FR2562750A1 - METHOD AND APPARATUS FOR MINIMALLY REDUCING PARASITE NOISE IN PRECISION ELECTRONIC COMPONENTS - Google Patents
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Abstract
METHODE ET APPAREIL POUR REDUIRE AU MINIMUM LES SOURCES IMPREVISIBLES DE BRUITS PARASITES OU TENSIONS D'ERREUR DE L'ORDRE DU MICROVOLT DANS DES COMPOSANTS ANALOGIQUES DE PRECISION. ON DISPOSE, AUTOUR DU BOITIER CYLINDRIQUE 12 RENFERMANT LE COMPOSANT SEPARE DE LA PLANCHETTE 30 PORTANT UN CIRCUIT IMPRIME PAR UNE ENTRETOISE 28, UN ELEMENT DE REFROIDISSEMENT 54 DE FORME SENSIBLEMENT CYLINDRIQUE, POURVU D'AILETTES EXTERIEURES, D'UN ALESAGE INTERIEUR ET D'UNE COLLERETTE INFERIEURE 64, DESTINEE A ENTOURER CET INTERVALLE, TOUT EN ETANT EN CONTACT THERMIQUE EFFICACE AVEC LE BOITIER DU COMPOSANT, LA PAROI DE CET ELEMENT DE REFROIDISSEMENT ETANT RELATIVEMENT EPAISSE, DE MANIERE A FORMER UNE ENCEINTE SENSIBLEMENT ISOTHERME PROPRE A DISSIPER LA CHALEUR DUE A LA LUMIERE INCIDENTE AINSI QU'AUX DIFFERENCES DE TEMPERATURE ENTRE LES CONNEXIONS DES CONDUCTEURS DU COMPOSANT ET D'AUTRES METAUX. APPLICATION AUX COMPOSANTS ELECTRONIQUES, NOTAMMENT AUX AMPLIFICATEURS OPERATIONNELS.METHOD AND APPARATUS FOR MINIMIZING UNPREDICTABLE SOURCES OF PARASITE NOISE OR ERROR VOLTAGES OF THE MICROVOLT ORDER IN PRECISION ANALOGUE COMPONENTS. AROUND THE CYLINDRICAL CASE 12 CONTAINING THE COMPONENT SEPARATE FROM THE PLATE 30 CARRYING A CIRCUIT PRINTED BY A SPACER 28, A COOLING ELEMENT 54 OF SENSITIVELY CYLINDRICAL SHAPE, PROVIDED WITH EXTERNAL FINS, AN INTERNAL BORE AND A LOWER COLLAR 64, INTENDED TO SURROUND THIS INTERVAL, WHILE BEING IN EFFECTIVE THERMAL CONTACT WITH THE COMPONENT HOUSING, THE WALL OF THIS COOLING ELEMENT BEING RELATIVELY THICK, SO AS TO FORM A SENIALLY ISOTHURSE-DRIVEN ENCLOSURE OWN THE EACH INCIDENTAL LIGHT AS WELL AS TEMPERATURE DIFFERENCES BETWEEN THE CONNECTIONS OF THE COMPONENT CONDUCTORS AND OTHER METALS. APPLICATION TO ELECTRONIC COMPONENTS, ESPECIALLY OPERATIONAL AMPLIFIERS.
Description
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L'invention a trait aux méthodes et appareils pour réduire au minimum des sources imprévisibles de défauts de tensions d'erreur dans Methods and apparatus for minimizing unpredictable sources of error voltage faults in
des blocs de composants analogiques de précision. Precision analog component blocks.
Les concepteurs de systèmes exigeant des composants analogiques de précision recherchent constamment davantage de précision dans de tels System designers requiring precision analog components are constantly seeking more precision in such systems.
composants, c'est-à-dire des composants dans lesquels les tensions d'er- components, ie components in which the voltages of
reur ou les bruits parasites sont réduits au minimum, dans la plus grande noise or noise is reduced to a minimum, in the largest
mesure possible, sans toutefois porter atteinte à la fiabilité, ni accroî- possible, without compromising reliability or increasing the
tre le coût, de ces composants. Parmi des exemples-types de tels compo- be the cost of these components. Typical examples of such composi-
sants analogiques de précision on peut citer les amplificateurs opération- analogical precision machines, we can mention the amplifiers
nels bipolaires et à transistors à effet de champ, les amplificateurs d'instruments, les tensions de référence, les préamplificateurs, les bipolar and field-effect transistors, instrument amplifiers, reference voltages, preamplifiers,
composants discrets et les circuits à fonctions multiples. discrete components and multi-function circuits.
