RU126250U1

RU126250U1 - DEVICE FOR THERMAL STABILIZATION OF ELECTRIC RADIO ELEMENTS

Info

Publication number: RU126250U1
Application number: RU2012144310/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Валентинович Крутов; Константин Сергеевич Стратилатов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Прибор"
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-03-20

Abstract

1. Устройство термостабилизации электрорадиоэлементов, содержащее печатную плату для размещения на ней электронных компонентов, схему регулирования температуры и электрически соединенные с ней нагревательный элемент и датчик температуры, расположенный на рабочей поверхности платы, отличающееся тем, что на печатной плате установлена своей контактной стороной по меньшей мере одна интегральная схема, требующая термостабилизации, с размещенным на ее противоположной стороне плоским радиатором, а нагревательный элемент установлен на площадке, выполненной в центральной части радиатора на его наружной поверхности, причем выводы нагревательного элемента подключены к схеме регулирования температуры через контактные площадки печатной платы.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь поверхности радиатора, прилегающей к наружной поверхности корпуса интегральной схемы, не меньше площади поверхности корпуса интегральной схемы.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиатор снабжен множеством ребер, расположенных на его наружной поверхности рядами параллельно его боковых сторон.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что множество ребер радиатора выполнены в форме пластин.5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что множество ребер радиатора выполнены в форме усеченных конусов.6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что множество ребер радиатора выполнены в форме цилиндров.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиатор выполнен с гладкой наружной поверхностью.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиатор закреплен на корпусе интегральной схемы с помощью теплопроводящего слоя.9. Устройство по п.8, о1. The thermal stabilization device of electrical elements containing a printed circuit board for placement of electronic components on it, a temperature control circuit and a heating element electrically connected to it and a temperature sensor located on the working surface of the board, characterized in that at least one contact side is installed on the printed circuit board one integrated circuit requiring thermal stabilization, with a flat radiator placed on its opposite side, and the heating element mounted on a flat a dash made in the central part of the radiator on its outer surface, and the conclusions of the heating element are connected to the temperature control circuit through the contact pads of the printed circuit board. 2. The device according to claim 1, characterized in that the surface area of the radiator adjacent to the outer surface of the housing of the integrated circuit is not less than the surface area of the housing of the integrated circuit. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is equipped with a plurality of fins located on its outer surface in rows parallel to its lateral sides. The device according to claim 3, characterized in that the plurality of fins of the radiator are made in the form of plates. The device according to claim 3, characterized in that the plurality of fins of the radiator are made in the form of truncated cones. The device according to claim 3, characterized in that the plurality of fins of the radiator are made in the form of cylinders. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is made with a smooth outer surface. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is mounted on the housing of the integrated circuit using a heat-conducting layer. The device according to claim 8, about

Description

Полезная модель относится к электротехническим средствам обеспечения рабочих характеристик интегральных схем (ИС) в защищенной аппаратуре, в частности, микропроцессоров и микроконтроллеров, путем термостабилизации поверхности корпуса ИС.The utility model relates to electrical equipment to ensure the performance of integrated circuits (ICs) in protected equipment, in particular, microprocessors and microcontrollers, by thermal stabilization of the surface of the IC housing.

Как известно, интегральные схемы, применяемые в электронных устройствах различного назначения, работоспособны в определенном температурном диапазоне, в частности, от -40°C до +125°C. В то же время, согласно техническим условиям, применяемым, например, к защищенным бортовым накопителям информации, они должны обеспечивать регистрацию информации в диапазоне температур окружающей среды от -60°C до +85°C. В связи с этим существует необходимость термостабилизации ИС, особенно в сложной и ответственной аппаратуре, т.е. не только отвода тепла от термонагруженных элементов схем, но при необходимости их подогрева до рабочей температуры.As you know, the integrated circuits used in electronic devices for various purposes are operable in a certain temperature range, in particular, from -40 ° C to + 125 ° C. At the same time, according to the technical conditions applicable, for example, to protected airborne information storages, they must ensure the registration of information in the range of ambient temperatures from -60 ° C to + 85 ° C. In this regard, there is a need for thermal stabilization of IP, especially in complex and critical equipment, i.e. not only heat removal from thermally loaded circuit elements, but if necessary, their heating to operating temperature.

