DE102017207318A1 - Leiterplatte-zu-Leiterplatte kontaktlose Verbinder und Verfahren zum Anordnen derselben - Google Patents

Leiterplatte-zu-Leiterplatte kontaktlose Verbinder und Verfahren zum Anordnen derselben Download PDF

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Roger D. Isaac
Mostafa Naguib Abdulla
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Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf extrem Hochfrequenz-(EHF)-Systeme und Verfahren für deren Verwendung und insbesondere auf Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungen, die kontaktlose Verbinder verwenden.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Extrem-Hochfrequenz-(Extremely High Frequency, ”EHF”)-Systeme und Verfahren zur Verwendung derselben und insbesondere auf Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungen unter der Verwendung von kontaktlosen Verbindern.
  • Hintergrund
  • Elektronische Vorrichtungen beinhalten typischerweise eine Anordnung von Teilen, die elektrisch miteinander verbunden sind, um den muss der Daten, Leistung und Signalen zwischen den verschiedenen Teilen zu ermöglichen. Diese Teile können miteinander verbunden sein unter Verwendung von flexiblen Kabelverbindern, mechanischen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Schnittstellenverbindern und ähnlichen. Diese Verbinder, die für ihren gedachten Zweck geeignet sind, können verschiedene Nachteile aufweisen. Zum Beispiel können mechanische Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder wesentlichen Leiterplattenliegeplatz erfordern und können nicht akzeptierbare Z Höhen aufweisen. Flexible Schaltungsverbinder können beispielsweise an Robustheitsproblemen leiden und können Anordnungsschwierigkeiten aufweisen, insbesondere die Erfordernis für menschliche Bediener sicherzustellen, dass flexible Haltungsleiterplattenverbindungen präzise gemacht werden. Dementsprechend werden robuste Verbinder benötigt, die minimalinvasiv bezüglich Liegeplatz sind und die eine leichte Herstellung ermöglichen.
  • Kurze Zusammenfassung
  • Ausführungsformen, die hierin diskutiert werden, beziehen sich auf Systeme, Verfahren und Schaltungen zum Einrichten von kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindungen zum kontaktlosen Übermitteln von Daten zwischen Substraten. Die kontaktlosen Verbindungen können als eine Alternative zu konventionellen mechanischen Leiterplatte-zu-Leiterplatte und Leiterplatte-zu-Komponente-Verbindern dienen. Die Verbindung kann eine Protokoll transparente Kommunikationsverbindung mit geringer Verzögerung sein, die in der Lage ist, einen Bereich von Datenraten zu unterstützen. Die Verbindung kann durch eine enge Nachbarschaftskopplung zwischen kontaktlosen Kommunikationseinheiten (Contactless Communication Units, CCUs) eingerichtet werden. Die gekoppelten Paare von CCU können Daten über eine kontaktlose Verbindung übermitteln, wobei ein Erfordernis für eine kabelgebundene Verbindung (zur Datenübertragung) aufgehoben ist. Die Verwendung von CCUs kann in Anordnungen resultierten, die robuster sind und kompakter sind, als die, die konventionelle Verbindungen verwenden und können auch Herstellungsverfahren vereinfachen, wodurch sich höhere Erträge und schnellerer Durchsatz ergeben.
  • In einer Ausführungsform kann eine Vorrichtung eine erste Leiterplatte beinhalten, die eine erste kontaktlose Kommunikationseinheit (Contactless Communication Unit, CCU) aufweist, die auf eine erste Oberfläche der ersten Leiterplatte montiert ist, und kann eine zweite Leiterplatte beinhalten, die eine zweite CCU umfasst, die auf eine zweite Oberfläche der zweiten Leiterplatte montiert ist. Die zweite Leiterplatte ist unter der ersten Leiterplatte positioniert, so dass die erste und zweite Oberfläche aufeinander gerichtet sind, und dass eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung über die erste und zweite CCU eingerichtet wird. Die Vorrichtung kann eine Leitungsstruktur beinhalten, die auf die erste und zweite Leiterplatte montiert ist, wobei die Leitungsstruktur einen EHF-Kanal umfasst zum Richten von kontaktlosen Signalen, die zwischen der ersten und der zweiten CCU kommuniziert werden.
  • In einer Ausführungsform ermöglicht die kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung, eine kontaktlose Übermittlung von Daten zwischen der ersten und der zweiten CCU.
  • In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Vielzahl von Säulenelementen beinhalten, die die erste und zweite Leiterplatte in einer festen Position bezüglich zueinander sicher koppeln.
  • In einer Vorrichtung umfasst zumindest eines der Säulenelemente einen Leiter, um Leistung zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte zu übertragen.
  • In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zumindest einen Leiter beinhalten, der zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte gekoppelt ist. Der Leiter kann eine Blattfeder oder ein Kabel sein.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet jede aus der ersten und zweiten CCU eine gedruckte Leiterplatte, ein Silizium-Die, das auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist, einen Wandler und eine Kollimationsstruktur, die ausgestaltet ist, um eine Phasenverschiebung zu korrigieren, die mit dem Wandler assoziiert ist.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet die zweite Leiterplatte eine dritte CCU und die Vorrichtung kann eine Komponente beinhalten, die eine vierte CCU beinhaltet, wobei die dritte und die vierte CCU eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Komponente-Verbindung bilden, um eine kontaktlose Datenübertragung zwischen der dritten und der vierten CCU zu ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Trennungsspalt zwischen der ersten und zweiten CCU gesteuert und wobei Ausrichtungsachsen, die mit der ersten und zweiten CCU assoziiert sind, im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind.
  • In einer anderen Ausführungsform kann ein System ein Gehäuse, eine Leistungsquelle, eine Komponente, die eine erste kontaktlose Kommunikationseinheit (Contactless Communication Unit, CCU) umfasst, und eine Leiterplatte beinhalten, die eine zweite CCU aufweist. Die erste und zweite CCU bilden einen kontaktlosen Verbinder, der kontaktlos Daten zwischen der Komponente und der Leiterplatte kommuniziert, wobei die Leistungsquelle mit der Leiterplatte gekoppelt ist. Das System kann auch einen Leiter beinhalten, der mit der Komponente und der Leiterplatte gekoppelt ist, und wobei der Leiter Leistung von der Leiterplatte an die Komponente überträgt.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet die Komponente eine dritte CCU und wobei die Leiterplatte eine vierte CCU beinhaltet, wobei die dritte und vierte CCU einen anderen kontaktlosen Verbinder bilden, der kontaktlos Daten zwischen der Komponente und der Leiterplatte überträgt.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das System eine Leitungsstruktur, die zwischen der Komponente und der Leiterplatte gekoppelt ist, wobei die Leitungsstruktur zumindest zwei EHF-Kanäle umfasst zum Führen von EHF-Signalenergie, die über jeweilige kontaktlose Verbinder übermittelt wird.
  • In einer Ausführungsform ist die Komponente eine Anzeige, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
  • In einer Ausführungsform sind die erste und die zweite CCU in einem Wafer Lever Fan Out Packet-Format hergestellt.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet jede aus der ersten und zweiten CCU ein Silizium-Die, ein Dielektrikum, welches an eine erste Seite des Silizium-Dies montiert ist, einen Wandler, der auf das Dielektrikum montiert ist und eine Form (mold), die das Silizium-Die, das Dielektrikum und den Wandler einkapselt.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet jede aus der ersten und zweiten CCU eine gedruckte Leiterplatte, die eine Erdungsebenen-Anpassungsschicht und eine Erdungsebene, ein Silizium-Die, das auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist, einen Wandler, der auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist, umfasst, wobei der Wandler in Kommunikation mit dem Silizium-Die gekoppelt ist, wobei die Erdungsebenen-Anpassungsschicht eine Strahlungseffizienz des Wandlers verbessert durch Erhöhen einer HF-Betriebsdistanz zwischen dem Wandler und der Erdungsebene, und eine Form umfasst, die das Silizium-Die und den Wandler einkapselt.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet jede aus der ersten und zweiten CCU einen Aggregator, einen Steuerchip, der mit dem Aggregator gekoppelt ist, und einen Wandler, der mit dem Steuerchip gekoppelt ist.
  • In noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Anordnen einer Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren kann beinhalten: Platzieren einer ersten Leiterplatte, die eine erste kontaktlose Kommunikationseinheit (Contactless Communikation Unit, CCU) in ein Vorrichtungsgehäuse, Sichern der ersten Leiterplatte an dem Vorrichtungsgehäuse, Montieren einer Leitungsstruktur an der ersten Leiterplatte, wobei die Leitungsstruktur einen EHF-Kanal zum Führen von kontaktlosen Signalen umfasst, die zwischen CCUs kommuniziert werden, Ausrichten einer zweiten Leiterplatte, die einen zweite CCU umfasst, mit Bezug zu der ersten Leiterplatte, so dass die zweite CCU innerhalb vordefinierter Ausrichtungsparameter der ersten CCU positioniert ist, um eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung zwischen der ersten und der zweiten CCU einzurichten, und Sichern der ersten und zweiten Leiterplatte in einer festen Position mit Bezug zueinander nachdem die zweite Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte ausgerichtet ist, wobei die Leitungsstruktur an der zweiten Leiterplatte gesichert ist, wenn die erste und zweite Leiterplatte in der festen Position gesichert sind.
  • In einer Ausführungsform ermöglicht die kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung kontaktlose Übermittlung von Daten zwischen der ersten und der zweiten CCU.
  • In einer Ausführungsform umfassen die vordefinierten Ausrichtungsparameter einen Trennungsspalt zwischen der ersten und der zweiten CCU.
  • In einer Ausführungsform umfassen die vordefinierten Ausrichtungsparameter eine Mitausrichtung von kontaktlosen Signalpfaden.
  • In einer Ausführungsform ist die erste Leiterplatte mit Bezug zu der Vorrichtung ausgerichtet unter Verwendung von zumindest einem Ausrichtungsmechanismus.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Sichern eine Verwendung von Säulenelementen, um die erste und zweite Leiterplatte zusammen zu sichern.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner Sichern eines Leistungsleiters an der ersten und zweiten Leiterplatte.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner Platzieren einer dritten CCU auf der zweiten Leiterplatte, Sichern einer zweiten Leitungsstruktur an einer Seite der zweiten Leiterplatte, Ausrichten einer dritten Leiterplatte innerhalb des Vorrichtungsgehäuses unter Verwendung von zumindest einem Ausrichtungsmechanismus, wobei die dritte Leiterplatte eine vierte CCU umfasst, und Sichern der dritten Leiterplatte an einem aus der Leiterplatte und dem Vorrichtungsgehäuse, so dass die Leitungsstruktur mit der dritten Leiterplatte gekoppelt ist und einen EHF-Pfad bereitstellt, der zwischen der dritten und der vierten CCU existiert.
  • In einer Ausführungsform umfasst die zweite Leiterplatte eine dritte CCU, wobei das Verfahren ferner beinhaltet, Ausrichten einer Komponente umfassend eine vierte CCU mit Bezug zu der zweiten Leiterplatte, so dass die vierte CCU innerhalb vordefinierter Ausrichtungsparameter der dritten CCU positioniert ist, um eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung zwischen der dritten und der vierten CCU einzurichten, und Sichern der Komponente und der zweiten Leiterplatte in einer festen Position mit Bezug zueinander, nachdem die Komponente mit der zweiten Leiterplatte ausgerichtet ist.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt zum Austauschen von physikalischen Schnittstellenverbindern, die Daten in Leiterplatte-zu-Leiterplatte oder Leiterplatte-zu-Komponente-Verbindungen mit kontaktlosen Verbindern übertragen. Das Verfahren kann Sichern eines ersten Substrats mit Bezug zu einem zweiten Substrat beinhalten, wobei das erste Substrat eine erste kontaktlose Kommunikationseinheit (Contactless Communication Unit, CCU) umfasst und das zweite Substrat eine zweite CCU umfasst, und Einrichten einer kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindung über die erste und zweite CCU beinhalten, wobei Daten kontaktlos zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat kommuniziert werden unter Verwendung der kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindung.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren weiter Montieren eines Leiters an das erste und das zweite Substrat, um Leistungsübertragung zu ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Sichern Ausrichten des ersten Substrats mit dem zweiten Substrat, so dass die erste und zweite CCU ausgerichtet sind, um die kontaktlose Substrat-zu-Substrat-Verbindung einzurichten.
  • In einer Ausführungsform umfassen die erste und die zweite CCU Selbsttestschaltungen, wobei die Einrichtung Verifizieren umfasst, dass die erste und die zweite CCU den Test bestehen, der durch ihre jeweiligen Selbsttestschaltungen verwaltet wird.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Wafer Lever Fan Out (WLFO) kontaktloses Kommunikationseinheit-(Contactless Communication Unit, CCU)-Paket bereitgestellt. Das WLFO CCU-Paket kann eine integrierte Schaltung, einen Wandler, der mit der integrierten Schaltung gekoppelt ist, eine Form, die die integrierte Schaltung und den Wandler einkapselt, eine Weiterverteilungsschicht, die mit der integrierten Schaltung gekoppelt ist und Lötperlen, die mit der Weiterverteilungsschicht gekoppelt sind, beinhalten.
  • In einer Ausführungsform ist der Wandler ausgestaltet, um kontaktlos Daten zu übermitteln und/oder zu empfangen.
  • In einer Ausführungsform ist der Wandler ausgestaltet, um EHF-Strahlung in einer Polarphase auszugeben.
  • In einer Ausführungsform ist der Wandler ausgestaltet, um EHF-Strahlung 90 Grad phasenverschoben auszugeben.
  • In einer Ausführungsform ist der Wandler ausgestaltet, um EHF-Strahlung 180 Grad phasenverschoben auszugeben.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Paket eine Erdungsebene, die benachbart zu dem Wandler positioniert ist, wobei die Erdungsebene durch die Form eingekapselt ist.
