Радиоэлектронный блок Советский патент 1983 года по МПК H05K5/00 H05K7/20 H01L35/02 

(5) РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

1

Изобретение относится к радиоэлектронике и наиболее перспективно для использования в микроэлект ронике при создании радиоэлектронных блоков малых габаритов и простой конструкции.

Известен радиоэлектронный блок, содержащий тепловыделяющие термостойкие элементы и элементы пониженной ,Q термостойкости. Такие блоки, например, включают различного рода силовые устройства - регуляторы, усилители, стабилизаторы, имеющие в качест-. ве тепловыделяющих элементов силовые ,5 транзисторы и резисторы, а в качестве элементов пониженной термостойкости элементы управляющих цепей, конденсаторы 11 3.

Недостатками являются большие га- 20 бариты устройств, связанные с необходимостью снижения температуры в блоке до температуры элементов с пониженной термостойкостью.

Наиболее близким к изобретению является радиоэлектронный блок, содержащий электрически соединенные между собой субблок элементов .пониженной термостойкости и субблок элементов повышенной термостойкости, термически изолированные между собой. В блоках, построенных по указанному принципу, удается уменьшить габариты, причем тем сильнее, чем выше предельная температура термостойких элементов 2.

Однако это требует использования для теплоизоляции дополнительных, тепловых экранов и т,еплоизоляторов или значительного пространственного разделения субблоков. Последнее приводит к усложнению монтажа, повышению уровня электромагнитных помех, необходимости использования дополнительных фильтрующих устройств, снижающих эффект миниатюризации.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в радиоэлектронном блоке, содержащем электрически соединенные между собой субблок элементов пониженной термостойкости и субблок элементов повышенной термостойкости, термически изолированные между собой, субблок элементов повышенной термостойкости выполнен в виде термобатареи, холодный спай которой соединен с субблоком эле LJc LJ-r/ B r f LJ-tJlV/OLtLJf l Т1Л f ментов пониженной термостойкости с возможностью теплового контакта. .На фиг. 1.показан радиоэлектронный блок, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. на фиг. 3 радиоэлектронный блок, принципиау1ьная электрическая схема. . , Радиоэлектронный блок содержит субблок элементов повышенной термостойкости 1-7 выделяющих тепло, субблок элементов пониженной термостойкости 8-15, например регулирующие транзисторы и выходной конденсатор 16 полупроводниковую микросхему измерительно-усилительного узла 17, функцио нальные полупроводниковые микросхемы 18 и 19 электрические соединения 20-27, которые обеспечивают элект рические связи между элементами схемы. Субблок элементов повышенной термо стойкости 1-7, например резисторов, вы полнен в виде термобатареи из термоэлементов п -типа 28 и р-типа 29, собранные в столбикиу соседние из кото)ых соединены электрически и термически с помощью проводящих теплопроводных металлических пластин 30, например, выполненных из меди,образуя Термоэлектрические пары горячих и хо.лодных спаев, которые соответственно расположены в плоскостях Б и В. Число термоэлектрических пар, входящих в каждый из элементов повышенной термостойкости 1-7 (на фиг. 1 очерчены пунктиром), определяются соотношением сопротивлении резисторов и столбиков. Спаи с одноименными полюсами приведены в тепловой контакт между собой с помощью теплопроводных изолирую щих подложек 31 и 32, выполненных, например, из оксидированного алюминия, двуокиси беррилия и т.д. при подаче на входной контакт положительного напряжения слева (фиг. 1) оказывеются горячие спаи, в плоскости Б, а справа - холодные спаи, плоскость В на которой установлена подложка 32, н ней размещены в тепловом контакте с..

ней элементы пониженной термостойкости 8-19 и произведен их электрический монтаж между собой и с элемента ми повышенной термостойкости 1 -7. Монтаж осуществлен методом гибриднопленочной технологии, электрическая связь 2б-27 между элементами повышенной термостойкости 1-7 при переходе с внутренней поверхности подложки 32 на ее внешнюю сторону для монтажа с ж........-....X....Ч..«- элементами пониженной термостойкости 8-19 осуществлена с помощью навесных перемычек 33, возможно использование и других методов монтажа, например через отверстие в подложке 32 (не показаныJ. На подложке 31, установленной на горячем спае, в плоскости Б размещен теплообменник-радиатор 3, а также может выполняться монтаж других элементов схемы с малым тепловыделением, используемых часто в блоках (не показан). Таким образом,вся конструкция блока оказывается разделенно,й на два субблока (по подложке 32 по признаку термостойкости радиоэлементов, причем субблоки в данном случае термически изолированы друг от за счет эффекта внутреннего охлаждения, Радиоэлектронный блок работает следующим образом. При включении входного напряжения Ugx из клемму 20 на выходе стабилизатора появляется выходное напряжение О-., имеющее нагрузку элементы пониженной термостойкости 18 и 19, при этом элементы схемы блока входят в номинальный электрический режим, при. этом происходит их разогрев в соответствии с законом Джоуля-Ленца пропорционально квадрату тока через элемент схемы. Одновременно в термоэлектрических парах, из которых составлены элементы повышенной термостойкости 1-7, например, резисторы, возникают дополнительные тепловые процессы в соответствии с законом Пельтье, при этом горячие спаи нагреваются, а холодные спаи охлаждаются в линейной зaвv1cимocти от тока через указанные элементы 1, 2, 3 , 5,6 и 7. В результате элементы пониженной термостойкости 8-19, расположенные на подложке 32, охлаждаются до температуры, меньшей средней температуры блока и много меньшей температуры элементов повышенной термостойкости 1-7, контактирующих с под5 . 10 ложкой 31. Благодаря этому средняя температура блока может быть увеличена, а следовательно объем теплообменника, определяющий обычно габарит тепловыделяющих блоков, существенно уменьшен. . Кроме того, термическая изоляция субблоков осуществляется в блоке без пространственного разделения субблоков, что позволяет упростить монтаж блока, исключить дополнительные Фильтрующие устройства и. выполнить блок конструктивно компактным, в бло ке осуществляется также автоматическая стабилизация, температуры элементов пониженной термостойкости 8-19, так как с изменением тока, через них происходит Одновременно пропорциональное изменение тока через элементы повышенной термостойкости 1-7, и эффект охлаждения регулируется в необходимом направлении. Кроме сокращения габаритов и веса за счет уменьшения площади поверхнос ти теплообменников, изобретение пог зволяет оптимизировать систему . электропитания блока, увеличить КПД блока, повысить надежность по уровню 2 электромагнитных помех, вносимых в радиоэлектронные блоки. Формула изобретения Радиоэлектронный блок, содержащий электрически соединенные между собой субблок элементов пониженной, термостойкости и субблок элементов повышенной термостойкости, термически изолированные между собой, от л ичающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и упрощения конструкции, субблок элементов повы шенной термостойкости выполнен в виде термобатареи, холодный спай которой соединен с субблоком элемейтов пониженной термостойкости с возможностью теплового контакта. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.Штильман В.И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения, Киев, Техника, 1976, с. 103. 2.Головацкий и др. Интегральный гибридный стабилизатор напряжения, Электронная техника в автоматике, М., 197t, № 6, с. 33.21