtbares Licht empfindlich ist, und eine Wiedergabeeinrichtung dafür; und

- eine Meßeinrichtung (17) zum Messen des Luftstroms,

- wobei ein Material (27) zum Sichtbarmachen eines Luftstroms, wie etwa Rauch, so vorgesehen ist, daß es durch den Kartenrahmen (21) hindurchführbar ist, um ein sichtbar gemachtes Bild des Luftstroms von der Sichtbilddetektiereinrichtung (26) oder der Wiedergabeeinrichtung erhalten oder um eine Verteilung der Luftgeschwindigkeit von der Meßeinrichtung (17) zu erhalten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Spiegeleinheit (12) ferner folgendes aufweist:

- ein Unterbrechungselement (18) zum Durchlassen der reflektierten IR-Strahlung und zum Unterbrechen des Luftstroms zwischen der Innenseite und der Außenseite des Kartenrahmens (21).







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