  • In einer anderen Ausführungsform kann ein CCU-Paket ein Silizium-Die, das eine Vorderseite und Rückseite aufweist, eine dielektrische Schicht, die auf der Rückseite des Silizium-Die angeordnet ist, eine Metallschicht, die oberhalb der dielektrischen Schicht angeordnet ist, und zumindest einen Verbinder beinhaltet, der mit der Vorderseite des Silizium-Die und der Metallschicht gekoppelt ist, wobei die dielektrische Schicht und die Metallschicht einen Wandler bilden zum kontaktlosen Kommunizieren von kontaktlosen Signalen.
  • In einer Ausführungsform ist die Metallschicht eine Patch-Antenne.
  • In einer Ausführungsform bedeckt die Metallschicht eine Gesamtheit der dielektrischen Schicht.
  • In einer Ausführungsform bedeckt die Metallschicht einen Anteil, der geringer ist als die Gesamtheit der dielektrischen Schicht.
  • In einer Ausführungsform dient das Silizium-Die als eine Erdungsebene für den Wandler.
  • In einer Ausführungsform umfasst die dielektrische Schicht eine Erdungsebenen-Anpassungsschicht.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Paket ferner eine Kollimationsstruktur, die betriebsbereit ist, eine Phasenverschiebung, die mit dem Wandler assoziiert ist, zu korrigieren. Der Kollimationsstruktur-Deckel (cap) kann direkt oberhalb der Metallschicht montiert werden.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Paket ferner eine Form, die die Metallschicht, das Dielektrikum und das Silizium-Die einkapselt, wobei die Kollimationsstruktur auf der Form montiert ist.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Paket ferner eine gedruckte Leiterplatte, wobei die Vorderseite des Silizium-Die mit der gedruckten Leiterplatte gekoppelt ist.
  • In einer anderen Ausführungsform kann ein CCU-Paket eine gedruckte Leiterplatte, die eine Erdungsebene und eine Erdungsebenen-Anpassungsschicht umfasst, einen Silizium-Die, der auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist, einen Wandler, der auf der gedruckten Leiterplatte montiert, wobei der Wandler betriebsbereit ist, um kontaktlos kontaktlose Signale zu kommunizieren, zumindest einen Verbinder, der das Silizium-Die mit dem Wandler koppelt, eine Kollimationsstruktur, die über dem Wandler angeordnet ist, wobei die Kollimationsstruktur betriebsbereit ist, um eine Phasenverschiebung, die mit dem Wandler assoziiert ist, zu korrigieren, und eine Form beinhaltet, die zumindest den Wandler und das Silizium-Die einkapselt.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Silizium-Paket bereitgestellt zur Verwendung beim Einrichten von kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindungen. Das Silizium-Paket kann Aggregatorschaltungen beinhalten, die zumindest zwei nicht aggregierte Differenzialsignalleitungen und eine aggregierte Differenzialsignalleitung umfassen, wobei die zumindest zwei nicht aggregierten Differenzialsignalleitungen mit einem Substrat und einer kontaktlosen Kommunikationseinheit verbunden sein können (Contactless Communication Unit, CCU), die mit den aggregierten Differenzialsignalleitungen gekoppelt ist. Die Aggregatorschaltungen können ausgestaltet sein, um Signale, die von dem Substrat empfangen wurden, zu multiplexen vor dem Übertragen der Signale an die CCU, und Signale, die von der CCU empfangen wurden, vor dem Übertragen der Signale an das Substrat zu demultiplexen.
  • In einer Ausführungsform ermöglichen die Aggregatorschaltungen einen Einzelleitung-D-Phy.
  • In einer Ausführungsform ermöglichen die Aggregatorschaltungen kontaktlose Substrat-zu-Substrat-Verbindungen mit niedriger Geschwindigkeit.
  • In einer Ausführungsform beherbergen die Aggregatorschaltungen ein Signalübertragungsparadigma, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus D-Phy, ICC, SP1, GPIO, Aux und SMBus besteht.
  • Ein weiteres Verständnis der Natur und Vorteile der Ausführungsformen, die hierin diskutiert werden, kann erlangt werden durch Bezug auf die verbleibenden Anteile der Beschreibung und auf die Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A und 1B zeigen konventionelle mechanische Verbinder zum Verbinden von Leiterplatten;
  • 2 zeigt eine veranschaulichende Anordnung von Unteranordnungen unter Verwendung von kontaktlosen Kommunikationseinheiten, um Daten untereinander zu kommunizieren, entsprechend einer Ausführungsform;
  • 3A zeigt eine veranschaulichende Querschnittsansicht einer Anordnung entsprechend einer Ausführungsform;
  • 3B zeigt eine veranschaulichende Querschnittsansicht einer anderen Anordnung entsprechend einer Ausführungsform;
  • 4 zeigt eine veranschaulichende Querschnittsansicht einer Anordnung, die mehrere Leiterplatten übereinander gestapelt hat, entsprechend einer Ausführungsform;
  • 5 zeigt eine veranschaulichende perspektivische Ansicht einer Explosionsansicht der Anordnung entsprechend einer Ausführungsform;
  • 6A bis 6C zeigen unterschiedliche Leistungsübertragungsstrukturen, die in Kombination mit dem Leiterplatte-zu-Leiterplatte-CCU-Verbinder verwendet werden können, entsprechend verschiedener Ausführungsformen;
  • 7A und 7B zeigen unterschiedliche veranschaulichende Ansichten einer CCU entsprechend einer Ausführungsform;
  • 7C bis 7E zeigen unterschiedliche Wandlerkonfigurationen entsprechend verschiedener Ausführungsformen;
  • 7F zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines CCU-Paketes entsprechend einer Ausführungsform;
  • 7G zeigt eine veranschaulichende Erdungsebenen-Anpassungsschicht entsprechend einer Ausführungsform;
  • 8A zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines anderen CCU-Paketes entsprechend einer Ausführungsform;
  • 8B bis 8F und 8K zeigen unterschiedliche Wandlerkonfigurationen entsprechend verschiedener Ausführungsformen;
  • 8G bis 8J zeigen unterschiedliche Querschnittsansichten von unterschiedlichen CCU entsprechend verschiedener Ausführungsformen;
  • 9 zeigt eine veranschaulichende schematische Ansicht eines kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinders, der eine Leitungsstruktur aufweist, entsprechend einer Ausführungsform;
  • 10 zeigt einen veranschaulichenden kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder, der einen Aggregator aufweist, entsprechend einer Ausführungsform;
  • 11 zeigt ein veranschaulichendes schematisches Diagramm einer CCU, die in einem kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder verwendet werden kann, entsprechend einer Ausführungsform;
  • 12 zeigt ein veranschaulichendes Verfahren zum Zusammensetzen eines kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinders entsprechend einer Ausführungsform; und
  • 13 zeigt ein veranschaulichendes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Austauschen von physikalischen Schnittstellenverbindern, die Daten in Leiterplatte-zu-Leiterplatte- oder Leiterplatte-zu-Komponente-Verbindungen übertragen, mit kontaktlosen Verbindern entsprechend einer Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Veranschaulichende Ausführungsformen werden nun vollständiger nachfolgend beschrieben werden mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in welchen veranschaulichende Beispiele gezeigt sind. Tatsächlich können das offenbarte Kommunikationssystem und das Verfahren in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein und sollen nicht auf die hierin gezeigten Ausführungsformen eingeschränkt angesehen werden. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
  • In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden viele spezifische Details gezeigt, um ein gründliches Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen bereitzustellen. Der Fachmann wird verstehen, dass diese verschiedenen Ausführungsformen nur veranschaulichend sind und nicht dazu gedacht sind, in irgendeiner Weise beschränkend zu sein. Andere Ausführungsformen werden sich dem Fachmann leicht ergeben, der den Vorteil dieser Offenbarung hat.
  • Zudem werden nicht alle Rountine-Merkmale der Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, gezeigt oder beschrieben zum Zwecke der Klarheit. Der Fachmann wird leicht verstehen, dass in der Entwicklung von irgendeiner solchen tatsächlichen Ausführungsform viele Ausführungsform-spezifische Entscheidungen erforderlich sein können, um spezifische Designziele zu erreichen. Diese Designziele werden von einer Ausführungsform zu einer anderen variieren und von einem Entwickler zu einem anderen variieren. Überdies wird verstanden werden, dass solch ein Entwicklungsaufwand komplex und zeitintensiv sein kann, jedoch würde dies nichtsdestotrotz eine gewöhnliche Ingenieurtätigkeit für den Fachmann sein, der den Vorteil dieser Offenbarung hat.
  • In der heutigen Gesellschaft und dem allgegenwärtigen Computerumfeld werden modulare und tragbare elektronische Vorrichtungen mit hoher Bandbreite vermehrt verwendet. Die Sicherheit und Stabilität von Kommunikation zwischen und innerhalb dieser Vorrichtungen ist für ihren Betrieb wichtig. Um verbesserte sichere Kommunikationen mit hoher Bandbreite bereitzustellen, können die einzigartigen Fähigkeiten von Drahtloskommunikation zwischen elektronischen Vorrichtungen und zwischen Unterschaltungen innerhalb jeder Vorrichtung in innovativen und nützlichen Anordnungen verwendet werden.
  • Solche Kommunikation kann zwischen Hochfrequenzkommunikationseinheiten auftreten und Kommunikation bei sehr kurzen Distanzen kann unter Verwendung von EHF-Frequenzen (typischerweise 30 bis 300 GHz) in einer EHF-Kommunikationseinheit erreicht werden. Ein Beispiel einer EHF-Kommunikationseinheit ist ein EHF-Kommunikationsverbindungschip. Durch die Offenbarung hindurch werden die Begriffe Kommunikationsverbindungschip und Kommunikationsverbindungschippaket verwendet, um EHF-Antennen, die in IC-Paketen eingebettet sind, zu bezeichnen. Kommunikationsverbindungschips sind ein Beispiel einer Kommunikationskomponente, die auch als kontaktlose Kommunikationseinheit, eine CCU oder ein EHF-Sendeempfänger (EHF EXVR) bezeichnet werden.
  • Der Begriff „Sendeempfänger” kann eine Komponente bezeichnen, wie beispielsweise eine IC (integrierte Schaltung), die einen Sender (Tx) und einen Empfänger (Rx) beinhaltet, so dass die integrierte Schaltung sowohl zum Übermitteln als auch zum Empfangen von Informationen, wie beispielsweise Daten, verwendet werden kann. Solch ein Sendeempfänger kann hierin auch als kontaktlose Kommunikationseinheit (Contactless Communications Unit, CCU) oder ein EHF XCVR bezeichnet werden. Allgemein kann ein Sendeempfänger in einem Halbduplexmodus (alternierend zwischen Übermitteln und Empfangen), einem Vollduplexmodus (gleichzeitiges Übermitteln und Empfangen) arbeiten oder kann entweder als ein Übermittler oder ein Empfänger konfiguriert sein. Ein Sendeempfänger kann getrennte integrierte Schaltungen für Übermittlungs- und Empfangsfunktionen beinhalten. Die Begriffe „kontaktlos”, „gekoppeltes Paar” und „enge Nachbarschaftskopplung”, wie sie hierin verwendet werden, beziehen sich eher auf die Implementierung von elektromagnetischen als elektrischen (drahtgebundenen, kontaktbasierten) Verbindungen und den Transport von Signalen zwischen Einheiten, wie beispielsweise elektronischen Vorrichtungen. Der Begriff „kontaktlos”, wie er hierin verwendet wird, kann sich auf ein trägergestütztes, dielektrisches Kopplungssystem beziehen. Die Verbindung kann durch die Nachbarschaft von CCUs, die in unterschiedlichen enthalten sind, validiert werden. Nähere kontaktlose Übermittlungen und Empfänger können einen kleinen Raum belegen. Eine kontaktlose Verbindung, die mit Elektromagnetik eingerichtet ist, kann Punkt zu Punkt sein, hingegen zu einer drahtlosen Verbindung, welche typischerweise an mehrere Punkte broadcastet.
  • Die HF-Energieausgabe durch die EHF-Sendeempfänger, die hierin beschrieben ist, kann ausgestaltet sein, um verschiedene Anforderungen, die durch eine oder mehrere Regierungen oder ihrer Behörden vorgeschrieben sind, einzuhalten. Zum Beispiel kann die FCC Anforderungen für eine Zertifizierung zum Übermitteln von Daten in einem HF-Frequenzband verkünden.
  • ”Standard” und zugehörige Begriffe, wie beispielsweise ”standardbasiert”, ”standardbasierte Schnittstellen”, ”standardbasierte Protokolle”, ”Schnittstellenprotokolle” und ähnliche können sich auf alte Schnittstellenstandards beziehen, welche beinhalten können, jedoch nicht darauf beschränkt sind auf, USB (z. B. USB 2, USB 3, USB 3/2 oder USB OTG), Display Port (DP), Thunderbolt, HDMI, SATA/SAS, PCIe, Ethernet, SGMII, Hypertransport, Quickpath, I25, GPIO, I2C und ihre Erweiterungen und Überarbeitungen. Zum Beispiel kann der Begriff ”Schnittstellenprotokoll” sich auf das Protokoll beziehen, welches durch ein System verwendet wird, um mit einem anderen System zu kommunizieren. Als ein spezifisches Beispiel kann das Schnittstellenprotokoll, welches durch ein System verwendet wird, ein USB-Schnittstellenprotokoll sein; somit kann das System entsprechend den Regeln, die die USB-Kommunikationen kontrollieren, kommunizieren.
