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GEBIET DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen im allgemeinen das Gebiet der Baugruppen mit integriertem Schaltkreis und insbesondere die direkte Stromabgabe in eine elektronische Baugruppe.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1 ist eine graphische Darstellung einer Schnittansicht einer Implementierung einer herkömmlichen elektronischen Baugruppe. Wie gezeigt, enthält ein System 100 eine Hauptplatine 102, die eine Stromquelle 104 enthält, die eine konstante Spannung liefert, beispielsweise eine Gerätebetriebsspannung oder höher. Für eine höhere Spannung ist eine Spannungsregelungsschaltung (VR-Schaltung, VR = voltage regulation) 114 auf der Baugruppe 110 vorgesehen. Dieser Strom wird durch einen Weg 106 in der Hauptplatine 102 zu einem darunterliegenden Sockel 108 geleitet. Der Strom wird durch Kontakte im Sockel 108 zu Kontaktflächen auf der Gerätebaugruppe 110 geleitet. In der Gerätebaugruppe wird der Strom zur Spannungsregelungsschaltung (VR-Schaltung) 114 geleitet, in der der Strom in die Betriebsspannung (in der Regel < 2 V) eines Halbleiterplättchens 112 umgewandelt wird. Diese geregelte Betriebsspannung wird zurück durch die Gerätebaugruppe 110 zum Halbleiterplättchen 112 geleitet. Aufgrund der gestiegenen Komplexität und der verringerten Merkmalsgrößen von Komponenten integrierter Schaltkreise wird es schwieriger, alle erforderlichen Eingänge/Ausgänge (E/A) und den Strom zum Halbleiterplättchen zu leiten.
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Die
US 5 497 495 A offenbart eine elektronische Baugruppe, die ein Substrat sowie eine erste Seite mit daran befestigten Laufwerken und eine zweite Seite mit einer Stromquelle und Funktionsmodulen aufweist.
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Aus
US 6 239 485 B1 geht eine elektrische Baugruppe hervor, die aus zwei durch Steckverbinder miteinander verbundenen Sektionen besteht.
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Die
DE 22 33 578 A offenbart eine elektronische Baugruppe, die Anschlüsse aufweist, die räumlich über die Oberfläche der Platte verteilt sind und die sich durch die Baugruppe hindurch erstrecken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Bezugsziffern ähnliche Elemente anzeigen und in denen:
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1 eine grafische Darstellung einer Schnittansicht einer Implementierung einer herkömmlichen elektronischen Baugruppe ist;
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2 eine grafische Darstellung einer Schnittansicht einer Implementierung einer elektronischen Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
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3 eine grafische Darstellung einer Draufsicht einer elektronischen Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
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4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist und
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5 ein Blockschaltbild eines beispielhaften elektronischen Geräts, das zum Implementieren einer elektronischen Baugruppe geeignet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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2 ist eine grafische Darstellung einer Schnittansicht einer Implementierung einer elektronischen Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Gemäß der dargestellten beispielhaften Ausführungsform enthält eine Baugruppenimplementierung 200 ein Stromkabel 202, einen Interposer 204, einen Verbinder 206, einen Substratkern 208, einen Sockel 210, Aufbauschichten 212/214 und ein Halbleiterplättchen 216.
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Das Stromkabel 202 stellt ein isoliertes Kabel dar, das Strom von einer Stromquelle in einem System führt. Das Stromkabel 202 kann mehrere spannungsführende Drähte und einen Erdungsdraht enthalten. in einer Ausführungsform kommt der Strom von einer VR-Schaltung (nicht gezeigt), die eine Betriebsspannung für das Halbleiterplättchen 216 bereitstellt. in einer anderen Ausführungsform überträgt das Stromkabel 202 ungeregelten Strom, und die VR-Schaltung zum Bereitstellen der Betriebsspannung für das Halbleiterplättchen 216 ist auf dem Interposer 204 oder auf dem Substratkern 208 angeordnet.
