ITMI20092050A1 - Dispositivo ammortizzatore per circuiti integrati operanti a microonde e relativo circuito ammortizzato - Google Patents

Dispositivo ammortizzatore per circuiti integrati operanti a microonde e relativo circuito ammortizzato Download PDF

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Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale
Forma oggetto del presente trovato un dispositivo ammortizzatore per la riduzione del rumore microfonico negli oscillatori.
E' noto, nel settore tecnico della trasmissione/ricezione di segnali alle frequenze delle microonde, che i relativi apparati utilizzano uno o più oscillatori come sorgenti a radio frequenza (RF)ed è anche noto che nei moderni sistemi a microonde detti oscillatori sono anche realizzati con Circuiti Integrati Monolitici a Microonde (MMIC) che, per loro natura, risultano particolarmente sensibili alle sollecitazioni meccaniche che possono causare salti di fase e/o, più in generale, instabilità della frequenza di oscillazione.
Tale sensibilità degli oscillatori si ripercuote sugli apparati trasmissivi, generando instabilità nello spettro e, nel caso di segnali digitali, conseguenti errori di trasmissione/ricezione.
Sono anche note tecniche per ridurre l'impatto che detti disturbi meccanici, vibrazioni/urti, possono avere sulla stabilità degli oscillatori; tali tecniche prevedono essenzialmente di racchiudere i circuiti elettronici che si intendono proteggere entro contenitori meccanici ammortizzati, tramite mezzi esterni al contenitore stesso.
Detti contenitori, all'interno dei quali gli oscillatori sono alloggiati, presentano, tuttavia, massa e dimensioni molto superiori a quella dei circuiti stessi e necessitano pertanto di elevati dimensionamenti degli ammortizzatori, determinando, conseguentemente, un notevole aggravio sul sistema radio finale in termini di ingombri, praticità di montaggio e costi. Oltre a ciò tali contenitori ammortizzati richiedono interconnessioni e collegamenti flessibili, complicati e costosi.
Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un dispositivo atto a ridurre i disturbi microfonici (salti di fase e instabilità in frequenza) causati dalle vibrazioni e dagli urti meccanici cui sono sottoposti gli oscillatori a microonde utilizzati negli impianti di trasmissione radio.
Nell'ambito di tale problema si richiede inoltre che tale dispositivo sia di costo contenuto, di facile ed economica produzione ed assemblaggio.
Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un dispositivo ammortizzatore per circuiti oscillatori a microonde secondo le caratteristiche di rivendicazione 1 e da un circuito elettronico comprendente almeno un circuito oscillatore a microonde ammortizzato secondo le caratteristiche di rivendicazione 6.
Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di alcuni esempi non limitativi di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:
in figura 1 una vista in esploso schematica di una prima forma di attuazione di un circuito MMIC con dispositivo ammortizzatore secondo il presente trovato; in figura 2 una vista in sezione del circuito di fig.l assemblato;
in figura 3 una vista in sezione di una seconda forma di attuazione di un circuito con più oscillatori e relativo dispositivo ammortizzatore secondo il presente trovato;
in figura 4 una vista in sezione di un ulteriore applicazione del dispositivo ammortizzatore secondo il presente trovato e
in figura 5 una vista in sezione di un contenitore sigillato per circuiti MMIC con dispositivo ammortizzatore secondo il presente trovato.
Come illustrato in fig.l un circuito oscillatore con dispositivo ammortizzatore secondo il trovato comprende :
- un circuito 10 integrato monolitico a microonde (MMIC) che deve essere protetto dalle sollecitazioni meccaniche;
un dispositivo di ammortizzazione delle sollecitazioni meccaniche a cui può essere sottoposto il circuito integrato 10, formato da uno strato 20 in materiale elastico, caricato con polveri conduttive in modo da renderlo buon conduttore elettrico e termico; nel significato e per gli scopi del presente trovato detto strato in materiale elastico verrà id<n>ent'i<'>f<^>i<'>cato come substrato 20 di opportune caratteristiche meccaniche e spessore meglio definiti nel seguito; - un circuito stampato 30 di base sul quale viene applicato il substrato elastico 20;
almeno un collegamento elettrico realizzato tramite un microfilo conduttore 40, una estremità del quale è termocompressa su una piazzola 12 del circuito integrato 10 e la cui altra estremità è termocompressa su una piazzola 31 del circuito stampato 30 (= wire bonding), in modo da realizzare il collegamento elettrico fra le due parti, consentendo però movimenti relativi fra l'integrato 10 e il circuito stampato 30.
Nella vista in sezione di figura 2 è illustrato un circuito integrato monolitico a microonde 10 (MMIC) incollato alla faccia superiore di un substrato elastico 20 per mezzo di una resina 11 epossidica, a sua volta elettricamente e termicamente conduttiva; la faccia inferiore del substrato elastico 20 è incollata con resina epossidica 11, ad un riporto di massa 32 di un circuito stampato 30 di base del circuito elettronico ammortizzato. 11 riporto di massa 32 è a sua volta collegato ad un piano di massa 33, disposto sulla faccia opposta del circuito stampato 30, per mezzo di fori passanti metallizzati 34 che connettono elettricamente le due facce del circuito stampato. L'area del circuito integrato monolitico 10 è dell'ordine dei mm<2>, e lo spessore del substrato 20 elastico è preferibilmente dell'ordine di 0,5 mm. Un esempio di materiale atto a realizzare il substrato elastico 20 è costituito dal prodotto della ditta Chomerics denominato "cho-seal 1285" che presenta una durezza di 60-70 shore, una resistenza alla trazione di rottura > 1.38 Mpa con allungamento compreso tra 100-300%.
