Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eines Hörgeräts, bei der eine Halbleiterbaugruppe mehrseitig gegen elektromagnetische Störstrahlung abgeschirmt ist. Insbesondere kann die Schaltungs-anordnung einen Hörgeräteverstärker oder eine übertragungsschaltung oder sonstige aktive Bauelemente enthalten. Die Erfindung ist für alle Hörgeräteausführungen und -technologien einsetzbar, zum Beispiel für Hinter-dem-Ohr- oder Im-Ohr-Hörgeräte, die in analoger oder digitaler Schaltungstechnik oder in Mischformen aufgebaut sein können.
Allgemein besteht bei Hörgeräten das Problem, dass elektromagnetische Störstrahlung an Halbleiterübergängen in der Hörgeräteschaltung demoduliert und in entsprechende elektrische Signale umgewandelt wird. Diese Signale können sich für den Hörgeräteträger als Störgeräusche bemerkbar machen oder sogar zu einem Ausfall des Hörgeräts führen. So ist zum Beispiel die Benutzung von Mobiltelefonen für Hörgeräteträger problematisch.
Aus der DE 19 544 345 C1 ist ein Hörgerät bekannt, bei dem aktive Bauelemente einer Verstärker- und übertragungsschaltung eine elektromagnetische Abschirmung aufweisen. Als Beispiele für eine solche Abschirmung sind ein überzug aus Leitlack, eine Metallfolienummantelung und eine Kunststoffbeschichtung mit eingelagertem leitfähigem Kunststoff genannt.
Das DE 29 608 215 U1 zeigt ein Hörgerät, bei dem eine integrierte Schaltung von einem zweischaligen Käfig aus hochpermeablem Material umgeben ist. Alternativ kann die integrierte Schaltung mit Ferritpulver beschichtet sein.
Aus der EP 0 835 041 A1 ist ein Hörhilfegerät bekannt, bei dem Filterelemente in elektrischen Anschlüssen einer Verstärkerschaltung und unmittelbar an einem integrierten Schaltkreis vorgesehen sind.
Die EP 0 852 451 A2 offenbart ein Hörhilfegerät mit einer Multilayer-Leiterplatte, die auf einer Seite mit elektronischen Bauelementen bestückt ist. Die Bestückungsseite weist Kontaktanschlüsse zur Kontaktierung dieser Bauelemente auf und ist im übrigen mit einer auf Massepotenzial liegenden Leiterfläche versehen.
Aus der US 5 376 759 ist eine Multilayer-Leiterplatte für allgemeine Anwendungen bekannt, die eine Abschirmung auf der Ober- und Unterseite sowie an den Rändern aufweist. Integrierte Schaltungen sind aussen auf die Leiterplatte aufgesetzt, wobei die Anschlüsse durch Aussparungen in der Abschirmung geführt werden.
Zur Bildung einer kompakten Verstärkerbaueinheit für Hörgeräte ist nach der DE 4 319 599 C1 vorgesehen, dass eine starre Leiterplatte eine Induktionsspule trägt, die versenkt in einer Ausnehmung der Leiterplatte angeordnet wird, wobei die Leiterplatte eine flexible Beschichtung aufweist, die zum Einsatz der Spule im Bereich der Ausnehmung der Leiterplatte ausgespart ist.
Die genannten Dokumente enthalten wünschenswerte Massnahmen zur EMV-Abschirmung eines Hörgeräts. Es besteht jedoch nach wie vor ein Bedürfnis nach hochwirksamen und zuverlässigen Abschirmungen, die kostengünstig sind und den beengten Platzverhältnissen in einem Hörgerät Rechnung tragen. Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung mit einer solchen Abschirmung vorzuschlagen. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 1-10 kennzeichnen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Erfindung beruht auf der Grundidee, eine Halbleiterbaugruppe des Hörgeräts in eine Ausnehmung einer Multilayer-Platine einzusetzen und durch eine Abschirmung abzudecken. Die Halbleiterbaugruppe wird somit einerseits durch die Multilayer-Platine und andererseits von der Abschirmung vor elektromagnetischer Störstrahlung geschützt. Dadurch, dass die Halbleiterbaugruppe zumindest teilweise (und vorzugsweise vollständig) in die Ausnehmung der Multilayer-Platine eingesetzt ist, ist die Schaltungsanordnung robust und sehr kompakt. Ausserdem wird die abschirmende Wirkung der Multilayer-Platine besonders effektiv genutzt.