Les sources de bruit, ou tensions d'erreur, que peuvent présenter de tels composants peuvent se classer dans deux catégories, à savoir les The sources of noise, or error voltages, that such components may present may fall into two categories, namely the
sources prévisibles de tensions d'erreur et les sources dites imprévisi- predictable sources of error voltages and sources known as unforeseen
bles. Les sources prévisibles de tensions d'erreur peuvent être compensées par une amélioration de la conception, un réglage ou un équilibrage plus précis, et des techniques perfectionnées de fabrication, y compris la ble. Predictable sources of error voltages can be compensated for by improved design, tuning, or balancing, and advanced manufacturing techniques, including
technique qui consiste à enfermer ces composants dans des blocs herméti- the technique of enclosing these components in hermetically sealed
ques. L'art antérieur a mis en évidence deux sources imprévisibles de bruit qui étaient dues à des gradients de température dans les blocs ou les puces de circuits intégrés, du composant, et aussi par des différences de température entre les connexions des conducteurs d'un composant inclus dans le bloc ou puce, une des connexions étant interne ou noyée dans le bloc, tandis que l'autre est externe et réalisée avec des conducteurs c. The prior art has demonstrated two unpredictable sources of noise that were due to temperature gradients in integrated circuit blocks or chips, the component, and also through temperature differences between component lead connections. included in the block or chip, one of the connections being internal or embedded in the block, while the other is external and made with drivers
portés par les substrats, supports ou plaques de circuit imprimé sur les- carried by the substrates, supports or circuit boards on the
quels le bloc contenant le composant est monté. Une des solutions pro- which block containing the component is mounted. One of the solutions
posées par l'art antérieur en vue de réduire au minimum les sources défi- prior art with a view to minimizing the definite sources of
nies ci-dessus consiste à renfermer la totalité du système, dont fait ou above is to enclose the entire system, of which
font partie le ou les composants de précision, à l'intérieur d'une encein- part or components of precision, within a
te appropriée propre à maintenir la totalité des éléments à une tempéra- appropriate to maintain the totality of the elements at a temperature
ture sensiblement constante. Une solution prévue par l'art antérieur pour résoudre le problème du gradient thermique consiste à prévoir sur la puce substantially constant. A solution provided by the prior art to solve the problem of the thermal gradient is to provide on the chip
les composants d'un circuit stabilisateur, ce circuit maintenant la tem- the components of a stabilizing circuit, this circuit maintaining the
pérature de la puce, ou du bloc, à une valeur sensiblement constante. the chip, or block, to a substantially constant value.
Toutefois, dans de nombreuses applications les solutions proposées par However, in many applications the solutions proposed by
l'art antérieur pour résoudre le problème que pose la réduction au mini- prior art to solve the problem of minimizing
-2- mum des tensions d'erreur dans des composants analogiques de précision sont soit inapplicables dans la pratique, soit inacceptables pour des raisons économiques. Le problème non résolu par l'art antérieur est le suivant: comment réduire au minimum les sources dites imprévisibles de tension d'erreur dans des composants analogiques de précision renfermés dans des blocs ou puces sans qu'il soit nécessaire de munir la totalité du système dont fait partie le composant d'un environnement idéal, ou de l'y renfermer; ou bien,autrement dit, comment procurer à chaque composant Errors in precision analog components are either inapplicable in practice or unacceptable for economic reasons. The problem not solved by the prior art is the following: how to minimize the so-called unpredictable sources of error voltage in precision analog components contained in blocks or chips without the need to provide the entire system which includes the component of an ideal environment, or to enclose it; or, in other words, how to provide each component
analogique de précision ainsi inclus dans un système son propre environ- precision analogue so included in a system its own environ-
nement idéalisé.idealized.
Ainsi qu'il est souligné plus haut au sujet de l'art antérieur, celui-ci a identifié deux sources de tensions d'erreur imprévisibles, ou bruits parasites, dans des composants analogiques de précision, tels que par exemple des amplificateurs opérationnels, une de ces sources étant As noted above with respect to the prior art, the latter has identified two sources of unpredictable error voltages, or unwanted noise, in precision analog components, such as, for example, operational amplifiers, of these sources being
due à des gradients de température dans les blocs ou puces du composant. due to temperature gradients in the blocks or chips of the component.
