ITVI20100212A1 - Elemento a semiconduttore con un die semiconduttore e telai di connettori - Google Patents

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Description

Elemento a semiconduttore con piastrina semiconduttrice e telai di connettori
SETTORE DELL’INVENZIONE
L’invenzione riguarda un elemento a semiconduttore da montare su un supporto di circuito. L’invenzione fornisce un elemento a semiconduttore comprendente una piastrina semiconduttrice ed almeno un telaio di connettore.
STATO DELLA TECNICA
Moduli elettronici di alimentazione sono unità semiconduttrici usate in circuiti elettronici di alimentazione. Moduli elettronici di alimentazione vengono tipicamente usati in applicazioni veicolari ed industriali, come ad esempio invertitori e raddrizzatori. I componenti semiconduttori inclusi nei moduli elettronici di alimentazione sono, tipicamente, un transistore bipolare a gate isolato (IGBT) o un transistore a effetto di campo a gate isolato (MO-SFET) implementati su una piastrina semiconduttrice. La piastrina semiconduttrice IGBT e MOSFET può avere tensione e corrente nominali variabili. Alcuni moduli elettronici di alimentazione includono inoltre aggiuntivi circuiti semiconduttori (ad esempio diodi volano) nella piastrina semiconduttrice ai fini della protezione da sovratensione. Ancora, moduli elettronici di alimentazione possono ulteriormente includere una qualche funzionalità logica in una piastrina semiconduttrice.
In generale, si utilizzano due diverse configurazioni di moduli elettronici di alimentazione. Una configurazione consente l’integrazione del modulo elettronico di alimentazione in un’unità SMD per il montaggio su un pannello di circuito stampato (PCB). Una seconda configurazione consente al modulo elettronico di alimentazione di combinare più piastrine semiconduttrici per realizzare un circuito elettronico di alimentazione integrato più complesso.
Un’unità SMD esemplificativa per il montaggio di un modulo elettronico di alimentazione à ̈ mostrata nella Figura 7. In particolare, la Figura 7 illustra una vista dall’alto di un esemplificativo modulo elettronico di alimentazione 200 con l’unità 230 secondo una forma di realizzazione della tecnica correlata.
Come si constata dalla Figura 7, l’unità SMD 230 à ̈ formata in forma cubica, per esempio di plastica o ceramica. Su un lato sinistro e uno destro, l’unità 230 prevede una nicchia 245 che consente un saldo montaggio dell’unità su un pozzo termico o un pannello di circuito stampato (PCB). Ai fini del collegamento elettrico di una piastrina semiconduttrice alloggiata nell’unità 230, tre connettori 210-220 sono previsti su un lato dell’unità. Ciascuna porzione terminale dei connettori 210-220 forma un terminale per brasare il modulo elettronico di alimentazione 200 su un punto di contatto di un PCB. Dal momento che la Figura 7 illustra la vista dall’alto dell’unità, sono mostrate solo le porzioni esterne dei connettori 210-220.
Inoltre, sul lato dell’unità 230 opposto ai connettori 210-220, à ̈ mostrata la piastra di base 225. La piastra di base 225 viene comunemente usata per montare una piastrina semiconduttrice. Inoltre, la piastra di base 225 provvede al supporto meccanico dell’unità 230. In più, un’etichetta 240 à ̈ prevista sulla superficie anteriore dell’unità 230 al fine di identificare il modulo elettronico di alimentazione alloggiato.
Un’ulteriore unità SMD esemplificativa per il montaggio di un modulo elettronico di alimentazione à ̈ mostrata nella Figura 8. In particolare, la Figura 8 illustra una vista laterale dell’esemplificativo modulo elettronico di alimentazione 200 con l’unità 230 mostrato nella Figura 7.
Come si può vedere dalla Figura 8, la dimensione complessiva dell’unità SMD 230 che monta il modulo elettronico di alimentazione à ̈ principalmente determinata dalla dimensione dell’unità 230. Lo spessore dell’unità 230 deriva principalmente dallo spessore della piastra di base 225 e dall’area per collegare i connettori alla piastrina semiconduttrice, che verrà ulteriormente spiegata in relazione alla forma di realizzazione esemplificativa mostrata nella Figura 10. Ai fini del fissaggio strutturale dei connettori 210-220 all’interno dell’unità 230, la porzione interna di ciascun connettore deve anche essere radicata saldamente nell’unità 230. L’area dell’unità 230 necessaria al saldo fissaggio dei connettori all’unità contribuisce inoltre alla dimensione complessiva dell’unità 230, il che verrà ulteriormente spiegato in relazione alla forma di realizzazione esemplificativa mostrata nella Figura 9. Al fine di consentire il montaggio dell’unità 230 in corrispondenza della superficie posteriore su un PCB, i connettori 210-220 vengono curvati in modo tale che la porzione terminale di ciascun terminale si trovi nel piano definito dalla superficie posteriore dell’unità 230. In particolare, i connettori 210-220 vengono curvati due volte; innanzitutto i connettori 210-220 vengono curvati in corrispondenza di un punto vicino al punto di uscita dell’unità in una direzione verso la superficie posteriore dell’unità 230, e in secondo luogo i connettori 210-220 vengono curvati in corrispondenza di un punto vicino alla porzione terminale dei connettori 210-220 in modo tale che la porzione terminale dei connettori 210-220 si trovi nello stesso piano definito dalla superficie posteriore dell’unità 230.
Sul lato dell’unità 230 opposto ai connettori 210-220, la piastra di base 225 à ̈ mostrata come sporgente dai limiti dell’unità.
