|
Измерение температуры чип-компонента |
|
|
|
Feb 5 2010, 17:08
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Задача измерить температуру на поверхности чип-компонента габаритом порядка 1-2 мм. Диапазон температур 0-150 °С, точность не хуже ±1 °С, время измерения не более 5-10 с. Датчик должен достаточно легко и быстро приставляться к объекту и убираться от него. Был вариант использовать термопару (типа китайского шарика), которая приставляется к объекту, но при этом тепловой контакт с объектом получается точечный и, кроме того, т. к. объект находится не в замкнутой камере, то и его поверхность и термодатчик постоянно обдувают конвекционные потоки. Да и гарантированное время установления показаний датчиков находится в районе 20-30 с. ИМХО, вариант вообще никакой, но имеются оптимисты. Всё-таки склоняюсь к замкнутой тепловой миникамере, хотя время при этом, конечно не 10 с, но против природы не попрешь. Но т. к. в этой теме не силен, то может и зря так пессимистично отношусь к таким идеям, может всё-таки что-то существует? Естественно, цена вопроса чрезвычайно важна и супердорогие решения, удовлетворяющие всем капризам неприемлемы, уж лучше подождать по времени измерения в минитермокамере.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
2 страниц
1 2 >
|
 |
Ответов
(1 - 29)
|
Feb 5 2010, 18:20
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 310
Регистрация: 11-07-09
Из: Екатеринбург
Пользователь №: 51 154

|
В свое время мы изобретал похожие ( по изложенным требованиям) датчики на базе p-n перехода. Работали в рамках НТТМ (если кто помнит было такое поветрие). Метода простая - в качестве заготовки использовали пластину-спутник с сформированным p-n переходом (большой диод). Далее с обоих сторон пылили то-ли медь, то-ли никель (давно это было, уже и не помню), скрайбировали в размер 0,7х0,7. На первых образцах выводы припаивали, потом стали варить ультразвуком. Датчики получались с приличным быстродействием. Схема измерения - прямое падение на p-n переходе при запитке стабильным током. Конечно все это было возможным потому что мы сами работали там где микросхемы делались  . Конечно под нас никто техпроцесс не настраивал, просто мы использовали стандартные операции. конец  В вашем случае можно попробовать изобрести что-нибудь на базе бескорпусных диодов (применяются в ГИС). Ну или поискать подходящих знакомых например в Воронеже.
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 18:33
|

