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Verweis auf verwandte Patentanmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht die Nutzung der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2007-0070001 ,
eingereicht beim Korean Intellectual Property Office am 12. Juli
2007, deren Offenbarung durch Zitat vollständig hierin
mit aufgenommen sei.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte und insbesondere
eine Leiterplatte, mit der das Problem der gemischten Signale zwischen
Analogschaltungen und Digitalschaltungen gelöst werden kann.
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2. Technischer Hintergrund
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Es
wurden verschiedene Geräte wie etwa mobile Kommunikationsendgeräte,
Personal Digital Assistants (PDA), Laptop-Computer und DMB-Geräte
(Digital Multimedia Broadcasting) auf den Markt gebracht, um dem
heutigen Trend gerecht zu werden, dass Mobilität zu einer
der wichtigsten Angelegenheiten gerechnet wird.
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Solche
Geräte umfassen eine Leiterplatte, die so ausgestaltet
ist, dass sie Analogschaltungen (z. B. RF(Radiofrequenz)-Schaltungen)
und Digitalschaltungen zur drahtlosen Kommunikation in sich vereinigt.
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1 ist
eine Schnittansicht, die eine Leiterplatte mit einer Analogschaltung
und einer Digitalschaltung zeigt. Gezeigt ist zwar eine 4-schichtige Leiterplatte,
doch können auch andere Leiterplatten wie etwa 2- und 6-schichtige
Leiterplatten eingesetzt werden. Hier wird angenommen, dass die
Analogschaltung ein RF-Schaltkreis ist.
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Die
Leiterplatte 100 enthält Metallschichten 110-1, 110-2, 110-3 und 110-4 (im
Folgenden kollektiv als 110 bezeichnet), dielektrische
Schichten 120-1, 120-2 und 120-3 (im
Folgenden kollektiv als 120 bezeichnet), die zwischen die
Metallschichten 110 gestapelt sind, eine Digitalschaltung 130,
die an der obersten Metallschicht 110-1 befestigt ist,
sowie einen RF-Schaltkreis 140.
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Nimmt
man an, dass die mit Bezugsziffer 110-2 bezeichnete Metallschicht
eine Masseschicht und die mit Bezugsziffer 110-3 bezeichnete
Metallschicht eine Stromversorgungsschicht ist, so fließt ein
Strom durch einen Durchkontakt 160, der zwischen der Masseschicht 110-2 und
der Stromversorgungsschicht 110-3 geschaltet ist, und die
Leiterplatte 100 führt einen vorbestimmten Arbeitsgang
bzw. eine solche Aufgabe durch.
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Dabei
werden die Betriebsfrequenz der Digitalschaltung 130 und
eine von Oberwellenanteilen herrührende elektromagnetische
(EM) Schwingung 150 an den RF-Schaltkreis 140 übertragen,
woraus sich das Problem der gemischten Signale ergibt. Das Problem
der gemischten Signale entsteht durch die EM-Schwingung in der Digitalschaltung 130,
die eine Frequenz innerhalb des Frequenzbands aufweist, in dem der
RF-Schaltkreis 140 betrieben wird. Dieses Problem führt
dazu, dass der einwandfreie Betrieb des RF-Schaltkreises 140 gestört
wird. Empfängt beispielsweise der RF-Schaltkreis 140 ein
Signal im Bereich eines bestimmten Frequenzbands, so kann es durch
die Übertragung der EM-Schwingung 150 von der
Digitalschaltung 130, welche die Signale im Bereich des
bestimmten Frequenzbands enthält, schwierig werden, das
Signal im Bereich dieses bestimmten Frequenzbands korrekt zu empfangen.
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Da
elektronische Geräte immer komplizierter werden, aber auch
aufgrund der höheren Betriebsfrequenz der Digitalschaltung 130,
gestaltet sich die Lösung des Problems der gemischten Signale
immer schwieriger.
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Das
Verfahren mit Entkopplungskondensatoren – eine typische
Lösung für das Rauschen der Stromversorgung – ist
für hohe Frequenzen nicht geeignet. Demgemäß muss
das Rauschen der hohen Frequenzen zwischen dem RF-Schaltkreis 140 und der
Digitalschaltung 130 abgefangen oder verringert werden.
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2 ist
eine Schnittansicht, die eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
zeigt, mit der das Problem der gemischten Signale zwischen einer Analogschaltung
und einer Digitalschaltung gemäß herkömmlicher
Technik gelöst wird, und 3 ist ein Grundriss,
der eine Metallplattenanordnung der in 2 gezeigten
elektromagnetischen Bandgap-Struktur zeigt. 4 ist eine
perspektivische Ansicht, welche die in 2 gezeigte
elektromagnetische Bandgap-Struktur zeigt, und 5 ist
eine schematische Ansicht, die einen gleichartigen Schaltkreis der
in 2 gezeigten elektromagnetischen Bandgap-Struktur
zeigt.