Un’ulteriore unità SMD esemplificativa per il montaggio di un modulo elettronico di alimentazione à ̈ mostrata nella Figura 9. In particolare, la Figura 9 illustra una vista dall’alto in sezione trasversale del modulo elettronico di alimentazione 200 esemplificativo con l’unità 230 mostrato nelle Figure 7 e 8.
Come si può vedere dalla Figura 9, l’unità include una piastrina semiconduttrice 205, una porzione principale della piastra di base 2 25 e fili di connessione 235. In particolare, la superficie posteriore della piastrina semiconduttrice 205 à ̈ legata alla piastra di base 225. Il piano frontale della piastrina semiconduttrice 205 prevede strutture per il collegamento dei fili di connessione 235. In particolare, i fili di connessione 235 collegano elettricamente il chip semiconduttore 205 ai connettori 210-220. Il connettore 210 à ̈ collegato alla piastrina semiconduttrice 205 tramite un filo di connessione 235. Il connettore 220 à ̈ collegato alla piastrina semiconduttrice 205 tramite due fili di connessione 235 paralleli. Il connettore 210 à ̈ collegato alla superficie posteriore della piastrina semiconduttrice 205.
Ai fini di un fissaggio strutturalmente saldo dei connettori 210-220 all’unità 230, la porzione interna dei connettori 210-220 à ̈ a forma di ancora con un foro al centro della testa dell’ ancora. In particolare, stampando l’unità, la forma ad ancora della porzione interna dei connettori 210-220 consente un fissaggio strutturalmente saldo dei connettori 210-220 all’interno dell’unità 230.
Inoltre, la piastra di base 225 à ̈ formata in modo da sporgere dall’unità 230 sul lato dell’unità 230 opposto rispetto ai connettori. Il modulo elettronico di alimentazione 200 esemplificativo illustrato à ̈ largo 10, 18 mm e lungo 15,55 mm.
Come si può vedere dall’unità SMD esemplificativa illustrata nella Figura 9, la lunghezza dell’unità à ̈ determinata principalmente dalla dimensione della piastrina semiconduttrice 205 e delle porzioni interne dei connettori 210-220 necessarie al saldo fissaggio dei connettori 210-220 all’interno dell’unità 230.
Un’ulteriore unità SMD esemplificativa per il montaggio di un modulo elettronico di alimentazione à ̈ mostrata nella Figura 10. In particolare, la Figura 10 illustra una vista laterale in sezione trasversale del modulo elettronico di alimentazione 200 esemplificativo con l’unità 230 mostrato nelle Figure 7, 8 e 9.
Nell’unità 230 del modulo elettronico di alimentazione, la piastrina semiconduttrice 205 à ̈ legata in corrispondenza della superficie posteriore alla piastra di base 225. Sulla superficie superiore della piastrina semiconduttrice 205, sono fissati i fili di connessione 235. Dal momento che alle porzioni interne dei connettori 210-220 non à ̈ consentita la sovrapposizione alla piastrina semiconduttrice 205 o alla piastra di base 225, i fili di connessione provvedono alla connessione elettrica fra la piastrina semiconduttrice 205 ed i connettori 210-220.
In particolare, l’unità 230 mostrata nella Figura 10 prevede una distanza fra la piastrina semiconduttrice 205 ed i connettori 210-220. Spostando le porzioni interne dei connettori 210-220 in una direzione verticale, la direzione opposta alla superficie posteriore dell’unità 230, à ̈ possibile mantenere la distanza orizzontale fra i connettori 210-220 e la piastrina semiconduttrice 205. Dunque, lo spessore à ̈ determinato dallo spessore della piastra di base 225, dallo spessore della piastrina semiconduttrice 205 e, inoltre, dallo spostamento richiesto per i connettori 210-220. Di conseguenza, lo spessore dell’unità 230 viene aumentato al fine di mantenere la lunghezza dell’unità ad un minimo.
Lo spostamento fra la piastrina semiconduttrice 205 ed i connettori 210-220 può essere necessario per garantire una posizione sicura e corretta della piastrina semiconduttrice 205, della piastra di base 225 e dei connettori 210-220 all’atto dello stampaggio/colata dell’unità 230 del modulo elettronico di alimentazione 200.
Inoltre, i fili di connessione 235 sono previsti in una forma curva e non piatta. Fra differenti punti di connessione, i fili di connessione 235 sono curvati al fine di evitare la sollecitazione meccanica in corrispondenza dei punti di connessione del filo di connessione 235 durante lo stampaggio/colata dell’unità 230. L’unità SMD 230 illustrata à ̈ spessa 4,45 mm.
Nella Figura 11 à ̈ mostrata una forma di realizzazione esemplificativa della seconda configurazione che consente al modulo elettronico di alimentazione 300 di combinare più piastrine semiconduttrici. In particolare, la Figura 11 illustra una vista dall’alto del modulo elettronico di alimentazione esemplificativo con una piastrina semiconduttrice montata su un substrato isolante.
Come si può constatare dalla Figura 11 , la piastrina semiconduttrice 305 à ̈ legata, in corrispondenza della sua superficie posteriore, ad una regione del substrato isolante 315 in modo da formare un modulo elettronico di alimentazione 300. Inoltre, il substrato isolante 315 le regioni attive 310 sono previsti sul substrato del modulo elettronico di alimentazione. Al fine di consentire un saldo montaggio della piastrina semiconduttrice 305 sul substrato isolante 315, le regioni attive 310 e la piastrina semiconduttrice 305 devono essere distanziate ad una predefinita distanza (segnatamente un’area libera). In particolare, il posizionamento di più piastrine semiconduttrici su uno stesso substrato isolante dà luogo ad ampie aree libere che non possono essere sfruttate per le regioni attive.
