DE2354719A1

DE2354719A1 - Anordnung zur temperaturstabilisierung

Info

Publication number: DE2354719A1
Application number: DE19732354719
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Lindner; Werner Dr Ing Wiesbeck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-11-02
Filing date: 1973-11-02
Publication date: 1975-05-15

Description

" LIGENT IA
Patent-Verwaltungs-GmbH ·.
6000 Prankfurt (Main)-. 7O₁ Theodor-Stern-Kai-Ί

Ulm (Donau), 2p. Oktober 1973 PT-UL/Kö/rß UL 75/127

"Anordnung zur Temperaturstabilisierung"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturstabilisierung von auf einem nichtleitenden Träger nach Art einer
Dickfilm- oder Dünnfilmtechnik aufgebrachten elektrischen
Bauelementen,

Bei vielen elektrischen Schaltungen ist es vorteilhaft, die Bauteiletemperaturen konstant zu halten, um die Betriebs—
parameter der einzelnen Komponenten zu stabilisieren. Besonders angebracht ist eine Temperaturstabilisierung bei frei-

und - _

schwingenden Oszillatoren im UKW-ilikrovrellenbereich, da

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alle bekannten Bauelemente» die zur Erstellung eines Oszillators notwendig sind, in ihren.···Eigenschaften temperaturabhängig sind, und somit die Frequenz des Oszillators beeinflussen, Bisher hat man dazu alle Bauelemente eines Oszillators in einem Gehäuse angeordnet, dessen Innentemperatur temperatnrrstabilisiert wurde. Dieser Aufwand ist recht hoch, und beeinflußt den Preis einer solchen Anordnung.

Aus der DT-AS 1 002 471 ist eine elektronische Vorrichtung mit einem Halbleiter, z. B. einem Transistor oder einer Germaniumdiode, der an der Innenwand des den Halbleitereinschließenden Gehäuses untergebracht ist, bekannt, bei der ein oder mehrere einen Peltiereffekt hervorrufende Leiterpaare zwecks Kühlung des Gehäuses und des Halbleiters in thermischen Kontakt mit der betreffenden Wand stehen. In einer solchen Anordnung kann eine effektvolle Kühlung des Halbleiterelements erreicht werden, jedoch erst bei grösseren Strömen. Dabei soll der Halbleiterstrom gleichzeitig als Versorgungsstrom für das Peltierelement ausgenutzt werden. Bei höheren Frequenzen ist damit eine solche Anordnung nicht einsetzbar, da die Peltierstruktur Tiefpaßcharakter hat. Außerdem ist eine spezielle Gestaltung des Halbleiter-

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gehäuses erforderlich. . . . _: - ^;

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Temperaturstabilisierung zu schaffen, mit der nicht nur ein einzelnes Bauelement, sondern eine ganze Schaltung temperaturkonsjfeant gehalten werden kann. Bei einer Anordnung der Eingangs genannten Art wird: diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der den Bauelementen abgewandten Seite des Trägers ein Heizkörper angeordnet ist, dessen Erwärmung regelbar ist. Vorzugsweise "besteht der Heizkörper aus einer auf dem Träger aufgebrachten niederohmigen ViderStandsschicht, die vorteilhaft in Bahnen_/etwa mäanderförmig,verlegt ist. Mit einer" solchen Anordnung wird eine gleichmäßige Erwärmung de s die ge samte Schaltung tragenden Substrats erreicht.. Auf diesem kann ein Temperaturfühler : angeordnet werden, mit dessen Hilfe die -Wärmeentwicklung des Heizkörpers steuerbar ist. So ist es denkbar, mittels des Temperaturfühlers den Stromdurchgang durch die Widerstandsschicht zu beeinflussen, womit die Wärmeleistung regelbar ist. Wenn es darauf ankommt, nur.einen Teil des Substrats in der Temperatur zu stabilisieren, dann kann der Heizkörper auch nur auf einem Teil der Trägeroberfläche vorgesehen werden. Durch entsprechende Ausbildung der Wider-

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es
stan&sschicht ist/auch, möglich» lokal wählbare Temperaturen einzustellen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin begründet, daß "bei kleinerem Raumbedarf
gegenüber herkömmlichen Anordnungen kürzere Kegelzeiten erreicht werden. Außerdem können durch eine geeignete Struktur der Heizschicht bereits bestehende Wärmequellen»wie etwa Transistoren oder Widerstände, umgangen werden. Hervorzuheben ist außerdem die einfache und billige Herstellungsmöglichkeit in Siebdrucktechnik bei guter Reproduzierbarkeit bei Serienproduktion.

Die Erfindung sei anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Aufbau einer Schaltung in Dünn- oder
Dickfilmtechnik ohne Rückleiter auf der Gegenseite des Substrats , bei der die Erfindung Anwendung finden kann. Figur2 zeigt einen ähnlichen Aufbau jedoch in Mikrostriptechnik,
bei den die Erfindung Anwendung finden kann.

Die Figuren 3 und M- zeigen Schaltbilder für die temperaturregelung mit Hilfe der Heizschicht, die Figuren 5, 6, 7 und 8 zeigen in Draufsicht vorteilhafte .Strukturen für eine Heiz-

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schicht "bei einer Anordnung gemäß der Erfindung.