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Die
elektromagnetische Bandgap-Struktur 200 umfasst eine erste
Metallschicht 210-1, eine zweite Metallschicht 210-2,
eine erste dielektrische Schicht 220a, eine zweite dielektrische
Schicht 220b, eine Metallplatte 232 und einen
Durchkontakt 234.
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Die
erste Metallschicht 210-1 und die Metallplatte 232 sind über
den Durchkontakt 234 miteinander verbunden. Es entsteht
eine pilzartige Struktur 230, welche die Metallplatte 232 und
den Durchkontakt 234 umfasst (siehe 4).
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Ist
die erste Metallschicht 210-1 eine Masseschicht, so ist
die zweite Metallschicht 210-2 eine Stromversorgungsschicht.
Entsprechend ist die zweite Schicht 210-2 die Masseschicht,
wenn die erste Metallschicht 210-1 die Stromversorgungsschicht
ist.
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Mit
anderen Worten: durch die mehrfache Bildung der pilzartigen Struktur 230 (siehe 3)
ergibt sich eine Bandlückenstruktur, die verhindert, dass
ein Signal, das ein bestimmtes Frequenzband aufweist, durchdrungen
wird. Dazu werden die pilzartigen Strukturen 230 mit den
Metallplatten 232 und den Durchkontakten 234 zwischen
der Masseschicht und der Stromversorgungsschicht mehrfach ausgebildet.
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Die
Funktion, die verhindert, dass ein Signal mit einem bestimmten Frequenzband
durchgedrungen wird, und die auf den Widerständen RE und RP, den Induktivitäten
LE und LP, den Kapazitäten
CE, CP und CG und den Konduktanzen G und GE beruht,
ist mit dem entsprechenden, in 5 gezeigten
Schaltkreis angedeutet.
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Ein
mobiles Kommunikationsendgerät ist ein gutes Beispiel für
ein elektronisches Gerät, bei dem die Platte eingesetzt
wird, die mit der Digitalschaltung und dem RF-Schaltkreis zusammen
ausgeführt ist. Bei einem mobilen Kommunikationsendgerät
ist die elektromagnetische Bandgap-Struktur zwischen die Masseschicht
und die Stromversorgungsschicht in eine mittlere Schicht einer mehrschichtigen
Leiterplatte eingesetzt, wenn die beschriebene elektromagnetische
Bandgap-Struktur zur Lösung des Problems der gemischten
Signale angewandt wird. Bei diesem Fall besteht das Problem, dass
das gesamte Verfahren durch das zusätzliche Innenschichtverfahren
und das Plattierverfahren für das Einsetzen der elektromagnetischen
Bandgap-Struktur beim Herstellungsverfahren der mehrschichtigen
Leiterplatte länger wird.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Das
Problem der vorliegenden Erfindung wird durch eine elektromagnetische
Badgap-Struktur der Ansprüche 1 bis 4, eine Leiterplatte
der Ansprüche 5 bis 10 und ein Verfahren zur Herstellung
der Leiterplatte der Ansprüche 11 bis 14 gelöst.
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Demgemäß macht
die vorliegende Erfindung eine Leiterplatte sowie ein Herstellungsverfahren
für diese verfügbar, wobei das gesamte Verfahren
nicht länger wird, da es keine zusätzlichen Innenschichtverfahren
und Plattierverfahren wie beim herkömmlichen Herstellungserfahren
der Leiterplatte gibt, obwohl eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
enthalten ist.
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Die
vorliegende Erfindung macht auch eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
mit einer neuen Struktur verfügbar, wobei Durchkontakte
in der gesamten Struktur geschaltet sind.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische
Bandgap-Struktur, umfassend: eine erste Metallschicht; eine erste
dielektrische Schicht, die auf die erste Metallschicht aufgesetzt
ist; eine Metallplatte, die auf die erste dielektrische Schicht
aufgesetzt ist; eine zweite dielektrische Schicht, die auf die Metallplatte
und die erste dielektrische Schicht aufgesetzt ist; eine zweite Metallschicht,
die auf die zweite dielektrische Schicht aufgesetzt ist; und einen
Durchkontakt, der von der Metallplatte zur ersten Metallschicht
und zweiten Metallschicht verläuft. Der Durchkontakt kann
mit der ersten Metallschicht verbunden sein und mit der zweiten
Metallschicht nicht verbunden sein.
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Die
zweite Metallschicht kann ein Freiloch umfassen, das den gleichen
Mittelpunkt wie der Durchkontakt und einen größeren
Durchmesser als der Durchkontakt aufweist. Der Durchkontakt kann auf
der gleichen planaren Oberfläche wie die zweite Metallschicht
mit einem Durchkontaktsteg verbunden sein, und das Freiloch kann
den Durchkontaktsteg aufnehmen.
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Es
kann wenigstens eine Metallschicht außerhalb der ersten
Metallschicht und zweiten Metallschicht vorhanden sein, und der
Durchkontakt kann sich zu dieser Metallschicht erstrecken und durch
das Innere eines auf dieser Metallschicht gebildeten Freilochs hindurchgehen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine
Leiterplatte mit einer Analogschaltung und einer Digitalschaltung.
