ITGE20130058A1 - Testa miniaturizzata di giunzione ad induzione di circuiti stampati - Google Patents

Description

Descrizione di una domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: “Testa miniaturizzata di giunzione ad induzione di circuiti stampatiâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una testa induttiva per la giunzione di strati destinati alla realizzazione di circuiti stampati.

Per meglio comprendere l’invenzione e la spiegazione che seguirà, conviene dare preliminarmente qualche breve cenno a riguardo della realizzazione dei circuiti stampati cui essa si applica in maniera preferenziale.

Come à ̈ noto i circuiti stampati per applicazioni elettroniche quali quelli usati negli elaboratori (es. personal computer), nei telefoni e nelle apparecchiature per telecomunicazioni, negli elettrodomestici, nelle macchine utensili e quant’altro, sono ottenuti sovrapponendo più strati conduttori incorporanti le tracce disegnate secondo la topografia del circuito, intramezzati da strati di materiale elettricamente isolante. La produzione di circuiti stampati à ̈ un ciclo piuttosto complesso che avviene in varie fasi, a partire dalla realizzazione di fogli conduttori recanti le tracce del circuito stampate secondo il disegno o topografia di progetto, fino al loro assemblaggio per la realizzazione dei cosiddetti “multistrati†(chiamati comunemente “multilayer†dalle persone del ramo) i quali sono dei pacchi di laminati ottenuti dalla sovrapposizione di strati conduttori alternati con strati isolanti.

Questi ultimi sono costituiti dal cosiddetto “pre-preg†, cioà ̈ un tessuto sintetico impregnato con resine epossidiche elettricamente isolanti, le quali polimerizzano a caldo in modo da formare un unico foglio insieme agli strati conduttori sovrapposti, in seguito ad una fase di pressatura a caldo.

I circuiti stampati ottenuti con questa tecnologia possono essere di tipo rigido come quelli delle usuali schede elettroniche, oppure flessibile come ad esempio quelli per il collegamento cablato di componenti di elaboratori elettronici (PC e simili), stampanti, fotocopiatrici e altre macchine in genere; il loro spessore può variare da qualche decimo di millimetro a qualche millimetro.

Con lo sviluppo delle tecnologie e delle apparecchiature informatiche e di telecomunicazione di largo consumo (rete internet, telefoni cellulari, computer portatili, tavolette elettroniche, navigatori satellitari ecc.), soprattutto quelle di ultima generazione, la complessità delle funzioni svolte dai circuiti elettronici à ̈ in costante aumento.

Ciò richiede un livello di prestazioni sempre più elevato, senza tuttavia penalizzare la leggerezza e la portabilità dei dispositivi i quali, anzi, evolvono secondo la tendenza di avere dimensioni e spessori sempre più ridotti.

Questa situazione viepiù stringente impone ai produttori di apparecchiature di ridurre al minimo i pesi ; ciò si traduce nella realizzazione di componenti sempre più leggeri e sottili portando ad una evoluzione tecnologica, nel senso che il numero degli strati da sovrapporre per realizzare i cosiddetti “multilayers†à ̈ aumentato, mentre il loro spessore à ̈ diminuito per poter mantenere invariate le dimensioni complessive Degli apparati dove sono installati i circuiti.

Tanto per avere un ordine di grandezza, un foglio laminato finito ha spessore nell’ordine del millimetro e pertanto gli strati (almeno uno conduttore con le tracce dei circuiti ed uno isolante di “pre-preg†) che lo compongono hanno spessori che variano da alcuni centesimi a qualche decimo di millimetro (tipicamente da 30-40 micron a 500-600 micron).

Ne consegue che la manifattura dei laminati multistrato à ̈ diventata oggi tecnologicamente molto più difficile ed impegnativa rispetto al passato; infatti si deve osservare che tanto maggiore à ̈ il numero degli strati da sovrapporre, quanto più alta deve essere la precisione con cui vengono applicati uno sull’altro, perché altrimenti il circuito risulta difettoso.

D’altro canto, se gli spessori dei singoli strati hanno valori di poche decine di micron, le tolleranze per il loro impilamento devono essere dello stesso ordine di grandezza (cioà ̈ dei micron).

E’ in questo contesto tecnologico che si inserisce la presente invenzione.

Infatti l’odierna richiedente ha sviluppato in passato un procedimento per realizzare pile di laminati multistrato, che prevede una fase terminale di compattazione e termogiunzione in una apposita pressa scaldante.

Per ottenere il prodotto finale desiderato, cioà ̈ un circuito stampato che presenti le caratteristiche strutturali e funzionali di progetto, à ̈ necessario che la sovrapposizione degli strati conduttori ed isolanti nel pacco multistrato sia molto precisa.

A tal fine occorre quindi impedire i movimenti relativi tra uno strato e l’altro durante le varie fasi della lavorazione del pacco multistrato; per questo motivo à ̈ noto predisporre una giunzione in vari punti degli strati impilati, in modo da mantenerli fermi e consentire quindi la manipolazione del pacco multistrato.

Nel corso degli ultimi anni sono state sviluppate diverse tecniche di giunzione con esiti più o meno soddisfacenti, basate sul riscaldamento locale del pacco multistrato; ad esempio sono state costruite macchine in cui l’energia termica per la giunzione à ̈ applicata con elettrodi scaldati da resistenze elettriche, oppure altre in cui viene usata energia radiante sotto forma di microonde oppure induzione elettromagnetica.

Per esempio, l’odierna richiedente ha depositato una domanda di brevetto internazionale col numero PCT/IB2011/54486 relativa ad un metodo ed una macchina per la sua attuazione, in cui la giunzione del pacco multistrato di circuiti stampati può essere fatta con delle teste ad induzione elettromagnetica, lungo vari punti del bordo a seconda delle dimensioni dei laminati che compongono il pacco. A tal fine le teste di induzione sono dotate di elettromagneti configurati sostanzialmente a “C†, i cui poli Nord-Sud agiscono contemporaneamente in rispettivi punti del bordo dei laminati impilati, lungo la fascia periferica dove sono presenti dei distanziali metallici destinati al passaggio della resina fusa

Questi distanziali sono dei rilievi presenti negli strati conduttori, i quali, quando su di essi viene applicato un campo di induzione magnetica, sono attraversati al loro interno da correnti elettriche che producono il calore necessario a sciogliere localmente la resina termoindurente di cui sono impregnati i substrati isolanti (il prepreg).

La resina indurita localmente assicura la giunzione degli strati nei punti dove si trovano i distanziali, così da ottenere la configurazione stabile desiderata del pacco multistrato che può essere quindi avviato alle successive fasi di lavorazione.

Questa tecnologia elaborata dalla odierna richiedente ha dato risultati alquanto interessanti e pertanto à ̈ uno scopo della presente invenzione quello di svilupparla maggiormente.

A tal fine sarebbe auspicabile poterla utilizzare per un numero elevato di punti di giunzione, in modo da ottenere risultati migliori; infatti à ̈ intuitivo che se si esegue la giunzione degli strati impilati in un numero maggiore di punti lungo il loro bordo, si ottiene una unione migliore perché distribuita in modo più uniforme rispetto alla pila di laminati e più sicura perché in caso di difettosità in un punto di giunzione, essa à ̈ comunque assicurata dagli altri punti più numerosi e ravvicinati rispetto a quanto viene oggi fatto con le usuali macchine.

Alla luce di quanto sopra spiegato si può pertanto affermare che il problema tecnico alla base della presente invenzione à ̈ quello di predisporre una testa di giunzione ad induzione che consenta di realizzare l’unione degli strati impilati per la produzione di circuiti stampati, in punti ravvicinati così da ottenere una maggiore uniformità e affidabilità della giunzione nel suo complesso.

L’idea di soluzione di questo problema à ̈ quella di realizzare una testa di induzione che abbia dimensioni ridotte rispetto a quelle note; ciò permette infatti di usare un numero maggiore di teste distribuite lungo il bordo dei laminati impilati, per eseguire la giunzione in punti corrispondenti.

Vantaggiosamente, in accordo con l’invenzione, per ridurre le dimensioni delle teste di induzione esse vengono raffreddate: in tal modo il materiale ferromagnetico che si riscalda per effetto dell’induzione a cui à ̈ soggetto durante il processo di saldatura opera comunque a temperature che consentono il regolare funzionamento della testa nelle condizioni richieste per la giunzione.

Le caratteristiche della testa di induzione secondo l’invenzione sono enunciate nelle rivendicazioni annesse a questa descrizione.

Queste caratteristiche e gli effetti che ne derivano, oltre ai vantaggi conseguiti dalla presente invenzione, risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione mostrato nei disegni allegati, forniti a titolo indicativo e non limitativo, in cui:

fig. 1 Ã ̈ una vista prospettica di una testa di giunzione a induzione secondo la presente invenzione;

fig. 2 mostra la testa di giunzione di fig.1 con una parte asportata;

fig. 3 mostra un particolare della testa di giunzione delle figure 1 e 2;

fig. 4 mostra il particolare della testa di giunzione di figura 3, con una parte asportata;

fig. 5 Ã ̈ una vista di un dettaglio del particolare di fig.3 e 4;

fig. 6 mostra una applicazione della testa di induzione secondo l’invenzione; fig. 7 mostra un dettaglio di un elemento ferromagnetico usato nell’applicazione di fig.6.

Con riferimento alle figure sopra elencate, nella prima di esse à ̈ visibile nel complesso una testa di induzione 1 secondo il trovato, la quale comprende una struttura esterna 2 di alloggiamento di un primo nucleo induttore 3, realizzato in materiale ferromagnetico ed avente forma sostanzialmente a “C†.

Il nucleo induttore 3 supporta un'induttanza o bobina 6 di eccitazione ed à ̈ accoppiato magneticamente ad un secondo nucleo induttore 4.

I due nuclei induttori 3 e 4 sono realizzati in un materiale permeabile ad un flusso magnetico concatenato generato dall'induttanza 6, quando questa à ̈ eccitata da una corrente alternata avente una frequenza dell'ordine di diversi kHz, preferibilmente compresa tra 18 kHz e 30 kHz, nel caso specifico pari a circa 24 kHz.

Il materiale permeabile al flusso magnetico con cui sono realizzati i nuclei induttori à ̈ preferibilmente ferrite: utilizzando la ferrite si possono limitare le correnti parassite indotte dal flusso magnetico variabile, senza dover ricorrere alla laminazione del materiale dei nuclei.

Se fosse impiegato un materiale ferromagnetico semplice (es. ferro dolce) tali correnti parassite surriscalderebbero eccessivamente i nuclei 3 e 4, a meno di non realizzarli sotto forma di pacchi di lamierini come avviene per i trasformatori.

Il primo nucleo induttore 3 ha preferibilmente una forma a “C†o “U†e comprende due bracci paralleli 12a, 12b che si estendono da un corpo centrale 12c; su quest’ultimo à ̈ avvolta l'induttanza 6 costituita da una bobina avente un numero N di spire relativamente basso, compreso da 20 a 35 e preferibilmente 30, realizzata in materiale conduttore (es. rame o sue leghe), di sezione circolare con diametro adeguato alla specifica applicazione.

In accordo con una forma realizzativa preferita, l’avvolgimento del conduttore nella bobina 6 à ̈ su due o più ordini di spire concentriche, così da ottenere corrispondenti bobine coassiali avvolte intorno al corpo centrale 12c del primo nucleo ferromagnetico 3, senza aumentare la lunghezza di questo.

Ciò riduce quindi l’ingombro delle teste di induzione 1 lungo il bordo degli strati da saldare. Ulteriormente, ciò consente di avere un livello di induzione elevato, a parità di lunghezza del nucleo induttore 13 e di altre condizioni (tensione e corrente di alimentazione, sezione del conduttore avvolto, ecc.).

Per non avere un diametro della bobina 6 troppo ingombrante a causa degli ordini di avvolgimento sovrapposti delle spire, il corpo centrale 12c del nucleo induttore 3 presenta vantaggiosamente una faccia superiore 13 piatta, anziché cilindrica come le altre parti del nucleo stesso.

In accordo con una forma preferita dell’invenzione, la zona di saldatura e/o il nucleo induttore 3 à ̈ raffreddata.

A tal fine lungo i bracci 12a, 12b sono presenti delle scanalature 30, 31 estese longitudinalmente dal lato dei bracci rivolto verso l’esterno; le scanalature servono per il deflusso di aria che viene insufflata all’interno della struttura 2 di alloggiamento del nucleo ferromagnetico 3, attraverso delle aperture 32, 33 ed un canale collettore 34 presenti nella parte superiore della struttura 2.

Quest’ultima à ̈ preferibilmente costituita da due parti, una prima parte 20 comprendente una cavità 21 di forma coniugata a quella del nucleo induttore 3, ed una seconda parte 22 configurata sostanzialmente come una piastra la quale serve da faccia di chiusura della prima parte 20 a cui à ̈ fissata con delle viti o altri mezzi similari, non mostrati nei disegni essendo di per sé noti.

Il collettore 34 à ̈ collegato a delle tubazioni (non mostrate nei disegni) della macchina dove à ̈ installata la testa di giunzione 1, per l’alimentazione dell’aria.

Il flusso d’aria entra nell’involucro 2 attraverso le aperture 32, 33 e sfocia nella zona di estremità dei bracci 12a, 12b dopo aver percorso le scanalature 30, 31 estese longitudinalmente rispetto ad essi: in questo modo si riesce ad asportare calore dalla zona maggiormente sollecitata termicamente durante il ciclo di giunzione dei multistrato, aumentando l’affidabilità del processo anche utilizzando teste di induzione di dimensioni ridotte, a parità di altre condizioni come la tensione e corrente elettrica di alimentazione, spessore dei multistrato da saldare, ecc..

Per questi scopi il passaggio del flusso d’aria, la sua temperatura ed altri parametri che influenzano il processo di saldatura, sono controllati e gestiti da un sistema di controllo della macchina in accordo con quanto risulterà meglio nel proseguo.

Diminuendo le dimensioni della testa di induzione riduce anche la superficie di scambio termico tra nucleo induttore 3 e zona del multistrato da saldare: pertanto non sarebbe possibile mantenere la stessa corrente e la stessa tensione di alimentazione. Diversamente, con il raffreddamento della testa 1 secondo l’invenzione à ̈ possibile mantenere gli stessi parametri di funzionamento per avere l’induzione richiesta per il processo di giunzione, senza rischio di raggiungere temperature eccessive che potrebbero deteriorare localmente il materiale.

Infatti, tanto maggiore sarà la potenza necessaria, quanto maggiore dovrà essere la sezione del conduttore e del nucleo induttore 3; à ̈ peraltro da segnalare che a seconda del numero di spire e del tipo di testa di induzione, come si vedrà meglio nel seguito, la corrente di alimentazione varia da 10 a 14 Ampere con una tensione che può andare da 300 a 560 Volt.

Le estremità libere dei due bracci 12a, 12b del nucleo induttore 3 hanno polarità magnetiche opposte così che il flusso generato dall'induttanza 6 si sviluppa lungo un circuito magnetico che si estende dal primo nucleo induttore 3 al secondo nucleo 4, attraversando il traferro presente tra di essi e nel quale si trova un pacco di strati da saldare per la realizzazione di circuiti stampati.

Il secondo nucleo induttore 4 Ã ̈ in questo esempio costituito da una barra o piastra realizzata nello stesso materiale (la ferrite) del primo; lo spessore della piastra e le sue dimensioni sono proporzionate in funzione del flusso magnetico circolante nel circuito.

In accordo con una forma di realizzazione preferita, l’estensione del secondo nucleo induttore 4 à ̈ maggiore di quella del primo nucleo 3, così da poter servire vantaggiosamente come elemento magneticamente associato per due o più teste di giunzione 1, montate in posizione ravvicinata su una stessa macchina, come mostrato in figura 6.

A tal fine la sezione trasversale del secondo nucleo 4 deve essere uguale o maggiore di quella del primo nucleo 3 in modo da favorire il passaggio del flusso magnetico, come si vedrà meglio in seguito.

Vantaggiosamente, sul secondo nucleo 4 sono presenti delle placchette metalliche 40, 41 in corrispondenza dei punti giustapposti alle estremità dei bracci 12a, 12b del primo nucleo 3.

Tali placchette sono realizzate in rame o altro materiale elettricamente conduttivo e si riscaldano per effetto delle correnti indotte al loro interno, così da avere una temperatura simile a quella del pacco multistrato di laminati e favorire quindi l’azione di giunzione; preferibilmente, per evitare che sulle placchette 40, 41 e sul secondo nucleo 4 si formino depositi o incrostazioni di resina fusa proveniente dagli strati isolanti di “pre-preg†che possano ridurre l’efficienza del sistema, sul secondo nucleo 4 sono applicati dei lembi 42 di pellicola plastica.

Occorre comunque segnalare che le placchette 40, 41 possono essere applicate alternativamente sull’estremità dei bracci 12a, 12b del primo nucleo 3, invece che sul secondo nucleo 4.

La testa di induzione 1 secondo l’invenzione consente di operare la giunzione di pacchi 48 di strati sovrapposti da saldare, comprendenti strati conduttori 49 disposti alternati a strati isolanti 50, i primi recando la topografia del circuito stampato 51 da realizzare, mentre i secondi essendo costituiti dal pre-preg di cui si à ̈ detto sopra. Ulteriormente, gli strati conduttori 49 presentano una fascia periferica 52 in cui sono predisposti dei distanziali 55 conduttori; questi sono degli elementi in materiale metallico elettricamente conduttore (es. rame), di spessore sostanzialmente analogo a quello del circuito stampato 51, pertanto variabile da qualche decimo di millimetro a qualche millimetro a seconda delle applicazioni.

I distanziali 55 hanno forma circolare, ellittica, poligonale (quadrilatera, esagonale ecc.) o mista, e sono distribuiti in maniera regolare (in file ordinate, in matrice, a quinconce, ecc.); essi hanno superficie che può variare da 3 a 30 mm2 e sono equispaziati ad una distanza preferibilmente nell’ordine di 1-2 millimetri uno dall’altro.

In questo modo à ̈ possibile avere una zona o fascia 52 di rispetto lungo il bordo degli strati conduttori 49, costituita da una pluralità di distanziali 55 distribuiti uniformemente: l’ampiezza di tale fascia à ̈ variabile da 4-5 centimetri a 1 centimetro o anche meno.

Occorre notare che negli strati 49, 50 del pacco 48 non ci sono spire in cortocircuito o altri elementi equivalenti disposti in zone prefissate, che sono invece presenti nei pacchi multistrato della tecnica nota: le teste operatrici 1 secondo l’invenzione possono quindi essere disposte in qualsiasi punto lungo i lati del pacco multistrato 48 per effettuare la giunzione, che si svolge secondo quanto segue.

I fogli 49, 50 che compongono il pacco multistrato 48 vengono impilati in maniera precisa con l’ausilio di appositi dispositivi di centraggio o riscontri, secondo quanto già noto in questo tipo di applicazioni.

Per la giunzione, il pacco multistrato 48 così realizzato viene posizionato con la sua fascia di rispetto 52 interposta tra ciascuna testa di giunzione 1 ed il secondo nucleo induttore 4 ad essa associato: le teste possono essere disposte in qualunque posizione rispetto al pacco multistrato 48, in quanto secondo l’invenzione la giunzione può essere realizzata in un qualunque punto della fascia di rispetto 52.

E’ comunque comprensibile che in generale sarà preferibile avere una distribuzione omogenea dei punti di giunzione lungo i bordi del pacco 48, in modo da ottenere un fissaggio più sicuro e una configurazione più stabile; di conseguenza le teste di induzione 1 saranno in genere distribuite in modo regolare tra loro, lungo il bordo del pacco multistrato 48.

Nella circostanza à ̈ da segnalare che all’inizio di un ciclo operativo, i nuclei induttori 3 e 4 di ciascuna testa 1 sono distanziati per consentire l’introduzione tra di essi del pacco multistrato 48, il cui spessore può variare da una volta all’altra; la distanza tra i nuclei 3 e 4 viene comunque regolata in modo da portarli rispettivamente in contatto con la faccia superiore ed inferiore del pacco multistrato 48. A tal fine nella macchina dove sono montate le teste di induzione 1 sono predisposti mezzi di regolazione della distanza dei nuclei 3 e 4, di tipo noto in sé come ad esempio meccanismi a vite, cilindri idraulici, ecc.

In questa condizione operativa à ̈ possibile alimentare l’induttanza 6 di ciascuna testa 1 per generare un’induzione rispettivamente nel primo nucleo 3, la quale si sviluppa nel circuito magnetico che comprende il secondo nucleo induttore 4 ed il traferro 46 dove à ̈ inserito il pacco multistrato 48.

Ne consegue che il flusso magnetico che esce da uno dei poli 12a, 12b del primo nucleo 3 rientra interamente dall’altro polo del medesimo nucleo, e viceversa, dopo aver attraversato il secondo nucleo 4 senza dispersioni verso l’esterno: il pacco multistrato 48 da saldare viene quindi attraversato nel suo spessore dal flusso magnetico in due punti distinti in maniera uguale, in quanto per come à ̈ strutturata la testa di giunzione 1 il flusso magnetico che esce da uno dei poli del nucleo induttore 3 à ̈ il medesimo di quello che rientra nell’altro polo.

Peraltro il regime di alimentazione con corrente alternata dell’induttanza permette di invertire ciclicamente i segni N e S (+ e -) delle polarità del primo nucleo induttore 3, così che a regime si raggiunge un equilibrio ottimale dello stato del sistema.

In questa condizione, nei distanziali 55 attraversati dal flusso magnetico alternato ad alta frequenza con il quale viene alimentata l’induttanza 6 (tra 18 e 30 kHz), vengono indotte delle correnti parassite che provocano un riscaldamento locale degli strati conduttori 49 così che la resina di cui sono impregnati gli strati isolanti 50 di prepreg può polimerizzare, ottenendo la giunzione desiderata.

In accordo con una forma preferita dell’invenzione, durante l’applicazione dell’induzione magnetica, cioà ̈ quando la bobina 6 à ̈ alimentata, il passaggio dell’aria lungo le scanalature 30, 31 viene interrotto, almeno in parte, così da favorire il riscaldamento locale dei punti da saldare. In questo contesto si deve sottolineare l’importanza di avere una pluralità di elementi separati come i distanziali 55, che vengono attraversati da un flusso magnetico uniforme.

Infatti il campo magnetico indotto nel quale si trovano immersi i distanziali à ̈ concorde, cioà ̈ positivo o negativo a seconda dei cicli di corrente alternata dell’induttanza 6; inoltre, gli elementi distanziali 55 hanno piccole dimensioni rispetto alla sezione dei nuclei induttori 3 e 4, la quale à ̈ mediamente da 10 a 20 volte inferiore, così che il campo che li attraversa à ̈ sostanzialmente costante per ciascuno. Una volta ottenuta la fusione della resina e la sua diffusione, ulteriormente, si deve sottolineare come tutto il flusso magnetico indotto nei nuclei 3 e 4 attraversa il pacco multistrato 48, in quanto risulta interamente concatenato con esso; in altri termini, la somma vettoriale del campo magnetico che attraversa il pacco multistrato 48 à ̈ uguale a zero.

In questo modo si aumenta il rendimento della testa di induzione 1 in quanto à ̈ possibile operare la giunzione del pacco 48 in più punti diversi, in corrispondenza dei due bracci 12a, 12b del nucleo magnetico 3 di ciascuna testa.

Tale risultato à ̈ inoltre reso possibile dal fatto che l’intensità del flusso magnetico à ̈ uguale (anche se di segno opposto) in corrispondenza dei punti di giunzione, dato che la geometria del sistema à ̈ simmetrica.

Ciò consente di avere per ogni testa 1 di giunzione le stesse condizioni operative (temperatura, correnti indotte, ecc.) dato che il campo magnetico à ̈ lo stesso: à ̈ quindi possibile controllare il processo di giunzione in più punti, cosa che non si riesce invece a fare con le teste di induzione della tecnica nota, le quali possono saldare solo in un unico punto.

Questo effetto à ̈ vantaggiosamente sfruttato nella forma di realizzazione del trovato mostrata in figura 6, nella quale un unico secondo nucleo ferromagnetico 4 à ̈ associato a due primi nuclei 3 di supporto di rispettive bobine 6 di induzione.

Con questa soluzione à ̈ possibile eseguire saldature in punti ravvicinati del pacco multistrato, in modo equilibrato; a tal fine, secondo una configurazione preferita, le bobine di induzione 6 delle teste 1 associate ad un medesimo secondo nucleo 4 sono collegate, in serie o in parallelo tra loro,

in modo che le bobine siano percorse dalla stessa corrente, così che anche l’induzione magnetica da esse generata nei rispettivi nuclei 3 e 4, .risulta uguale Durante il processo di giunzione le teste 1 possono anche essere vantaggiosamente raffreddate con aria o altro gas appropriato (es. azoto, CO2) che viene fatto defluire lungo le scanalature 30, 31 estese nei bracci 12a, 12b del primo nucleo 3.

Infatti il flusso d’aria o gas ha anche un effetto di mantenere la temperatura della testa 1 entro valori idonei ad operare in modo corretto ed affidabile, oltre a quello di favorire l’indurimento della resina degli strati isolanti 50 così da ridurre i tempi del processo di giunzione e assicurare il regolare distacco della testa 1 dal pacco multistrato 48.

In questo contesto occorre anche sottolineare come la pressione esercitata dal flusso di aria che fuoriesce dalle scanalature 30, 31, applica una forza sul pacco multistrato 48 sottostante diretta verso il basso, che contribuisce vantaggiosamente al suo distacco dalla testa di induzione 1

In altre parole si può dire che il sistema di aerazione della testa di induzione secondo l’invenzione consegue un duplice effetto: da un lato quello di mantenere la temperatura entro limiti prefissati anche nel caso di dimensioni ridotte della testa di induzione, (a parità di parametri operativi di giunzione quali induzione magnetica, tensione e corrente applicate), dall’altro lato quello di cooperare per l’indurimento della resina e per il distacco dello strato multistrato dalla testa di induzione al termine del processo di giunzione.

A tale riguardo si deve sottolineare come l’involucro 2 della testa di induzione 1 à ̈ aperto in corrispondenza delle estremità dei bracci 12a, 12b del nucleo induttore 3, così da consentire la fuoriuscita dell’aria o altro gas circolante; ; questo aspetto differenzia la testa 1 da quelle note con poli magnetici fissi, sui quali à ̈ generalmente applicata una placchetta di schermatura o comunque di protezione, la quale impedirebbe il deflusso dell’aria in accordo con la presente invenzione.

Da quanto sopra descritto si può comprendere come la testa di induzione 1 risolva il problema tecnico che à ̈ alla base dell’invenzione.

Infatti grazie ad essa la giunzione di un pacco multistrato 48 può essere eseguita in qualunque punto lungo la fascia di rispetto dove sono i distanziali conduttori 52, con un numero di punti di giunzione assai maggiore rispetto a quanto avviene con le soluzioni note: ciò grazie alla testa secondo l’invenzione la quale à ̈ più piccola, a parità di altre condizioni di quelle note ed à ̈ quindi utilizzabile in un numero maggiore lungo il bordo del pacco multistrato.

Questo effetto risulta inoltre amplificato dalla configurazione del trovato in cui due o più nuclei 3 che supportano rispettive bobine 6 di induzione, sono associati magneticamente ad un medesimo nucleo 4: questa configurazione permette infatti di sfruttare al meglio gli spazi sia per quanto riguarda la vicinanza dei punti di giunzione lungo il pacco multistrato, sia per quanto concerne la possibilità di ottenere vantaggiose sinergie per l’alimentazione elettrica ed il raffreddamento delle teste di induzione.

E’ infatti comprensibile che la condizione ravvicinata dei nuclei che supportano le bobine 6 favorisce il loro collegamento elettrico con i medesimi conduttori, a vantaggio della semplificazione delle connessioni elettriche; peraltro, in accordo con una forma di realizzazione preferita, si à ̈ verificato che il collegamento in serie delle bobine 6 di alimentazione à ̈ preferibile perché in questo modo à ̈ possibile ottenere un effetto di induzione magnetica sinergico tra le bobine, che rende massimo il flusso nei punti di giunzione alle estremità dei bracci 12a, 12b.

Per questo motivo, in accordo con una variante preferita del trovato le bobine hanno verso di avvolgimento sui rispettivi elementi centrali 12c del nucleo, che à ̈ opposto una rispetto all’altra: ciò al fine di sincronizzare i rispettivi campi di mutua induzione con quelli generati dalla corrente che le attraversa, così da rendere massimo l’effetto induttivo e quindi (di riflesso) migliorare l’azione di giunzione.

Anche l’alimentazione dell’aria di raffreddamento alle teste di giunzione risulta favorita dalla disposizione ravvicinata dei rispettivi nuclei 3 di supporto delle bobine, dato che le relative scanalature 30, 31 possono essere tutte collegate ad una medesima sorgente (es. compressore) in modo semplice, vista la loro vicinanza. A tale riguardo si deve segnalare come di preferenza le teste 1 secondo l’invenzione presentano una distanza tra le scanalature dei bracci 12a, 12b del nucleo, che à ̈ inferiore a 10 ÷ 15 centimetri; ulteriormente, la distanza minima tra due nuclei 3 che supportano le bobine associati ad un medesimo nucleo induttore 4, à ̈ di almeno 1 cm circa.

E’ peraltro da segnalare come in accordo con i principi dell’invenzione si possono avere più di due nuclei 3 di supporto delle bobina 6, affiancati ed associati magneticamente ad un medesimo secondo nucleo induttore 4.

Sono ovviamente possibili varianti dell’invenzione rispetto a quanto fin qui descritto. Per esempio, per aumentare la portata di aria di raffreddamento si potranno avere più scanalature 30, 31 sui bracci 12a, 12b del primo nucleo induttore 3; si pensi cioà ̈ a una serie di scanalature parallele a quelle mostrate nei disegni, distribuite con passo angolare prefissato lungo i bracci anzidetti.

Alla stessa stregua l’andamento rettilineo delle scanalature 30, 31, seppure preferibile in quanto agevole da realizzare mediante lavorazioni meccaniche del nucleo 3 (es. con fresatura), potrà essere sostituito da una configurazione curvilinea o anche a spirale; à ̈ questo il caso in cui le scanalature si estendono elicoidalmente lungo i bracci 12a, 12b.

Come ulteriore possibile variante del trovato da prendere in considerazione, si deve segnalare anche quella in cui le scanalature per il flusso d’aria di raffreddamento siano presenti nel secondo nucleo induttore ferromagnetico, vale a dire quello che non supporta la bobina.

Più in generale si deve sottolineare che alcuni aspetti strutturali e/o funzionali della testa 1 potrebbero essere invertiti rispetto all’esempio descritto.

Per chiarire questo aspetto si pensi che la posizione dei nuclei induttori 3 e 4 potrebbe essere scambiata; pertanto nulla osta che il nucleo induttore 3 che supporta la bobina si trovi in posizione sottostante rispetto a quella dell’altro nucleo induttore 4: quest’ultimo potrebbe essere dotato di scanalature analogamente a quelle 30, 31 già viste, per il fluido di raffreddamento della zona di giunzione.

Bisogna poi sottolineare che sebbene nell’esempio considerato il flusso d’aria sia libero lungo le scanalature 30 e 31, vale a dire che l’aria percorre tali scanalature le quali servono per il suo convogliamento dal collettore 34 verso la zona di saldatura, si potranno avere soluzioni in cui l’aria à ̈ alimentata mediante tubazioni che si estendono dal collettore 34 alla zona di saldatura e sono alloggiate nelle scanalature 30, 31.

In altri termini, con queste tubazioni, l’aria non entra in contatto direttamente con il nucleo 2 ma sono le tubazioni, che possono essere in metallo, plastica o altro materiale appropriato, che sono alloggiate nelle scanalature 30, 31 e scambiano calore con il nucleo induttore 4 ferromagnetico.

Ulteriori varianti del trovato potranno riguardare l’alloggiamento dei nuclei induttori 3 che supportano le bobine 6; infatti per semplicità negli esempi mostrati nei disegni si à ̈ fatto riferimento ad un nucleo 3 disposto in un rispettivo involucro 2 di alloggiamento.

Tuttavia si potranno avere varianti in cui in un medesimo involucro 2 avente dimensioni maggiori, siano alloggiati due (o più) nuclei induttori 3 affiancati: questa variante ha il vantaggio di semplificare l’applicazione degli induttori su una macchina di giunzione, dato che muovendo un unico involucro si possono posizionare due (o più) nuclei induttori rispetto ad un pacco multistrato 48 da saldare. E’ infine da segnalare che sebbene per il fluido di raffreddamento passante nella testa di induzione 1 si sia fatto riferimento all’aria, à ̈ agevole comprendere che questa à ̈ la soluzione più semplice ed economica la quale non esclude tuttavia l’impiego di altri gas (preferibilmente inerti quali anidride carbonica, azoto oppure i gas nobili o comunque gas di uso industriale).

Tutte queste varianti rientrano comunque nell’ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Testa di induzione (1) per la giunzione di pacchi multistrato (48) per circuiti stampati e similari, comprendente un primo nucleo induttore (3) associato ad una induttanza (6) di eccitazione; un secondo nucleo induttore (4) cooperante con il primo nucleo (3) per guidare un flusso magnetico in almeno una zona di giunzione di un pacco multistrato (48) interposto tra detti nuclei (3, 4), caratterizzata dal fatto di comprendere un percorso (30, 31) per un fluido di raffreddamento esteso lungo almeno uno di detti primo e secondo nucleo induttore (3, 4).
2. 2. Testa di induzione secondo la rivendicazione 1, in cui il percorso del fluido di raffreddamento si estende almeno in corrispondenza della zona di giunzione, così che il fluido lambisce il pacco multistrato (48) interposto tra detti primo e secondo nucleo induttore (3, 4).
3. 3. Testa di induzione secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui il percorso del fluido di raffreddamento comprende almeno una scanalatura (30, 31) formata nel relativo nucleo induttore (3, 4).
4. 4. Testa di induzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno due primi nuclei induttori (3) associati a rispettive induttanze (6) e cooperanti con un medesimo secondo nucleo induttore (4), per guidare il flusso magnetico in corrispondenti zone di giunzione di un pacco multistrato (48) interposto tra detti primi nuclei (3) ed il secondo nucleo (4).
5. 5. Testa di induzione secondo la rivendicazione 4, in cui le induttanze (6) hanno verso di avvolgimento sui rispettivi nuclei (3) che à ̈ opposto una rispetto all’altra, per coordinare i rispettivi flussi magnetici ad essi associati in modo da rendere massimo il flusso che attraversa il pacco multistrato (48)..
6. 6. Testa di induzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo nucleo (3) à ̈ alloggiato in un involucro (2) che à ̈ sostanzialmente aperto in corrispondenza di detta almeno una zona di giunzione, così da consentire il deflusso del fluido di raffreddamento verso un pacco multistrato interposto tra detti primo e secondo nucleo (3, 4)
7. 7. Testa di induzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente delle placchette conduttrici (40, 41) disposte su detti primo e/o secondo nucleo (3, 4), in corrispondenza delle zone di giunzione di un pacco multistrato (48).
8. 8. Testa di induzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo nucleo induttore (3) comprende un corpo di materiale permeabile magneticamente avente configurazione sostanzialmente a “C†, in cui una coppia di bracci (12a, 12b) di estremità si estendono da una porzione centrale (12c) alla quale à ̈ associata una induttanza (6) per l’induzione del flusso magnetico ai due bracci (12a, 12b).
9. 9. Testa di induzione secondo la rivendicazione 8, in cui lungo i bracci (12a, 12b) del primo nucleo induttore (3) si estendono delle scanalature (30, 31) per il passaggio del fluido di raffreddamento.
10. 10. Testa di giunzione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo nucleo induttore (4) comprende un elemento sostanzialmente rettilineo in materiale ferromagnetico.
11. 11. Metodo per la giunzione di pacchi multistrato (48) per circuiti stampati, in cui almeno uno strato (49) elettricamente conduttore impilato ad almeno uno strato (50) elettricamente isolante impregnato con resine o simili sostanze termofusibili comprendente le seguenti fasi: i) interporre un pacco multistrato (48) tra almeno un primo nucleo induttore (3) associato ad uno induttonico (6) ed un secondo nucleo induttore (4) cooperante con esso per guidare un flusso magnetico in almeno un’area di giunzione (52); ii) alimentare elettricamente l’induttanza con corrente alternata per un periodo di tempo sufficiente ad ottenere la fusione locale della resina in corrispondenza di detta area di giunzione (52); iii) insufflare un fluido di raffreddamento verso l’area di giunzione (52) per un tempo sufficiente a consolidare la resina fusa in precedenza; iv) allontanare il primo nucleo induttore (3) dal pacco multistrato (48).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui il fluido di raffreddamento à ̈ gassoso, preferibilmente aria.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui l’area di giunzione à ̈ disposta in corrispondenza di una fascia periferica (52) del pacco multistrato (48), dove sono presenti elementi distanziali (55) conduttori.