ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА (ВАРИАНТЫ)

Группа технических решений относится к области радиотехники и электроники. Такие конструкции могут быть использованы в устройствах, в которых к печатным платам предъявляются требования по тепловым режимам и ограничению габаритных размеров.
Из заявки Японии №2006165333, H01L 25/18; H01L 25/065; H01L 25/07, опубл. 22.06.2006 известно устройство, в котором гибкую печатную плату приклеивают к одной из поверхностей многослойной печатной платы, имеющей сквозное отверстие. В этом отверстии на гибкую печатную плату устанавливают полупроводниковый элемент. Сверху на него устанавливают еще один полупроводниковый элемент. Связи этих элементов с верхним слоем платы осуществляют проводом. Затем отверстие вместе с расположенными в нем полупроводниковыми элементами заливают компаундом.
К недостаткам этой конструкции относится плохая теплопроводность вследствие расположения полупроводниковых элементов на диэлектрической гибкой печатной плате, а также сложность конструкции.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемым конструкциям является печатная плата (заявка Германии №4105885, Н05К 1/02, опубл. 05.09.1991), содержащая металлическое основание, с расположенным на нем изолирующим слоем, на поверхности которого сформирован проводящий слой с электронными компонентами. Причем на металлическом основании со стороны изоляционного и проводящего слоев сформированы углубления для минимизации влияния тепловых потоков от элементов печатной платы друг на друга.
Недостатком данной конструкции является расположение углублений металлической платы со стороны изолирующего и проводящего слоев, так как это ухудшает отвод тепла от электронных компонентов и увеличивает теплоемкость конструкции.
Техническим результатом предлагаемых решений является уменьшение теплоемкости, а также размеров конструкции.
Технический результат достигается тем, что печатная плата содержит электронный компонент, установленный на контактные площадки, расположенные на диэлектрическом слое, сформированном на одной из поверхностей ее металлического основания, выполненного с углублением. Причем углубление сформировано на противоположной поверхности металлического основания напротив электронного компонента. Причем электронный компонент и контактные площадки покрыты защитным материалом.
Во втором варианте печатная плата содержит электронный компонент, установленный на контактные площадки, расположенные на диэлектрическом слое, сформированном на одной из поверхностей ее металлического основания, выполненного с углублением. Причем углубление сформировано на противоположной поверхности металлического основания, в котором выполнено сквозное отверстие с расположенным в нем электронным компонентом, соединенным с контактными площадками через отверстия, выполненные в диэлектрическом слое. Причем пространство в углублении вокруг электронного компонента заполнено теплопроводящим диэлектриком. Причем контактные площадки покрыты защитным материалом.
Сущность предлагаемых технических решений поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена печатная плата с электронным компонентом, установленным на поверхности контактных площадок (вариант 1).
На фиг.2 изображена печатная плата с электронным компонентом, установленным в металлическом основании (вариант 2).
В первом варианте печатная плата содержит металлическое основание 1 (фиг.1), на которое с одной стороны нанесен диэлектрический слой 2 с расположенными на нем контактными площадками 3, а с другой стороны выполнено углубление 4, размеры которого выбираются из условия, что толщина оставшейся части металлического основания 1 должна обеспечивать требуемую температуропроводность конструкции. На контактные площадки 3 над углублением 4 установлен электронный компонент 5, покрытый защитным материалом 6. Этот материал защищает электронный компонент 5 в случае слабозагрязненной среды, т.е. при малой вероятности механического разрушения частицами потока окружающей среды, например частицами песка. Наличие диэлектрического слоя 2, имеющего низкую теплопроводность, позволяет изолировать тепловой поток воздуха к электронному компоненту 5 от металлического основания 1.
Металлическое основание может быть изготовлено из алюминиевого сплава, меди или латуни. Диэлектрический слой может быть сформирован полиимидным лаком, эмалью, органосиликатным покрытием и т.п., проводники контактной площадки выполнены средствами стандартной фотолитографии, а защитный материал выполнен из теплопроводного клея или кремнийорганического состава.
В качестве электронного компонента 5 может быть использован чувствительный элемент, например терморезистор. Тогда предложенные решения могут быть использованы в качестве датчика какого-либо из параметров окружающей среды, например датчика температуры. В этом случае повышается точность измерение этих параметров, так как чувствительная поверхность элемента будет иметь максимальную площадь контакта с окружающей средой и минимальный контакт с корпусом прибора, а температура металлического основания будет в меньшей мере влиять на точность измеряемых величин в силу наличия углублений, которые уменьшают тепловой поток воздуха к чувствительному элементу от основания.
Во втором варианте электронный компонент 5 (фиг.2) расположен в металлическом основании 1. В этом случае, как и в первом варианте, в металлическом основании 1 с противоположной стороны нанесения диэлектрического слоя 2 с контактными площадками 3 выполняется углубление 4. В углублении 4 металлического основания 1 вырезается сквозное отверстие 7, размерами, превышающими размеры электронного компонента 5. Над сквозным отверстием 7 в диэлектрическом слое 2 выполняются отверстия 9, через которые на контактные площадки устанавливается электронный компонент 5. Контактные площадки 3 выполняются увеличенных размеров по сравнению с размерами отверстий в диэлектрическом слое для обеспечения более прочного монтажа электронного компонента 5 и улучшенного рассеивания тепла в окружающую среду. Этот вариант конструкции используется в устройствах с более жесткими требованиями к печатным платам по габаритным характеристикам, а также в условиях более загрязненной окружающей среды.
Пространство в углублении 4 вокруг электронного компонента 5 заполняется теплопроводящим диэлектриком 8 для обеспечения более прочного монтажа и теплового режима работы. Заполнение углубления 4 может быть частичным или полным. Сверху контактные площадки 3 покрываются защитным материалом 6, например лаком или теплопроводным клеем.
Таким образом, данные конструкции характеризуются максимально защищенным положением электронного компонента от механических частиц окружающей среды.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При движении теплового воздушного потока происходит его взаимодействие со всеми элементам конструкции. С одной стороны этот поток от металлического основания 1 к электронному компоненту 5 уменьшает углубление 4, а с другой стороны его изолирует диэлектрический слой 2.
Таким образом, уменьшается теплоемкость конструкции.
В целом, благодаря использованию предложенных решений увеличится надежность устройства.
На основании вышесказанного можно сделать вывод о том, что предложенные технические решения достигают заявленный технический результат, а именно уменьшается теплоемкость конструкции и ее габаритные характеристики, а также эти решения удовлетворяют условиям патентоспособности полезной модели: новизна и промышленная применимость.