專利名稱：用于加熱元件的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對電路板上至少一個元件(component)加熱的方法，所述電路板包括一或多個層。
本發(fā)明還涉及對電路板上的元件加熱的裝置，該電路板包括至少一個層并包括一或多個待加熱的元件。
背景技術(shù)：
預(yù)定使用在寬溫度范圍內(nèi)的電路板通常計劃要充分地散熱。熱量從元件傳導(dǎo)或輸送至冷卻部件(element)、支承結(jié)構(gòu)和/或周圍環(huán)境。這種解決職能在溫暖及熱的條件下是適當(dāng)?shù)?，但在冷的條件下甚至常常過分冷卻而使元件的溫度降至能夠妨礙有關(guān)設(shè)備工作的范圍。
在冷條件下工作的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可以通過使用指定作軍用的元件，所述元件指定在寬溫度范圍內(nèi)起作用，或者通過對包括標(biāo)準(zhǔn)元件的設(shè)備進(jìn)行加熱能得到保證。由于指定作軍用的元件成本高，并且每種元件通常只有一個生產(chǎn)廠家，現(xiàn)有技術(shù)的解決辦法依賴于對整個相關(guān)設(shè)備進(jìn)行加熱，除電路板之外還典型地包括加熱框架、設(shè)備內(nèi)的空間及其散熱片。這就要求大的加熱功率。像這樣的加熱裝置常常還要增加相關(guān)設(shè)備的尺寸，當(dāng)針對的是小尺寸和高集成度時這尤其是缺點(diǎn)。此外，即使其中的某些元件不需要加熱，全部元件因而都要經(jīng)受等量的加熱功率。
元件的加熱在美國專利5,539,186中也進(jìn)行了描述，將其隨附于此作為參考。根據(jù)美國專利5,539,186的解決方法涉及多層板，其中一層包括有用于加熱電路板的電阻加熱膜結(jié)構(gòu)。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的在于提供一種加熱元件的方法與裝置，在所述方法與裝置中通過只加熱需要加熱的元件而不加熱整個設(shè)備的框架、空間及散熱片來降低加熱功率。
這一目的用前文中所描述的方法來實(shí)現(xiàn)，所述方法的特征在于，一或多個待加熱的元件用至少一個與該電路板相結(jié)合的熱電阻進(jìn)行加熱，而且該電路板自身的導(dǎo)電材料被用作該熱電阻的材料。
本發(fā)明裝置的特征在于，電路板包括至少一個與其相結(jié)合配置的熱電阻，所述熱電阻被配置為對該電路板上的至少一個元件加熱，而且熱電阻的材料為該電路板的導(dǎo)電材料。
本發(fā)明的方法表現(xiàn)出很重要的優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所需加熱功率的總量要小得多，因為加熱能更精細(xì)地集中在所期望的元件上，這能避免對不需要加熱的元件進(jìn)行加熱。加熱裝置的集成度也能提高。
附圖簡述下面參照附圖所示實(shí)例對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述，其中

圖1表示一多層電路板；圖2表示包括有一個熱電阻的電路板的一個層，以及圖3表示包括有多個熱電阻的電路板的一個層。
優(yōu)選實(shí)施例的描述本發(fā)明的解決辦法能夠應(yīng)用在各種電路板，尤其是包含有分立元件的多層電路板的解決方案中。
現(xiàn)在讓我們更嚴(yán)密地分析本發(fā)明的方法。單層或多層電路板的一個或多個可加熱的元件(所述元件負(fù)責(zé)該電路的實(shí)際運(yùn)行)使用與該電路板相結(jié)合的至少一個熱電阻被進(jìn)行加熱。而且熱電阻緊靠在待加熱元件的附近或與待加熱的元件相接觸。在本發(fā)明的解決方法中加熱最好是用集成入一電路板層中的熱電阻來完成。待加熱的元件執(zhí)行該電路板實(shí)際需要的操作，例如數(shù)字無線電系統(tǒng)收發(fā)兩用機(jī)中的信號處理。在本發(fā)明中，可加熱元件本身可為任何元件中無論哪一種，例如機(jī)械、電子或光學(xué)元件。一般使用在信號處理中的處理器工作溫度的穩(wěn)定是很重要的。通過向電阻器中饋入直流或交流功率實(shí)現(xiàn)加熱，因此電阻器變熱。任何現(xiàn)有技術(shù)常用的有功的電阻材料都可作為電阻器使用。使用在電路板中的電阻材料，如銅，優(yōu)選作為該電阻器的材料使用。然而，熱電阻材料也可以是任何其它很適合導(dǎo)電的材料，金屬是其具有代表性的例子。當(dāng)向熱電阻中饋入交流電時，至少部分容性或感性阻抗也能起電阻器的作用。