Большинство существующих радиаторов, используемых для данной цели, либо имеют такие габаритные размеры, чтобы покрыть всю поверхность печатной платы, либо выполнены в виде радиатора, покрывающего корпус одной ИС и охлаждающего ее при помощи естественной конвекции (см., например, заявку на патент РФ №2002107437, МПК Н05К 7/20, H01L 23/467, G06F 1/20, опубл. 10.02.2004 г.; патент РФ №2282956, Н05К 7/20, опубл. 27.08.2006 г.; патент РФ №2389164, Н05К 7/20, опубл. 10.05.2010 г.; заявку КНР №CN 101212889, МПК G06F 1/20, H01L 23/40, Н05К 7/20, опубл. 02.07.2008 г.).Most of the existing radiators used for this purpose either have such overall dimensions as to cover the entire surface of the printed circuit board, or are made in the form of a radiator covering the housing of one IC and cooling it using natural convection (see, for example, RF patent application No. 2002107437, IPC H05K 7/20, H01L 23/467, G06F 1/20, published February 10, 2004; RF patent No. 2282956, H05K 7/20, published August 27, 2006; RF patent No. 2389164, H05K 7/20, published on 05/10/2010; application of the People's Republic of China No.CN 101212889, IPC G06F 1/20, H01L 23/40, Н05К 7/20, published on 02.07.2008).

Основным недостатком таких устройств является их инертность, которая проявляется в том, что на нагревание и охлаждение целевой ИС нужно время для прогрева или охлаждения всего объема электронного блока. Кроме того, в большинстве случаев их отличает энергозатратность и большие габариты.The main disadvantage of such devices is their inertness, which manifests itself in the fact that heating and cooling the target IC takes time to warm up or cool the entire volume of the electronic unit. In addition, in most cases, they are distinguished by energy consumption and large dimensions.

Известно модульное электронное устройство для работы в суровых условиях по патенту РФ на изобретение №2398368, МПК Н05К 1/00, опубл. 27.05.2009 г., содержащее, по меньшей мере, одну печатную плату с теплоизлучающими электронными компонентами, радиатор, первая поверхность которого находится в контакте с электронными компонентами первой стороны печатной платы, а вторая поверхность предназначена для отвода тепла конвекцией. Устройство характеризуется тем, что содержит кожух, ограничивающий канал, в котором циркулирует теплопередающая среда, обеспечивающая конвекцию, причем кожух соединен с радиатором и печатной платой, при этом канал не допускает контакта теплопередающей среды с электронными компонентами.Known modular electronic device for working in harsh conditions according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2398368, IPC Н05К 1/00, publ. 05/27/2009, containing at least one printed circuit board with heat-emitting electronic components, a radiator, the first surface of which is in contact with the electronic components of the first side of the printed circuit board, and the second surface is designed to remove heat by convection. The device is characterized in that it contains a casing restricting the channel in which the heat transfer medium circulates, which provides convection, the casing being connected to a radiator and a printed circuit board, while the channel does not allow the heat transfer medium to come into contact with electronic components.

Основным недостатком этого устройства является то, что оно предназначено только для отвода тепла. Кроме того, с помощью данного устройства тепло отводится со всей печатной платы (ПП), а не каждого электронного компонента. При этом на отдельных элементах могут происходить локальные перегревы.The main disadvantage of this device is that it is intended only for heat dissipation. In addition, using this device, heat is removed from the entire printed circuit board (PCB), and not from each electronic component. Moreover, local overheating can occur on individual elements.

