Микросхема

(е.50.ао 1 749954 А 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 1Ь АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ ванную плату 1, в частности полупроводниковый материал, имеющую нагревательный 2 и термочувствительный элементы 3, в частности тонкопленочный резистор и биполярный транзистор, термоиэолирующую полиимидную диэлектрическую плату 8, иэотермическую плату 9 с углублением 11 под термоизолированной платой 1 (кристаллом), На термоизолирующей плате сформированы электрические проводники для связи с элементами термоизолированной платы. Электрические проводники имеют участки с повышенным тепловым сопротивлением эа счет переменного сечения по длине электрического проводника или выполнения учаСтков иэ материала с низкой теплопроводностью, например титана. Внешние участки проводников имеют тепловой контакт с изотермической, например керамической, платой 9. 11 з,п. ф-лы; 5 ил. ГОСУЯАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57 Изобретение относится к тепловой функциональной микроэлектронике с преимущественным применением в качестветермопреобразователя для измерениясреднеквадратичного значения переменных напряжений произвольной формы.Сущность изобретения заключается в том,что микросхема содержит термоиэолироН 0125/00, 27/00, 23/48ф " Ц "ЩМЩЯввЮВЩЮЧЕ 9ьГ а41=(5 - 10) Л Яй м,0 Изобретение относится к устройствам электротеплавой функциональной микроэлектроники, содержащим узлы, выполняющие функции преобразования электрической энергии в тепловую(нагревательный узел или элемент) и тепловой энергии в электрическую (термочувствительный узел или элемент) и может найти применение в качестве электротепловцх усилителей, термоанемометров, вакуумметров, микротермостатов подогревного типа, в частности для прецизионных входных каскадовоперационных усилителей или опорных стабилитронов, первичных преобразователей мощности (в том числе теплового излучения) или среднеквадратического значения переменных напряжений произвольной формы.Цель изобретения - повышение надежности и экономичности конструкции за счет улучшения термоизоляции термоизолированной платы от изотермических элементов.На фиг.1 изображено принципиальное техническое решение предлагаемой микросхемы, сечение; на фиг,2 - то же, вид сверху; на фиг,3 - возможный вариант конструкции термоизолированной платы и соединения ее с остальными элементами микросхемы; на фиг.4 - конструкция сдвоенного первичного преобразователя среднеквадратического значения, разрез; на фиг.5 - то же, со снятой крышкой, вид сверху,Микросхема (фиг,1 и 2) содержит термоизолированную плату 1, на поверхности или в теле которой сформированы нагревательный 2 и термочувствительный 3 элементы, , Указанные элементы имеют выводы 4 (в частности, контактные площадки), соединенные с внутренними участками 5 электрических проводников. Последние содержат также средние 6 и внешние 7 участки. Кроме того, микросхема содержит диэлектрическую плату 8 с отверстием 10 и изотермическую плату 9 с углублением 11.Для изготовления диэлектрической платы 8 с электрическими проводниками можно использовать серийно выпускаемую ленту с чанесеннай на ней алюминиевой фольгой, Путем травления формируют участки 5 и 7 (средние участки формируют напылением), Выступающие за край отверстия 10 участки 5 обеспечивают надежное соединение с термоизалирующей6 платой, Если последняя является полупро" водниковым кристаллом с алюминиевыми контактными площадками 4, та образуется однакомпонентное соединение (путем ультразвуковой сварки), что улучшает метроло 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 гические характеристики микросхемы и удешевляет ее изготовление,На фиг,2 штриховой линией 11 обозначен контур углубления в изотермической плате 9. Альтернативный вариант реализации углубления показан на фиг,4 и 5.На фиг,З термоизолированная плата 1, например, из брокерита содержит на противоположнцх сторонах нагревательный элемент 2, термочувствительный элемент 3 и балочные Г-образные выводы 4. Последние соединены (сваркой, пайкой) с участками 5 проводников, Нагревател ьным элементом может служить тонко- или толстопленочный резистор с малым ТКС, а термочувствительным элементом 3 - толстопленочный термастат. Повышенное тепловое сопротивление средних участков 6 может быть обеспечено путем уменьшения их сечения, Дополнительное увеличение теплового сопротивления средних участков 6 может быть достигнуто путем формирования участков 12, например, из титана или никеля,Микросхема может иметь дополнительные сегменты 13 (фиг,2, 4 и 5), служащие для выравнивания температуры диэлектрической платы вокруг термоизолированной платы, а также для повышения механической жесткости конструкции (возможен вариант двухстороннего размещения сегментов, что несколько усложняет технологию и удорожает микросхему), Удаление сегментов на расстояние не менее 0,1 мм ат термоизолированной платы обеспечивает тепловое сопротивление более 4 50000 к/Вт, что практически не оказывает шунтирующега теплового воздействия на термоизолированную плату 1.