DE102012220715B4

DE102012220715B4 - Gitterebenen mit wechselnden Abständen von Gitterleitungen für mehrschichtige Keramikpackungen sowie deren Entwurf

Info

Publication number: DE102012220715B4
Application number: DE102012220715.5A
Authority: DE
Inventors: Jinwoo Choi
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: GlobalFoundries Inc
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: US20130133937A1; GB2496966A; GB2496966B; JP2013115430A; GB201220377D0; US20140282346A1; US9053282B2; DE102012220715A1; US8791371B2

Abstract

Mehrschichtige Keramikpackung, aufweisend: eine Vielzahl von Signalschichten, wobei jede Signalschicht mindestens eine Signalleitung aufweist; eine Vielzahl von in der Keramikpackung angeordneten Durchkontaktierungen, wobei jede Durchkontaktierung eine Verbindung zur Spannungsversorgung (Vdd) oder eine Verbindung zur Masse (gnd) bereitstellt; mindestens eine Referenzgitterschicht mit einer Vielzahl von Referenzgitterleitungen, die einer oder mehreren Signalschichten der Vielzahl von Signalschichten benachbart ist, wobei die Referenzgitterleitungen der mindestens einen Referenzgitterschicht abwechselnde Abstände verschiedener Größe zueinander in einer Richtung aufweisen, in der sich ein Signal auf der mindestens einen Signalleitung ausbreitet, wobei sich die abwechselnden Abstände verschiedener Größe in einem N:M repetitiven Verhältnis abwechseln, wobei N eine Maßeinheit und M mehrere Maßeinheiten darstellt oder wobei N = 1 und M = 2.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft integrierte Schaltungen und insbesondere mehrschichtige Keramikpackungen. Die Packungen werden normalerweise zum Montieren oder Tragen von Halbleiterchips oder -modulen verwendet. Ein typischer Halbleiterchip enthält auf einem Halbleitersubstrat gebildete miniaturisierte Halbleitereinheiten. Das Halbleitersubstrat wie Silicium ist normalerweise spröde, und der Träger, auf den es montiert ist, ist zur Unterstützung und mechanischen Steifigkeit unentbehrlich. Zusätzlich zur Unterstützung stellt der Träger eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Chip und der Einheit, z. B. einer Leiterplatte oder Ähnlichem, bereit, auf die die Chip-Träger-Kombination montiert ist. Die Kombination wird als „Chip-Träger” oder „Chip-Packung” bezeichnet, bei der es sich um ein Einzelchip-Modul (SCM) oder ein Mehrchip-Modul (MCM) handeln kann.
Eine mehrschichtige Keramikpackung ist für das Verbinden von SCMs oder MCMs mit einer Leiterplatte oder Ähnlichem besonders vorteilhaft, weil sie eine sehr hohe Verdrahtungs- und Stromdichte bieten kann. Die Dichten sind Kennzeichen eines effizienten und leistungsstarken Systems. Eine herkömmliche Keramikpackung wird normalerweise aus einer Vielzahl von Signalebenen gebildet, die elektrische Leiter tragen und zwischen einer Vielzahl von Referenzebenen liegen. Jede Signalebene liegt zwischen einer oberen und einer unteren Referenzebene, die die Versorgungsspannung (Vdd) und die Masse (gnd) für die Signalebene bereitstellen. Jede Referenzebene weist normalerweise eine Gitterstruktur auf, die aus sich schneidenden Referenzleitungen gebildet und durch Durchkontaktierungen zugänglich ist. Die Gitterstruktur kann auf einem Keramiksubstrat hergestellt werden.
Zum Erfüllen der Leistungsanforderungen, die von Hochleistungssystemen gestellt werden, erfolgte eine stetige Erhöhung der Anzahl der Signalleitungen und der Signalgeschwindigkeit, die in einer Chip-Packung bereitgestellt wurden. Mit zunehmender Geschwindigkeit und Anzahl der Signalleitungen nimmt auch die Möglichkeit von Übersprechen zwischen den Signalleitungen in derselben Schicht und den Signalleitungen in benachbarten Schichten zu. Das Übersprechen führt zum Erzeugen von elektrischen Störungen, die die Signalisierungsraten und Leistung in einer Chip-Packung nachteilig beeinflussen.
Hierzu beschreibt beispielsweise die WO 2011/067 053 A1 eine mehrschichtige Keramikpackung mit einer Signalschicht mit festgelegten Chip/Vorrichtungs-Plätzen bzw. Positionen, welche eine Stromversorgung benötigen, und einer Spannungsversorgungsschicht (Vdd) und einer Erdungsschicht (Gnd), welche sich auf gegenüberliegenden Seiten direkt oberhalb oder unterhalb (benachbart zu) der Signalschicht befinden, und mit einer erste Referenzgitterschicht und einer zweiten Referenzgitterschicht, die unter Zuhilfenahme eines hybriden Gitterschemas ausgelegt sind.
Ferner beschreibt die US 2011/0061898 A1 eine mehrschichtige Keramikpackung mit einer Signalschicht mit einer Vielzahl von Signalleitungen und einer Gitterreferenzschicht parallel zu der Signalschicht. Die Gitterreferenzschicht beinhaltet eine Vielzahl von sich schneidenden Referenzleitungen von unterschiedlicher Referenzleitungs-Breite in der Ebene der Gitterschicht. Die Gitterreferenzleitungen können in Bereichen von möglichem Übersprechen verbreitert sein.
Die US 2011/0083888 A1 beschreibt weiter eine verbesserte mehrschichtige Keramikpackung mit einer Vielzahl von Signalschichten, wobei jede Signalschicht eine oder mehrere Signalleitungen aufweist; einer Vielzahl von Durchkontaktierungen, welche entweder eine Spannungsversorgungsverbindung oder eine Erdungsverbindung bereitstellen; zumindest eine Referenzgitterschicht benachbart zu der einen oder mehreren Signalschichten; und einer Vielzahl von koplanaren Abschirmungsleitungen (VCS), welche mit den Durchkontaktierungen verbunden sind, wobei sich eine erste VCS-Leitung auf einer ersten Seite einer ersten Signalleitung aus der Vielzahl der Signalleitungen erstreckt und eine zweite VCS-Leitung sich auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite der ersten Signalleitung erstreckt. Jede aus der Vielzahl der VCS-Leitungen ist mit einer oder mehreren der Durchkontaktierungen verbunden und erstreckt sich über eine oder mehrere der Durchkontaktierungen, welche sich entlang der Richtung in der sich die VCS-Leitungen erstrecken befinden.
Die US 2006/0214190 A1 beschreibt weiter ein System und Verfahren zur Reduzierung des Rauschens in einer vielschichtigen Keramikpackung. Dabei werden zusätzliche Abschirmungsleitungen in die Referenzebenen eingefügt, an Stellen an denen sich keine Signal-Durchkontaktierungen befinden.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte mehrschichtige Keramikpackung bereitgestellt. Die Packung enthält eine Vielzahl von Signalebenen mit jeweils einer oder mehreren Signalleitungen, eine Vielzahl von Durchkontaktierungen, von denen jede eine Versorgungsspannungs-(Vdd) oder eine Masseverbindung (gnd) bereitstellt, und mindestens eine Referenzgitterebene, die benachbart und parallel zu einer oder mehreren Signalebenen liegt, die auch als Signalschichten bezeichnet werden. Die Referenzgitterebene weist eine Vielzahl sich schneidender Referenzleitungen auf, die in einer Richtung durch abwechselnd relativ enge und relativ breite Abstände in der Ebene der Referenzgitterschicht getrennt sind. In einer beispielhaften Ausführungsform stehen die Abstände in einem Zwei-zu-eins-Verhältnis und in einem Eins-zu-zwei-Verhältnis. Anders ausgedrückt: wenn der relativ enge Abstand durch N Einheiten dargestellt ist, würde der relativ breite Abstand durch 2N Einheiten dargestellt, und N stellt dabei eine gewünschte Maßeinheit dar. In einem anderen beispielhaften Beispiel sind die abwechselnden Abstände in der Referenzgitterebene in Signalausbreitungsrichtung versetzt oder positioniert. Die neuartige Gitterebene mit abwechselnden eng/breiten oder breit/engen Abständen verringert das Fernnebensprechen zwischen den Signalleitungen innerhalb der mehrschichtigen Keramikpackung beträchtlich. Die Fernnebensprechspannung kann ferner durch Herstellen von Abschirmleitungen auf den gegenüberliegenden Seiten einer Signalleitung in der Signalebene verringert werden.