  • 1A zeigt einen gewöhnlichen flexiblen Leiterplattenverbinder 102, der eine Leiterplatte 104 mit einer Leiterplatte 106 verbindet. Der flexible Leiterplattenverbinder 102 kann ein flexibler Leiter oder ein starr flexibler Leiter sein, der gebogen werden kann und für irgendeine Anzahl von unterschiedlichen Anwendungen gekrümmt werden kann. Der Verbinder 102 kann leitende Spuren beinhalten, die mit einem flexiblen Kunststoffsubstrat laminiert sind. Die Spuren können an einem oder an beiden Enden des Substrats so exponiert sein, dass sie mit einer elektrischen Verbindung eine Schnittstelle bilden können, welche auf der Leiterplatte 104 oder der Leiterplatte 106 existieren kann. Der Anordnungsschritt des Einfügen des flexiblen Verbinders 102 in einen Verbinder wird typischer Weise durch einen menschlichen Bediener durchgeführt, weil Roboter die geforderte Gewandtheit fehlt, um eine delikate Biegung der Verbinderkopplungen zu machen. Als ein Resultat kann der menschliche Bediener ein Flaschenhals im Produktionsdurchsatz sein.
  • 1B zeigt konventionelle mechanische Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder. 1B zeigt Leiterplatten 114 und 116, die über ihre jeweiligen mechanischen Verbinder 115 und 117 gekoppelt sind. Konventionelle mechanische Verbinder können über die Zeit abnutzen, erfordern präzise Ausrichtungs- und Herstellungsverfahren und können anfällig für mechanisches Gedränge sein. Zusätzlich sind konventionelle mechanische Verbinder sperrig verglichen mit anderen Komponenten, die typischer Weise auf einer Leiterplatte montiert sind, somit fügen sie eine erhebliche Sperrigkeit zu den gesamten Ausmaßen der Vorrichtung hinzu.
  • 2 zeigt eine veranschaulichende Anordnung 200 von Unteranordnungen 210 und 220, die kontaktlose Kommunikationseinheiten (Contactless Communication Units, CCU) 211, 212, 221 und 222 verwenden, um Daten untereinander zu kommunizieren entsprechend einer Ausführungsform. Die Unteranordnungen 210 und 220 können irgendeine geeignete Komponente sein, die in der Herstellung von elektronischen Vorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel können die Unteranordnungen 210 und 220 Leiterplatten, wie beispielsweise gedruckte Leiterplatten oder flexible Leiterplatten sein, oder Komponenten sein, wie beispielsweise ein Anzeigebildschirm, ein Eingabemechanismus, eine Batterie, volatiler Speicher, nichtvolatiler Speicher, eine Kamera, Graphikschaltungen, Audioschaltungen oder eine Berührungsschnittstelle. Die CCUs 211 und 212 können an der Unteranordnung 210 montiert sein und die CCUs 221 und 222 können an der Unteranordnung 220 montiert sein. In der Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, kann die CCU 221 kontaktlos Daten an die CCU 211 übermitteln und die CCU 212 kann kontaktlos Daten an die CCU 222 übermitteln. Andere CCU-Anordnungen oder Konfigurationen können verwendet werden. Zum Beispiel können nur ein Paar von CCUs oder mehr als zwei Paare von CCUs verwendet werden.
  • Die gekoppelten Paar-Anordnungen der CCUs 211 und 221 und der CCUs 212 und 222 können als Ersatz für konventionelle Leiterplatte-zu-Leiterplatte-, Leiterplatte-zu-Komponente-, oder Komponente-zu-Komponente-Verbindungen verwendet werden. Demnach können anstelle von konventionellen Verbindern, die eine mechanische Schnittstelle zum Übermitteln von Daten verwenden, die gekoppelten Paare von CCUs Daten über eine kontaktlose Verbindung übermitteln, womit ein Erfordernis für eine drahtgebundene Verbindung (zum Datenübertragen) aufgehoben wird. Die Verwendung von CCUs, um kontaktlos Daten zu kommunizieren, weisen Design- und Herstellungsprobleme auf, die bei konventionellen Verbindungen nicht vorhanden sind, jedoch können die Vorteile der Verwendung von CCUs in Anordnungen resultieren, die robuster und kompakter sind als diejenigen, die konventionelle Verbindungen verwenden, und können auch Herstellungsverfahren vereinfachen, was in höheren Erträgen und einem schnelleren Durchsatz resultiert.
  • Das Fehlen von drahtgebundenen Verbindungen kann vorteilhaft die Probleme, die oben in Verbindung mit den 1A und 1B beschrieben wurden, eliminieren. Allerdings müssen Verbindungen, die CCUs verwenden, typischerweise Crosstalk, Signalstärke und -abschwächung, ungewünschte Signalausstrahlung und andere potentielle Probleme berücksichtigen. Ausführungsformen, die hierin diskutiert werden, diskutieren wie kontaktlose Verbindungen diese potentiellen Probleme angehen, und ferner diskutieren sie, wie die Umgebung von mechanischen Verbinder sich eignet, um eine ideale Umgebung für die Verwendung von CCUs zu sein. Die Umgebung von Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungen stellt einen relativ hohen Grad an Steuerung bereit, in Bezug auf die Beabstandung zwischen Leiterplatten (und/oder Komponenten), der Platzierung der Leiterplatten (und/oder Komponenten) mit Bezug zueinander und Kenntnis über die verwendeten Materialien. Diese Kontrolle und Steuerung kann es Anordnungsherstellern ermöglichen zuversichtlich kontaktlose Verbindungen anstelle von konventionellen mechanischen Verbindern zu verwenden.
  • 3A zeigt eine veranschaulichende Querschnittsansicht einer Anordnung 300 entsprechend einer Ausführungsform. Die Anordnung 300 kann eine Leiterplatte 310, eine CCU 311, Säulen 312 und 313, eine Leiterplatte 320, eine CCU 321 und Säulen 322 und 323 beinhalten, die, wie gezeigt, angeordnet sind. Während der Anordnung kann die Leiterplatte 310 mit der Leiterplatte 320 unter Verwendung der Säulen 312, 313, 322 und 323 ausgerichtet werden. Die Säulen 312, 313, 322 und 323 können jede geeignete Struktur sein, die die Leiterplatten 310 und 320 sichern und/oder ausrichten an einer festen Distanz voneinander, die als A gezeigt wird, und mit Bezug zueinander so ausgerichtet sind, dass die CCUs 311 und 312 in einem optimalen kontaktlosen Übermittlungspfad mit Bezug zueinander positioniert sind. Zum Beispiel können die CCUs 311 und 321 in einem optimalen kontaktlosen Übermittlungspfad 330 sein, wenn irgendwelche zwei orthogonalen Kanten beider CCUs ausgerichtet sind. Die Querschnittsansicht der 3A zeigt nur die Ausrichtung von einer dieser orthogonalen Kanten, wobei jeder Unterschied zwischen diesen Kanten durch B abgegrenzt ist. Es soll verstanden werden, dass eine andere Ansicht der Anordnung 300 (nicht gezeigt) zeigen kann, dass die anderen orthogonalen Kanten (z. B. die Kanten, die aus der Seite herauskommen) im Wesentlichen ausgerichtet sind.
  • Wenn die Leiterplatten 310 und 320 zusammen über die Säulen gekoppelt sind, können die CCUs 311 und 321 in Übereinstimmung mit dem optimalen kontaktlosen Übermittlungspfad 330 ausgerichtet sein und eine feste Distanz C voneinander getrennt positioniert sein. Die Distanz C, kann gesteuert werden, da die Distanz zwischen einer Oberfläche der Leiterplatte 310 und einer Oberfläche der CCU 311 bekannt ist und da die Distanz zwischen einer Oberfläche der Leiterplatte 320 und einer Oberfläche der CCU 321 auch bekannt ist. Somit kann die Distanz C gesteuert werden durch Steuern der Distanz A zwischen den Leiterplatten 310 und 320. Das Steuern der Distanz C kann dem Designer und/oder dem Anordnungshersteller einen steuerbaren Parameter bereitstellen zum Verwalten von kontaktloser Signalenergie, die zwischen den CCUs 311 und 321 übertragen wird. Zum Beispiel können die CCUs programmiert sein, um bei niedrigeren Hochfrequenz-Energiestufen in Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Austauschszenarien betrieben zu werden, verglichen mit Vorrichtung-zu-Vorrichtung kontaktlosen Verbindungsszenarien. Die HF-Energiestufe ist abhängig von der Distanz zwischen den zwei CCUs und der Ziel-EM-Strahlung, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist. In einigen Ausführungsformen kann die HF-Energiestufe während eines Trainings zwischen Paaren von CCUs eingestellt werden, während die CCUs die HF-Energiestufe, die für den Betreib in dieser Anwendung erforderlich ist, verhandeln können. In einigen Ausführungsformen können die CCUs eine programmierbare Schnittstelle aufweisen, die eine Optimierung der CCU für ein gegebenes System oder innerhalb des Systems ermöglicht.
  • 3B zeigt eine veranschaulichende Querschnittsansicht einer Anordnung 350 entsprechend einer Ausführungsform. Wie gezeigt kann die Anordnung 350 neben anderen Komponenten ein Gehäuse 355, eine Leiterplatte 360, eine Kamera 370, eine Anzeige 380 und Säulen 390 und 392 beinhalten. Das Gehäuse 355 kann mit der Anzeige 380 gekoppelt sein und kann die Leiterplatte 360, die Kamera 370 und die Säulen 390 und 392 innerhalb eines Hohlraums 356 enthalten. Die Kamera 370 kann die Leiterplatte 372 beinhalten, welche elektrisch mit einer Kamerakomponente 374 und einer CCU 376 gekoppelt sein kann. Die Anzeige 380 kann eine CCU 384 beinhalten. Die Leiterplatte 360 kann an den Säulen 390 und 392 gesichert sein, welche beide in dem Gehäuse 355 verankert sind. Die Leiterplatte 360 kann auch eine CCU 364 beinhalten, welche mit der CCU 384 ausgerichtet ist und zu dieser gerichtet ist, und eine CCU 366 beinhalten, welche mit der CCU 376 ausgerichtet ist und zu dieser gerichtet ist. Eine Leitungsstruktur 394 kann zwischen den Leiterplatten 360 und 380 existieren und kann um die CCUs 364 und 384 herum positioniert sein. Eine Leitungsstruktur 396 kann zwischen den Leiterplatten 360 und 370 existieren und kann um die CCUs 366 und 376 herum positioniert sein. Die Leitungsstrukturen 394 und 396 können ausgestaltet sein, um EM-Strahlungs-Leckage außerhalb eines beabsichtigten Pfades für kontaktlose Signale, die zwischengekoppelten Paaren von CCUs kommuniziert werden, zu verhindern. Zusätzlich können die Leitungsstrukturen 394 und 396 Crosstalk zwischen benachbarten CCUs auf derselben Leiterplatte reduzieren. Zusätzliche Details von Leitungsstrukturen werden unten in Verbindung mit der Beschreibung, die sich auf 9 bezieht, diskutiert werden. Während der Herstellung der Anordnung 350 kann eine Bestückungsmaschine die Leitungsstruktur 396 auf der Leiterplatte 370 platzieren, so dass sie um die CCU 376 herum positioniert ist und dann, wenn die Leiterplatte 360 an Ort und Stelle positioniert ist, kann die Leitungsstruktur 396 die CCU 366 umgeben.
  • Die Säulen 390 und 392 können die Leiterplatte 360 bei einer spezifischen Höhe bezüglich der Kamera 370 und der Anzeige 380 sichern, so dass angemessene Distanzen (z. B. die Distanz A der 2) zwischen gekoppelten Paaren von CCUs beibehalten werden (z. B. das gekoppelte Paar, welches zwischen den CCUs 364 und 384 gebildet ist und das gekoppelten Paar, welches zwischen den CCUs 366 und 386 gebildet ist). Zusätzlich können die Säulen 390 und 392 die Leiterplatte in der richtigen Ausrichtung bezüglich der Kammer 370 und der Anzeige 390 ausrichten, so dass die optimalen kontaktlosen Signalpfade (nicht gezeigt) zwischen gekoppelten Paaren von CCUs eingerichtet werden. Die Fähigkeit, die Ausrichtung und den Trennungsspalt für die gekoppelten Paare von CCUs zu steuern, kann den Anordnungsherstellern ermöglichen, zuverlässige Datenverbindungen unter Verwendung von CCUs einzurichten. Zusätzlich, weil mechanische Verbinder effektiv durch die Verwendung der CCUs eliminiert werden, können vollständig neue Herstellungsverfahren vorgesehen werden. Diese Herstellungsverfahren können vollständig automatisiert sein mit nahezu keiner menschlichen Beteiligung.
  • Es soll verstanden werden, dass die Komponenten, die in der 3B gezeigt und beschrieben sind, nur veranschaulichend sind und dass zusätzliche Komponenten darin platziert werden können und dass zusätzliche CCUs verwendet werden können, um eine Datenübertragung zu und/oder von diesen Komponenten bereitzustellen. Weiterhin, wie weiter unten beschrieben werden wird, können unterschiedliche Herangehensweisen eingeschlagen werden, um Leistung von einer Leistungsquelle (nicht gezeigt) an eine Leiterplatte (z. B. die Leiterplatte 360) und/oder an Komponenten (z. B. die Kamera 370 und die Anzeige 380) zu leiten. Veranschaulichende Herangehensweisen sind in Verbindung mit der Beschreibung der begleitenden 6A–6C beschrieben. Noch weiter können unterschiedliche Herangehensweisen genommen werden, um EHF-Signalenergie zu enthalten, die zwischen gekoppelten Paaren übermittelt wird, wie in Verbindung mit der Beschreibung der begleitenden 9 beschrieben wird.
  • 4 zeigt eine veranschaulichende Querschnittsansicht einer Anordnung 400, die mehrere Leiterplatten aufweist, die übereinander gestapelt sind entsprechend einer Ausführungsform. Wie gezeigt weist die Anordnung 400 drei Leiterplatten auf, die übereinandergestapelt sind. Leiterplatten 410 und 420 weisen jeweilige CCUs 411 und 421 auf, die miteinander kommunizieren, und Leiterplatten 420 und 430 weisen jeweilige CCUs 422 und 431 auf, die miteinander kommunizieren. Säulenelemente 441 und 442 können den Trennungsspalt und die Ausrichtung der Leiterplatten 410 und 420 steuern, wobei die Säulenelemente 443 und 444 den Trennungsspalt und die Ausrichtung der Leiterplatten 420 und 430 steuern. Die Anordnung 400 profitiert von der gesteuerten Ausrichtung und dem Trennungsspalt, wie zuvor in Verbindung mit der Anordnung 300 (der 3) diskutiert. Als ein Resultat gibt dies Designern und Montagelinien-Herstellern zusätzliche Steuerungsgrade beim Verwalten von kontaktloser Signalenergie.