Bei einer Dünn- oder Dickfilmschaltung gemäß Figur 1 sind auf einem isolierenden Träger 3» Bauelemente 1, z. B. Chipkondensatoren^und Leiterbahnen 2 aufgebracht. Die Bauelemente 1 sollen in ihrer Temperatur stabilisiert werden. Zu diesem 2weck ist auf der Rückseite, das heißt der den Bauelementen 1 angewandten Seite des Trägers 3 ei^e Heizschicht 4- angeordnet, die eine Temperatur erzeugt, welche regelbar ist. Ein Aufbau in Mikrostriptechnik gemäß Figur 2 unterscheidet sich vom vorgenannten Beispiel nur dadurch, daß auf der Unterseite des Trägers 3, cLsls heißt der dem Bauelement Λ gegenüberliegenden Seite des Trägers 3;eine metallische Schicht 6 angebracht ist. Wird bei 'einem solchen Aufbau eine Heizschicht 4- gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht, so ist durch eine zwischen der Metallschicht-6 und der Heizschicht 4 angeordnete Isolierschicht 5 dafür Sorge zu tragen, daß es zwischen der Heizschicht 4 und der" Metallschicht 6 keinen Kurzschluß gibt.

Die Temperaturregelung kann .auf aktive oder passive Art erfolgen. Dies sei an Hand der Figuren ^-irnä. 4 näher erläutert.

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Bei der passiven Regelung (Fig. 3) werden außer der Widerstandsschicht E^ ein oder mehrere Kaltleiter Ep ebenfalls auf der Rückseite des Trägers 3 aufgebracht. Diese sind mit der Viderstandsschicht E^ in Serie geschaltet. Da ein Kaltleiter einen mit steigender Temperatur höheren Widerstand annimmt, kann er zur Stromherabsetzung des Heizkreises dienen und für konstante Temperatur des Trägers 3 sorgen. Bei den heute -verwendeten Widerstandspas.ten ist gewährleistet, daß IL von der Temperatur nahezu unabhängig ist. Bei einer aktiven Eegelung (Fig. 4) werden an einer oder mehreren Stellen NTC-Widerstände aufgedruckt, die ihren Widerstand mit steigender Temperatur verkleinern . Hierdurch läßt sich z. B. der Arbeitspunkt eines Transistors, dessen Basisspannungsteiler einen NTC-Widerstand enthält, verschieben. Die am Kollektor des Transistors auftretende Spannungsänderung kann Je nach Bedarf verstärkt und darm eihem Eegeltransistor E zugeführt werden. In den Figuren 3 und 4- ist Ug jeweils die Versorgungsspannungsquelle für den Heizkreis.

Bei beiden Eegelmethoden können die temperaturabhängigen Widerstände in mehrere Teilwiderstände aufgeteilt werden. Die Formgebung der Widerstandsschicht kann den jeweiligen Erfor-

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dernissen angepaßt werden. So zeigt z. B. Figur 5 eine gleichmäßige Belegung mit einer Heizwiderstandsscüicht 4a, die von zwei Kaltleiterschichten 4b eingerahmt ist. Figur 6 zeigt eine gleichmäßige Belegung mit einem NTC-Widerstand 4b, eingerahmt von der Heizwiderstandsschicht 4a.. Die Figur 7 zeigt eine Mäanderbelegung des Substrats unter Berücksichtigung zusätzlicher Wärmequellen 4c. Figur 8 schließlich zeigt eine gleichmäßige Belegung mit einer Aussparung in der Heizschicht 4a in der Umgebung der Wärmequelle 4c. .

Zur Erhöhung der Kurzzeitstabilität kann ein zusätzliches Gehäuse von Vorteil sein* Dieser Aufwand wird Jedoch nur in Extremfällen getrieben werden. Es muß dann dafür gesorgt werden, daß die der Schaltung eigenen Wärmequellen,- wie Transistoren, Widerstände und mit die elektrischen Verlusten behafteten Bauteile, nicht ausreichen, den Träger hoher.als die Solltemperatur des Heizkreises zu erwärmen, damit für die—Temperaturregelung noch genügend Reserve vorhanden ist.

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Claims

Patentansprüche

1. /Anordnung zur Temperaturstabilisierung von auf einem nichtleitenden Träger nach Art einer Dickfilm·^ oder Dunnfilmtechnik aufgebrachten elektrischen Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Bauelementen abgewandten Seite des Trägers ein Heizkörper angeordnet ist, dessen Erwärmung regelbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper aus einer auf dem Träger aufgebrachten niederohmigen Viderstandsschicht besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht in Bahnen vorzugsweise mäanderförmig aufgebracht ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger eine Temperaturfühler angeordnet ist, mit dessen Hilfe die Wärmeentwicklung des Heizkörpers steuerbar ist.

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5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizkörper nur auf einem Teil der Trägeroberfläche vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurchι gekennzeichnet, daß die Viderstandsschicht eine solche vom Kaltleitertyp ist.

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