Die mehrschichtige Packung mit der neuartigen Referenzschicht oder -ebene kann aus einem Verfahren entwickelt werden, das durch ein auf einem Computer ausgeführtes Programmprodukt realisiert wird. Das Programmprodukt weist den in einem computernutzbaren Medium eingebetteten computernutzbaren Programmcode auf.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung stellt ein System bereit, das die mehrschichtige Keramikpackung mit der neuartigen Referenzgitterschicht entwickelt und herstellt. Das System beinhaltet eine Mehrschichtpackung-Entwicklungsfunktionseinheit auf, die für das Erzeugen einer mehrschichtigen Keramikpackung mit einer Signalebene mit einer Vielzahl von Signalleitungen und einer parallel zur Signalebene positionierten Referenzgitterebene mit einer Vielzahl sich schneidender Referenzleitungen konfiguriert ist. Eine Gitteroptimierungsfunktionseinheit ist für das Einstellen der Positionierung der Referenzleitungen konfiguriert, so dass sich die zu den eingestellten Referenzleitungen gehörigen Abstände in einem Zwei-zu-eins-Verhältnis (2:1) abwechseln. Ein Herstellungssystem für Keramikpackungen stellt die mehrschichtige Keramikpackung anhand des Entwurfs her, einschließlich der neuartigen Referenzebene.
KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische dreidimensionale (3D-)Ansicht einer mehrschichtigen Keramikpackung mit konstanten Abständen zwischen den Referenzleitungen der Referenzgitterebene.
2 ist ein Schema einer Teildraufsicht der Referenzgitterebene, das konstante Abstände zwischen Referenzleitungen und die Signalausbreitungsrichtung in der Signalebene abbildet.
3 ist ein Schema einer vollständigen Draufsicht der Referenzebene mit konstantem Abstand.
4 ist eine schematische Schnittansicht der in 1 abgebildeten 3D mehrschichtigen Keramikpackung.
5 ist eine schematische perspektivische 3D-Ansicht einer mehrschichtigen Keramikpackung mit der neuartigen Referenzgitterebene gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Schema einer Teildraufsicht der in 5 dargestellten neuartigen Referenzgitterebene, das das Schema der abwechselnden Abstände und die Signallaufrichtung in der Signalebene abbildet.
7 ist ein Schema einer vollständigen Draufsicht der in 5 dargestellten neuartigen Referenzgitterebene, das das Schema der abwechselnden Abstände gemäß einer Ausführungsform der Erfindung abbildet.
8 ist eine schematische Schnittansicht der 3D mehrschichtigen Keramikpackung mit der in 5 abgebildeten neuartigen Referenzgitterebenenstruktur.
9 ist eine schematische perspektivische 3D-Ansicht einer mehrschichtigen Keramikpackung, die eine Referenzgitterebene mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen in der Signalebene abbildet.
10 ist ein Schema der Draufsicht aus 9, das Abschirmleitungen und die Referenzgitterebene mit abwechselnden Abständen darstellt.
11 ist eine schematische Schnittansicht der in 9 abgebildeten mehrschichtigen Keramikpackung.
12 ist ein Diagramm, das Fernnebensprechen in einer mehrschichtigen Keramikpackung mit konstanten Abständen in der Referenzgitterebene und in der mehrschichtigen Packung mit abwechselnden Abständen in der Referenzgitterebene veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm, das Fernnebensprechen in einer mehrschichtigen Keramikpackung mit einer Referenzgitterebene mit konstanten Abständen und in einer mehrschichtigen Keramikpackung mit Abschirmleitungen in der Signalebene und abwechselnden Abständen in der Referenzgitterebene veranschaulicht.
14 ist ein beispielhaftes Datenverarbeitungssystem und eine beispielhafte Herstellungseinrichtung, in dem/der eine Ausführungsform der mehrschichtigen Keramikpackung entwickelt und hergestellt werden kann.
15 ist ein alternatives Blockschaubild eines Systems zur Entwicklung und Herstellung der mehrschichtigen Keramikpackung.
16 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zur Entwicklung der Referenzgitterebene nur mit abwechselnden Abständen oder mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen in der Signalebene.
BESCHREIBUNG
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein herkömmliches/r Modell/Entwurf einer dreidimensionalen (3D), mehrschichtigen Keramikpackung 100 abgebildet. Wie dargestellt, weist die mehrschichtige Keramikpackung 100 vier Referenzgitterebenen/-schichten 102, 104, 106 und 108, eine Vielzahl von Signalschichten (Leiterbahnschichten) (drei dargestellt) mit den zwischen die Referenzgitterebenen/-schichten 102, 104, 106 und 108 verteilten Signalleitungen S1 bis S9 und eine Vielzahl von sich durch die Referenzgitterebenen/-schichten 102, 104, 106 und 108 erstreckenden Durchkontaktierungen (einige sind dargestellt und mit 118, 120, 122, 124, 126, 128 und 130 bezeichnet) auf. Die Referenzgitterebenen/-schichten sind identisch. Deshalb soll die Beschreibung von einer die Beschreibung von allen abdecken. Jede der Referenzgitterebenen weist ein keramisches Substrat auf, auf dem eine Vielzahl von Referenzgitterleitungen abgeschieden und miteinander verbunden sind, so dass sie eine Gitterstruktur bilden. Wie in 1 (noch deutlicher in 2) dargestellt, weist die Gitterstruktur einen ersten Satz voneinander beabstandeter Referenzleitungen auf, die sich in einer Richtung parallel zur Y-Achse einer XY-Ebene erstrecken; und ein zweiter Satz voneinander beabstandeter Referenzleitungen erstreckt sich in der X-Richtung der XY-Ebene. Ausgewählte Leitungen des ersten und des zweiten Satzes sind durch metallische Kreuzstrukturen miteinander verbunden. Zwei der mit 140 und 142 bezeichneten metallischen Kreuzstrukturen sind in 1 dargestellt.
Immer noch auf 1 Bezug nehmend, sind die Referenzgitterebenen oder -schichten in einer gestapelten Konfiguration angeordnet und relativ zueinander versetzt. Jede der Referenzgitterebenen stellt entweder eine positive Spannung Vdd (bezüglich Masse) oder Masse (gnd) bereit. Infolgedessen ist jede der Referenzgitterebenen mit einer nicht dargestellten geeigneten Verbindung versehen, damit sie je nach vorliegendem Fall durch externe Versorgungsquellen auf Vdd oder Masse gelegt werden kann. Die Anordnung der Referenzgitterebenen im Stapel ist so, dass sie sich in der Polarität abwechseln. Beispielsweise folgt auf eine Referenzgitterebene, die auf Masse liegt, eine Ebene, an der die Spannung Vdd anliegt, gefolgt von einer weiteren, die auf Masse liegt, und so weiter. Die Durchkontaktierungen sind so angeordnet, dass sie mit den gewählten auf Masse bzw. auf einer positiven Spannung liegenden Referenzgitterebenen in Kontakt sind und Masse und positive Spannung in der gesamten mehrschichtigen Keramikpackung verteilen. Die Signalausbreitung erfolgt in der X-Richtung. Die Abstände 132, 134, 136 und 138 zwischen den Gitterleitungen sind konstant bzw. identisch. Insbesondere sind bei der herkömmlichen mehrschichtigen Packung aus 1 Probleme der Störungseinkopplung/des Übersprechens zwischen benachbarten Signalgittern und Resonanz innerhalb der Keramikpackung häufig, jedoch unerwünscht. Durch Neuentwicklung der Referenzgitterebenen gemäß einer Ausführungsform der hier dargelegten Erfindung werden die unerwünschten Eigenschaften der Keramikpackung, z. B. Störungen, beseitigt oder wesentlich verringert.