Nella Figura 12 à ̈ mostrata un’altra forma di realizzazione esemplificativa della seconda configurazione che consente al modulo elettronico di alimentazione 300 di combinare più piastrine semiconduttrici. In particolare, la Figura 12 illustra una vista prospettica del modulo elettronico di alimentazione esemplificativo 300 mostrato nella Figura 11.
Come si può vedere dalla Figura 12, la piastrina semiconduttrice 305 à ̈ anche legata, in corrispondenza della sua superficie posteriore, ad una regione del substrato isolante 315 a formare il modulo elettronico di alimentazione 300. Inoltre, la piastrina semiconduttrice 305 à ̈ anche posta ad una certa distanza dalle regioni attive 310 al fine di mantenere un’area libera attorno alla piastrina semiconduttrice 305.
SOMMARIO DELL’INVENZIONE
Uno scopo dell’invenzione à ̈ quello di proporre un nuovo elemento a semiconduttore che migliori la dimensione necessaria per il montaggio di una piastrina semiconduttrice su un supporto di circuito.
Un altro scopo dell’invenzione suggerisce un nuovo montaggio di una piastrina semiconduttrice al fine di migliorare la dissipazione termica di un elemento a semiconduttore.
Un ulteriore scopo dell’invenzione suggerisce un’unità per un nuovo elemento a semiconduttore che include una piastrina semiconduttrice con un’eccellente affidabilità rispetto alle sollecitazioni termomeccaniche.
Lo scopo à ̈ raggiunto dall’oggetto delle rivendicazioni indipendenti. Forme di realizzazione vantaggiose dell’invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Un primo aspetto dell’invenzione à ̈ l’ approntamento di un elemento a semiconduttore con telai di connettori direttamente fissati alla piastrina semiconduttrice. Pertanto possono essere omesse parti aggiuntive, segnatamente i fili di connessione, la piastra di connessione, l’unità stampata, porzioni interne spostate dei telai di connettori, ecc. Dunque, la riduzione della dimensione dell’elemento semiconduttore con i telai di connettori direttamente fissati alla piastrina semiconduttrice à ̈ notevole. In particolare, il collegamento fra i telai di connettori e la piastrina semiconduttrice provvede alla connessione elettrica ed al supporto meccanico.
In un’implementazione esemplificativa del primo aspetto dell’invenzione, i telai di connettori possono essere direttamente fissati ad uno dei due lati della piastrina semiconduttrice, segnatamente il lato anteriore e posteriore.
Un secondo aspetto dell’invenzione à ̈ l’approntamento di un elemento a semiconduttore con telai di connettori direttamente fissati alla piastrina semiconduttrice ed aventi una forma ad anello con un’apertura, con conseguente ottenimento di una migliorata dissipazione termica. La piastrina semiconduttrice à ̈ chiusa a sandwich fra i telai di connettori da ambo i lati. Ciascun telaio di connettore ha un’apertura per una migliorata dissipazione termica. Di conseguenza, la configurazione dell’elemento a semiconduttore consente alla piastrina semiconduttrice di dissipare calore attraverso la sua superficie anteriore e la sua superficie posteriore e non semplicemente attraverso una superficie della piastrina semiconduttrice legata alla piastra di connessione metallica.
Un’altra implementazione esemplificativa conforme al primo ed al secondo aspetto dell’invenzione può prevedere l’elemento a semiconduttore con i telai di connettori direttamente fissati alla piastrina semiconduttrice in un involucro stampato per un elevato livello di protezione.
Un ulteriore e terzo aspetto della presente invenzione suggerisce un nuovo elemento a semiconduttore in cui i telai di connettori in un involucro sono fissati senza interconnessioni cablate alla piastrina semiconduttrice. In particolare, essendo assenti interconnessioni cablate, l’involucro mostra un’eccellente affidabilità rispetto alle sollecitazioni termomeccaniche, quali ad esempio cicli termici/energetici, vibrazioni, ecc..
In un’implementazione esemplificativa degli aspetti primo, secondo e terzo dell’invenzione, l’elemento a semiconduttore può essere un modulo elettronico di alimentazione realizzato in almeno uno dei materiali a seguire: silicio (Si), arseniuro di gallio (GaAs) e tutti gli altri materiali semiconduttori noti.
I tre aspetti dell’invenzione possono essere combinati per una vantaggiosa implementazione di un modulo semiconduttore.
Una forma di realizzazione dell’invenzione fornisce un elemento a semiconduttore da montare su un supporto di circuito, comprendente una piastrina semiconduttrice ed almeno un telaio di connettore. Ciascuno degli almeno un telaio di connettore à ̈ direttamente fissato alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza di una regione di collegamento della piastrina semiconduttrice, e la regione di collegamento provvede alla connessione elettrica ed al supporto meccanico della piastrina semiconduttrice.
In un miglioramento esemplificativo, un primo telaio di connettore à ̈ fissato ad una prima superficie della piastrina semiconduttrice ed un secondo telaio di connettore à ̈ fissato ad una seconda superficie della piastrina semiconduttrice, per cui la piastrina semiconduttrice à ̈ chiusa a sandwich fra i due telai di connettori.
In un’altra implementazione esemplificativa, una porzione terminale di ciascun telaio di connettore à ̈ formata come terminale per il montaggio della piastrina semiconduttrice su un supporto di circuito, e la regione di collegamento della piastrina semiconduttrice à ̈ formata in una forma ad anello, e ciascun telaio di connettore à ̈ dotato di un’apertura circondata da una porzione formata ad anello del telaio di connettore che à ̈ fissata alla regione di collegamento formata ad anello della piastrina semiconduttrice, l’apertura di ciascun telaio di connettore consentendo la dissipazione termica della piastrina semiconduttrice.
