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Gebiet
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- Schaltungsstrukturen und passive Einrichtungen
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Hintergrund
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Es
ist wünschenswert,
eine Entkoppelkapazität
in enger Nachbarschaft zu einem integrierten Schaltungs-Baustein
oder -Plättchen
auszubilden. Die Notwendigkeit für
eine derartige Kapazität
nimmt zu, wenn die Schaltgeschwindigkeit und gegenwärtige Anforderungen
von Bausteinen oder Plättchen
höher werden.
Somit sind die Notwendigkeit für
eine hohe Anzahl passiver Komponenten für integrierte Schaltungs-Bausteine oder – Plättchen mit
hoher Dichte, die sich ergebende zunehmende Schaltungsdichte von
gedruckten Schaltungskarten (PWB) und ein Trend zu höheren Frequenzen
in dem Mehrfach-GigaHertz-Bereich unter den Faktoren, die kombiniert
werden, um einen Druck auf passive Komponenten zu erhöhen, die
auf Baugruppensubtraten oder PWBs oberflächenmontiert sind. Durch Aufnahme
eingebetteter passiver Komponenten (z.B. Kondensatoren, Widerstände, Induktivitäten) in
das Baugruppensubstrat oder die PWB, können verbesserte Leistung,
bessere Zuverlässigkeit,
kleinere Grundfläche
und niedrigere Kosten erreicht werden.
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Kondensatoren
sind die beherrschenden passiven Komponenten in den meisten Schaltungsentwürfen. Typische
Materialien für
geeignete eingebettete Kondensatorkomponenten, wie beispielsweise
Polymer und Keramikpulver-Verbundstoffe bzw. -Komposite mit hoher
dielektrischer Konstante (hohes k = high k) oder Keramikpulver mit
hohem k und Glaspulver Mischungen, sind allgemein auf eine Kapazitätsdichte
in der Größenordnung
von NanoFarad/cm2 und 0,1 MikroFarad/cm2 begrenzt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Merkmale,
Gesichtspunkte und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden aus
der folgenden genauen Beschreibung, den angehängten Ansprüche und der beigefügten Zeichnung
offensichtlicher, wobei:
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1 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Baustein- oder Plättchenbaugruppe,
die zur Montage einer gedruckten Schaltung oder Verdrahtungskarte
geeignet ist, zeigt,
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2 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht des Baugruppensubstrats gemäß 1 zeigt,
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3 einen
Verfahrensablauf zur Bildung eines Kondensators beschreibt,
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4 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Leiterfolie mit einem darauf
aufgebrachten dielektrischen Material mit einer ersten Temperaturkennlinie
zeigt,
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5 die
Struktur gemäß 4 zeigt,
die der Bildung einer zweiten Leiterfolie auf der dielektrischen Schicht
gegenüber
dem ersten Leiter folgt,
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6 die
Struktur gemäß 5 zeigt,
die der Bildung eines unterschiedlichen Materials auf exponierten
Oberflächen
des ersten Leiters und des zweiten Leiters folgt,
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7 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Leiterfolie mit einem darauf
aufgebrachten dielektrischen Material mit einer zweiten Temperaturkennlinie
zeigt,
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8 die
Struktur gemäß 7 zeigt,
die der Bildung eines zweiten Leiters auf der dielektrischen Schicht
gegenüber
dem ersten Leiter folgt,
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9 die
Struktur gemäß 8 zeigt,
die der Bildung eines unterschiedlichen leitfähigen Materials auf exponierten
Oberflächen
des ersten Leiters und des zweiten Leiters folgt,
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10 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht eines Baugruppensubstrats
einschließlich
eines Kernsubstrats mit einer Struktur gemäß 6 und der
Struktur gemäß 7,
die mit gegenüberliegenden
Seiten davon verbunden sind, zeigt
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11 einen
zweiten Verfahrensablauf beschreibt, der einen Kondensator vollbringt,
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12 eine
schematische Draufsicht eines keramischen Green Sheet mit einer
darin gebildeten Öffnung
zeigt,
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13 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht eines ersten Leiters mit
dem keramischen Green Sheet gemäß 12 zeigt,
das mit einer Seite davon verbunden ist,
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14 die
Struktur gemäß 13 zeigt,
die der Einführung
eines zweiten Keramikmaterials in der in dem ersten Keramikmaterial
gebildeten Öffnung
folgt,
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15 die
Struktur gemäß 14 zeigt,
die der Verbindung eines zweiten Leiters mit der dielektrischen
Schicht (Komposite-Keramikmaterialien) gegenüber dem ersten Leiter folgt,
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16 die
Struktur gemäß 15 zeigt,
die der Einführung
eines verschiedenen leitfähigen
Materials auf exponierten Oberflächen
des ersten Leiters und des zweiten Leiters folgt,
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17 ein
Baugruppensubstrat zeigt, das einen Kern und die Struktur gemäß 16 enthält, die
mit einer Plättchenseite
des Kerns gekoppelt ist,
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18 eine
schematische Draufsicht auf ein Baugruppensubstrat mit Kondensatoren
zeigt, die aus dielektrischem Material mit verschiedenen Temperaturauslegungen
gebildet sind,
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19 einen
dritten Verarbeitungsablauf beschreibt, der einen Kondensator vollbringt,
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20 einen
ersten Leiter und einen zweiten Leiter zeigt, die jeder eine durch
die Dicke davon gebildete Öffnung
besitzen,
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21 den
ersten Leiter und den zweiten Leiter gemäß 20 zeigt,
die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, der zum
in den Öffnungen
aufgebrachten Material paßt,
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22 den
ersten Leiter und den zweiten Leiter gemäß 21 zeigt,
der mit gegenüberliegenden
Seiten eines Keramikmaterials verbunden und gegenüberliegend
davon angeordnet ist.
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Genaue Beschreibung
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1 zeigt
eine Querschnitt-Seitenansicht einer integrierten Schaltungs-Baugruppe,
die physikalisch und elektrisch mit einer gedruckten Verdrahtungskarte
oder einer gedruckten Schaltungskarte (PCB) verbunden werden kann,
um eine elektronische Anordnung auszubilden. Die elektronische Anordnung
kann Teil eines elektronischen Systems, wie beispielsweise eines
Computers (z.B. eines Desktops, eines Laptops, eines Handheld bzw.
Handgeräts,
eines Servers, usw.), einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung
(z.B. eines Mobiltelefons, eines schnurlosen Telefons, eines Funkrufs,
usw.), eines computerbezogenen Peripheriegeräts (z.B. Drucker, Scanner bzw.
Abtasteinrichtungen, Monitore, usw.), einer Unterhaltungseinrichtung
(z.B. Fernsehen, Radio, Stereo, Band- und Compact-Disk-Spieler,
Videokassettenrekorder, MP3 (Motion Picture Experts Group, Audio
Layer 3)-Spieler, usw.) und dergleichen sein. 1 veranschaulicht
die Baugruppe als Teil eines Desktop-Computers.
