印刷电路板用的加热方法及 包括加热元件的印刷电路板 【发明领域】
本发明涉及利用加热元件产生为加热印刷电路板的组件所需热量的加热方法。
【发明背景】
电气设备常常在很宽的运行环境温度范围内使用。对于一个电气设备的运行来说，在这样的运行环境中使用，其温度不高于或低于赋予该设备组件的标定运行环境温度是基本的。如果该设备的运行环境温度低于组件的操作细则中所规定的温度，则该组件可发生损坏。如果该组件任凭低的运行环境温度而保持不损坏，尽管如此，该设备的运行仍然会受到干扰。当该设备相当长时间持续接通时，该设备周围的温度由于高效抗冷组件产生的热量而上升。这使得该设备的低效抗冷组件以所希望的方式运行。该环境温度可归因于在其中放置该设备的壳体内部地空气温度。
如果一低效抗冷组件使用在可能具有很低温度的环境中，对该设备加热以便使其以所希望的方式进行工作是必要的。例如，US3440407公开了一种多层印刷电路板，在其内层中具有对该电路板以及其上的组件进行加热的加热元件。由于该加热元件放置在内层中，所以要使热能朝向一单独组件是极为困难的。如果热能不能正确地朝向所想望的组件，则不希望被加热的组件的运行由于过热会变得更困难。因为印刷电路板的加热要求布线需设置在电路板的内层中，所以该电路板的制做成本变得比较高。此外，现有技术的温度可控的印刷电路板的一个缺点在于对于加热元件该电路板应配备通孔。而且，现有技术的印刷电路板容易受到电磁干扰。
发明简述
本发明的目的于是在于提供一种方法和实施该方法的设备，以便解决上述问题。这一目的是用序言中给出的那种方法来实现的，该方法的特征在于由加热元件产生的热通过热传导从该加热元件向印刷电路板表面上的热导体传送，该热量通过热传导沿着紧靠组件下表面下方的热导体进一步传送，并且当该热导体起地平面或信号通道的作用时，通过用比该热导体更狭窄的，或具有比该热导体更小横截面面积的导体配件将热导体与地平面或信号通道相连接，限制离开该热导体向需要加热组件之外的组件上的热传导。
本发明还涉及包括加热元件的印刷电路板，该加热元件用来产生加热印刷电路板组件所需的热量。
本发明的印刷电路板的特征在于该电路板包括：一位于加热元件与待加热组件之间的热导体，该热导体接收由该加热元件产生的热，并沿着紧靠待加热组件下表面下方的该印刷电路板的表面传导该热量；以及比该热导体更狭窄的，或具有比该热导体更小横截面面积的导体配件，当该热导体起地平面或信号通道的作用时，这些导体配件限制从该热导体向待加热组件之外的组件的热传导。
本发明的优选实施方案揭示于相关的权利要求中。
本发明基于这样的思想，由加热元件产生的热，沿着在印刷电路板上构成的热导体向待加热的组件传导。
本发明的方法与印刷电路板具备有许多优点。在该方法中，热被传导至待加热的组件，因此，比如减少电磁干扰的产生是可能的。由于组件加热是通过对该组件传导热量而不用向其供给额外的电流，故短路的危险得以降低。此外，因为由加热元件产生的加热效应能够非常精确地朝向所想望的目标，所以由该加热元件产生的热能可保持最小数值。
本发明的加热方法从技术方面易于在印刷电路板上实施。加热不要求在该电路板上制做额外的层体，因而电路板的制做成本不会由于加热而显著地增加。该加热方法能够使用最可靠的标准电阻器作为加热元件。热导体可连接到比如该电路板的地平面上，以防止电磁干扰的产生。此外，为防止热传送离开该热导体，该电路板配备有不含导热材料的区域和截面渐变的导体配件。
附图简述
随后，通过优选实施方案并参照附图，本发明将得到更详尽的描述，其中：
图1表示本发明的一个印刷电路板；
图2表示本发明的印刷电路板；
图3表示本发明印刷电路板的截面；
图4表示本发明印刷电路板的截面；
图5表示印刷电路板的通孔。
发明详述
图1示出本发明的印刷电路板10。用于组件引线的连接点51、52已在该印刷电路板上构成。比如像集成电路、ASIC电路或其它电气组件之类的组件可被安装在连接点51、52上。在其上带有引线的集成电路连接至连接点51、52上的情况下，连接点为该集成电路的每个引线配备分离的连接点配件。该图表示，连接点51由八个连接点配件组成。连接点52由六个连接点配件组成。连接点通常由例如铜或其它某种导电材料制成。