In der Leiterplatte kann eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
zwischen der Analogschaltung und der Digitalschaltung angeordnet
sein. Die elektromagnetische Bandgap-Struktur kann folgendes umfassen:
eine erste Metallschicht; eine erste dielektrische Schicht, die
auf die erste Metallschicht aufgesetzt ist; eine Metallplatte, die
auf die erste dielektrische Schicht aufgesetzt ist; eine zweite
dielektrische Schicht, die auf die Metallplatte und die erste dielektrische
Schicht aufgesetzt ist; eine zweite Metallschicht, die auf die zweite
dielektrische Schicht aufgesetzt ist; und einen Durchkontakt, der
von der Metallplatte zur ersten Metallschicht und zweiten Metallschicht
verläuft. Der Durchkontakt kann mit der ersten Metallschicht
verbunden sein und mit der zweiten Metallschicht nicht verbunden
sein.
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Die
erste Metallschicht kann irgendeine aus einer Masseschicht und einer
Stromversorgungsschicht sein und die zweite Metallschicht kann die
jeweils andere aus Masseschicht und Stromversorgungsschicht sein.
Die Analogschaltung kann ein RF-Schaltkreis sein, der ein Radiosignal
von außen empfängt.
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Die
zweite Metallschicht kann ein Freiloch umfassen, das den gleichen
Mittelpunkt wie der Durchkontakt und einen größeren
Durchmesser als der Durchkontakt aufweist. Der Durchkontakt kann auf
der gleichen planaren Oberfläche wie die zweite Metallschicht
mit einem Durchkontaktsteg verbunden sein, und das Freiloch kann
den Durchkontaktsteg aufnehmen.
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Es
kann wenigstens eine Metallschicht außerhalb der ersten
Metallschicht und zweiten Metallschicht vorhanden sein. Der Durchkontakt
kann sich zu dieser Metallschicht erstrecken und durch das Innere
eines auf dieser Metallschicht gebildeten Freilochs hindurchgehen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit einer elektromagnetischen Bandgap-Struktur.
Das Verfahren gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfin dung kann folgendes umfassen: Strukturierung
einer Metallplatte an einer Stelle eines vorbereiteten kupferplattierten Laminats
(CCL: copper-clad laminate); Aufsetzen einer Isolierschicht und
einer Metallschicht auf eine oder beide Oberflächen des
CCL; Strukturierung eines Freilochs an einer der Metallplatte entsprechenden
Stelle der Metallschicht; Bildung einer Durchgangsbohrung durch
Durchbohren des Mittelpunkts des Freilochs; Plattieren der Durchgangsbohrung; und
Bildung einer Außenlagenschaltung.
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Das
Verfahren kann auch das Füllen des Inneren der Durchgangsbohrung
nach dem Schritt des Plattierens der Durchgangsbohrung umfassen.
Beim Schritt der Strukturierung des Freilochs kann ein Durchkontaktsteg
im Innern des Freilochs strukturiert werden. Beim Schritt der Bildung
der Durchgangsbohrung kann die Durchgangsbohrung durch Durchbohren
des Mittelpunkts des Durchkontaktstegs gebildet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
lassen sich besser verstehen anhand der folgenden Beschreibung, der
beigefügten Patentansprüche und der begleitenden
Zeichnungen, wobei:
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1 eine
Schnittansicht ist, die eine Leiterplatte mit einer Analogschaltung
und einer Digitalschaltung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht ist, die eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
zeigt, mit der das Problem der gemischten Signale zwischen einer Analogschaltung
und einer Digitalschaltung gemäß herkömmlicher
Technik gelöst wird;
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3 ein
Grundriss ist, der eine Metallplattenanordnung der in 2 gezeigten
elektromagnetischen Bandgap-Struktur zeigt;
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4 eine
perspektivische Ansicht ist, welche die in 2 gezeigte
elektromagnetische Bandgap-Struktur zeigt;
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5 eine
schematische Ansicht ist, die einen gleichartigen Schaltkreis der
in 2 gezeigten elektromagnetischen Bandgap-Struktur
zeigt;
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6a bis 6m Schnittansichten
gemäß eines Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte mit
herkömmlicher elektromagnetischer Bandgap-Struktur sind;
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7 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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8a bis 8j Schnittansichten
gemäß eines Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte mit
der elektromagnetischen Bandgap-Struktur gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Da
viele verschiedene Abwandlungen und Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung denkbar sind, sollen bestimmte Ausführungsformen anhand
der begleitenden Zeichnungen erläutert und beschrieben
werden. Die vorliegende Erfindung soll jedoch dadurch in keiner
Weise auf bestimmte Ausführungsformen eingeschränkt
werden und ist so zu verstehen, dass alle durch den Geist und Umfang
der vorliegenden Erfindung abgedeckten Abwandlungen, Entsprechungen
und Ersetzungen mit eingeschlossen sind. In den Zeichnungen werden ähnliche
Elemente durchweg mit ähnlichen Bezugsziffern bezeichnet.