Bevorzugt ist die Ausnehmung in der Multilayer-Platine eine Vertiefung, die nur nach einer Seite (beispielsweise der Oberseite) offen ist. Die andere Seite der Multilayer-Platine kann dann eine vorzugsweise flächig-ununterbrochene, abschirmende Lage aufweisen. In bevorzugten Ausführungsformen ist eine derartige abschirmende Lage (beispielsweise eine Leiterfläche oder eine Metallisierung) auch auf der Oberseite und/ oder an seitlichen Rändern der Multilayer-Platine angeordnet. Die seitlichen Ränder der Multilayer-Platine können ferner geeignete Filterelemente zum Anschluss externer Bauelemente aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die die Halbleiterbaugruppe abdeckende Abschirmung aus einer geeigneten Masse, zum Beispiel einer Ferritmasse, gebildet. Diese Masse kann die gesamte Ausnehmung ausfüllen und allseitig mit der abschirmenden Lage in Kontakt stehen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Multilayer-Platine zweiteilig als Basisplatine und weitere Platinenlage aufgebaut. Die Halbleiterbaugruppe ist in die in der Basisplatine befindliche Ausnehmung eingelegt und durch die weitere Platinenlage als Abschirmung abgedeckt. Vorzugsweise sind seitliche Schirmklemmen vorgesehen, um die Basisplatine mit der weiteren Platinenanlage zu verbinden.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Hinweis auf die schematischen Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen: Fig. 1A eine Draufsicht auf eine Multilayer-Platine mit einer eingesetzten Halbleiterbaugruppe in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 1B einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1A, wobei die Multilayer-Platine ferner eine Randabschirmung und Filterelemente aufweist, Fig. 1C einen Schnitt wie in Fig. 1B, wobei die Halbleiterbaugruppe ferner von einer abschirmenden Masse abgedeckt ist, Fig. 2A eine Draufsicht auf eine Schaltungsanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2B einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2A, Fig. 2C eine Seitenansicht der in Fig. 2A gezeigten Schaltungsanordnung, und Fig. 2D einen Schnitt wie in Fig. 2B während der Fertigung der Schaltungsanordnung.
Zunächst wird auf die Schnittansichten in Fig. 1B und Fig. 1C verwiesen. Dort ist eine Multilayer-Platine 10 mit einer Oberseite 12, einer Unterseite 14 und seitlichen Rändern 16 gezeigt. Die Multilayer-Platine 10 ist Bestandteil einer Schaltungsanordnung eines Hörgeräts und weist drei Trägerschichten 18A, 18B, 18C sowie vier Leiterebenen 20A, 20B, 20C, 20D auf. Die Leiterebene 20A ist an der Oberseite 12 und die Leiterebene 20D an der Unterseite 14 der Multilayer-Platine 10 angeordnet. Zwischen je zwei Leiterebenen 20A, 20B, 20C, 20D befindet sich je eine Trägerschicht 18A, 18B, 18C.
In Ausführungsalternativen sind andere Anzahlen von Trägerschichten und Leiterebenen vorgesehen. Die Konstruktion von derartigen Multilayer-Platinen ist an sich bekannt.
Eine Halbleiterbaugruppe 22 ist in eine Ausnehmung 24 der Multilayer-Platine 10 eingesetzt. Die Halbleiterbaugruppe 22 kann beispielsweise ein Hybrid oder eine integrierte Schaltung sein, die alle oder die meisten aktiven Bauelemente des Hörgeräts enthält. Extern brauchen nur noch eine Stromversorgung, ein Mikrofon und ein Hörwandler angeschlossen zu werden. Somit dient die Halbleiterbaugruppe 22 als Steuer-, Verstärker- und übertragungsschaltung des Hörgeräts.
Die Ausnehmung 24 in der Multilayer-Platine 10 ist nur zur Oberseite 12 hin offen und stufenförmig ausgebildet. In der oberen Trägerschicht 18A ist die Ausnehmung 24 deutlich breiter und länger als die Halbleiterbaugruppe 22. In der mittleren Trägerschicht 18B ist die Ausnehmung 24 ungefähr so gross wie die Halbleiterbaugruppe 22. Die Ausnehmung 24 endet in der mittleren Trägerschicht 18B und ragt nicht in die untere Trägerschicht 18C hinein. Die Stufenform und seitliche Ausdehnung der Ausnehmung 24 ist in Fig. 1A nochmals verdeutlicht.