Известен радиатор для электронного компонента по патенту РФ на изобретение №2360381, МПК Н05К 7/20, опубл. 27.06.2009 г., содержащий множество отдельных радиаторных пластин, имеющих по меньшей мере две параллельные кромки. Вблизи кромок пластины скреплены через теплопроводящие прокладки друг с другом, образуя соответственно теплопоглощающую часть, контактирующую с выделяющей тепло поверхностью электронного компонента, и теплораспределительную часть, противолежащую теплопоглощающей части.Known radiator for the electronic component according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2360381, IPC Н05К 7/20, publ. 06/27/2009, containing many individual radiator plates having at least two parallel edges. Near the edges of the plate, they are fastened to each other through heat-conducting gaskets, respectively forming a heat-absorbing part in contact with the heat-generating surface of the electronic component and a heat-distributing part opposite to the heat-absorbing part.

Однако данное устройство, как и описанные выше, предусматривает только охлаждение всей ИС в целом.However, this device, as described above, provides only for cooling the entire IC as a whole.

Известно устройство отвода тепла от теплонагруженных элементов радиоэлектронных блоков по патенту РФ на изобретение №2393654, МПК Н05К 7/20, опубл. 27.06.2010 г., содержащее основание, снабженное охлаждающими ребрами и разъемно соединенное с корпусом теплонагруженного элемента через теплопроводящее покрытие, в котором ребра соединены с основанием разъемно через упругий элемент, а поверхность соприкосновения каждого ребра с корпусом теплонагруженного элемента снабжена каналами и выполнена в виде прямоугольника.A device for removing heat from heat-loaded elements of electronic blocks according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2393654, IPC Н05К 7/20, publ. 06/27/2010, containing a base equipped with cooling fins and detachably connected to the body of the heat-loaded element through a heat-conducting coating, in which the ribs are connected to the base detachably through an elastic element, and the contact surface of each rib with the body of the heat-loaded element is provided with channels and made in the form of a rectangle .

Отличительной особенностью данного устройства отвода тепла является то, что оно предназначено только для охлаждения теплонагруженных элементов ИС. При этом оно требует специальных отверстий в ПП для монтажа радиатора. Кроме того, способ крепления радиатора может приводить к повреждению корпуса целевой ИС из-за неравномерности крепления радиатора.A distinctive feature of this heat dissipation device is that it is intended only for cooling heat-loaded IC elements. Moreover, it requires special holes in the PCB for mounting the radiator. In addition, the method of mounting the radiator can lead to damage to the housing of the target IC due to the uneven mounting of the radiator.

Известна установка полупроводникового прибора, в которой используется стабильный теплопроводящий состав, по патенту Франции на изобретение №FR 2570383, МПК Н05К 7/20, опубл. 21.03.1986 г., содержащая диэлектрическую подложку, имеющую первую и вторую поверхности, множество проводящих внутренних колодок, определяющих заданную область на первой поверхности подложки, полупроводниковый прибор, установленный в заданной области и имеющий множество контактных площадок, электрически соединенных с внутренними колодками, множество внешних выводов на второй поверхности подложки, средства для электрического соединения внутренних колодок и внешних выводов через подложку элемента, радиаторный элемент для полупроводникового прибора, средства для механического крепления радиаторного элемента к заданной части первой поверхности, причем в пространстве между полупроводниковым прибором и радиаторным элементом размещена масса смолы в виде теплопроводящего геля, который заполняет эту щель, и который состоит, в основном, из смеси силиконовых смол и теплопроводящего порошка, подвергнутой спеканию, при котором силиконовая смола становится эластичной в виде геля, а теплопроводящий порошок может быть металлооксидным порошком.A known installation of a semiconductor device in which a stable heat-conducting composition is used, according to the French patent for the invention No. FR 2570383, IPC Н05К 7/20, publ. 03/21/1986, containing a dielectric substrate having a first and second surface, a plurality of conductive inner pads defining a predetermined region on a first substrate surface, a semiconductor device mounted in a predetermined region and having a plurality of pads electrically connected to the inner pads, a plurality of external conclusions on the second surface of the substrate, means for electrically connecting the inner pads and external terminals through the substrate of the element, a radiator element for semiconductors of the second device, means for mechanically fixing the radiator element to a predetermined part of the first surface, and in the space between the semiconductor device and the radiator element there is a mass of resin in the form of a heat-conducting gel that fills this gap, and which consists mainly of a mixture of silicone resins and heat-conducting sintered powder, in which the silicone resin becomes elastic in the form of a gel, and the heat-conducting powder may be a metal oxide powder.

