CN210895146U - 一种保持芯片工作温度的控温组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种保持芯片工作温度的控温组件及其控温方法，控温组件包括芯片、加热器、热敏电阻、绝缘基板、绝缘隔热板，芯片置于绝缘隔热板上，加热器、热敏电阻粘贴于绝缘基板同一侧外部，并通过绝缘基板粘贴于芯片上。本实用新型摒弃了TEC控温方案，采用加热器加热、热敏电阻监控以保持温度稳定的控温方法，同时结合了绝缘隔热板的尺寸、材质设计，可以满足对位置摆放要求较高的芯片应用场景，且在提高集成度的同时能有效降低成本。

Description

一种保持芯片工作温度的控温组件

技术领域

本实用新型涉及芯片工作温度控制领域，具体涉及一种保持芯片工作温度的控温组件及其控温方法。

背景技术

随着时代进步，通信产品小型化逐步成为市场趋势。产品小型化主要通过高度集成芯片及高集成度封装方式实现。在光器件及光模块产品中，目前较常采用的是集成IC，将芯片及各功能元件集成于到芯片上，从而减小产品的体积，小型化是目前光通信领域的趋势，而高集成度的IC的应用正是小型化的关键所在。此外，考虑到成本原因，一般采用减少功能元件数量或尺寸来降低组件封装大小。

部分集成IC对工作温度稳定性要求较高，目前较多的是使用TEC（半导体制冷器）作为控温组件，以达到稳定IC工作温度的效果。不可否认，TEC作为IC控温组件有着优秀的控温性能，能够快速稳定地使IC达到目标温度，但是在一些特定条件下，TEC也存在着缺点。一方面，对于部分要长时间保持在高温的芯片而言，TEC降温功能未免浪费（TEC成本较贵）；另一方面，TEC的结构不够灵活，对于一些对摆放位置要求较高的芯片难以匹配适用。所以，我们就需要一种成本较低，简单灵活的方式来替代TEC。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种结构灵活且低成本的加热组件替代常用的TEC方案，从而满足一些对摆放位置要求较高的芯片应用场景。

本实用新型提供一种保持芯片工作温度的控温组件，包括芯片、加热器、热敏电阻、绝缘基板，

还包括绝缘隔热板，用于隔绝芯片与器件外壳热传导，

所述芯片置于所述绝缘隔热板一侧，所述绝缘基板置于所述芯片外部，用于所述芯片及所述加热器、所述热敏电阻之间热传导，所述加热器、所述热敏电阻固定在所述绝缘基板同一侧外部。摒弃了TEC的低温控制功能，采用更简单的方式，降低了控温组件的成本，同时绝缘隔热板粘贴位置、厚度及横截面积可自由设置，能够满足对摆放位置有较高要求的芯片的应用。

作为优选，所述绝缘隔热板设置为台阶状，使所述芯片处于悬空状态。

作为优选，所述绝缘隔热板为一对隔热块，对称设置于所述芯片下方。

作为优选，所述绝缘基板选择陶瓷或导热硅脂。陶瓷在绝缘材料中导热性较佳，选择陶瓷作为绝缘基板，可以在满足绝缘要求的情况下，充分提高组件的散热性能。

作为优选，所述绝缘隔热板选择特种玻璃或隔热性好的环氧树脂。绝缘隔热板的作用主要在于可以隔绝芯片与器件外壳之间的热传递，使器件温度变化只发生在器件内部。

作为优选，所述加热器采用热电阻加热。采用电阻加热可以满足控温组件的加热要求，且成本较低，可有效降低封装成本。

附图说明

图1为实施例1的控温组件整体结构示意图

图2位实施例2的控温组件整体结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

本实施例记载一保持芯片工作温度的控温组件，如图1所示，控温组件主要包括加热器1、绝缘隔热板5、绝缘基板3、热敏电阻2、芯片4等元件，绝缘隔热基板5为对称设置的一对特种玻璃隔热块，粘贴于器件外壳，特种玻璃隔热块之间有一定间隔。芯片4固定于绝缘隔热板5上部，可选择采用特种胶水粘贴。

芯片4上部为绝缘基板3，绝缘基板3可选择陶瓷基板，保证良好的绝缘导热性能。绝缘基板3上粘贴热敏电阻2、加热器1，为降低成本，加热器1可选用热阻加热。

控温组件工作时，通过软件设定目标温度，当设置温度大于当前温度时，加热器1开始工作加热，热敏电阻2反馈检测温度，实时监控芯片4温度，当芯片4温度达到目标温度时，加热器1停止工作，经过一段时间后，散热及加热器加热达到平衡时（即热敏电阻监控温度稳定在目标稳定），便可以将芯片4的工作温度稳定在想要的温度。加热器1会一直在一个固定的工作电流下工作（热量的产生与耗散达到动态平衡），由此可知，当绝缘隔热板5隔热保温效果越好，加热器的功耗便越小。而绝缘隔热板5的保温效果与其材料、厚度以及横截面积等因素有关，可以选择特种玻璃材料。