Wie in Fig. 1B und Fig. 1C gezeigt ist, hat die Halbleiterbaugruppe 22 ungefähr dieselbe Höhe wie die mittlere Trägerschicht 18A und ist in den in der mittleren Trägerschicht 18B befindlichen Bereich der Ausnehmung 24 eingepresst. Durch den Presssitz ist eine zusätzliche Verklebung der Halbleiterbaugruppe 22 nicht erforderlich. Die Halbleiterbaugruppe 22 ragt nicht oder nur wenig in den in der oberen Trägerschicht 18A befindlichen Bereich der Ausnehmung 24 hinein. Kontaktanschlüsse der Halbleiterbaugruppe 22 sind durch Lötverbindungen 26 an Leiterbahnen in der Leiterebene 20B angeschlossen. Diese Leiterbahnen sind in Fig. 1A beispielhaft mit Bezugszeichen 20B1, 20B2, ..., 20Bn dargestellt. Bei Bedarf können entsprechende Leiterbahnen in der Leiter-ebene 20C (und Durchkontaktierungen in der mittleren Trägerschicht 18B) vorgesehen sein.
Die Leiterbahnen 20B1, 20B2, ... 20Bn in der Leiterebene 20B verbinden die Halbleiterbaugruppe 22 mit Filterelementen 28, die an den seitlichen Rändern 16 der Multilayer-Platine 10 ungefähr in Höhe der Leiterebene 20B angebracht sind. Die bereits genannten externen Bauelemente (nicht gezeigt) sind ihrerseits über die Filterelemente 28 an die Schaltungsanordnung angeschlossen. Die Filterelemente 28 sind an sich bekannt. Sie können beispielsweise als Kondensatoren oder RC-Glieder ausgebildet sein, durch die hochfrequente Störungen ausgefiltert werden.
Die untere Leiterschicht 20D ist als durchgehende, ununterbrochene Leiterfläche ausgebildet und weist einen Massepegel auf. Somit bildet die untere Leiterschicht 20D eine abschirmende Lage für die Schaltungsanordnung. Die obere Leiterschicht 20A ist ebenso eine durchgehende, abschirmende Fläche, die nur von der Ausnehmung 24 unterbrochen ist. An den seitlichen Rändern 16 der Multilayer-Platine 10 ist auf an sich bekannte Weise eine Metallisierung 30 angebracht, die ebenfalls als abschirmende Lage für die Schaltungsanordnung und gleichzeitig zum Herstellen eines Massekontakts für die Filterelemente 28 dient.
Insgesamt weist somit die in Fig. 1B gezeigte Anordnung eine abschirmende Lage an der Unterseite 14, den seitlichen Rändern 16 und (bis auf die Ausnehmung 24) der Oberseite 12 auf. Um eine vollständige Abschirmung zu erzielen, ist die Halbleiterbaugruppe 22 in der Ausnehmung 24 ferner von einer abschirmenden Masse 32 abgedeckt. Die abschirmende Masse 32 ist eine Ferritmasse und enthält als Hauptbestandteile ein Ferritpulver sowie ein geeignetes Bindemittel. Wie in Fig. 1C gezeigt ist, füllt die abschirmende Masse 32 den nach dem Einsetzen der Halbleiterbaugruppe 22 noch verbleibenden Raum der Ausnehmung 24 aus und ragt pilzförmig etwas über die Oberseite 12 hinaus. Hinsichtlich der Seitenausdehnung überlappt sich die abschirmende Masse 32 etwas mit der oberen Leiterebene 20A, reicht aber nicht bis zu den seitlichen Rändern 16.
Dadurch wird bei minimaler Baugrösse eine allseitige Abschirmung der Schaltungsanordnung ohne wesentliche Lücken bereitgestellt.
Zur Herstellung der in Fig. 1C dargestellten Schaltungsanordnung wird zunächst ein Rohling für die Multilayer-Platine 10 hergestellt. In den Rohling wird die stufige Ausnehmung 24 eingefräst, und die Halbleiterbaugruppe 22 wird in den in der mittleren Trägerschicht 18B befindlichen Bereich der Ausnehmung 24 eingepasst. Die Lötverbindungen 26 werden in dem in der oberen Trägerschicht 18A befindlichen Bereich der Ausnehmung 24 hergestellt. Dieser Bereich der Ausnehmung 24 wird dann mit der pastösen abschirmenden Masse 32 vergossen, wobei auf einen allseitigen überstand der abschirmenden Masse 32 über die Seitenränder der Ausnehmung 24 geachtet wird. Die abschirmende Masse 32 wird nun gehärtet.