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1 zeigt
eine elektronische Anordnung 100 einschließlich eines
Plättchens 110,
die physikalisch und elektrisch mit einem Baugruppensubstrat 101 verbunden
ist. Das Plättchen 110 ist
ein integriertes Schaltungsplättchen,
wie beispielsweise ein Prozessorplättchen. Elektrische Kontaktpunkte
(z.B. Kontaktanschlüsse
auf einer Oberfläche
des Plättchens 110)
sind mit dem Baugruppensubstrat 101 durch eine leitfähige Bumper-
bzw. Höckerschicht 125 verbunden.
Das Baugruppensubstrat 101 kann verwendet werden, um die
elektronische Anordnung 100 mit einer gedruckten Schaltungskarte 130,
wie beispielsweise einem Motherboard bzw. einer Hauptplatine oder
einer anderen Schaltungskarte zu verbinden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
das Baugruppensubstrat 101 eine oder mehrere Kondensatorstrukturen.
Bezugnehmen auf 1 enthält das Baugruppensubstrat 101 eine
Kondensatorstruktur 140 und eine Kondensatorstruktur 150,
die darin eingebettet sind. Die Kondensatorstruktur 140 und
die Kondensatorstruktur 150 sind mit gegenüberliegenden
Seiten eines Kernsubstrats 160 verbunden. In einem anderen
Ausführungsbeispiel
können
die Kondensatorstruktur 140 und der Kondensator 150 einer
auf die Oberseite des anderen gestapelt sein.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist das Kernsubstrat 160 ein organischer Kern, wie beispielsweise
ein Epoxidharz einschließlich
eines Glasfaser-verstärkten
Materials, auch als Pre-Preg
bezeichnet. Diese Konfiguration kann als ein integriertes Dünnschicht-Kondensator(iTFC)-System
bezeichnet werden, wobei der(die) Kondensator(en) in das Baugruppensubstrat
eher als beispielsweise ein Einfüger
zwischen das Plättchen
und das Baugruppensubstrat integriert ist(sind). Überlagernd
der Kondensatorstruktur 140 ist eine Haftschicht 175 (z.B.
ein siliziumgefülltes
Epoxidharz). Der Kondensatorschicht 150 zugrunde liegend
bzw. unterlagernd ist eine Haftschicht 185. Überlagernd
der Haftschicht 175 ist eine Auftragsschicht 176.
Die Haftschicht 175 und die Haftschicht 185 funktionieren
als Haftschichten zu den überlagernden
und unterlagernden Auftragsschichten 176 bzw. 178.
Jede Auftragsschicht enthält
Spuren bzw. Trassen (z.B. Kupferspuren bzw. -trassen) zur seitlichen
Umsetzung von Kontaktpunkten zwischen dem Plättchen 110 und dem
Baugruppensubstrat 101, und dem Baugruppensubstrat 101 bzw.
der gedruckten Schaltungskarte 130 und typischerweise Lotresist
als eine Oberschicht. Der aus der Kombination von Schichten 185, 150, 160, 140 und 175 hergestellte
Bereich wird hier als ein funktionaler Kern 120 bezeichnet.
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils des funktionalen Kerns 120. Der funktionale
Kern 120 enthält
das Kernsubstrat 160 mit einer Dicke in einem Ausführungsbeispiel
in der Größenordnung
von 200 Mikrometern (μm)
bis 700μm.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzt das Kernsubstrat 160 eine Dicke in der Größenordnung
von 200μm
bis 300μm.
In einem Ausführungsbeispiel
enthält
das Kernsubstrat 160 einen Kern 162, wie beispielsweise
ein glasfaserverstärktes
Epoxidharz, und eine Schale 165, wie beispielsweise ein Siliziumpartikel
gefülltes
Epoxidharz.
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Die
Kondensatorstruktur 140 ist mit einer Seite des Kernsubstrats 160 (einer
Oberseite, wie gesehen) verbunden. Die Kondensatorstruktur 140 enthält einen
ersten Leiter 210 nahe dem Kernsubstrat 160 und
einen zweiten Leiter 230. Zwischen dem ersten Leiter 210 und
dem zweiten Leiter 230 ist ein dielektrisches Material 220 angeordnet.
Die Kondensatorstruktur 150 ist mit einer gegenüberliegenden
Seite des Kernsubstrats 160 (einer unteren Seite, wie gesehen)
verbunden und besitzt eine ähnliche
Konfiguration eines dielektrischen Materials, das zwischen zwei
Leitern angeordnet ist. Überlagert
der Kondensatorstruktur 140 und der Kondensatorstruktur 150 des
funktionalen Kerns 120 (auf Seiten gegenüberliegend
dem Kernsubstrat 160 gegenüberliegenden Seiten) sind eine
Haftschicht 175 bzw. eine Haftschicht 185, die
beispielsweise aus einem organischen Material hergestellt sind und
eine repräsentative
Dicke in der Größenordnung
von 10 Mikrometer (μm) bis
50 μm besitzen.
Die Auftragsschicht 176 und die Auftragsschicht 186 gemäß 1 würden auf
diesen Haftschichten aufgebracht. Wie vorstehend bezeichnet können die
Auftragsschichten Spuren bzw. Trassen und Kontaktpunkte enthalten,
um das Baugruppensubstrat mit einem Baustein oder Plättchen bzw.
mit einer gedruckten Schaltungskarte zu verbinden, und eine Lotresist
als eine Oberschicht.
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In
einem Ausführungsbeispiel
sind der erste Leiter 210 und der zweite Leiter 230 der
Kondensatorstruktur 140 elektrisch leitfähiges Material.
Geeignete Materialien enthalten ein Nickel- oder ein Kupfermaterial, sind
aber nicht darauf beschränkt.
In einem Ausführungsbeispiel
ist das dielektrische Material 220 ein Keramikmaterial
mit einer relativ hohe dielektrischen Konstante (high k bzw. hohem
k) Geeignete Materialien für das
dielektrische Material 220 enthalten Bariumtitanat (BaTiO3), Bariumstrontiumtitanat ((Ba, Sr) TiO3) und Strontiumtitanat (SrTiO3).
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In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
die Kondensatorstruktur 140 den ersten Leiter 210 und
den zweiten Leiter 220 mit einer Dicke in der Größenordnung
von 20 μm
bis 50 μm
und das dielektrisches Material 220 mit einem Keramikmaterial
mit hohem k mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 μm bis 3 μm und in
einem anderen Ausführungsbeispiel
weniger als 1 μm.
Die Kondensatorstruktur 150 ist in einem Ausführungsbeispiel ähnlich der
Kondensatorstruktur 140.