Отличительной особенностью данной установки является то, что используемая в ней теплопроводящая композиция обладает высокой термостабильностью, а наличие в ней силиконового геля позволяет плотно заполнять пространство между полупроводниковым прибором и радиаторным элементом. Однако и это известное устройство предназначено только для отведения тепла от установленного в нем полупроводникового прибора, а габариты конструкции соответствуют размерам печатной платы в целом, а не ее отдельных компонентов, что не позволяет эффективно охлаждать только те компоненты, которые в этом нуждаются.A distinctive feature of this installation is that the heat-conducting composition used in it has high thermal stability, and the presence of a silicone gel in it allows you to densely fill the space between the semiconductor device and the radiator element. However, this known device is also intended only to remove heat from the semiconductor device installed in it, and the dimensions of the structure correspond to the dimensions of the printed circuit board as a whole, and not its individual components, which does not allow efficient cooling of only those components that need it.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство стабилизации температуры электрорадиоэлементов по патенту РФ на изобретение №2355016, МПК G05D 23/19, опубл. 20.09.2008 г., содержащее подложку (функционально аналогичную плате для размещения на ней электрорадиоэлементов), схему регулирования температуры и электрически соединенные со схемой регулирования температуры датчик температуры и транзистор-нагреватель, расположенные на рабочей поверхности подложки. В этом устройстве подложка выполнена в форме квадрата, транзистор-нагреватель расположен на рабочей поверхности подложки в центральной ее части, датчик температуры расположен у края рабочей поверхности подложки, а на рабочую поверхность подложки нанесены границы кольцевой термостатируемой области в виде двух центральных концентрических окружностей, визуально различимых от остальных частей рабочей поверхности подложки, радиусы которых определяют путем расчета или экспериментальных измерений температурного поля подложки.The closest in technical essence to the claimed device is a device for stabilizing the temperature of electro-radio elements according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2355016, IPC G05D 23/19, publ. September 20, 2008, containing a substrate (functionally similar to a circuit board for placing radio electronic elements on it), a temperature control circuit, and a temperature sensor and a transistor heater that are electrically connected to the temperature control circuit and are located on the working surface of the substrate. In this device, the substrate is made in the form of a square, the transistor-heater is located on the working surface of the substrate in its central part, the temperature sensor is located at the edge of the working surface of the substrate, and the borders of the ring thermostatic region are applied to the working surface of the substrate in the form of two central concentric circles that are visually distinguishable from the remaining parts of the working surface of the substrate, the radii of which are determined by calculation or experimental measurements of the temperature field of the substrate.

В данном устройстве вопрос термостатирования электрорадиоэлементов ИС решается путем установления нагревательного элемента на заданную область и обеспечения контроля температуры этой области посредством датчика температуры. Однако при этом контролируемая область выполнена в виде кольца, что ограничивает возможности применения такого устройства, т.к. требует разработки специфической топологии ИС. Кроме того, это устройство не обеспечивает ее охлаждения при необходимости, что существенно снижает эффективность использования известного устройства в аппаратуре, предназначенной для работы в сложных климатических условиях.In this device, the issue of temperature control of radio electronic components of an IC is solved by installing a heating element in a given area and providing temperature control of this area by means of a temperature sensor. However, the controlled area is made in the form of a ring, which limits the possibilities of using such a device, because requires the development of a specific IP topology. In addition, this device does not provide cooling if necessary, which significantly reduces the efficiency of using the known device in equipment designed to operate in difficult climatic conditions.