Wird in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung eine bestimmte
Technologie beschrieben, die von der Linie der vorliegenden Erfindung
abweicht, so wird die zugehörige ausführliche
Beschreibung stets weggelassen.
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Es
können Begriffe wie etwa "erste" und "zweite" zur Beschreibung
verschiedener Elemente verwendet werden, doch sollen die obigen
Elemente nicht auf diese Begriffe beschränkt sein. Die
obigen Begriffe werden lediglich dazu verwen det, das eine Element
vom anderen zu unterscheiden. Ohne vom Umfang der Patentansprüche
der vorliegenden Erfindung abzuweichen, kann zum Beispiel das erste
Element "zweites Element" genannt werden und umgekehrt. Der Ausdruck
"und/oder" soll eine Kombination aus mehreren aufgezählten
Dingen oder irgendeines der mehreren aufgezählten Dinge
umfassen.
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Die
in der Beschreibung verwendeten Begriffe sollen lediglich bestimmte
Ausführungsformen beschreiben und sollen die vorliegende
Erfindung in keiner Weise einschränken. Sofern nicht eindeutig
in einem anderen Sinne verwendet, sollen Ausdrücke in der
Einzahl auch die Pluralbedeutung mit einschließen. In der
vorliegenden Beschreibung soll ein Ausdruck wie etwa "umfassen"
oder "bestehend aus" eine Eigenschaft, eine Zahl, einen Schritt,
einen Arbeitsgang, ein Element, einen Teil oder Kombinationen derselben
bezeichnen und nicht so ausgelegt werden, als sei das Vorhandensein
oder die Möglichkeit einer/eines oder mehrerer anderer
Eigenschaften, Zahlen, Schritte, Arbeitsgänge, Elemente,
Teile oder Kombinationen derselben ausgeschlossen.
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Sofern
nicht anderweitig definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe,
darunter technische und wissenschaftliche Begriffe, die gleiche
Bedeutung wie sie der Durchschnittsfachmann auf dem Fachgebiet versteht,
auf das sich diese Erfindung bezieht. Jeder Begriff, der in einem
allgemeinen Wörterbuch definiert ist, ist so auszulegen,
dass er die gleiche Bedeutung im Zusammenhang mit dem relevanten Fachgebiet
hat und sollte – sofern nicht eindeutig anderweitig definiert – nicht
so interpretiert werden, dass ihm eine idealistische oder übertrieben
formalistische Bedeutung zukommt.
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Im
Folgenden sollen einige Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen ausführlich
beschrieben werden.
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Betrachtet
man zunächst 6a bis 6m, so
wird ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit der in 4 gezeigten
elektromagnetischen Bandgap-Struktur 200 beschrieben, und
anschließend soll eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung einer diese enthaltenden
Leiterplatte beschrieben werden.
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6a bis 6m sind
Schnittansichten gemäß eines Verfahrens zur Herstellung
einer Leiterplatte mit herkömmlicher elektromagnetischer
Bandgap-Struktur. Beschrieben ist zwar eine 8-schichtige Leiterplatte,
doch ist klar, dass die gleiche diesbezügliche Beschreibung
auf verschiedene Leiterplatten wie z. B. 4- und 6-schichtige Leiterplatten
angewandt werden kann.
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Ein
CCL (kupferplattiertes Laminat) 610 wird vorbereitet (siehe 6a).
Beim CCL 610 sind Kupferfolien 614a und 614b auf
beide Flächen einer Isolierschicht 612 aufgesetzt.
Dabei wird angenommen, dass die erste Metallschicht 210-1 der
elektromagnetischen Bandgap-Struktur 200 durch die untere
Kupferfolie 614a gebildet wird und die zweite Metallschicht 210-2 der
elektromagnetischen Bandgap-Struktur 200 durch die obere
Kupferfolie 614b gebildet wird.
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Durch
Trockenätzen oder Nassätzen auf einer oder beiden
Flächen des CCL 610 wird ein Schaltungsbild 616 gebildet
(siehe 6b). Nachdem ein Teil der auf
das CCL 610 aufgesetzten Kupferfolie 614b beseitigt
ist, übernimmt der verbliebene Teil davon die Funktion
des Schaltungsbilds 616. Zu diesem Zeitpunkt wird auch
die Metallplatte 232 der elektromagnetischen Bandgap-Struktur 200 gebildet
(siehe A).
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Das
Schaltungsbild 616 und die Metallplatte 232 werden
mit Hilfe einer Strukturierungsmethode (d. h., Maskieren, Ätzen,
Belichten und Entwickeln) in einem Verfahren zur Herstellung der
Leiterplatte gebildet. Dies ist ein typisches Verfahren für
Leiterplatten und ist jedem Fachmann bekannt, so dass hier keine
ausführliche Beschreibung desselben gegeben werden soll.
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Anschließend
wird eine Durchgangsbohrung 620 der inneren Schicht, die
durch die Metallplatte 232 und die auf die untere Fläche
des CCL 610 aufgesetzte Kupferfolie 614a hindurchgeht,
gebildet, um so den Durchkontakt 234 der elekt romagnetischen Bandgap-Struktur 200 zu
bilden (siehe 6c). Die Bildung der Durchgangsbohrung 620 der
inneren Schicht erfolgt mittels maschineller Bohrung, Laser-Bohrung
und so weiter.