Vor, nach oder parallel zu den geschilderten Schritten werden die Filterelemente 28 an den seitlichen Rändern 16 der Multilayer-Platine 10 angelötet, und die seitliche Metallisierung 30 wird aufgetragen.
Die in Fig. 2A bis 2D gezeigte Ausführungsalternative entspricht in vielen Aspekten der Ausführungsalternative von Fig. 1A bis Fig. 1C, sodass auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Jedoch ist in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2A bis 2D die Multilayer-Platine 10 zweiteilig aufgebaut. Eine Basisplatine 34 weist die Leiterebenen 20B, 20C, 20D und die dazugehörigen Trägerschichten 18B, 18C auf, wie dies besonders deutlich in Fig. 2D gezeigt ist. Die obere Leiterebene 20A und die obere Trägerschicht 18A bilden eine weitere Platinenlage 36 (Fig. 2B). Wieder sind Leiterbahnen 20B1, 20B2, ..., 20Bn in der Leiterebene 20B angeordnet, und auch die Leiterebene 20C kann bei Bedarf Leiterbahnen enthalten. Die Leiterebenen 20A und 20D sind durchgehend metalli siert, sodass sie jeweils ununterbrochene Abschirmflächen bilden.
Die Ausnehmung 24 befindet sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur in der Basisplatine 34. Genauer ist die Ausnehmung 24 quaderförmig in der Trägerschicht 18B ausgebildet und ragt nicht in die untere Trägerschicht 18C hinein. Die Halbleiterbaugruppe 22 ist in die Ausnehmung 24 eingesetzt. Die Höhe der Halbleiterbaugruppe 22 ist etwas geringer als die der Ausnehmung 24, sodass genügend Freiraum für die Lötverbindungen 26 bleibt. Die weitere Platinenlage 36 ist auf die Basisplatine 34 mit eingesetzter Halbleiterbaugruppe 22 lose aufgelegt, um insgesamt die Multilayer-Platine 10 zu bilden. Zur Fixierung der genannten Bauteile und zur seitlichen Abschirmung sind die weitere Platinenlage 36 und die Basisplatine 34 durch seitliche Schirmklemmen 38A, 38B, 38C, 38D miteinander verbunden.
Die Schirmklemmen 38A, 38B, 38C, 38D bestehen aus federndem Metall mit einem ungefähr U-förmigen Querschnitt. Ihr Mittelteil deckt den seitlichen Rand 16 ab, und ihre Schenkel ragen auf die Oberseite 12 und die Unterseite 14 der Multilayer-Platine 10 und stehen dort in elektrischem Kontakt mit den Leiterebenen 20A beziehungsweise 20D. Die Filter-elemente 28 sind durch geeignete öffnungen 40 in den Schirmklemmen 38A, 38B, 38C, 38D geführt. Insgesamt bilden die vier Schirmklemmen 38A, 38B, 38C, 38D einen Rahmen, der um die Multilayer-Platine 10 umläuft. Eine zusätzliche seitliche Metallisierung der Multilayer-Platine 10 (wie die Metallisierung 30 in Fig. 1B und Fig. 1C) ist nicht erforderlich, kann aber zur weiteren Verbesserung der Abschirmeigenschaften vorgesehen sein.
Zur Herstellung der Schaltungsanordnung nach Fig. 2A bis Fig. 2C wird die Ausnehmung 24 in die Basisplatine 34 eingefräst, und die Halbleiterbaugruppe 22 wird in die Ausnehmung 24 eingepasst. Die Lötverbindungen 26 werden hergestellt. Die se Fertigungsstufe ist in Fig. 2D gezeigt. Nun werden die Filterelemente 28 angelötet, und die weitere Platinenlage 36 (bestehend aus der Leiterebene 20A und der Trägerschicht 18A) wird aufgelegt. Die vier Schirmklemmen 38A, 38B, 38C, 38D werden über die seitlichen Ränder 16 geschoben. In alternativen Herstellungsverfahren können die genannten Schritte in anderer Reihenfolge oder teilweise parallel durchgeführt werden.