Полезная модель решает задачу создания универсального устройства для термостабилизации электронных компонентов, входящих в состав электрорадиоаппаратуры, предназначенного для работы как при низких температурах, так и при повышенных температурах окружающей среды, обеспечивающего эффективную работу аппаратуры, расширение ее функциональных возможностей и повышение удобства эксплуатации.The utility model solves the problem of creating a universal device for thermal stabilization of electronic components that are part of electro-radio equipment, designed to operate both at low temperatures and at elevated ambient temperatures, ensuring efficient operation of the equipment, expanding its functionality and increasing ease of use.

Технический результат, получаемый от использования полезной модели, заключается в повышении эффективности работы устройства путем обеспечения надежности работы защищенной аппаратуры во всем диапазоне ее рабочих температур, повышения стабильности рабочих характеристик электронных компонентов, а также возможности контроля скорости и температуры нагрева целевых ИС.The technical result obtained from the use of the utility model is to increase the efficiency of the device by ensuring the reliability of protected equipment in the entire range of its operating temperatures, increasing the stability of the operating characteristics of electronic components, as well as the ability to control the speed and temperature of heating of the target ICs.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве термостабилизации электрорадиоэлементов, содержащем плату (например, печатную плату) для размещения на ней электронных компонентов, схему регулирования температуры и электрически соединенные с ней нагревательный элемент и датчик температуры, расположенный на рабочей поверхности платы, согласно полезной модели, на плате установлена своей контактной стороной по меньшей мере одна интегральная схема, требующая термостабилизации, с размещенным на ее противоположной стороне плоским радиатором, преимущественно прямоугольной формы, а нагревательный элемент установлен на площадке, выполненной в центральной части радиатора на его наружной поверхности, причем выводы нагревательного элемента подключены к схеме регулирования температуры через контактные площадки печатной платы.The specified technical result is achieved by the fact that in the thermal stabilization device of electro-radioelements containing a board (for example, a printed circuit board) for placing electronic components on it, a temperature control circuit and a heating element and a temperature sensor electrically connected to it located on the working surface of the board, according to a utility model , at least one integrated circuit requiring thermal stabilization is installed on the board with its contact side, placed on its opposite side not a flat radiator, mainly of rectangular shape, and the heating element is installed on a platform made in the central part of the radiator on its outer surface, and the conclusions of the heating element are connected to the temperature control circuit through the contact pads of the printed circuit board.

При этом площадь поверхности радиатора, прилегающей к наружной поверхности корпуса интегральной схемы, не меньше площади поверхности корпуса интегральной схемы.In this case, the surface area of the radiator adjacent to the outer surface of the housing of the integrated circuit is not less than the surface area of the housing of the integrated circuit.

Кроме того, радиатор снабжен множеством ребер, расположенных на его наружной поверхности рядами параллельно его боковым сторонам, причем ребра радиатора могут быть выполнены в форме пластин, или в форме усеченных конусов, или в форме цилиндров. Радиатор может быть также выполнен с гладкой наружной поверхностью, т.е. без ребер.In addition, the radiator is equipped with many ribs located on its outer surface in rows parallel to its lateral sides, and the radiator fins can be made in the form of plates, or in the form of truncated cones, or in the form of cylinders. The radiator can also be made with a smooth outer surface, i.e. without ribs.

Кроме того, в вариантах изготовления устройства радиатор может быть закреплен на корпусе интегральной схемы с помощью теплопроводящего слоя или с помощью выводов нагревательного элемента, припаянных к контактным площадкам печатной платы. При этом в качестве теплопроводящего слоя могут быть использованы термоклей или термопаста.In addition, in embodiments of the device, the radiator can be mounted on the integrated circuit body using a heat-conducting layer or using the conclusions of the heating element soldered to the pads of the printed circuit board. In this case, hot-melt adhesive or thermal paste can be used as a heat-conducting layer.