Il circuito integrato monolitico 10 (MMIC) è collegato elettricamente alle piste del circuito stampato 30 per mezzo di microfili 40 di lunghezza tale da permettere le oscillazioni relative fra il circuito integrato stesso e il circuito stampato 30 di base, senza introdurre eccessiva induttanza parassita alle frequenze di lavoro, le quali possono essere eventualmente compensate, secondo tecnica nota, con il corretto dimensionamento della piazzole 31 di "bonding" sul circuito stampato 30. Come illustrato con linea a tratti, si prevede che il circuito oscillante possa essere chiuso da un coperchio protettivo 50, in materiale metallico, plastico o assorbente che viene incollato alla piastra 30 di circuito stampato con resine epossidiche, non necessariamente conduttrici. Il coperchio 50 può essere provvisto di uno strato di materiale assorbente per microonde, al fine di evitare eventuali problemi di compatibilità elettromagnetica .
In figura 3 è illustrata una seconda forma di attuazione di un circuito elettronico ammortizzato secondo il presente trovato, secondo la quale si prevede che vi possano essere uno o più circuiti integrati monolitici a microonde 10 (MMIC) che devono essere protetti da vibrazioni o urti meccanici; detti MMIC 10 sono in tal caso posti su un circuito stampato 60 intermedio e sono ad esso collegati per mezzo di incollaggio conduttivo (bonding), ovvero tramite montaggio superficiale, SMT (Surface Mounting Technology) , secondo tecnica nota .
Il circuito stampato 60 intermedio è provvisto di piste, di piazzole e di fori passanti 64 metallizzati per l'interconnessione elettrica (masse, alimentazione, segnali) dei circuiti integrati monolitici 10 (MMIC).
Il piano di massa 63 del circuito stampato 60 intermedio è incollato per mezzo di resina epossidica conduttiva 11 ad un substrato elastico 20 già descritto in relazione all'esempio di figura 2 e anche in questo caso la stessa resina epossidica conduttiva 11 è utilizzata per l'incollaggio del substrato elastico 20 ad un riporto di massa 32 del circuito stampato 30 di base del circuito elettronico ammortizzato.
Detto riporto di massa 32 è collegato al piano di massa 33, disposto sulla faccia opposta del circuito stampato, per mezzo di fori metallizzati 34 che connettono le due facce della scheda del circuito stampato. Come nell'esempio di fig.l, lo spessore del substrato elastico 20 è dell'ordine di 0,5 mm.
I collegamenti flessibili 40 in tecnica "wire bonding" provvedono al collegamento delle piazzole 61 del circuito stampato 60 intermedio con le piazzole 31 del circuito stampato 30 di base, permettendo le oscillazioni relative fra i due circuiti stampati in modo da consentire l'ammortizzazione del circuito oscillante MMIC 10. In fig. 4 è illustrata una ulteriore forma di applicazione dell<1>ammortizzatore secondo il presente trovato; in questo caso il circuito integrato 10 è nella forma cosiddetta "package" ovvero inscatolato in un contenitore isolante 110, dotato di piedini 111 per la saldatura ad un circuito stampato intermedio 60 con tecnologia SMT; il circuito stampato intermedio 60 è incollato sullo strato ammortizzatore 20, a sua volta incollato ad un circuito stampato di base 30.
La figura 5 mostra una vista in sezione di una terza forma di attuazione di un circuito elettronico ammortizzato rispetto a vibrazioni e urti meccanici, secondo il presente trovato.
Tale forma di attuazione prevede di racchiudere uno o più circuiti integrati monolitici 10,110 e il relativo dispositivo ammortizzatore 20 entro un contenitore 100 atto ad essere montato con la tecnica del montaggio superficiale (SMT) su un circuito stampato 70 esterno.
Il circuito integrato monolitico a microonde 10 (MMIC), analogamente a quanto visto negli esempi precedenti, è incollato ad un substrato elastico 20 che realizza il dispositivo ammortizzatore. Il substrato elastico 20 è a sua volta incollato al circuito stampato 30 di base, ed è provvisto di fori metallizzati 34 per il trasferimento della massa e dei segnali elettrici a punti di giunzione 34a posti sull'altra faccia dello stesso e predisposti per il montaggio superficiale (SMT) sul detto circuito stampato 70 esterno.
Un coperchio protettivo 50, in materiale metallico o plastico, è incollato con resine epossidiche di sigillatura al circuito stampato 30 di base per formare un contenitore chiuso 100 contenente il circuito integrato monolitico 10 e il substrato elastico 20, risultando atto al montaggio) sul circuito stampato 70 tramite SMT.