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In
dem Ausführungsbeispiel
des funktionalen Kerns 120, der in 2 gezeigt
ist, enthält
die Kondensatorstruktur 140 einen Überschicht 240 auf
dem zweiten Leiter 230. Die Überschicht 240 ist
eine optionale elektrisch leitfähige
Schicht, die in einem Beispiel verwendet werden kann, in dem der
zweite Leiter 230 ein Material ist, das mit Materialien
oder Verarbeitungsvorgängen,
denen der funktionale Kern 120 ausgesetzt werden kann,
nicht kompatibel oder weniger kompatibel ist. Beispielsweise ist
in einem Ausführungsbeispiel
der zweite Leiter 230 ein Nickelmaterial. Um den funktionalen
Kern 120 für
nachfolgende Verarbeitungsvorgänge transparent
oder kompatibel mit Materialien, denen der funktionale Kern 120 ausgesetzt
werden kann, zu machen, ist die Überschicht 240 ein
Kupfermaterial. Repräsenta tiv
kann die Überschicht 240,
wenn sie vorhanden ist, eine Dicke in der Größenordnung von wenigen Mikrometer
besitzen.
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2 zeigt
eine Anzahl von leitfähigen
Durchgangslöchern
bzw. Durchkontaktierungen, die sich durch den funktionalen Kern 120 zwischen
einer Oberfläche 280 und
einer Oberfläche 290 erstrecken.
Repräsentativ sind
eine leitfähige
Durchkontaktierung 250 und eine leitfähige Durchgangskontaktierung 260 elektrisch
leitfähige
Materialien (z.B. Kupfer oder Silber) geeigneter Polarität, um mit
Energieversorgungs- oder Massekontaktpunkten des Plättchens 110 verbunden
zu werden (z.B. durch die leitfähige
Höckerschicht 125 mit
Kontaktpads auf dem Plättchen 110 gemäß 1).
Auf diese Weise erstrecken sich die leitfähige Durchkontaktierung 250 und
die leitfähige
Durchkontaktierung 260 durch die Kondensatorstruktur 140,
das Kernsubstrat 160 und die Kondensatorstruktur 150.
Die leitfähigen
Durchkontaktierungen 250 und 260 können, wenn
gewünscht, durch
Abstands- bzw. Isolierelemente (Sleeves) 270 aus einem
dielektrischen Material isoliert von Teilen der Kondensatorstruktur 140 oder
der Kondensatorstruktur 150 sein.
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3 stellt
einen Vorgang zur Bildung eines Teils eines Baugruppensubstrats
einschließlich
eines Kernsubstrats, wie beispielsweise des Kernsubstrats 160,
und Kondensatorstrukturen, wie beispielsweise der Kondensatorstruktur 140 und
der Kondensatorstruktur 150, auf gegenüberliegenden Seiten des Kernsubstrats,
dar. Insbesondere stellt 3 einen Vorgang zur Bildung
eines Teils eines Baugruppensubstrats mit Kondensatoren mit unterschiedlichem
Keramikmaterial, ausgewählt,
in einem Ausführungsbeispiel,
auf der Grundlage der Temperaturkennlinie des Keramikmaterials dar.
Eine Kondensatorstruktur, wie beispielsweise die Kondensatorstruktur 140 und/oder
die Kondensatorstruktur 150 kann gebildet und dann separat
mit dem Kernsubstrat 160 verbunden werden. Die 4 bis 9 zeigen
Bildungsvorgänge
in Verbindung mit Teilen des in 3 beschriebenen
Verarbeitungsablaufs.
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In
einem Ausführungsbeispiel
können
Keramikrezepturen zur Verwendung in einer Kondensatorstruktur eine
im allgemeinen stabile Temperaturkennlinie besitzen. Die Temperaturkennlinien
werden durch die Electronics Industries Association (EIA) markiert
bzw. bezeichnet. Für
Dielektrika der Klasse II und Klasse III (einschließlich X7R,
X5R, ZFU und Y5V) zeigt das erste Symbol die untere Grenze des Betriebstemperaturbereichs
an, das zweite zeigt die obere Grenze des Betriebstemperaturbereichs
an und das dritte zeigt die maximale Kapazitätsveränderung, die über den
Betriebstemperaturbereich erlaubt ist, an. Bezeichnungscodes vom
EIA-Typ für
Dielektrika der Klasse II und Klasse III sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 – EIA Temperaturkennliniencodes
für Dielektrika
der Klasse II und Klasse III
Niedrigtemperaturbereich | Hochtemperaturbereich | Maximale
Kapazitätsverschiebung |
Grad
Celsius | Buchstabensymbol | Grad
Celsius | Zahlensymbol | Prozent | Buchstaben-Symbol | EIA-Klasse |
+10C | Z | +45C | 2 | ±1,0% | A | II |
–30C | Y | +65C | 4 | ±1,5% | B | II |
–55C | X | +85C | 5 | ±2,2% | C | II |
| | +105C | 6 | ±3,3% | D | II |
| | +125C | 7 | ±4,7% | E | II |
| | +150C | 8 | ±7,5% | F | II |
| | +200C | 9 | ±10,0% | P | II |
| | | | ±15,0% | R | II |
| | | | ±22,0% | S | III |
| | | | +22/–33% | T | III |
| | | | +22/–56% | U | III |
| | | | +22/82% | V | III |
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4 zeigt
eine Struktur 425 eines ersten Leiters 410 aus
beispielsweise einem Nickelblatt oder -folie, die möglicherweise
eine Schicht einer Nickelpaste auf einer Oberfläche des ersten Leiters 410 (einer
Oberfläche,
wie gesehen) ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird eine Nickelpaste Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen
besitzen, um eine Haftschicht zwischen der unterlagerten Nickelfolie
und dem bald aufzubringenden überlagerten
X7R (oder X7S oder irgendeinem andere zur Aufbringung geeigneten
Temperatur-) unbearbeiteten Keramik-Folie bzw. Keramik-Green Sheet
auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird der erste Leiter 410 aus einem Ni-Green Sheet hergestellt
sein, das Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen sitzen
wird, um eine Haftung mit dem bald aufzubringenden überlagerten
X7R (oder X7S oder irgendeiner anderen für die Anwendung geeigneten
Temperatur-) Keramik-Green Sheet auszubilden.
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4 zeigt
die Struktur 425 einer Keramikschicht 420 eines
X7R (oder X7S oder irgendeines anderen für die Anwendung geeigneten
Temperatur-) Keramik-Green Sheet, das auf dem ersten Leiter 410 aufgebracht ist
(Block 310). Die Keramikschicht 420 oder das Green
Sheet ist in einem Ausführungsbeispiel
auf eine unterlagerte Nickelpastenschicht zu schichten. In einem
Ausführungsbeispiel
ist ein X7R Dielektrikum ausgewählt
mit einem Betriebstemperaturbereich von –55°C bis +125°C Bereich und einer dielektrischen
Konstant k in der Größenordnung
von 3.000. Dieses Material kann ausgewählt werden, da es eine allgemein
stabile Temperaturkennlinie besitzt (CRaumtemperatur ±10-15%).
Ein Grund für
die Auswahl eines X7R Dielektrikums besteht darin, daß die gebildete
Kondensatorstruktur auf einer Plättchenseite
eines Baugruppensubstrats positioniert werden wird, auf der die
Kondensatorstruktur hohen Temperaturen ausgesetzt werden kann (z.B.
größer als
100°C).