Кроме того, для крепления его к печатной плате радиатор может быть дополнительно снабжен по меньшей мере двумя крепежными элементами, расположенными на его противоположных боковых сторонах симметрично относительно его продольной оси.In addition, for fastening it to the printed circuit board, the radiator can be additionally equipped with at least two fasteners located on its opposite lateral sides symmetrically with respect to its longitudinal axis.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены: на Фиг.1 - общий вид устройства в аксонометрической проекции; на Фиг.2 - устройство для варианта конструкции радиатора с ребрами, вид сбоку; на Фиг.3 - то же, вид сверху; на Фиг.4 - устройство для варианта конструкции радиатора без ребер, вид сбоку; на Фиг.5 - то же, вид сверху.The utility model is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of a device in a perspective view; figure 2 is a device for a design variant of a radiator with fins, side view; figure 3 is the same, a top view; figure 4 is a device for a design variant of a radiator without fins, side view; figure 5 is the same, top view.

Заявленное устройство содержит плату 1 для размещения на ней различных электронных компонентов, выполненную, например, в виде печатной платы, на которой установлена своей контактной стороной по меньшей мере одна интегральная схема (ИС) 2, по условиям эксплуатации требующая термостабилизации. На другой стороне корпуса интегральной схемы 2, противоположной контактной стороне, размещен плоский радиатор 3, преимущественно прямоугольной формы, соответствующей форме большинства выпускаемых промышленностью интегральных микросхем.The claimed device contains a board 1 for placing various electronic components on it, made, for example, in the form of a printed circuit board on which at least one integrated circuit (IC) 2 is installed with its contact side, which requires thermal stabilization under operating conditions. On the other side of the case of the integrated circuit 2, opposite the contact side, there is a flat heatsink 3, mainly of a rectangular shape, corresponding to the shape of most integrated circuits manufactured by the industry.

При этом площадь поверхности радиатора 3, прилегающей к наружной поверхности корпуса интегральной схемы 2, должна быть не меньше площади его поверхности для того, чтобы обеспечить равномерный нагрев (или охлаждение) всей поверхности корпуса ИС.In this case, the surface area of the radiator 3 adjacent to the outer surface of the housing of the integrated circuit 2 must be not less than the surface area in order to ensure uniform heating (or cooling) of the entire surface of the IP housing.

На наружной поверхности радиатора 3 в его центральной части выполнена площадка 4, на которой установлен нагревательный элемент 5, размещенный непосредственно над термостабилизируемой целевой ИС 2, причем выводы нагревательного элемента подключены к схеме регулирования температуры 6 через контактные площадки 7 печатной платы 1.A platform 4 is made on the outer surface of the radiator 3 in its central part, on which a heating element 5 is installed, located directly above the thermostabilized target IC 2, the terminals of the heating element being connected to the temperature control circuit 6 through the contact pads 7 of the printed circuit board 1.

Нагревательный элемент 5 представляет собой омический нагревательный элемент, выполненный, например, в виде чип-резистора либо любого другого постоянного резистора (углеродного или металлопленочного) мощностью рассеивания от 0,25 Вт до 5 Вт, который в процессе своей работы выделяет тепло со своей поверхности, достаточное для прогрева радиатора 3. В вариантах изготовления устройства в качестве нагревательного элемента могут быть использованы и другие электрорадиоэлементы, в частности, позистор (терморезистор с большим положительным температурным коэффициентом сопротивления), или транзистор, однако эти элементы имеют большую инерционность, нестабильны во времени и усложняют конструкцию устройства термостабилизации за счет необходимости введения дополнительных контуров управления их температурой.The heating element 5 is an ohmic heating element, made, for example, in the form of a chip resistor or any other constant resistor (carbon or metal film) with a dissipation power of 0.25 W to 5 W, which during its operation generates heat from its surface, sufficient for heating the radiator 3. In embodiments of the device, other electro-radio elements, in particular, a posistor (thermistor with a large positive temperature, can be used as a heating element) resistance coefficient), or a transistor, however, these elements have a large inertia, are unstable in time and complicate the design of the thermal stabilization device due to the need to introduce additional temperature control loops.

