Circuito integrado de microondas dotado de dispositivo de amortiguación para supresión de ruido microfónico.

Circuito electrónico que comprende al menos un oscilador de tipo integrado de microondas monolítico (MMIC) que funciona a frecuencias superiores a 4 GHz y al menos un circuito impreso de base (30) para soportar el oscilador,

y un dispositivo de amortiguación (20) caracterizado por que dicho dispositivo de amortiguación (20) consiste en un sustrato (20), compuesto por material flexible que contiene polvos eléctrica y térmicamente conductores, dispuesto entre el circuito integrado (10) y el circuito impreso de base (30) y adecuado para suprimir ruido microfónico.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10191826.

Solicitante: SIAE MICROELETTRONICA S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Buonarroti 21 20093 Cologno Monzese (MI) ITALIA.

Inventor/es: FAVRE,GAETANO, PINI,ALBERTO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L23/373 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 23/00 Detalles de dispositivos semiconductores o de otros dispositivos de estado sólido (H01L 25/00 tiene prioridad). › Refrigeración facilitada por el empleo de materiales particulares para el dispositivo.
  • H01L23/498 H01L 23/00 […] › Conexiones eléctricas sobre sustratos aislantes.
  • H01L23/66 H01L 23/00 […] › Adaptaciones para la alta frecuencia.

PDF original: ES-2532965_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Circuito integrado de microondas dotado de dispositivo de amortiguación para supresión de ruido microfónico

La presente invención se refiere a un dispositivo de amortiguación para reducir el ruido microfónico en osciladores. En el sector técnico relacionado con la transmisión/recepción de señales de frecuencia de microondas se conoce que el aparato en cuestión usa uno o más osciladores como fuentes de microondas (MW) y también se conoce que en los aparatos más recientes dichos osciladores también se realizan usando circuitos integrados de microondas monolíticos (MMIC) que, por su naturaleza, son particularmente sensibles a esfuerzos mecánicos que pueden provocar fluctuaciones de fase y/o, más generalmente, inestabilidad de la frecuencia oscilante.

Esta sensibilidad de los osciladores tiene un efecto negativo en el aparato de transmisión, creando inestabilidad en el espectro y, en el caso de señales digitales, consiguientes errores de transmisión/recepción. También se conocen métodos para reducir el impacto que dichas perturbaciones o vibraciones/impactos mecánicos pueden tener sobre la estabilidad de los osciladores; estos métodos prevén esencialmente encerrar los circuitos electrónicos que van a protegerse dentro de receptáculos mecánicos que se amortiguan usando medios en la parte exterior del propio receptáculo.

Dichos receptáculos, dentro de los cuales se alojan los osciladores, tienen, sin embargo, un peso y tamaño que son mucho mayores que los de los propios circuitos y por tanto requieren dispositivos de amortiguación de grandes dimensiones, complicando así considerablemente el sistema de radio final desde el punto de vista del volumen, la facilidad de ensamblaje y los costes. Además, estos receptáculos amortiguados requieren interconexiones flexibles y elementos de conexión que son complicados y costosos.

Por el documento JP-03261203 se conoce también insertar un gel conductor entre el oscilador y un panel de soporte para eliminar las vibraciones mecánicas y por tanto el ruido microfónico; no obstante el gel tiene el inconveniente de que no tiene dimensiones geométricas precisas puesto que, tras su aplicación, tiende a contraerse por un lado, mientras se extiende por el otro lado; este movimiento del gel da como resultado la necesidad de proporcionar hilos de conexión (unión por hilo, wire bonding) entre el oscilador y el circuito impreso de soporte, que son de mayor longitud y tienen rizos para evitar que se rompan por el lado en el que se produce la contracción del gel; estos rizos en los hilos dan como resultado un aumento de las inductancias parásitas que, a frecuencias de microondas (>4GHz), abren la interconexión eléctrica, provocando un mal funcionamiento del oscilador que, puesto que ya no está presente la carga nominal, oscila a frecuencias espurias.

Una situación de este tipo se origina con el circuito descrito en el documento JP-04051705 que usa placas de amortiguación flexibles en lugar del gel.