2 ist eine schematische Draufsicht (der XY-Ebene) einer herkömmlichen Referenzgitterebene 200, die mit den Referenzgitterebenen 102 bis 108 aus 1 identisch ist. Die Gitterebene 200 weist einen ersten Satz Gitterleitungen 202 bis 222 auf, die sich in der X-Richtung der XY-Ebene erstrecken. Ein zweiter Satz Gitterleitungen 223 bis 231 erstreckt sich in der Y-Richtung der XY-Ebene. Der erste und der zweite Satz Gitterleitungen sind miteinander verbunden und bilden ein vereintes Gitter. Die Signalausbreitung erfolgt bei dieser Konfiguration in der X-Richtung (positiv und negativ) der XY-Ebene. Die Abstände zwischen dem ersten Satz Leitungen sind identisch bzw. konstant.
3 ist eine schematische Draufsicht (Vogelperspektive) 300 der mehrschichtigen Keramikpackung aus 1. Die Ansicht zeigt die herkömmliche Gitterschicht mit konstanten Abständen. Gestrichelte Linien 302 umschließen den Detailausschnitt der Ansicht. Der umschlossene Ausschnitt zeigt die durch Metallkreuze 314 bis 328 verbundenen Gitterleitungen 304 bis 312 und 330 bis 338. Die Metallkreuze verleihen der Gitterstruktur Steifigkeit und mechanische Festigkeit, verbinden auf Masse liegende Durchkontaktierungen mit Masse-Ebenen und auf Vdd liegende Durchkontaktierungen mit Vdd-Ebenen. Durchkontaktierungen 340 sind ebenfalls in der Ansicht dargestellt. Die Signalleitungen übertragen Signale, während die Durchkontaktierungen die Ebenen in der mehrschichtigen Keramikpackung mit der richtigen Spannung versorgen. Beispielsweise dienen Masse-Durchkontaktierungen zum Verbinden der Masse-Ebenen und Vdd-Durchkontaktierungen zum Verbinden der Vdd-Ebenen. Dabei liegen alle Masse-Ebenen durch die Masse-Durchkontaktierungen an derselben Masse und alle Vdd-Ebenen durch die Vdd-Kontaktlöcher an derselben Spannung Vdd. Wie dargestellt, sind die Abstände zwischen den Gitterleitungen gleich bzw. konstant.
4 bildet eine Schnittansicht der herkömmlichen mehrschichtigen Keramikpackung ab, einschließlich der konventionellen Gitterebenen mit konstanten Abständen zwischen den Gitterleitungen. Die Schnittansicht 400 bietet die Gitterebenen 402, 404, 406 und 408. Eine Vielzahl von Gitterleitungen 410 sind mit den entsprechenden der Gitterebenen verbunden. Die Abstände in den herkömmlichen Gitterebenen sind konstant bzw. identisch. Durchkontaktierungen 412, 414, 416 und 418 verbinden die Gitterebenen 408 bis 402 miteinander. Signalschichten 420, 422 und 424, die auch als Signalebenen bezeichnet werden, sind zwischen die Gitterebenen verteilt. Die Signalleitungen S7, S8 und S9 werden in der Signalschicht 420, die Signalleitungen S4, S5 und S6 in der Signalschicht 422 hergestellt, während die Signalleitungen S1, S2 und S3 in der Signalschicht 424 hergestellt werden. Wie es nachfolgend detaillierter erläutert wird, tritt auf der Signalleitung S5 aufgrund ihrer Position in der Mitte der Struktur ein Maximum an Störungen durch Übersprechen auf, das aus der Signalübertragung auf den anderen Signalleitungen resultiert. Zum Zweck der Erörterung und der Messung der Störungsaktivität innerhalb der herkömmlichen mehrschichtigen Keramikpackung wird S5 als „Opfer-Signalleitung” bezeichnet, während die anderen Leitungen, die die Störungen verursachen bzw. induzieren, als „Aggressor-Signalleitungen” bezeichnet werden. Infolge ihrer Störungsanfälligkeit wird die herkömmliche mehrschichtige Keramikpackung wie die in 1 dargestellte auf Einheiten beschränkt, die mit einer relativ geringen Übertragungsrate funktionieren. Diese Einheiten werden als Low-End-Einheiten bezeichnet. Dagegen beseitigt eine nachstehend dargelegte Ausführungsform der Erfindung Störungen in der zugehörigen mehrschichtigen Packung oder verringert sie erheblich. Infolgedessen kann sie in Einheiten, die mit relativ hohen Übertragungsraten funktionieren (als High-End-Einheit bezeichnet), und in Einheiten, die mit relativ geringen Übertragungsraten (als Low-End-Einheit bezeichnet) funktionieren, verwendet werden. Anders ausgedrückt: die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist für den Gebrauch in Low-End- und High-End-Einheiten geeignet.
Nun auf 5 Bezug nehmend, ist ein beispielhaftes Schema einer 3D-Ansicht einer mehrschichtigen Keramikpackung 500 dargestellt, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung entwickelt und gefertigt wurde. Mit Ausnahme der neuartigen Struktur der Referenzgitterebene oder -gitterschicht aus 5 ist die Struktur im Wesentlichen dieselbe wie die Struktur in 1. In diesem Dokument werden „Ebene” und „Schicht” austauschbar verwendet. Anders ausgedrückt: „Schicht” und „Ebene” sind synonym. Die mehrschichtige Packung 500 weist vier Referenzgitterebenen 502 bis 508, eine Vielzahl von zwischen den Gitterschichten verteilten Signalschichten, neun Signalleitungen S1 bis S9 und eine Vielzahl von sich von der untersten Referenzgitterebene 508 durch die mittleren bis zur obersten Gitterschicht 502 erstreckenden Durchkontaktierungen 518 bis 530 auf. Jede der Gitterebenen ist aus einer Vielzahl miteinander verbundener, sich schneidender Gitterleitungen gebildet, von denen sich einige parallel zur X-Achse der XY-Ebene und andere parallel zur Y-Achse der XY-Ebene erstrecken. Die Signalschichten, die jeweils die Signalleitungen S1 bis S9 tragen, sind parallel zu den Referenzgitterschichten positioniert. Insbesondere weist die mehrschichtige Keramikpackung aus 5 eine neuartige Gitterschichtstruktur auf, die Störungen wie Fernnebensprechen innerhalb der Keramikpackung beseitigt oder wesentlich verringert. Damit ist sie für den Einsatz in High-End-Einheiten sowie in Low-End-Einheiten besonders vorteilhaft. Die Referenzgitterebene kann durch Siebdrucken von Leitern auf einzelne Keramikplatten oder -substrate hergestellt werden, die laminiert und bei mehr als 900 Grad Celsius gesintert werden. Genauso könnte die Referenzgitterebene der offenbarten Ausführungsform durch andere bekannte Prozesse hergestellt werden.
Immer noch auf 5 Bezug nehmend, verläuft die Signalübertragung in den Signalleitungen S1 bis S9 in positiver und negativer X-Richtung der XY-Ebene. Dies ist nicht als Einschränkung des Umfangs oder der Lehren der offenbarten Ausführungsform auszulegen, da ein Fachmanns ohne Weiteres in der Lage ist, die Ausrichtung der mehrschichtigen Keramikpackung zu ändern, so dass die Signalübertragung in einer anderen Richtung verläuft. Die Abstände zwischen den Gitterleitungen in der Richtung des Stromflusses wechseln zwischen Abstand 1, gekennzeichnet durch die Zahlen 532 und 536, und Abstand 11, gekennzeichnet durch die Zahlen 534 und 538, ab, wobei Abstand 1 und Abstand 11 unterschiedlich bemessen sind. Anders ausgedrückt: wenn Abstand 1N Maßeinheiten darstellt, würde Abstand 11 2N Maßeinheiten oder ein vom Entwickler gewähltes Verhältnis darstellen. Genauso wäre, wenn Abstand 11 M Maßeinheiten beträgt, Abstand 1 gleich M dividiert durch zwei Einheiten. Die Maßeinheiten könnten vom Entwickler gewählt werden. Wie nachstehend gezeigt wird, wird durch eine mehrschichtige Keramikpackung mit der neuartigen Referenzgitterschicht Fernnebensprechen beseitigt oder erheblich verringert. Bei dieser Demonstration ist S5 die „Opfer”-Signalleitung, während S1 bis S4 und S6 bis S9 die Aggressor-Signalleitungen sind.
Nun auf 6 Bezug nehmend, ist ein Schema einer Teildraufsicht (Vogelperspektive) der in 5 verwendeten neuartigen Referenzgitterebene 600 dargestellt. Die Ansicht zeigt das in der Referenzgitterebene 600 verwendete Schema der abwechselnden Abstände. Die Gitterebene 600 weist einen ersten Satz Gitterleitungen 602 bis 616 auf, die mit einem zweiten Satz orthogonal verlaufender Gitterleitungen 618 bis 626 verbunden sind. Der Doppelpfeil 628 stellt bei der dargestellten Struktur die Signalausbreitungsrichtung entlang der positiven und negativen Richtung der X-Achse in der XY-Ebene dar. Es ist anzumerken, dass andere Signalausbreitungsrichtungen gewählt werden können, ohne vom Umfang und den Lehren dieser Offenbarung abzuweichen. Insbesondere variieren in der neuartigen Referenzgitterebene 600 die mit Abstand 1 und Abstand 11 bezeichneten Abstände zwischen dem ersten Satz Gitterleitungen 602 bis 616 in einem abwechselnden Muster in der durch den Doppelpfeil 628 gezeigten Signalausbreitungsrichtung. Das Verhältnis zwischen Abstand 1 und Abstand 11 ist so, dass Abstand 11 gleich 2-mal Abstand 1 ist. Es ist anzumerken, dass andere Verhältnisse zwischen Abstand 1 und Abstand 11 gewählt werden können, ohne vom Geist und von den Lehren der Ausführungsform abzuweichen.
Nun auf 7 Bezug nehmend, ist ein Schema der Draufsicht der mehrschichtigen Keramikpackung aus 5 dargestellt. Die Draufsicht 700 bildet eine neuartige Gitterebene mit Gitterleitungen 704 bis 712 und abwechselnden Abständen 716, 718, 720 und 722 ab. Der umschlossene Ausschnitt zeigt die durch Metallkreuze 724 bis 738 miteinander verbundenen Gitterleitungen 704 bis 712 und 750 bis 758. Die Metallkreuze 724 bis 738 halten die Gitterleitungen zusammen. Zusätzlich ist eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 746 dargestellt. Jede der Durchkontaktierungen 746 ist einem entsprechenden der Metallkreuze zugeordnet und versorgt dieses entweder mit Masse oder einer positiven Spannung Vdd (bezüglich Masse).
Nun auf 8 Bezug nehmend, ist ein Schema der Schnittansicht der beispielhaften mehrschichtigen Keramikpackung aus 5 dargestellt. Die Ansicht zeigt die Gitterebenenstruktur mit abwechselnden Abständen. Die Schnittansicht 800 weist Referenzgitterschichten 802 bis 808 mit Gitterleitungen 810 auf. Zwischen den Gitterebenen sind Signalebenen 812, 814 und 816 verteilt. Die Signalleitungen S7, S8 und S9 werden in der Signalschicht 816, die Signalleitungen S4, S5 und S6 in der Signalschicht 814 hergestellt, während die Signalleitungen S1, S2 und S3 in der Signalschicht 812 hergestellt werden. Durchkontaktierungen 818, 820, 822 und 824 verbinden die Gitterebenen 808, 806, 804 und 802 miteinander.
9 ist eine schematische dreidimensionale Ansicht der mehrschichtigen Keramikpackung mit der Referenzgitterebene mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen in der Signallaufebene. Die Keramikpackung einschließlich der Abschirmleitungen in der Signalebene und abwechselnden Abständen in der Gitterebene verringert Fernnebensprechen in der mehrschichtigen Struktur noch weiter. Mit Ausnahme der Abschirmleitungen ist die 3D-Keramikstruktur aus 9 im Wesentlichen dieselbe wie die 3D-Keramikstruktur aus 5. Auch ist mit Ausnahme der neuartigen Gitterebene mit abwechselnden Abständen und der Abschirmleitungen in den Signalebenen die 3D-Keramikstruktur aus 9 im Wesentlichen mit der Struktur in 1 identisch. Die 3D-Keramikstruktur 900 weist vier Gitterebenen 902, 904, 906 und 908, eine Vielzahl von verteilten und parallel zu den Gitterebenen verlaufenden Signalebenen, eine Vielzahl von sich von der untersten Gitterebene 908 durch die mittleren Gitterebenen 906 und 904 bis zur obersten Gitterebene 902 erstreckenden Durchkontaktierungen, auf der Vielzahl der Signalebenen hergestellte Signalleitungen S1 bis S9 und auf den gegenüberliegenden Seiten einer Signalleitung angeordnete Abschirmleitungen auf. Bei dieser Ausführungsform wechseln sich die Abstände 932, 934, 936 und 938 zwischen den Gitterleitungen in der X-Richtung der XY-Ebene im Verhältnis 2:1 (zwei zu eins) ab. Es ist anzumerken, dass andere Verhältnisse gewählt werden können, ohne von den Lehren der Ausführungsform abzuweichen. Die Signalausbreitung erfolgt bei dieser Ausführungsform in der X-Richtung (positiv und negativ) der XY-Ebene. Es ist anzumerken, dass ein Fachmann ohne Weiteres in der Lage ist, eine andere Ausrichtung einer Struktur bereitzustellen, in der die Signale in einer anderen Richtung verlaufen; eine solche Struktur wäre immer noch von den Lehren der Offenbarung abgedeckt. Die Abschirmleitungen erstrecken sich parallel zu den Signalleitungen und auf gegenüberliegenden Seiten.
Nun auf 10 Bezug nehmend, ist ein Schema der Draufsicht (Vogelperspektive) der Keramikstruktur aus 9 dargestellt. Die Draufsicht 1000 weist durch Metallkreuze 1018 bis 1032 verbundene Gitterleitungen 1050 bis 1058 und 1006 bis 1014 auf. Mit jedem der Metallkreuze 1018 bis 1032 ist eine Durchkontaktierung (als kreuzschraffierte Fläche dargestellt) verbunden. Die Abstände 1034, 1036, 1038 und 1040 wechseln sich in einer gewünschten Richtung ab. Die Abschirmleitungen 1042, 1044, 1046 und 1048 sind paarweise auf gegenüberliegenden Seiten jeder Signalleitung angeordnet. Die Abschirmleitungen verlaufen parallel zu den Signalleitungen und sind von gleicher Länge wie die Signalleitungen. Zusätzlich sind ausgewählte Abschirmleitungen mit einer oder mehreren der Durchkontaktierungen verbunden, die sich entlang des Richtungsweges befinden, in dem sich die bestimmte Abschirmleitung erstreckt.
Nun auf 11 Bezug nehmend, ist ein Schema einer Schnittansicht aus 9 dargestellt. Die Schnittansicht 1100 weist die Gitterebenen 1102 bis 1108 auf. Eine Vielzahl von Gitterleitungen 1110 sind funktionell auf den Gitterebenen verteilt. Zwischen den Gitterebenen sind die Signalebenen 1112 bis 1116 positioniert. Die Signalleitungen S7, S8 und S9 befinden sich in der Signalschicht 1116, die Signalleitungen S4, S5 und S6 in der Signalschicht 1114 und die Signalleitungen S1, S2 und S3 in der Signalschicht 1112. Die Durchkontaktierungen 1118, 1120, 1122 und 1124 erstrecken sich von der Gitterebene 1108 durch die Gitterebenen 1106, 1104 und enden an der Gitterebene 1102. Die Abschirmleitungen 1126, 1128, 1130 und 1132 liegen in der Signalebene 1116. Zusätzlich liegen in der Signalebene 1116 auch die Signalleitungen S7, S8 und S9. Ebenso liegen die Abschirmleitungen 1134, 1136, 1138 und 1140 und die Signalleitungen S4, S5 und S6 in der Signalebene 1114. Schließlich liegen die Abschirmleitungen 1142, 1146, 1148 und 1150 in der Signalebene 1112. Zusätzlich liegen in der Signalebene 1112 auch die Signalleitungen S1, S2 und S3. Die Abschirmleitungen sind selektiv mit ausgewählten Durchkontaktierungen verbunden. Nach der Beschreibung neuartiger Strukturen für mehrschichtige Keramikpackungen, die Fernnebensprechen erheblich verringern, wird nun ein Vergleich zwischen der Leistungsfähigkeit der verbesserten Strukturen und der Leistungsfähigkeit einer herkömmlichen Struktur beschrieben.

