DE10107839A1 - Anordnung mit einem auf einem Träger montierten integrierten Schaltkreis und einer Stromversorgungsbaugruppenanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Stromversorgung von integrierten Schaltkreisen. Um eine allen technischen Anforderungen genügende Stromversorgung im Hinblick auf größer werdende zulässige Lastsprünge, größere zulässige Stromänderungsgeschwindigkeiten und kleiner werdende Toleranzen hinsichtlich der Konstanz der jeweiligen Versorgungsspannung zu gewährleisten, werden verschiedene Lösungsvorschläge gemacht. DOLLAR A Insbesondere wird eine Anordnung mit einem auf einem Träger (1) montierten integrierten Schaltkreis (2) und einer Stromversorgungsbaugruppenanordnung (3) vorgeschlagen, die auf die Kombination aus Träger (1) und integriertem Schaltkreis (2) aufgesetzt ist und deren Grundfläche sich wenigstens teilweise über die Grundfläche des integrierten Schaltkreises (2) und/oder rings um die Grundfläche des integrierten Schaltkreises (2) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem auf einem Träger montierten integrierten Schaltkreis und einer Stromversorgungsbaugruppenanordnung.

Bei der Stromversorgung von integrierten Schaltkreisen, die bei hohen Taktraten mit kleinen Spannungen und großen Strömen versorgt werden müssen, verursachen parasitäre Zuleitungseffekte Probleme, insbesondere aufgrund von nicht mehr vernachlässigbar kleinen Leitungsinduktivitäten. Bei bekannten Anordnungen in Personal-Computern sind zur Stromversorgung von Prozessoren auf Motherboards Stromversorgungsbaugruppen vorgesehen, die als sogenannte Voltage Regulator Module (VRM) bezeichnet werden. Derartige Anordnungen können eine allen technischen Anforderungen genügende Strom­ versorgung im Hinblick auf größer werdende zulässige Lastsprünge, größeren zulässigen Stromänderungsgeschwindigkeiten und kleiner werdenden Toleranzen hinsichtlich der Konstanz der jeweiligen Versorgungsspannung nicht mehr gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Anordnungen anzugeben, die diesen anspruchsvoller werdenden Anforderungen gerecht werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit einem auf einem Träger montierten integrierten Schaltkreis und einer Stromversorgungsbaugruppenanordnung, die auf die Kombination aus Träger und integriertem Schaltkreis aufgesetzt ist und deren Grundfläche sich wenigstens teilweise über die Grundfläche des integrierten Schaltkreises und/oder rings um die Grundfläche des integrierten Schaltkreises erstreckt (Anspruch 1).

Die Stromversorgungsbaugruppenanordnung und der integrierte Schaltkreis sind vorzugs­ weise in Richtung senkrecht zur Grundfläche des integrierten Schaltkreises versetzt ange­ ordnet. Mit einer solchen Anordnung lassen sich die Leitungslängen von Stromzu­ führungen zwischen Ausgangsfiltern der Stromversorgungsbaugruppenanordnung und den korrespondierenden Stromversorgungsanschlüssen des integrierten Schaltkreises mini­ mieren. Weiterhin lassen sich eine Vielzahl von Stromversorgungsmodulen, die jeweils eine vorgebbare Versorgungsspannung liefern, zu einer kompakten Stromversorgungsbau­ gruppenanordnung zusammenfassen, die auf die Kombination von Träger und integrier­ tem Schaltkreis aufsetzbar ist, so dass bei vorgefertigten Stromversorgungsbaugruppenan­ ordnungen die weitere Montage mit wenig Aufwand möglich ist. Die Grundflächen der Stromversorgungsbaugruppenanotdnung können sich überlappen, gegebenenfalls auch teilweise. Die Grundfläche der Stromversorgungsanordnung kann sich aber auch rings um die Grundfläche des integrierten Schaltkreises herum, d. h. insoweit ohne Überlappung der Grundflächen und über alle (üblicherweise vier) Seiten des integrierten Schaltkreises, erstrecken. Beide Ansätze zur räumlichen Anordnung der Grundfläche der Stromver­ sorgungsbaugruppenanordnung relativ zur Grundfläche des integrierten Schaltkreises lassen sich auch kombinieren.

Anspruch 2 spezifiziert, dass die Stromversorgungsbaugruppenanordnung mehrere Strom­ versorgungsmodule mit einer entsprechenden Anzahl von Ausgangsanschlüssen aufweist, die wiederum mit einer entsprechenden Anzahl von Stromversorgungsaußenanschlüssen (nicht zwingend gleich der erwähnten Anzahl von Ausgangsanschlüssen) des integrierten Schaltkreises verbunden sind, wobei diese Verbindungen mittels elektrischer Leitungen minimierter Länge herstellbar sind.