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Bezugnehmend
auf 3 wird folgend auf die Aufbringung eines Keramikmaterials
ein zweiter Leiter auf dem Keramikmaterial aufgebracht (Block 320). 5 zeigt
eine Struktur 435 ähnlich
der Struktur 425 in 4, einschließlich eines
zweiten Leiters (z.B. eines Nickelblatts oder -folie) 430 mit
beispielsweise einer darauf gebildeten Schicht aus Nickelpaste.
Die Nickelfolie 430 ist auf die Oberseite (wie gesehen)
der Struktur 425 geschichtet, um die Struktur 435 in 5 zu
bilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird ein erster Leiter 410 aus einem Nickel-Green Sheet
hergestellt sein, das Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen
besitzen wird, um eine Haftung an dem unterlagerten X7R (oder X7S
oder irgendeinem anderen zur Anwendung geeigneten Temperatur-) Keramik-Green
Sheet auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Beschichtung die Struktur 435 thermisch
behandelt, um organische Inhaltsstoffe abzubrennen. Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten.
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Wieder
Bezugnehmend auf 3 wird folgend auf die Bildung
eines dielektrischen Materials zwischen Leitermaterialien die Komposite-
bzw. Verbundstoffstruktur nachfolgend in einer reduzierenden Atmosphäre wärmebehandelt,
um das Green Sheet und Nickelpasten-Schichten gleichzeitig zu verdichten
(z.B. die Oberflächenenergie
zu verringern) (Block 330). Wenn einmal die Wärmebehandlung
beendet ist, wird das Produkt eine ausreichende Stärke für Packungs-
und Handhabungszwecke besitzen und wird eine ausreichend dichte Mikrostruktur
besitzen.
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Folgend
auf die Wärmebehandlung
stellt das Verfahren gemäß 3 als
einen optionalen Vorgang zur Verfügung, daß eine oder beider einer exponierten
Oberfläche
des ersten Leiters und des zweiten Leiters mit einem unterschiedlichen
elektrisch leitfähigen
Material beschichtet sind (Block 340). 6 zeigt
eine Struktur 445, in der zwei Kupferschichten auf den
oberen bzw. unteren Flächen
der Struktur 445 aufgebracht sind. Eine Kupferschicht 440 und
eine Kupferschicht 450 sind in einem Ausführungsbeispiel
durch stromlose Aufbringung gefolgt von nachfolgende Aufbringungen
auf jeweiligen Oberflächen
von Kupfer durch Elektroplattierung aufgebracht, um die Kupferschicht 440 und
die Kupferschicht 450 zu bilden. Die Kupferschicht 440 und die
Kupferschicht 450 können
eine Dicke in der Größenordnung
von wenigen Mikrometer besitzen. Alternativ kann eine Kupferschicht
durch Aufbringen einer Kupferpaste einschließlich Kupferpartikeln und einem
Sintern der Paste gebildet werden.
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Eine
Kupferbeschichtung kann wünschenswert
sein, um die Kondensatorstruktur transparent für nachfolgende Verarbeitungsvorgänge zu machen,
denen die Kondensatorstruktur oder ein Baugruppensubstrat ausgesetzt
werden kann. In einem Beispiel, in dem der erste Leiter 410 und
der zweite Leiter 430 beispielsweise ein Nickelmaterial
sind, kann es wünschenswert
sein, eine exponierte Oberfläche
des ersten oder zweiten Leiters mit einem Kupfermaterial zu beschichten.
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Wieder
auf 3 Bezug nehmend, kann zur selben Zeit, vor oder
nach der Bildung der Struktur 445 (z.B. einer Kondensatorstruktur)
eine zweite Kondensatorstruktur gebildet werden. Die zweite Kondensatorstruktur
würde bei
der Bildung desselben Baugruppensubstrats verwendet werden. Die
zweite Kondensatorstruktur könnte
jedoch ein dielektrisches Material (z.B. ein Keramikmaterial) verwenden,
das eine weniger stabile Temperaturkennlinie als das bei der Bildung
der Struktur 445 verwendete dielektrische Material besitzt.
In einem Ausführungsbeispiel
besitzt ein dielektrisches Material eine weniger stabile Temperaturkennlinie
und eine höhere
dielektrische Konstante. Gemäß 1 ist
in einem Ausführungsbeispiel
ein geeignetes dielektrisches Material ein Y5V Dielektrikum mit
einem Temperaturbereich von –25°C bis +80°C und einer
dielektrische Konstante in der Größenordnung von ungefähr 20.000.
Repräsentativ
kann eine mit einem dielektrischen Y5V Material gebildete Kondensatorstruktur
gegenüberliegend
der Plättchenseite
eines Baugruppensubstrats angeordnet sein.
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In
einem Ausführungsbeispiel
eines Bildens einer Kondensatorstruktur kann den unter Bezugnahme auf
die Blöcke 310 bis 340 beschriebenen
Verarbeitungsvorgängen
gefolgt werden. Ein Blatt (z.B. eine Folie) eines ersten Leitermaterials
mit einer repräsentativen
Dicke in der Größenordnung
von einigen Mikrometer bis einigen Zehn Mikrometer ist als ein anfängliches
Substrat ausgebildet. Ein Keramikmaterial kann auf eine Dicke in
der Größenordnung
von einem Mikrometer oder weniger auf dem ersten Leiter aufgebracht
werden (Block 350). 7 zeigt
eine Struktur 725, hergestellt aus einem ersten Leiter 710 beispielsweise
aus einem Nickelblatt oder -folie, möglicherweise mit einer Schicht
aus Nickelpaste auf einer Oberfläche
des ersten Leiters 710 (einer Oberfläche, wie gesehen). In einem
Ausführungsbeispiel
wird eine Nickelpasten-Schicht 719 Keramikpulver (z.B.
Bariumtitanat) Beimengungen besitzen, um eine Haftschicht zwischen
der unterlagerten Nickelfolie und dem bald aufzubringenden überlagerten
Y5V Green Sheet auszubilden.
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7 zeigt
die Struktur 425 mit einer Keramikschicht 720 aus
einem Y5V Green Sheet, das auf dem ersten Leiter 710 aufgebracht
ist. Die Keramikschicht 720 oder das Green Sheet ist in
einem Ausführungsbeispiel
auf eine unterlagerte Nickelpastenschicht geschichtet.
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Wieder
auf 3 Bezug nehmend wird folgend auf die Aufbringung
des Keramikmaterials auf einen ersten Leiter ein zweiter Leiter
aufgebracht (Block 360). 8 zeigt
eine Struktur 735 ähnlich
der Struktur 725 gemäß 4 mit
einem zweiten Nickelpasten-Nickelfolien-Leiter 730,
der auf die Oberseite (wie gesehen) der Struktur 725 geschichtet
ist, um die Struktur 735 in 8 zu bilden.
In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Schichtung die Struktur 735 thermisch
behandelt, um organische Inhaltsstoffe abzubrennen. Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten.
