DE102004036890A1

DE102004036890A1 - Leiterplattenanordnung

Info

Publication number: DE102004036890A1
Application number: DE200410036890
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Schönholz
Original assignee: Wuerth Elektronik Rot am See GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik Rot am See GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2006-02-16

Abstract

Eine Leiterplattenanordnung enthält in einer Multilayerleiterplatte eine äußere von einer Metallhülse umgebene Abschirmbohrung, die mit einem Füllmaterial ausgefüllt ist. In dem Füllmaterial ist eine zweite ebenfalls metallisierte Bohrung koaxial eingebracht. Die innere Bohrung ist zur Signalführung bestimmt. Durch die koaxiale Anordnung wird eine konstante Abschirmung bzw. ein konstanter Abstand zur Bezugsebene erreicht. Hierdurch wird es möglich, in verschiedene Ebenen eines Multilayers umzusteigen, ohne einen Sprung in der Impedanz hervorzurufen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Leiterplatte, in die ein Signal eingeführt werden soll.
Bei Multilayer-Leiterplatten ist es häufig erforderlich, in verschiedenen Ebenen ein Hochfrequenzsignal einzuführen. Bei den bisher bekannten Möglichkeiten gibt es hier beispielsweise einen Sprung in der Impedanz, je nach der Ebene, in die das Signal eingeführt werden soll.

Im Stand der Technik werden Bohrungen, die einen bestimmten Wert der Impedanz aufweisen müssen bzw. durch die ein hochfrequentes Signal geführt wird, durch eine Vielzahl von geometrisch angeordneten Abschirmbohrungen an die Bezugslage angekoppelt. Diese Art der Ankopplung bzw. Abschirmung ist ungenau und nur bedingt zu simulieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Leiterplattenanordnung bzw. eine Leiterplatte und/oder ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte zu schaffen, bei denen es möglich ist, ein Signal in einer konstanten Abschirmung einzuführen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Leiterplattenanordnung bzw. eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder ein Verfahren mit den im Anspruch 5 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Leiterplatte enthält also dort, wo ein Signal eingeführt werden soll, ineinander geschachtelt eine äußere der Abschirmung dienende Bohrung und eine innere der Signalführung dienende Bohrung. Beide Bohrungen sind durch ihre Metallisierung definiert. Zwischen der die Abschirmungsbohrung umgebenden Metallhülse und der Signalbohrung ist ein Füllmaterial vorhanden, das dem Zweck entsprechend ausgewählt ist. Durch die Variationen der Bohrungsdurchmesser und die Auswahl des Füllmaterials der Abschirmungsbohrung lässt sich der exakte gewünschte Impedanzwert der signalführenden Bohrung herstellen.

Diese Art eines koaxialen Bohrungssystems ergibt völlig neue Möglichkeiten, Hochfrequenzsignale in einer Leiterplatte zu führen.

Besonders sinnvoll ist es, wenn die Signalbohrung koaxial zu der Metallhülse der Abschirmungsbohrung angeordnet ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die innen liegende Leiterplatte beidseits mit mindestens einer weiteren Lage verpresst ist, die vorzugsweise aus einer isolierenden Schicht und einer leitfähigen Schicht aufgebaut ist.

Die Leiterplatte mit der Signalführung wird folgendermaßen hergestellt. Am Anfang wird eine doppelseitige bzw. mehrlagige Leiterplatte hergestellt, die durch sequenzielle Verpressungen den inneren Aufbau eines Multilayers darstellt und im Folgenden als innen liegende Leiterplatte bezeichnet wird.

In diese innen liegende Leiterplatte wird mindestens eine Abschirmbohrung mit größerem Durchmesser gebohrt. Die Bohrungswand wird dann metallisiert. Anschließend wird die Bohrung mit dem Füllmaterial gefüllt, beispielsweise einem Lacksystem. Dieses Füllmaterial härtet dann aus. Anschließend wird die Oberfläche des innen liegenden Multilayers planarisiert und strukturiert. Dabei wird das Leiterplattenlayout erzeugt.

Anschließend kann in einer weiteren Sequenz auf die innen liegende Leiterplatte beidseits mindestens eine weitere Lage verpresst werden, die aus Isolationsmaterial und einer leitfähigen Schicht aufgebaut ist.

In die jetzt innen liegenden Bohrungen des Multilayers werden jetzt die im Durchmesser kleineren Signal führenden Bohrungen gebohrt. Anschließend werden diese metallisiert. Dadurch entsteht das koaxiale System aus Abschirmungsbohrung und Signal führendem Leiter.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Leiterplatte mit einer Abschirmungsbohrung und einer Signal führenden Bohrung;
2 schematisch eine perspektivische Darstellung der Anordnung, die im Schnitt in 1 dargestellt ist.
3 eine der 1 entsprechende Darstellung bei einer Leiterplattenanordnung mit zwei Sequenzen;
4 eine der 3 entsprechende Darstellung bei einer weiteren Ausführungsform;
5 eine nochmals weitere Ausführungsform.
Die Schnittdarstellung der 1, die durch eine Leiterplattenanordnung gelegt ist, zeigt in der Mitte eine Multilayerleiterplatte 1. Durch diese Multilayerleiterplatte 1 ist eine Bohrung 2 hindurch geführt, deren Wand dann mit einer Metallisierung 3 versehen ist. Dadurch wird eine Hülse gebildet, die die Bohrungswand auskleidet. Nach der Metallisierung zur Bildung der Hülse ist die Bohrung mit einem Füllmaterial 7 ausgefüllt, beispielsweise einer Lackschicht, die dann aushärtet. Mit beiden Seiten der Multilayerleiterplatte ist dann eine weitere Schicht 4 verpresst, die auf ihrer der Multilayerleiterplatte zugewandten Seite eine metallische Schicht 5 und weiter außen eine isolierende Schicht 6 aufweist. Die metallische Schicht 5 verbindet sich dadurch mit der Metallisierung der Bohrungswand der Bohrung 2.
Anschließend ist koaxial zu der Bohrung 2, die jetzt durch das Füllmaterial 7 ausgefüllt ist, eine weitere in ihrem Durchmesser kleinere Bohrung 8 eingebracht, deren Bohrungswand anschließend ebenfalls metallisiert wird. Mit bei deren Enden der dadurch gebildeten metallischen Hülse 9 ist jeweils eine Leiterbahn 10 verbunden. Der Schnitt der 1 zeigt diese metallische Hülse 9 in Seitenansicht, 2 in teilweise geschnittener Darstellung.
Was in 1 für eine einzelne Bohrung beschrieben wurde, gilt natürlich auch für eine Vielzahl von Bohrungen, die in der Leiterplatte 1 angeordnet sein können. 2 zeigt eine dieser koaxialen Bohrungen im Teilschnitt, die andere in teilweiser Ansicht. Auf beiden Seiten der aus der mittleren Leiterplatte 1 und den beiden äußeren Schichten 4 beste henden Einheit sind Signalleitungen 10 vorhanden, die mit der metallischen Hülse 9 der Signal führenden Bohrung 8 verbunden sind.
Die 3 zeigt eine Anordnung, bei der zwei Leiterplatten, so wie sie in 1 dargestellt sind, unter Zwischenlage eines Prepregs 11 sequenziell verpresst sind. Dadurch kann mit Hilfe der durchgehenden Bohrungen von der äußeren Signal führenden Bahn 10 ein Signal zu der inneren Signalführung 10 eingekoppelt werden. Die beiden in 3 zu sehenden koaxialen Bohrungen sind durch den Prepreg 11 voneinander getrennt.
4 zeigt eine Anordnung, bei der eine koaxiale Bohrung vollständig durch die beiden Sequenzen hindurch geht. Dadurch wird das eingekoppelte Signal an die Signalbahn 10 in der Mitte der Anordnung eingekoppelt, die beiden Sequenzen gemeinsam ist. Dies ergibt ein "Offset Stripline"-System.
5 zeigt nun eine Anordnung, wo zentral zwei Signalbahnen 10 vorhanden sind, die durch einen Prepreg 11 voneinander getrennt sind. Durch die durchgehende Bohrung wird das Signal damit in beide Sequenzen eingekoppelt. Dies ergibt ein "Broadside Stripline"-System.

Claims

Leiterplattenanordnung mit Signalführung, mit 1.1 einer innen liegenden Leiterplatte (1), 1.2 einer in der Leiterplatte (1) angeordneten Abschirmbohrung (2), die 1.2.1 von einer metallischen Hülse (3) umgeben und 1.2.2 mit Füllmaterial (7) gefüllt ist, sowie mit 1.3 einer Signalbohrung (8), die 1.3.1 in dem Füllmaterial (7) innerhalb der Abschirmbohrung (2) angeordnet und 1.3.2 durchkontaktiert ist.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1, bei der die Signalbohrung (8) koaxial zu der Metallhülse (3) der Abschirmbohrung (2) angeordnet ist.
Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die innen liegende Leiterplatte (1) beidseits mit mindestens einer weiteren Lage (4) verpresst ist, die aus einer isolierenden (6) und einer leitfähigen Schicht (5) aufgebaut ist.
Leiterplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bohrungen einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte (1) mit folgenden Verfahrensschritten: 5.1 in eine Leiterplatte (1) wird ein Loch (2) gebohrt, 5.2 die Bohrungswand des Lochs (2) wird metallisiert, 5.3 in das Innere der Bohrung (2) wird ein Füllmaterial (7) eingebracht, 5.4 in das Füllmaterial (7) wird ein Loch (8) gebohrt, 5.5 das Loch (8) wird metallisiert.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das innere Loch (8) koaxial zu der metallisierten Wand des äußeren Lochs (2) gebohrt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Leiterplatte (1) beidseits mit einer weiteren Lage (4) aus einer leitfähigen Schicht (5) und einer Isolierschicht (6) verpresst wird.