Der Gegenstand des Anspruchs 3 hat den Vorteil, dass bei an die Grundfläche des inte­ grierten Schaltkreises angepasster Ausnehmung (ist in Anspruch 4 genauer spezifiziert) kurze elektrische Verbindungen, die die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsmodule mit den korrespondierenden Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schalt­ kreises verbinden, durch die Ausnehmung hindurchgeführt werden können. Ein Durch­ führen von elektrischen Verbindungen durch das Material der die Stromversorgungs­ module tragenden Leiterplatte ist somit nicht notwendig. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Ausnehmung eine Kühlvorrichtung zur Kühlung des integrierten Schaltkreises greifen kann (siehe Anspruch 6).

Anspruch 5 ermöglicht die Anordnung einer Vielzahl von Stromversorgungsmodulen im Randbereich der Ausnehmung, wobei hier der Randbereich der Ausnehmung so zu ver­ stehen ist, dass er alle Ränder der Ausnehmung, also beispielsweise bei einer quadratischen Ausnehmung alle vier Ränder und einen schmalen Bereich entlang dieser Ränder, erfasst.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 werden die elektrischen Kontakte zwischen den Schaltkreisen der Stromversorgungsbaugruppenanordnung und den Stromversorgungs­ außenanschlüssen des integrierten Schaltkreises im Bereich neben den integrierten Schalt­ kreise hergestellt. Die Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren werden als Ver­ bindungselemente verwendet, d. h. sie sind direkt mit den Stromversorgungskontakt­ punkten die auf dem Träger neben dem integrierten Schaltkreis angeordnet sind, elektrisch verbunden. Dabei sind die Stromversorgungskontaktpunkte insbesondere gemäß der Aus­ gestaltungen nach Anspruch 8 und 9 über niederohmige und niederinduktive Verbin­ dungen, die direkt an die Stromversorgungsaußenanschlüsse des integrierten Schaltkreises heranführen, mit den Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises verbunden. Als Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren werden insbesondere sogenannte keramische Multilayer-Kondensatoren eingesetzt, die hier als mechanische Stützmittel wirken können.

Anspruch 10 ermöglicht es, den gesamten sich über die Oberfläche des integrierten Schalt­ kreises erstreckenden Bereich für Stromversorgungsaußenanschlüsse des integrierten Schaltkreises zu nutzen, wobei die Stromversorgungsaußenanschlüsse insbesondere gleich­ mäßig über die entsprechende Oberflächenseite des integrierten Schaltkreises verteilt sind. Auf diese Weise lässt sich eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen mit minimalen parasitären Effekten (aufgrund minimierter Zuleitungslängen) zwischen der Stromver­ sorgungsbaugruppenanordnung und dem integrierten Schaltkreis herstellen. Bei diesem Ansatz ist eine entsprechende Ausgestaltung des integrierten Schaltkreises erforderlich, bei der die Stromversorgungsaußenanschlüsse des integrierten Schaltkreises auf der dem Träger des integrierten Schaltkreises abgewandten Seite des integrierten Schaltkreises angeordnet sind.

Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 werden Stromversorgungsausgangsfilterkonden­ satoren verwendet, die zwischen einer Leiterplatte der Stromversorgungsbaugruppen­ anordnung und dem integrierten Schaltkreis angeordnet sind, wobei die Stromversorgungs­ ausgangsfilterkondensatoren unmittelbar mit den Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises verbunden werden. Der Abstand zwischen den Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren und den Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises ist auf ein Minimum (nahezu Null) reduziert.

Anspruch 12 bezieht sich auf eine vorteilhafte Ausgestaltung bezüglich der Kühlung des integrierten Schaltkreises.

Die Ansprüche 13 und 14 beziehen sich auf Ausgestaltungen der Stromversorgungs­ baugruppe, die aus mehreren Leiterplattenbereichen besteht. Durch das Anwinkeln von Leiterplattenbereichen der Stromversorgungsbaugruppe lässt sich die Stromversorgungs­ baugruppe einerseits kompakter herstellen. Andererseits kann zur Kühlung von auf diesen abgewinkelten Leiterplattenbereichen angeordneten elektronischen Bauelementen dieselbe Kühlvorrichtung verwendet werden, die auch zur Kühlung des integrierten Schaltkreises verwendet wird.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anordnung mit einem auf einem Träger montierten integrierten Schaltkreis und mehreren rings um den integrierten Schaltkreis angeordneten Stromversorgungsmodulen mit separaten Stromversorgungsausgangs­ anschlüssen (Anspruch 15).