尤其是在單層電路板中，熱電阻可直接配置在負(fù)責(zé)該電路板實(shí)際運(yùn)行的足夠大元件的下方，優(yōu)選通過從與負(fù)責(zé)該電路板實(shí)際運(yùn)行的元件相同的工作電壓獲得其加熱功率，因而熱電阻對其上方的元件進(jìn)行加熱。
現(xiàn)在讓我們分析基于圖1、2和3的本發(fā)明的裝置與方法。圖1為表示該電路板的擴(kuò)展視圖。電路板通常包括偶數(shù)層，但為簡單起見圖1中電路板的結(jié)構(gòu)包括三層10與11，其最底層與最頂層10為完成所期望運(yùn)行的元件14的開關(guān)電路板10，而且在所述層10之間的為帶有熱電阻15的熱電阻層11。因而加熱可集中在電路板及其元件上，而不是有關(guān)的整個設(shè)備。在本發(fā)明的解決方案中熱電阻的電源最好用由該電路板的實(shí)際運(yùn)行所必須的元件14使用的電源，即工作電壓。然而，熱電阻15也可用單獨(dú)的電源12進(jìn)行加熱。
熱電阻15的加熱功率最好能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，為此目的電源12例如用監(jiān)測元件14溫度的控制裝置13進(jìn)行控制?？刂蒲b置13可監(jiān)測元件周圍的溫度，如空氣的溫度、電路10的溫度或可加熱元件14的溫度以及，如果溫度過低則起動加熱。如果預(yù)定的溫度變化對于負(fù)責(zé)電路板實(shí)際運(yùn)行的元件14是容許的，那么在最簡單的情況下控制裝置13為一開關(guān)，在冷的條件下它接通加熱而在熱的條件下將其關(guān)閉。然而，控制裝置13最好也能控制由電源12饋給電阻器15的功率。在此情況下，周圍環(huán)境越冷，對電路板10或者一或多個元件14饋送的加熱功率最好越大?？刂蒲b置13是一種與現(xiàn)有技術(shù)相符合的電子溫度計并裝備有至少一種測量頭131、132和133，它們測量周圍環(huán)境、電路板10或元件14的溫度。
圖2更詳細(xì)地表示電路板層11。在本實(shí)例中層11包括一個用來對層10中的全部元件進(jìn)行加熱的熱電阻15。該熱電阻的形式可完全不同于圖2中所表示的一種，因為對本發(fā)明其形式是不重要的。由于熱電阻15靠近層10中的元件14，故它們被有效加熱。熱電阻15可基本上蓋住電路板的整個層11，如圖2所示，或者熱電阻15可只配置在層11表面的一部分上。
圖3表示本發(fā)明解決方案的一種比上述更有效的實(shí)施例。在本實(shí)例中熱電阻層11包括多個熱電阻15。因此，本發(fā)明的解決方案允許對負(fù)責(zé)電路板實(shí)際運(yùn)行的不同元件14以不同的方式進(jìn)行加熱。在其自身運(yùn)行中產(chǎn)生大量熱的元件比產(chǎn)生小量熱的元件受到的加熱要少。加熱功率可例如通過使用具有不同大小阻抗的熱電阻15進(jìn)行改變。這就允許電路板不同的層10中負(fù)責(zé)實(shí)際所需要運(yùn)行的元件14彼此無關(guān)，各自獨(dú)立地受到加熱。另外，當(dāng)采用的解決方案與展示于圖1中的相類似時，控制裝置13最好能用測量頭131、132和133對每個元件14的溫度分別進(jìn)行測量并將電源12的加熱能量分別引導(dǎo)至每個元件。由于負(fù)責(zé)電路板實(shí)際運(yùn)行的每個元件14具有其自身的熱電阻15，所以該電阻15可具有小的值，因而對于它們來說低工作電壓是足夠的。這就使得例如采用與熱電阻15的電源相同的工作電壓也成為合理的選擇。然而裝置12、13、131、132和133對本發(fā)明仍然不是實(shí)質(zhì)性的。
雖然以上通過參照示于附圖中的實(shí)例對發(fā)明作了描述，顯然，本發(fā)明不限于此，在所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明思想的范圍內(nèi)可在許多方面作出改變。
權(quán)利要求
