IT201800010104A1 - Scheda di circuito stampato con strato dissipatore di calore. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
“SCHEDA DI CIRCUITO STAMPATO CON STRATO DISSIPATORE DI CALORE”.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad una scheda di circuito stampato (PCB) con strato dissipatore di calore.
La PCB è un supporto utilizzato per interconnettere tra di loro vari componenti elettronici di un circuito, tramite piste conduttive, su un materiale non conduttivo.
Generalmente il materiale non conduttivo usato come supporto è una piastra di fibra di vetro (fiberglass) ricoperta da un sottile strato metallico conduttore. Tale strato metallico viene successivamente intagliato con tecnica di fotoincisione (tramite l'azione di luce e acidi) o fresatura meccanica (tramite fresa a controllo numerico CNC), in modo da creare piste che interconnetteranno tra loro i vari componenti elettronici del circuito progettato. Le piste comunicano con piazzole (pad) su cui verranno saldati i componenti elettronici del circuito elettronico che si sta realizzando.
Tuttavia alcuni componenti elettronici, quali quelli ad elevata potenza, tendono a surriscaldarsi generando calore. Dato che il materiale dielettrico su cui sono realizzate le piste conduttive non è un buon dissipatore di calore, la PCB deve prevedere dei sistemi di dissipazione di calore.
Per risolvere tale inconveniente sono note schede di circuito stampato con nucleo metallico (MCPCB). Una MCPCB comprende:
- uno strato di base costituito da un metallo con buona conducibilità termica, quale alluminio,
- uno strato dielettrico disposto sullo strato di base, e - uno strato superiore costituito da un metallo con buona conducibilità elettrica, quale rame, destinato ad essere inciso per formare le piste conduttive.
Lo strato di base assicura una buona dispersione del calore. Tuttavia tale dispersione del calore risulta inadeguata, soprattutto nel caso di utilizzo di LED ad elevata potenza che poggiano sullo strato dielettrico e surriscaldano eccessivamente.
In questi casi è necessario ricorrere a tradizionali dissipatori di calore costituiti da un blocchetto in materiale metallico conduttore di calore provvisto di una pluralità di alette di raffreddamento. Tale blocchetto viene disposto su una faccia della PCB all’opposto della faccia della PCB in cui è saldato il componente elettronico. Appare evidente che un tale tipo di dissipatore di calore risulta essere eccessivamente ingombrante e riduce la superficie utile della PCB.
Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota fornendo una PCB con sistema di dissipazione di calore che sia efficiente, versatile, poco ingombrante, economico e di semplice realizzazione
Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche della rivendicazione indipendente 1.
Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.
La PCB secondo l’invenzione comprende:
- uno strato dissipatore di calore in materiale conduttore di calore,
- uno strato dielettrico in materiale dielettrico disposto su detto strato dissipatore di calore,
- piste conduttive in materiale conduttore elettrico disposte su detto strato dielettrico,
- almeno un componente elettronico che genera elevato calore, destinato ad essere disposto in una determinata posizione su detta PCB.
Lo strato dielettrico comprende un foro passante disposto in corrispondenza di detta posizione in cui deve essere disposto il componente elettronico.
Il componente elettronico è montato entro detto foro passante dello strato dielettrico, in modo che il componente elettronico sia a diretto contatto con lo strato dissipatore di calore.
In questo modo il componente elettronico scambia calore con lo strato dissipatore di calore e viene dissipato efficacemente il calore generato dal componente elettronico.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:
la Fig. 1 è una vista in sezione, illustrante in esploso una prima forma di realizzazione della PCB secondo l’invenzione, prima della formazione delle piste conduttive;
la Fig. 2 è una vista in sezione, illustrante la PCB assemblata prima della formazione delle piste e senza componente elettronico; e
la Fig. 3 è una vista assemblata della PCB secondo l’invenzione, dopo la formazione delle piste ed il montaggio del componente elettronico.
Con l’ausilio delle Figure da 1 a 3 viene descritta una prima forma di realizzazione di una PCB secondo l’invenzione, indicata complessivamente con il numero 100.
La PCB (100) comprende:
- uno strato dissipatore (2) in un materiale conduttore di calore,
- uno starato dielettrico (1) in materiale dielettrico, applicato sullo strato dissipatore (2),
- uno strato conduttore (3) in materiale conduttore elettrico applicato sullo strato dielettrico (1).
Lo strato dissipatore (2) può essere ad esempio materiale metallico ed in particolare alluminio. Lo strato dielettrico (1) può essere ad esempio fibra di vetro e resina. Lo strato conduttore (3) può essere ad esempio un foglio di rame.
Nelle figure, a titolo esemplificativo, lo strato conduttore (3) e lo strato dielettrico (1) sono mostrati più sottili dello strato dissipatore (2) poiché lo strato dissipatore (2) funge anche da strato di supporto della PCB. Lo strato conduttore (3) può essere incolato allo strato dielettrico (1) mediante uno strato di colla (6) di tipo isolante o può essere applicato in altri modi di per sé noti. Anche lo strato dielettrico (1) può essere incolato allo strato dissipatore (2) mediante uno strato di colla (7) o può essere applicato in altri modi di per sé noti
Lo strato conduttore (3) è destinato ad essere intaccato in modo da formare una pluralità di piste conduttive (30), in base ai collegamenti dei componenti elettronici da montare sulla PCB.