Cette source de bruits parasites peut être réduite au minimum en mainte- This source of unwanted noise can be minimized by maintaining
nant à une valeur sensiblement constante la température dans la totalité des blocs ou puces renfermant des composants. Une autre source réside at a substantially constant value the temperature in all blocks or chips containing components. Another source is
dans les tensions thermoélectriques produites par le contact entre mé- in the thermoelectric voltages produced by the contact between
taux dissemblables aux connexions internes et externes des conducteurs rates dissimilar to drivers' internal and external connections
du système lorsque celui-ci est monté sur un substrat, au cas o les con- of the system when it is mounted on a substrate, in case
nexions seraient sujettes à des températures différentes, ce qu'on ap- nexions would be subject to different temperatures, which is
pelle l'effet thermo-couple. Si l'on parvient à maintenir les connexions shovels the thermo-torque effect. If we manage to maintain connections
de chacun des conducteurs du système à des températures sensiblement éga- each of the conductors of the system at temperatures substantially equal to
les, on réduira au minimum cette source de tensions d'erreur ou de bruits parasites. La Demanderesse a également découvert une troisième source de tensions d'erreur imprévisibles. Les conducteurs que présente le type de système ou de bloc communément utilisé pour renfermer les composants the, we will minimize this source of error voltages or noise. The Applicant has also discovered a third source of unpredictable error voltages. Drivers of the type of system or block commonly used to enclose components
sont isolés entre eux et par rapport à l'enveloppe du système par l'usa- are isolated from each other and from the envelope of the system by the usa-
ge du verre. La Demanderesse a découvert que la lumière réfléchie à l'ori- glass age. The Applicant has discovered that the light reflected at the origin
gine par la surface du substrat sur lequel le bloc est monté peut être transmise vers l'intérieur de ce bloc à travers cet isolant en verre de la base, cette lumière produisant des tensions photoélectriques dans des circuits photosensibles du composant, ce qui constitue une autre source The surface of the substrate on which the block is mounted can be transmitted to the interior of this block through this glass insulator of the base, this light producing photoelectric voltages in the photosensitive circuits of the component, which constitutes another source
de bruits ou de tensions d'erreur.noise or error voltages.
Pour réduire au minimum les causes imprévisibles de tensions To minimize unpredictable causes of tension
d'erreur ou de bruits parasites dans des composants analogiques de préci- error or noise in analog components
sion renfermés dans des blocs, on dispose suivant l'invention un élément 3 - contained in blocks, according to the invention an element 3 -
ou plaque de refroidissement ayant une masse thermique relativement im- or cooling plate having a relatively high thermal mass
portante autour de la périphérie du bloc considéré, en établissant un contact thermique efficace avec la surface externe du bloc contenant le bearing around the periphery of the block in question, by establishing an effective thermal contact with the external surface of the block containing the
composant analogique de précision, après montage du composant sur un subs- analog component, after mounting the component on a subsystem
trat. L'élément de refroidissement est réalisé en matériau à chaleur spécifique élevée et possédant une excellente conductivité thermique. Sa trat. The cooling element is made of high specific heat material and having excellent thermal conductivity. Her
surface extérieure est pourvue d'ailettes ou saillies analogues, et pré- outer surface is provided with fins or similar projections, and
sente en outre une finition superficielle caractérisée par le fait qu'elle also has a superficial finish characterized by the fact that
est très emissive de manière que la chaleur provenant de l'élément de re- is very emissive so that the heat coming from the heating element
froidissement soit transférée par radiation et convection à l'environne- cooling is transferred by radiation and convection to the environment.
ment ambiant. L'élémént de refroidissement maintient essentiellement la température intérieure du bloc avec lequel elle est en contact à un niveau ambient. The cooling element essentially maintains the internal temperature of the block with which it is in contact at a level
qui est pratiquement constant après une période initiale de chauffage. which is substantially constant after an initial heating period.
Pour obtenir une enceinte isothermique pour renfermer l'inter- To obtain an isothermal enclosure to enclose the
valle qui sépare la base du bloc contenant le composant de la surface du substrat sur lequel le composant inclus dans ce bloc est monté, on munit valle which separates the base of the block containing the component from the surface of the substrate on which the component included in this block is mounted,
l'élément de refroidissement d'une jupe pendante qui en fait partie inté- the cooling element of a hanging skirt which forms an integral part
grante et qui, lorsque l'élément de refroidissement est placé correctement sur le bloc, est maintenue pratiquement en contact avec la surface du which, when the cooling element is correctly placed on the block, is kept practically in contact with the surface of the
substrat de façon à constituer une chambre isotherme. Cette jupe, qui pré- substrate so as to constitute an isothermal chamber. This skirt, which
sente par ailleurs une surface fortement émissive, bloque ou absorbe l'é- Moreover, it has a highly emissive surface that blocks or absorbs
nergie rayonnante incidente qui, sans cela, pourrait être transmise à tra- incident radiant energy which otherwise could be transmitted through
vers les scellements hermétiques de verre qui entourent les conducteurs dans la base du bloc pour gagner l'intérieur de ce bloc et produire des to the hermetic glass seals that surround the conductors in the base of the block to gain the inside of this block and produce
tensions d'erreur par effet photoélectriques. L'enceinte isotherme for- error voltages by photoelectric effect. The isothermal enclosure
mée par la jupe de l'élément de refroidissement maintient les connexions worn by the skirt of the cooling element keeps the connections
internes et externes des conducteurs du bloc à une température sensible- internal and external conductors of the block at a sensible temperature-
ment constante, ce qui réduit au minimum les tensions d'erreur induites thermoélectriquement et qui pourraient éventuellement être déterminées par which minimizes thermoelectrically induced error voltages and could possibly be determined by
ces connexions.these connections.