TEC的控温原理主要是三种温差电现象（帕尔贴效应、塞贝克效应、汤姆逊效应）和电阻热效应及热传导。与常用的TEC相比，本方案的工作原理更加简单，只是简单地利用电阻热效应和热传导，电流通过加热器1（电阻）产生热量，热量通过绝缘基板3（热的良导体）传导至芯片4，使芯片4达到目标温度。主要的创新点在于摒弃了TEC的低温控制功能，采用更简单的方式，降低了控温组件的成本，提高了控温组件的灵活性。

实施例二：

本实施例所记载的为保持芯片工作温度的控温组件，如图2所示，控温组件主要包括加热器1、绝缘隔热板5、绝缘基板3、热敏电阻2、芯片4等元件，绝缘隔热基板5为一台阶状的隔热性良好的环氧树脂，粘贴于器件外壳，使芯片处于悬空状态。芯片4固定于绝缘隔热板5上部，可选择采用特种胶水粘贴。

芯片4上部为绝缘基板3，绝缘基板3可选择导热硅脂，保证良好的绝缘导热性能。绝缘基板3上粘贴热敏电阻2、加热器1，为降低成本，加热器1可选用热阻加热。

控温组件工作时，通过软件设定目标温度，当设置温度大于当前温度时，加热器1开始工作加热，热敏电阻2反馈检测温度，实时监控芯片4温度，当芯片4温度达到目标温度时，加热器1停止工作，经过一段时间后，散热及加热器加热达到平衡时（即热敏电阻监控温度稳定在目标稳定），便可以将芯片4的工作温度稳定在想要的温度。加热器1会一直在一个固定的工作电流下工作（热量的产生与耗散达到动态平衡），由此可知，当绝缘隔热板5隔热保温效果越好，加热器的功耗便越小。而绝缘隔热板5的保温效果与其材料、厚度以及横截面积等因素有关，可以选择隔热性好的环氧树脂、特种玻璃等材料。

TEC的控温原理主要是三种温差电现象（帕尔贴效应、塞贝克效应、汤姆逊效应）和电阻热效应及热传导。与常用的TEC相比，本方案的工作原理更加简单，只是简单地利用电阻热效应和热传导，电流通过加热器1（电阻）产生热量，热量通过绝缘基板3（热的良导体）传导至芯片4，使芯片4达到目标温度。主要的创新点在于摒弃了TEC的低温控制功能，采用更简单的方式，降低了控温组件的成本，提高了控温组件的灵活性。

本实用新型所采用的“上”、“下”、“内”、“外”等限定位置方位的词，应当理解为方便公众理解组件空间结构等发明内容所使用的，并不作为对本发明技术特征的限定。

上述实施例仅列举了较佳的具体技术方案及技术手段，不排除在本发明权利要求范围内，有其他可以解决该技术问题的等换技术手段的替换形式，也应当理解为本发明要求保护的内容。

Claims (6)

1.一种保持芯片工作温度的控温组件，其特征在于：包括芯片、加热器、热敏电阻、绝缘基板，

还包括绝缘隔热板，用于隔绝芯片与器件外壳热传导，

所述芯片置于所述绝缘隔热板一侧，所述绝缘基板置于所述芯片外部，用于所述芯片及所述加热器、所述热敏电阻之间热传导，所述加热器、所述热敏电阻固定在所述绝缘基板同一侧外部。

2.根据权利要求1所述的保持芯片工作温度的控温组件，其特征在于： 所述绝缘隔热板设置为台阶状，使所述芯片处于悬空状态。

3.根据权利要求1所述的保持芯片工作温度的控温组件，其特征在于：所述绝缘隔热板为一对隔热块，对称设置于所述芯片下方。

4.根据权利要求1所述的保持芯片工作温度的控温组件，其特征在于：所述绝缘基板选择陶瓷或导热硅脂。

5.根据权利要求1所述的保持芯片工作温度的控温组件，其特征在于：所述绝缘隔热板选择特种玻璃或隔热性好的环氧树脂。

6.根据权利要求1所述的保持芯片工作温度的控温组件，其特征在于：所述加热器采用热电阻加热。

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