Inoltre, la piastrina semiconduttrice può comprendere regioni attive. In tal caso, la regione di collegamento formata ad anello della piastrina semiconduttrice può essere regolata rispetto alle regioni attive della piastrina semiconduttrice.
L’elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la porzione terminale di ciascun telaio di connettore à ̈ curvata in modo da formare il terminale dell’elemento a semiconduttore da montare sul supporto di circuito, per cui il piano definito dalla piastrina semiconduttrice si estende da una parte all’altra del piano definito da almeno un terminale del telaio di connettore.
Secondo un altro miglioramento esemplificativo, la porzione terminale di ciascun telaio di connettore punta nella direzione della superficie della piastrina semiconduttrice a cui à ̈ fissato il telaio di connettore, e la lunghezza della porzione terminale di ciascun telaio di connettore consente il montaggio di tutte le porzioni terminali dei telai di connettori fissati alla piastrina semiconduttrice in adiacenza su una superficie del supporto di circuito.
Ancora, la piastrina semiconduttrice e l’almeno un telaio di connettore possono essere alloggiati in un involucro.
In un’ulteriore implementazione esemplificativa, il fissaggio di ciascun telaio di connettore alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza della regione di collegamento viene realizzata mediante una fra le seguenti: sinterizzazione con argento, incollaggio con colla conduttrice, chiodatura, saldatura laser o saldatura a resistenza.
Un’altra forma di realizzazione alternativa dell’invenzione fornisce un modulo semiconduttore comprendente: almeno un elemento a semiconduttore ed un supporto di circuito. L’elemento a semiconduttore include una piastrina semiconduttrice ed almeno un telaio di connettore, e un supporto di circuito con almeno un connettore elettrico. Ciascuno degli almeno un telaio di connettore à ̈ direttamente fissato alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza di una regione di collegamento della piastrina semiconduttrice, la regione di collegamento provvedendo alla connessione elettrica ed al supporto meccanico della piastrina semiconduttrice. Il supporto di circuito include almeno un connettore elettrico, in cui l’almeno un telaio di connettore dell’almeno un elemento a semiconduttore à ̈ collegato all’almeno un connettore elettrico del supporto di circuito.
In un miglioramento esemplificativo, l’almeno un telaio di connettore dell’almeno un elemento a semiconduttore à ̈ collegato all’almeno un connettore elettrico del supporto di circuito, per cui il piano definito dalla piastrina semiconduttrice si estende da una parte all’altra del piano definito dal supporto di circuito.
In un’altra forma di realizzazione esemplificativa, un primo telaio di connettore dell’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una prima superficie dell’almeno una piastrina semiconduttrice, e un secondo telaio di connettore dell’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una seconda superficie delTalmeno una piastrina semiconduttrice, per cui l’ almeno una piastrina semiconduttrice à ̈ chiusa a sandwich fra due telai di connettori.
In un’ulteriore implementazione esemplificativa, il collegamento fra almeno un telaio di connettore di almeno un elemento a semiconduttore ed almeno un connettore elettrico del supporto di circuito viene realizzato mediante una delle seguenti: sinterizzazione con argento, incollaggio con colla conduttrice, chiodatura, saldatura laser o saldatura a resistenza.
Un’ulteriore forma di realizzazione alternativa dell’invenzione fornisce un metodo per produrre un elemento a semiconduttore da montare su un supporto di circuito mediante: approntamento di una piastrina semiconduttrice; stampigliatura di un predeterminato lamierino metallico a formare almeno un telaio di connettore; e fissaggio diretto di ciascuno degli almeno un telaio di connettore alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza di una regione di collegamento della piastrina semiconduttrice, la regione di collegamento provvedendo alla connessione elettrica ed al supporto meccanico della piastrina semiconduttrice.
In un miglioramento esemplificativo, un primo telaio di connettore dell’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una prima superficie dell’almeno una piastrina semiconduttrice, e un secondo telaio di connettore dell’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una seconda superficie dell’almeno una piastrina semiconduttrice, per cui l’almeno una piastrina semiconduttrice à ̈ chiusa a sandwich fra due telai di connettori.
Inoltre, una porzione terminale di ciascun telaio di connettore può essere curvata a formare un terminale dell’elemento a semiconduttore da montare sul supporto di circuito, per cui il piano definito dalla piastrina semiconduttrice si estende da una parte all’altra del piano definito dall’almeno un terminale del telaio di connettore.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
In quanto segue, l’invenzione à ̈ descritta più dettagliatamente facendo riferimento alle figure ed ai disegni allegati. Dettagli simili o corrispondenti nelle Figure sono indicati con i medesimi numeri di riferimento.
La Figura 1 à ̈ una vista frontale schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione;
La Figura 2 à ̈ una vista laterale schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione;
La Figura 3 à ̈ una vista posteriore schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione;
La Figura 4 à ̈ una vista laterale frontale in prospettiva schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
La Figura 5 à ̈ una vista laterale posteriore in prospettiva schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
La Figura 6 à ̈ una vista dall’alto schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
La Figura 7 à ̈ una vista dall’alto schematica di un modulo elettronico di alimentazione con un’unità per il montaggio di un modulo elettronico di alimentazione conforme alla tecnica correlata.
La Figura 8 à ̈ una vista laterale schematica del modulo elettronico di alimentazione con un prodotto conforme alla tecnica correlata. La Figura 9 à ̈ una vista dall’alto in sezione trasversale schematica di un modulo elettronico di alimentazione con un’unità conforme alla tecnica correlata.