Par conséquent, la présente invention a pour but, entre autres, de prévoir une méthode et un appareil destinés à réduire au minimum les Therefore, it is an object of the present invention, inter alia, to provide a method and apparatus for minimizing
tensions d'erreur dues à des sources imprévisibles, ou les bruits para- error voltages due to unpredictable sources, or
sites, dans des composants électroniques de précision réunis dans des sites, in precision electronic components assembled in
puces ou blocs.chips or blocks.
Un autre but de l'invention consiste à prévoir une méthode et un appareil permettant de réaliser pour chaque composant de précision noyé Another object of the invention is to provide a method and apparatus for performing for each embedded precision component
individuellement dans un bloc ou puce un environnement idéal afin de ré- individually in a block or chip an ideal environment in order to
duire au minimum, dans de tels composants, les tensions d'erreur ou tous minimum, in such components, the error voltages or all
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bruits parasites de bloc ou puce dûs à l'environnement. block noise or chip due to the environment.
Cependant, l'invention a également pour but de prévoir une méthode et un appareil propres à réduire au minimum les tensions d'erreur dues à However, it is also an object of the invention to provide a method and apparatus for minimizing error voltages due to
la lumière dans des composants analogiques électroniques de précision ren- light in precision electronic analog components
fermés dans des puces ou blocs hermétiques. Par ailleurs, l'invention a également pour but de prévoir, pour closed in fleas or sealed blocks. Furthermore, the invention also aims to provide, for
des composants analogiques de précision noyés dans des blocs ou puces in- precision analog components embedded in blocks or chips
dividuels et montés sur un substrat, un élément de refroidissement muni d'une jupe propre à maintenir la température interne du bloc ou puce à une valeur sensiblement constante et à former une enceinte sensiblement isotherme entre la base du bloc ou puce et le substrat, tout en empchant pratiquement la transmission d'énergie rayonnante à travers l'isolant en verre qui entoure les conducteurs de la puce ou du bloc vers 1' intérieur, and arranged on a substrate, a cooling element provided with a skirt adapted to maintain the internal temperature of the block or chip to a substantially constant value and to form a substantially isothermal enclosure between the base of the block or chip and the substrate, while virtually preventing transmission of radiant energy through the glass insulator surrounding the chip or block leads to the interior,
afin d'éviter d'y induire des bruits parasites par effet photoélectrique. in order to avoid causing noise interference by photoelectric effect.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente in- Other purposes, features and advantages of this
vention ressortiront clairement à la lecture de la description qui suit will become clear from the description which follows
d'un mode préféré de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non-limitatif. Sur le dessin: a preferred embodiment of the invention, given by way of non-limiting example. On the drawing:
La FIGURE 1 est un schéma synoptique montrant un composant ana- FIGURE 1 is a block diagram showing an analog component
logique formant un bloc hermétique, avec indication de sources possibles de tensions d'erreur imprévisibles La FIGURE 2 est une vue en plan de l'élément de refroidissement munie d'une jupe, conformément à la présente invention; La FIGURE 3 est une coupe faite suivant la ligne 3-3 de la Figure 2; et FIG. 2 is a plan view of the cooling element provided with a skirt, in accordance with the present invention; FIGURE 3 is a section taken along line 3-3 of Figure 2; and
La FIGURE 4 est une vue en élévation latérale de l'élément de re- FIGURE 4 is a side elevational view of the reflector
froidissement de la Figure 3, après son application autour du bloc monté Figure 3, after its application around the assembled block
sur un substrat.on a substrate.
Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 1 du dessin, on y voit, représenté schématiquement, un amplificateur opérationnel analogique de Referring first to Figure 1 of the drawing, there is shown, diagrammatically, an analog operational amplifier of
précision 10 logé dans un bloc ou puce 12. Dans le mode préféré de réa- 10 in a block or chip 12. In the preferred mode of
lisation ce bloc ou puce 12 est réalisé sous forme d'un T0-99. Ce bloc 12 comprend un bottier métallique cylindrique 14 dont la face supérieure 16 fait partie intégrante. Un disque ou capsule métallique 18 est fixé dans l'extrémité inférieure ouverte du bottier 14. Les conducteurs 20-1 à 20-8 traversent des ouvertures prévues à cet effet dans le disque 18 o ils sont maintenus en place et isolés entre eux et par rapport au bloc 12 par une coulée 22 de verre de scellement. Le disque ou capsule 18 et le verre 22 constituent la base 24 du bloc 12. Une entretoise isolante 28 - 5 fait saillie sous la face inférieure 26 de la base 24. Le composant 10 ainsi encapsulé peut être monté sur un substrat ou support, par exemple une planchette de circuit imprimé 30, les conducteurs 20-1 à 20-8 étant soudés par une extrémité à des traits conducteurs prévus sur le substrat 30 et par l'autre extrémité à des conducteurs internes du bloc 12. Dans le mode préféré de réalisation, les conducteurs 20-1 à 20-8 sont réalisés en alliage Kovar, une couche d'or formant les connexions This block or chip 12 is made in the form of a T0-99. This block 12 comprises a cylindrical metal housing 14 whose upper face 16 is an integral part. A disc or metal capsule 18 is fixed in the open bottom end of the casing 14. The conductors 20-1 to 20-8 pass through openings provided for this purpose in the disc 18 where they are held in place and isolated from each other and by compared to the block 12 by a casting 22 of sealing glass. The disc or capsule 18 and the glass 22 constitute the base 24 of the block 12. An insulating spacer 28 - 5 projects under the lower face 26 of the base 24. The component 10 thus encapsulated can be mounted on a substrate or support, for example for example, a printed circuit board 30, the conductors 20-1 to 20-8 being welded at one end to conductive lines provided on the substrate 30 and at the other end to internal conductors of the block 12. In the preferred embodiment of FIG. realization, the conductors 20-1 to 20-8 are made of Kovar alloy, a gold layer forming the connections
internes entre les conducteurs 20 à l'intérieur du bloc 12 et les con- between the conductors 20 inside the block 12 and the con-
nexions externes de ces mêmes conducteurs 20 qui se trouvent à l'extérieur du bloc 12. Sur la Figure 1, les largeurs respectives des conducteurs -1 branchés sur l'entrée à inversion 32 de l'amplificateur opérationnel et du conducteur 20-3 branché sur l'entrée de non-inversion 34 sont représentées comme étant plus grandes que celles des autres conducteurs external connections of these same conductors 20 which are outside the block 12. In FIG. 1, the respective widths of the conductors -1 connected to the inverting input 32 of the operational amplifier and the connected 20-3 conductor on the non-inversion input 34 are represented as being larger than those of the other drivers
, mais uniquement pour clarifier la représentation graphique. Les con- , but only to clarify the graphical representation. The con-
nexions internes et externes des conducteurs 20-1 à 20-8 produisent des tensions thermoélectriques à ces connexions entre les conducteurs en Kovar et les couches d'or, cuivre ou autre métal ou alliage de soudage aux extrémités de ces conducteurs, ces connexions, dans certains cas, étant de nature à engendrer des tensions d'erreur d'une amplitude relativement importante. Les générateurs ou sources les plus significatifs de tensions thermoélectriques pouvant affecter le fonctionnement de l'amplificateur internal and external connections of the conductors 20-1 to 20-8 produce thermoelectric voltages at these connections between the Kovar conductors and the layers of gold, copper or other metal or alloy welding at the ends of these conductors, these connections, in in some cases, being likely to generate error voltages of a relatively large amplitude. The most significant generators or sources of thermoelectric voltages that may affect the operation of the amplifier
opérationnel 10 sont désignés de manière symbolique sur la Figure 1. 10 are symbolically designated in FIG.
Ainsi, la source de tension thermoélectrique 36 (VTo) est constituée par les tensions thermoélectriques produites par la connexion interne entre le conducteur 20-1 et le métal auquel elle est soudée. Le générateur 38 (VT0) désigne la source de tension produite par la connexion externe du B Thus, the thermoelectric voltage source 36 (VTo) is constituted by the thermoelectric voltages produced by the internal connection between the conductor 20-1 and the metal to which it is welded. The generator 38 (VT0) designates the voltage source produced by the external connection of the B
conducteur 20-1; le générateur 40 (VTc) désigne la source de tension pro- driver 20-1; the generator 40 (VTc) designates the voltage source pro
duite par la connexion externe du conducteur 20-3, et le générateur 42 by the external connection of the conductor 20-3, and the generator 42
(VTO) désigne la source de tension thermoélectrique produite par la con- (VTO) means the source of thermoelectric voltage produced by the
DD
nexion interne du conducteur 20-3.internal connection of the driver 20-3.