  • 5 zeigt eine veranschaulichende perspektivische Ansicht einer Explosionsansicht einer Anordnung 500, welche Leiterplatten 510 und 520, eine CCU 521 und Säulenelemente 530 entsprechend einer Ausführungsform beinhaltet. Eine CCU, die an der Leiterplatte 510 befestigt ist, wird nicht gezeigt. In einigen Ausführungsformen können Säulenelemente Schrauben sein, die eine Leiterplatte mit einer anderen sichern. Die Konstruktion der Anordnung 500 veranschaulicht, wie Säulenelemente 530 verwendet werden können, um die Leiterplatten 510 und 520 mit Bezug zueinander auszurichten. Während der Konstruktion können die Säulenelemente 530 in Durchgangslöcher eingefügt werden, die in den Leiterplatten 510 und 520 existieren. Die Säulenelemente 530 können Haltemerkmale (nicht gezeigt) aufweisen, um an Ort und Stelle innerhalb der Durchgangslöcher gesichert zu werden. Da die Säulenelemente 530 an beiden Leiterplatten 510 und 520 gesichert sind, können sie eine präzise Ausrichtung der Leiterplatten bereitstellen, welches in einer entsprechenden präzischen Ausrichtung der gekoppelten Paare von CCUs resultiert, die auf gegenüberliegenden Seiten in ihren jeweiligen Leiterplatten existieren. Dies resultiert in präzise ausgerichteten kontaktlosen Kommunikationspfaden bei gekoppelten Paaren von CCUs.
  • Die Verwendung von CCUs anstelle von konventionellen Leiterplatten oder Komponentenverbindern und die Verwendung von präziser Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Ausrichtung kann in einer vollständig automatisierten Herstellung von Anordnungen, wie beispielsweise derjenigen, die in den 3 bis 5 gezeigt sind, resultieren. Die vollständig automatisierte Herstellung von solchen Anordnungen kann realisiert werden, weil es keine Notwendigkeit für einen Menschen gibt, physikalisch ein flexibles Kabel von einer Leiterplatte zu einer anderen Leiterplatte (oder Komponente) zu verbinden, da die menschliche Komponente in einer Montagelinie ein Flaschenhals sein kann, der den Durchsatz der Einheitsproduktion behindert. Die Leiterplatte-zu-Leiterplatte-CCU-Verbinder eliminieren das Erfordernis nach einer menschlichen Komponente, die typischerweise verwendet wurde, um konventionelle flexible Leiterplattenverbinder herzustellen. Einige Montagelinien benutzen Bestückungsroboter, die flexible Verbindungen herstellen, wodurch die menschliche Komponente eliminiert wird, jedoch leiden diese Bestückungsroboter oft unter Ausfallzeiten, die durch wiederholte Vorrichtungsfehler oder ein Bedürfnis für Ersatzteile verursacht wird. Die Leiterplatten-zu-Leiterplatten-CCU-Verbinder gemäß den Ausführungsformen hierin sind nicht durch Bestückungsroboterprobleme behindert, die konventionelle Montagelinien plagen.
  • Die Ausrichtung von Leiterplatten und/oder Komponenten, wie oben beschrieben, stellt eine konsistente und gesteuerte Platzierung von CCUs bereit, wobei sichergestellt wird, dass der kontaktlose Signalpfad, der unter gekoppelten Paaren von miteinander ausgerichteten CCUs besteht. Diese Ausrichtung stellt eine Grundlage zum Integrieren anderer Elemente und/oder Strukturen oder zum Modifizieren existierender Strukturen, wie beispielsweise von CCU-Paketierung bereit, die für vollständig implementierte Leiterplatte-zu-Leiterplatte-CCU-Verbindern benötigt werden kann, entsprechend der hierin diskutierten Ausführungsformen. Diese zusätzlichen Elemente, Strukturen und Modifikationen werden nun diskutiert.
  • 6A bis 6C zeigen unterschiedliche Leistungsübertragungsstrukturen, welche in Verbindung mit dem Leiterplatte-zu-Leiterplatte-CCU-Verbinder verwendet werden können entsprechend verschiedener Ausführungsformen. Die Verwendung des Leiterplatte-zu-Leiterplatte-CCU-Verbinders kann die Notwendigkeit eines gewöhnlichen drahtgebundenen Verbinders effektiv eliminieren, aber es kann Ausführungsformen geben, bei welchen Leistung über eine Leiterplatte/Komponenten zu einer anderen Leiterplatte/Komponente übertragen werden muss. 6A zeigt eine Anordnung 600, die eine Blattfeder 605 beinhaltet, die zwischen den Leiterplatten 601 und 602 gekoppelt ist. Die Blattfeder 605 kann an eine der Leiterplatten 601 oder 602 vor dem Zusammensetzen gelötet sein und nachdem die Leiterplatten montiert sind, kann der nichtgelötete Anteil der Blattfeder 605 eine federvorgespannte Verbindung mit der anderen Leiterplatte bilden. Falls gewünscht kann der nichtgelötete Anteil gelötet werden.
  • 6B zeigt eine Anordnung 610, die ein Kabel 615 beinhaltet, das zwischen die Leiterplatten 611 und 612 gekoppelt ist. In einer Herangehensweise kann das Kabel 615 an beiden Leiterplatten während der Herstellung der Anordnung 600 angelötet werden. In einer anderen Herangehensweise kann ein Via durch die Leiterplatte 611 gebohrt werden und das Kabel 615 kann durch das Via eingefügt werden, so dass es mit einem Kontaktfeld (nicht gezeigt) auf der Leiterplatte 612 einen Kontakt herstellt. Nachdem das Kabel 615 eingefügt ist, kann es an beide Leiterplatten gelötet werden. In noch einer anderen Herangehensweise kann das Kabel in eine Buchse gesteckt werden. Ferner kann das Kabel in noch einer anderen Herangehensweise angeschraubt werden. 6C zeigt eine Anordnung 620, die ein Säulenelement 625 beinhaltet, welches zwischen den Leiterplatten 621 und 622 gekoppelt ist. Das Säulenelement 625 kann einen oder mehrere Leiter beinhalten, welche erlauben, dass Leistung zwischen den Leiterplatten 621 und 622 übertragen wird. Es soll verstanden werden, dass, obwohl die Blattfeder 605, das Kabel 605 und das Säulenelement 625 in dem Kontext der Bereitstellung von Leistung zwischen Leiterplatten und/oder Komponenten diskutiert wird, ähnliche solche Strukturen auch verwendet werden können zum Bereitstellen von Leistungserdung und/oder Signalerdung. Zum Beispiel können Federkontaktstifte verwendet werden, um Leistung und/oder Erdung bereitzustellen.
  • Viele elektronische Vorrichtungshersteller bestreben bedruckte Produkte so dünn wie praktisch möglich zu machen. Dieser Wunsch, um die Vorrichtungsdicke zu verringern, kann zu Beschränkungen bei den Leiterplatte-zu-Leiterplatte-CCU-Verbindungen führen, welche die Verwendung von modifiziertem CCU-Silizium erfordern kann. Zum Beispiel mit Rückbezug zu der 3A, falls die Distanz A zwischen den Leiterplatten 310 und 320 auf eine Distanz gesetzt wird zum Erfüllen der maximalen Dickeanforderungen einer Vorrichtung, kann die Distanz C auf einen Punkt verringert werden, der die Effizienz der kontaktlosen Verbindung zwischen den CCUs 311 und 321 benachteiligt. Das bedeutet, dass die Distanz C unter die minimale Spaltendicke fällt, die für einen optimalen Betrieb der kontaktlosen Verbindung notwendig ist. In so einer Situation kann eine Wafer-Level-Fan-Out-(WLFO)-CCU verwendet werden, so dass die Z-Höhe des CCU-Siliziumpakets relativ zu einer verbundenen Kabel-CCU reduziert wird. Die WLFO-CCU kann einen Millimeter oder dünner sein als eine verbundene Kabel-CCU. Als Resultat kann die Verwendung von WLFO-CCUs die Distanz C vergrößern.
  • 7A und 7B zeigen unterschiedliche veranschaulichende Ansichten von WLFO-CCU 700 entsprechend einer Ausführungsform. Insbesondere zeigt die 7A eine Querschnittsansicht und 7B zeigt eine Draufsicht mit entfernter Umhüllung. Die WLFO-CCU 700 kann von einer Art von Wafer-Level-Paketierung sein, in welcher die Paketierung einer integrierten Schaltung weiterhin ein Teil des Wafers ist. Dies ist entgegengesetzt zu gewöhnlichen Verfahren des Abschneidens eines Wafers in individuelle Schaltungen (z. B. Die) und dann diese paketieren. Ein Vorteil von Wafer-Level-Paketierung ist, dass das resultierende Paket praktisch die gleiche Größe wie das Die hat – wodurch die Basis für verringerte Dicke bereitgestellt wird. In gewöhnlicher Paketierung wird der Wafer gewürfelt und individuelle Dies werden dann in ein Kunststoffpaket eingefügt und dann werden Lötperlen dem Paket hinzugefügt. In Wafer-Level-Paketierung werden Paketierungskomponenten und Lötperlen an jedes Die auf dem Wafer befestigt und dann wird der Wafer gewürfelt. Es ist gewöhnlich in Wafer-Level-Paketierung, dass die Verbindungen (z. B. Lötkugeln) auf den Chip passen – welches in einem Fan-In-Design resultiert.
  • WLFO-Technologie erlaubt die Realisierung von Chips mit einer hohen Anzahl von Verbindungen. Direkt auf einem Silizium-Wafer zusammengesetzt sind die WLFO-Pakete unbeschränkt durch die Die-Größe, wodurch sie Designflexibilität bereitstellen, um eine unbeschränkte Anzahl von Verbindungen zwischen dem Paket und der Anwendungsleiterplatte zu beherbergen, welches in einem Fan-Out-Design resultiert. Das Paket wird auf einem künstlichen Wafer realisiert und nicht auf einem Siliziumwafer, wie er in klassischer Wafer-Level-Paketierung verwendet wird. Der künstliche Wafer wird erzeugt durch Einbetten von vorgewürfelten Siliziumchips auf einen leeren Träger (z. B. einen leeren Metallträger). Der leere Träger kann einen Gussrahmen beinhalten, der jedem Siliziumchip Verbindungen bereitstellt. Ein Gussverbund kann um den Gussrahmen herum und jeden Chip füllen, um einen wiederhergestellten Wafer bereitzustellen. Nachdem der wiederhergestellte Wafer erhalten wird, werden Kugelmontierungen und Felder zu elektrischen Verbindungen hinzugefügt und das finale Paket ist für die Installation auf einer Anwendungsleiterplatte bereit.
  • Die WLFO-CCU 700 zeigt einen Chip 710, einen Wandler 720, eine Form 730, eine Weiterverteilungsschicht 740 und Lötperlen 750. Die WLFO-CCU 700 kann unter Verwendung des oben beschriebenen WLFO-Herstellungsverfahrens hergestellt werden, allerdings ermöglicht das Einführen des Wandlers 720 auf den Träger vor dem Gussschritt, der CCU 700 ihren Chip 710 und ihren Wandler 720 in einem WLFO-Paket zu haben. Wie gezeigt sind sowohl der Chip 710 als auch der Wandler 720 durch die Form 730 eingekapselt und sitzen auf der Weiterverteilungsschicht 740. Der Chip 710 und der Wandler 720 können elektrisch durch Verbindungen gekoppelt sein, die innerhalb der Form 730 und/oder der Weiterverteilungsschicht 740 existieren. Die Form 730 kann aus einem Material hergestellt sein, welches durchlässig für EHF-Signalenergie ist. In der CCU 700 kann der Wandler 720 benachbart zu dem Chip 710 positioniert sein, wie gezeigt. Allerdings können Wandler auch über oder unter dem Chip platziert werden, wie gewünscht.
  • Der Wandler 720 kann irgendeine geeignete Form annehmen und kann aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Unterschiedliche Formen können verwendet werden, um die Strahlen der EHF-Signalenergie zu formen. Zum Beispiel nimmt der Wandler 720 eine rechteckige geschlossene Schleifenform an. Zum Beispiel zeigen die 7C bis 7E unterschiedliche Wandlerkonfigurationen. Die 7C zeigt, dass der Wandler 722 eine kreisförmige Form annehmen kann. Die 7D zeigt, dass der Wandler 724 ein rechteckiges Element beinhaltet, welches mit einem gradlinigen Element und mit einem 90°-gebogenen Element gekoppelt ist. Der Wandler 724 kann EHF-Energie 90°-phasenverschoben übermitteln. Die 7E zeigt, dass Anschlüsse 726 und 727 existieren, um mit einem Wandler verbunden zu werden, aber der Wandler nicht existiert.