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Der Interposer 204 verbindet das Stromkabel 202 über den Verbinder 206 mit dem Substratkern 208. Der Interposer kann eine Leiterplatte mit einer VR- oder anderen Schaltung umfassen.
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Der Verbinder 206 stellt eine Verbindung dar, um Strom von dem Interposer 204 zum Substratkern 208 zu übertragen. In einer Ausführungsform umfaßt der Verbinder 206 Stifte von dem Interposer 204, die mit Löchern in einem erweiterten Bereich des Substratkerns 208 verbunden werden. Andere Ausführungsform können andere bekannte Arten von Verbindern einsetzen.
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Der Substratkern 208 stellt einen Kern dar, der aus einem Metall wie Kupfer hergestellt sein kann. Der Substratkern 208 kann mit Dielektrikum als Teil eines Substrataufbaus beschichtet sein und kann isolierte Bahnen aufweisen, die durch ihn verlaufen. Elektrisch isolierte Bereiche des Substratkerns 208 können zum Übertragen von Strom verwendet werden, der an Bahnen abgegeben wird, die mit dem Halbleiterplättchen 216 verbunden sind.
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Der Sockel 210 sorgt für eine mechanische Abstützung für eine elektronische Baugruppe. In einer Ausführungsform ist der Sockel 210 an eine Hauptplatine gelötet und enthält Kontakte, um Eingabe-/Ausgabesignale (E/A-Signale) von der Hauptplatine zum Halbleiterplättchen 216 zu leiten. Sofern Strom durch das Stromkabel 202 an das Halbleiterplättchen 216 abgegeben wird, muß der Sockel 210 keine Kontakte enthalten, um Strom zu leiten.
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Die Aufbauschichten 212/214 enthalten leitfähige Bahnen und Merkmale und Dielektrikum, die auf dem Substratkern 208 aufgebaut werden. Strom bei der Betriebsspannung würde vom Substratkern 208 durch die Aufbauschichten 212/214 zum Halbleiterplättchen 216 geleitet werden. Darüber hinaus würden E/A-Signale vom Sockel 210 durch die Aufbauschichten 212/214 zum Halbleiterplättchen 216 geleitet werden.
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Signal- und leitfähige Bahnen können innerhalb von Signalleitungsschichten 212/214 geleitet werden und Durchgangslöcher können durch diese geleitet werden und Kontaktflächen können zum Anschluß an Sockelkontakte eingebunden werden. Diese leitfähigen Bahnen würden E/A-Signale vom Sockel 210 durch den Substratkern 208 zum Halbleiterplättchen 216 leiten.
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Das Halbleiterplättchen 216 kann eine beliebige Vorrichtung mit integriertem Schaltkreis darstellen. In einer Ausführungsform ist das Halbleiterplättchen 216 ein Mikroprozessor oder Prozessor.
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3 ist eine grafische Darstellung einer Draufsicht einer elektronischen Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Wie gezeigt, enthält eine elektronische Baugruppe 300 ein Substrat 302, eine Aufbaufläche 304, eine erweiterte Substratkernfläche 306, einen ersten elektrisch isolierten Bereich 308, einen zweiten elektrisch isolierten Bereich 310, eine isolierende Sperrschicht 312, Löcher 314 und ein Halbleiterplättchen 316.
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Das Substrat 302, das an das Halbleiterplättchen 316 angeschlossen wird, enthält einen Substratkern, der in einem Bereich aufgebaut und in einem anderen Bereich nicht aufgebaut ist. Die Aufbaufläche 304 enthält Spuren- und Merkmalsleitung und entspricht den Aufbauschichten 212/214. Die Fläche des Substratkerns der nicht aufgebauten, erweiterten Substratkernfläche 306 stellt einen Flansch bereit, an den ein Stromkabel anzuschließen ist.