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Wieder
Bezug nehmend auf 3 wird folgend auf die Bildung
eines dielektrischen Materials zwischen Leitermaterialien die Komposite-
bzw. Verbundstoffstruktur (Struktur 735) nachfolgend in
einer reduzierenden Atmosphäre
wärmebehandelt,
um das Keramik-Green
Sheet und optionale Nickelpastenschichten gleichzeitig zu verdichten
(Block 370). Folgend auf die Wärmebehandlung stellt das Verfahren
gemäß 3 als
einen optionalen Vorgang zur Verfügung, daß einer oder beide des ersten
Leiters 710 und des zweiten Leiters 730 mit einem
unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Material beschichtet
werden. (Block 380). 9 zeigt
eine Struktur 745 mit einer Kupferschicht 740 und
einer Kupferschicht 750, die auf oberen bzw. unteren Flächen der
Struktur 745 aufgebracht sind. Die Kupferschicht 740 und
die Kupferschicht 750 können
in einem Ausführungsbeispiel
durch stromlose Aufbringung gefolgt von Elektroplattierung durch
eine Dicke in der Größenordnung
von wenigen Mikrometer aufgebracht werden.
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Bezug
nehmend auf das Verfahren gemäß 3 können die
Kondensatorstruktur 445 (6) und die Kondensatorstruktur 745 (9)
an einem Kernsubstrat, wie beispielsweise einem organischen Kernsubstrat, wie
vorstehend diskutiert, befestigt werden (Block 390). In
einem Beispiel, in dem eine Kupferschicht einen Leiter überlagert,
kann eine Aufrauhung der Kupferoberfläche (z.B. durch Ätzen) erforderlich
sein, um die Schichtung zu verbessern. Auch in dem Fall, in dem
es keine überlagerte
Kupferschicht gibt, kann eine Aufrauhung der Leiteroberflächen (z.B.
durch Ätzen)
erforderlich sein, um die Schichtung zu verbessern.
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10 zeigt
eine Struktur 1045 einschließlich eines Kernsubstrats 1010 mit
der Struktur 445 (Kondensatorstruktur) und der Struktur 745 (Kondensatorstruktur)
geschichtet auf gegenüberliegenden
Seiten der Kernstruktur 1010. Folgend auf das Schichten
der Kondensatorstrukturen auf ein Kernsubstrat, um ein Baugruppensubstrat 1045 zu
bilden, kann das Baugruppensubstrat mit Muster versehen werden (Block 360, 3).
Herkömmliche
Vorgänge
zum mit Muster versehen, wie beispielsweise mechanisches Aufbohren,
Aufbohren über
Durchgangslöcher
in dem Epoxidharz mit einem Laser, Lithograhie und Kupferbeschichtungsvorgänge, die
bei der Durchkontaktierung verwendet werden, können verwendet werden. Jede
Kondensatorstruktur kann auch mit Muster versehen werden, um einzelne
Kondensatoren zu bilden. Ein vollständiges Baugruppensubstrat kann
weiterhin Auftragschichten aus einem organischen Material (z.B.
Epoxidharz oder Glaspartikel-gefülltes
Epoxidharz) auf dem Substrat enthalten.
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Bezug
nehmend auf die in 10 gezeigte Ausrichtung ist
das Baugruppensubstrat mit der Struktur 445 versehen, mit
einem Keramikmaterial mit einer stabileren Temperaturkennlinie auf
einer Plättchenseite des
Baugruppensubstrats. 10 zeigt das Baugruppensubstrat 1045 mit
einer Plättchenseite 1050.
In einem Ausführungsbeispiel
wird die Struktur 445 eines Kondensators einschließlich eines
X7R Keramikmaterials auf der Plättchenseite 1050 gebildet.
Die X7R sollte eine flache Temperaturantwort im Hinblick auf die
dielektrische Konstante bei Zimmertemperatur aufweisen. Aufgrund
seiner Temperaturstabilität
sollte der Kondensator ausreichend Ladung bei einer relativ niedrigen
Schleifeninduktivität,
relativ zur Kondensatorstruktur 745, aufweisen, was es
für erste
Regeldifferenzanwendungen geeignet macht. Jedoch kann die dielektrische
Konstante k der Struktur 445 nicht so hoch, wie gewünscht, sein.
Die Kondensatorstruktur 745 wird alternativ in einem Ausführungsbeispiel
ausgewählt,
um eine höhere
Kapazität
bei niedrigerer Temperatur aufzuweisen, da der untere Teil des Substrats
kälter
laufen würde
als der obere Teil, der näher
dem wärmeerzeugenden
Siliziumplättchen ist.
In diesem Fall ist die Struktur 745 geeignet für einen
zweiten Regeldifferenzvorgang, bei dem eine hohe Induktivität nicht
so kritisch ist. Da die Struktur 745 ein Keramikmaterial
mit einer relativ hohen dielektrischen Konstante verwendet, ist
die Gesamtkapazität
des Baugruppensubstrats (Struktur 445 plus Struktur 745)
hoch.
-
In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
enthielt das Baugruppensubstrat 1045 eine einzelne Kondensatorstruktur
auf gegenüberliegenden
Seiten der Baugruppe. In einem anderen Ausführungsbeispiel können mehrere
Kondensatorstrukturen auf einer oder mehreren Seiten angeordnet
sein, wie beispielsweise ein Anordnen von mehreren Kondensatorstrukturen
unter Verwendung eines dielektrischen Materials mit einer stabilen
Temperaturkennlinie (z.B. CRaumtemperatur ±10-15%)
auf der Plättchenseite 1050 des
Baugruppensubstrats.
-
11 stellt
einen zweiten Vorgang eines Bilden eines Baugruppensubstrats dar,
wie beispielsweise des Baugruppensubstrats 120. Dieser
Vorgang beschreibt insbesondere die Bildung der Kondensatorstruktur 140 auf
einer Plättchenseite
des Baugruppensubstrats 120. Die 12 bis 17 zeigen
Bildungsvorgänge in
Verbindung mit einem Teil des in 11 beschriebenen
Vorgangsablaufs, besonders im Ausführungsbeispiel eines Bildens
einer Kondensatorstruktur.
-
Bezugnehmend
auf 11 ist in einem Ausführungsbeispiel eines Bildens
einer Kondensatorstruktur eines Baugruppensubstrats ein Green Sheet
aus einem Keramikmaterial ausgebildet und eine Öffnung ist in einem Bereich
entsprechend einem als unter dem Plättchenschatten einer Baugruppe
vorhergesagten Bereich hergestellt (Block 1110). In einem
Ausführungsbeispiel
kann ein keramisches Green Sheet aus einem Material ausgewählt werden,
das eine im Allgemeinen niedrigere stationäre Betriebstemperatur und eine
hohe dielektrische Konstante besitzt. Gemäß Tabelle 1 ist ein geeignetes
Material für
das keramische Green Sheet eine als Y5V klassifizierte Keramik,
mit einem Temperaturbereich von –25°C bis +80°C und einer dielektrischen Konstante
in der Größenordnung
von 20.000. Die niedrigere stationäre Betriebstemperatur des Materials macht
ein derartiges Material für
Kondensator anwendungen außerhalb
des Plättchenschattens
geeignet, wo die Temperaturbedingungen gewöhnlich den Temperaturbereich
nicht überschreiten. 12 zeigt
eine Keramikschicht oder ein Green Sheet 1220 mit einer
rechteckigen Form mit einer darin gebildeten rechteckigen Öffnung 1215.