A frecuencia de microondas, dichas placas crean inductancias nada despreciables y dan lugar a los mismos inconvenientes y al mal funcionamiento mencionado anteriormente. El documento US 2006/245308 describe una estructura en 3D apilada en la que un dispositivo interconector se interpone estratégicamente entre sustratos que portan circuitos activos para conseguir un resultado de amortiguación de esfuerzos, es decir una deformación elástica, en respuesta a cargas estáticas mecánicas. El dispositivo interconector está formado por un núcleo compuesto por capas de material dieléctrico (ni eléctrica ni térmicamente conductoras) intercaladas entre dos laminados de metal. La disipación térmica desde el estrato superior hasta el sustrato inferior y la conducción eléctrica sólo se efectúa a través de los laminados delgados que encierran el dieléctrico, mientras no se hace mención a la supresión de ruido microfónico. El documento US 5 832 598 A da a conocer un receptáculo para circuitos MMIC encerrados por una cubierta de protección.

Por tanto, el problema técnico que se plantea es proporcionar un dispositivo que pueda reducir las perturbaciones microfónicas (fluctuaciones de fase e inestabilidad de frecuencia) provocadas por las vibraciones e impactos mecánicos que afectan a los osciladores que funcionan a frecuencias de microondas y se usan en sistemas de transmisión/recepción.

En relación con este problema también es necesario que este dispositivo tenga un bajo coste y sea fácil y económico de producir y ensamblar.

Estos resultados se consiguen según la presente invención mediante un circuito electrónico que comprende al menos un circuito oscilador de microondas (MW) amortiguado según las características particulares de la reivindicación 1.

Pueden obtenerse detalles adicionales a partir de la siguiente descripción de varios ejemplos no limitativos de realización del objeto de la presente invención, proporcionados con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 muestra una vista en despiece ordenado esquemática de una primera realización de un circuito MMIC con un dispositivo de amortiguación según la presente invención;

la figura 2 muestra una vista en sección transversal del circuito según la figura 1 en el estado ensamblado;

la figura 3 muestra una vista en sección transversal de una segunda realización de un circuito con varios osciladores y un dispositivo de amortiguación según la presente invención;

la figura 4 muestra una vista en sección transversal de una aplicación adicional del dispositivo de amortiguación según la presente invención; y

la figura 5 muestra una vista en sección transversal de un receptáculo sellado para circuitos MMIC con un dispositivo de amortiguación según la presente invención.

Tal como se muestra en la figura 1, un circuito oscilador con un dispositivo de amortiguación según la invención comprende:

- un circuito integrado de microondas monolítico (MMIC) 10 que debe protegerse frente a esfuerzos mecánicos;

- un dispositivo para amortiguar los esfuerzos mecánicos a los que puede estar expuesto el circuito integrado 10, que consiste en una capa 20 de material flexible que contiene polvos conductores de modo que actúa como buen conductor eléctrico y térmico; con respecto al significado y a efectos de la presente invención, dicha capa de material flexible se denominará sustrato 20 que tiene propiedades mecánicas y un grosor adecuados que se definirán de manera más completa a continuación;

- un circuito impreso de base 30 sobre el que se aplica el sustrato flexible 20;

- al menos una conexión eléctrica prevista en forma de un microhilo conductor 40, del cual un extremo está termocomprimido sobre un contacto plano 12 del circuito integrado 10 y el otro extremo está termocomprimido sobre un contacto plano 31 del circuito impreso 30 (= unión por hilo) para formar la conexión eléctrica entre las dos partes, mientras se permiten movimientos relativos del circuito integrado 10 y el circuito impreso 30.

La vista en sección transversal de la figura 2 muestra un circuito integrado de microondas monolítico (MMIC) 10 que está unido al lado superior de un sustrato flexible 20 por medio de una resina epoxídica 11 que a su vez es eléctrica y térmicamente conductora; el lado inferior del sustrato flexible 20 se une usando resina epoxídica 11 a una capa de relleno de tierra 32 de un circuito impreso de base 30 del circuito electrónico amortiguado.

La capa de relleno de tierra 32 está conectada a su vez a un panel de tierra 33 dispuesto en el lado opuesto del circuito impreso 30, por medio de orificios pasantes metalizados 34 que conectan eléctricamente los dos lados del circuito impreso.

El área del circuito integrado monolítico 10 es del orden de mm2 y el grosor del sustrato flexible 20 se encuentra preferiblemente en la región de 0,5 mm.