Ein Entwurf einer mehrschichtigen Keramikpackung mit abwechselnden Abständen wie in 5 beschrieben wurde gemäß der hier dargelegten Vorgehensweise mit Spannung versorgt bzw. aktiviert. Ebenso wurde ein Entwurf einer herkömmlichen mehrschichtigen Keramikpackung mit konstanten Abständen wie in 1 beschrieben gemäß der hier dargelegten Vorgehensweise mit Spannung versorgt bzw. aktiviert. Tabelle 1 unten legt das Ergebnis dar, das die Überlegenheit der neuartigen Struktur zum Verringern oder Unterdrücken von Fernnebensprechen deutlich zeigt. TABELLE 1

Strukturen\Störungen	Maximales Fernnebensprechen auf einer Opfer-Leitung (S5)
Struktur mit Gitterebenen mit konstanten Abständen	–51,5 [mV]
Struktur mit Gitterebenen mit abwechselnden Abständen	–35,1 [mV]

Wie dargestellt, weist Tabelle 1 zwei Spalten auf. Spalte 1 führt die Struktur der Untersuchung auf; und Spalte 2 führt das zu jeder Struktur gehörende maximale Fernnebensprechen auf. Tabelle 1 gibt in den Tabellenzeilen die eingekoppelten Störungen für zwei unterschiedliche Konfigurationen an. Die Zeile der ersten Konfiguration gibt das Ergebnis für eine Konfiguration an, die konstante Abstände in der Gitterebene verwendet, während in der Zeile der zweiten Konfiguration Gitterebenen mit abwechselnden Abständen verwendet werden. Die Konfigurationen wurden auf einem Computer erzeugt und werden dann für einen Vergleich der Störungseinkopplungen auf einem Simulator PowerSPICE ausgeführt. PowerSPICE ist ein SPICE-Simulator von International Business Machines. Die handelsüblichen Produkte können PSPICE von Cadence Design Systems und HSPICE von Synopsys sein. An den Eingang der Signalleitungen S1, S2, S3, S4, S6, S7, S8 und S9 wird eine Ein-Volt-Rampenspannungsquelle (1 V) mit einer Anstiegszeit von 75 Picosekunden (ps) angelegt. Als Länge der Signalleitungen wurde bei dieser Simulation 2 cm gewählt. Das Signalgitter S5 (siehe 5 und 1) wurde bei der Simulation als Opfer-Gitter gewählt. Die Ein- und Ausgänge der Signalleitungen wurden mit 50-Ohm-Widerständen abgeschlossen.
Tabelle 1 zeigt die von allen acht Aggressor-Gittern hervorgerufenen Fernnebensprecheffekte auf dem Opfer-Signalgitter S5 für die Konfiguration mit Gitterebenen mit konstanten Abständen und Gitterebenen mit abwechselnden Abständen. Tabelle 1 zeigt, dass das maximale Fernnebensprechen durch die Struktur mit Gitterebenen mit abwechselnden Abständen beträchtlich verringert wird (31,8%).
Es folgt eine mathematische Erklärung, weshalb die Struktur mit abwechselnden Abständen Strukturen mit gleichen oder konstanten Abständen in der Beherrschung von Fernnebensprechen überlegen ist: Das maximale (oder gesättigte) Fernnebensprechen V_F kann wie folgt ausgedrückt werden, wenn die Signalleitungen am Ein- und Ausgang mit einem 50-Ω-Widerstand abgeschlossen sind und die Aggressor-Leitungen impulserregt sind;
wobei C_m und C die gegenseitige Kapazität pro Einheitslänge bzw. die Eigenkapazität pro Einheitslänge und L_m und L die gegenseitige Induktivität pro Einheitslänge bzw. die Eigeninduktivität pro Einheitslänge sind. V_S ist die Spannungsamplitude auf der aktiven Leitung, l ist die Kopplungslänge und t_r ist die Anstiegszeit des Eingangsimpulses. Es ist klar, dass das maximale (oder gesättigte) Fernnebensprechen abhängig von der Größe von C_m, C, L_m und L negativ oder positiv sein kann. Mit anderen Worten: ein Fernnebensprechen kann beseitigt werden, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist:
Es ist anzumerken, dass es die Bedingung in der obigen Gleichung (2) mit sich bringt, dass es möglich ist, Fernnebensprechen vollständig zu beseitigen, wenn die Verbindungsstruktur so gestaltet werden kann, dass sie in der Gleichung (2) einen ausgeglichenen Zustand einhält.
Jedoch ist
normalerweise nicht null. Das heißt in den meisten praktischen Fällen
Der Grund, weshalb wir weniger maximales Fernnebensprechen in der Gitterebenestruktur mit abwechselnden Abständen als in der herkömmlichen Gitterebenestruktur mit konstanten Abständen beobachtet haben, liegt darin, dass die Gitterstruktur mit abwechselnden Abständen einen kleineren Betrag von
erzeugen kann als die herkömmliche Gitterstruktur mit konstanten Abständen.
Es ist möglich, durch Verwendung von Abschirmleitungen in der Gitterebenenstruktur mit abwechselnden Abständen das Fernnebensprechen weiter zu verringern (siehe 9).

Tabelle II weist zwei Spalten auf. Die erste Spalte führt die beanspruchten Strukturen auf. Die zweite Spalte führt die Ergebnisse des Einkoppelns von Fernnebensprechen auf einer Opfer-Leitung (S5) auf, die durch alle acht Aggressor-Leitungen S1 bis S4 und S6 bis S9 induziert wird. Die Zeile der ersten Konfiguration bietet Ergebnisse für eine Struktur mit Gitterebenen mit konstanten Abständen. Die Zeile der zweiten Konfiguration verwendet Gitterebenen mit abwechselnden Abständen. Bei beiden Strukturen wurde wie folgt vorgegangen: An den Eingang der Signalleilungen S1, S2, S3, S4, S6, S7, S8 und S9 wird eine Ein-Volt-Rampenspannungsquelle (1 V) mit einer Anstiegszeit von 75 Picosekunden (ps) angelegt. Als Längen der Signalleitungen wurden bei dieser Simulation 2 cm gewählt. Das Signalgitter S5 (siehe 5 und 1) wurde bei der Simulation als Opfer-Gitter gewählt. Die Ein- und Ausgänge der Signalleitungen wurden mit 50-Ohm-Widerständen abgeschlossen. Tabelle 11 fasst diese Ergebnisse zusammen. Es wird beobachtet, dass die maximale Fernnebensprechspannung durch Gitterebenen mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen erheblich verringert wird (in diesem Fall Verringerung um 75,3%). Tabelle II.

Strukturen\Störungen	Maximales Fernnebensprechen auf einer Opfer-Leitung (S5)
Struktur mit Gitterebenen mit konstanten Abständen	–51,5 [mV]
Struktur mit Gitterebenen mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen	–12,7 [mV]

12 ist ein Diagramm, das den Vergleich der von allen acht Aggressor-Gittern hervorgerufenen Signalverläufen des Fernnebensprechens im Opfer-Signalgitter (wie S5 aus 5 und 1) für eine mehrschichtige Keramikstruktur mit Gitterebenen mit abwechselnden Abständen (5) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine mehrschichtige Keramikstruktur mit Gitterebenen mit konstanten Abständen (1) veranschaulicht. Diagramm 1200 zeigt den Signalverlauf des Fernnebensprechens 1202, der sich aus einer Leiterbahnkonfiguration mit Gitterebenen mit abwechselnden Abständen ergibt. Diagramm 1200 zeigt auch den Signalverlauf des Fernnebensprechens 1204, die sich aus einer Leiterbahnkonfiguration mit Gitterebenen mit konstanten Abständen ergibt. Ein Vergleich zwischen Diagramm 1202 und Diagramm 1204 zeigt, dass die maximale Fernnebensprechspannung durch die Gitterebenenstruktur mit abwechselnden Abständen erheblich verringert wird (bei Diagramm 1200 Verringerung um 31,8%).
FIG. 1300 ist ein Diagramm, das den Vergleich des von allen acht Aggressor-Gittern hervorgerufenen Signalverlaufs des Fernnebensprechens im Opfer-Signalgitter (wie S5 aus 1 und 9) für eine mehrschichtige Keramikstruktur mit Gitterebenen mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen (9) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine mehrschichtige Keramikstruktur mit Gitterebenen mit konstanten Abständen (1) veranschaulicht. Diagramm 1300 zeigt den Signalverlauf des Fernnebensprechens 1302, der sich aus einer Leiterbahnkonfiguration mit Gitterebenen mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen in den Signalebenen ergibt. Diagramm 1300 zeigt auch den Signalverlauf des Fernnebensprechens 1304, der sich aus einer Leiterbahnkonfiguration mit Gitterebenen mit konstanten Abständen ergibt. Ein Vergleich zwischen Diagramm 1302 und Diagramm 1304 zeigt, dass die maximale Fernnebensprechspannung durch die Gitterebenestruktur mit abwechselnden Abständen und Abschirmleitungen erheblich verringert wird (bei Diagramm 1300 Verringerung um 75,3%).
14 ist ein Blockschaubild eines beispielhaften Datenverarbeitungssystems (DV-System) 1400, das über ein Datenübertragungsnetz wie das Internet 1406 mit einer Herstellungssystemeinrichtung 1402 und entfernt angeordneten Server 1404 verbunden ist. Das DV-System 1400 erzeugt den Entwurf für die mehrschichtige Keramikpackung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Entwurf wird an die Herstellungssystemeinrichtung 1402 geliefert, die die mehrschichtige Keramikpackung gemäß dem gelieferten Entwurf herstellt. Der Entwurf kann über das Internet oder eine andere Art von Datenübertragungsnetz an die Herstellungseinrichtung 1402 geliefert oder auf einem computerlesbaren Medium aufgezeichnet und durch einen der bekannten Lieferdienste geliefert werden. Ein entfernt angeordneter Server oder entfernt angeordnete Server 1404 kann/können Entwurfsdaten oder andere Informationen an das DV-System 1400 liefern. Die gestrichelte Linie zwischen dem DV-System 1400 und der Herstellungssystemeinrichtung 1402 stellt eine Möglichkeit als Alternative zum Internet dar, wie der Entwurf an die Herstellungseinrichtung 1402 geliefert werden könnte.
Immer noch auf 14 Bezug nehmend, enthält das DV-System 1400 eine über den Systembus 1410 mit dem Speicher 1412 verbundene CPU 1408, einen Systemspeicher 1414, einen Eingangs/Ausgangs-Controller (E/A CTL) 1416 und eine Netzwerkschnittstelleneinheit (NID) 1418 auf. Die NID 1418 stellt die Netzwerkkonnektivität zwischen dem Datenübertragungsnetz 1406, den damit verbundenen Einheiten und dem DV-System 1400 bereit. Der E/A-Controller 1416 stellt die Konnektivität zur CPU 1408 für E/A-Einheiten bereit, die u. a. einen USB-Anschluss 1420, eine Maus 1422, eine Tastatur 1424, eine Anzeige 1426 und ein Multimedia-Laufwerk 1408 (z. B. Schreib-Lese-Laufwerk für Compact Disks (CDRW) oder Laufwerk für Digital Video Disks (DVDs) sein können. Die E/A-Einheiten ermöglichen dem Benutzer die den Austausch von Daten mit dem DV-System 1400 durch Eingabe und/oder Abruf von Daten. Beispielweise ermöglichen das Multimedia-Laufwerk 1428 und der USB-Anschluss 1420 den Einschub einer wechselbaren Speichereinheit (z. B. optische Disk oder USB-Stick), auf der Daten/Anweisung/Code gespeichert und/oder von der Daten/Anweisung/Code abgerufen werden können. Die Einheiten werden auf normale herkömmliche Art verwendet und werden nicht weiter erörtert. Verschiedene Merkmale des Entwurfs der mehrschichtigen Keramikpackung werden über im Speicher 1412 gespeicherten Software-(oder Firmware-)Code oder Logik vervollständigt/unterstützt und durch die CPU 1408 ausgeführt. So sind beispielsweise im Systemspeicher 1414 mehrere Software/Firmware/Logik-Module oder -Komponenten einschließlich eines Simulators 1430, einer Leiterbahnkonfiguration 1432, eines Entwurfs 1434, eines Gittereinstelldienstprogramms (MA Utility) 1436, einer Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHDL)/Verilog 1438 und eines Betriebssystems 1440, veranschaulicht. Das Gittereinstelldienstprogramm 1436 enthält Programmcode, der eine mehrschichtige Keramikpackung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt. Insbesondere wechselt die Referenzgitterebene dieser Struktur ab, wie oben dargelegt. Der Programmcode/die Logik etc. beruht auf der Ausführungsform und/oder dem hier dargelegten Ablaufplan. Die Leiterbahnkonfiguration 1432 enthält Programmcode, der eine herkömmliche mehrschichtige Keramikpackung erzeugt, wenn er von der CPU 1408 ausgeführt wird. Insbesondere sind die Abstände in der Struktur konstant, wie hier dargelegt. Das Entwurfsmodul 1434 enthält den Code, der sich aus der Ausführung des Code vom Gittereinstelldienstprogramm 1436 und/oder des Code von der Leiterbahnkonfiguration 1432 durch die CPU ergibt. Es ist anzumerken, dass der Code vom Entwurfsmodul 1434 an die Herstellungssystemeinheit 1402 weitergeleitet wird und dazu dient, die endgültige mehrschichtige Packung zu erzeugen. Der Simulator 1430 bietet eine Simulationsfunktion, während das Betriebssystem 1440 Unterstützung für darauf aufgesetzte Anwendungsmodule bietet.
Nun auf 15 Bezug nehmend, ist ein beispielhaftes Blockschaubild eines alternativen Systems 1500 für die Entwicklung und Herstellung einer mehrschichtigen Keramikpackung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das System 1500 enthält ein Entwicklungssystem für Keramikpackungen 1502, ein Entwurfsanalysesystem 1504, eine Gittereinstellfunktionseinheit 1506 und ein Herstellungssystem für Keramikpackungen 1508. Die benannten Systeme und Funktionseinheiten sind miteinander verbunden, wie in der Figur gezeigt. Das Entwicklungssystem für Keramikpackungen 1502 stellt einen Entwurf einer mehrschichtigen Keramikpackung bereit, in dem Signalebenen mit funktionell darauf positionierten Signalleitungen, Spannungs- und Referenzgitterebenen mit darauf befindlichen konstanten Gitterleitungen, Spannungs- und Masse-Durchkontaktierungen und sonstige Elemente einer herkömmlichen Keramikpackung gekennzeichnet sind. Die Entwurfsdaten vom Entwicklungssystem 1502 werden an die Entwurfsanalyseeinheit 1504 geliefert, die den Entwurf analysiert, um unter anderem das in einem Opfer-Gitter wie Opfer-Gitter S5 (1) durch Aggressor-Gittere wie Aggressor-Gittere S1, S2, S3, S4, S6, S7, S8 und S9 induzierte Fernnebensprechen (1) zu analysieren. Ein handelsüblicher 3D-Löser wie HFSS (von ANSYS) kann zum Erzeugen eines 3D-Bildes des Entwurfs verwendet werden, der zur Ausgabe der Nebensprechspannung in Millivolt (mV) auf einer weiteren handelsüblichen Maschine wie SPICE ausgeführt wird. Die sonstigen Informationen wie die konstanten Abstände (Raster usw.) zwischen den Gitterlinien werden festgelegt und an die Gittereinstellfunktionseinheit 1506 weitergeleitet, die die Gitterebene neu gestaltet, so dass abwechselnde Abstände wie hier dargelegt eingearbeitet werden. Der neue Entwurf, einschließlich der Gitterebenen mit abwechselnden Abständen, wird an die Entwurfsanalysefunktionseinheit weitergeleitet, die einen Nebensprechtest durchführen kann. Wenn das Ergebnis des Nebensprechtests zufriedenstellend ist, wird der neue Entwurf der mehrschichtigen Keramikpackung mit der Gitterebene mit abwechselnden Abständen an das Herstellungssystem für Keramikpackungen 1508 weitergeleitet. Bei einer alternativen Entwicklung kann die Struktur, wenn die Nebensprechspannung in der Struktur mit einer Gitterebene mit variablen abwechselnden Abständen nicht zufriedenstellend ist, an die Gittereinstellfunktionseinheit 1506 zurückgegeben werden, die zum weiteren Verringern des Nebensprechens Abschirmleitungen in der Signalebene einfügt, wie hier dargelegt.