Les autres sources de tensions d'erreur, ou de bruits qui cons- Other sources of error voltages, or noises that con-
tituent ou sont définis comme étant des bruits parasites de blocs ou pu- or are defined as noise from blocks or puffs
ces,sont les générateurs 44 V(T< - T2) et le générateur 46 V (Lumière). these are the 44 V (T <- T2) generators and the 46 V (Light) generator.
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Le générateur 44 représente symboliquement une source de tensions d'erreur dues à des gradients de température (TO-TO) qui existent à travers le Generator 44 symbolically represents a source of error voltages due to temperature gradients (TO-TO) that exist across the
bloc ou puce de circuit intégré de l'amplificateur opérationnel 10. Le gé- integrated circuit chip or chip of the operational amplifier 10. The
nérateur 46 représente les sources de tensions d'erreur produites en rai- nter 46 represents the sources of error voltages produced in
son de l'énergie rayonnante incidente 48 dfe à la présence de sources lu- sound of incident radiant energy 48 due to the presence of light sources
mineuses extérieures ou ambiantes dont les rayons sont réfléchis par la 6 - surface supérieure 50 du substrat 30 à travers le verre de scellement 22, cette lumière, lorsqu'elle est absorbée par les circuits photosensibles external or ambient bending machines whose rays are reflected by the upper surface 50 of the substrate 30 through the sealing glass 22, this light, when absorbed by the photosensitive circuits
de l'amplificateur opérationnel 10, produisant des tensions photoélectri- of the operational amplifier 10, producing photoelectric voltages
ques V(Lumière). Attendu que la tension d'erreur par gradient thermique qui est dûe à la présence de ce générateur 44 est fonction notamment des V (Light). Whereas the thermal gradient error voltage which is due to the presence of this generator 44 is a function notably of the
différences de températures qui existent dans le bloc ou puce de l'ampli- temperature differences that exist in the block or chip of the amplifier
ficateur opérationnel 10, cette tension peut être abaissée ou réduite à son niveau minimal en diminuant le gradient de température à travers le bloc ou puce. L'ordre de grandeur des tensions photoélectriques d'erreur produites par la source photoélectrique 46 peut être réduit au minimum en empêchant la lumière de pénétrer à l'intérieur du bloc 12. Le fait de In the operational indicator 10, this voltage can be lowered or reduced to its minimum level by decreasing the temperature gradient across the block or chip. The magnitude of the photoelectric error voltages produced by the photoelectric source 46 can be minimized by preventing light from entering the interior of the block 12.
maintenir les connexions internes et externes des conducteurs 20 sensi- maintain the internal and external connections of the drivers 20 sensi-
blement à la même température donnera aux sorties des générateurs 36, 38 et 42 pratiquement la même valeur, de telle sorte que les tensions at the same temperature will give the outputs of the generators 36, 38 and 42 virtually the same value, so that the voltages
thermoélectriques produites aux connexions internes et externes des con- thermoelectric effects produced at the internal and external connections of
ducteurs 20-1 et 20-3 s'annuleront et par conséquent la tension d'erreur coils 20-1 and 20-3 will cancel and therefore the error voltage
provenant de ces sources sera réduite pratiquement à zéro. from these sources will be reduced to almost zero.
Sur les Figures 2 et 3, on voit que l'élément de refroidissement à jupe, désigné en 52, comprend une sorte de moyeu cylindrique 54 dont le diamètre de la surface interne 56 est prévu légèrement inférieur au In FIGS. 2 and 3, it can be seen that the skirted cooling element, designated at 52, comprises a kind of cylindrical hub 54 whose diameter of the internal surface 56 is slightly smaller than the
diamètre de la surface cylindrique externe 58 du bloc 12. La surface ex- diameter of the outer cylindrical surface 58 of the block 12. The outer surface
terne 60 de ce moyeu cylindrique 54 présente plusieurs saillies ou ailet- dull 60 of this cylindrical hub 54 has several protrusions or ailer-
tes radiales régulièrement espacées 62. Sous le moyeu 54 fait saillie une your radials regularly spaced 62. Under the hub 54 protrudes a
collerette cylindrique 64 qui en fait partie intégrante. Le diamètre in- cylindrical collar 64 which forms an integral part. The diameter
terne de cette collerette 64 est prévu lét rement inférieur au diamètre de la bride annulaire 66 du disque ou capsule 18. Pour faciliter la pose de cet élément de refroidissement 52 sur le bloc 12, on peut prévoir une The flange 64 of this flange 64 is designed to be smaller than the diameter of the annular flange 66 of the disc or capsule 18. In order to facilitate the installation of this cooling element 52 on the block 12, provision can be made for
fente 68 dans le moyeu 54 et la collerette 64. slot 68 in hub 54 and flange 64.