Die Öffnung 1215 ist
in einem Ausführungsbeispiel
ausgewählt,
von einer derartigen Größe zu sein,
daß ein
Aussetzen eines Materials für
die Keramikschicht 1220 zu Temperaturen außerhalb
ihres maximalen Betriebstemperaturbereichs minimiert wird. In einem
Ausführungsbeispiel
ist die Öffnung 1215 in
einem Teil der Schicht 1220 entsprechend einem projizierten
Plättchenschatten
einer Baugruppe gebildet. Ein Weg zur Bildung der Öffnung 1215 in
der Keramikschicht 1220 ist durch mechanisches Stanzen,
Laser- oder lithographisches Ätzen.
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Bezug
nehmend auf 11 wird folgend auf die Bildung
einer Öffnung
durch ein Keramik-Green Sheet aus einem Material mit einer ersten
Temperaturkennlinie das Green Sheet auf einen ersten Leiter geschichtet (Block 1120).
In einem Ausführungsbeispiel
ist das Substrat ein Blatt (z.B. eine Folie) aus einem ersten Leitermaterial
mit einer repräsentativen
Dicke in der Größenordnung
von einigen Mikrometern bis mehreren zehn Mikrometern. 13 zeigt
eine Struktur 1225, die aus einem ersten Leiter 1210 aus
beispielsweise aus einem Nickel-Green Sheet oder einem Nickelblatt
aus Folie, möglicherweise
mit einer Schicht aus einer Nickelpaste auf einer Oberfläche des
ersten Leiters 1210 (einer Oberfläche, wie gesehen) hergestellt
ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird eine Nickelpastenschicht Keramikpulver (z-B. Bariumtitanat)
Beimengungen besitzen, um eine Haftschicht zwischen der unterlagerten
Nickelfolie und dem bald aufzubringenden überlagerten Y5V Green Sheet
auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird ein erster Leiter 710 aus einem Ni-Green Sheet hergestellt
sein, das Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen besitzt,
um eine Haftung auf dem bald aufzubringenden überlagerten Y5V Keramik-Grünblatt auszubilden. 13 zeigt
die Struktur 1225 mit einer Keramikschicht 1220 eines
Y5V Green Sheet, das auf dem ersten Leiter 1210 aufgebracht
ist. 13 ist eine Querschnitt-Seitenansicht durch die
Struktur 1225, um die Öffnung 1215 in
der Keramikschicht 1220 zu veranschaulichen.
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Bezug
nehmend auf 11 wird folgend auf die Schichtung
der Keramikschicht 1220 auf den ersten Leiter 1210 ein
zweites Keramikmaterial auf den ersten Leiter in der Öffnung der
ersten Keramikschicht geschichtet (Block 1130). Das zweite
Keramikmaterial kann aus einem Material mit einem höheren Temperaturbereich
(z.B. einer stabilen Temperaturkennlinie (CRaumtemperatur ±10-15%)),
das zur Verwendung mit Temperaturbedingungen, die typischerweise
unter einem Plättchenschatten
erfahren werden, geeignet ist, ausgewählt werden. Gemäß Tabelle
1 ist ein geeignetes Keramikmaterial ein X7R Dielektrikum mit einem
Temperaturbereich von –55°C bis 125°C und einer
dielektrischen Konstante in der Größenordnung von ungefähr 3.000.
Das Keramikmaterial mit dem hohen Temperaturbereich kann durch mechanisches
Stanzen, Laser- oder lithographisches Ätzen mit Muster versehen werden,
um in die Öffnung 1215 zu
passen (siehe 12 oder 13).
-
14 zeigt
eine Struktur 1235 einschließlich des ersten Leiters 1210 und
der Keramikschicht 1220. Die Struktur 1235 enthält auch
ein Keramikschichtsegment 1230, das in der Öffnung 1215 (siehe 13)
eines Keramikmaterials mit einem relativ hohen Temperaturbereich
auf den ersten Leiter 1210 geschichtet ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Schichtung ein zweiter Leiter auf die Struktur 1235 auf
der dielektrischen Komposite- bzw.
Verbundstoff-Schicht aufgebracht (Block 1140). 15 zeigt
eine Struktur 1245 einschließlich eines zweiten Leiters
(z.B. eines Nickelblatts oder -folie oder Nickel-Green Sheet) 1240,
das (möglicherweise
mit einer Nickelpaste zwischen dem Leiter und dem Keramikmaterial)
auf die dielektrische Schicht 1220 und die dielektrische
Schicht 1230 geschichtet ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Schichtung die Struktur 1245 thermisch
behandelt, um organische Inhaltsstoffe abzubrennen. Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten.
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Wieder
Bezug nehmend auf 11 wird folgend auf die Bildung
eines dielektrischen Komposite- bzw. Verbundstoff-Materials zwischen
Leitermaterialien die Struktur nachfolgend in einer reduzierenden
Atmosphäre
wärmebehandelt,
um das Dielektrikum und die Nickelpastenschichten gleichzeitig zu
verdichten (Block 1150).
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16 zeigt
eine Struktur 1255, die der optionalen Beschichtung eines
ersten Leiters 1210 und eines zweiten Leiters 1240 mit
einem unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Material folgt. In dem
Beispiel, in dem der erste Leiter 1210 und der zweite Leiter 1240 ein
Nickelmaterial sind, kann das Nickelmaterial mit einem Kupfermaterial
beschichtet werden. 17 zeigt eine Kupferschicht 1250,
die dem zweiten Leiter 1240 überlagert ist, und eine Kupferschicht 1260,
die dem ersten Leiter 1210 unterlagert ist. Die Kupferschicht 1250 und die
Kupferschicht 1260 können
beispielsweise unter Verwendung einer Kombination aus stromlosen
und Elektroplattierungstechniken oder durch Aufbringung einer Kupferpaste
einschließlich
Kupferpartikeln und einem Sintern der Paste aufgebracht werden.
