IT9021681A1 - Metodo per la fabbricazione di contenitori in plastica, per circuiti integrati, con dissipatore termico incorporato - Google Patents

Metodo per la fabbricazione di contenitori in plastica, per circuiti integrati, con dissipatore termico incorporato Download PDF

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Giuseppe Marchisi
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Description

DESCRIZIONE
La presente invenzione fa riferimento ad un metodo per la fabbricazione di contenitori in plastica per circuiti integrati con dissipatore termico incorporato, del tipo in cui il dissipatore viene posizionato sul fondo di uno stampo.
E' ben noto che nello specifico settore tecnico della presente invenzione molti contenitori in plastica, cosiddetti packages, inglobano una massa metallica per favorire la dissipazione del calore generato dal circuito integrato durante il funzionamento.
E' il caso ad esempio dei contenitori per la maggior parte dei circuiti di potenza.
Per ottenere tali packages, la tecnica nota propone vari procedimenti tra i quali il più utilizzatocomprende le fasi seguenti.
Una sottilissima lamina metallica viene predisposta per tranciatura con una porzione centrale di appoggio dalla quale si dipartono molteplici filamenti conduttori piani.
Sulla porzione centrale è alloggiato un circuito integrato a semiconduttore con il substrato di base a diretto contatto con detta porzione.
Zone predeterminate di ciascun circuito integrato vengono collegate elettricamente ai suddetti filamenti conduttori.
Una massa metallica operante in qualità di dissipatore termico viene saldata alla porzione centrale della lamina dalla parte opposta rispetto al circuito integrato.
Infine, la lamina corredata con il circuito integrato ed il dissipatore viene inglobata in un corpo in resina ottenuto iniettando in un apposito stampo materia plastica termoindurente ad esempio resine epossidiche .
. .Per.evitare che i.filamenti conduttori della lamina possano toccarsi e venire cortocircuitati durante la fase di iniezione, è importante che la resina abbia una fluidità molto elevata.
ciò comporta però l'inconveniente che sul dispositivo dissipatore appaiono spesso sbavature di materia plastica dovute alla imperfetta aderenza tra dissipatore stesso e stampo.
Sono noti procedimenti tramite i quali si cerca di migliorare l'aderenza tra dissipatore e stampo, ad esempio premendo sulla lamina per spingere il dissipatore contro lo stampo. Tuttavia, questo metodo non è applicabile in caso di circuiti integrati aventi dimensioni relativamente elevate ed associati a lamine particolarmente sottili.
Le sbavature vengono comunque abitualmente eliminate sottoponendo il package ad una ulteriore fase di processo che prevede un trattamento abrasivo sulla superficie a vista del dissipatore.
E' evidente però che ciò aggrava i costi ed i tempi di produzione, penalizzando il prodotto con oneri aggiuntivi .
Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare un metodo che consenta di ottenere packages pressocchè privi di sbavature di materia.plastica sulla .superficie a vista dell'elemento dissipatore termico.
L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di trattenere pneumaticamente il dissipatore aderente allo stampo.
Sulla base di tale idea di soluzione, il problema tecnico è risolto da un metodo del tipo precedentemente indicato il quale è caratterizzato dal fatto che detto dissipatore è pneumaticamente trattenuto aderente a tenuta di fluido contro il fondo dello stampo.
Le caratteristiche ed i vantaggi del metodo secondo l'invenzione risulternano dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di attuazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento al disegno allegato.
In tale disegno:
- la figura 1 mostra una vista schematica laterale di un contenitore in plastica ottenuto con il procedimento secondo l'invenzione,
- la figura 2 mostra in scala ingrandita ed in sezione trasversale una porzione di stampo per la realizzazione dei contenitori in plastica di figura 1;
- la figura 3 mostra una vista in scala ingrandita ed in sezione verticale del contenitore di plastica di figura 1.
Con riferimento a tali figure, con 1 è globalmente indicato un contenitore, cosiddetto package, realizzato in materia plastica per proteggere e custodire circuiti 2 integrati a semiconduttore.
Il contenitore 1 viene ottenuto definendo dapprima una porzione 3 centrale di supporto su una sottilissima lamina 7 metallica nella quale, per tranciatura o incisione chimica, sono definiti altresì molteplici filamenti 4 conduttori piani che si dipartono dalla porzione 3 centrale.
Tali filamenti 4 sono estesi pressoché radialmente attorno alla porzione 3 centrale sulla quale è appoggiata una piastrina 5 di silicio semiconduttore nella quale è realizzato il circuito integrato 2 .
Il substrato di base della piastrina 5 viene vincolato alla porzione centrale 3 e zone predeterminate del circuito 2 integrato vengono collegate elettricamente ai filamenti conduttori 4.