La Figura 10 à ̈ una vista laterale in sezione trasversale schematica di un modulo elettronico di alimentazione con un’unità conforme alla tecnica correlata.
La Figura 11 à ̈ una vista dall’alto schematica di un modulo elettronico di alimentazione con una piastrina semiconduttrice montata su un substrato isolante conforme alla tecnica correlata.
La Figura 12 Ã ̈ una vista in prospettiva schematica di un modulo elettronico di alimentazione con una piastrina semiconduttrice montata su un substrato isolante conforme alla tecnica correlata.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
La Figura 1 à ̈ una vista frontale schematica dell’elemento a semiconduttore secondo una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
Facendo ora riferimento alla Figura 1 , l’elemento a semiconduttore 100 include la piastrina semiconduttrice 105 ed una pluralità di telai di connettori 110- 120. Come mostrato nella Figura 1 , la piastrina semiconduttrice 105 ha un’area superficiale di 6,00 mm x 5,00 mm.
In particolare, i telai di connettori 1 10- 120 sono direttamente fissati alla superficie della piastrina semiconduttrice 105. Il collegamento fra le superfici di ciascuno dei telai di connettori 110-120 e la superficie della piastrina semiconduttrice 105 provvede alla connessione elettrica ed al supporto meccanico. Tale collegamento può essere realizzato legando ciascuno dei telai di connettori 110- 120, in corrispondenza di una regione di collegamento, alla piastrina semiconduttrice 105. La regione di collegamento può essere realizzata come supporto della piastrina posizionato al di sotto di ciascuno dei telai di connettori 110- 120.
Il collegamento fra la piastrina semiconduttrice 105 ed i telai di connettori 110- 120 può essere implementato impiegando la tecnologia di sinterizzazione con argento. Al fine di sinterizzare con argento la piastrina semiconduttrice 105 ai telai di connettori 1 10-120, uno strato di particelle di sinterizzazione con argento deve essere previsto fra la piastrina semiconduttrice 105 e ciascuno dei telai di connettori 110- 120. Successivamente, la piastrina semiconduttrice 105 ed i telai di connettori 110- 120 vengono collegati applicando una predeterminata pressione ad una predeterminata temperatura. In tal modo, si garantisce un collegamento stabile fra la piastrina semiconduttrice ed i telai di connettori 110- 120.
In via alternativa, il collegamento fra la piastrina semiconduttrice 105 ed i quadri connettori 1 10- 120 può essere realizzato anche usando saldatura dolce, colla conduttrice, rivetti, oppure la piastrina semiconduttrice 105 ed i telai di connettori 110- 120 possono essere brasati, saldati con laser o saldati a resistenza. L’appropriata implementazione del collegamento dipende dal tempo e dalla temperatura richiesti per la procedura di legatura. Se la temperatura viene applicata per un tempo eccessivo, la piastrina semiconduttrice 105 ed i telai di connettori 110- 120 possono essere distrutti.
Al fine di migliorare le proprietà di conduzione, la stabilità ed il processo di legatura per i telai di connettori 110- 120, possono essere selezionati appropriati metalli per i telai di connettori 110-120. I telai di connettori 110- 120 possono anche essere rivestiti con appropriati strati di metallizzazione, in cui il rivestimento presenta vantaggi aggiuntivi rispetto all’interno metallico.
I telai di connettori 110- 120 sono fissati a due lati della piastrina semiconduttrice 105 ai fini del supporto strutturale e della connessione elettrica della piastrina semiconduttrice 105. A tale scopo, la piastrina semiconduttrice 105 prevede almeno una regione di collegamento, ad esempio un supporto della piastrina, su ciascuno dei due lati della piastrina semiconduttrice 105, in cui i supporti della piastrina sono collegati a regioni attive della piastrina semiconduttrice 105.
Con i telai di connettori 110- 120 fissati ad entrambi i lati della piastrina semiconduttrice 105, la piastrina semiconduttrice 105 à ̈ chiusa a sandwich fra i telai di connettori 110- 120. In tal modo, i telai di connettori 110- 120 garantiscono un sufficiente supporto meccanico per montare la piastrina semiconduttrice 105 in una posizione verticale (vale a dire, il termine verticale definisce l’orientazione della piastrina semiconduttrice 105 in vista del suo montaggio su un supporto di circuito, ad esempio su un PCB). Di conseguenza, l’elemento a semiconduttore 100 non richiede un involucro stampato a circondare la piastrina semiconduttrice 105 ed i telai di connettori 110- 120 ai fini di un montaggio meccanicamente stabile dell’elemento a semiconduttore 100. Tuttavia, ove sia necessario un elevato livello di protezione, si può prevedere in aggiunta un involucro a circondare la piastrina semiconduttrice 105 ed i telai di connettori 110- 120. L’involucro può essere approntato mediante stampaggio, colata, ecc. di un materiale quale ad esempio materiali plastici, ceramiche ed altri materiali comunemente usati per involucri.
Inoltre, un involucro può anche essere approntato incorporando la piastrina semiconduttrice 105 in un gel siliconico. In via alternativa, la piastrina semiconduttrice 105 può essere racchiusa da due metà in materiale plastico, comunemente note, ad esempio, da chip di memoria SD. Impiegando una qualsiasi delle tecnologie di incorporazione descritte in quanto sopra o note in via alternativa per una piastrina semiconduttrice 105, la piastrina semiconduttrice 105 può essere protetta da influenze esterne, ad esempio contatti fisici, sollecitazioni meccaniche, umidità, ecc..