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Wieder
Bezug nehmend auf 11 kann die Kondensatorstruktur
(die Struktur 1255 gemäß 16) an
einem Kernsubstrat, wie beispielsweise einem organischen Kernsubstrat,
wie vorstehend diskutiert, befestigt werden. In dem Beispiel, in
dem eine Kupferschicht einen Leiter überlagert, kann eine Aufrauhung
der Kupferoberfläche
erforderlich sein, um eine Schichtung zu verbessern. Auch in dem
Fall, in dem es keine überlagernde
Kupferschicht gibt, kann eine Aufrauhung der Leiteroberflächen (z.B.
durch Ätzen)
erforderlich sein, um eine Schichtung zu verbessern. Die Kondensatorstruktur
kann au einer Oberfläche
eines Basissubstrats befestigt sein. 17 zeigt
die Struktur 1255, die mit einem Kernsubstrat 1710 gekoppelt
ist. Die Struktur 1255 ist mit einer Plättchenseite 1750 des
Kernsubstrats 1710 gekoppelt. Eine zweite Kondensatorstruktur
(Kondensatorstruktur 1755) kann mit einer gegenüberliegenden
Seite des Kernsubstrats 1710 verbunden sein. Das Baugruppensubstrat
könnte
dann gemäß Techniken,
wie vorstehend unter Bezugnahme auf Block 395 gemäß 3 beschrieben,
mit Muster versehen werden (Block 1170).
-
Wie
in 17 gezeigt, wird die dielektrische Schicht 1230 mit
in einem Ausführungsbeispiel
einem relativ hohen Temperaturbereich derart angeordnet, daß sie einen
Bereich unter einem projizierten Plättchenschatten enthält. Es wird
geschätzt,
daß die
Dimensionen (Länge
und Breite) der dielektrischen Schicht 1230 sich unter
den projizierten Plättchenschatten
erstrecken oder innerhalb eines projizierten Plättchenschattens sind, abhängig beispielsweise
von gewünschten
Betriebsbedingungen und einer Gesamtkapazität des Baugruppensubstrats.
In einem Ausführungsbeispiel,
in dem eine zweite Kondensatorstruktur (Struktur 1755)
auf eine gegenüberliegende
Seite des Kernsubstrats 1710 geschichtet ist, kann die
Kondensatorstruktur mit einem dielektrischen Material mit einer
im Allgemeinen niedrigeren statischen Betriebstemperatur (aufgrund
ihres entfernten Orts relativ zu einem in Betrieb befindlichen Plättchen)
und einer hohen Kapazität
gebildet sein. Ein geeignetes dielektrisches Material würde ein
Y5V Material sein.
-
Das
unter Bezugnahme auf die 11 bis 17 beschriebene
Ausführungsbeispiel
erkennt an, daß im
Betrieb die Temperatur auf einer Baugruppe nicht einheitlich ist.
Somit werden in einem Ausführungsbeispiel der
Herstellung einer Baugruppe Kondensatoren mit einem höheren Temperaturbereich
(typischerweise einer niedrigeren Kapazität) nur an den heißesten Punkten
benötigt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
werden Kondensatoren mit unterschiedlichen Bereichen an unterschiedlichen
Punkten auf einer Baugruppe verwendet. Auf diese Weise können mehr
Kapazitäten
auf einer Baugruppe angeordnet werden, da niedrigere Temperaturbereiche
typischerweise zu einer höheren
mittleren Kapazität
führen.
Weiterhin neigen Kondensatoren mit höheren Temperaturbereichen dazu,
mehr zu kosten als Kondensatoren mit niedrigeren Temperaturbereichen.
Somit können
die Gesamtkosten einer Energieabgabe mit einer Auswahl von Kondensatoren
mit unterschiedlichen Temperaturbereichen gesenkt werden. 18 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Baugruppe mit zwei verschiedenen Kondensatoren, einer mit
einem höheren
Temperaturbereich als der andere. Temperaturbereiche von dielektrischen
Materialien von Kondensatorstrukturen können bestimmt werden, beispielsweise durch
die in der vorstehenden Tabelle 1 dargelegten Kennliniencodes. In
einem Ausführungsbeispiel
verwenden Kondensatoren 1820 einer Baugruppe 1810 ein
dielektrisches X7R Material (125°C, ±15 Prozent)
für Bereiche
der Baugruppe 1810, denen hohe Temperaturen vorhergesagt
sind, und Kondensatoren 1830 verwenden ein dielektrisches
X5R Material (85°C, ±15 Prozent)
für Bereiche,
denen niedrigere Temperaturen vorhergesagt sind. Durch Verwendung
von X7R-eingestuften Kondensatoren nur in Bereichen, denen hohe
Temperaturen vorhergesagt sind (z.B. unter einem Plättchenschatten)
und X5R-eingestuften
Kondensatoren an kälteren
Orten, kann die Gesamtkapazität
der Baugruppe 1810 vergrößert werden.
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen
werden Techniken zur Bildung von Kondensatorstrukturen beschrieben,
bei denen ein Keramikmaterial auf eine leitfähige Folie, wie beispielsweise
eine Nickel- oder Kupferfolie geschichtet werden kann. Repräsentative
Ausführungsbeispiele
beschreiben auch die Verwendung einer leitfähigen Folie als eine Elektrode
und einer leitfähigen
Paste als eine andere Elektrode. Ein Anliegen der Verwendung einer
Paste oder eines Green Sheet für
eine oder beide Elektroden besteht darin, daß, wenn ein Kondensator in
einem Green- bzw. unbearbeiteten Zustand gepreßt wird, die Paste durch das
Keramikmaterial extrudiert werden kann und die gegenüberliegende
Elektrode kontaktiert, was in einem Kurzschluß resultiert. Ein Problem mit
einer Verwendung leitfähiger
Blätter
oder Folien besteht darin, daß die
Haftungsstärke
zwischen der Keramik und einem Leiter schwach ist und die Keramik
sich von der leitfähigen
Folie ablösen
kann. Es wurden Versuche gemacht, leitfähige Folien sowohl als die
oberen als auch als die unteren Elektroden zu verwenden, jedoch
können
die organischen Inhaltsstoffe in dem Keramikmaterial während einer Verarbeitung
nicht ausgasen, was zu einem Auswölben/Brechen der Kondensatorstruk turen
führen
kann. 19 beschreibt einen Vorgang
zur Bildung einer Kondensatorstruktur unter Verwendung leitfähiger Blätter bzw.
Folien. Die 20 bis 22 zeigen
Bildungsvorgänge
in Verbindung mit Teilen des in 19 beschriebenen
Vorgangsablaufs.
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Bezug
nehmend auf 19 werden in einem Vorgang zur
Bildung einer Kondensatorstruktur erste und zweite Leiter von leitfähigen Blättern oder
Folien ausgebildet und Öffnungen
durch eine Dicke der leitfähigen
Blätter
bzw. Folien gebildet (Block 1910). 20 zeigt
einen ersten Leiter 2010 und einen zweiten Leiter 2020,
die zur Verwendung als Leiter eines Dünnschicht-Kondensators geeignet
sind. Der erste Leiter 2010 und der zweite Leiter 2020 sind
repräsentativ
ein Nickel- oder Kupferblatt (z.B. Folie) mit einer Dicke in der
Größenordnung
von einigen Mikrometer bis zu einigen zehn Mikrometer abhängig von
den bestimmten Entwurfsparametern. Wie veranschaulicht, besitzen
jeder des ersten Leiters 2010 und des zweiten Leiters 2020 eine Anzahl
von durch eine Dicke des Blatts gebildeten Löchern. 20 zeigt
den ersten Leiter 2010 mit sich vollständig durch eine Dicke des Blatts
erstreckenden Öffnungen 2015 und
den zweiten Leiter 2020 mit sich vollständig durch eine Dicke des Blatts
erstreckenden Öffnungen 2025. Öffnungen
können
unter Verwendung von Laserbohr- oder Ätztechniken gebildet werden.