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Um elektrische Ladung zu speichern und zu leiten, kann die erweiterte Substratkernfläche 306 den ersten elektrisch isolierten Bereich 308 und den zweiten elektrisch isolierten Bereich 310 von der isolierenden Sperrschicht 312 getrennt enthalten. Obwohl als zwei elektrisch isolierte Bereiche enthaltend gezeigt, kann die erweiterte Substratkernfläche 312 ein Epoxidharz oder ein anderes Dielektrikum umfassen, das in den Substratkern eingebaut wurde. In einer anderen Ausführungsform umfaßt die erweiterte Substratkernfläche 306 mehrere zusammen geschichtete leitfähige Schichten anstelle eines massiven Metallkerns. In diesem Fall würde jede leitfähige Schicht des Substratkerns von den anderen elektrisch isoliert sein und könnte unterschiedliche Spannungen speichern.
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Die Löcher 314 stellen die Steckverbindung bereit, die mit Stiften von einem Stromkabel oder dem Interposer 204 zusammenpassen. Die im ersten elektrisch isolierten Bereich 308 angeordneten Löcher können mit Stiften verbunden werden, die eine andere Spannung liefern als die Stifte, die mit den Lächern im zweiten elektrisch isolierten Bereich 310 verbunden sind. Auf diese Weise kann die elektronische Baugruppe dazu in die Lage versetzt werden, mehrere Spannungen von einem Stromkabel zu empfangen und zu übertragen.
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4 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Es wird für einen Durchschnittsfachmann leicht ersichtlich sein, daß, obwohl die folgenden Arbeitsgänge als ein aufeinanderfolgender Ablauf beschrieben ist, viele der Arbeitsgänge tatsächlich parallel oder gleichzeitig durchgeführt werden können. Darüber hinaus kann die Reihenfolge der Arbeitsgänge neu angeordnet werden oder Schritte können wiederholt werden, ohne vom Sinn von Ausführungsformen der Erfindung abzuweichen.
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Gemäß nur einer beispielhaften Implementierung beginnt das Verfahren von 4 mit dem Bohren (402) von Löchern (314) in eine reservierte Fläche des Substratkerns (306).
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Als Nächstes wird eine Maske zum Abdecken (404) der Löcher aufgebracht, um zu verhindern, daß sie bei der folgenden Verarbeitung gefüllt werden.
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Dann erfolgt das Aufbauen (406) des Substrats, wobei Spur- und Leitungsmerkmale in weniger als der gesamten Fläche (204) des Substratkerns enthalten sind.
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Zuletzt werden die Löcher aufgedeckt (408), wobei die Maske und etwaiges Aufbaumaterial in der erweiterten Substratkernfläche 306 entfernt wird, wodurch ein Flansch zum Anschluß an einen Interposer oder ein Stromkabel zurückbleibt. Weitere Schritte sind erforderlich, um das Substrat fertigzustellen und das Substrat an ein Halbleiterplättchen mit integriertem Schaltkreis anzuschließen.
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5 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften elektronischen Geräts, das zum Implementieren einer elektronischen Baugruppe geeignet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Ein elektronisches Gerät 500 soll ein beliebiges einer großen Auswahl von herkömmlichen und nicht herkömmlichen elektronischen Geräten darstellen, Laptops, Desktop-Computer, Mobiltelefone, drahtlose Kommunikationsteilnehmereinheiten, drahtlose Kommunikationstelefoninfrastrukturelemente, Minicomputer (PDAs), Digitalempfänger oder ein beliebiges elektrisches Gerät, das von den Lehren der vorliegenden Erfindung profitieren würde. Gemäß der dargestellten beispielhaften Ausführungsform kann das elektronische Gerät 500 einen oder mehrere Prozessoren 502, eine Speichersteuerung 504, einen Systemspeicher 506, eine Eingabe/Ausgabe-Steuerung 508, eine Netzsteuerung 510 und ein Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung bzw. Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 512 enthalten, die wie in 5 gezeigt angeschlossen sind. Der Prozessor bzw. die Prozessoren 502 oder andere Komponenten eines integrierten Schaltkreises des elektronischen Geräts 500 kann bzw. können in einer Baugruppe untergebracht sein, die ein Substrat enthält, wie zuvor als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Der Prozessor bzw. die Prozessor 502 kann bzw. können eine beliebige einer großen Auswahl von Steuerlogik darstellen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Logikbausteins (programmable logic device, PLD), einer programmierbaren Logikanordnung (programmable logic array, PLA), eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (application-specific integrated circuit, ASIC) und/oder eines Mikrocontrollers und dergleichen, obwohl die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt ist. In einer Ausführungsform sind die Prozessoren 502 Intel©-kompatible Prozessoren. Der Prozessor bzw. die Prozessoren 502 kann bzw. können einen Befehlssatz aufweisen, der mehrere Befehle auf Rechnerebene enthält, die beispielsweise von einer Anwendung oder einem Betriebssystem aufgerufen werden können.