I telai di connettori 110- 120 includono una porzione fissata alla piastrina semiconduttrice 105 ed una porzione formata come terminale al fine di montare l’elemento a semiconduttore 100 su un supporto di circuito, vale a dire un PCB. In particolare, la porzione di ciascuno dei telai di connettori 110- 120 ai fini del fissaggio alla piastrina semiconduttrice 105 à ̈ prevista in una forma ad anello. L’anello di ciascuno dei telai di connettori 110- 120 à ̈ planare. Di conseguenza, la porzione ad anello dei telai di connettori 110-120 può essere fissata alla superficie piatta della piastrina semiconduttrice 105 in qualsiasi punto della porzione ad anello dei telai di connettori 110- 120. In tal modo, si ottiene un fissaggio meccanicamente sicuro di ciascuno dei telai di connettori 110- 120 alla piastrina semiconduttrice 105.
Per esempio, la porzione del telaio di connettore 120 à ̈ prevista in una forma ad anello quadrato. Ancora, la porzione del telaio di connettore 110 à ̈ formata come poligono a sei lati che circonda la porzione formata ad anello del telaio di connettore 110. NeH’esempio deH’elemento a semiconduttore 100 mostrato nella Figura 1 , le porzioni formate ad anello dei telai di connettori 110 e 120 sono previste in modo da massimizzare l’area racchiusa della superficie della piastrina semiconduttrice 105.
Prevedendo la porzione dei telai di connettori 110- 120 fissata alla piastrina semiconduttrice 105 in una forma ad anello, il raffreddamento della piastrina semiconduttrice 105 risulta migliorato. In particolare, l’apertura nei telai di connettori 110-120, circondata dalla porzione ad anello dei telai di connettori 110- 120, consente il raffreddamento della superficie della piastrina semiconduttrice 105. Per esempio, aria fredda, liquidi termoconduttori ma isolanti, possono essere portati a contatto con la superficie della piastrina semiconduttrice 105 su entrambi i lati. Di conseguenza, la dissipazione termica della piastrina semiconduttrice 105 à ̈ vantaggiosa rispetto ad una configurazione standard con una piastra di connessione legata ad un lato di una piastrina semiconduttrice.
Ancora, la forma ad anello di ciascuno dei telai di connettori 110-120 può essere adattata in modo da corrispondere alla forma di regioni attive all’interno della piastrina semiconduttrice 105. Il posizionamento di regioni attive all’interno della piastrina semiconduttrice 105 determina la funzionalità dell’elemento a semiconduttore 100. Regolando la porzione formata ad anello di ciascuno dei quadri connettori 110- 120 rispetto ad una regione attiva della piastrina semiconduttrice 105, un potenziale uniformemente distribuito può essere alimentato attraverso la regione di collegamento alla regione attiva grazie alla pluralità di punti di alimentazione, segnatamente la regione di alimentazione. Dunque, una forma ad anello dei telai di connettori 110- 120 consente l’alimentazione di una regione attiva della piastrina semiconduttrice 105 con un potenziale uniformemente distribuito.
La Figura 2 à ̈ una vista laterale schematica deH’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
Facendo a questo punto riferimento alla Figura 2, l’elemento a semiconduttore 100 à ̈ mostrato con la piastrina semiconduttrice 105 chiusa a sandwich fra il telaio di connettore 115 sul lato sinistro ed i telai di connettori 110, 120 sul lato destro.
La Figura 2 mostra anche lo strato di collegamento fra la piastrina semiconduttrice 105 ed i telai di connettori 110- 120 da un lato. In particolare, fra la piastrina semiconduttrice 105 e il telaio di connettore à ̈ mostrato uno strato di materiale legante. Il materiale legante consente il fissaggio diretto dei telai di connettori 110- 120 alla superficie della piastrina semiconduttrice. Essendo la Figura 2 un’illustrazione schematica, lo spessore dello strato legante à ̈ esemplificativo. Lo spessore dello strato legante può variare. In particolare, lo spessore dello strato legante dipende dalla tecnologia usata per legare i telai di connettori 110- 120 alla piastrina semiconduttrice 105. Per esempio, uno strato di sinterizzazione con argento può essere cinque volte più sottile di uno strato di brasatura.
Ancora, le porzioni terminali dei telai di connettori 110- 120 sono mostrate formate come terminali. Affinché una porzione terminale di un telaio di connettore realizzi un terminale, la porzione terminale deve fornire una superficie come porzione di contatto ai fini del montaggio su un supporto di circuito, vale a dire un PCB.
Questa superficie di contatto à ̈ fornita grazie al fatto che i telai di connettori 110- 120 hanno una porzione curva.
In particolare, la porzione terminale di ciascun telaio di connettore à ̈ curvata a formare il terminale per il montaggio sul supporto di circuito in modo tale che il piano di contatto sia verticale al piano definito dalla piastrina semiconduttrice 105. In altri termini, il piano definito dalla piastrina semiconduttrice si estende da una parte all’ altra del piano di contatto definito dalTalmeno un terminale del telaio di connettore. Il piano definito dalTalmeno un terminale del telaio di connettore à ̈ esemplificativo ed à ̈ mostrato nelle Figure 4 e 5. L’orientazione della superficie di contatto dei terminali connettori 110- 120 consente un montaggio verticale delTelemento a semiconduttore 100 su un supporto di circuito.
In particolare, la porzione terminale di ciascuno dei telai di connettori 110- 120 à ̈ piegata verso l’interno in modo tale da puntare nella direzione verso la superficie della piastrina semiconduttrice 105 a cui à ̈ fissata. Inoltre, la lunghezza della porzione terminale di ciascun telaio di connettore à ̈ regolata. Dunque, il montaggio di tutte le porzioni terminali dei telai di connettori 110- 120 fissati ad una singola piastrina semiconduttrice 105 su un supporto di circuito risulta agevolato. Data la piegatura e la lunghezza regolata delle porzioni terminali dei telai di connettori 110- 120, i terminali possono essere montati adiacenti su una striscia di punti di contatto previsti dal supporto di circuito.