16 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Entwickeln und Herstellen einer verbesserten mehrschichtigen Keramikpackung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren beginnt in Block 1602 und endet in Block 1614. In Schritt 1604 wird ein Entwurf einer mehrschichtigen Keramikpackung empfangen. Die Packung kann eine herkömmliche sein, bei der vorher beschriebene (siehe 1) bekannte Komponenten gekennzeichnet sind, einschließlich der Gitterebenen mit konstanten Abständen. Schritt 1606 analysiert den Entwurf zum Ermitteln (unter anderem) der Nebensprechspannung in der Packung unter Anwendung der hier dargelegten Vorgehensweisen, des konstanten Rasters von Gitterlinien in der Gitterebene etc. In Schritt 1608 wird die Nebensprechspannung, die in Millivolt (mV) angegeben werden kann, mit einer gewünschten Referenznebensprechspannung verglichen, die von einem Entwickler festgelegt werden kann, um den geforderten Systemeigenschaften zu entsprechen. Wenn die Nebensprechspannung zufriedenstellend ist (z. B. unter einem eingestellten Schwellenwert), verläuft der Prozess entlang des NEIN-Pfades zu Schritt 1612, der die Keramikpackung nach dem empfangenen Entwurf herstellt.
Immer noch auf 16 Bezug nehmend, geht der Prozess, wenn in Schritt 1608 die Nebensprechspannung inakzeptabel (d. h. höher als der Schwellenwert) ist, entlang des „Ja”-Pfades zu Schritt 1610 über, der den Entwurf durch Einfügen von Referenzgitterebenen mit abwechselnden Abständen einstellt. Der Entwurf der Gitterebene kann durch Einstellen der Raster in einem gewünschten Verhältnis wie z. B. 2:1 oder 2.5:1 oder 3:1 oder einem anderen Verhältnis durchgeführt werden. Der neue Keramikentwurf mit variablen abwechselnden Abständen geht zum Ermitteln der Nebensprechspannung an Schritt 1606 zurück. Die Nebensprechspannung wird wie zuvor in Schritt 1608 verglichen. Wenn sie in Ordnung ist (d. h. unter dem Schwellenwert), wird der Entwurf zur Herstellung an Schritt 1612 weitergeleitet, und der Prozess endet mit Schritt 1614. Wenn jedoch die Nebensprechspannung der Struktur mit abwechselnden Abständen immer noch über dem in Schritt 1608 eingestellten Schwellenwert für das Nebensprechen läge, könnte der Entwurf zu Schritt 1610 zurückgeführt werden, der Abschirmleitungen hinzufügen könnte (siehe 9). Die Kombination von Abschirmleitungen und abwechselnden Abständen in der mehrschichtigen Keramikpackung würde das Fernnebensprechen erheblich verringern. Der neue Entwurf würde entlang des zuvor beschriebenen Pfades fortschreiten und den Prozess in Schritt 1614 verlassen.
Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zweck der Veranschaulichung dargestellt, sollen aber nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen werden für den Fachmann offensichtlich sein, ohne vom Umfang und Geist der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hier verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Grundgedanken der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber am Markt befindliche Technologien am besten zu erläutern oder Fachleute zu befähigen, die hier offenbarten Ausführungsformen zu verstehen.
Wie für den Fachmann ersichtlich, können Aspekte der vorliegenden Erfindung als System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt ausgeführt werden. Entsprechend kann die vorliegende Erfindung die Form einer lediglich aus Hardware bestehenden Ausführungsform, einer lediglich aus Software bestehenden Ausführungsform (darunter Firmware, residente Software, Mikro-Code etc.) oder einer Software- und Hardware-Aspekte kombinierenden Ausführungsform annehmen, die hier alle generell als „Schaltung”, „Modul” oder „System” bezeichnet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in jedem materiellen Medium mit im Medium gespeichertem computernutzbaren Programmcode verkörpert ist.
Jede Kombination eines oder mehrerer computernutzbarer oder -lesbarer Medien kann verwendet werden. Das computernutzbare oder -lesbare Speichermedium kann, ohne darauf beschränkt zu sein, beispielsweise ein(e) elektronische(s), magnetische(s), optische(s), elektromagnetische(s), Infrarot- oder Halbleiter-System, -Vorrichtung oder -Einheit sein. Spezifischere Beispiele (eine nichterschöpfende Liste) computernutzbarer Speichermedien wären u. a. folgende: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Schreib-Lese-Speicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), ein Lichtwellenleiter, ein tragbarer Compact-Disk-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine optische Speichereinheit oder eine Magnetspeichereinheit. Es ist anzumerken, dass das computernutzbare Speichermedium sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium, auf dem das Programm gedruckt ist, sein kann, da das Programm z. B. über optisches Scannen des Papiers oder anderen Mediums elektronisch erfasst, dann kompiliert, interpretiert oder gegebenenfalls auf sonstige Art in geeigneter Weise verarbeitet und dann im Computerspeicher abgelegt werden kann. Im Kontext dieses Dokuments kann ein computernutzbares Speichermedium jedes Medium sein, das ein Programm zur Verwendung durch oder in Zusammenhang mit einem/r Anweisungsausführungssystem, -vorrichtung oder -einheit enthalten oder speichern kann.
Computerprogrammcode zur Ausführung von Operationen der vorliegenden Erfindung kann in jeder beliebigen Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben sein, darunter eine objektorientierte Programmiersprache wie Java, Smalltalk, C++ oder Ähnliches und herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C” oder ähnliche Programmiersprachen. Der Computerprogrammcode kann gänzlich auf dem Computer eines Benutzers als autonomes Software-Paket oder integrierte Komponente eines größeren Software-Pakets, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernt angeordneten Computer oder gänzlich auf einem entfernt angeordneten Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Szenario kann der entfernt angeordnete Computer über jede Art von Netzwerk an den Computer des Benutzers angeschlossen werden, einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzwerks (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer erfolgen (beispielsweise über das Internet mit Hilfe eines Internetdienstanbieters). Die folgende Beschreibung gibt an, wo sich der bestimmte Programmcode befindet oder in einem Netzwerk von Computereinheiten ausgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist hier unter Bezugnahme auf Ablaufplandarstellungen und/oder Blockschemata von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es ist anzumerken, dass jeder Block der Ablaufplandarstellungen und/oder Blockschemata und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplandarstellungen und/oder Blockschemata durch Computerprogrammanweisungen realisiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines speziellen Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Erzeugung einer Maschine vermittelt werden, so dass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung, ein Mittel zur Realisierung der im Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschemas spezifizierten Funktionen/Handlungen erzeugen.
Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert werden, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einheiten anweisen kann, in einer bestimmten Weise zu funktionieren, so dass die im computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Fertigungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungsmittel, die die im Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschemas spezifizierten Funktionen/Handlungen realisieren.
Die Computerprogrammanweisungen können auch in einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung geladen werden, um die Durchführung einer Reihe von Funktionsschritten auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung zur Erzeugung eines computerrealisierten Prozesses zu bewirken, so dass die Anweisungen, die auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Prozesse zur Realisierung der im Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschemas spezifizierten Funktionen/Handlungen bereitstellen.
Der Ablaufplan und die Blockschemata in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und Funktion möglicher Realisierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Diesbezüglich kann jeder Block im Ablaufplan oder den Blockschemata ein Modul, Segment oder Teil von Programmcode darstellen, das/der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Realisierung der spezifizierten Logikfunktion(en) aufweist. Es ist ebenfalls anzumerken, dass bei manchen alternativen Realisierungen die im Block genannten Funktionen in anderer als der in den Figuren genannten Reihenfolge auftreten können. Beispielsweise können zwei aufeinanderfolgend dargestellte Blöcke je nach beteiligter Funktionalität sogar im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder die Blöcke können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist auch anzumerken, dass jeder Block der Blockschemata und/oder Ablaufplandarstellung und Kombinationen aus Blöcken in den Blockschemata und/oder der Ablaufplandarstellung durch spezielle Hardware-basierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen ausführen, oder Kombinationen aus spezieller Hardware und Computeranweisungen realisiert werden können.

Claims

Mehrschichtige Keramikpackung, aufweisend: eine Vielzahl von Signalschichten, wobei jede Signalschicht mindestens eine Signalleitung aufweist; eine Vielzahl von in der Keramikpackung angeordneten Durchkontaktierungen, wobei jede Durchkontaktierung eine Verbindung zur Spannungsversorgung (Vdd) oder eine Verbindung zur Masse (gnd) bereitstellt; mindestens eine Referenzgitterschicht mit einer Vielzahl von Referenzgitterleitungen, die einer oder mehreren Signalschichten der Vielzahl von Signalschichten benachbart ist, wobei die Referenzgitterleitungen der mindestens einen Referenzgitterschicht abwechselnde Abstände verschiedener Größe zueinander in einer Richtung aufweisen, in der sich ein Signal auf der mindestens einen Signalleitung ausbreitet, wobei sich die abwechselnden Abstände verschiedener Größe in einem N:M repetitiven Verhältnis abwechseln, wobei N eine Maßeinheit und M mehrere Maßeinheiten darstellt oder wobei N = 1 und M = 2.
Mehrschichtige Keramikpackung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Referenzgitterschicht funktionell an eine Spannungsversorgungsverbindung oder einer Masseverbindung angeschlossen ist.
Mehrschichtige Keramikpackung nach Anspruch 1, die ferner eine Vielzahl koplanarer Abschirmleitungen aufweist, wobei sich eine erste koplanare Abschirmleitung entlang einer ersten Seite der mindestens einen Signalleitung und eine zweite koplanare Abschirmleitung entlang einer zweiten gegenüberliegenden Seite der mindestens einen Signalleitung erstreckt und/oder wobei die Länge der ersten koplanaren Abschirmleitung und der zweiten koplanaren Abschirmleitung vorzugsweise die gleiche Erstreckung aufweisen wie eine Länge der mindestens einen Signalleitung und/oder wobei ausgewählte der Vielzahl der koplanaren Abschirmleitungen vorzugsweise mit ausgewählten der Vielzahl von Kontaktlöchern funktionell gekoppelt sind.
Mehrschichtige Keramikpackung nach Anspruch 1, wobei die mehrschichtige Keramikpackung eine Glaskeramikpackung ist und/oder wobei die Vielzahl von Durchkontaktierungen sich senkrecht durch eine oder mehrere Signalschichten der Vielzahl von Signalschichten und die mindestens eine Referenzgitterschicht erstreckt.
Keramikpackung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Referenzgitterschicht ein Keramiksubstrat und eine im Keramiksubstrat hergestellte Referenzgitterschicht beinhaltet, wobei die Referenzgitterschicht einen ersten Satz beabstandeter, sich in einer ersten Richtung erstreckender Referenzgitterleitungen und einen zweiten Satz beabstandeter, sich quer dazu erstreckender und mit dem ersten Satz beabstandeter Referenzgitterleitungen verbundener Referenzgitterleitungen und mindestens eine Metallkreuzverbindung ausgewählter Referenzgitterleitungen aus dem ersten Satz und ausgewählter Referenzgitterleitungen aus dem zweiten Satz aufweist.
Verfahren, aufweisend: Bereitstellen eines Entwurfs einer mehrschichtigen Keramikpackung, wobei der Entwurf der Keramikpackung mindestens eine Signalebene mit einer Vielzahl darauf befindlicher Signalleitungen und mindestens eine parallel zur Signalebene angeordnete Referenzgitterschicht mit einer Vielzahl relativ zueinander beabstandeter Referenzgitterleitungen aufweist; Bereitstellen einer Gittereinstellfunktionseinheit zum Aufruf des Keramikpackungsentwurfs und zur Neuanordnung der gleich beabstandeten Referenzgitterleitungen, um einen Entwurf einer neuartigen Referenzgitterschicht mit einer zwischen den Referenzgitterleitungen abwechselnden Größe der Abstände bereitzustellen; und Integrieren des Entwurfs einer neuartigen Referenzgitterschicht mit anderen Komponenten des Entwurfs der mehrschichtigen Keramikpackung, um einen neuartigen Entwurf einer mehrschichtigen Keramikpackung bereitzustellen, wobei sich die Abstände zwischen den Referenzgitterleitungen in einem repetitiven Muster N und 2N in einer Richtung abwechseln, in der sich ein Signal auf der mindestens einen Signalleitung ausbreitet, wobei N eine gewünschte Maßeinheit darstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner die Herstellung einer mehrschichtigen Keramikpackung nach dem Entwurf einer neuartigen mehrschichtigen Keramikpackung aufweist.
System, aufweisend: ein Entwicklungssystem für eine mehrschichtige Keramikpackung, das so konfiguriert ist, dass es einen Entwurf einer mehrschichtigen Keramikpackung bereitstellt, wobei der Entwurf der Keramikpackung mindestens eine Signalebene mit einer Vielzahl darauf befindlicher Signalleitungen und mindestens eine parallel zur Signalebene angeordnete Referenzgitterebene mit einer Vielzahl voneinander gleich beabstandeter Rerenzgitterleitungen aufweist; eine Gittereinstellfunktionseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Entwurf der mehrschichtigen Keramikpackung aufruft und eine neue Referenzgitterebene bereitstellt, in der ausgewählte der Referenzgitterleitungen so positioniert werden, dass die Größe der den positionierten Referenzgitterleitungen benachbarten Abstände in einem abwechselnden Muster in einer Richtung angeordnet sind, in der sich ein Signal auf der mindestens einen Signalleitung ausbreitet, wobei die Einstellfunktionseinheit ein repetitives Verhältnis N und 2N für das abwechselnde Muster der Abstände einstellt und die ausgewählte der Referenzgitterleitungen so positioniert, um die Einstellung aufrechtzuerhalten, wobei N eine Maßeinheit darstellt.
Computerlesbares Medium, in den ein Computerprogrammcode eingebettet ist, wobei der Computerprogrammcode aufweist: Computerprogrammcode für den Empfang eines Entwurfs einer mehrschichtigen Keramikpackung, wobei der Entwurf der mehrschichtigen Keramikpackung mindestens eine Signalebene mit einer Vielzahl darauf befindlicher Signalleitungen und mindestens eine parallel zur Signalebene angeordnete Referenzgitterebene mit einer Vielzahl voneinander gleich beabstandeter Referenzgitterleitungen aufweist; Computerprogrammcode zur Analyse des Entwurfs einer mehrschichtigen Keramikpackung, um die damit verbundene Nebensprechspannung zu ermitteln; und Computerprogrammcode zum Ändern der Referenzgitterleitungen, so dass die Abstände zwischen den Referenzgitterleitungen in einem repetitiven Muster N und 2N in einer Richtung vorliegen, in der sich ein Signal auf der mindestens einen Signalleitung ausbreitet, wobei N eine Maßeinheit darstellt.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 9, wobei der Computerprogrammcode, der den Entwurf des mehrlagigen Keramikgehäuses weiter analysiert, einen Computerprogrammcode zum Erzeugen eines dreidimensionalen (3D) Bildentwurfs des Entwurfs der mehrschichtigen Keramikpackung und Programmcode für die Simulation des 3D-Bildentwurfs und das Erzeugen einer das Nebensprechen in der Packung darstellenden Spannung aufweist.