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Die Speichersteuerung 504 kann eine beliebige Art von Chipsatz oder Steuerlogik darstellen, die den Systemspeicher 508 mit den anderen Komponenten des elektronischen Geräts 500 verbindet. In einer Ausführungsform kann die Verbindung zwischen dem Prozessor bzw. den Prozessoren 502 und der Speichersteuerung 504 als ein Vorderseitenbus bezeichnet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Speichersteuerung 504 als eine Nordbrücke bezeichnet werden.
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Der Systemspeicher 506 kann eine beliebige Art von Speichervorrichtung bzw. Speichervorrichtungen darstellen, die zum Speichern von Daten und Anweisungen verwendet wird bzw. werden, die möglicherweise von dem Prozessor bzw. den Prozessoren 502 verwendet wurde oder von diesem bzw. diesen verwendet werden wird. In der Regel, obwohl die Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt ist, wird der Systemspeicher 506 aus einem dynamischen Direktzugriffsspeicher (dynamic random access memory, DRAM) bestehen. In einer Ausführungsform kann der Systemspeicher 506 aus einem Rambus-DRAN (RDRAM) bestehen. In einer anderen Ausführungsform kann der Systemspeicher 506 aus einem synchronen DRAN mit doppelter Übertragungsgeschwindigkeit (double data rate synchronous DRAN, DDRSDRAM) bestehen.
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Die Eingabe/Ausgabe-Steuerung (E/A-Steuerung) 508 kann eine beliebige Art von Chipsatz oder Steuerlogik darstellen, die die E/A-Vorrichtung bzw. die E/A-Vorrichtungen 512 mit den anderen Komponenten des elektronischen Geräts 500 verbindet. In einer Ausführungsform kann die E/A-Steuerung 508 als eine Südbrücke bezeichnet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die E/A-Steuerung 508 der PCI ExpressTM-Basisspezifikation (PCI = peripheral component interconnect, Verbindung peripherer Komponenten), Version 1.0a, PCI Special Interest Group, herausgegeben am 15. April 2003, entsprechen.
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Der Netzkontroller 510 kann eine beliebige Art von Vorrichtung darstellen, die ermöglicht, daß das elektronische Gerät 500 mit anderen elektronischen Geräten oder Vorrichtungen kommunizieren kann. In einer Ausführungsform kann der Netzkontroller 510 einem IEEE-Standard (IEEE = The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.) 802.11b (am 16. September 1999 zugelassen, Ergänzung zu ANSI/IEEE-Stand. 802.11, Ausgabe 1999) entsprechen. In einer anderen Ausführungsform kann der Netzkontroller 510 eine Ethernet-Netzschnittstellenkarte sein.
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Die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung bzw. die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 512 kann bzw. können eine beliebige Art von Vorrichtung, Peripheriegerät oder Komponente darstellen, die bzw. das eine Eingabe in das elektronische Gerät 500 bereitstellt oder eine Ausgabe von diesem verarbeitet.