In via alternativa, la porzione terminale di ciascuno dei telai di connettori 110- 120 può essere curvata verso 1’esterno in modo da realizzare una forma di piedino ad ala di gabbiano comunemente nota per il montaggio di circuiti integrati. In tal modo, si può anche ottenere un montaggio stabile deH’elemento semiconduttore 100 su un supporto di circuito.
Ancora, le porzioni terminali di ciascuno dei telai di connettori 110-120 possono essere previste come piedini terminali a rastremazione rettilinea. Con terminali a forma di piedino, i telai di connettori 1 10- 120 possono essere inseriti in fori passanti trapanati nel supporto di circuito. Mediante brasatura, l’elemento a semiconduttore 100 può essere collegato al supporto di circuito. Tuttavia, non tutte le tecnologie sono applicabili per collegare un terminale a forma di piedino ad un corrispondente foro di collegamento in un supporto di circuito. Per esempio, la tecnologia di sinterizzazione con argento non può essere usata per fornire un collegamento a piedino, poiché la quantità di pressione da applicare sullo strato di contatto fra le due superfici à ̈ limitata. Ancora, un collegamento a piedino non à ̈ altrettanto stabile meccanicamente del montaggio superficiale di terminali curvati sul supporto di circuito.
La Figura 3 à ̈ una vista posteriore schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
Facendo ora riferimento alla Figura 3, l’elemento a semicondutto re 100 à ̈ mostrato con la piastrina semiconduttrice 105 e il telaio di connettore 1 15 direttamente fissato alla piastrina semiconduttrice 105. In particolare, la porzione formata ad anello del telaio di connettore 115, che à ̈ fissata alla piastrina semiconduttrice 105, si estende a coprire quasi l’intera superficie della piastrina semiconduttrice 105. Di conseguenza, anche il telaio di connettore 115 deve essere configurato in modo da massimizzare l’area superficiale della piastrina semiconduttrice 105 racchiusa dalla porzione formata ad anello.
Ancora, al fine di consentire il montaggio sicuro della piastrina semiconduttrice 105, il telaio di connettore 115 prevede due porzioni terminali. Entrambe le porzioni terminali del telaio di connettore 115 sono curvate verso l’interno in modo da puntare in una direzione della superficie della piastrina semiconduttrice 105. Ancora, le porzioni terminali dei telai di connettori 110- 120 sono previste in alternanza.
In particolare, riguardo all’ allineamento di più terminali, la sequenza di terminali si alterna fra un terminale realizzato da un telaio di connettore fissato ad un lato della piastrina semiconduttrice 105 ed un terminale realizzato da un telaio di connettore fissato ad un altro lato della piastrina semiconduttrice 105. In altri termini, alla porzione terminale di un telaio di connettore fissato ad un lato della piastrina semiconduttrice 105 à ̈ contigua una porzione terminale di un telaio di connettore fissato all’altro lato della piastrina semiconduttrice 105.
Il montaggio alternato delle porzioni terminali del telaio di connettore 110- 120 fissate all’uno ed all’altro lato della piastrina semiconduttrice 105 su un supporto di circuito consente un posizionamento meccanicamente stabile dell’elemento a semiconduttore 100, il che lo rende resistente a sollecitazioni meccaniche, vale a dire vibrazioni.
La Figura 4 à ̈ una vista laterale frontale in prospettiva schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione. La Figura 5 à ̈ una vista laterale posteriore in prospettiva schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
Entrambe le Figure 4 e 5 illustrano l’elemento a semiconduttore 100 con telai di connettori 110- 120 collegati ai due lati di una piastrina semiconduttrice 105 da una prospettiva frontale e posteriore. Data la vista in prospettiva schematica, sono mostrati i profili rettangolari dei telai di connettori 110- 120. Inoltre, à ̈ possibile identificare l’apertura di ciascuno dei telai di connettori 110-120 che consente un migliore raffreddamento della superficie della piastrina semiconduttrice 105.
Ancora, nelle Figure 4 e 5, si à ̈ aggiunto il piano 150 formato dalle porzioni terminali dei telai di connettori 110- 120. Rispetto a questo piano 150, il piano formato dalla piastrina semiconduttrice 105 à ̈ verticale. In altri termini, il piano definito dalla piastrina semiconduttrice 105 si estende da una parte all’altra del piano 105 definito dalle porzioni terminali dell’almeno un telaio di connettore 110- 120.
La Figura 6 à ̈ una vista dall’alto schematica dell’elemento a semiconduttore conforme ad una forma di realizzazione esemplificativa dell’invenzione.
Facendo riferimento alla Figura 6, l’elemento a semiconduttore 100 à ̈ mostrato con la piastrina semiconduttrice 105 chiusa a sandwich dai telai di connettori 110- 120 dall’alto. Lo strato di collegamento fra i telai di connettori 110- 120 e la superficie della piastrina semiconduttrice à ̈ anch’esso mostrato. Nell’esempio illustrato dell’elemento a semiconduttore 100, l’elemento a semiconduttore ha una profondità di 1 ,33 mm.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un elemento a semiconduttore da montare su un supporto di circuito, comprendente: una piastrina semiconduttrice; e - almeno un telaio di connettore, in cui ciascuno degli almeno un telaio di connettore à ̈ direttamente fissato alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza di una regione di collegamento della piastrina semiconduttrice, e la regione di collegamento provvede alla connessione elettrica ed al supporto meccanico della piastrina semiconduttrice.