Микросхема совместима с гибридной технологией, поэтому с точки зрения технико-эканамической целесообразности возможен вариант реализации всей алектаической схемы в виде гибридной интегральной схемы, компоненты катоаай, реализующие вторичный преобразователь, размещены вне линии обрыва на фиг.1 и 2 на общей, например, паликаравой изотермической плате 9, Расстояниеопределяется из соотношения где Л - теплоправодность диэлектрической платы 8;Я - площадь поперечного сечения диэлектрической платы 8, в направлении рассматриваемого расстояния 1, м;Б- тепловое сопротивление соответствующего электрического проводника.Формула изобретения1. Микросхема, содержащая термоизолированную плату с внешними выводами, сформированные на термоизолированной плате нагревательный элемент, термочувствительный элемент, термоизолирующиеэлементы и изотермические элементы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности конструкциипутем улучшения термоизоляции термоизолированной платы от изотермических элементов, термоизолирующие элементы выполнены в виде диэлектрической платы из материала с низкой теплопроводностьюи расположенных на ней электрических проводников, внутренние части которых электрически соединены с выводами указанных соответствующих элементов термоизолированной платы, средние участкикоторых выполнены с высоким тепловым сопротивлением, а внешние участки электрически соединены с внешними выводами с обеспечением теплового контакта с изотермическими элементами, причем изотермические элементы выполнены в виде платы из материала с высокой теплопроводностью, в которой выполнено углубление, ав диэлектрической плате выполнено отверстие, кромки которого пересечены внутренними участками электрических проводников указанной диэлектрической платы, при этом плата изотермических элементов и диэлектрическая плата расположены последовательно подтермоизолированной платой соответственно, контур углубления платы изотермических элементов ограничен началом внешних участков электрических проводников, а площадь отверстия диэлектрическойплаты больше площади проекции термоизолированной платы на диэлектрическую плату.2. Микросхема по п,1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что плата изотермических элементов выполнена в виде монолитного элемента.3, Микросхема по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что термоизолированная плата выполнена в виде монолитного полупроводникового кристалла4. Микросхема по п,З, отл и ча ю ща яс я тем, что в качестве монолитного полупроводникового кристалла использованкремниевый кристалл, при этом в качественагревательного элемента использован резистор, а в качестве термочувствительного элемента - биполярный транзистор,5. Микросхема по пп.1-4, о т л и ч а ю ща я с я тем, что средние участки электрических проводников диэлектрической платы15 20 25 30 40 45 50 выполнены с меньшим поперечным сечением, чем поперечное сечение внутренних ивнешних участков указанных выше электрических проводников, при этом все указанные участки электрических проводниковвыполнены из одного и того же материала,6. Микросхемапоп,5,отличающаяс я тем, что один из геометрических размеров поперечного сечения средних участковэлектрических проводников меньше соответствующего одноименного с ним геометрического размера поперечного сечениявнутренних и внешних участков указанныхэлектрических проводников,7. Микросхема по п.5, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что в качестве материала всех участков электрических проводников диэлектрической платы использован алюминий.8. Микросхема по пп,1-4, о т л и ч а ю ща я с я тем, что внутренние участки электрических проводников соединены с выводамитермочувствительного элемента термоизолированной платы, при этом средние участки указанных электрических проводниковвыполнены из материала, теплопроводность которого ниже, чем теплопроводностьматериала внутренних и внешних участков,указанных электрических выводов.9. Микросхема по п.8, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что в качестве материала среднихучастков электрических проводников использован нихром,10, Микросхема по п.8, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что в качестве материала средних5 участков электрических проводников использован титан.11, Микросхема по п.8, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что в качестве материала среднихучастков электрических проводников использован никель.12, Микросхема по лп.1 - 11, о т л и ч а ющ а я с я тем, что диэлектрическая плата. снабжена дополнительными изотермическими элементами в виде сегментов из тогоже материала, что и внешние и внутренниеучастки электрических проводников диэлек-.трической платы, и расположенными на диэлектрической плате со сторонырасположения электрических проводников,причем дополнительные изотермическиеэлементы жестко соединены с диэлектрической платой посредством клеевого соединения и размещены кромками своихсегментов на расстояние 1 от электрических5 проводников, которое определяется из следующего выражения;= (5-10) Л, 3 Рэ, м,где 1 - теплопроводность диэлектрическойплаты;1749954Составитель А,Попова Редактор И.Горная Техред М.Моргентал Корректор аказ 2599 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина