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Die
Verwendung einer dicken gedruckten Schaltungsplatine (PCB) mit hohen
Schichtzählwerten
bedeutet, dass Signale längere
Entfernungen zurücklegen,
um Verbindungen von einer Schicht zu einer anderen herzustellen.
Signale sind empfindlich gegenüber
längeren
Entfernungen einer Impedanzdiskontinuität. Diskontinuität kann die
Qualität
von Hochgeschwindigkeitssignalen aufgrund von Signalreflexion, Dämpfung und
anderer Verschlechterungsphänomene
verschlechtern.
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Signalbahnen
in unterschiedlichen PCB-Schichten werden normalerweise durch die
Bildung von leitfähigen
Durchkontaktierungen, die sich durch die Platine erstrecken, verbunden.
Dicke Platinen können
stark mit Komponenten und Vorrichtungen mit Schichten bestückt sein,
die komplizierte, hochpräzise
Bahnen mit feinem Detail enthalten. Durchkontaktierungen, die die
Bahnen verbinden, können
auf ähnliche
Weise hochgradig kompliziert und streng spezifiziert sein. Ein Bohren
von kleinen und komplizierten streng spezifizierten Durchkontaktierungen
in den dicken gedruckten Schaltungsplatinen ist aufgrund verschiedener Überlegungen schwierig,
die eine Schwankung einer zweidimensionalen Ausrichtung von Strukturen
auf den verschiedenen Schichten, die gesteigerte Wahrscheinlichkeit eines
Bohrspitzenbruchs bei den Platinen gesteigerter Dicke und anderes
umfassen. Eine Verwendung von Durchkontaktierungen, um Signale über unterschiedliche
Schichten zu übertragen,
fügt Signalimpedanzdiskontinuität hinzu,
was das Signal potentiell verschlechtert.
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Impedanzdiskontinuitätsprobleme
können für Hochgeschwindigkeitssignale,
die von einer Schicht zu einer anderen in einer dicken gedruckten Schaltungsplatine übertragen
werden, große
Bedeutung erlangen. Zum Beispiel können sich besondere Schwierigkeiten
für Bladed-Computer
ergeben, bei denen eine sehr große Anzahl von Computern miteinander
verbunden sind, entweder direkt oder durch eine Netzwerkverknüpfung. Eine
Hochgeschwindigkeitszwischenverbindung wird normalerweise verwendet,
um die mehreren Computer zu verbinden. Die Hochgeschwindigkeitszwischenverbindung
erstreckt sich durch eine Rückwandplatine
von einem einzelnen Computer zu einem Zwischenverbindungsschalter.
Die Rückwandplatine
ist normalerweise dick, um mehrere Leitverbindungen zu ermöglichen
und eine ausreichende mechanische Festigkeit zu liefern. Bei den
Zwischenverbindungssignalen kann es sich um Signale von mäßig hoher
Geschwindigkeit mit geringer Toleranz für eine Impedanzdiskontinuität und eine
andere Signalverschlechterung und -dämpfung handeln, die bei einer
Signalübertragung
durch die Durchkontaktierungen auftreten.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Komponente zur
Einführung
in ein Loch, ein Substrat und ein Verfahren zum Verbinden von Signalspuren
in einem Substrat mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Komponente gemäß Anspruch 1 oder 24, ein Substrat
gemäß Anspruch
7 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch
15 gelöst.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Verwendung bei einer gedruckten Schaltungsplatine
ermöglicht
eine Komponente zur Einführung
in ein Loch in einem Mehrschichtsubstrat eine Impedanzanpassung
des Substrats. Die Komponente weist einen leitfähigen Massekern, der angeordnet
ist, um sich durch mehrere Schichten des Substrats zu erstrecken,
wenn die Komponente eingeführt
ist, eine dielektrische Schicht, die lateral den leitfähigen Massekern
umschließt,
und eine Signalleiterschicht auf, die lateral mit der dielektrischen Schicht
gekoppelt ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung, die sich sowohl auf Struktur als auch Betriebsverfahren
beziehen, können
am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die
beiliegenden Zeichnungen verstanden werden. Es zeigen:
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1A und 1B eine
zweidimensionale Seitenbildansicht bzw. eine perspektivische Bildansicht,
die ein Ausführungsbeispiel
einer Komponente veranschaulichen, die in ein Loch in einem Mehrschichtsubstrat
eingeführt
werden kann und ein impedanzangepasstes Schalten eines Substrats
ermöglicht;
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2A bis 2C eine
zweidimensionale Seitenbildansicht, eine perspektivische Bildansicht bzw.
eine zweidimensionale Seitenansicht mit konzeptionellen Leitungsübertragungswegen,
die ein Ausführungsbeispiel
einer Komponente bei einer symmetrischen Konfiguration veranschaulichen;
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3 eine
konzeptionelle Querschnittsansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Substrats zeigt,
das eine Komponente umfasst, die zur Verwendung für ein impedanzangepasstes
Schalten in der Lage ist;
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4 eine
konzeptionelle Querschnittsansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Substrats zeigt,
das eine Komponente umfasst, die zur Verwendung für ein impedanzangepasstes
Schalten in der Lage ist, und das eine Massezusammensetzung umfasst;
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5A bis 5C konzeptionelle
Querschnittsansichten, die ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Durchführen
eines impedanzangepassten Schaltens bei einem Substrat zeigen;
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6A bis 6C konzeptionelle
Querschnittsansichten, die ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Vorbereiten eines Substrats für ein impedanzangepass tes Schalten
durch ein Bilden einer Massezusammensetzung zeigen;
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7A bis 7D mehrere
konzeptionelle Bildansichten, die ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Herstellen einer impedanzgesteuerten Komponente veranschaulichen;
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8 eine
konzeptionelle Bildansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Herstellen einer symmetrischen Komponente veranschaulicht; und
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9 eine
konzeptionelle Querschnittsansicht, die ein weiteres exemplarisches
Ausführungsbeispiel
eines Substrats zeigt, das eine Komponente umfasst, die zur Verwendung
für ein
impedanzangepasstes Schalten in der Lage ist.
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Impedanzdiskontinuitätsleistung
wird durch eine impedanzgesteuerte Komponente verbessert, die ein
Signal von einer Schicht zu einer anderen einer gedruckten Mehrschichtschaltungsplatine überträgt. Die
Komponente wird in ein Loch eingeführt, das an einem geeigneten
Ort zum Übertragen
eines Signals von einer Schicht zu einer anderen in die gedruckte
Schaltungsplatine gebohrt ist.
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Die
impedanzgesteuerte Komponente kann einen Signalqualitätsverlust
bei Bahnen verhindern, die Schichten schalten. Bei einigen Ausführungsbeispielen
kann die impedanzgesteuerte Komponente verwendet werden, um eine
Entwurfs- und Prüfungskomplexität durch
ein Verringern von Durchkontaktierungsimpedanzfehlanpassungen zu
verringern. Auf ähnliche
Weise können
eine Platinennachverarbeitung, um eine Impedanzdiskontinuität zu verringern, und
die zugeordneten Kosten unter Verwendung der veranschaulichenden
Strukturen und Techniken vermieden werden.
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Normalerweise
weist die veranschaulichende impedanzgesteuerte Komponente unter
den Umständen,
dass ein leitfähiges
Material durch die Durchkontaktierung nicht gleichmäßig verteilt,
eine geringere Impedanzschwankung auf als eine „Durchfluss"-Durchkontaktierung.
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Eine
Verwendung der impedanzgesteuerten Komponente kann auch eine Bahnimpedanzanpassung
unabhängig
davon ermöglichen,
ob Signalwege zwischen Schichten verbunden sind, insbesondere bei
dickeren Platinen. Die impedanzgesteuerte Komponente kann durch
eine gesteigerte Impedanzsteuerung während der Herstellung der Komponente auch
strengere Impedanzziele bei der gedruckten Schaltungsplatine erreichen.
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Unter
Bezugnahme auf die 1A und 1B veranschaulichen
eine zweidimensionale Seitenbildansicht bzw. eine perspektivische
Bildansicht ein Ausführungsbeispiel
einer Komponente 100, die in ein Loch in einem Mehrschichtsubstrat eingeführt werden
kann und eine Signalübertragung zwischen
Signalspuren an unterschiedlichen Schichten mit einem impedanzangepassten
Schalten eines Substrats ermöglicht.
Die Komponente 100 weist einen leitfähigen Massekern 102,
der angeordnet ist, um sich durch mehrere Schichten des Substrats
zu erstrecken, wenn die Komponente eingeführt ist, eine dielektrische
Schicht 104, die den leitfähigen Massekern lateral umschließt, und
eine Signalleiterschicht 106 auf, die lateral mit der dielektrischen
Schicht 104 gekoppelt ist.
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Die
Komponente 100 kann ferner eine leitfähige Masseverbindung 108 aufweisen,
die elektrisch mit einem Ende des leitfähigen Massekerns 102 gekoppelt
ist.
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Die
veranschaulichende Komponente ist eine unsymmetrische (single-ended)
Komponente 100 mit einer Signalleiterschicht 106,
die als eine einzige zusammenhängende
Schicht konfigu riert ist, die die dielektrische Schicht 104 zumindest
teilweise umschließt.
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Bei
dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der leitfähige
Massekern 102 entlang einer Längsachse 110, die
im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Lochs in dem Substrat
ist, in das die Komponente 100 eingeführt wird. Die dielektrische
Schicht 104 weist eine zylindrische Konfiguration mit einer
Längsachse 112 auf,
die mit der Massekernlängsachse 110 zusammenfällt oder parallel
zu derselben ist.
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Eine
Impedanz bei der Komponente 100 kann durch eine Auswahl
eines dielektrischen Materials in der dielektrischen Schicht 104 und
eine relative Beabstandung zwischen dem leitfähigen Massekern 102 und
Leitern in der Signalleiterschicht 102 gesteuert werden.
Zum Beispiel können
der Durchmesser d1 des Zylinders, der die Signalleiterschicht 106 bildet,
und die Dicke d2 der dielektrischen Schicht ausgewählt werden,
um eine Komponentenimpedanz zu bestimmen.
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Die
Komponente 100 kann ansonsten als ein Stecker, ein Einführungsstück, ein
Divet oder mit einem anderen Namen bezeichnet werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 2A und 2B veranschaulichen
eine zweidimensionale Seitenbildansicht bzw. eine perspektivische
Bildansicht ein Ausführungsbeispiel
einer Komponente 200 bei einer symmetrischen (differential)
Konfiguration. 2C zeigt die zweidimensionalen
Seitenbildansicht, die konzeptionelle Leitungsübertragungswege 214 umfasst.
Bei der Komponente handelt es sich um eine Symmetrisches-Paar-Komponente 200,
und die Signalleiterschicht ist als ein Paar von getrennten Signalleitern 206 und 207,
z. B. Signal_0-Leiter 206 und Signal_1-Leiter 207,
konfiguriert, die in der Lage sind, unterschiedliche Signalspuren
in dem Substrat leitfähig
zu kontaktieren. Das symmetrische Paar Signal_0 und Signal_1 sind
gegenseitig aufeinander referenziert und auf Masse referenziert.
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Die
symmetrische Komponente 200 weist auch einen leitfähigen Massekern 202 auf,
der sich entlang einer Längsachse 210 erstreckt,
die im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Lochs in dem Substrat
ist, in das die Komponente 200 eingeführt wird. Eine dielektrische
Schicht 204 weist eine zylindrische Konfiguration mit einer
Längsachse 212 auf,
die mit der Massekernlängsachse 210 zusammenfällt oder
zu derselben parallel ist. Eine leitfähige Masseverbindung 208 ist
elektrisch mit einem Ende des leitfähigen Massekerns 202 gekoppelt
und wird als eine Masseverbindung mit einer gedruckten Schaltungsplatine
verwendet.
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Signale
können
nur in einem begrenzten Impedanzbereich übertragen werden. Symmetrische Signale
weisen gewöhnlich
eine begrenztere Toleranz gegenüber
einer Impedanzschwankung auf als unsymmetrische Signale.
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Der
Abstand DA zeigt eine Dicke des dielektrischen Raums, der durch
die dielektrische Schicht 204 gebildet wird. Ein Abstand
DB veranschaulicht eine Trennung zwischen Signal_0 und Signal_1
bei der symmetrischen Konfiguration.
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Unter
Bezugnahme auf 3 zeigt eine konzeptionelle
Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel
eines Substrats 300, das mehrere Substratschichten 302 aufweist,
die Signalspurschichten 304 und Isolationsschichten 310,
z. B. dielektrische Isolationsschichten, umfassen. Die Substratschichtmehrzahl 302 ist
durch ein Loch 312 an einem Ort durchbohrt, der zum Übertragen
eines Signals zwischen zumindest zwei Signalspurschichten 304 geeignet ist.
Das Substrat 300 weist ferner eine Komponente 320 zur
Einführung
in das Loch 312 auf, die eine Signalübertragung zwischen den Signalspurschichten 304 ermöglicht.
Die Komponente 320 weist einen leitfähigen Massekern 322,
der für
eine Einführung durch
mehrere Schichten der Substratschichtmehr zahl 302 angeordnet
ist, eine dielektrische Schicht 324, die den leitfähigen Massekern 322 lateral
umschließt,
und eine Signalleiterschicht 326 auf, die lateral mit der
dielektrischen Schicht 324 gekoppelt ist.
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Bei
dem Substrat 300 handelt es sich normalerweise um eine
gedruckte Schaltungsplatine. Ein spezielles Beispiel einer gedruckten
Schaltungsplatine, die gegenüber
einer Impedanzdiskontinuität
aufgrund von Dicke empfindlich ist, ist eine Eingangs-/Ausgangsrückwandplatine
mit einer Dicke von normalerweise zwischen ¼ und ½ Zoll und von 30 bis 45 Schichten,
mit Signalen, die zwischen allen Schichten einschließlich der
obersten und der untersten Schicht geleitet werden, und einer Hochgeschwindigkeitssignalübertragung
bei Raten von etwa 6 Gigabyte pro Sekunde. Die veranschaulichenden Strukturen
und Techniken können
sowohl bei dickeren als auch dünneren
gedruckten Schaltungsplatinen mit entweder weniger oder mehr Schichten
und Schnittstellen, die Signale mit niedrigeren und höheren Raten übertragen,
angewendet werden.
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Eine
Verwendung der Komponente 320 verringert oder beseitigt
eine Impedanzdiskontinuität, die
bei der Verwendung von Durchkontaktierungen, um Signale in den mehreren
Schichten zwischenzuverbinden, inhärent ist.
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Bei
dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel
umfasst das Substrat 300 eine Masseebenenschicht 314 auf
einer äußeren Substratschicht und
eine leitfähige
Masseverbindung 328 in der Komponente 320, die
elektrisch mit einem Ende des leitfähigen Massekerns 322 gekoppelt
ist und die Masseebenenschicht 314 leitfähig kontaktiert,
wenn die Komponente 320 vollständig in das Loch 312 eingeführt ist.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann es sich bei der Komponente 320 um eine unsymmetrische
Komponente handeln, wobei die Signalleiterschicht 326 als
eine einzige zusammenhängende Schicht
konfiguriert ist, die die dielektrische Schicht 324 zumindest
teilweise umschließt.
Bei anderen Ausführungsbeispielen
kann die Komponente 320 eine Symmetrisches-Paar-Komponente
sein, wobei die Signalleiterschicht 326 als ein Paar von
getrennten Signalleitern konfiguriert ist, die in der Lage sind, unterschiedliche
Signalspuren in dem Substrat 300 leitfähig zu kontaktieren.
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Bei
dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der leitfähige
Massekern 322 entlang einer Längsachse 330, die
im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 332 des Lochs
in dem Substrat 300 ist. Die dielektrische Schicht 324 weist eine
zylindrische Konfiguration mit einer Längsachse 334 auf,
die mit der Massekernlängsachse 330 zusammenfällt oder
zu derselben parallel ist.
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Die
Komponente 320 kann durch eine Auswahl eines dielektrischen
Materials in der dielektrischen Schicht 324 und eine relative
Beabstandung zwischen dem leitfähigen
Massekern 322 und den Leitern in der Signalleiterschicht 326 impedanzgesteuert
sein.
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Bei
einem Beispiel einer Anwendung der veranschaulichenden Strukturen
und Verfahren kann das Substrat 300 als eine gedruckte
Mehrschichtschaltungsplatine (PCB) konfiguriert sein.
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Unter
Bezugnahme auf 4 zeigt eine konzeptionelle
Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel
eines Substrats 400, das eine Massezusammensetzung 404 umfasst.
Das Substrat 400 weist mehrere Substratschichten 402,
die den in 3 gezeigten Schichten ähnlich sind,
auf und umfasst ferner eine Massezusammensetzung oder Durchkontaktierungen 404,
die in ausgewählten
Substratschichten in einer ausgewählten Position relativ zu der
Komponente 320 gebildet sind. Eine Massezusammensetzung 404 kann
bei einigen Implementierungen hinzugefügt werden, um elektromagnetische Störung (EMI)
einzudämmen.
Eine Massezusammensetzung 404 kann in der Form von Durchkontaktierungen
konfiguriert sein, die Masseschichten in der gedruckten Schaltungsplatine
(PCB) verbinden, eine elektromagnetische Störung (EMI) innerhalb der verbundenen
Masseschichten und Zusammensetzung 404 eindämmen und
absorbieren.
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Unter
Bezugnahme auf die 5A bis 5C zeigen
mehrere konzeptionelle Querschnittsansichten ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zum Durchführen
eines impedanzangepassten Schaltens bei einem Substrat 500.
Das Verfahren kann verwendet werden, um Signalspuren in dem Substrat 500 zu
verbinden, und weist ein Liefern des Substrats 500 mit
mehreren Substratschichten auf, die Signalspurschichten und Isolationsschichten
umfassen, wie es in 5A gezeigt ist. Ein Loch 502, das
in 5B veranschaulicht ist, ist in der Substratschichtmehrzahl 500 an
einem Ort gebildet, der zum Übertragen
eines Signals zwischen zumindest zwei Signalspurschichten geeignet
ist. Eine impedanzgesteuerte Komponente 504, die in 5C gezeigt
ist, wird in das Loch 502 eingeführt. Die impedanzgesteuerte
Komponente 504 umfasst einen inneren leitfähigen Massekern,
eine dielektrische Schicht, die den leitfähigen Massekern umschließt, und
eine Signalleiterschicht, die über
der dielektrischen Schicht liegt.
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Das
Substrat 500 kann eine Masseebenenschicht 506 an
einer äußeren Substratschicht 508 aufweisen.
Das Verfahren weist ferner im Allgemeinen ein leitfähiges Koppeln
einer leitfähigen
Masseverbindung 508 der Komponente 504 mit der
Masseebenenschicht 506 auf.
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Die
Komponente 504 kann zur gleichen Zeit wie andere Oberflächenbefestigungstechnologiekomponenten
oder -vorrichtungen auf eine Platzierung auf der Platine hin unter
Verwendung einer automatischen Aufnahme- und Platzierungsausrüstung in
das Substrat 500, z. B. in eine gedruckte Schaltungsplatine,
eingebaut werden. Der Kopf, der auch die leitfähige Masseverbindung genannt
wird, kann an eine Masseebene an der Platine auf einer Seite der
gedruckten Schaltungsplatine gelötet
werden, abhängig
davon, wie die Komponente 504 geladen ist. Das Massepotential
kann die Referenzebene für die
gesteuerte Impedanz sein.
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Unter
Bezugnahme auf die 6A bis 6C zeigen
mehrere konzeptionelle Querschnittsansichten ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zum Vorbereiten eines Substrats 600 für ein impedanzangepasstes
Schalten durch ein Hinzufügen
einer Massezusammensetzung. 6A zeigt
ein Substrat 600 vor einem Hinzufügen einer Massezusammensetzung.
Löcher 602 werden
normalerweise unter Verwendung eines Laserbohrens in das Substrat 600 gebohrt,
wie es in 6B gezeigt ist. Eine Massezusammensetzung
oder Durchkontaktierungen 604 können in ausgewählte Substratschichten
an einer ausgewählten
Position relativ zu den Komponenten eingefüllt werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 7A bis 7D veranschaulichen
mehrere konzeptionelle Bildansichten ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Herstellen einer impedanzgesteuerten Komponente 700.
Bei dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel
weist die Komponente 700 eine Struktur auf, die einem Koaxialkabel ähnlich ist,
mit der Ausnahme, dass sich der Signalleiter 708 an der äußeren Komponentenoberfläche befindet
und sich die Referenzmasse 702 im Inneren befindet. Im
Gegensatz dazu haben Koaxialkabel den Signalleiter innen und eine
Massereferenz/Abschirmung außen. Ein
Positionieren des Signalleiters 708 an der äußeren Oberfläche ist
ermöglicht,
weil ein Schutz des Signals vor Rauschaufnahme oder -emission normalerweise
innerhalb der gedruckten Schaltungsplatinenstruktur unnötig ist.
Bei Konfigurationen und Bedingungen, bei denen eine Eindämmung von
und ein Schutz vor elektromagnetischer Störung (EMI) erwünscht ist,
kann eine Massezusammensetzung verwendet werden, wie dieselbe in 4 veranschaulicht
ist.
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Die
Herstellung der Komponente 700 beginnt mit einem Liefern
eines leitfähigen
Massekerns 702. Der Massekern 702 ist aus einem
leitfähigen Material,
normalerweise einem Metall oder einer leitfähigen Legierung, gebildet.
Bei einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel kann der leitfähige Massekern 702 in
der Form eines Zylinders vorliegen, wie es in 7A gezeigt
ist. Eine leitfähige
Masseverbindung 704, die in 7B gezeigt
ist, kann mit einem Ende des leitfähigen Massekerns 702 verbunden
sein. In 7C wird eine dielektrische Schicht 706 lateral
außen
an dem leitfähigen
Massekern 702 aufgebracht. Eine Signalleiterschicht 708 wird
lateral außen
an der dielektrischen Schicht 706 gebildet, wie es in 7D veranschaulicht
ist. Die Signalleiterschicht 706 kann aus einem beliebigen
geeigneten leitfähigen
Material, wie z. B. einer massiven Metallschicht, einer teilweisen
Außenschichtabdeckung,
einem Gitternetz, einem Metallaußenabdeckungsstreifen, der
nur mit einem beschränkten
Abschnitt des Substrats Kontakt herstellt, und dergleichen, hergestellt
werden. Die Signalleiterschicht 708 ist über der dielektrischen
Schicht 706 gezeigt, wobei Signale über eine einzige zusammenhängende Schicht
geleitet werden, die zumindest teilweise die dielektrische Schicht
auf der äußeren zylindrischen
Oberfläche
der Komponente 700 umschließt, die als eine unsymmetrische
Komponente wirksam ist.
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Der
leitfähige
Kern 702 und die Signalleiterschicht 708 werden
aus einem beliebigen geeigneten leitfähigen Material hergestellt.
Zum Beispiel werden gewöhnlich
Kupfer oder Gold verwendet. Die dielektrische Schicht 706 kann
aus einem beliebigen geeigneten dielektrischen Material hergestellt
werden, das dielektrische Kunststoffe, Keramik, Beschichtungen, Standardklassendielektrika,
wie z. B. FR4, dielektrische Koaxialkabelkunststoffe und dergleichen
umfasst. Signalwegleiter werden normalerweise aus Metallen, wie
z. B. Kupfer oder Gold, hergestellt, obwohl andere geeignete Materialien
möglich
sind. Rückwegleiter
können
aus Materialien wie z. B. Kupfer, Silber oder Gold, aber auch Zinn,
Bronze, Nickel, Messing u. a. hergestellt werden.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann der leitfähige
Massekern 702 als ein leitfähiger Stab konfiguriert sein,
der sich entlang einer Längsachse 710 erstreckt.
Die dielektrische Schicht 706 kann auch als ein Zylinder
mit einer Längsachse 712 konfiguriert sein,
die parallel zu der Massekernlängsachse 710 ist oder
mit derselben zusammenfällt.
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Die
Komponente 700 kann mit einer ausgewählten dielektrischen Dicke
und somit mit ausgewählten
Abständen
zwischen Leitern konfiguriert sein. Auf ähnliche Weise sind die Materialien,
die leitfähige
Materialien und dielektrische Materialien umfassen, ausgewählt, um
eine Impedanz bei der Komponente zu steuern. Bei einigen Ausführungsbeispielen
wird Impedanz durch ein Auswählen
des dielektrischen Materials zur Verwendung in der dielektrischen
Schicht und ein Auswählen
einer relativen Beabstandung zwischen dem leitfähigen Massekern und zumindest
einem Leiter in der Signalleiterschicht gesteuert.
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Signalimpedanz
hängt von
dem radialen Trennungsabstand zwischen dem Signalleiter und dem
Massereferenzkern, Abstand D2 in 1A, 1B und
Abstand DA in 2A, 2B, 2C, ab.
Signalimpedanz hängt
ferner von dem Durchmesser und dem Umfang einer Signalleitung, Abstand,
Abstand D1 in den 1A, 1B und
Abstand DB in den 2A, 2B, 2C ab.
Impedanz (Z) ist direkt proportional zu einem spezifischen Widerstand
(p) und der Länge
(L) des dielektrischen Materials und umgekehrt proportional zu der
externen Kernfläche
(A) oder dem Signalweg der Komponente. Ein Widerstandswert des inneren
Kerns oder des Rückwegs
der Komponente kann an den Widerstandswert des externen Kerns oder
des Signalwegs der Komponente angepasst werden. Eine Widerstandswertanpassung
ermöglicht
es einem Entwickler, zusätzliche
Kontrolle über
die Signalimpedanz zu haben. Eine Impedanzberechnung ist ferner
in verschiedenen Veröffentlichungen
beschrieben. Zum Beispiel beschreibt High-Speed Digital System Design:
A Handbook of Interconnect Theory and Design Practices, von Stephen
H. Hall, Garrett W. Hall und James A. McCall, Wiley-IEEE Press,
1. Aufl., 25. August 2000, auf Seite 13 eine Impedanzberechnung.
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Unter
Verwendung der unsymmetrischen Komponente stellt ein Wechselstrom-(AC)
Signal an einem Leiter den Energiezustand dar, wenn sich ein Strom
mit einem äquivalenten
Strom an dem Rückweg
durch das Substrat bewegt. Eine Analyse kann die Beziehung und den
physischen Aufbau des Rückwegs,
Rückwegbreite,
Verschiebung von dem Signalweg zu dem Rückweg, Dicke des dielektrischen Materials,
spezifischen Widerstand des dielektrischen Materials, Substratdielektrizitätskonstante
und dergleichen berücksichtigen.
Die verschiedenen Parameterwechselwirkungen können hochgradig nichtlinear
sein, und Wechselwirkungen der verschiedenen Parameter können komplex
sein. Um eine Analyse zu vereinfachen, kann eine Impedanz auch unter Verwendung
eines Auflösers
eines zwei- oder dreidimensionalen Feldes berechnet und gesteuert
werden, der eine Analyse der Feldfläche durch ein Quantisieren
eines Punktes in dem Feld ermöglicht,
um ein tatsächliches
Modell der Wechselwirkungen zu erzeugen.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann ein Feldauflöser
eine Randelementverfahrens-(BEM)Analyse verwenden, um äquivalente Schaltungsmodelle
von allgemeinen Mikrostreifen- und Streifenleitungsübertragungsleitungsstrukturen zu
erzeugen, um Ausgangsmatrizen von abgeleiteten parasitären Elementen
zu erzeugen, wie z. B. Induktivitäts-, Kapazitäts- und
Widerstandswertsmatrizen. Ausgangsmatrizen können ferner Spannungs- und/oder
Strommodeformen und -geschwindigkeiten, Impedanzen und verschiedene Übertragungsleitungsmodelle
umfassen, die durch Analyseelemente oder -programme gelesen werden
können,
wie z. B. SPICE-Anwendungen
zur Vorentwurfssimulation und Regelerzeugung.
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Andere
Feldauflöser
können
Schaltungs- und Übertragungsleitungssimulationen
integrieren und elektromagnetische Wechselwirkungen bei Mehrschichtchipbausteinen
und gedruckten Schaltungsplatinen berechnen, wobei elektromagnetische Wechselwirkungen
innerhalb von Bausteinen berücksichtigt
werden, die Bausteinresonanz, Komponentenkopplung und Wechselwirkungen
zwischen Schaltungen und Bausteinen umfassen.
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Ein
beliebiger geeigneter Typ von Feldauflöser kann verwendet werden,
abhängig
von Charakteristika der bestimmten gedruckten Schaltungsplatine oder
anderen Struktur.
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Unter
Bezugnahme auf 8 kann die Komponente ferner
bearbeitet werden, um eine symmetrische Komponente 800 zu
bilden, durch ein Bilden eines Musters in der Signalleiterschicht 802,
das ein erstes 802A und ein zweites 802B umfasst
und die Signalleiterschicht 802 in symmetrische Signalleiter trennt.
Bei der Symmetrisches-Paar-Komponente 800 ist die Signalleiterschicht 802 als
ein Paar von getrennten Signalleitern 802A und 802B konfiguriert, die
in der Lage sind, unterschiedliche Signalspuren in einem Substrat
leitfähig
zu kontaktieren.
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Unter
Bezugnahme auf 9 zeigt eine konzeptionelle
Querschnittsansicht ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel
eines Substrats 900, das eine Komponente 902 umfasst,
die zur Verwendung für
ein impedanzangepasstes Schalten in der Lage ist. Das Loch in dem
Substrat 900 kann in einer beliebigen geeigneten Konfiguration
oder einem beliebigen Winkel gebildet sein, und die Komponente 902 kann
eine beliebige geeignete Form aufweisen. Die veranschaulichende
Komponente 902 weist einen Erdungskopf 904 auf,
der mit dem Komponentenkörper
in einem spitzen Winkel verbunden ist.
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Obwohl
die vorliegende Offenbarung verschiedene Ausführungsbeispiele beschreibt,
sollen diese Ausführungsbeispiele
als veranschaulichend verstanden werden und beschränken nicht
den Anspruchsschutzumfang. Viele Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und
Verbesserungen der beschriebe nen Ausführungsbeispiele sind möglich. Zum
Beispiel werden Fachleute ohne Weiteres die Schritte implementieren,
die notwendig sind, um die hier offenbarten Strukturen und Verfahren
zu liefern, und verstehen, dass die Prozessparameter, Materialien
und Abmessungen nur zu Beispielszwecken gegeben sind. Die Parameter,
Materialien und Abmessungen können
variiert werden, um die gewünschte Struktur
sowie Modifizierungen, die sich in dem Schutzbereich der Ansprüche befinden,
zu erreichen. Obwohl die veranschaulichenden Komponenten, die in
den verschiedenen Figuren gezeigt sind, zylindrisch sind, sind andere
Formen möglich.
Zum Beispiel kann eine rechteckige Form bei einigen Anwendungen
geeignet sein. Sogar andere Formen können möglich sein, z. B. eine dreieckige
Form, eine Spiralform oder eine beliebige andere. Die Konfiguration von
innerem Kern, dielektrischer und äußerer leitfähiger Schicht muss nicht symmetrisch
sein und kann eine beliebige geeignete Anordnung aufweisen.
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In
den Ansprüchen
soll sich der Artikel „ein" auf „eines
oder mehr als eines" beziehen,
es sei denn, dies ist anders angezeigt.