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Dann
wird eine plattierte Schicht 622 auf einer Innenwandung
der Durchgangsbohrung 620 der inneren Schicht mit Hilfe
eines Plattierverfahrens gebildet, um die Kupferfolie 614a der
unteren Fläche und die Metallplatte 232 der oberen
Fläche elektrisch zu verbinden (siehe A in 6d).
Das Plattierverfahren wird durchgeführt durch stromloses
Kupferplattieren, galvanisches Kupferplattieren und so weiter.
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Die
Innenseite der Durchgangsbohrung 620 der inneren Schicht
wird mit Füllpaste 624 verfüllt. Es kann
eine andere leitfähige Paste als die Füllpaste 624 eingefüllt
werden, oder die gesamte Innenseite kann zusätzlich zur
Innenseite der Durchgangsbohrung 620 der plattierten inneren
Schicht durch Plattieren gefüllt werden.
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Wenn
die Innenseite der Durchgangsbohrung 620 der inneren Schicht
gefüllt wird, bildet sich die pilzartige Struktur 230 der
elektromagnetischen Bandgap-Struktur 200 auf der inneren
Schicht der Leiterplatte zusammen mit dem Schaltkreis der inneren
Schicht (siehe A in 6e).
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Die
Isolierschichten 632a, 632b, 636a und 636b und
die Metallschichten 634a, 634b, 638a und 638b werden
abwechselnd auf beide Flächen der inneren Schicht gestapelt,
auf welcher der Schaltkreis der inneren Schicht und die pilzartige
Struktur 230 mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens
gebildet wurden, und es wird ein Schaltungsbild auf den Metallschichten 634a, 634b, 638a und 638b gebildet, wie
anhand 6b beschrieben (siehe 6f).
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Die
mehrschichtige Leiterplatte 630 umfasst die pilzartige
Struktur 230 im Innern des mit A bezeichneten Teils, die
Isolierschicht 220b und die Metallschicht 210-2,
die auf die Metallplatte 232 der pilzartigen Struktur 230 gestapelt
sind, und die elektromagnetische Bandgap-Struktur mit der Metallschicht 210-1,
die mit der pilzartigen Struktur 230 im Innern verbunden
ist.
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Anschließend
wird eine Durchgangsbohrung 640 gebildet, die durch die
oberste Metallschicht 638b und die unterste Metallschicht 638a der
mehrschichtigen Leiterplatte 630 hindurchgeht (siehe 6g).
Ebenso wie die Bildung der Durchgangsbohrung 620 bei der
Bildung der inneren Schicht erfolgt die Bildung der Durchgangsbohrung 640 mittels maschineller
Bohrung, Laser-Bohrung und so weiter.
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Es
wird eine plattierte Schicht 642 auf der Innenwandung der
Durchgangsbohrung 640 durch Plattieren mittels stromlosem
Kupferplattieren, galvanischem Kupferplattieren etc. gebildet (siehe 6h).
Der Leerraum im Innern der Durchgangsbohrung 640 wird mit
Füllpaste 644, leitfähiger Paste etc.
verfüllt (siehe 6i).
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Die äußeren
Isolierschichten 652a und 652b und die äußeren
Metallschichten 654a und 654b werden aufgestapelt,
und es wird ein äußerer Schaltkreis gebildet (siehe 6j).
Anschließend wird ein Durchkontaktloch 660 geschaffen
(siehe 6k). Das Durchkontaktloch 660 wird
durch Laser-Bohrung gebildet, und die äußeren
Isolierschichten 652a und 652b und die äußeren
Metallschichten 654a und 654b werden mit Löchern
versehen. Durch diesen Prozess wird die oberste Metallschicht 638b und/oder
die unterste Metallschicht 638a der mehrschichtigen Leiterplatte 630 nach
außen hin freigelegt, und die oberste Metallschicht 638b und/oder
die unterste Metallschicht 638a der mehrschichtigen Leiterplatte 630 werden
durch Plattieren der Durchkontaktlöcher 662 elektrisch
verbunden (siehe 6l).
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Die
Herstellung der Leiterplatte wird vervollständigt durch
Aufbeschichten eines Lötstopplacks auf die äußerste
Schicht (siehe 6m).
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Die
Leiterplatte mit der elektromagnetischen Bandgap-Struktur durchläuft
dreizehn Prozesse im Laufe des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Das
Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte wird länger,
da die Durchgangsbohrung 640 der inneren Schicht gebildet
wird, um die elektromagnetische Bandgap-Struktur zu bilden, und
der Vorgang des Plattierens der Durchgangsbohrung 640 der
Schicht hinzukommt.