此外，该印刷电路板至少包括一个加热连接到连接点51、52上的组件用的加热元件90。加热元件90最好用电进行操作。例如一个SMD-型功率电阻器(power resistor)可作为加热元件90来使用。该电路板进一步包括一由优良导热材料或由用于该电路板的导体材料制成的热导体40。该热导体40最好与该电路板的信号导体同时做成。图中示出的热导体40在相对的端部包括实际上由与该热导体相同材料制成的匹配点30。
加热元件90最好放置在匹配点30上。如果加热元件90包括一个散热片，由该加热元件产生的热通过该散热片从其传送开，则电路板上的加热元件如此放置，使得该散热片与匹配点30相接触。由该加热元件产生的热于是通过热传导从散热片传送至匹配点30并进一步传送至热导体40。最好是使放置在匹配点上的散热片的表面面积与该匹配点的表面面积大致相同。这就提供了从散热片向匹配点的最佳热传送。有可能例如在散热片的接合处与匹配点之间使用优良导热胶，从而对热传送提供最佳可能的接合。
同样的热导体40可在许多个组件的下方延伸。而且，若干个产热的加热元件可附加到热导体40上，因而在热导体40的整个面积上热量可得到更均匀的分布。靠近需要加热的组件，热导体40可包括与待加热组件的下表面面积相匹配的区域。这使得热量在整个待加热的组件上尽可能均匀地被传送。上述的区域最好与组件的下表面面积有同样的尺寸与形状。
热导体40可以是印刷电路板实际地平面60的一部分。在该热导体与电路板的实际地平面之间还可存在电位差。在图1中，印刷电路板的地平面可由该电路板的边缘与比如用虚线标记的面积之间的部分60构成。实际上，印刷电路板上的部分60由与该热导体相同的材料构成。该印刷电路板包括与热导体相连接的导体70。该导体将热导体40连接至地平面60。导体70使热导体40与地平面60之间的电位平衡，因而减少干扰的产生。如果该热导体比较长，则可提供多于一个导体70。实际上，导体70的横截面面积要小于热导体40的横截面面积，以便不使大量的热沿着导体70传送至地平面60。
图2示出本发明印刷电路板10的第二实施方案。除上述几部分之外，该印刷板包括无导热材料区域21。区域21围绕热导体40和要加热的组件设置。这一举措限制在该热导体中流动的热离开热导体传送。换句话说，区域21防止该热导体中的热导至该印刷电路板的某个其它部分。如果必要，该电路板上组件的连接点51，52与该电路板的地平面60相绝缘。
图3示出本发明印刷电路板的横截面，其中组件80的引线81固定到连接点52上。热导体40如此放置在该印刷板上，致使需要加热的组件尽可能紧靠至该热导体上。当该需要加热的组件与该热导体相接触时，从热导体40至该组件的热量被最好地传送。在那样的情况下，热传送主要基于热传导。
由加热元件90产生的热可借助于热导体40传送并朝向所想望的组件，因而该热量对该电路板的其它组件造成的损伤会尽可能小。加热元件90不需要连续地产生热。例如，该加热元件可只在当设备外壳内部的温度比如达到给定温度时产生热。加热元件90还可只在当该设备在低环境温度下接通时产生热。当该设备尤其是其冷敏组件达到这些组件能够以正常方式运行的温度时，至少就温度而论，加热元件90停止产生热。
图4也示出了本发明印刷电路板的一个横截面。在此，于加热导体40及待加热的组件80的下表面之间存在一个间隙。在热导体与待加热组件之间的这个间隙可用例如良导热胶或某些其它材料填充，在该情况下热导体40与组件无需彼此直接接触。示于图4中的热导体40以如此的距离放置在待加热的组件80的下方，致使热量主要通过热辐射传送到该组件上。
图5示出印刷电路板上的一个通孔14，它能使比如一个信号通路(signal path)与该电路板各内部层中的诸信号通路相连接。该导通比如能使该地平面与该电路板各内部层的地平面相连接。该导通是通过构成导体配件15来实现。该图的解决方案包括四个导体配件。各导体配件由良导电材料制做。
各导体配件以这样的方式在孔中放置，致使该孔中不同的导体配件15彼此不相接触，因此有可能减小通过该通孔的热传送。如果该通孔中各导体配件15的组合宽度小于热导体的宽度，并且如果各导体配件彼此以足够远的距离进行配置，那么即使在焊接过程中其上焊着了锡它们也不会发生互相触及。如果各导体配件的横截面面积与热导体40的横截面面积相比较是小的话，热传送也能得到防止。
上面虽然参照根据附图的实例对本发明进行了描述，很明显本发明并非限定于此，在所附权利要求中公开的发明思想的范围与精神之内，可以多种方法进行改进。