DE1245458B

DE1245458B - Integrierte Schaltung, deren Traegerplaettchen gut waermeleitfaehig ist

Info

Publication number: DE1245458B
Application number: DET31004A
Authority: DE
Inventors: Volker Kunert; Kurt Petermann; Flori Vogler
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-04-27
Filing date: 1966-04-27
Publication date: 1967-07-27
Also published as: GB1187595A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H05k

Deutsche KI.: 21 a4 - 75

Nummer: 1 245 458

Aktenzeichen: T 31004IX d/21 a4

Anmeldetag: 27. April 1966

Auslegetag: 27. Juli 1967

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung, deren Trägerplättchen gut wärmeleitfähig ist.

Das Wesen der Erfindung ist darin zu sehen, daß zur Konstanthaltung dier Temperatur der auf dem Plättchen aufgebrachten Bauelemente mit dem Trägerplättchen ein oder mehrere Heizwiderstände wärmeleitend verbunden sind und daß außerdem auf dem Plättchen ein temperaturempfindliches Element wärmeleitend aufgebracht ist, das den Heizstrom regelt.

Es ist bekannt, Schaltungen oder Schaltungsteile mit Hilfe von Thermostaten auf konstanter Temperatur zu halten, um damit Abweichungen der Bauelemente von ihren Sollwerten auf Grund von Temperaturschwankungen zu vermeiden. Hierzu werden diese Schaltungsteile bzw. Schaltungen in den Innenraum eines Thermostaten eingebracht, und dieser wird meist durch eine außen auf dem Thermostaten aufgebrachte Wicklung geheizt. Tatsächlich wird die Lufttemperatur im Thermostatinnern bei den bekannten Anordnungen auf konstanter Temperatur gehalten. Hierzu ist im Thermostatinnern ein Fühler vorgesehen, mit dem die Temperatur, gemessen wird. Von dem Fühler wird dann der Heizstrom so gesteuert, daß die Lufttemperatur im Innenraum des Thermostaten weitgehend konstant ist.

Auch bei der erfindungsgemäßen Schaltung sollen die Schaltelemente der integrierten Schaltung auf konstanter Temperatur gehalten werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird jedoch nunmehr nicht mehr ein von Luft erfüllter Raum auf konstanter Temperatur gehalten, in den die integrierte Schaltung eingebracht wird, sondern es wird die Temperatur des Trägerplättchens selbst konstant gehalten, und zwar durch direkte Heizung und direkte Abtastung. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß kein zusätzlicher Thermostatraum notwendig ist, sondern daß vielmehr das Gesamtvolumen der integrierten Schaltung zur Erzielung der Thermostatwirkung praktisch nicht vergrößert werden muß. Gegenüber einem herkömmlichen Thermostaten kann der erfindungsgemäße Thermostat bei seiner Anwendung bei integrierten Schaltungen somit sehr viel kleiner aufgebaut werden.

Wie bereits erwähnt, soll die Erfindung bei integrierten Schaltungen zur Anwendung kommen. Hierunter sollen Schaltungen verstanden werden, die gemäß der Dünn- oder Dickfilmtechnik aufgebaut sind, bei denen also mehrere Bauelemente auf einem Trägerplättchen aufgebracht sind und bei denen Widerstände und Leitungen und gegebenenfalls auch andere Bauelemente aus dünnen Schichten gebildet Integrierte Schaltung, deren Trägerplättchen gut wärmeleitfähig ist

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:
Kurt Petermann, Ulm/Donau;
Volker Kunert, Herrlingen;
Flori Vogler, Ulm/Donau

werden. Unter dem Ausdruck »integrierte Schaltungen« sollen auch Schaltungen verstanden werden, die gemäß der Festkörpertechnik aufgebaut sind, bei denen also mehrere Bauelemente in oder auf einem Halbleiterplättchen untergebracht sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sollen der oder die Heizwiderstände nach dem gleichen Verfahren auf das Trägerplättchen aufgebracht sein, gemäß dem die Elemente der integrierten Schaltungen aufgebracht sind. Beispielsweise kann man den oder die Heizwiderstände auf der Rückseite des Plättchens aufbringen, also auf der Seite, auf der keine anderen Bauelemente aufgebracht sind. Günstig ist es, den oder die Heizwiderstände eine große Fläche annehmen zu lassen, so daß ein Großteil oder die gesamte Rückseite des Plättchens durch die Heizwiderstände bedeckt wird.

Als temperaturempfindliches Element kann man auf dem Plättchen eine Diode aufbringen. Diese muß selbstverständlich mit dem Trägerplättchen in gut wärmeleitender Verbindung stehen. Damit zwischen Heizwiderstand und dem wärmeempfindlichen Teil ein guter Wärmekontakt besteht, muß selbstverständlich das Trägerplättchen eine große Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Bei Anwendung der Erfindung bei der sogenannten Dickfilmtechnik verwendet man als Trägerplättchen beispielsweise ein Aluminiumoxydsubstrat. Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, das temperaturempfindliche Element, beispielsweise die Diode, in einen Brückenzweig einer Brückenschaltung zu legen, die an der Brückendiagonale gegebenenfalls entstehende Spannungsdifferenz in einem Differenzverstärker zu verstärken und an den Ausgang des Differenzverstärkers den oder die Heizwiderstände anzuschalten. Günstig ist diese Regel-

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schaltung für den Thermostaten deshalb, weil sie sich ebenfalls äußerst kompakt aufbauen läßt, also keine große Volumenvergrößerung mit sich bringt und außerdem eine Proportionalregelung durchgeführt wird. Es sind Differenzverstärker im Handel, die winzig klein aufgebaut sind und als Halbleiterchip ohne weiteres auf dem Trägerplättchen mit untergebracht werden können. Wenig: Raum nehmen auch die zusätzlich notwendigen Widerstände für die Brücke ein. Durch ihre Bemessung wird die Solltemperatur des Trägerplättchens festgelegt.