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Die
vorliegende Erfindung macht daher eine elektromagnetische Bandgap-Struktur,
eine diese enthaltende Leiterplatte sowie ein Herstellungsverfahren
dafür verfügbar, mit deren Hilfe das Problem der
gemischten Signale gelöst wird, ohne dass diese Prozesse
hinzukommen. Dies soll anhand 7 genauer
beschrieben werden.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine elektromagnetische Bandgap-Struktur
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die
elektromagnetische Bandgap-Struktur 700 umfasst eine erste
Metallschicht 710, eine zweite Metallschicht 720,
eine Metallplatte 740, eine dielektrische Schicht 730 und
einen Durchkontakt 750.
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Die
Metallplatte 740 befindet sich zwischen der ersten Metallschicht 710 und
der zweiten Metallschicht 720.
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Die
dielektrische Schicht 730 wird gemäß dem
Zeitpunkt ihrer Bildung in eine erste dielektrische Schicht 731 und
eine zweite dielektrische Schicht 732 auf beiden Seiten
der Metallplatte 740 geteilt.
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Die
erste Metallschicht 710, die zweite Metallschicht 720,
die Metallplatte 740 und der Durchkontakt 750 bestehen
aus einem Metall (z. B. Cu), das Signale durch Anlegen eines elektrischen Stroms übertragen
kann.
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Die
erste dielektrische Schicht 731 und die zweite dielektrische
Schicht 732 können aus dem gleichen dielektrischen
Material oder aus unterschiedlichen dielektrischen Materialien bestehen,
die die gleiche Dielektrizitätskonstante aufweisen oder sich
darin unterscheiden.
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Ist
die erste Metallschicht 710 eine Masseschicht, so ist die
zweite Metallschicht 720 eine Stromversorgungsschicht,
und ist die erste Metallschicht 710 eine Stromversorgungsschicht,
so ist die zweite Metallschicht 720 eine Masseschicht.
Mit anderen Worten: die erste Metallschicht 710 und die zweite
Metallschicht 720 sind jeweils eine Masseschicht bzw. eine
Stromversorgungsschicht, wobei die andere jeweils die Masseschicht
bzw. die Stromversorgungsschicht ist, die an beiden Seiten der dielektrischen
Schicht 730 benachbart sind.
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Der
Durchkontakt 750 erstreckt sich von der ersten Metallschicht 710 und
der zweiten Metallschicht 720 hin zu beiden Seiten der
Metallplatte 740. Der Durchkontakt 750 ist zwar
mit der ersten Metallschicht 710 verbunden, doch ist der
Durchkontakt 750 nicht mit der zweiten Metallschicht 720 verbunden.
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Auf
der zweiten Metallschicht 720 ist ein Freiloch 725 ausgebildet.
Das Freiloch 725 hat den gleichen Mittelpunkt wie der Durchkontakt 750,
und der Durchmesser des Freilochs 725 ist größer
als der des Durchkontakts 750. Das Freiloch 725 stellt
die Leerstelle in einem Schaltungsbild der zweiten Metallschicht 720 dar
und ist so ausgebildet, dass es einen größeren
Durchmesser hat als der Durchkontaktsteg 752, der mit dem
Durchkontakt 750 auf der gleichen planaren Oberfläche
verbunden ist. Der Durchkontakt 750 ist nicht mit der zweiten
Metallschicht 720 verbunden, da er durch das Freiloch 725 hindurchgeht,
das auf der zweiten Metallschicht 720 ausgebildet ist.
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Ist
die Metallplatte 740 eine Stromversorgungsschicht, so ist
der Durchkontakt 750 nicht mit einer Masseschicht verbunden,
da er durch das Innere des Freilochs 725 hindurchgeht,
das auf der Masseschicht ausgebildet ist. Ist die Metallplatte 740 eine Masseschicht,
so ist in gleicher Weise der Durchkontakt 750 nicht mit
einer Stromversorgungsschicht verbunden, da er durch das Innere
des Freilochs 725 hindurchgeht, das auf der Stromversorgungsschicht ausgebildet
ist.
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Alternativ
kann der Durchkontakt 750 nur mit der Metallplatte 740 und
der ersten Metallschicht 710 verbunden sein und ist nicht
mit irgendeiner anderen Metallplatte verbunden, da er durch das
Innere der Freilöcher hindurchgeht, die auf anderen Metallplatten
ausgebildet sind.
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Die
in 7 gezeigte dritte Metallschicht 760 befindet
sich bezüglich der ersten Metallschicht 710 auf
der anderen Seite der Metallplatte 740. Die dritte Metallschicht 760 ist
ebenfalls mit einem Freiloch 765 versehen, das den gleichen
Mittelpunkt wie der Durchkontakt 750 und einen größeren
Durchmesser als der Durchkontakt 750 aufweist. Das Freiloch 725 ist
die Leerstelle in einem Schaltungsbild der dritten Metallschicht 760 dar
und ist so ausgebildet, dass es einen größeren
Durchmesser hat als der Durchkontaktsteg 754, der mit dem
Durchkontakt 750 auf der gleichen planaren Oberfläche
verbunden ist. Der Durchkontakt 750 ist nicht mit der dritten
Metallschicht 760 verbunden, da er durch das Freiloch 765 hindurchgeht,
das auf der dritten Metallschicht 760 ausgebildet ist.