Bei diesem Ansatz können auch bei einer Vielzahl von Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises, denen eine Vielzahl von Versorgungsspannungen zuzuführen ist, die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsbaugruppenanordnung in unmittelbarer Nachbarschaft der korrespondieren Außenanschlüsse des integrierten Schaltkreises ange­ ordnet werden, so dass die Leitungslängen der jeweiligen elektrischen Verbindungen auf ein Minimum reduzierbar sind.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anordnung gemäß Anspruch 16. Bei dieser Aus­ gestaltung wird eine Stromversorgungsbaugruppenanordnung neben dem integrierten Schaltkreis angeordnet. Durch Auslagerung von Ausgangsfilterkondensatoren kann bei derartigen Anordnungen die Länge elektrischer Verbindungen zwischen den Ausgangs­ filterkondensatoren und den zugehörigen Stromversorgungsaußenanschlüssen des inte­ grierten Schaltkreises minimiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sorgt eine Regelung dafür, dass die dem integrierten Schaltkreis zugeführte(n) Versorgungsspan­ nung(en) im geforderten Toleranzbereich liegen. Um die Regelung durchführen zu können, werden zusätzliche Messleitungen, über die nur vernachlässigbar kleine Ströme fließen, zwischen der Stromversorgungsbaugruppenanordnung und dem integrierten Schaltkreis angeordnet.

Die Ansprüche 17 bis 24 beziehen sich auf Teile der obigen erfindungsgemäßen An­ ordnungen, die separat herstellbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung mit einem auf einen Träger montierten integrierten Schaltkreis und aufgesetzter Stromversorgungsbaugruppenanordnung,

Fig. 2 eine Ausgestaltung, bei der neben dem integrierten Schaltkreis auf dem Träger Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren angeordnet sind,

Fig. 3 ein Detail der Anordnung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Abwandlung der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 mit abgewinkelten Teilen der Stromversorgungsbaugruppenanordnung,

Fig. 5 eine weitere Ausgestaltung der Anordnung gemäß Fig. 4, bei der auf der Oberseite des integrierten Schaltkreises Stromversorgungsaußenanschlüsse vorgesehen sind,

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Anordnung mit den rings um den integrierten Schaltkreis angeordneten Stromversorgungsmodulen,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 6 ohne Kühlvorrichtung und Verkapselung und

Fig. 8 eine Ausführungsform, bei der auf einer Grundplatine (Motherboard) eines Personal-Computers eine Stromversorgungsbaugruppe neben einer Kombination aus Träger und integrierten Schaltkreis angeordnet ist.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einem auf einem Träger 1 montierten integrierten Schalt­ kreis 2. Auf die Kombination Träger 1 und dem integrierten Schaltkreis 2 ist eine Strom­ versorgungsbaugruppenanordnung 3 aufgesetzt, die eine Vielzahl von Stromversorgungs­ modulen aufweist, die rings um eine Ausnehmung 4 der Stromversorgungsbaugruppen­ anordnung 3 angeordnet sind, wobei beispielhaft eines der Stromversorgungsmodule mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet ist. Die Fläche der Ausnehmung 4 erstreckt sich im wesentlichen über die Grundfläche des integrierten Schaltkreises 2, so dass eine Kühlvor­ richtung (nicht dargestellt; z. B. mit Kühlkörper, Ventilator, Heatspread, Heatpipe, . . .) durch die Ausnehmung 4 hindurchgreifen kann und auf der oberen Seite des integrierten Schaltkreis so aufsitzt, dass die von dem integrierten Schaltkreis 2 im Betrieb erzeugte Wärmeenergie effektiv über die Kühlvorrichtung an die Umgebung abgegeben werden kann. Die Stromversorgungsmodule 13 enthalten Stromversorgungsausgangsfilterkonden­ satoren 5, Treiberschaltkreise 6, Schaltelemente 7 und magnetische Bauelemente (Spulen oder Transformatoren). Jeder für die Stromversorgungsbaugruppenanordnung 3 ver­ wendete Bauelementetyp ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur jeweils einmal mit einem Bezugszeichen versehen. Der Aufbau der Stromversorgungsmodule ist nur beispiel­ haft angegeben. Der genaue Aufbau der Stromversorgungsmodule hängt vom jeweils ver­ wendeten Konvertertyp (insbesondere Tiefsetzsteller ("Buck-Converter")) ab. Ausgangs­ filterkondensatoren liegen aber bei allen Konvertertypen vor.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 werden elektrische Verbindungen zwischen Stromver­ sorgungsaußenanschlüssen 10 und Ausgangsanschlüssen der Stromversorgungsmodule 13, die Anschlüssen der an den Rändern der Ausnehmung 4 angeordneten Ausgangsfilter­ kondensatoren 5 entsprechen, über hier als Drahtverbindungen ausgeführte elektrische Verbindungen 11 hergestellt, die durch die Ausnehmung 4 hindurchgeführt werden. Der Übersichtlichkeit halber ist wiederum nur ein Stromversorgungsaußenanschluss und eine Drahtverbindung mit einem Bezugszeichen versehen. Für die Stromversorgungsbau­ gruppenanordnung 3 wird im vorliegenden Fall eine einzelne Leiterplatte 12 verwendet, auf der die Schaltkreise und Bauelemente der Stromversorgungsbaugruppenanordnung angeordnet sind, und die als Substrat für die Stromversorgungsbaugruppenanordnung wirkt. Die Ausgangsfilterkondensatoren 5 sind auf der Leiterplatte 12 unmittelbar im an die Ausnehmung 4 angrenzenden Randbereich angeordnet, wobei die Ausgangsfilter­ kondensatoren 5 hier gleichmäßig über alle vier Ränder der Ausnehmung 4 verteilt sind. Grundsätzlich kann die Verteilung der Ausgangsfilterkondensatoren bzw. der Stromver­ sorgungsmodule aber auch anders erfolgen, d. h. die Verteilung über die Ränder der Aus­ nehmung kann auch ungleichmäßig sein; auch müssen die Ausgangsfilterkondensatoren bzw. Stromversorgungsmodule nicht auf alle Ränder der Ausnehmung 4 verteilt sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegen die Ausgangsanschlüsse der verschiedenen Stromversorgungsmodule zugehörigen Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises 2 gegenüber. Die Länge der Drahtverbindungen 11 ist somit auf ein Mini­ mum reduziert und hängt vom Abstand der Leiterplatte 12 der Stromversorgungsbau­ gruppenanordnung 3 vom Träger 1 bzw. vom integrierten Schaltkreis 2 und von der Dicke der Leiterplatte 12 ab. Mit der Anordnung gemäß Fig. 1 ist es möglich, dem integrierten Schaltkreis 2 eine Vielzahl von Versorgungsspannungen mit gleichen und/oder unterschiedlichen Spannungswerten zuzuführen, wobei die Längen der elektrischen Verbindungen 11 zwischen den Stromversorgungsaußenanschlüssen 10 des integrierten Schaltkreises 2 und den Stromversorgungsausgängen der Stromversorgungsbaugruppen­ anordnung 3 auf ein Minimum reduziert sind. Die Anordnung ist für die Stromversorgung zukünftiger Prozessorgenerationen geeignet, die hohe Versorgungsströme, große Last­ sprünge, große Stromänderungsgeschwindigkeiten von Versorgungsströmen und weiter verschärfte Anforderungen hinsichtlich zulässiger Schwankungen der Versorgungsspan­ nungen erfordern werden.

