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2022.01.25 熱設計

表面温度測定:熱電対の種類

電子機器における半導体部品の熱設計

この記事のキーポイント

・実装された半導体部品の表面温度を測定する際には熱電対を使うことが現実的なことが多い。

・当記事では、K型の熱電対のクラス1、AWG38の素線を使う。

TJの見積もり:ΨJTを使った計算例」の記事にあるように、ΨJTを使用したTJの見積もりにはTTが必要です。TTを得るには、個々の半導体部品のパッケージ上面中心温度を測定する必要があります。

電子部品の表面温度測定には、①熱電対を使用した接触式、②放射温度計、サーモビューワなど使用して、物体表面から放射されるエネルギーを測定する方法があります。しかしながら、基板実装された個々の部品の表面温度を測るには、①の熱電対を使う方法が現実的な場合が多いことから、ここでは熱電対を使った表面温度測定に関するポイントを説明します。

熱電対による、ICのTT測定イメージ

熱電対の種類

熱電対(IEC規格熱電対)には、B、R、S、N、K、E、J、T、C型といった記号で示される種類があります。それぞれに測定可能な温度範囲や特性に特徴があります。一般に電子部品や機器などの測定に使われることが多いK型とT型の特徴を表に示します。

IECコード 被覆色 構成材料 クラス 温度範囲 (℃) 許容差(℃)
+極 -極
K型 ニッケル・クロム合金
熱伝導率
(~19W/mk)
ニッケル・アルミニウム
合金
熱伝導率
(~30W/mk)
1 -40~+375 ±1.5
2 -40~+333 ±2.5
3 -164~+40 ±2.5
T型
熱伝導率
(~385W/mk)
銅・ニッケル合金
熱伝導率
(~19W/mk)
1 -40~+125 ±0.5
2 -40~+133 ±1.0
3 -67~+40 ±1.0

この記事では、熱電対からの放熱を極力抑えるためにK型熱電対を使っています。また、熱電対自体の許容差が小さいクラス1、AWG38(JEDEC StandardではAWG 36~40を推奨)の素線を選択しています。

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