Знающий
   
Группа: Участник
Сообщений: 937
Регистрация: 1-09-08
Пользователь №: 39 922

|
MAXIM выпускает датчики в виде чипов. Диапазон температур, габариты и точность измерения подходят. Выход цифровой, можно заказать образцы. Это навскидку, марку (которую использовал) могу уточнить через пару дней, если нужно. Другой вариант, RTD - ТH100, платина, пленочный на керамике 2х2мм, сверху герметизация стеклом, точность ±0,12 °С. Керамическую подложку, при необходимости, можно аккуратно сточить до 0,1мм.
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 18:42
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Датчики в виде пленочных чипов на керамике я видел, но проблема в том, что, как минимум, объект по размерам сравним с датчиком (т. е. будет забирать много тепла) и всё те же конвекционные потоки всё портят. Кроме того, датчик не привязан к конкретному компоненту, а должен использоваться, как съемный зонд, что еще ужесточает требования к тому же тепловому контакту, например. И в этом случае, ИМХО, бескорпусного диода надолго не хватит.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 18:57
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(EUrry @ Feb 5 2010, 21:42)  Датчики в виде пленочных чипов на керамике я видел, но проблема в том, что, как минимум, объект по размерам сравним с датчиком (т. е. будет забирать много тепла) и всё те же конвекционные потоки всё портят. Может быть, подумать на тему бесконтактных IR-термометров ? Правда, может быть, потребуется красить корпус компонента, если он не обладает должной степенью черноты. Но это просто...
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 19:16
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Цитата(rx3apf @ Feb 5 2010, 21:57)  Может быть, подумать на тему бесконтактных IR-термометров ? Правда, может быть, потребуется красить корпус компонента, если он не обладает должной степенью черноты. Но это просто... Красить - не вариант. Кроме того, нужно считывать температуру именно компонента, а это еще одна проблема извлечь ее из распределения теплового поля на пирометре.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 19:21
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(EUrry @ Feb 5 2010, 22:16)  Красить - не вариант. А чего сложного ? Фломастером чуть-чуть... Цитата Кроме того, нужно считывать температуру именно компонента, а это еще одна проблема извлечь ее из распределения теплового поля на пирометре. Так использовать пирометр с малым углом. 10-градусного хватит ? Модуль на MX90614 стоит около $50, сам чип что-то в районе $40 (штучно).
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 19:29
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Цитата(rx3apf @ Feb 5 2010, 22:21)  А чего сложного ? Фломастером чуть-чуть... Нельзя. Цитата Так использовать пирометр с малым углом. 10-градусного хватит ? Модуль на MX90614 стоит около $50, сам чип что-то в районе $40 (штучно). А что это: MX90614? Что-то не гуглится.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 19:39
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(EUrry @ Feb 5 2010, 22:29)  Нельзя.  А при контактном способе, боюсь, все равно придется термопроводящим материалом смазывать. Цитата А что это: MX90614? Что-то не гуглится. Пардон, MLX90614, www.melexis.com
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 19:52
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Цитата(rx3apf @ Feb 5 2010, 22:39)  А при контактном способе, боюсь, все равно придется термопроводящим материалом смазывать. Так я с самого начала и отвергаю этот вариант. А вот за вариант с указанным Вами пирометром, спасибо, довольно интересно, надо проработать. Как-то привязались к термопарам и термометрам сопротивления, а это даже не встречали.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 20:55
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(jam @ Feb 5 2010, 23:34)  Красить ничего не надо - ему приблизительно всё-равно какой материал. Ни фига подобного. Типично требование к черноте - не хуже 0.95, о чем говорится в инструкциях к бесконтактным термометрам. В даташитах на датчики это тоже есть. Ну и по факту - термометры категорически не работают по неокрашенной поверхности водопроводных труб (оцинкованных). По краске любого цвета - работают. Металлическая пластина - чудесно отражает, при этом измерять ее собственную температуру невозможно. Цитата Я делал так - к пирометру к его входной оптике сделал из медной фольги конусовидную трубочку, которую приставлял к детальке. Но. оказалось , что нужно учитывать и температуру фольги . Как-то это работало, но с калибровкой я не справился. Я пробовал делать диафрагму из фольги на термометр с апертурой этак в полдюйма - неработоспособно. Но там и до линзы было далеко, да и сам датчик был широкоугольный. С 10-градусным, полагаю, проблем будет меньше. Но по поверхности металла - ничего хорошего не получится. По керамике и пластику - почти наверняка будет работать. По защитному лаку на SMD-резистора, к примеру - не знаю и даже предположить не могу.
|
|
|
|
|
Feb 5 2010, 22:50
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(SNGNL @ Feb 6 2010, 01:08)  Неудивительно, она сама излучает. Тем не менее, измерить температуру гладкой алюминиевой фольги тем термометром было совершенно невозможно, равно как и температуру оцинкованной трубы. А вот если фольгу зачернить - вот тут совершенно без проблем. Но диафрагму я, естественно, ничем не покрывал. А сквозь дырку в пару миллиметров термометр ничего не увидел... Цитата(vvs157 @ Feb 6 2010, 01:27)  Практически все диэлетрики на длине ~10 мкм имеют одинаковые коэффициенты излучения - около 0.95. Как на счет полиэтилена, из которого делают линзы пиродатчиков ? А окись магния, с ее коэффициентом 0.2 ?
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 00:24
|

Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474

|
Цитата(rx3apf @ Feb 5 2010, 23:55)  Ни фига подобного. Типично требование к черноте - не хуже 0.95, о чем говорится в инструкциях к бесконтактным термометрам. В даташитах на датчики это тоже есть. Ну и по факту - термометры категорически не работают по неокрашенной поверхности водопроводных труб (оцинкованных). По краске любого цвета - работают. Металлическая пластина - чудесно отражает, при этом измерять ее собственную температуру невозможно. металлы конечно отражают - поэтому я и сделал трубочку из меди, пирометру при этом кроме меди и детальки ничего не видно. Цитата Я пробовал делать диафрагму из фольги на термометр с апертурой этак в полдюйма - неработоспособно. Но там и до линзы было далеко, да и сам датчик был широкоугольный. С 10-градусным, полагаю, проблем будет меньше. Но по поверхности металла - ничего хорошего не получится. По керамике и пластику - почти наверняка будет работать. По защитному лаку на SMD-резистора, к примеру - не знаю и даже предположить не могу. У меня пирометр 1:50 (1.2 градуса). Цитата(rx3apf @ Feb 6 2010, 01:50)  Как на счет полиэтилена, из которого делают линзы пиродатчиков ? А окись магния, с ее коэффициентом 0.2 ? Вобщето линзы делают из ZnSe , из германия или кремния. Может этот подойдёт: http://www.vebion.ru/catalog/metricaldevic...6/696_9636.html
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 05:11
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(jam @ Feb 5 2010, 23:34)  Красить ничего не надо - ему приблизительно всё-равно какой материал. Я делал так - к пирометру к его входной оптике сделал из медной фольги конусовидную трубочку, которую приставлял к детальке. Но. оказалось , что нужно учитывать и температуру фольги . Как-то это работало, но с калибровкой я не справился. В какую сторону рупор глядел? Цитата(EUrry @ Feb 5 2010, 20:08)  Задача измерить температуру на поверхности чип-компонента габаритом порядка 1-2 мм. Не очень понятно, что Вам нужно. Один раз на одной плате, или установку, которая много плат много дней... И уж совсем непонятно, что такое температура поверхности...
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 08:18
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Цитата(Tanya @ Feb 6 2010, 08:11)  Не очень понятно, что Вам нужно. Один раз на одной плате, или установку, которая много плат много дней... Второе - много раз и много дней. Цитата И уж совсем непонятно, что такое температура поверхности... Это всё идет от того, что температуру компонента можно измерить только на его поверхности, приложив к ней какой-либо датчик.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 10:33
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Цитата(Tanya @ Feb 6 2010, 12:46)  Как только датчик приложите - так сразу температура и изменится вслед за изменением теплообмена... Так почему и отрицаю данный подход. Спросил так, на всякий случай, что думают спецы, работающие с подобными проблемами. Цитата А температуру хотите измерять в скольких точках? Ну, лучше наверное в нескольких точках измерять, дабы знать, когда компонент наиболее полно нагреется до требуемой температуры, но я слабо себе представляю несколько зондов на чипе, например, типоразмером 0603, или еще хуже 0402, хотя может просто не сталкивался с современными достижениями.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 11:12
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(EUrry @ Feb 6 2010, 13:33)  Так почему и отрицаю данный подход. Спросил так, на всякий случай, что думают спецы, работающие с подобными проблемами.
Ну, лучше наверное в нескольких точках измерять, дабы знать, когда компонент наиболее полно нагреется до требуемой температуры, но я слабо себе представляю несколько зондов на чипе, например, типоразмером 0603, или еще хуже 0402, хотя может просто не сталкивался с современными достижениями. Если можно дырочку снизу просверлить, то туда можно засовывать термопару к подложке. С силиконовой капелькой. Можно еще дорожку от элемента до места с известной температурой использовать как часть термопары. Еще два щупа константановых. Только нужно питание убирать... Возможны и более сложные варианты - измеряем температуру снизу, прикладываем на смазке поверхность с известной температурой. Если температура совпадет, то внизу (или рядом) температура не будет меняться. В принципе, возможно и радиационным методом методом измерять, только для каждого элемента нужно будет градуировать по его излучательной способности (степени черноты).
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 11:31
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
To Tanya: Смазывать компонент ничем нельзя, т. к. отмывать потом надо будет, а это неприемлемо. А вот при радиационном методе всё-таки надо калибровать на каждый цвет? Я как-то никогда не встречался с пирометрами, а по всяким Fluke посмотреть, так у них как-будто без разницы на это дело. Гуглю "принцип измерения пирометров" - везде один и тот же текст. Какие-то многоспектральные пирометры есть, судя из этого текста, и у меня сложились догадки, что это они и обеспечивает слабую зависимость от излучающей способности объекта, но подробной информации найти так и не удалось.  Хотя интуитивно скепсис по этому поводу присутствует. Вот на рисунке что они измеряют? Либо не знают вообще излучающей способности объектов, либо направляют на те объекты, у которых она заранее известна (хотя на тех же фарфоровых изоляторах на улице она может измениться в зависимости от загрязнений, может только не существенно - я сказать по этому поводу ничего не могу).
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 12:07
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(jam @ Feb 6 2010, 03:24)  металлы конечно отражают - поэтому я и сделал трубочку из меди, пирометру при этом кроме меди и детальки ничего не видно. Медь (если не полированная и старая) имеет весьма высокую степень черноты, алюминий гораздо лучше. Цитата У меня пирометр 1:50 (1.2 градуса). Хм. Тут бы должно и диафрагмы хватить... Цитата Вобщето линзы делают из ZnSe , из германия или кремния. Линзы на собственно датчике - да. А в широкоугольных пирометрах и PIR-датчиках - дальше стоит френелевская линза из полиэтилена, изогнутой пластиной или колпачком (у меня в термометре тоже стоит, хотя у него 1:5).
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 12:07
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(EUrry @ Feb 6 2010, 14:31)  To Tanya: Смазывать компонент ничем нельзя, т. к. отмывать потом надо будет, а это неприемлемо. Можно смазывать слаболетучим - потом улетит. Температуру по излучению измеряют двумя-тремя способами. Один метод - сравнение излучения в двух-трех узких спектральных зонах. В предположении одинаковой спектральной черноты дает наилучший результат. Второй - измеряется интегральное излучение в низкочастотном ИК-диапазоне. Тут требуется калибровка. Этот метод Вам, наверное, и нужно изучать.
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 12:14
|
Гуру
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 834
Регистрация: 14-06-06
Из: Moscow, Russia
Пользователь №: 18 047