  • Nun bezugnehmend auf 7F wird eine CCU mit zusätzlichen Strukturen diskutiert. Die 7F zeigt eine veranschaulichende Blockdiagramm WLFO-CCU 750 entsprechend einer Ausführungsform. Insbesondere zeigt 7F einige unterschiedliche Komponenten oder Schichten der CCU 750 als vereinfachte Blockdarstellungen davon. Die Anordnung der Komponenten oder Schichten ist ferner veranschaulichend für eine mögliche relative Positionierung von Komponenten und Schichten mit Bezug zueinander. Die CCU 750 kann eine gedruckte Leiterplatte 760, ein Silizium-Die 770, einen Wandler 775, eine Kollimationsstruktur 780 und eine Form 790 beinhalten. Die gedruckte Leiterplatte 760 kann eine Erdungsebene 762 beinhalten, welche neben anderen Funktionen als eine Erdungsebene für den Wandler 775 dienen kann. In einigen Ausführungsformen sollte die Distanz zwischen dem Wandler 775 und der Erdungsebene 762 ungefähr ein Viertel der Strahlungswellenlänge (λ) sein, um die Strahlungseffektivität des Wandlers 775 zu maximieren. In anderen Worten kann die Distanz ungefähr λ/4 sein. Die ideale Wandler-zu-Erdungsdistanz kann hierin als DT-G(ideal) bezeichnet werden, wobei die tatsächliche physische Distanz hierin als DT-G(gross) bezeichnet werden kann. Da es jedoch wünschenswert ist, die Abstandserfordernisse innerhalb elektronischer Vorrichtungen zu minimieren, kann die Distanz zwischen dem Wandler 775 und der Erdungsebene 772 geringer sein als DT-G(ideal).
  • Eine Erdungsebenenanpassungsschicht 764 kann verwendet werden, um die Erdungsdistanz effektiv auf eine gewünschte Nettodistanz (hierin bezeichnet als DT-G(effective e)) zu vergrößern, obwohl die tatsächliche Wandler-zu-Erdungsdistanz (DT-G(gross) weniger als DT-G(ideal). DT-G(effective)) ungefähr das gleiche wie DT-G(ideal) sein kann. Wie gezeigt kann die Erdungsebenenanpassungsschicht 764 als Teil der gedruckten Leiterplatte 760 beinhaltet sein und kann über der Erdungsebene 762 sein, jedoch unter dem Wandler 775. Zum Beispiel kann die Schicht 764 eine der Schichten der gedruckten Leiterplatte 760 sein. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Erdungsebenenanpassungsschicht 764 oberhalb der gedruckten Leiterplatte 760 angeordnet sein. Die Erdungsebenenanpassungsschicht 764 kann ein Metamaterial sein. Metamaterialien sind aus einer Anordnung von mehreren Elementen hergestellt, die aus Verbundmaterialien, wie beispielsweise Metalle oder Kunststoffe, ausgestaltet sind. Die Materialien sind gewöhnlich in sich wiederholenden Mustern angeordnet, bei Ausmaßen, die geringer sind, als die Wellenlängen der Phänomene, die sie beeinflussen. Metamaterialien leiten ihre Eigenschaften nicht von den Eigenschaften des Basismaterials ab, sondern von ihren bestimmten Strukturen und Wiederholungen. Ihre präzise Form, Geometrie, Größe, Ausrichtung und Anordnung geben ihnen die Möglichkeit, elektromagnetische Wellen zu manipulieren durch Blockierung, Absorbierung, Verstärkung oder Biegung der Wellen. Metamaterialien, die einen negativen Brechungsindex für bestimmte Wellenlängen aufweisen, und solche Metamaterialien können in der Erdungsebenenanpassungsschicht 764 verwendet werden.
  • 7G zeigt eine veranschaulichende Erdungsebenenanpassungsschicht 764 entsprechend einer Ausführungsform. Wie gezeigt, beinhaltet die Schicht 764 ein periodisches Muster aus metallischen Pluszeichen 765, die gleichmäßig darüber verteilt sind, wobei jedes Pluszeichen durch einen Spalt D getrennt ist. Es soll verstanden werden, dass die metallischen Strukturen in der Schicht 764 nur veranschaulichend sind und jede geeignete Anzahl von Strukturen in einem periodischen Muster verwendet werden kann. Zum Beispiel können die periodischen Strukturen kreisförmig, rechteckig, verschnörkelt usw. sein.
  • Zurück bezogen auf 7F kann der Wandler 775 jede geeignete Form annehmen, wie beispielsweise die in 7D–7F gezeigten und kann benachbart zu dem Silizium-Die 770 oberhalb der gedruckten Leiterplatte 760 platziert werden. Zusätzlich kann der Wandler 775 so positioniert sein, dass er über der Erdungsebenenanpassungsschicht 764 und der Erdungsebene 762 ist. Auch wird in 7F eine Kollimationsstruktur 780 gezeigt, welche über dem Wandler 775 (wie in 7F gezeigt) oder über der Form 790 (in der Figur nicht gezeigt) platziert werden. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Kollimationsstruktur 780 innerhalb der Form 790 integriert sein. Die Kollimationsstruktur 780 kann als eine Linse arbeiten, die die Phasenverschiebung korrigiert, die mit dem Wandler 775 assoziiert ist. Die Kollimationsstruktur 780 kann aus einem dielektrischen Material oder einer Kombination von unterschiedlichen dielektrischen Materialien hergestellt sein.
  • 8A zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm einer CCU 800 entsprechend einer Ausführungsform. Insbesondere zeigt 8A einige unterschiedliche Komponenten oder Schichten der CCU 800 als vereinfachte Blockdarstellungen davon. Die Anordnung oder Komponenten oder Schichten sind ferner veranschaulichend für eine mögliche relative Positionierung der Komponenten und Schichten mit Bezug zueinander. Die CCU 800 kann eine gedruckte Leiterplatte 810, ein Silizium-Die 820, ein Dielektrikum 830, einen Wandler 840, eine Kollimationsstruktur 850A oder 850B und eine Form 860 beinhalten. Das Silizium-Die 820 kann die Erdungsebene 821 beinhalten, welche als Erdungsebene für den Wandler 840 dienen kann. Das Dielektrikum 830 kann eine optionale Erdungsebenenanpassungsschicht 831 beinhalten. Die Aufstapelung der CCU 800 unterscheidet sich von der Aufstapelung der CCU 750 hauptsächlich darin, dass der Wandler 840 oben auf dem Silizium-Die 820 angeordnet ist (wobei das Dielektrikum 830 eine Zwischenschicht ist), im Gegensatz der Herangehensweise der CCU 750, bei welcher der Wandler 775 benachbart zu dem Silizium-Die 770 in der gleichen Ebene positioniert ist oder beide auf der gedruckten Leiterplatte 760 gelegen sind. In der CCU 880 können Lötperlen (nicht gezeigt) mit der gedruckten Leiterplatte 810 oder einer Weiterverteilungsschicht (nicht gezeigt) gekoppelt sein. Somit ist eine ”Vorder”-Seite des Silizium-Dies 820 mit der Leiterplatte 810 oder einer Weiterverteilungsschicht gekoppelt.
  • Die ”Rück”-Seite des Silizium-Dies 820 kann durch das Dielektrikum 830 abgedeckt sein, welches eine feste Dicke aufweist und der Wandler 840 kann oben auf dem Dielektrikum 830 platziert sein. In anderen Worten ist das Dielektrikum 830 an der ”Rückseite” des Dies 820 platziert und nicht innerhalb des Dies 820. Die Erdungsebenenanpassungsschicht 831 kann optional innerhalb, über oder unter dem Dielektrikum 830 integriert sein, um bei der Neupositionierung der effektiven Erdungsebene für den Wandler 840 zu helfen, um seine Strahlungseffizienz zu verbessern. Die obige Diskussion der Erdungsebenenanpassungsschicht 764 gilt für die Schicht 831. Die CCU 800 kann ein relativ kleines Paket in der Größenordnung von 1 mm mal 1 mm oder 2 mm male mm sein, welches eine dementsprechend niedrige Höhe aufweist. Die Platzierung des Wandlers auf der Rückseite des Chips reduziert im Wesentlichen den Bereich, der durch das CCU-Paket gefordert wird. Zusätzlich ermöglicht die Platzierung des Wandlers auf der Rückseite des Chips dem Silizium in dem Chip als eine Erdungsebene für den Wandler zu dienen. Eine Erdungsebene ist nützlich zum Verhindern ungewollter Eindringung von EHF-Signalenergie und zum Verbessern der Strahlungseffizienz des Wandlers 840. Optional kann eine leitende Erdungsebenenschicht auf der Rückseite des Dies oder auf einer Isolierschicht platziert werden, die auf der Rückseite des Dies platziert ist, um die Strahlungseffizienz und Ausrichtung zu verbessern. Metamaterialstrukturen, wie die oben diskutierten, können in Verbindung mit dieser Erdungsebenenschicht verwendet werden, um die Strahlungseffizienz zu verbessern.
  • Der Wandler 840 kann als eine Metallschicht oberhalb des Dielektrikums 830 angewandt werden. Die Metallschicht kann eine feste Dicke aufweisen. Die Dicke von beiden, dem Dielektrikum 830 und der Metallschicht für den Wandler 840, kann basierend auf gewünschten Eigenschaften des Wandlers ausgewählt werden. Die Metallschicht des Wandlers kann die gesamte Fläche des Dielektrikums 830 belegen, so dass sie eine einzelne kontinuierliche Schicht bildet, wie beispielsweise eine Patch-Antenne, die mit einem oder mehreren Verbindern (nicht gezeigt) verbunden ist. Beispiele von solchen kontinuierlichen Wandlern mit unterschiedlichen Verbindern werden in 8B–8D gezeigt. 8B zeigt eine Patch-Antenne, die in einer kreisförmig polarisierten Konfiguration konfiguriert ist, und die 8C und 8D zeigen unterschiedliche linear polarisierte Konfigurationen. In einer anderen Ausführungsform kann das Metall wahlweise angewandt werden, um eine gewünschte Wandlerform zu bilden. In noch einer anderen Ausführungsform kann das Metall geätzt werden, um die gewünschte Wandlerform zu produzieren. Die 8E und 8F zeigen Beispiele von ausgewählten geformten Wandler, welche nicht den gesamten Oberflächenbereich des Dielektrikums 830 belegen. 8E zeigt einen linear polarisierten Wandler und 8F zeigt einen kreisförmig polarisierten Wandler. Es soll verstanden werden, dass ein Wandler von irgendeiner geeigneten Art und Konfiguration hergestellt werden kann, um auf der Rückseite des Dies 820 zu existieren unter Verwendung von konventionellen Techniken.
  • Die Kollimationsstruktur 850A/B kann direkt auf dem Wandler 840 (als Struktur 850A gezeigt), auf der Form 860 (als Struktur 850B gezeigt) liegen, oder innerhalb der Form 860 (nicht gezeigt) integriert sein. Die Kollimationsstruktur 850A/B kann als eine Linse dienen, wie zuvor diskutiert.
  • 8G–8J zeigen unterschiedliche Querschnittsansichten von unterschiedlichen CCU 800-Ausführungsformen. 8G zeigt eine CCU 800G mit einer gedruckten Leiterplatte 810, einem Die 820, einer dielektrischen Schicht 830, einem Wandler 840, einem Verbinder 841 und einer Form 860, die wie gezeigt angeordnet sind. Eine optionale zusätzliche dielektrische Schicht und/oder eine leitende Erdungsebene können auf dem Die 820 platziert sein. Das Fehlen einer Kollimationsstruktur wird angemerkt. 8H zeigt eine CCU 800H mit einer gedruckten Leiterplatte 810, einem Die 820, einer dielektrischen Schicht 830, einem Wandler 840, einem Verbinder 841, einer Kollimationsstruktur 850 und einer Form 860, die wie gezeigt angeordnet sind. Die Struktur 850 wird gezeigt mit einer relativ flachen Form und ist direkt auf dem Wandler 840 positioniert. Die 8I zeigt eine CCU 800I mit einer gedruckten Leiterplatte 810, einem Die 820, einer dielektrischen Schicht 830, einem Wandler 840, einem Verbinder 841, einer Kollimationsstruktur 850 und einer Form 860, die wie gezeigt angeordnet sind. Die Struktur 850 wird gezeigt mit einer gekrümmten Form und ist direkt auf dem Wandler 840 positioniert. 8J zeigt eine CCU 800J mit einer gedruckten Leiterplatte 810, einem Die 820, einer dielektrischen Schicht 830, einem Wandler 840, einem Verbinder 841, einer Kollimationsstruktur 850 und einer Form 860, die wie gezeigt angeordnet sind. Die Struktur 850 kann eine relativ flach geformte Struktur sein, die auf der Form 860 positioniert ist.
  • Leitungsstrukturen, die die EHF-Signale entlang eines kontaktlosen Signalpfads leiten, die zwischen gekoppelten Paaren von CCUs existieren, können auch in Kombination mit einem kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder verwendet werden. Die Leitungsstruktur kann einen oder mehrere EHF-Aufnahmekanäle beinhalten, die EHF-Signalpfade definieren, durch welche EHF-Signalenergie gerichtet wird. Leitungsstrukturen können Crosstalk unter benachbarten Pfaden innerhalb einer Vorrichtung und über Vorrichtungen hinweg minimieren oder eliminieren. Die Leitungsstrukturen können stark individualisiert sein für die Verwendung in jedem kontaktlosen Leiterplattezu-Leiterplatte-Verbinder. Das bedeutet, weil viele Faktoren, z. B. Beabstandung (z. B. A-Beabstandung in 2), die Anzahl von CCUs, das CCU-Design (und sein entsprechendes strahlengeformtes EHF-Signal) und die Materialzusammensetzung der Leiterplatte und andere Komponenten alle bekannt sein können, dass die Leitungsstruktur speziell für diese Anwendung von kontaktloser Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung geschneidert sein kann. Vorhandensein von Vorkenntnissen über die Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungsumgebung kann vorteilhafterweise ein Design und die Herstellung einer Leitungsstruktur ermöglichen, welche die Leistung der kontaktlosen Verbindung verbessert. Zusätzlich kann die Integration von Leitungsstrukturen in die Herstellungslinie vollständig automatisiert sein. Zum Beispiel kann ein erstes Ende einer Leitungsstruktur mit einer Leiterplatte oder einer Komponente befestigt werden, welche eine CCU enthält, so dass die Leitungsstruktur um die CCU platziert wird, und ein zweites Ende exponiert ist und bereit ist, ein Einfügen einer Gegenstück-CCU zu akzeptieren, die auf einer anderen Leiterplatte oder Komponente enthalten ist.