L'élément de refroidissement 52 sera réalisé de préférence en ma- The cooling element 52 will preferably be made of
tériau ayant une chaleur spécifique relativement élevée et une bonne con- which has a relatively high specific heat and a good
ductibilité thermique. L'élément de refroidissement 52 présente une sur- thermal ductility. The cooling element 52 has a
face ou finition extérieure 70 possédant une émissivité maximale. Dans le face or exterior finish 70 having a maximum emissivity. In the
mode préféré de réalisation, la collerette 54 est en aluminium et la fini- preferred embodiment, the flange 54 is made of aluminum and the finish
tion 70 est constituée par une couche noire anodique dure. 70 is a hard anodic black layer.
Le bloc ou puce 12 contenant le composant analogique de précision sensible aux tensions d'erreur de l'ordre du microvolt est monté sur le substrat 30 selon le mode classique, la face inférieure 26 de la base 24 du bloc 12 étant en substance séparée de la surface supérieure 50 du substrat 30 par un intervalle uniforme sensiblement égal à la hauteur de - 7- The block or chip 12 containing the precision analog component sensitive to microvolt error voltages is mounted on the substrate 30 according to the conventional mode, the lower face 26 of the base 24 of the block 12 being substantially separated from the the upper surface 50 of the substrate 30 by a uniform interval substantially equal to the height of - 7-
l'entretoise isolante 28. Cela permet non seulement d'adopter des procé- 28. This allows not only the adoption of
dés techniques normalisés pour le montage du bloc 12 sur la planchette de circuit imprimé 30 mais aussi d'enlever tous fragments ou débris dés au processus de fabrication avant de placer l'élément de refroidissement 52 sur ou autour de la surface externe 58 du bottier 14 du bloc 12. L'élasticité de cet élément de refroidissement 52 et l'existence de la fente 68 facilitent la mise en place correcte de cet élément de refroidissement 52 sur le bloc 12 tout en établissant un excellent contact thermique entre la surface interne 56 de l'élément 52 et la surface externe 58 du bottier 14. L'élément de refroidissement 52 se place sur le bloc 12 de telle sorte standard technical dice for mounting the block 12 on the printed circuit board 30 but also to remove any fragments or debris dice in the manufacturing process before placing the cooling element 52 on or around the outer surface 58 of the casing 14 of the block 12. The elasticity of this cooling element 52 and the existence of the slot 68 facilitate the correct placement of this cooling element 52 on the block 12 while establishing an excellent thermal contact between the inner surface 56 of the element 52 and the outer surface 58 of the casing 14. The cooling element 52 is placed on the block 12 so that
que la partie interne inférieure du moyeu cylindrique 54 puisse 9tre main- that the lower inner part of the cylindrical hub 54 can be
tenue en contact avec la bride annulaire 66 du disque ou capsule 18. Dans ces conditions, la jupe 64 enfermera pratiquement l'intervalle formé entre la base 24 du bloc 12 et la face supérieure 50 du substrat 30 placé sous held in contact with the annular flange 66 of the disc or capsule 18. Under these conditions, the skirt 64 will substantially enclose the gap formed between the base 24 of the block 12 and the upper face 50 of the substrate 30 placed under
le bloc qu'il supporte.the block that it supports.
Les caractéristiques de l'élément de refroidissement 52, sa masse, sa chaleur spécifique ainsi que sa conductibilité thermique lui confèrent une masse thermique considérable en comparaison de celles des sources de chaleur qui se trouvent à l'intérieur du bloc. Les surfaces exposées et relativement étendues de cet élément de refroidissement 52, de même que l'émissivité de sa finition superficielle 70 permettent à cet élément 52 de transférer la chaleur par rayonnement et convection entre l'élément 52 The characteristics of the cooling element 52, its mass, its specific heat as well as its thermal conductivity give it a considerable thermal mass in comparison with those of the heat sources which are inside the block. The exposed and relatively extended surfaces of this cooling element 52, as well as the emissivity of its surface finish 70 allow this element 52 to transfer heat by radiation and convection between the element 52
et l'environnement ambiant de ce bloc 12. Ces caractéristiques de l'élé- and the ambient environment of this block 12. These characteristics of the
ment de refroidissement 52 réduisent au minimum les gradients de tempéra- 52 minimize the temperature gradients
ture dans le bloc que forme le dispositif 10 dès que les conditions de in the block formed by the device 10 as soon as the conditions of
fonctionnement se sont stabilisées, ce qui se produit relativement rapide- have stabilized, which is occurring relatively quickly.