Per semplicità di illustrazione, in fig. 4 il circuito racchiuso nel contenitore è realizzato secondo la prima forma di attuazione, descritta in fig.2, ma è alla portata del tecnico prevedere differenti circuiti ammortizzati racchiusi in un analogo contenitore.
Risulta pertanto come il dispositivo di ammortizzazione secondo il presente trovato sia in grado di rendere disponibili oscillatori a microonde, e in particolare circuiti MMIC, protetti dalle vibrazioni e/o da urti meccanici e quindi atto a ridurre i relativi problemi di microionicità .
Oltre a ciò, la possibilità di attuare circuiti ammortizzati racchiusi in un contenitore di protezione permette di ottenere l'immagazzinamento e il montaggio degli stessi tramite mezzi automatici, riducendo ulteriormente tempi e costi di produzione.
Benché descritta nel contesto di alcune forme di realizzazione e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione, si intende che l'ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (22)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo ammortizzatore per circuiti (10) integrati operanti a microonde caratterizzato dal fatto che è costituito da un substrato (20) in materiale elastico, elettricamente e termicamente conduttivo .
  2. 2. Dispositivo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto substrato presenta durezza compresa tra 30 e 80 shore.
  3. 3. Dispositivo secondo rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto substrato presenta una durezza shore preferibilmente compresa tra 60 e 70.
  4. 4. Dispositivo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto substrato presenta una resistenza alla trazione di rottura >1.38 Mpa con allungamento del 100-300%.
  5. 5. Dispositivo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto circuito integrato (10) è un oscillatore.
  6. 6. Dispositivo secondo rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detto circuito oscillatore è integrato monolitico a microonde (MMIC).
  7. 7. Circuito elettronico comprendente almeno un circuito integrato (10) operante a microonde e almeno un circuito stampato (30) di base caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo ammortizzatore (20) secondo rivendicazione 1, interposto tra il circuito (10) integrato e il circuito stampato (30) di base.
  8. 8. Circuito elettronico secondo rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che comprende uno strato di collante (11) interposto per l'accoppiamento relativo tra il substrato elastico (20) e rispettivamente la faccia superiore del primo circuito stampato (30) e la faccia inferiore del circuito integrato (10).
  9. 9. Circuito elettronico secondo rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che detto collante (11) è una resina epossidica elettricamente e termicamente conduttiva .
  10. 10. Circuito elettronico secondo rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che comprende microfili (40) "wire bonding" per i collegamenti elettrici fra il circuito integrato (10) e il circuito stampato (30) di base.
  11. 11. Circuito elettronico secondo rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che detto circuito integrato (10) è un oscillatore.
  12. 12. Circuito elettronico secondo rivendicazione 11 caratterizzato dal fatto che detto oscillatore è di tipo integrato monolitico a microonde (MMIC).
  13. 13. Circuito elettronico secondo rivendicazione 12 caratterizzato dal fatto che detto circuito (110) oscillatore è di tipo MMIC in "package".
  14. 14 . Circuito elettronico secondo rivendicazione 7 comprendente più circuiti (10;110) caratterizzato dal fatto che comprende un circuito stampato (60) intermedio interposto tra i circuiti (10;110) integrati e il dispositivo (20) di ammortizzazione.
  15. 15. Circuito elettronico secondo rivendicazione 13 caratterizzato dal fatto che l'accoppiamento relativo tra il substrato elastico (20) e rispettivamente la faccia superiore del primo circuito stampato (30) e la faccia inferiore del circuito (10) integrato è ottenuto per mezzo di collante (11).
  16. 16 . Circuito elettronico secondo rivendicazione 12 caratterizzato dal fatto che comprende microfili (40) per i collegamenti elettrici in "wire bonding" fra il circuito stampato (60) intermedio e il circuito stampato (30) di base.
  17. 17 . Circuito elettronico secondo rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che comprende un coperchio (50) vincolato al circuito stampato (30) di base e atto a racchiudere il circuito elettronico stesso.
  18. 18. Circuito elettronico secondo rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che il coperchio (50) è realizzato in/comprende un materiale assorbente per microonde.
  19. 19 . Contenitore (100) per circuiti (10) integrati a microonde caratterizzato dal fatto che comprende almeno un circuito (10) integrato operante a microonde, almeno un dispositivo (20) ammortizzatore secondo rivendicazione 1, almeno un circuito stampato (30) di base e un coperchio (50) di chiusura, solidale al detto circuito stampato (30) di base.
  20. 20 . Contenitore secondo rivendicazione 19 caratterizzato dal fatto che detto coperchio (50) è sigillato al circuito stampato (30) di base.
  21. 21. Contenitore secondo rivendicazione 19 caratterizzato dal fatto che la superficie esterna al contenitore di detto circuito stampato (30) di base presenta punti di contatto (34a) in corrispondenza di fori metallizzati del circuito stampato (30) stesso per la giunzione relativa.
  22. 22 . Uso di uno strato (20) in materiale elastico elettricamente e termicamente conduttivo per l'ammortizzazione di circuiti integrati (10) operanti a microonde.
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