Un ejemplo de material adecuado para su la fabricación del sustrato flexible 20 consiste en el producto realizado por la empresa Chomerics denominado "cho-seal 1285" que tiene una dureza Shore (escala A) de 60-70, una resistencia a tracción a la rotura > 1,38 Mpa con una elongación del 100-300%.

El circuito integrado monolítico (MMIC) 10 está conectado eléctricamente a las trayectorias de circuito impreso 30 por medio de microhilos 40 con una longitud tal como para permitir oscilaciones relativas del propio circuito integrado y el circuito impreso de base 30, sin introducir una inductancia parásita excesiva a las frecuencias de trabajo, que en la actualidad pueden compensarse, según la técnica anterior, por medio del dimensionamiento correcto de los contactos planos de unión 31 sobre el circuito impreso... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Circuito electrónico que comprende al menos un oscilador de tipo integrado de microondas monolítico (MMIC) que funciona a frecuencias superiores a 4 GHz y al menos un circuito impreso de base (30) para soportar el oscilador, y un dispositivo de amortiguación (20) caracterizado por que dicho dispositivo de amortiguación (20) consiste en un sustrato (20), compuesto por material flexible que contiene polvos eléctrica y térmicamente conductores, dispuesto entre el circuito integrado (10) y el circuito impreso de base (30) y adecuado para suprimir ruido microfónico.

Circuito según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho sustrato tiene una dureza Shore (escala A) de entre 30 y 80.

Circuito según la reivindicación 2, caracterizado por que dicho sustrato tiene una dureza Shore (escala A) preferiblemente de entre 60 y 70.

Circuito según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho sustrato tiene una resistencia a tracción a la rotura ^1,38 Mpa con una elongación del 100-300%.

Circuito electrónico según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende una capa de adhesivo (11) dispuesta entremedias para conectar entre sí el sustrato flexible (20), por un lado, y el lado superior del primer circuito impreso (30) y el lado inferior del circuito integrado (10), por otro lado.

Circuito electrónico según la reivindicación 5, caracterizado por que dicho adhesivo (11) es una resina epoxídica que es eléctrica y térmicamente conductora.

Circuito electrónico según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende microhilos (40) o "uniones por hilo" con una longitud no superior a 1 mm para las conexiones eléctricas entre el circuito integrado (10) y el circuito impreso de base (30).

Circuito electrónico según la reivindicación 7, caracterizado por que comprende un par de microhilos (40) dispuestos en paralelo, para cada conexión.

Circuito electrónico según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho circuito oscilador (110) es un MMIC empaquetado.

Circuito electrónico según la reivindicación 1, que comprende diversos circuitos osciladores (10; 110), caracterizado por que comprende un circuito impreso intermedio (60) dispuesto entre los circuitos integrados (10; 110) y el dispositivo de amortiguación (20).

Circuito electrónico según la reivindicación 10, caracterizado por que el sustrato flexible (20), por un lado, y el lado superior del primer circuito impreso (30) y el lado inferior del circuito integrado (10), por otro lado, se conectan entre sí mediante medios adhesivos (11).

Circuito electrónico según la reivindicación 11, caracterizado por que comprende microhilos (40) para formar conexiones eléctricas (uniones por hilo) entre el circuito impreso intermedio (60) y el circuito impreso de base (30).

Circuito electrónico según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende una cubierta (50) sujeta al circuito impreso de base (30) y que puede encerrar dicho circuito electrónico.

Circuito electrónico según la reivindicación 13, caracterizado por que la cubierta (50) está compuesta por/comprende un material absorbente de microondas.

Circuito electrónico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que es en forma de un receptáculo sellado (100) que comprende al menos una cubierta de cierre (50) fijada a dicho circuito impreso de base (30).

Circuito electrónico según la reivindicación 15, caracterizado por que dicha cubierta (50) se sella sobre el circuito impreso de base (30).

Circuito electrónico según la reivindicación 16, caracterizado por que la superficie exterior del receptáculo de dicho circuito impreso de base (30) tiene puntos de contacto (34a) situados en la región de orificios metálicos en dicho circuito impreso (30) para llevar a cabo la conexión entre sí de los mismos y/o para el montaje superficial sobre un circuito impreso externo (70).


 

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