Способ изготовления электронного блока

Авторы патента:

H01L21/98 - сборка прибора, состоящего из твердотельных элементов, сформированных на общей подложке; сборка интегральных схем (H01L 21/50 имеет преимущество; блоки приборов H01L 25/00)

Владельцы патента RU 2460170:

Соболев Сергей Фёдорович (RU)
Федосов Юрий Валерьевич (RU)

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении электронных блоков. Сущность изобретения: в способе изготовления электронного блока на первую металлическую пластину, выполняющую функцию основания, наносят слой изоляционного материала, на котором выполняют печатные проводники и контактные площадки, а на них посредством поверхностного монтажа устанавливают элементы электрической схемы - радиоэлементы и токоведующие разъемы, причем разъемы устанавливают так, чтобы обеспечить доступ к ним с внешней стороны блока. Затем всю поверхность с печатными проводниками и элементами электрической схемы заливают изоляционным составом, а поверх него накладывают вторую металлическую пластину, аналогичную первой. Устанавливают упоры между пластинами, стягивают пластины между собой до взаимодействия с упорами и фиксируют пластины в стянутом состоянии. Техническим результатом изобретения является разработка способа изготовления электронного блока, позволяющего достигнуть одновременно уменьшения габаритов блока, повышения его прочности, обеспечения герметизации и эффективного теплоотвода. 2 ил.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении электронных блоков, в частности электронных блоков мехатронных систем.

К электронным блокам, предназначенным для использования в мехатронных системах, предъявляются повышенные требования по механической прочности, надежности, устойчивости к температурным изменениям, что обусловлено сложными условиями их эксплуатации. Эти требования наряду с требованиями по минимизации габаритов могут быть обеспечены за счет применения новых способов изготовления, один из возможных вариантов которого является предметом настоящего изобретения.

В заявляемом способе используются известные технологические операции поверхностного монтажа электронных компонентов, описанные, в частности, в работах: [1] - В.В.Сускин. Основы технологии поверхностного монтажа / Рязань, изд-во Узорочье; Рязанская государственная радиотехническая академия, 2001; [2] - С.Ф.Соболев. Технология электромонтажа. Методические указания по разработке курсового проекта и подготовке к занятиям по технологии электромонтажа / Санкт-Петербург, СПбГУ ИТМО, 2008, а также стандартные приемы защиты и герметизации электронных блоков с помощью компаундов и синтетических смол, описанные, в частности, в работах: [3] - Ч.Харпер. Заливка электронного оборудования синтетическими смолами / Москва, Энергия, 1964; [4] - А.Медведев. Печатные платы. Конструкциии и материалы / Москва, Техносфера, 2005; [5] - В.Уразаев. Влагозащита печатных узлов / Москва, Техносфера, 2006.

Примером электронного блока, используемого в мехатронной системе, является электронный блок, представленный в патенте РФ [6] - RU 2397880 C2, B60C 23/04, 27.08.2010. Этот блок предназначен для контроля за параметрами шины автомобиля, в которую он встраивается при монтаже шины на диск. Электронная схема блока, содержащая датчики, схему обработки сигналов, схему питания и схему передачи данных, монтируется в жестком несущем корпусе цилиндрической формы. Несущий корпус помещают в защитный корпус, прикрепляемый к шине с ее внутренней стороны. Защитный корпус состоит из двух половинок, выполненных из эластомерного материала, каждая из которых имеет боковую нишу для размещения соответствующей части несущего корпуса. Половинки защитного корпуса закрепляют на внутренней поверхности шины с зазором по отношению друг к другу. Это обеспечивает устойчивость блока при вибрациях, а также защиту от механических повреждений при деформациях шины. Недостатком данного технического решения является его узкая специализация.

Известен способ изготовления полупроводниковых устройств, представленный в патенте США [7] - US 7897483 B2, H01L 21/30, 01.03.2011, при котором участки готовых кремниевых пластин с микросхемами покрывают смолой для предохранения микросхем от повреждений. Недостатком данного способа является локальность защиты, относящаяся к отдельным компонентам схемы.

