Entwicklung eines Heizsystems für die Charaktersierung von Hochtemperatur-ASICs

Um das Verhalten eines Hochtemperatur-ASICs  mit verschiedenen Addierer-Architekturen bei Temperaturen bis 250° C zu erforschen wird ein Heizsystem benötigt. Dabei soll der ASIC gleichmäßig aufgeheizt werden, während die Temperatur der Platine möglichst niedrig bleibt, um das Platinenmaterial nicht zu beschädigen. Das Hauptproblem ist hierbei der Wärmefluss durch die Pins, der das ASIC-Gehäuse abkühlt und die Platine aufheizt.

Einige Grundüberlegungen zur Realisierung eines solchen Systems sind im ersten Bild darstellt. Das Ziel ist es, den Chip („Die“) im Keramikgehäuse auf einer definierten Temperatur zu halten. Damit das gesamte Gehäuse dieselbe Temperatur hat, und nicht in der Nähe der Pins kälter ist, könnte ein Heatspreader aus Kupfer eingesetzt werden, der die Wärmeenergie des Heizelements gleichmäßig verteilt. Der Heatspreader bräuchte Aussparungen für die Pins, die an diesen Stellen elektrisch isoliert werden müssten. Damit keine Hitze nach oben entweicht, ist eine Isolation vorgesehen, so dass die umgebende Luft die gleiche Temperatur hat wie der Die.

Ziel dieser Arbeit ist es, anhand der genannten Anforderungen ein geeignetes Heizsystem zu entwerfen und zu implementieren. Dabei soll das Heizelement zunächst manuell geregelt und bei Bedarf um eine Mikrocontroller-basierte Steuerung erweitert werden. Außerdem sollen einige Hochtemperatur-Experimente mit dem ASIC durchgeführt werden.