|
Цитата(EUrry @ Feb 6 2010, 14:31)  To Tanya: Смазывать компонент ничем нельзя, т. к. отмывать потом надо будет, а это неприемлемо.
А вот при радиационном методе всё-таки надо калибровать на каждый цвет? Не надо - в принципе, правильно было сказано, что для дальнего IR степень черноты довольно высока для большинства диэлектриков (однако пара материалов мне сразу пришла на ум, благо что и справочник под рукой). Если вдруг поверхность компонента металлическая - то по-любому надо зачернять, иначе бесконтактным методом воспользоваться не удастся. Ну и можно себе представить покрытие, которое тоже не обладает достаточной чернотой, и тоже придется красить. А без вариантов, так и придется делать. Контактный метод - это и термоинтерфейс потребуется, и теплоотбор будет по-любому, и 10-15 секунд - я что-то сильно сомневаюсь... А здесь - черный фломастер _может_ потребоваться, и к этому надо быть готовым и не отвергать принципиально, иначе, боюсь, задача вообще не имеет решения...
|
|
|
|
|
Feb 6 2010, 12:27
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 218
Регистрация: 14-11-06
Из: Н. Новгород
Пользователь №: 22 312

|
Цитата(Tanya @ Feb 6 2010, 15:07)  Один метод - сравнение излучения в двух-трех узких спектральных зонах. В предположении одинаковой спектральной черноты дает наилучший результат. Из "достоверного" источника: Цитата Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах. Это оно? Вот у меня домыслы именно про этот способ малозависимости от излучающей способности объекта, но ничем не подтвержденные. Цитата(rx3apf @ Feb 6 2010, 15:14)  иначе, боюсь, задача вообще не имеет решения... Я в общем-то тоже именно этого боюсь.
--------------------
Все не могут только сеять разумное, доброе, вечное: кому-то надо и пахать! Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслом. © Бернард Шоу
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|