В качестве прототипа принят способ изготовления электронного блока, представленный в патенте США [8] - US 7897503 B2, H01L 21/4763, 01.03.2011, при котором составляющие части электронного блока, несущие элементы электрической схемы, размещают на плоском основании друг над другом в виде этажерки с обеспечением необходимых соединений (электрических, оптических или иных), а места соединений герметизируют.

Недостатком способа-прототипа является то, что герметизацию соединяемых частей осуществляют локально - только в местах соединений. Кроме этого, способ-прототип не решает проблему обеспечения эффективного теплоотвода от теплонагруженных элементов блока, проблему прочности конструкции и ее герметизации, а также проблему габаритов, что сужает возможности использования такого блока в мехатронных системах.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является разработка способа изготовления электронного блока, позволяющего достигнуть одновременно уменьшения габаритов блока, повышения его прочности, обеспечения герметизации и эффективного теплоотвода, т.е. позволяющего получить малогабаритный электронный блок с улучшенными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими возможность его использовать в мехатронных системах.

Сущность изобретения состоит в следующем. Способ изготовления электронного блока включает размещение элементов электрической схемы на несущем основании, при этом в качестве несущего основания используют первую металлическую пластину, на которую наносят слой изоляционного материала, на котором выполняют печатные проводники и контактные площадки, а на них посредством поверхностного монтажа устанавливают элементы электрической схемы - радиоэлементы и токоведующие разъемы, причем разъемы устанавливают так, чтобы обеспечить доступ к ним с внешней стороны блока. Затем всю поверхность с печатными проводниками и элементами электрической схемы заливают изоляционным составом, поверх него накладывают вторую металлическую пластину, аналогичную первой, устанавливают упоры между пластинами, стягивают пластины между собой до взаимодействия с упорами и фиксируют пластины в стянутом состоянии.

Сущность изобретения и возможность его осуществления поясняются иллюстративными материалами, представленными на фиг.1 и 2, где: на фиг.1 представлен схематический чертеж электронного блока, изготавливаемого в соответствии с заявляемым способом, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид сбоку.

Электронный блок, изготавливаемый в соответствии с заявляемым способом, содержит, см. фиг.1 и 2, первую металлическую пластину 1, выполняющую функцию основания, слой изоляционного материала 2 с печатными проводниками и контактными площадками, на которых установлены элементы электрической схемы - радиоэлементы 3 и токоведующие разъемы 4, причем разъемы 4 имеют возможность доступа к ним с внешней стороны блока для осуществления внешних подключений. Поверхность с печатными проводниками и элементами электрической схемы залита изоляционным составом 5 с хорошими теплопередающими свойствами, поверх него располагается вторая металлическая пластина 6, аналогичная первой пластине 1. Между пластинами 1 и 6 располагаются торцевые металлические швеллеры 7, выполняющие функцию торцевых упоров, в рассматриваемом примере - два швеллера 7-1 и 7-2, снабженные, при необходимости, соответствующими отверстиями для разъемов 4. По углам блока между пластинами 1 и 6 располагаются крепежные втулки 8, выполняющие функцию фиксирующих элементов и угловых упоров, в рассматриваемом примере - четыре втулки 8-1, 8-2, 8-3, 8-4. Крепежные втулки 8 развальцованы, что обеспечивает жесткое скрепление пластин 1 и 6 и швеллеров 7 между собой, в результате чего прочность всей конструкции приближается к прочности материала пластин 1 и 6, при этом обеспечивается эффективный теплоотвод и герметичность.