Sulla PCB viene montato almeno un componente elettronico (5) che genera elevato calore, quale ad esempio un componente elettronico ad elevata potenza ed in particolare un LED ad elevata potenza. Il componente elettronico (5) ha piedini terminali (50) destinati ad essere collegati ad una pista conduttiva (30) della scheda o ad un contatto elettrico collegato ad una pista conduttiva.
Secondo l’invenzione, viene realizzato un foro passante (10) nello strato dielettrico (1) in corrispondenza della posizione in cui deve essere montato il componente elettronico (5) ad elevata potenza. Il foro passante (10) dello strato dielettrico può avere un diametro maggiore o uguale al diametro del componente elettronico (5).
Ovviamente se sulla PCB devono essere montati più componenti elettronici che generano elevato calore, lo strato dielettrico (1) prevedrà più fori passanti (10).
Se lo strato dielettrico (1) è incollato allo strato dissipatore (2), la colla (7) viene applicata solo sullo strato dielettrico (1) per evitare di avere colla isolante sulla superficie dello strato dissipatore che rimane scoperta nel foro passante (10) dello strato dielettrico (1).
Solitamente lo strato dielettrico (1) incorpora un strato di sostanza adesiva, per cui potrebbe superflua la stesura di un velo di colla (7).
Anche nello strato conduttore (3) può essere realizzato un foro passante (31) in corrispondenza della posizione in cui deve essere montato il componente elettronico (5) ad elevata potenza. Il foro passante (31) dello strato conduttore è destinato ad essere disposto a registro con il foro passante (10) dello strato dielettrico.
Lo strato conduttore (3) viene applicato sullo strato dielettrico (1) in modo che i fori passanti (31) dello strato conduttore siano a registro con i fori passanti (10) dello strato dielettrico.
Successivamente lo strato conduttore (3) viene intaccato in modo da formare le piste conduttive (30) in conformità ai collegamenti dei componenti elettronici da effettuare.
Lo strato conduttore (3) può essere sprovvisto dei fori passanti (31). In questo caso, durante la formazione delle piste conduttive (30), lo strato conduttore (3) viene intaccato sopra il foro passante (10) dello strato dielettrico, in modo da rendere accessibile dall’alto tale foro passante (10) del dielettrico.
Il componente elettronico (5) inserito nel foro passante (10) dello strato dielettrico e disposto a diretto contatto con lo strato dissipatore (2), in modo che lo strato dissipatore possa dissipare il calore generato dal componente elettronico (5). Il componente elettronico (5) può essere saldato allo strato dissipatore (2) mediante una pasta di saldatura (8) di tipo adatto a condurre calore.
I piedini terminali (50) del componente elettronico sono collegati ad una pista conduttiva (30).
Anche se nelle figure sono state mostrate PCB ad una singola faccia, l’invenzione si estende anche a PCB a due facce.
Anche se non mostrato nelle figure, le piste conduttive (30) possono essere previste su entrambe le facce della PCB; pertanto anche i componenti elettronici possono essere montati su entrambe le facce della PCB. In questo caso, lo strato dissipatore (2) è disposto a sandwich tra due strati dielettrici (1) aventi fori passanti (10) in corrispondenza della posizione dei componenti elettronici. Pertanto le piste conduttive (30) possono essere previste sulle facce esterne dei due strati dielettrici; in questo modo i componenti elettronici possono essere montati su entrambe le facce della PCB.
Alla presente forma di realizzazione dell'invenzione, possono essere apportate variazioni e modifiche equivalenti, alla portata di un tecnico del ramo, che rientrano comunque entro l'ambito dell'invenzione.
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1) PCB (100) comprendente: - uno strato dissipatore (2) in materiale conduttore di calore, - uno strato dielettrico (1) in materiale dielettrico applicato sullo strato dissipatore (2), - piste conduttive (30) in materiale conduttore elettrico disposte su detto strato dielettrico (1), - almeno un componente elettronico (5) che genera elevato calore, destinato ad essere disposto in una determinata posizione su detta PCB, caratterizzata dal fatto che -detto strato dielettrico (1) comprende un foro passante (10) disposto in corrispondenza di detta posizione in cui deve essere disposto il componente elettronico (5); -non ci sono piste conduttive (30) in corrispondenza di detto foro passante (10) dello strato dielettrico; e -detto componente elettronico (5) è montato in detto foro passante (10) dello strato dielettrico in modo che il componente elettronico sia a diretto contatto con detto strato dissipatore (2).
- 2) PCB (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detto foro passante (10) dello strato dielettrico ha un diametro maggiore del diametro del componente elettronico (5).
- 3) PCB (100) la rivendicazione 1 o 2, in cui detto componente elettronico (5) ha piedini terminali (50) collegati ad una di dette piste conduttive (30).
- 4) PCB (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto componente elettronico (5) è saldato a detto strato dissipatore (2) mediante pasta di saldatura (8) in materiale conduttore di calore.
- 5) PCB (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato dissipatore (2) è alluminio.
- 6) PCB (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato dissipatore (2) ha uno spessore maggiore rispetto allo spessore dello strato dielettrico (1).
- 7) PCB (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato dielettrico (1) è fibra di vetro.
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