Радиатор 3 снабжен множеством ребер 8, расположенных на его наружной поверхности рядами параллельно его боковым сторонам. При этом ребра 8 радиатора 3 в вариантах изготовления могут быть выполнены как в форме пластин (фиг.2 и 3), в том числе разной толщины, так и в форме усеченных конусов, или в форме цилиндров, причем высота ребер 8 относительно плоскости поверхности нагревательного элемента 5 зависит от материала и формы радиатора и может быть соизмерима с толщиной его основания. Радиатор может быть также выполнен с гладкой наружной поверхностью, т.е. без ребер, как показано на фиг.4 и 5. Материал для изготовления радиатора 3 выбирается из металлов с высокой теплопроводностью, например, алюминий, медь, их сплавы и т.д.The radiator 3 is provided with a plurality of fins 8 located on its outer surface in rows parallel to its lateral sides. In this case, the fins 8 of the radiator 3 in the manufacturing options can be made in the form of plates (FIGS. 2 and 3), including different thicknesses, and in the form of truncated cones, or in the form of cylinders, and the height of the fins 8 relative to the plane of the heating surface element 5 depends on the material and shape of the radiator and can be commensurate with the thickness of its base. The radiator can also be made with a smooth outer surface, i.e. without ribs, as shown in FIGS. 4 and 5. The material for the manufacture of the radiator 3 is selected from metals with high thermal conductivity, for example, aluminum, copper, their alloys, etc.

Для установки радиатора 3 на корпусе интегральной схемы 2 используется теплопроводящий слой 9, в качестве которого могут быть использованы термоклей или термопаста известных марок, например, КПТ-8 отечественного производства. Кроме того, в варианте изготовления устройства радиатор 3 может быть закреплен на корпусе интегральной схемы 2 с помощью выводов нагревательного элемента 5, припаянных к контактным площадкам 7 печатной платы 1, обеспечивая его плотное прилегание к ИС 2. При этом выводы могут быть размещены в специальных канавках, проложенных от площадки 4 в центре радиатора 3 к его боковым сторонам.To install the radiator 3 on the body of the integrated circuit 2, a heat-conducting layer 9 is used, which can be used hot melt adhesive or thermal grease of famous brands, for example, domestic production KPT-8. In addition, in the embodiment of the device, the radiator 3 can be mounted on the housing of the integrated circuit 2 using the terminals of the heating element 5, soldered to the contact pads 7 of the circuit board 1, ensuring its tight fit to the IC 2. In this case, the conclusions can be placed in special grooves laid from the site 4 in the center of the radiator 3 to its sides.

Кроме того, в варианте изготовления устройства для более надежного крепления радиатора 3 к печатной плате 1 он может быть дополнительно снабжен по меньшей мере двумя крепежными элементами 10, расположенными на его противоположных боковых сторонах симметрично относительно его продольной оси и выполненными например, в виде крепежных ушек, через которые пропущены шпильки или винты, закрепленные на другом конце гайками.In addition, in the embodiment of the device for more reliable mounting of the radiator 3 to the circuit board 1, it can be additionally equipped with at least two fasteners 10 located on its opposite sides symmetrically with respect to its longitudinal axis and made, for example, in the form of fixing ears, through which studs or screws are passed, fixed on the other end by nuts.

Для обеспечения своевременного включения и отключения нагревательного элемента 5 в устройстве термостабилизации предусмотрен датчик температуры 11, расположенный на рабочей поверхности платы 1 и электрически соединенный со схемой регулирования температуры 6. При этом датчик температуры 11 может быть выполнен, например, в виде стандартной микросхемы типа ТМР01 производства Analog Devices.To ensure timely activation and deactivation of the heating element 5, a temperature sensor 11 is provided in the thermal stabilization device, located on the working surface of the board 1 and electrically connected to the temperature control circuit 6. In this case, the temperature sensor 11 can be made, for example, in the form of a standard chip type TMP01 manufactured Analog Devices.

Схема регулирования температуры 6 может быть выполнена на стандартной элементной базе или реализована программным путем и предназначена для управления напряжением, подаваемым на нагревательный элемент 5.The temperature control circuit 6 can be performed on a standard element base or implemented in software and is designed to control the voltage supplied to the heating element 5.

Устройство термостабилизации работает следующим образом.The thermal stabilization device operates as follows.