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Im
Gegensatz zum Durchkontakt 234 der in 4 gezeigten
elektromagnetischen Bandgap-Struktur ist der Durchkontakt 750 in 7 nicht nur
zwischen bestimmten Schichten ausgebildet, sondern geht durch alle
Schichten hindurch und ist nur mit der Metallplatte 740 und
der ersten Metallschicht 710 verbunden, nicht aber mit
irgendeiner anderen Metallschicht. Die elektromagnetische Bandgap-Struktur
gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann daher ohne jeglichen Schichtbohrungsvorgang, Plattiervorgang
oder Auffüllvorgang auf eine Leiterplatte angewandt werden. Dies
soll anhand der 8a bis 8j näher
beschrieben werden.
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8a bis 8j sind
Schnittansichten gemäß eines Verfahrens zur Herstellung
einer Leiterplatte mit der elektromagnetischen Bandgap-Struktur gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Beschrieben ist zwar eine 8-schichtige
Leiterplatte, um mit der in 6a bis 6m gezeigten Leiterplatte
vergleichen zu können, doch ist klar, dass die gleiche
diesbezügliche Beschreibung auf verschiedene Leiterplatten,
darunter 4- und 6-schichtige Leiterplatten, angewandt werden kann.
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Ein
CCL (kupferplattiertes Laminat) 810 wird vorbereitet (siehe 8a).
Beim CCL 810 sind Kupferfolien 814a und 814b auf
beide Flächen einer Isolierschicht 812 aufgesetzt.
Dabei wird angenommen, dass die erste Metallschicht 710 der
elektromagnetischen Bandgap-Struktur 700 durch die untere
Kupferfolie 814a gebildet wird und die Metallplatte 740 der
elektromagnetischen Bandgap-Struktur 700 durch die obere
Kupferfolie 814b gebildet wird.
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Durch
Trockenätzen oder Nassätzen auf einer oder beiden
Flächen des CCL 810 wird ein Schaltungsbild 816 gebildet
(siehe 8b). Nachdem ein Teil der auf
das CCL 810 aufgesetzten Kupferfolie 814b entfernt
ist, übernimmt der verbliebene Teil die Funktion des Schaltungsbilds 616.
Zu diesem Zeitpunkt wird auch die Metallplatte 740 der
elektromagnetischen Bandgap-Struktur 700 gebildet (siehe
Teil B).
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Das
Schaltungsbild 816 und die Metallplatte 740 werden
mit Hilfe einer Strukturierungsmethode wie etwa Maskieren, Ätzen,
Belichten und Entwickeln in einem Verfahren zur Herstellung der
Leiterplatte gebildet. Dies ist ein typisches Verfahren für
Leiterplatten und ist jedem Fachmann bekannt, so dass hier keine
ausführliche Beschreibung desselben gegeben werden soll.
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Die
pilzartige Struktur der elektromagnetischen Bandgap-Struktur 700 wird
auf der inneren Schicht der Leiterplatte zusammen mit dem Schaltkreis
der inneren Schicht gebildet. Die Bildung des Durchkontakts für
die Bildung einer vollständigen pilzartigen Struktur soll
später in 8d bis 8f durchgeführt
werden.
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Die
Isolierschichten 822a, 822b, 826a und 826b und
die Metallschichten 824a, 824b, 828a und 828b werden
abwechselnd auf beide Flächen der inneren Schicht gestapelt,
auf welcher der Schaltkreis der inneren Schicht und die pilzartige
Struktur gebildet wurden, und es wird ein Schaltungsbild auf jeder der
Metallschichten 824a, 824b, 828a und 828b gebildet
(siehe 8c). Zudem werden Freilöcher 725, 765, 775 und 785 und
Durchkontaktstege 752, 754, 756 und 758 (siehe
Teil B) an der Stelle gebildet, die durch Bildung eines Schaltungsbilds
auf jeder der Metallplatten 824a, 824b, 828a und 828b den
Durchkontakt 750 der elektromagnetischen Bandgap-Struktur 700 ergeben
soll.
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Die
Durchkontaktstege 752, 754, 756 und 758 werden
mit Durchgangsbohrungen verbunden. Die Freilöcher 725, 765, 775 und 785 haben
den gleichen Mittelpunkt wie die Durchgangsbohrungen, beherbergen
die Durchkontaktstege 752, 754, 756 und 758 im
Innern und sorgen dafür, dass die Durchkontaktstege 752, 754, 756 und 758 nicht
in elektrischen Kontakt mit dem Schaltungsbild der jeweiligen Metallschichten 824a, 824b, 828a und 828b kommen.
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Diese
mehrschichtige Leiterplatte 820 umfasst eine pilzartige
Struktur im Innern des mit B bezeichneten Teils und die elektromagnetische
Bandgap-Struktur 700 mit der Isolierschicht 732 und
der Metallschicht 720, die auf die Metallplatte 740 der pilzartigen
Struktur gestapelt sind. Der Vorgang der Bildung eines Durchkontakts,
der die Metallplatte 740 und die erste Metallschicht 710 verbindet,
so dass die elektromagnetische Bandgap-Struktur eine Funktion dahingehend übernimmt,
dass das Problem der gemischten Signale zwischen einer Analogschaltung und
einer Digitalschaltung gelöst wird, ist in 8d bis 8f gezeigt.