Zweckmäßig ist es, die gesamte integrierte Schaltung thermisch gut zu isolieren. Hierzu umgibt man die integrierte Schaltung mit Styropor oder speziellen Gießharzen.

An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine gemäß der Dickfilmtechnik hergestellte integrierte Schaltung vorausgesetzt. Das aus Aluminiumoxyd bestehende und in Fig. 1 dargestellte Trägerplättchen trägt das Bezugszeichen 1. In der Fig. 1 a ist die Vorderansicht dieses Trägerplättchens zu sehen. Die in Dickfilmtechnik aufgebrachten Leitungszüge sind mit 2, die Schichtwiderstände mit 3 und ein Transistor mit 4 bezeichnet. Der Einfachheit halber sind nur wenige Bauelemente angedeutet. Auf der Rückseite des Trägerplättchens ist, wie in Fig. Ib zu sehen ist, ein Heizwiderstand 5 aufgebracht, und zwar soll er nach dem gleichen Verfahren aufgebracht sein, wie die Widerstände 3 der F i g. 1 a. Der Heizstrom wird an den Anschlüssen 6 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform wird erreicht, daß das gesamte Plättchen 1 gleichmäßig durch den Heizstrom erwärmt wird. Zur Steuerung des Heizstroms soll die Diode 7 dienen, die mit auf der Vorderseite des Trägerplättchens aufgebracht ist. Die Schaltung zur Steuerung des Heizstroms ist in F i g. 2 dargestellt. Die Diode 7 liegt in der Schaltung der Fig. 2 in einem Zweig einer Brückenschaltung, deren andere Zweige durch die Widerstände Sa, 8 b und 8 c gebildet werden. Die auf Grund von Temperaturschwankungen an der Brükkendiagonale auftretenden Spannungsdifferenzen werden in dem Differenzverstärker 9 verstärkt. Bekanntlich liefert ein Differenzverstärker an seinem Ausgang einen Strom, der der angelegten Spannungsdifferenz proportional ist. An den Ausgang des Differenzverstärkers ist der Heizwiderstand 5 angeschaltet. Wie bereits oben erwähnt, läßt sich die in F i g. 2 dargestellte und oben beschriebene Schaltung sehr leicht auf einem Trägerplättchen mit unterbringen. Aus diesem Grund ist die in F i g. 2 dargestellte Schaltung im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Thermostaten von besonderem Interesse. In der F i g. 3 ist noch eine Meßkurve einer erfindungsgemäß aufgebauten integrierten Schaltung dargestellt, und zwar zeigt diese Meßkurve die Abhängigkeit der Temperatur des Plättchens von der Raumtemperatur. Man erkennt, daß bei einem Schwanken der Raumtemperatur in einem Temperaturbereich von 60° C die Temperatur des Plättchens lediglich um etwa +2⁰C schwankte, d. h., die Plättchentemperatur wird auch bei starken Schwankungen der Außentemperatur weitgehend konstant gehalten, wodurch auch die Bauelemente auf dem Plättchen in ihren Werten weitgehend festgehalten werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Integrierte Schaltung, deren Trägerplättchen gut wärmeleitfähig ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Temperatur der auf dem Plättchen aufgebrachten Bauelemente (3, 4) mit dem Trägerplättchen (1) ein oder mehrere Heizwiderstände (5) wärmeleitend verbunden sind und daß auf dem Plättchen ein temperaturempfindliches Element (7) wärmeleitend aufgebracht ist, das den Heizstrom regelt.

2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Heizwiderstände (5) nach dem gleichen Verfahren aufgebracht sind, wie die Elemente (3, 4) der integrierten Schaltung.

3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstände (5) auf der Seite (Rückseite) des Plättchens aufgebracht sind, auf der sich keine Elemente der Schaltung (2, 3, 4) befinden.

4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Heizwiderstände (5) wenigstens einen Großteil der Rückseite bedecken.

5. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturempfindliches Element (7) eine Diode vorgesehen ist.

6. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (7) Teil einer Brückenschaltung ist, daß zur Verstärkung der Spannungsdifferenz der Brückendiagonale ein Differenzverstärker (9) vorgesehen ist und daß der oder die Heizwiderstände (5) an den Ausgang des Differenzverstärkers angeschaltet sind.

7. Integrierte Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (9) auf dem Trägerplättchen (1) aufgebracht ist.

8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Trägerplättchen (1) aufgebrachte Differenzverstärker (9) ein integrierter Halbleiterschaltkreis ist.

9. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie von wärmeisolierendem Material, z. B. Styropor, umgeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen