ITTV20060031A1 - Procedimento di lavorazione di un elemento di supporto per un circuito elettronico ed elemento di supporto cosi' ottenuto. - Google Patents

Description

“PROCEDIMENTO DI LAVORAZIONE DI UN ELEMENTO DI SUPPORTO PER UN CIRCUITO ELETTRONICO ED ELEMENTO DI SUPPORTO COSI’ OTTENUTO ”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la lavorazione di un supporto per circuiti elettronici.

E’ noto che il montaggio di circuiti elettronici, in particolare dei circuiti elettronici stampati, ad esempio del tipo a mono-faccia, doppia-faccia o multistrato, avviene su supporti dedicati sui quali sono montati i componenti elettronici del circuito. In genere, tali supporti comprendono un substrato isolante (realizzato per esempio in vetronite) sul quale sono depositati uno o più strati di materiali isolanti di supporto ed uno o più strati di materiali metallici conduttivi. Tali strati sono quindi lavorati in modo da definire le piste di collegamento tra i vari componenti del circuito elettronico. I componenti elettronici sono montati sul supporto, in relazione al layout del circuito elettronico. Il montaggio avviene predisponendo opportuni fori passanti in corrispondenza delle diverse posizioni dei componenti elettronici, reofori dei componenti elettronici in corrispondenza di detti fori passanti ed effettuando la saldatura dei reofori al supporto.

In alcune applicazioni, come ad esempio nel campo dell’ illuminotecnica e/o dell’industria automobilistica o in altri campi dell 'elettronica industriale, è necessario dissipare il calore prodotto dal circuito elettronico. A tale scopo, si utilizzano supporti comprendenti un substrato in materiale metallico ad elevata conducibilità termica, per esempio alluminio. Su tale substrato, sono quindi depositati successivi strati isolanti e metallici, a loro volta lavorati in modo da definire le piste di collegamento del circuito.

La presenza di un substrato in materiale metallico comporta alcuni inconvenienti in fase di montaggio dei componenti elettronici.

Non possono essere, infatti, utilizzate le tecniche di montaggio tradiz sopra descritte, notoriamente poco costose e in grado di assicurare rilevante robustezza meccanica, dato che il contatto tra i reofori dei componenti elettronici del circuito ed il substrato metallico comporterebbe il corto circuito elettrico del circuito elettronico.

Per il montaggio dei componenti, si utilizzano quindi altre note tecniche di montaggio, in particolare tecniche di montaggio superficiale di componenti SMD (Surface Mounted Devices). Tali tecniche, pur assicurando un maggiore livello d’integrazione circuitale, hanno Γ inconveniente di essere relativamente costose e di assicurare una minore robustezza meccanica della connessione dei componenti al supporto.

Pertanto, compito precipuo della presente invenzione è quello fornire un procedimento per la lavorazione di un elemento di supporto per un circuito elettronico che consenta di superare gli inconvenienti descritti.

NeH’ambito di questo compito, uno scopo della presente invenzione è quello di procedimento per la lavorazione di un elemento di supporto per un circuito elettronico che consenta di effettuare il montaggio dei componenti elettronici, secondo tecniche in grado di assicurare un’elevata robustezza meccanica della connessione tra il supporto ed i componenti elettronici, nonostante la presenza di un substrato metallico nel supporto.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un procedimento per la lavorazione di un elemento di supporto per un circu elettronico che possa essere implementato facilmente ed a costi competitivi Questo compito e questi scopi, nonché altri scopi che appariranno evidenti dalla successiva descrizione e dai disegni allegati, sono realizzati, secondo l’invenzione, da un procedimento secondo la rivendicazione 1. In un suo ulteriore aspetto, l’invenzione si riferisce anche ad un elemento di supporto per un circuito elettronico, secondo la rivendicazione 12.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione, potranno essere meglio percepiti facendo riferimento alla descrizione data di seguito ed alle allegate figure, fomite a scopo puramente illustrativo e non limitativo, in cui: - la figura 1 illustra un passo di lavorazione del procedimento di lavorazione di un elemento di supporto di un circuito elettronico, secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra un ulteriore passo di lavorazione del procedimento di lavorazione di un elemento di supporto di un circuito elettronico, secondo la presente invenzione;

- la figura 3 illustra un ulteriore passo di lavorazione del procedimento di lavorazione di un elemento di supporto di un circuito elettronico, secondo la presente invenzione;

- la figura 4 illustra un ulteriore passo di lavorazione del procedimento di lavorazione di un elemento di supporto di un circuito elettronico, secondo la presente invenzione;

- la figura 5 illustra un componente elettronico montato su una porzione dell’elemento di supporto di un circuito elettronico, lavorato mediante il procedimento, secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle citate figure, la presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la lavorazione di un elemento di supporto 1 per un circuito elettronico. L’elemento di supporto 1 comprende almeno un primo substrato 2 in materiale metallico (ad esempio alluminio), la cui funzione è quella di dissipare almeno parzialmente il calore prodotto dai componenti del circuito elettronico. Il procedimento, secondo l’invenzione, comprende la fase di realizzare sul substrato 2, almeno una prima cavità 3. La prima cavità 3 è ovviamente centrata sul punto di connessione all’elemento di supporto 1 da parte di un reoforo 100 di un componente 200 del circuito elettronico da montare. La prima cavità 3 è preferibilmente una cavità passante lo spessore del primo substrato 2 ed è realizzata preferibilmente mediante foratura.

Vantaggiosamente, la prima cavità 3 ha diametro maggiore del diametro del reoforo 100.

Il procedimento, secondo l invenzione comprende inoltre la fase di realizzare, airintemo della prima cavità 3, almeno una sede 4, isolata elettricamente dal primo substrato 2. Come si può notare dalla figura 5, la sede 4 è atta ad accogliere il reoforo 100 ed a mantenere il reoforo 100 isolato elettricamente dal primo substrato 2. Preferibilmente, la sede 4 è un canale isolato elettricamente che passa attraverso lo spessore del primo substrato 2. La sede 4 ha diametro inferiore al diametro della cavità passante 3. La sede 4 ha inoltre diametro che corrisponde sostanzialmente, a meno di ovvie tolleranze meccaniche, al diametro del reoforo 100 da ospitarsi nella sede 4, in modo da assicurare un robusto inserimento del reoforo 100 entro la sede 4. Con riferimento alle figure 2-4, la fase di realizzazione della sede 4, appena descritta, comprende preferibilmente il passo di depositare, in corrispondenza delle superfici 21 e 22 del primo substrato 2, ima quantità predefinita di materiale isolante 40, ad esempio una resina epossidica o materiale equivalente, in modo da colmare la prima cavità 3 con detto materiale isolante (figura 2). Il deposito del materiale isolante 40 può avvenire secondo tecniche note di deposizione superficiale e/o iniezione e/o stampaggio.

E’ previsto inoltre il successivo passo di asportare almeno una porzione 400 del materiale isolante 40, in modo da ottenere uno strato in materiale isolante 41 che ricopre internamente le pareti della prima cavità 3 (figura 3). Risulta evidente come lo strato in materiale isolante 41 definisca dimensionalmente la sede 4 atta ad ospitare il reoforo 100. La rimozione della porzione 400 del materiale isolante 40 avviene preferibilmente mediante un procedimento di foratura, eseguito vantaggiosamente dopo la solidificazione del materiale isolante 40. Lo spessore dello strato 41 corrisponde essenzialmente alla differenza tra i diametri della prima cavità 3 e della sede 4. Tale spessore viene calcolato i funzione del livello di isolamento elettrico che deve essere assicurato dallo strato 41, il quale dipende sostanzialmente dalla tensione elettrica presente tra il reoforo 100 ed il primo substrato 2.

Vantaggiosamente, è inoltre previsto il seguente passo di asportare le porzioni 401 del materiale isolante 40, depositate in corrispondenza delle superfici 21 e 22 del primo substrato 2, ma esternamente alla prima cavità 3 (figura 2). La rimozione delle porzioni 401 può avvenire secondo le tecniche note del settore, come ad esempio un procedimento di tappatura o un procedimento di rimozione selettiva mediante opportuni agenti chimici.

Il risultato delle lavorazioni sopra descritte è illustrato in figura 4, in cui è illustrato il primo substrato 2 che comprende almeno una sede 4 isolata elettricamente ed atta ad accogliere il reoforo 100, mantenendolo isolato dal primo substrato 2. Risulta chiaro che il primo substrato 2 può comprendere una pluralità di sedi 4, realizzare con i passi/fasi di lavorazione sopra descritti, ciascuna di dette sedi 4 essendo atta ad accogliere un reoforo 100 di un componente del circuito elettronico da montare sull’ elemento di supporto 1. Inoltre, un’ulteriore forma realizzativa del procedimento secondo l’invenzione prevede che all’interno di una prima cavità 3 sia realizzata ima pluralità (non illustrata) di sedi 4, in modo da ottenere una maggiore integrazione nel montaggio del circuito elettronico.

Il procedimento di lavorazione, secondo la presente invenzione, comprende inoltre alcune fasi di deposito di strati isolanti/metallici, necessari per la successiva realizzazione delle piste di collegamento tra i componenti del circuito elettronico. Il procedimento secondo l’invenzione comprende quindi la fase di depositare, in corrispondenza delle superfici 21 e 22 del primo substrato 2, uno o più secondi strati 23 in materiale isolante, avente proprietà dielettriche appropriate. Tale fase è immediatamente seguita dalla fase di depositare sui secondi strati 23 uno o più terzi strati 24 in materiale metallico. Risulta evidente come i secondi strati 23 abbiano la funzione di supportare i terzi strati 24 e di isolarli elettricamente dal primo substrato 2. 1 terzi strati 24 sono utilizzati per la definizione delle piste di collegamento del circuito elettronico (non illustrate). Il deposito degli strati 23 e 24 può avvenire secondo tecniche note. Possono ad esempio utilizzarsi procedimenti di deposito selettivo e/o pressatura.

Ovviamente, secondo il tipo di circuito elettronico da realizzare il deposito degli strati 23 e 24 può avvenire su una o entrambe le superfici 21 e 22 del primo substrato 2. Tali fasi possono inoltre avvenire in momenti diversi del procedimento di lavorazione, secondo le esigenze. Ad esempio, esse possono precedere la fase di realizzazione della prima cavità 3. In tal caso, la realizzazione della prima cavità 3 prevede la rimozione anche di porzioni degli strati 23 e 24 oltre che del primo substrato 2. In alternativa, tali fasi possono essere eseguite immediatamente dopo il passo di lavorazione di riempire la cavità 3 con il materiale isolante 40. In tal caso, la successiva fase di rimozione della porzione 400 del materiale isolante 40, al fine di definire la sede 4, prevede la rimozione anche di porzioni degli strati 23 e 24. Secondo un’ulteriore variante, tali fasi possono avvenire dopo la fase di realizzazione delle sedi 4. In tal caso, il deposito degli strati 23 e 24 avviene esternamente alle sedi 4, in modo di non provocare l’ostruzione delle stesse. Il procedimento secondo l’invenzione può prevedere, infine, la fase di realizzare sui terzi strati 24 le piste di collegamento tra i componenti del circuito elettronico. Tale fase può essere realizzata con tecniche già note nel campo della realizzazione dei supporti per circuiti elettronici. Una volta realizzate le piste di collegamento si può procedere alla copertura delle stesse mediante un ulteriore strato di isolamento e protezione 50, ad esempio uno strato di resisi. Può quindi essere effettuato il montaggio dei componenti 200 del circuito elettronico, su uno o due lati dell’elemento di supporto 1, secondo le esigenze ed il tipo di circuito elettronico da realizzare. I reofori 100 dei componenti 200 sono pertanto inseriti nelle sedi 4 mentre il definitivo fissaggio dei suddetti componenti 200 all’elemento di supporto 1 avviene vantaggiosamente mediante le saldature 60. Si noti che, se necessario, le sedi 4 possono essere internamente metalizzate mediante uno strato metallico depositato sopra lo strato 41.

Si è visto nella pratica che il procedimento di lavorazione, secondo l’invenzione, permette di raggiungere gli scopi prefissati.

La realizzazione, entro il primo substrato metallico 2, di sedi 4 isolate elettricamente dallo stesso consente di realizzare la continuità elettrica tra i due lati dell’elemento di supporto 1, dato che i reofori 100 dei componenti 200 possono attraversare il primo substrato 2, senza pericolo di corto circuito. Si assicura pertanto un’adeguata dissipazione del calore e, nel contempo, si possono adottare le tradizionali tecniche di montaggio di componenti elettronici, nonostante la presenza di un substrato metallico nel supporto. Si possono inoltre utilizzare componenti elettronici di qualunque tipo (anche non a montaggio superficiale) per la realizzazione del circuito elettronico. Tutto questo consente di ottenere una maggiore robustezza delle connessioni ed ima notevole riduzione dei costi di realizzazione del circuito elettronico. Si è infine verificato che il procedimento di lavorazione, secondo la presente invenzione, non presenta particolari aspetti di difficoltà dal punto di vista realizzativo. Essa, infatti, può essere agevolmente implementato a costi contenuti ed economicamente competitivi, senza eccessivi investimenti. Sulla base della descrizione data, altre caratteristiche, modifiche o miglioramenti sono possibili ed evidenti al tecnico medio. Tali caratteristiche, modifiche e miglioramenti sono perciò da considerarsi parte della presente invenzione.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la lavorazione di un elemento di supporto per un circuito elettronico, detto elemento di supporto comprendendo almeno un primo substrato in materiale metallico atto a dissipare almeno parzialmente il calore prodotto dai componenti di detto circuito elettronico, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi seguenti: - realizzare su detto primo strato metallico almeno una prima cavità; - realizzare, all’interno di detta prima cavità, almeno una sede isolata elettricamente da detto primo substrato ed atta ad accogliere un reoforo di un componente di detto circuito elettronico, in modo da mantenere detto reoforo isolato elettricamente da detto primo substrato.
2. 2. Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima cavità è una cavità passante attraverso lo spessore di detto primo substrato.
3. 3. Procedimento, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta una sede isolata elettricamente da detto primo substrato è un canale passante attraverso lo spessore di detto primo substrato.
4. 4. Procedimento, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto seconda cavità passante ha diametro inferiore rispetto a detta prima cavità passante.
5. 5. Procedimento, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta seconda cavità passante ha diametro sostanzialmente corrispondente al diametro del reoforo ospitato in detta seconda cavità passante.
6. 6. Procedimento, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che all’ interno di detta prima cavità è realizzata una pluralità di dette sedi isolate elettricamente da detto primo substrato, ciascuna di dette sedi essendo atta ad accogliere un reoforo di un componente di detto circuito elettronico, in modo da mantenere detto reoforo isolato elettricamente da detto primo strato metallico.
7. 7. Procedimento, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di realizzare detta sede isolata elettricamente da detto primo substrato comprende i passi seguenti: - depositare una quantità predefinita di materiale isolante in modo da colmare detta prima cavità con detto materiale isolante; asportare almeno una porzione di detto materiale isolante, in modo da ottenere uno strato in materiale isolante atto a ricoprire internamente le pareti di detta prima cavità, detto strato in materiale isolante definendo detta sede isolata elettricamente da detto primo substrato.
8. 8. Procedimento, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta fase di realizzare detta sede isolata elettricamente da detto primo substrato comprende il passo seguente: - asportare le porzioni di detto materiale isolante, depositate esternamente a detta prima cavità.
9. 9. Procedimento, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - Depositare uno o più secondi strati in materiale isolante; - Depositare, su detti secondi strati, mio o più terzi strati in materiale metallico.
10. 10. Procedimento, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere anche la fase di: - realizzare su detti terzi strati le piste di collegamenti tra i componenti di detto circuito elettronico.
11. 1 1. Elemento di supporto per un circuito elettronico caratterizzato dal fatto di essere ottenuto mediante un procedimento secondo ima o più delle rivendicazioni precedenti.
12. 12. Elemento di supporto per un circuito elettronico comprendente almeno un primo substrato in materiale metallico atto a dissipare almeno parzialmente il calore prodotto dai componenti di detto circuito elettronico, caratterizzato dal fatto che detto primo substrato comprende almeno una sede isolata elettricamente da detto primo substrato ed atta ad accogliere un reoforo di un componente di detto circuito elettronico, in modo da mantenere detto reoforo isolato elettricamente da detto primo substrato.
13. 13. Elemento di supporto, secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta sede isolata elettricamente da detto primo substrato è un canale passante attraverso lo spessore di detto primo substrato.