In Ausführungsalternativen des gerade beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels werden die Basisplatine 34 und die weitere Platinenlage 36 nach dem Einlegen der Halbleiterbaugruppe 22 miteinander verklebt, um eine sichere mechanische Verbindung herzustellen. Die Schirmklemmen 38A, 38B, 38C, 38D dienen dann nur noch als Abschirmung und gegebenenfalls zur elektrischen Verbindung der beiden abschirmenden Leiterebenen 20A und 20D. In weiteren Ausführungsalternativen ist die Ausnehmung 24 teilweise auch von unten in die Trägerschicht 18A der weiteren Platinenlage 36 eingearbeitet. Dadurch kann der für die Halbleiterbaugruppe 22 und die Lötverbindungen 26 bereitstehende Platz vergrössert werden, ohne dass die Dicke der gesamten Schaltungsanordnung zunimmt. Die oben beschriebenen Merkmale können in weiteren Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
So kann beispielsweise eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung sowohl eine abschirmende Masse 32 als auch seitliche Schirmklemmen 38A, 38B, 38C, 38D aufweisen.
The invention relates to a circuit arrangement of a hearing aid, in which a semiconductor module is shielded on several sides against electromagnetic interference. In particular, the circuit arrangement may include a hearing aid amplifier or a transmission circuit or other active components. The invention can be used for all hearing aid designs and technologies, for example for behind-the-ear or in-ear hearing aids, which can be constructed in analog or digital circuit technology or in mixed forms.
In general, hearing aids have the problem that electromagnetic interference radiation at semiconductor junctions in the hearing device circuit is demodulated and converted into corresponding electrical signals. These signals can be noticeable as noise for the hearing aid wearer or even lead to a failure of the hearing aid. For example, the use of mobile phones is problematic for hearing aid users.
From DE 19 544 345 C1 a hearing aid is known in which active components of an amplifier and transmission circuit have an electromagnetic shield. As examples of such a shield, a coating of conductive ink, a metal foil coating and a plastic coating with incorporated conductive plastic called.
DE 29 608 215 U1 shows a hearing aid in which an integrated circuit is surrounded by a two-shell cage made of highly permeable material. Alternatively, the integrated circuit may be coated with ferrite powder.
A hearing aid is known from EP 0 835 041 A1, in which filter elements are provided in electrical connections of an amplifier circuit and directly on an integrated circuit.
EP 0 852 451 A2 discloses a hearing aid device with a multilayer printed circuit board which is equipped on one side with electronic components. The component side has contact terminals for contacting these components and is otherwise provided with a lying at ground potential conductor surface.
From US Pat. No. 5,376,759 a general-purpose multilayer printed circuit board is known, which has a shield on the top and bottom as well as on the edges. Integrated circuits are externally mounted on the circuit board, the connections being guided through recesses in the shield.
To form a compact amplifier module for hearing aids is provided by DE 4 319 599 C1 that a rigid circuit board carries an induction coil, which is arranged sunk in a recess of the circuit board, wherein the circuit board has a flexible coating, the use of the coil in the area the recess of the circuit board is recessed.
These documents contain desirable measures for the EMC shielding of a hearing aid. However, there is still a need for highly effective and reliable shields that are inexpensive and accommodate the limited space in a hearing aid. The invention has the object to provide a circuit arrangement with such a shield. According to the invention, this object is achieved by a circuit arrangement with the features of claim 1. The claims 1-10 characterize preferred embodiments of the invention.
The invention is based on the basic idea of using a semiconductor module of the hearing device in a recess of a multilayer board and to cover it by a shield. The semiconductor module is thus protected on the one hand by the multilayer board and on the other hand by the shield against electromagnetic interference. Because the semiconductor module is inserted at least partially (and preferably completely) into the recess of the multilayer board, the circuit arrangement is robust and very compact. In addition, the shielding effect of the multilayer board is used particularly effectively.
Preferably, the recess in the multilayer board is a recess which is open only to one side (for example, the top). The other side of the multilayer board can then have a preferably flat-continuous, shielding layer. In preferred embodiments, such a shielding layer (for example a conductor surface or a metallization) is also arranged on the upper side and / or on lateral edges of the multilayer board. The lateral edges of the multilayer board may further comprise suitable filter elements for connecting external components.
In a preferred embodiment, the shield covering the semiconductor package is formed of a suitable mass, for example a ferrite mass. This mass can fill the entire recess and be in contact with the shielding layer on all sides. In another preferred embodiment, the multilayer board is constructed in two parts as a base board and another board layer. The semiconductor module is inserted into the recess located in the base board and covered by the further board position as a shield. Preferably, side shield clamps are provided to connect the base board to the other board system.