При температуре внутри блока электронной аппаратуры, определенной с помощью датчика температуры 11, меньше -35°C, по сигналу схемы регулирования температуры 6 производится включение нагревательного элемента 5, во время работы которого радиатор 3 нагревается, равномерно передавая тепло корпусу целевой ИС 2.When the temperature inside the electronic equipment block, determined using the temperature sensor 11, is less than -35 ° C, the heating element 5 is turned on by the signal of the temperature control circuit 6, during which the radiator 3 heats up, evenly transferring heat to the body of the target IC 2.

После того, как температура внутри корпуса блока прогреется до уровня больше -35°C, нагревательный элемент 5 отключается, и интегральная схема 2 переходит в рабочий режим. При этом радиатор 3 постепенно охлаждается, одновременно отводя излишнее тепло от корпуса целевой ИС 2.After the temperature inside the block body warms up to a level greater than -35 ° C, the heating element 5 is turned off, and the integrated circuit 2 enters the operating mode. In this case, the radiator 3 is gradually cooled, while simultaneously removing excess heat from the body of the target IC 2.

Таким образом, использование заявленной конструкции устройства термостабилизации, предусматривающей размещение нагревательного элемента на радиаторе непосредственно над стабилизируемым электронным компонентом (в частности, интегральной схемой) позволяет повысить надежность работы аппаратуры при любых температурах рабочего диапазона устройства, повысить стабильность рабочих характеристик электронных компонентов и получить возможность контроля скорости и температуры нагрева целевых ИС, что, соответственно, повышает эффективность работы устройства термостабилизации и всей аппаратуры в целом. Кроме того, заявленная конструкция позволяет расширить функциональные возможности устройства термостабилизации благодаря тому, что оно может использоваться как для обогрева электронных компонентов, так и для их охлаждения.Thus, the use of the claimed design of the thermal stabilization device, which provides for the placement of a heating element on a radiator directly above a stabilized electronic component (in particular, an integrated circuit), can increase the reliability of the equipment at any temperature of the operating range of the device, increase the stability of the operating characteristics of electronic components and get the ability to control speed and heating temperatures of the target ICs, which, accordingly, increases the efficiency s working temperature stabilization device and the whole apparatus as a whole. In addition, the claimed design allows you to expand the functionality of the thermal stabilization device due to the fact that it can be used both for heating electronic components and for cooling them.

Claims

1. The thermal stabilization device of electrical elements containing a printed circuit board for placement of electronic components on it, a temperature control circuit and a heating element electrically connected to it and a temperature sensor located on the working surface of the board, characterized in that at least one contact side is installed on the printed circuit board one integrated circuit requiring thermal stabilization, with a flat radiator placed on its opposite side, and the heating element mounted on a flat a dash made in the central part of the radiator on its outer surface, and the conclusions of the heating element are connected to a temperature control circuit through the contact pads of the printed circuit board.

2. The device according to claim 1, characterized in that the surface area of the radiator adjacent to the outer surface of the housing of the integrated circuit is not less than the surface area of the housing of the integrated circuit.

3. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is equipped with a plurality of fins located on its outer surface in rows parallel to its lateral sides.

4. The device according to claim 3, characterized in that the plurality of fins of the radiator are made in the form of plates.

5. The device according to claim 3, characterized in that the plurality of radiator fins are made in the form of truncated cones.

6. The device according to claim 3, characterized in that the plurality of fins of the radiator are made in the form of cylinders.

7. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is made with a smooth outer surface.

8. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is mounted on the housing of the integrated circuit using a heat-conducting layer.

9. The device according to claim 8, characterized in that the heat-conducting layer is made in the form of hot-melt adhesive or thermal paste.

10. The device according to claim 1, characterized in that the radiator is mounted on the housing of the integrated circuit using the findings of the heating element soldered to the pads of the printed circuit board.

11. The device according to claim 1, characterized in that for mounting it to the printed circuit board, the radiator is additionally equipped with at least two fasteners located on opposite sides of the radiator symmetrically with respect to its longitudinal axis.