  2. 2. L’elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 1 , in cui un primo telaio di connettore à ̈ fissato ad una prima superficie della piastrina semiconduttrice ed un secondo telaio di connettore à ̈ fissato ad una seconda superficie della piastrina semiconduttrice, per cui la piastrina semiconduttrice à ̈ chiusa a sandwich fra i due telai di connettori.
  3. 3. L’elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui una porzione terminale di ciascun telaio di connettore à ̈ formata come terminale per il montaggio della piastrina semiconduttrice su un supporto di circuito; e in cui la regione di collegamento della piastrina semiconduttrice à ̈ formata in una forma ad anello, e ciascun telaio di connettore à ̈ dotato di un’apertura circondata da una porzione formata ad anello del telaio di connettore che à ̈ fissata alla regione di collegamento formata ad anello della piastrina semiconduttrice, l’apertura di ciascun telaio di connettore consentendo la dissipazione termica della piastrina semiconduttrice.
  4. 4. L’elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 3, in cui la piastrina semiconduttrice comprende regioni attive; e in cui la regione di collegamento formata ad anello della piastrina semiconduttrice à ̈ regolata rispetto alle regioni attive della piastrina semiconduttrice.
  5. 5. L’elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la porzione terminale di ciascun telaio di connettore à ̈ curvata in modo da formare il terminale dell’elemento a semiconduttore da montare sul supporto di circuito, per cui il piano definito dalla piastrina semiconduttrice si estende da una parte all’altra del piano definito da almeno un terminale del telaio di connettore.
  6. 6. L’elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 5, in cui la porzione terminale di ciascun telaio di connettore punta nella direzione della superficie della piastrina semiconduttrice a cui à ̈ fissato il telaio di connettore, e la lunghezza della porzione terminale di ciascun telaio di connettore consente il montaggio di tutte le porzioni terminali dei telai di connettori fissate alla piastrina semiconduttrice in adiacenza su una superficie del supporto di circuito.
  7. 7. L’elemento a semiconduttore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui la piastrina semiconduttrice e l’almeno un telaio di connettore sono alloggiate in un’unità.
  8. 8. L’elemento a semiconduttore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui il fissaggio di ciascun telaio di connettore alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza della regione di collegamento viene realizzato mediante una fra le seguenti: sinterizzazione con argento, incollaggio con colla conduttrice, chiodatura, brasatura, saldatura laser o saldatura a resistenza.
  9. 9. Un modulo semiconduttore, comprendente: - almeno un elemento a semiconduttore che include: -una piastrina semiconduttrice; e - almeno un telaio di connettore; in cui ciascuno degli almeno un telaio di connettore à ̈ direttamente fissato alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza di una regione di collegamento della piastrina semiconduttrice, la regione di collegamento provvedendo alla connessione elettrica ed al supporto meccanico della piastrina semiconduttrice; e - un supporto di circuito con almeno un connettore elettrico, in cui almeno un telaio di connettore deH’almeno un elemento a semiconduttore à ̈ collegato all’almeno un connettore elettrico del supporto di circuito.
  10. 10. Il modulo semiconduttore secondo la rivendicazione 9, in cui l’almeno un telaio di connettore deH’almeno un elemento a semiconduttore à ̈ collegato all’almeno un connettore elettrico del supporto di circuito, per cui il piano definito dalla piastrina semiconduttrice si estende da una parte all’altra del piano definito dal supporto di circuito.
  11. 11. Il modulo semiconduttore secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui un primo telaio di connettore dell’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una prima superficie dell’almeno una piastrina semiconduttrice, e un secondo telaio di connettore dell’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una seconda superficie dell’almeno una piastrina semiconduttrice, per cui l’almeno una piastrina semiconduttrice à ̈ chiusa a sandwich fra due telai di connettori.
  12. 12. Il modulo semiconduttore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 11 , in cui il collegamento fra almeno un telaio di connettore di almeno un elemento a semiconduttore ed almeno un connettore elettrico del supporto di circuito viene realizzato mediante una delle seguenti: sinterizzazione con argento, incollaggio con colla conduttrice, chiodatura, brasatura, saldatura laser o saldatura a resistenza.
  13. 13. Un metodo di produzione di un elemento a semiconduttore da montare su un supporto di circuito, comprendente le fasi di: - approntamento di una piastrina semiconduttrice: - stampigliatura di un predeterminato lamierino metallico a formare almeno un telaio di connettore; - fissaggio diretto di ciascuno degli almeno un telaio di connettore alla piastrina semiconduttrice in corrispondenza di una regione di collegamento della piastrina semiconduttrice, la regione di collegamento provvedendo alla connessione elettrica ed al supporto meccanico della piastrina semiconduttrice.
  14. 14. Il metodo di produzione di un elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 13, in cui un primo telaio di connettore deH’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una prima superficie deH’almeno una piastrina semiconduttrice, e un secondo telaio di connettore dell’elemento a semiconduttore à ̈ fissato ad una seconda superficie dell’almeno una piastrina semiconduttrice, per cui l’almeno una piastrina semiconduttrice à ̈ chiusa a sandwich fra due telai di connettori.
  15. 15. Il metodo di produzione di un elemento a semiconduttore secondo la rivendicazione 13 o 14, comprendente ulteriormente la fase di curvatura di una porzione terminale di ciascun telaio di connettore a formare un terminale deH’elemento a semiconduttore da montare sul supporto di circuito, per cui il piano definito dalla piastrina semiconduttrice si estende da una parte all’altra del piano definito dall’almeno un terminale del telaio di connettore.
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