Le precedenti fasi operative fanno parte di un metodo di fabbricazione di tipo convenzionale secondo il quale la lamina 7 viene corredata altresì con un cosiddetto dissipatore termico 8.
Tale dissipatore 8 è in sostanza una massa metallica saldata alla porzione centrale .3.della lamina 7 da parte opposta rispetto alla piastrina 5. Più in particolare, il dissipatore 8 è un disco 9 metallico sul quale è fissata la porzione 3 centrale, mentre porzioni 11 periferiche della lamina 7 sono appoggiate sul disco 9 con interposizione di uno strato 12 di materiale isolante.
Vantaggiosamente, la lamina 7 completa di piastrina 5 e disco metallico 9 è inserita in uno stampo 10 nel quale viene immessa per iniezione una resina allo stato liquido, ad esempio un polimero termoindurente .
La lamina 7 è inserita nello stampo 10 in modo tale che il disco 9 metallico è a diretto contatto con il fondo 13 dello stampo.
Secondo il metodo della presente invenzione il disco metallico 9 è pneumaticamente trattenuto aderente contro il fondo 13 dello stampo 10.
A tale scopo, il fondo 13 è centralmente attraversato da un foro 14 per consentire l'aspirazione e la creazione di vuoto al di sotto del disco 9 generando una forza di attrazione pneumatica tra il disco stesso e il fondo 13.
Vantaggiosamente, il disco 9 è trattenuto a contatto del fondo 13 a tenuta di fluido. A tale scopo nello stampo 10 è formata una..sede 15 anulare .di accoglimento di un anello 16 di tenuta il cui spessore è leggermente superiore alla profondità della sede 15. Di conseguenza, l'anello 16 risulta leggermente aggettante dalla' sede 15 per poter essere compresso dalla forza pneumatica di attrazione tra il disco 9 ed il fondo 13 dello stampo 10, garantendo la tenuta di fluido.
La struttura dello stampo 10 prevede anche ulteriori accorgimenti per garantire comunque che almeno una predeterminata area della superficie a vista del dissipatore 8 risulti priva da qualunque sbavatura di materia plastica.
Ad esempio, sul fondo 13 la sede 15 è circoscritta da un canale 17 anulare destinato a costituire una barriera al passaggio della resina allo stato liquido .
Inoltre, una guarnizione 18, a sezione quadra, è alloggiata in una ulteriore sede 19 anulare circoscritta al canale 17 ed avente diametro esterno sostanzialmente corrispondente a quello del disco 9 dissipatore -Pertanto, tale guarnizione 18 viene a sua volta compressa dal bordo perimetrale del disco 9 per effetto della forza di attrazione pneumatica che trattiene il disco stesso contro il fondo 13..
Da un punto di vista operativo, le fasi del metodo secondo l'invenzione avvengono cronologicamente secondo la seguente sequenza:
una volta che la' lamina 7 è inserita nello stampo 10 vengono attivati i mezzi per la creazione del vuoto al di sotto del dissipatore 8. Nel momento in cui si ottiene una perfetta aderenza a tenuta tra il disco metallico 9 e le guarnizioni 16 e 18 sul fondo 13 dello stampo 10, viene avviata la iniezione di resina allo stato liquido.
Non appena la resina è indurita, i mezzi per la creazione del vuoto sono disattivati ed il disco metallico 9 si distacca automaticamente dal fondo dello stampo 10 facilitando l'estrazione del contenitore 1, che viene effettuata tramite mezzi estrattori del tutto convenzionali .
A questo punto il contenitore 1 si presta ad essere montato su un qualunque circuito stampato.
Dalla precedente descrizione deriva in modo evidente come il metodo secondo l'invenzione ha il grande vantaggio di consentire la fabbricazione di contenitori in materia plastica del tutto privi di sbavature sulla superficie a vista del dissipatore termico in essi incorporato.
Ciò comporta ovviamente minori oneri di produzione ed una riduzione dei costi imputabili al prodotto .
Questo metodo è applicabile alla fabbricazione di tutti i tipi di contenitore in plastica con dissipatore termico incorporato, ma è particolarmente indicato quando il circuito integrato, o la lamina di supporto, non devono subire eccessivi stress meccanici.

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo pr la fabbricazione di contenitori in plastica per circuiti integrati (2) con dissipatore (8) termico incorporato, del tipo in cui il dissipatore (8) viene posizionato sul fondo (13) di uno stampo (10), caratterizzato dal fatto che detto dissipatore (8) è pneumaticamente trattenuto aderente a tenuta di fluido contro il fondo (13) dello stampo (10).
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'azione pneumatica di trattenimento di detto dissipatore (8) contro il fondo (13) dello stampo (10) è ottenuta aspirando attraverso un foro (14) centrale, passante, formato in detto fondo (13).
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la tenuta di fluido è ottenuta trattenendo il dissipatore (8) contro almeno una guarnizione anulare (16,18) alloggiata in una corrispondente sede (15,19) di detto stampo (10).
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