Die Anordnung gemäß Fig. 2 zeigt einen auf einem Träger 101 angeordneten integrierten Schaltkreis 102. Der Träger 101 weist auf seiner Unterseite Kontakte 103 auf, mittels derer eine Kontaktierung mit Schaltkreisen einer Grundplatine z. B. eines Personal- Computers herstellbar sind, auf die die Anordnung gemäß Fig. 2 aufsetzbar ist. Auf die Kombination aus integrierten Schaltkreis 102 und Träger 101 ist eine Stromversorgungs­ baugruppenanordnung 104 aufgesetzt, die eine als Substrat wirkende Leiterplatte 105 aufweist, auf der Stromversorgungsschaltkreise und Bauelemente unterschiedlicher Strom­ versorgungsmodule, die verschiedene Versorgungsspannungen erzeugen, angeordnet sind. Beispielhaft sind zu einem ersten Stromversorgungsmodul gehörige Bauelemente 106 und zu einem zweiten Stromversorgungsmodul gehörige Bauelemente 107 dargestellt, die jeweils zu einem Stromversorgungsmodul (Anordnung von Stromversorgungsmodulen 13 wie in Fig. 1) gehören. Die Leiterplatte 105 enthält wie die Leiterplatte 12 in Fig. 1 eine Ausnehmung 120, die sich oberhalb des integrierten Schaltkreises 102 in etwa über die Oberfläche des integrierten Schaltkreises 102 erstreckt und um die rings herum wie in Fig. 1 die verwendeten Stromversorgungsmodule angeordnet sind. Neben dem integrierten Schaltkreis 102 sind auf den Träger 101 Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 108 angeordnet. Diese sind über auf der Unterseite der Leiterplatte 105 angeordnete Kontakte 109 mit den zugehörigen Schaltkreisen der Stromversorgungsbaugruppenanordnung 104 - hier mittels einer lösbaren Verbindung durch Berührungskontakte - verbunden. Auf der anderen Seite sind die Ausgangsfilterkondensatoren 108 mit auf dem Träger 101 neben dem integrierten Schaltkreis 102 angeordneten Stromversorgungskontaktpunkten 110 - und zwar hier durch nicht lösbare Lötverbindungen - verbunden, wodurch eine elektrische Verbindung mit den Stromversorgungsaußenanschlüssen 121 (beispielhaft mit Bezugs­ zeichen versehen) des integrierten Schaltkreises 102 hergestellt wird, was Fig. 3 näher erläutert.

Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel keramische Multilayer-Kondensatoren als Ausgangsfilterkondensatoren 108 verwendet, die zwei gegen­ überliegende metallische Kontaktschichten 111 aufweisen; das Kondensatordielektrikum ist mit dem Bezugszeichen 112 bezeichnet. Über jeweils eine der beiden Kontaktschichten 111 wird ein Versorgungspotential und über die andere Kontaktschicht 111 eines Konden­ sators 108 wird das zugehörige Bezugspotential übertragen. Das Versorgungspotential und das Bezugspotential werden dabei mit Hilfe von zwei gegenüberliegenden Leiterbahnen­ schichten 113, die jeweils mit einem Kontaktpunkt 110 verbunden sind, den zugehörigen Stromversorgungsaußenanschlüssen 121 des integrierten Schaltkreises 102 zugeführt. Die Leiterbahnenschichten 113 sind elektrisch voneinander isoliert, insbesondere durch dielektrisches - beispielsweise keramisches - Material 114.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 und 3 ist außerdem eine Verkapselung 115 vorgesehen, die den integrierten Schaltkreis 102 und die Ausgangsfilterkondensatoren 108 erfasst. Auch für die Bauelemente (106, 107) der Stromversorgungsbaugruppenanordnung 104 ist als vorteilhafte Ausgestaltung eine mit dem Bezugszeichen 11 G versehene Verkapselung vor­ gesehen. Weiterhin ist eine Kühlvorrichtung 117 vorgesehen, der zur Kühlung der wärme­ erzeugenden Bauelemente der Stromversorgungsbaugruppenanordnung 104 und zur Kühlung des integrierten Schaltkreises 102 dient. Ein Vorsprung der Kühlvorrichtung 117 greift dabei durch die Ausnehmung 120 hindurch und liegt planar auf dem integrierten Schaltkreis 102 bzw. auf dem sich oberhalb des integrierten Schaltkreises 102 befindlichen Teils der Verkapselung 115 auf. Die Kühlvorrichtung 117 kann in üblicherweise ausge­ staltet werden; zur Verbesserung der Kühlung kann außerdem in üblicher Weise ein Ventilator eingesetzt werden.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausgestaltung gemäß Fig. 2. Bei dieser Anordnung ist die Leiterplatte 105 um Leiterplattenteile 105a ergänzt, die senkrecht auf der parallel zum Träger 101 bzw. integrierten Schaltkreis 102 verlaufenden Leiterplatten 105 stehen. Mindestens ein Teil der zu kühlenden Bauelemente 107 sind auf den Leiterplattenteilen 105a angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist noch eine Verkapselung 118 der auf den Leiterplattenteilen 105a angeordneten Bauelemente bzw. Schaltkreise vorgesehen. Die abgewinkelten Leiterplattenbereiche 105a können auch grundsätzlich mit anderen Winkeln auf dem Leiterplattenbereich 105 stehen. Sie sind vorteilhafterweise allerdings so angeordnet, dass sie unmittelbar an der Kühlvorrichtung 117 anliegen und ein optimaler Wärmeübergang in die Kühlvorrichtung 117 sichergestellt ist. Durch Abwinkeln von Leiterplattenbereichen wird eine kompakte Bauform der ganzen Anordnung gefördert. Fig. 4 deutet außerdem an, dass die Verkapselung 115 sich nicht unbedingt über die Stromver­ sorgungsausgangsfilterkondensatoren 108 erstrecken muss, sondern auch lediglich den integrierten Schaltkreis 102 überdecken kann, was in Fig. 4 dadurch angedeutet wird, dass die auf der rechten Seite angeordneten Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 108 nicht von der dargestellten Verkapselung 115 erfasst sind. Von der Verkapselung nicht erfasste Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 108 können bei der Fertigung der Stromversorgungsbaugruppenanordnung 104 auf die Unterseite der Leiterplatte 105 aufgelötet werden; die Kontaktierung mit Stromversorgungsaußenanschlüssen 121 ver­ bundenen und neben dem integrierten Schaltkreis 102 liegenden Kontaktpunkten auf der Oberseite des Trägers 101 erfolgt hier durch mit 109a bezeichnete Kontakte (Löt- oder Berührungskontakte). Von der Verkapselung 115 erfasste Stromversorgungsausgangs­ filterkondensatoren 108 sind in die Fertigung der Kombination aus Träger 101 und integriertem Schaltkreis 102 zu integrieren.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 5 ist gegenüber der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 die Kontaktierung der Stromversorgungsaußenanschlüsse des integrierten Schaltkreises 102 mit den entsprechenden Stromversorgungsausgangsanschlüssen der Stromversorgungs­ baugruppenanordnung 104 in weiter optimierter Weise ausgeführt. Nunmehr wird ein integrierter Schaltkreis 102 verwendet, dessen Stromversorgungsaußenanschlüsse auf seiner Oberseite heraus geführt sind, wobei die übrigen Anschlüsse des integrierten Schaltkreises 102 auf der Unterseite des integrierten Schaltkreises und damit auf der dem Träger 101 zugewandten Seite liegen. Zur Herstellung der Kontaktierungen mit der Stromver­ sorgungsbaugruppe 104 sind auf die Stromversorgungsaußenanschlüsse des integrierten Schaltkreises 102 die entsprechenden Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 108 aufgesetzt und fixiert, die wiederum auf der anderen Seite an entsprechenden Kontakt­ punkten 109 auf der Unterseite der Stromversorgungsbaugruppenanordnung 104, die in einem zentralen zusammenhängenden Bereich der Leiterplatte 105 angeordnet sind, anliegen. Weiterhin ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Verkapselung 115 vorgesehen, die den gesamten integrierten Schaltkreis 102 erfasst und sich hier über den gesamten Träger 101 erstreckt, wobei lediglich die Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 108 teilweise durch die Außenseite der Verkapselung 115 hindurchragen. Bei diesem Ansatz weist die verwendete Kühlvorrichtung 117 mehrere Vorsprünge 117a, die durch entsprechende Ausnehmungen der Leiterplatte 105 greifen. Die Vorsprünge 117a füllen dabei Räume zwischen den Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 108 aus und liegen entweder - wie hier dargestellt - auf der Verkapselung 115 oder direkt auf dem integrierten Schaltkreis 102 auf. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann als besonders bevorzugt angesehen werden, da hier unerwünschte parasitäre Effekte auf besonders effektive Weise reduziert werden.

Die Fig. 6 und 7 verdeutlichen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Anordnung sind mehrere Stromversorgungsmodule rings um einen integrierten Schaltkreis 202 auf einem Träger 201 angeordnet, wobei sowohl der integrierte Schaltkreis 202 als auch die Stromversorgungsmodule unmittelbar auf den Träger 201 aufgesetzt sind. Die Stromversorgungsmodule sind hier mit der Bezugsziffer 203 bezeichnet und weisen Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 204 und sonstige Stromversorgungs­ bauelemente/-schaltkreise 205 auf, die hier nur prinzipiell angedeutet sind. In Fig. 6 ist außerdem eine optionale Verkapselung 206 angedeutet, die sich über den integrierten Schaltkreis 202 und die Stromversorgungsschaltkreise/-bauelemente erstreckt. Fig. 7 verdeutlicht, wie die Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 204 rings um den integrierten Schaltkreis 202, und zwar in unmittelbarer Nähe desselben, angeordnet sind, um die Verbindungsleitungen zwischen den Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 204 und den korrespondierenden Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises 202 möglichst kurz zu halten; die Verbindungsleitungen sind dabei vorzugs­ weise gemäß Fig. 3 und zugehöriger Beschreibung ausgeführt. Hier sind die Stromver­ sorgungsausgangsfilterkondensatoren gleichmäßig über alle vier Seiten des integrierten Schaltkreises 202 verteilt; grundsätzlich ist aber auch eine andere Verteilung der Strom­ versorgungsausgangsfilterkondensatoren 204 um den integrierten Schaltkreis 202 möglich. So müssen beispielsweise die Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren 204 nicht auf allen vier Seiten des integrierten Schaltkreises 202 angeordnet sein. Auch bei dieser Aus­ führungsform lassen sich durch rings um den integrierten Schaltkreis verteilte Stromver­ sorgungsmodule mit eng an den integrierten Schaltkreis 202 angrenzenden Stromver­ sorgungsausgangsfilterkondensatoren 204 eine Vielzahl von gleichen oder unterschied­ lichen Versorgungsspannungen dem integrierten Schaltkreis 202 zuführen, wobei auch hier aufgrund von Verbindungsleitungen minimierter Länge zwischen den Stromver­ sorgungsausgangsfilterkondensatoren 204 und den Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises 202 parasitäre Effekte insbesondere aufgrund von nicht vernachlässigbaren Leitungsinduktivitäten effektiv reduziert sind.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung mit einer Grundplatine 301 (beispielsweise ein sogenanntes Motherboard eines Personal-Computers) auf dem ein auf einem Träger 302 aufgesetzter integrierter Schaltkreis 303 angeordnet ist, wobei die Kombination aus Träger 302 und integriertem Schaltkreis 303 wiederum zur Herstellung einer Verbindung mit den Schaltungsstrukturen der Grundplatine 301 auf einen Sockel 304 aufgesetzt ist. Neben dem Träger 302 übt hier auch die Grundplatine 301 indirekt die Funktion eines Trägers des integrierten Schaltkreises 303 aus (grundsätzlich sind auch Ausführungen möglich, bei denen der integrierte Schaltkreis direkt auf die Grundplatine 301 aufgesetzt wird; ent­ sprechendes gilt für die Ausführungen gemäß Fig. 1 bis 7, bei als Träger auch das Mother­ board eines Personal-Computers fungieren kann). Neben dem integrierten Schaltkreis 303, d. h. hier auch neben dem Träger 302 und dem Sockel 304 ist auf der Grundplatine 301 eine Stromversorgungsbaugruppe 305 angeordnet, die eine Versorgungsspannung über in der Grundplatine 306 verlaufende Verbindungsleitungen entsprechenden Kontaktpunkten auf der Unterseite des Trägers 302 und damit dem integrierten Schaltkreis 303 zuführt. Um parasitären Effekten aufgrund der nicht vernachlässigbaren Leitungslängen der Zuleitung 306 entgegenzuwirken und Schwankungen einer dem integrierten Schaltkreis 303 zugeführten Versorgungsspannung zu minimieren, enthält die Stromversorgungs­ baugruppe eine Regelschaltung 307, die mit Hilfe der Messleitungen 308 gemessene Spannungen auswertet und die an der Verbindungsleitung 306 angelegte Spannung so nachregelt, dass die dem integrierten Schaltkreis zugeführte jeweilige Versorgungsspan­ nung, die aus der an der Leitung 306 anliegenden jeweiligen Spannung abgeleitet ist, im geforderten Toleranzbereich liegt. Bei der vorliegenden Anordnung ist ein Stromver­ sorgungsausgangsfilterkondensator 309 aus der Stromversorgungsbaugruppe 305 ausge­ lagert und in unmittelbarer Nähe neben dem integrierten Schaltkreis 303 auf dem Träger 302 angeordnet (er könnte aber auch auf der dem integrierten Schaltkreis gegenüber­ liegenden Seite des Träger 302 in unmittelbarer Nähe des integrierten Schaltkreises 303 angeordnet sein); mittels der Messleitung 308 wird die am Stromversorgungsausgangsfilter­ kondensator 309 anliegende Spannung abgegriffen und der Regelschaltung 307 zugeführt. Der Stromversorgungsausgangsfilterkondensator 309 ist über nicht näher gezeigte Verbindungen, die durch den Träger 302 verlaufen, mit auf der Unterseite des Trägers 302 angeordneten Kontaktpunkten verbunden, die wiederum mit den Leitungen 306 und 308 verbunden sind. Der beschriebene Ansatz ist selbstverständlich auf die Anwendung von Stromversorgungsbaugruppen, die mehrere Versorgungsspannungen erzeugen und/ oder auf die Anwendung mehrerer um den integrierten Schaltkreis herum verteilter Strom­ versorgungsbaugruppen übertragbar. Ebenso ist nur beispielhaft ein einzelner Stromver­ sorgungsausgangsfilterkondensator 309 dargestellt. Selbst bei einem einzelnen Stromver­ sorgungsmodul sind üblicherweise mehrere parallel geschaltete Stromversorgungsausgangs­ filterkondensatoren erforderlich, um einen ausreichend hohen Kapazitätswert zu erreichen.

Die Darstellungen in den Fig. 1 bis 8 sind lediglich schematische Darstellungen zur Dar­ stellung der erfindungsgemäßen Prinzipien. Um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu gewährleisten, wurden für die Erfindung nicht wesentliche und für den Fachmann selbst­ verständliche Einzelheiten, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens ergänzen wird, nicht näher dargestellt und erläutert.

Claims (24)

1. Anordnung mit einem auf einem Träger (1, 101) montierten integrierten Schaltkreis (2, 102) und einer Stromversorgungsbaugruppenanordnung (3, 104), die auf die Kombination aus Träger (1) und integriertem Schaltkreis (2) aufgesetzt ist und deren Grundfläche sich wenigstens teilweise über die Grundfläche des integrierten Schaltkreises (2, 102) und/oder rings um die Grundfläche des integrierten Schaltkreises (2, 102) erstreckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der integrierte Schaltkreis (2) mehrere Stromversorgungsaußenanschlüsse aufweist, dass die Stromversorgungsbaugruppenanordnung (3) mehrere Stromversorgungsmodule (13) aufweist und
dass jeweils mindestens ein Stromversorgungsaußenanschluss (10) des integrierten Schaltkreises (2) mit einem gegenüberliegenden Ausgangsanschluss eines Stromversorgungsmoduls (13) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsmodule (13) auf einem eine Ausnehmung (4) aufweisenden Substrat (12) angeordnet sind, wobei die Ausgangsfilter (5) der Stromversorgungsmodule (13) im Randbereich der Ausnehmung (4) angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen, über die sich die Ausnehmung (4) und der integrierte Schaltkreis (2) erstrecken, im wesentlichen gleich sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsfilter (5) auf mehrere Ränder der Ausnehmung (4) verteilt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Ausnehmung (4) durchgreifende Kühlvorrichtung zur Kühlung des integrierten Schaltkreises (2) vorgesehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Träger (101) im Bereich neben dem integrierten Schaltkreis (102) Stromversor­ gungskontaktpunkte (110) aufweist, die mit Stromversorgungsaußenanschlüssen des inte­ grierten Schaltkreises (102) verbunden sind und
dass Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren (108) der Stromversorgungsbau­ gruppenanordnung (104) zur Herstellung von elektrischen Verbindungen mit den Strom­ versorgungskontaktpunkten zwischen einem Substrat (105) der Stromversorgungs­ baugruppenanordnung (104) und den Stromversorgungskontaktpunkten (110) angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Stromversorgungsaußenanschlüssen (110) des integrierten Schaltkreises (102) und den Stromversorgungskontaktpunkten (110) des Trägers (101) durch elektrisch gut leitende und voneinander durch Isoliermaterial (114) getrennte Schichten (113) des Trägers (101) hergestellt wird.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial (114) dielektisches Material, insbesondere keramisches Material, ist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der integrierte Schaltkreis (102) Stromversorgungsaußenanschlüsse auf seiner dem Träger (101) abgewandten Oberflächenseite aufweist und
dass die Stromversorgungsaußenanschlüsse korrespondierenden Stromversorgungsausgangs­ anschlüssen der Stromversorgungsbaugruppenanordnung (104) gegenüberliegen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren (108) zur Herstellung von elektrischen Verbindungen mit den Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises (102) zwischen einem Substrat (105) der Stromversorgungsbaugruppenanordnung (104) und den Stromversorgungsaußenanschlüssen angeordnet sind.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsbaugruppenanordnung (104) im Bereich über dem integrierten Schaltkreis (102) Ausnehmungen zur Durchführung von Vorsprüngen (117a) einer Kühlvorrichtung (117) aufweist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsbaugruppenanordnung (104) mindestens einen Substratbereich (105a) aufweist, der angewinkelt zu derjenigen Oberflächenseite des Trägers (101) steht, auf der der integrierte Schaltkreis (102) angeordnet ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der angewinkelte, insbesondere in etwa im rechten Winkel angewinkelte, Substratbereich (105a) Stromversorgungsbauteile (107) trägt und an einer zur Kühlung des integrierten Schaltkreises (102) dienenden Kühlvorrichtung (117) anliegt.

15. Anordnung mit einem auf einem Träger (201) montierten integrierten Schaltkreis (202) und mehreren rings um den integrierten Schaltkreis (202) angeordneten Stromversorgungsmodulen (204, 205) mit separaten Stromversorgungsausgangs­ anschlüssen.

16. Anordnung mit einem auf einem Träger (301, 302) angeordneten integrierten Schaltkreis (303) und einer neben dem integrierten Schaltkreis (303) angeordneten Stromversorgungsbaugruppenanordnung (305) zur Stromversorgung des integrierten Schaltkreises (303), wobei mindestens ein Stromversorgungsausgangsfilterkondensator (309) aus der Stromversorgungsbaugruppenanordnung (305) ausgelagert und in unmittelbarer Nähe des integrierten Schaltkreises angeordnet ist, wobei insbesondere zusätzlich vorgesehen ist, in der Stromversorgungsbaugruppenanordnung (305) eine Regelschaltung (307) vorzusehen, die von der Stromversorgungsbaugruppenanordnung (305) erzeugte Ausgangsspannungen unter Verwendung zusätzlicher Messleitungen (308) so regelt, dass dem integrierten Schaltkreis (303) zugeführte Versorgungsspannungen im geforderten Toleranzbereich liegen.

17. Stromversorgungsbaugruppenanordnung (3) zur Stromversorgung eines integrierten Schaltkreises (2) mit einem eine Ausnehmung (4) aufweisenden Substrat (12), auf der mehrere Stromversorgungsmodule angeordnet sind, deren Ausgangsfilter (5) im Randbereich der Ausnehmung (4) angeordnet sind.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsfilter (5) auf mehrere Ränder der Ausnehmung (4) verteilt sind.

19. Anordnung mit auf einem Träger (201) angeordneten Stromversorgungsmodulen (204, 205), die rings um einen zur Aufnahme eines integrierten Schaltkreises (202) vorgesehenen Bereich des Trägers (201) angeordnet sind.

20. Stromversorgungsbaugruppenanordnung (104) mit einer mehrere Stromversorgungsmodule (106, 107) tragenden Leiterplattenanordnung (105, 105a), wobei in einem zusammenhängenden zentralen Leiterplattenbereich mehrere den verschiedenen Stromversorgungsmodulen zugeordnete Stromversorgungskontaktpunkte (109) angeordnet sind.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zusammenhängende zentrale Leiterplattenbereich mehrere Ausnehmungen aufweist.

22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplattenanordnung (105, 105a) ein den zusammenhängenden zentralen Leiterplattenbereich enthaltenden erstes Leiterplattenteil (105) und mindestens ein angewinkelt, insbesondere in etwa rechtwinklig zum ersten Leiterplattenteil (105) stehendes zweites Leiterplattenteil (105a) aufweist, das Stromversorgungsbauteile (107) trägt.

23. Anordnung mit einem auf einem Träger (101) angeordneten integrierten Schaltkreis (102), auf dessen dem Träger abgewandten Seite mehrere Stromversorgungsausgangsfilter­ kondensatoren (108) angeordnet sind, die mit zugehörigen Stromversorgungsaußenanschlüssen des integrierten Schaltkreises (102) verbunden sind.

24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine den integrierten Schaltkreis überdeckende Verkapselung (115) vorgesehen ist, durch die die Stromversorgungsausgangsfilterkondensatoren (108) hindurchragen.