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Es
wird eine Durchgangsbohrung 830 gebildet, die durch die
oberste Metallschicht 823b und die unterste Metallschicht 823a der
mehrschichtigen Leiterplatte 820 hindurchgeht (siehe 8d).
Die Bildung der Durchgangsbohrung 830 erfolgt mittels maschineller
Bohrung, Laser-Bohrung und so weiter.
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Dabei
bildet die Durchgangsbohrung 830 den Durchkontakt 750 der
gebildeten elektromagnetischen Bandgap-Struktur 700. Der
Durchkontakt 750 geht durch die in 8b bis 8c gebildete
Metallplatte 740, die erste Metallschicht 710 und
die Durchkontaktstege 752, 754, 756 und 758 einer
jeden Metallschicht hindurch. Die Durchgangsbohrung 830 ist direkt
mit der Metallplatte 740 und der ersten Metallschicht 710 verbunden,
ist jedoch nicht mit den anderen Metallschichten 824b, 824a, 828b und 828a verbunden,
da sie durch das Innere der Freilöcher 725, 765, 775 und 785 hindurchgeht.
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Die
Durchgangsbohrung 830 wird mittels stromlosem Kupferplattieren,
galvanischem Kupferplattieren etc. plattiert, und es wird eine plattierte Schicht 832 (siehe 8e)
auf der Innenwandung gebildet. Der Leerraum im Innern der Durchgangsbohrung 830 wird
beispielsweise mit Füllpaste 834 und leitfähiger
Paste verfüllt (siehe 8f).
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Die äußeren
Isolierschichten 842a und 842b und die äußeren
Metallschichten 844a und 844b werden anschließend
aufgestapelt, um einen äußeren Schaltkreis zu
bilden (siehe 8g), und es wird ein Durchkontaktloch 850 geschaffen
(siehe 8h). Das Durchkontaktloch 850 wird
durch Laser-Bohrung gebildet, und die äußeren
Isolierschichten 842a und 842b und die äußeren
Metallschichten 844a und 844b werden mit Löchern
versehen. Durch diesen Prozess wird die oberste Metallschicht 828b und/oder
die unterste Metallschicht 828a der mehrschichtigen Leiterplatte 820 nach
außen hin freigelegt, und die oberste Metallschicht 828b und/oder
die unterste Metallschicht 828a der mehrschichtigen Leiterplatte 820 werden
mit Hilfe des Plattierverfahrens für die Durchkontaktlöcher
elektrisch verbunden (siehe 8i).
Die Herstellung der Leiterplatte wird dann vervollständigt
durch Aufbeschichten eines Lötstopplacks 860 auf
die äußerste Schicht (siehe 8j).
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Das
in 8g bis 8j gezeigte
Verfahren ist das gleiche wie das in 6j bis 6m.
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Durch
das vorstehend beschriebene Verfahren durchläuft die Leiterplatte
mit der elektromagnetischen Bandgap-Struktur zehn Prozesse, also
3 weniger als bei dem in 6a bis 6m dargestellten Verfahren
zur Herstellung der Leiterplatte. Dies liegt daran, dass der Bohrvorgang
für die innere Schicht, der Plattiervorgang und der Füllvorgang
durch die Verwendung einer Durchgangsbohrung an Stelle der Bildung
einer Durchgangsbohrung für die innere Schicht wegfallen.
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Es
wurde zwar ein im Innern des Freilochs befindlicher Durchkontaktsteg
in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben,
doch ist es auch möglich, dass nur der Durchkontakt ohne einen
Durchkontaktsteg durch das Innere des Freilochs hindurchgeht.
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Da
sich die elektromagnetische Bandgap-Struktur 700 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Innern befindet,
kann mit der Leiterplatte, die unter gleichzeitiger Nutzung einer
Analogschaltung und einer Digitalschaltung verwendet wird, verhindert
werden, dass elektromagnetische Wellen eines bestimmten Frequenzbereichs (zum
Beispiel 0,8–2,0 GHz) von der Digitalschaltung zur Analogschaltung übertragen
werden.
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Trotz
der kompakten Größe kann daher das Problem der
gemischten Signale gelöst werden, indem die Übertragung
von elektromagnetischen Wellen eines bestimmten Frequenzbereichs,
der dem Rauschen eines RF-Schaltkreises entspricht, verhindert wird.
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Zwar
wurden bis hierher einige Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung aufgezeigt und beschrieben, doch wird jedem Durchschnittsfachmann
klar sein, dass zahlreiche Veränderungen, Abwandlungen
und Zusätze innerhalb der Prinzipien und im Geist der Erfindung
möglich sind, deren Umfang durch die beigefügten
Patentansprüche und Äquivalente derselben definiert
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2007-0070001 [0001]