DE1227095B

DE1227095B - Duennfilmschaltkreis fuer digitale und analoge Schaltkreise im MHz-Gebiet

Info

Publication number: DE1227095B
Application number: DEST20732A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Hans Reiner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1963-06-14
Filing date: 1963-06-14
Publication date: 1966-10-20
Also published as: BE649254A; CH414785A; US3275894A; NL6406665A; GB1014572A

Description

Dünnfilmschaltkreis für digitale und analoge Schaltkreise im MHz-Gebiet Die Erfindung betrifft Dünnfilmschaltkreise, insbesondere die Leitungsführung bei Dünnfilmschaltkreisen für logische Schaltungen, die im MHz-Gebiet arbeiten.
In der Hoch- und Höchstfrequenztechnik besteht allgemein die Forderung, die Betriebsspannungsquellen wechselstrommäßig so zu überbrücken, d. h. kurzzuschließen, daß keine unerwünschten Kopplungen zwischen den verschiedenen Stufen über die Spannungsquelle entstehen. Beispielsweise wird ein bestimmter Punkt eines Netzwerkes wechselstrommäßig an Masse und gleichstrommäßig auf ein bestimmtes Potential gelegt. Dazu verwendet man in bekannter Weise Siebketten oder Siebglieder, z. B. Kondensatoren, die parallel zur Spannungsquelle gelegt werden und diese wechselstrommäßig kurzschließen. Die Forderungen an .die Abblockung steigen mit steigender Frequenz.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind Durchführungskondensatoren bekanntgeworden, über die die Versorgungsspannung in elektrisch vollständig abgeschlossene Baueinheiten eingeführt werden.
Diese Technik wird besonders in den Eingangsstufen von UKW-Rundfunk- und von Fernsehempfängern angewendet.
Ebenso wie bei den Rundfunkgeräten im MHz-Gebiet ist es bei schnellen logischen Schaltungen notwendig, die Versorgungsspannungen möglichst nahe an den Schaltelementen abzublocken.
Zweck des Abblockens ist einmal, die Versorgungsspannung an der Schaltung selbst auch bei wechselnder Belastung möglichst konstant zu halten, zum anderen aber, Störungen bei anderen Schaltungen infolge Kopplung über den Innenwiderstand der gemeinsamen Spannungsversorgung zu vermeiden.
Beide Aufgaben des Abblockkondensators sind wichtig. Für die Konstanthaltung der Spannung ist es entscheidend, daß der bei der Frequenz der Störungen gemessene Wechselstromwiderstand der Stromversorgungsleitung, gemessen von der abzublockenden Schaltung aus, möglichst niedrig ist. Bei hohen Frequenzen bedeutet dies, daß die Induktivität dier Leitungen zwischen Schaltung und Abblockkondensator .sowie dessen Eigeninduktivität möglichst niedrig sein sollen.
Für die Vermeidung unerwünschter Kopplungen zwischen den Schaltungen ist dagegen von Bedeutung, daß die Eigeninduktivität des Kondensators zusammen mit der Induktivität der Leitung vom Abzweigpunkt zum Abblockkondensator hin so niedrig wie möglich sein sollen. Für diese letztere Aufgabe ist es bei schnellen digitalen Schaltungen wichtig, Induktivitätswerte von 10-9 H zu erreichen.
Im Zusammenhang mit anders gearteten Aufgaben ist schon ein Mehrfachkondensator bekanntgeworden der zwei Gruppen von jeweils unter sich parallelen elektrischen Streifen aufweist, von denen die eine im Grenzfall aus einem einzigen leitenden Streifen besteht, und bei dem die beiden Gruppen unter Einfügung mindestens einer dielektrischen Schicht. derart aufeinandergelegt sind, daß sich ,die leitenden Streifen ganz oder teilweise decken. Dieser Mehrfachkondensator ist auch mit sich kreuzenden Streifengruppen bekannt. Er wurde besonders zur Symmetrierung von Leitungen in Fernmeldeanlagen verwendet, wobei man mit diesem Kondensator hauptsächlich einen billigen Mehrfachkondensator herstellen wollte, bei dem die Einzelkondensatoren in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Diese Kondensatoren werden in üblicher Weise mit Lötfahnen versehen und werden mit mehr oder weniger kurzen Leitungen in die Verdrahtung eingelötet.
Dagegen geht die Erfindung von der Aufgabe aus, die oben angedeutet wurde, und zwar, daß es bei schnellen logischen Schaltungen notwendig ist, die Versorgungsspannungen möglichst nahe .an den Schaltelementen abzublocken.
Die Erfindung betrifft einen Dünnfilmschaltkreis für digitale und analoge Schaltkreise im MHz-Gebiet. Sie ist gekennzeichnet durch .eine solche Leitungsführung der Signalleitungen und der Versorgungsleitungen, daß sich Kreuzungspunkte der Signalleitungen untereinander oder der Versorgungsleitungen untereinander oder der Signalleitungen mit den Versorgungsleitungen ergeben, deren Kapazitäten im Schaltkreis verwendet werden.
Die Kapazität des Kreuzungspunktes hat bei einer solchen Leitungsführung eine extrem niedrige Serieninduktivität, da der Kondensator selbst keine Zuleitungen besitzt. Der Vorteil der Erfindung besteht also darin, daß zwei schwierige Probleme, die bei gedruckten Schaltungen im allgemeinen und bei. Dünnfilmschaltkreisen für hohe Frequenzen im besonderen auftreten, auf einfache Weise gelöst sind. Das erste Problem besteht in der Ausbildung der Leitungskreuzungen bei gedruckten Schaltungen und das zweite in der zweckmäßigen Ausbildung der Abblockkondensatoren. Erst durch die Lösung gemäß der Erfindung werden Leitungskreuzungen möglich, und diese Leitungskreuzungen werden gleichzeitig zweckmäßig verwendet.
Der Dünnfilmschaltkreis kann so ausgebildet sein, daß zur Erzielung einer optimalen Abblockwirkung die Nullpotential führende Leitung als niederohmiger durchgehender- Leitungszug ausgebildet ist und die Zufühiungsläitungen von den Versorgungsspannungen zu den Schaltelementen die erste Leitung in der gleichen Ebene kreuzen und, daß die Kreuzungspunkte als Abblockkondensatoren verwendet werden.
Die Zuführungsleitungen können ebenfalls zur Erzielung., eines- niedrigen ohmschen Widerstandes verstärkt ` werden.
Die-Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die Anordnung der Spannungszuführungsleitungen bei einem Dünnfilmschaltkreis mit den Kreuzungspunkten gemäß der Erfindung.
Mit 1 ist der Film bezeichnet, der als Träger der Schaltungsanordnung dient. Es ist nur der Teil der Filmfläche dargestellt, der die Spannungszuführungen enthält; die - anderen Teile, die die eigentliche Schaltung enthalten, sind weggelassen, da diese für das- Verständnis -der Erfindung nicht erforderlich sind. Es ist -angenommen, daß zur Speisung der Schaltung zwei positive -Spannungen (-f-8 V und +4V) und eine negative Spannung (-4V) vorgesehen sind. Die Zuführungsleitungen der positiven Spannungen 3, 4 bestehen in der einfachsten Form aus Tantal, das zur Isolation oxydiert ist. Der Nullleiter wird, rechtwinklig kreuzend, als Goldschicht über die oxydierten Tantalleiter aufgedampft.
Auf diese Weise entstehen unipolare Kondensatoren 6, 7 genügender Kapazität. Es ist also nicht erforderlich, zusätzlich zu der Goldschicht noch besondere Dielektrika aufzubringen. Die Polarität der Kondensatoren ist durch den Aufbau der Schicht gegeben. Um eine Beschädigung der Kondensatoren zu verhindern; ist es zweckmäßig, in die Leitungen von den Spannungsquellen entsprechend .gepolte Gleichrichter zu legen.
Der Abblockkondensator 8 für die negative Spannung ist wegen der Polung umgekehrt aufgebaut. Als durchgehender Leiter dient eine Schicht um Gold oder auch einem geeigneten anderen Metall 5, über die am »Kreuzungspunkt« die Tantalschicht aufgebracht und mit dem Nulleiter verbunden wird.
Bei der Realisierung der Abblockkondensatoren treten noch verschiedene Schwierigkeiten auf. Zunächst ist der Widerstand der Tantalschicht bei den betrachteten Schaltkreisen nicht vernachlässigbar klein. Ohmsche Widerstände in den Zuführungen für die Versorgungsspannungen sind nicht erwünscht. Auf dem Nulleiter sind Widerstände über 1 Ohm nicht zulässig. Um diese Forderungen zu berücksichtigen, kann man die Tantalzuleitungen bis an die Kreuzungsstelle mit Gold verstärken oder an der Kreuzungsstelle den Tantalleiter mit Tantal oder einem anderen geeigneten Metall verstärken oder an der Kreuzungsstelle die Tantalschicht verbreitern. Auch kann man alle diese Maßnahmen gleichzeitig treffen. In der Zeichnung sind die Verstärkung und die Verbreitung gezeigt.
Der Abblockkondensator gemäß der Erfindung hat also keinerlei Zuführungsdrähte, die eine schädliche Induktivität aufweisen. Auf diese Weise wird die Serieninduktivität des Kondensators praktisch vernachlässigbar klein. Die sich ergebenden Kapazitätswerte der Kondensatoren liegen bei- 0,05 @F; jedoch sind auch andere Werte denkbar. Für die Abblokkung der Versorgungsspannungen bei Dünnfilmschaltkreisen ist dieser Wert sehr günstig.