  • 9 zeigt eine veranschaulichende schematische Ansicht eines kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinders 900, der eine Leitungsstruktur entsprechend einer Ausführungsform aufweist. Die Leitungsstruktur kann unter Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien und Formen hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen kann die Leitungsstruktur aus einem elektromagnetisch absorbierenden Material, einem elektromagnetisch reflektierenden Material, einem elektromagnetisch durchlässigen Material oder einer Kombination davon hergestellt sein, um die Kopplung zwischen gekoppelten Paaren von CCUs zu optimieren und um Crosstalk zwischen benachbarten CCUs, die auf der gleichen Leiterplatte montiert sind, zu minimieren. Wenn gewünscht können Linsen innerhalb der Leitungsstruktur platziert sein, um Hochfrequenz-Signalenergie innerhalb eines gewünschten Pfades weiter zu richten oder zu kollimieren. Zusätzlich können Strukturen in den Leiterplatten integriert sein oder die Leiterplatten selbst können aus Material hergestellt sein, welches ferner dabei hilft, Crosstalk zu minimieren. Zum Beispiel können Löcher in eine Erdungsebene integriert sein oder elektromagnetische Absorbierer können zwischen CCUs positioniert werden, um Crosstalk zu minimieren.
  • Wie in 9 gezeigt kann der Verbinder 900 ein Substrat 910, eine CCU 912, ein Substrat 920, eine CCU 922 und eine Leitungsstruktur 930 beinhalten. Die Substrate 910 und 920 können eine Leiterplatte oder eine Komponente sein und die CCUs 912 und 922 können ein geeignetes Paket verkörpern zum Übermitteln und/oder Empfangen von kontaktlosen Signalen. Zusätzlich kann die CCU 912 auf dem Substrat 910 montiert sein und die CCU 922 kann auf dem Substrat 920 montiert sein. Die Leitungsstruktur 930 kann so positioniert sein, dass sie sowohl an dem Substrat 910 als auch an dem Substrat 920 anliegt und einen vollständig abgeschotteten EHF-Kanal für die CCUs 912 und 922 bereitstellt. Die Leitungsstruktur 930 kann die Verteilung der EHF-Signale durch einen Kanal (nicht gezeigt) verwalten, der zwischen den CCUs 912 und 922 existiert. Dieser Kanal kann verhindern, dass EHF-Strahlungsfelder, die von den CCUs 912 und 922 ausgegeben werden, mit anderen CCUs (nicht gezeigt), die in naher Umgebung gelegen sein können, interferieren. Der EHF-Abschottungskanal kann für jede Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung existieren und jeder Kanal ist effektiv von anderen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungen isoliert, um Crosstalk und Signalabschwächung zu verhindern. Somit kann die Leitungsstruktur gleichzeitig EHF-Signale entlang gewünschter Pfade führen und EHF-Signale daran hindern, ungewünschte Regionen zu durchqueren oder in diese einzudringen. Der Kanal der Leitungsstrukturen 930 kann EFH-Signalenergie in eine Querschnittfläche richten oder fokussieren, die kleiner als die transversalen Dimensionen des Strahlungsfeldes der EHF-CCU sind. Als Ergebnis können die EHF-Signale fokussiert sein, um entlang eines gewünschten Signalpfads und entfernt von ungewünschten Pfaden überzugehen.
  • Leitungsstrukturen 930 können aus einer Kombination von unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, um die Richtung der Signalverteilung zu formen und EHF-Leckage zu verringern (die Crosstalk verursachen kann). Diese Materialien können EHF-durchlässige Materialien beinhalten, die betriebsbereit sind, um eine Verteilung von EHF-Signalen zu ermöglichen, EHF-reflektierende Materialien beinhalten, die betriebsbereit sind, um EHF-Signale zu reflektieren, und EHF-absorbierende Materialien beinhalten, die betriebsbereit sind, um EHF-Signale zu absorbieren. Beispiele von durchlässigen Materialien können Kunststoffe und andere Materialien beinhalten, die elektrisch nichtleitend sind (d. h. ein Dielektrikum). Reflektierende Materialien können beispielsweise Metalle, Metalllegierungen, Metallschaum und andere Materialien beinhalten, die elektrisch leitend sind. Beispiele von absorbierenden Materialien können beispielsweise magnetisch geladene Gummimaterialien sein, die elektrisch nichtleitend sind, beinhalten, die jedoch eine effektive EHF-Dämpfungsresonanz aufweisen aufgrund ihrer hohen Permittivität und Permeabilität.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Leitungsstruktur 930 aus nur einer der unterschiedlichen Materialarten hergestellt sein. Zum Beispiel kann die Leitungsstruktur nur aus dem EHF-durchlässigen Material oder dem EHF-reflektierenden Material hergestellt sein. In anderen Ausführungsformen kann die Struktur aus zwei oder mehr der unterschiedlichen Materialarten hergestellt sein. Zum Beispiel kann ein Teil aus durchlässigen Materialien und ein anderer Teil aus reflektierenden Materialien hergestellt sein.
  • Die Leitungsstruktur 930 kann hergestellt sein, um irgendeine geeignete Form aufzuweisen und kann aus einer einzigen Komponente oder mehreren Komponenten hergestellt sein. Unabhängig von der Form und der Herstellungskonfiguration kann jede Leitung zumindest eine Signalkollimationsstruktur beinhalten, die einen Kanal aufweist, der innerhalb der Kollimationsstruktur existiert. Jede geeignete Form einschließlich beispielsweise rechteckiger, elliptischer oder polygonaler Formen von jeder geeigneteren Dimension kann jeden Kanal kennzeichnen. Die Kollimationsstruktur kann hergestellt sein aus, ausgekleidet sein mit oder beschichtet sein mit einem EHF-reflektierenden Material, welches gleichzeitig EHF-Signale entlang des Kanals leitet und dieselben Signale daran hindert, die Signalwand zu durchdringen.
  • Zusätzlich zum Bereitstellen eines oder mehrerer Pfade zum Kanalisieren von EHF-Signalen kann die Leitungsstruktur 930 die EHF-CCUs vor Schockereignissen schützen. Das bedeutet, dass während eines Ereignisses, welches Schockenergie an die Vorrichtung übermittelt, z. B. ein Fallenlassen der Vorrichtung, die Leitungsstruktur den Schock absorbieren kann, um potenziell schädliche Energieübertragung an die EHF-CCUs zu verhindern. In einer Ausführungsform kann der Schockschutz erreicht werden durch Herstellen eines Teils der Leitungsstruktur aus einem relativ starren Material (z. B. Kunststoff), welches die EHF-CCUs bedeckt. In einer anderen Ausführungsform kann Schockschutz erreicht werden unter Verwendung eines relativ nachgiebigen Materials (z. B. Schaum), welches auch die EHF-CCUs bedeckt. Zum Beispiel kann das nachgiebige Material ein metallisierter Schaum oder ein metallisiertes Silizium sein. In noch einer anderen Ausführungsform kann eine Kombination von relativ starren und nachgiebigen Materialien verwendet werden, um Schutz bereitzustellen.
  • Die Leitungsstruktur 930 kann auch hergestellt sein, um Toleranzabweichungen in den Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungsaufstapelungen auszugleichen. Das bedeutet, dass Abweichungen in der Komponentenherstellung die Aufstapelungstoleranzen variieren können, wenn sie zusammengesetzt wird. Zum Beispiel kann die Distanz zwischen den Substraten 910 und 920 für irgendeine gegebene Vorrichtung variieren, abhängig von der Konstruktion und den Abweichungen in Komponenten. In einem Aufbau kann die Distanz x sein und in einem anderen Aufbau kann die Distanz y sein, wobei y größer als x ist. Die Leitungsstruktur kann ein nachgiebiges Material beinhalten, welches ausgestaltet ist, um Abweichungen der Aufstapelung zu beherbergen. Das nachgiebige Material kann komprimierbar sein und somit in der Lage sein, sicherzustellen, dass die Leitungsstruktur eine sichere und bündige Verbindung mit beiden Substraten herstellt. Zusätzliche Details von anderen Leitungsstrukturen können beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 14/818,496, eingereicht am 5. August 2015, gefunden werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Leitungsstruktur darüber hinaus zusätzliche Funktionen, außer dem Bereitstellen eines EHF-Kanals, bereitstellen. Beispielsweise kann die Leitungsstruktur als eine Leistungs- und/oder Erdungsleitung dienen zum Übertragen von Leistung und/oder Erdung zwischen Leiterplatten/Komponenten. Als ein anderes Beispiel kann die Leitungsstruktur als ein Säulenelement dienen zum Ausrichten und Beibehalten eines gewünschten Trennungsspaltes zwischen Leiterplatten/Komponenten. Als noch ein anderes Beispiel kann die Leitungsstruktur eine Kombination des EHF-Kanals, einer Leistungs-/Erdungssignalübermittlung und Säulenelement/Leiterplatten/Komponenten-Verbindungen bereitstellen. Die Leitungsstruktur kann auch bei der thermischen Ableitung innerhalb des Systems behilflich sein. Zum Beispiel können die CCUs einen thermischen Ableitungspfad aufweisen und dieser Ableitungspfad kann durch PCB-Design verbessert sein (Erdungsebenen, Verbindung zu Metalloberflächen und die Leitungsstrukturen).
  • Kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder können verwendet werden, um Signale gemäß irgendeiner aus verschiedenen unterschiedlichen Arten von Signalübermittlungsparadigmen zu übertragen. Beispiele dieser Signalübermittlungsparadigmen können beinhalten D-Phy, ICC, SP1, GPIO, Aux, SMBus, M-PHY, PCIe, USB, Super-Speed usw. Ein oder mehrere dieser Signalübermittlungsparadigmen können mehrere Datenleitungen zum Übermitteln von Signalen aufweisen. Zum Beispiel kann D-Phy fünf Bahnen aufweisen. In gewöhnlichen flexiblen Leiterplattenverbindern oder mechanischen Schnittstellenverbindern können die Verbinder die Anzahl von Bahnen unterstützen, die für das Signalübermittlungsparadigma erforderlich sind. Das bedeutet, dass die gewöhnlichen Verbinder eine Eins-zu-Eins-Übereinstimmung in physischen Bahnen bereitstellen können. Solch eine Übereinstimmung kann unter Verwendung eines kontaktlosen Verbinders nicht möglich sein, da es keine tatsächlichen physischen Bahnen gibt, die die Signale übertragen; die kontaktlosen Verbinder stellen eine einzige Bahn zum Übertragen von Daten bereit. In Übereinstimmung mit Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, kann die CCU mit einem Aggregator gepackt sein, der mehrere Bahnen in eine einzige Bahn serialisieren kann, die mit der CCU verbunden ist. Der Aggregator kann auch eine einzige Bahn in mehrere Bahnen deserialisieren.
  • 10 zeigt einen veranschaulichenden kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder 1000, der einen Aggregator entsprechend einer Ausführungsform aufweist. Der Verbinder 1000 zeigt ein Substrat 1010, welches mit dem Verbinderpaket 1020 gekoppelt ist und ein Substrat 1040, welches mit dem Verbinderpaket 1030 gekoppelt ist. Das Verbinderpaket 1020 kann einen Aggregator 1022 und die CCU 1025 beinhalten. Der Aggregator 1022 kann mit irgendeiner Anzahl von Signalleitungen verbunden sein. Wie gezeigt sind vier Differenzialsignalleitungen, die mit dem Aggregator 1022 verbunden sind, gezeigt. Wie auch gezeigt, verbindet eine einzige Differenzialsignalleitung den Aggregator 1022 mit der CCU 1025. Das Verbinderpaket 1030 kann einen Aggregator 1032 und eine CCU 1035 beinhalten. Der Aggregator 1032 kann mit der gleichen Anzahl von Differenzialsignalleitungen verbunden sein wie der Aggregator 1022 und eine einzelne Differenzialsignalleitung kann den Aggregator 1032 und die CCU 1035 verbinden. Der Aggregator 1022 und die CCU 1025 können als einzelnes Paket existieren, wie gezeigt, um Leiterplattenraum zu minimieren und die Z-Höhe zu reduzieren. Allerdings soll verstanden werden, dass der Aggregator 1022 und die CCU als getrennte Pakete existieren können.
  • 11 zeigt einen veranschaulichenden Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbinder 1100, der einen MIPI D-PHY SERDES (Serialisierer/Deserialisierer) entsprechend einer Ausführungsform aufweist. Der Verbinder 1100 ist eine spezifische Implementierung eines Verbinders 1000 der 10. Das MIPI D-PHY ist ein Datenübertragungsschema, welches verwendet wird zum Übermitteln von Informationen an viele Komponenten, die gewöhnlicherweise in elektronischen Vorrichtungen vorgefunden werden, einschließlich beispielsweise einer Kamera, eines nichtflüchtigen Speichers, Audioschaltungen, einer Anzeige und Ähnlichem. Eine Seite des Verbinders 1100 kann den MIPI D-PHY SERDES 1110 und die CCU 1120 beinhalten und die andere Seite des Verbinders 1100 kann die CCU 1130 und den MIPI SERDES 1140 beinhalten. Die MIPI SERDES 1110 und 1140 können jeweils fünf MIPI D-PHY Differenzialleitungen aufweisen, die mit einer ersten Geschwindigkeit arbeiten (z. B. 1 GB/s) und eine serialisierte Differenzialleitung aufweisen, die mit einer zweiten Geschwindigkeit arbeitet (z. B. 5 GB/s). Die fünf Differenzialleitungen können vier Datenleitungen (z. B. D0–D3) und eine Taktleitung beinhalten. Die MIPI SERDES 1110 und 1140 können jeweils entsprechende 8b10b-Schaltungen 1112 und 1142 beinhalten. Zur einfachen Veranschaulichung und Beschreibung wird die Schaltung 8b10b als Codierschaltung gezeigt und die Schaltung 1142 wird als Decodierschaltung gezeigt. Die Serialisierung/Deserialisierung der Bahnen kann Eins-zu-Eins abgebildet werden, welches in der serialisierten Leitung resultiert, die bei einer Rate arbeitet, die fünf Mal schneller ist als die fünf MIPO D-PHY Differenzialleitungen. Die 8b10b-Schaltung kann den Takt in die serialisierte Leitung einbetten; somit enthält die serialisierte Leitung, die der CCU 1120 bereitgestellt wird, einen eingebetteten Takt. Die CCU 1120 übermittelt kontaktlos die serialisierten Daten an die CCU 1130, welche Daten über eine serialisierte Differenzialleitung an den MIPI SERDES 1140 bereitstellt. Eine Taktwiederherstellungsschaltung 1143 (welche Teil der 8b10b-Schaltung 1142 sein kann) kann den Takt aus der serialisierten Leitung wiederherstellen. Der wiederhergestellte Takt ist der Hochgeschwindigkeitstakt (serielle Datentakt), und die Taktwiederherstellungsschaltung 1143 kann den MIPI D-PHY Differenzialtakt basierend auf dem wiederhergestellten Takt erzeugen. Der MIPI D-PHY Differenzialtakt kann verwendet werden, um die Daten aus den Datenleitungen und den MIPI D-PHY Differenzialtakt aus der Taktleitung zu übernehmen.