Several embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the schematic drawings. 1A shows a top view of a multilayer board with an inserted semiconductor module in a first exemplary embodiment of the invention, FIG. 1B shows a section along the line BB in FIG. 1A, the multilayer board furthermore having an edge shield and filter elements, Fig. 1C is a sectional view as in Fig. 1B, wherein the semiconductor device is further covered by a shielding mass, Fig. 2A is a plan view of a circuit arrangement in a second embodiment of the invention, Fig. 2B is a section along the line BB in Fig. 2A FIG. 2C is a side view of the circuitry shown in FIG. 2A, and FIG. 2D is a cross-sectional view similar to FIG. 2B during fabrication of the circuitry.
Reference is first made to the sectional views in Fig. 1B and Fig. 1C. There, a multilayer board 10 with a top 12, a bottom 14 and side edges 16 is shown. The multilayer board 10 is part of a circuit arrangement of a hearing aid and has three carrier layers 18A, 18B, 18C and four conductor planes 20A, 20B, 20C, 20D. The conductor plane 20A is arranged on the upper side 12 and the conductor plane 20D on the underside 14 of the multilayer board 10. Between each two conductor planes 20A, 20B, 20C, 20D is a respective carrier layer 18A, 18B, 18C.
In alternative embodiments, other numbers of carrier layers and conductor planes are provided. The construction of such multilayer boards is known per se.
A semiconductor module 22 is inserted into a recess 24 of the multilayer board 10. For example, the semiconductor package 22 may be a hybrid or integrated circuit that includes all or most of the active devices of the hearing aid. Externally, only one power supply, a microphone and a hearing transducer need to be connected. Thus, the semiconductor device 22 serves as a control, amplifier and transmission circuit of the hearing aid.
The recess 24 in the multilayer board 10 is open and stepped only to the upper side 12. In the upper carrier layer 18A, the recess 24 is significantly wider and longer than the semiconductor device 22. In the middle carrier layer 18B, the recess 24 is approximately as large as the semiconductor device 22. The recess 24 terminates in the middle carrier layer 18B and does not protrude into the lower Carrier layer 18C inside. The step shape and lateral extent of the recess 24 is again illustrated in FIG. 1A.
As shown in FIGS. 1B and 1C, the semiconductor device 22 has approximately the same height as the middle carrier layer 18A and is press-fitted into the region of the recess 24 located in the middle carrier layer 18B. The interference fit does not require additional bonding of the semiconductor module 22. The semiconductor module 22 does not protrude into the region of the recess 24 located in the upper carrier layer 18A or only slightly. Contact terminals of the semiconductor package 22 are connected by solder joints 26 to traces in the conductor plane 20B. These interconnects are shown by way of example in FIG. 1A with reference numerals 20B1, 20B2,..., 20Bn. If necessary, corresponding conductor tracks may be provided in the conductor plane 20C (and plated-through holes in the middle carrier layer 18B).
The tracks 20B1, 20B2, ... 20Bn in the conductor plane 20B connect the semiconductor device 22 with filter elements 28 which are attached to the lateral edges 16 of the multilayer board 10 approximately at the level of the conductor plane 20B. The already mentioned external components (not shown) are in turn connected via the filter elements 28 to the circuit arrangement. The filter elements 28 are known per se. They may be formed, for example, as capacitors or RC elements, are filtered out by the high-frequency interference.
The lower conductor layer 20D is formed as a continuous, uninterrupted conductor surface and has a ground level. Thus, the lower conductor layer 20D forms a shielding layer for the circuit arrangement. The upper conductor layer 20A is also a continuous shielding surface which is interrupted only by the recess 24. At the lateral edges 16 of the multilayer board 10, a metallization 30 is mounted in a known per se, which also serves as a shielding layer for the circuit arrangement and at the same time for producing a ground contact for the filter elements 28.
Overall, therefore, the arrangement shown in Fig. 1B has a shielding layer on the bottom 14, the side edges 16 and (except for the recess 24) of the top 12. In order to achieve complete shielding, the semiconductor device 22 in the recess 24 is further covered by a shielding mass 32. The shielding mass 32 is a ferrite compound and contains as main constituents a ferrite powder and a suitable binder. As shown in FIG. 1C, the shielding mass 32 fills the remaining space of the recess 24 after insertion of the semiconductor package 22 and protrudes slightly above the upper surface 12 in a mushroom shape. With regard to the lateral extent, the shielding mass 32 overlaps somewhat with the upper conductor plane 20A, but does not extend to the lateral edges 16.