Изготовление электронного блока в соответствии с заявляемым способом осуществляется следующим образом. Вначале на первую металлическую пластину 1, выполняющую функцию основания, наносят слой изоляционного материала 2. Затем на этот слой наносят проводящий рисунок (печатные проводники и контактные площадки) и производят осаждение металла из раствора (например, меди) электрохимическим или другим методом. Далее полученный узел промывают и на печатные проводники наносят изоляционную маску. Затем посредством поверхностного монтажа производят установку элементов электрической схемы - радиоэлементов 3 и предназначенных для внешних подключений токоведующих разъемов 4. Собранный таким образом узел заливают изоляционным составом 5, а поверх изоляционного состава 5 накладывают вторую металлическую пластину 6, аналогичную пластине 1. Между пластинами 1 и 6 с торцов устанавливают металлические швеллеры 7 (7-1, 7-2) с соответствующими отверстиями для разъемов 4, выполняющие функцию торцевых упоров, а по углам - развальцованные крепежные втулки 8 (8-1, 8-2, 8-3, 8-4), выполняющие одновременно функцию фиксирующих элементов и угловых упоров. После этого стягивают пластины 1 и 6 между собой до взаимодействия с крепежными втулками 8 и швеллерами 7 и фиксируют пластины 1 и 6 в стянутом состоянии путем развальцовки крепежных втулок 8, образуя жесткую моноблочную конструкцию. При необходимости, эту конструкцию дополнительно покрывают изоляционным слоем, в качестве которого может быть использована полимерная композиция, например быстротвердеющая акриловая смола.

Таким образом, применение заявляемого способа позволяет получить малогабаритный, прочный, защищенный от внешних воздействий электронный блок, пригодный по своим эксплуатационным характеристикам для использования в мехатронных системах.

Рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение осуществимо и обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в разработке нового способа изготовления электронного блока, позволяющего достигнуть одновременно уменьшения габаритов блока, повышения его прочности, обеспечения герметизации и эффективного теплоотвода, т.е. получить малогабаритный электронный блок с улучшенными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими возможность его использования в мехатронных системах.

Источники информации

1. В.В.Сускин. Основы технологии поверхностного монтажа / Рязань, изд-во Узорочье; Рязанская государственная радиотехническая академия, 2001.

2. С.Ф.Соболев. Технология электромонтажа. Методические указания по разработке курсового проекта и подготовке к занятиям по технологии электромонтажа / Санкт-Петербург, СПбГУ ИТМО, 2008.

3. Ч.Харпер. Заливка электронного оборудования синтетическими смолами / Москва, Энергия, 1964.

4. А.Медведев. Печатные платы. Конструкциии и материалы / Москва, Техносфера, 2005.

5. В.Уразаев. Влагозащита печатных узлов / Москва, Техносфера, 2006.

6. RU 2397880 C2, B60C 23/04, опубл. 27.08.2010.

7. US 7897483 B2, H01L 21/30, опубл. 01.03.2011.

8. US 7897503 B2, H01L 21/4763, опубл. 01.03.2011.

Способ изготовления электронного блока, включающий размещение элементов электрической схемы на несущем основании, отличающийся тем, что в качестве несущего основания используют первую металлическую пластину, на которую наносят слой изоляционного материала, на котором выполняют печатные проводники и контактные площадки, а на них посредством поверхностного монтажа устанавливают элементы электрической схемы - радиоэлементы и токоведующие разъемы, причем разъемы устанавливают так, чтобы обеспечить доступ к ним с внешней стороны блока, затем всю поверхность с печатными проводниками и элементами электрической схемы заливают изоляционным составом, поверх него накладывают вторую металлическую пластину, аналогичную первой, устанавливают упоры между пластинами, стягивают пластины между собой до взаимодействия с упорами и фиксируют пластины в стянутом состоянии.

Изобретение относится к полупроводниковой СВЧ электронике и может быть использовано при создании волноводных СВЧ модулей повышенной прочности и устойчивости к внешним воздействиям на основе монолитных интегральных схем (МИС).

Способ изготовления микросистем // 2323504

Способ сборки гибридно-интегральных микросхем // 2315392

Изобретение относится к электронной технике. .

Способ сборки фотоприемников на основе сернистого свинца с применением метода полимерной герметизации // 2308788

Изобретение относится к технологии изготовления фотоприемников ИК-излучения на основе химически осажденного сульфида свинца с различным числом фоточувствительных элементов.

Способ сборки фотоприемного устройства // 2308787

Изобретение относится к технологии сборки фотоприемных устройств ИК-диапазона и кремниевой БИС считывания, где актуальной проблемой является получение надежного гальванического соединения элементов фотоприемной матрицы и матрицы считывания.