  • 12 zeigt ein veranschaulichendes Verfahren 1200 zum Zusammensetzen einer kontaktlosen Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung innerhalb einer Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform. Angefangen bei Schritt 1202 können die CCU und andere Komponenten auf einer oder beiden Seiten einer ersten Leiterplatte platziert werden. Bei Schritt 1205 kann die erste Leiterplatte in eine Anordnungsablage, Befestigung oder ein Vorrichtungsgehäuse platziert werden (z. B. das Vorrichtungsgehäuse 350). Wenn die erste Leiterplatte in einem Vorrichtungsgehäuse installiert wird, kann es beispielsweise innerhalb des Gehäuses ausgerichtet werden unter Verwendung von Ausrichtungssäulen oder einem anderen Ausrichtungsmechanismus. Bei Schritt 1207 kann die erste Leiterplatte an dem Gehäuse befestigt werden. Zum Beispiel kann die erste Leiterplatte unter Verwendung von Schrauben oder Säulenelementen befestigt werden. Bei Schritt 1210 kann eine Leitungsstruktur (z. B. die Leitungsstruktur 396) an der ersten Leiterplatte (z. B. der Leiterplatte 370) montiert werden, wobei die Leitungsstruktur einen EHF-Kanal zum Leiten von kontaktlosen Signalen beinhaltet, die zwischen gekoppelten Paaren von CCUs kommuniziert werden. Zum Beispiel kann die Leitungsstruktur der 9 mit der ersten Leiterplatte gesichert werden.
  • Bei Schritt 1215 kann eine zweite Leiterplatte (z. B. die Leiterplatte 360) mit Bezug zu der ersten Leiterplatte ausgerichtet werden, unter Verwendung des Ausrichtungsmechanismus. Die zweite Leiterplatte kann eine oder mehrere CCUs und Komponenten beinhalten, die auf einer oder beiden Seiten davon gelegen sind. Die zweite Leiterplatte kann so ausgerichtet sein, dass die CCU auf einer ersten Seite der zweiten Leiterplatte innerhalb vordefinierter Ausrichtungsparameter der ersten Leiterplatten-CCUs oder des Vorrichtungsgehäuses positioniert sind, um eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung zwischen den ersten und zweiten Leiterplatten-CCUs einzurichten. Zum Beispiel kann die zweite Leiterplatte unter Verwendung von Ausrichtungssäulen ausgerichtet sein, wie beispielsweise diejenigen, die in 3 und 5 gezeigt sind. Zusätzlich kann die Ausrichtung sicherstellen, dass die Leitungsstruktur zwischen und um die gekoppelten Paare von CCUs positioniert ist. Die vordefinierten Ausrichtungsparameter können einen Trennungsspalt zwischen ersten und zweiten CCUs und/oder eine Mitausrichtung von kontaktlosen Signalpfaden beinhalten. Bei Schritt 1220 können die ersten und zweiten Leiterplatten in einer festen Position mit Bezug zueinander gesichert sein, nachdem die zweite Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte innerhalb des Vorrichtungsgehäuses ausgerichtet ist.
  • Wenn gewünscht kann in einem optionalen Schritt 1230 eine zweite Leitungsstruktur (z. B. die Leitungsstruktur 394) an eine zweite Seite der zweiten Leiterplatte gesichert sein. Bei dem optionalen Schritt 1240 kann eine dritte Leiterplatte (z. B. die Leiterplatte 380) innerhalb des Vorrichtungsgehäuses ausgerichtet sein unter Verwendung von zumindest eines Ausrichtungsmechanismus. Die dritte Leiterplatte kann zumindest eine CCU aufweisen, die auf einer Seite der Platte montiert ist. Wenn die dritte Leiterplatte mit der zweiten Leiterplatte ausgerichtet ist, kann die Leitungsstruktur mit sowohl der zweiten Seite der zweiten Leiterplatte als auch der ersten Seite der dritten Leiterplatte gekoppelt sein, um dadurch einen dedizierten EHF-Kanal für jedes gekoppelte Paar von CCUs bereitzustellen. Bei dem optionalen Schritt 1250 kann die dritte Leiterplatte an dem Vorrichtungsgehäuse oder der zweiten Leiterplatte gesichert sein. Bei dem optionalen Schritt 1260 können andere Komponenten an einer oder mehreren Platten oder dem Vorrichtungsgehäuse befestigt sein. Bei dem Schritt 1270 kann die Zusammensetzung der Vorrichtung abgeschlossen sein. Beispielweise kann ein zweites Gehäuse an dem Vorrichtungsgehäuse gesichert sein, um die Zusammensetzung der Vorrichtung abzuschließen. Das zweite Gehäuse kann eine andere Komponente, wie beispielsweise eine Rückplatte sein, welche mit Bezug zu dem Vorrichtungsgehäuse einrastet oder die unter Verwendung von beispielsweise Schrauben oder Befestigungen gesichert wird. Als ein anderes Beispiel kann die Befestigung der dritten Leiterplatte die Zusammensetzung der Vorrichtung abschließen.
  • Es soll gewürdigt werden, dass die Schritte in der 12 nur veranschaulichend sind, und dass zusätzliche Schritte hinzugefügt werden können, die Reihenfolge der Schritte neu geordnet werden kann und einige Schritte weggelassen werden können. Zum Beispiel kann ein Leiter zwischen beiden Platten gesichert sein, um es Leistung zu ermöglichen von einer Platte zu der anderen übertragen zu werden.
  • 13 zeigt ein veranschaulichendes Flussdiagramm eines Verfahrens 1300 zum Ersetzen von physischen Schnittstellenverbindern, die Daten in Leiterplatte-zu-Leiterplatte- oder Leiterplatte-zu-Komponente-Verbindungen tragen, durch kontaktlose Verbinder. Angefangen bei Schritt 1310 kann ein erstes Substrat mit Bezug zu einem zweiten Substrat gesichert werden, wobei das erste Substrat eine erste CCU beinhaltet und das zweite Substrat eine zweite CCU beinhaltet. Das erste Substrat kann eine Leiterplatte oder eine Komponente sein und das zweite Substrat kann eine Leiterplatte oder eine Komponente sein. Bei Schritt 1320 kann ein Leiter auf das erste und zweite Substrat montiert werden, um Leistungsübertragung zu ermöglichen. Bei Schritt 1230 kann das erste Substrat mit dem zweiten Substrat so ausgerichtet werden, dass die erste CCU und die zweite CCU ausgerichtet sind, um eine kontaktlose Substrat-zu-Substrat-Verbindung einzurichten. Bei Schritt 1340 kann eine kontaktlose Substrat-zu-Substrat-Verbindung über die ersten und zweiten CCUs eingerichtet werden, wobei Daten kontaktlos zwischen den ersten und zweiten Substraten unter Verwendung der kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindung kommuniziert werden.
  • Es soll verstanden werden, dass die in 13 gezeigten Schritte nur veranschaulichend sind, und dass zusätzliche Schritte hinzugefügt werden können, die Reihenfolge der Schritte neu geordnet werden kann und einige Schritte weggelassen werden können.
  • Es wird die Meinung vertreten, dass die Offenbarung, die hierin gezeigt wird, mehrere unterschiedliche Erfindungen mit unabhängiger Anwendbarkeit umfasst. Während jede dieser Erfindungen in ihrer bevorzugten Form offenbart wurde, sind die spezifischen Ausführungsformen davon, wie sie hierin offenbart und veranschaulicht wurden, nicht in eine limitierende Richtung zu verstehen, da viele Variationen möglich sind. Jedes Beispiel definiert eine Ausführungsform, die in der vorangehenden Offenbarung offenbart wird, aber nicht jedes Beispiel umfasst nicht notwendigerweise alle Merkmale der Kombinationen, die letztendlich beansprucht sind. Wo die Beschreibung ”ein” oder ”ein erstes” Element oder Äquivalente davon verwendet, beinhaltet diese Beschreibung ein oder mehrere solche Elemente, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordert noch ausschließt. Ferner werden Ordnungszahlen, wie beispielsweise erste, zweite oder dritte, für identifizierte Elemente verwendet, um zwischen den Elementen zu unterscheiden und geben keine geforderte oder begrenzte Anzahl solcher Elemente an und geben keine bestimmte Position oder Reihenfolge solcher Elemente an, außer dies wird speziell anderweitig erwähnt.
  • Außerdem können alle Verfahren, die mit Bezug zu den 2–13 beschrieben sind, sowie irgendwelche anderen Aspekte der Erfindung, jeweils durch Software implementiert werden, aber können auch in Hardware, Firmware oder in jeder Kombination von Software, Hardware und Firmware implementiert werden. Sie können alle als maschinen- oder computerlesbaren Code verkörpert sein, der auf einem maschinen- oder computerlesbaren Medium aufgenommen ist. Das computerlesbare Medium kann irgendeine Datenspeichervorrichtung sein, die Daten oder Anweisungen speichern kann, welche anschließend durch ein Computersystem gelesen werden können. Beispiele des computerlesbaren Mediums können beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Nur-Lese-Speicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Flash-Speicher, CD-ROMs, DVDs, magnetisches Band und optischen Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Medium kann auch über netzwerkgekoppelte Computersysteme verteilt werden, so dass der computerlesbare Code auf eine verteilte Art gespeichert und ausgeführt wird. Zum Beispiel kann das computerlesbare Medium von einem elektronischen Untersystem oder einer Vorrichtung von einem elektronischen Untersystem oder -vorrichtung kommuniziert werden unter Verwendung irgendeines geeigneten Kommunikationsprotokolls. Das computerlesbare Medium kann computerlesbaren Code, Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem modulierten Datensignal verkörpern, wie beispielsweise einer Trägerwelle oder einem anderen Übertragungsmechanismus und kann irgendwelche Informationsübermittlungsmedien beinhalten. Ein moduliertes Datensignal kann ein Signal sein, welches eines oder mehrere seiner Charakteristiken gesetzt oder geändert hat in solch einer Weise, um Informationen in dem Signal zu codieren.
  • Es soll verstanden werden, dass jedes oder irgendein Modul oder Zustandsmaschine, die hierin diskutiert wurde, als ein Softwarekonstrukt, Firmwarekonstrukt, eine oder mehrere Hardwarekomponenten oder eine Kombination davon bereitgestellt werden kann. Zum Beispiel können irgendeine oder mehrere der Zustandsmaschinen oder Module in dem allgemeinen Kontext von computerausführbaren Anweisungen beschrieben werden, wie beispielsweise Programmmodule, die durch einen oder mehrere Computer oder andere Vorrichtungen ausgeführt werden können. Allgemein kann ein Programmmodul eine oder mehrere Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und/oder Datenstrukturen beinhalten, die eine oder mehrere bestimmte Aufgaben durchführen oder die einen oder mehrere bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Es soll auch verstanden werden, dass die Anzahl, Konfiguration, Funktionalität und Verbindung der Module oder Zustandsmaschinen nur veranschaulichend ist, und dass die Anzahl, Konfiguration, Funktionalität und Verbindung von existierenden Modulen modifiziert werden kann oder weggelassen werden kann, dass zusätzliche Module hinzugefügt werden können, und dass die Verbindung von bestimmten Modulen geändert werden kann.
  • Während viele Änderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung ohne Zweifel einem Fachmann offensichtlich werden, nach dem Lesen der vorangegangenen Beschreibung, sollte verstanden werden, dass die bestimmten Ausführungsformen, die hierin als Veranschaulichung gezeigt und beschrieben sind, in keineswegs dazu gedacht sind, beschränkend zu sein. Daher soll der Bezug zu den Details der bevorzugten Ausführungsformen nicht dazu gedacht sein, ihren Umfang zu beschränken.