1.一種加熱電路板上至少一個元件(14)用的方法，所述電路板包括一或多個層(10與11)，其特征在于，待加熱的一或多個元件(14)用至少一個與該電路板相結(jié)合的熱電阻(15)進(jìn)行加熱，而且該電路板自身的導(dǎo)電材料被用作該熱電阻(15)的材料。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)涉及多層電路板時，該電路板的一層或多層(11)被用作含有熱電阻(15)的電路。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)多個不同的元件(14)被加熱時，每個元件(14)獨(dú)立地被進(jìn)行加熱。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，一或多個熱電阻(15)使用與待加熱的元件(14)不同的電源(12)來產(chǎn)生加熱功率。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)需要加熱的元件(14)彼此不同時，所述元件(14)用不同的加熱功率進(jìn)行加熱。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，一或多個熱電阻(15)的加熱功率根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7.按照權(quán)利要求1或6的方法，其特征在于，對一或多個待加熱元件(14)的溫度進(jìn)行測量，而且一或多個熱電阻(15)的加熱功率根據(jù)待加熱元件(14)的溫度自動地調(diào)節(jié)。
8.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，多層電路板的一或多個最內(nèi)層(11)或?qū)拥囊徊糠?，被用作其中配置有一或多個熱電阻(15)的電路。
9.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，待加熱的元件(14)用位于與所述元件(14)同一層中該元件(14)下方的熱電阻(15)進(jìn)行加熱。
10.一種用于加熱電路板上元件的裝置，該電路板包括至少一個層(10與11)并包括一或多個待加熱的元件(14)，其特征在于，該電路板包括至少一個與其相結(jié)合配置的熱電阻(15)，所述熱電阻被配置為對該電路板上的至少一個元件(14)加熱，而且熱電阻(15)的材料為該電路板的導(dǎo)電材料。
11.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，當(dāng)多個不同的元件(14)被加熱時，配置多于一個熱電阻(15)，以便將加熱分別集中在每個所述元件(14)上。
12.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，包括有一或多個熱電阻(15)的層(11)在操作上與不同于待加熱元件(14)的電源(12)相連接。
13.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，當(dāng)待加熱的元件(14)彼此不同時，負(fù)責(zé)加熱所述元件(14)的熱電阻(15)的加熱功率互不相同。
14.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，該裝置包括用于實(shí)際上測量待加熱元件(14)的溫度，以及用于自動調(diào)節(jié)一或多個熱電阻(15)的加熱功率的裝置(13)。
15.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，熱電阻(15)位于與所述待加熱元件(14)同一層內(nèi)待加熱元件(14)的下方。
16.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，多層電路板的一或多個最內(nèi)層(11)或?qū)拥囊徊糠譃榘ㄒ换蚨鄠€熱電阻(15)的電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及加熱包括一或多個層(10與11)的電路板的至少一個元件(14)的方法與裝置。于是至少一個待加熱的元件(14)用至少一個與該電路板相結(jié)合的熱電阻(15)進(jìn)行加熱。
文檔編號H05K7/20GK1242927SQ97181186
公開日2000年1月26日 申請日期1997年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月30日
發(fā)明者阿里·伊斯特里 申請人:諾基亞電信公司