Приспособление для группового соединения микромеханических деталей // 2262154

Изобретение относится к области изготовления микромеханических приборов на твердом теле и может использоваться при групповой сборке микромеханических датчиков. .

Устройство хранения и обработки данных и способ его изготовления // 2208267

Изобретение относится к устройству хранения и обработки данных и способу его изготовления. .

Масштабируемое интегрированное устройство обработки данных // 2201015

Изобретение относится к масштабируемому интегрированному устройству обработки данных, в частности микрокомпьютеру. .

Соединительные выводы электронного компонента (варианты), электронный компонент (варианты) и способ его изготовления (варианты) // 2159482

Способ соединения полупроводникового чувствительного элемента датчика со стеклянным держателем // 1734136

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для соединения полупроводникового чувствительного элемента датчика со стеклянным держателем. .

Способ изготовления мощной гибридной интегральной схемы свч-диапазона // 2537695

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при создании мощных гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона многоцелевого назначения. Технический результат - улучшение электрических характеристик за счет улучшения теплоотвода, повышение технологичности при сохранении массогабаритных характеристик. Достигается тем, что способом изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона изготовливают отдельные диэлектрические слои заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки, по меньшей мере, с одним сквозным отверстием, наносят заданное металлизационное покрытие топологического рисунка на каждый из отдельных диэлектрических слоев и экранную заземляющую металлизацию на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки. Формируют заданную последовательность многослойной диэлектрической подложки посредством расположения отдельных диэлектрических слоев с одновременным совмещением их сквозных отверстий с обеспечением формирования, по меньшей мере, одного сквозного отверстия в многослойной диэлектрической подложке, далее спекание и отжиг, распологают и закрепляют многослойную диэлектрическую подложку экранной заземляющей металлизацией на электро- и теплопроводящем основании, распологают и закрепляют в каждом сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки активный тепловыделяющий компонент, с обеспечением расположения их лицевых сторон в одной плоскости, соединяют электрически контактные площадки активного тепловыделяющего компонента с топологическим рисунком металлизационного покрытия многослойной диэлектрической подложки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Способ соединения первого электронного конструктивного элемента со вторым конструктивным элементом // 2567477

Изобретение относится к технологии изготовления пьезоэлектрических устройств, в частности к способу соединения пьезоэлектрических монокристаллов посредством активной спайки со сниженным стрессом для высокотемпературного использования. Сущность: пьезоэлектрический оксидный монокристалл первого конструктивного элемента (1, 1a, 1b) соединен с использованием активного припоя (3) со вторым конструктивным элементом (1, 2, 2а, 2b, 4, 4а). Активный припой (3) непосредственно контактирует с пьезоэлектрическим оксидным монокристаллом первого конструктивного элемента (1, 1a, 1b). В качестве первого конструктивного элемента (1, 1a, 1b) используют акустический поверхностный волновой конструктивный элемент или акустический объемный волновой конструктивный элемент. Пьезоэлектрический оксидный монокристалл первого конструктивного элемента (1, 1a, 1b) включает в себя акустически активный участок (9) и участок (8) контактирования. Активный припой (3) и/или по меньшей мере один проволочный вывод (5) предусматривают только на участке (8) контактирования. Технический результат: обеспечение упрощенного способа надежного соединения электронных конструктивных элементов, включающих в себя пьезоэлектрический оксидный монокристалл со сниженным стрессом и стабильный при высоких температурах. 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

Способ сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади // 2571452

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов - мозаичных фотоприемных модулей большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади. При сборке фотоприемные модули меньшей площади разбивают на группы. Располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, формируя параллельные ряды. Фотоприемные модули меньшей площади со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения, жестко устанавливают на общем основании. Установку осуществляют с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель. Причем при установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием. В результате обеспечивается предотвращение ухудшения изображения с увеличением циклов термоциклирования, повышение количества циклов термоциклирования в эксплуатационном периоде. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.