Claims (51)

  1. Vorrichtung umfassend: eine erste Leiterplatte, welche eine erste kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU) umfasst, die auf einer ersten Oberfläche der ersten Leiterplatte montiert ist; eine zweite Leiterplatte, die eine zweite CCU umfasst, die auf einer zweiten Oberfläche der zweiten Leiterplatte montiert ist, wobei die zweite Leiterplatte unter der ersten Leiterplatte so positioniert ist, dass die erste und zweite Oberfläche sich gegenüberstehen, und dass eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung über die erste und zweite CCU eingerichtet ist; eine Leitungsstruktur, die auf der ersten und zweiten Leiterplatte montiert ist, wobei die Leitungsstruktur einen EHF-Kanal zum Richten von kontaktlosen Signalen umfasst, die zwischen der ersten und zweiten CCU kommuniziert werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung kontaktlose Übermittlung von Daten zwischen ersten und zweiten CCUs ermöglicht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vielzahl von Säulenelementen, die die erste und zweite Leiterplatte sicher in einer festen Position mit Bezug zueinander koppeln.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eines der Säulenelemente einen Leiter zum Übertragen von Leistung zwischen den ersten und zweiten Leiterplatten umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend zumindest einen Leiter, der zwischen den ersten und zweiten Leiterplatten gekoppelt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Leiter eine Blattfeder oder ein Kabel ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten CCU umfasst: eine gedruckte Leiterplatte; ein Silizium-Die, das auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist; einen Wandler; und eine Kollimationsstruktur, die betriebsbereit ist, um eine Phasenverschiebung, die mit dem Wandler assoziiert ist, zu korrigieren.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Leiterplatte eine dritte CCU umfasst, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: eine Komponente, die eine vierte CCU umfasst, wobei die dritte und vierte CCU einen kontaktlosen Leiterplatte-zu-Komponente-Verbinder bilden zum Ermöglichen von kontaktloser Datenübertragung zwischen der dritten und der vierten CCU.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Trennungsspalt zwischen der ersten und der zweiten CCU gesteuert wird und wobei Ausrichtungsachsen, die mit der ersten und zweiten CCU assoziiert sind, im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind.
  10. System umfassend: ein Gehäuse; eine Leistungsquelle; eine Komponente, die eine erste kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU) umfasst; eine Leiterplatte, die eine zweite CCU umfasst, wobei die erste und zweite CCU einen kontaktlosen Verbinder bilden, der kontaktlos Daten zwischen der Komponente und der Leiterplatte kommuniziert, wobei die Leistungsquelle mit der Leiterplatte gekoppelt ist; und einen Leiter, der mit der Komponente und der Leiterplatte gekoppelt ist, und wobei der Leiter Leistung von der Leiterplatte zu der Komponente überträgt.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die Komponente eine dritte CCU umfasst, und wobei die Leiterplatte eine vierte CCU umfasst, wobei die dritte und vierte CCU einen anderen kontaktlosen Verbinder bilden, der kontaktlos Daten zwischen der Komponente und der Leiterplatte kommuniziert.
  12. System nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Leitungsstruktur, die zwischen der Komponente und der Leiterplatte gekoppelt ist, wobei die Leitungsstruktur zumindest zwei EHF-Kanäle zum Leiten von EHF-Signalenergie umfasst, die über entsprechende kontaktlose Verbinder übermittelt wird.
  13. System nach Anspruch 10, wobei die Komponente eine Anzeige ist, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
  14. System nach Anspruch 10, wobei die erste und zweite CCU in einem Wafer-Lever-Fan-Out-Paketformat hergestellt sind.
  15. System nach Anspruch 14, wobei jede der ersten und zweiten CCUs umfasst: ein Silizium-Die; ein Dielektrikum, welches auf einer ersten Seite des Silizium-Dies montiert ist; einen Wandler, der auf dem Dielektrikum montiert ist; und eine Form, die das Silizium-Die, das Dielektrikum und den Wandler einkapselt.
  16. System nach Anspruch 14, wobei jede der ersten und zweiten CCUs umfasst: eine gedruckte Leiterplatte, die eine Erdungsebenenanpassungsschicht und eine Erdungsebene umfasst; ein Silizium-Die, das auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist; einen Wandler, der auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist, wobei der Wandler kommunikativ mit dem Silizium-Die gekoppelt ist, wobei die Erdungsebenenanpassungsschicht eine Strahlungseffizienz des Wandlers verbessert durch Erhöhen einer HF-Betriebsdistanz zwischen dem Wandler und der Erdungsebene über eine tatsächliche physische Distanz zwischen dem Wandler und der Erdungsebene; und eine Form, die das Silizium-Die und den Wandler einkapselt.
  17. System nach Anspruch 10, wobei jede der ersten und zweiten CCUs umfasst: einen Aggregator; einen Steuerchip, der mit dem Aggregator gekoppelt ist; und einen Wandler, der mit dem Steuerchip gekoppelt ist.
  18. Verfahren zum Zusammensetzen einer Vorrichtung umfassend: Platzieren einer ersten Leiterplatte, die eine kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU) umfasst, in ein Vorrichtungsgehäuse; Sichern der ersten Leiterplatte an dem Vorrichtungsgehäuse; Montieren einer Leitungsstruktur an der ersten Leiterplatte, wobei die Leitungsstruktur einen EHF-Kanal zum Leiten von kontaktlosen Signalen beinhaltet, die zwischen CCUs kommuniziert werden; Ausrichten einer zweiten Leiterplatte, die eine zweite CCU umfasst, mit Bezug zu der ersten Leiterplatte, so dass die zweite CCU innerhalb vordefinierter Ausrichtungsparameter der ersten CCU positioniert ist, um eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung zwischen der ersten und der zweiten CCU einzurichten; und Sichern der ersten und zweiten Leiterplatte in einer festen Position mit Bezug zueinander nachdem die zweite Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte ausgerichtet ist, wobei die Leitungsstruktur an der zweiten Leiterplatte gesichert ist, wenn die erste und zweite Leiterplatte in der festen Position gesichert sind.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung kontaktlose Übermittlung von Daten zwischen der ersten und zweiten CCU ermöglicht.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die vordefinierten Ausrichtungsparameter einen Trennungsspalt zwischen der ersten und zweiten CCU umfassen.
  21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die vordefinierten Ausrichtungsparameter eine gemeinsame Ausrichtung von kontaktlosen Signalpfaden umfassen.
  22. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Leiterplatte mit Bezug zu der Vorrichtung unter Verwendung von zumindest einem Ausrichtungsmechanismus ausgerichtet ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Sichern Verwenden von Elementen umfasst, um die erste und zweite Leiterplatte miteinander zu sichern.
  24. System nach Anspruch 18, ferner umfassend: Sichern eines Leistungsleiters an der ersten und zweiten Leiterplatte.
  25. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Platzieren einer dritten CCU auf der zweiten Leiterplatte; Sichern einer zweiten Leitungsstruktur auf einer Seite der zweiten Leiterplatte; Ausrichten einer dritten Leiterplatte innerhalb des Vorrichtungsgehäuses unter Verwendung von zumindest einem Ausrichtungsmechanismus, wobei die dritte Leiterplatte eine vierte CCU umfasst; und Sichern der dritten Leiterplatte an der zweiten Leiterplatte oder an dem Vorrichtungsgehäuse, so dass die Leitungsstruktur mit der dritten Leiterplatte gekoppelt ist und einen EHF-Pfad bereitstellt, der zwischen der dritten und vierten CCU existiert.
  26. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zweite Leiterplatte eine dritte CCU umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: Ausrichten einer Komponente, die eine vierte CCU umfasst, mit Bezug zu der zweiten Leiterplatte, so dass die vierte CCU innerhalb vordefinierter Ausrichtungsparameter der dritten CCU positioniert wird, um eine kontaktlose Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung zwischen der dritten und vierten CCU einzurichten; und Sichern der Komponente und der zweiten Leiterplatte in einer festen Position mit Bezug zueinander nachdem die Komponente mit der zweiten Leiterplatte ausgerichtet ist.
  27. Verfahren zum Austauschen von physischen Schnittstellenverbindern, die Daten in Leiterplatte-zu-Leiterplatte- oder Leiterplatte-zu-Komponente-Verbindungen übertragen, durch kontaktlose Verbinder, wobei das Verfahren umfasst: Sichern eines ersten Substrats mit Bezug zu einem Substrat, wobei das erste Substrat eine erste kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU) umfasst und das zweite Substrat eine zweite CCU umfasst; und Einrichten einer kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindung über die erste und zweite CCU, wobei Daten kontaktlos zu dem ersten und zweiten Substrat kommuniziert werden unter Verwendung der kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindung.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, ferner umfassend: Montieren eines Leiters auf das erste und zweite Substrat, um Leistungsübertragung zu ermöglichen.
  29. Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Sichern umfasst: Ausrichten des ersten Substrats mit dem zweiten Substrat, so dass die erste und zweite CCU ausgerichtet sind, um die kontaktlose Substrat-zu-Substrat-Verbindung einzurichten.
  30. Verfahren nach Anspruch 27, wobei die erste und zweite CCU jeweils Selbsttestschaltungen umfassen, wobei das Einrichten Verifizieren umfasst, dass die erste und zweite CCU einen Test bestehen, der durch ihre jeweiligen Selbsttestschaltungen administriert wird.
  31. Wafer-Lever-Fan-Out (WLFO) kontaktloses Kommunikationseinheit-(CCU)-Paket, umfassend: eine integrierte Schaltung; einen Wandler, der mit der integrierten Schaltung gekoppelt ist; eine Form, die die integrierte Schaltung und den Wandler einkapselt; eine Weiterverteilungsschicht, die mit der integrierten Schaltung gekoppelt ist; und Lötperlen, die mit der Weiterverteilungsschicht gekoppelt sind.
  32. WLFO-CCU-Paket nach Anspruch 31, wobei der Wandler betriebsbereit ist, um kontaktlos Daten zu übermitteln und/oder zu empfangen.
  33. WLFO-CCU-Paket nach Anspruch 31, wobei der Wandler ausgestaltet ist, um EHF-Strahlung in einer Polarphase auszugeben.
  34. WLFO-CCU-Paket nach Anspruch 31, wobei der Wandler ausgestaltet ist, um EHF-Strahlung 90 Grad phasenverschoben auszugeben.
  35. WLFO-CCU-Paket nach Anspruch 31, wobei der Wandler ausgestaltet, um EHF-Strahlung 180 Grad phasenverschoben auszugeben.
  36. WLFO-CCU-Paket nach Anspruch 31, ferner umfassend eine Erdungsebene, die benachbart zu dem Wandler positioniert ist, wobei die Erdungsebene durch die Form eingekapselt ist.
  37. Kontaktloses Kommunikationseinheit-(CCU)-Paket umfassend: ein Silizium-Die, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist; eine Dielektrikumschicht, die auf der Rückseite des Silizium-Dies angeordnet ist; eine Metallschicht, die auf der Dielektrikumschicht angeordnet ist; und zumindest einen Verbinder, der mit der Vorderseite des Silizium-Dies und der Metallschicht gekoppelt ist, wobei die Dielektrikumschicht und die Metallschicht einen Wandler bilden zum kontaktlosen Kommunizieren von kontaktlosen Signalen.
  38. CCU-Paket nach Anspruch 37, wobei die Metallschicht eine Patch-Antenne ist.
  39. CCU-Paket nach Anspruch 37, wobei die Metallschicht eine Gesamtheit der Dielektrikumschicht abdeckt.
  40. CCU-Paket nach Anspruch 37, wobei die Metallschicht einen Teil, der geringer als die Gesamtheit der Dielektrikumschicht ist, abdeckt.
  41. CCU-Paket nach Anspruch 37, wobei das Silizium-Die als eine Erdungsebene für den Wandler dient.
  42. CCU-Paket nach Anspruch 41, wobei die Dielektrikumschicht eine Erdungsebenenanpassungsschicht umfasst.
  43. CCU-Paket nach Anspruch 37, ferner eine Kollimationsstruktur umfassend, die betriebsbereit ist, um eine Phasenverschiebung, die mit dem Wandler assoziiert ist, zu korrigieren.
  44. CCU-Paket nach Anspruch 43, wobei die Kollimationsstruktur direkt auf die Metallschicht montiert ist.
  45. CCU-Paket nach Anspruch 43, ferner umfassend eine Form, die die Metallschicht, das Dielektrikum und das Silizium-Die einkapselt, wobei die Kollimationsstruktur auf der Form montiert ist.
  46. CCU-Paket nach Anspruch 37, ferner umfassend eine gedruckte Leiterplatte, wobei die Vorderseite des Silizium-Dies mit der gedruckten Leiterplatte gekoppelt ist.
  47. Kontaktloses Kommunikationseinheit-(CCU)-Paket umfassend: eine gedruckte Leiterplatte, die eine Erdungsebene und eine Erdungsebenenanpassungsschicht umfasst; ein Silizium-Die, das auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist; einen Wandler, der auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist, wobei der Wandler betriebsbereit ist, um kontaktlos kontaktlose Signale zu kommunizieren; zumindest einen Verbinder, der das Silizium-Die mit dem Wandler koppelt; eine Kollimationsstruktur, die über dem Wandler angeordnet ist, wobei die Kollimationsstruktur betriebsbereit ist, um eine Phasenverschiebung, die mit dem Wandler assoziiert ist, zu korrigieren; und eine Form, die zumindest den Wandler und das Silizium-Die einkapselt.
  48. Siliziumpaket zur Verwendung beim Einrichten von kontaktlosen Substrat-zu-Substrat-Verbindungen umfassend: eine Aggregatorschaltung, die zumindest zwei nicht-aggregierte Differenzialsignalbahnen und eine aggregierte Differenzialsignalbahn umfasst, wobei die zumindest zwei nicht-aggregierte Differenzialsignalbahnen mit einem Substrat verbunden sein können; und eine kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU), die mit den aggregierten Differenzialsignalbahnen gekoppelt ist; wobei die Aggregatorschaltung betriebsbereit ist zum: Multiplexen von Signalen, die von dem Substrat empfangen wurden, vor der Übertragung von Signalen an die CCU; und Demultiplexen von Signalen, die von der CCU empfangen wurden, vor dem Übertragen von Signalen an das Substrat.
  49. Siliziumpaket nach Anspruch 48, wobei die Aggregatorschaltung die Verwendung von einer Einzelbahn D-Phy ermöglicht.
  50. Siliziumpaket nach Anspruch 48, wobei die Aggregatorschaltung kontaktlose Substrat-zu-Substrat-Verbindungen mit niedriger Geschwindigkeit ermöglicht.
  51. Siliziumpaket nach Anspruch 48, wobei die Aggregatorschaltung ein Signalübertragungsparadigma beherbergt, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus D-Phy, ICC, SP1, GPIO, Aux und SMBus.
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