ment après la mise sous tension de ce cormposant 10. La collerette pendante 64 et la base 24 du bloc 12 et la surface supérieure 50 de la planchette de circuit imprimé 30 située sous le bloc 12 définissent entre eux une This pendant flange 64 and the base 24 of the block 12 and the upper surface 50 of the printed circuit board 30 located under the block 12 define between them
chambre pratiquement close dans laquelle se trouvent les conducteurs 20. practically closed chamber in which the conductors are located 20.
Dans cette chambre, la température devient alors rapidement isothermique, In this room, the temperature then becomes rapidly isothermal,
ce qui forme une chambre Isotherme peu de temps après la mise sous ter- which forms an insulated chamber shortly after the placing on
sion du composant 10. La collerette 64 contribue également à freiner les courants d'air provenant de l'extérieur de la collerette et qui pourraient pénétrer dans l'intervalle 72, ces courants étant bien entendu d'autres sources potentielles de bruiU, ?e-n5électriques parasites induits, L collerette 64 qui s'étend pri-:iqueriïe: juqSquea la surface supéerieure 50 The flange 64 also contributes to braking the air currents from outside the flange which could enter the gap 72, these currents being of course other potential sources of noise. -N5ectriques parasitic induced, the flange 64 which extends pri-: iquiice: juqSquea surface superior 50
du substrat 30 protège efficacement la base 24 dû bloc 12 contre l'éner- of the substrate 30 effectively protects the base 24 of block 12 against energy.
gie rayonnante incidente en r-ovenance de l'environnement d'ambiance, cha- radiant gas incident in the atmosphere of the ambient environment, each
-8 - que élément 52 créant ainsi un environnement autour du bloc 12 de manière à réduire au minimum les tensions d'erreur ou bruits parasites de bloc, The element 52 thus creating an environment around the block 12 so as to minimize error voltages or block noise,
dans des composants analogiques de précision logés dans des bottiers her- in precision analog components housed in
métiques, tel que celui représenté et décrit ici. such as that shown and described here.
Dans le mode préféré de réalisation de l'invention, le diamètre interne de l'élément de refroidissement 52 est de 8,08 mm, le diamètre In the preferred embodiment of the invention, the inner diameter of the cooling element 52 is 8.08 mm, the diameter
de la surface externe du moyeu 54 est de 11,17 mm, et le diamètre hors- the outer surface of the hub 54 is 11.17 mm, and the outside diameter
tout de l'élément de refroidissement 12 est de 15,87 nmm. Le diamètre in- all of the cooling element 12 is 15.87 mm. The diameter
terne de collerette 64 est de 9,65 mm et son diamètre externe de 10,92 mm. Flange dull 64 is 9.65 mm and its outer diameter is 10.92 mm.
La hauteur totale de l'élément de refroidissement 52 à collerette 64 est The total height of the flanged cooling element 52 is
de 8,25 rmm.of 8.25 mm.
L'élément de refroidissement 52 à collerette 64 présente une fente 68 destinée à faciliter sa pose sur le.bloc 12 après que ce dernier a été The cooling element 52 with collar 64 has a slot 68 intended to facilitate its installation on the block 12 after the latter has been removed.
monté sur le substrat 30. L'élément de refroidissement 52 peut être réa- mounted on the substrate 30. The cooling element 52 may be
lisé sans cette fente 68 au cas oif il serait nécessaire que le degré de précision de fabrication de cet élément 52, notamment pour ce qui concerne le diamètre de sa surface interne, soit tel qu'il permette un ajustage glissant entre cette surface interne de l'élément 52 et la surface externe Without this slit 68, it would be necessary if the degree of manufacturing accuracy of this element 52, particularly with regard to the diameter of its internal surface, were such that it allows a sliding fit between this inner surface of the slab. element 52 and the outer surface
du bloc, ce qui est équivalent à un ajustage élastique. of the block, which is equivalent to an elastic adjustment.
Il est évident pour tout spécialiste dans l'art que des variantes et modifications peuvent 4tre envisagées en dehors de celles suggérées ici It is obvious to any specialist in the art that variations and modifications may be contemplated apart from those suggested herein.
sans s'écarter cependant des principes de base de l'invention. without however departing from the basic principles of the invention.
2562750'2562750 '
-9--9
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