As a result, an all-round shielding of the circuit arrangement is provided without substantial gaps with a minimum size.
To produce the circuit arrangement shown in FIG. 1C, a blank for the multilayer board 10 is first produced. The stepped recess 24 is milled into the blank, and the semiconductor assembly 22 is fitted into the region of the recess 24 located in the middle carrier layer 18B. The solder joints 26 are made in the region of the recess 24 located in the upper support layer 18A. This area of the recess 24 is then potted with the pasty shielding mass 32, being paid attention to an all-round projection of the shielding mass 32 on the side edges of the recess 24. The shielding mass 32 is now cured.
Before, after or in parallel with the described steps, the filter elements 28 are soldered to the lateral edges 16 of the multilayer board 10, and the lateral metallization 30 is applied.
The alternative embodiment shown in FIGS. 2A to 2D corresponds in many aspects to the alternative embodiment of FIGS. 1A to 1C, so that reference is made to the above description. However, in the circuit arrangement according to FIGS. 2A to 2D, the multilayer board 10 is constructed in two parts. A base board 34 has the conductor planes 20B, 20C, 20D and the associated carrier layers 18B, 18C, as shown particularly clearly in FIG. 2D. The upper conductor plane 20A and the upper carrier layer 18A form another board layer 36 (FIG. 2B). Again, tracks 20B1, 20B2, ..., 20Bn are disposed in the conductor plane 20B, and also the line plane 20C may include traces as needed. The conductor planes 20A and 20D are metallized throughout so that they each form uninterrupted shielding surfaces.
The recess 24 is located in the present embodiment, only in the base board 34. More precisely, the recess 24 is formed cuboid in the carrier layer 18B and does not protrude into the lower carrier layer 18C. The semiconductor device 22 is inserted into the recess 24. The height of the semiconductor module 22 is slightly less than that of the recess 24, so that sufficient space for the solder joints 26 remains. The further board layer 36 is loosely placed on the base board 34 with inserted semiconductor module 22 to form the multilayer board 10 in total. For fixing said components and for lateral shielding, the further board layer 36 and the base board 34 are connected to one another by lateral screen clamps 38A, 38B, 38C, 38D.
The shield terminals 38A, 38B, 38C, 38D are made of resilient metal having an approximately U-shaped cross-section. Their middle part covers the lateral edge 16, and their legs project on the upper side 12 and the lower side 14 of the multilayer board 10, where they are in electrical contact with the conductor planes 20A and 20D, respectively. The filter elements 28 are guided through suitable openings 40 in the shield terminals 38A, 38B, 38C, 38D. Overall, the four shield terminals 38A, 38B, 38C, 38D form a frame that revolves around the multilayer board 10. Additional lateral metallization of the multilayer board 10 (such as the metallization 30 in FIG. 1B and FIG. 1C) is not required, but may be provided to further improve the shielding properties.
In order to produce the circuit arrangement according to FIGS. 2A to 2C, the recess 24 is milled into the baseplate 34, and the semiconductor assembly 22 is fitted into the recess 24. The solder joints 26 are made. The se manufacturing stage is shown in Fig. 2D. Now the filter elements 28 are soldered, and the further board layer 36 (consisting of the conductor plane 20A and the carrier layer 18A) is placed. The four shield clamps 38A, 38B, 38C, 38D are slid over the side edges 16. In alternative manufacturing processes, said steps may be performed in a different order or partially in parallel.
In alternative embodiments of the second embodiment just described, after inserting the semiconductor package 22, the base board 34 and the other board layer 36 are bonded together to make a secure mechanical connection. The shield terminals 38A, 38B, 38C, 38D then serve only as a shield and optionally for the electrical connection of the two shielding conductor planes 20A and 20D. In further alternative embodiments, the recess 24 is partially incorporated from below into the carrier layer 18A of the further board layer 36. Thereby, the space available for the semiconductor package 22 and the solder joints 26 can be increased without increasing the thickness of the entire circuit. The features described above can be combined in further embodiments.
For example, a circuit arrangement according to the invention can have both a shielding ground 32 and lateral shield terminals 38A, 38B, 38C, 38D.