In einem Ausführungsbeispiel
wird die Anzahl von Öffnungen maximiert,
um den Streß pro
Verbindung (Verbindung zwischen Öffnungen)
in den jeweiligen Blättern
zu verringern. Repräsentative Öffnungen
in der Größenordnung
von 10 bis 50 Mikrometern sind geeignet.
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Bezug
nehmend auf 19 enthält folgend auf die Bildung
von Öffnungen
in den ersten und zweiten Leitern das Verfahren ein Einbringen eines
Materials in die Öffnung,
die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) zwischen einem
CTE für
ein Material des Leiters und einem CTE eines Keramikmaterials besitzt,
das in diesem Ausführungsbeispiel
als ein Dielektrikum des Kondensators dienen wird (Block 1920).
In einem Ausführungsbeispiel
ist ein geeignetes CTE-passendes Material für eine Aufbringung in die Öffnungen in
dem Leiter eine Metall/Keramikpaste mit Metallpartikeln ähnlich einem
Material für
den Leiter und Keramikpartikeln ähnlich
einem Material für
das Keramikmaterial, das für
das Dielektrikum verwendet werden wird. In einem Ausführungsbeispiel
ist eine Paste aufgebracht, um die Öffnungen teilweise zu füllen, d.h.
sich teilweise durch eine Dicke des ersten bzw. zweiten Leiters
zu erstrecken. In einem Ausführungsbeispiel
ist das in den Öffnungen
in den Leitern gebildete Material selbst leitfähig, um die Gesamtkapazität der Struktur
(C = kA/t, wobei A gleich der Fläche
des Leiters ist) nicht zu verringern.
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Im
Allgemeinen wird ein Keramik-Green Sheet Organisches verlieren und
während
eines Hochtemperatur-Sintervorgangs mit einem sich ergebenden Schrumpfen
von ungefähr
zwanzig Prozent verdichten. Jedoch, auch, obwohl das Keramikmaterial
einen niedrigeren CTE als Metall (z.B. 7ppm/C gegenüber 17ppm/C für Nickel)
besitzt, kann es möglich
sein, die Keramik- und Metallspannungen anzupassen. Wenn ein Schrumpfen
des Keramik-Green Sheet auf 9 Prozent angepaßt ist, kann eine Keramikschicht
unter einem Kompressionsdruck sein. Ein Kompressionsdruck wird Haftung/Beibehaltung
zwischen einer Keramik und einer anderen Schicht ausbilden. In einem
Ausführungsbeispiel
kann ein Material 2030 seine CTE abgestimmt haben, um unter
einem größeren Kompressionsdruck
zu sein. Auf diese Weise kann das Material 2030 agieren,
um ein Keramik-Green Sheet anstelle eines Kondensators zu halten.
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21 zeigt
den ersten Leiter 2010 und den zweiten Leiter 2020 mit
einer Metall/Keramikpaste 2030, die die Öffnungen 2015 bzw. 2025 teilweise
füllt.
Eine Technik zur Aufbringung einer Metall/Keramikpaste ist durch
einen Spachtelvorgang über
die Oberfläche
jedes Leiters.
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Wieder
Bezug nehmend auf 19 kann folgend auf die Einbringung
eines CTE-passenden
Materials und die Bildung von Öffnungen
in den ersten und zweiten Leitern ein dielektrisches Material, wie
beispielsweise ein Keramikmaterial zwischen die Leiter geschichtet
werden (Block 1930). 22 zeigt
ein Keramikmaterial 2040, das zwischen dem ersten Leiter 2010 und
dem zweiten Leiter 2020 angeordnet ist. Das Keramikmaterial 2040 ist
beispielsweise Bariumtitanat oder Barium, Strontiumtitanat mit einer
Dicke in der Größenordnung
von einem Mikrometer oder weniger. Das Keramikmaterial 2040 kann
zwischen den Leitern als ein Green Sheet aufgebracht sein.
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Wieder
Bezug nehmend auf 19 wird folgend auf die Schichtung
eines Keramikmaterials zwischen die ersten und zweiten Leiter die
Komposite- bzw. Verbundstoff-Struktur thermisch behandelt, um Organisches abzubrennen.
Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten. Die Komposite-
bzw. Verbundstoff-Struktur kann nachfolgend in einer reduzierenden
Atmosphäre
wärmebehandelt
werden, um das Keramikmaterial zu verdichten (Block 1940).
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22 zeigt
die Keramikschicht 2040 zwischen dem ersten Leiter 2010 und
dem zweiten Leiter 2020.
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Die
vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein Bilden von Kondensatorstrukturen
innerhalb von Baugruppensubstraten. Ähnliche Techniken können bei
der Bildung von Kondensatoren in anderen Umgebungen, wie beispielsweise
in gedruckten Verdrahtungskarten (z.B. gedruckten Schaltungskarten)
verwendet werden.
-
In
der vorstehenden genauen Beschreibung wird auf bestimmte Ausführungsbeispiele
davon Bezug genommen. Es wird jedoch offensichtlich, daß verschiedene
Modifikationen und Veränderungen
daran ohne Abweichung von der weiteren Idee und dem Schutzumfang
der folgenden Ansprüche
erfolgen können.
Die Beschreibung und die Zeichnung sind demzufolge eher in einem
veranschaulichenden als in einem beschränkenden Sinn zu betrachten.
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Zusammenfassung:
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Ein
Verfahren einschließlich
eines Aufbringens einer Aufschlämmung
eines Kolloids mit einer Menge von Nanopartikeln eines Keramikmaterials
auf ein Substrat; und einem thermischen Behandeln der Aufschlämmung, um
eine Dünnschicht
zu bilden. Ein Verfahren einschließlich eines Aufbringens einer
Vielzahl von Nanopartikeln auf ein Keramikmaterial auf vorbestimmte
Orte über
eine Oberfläche
eines Substrats; und ein thermisches Behandeln der Mehrzahl von
Nanopartikeln, um eine Dünnschicht
zu bilden. Ein System einschließlich
einer Recheneinrichtung mit einem Mikroprozessor, wobei der Mikroprozessor
mit einer gedruckten Schaltungskarte durch ein Substrat gekoppelt
ist, wobei das Substrat zumindest eine auf einer Oberfläche gebildete Kondensatorstruktur
enthält,
wobei die Kondensatorstruktur eine erste Elektrode, eine zweite
Elektrode und ein zwischen der ersten Elektrode und der zweiten
Elektrode angeordnetes Keramikmaterial aufweist, wobei das Keramikmaterial
säulenartige
Körner
enthält.