Claims

Patentansprüche: 1. Dünnfilmschaltkreis fürdigitale und analoge Schaltkreise im MHz-Gebiet, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h eine solche Leitungsführung der Signalleitungen und der Versorgungsleitungen, daß sich Kreuzungspunkte der Signalleitungen untereinander oder der Versorgungsleitungen (2, 3, 4, 5) untereinander oder der Signalleitungen mit den Versorgungsleitungen ergeben, deren Kapazitäten (6, 7, 8) im Schaltkreis verwendet werden.
2. Dünnfilmschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer optimalen Abblockwirkung die Nullpotential führende Leitung als niederohmiger durchgehender Leitungszug ausgebildet ist und die Zuführungsleitungen von den Versorgungsspannungen zu den Schaltelementen die erste Leitung in der gleichen Ebene kreuzen und daß die Kreuzungspunkte als Abblockkondensatoren verwendet werden.
3. Dünnfilmschaltkreis nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei sich kreuzenden Leitern einer aus oxydiertem Tantal und der andere aus Gold besteht.
4. Dünnfil'mschaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei positiven Versorgungsspannungen eine niederohmige Goldschicht für den auf Nullpotential liegenden Leiter verwendet wird.
5. Dünnfilmschaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines niedrigen ohmschen Widerstandes die aus Tantal bestehenden Leitungen bis zur Kreuzungsstelle mit Gold und an der Kreuzungsstelle mit Tautal verstärkt werden und/oder daß an der Kreuzungsstelle die Tantalschicht verbreitert wird.
6. Dünnfilmschaltkreis nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei negativer Versorgungsspannung der an dieser Spannung liegende Leiter aus Gold und der am Nullpotential liegende Leiter aus Tautal besteht, der direkt mit dem aus Gold bestehenden gemeinsamen Nulleiter verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1142 659; österreichische Patentschrift Nr. 168 843.