DE19847946A1

DE19847946A1 - Mehrlagen-Leiterplatte mit integriertem Kondensator

Info

Publication number: DE19847946A1
Application number: DE1998147946
Authority: DE
Inventors: Torsten Mehlhorn; Martin Goldberg; Eduard Grasser; Bernd Straehler; Joerg Trodler; Volkmar Sommer; Peter Straub; Marian Lancki; Heinz Meissmer
Original assignee: PPC ELECTRONIC AG CHAM; Siemens AG
Current assignee: PPC ELECTRONIC AG CHAM; Siemens AG
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-04-27

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrlagen-Leiterplatte mit integriertem Kondensator, der eine erste flächenhafte Elektrode aus Metall, eine isolierende Zwischenschicht aus einem Oxid desselben Metalls und eine zweite flächenhafte Elektrode aus einem weiteren Metall aufweist. DOLLAR A Um in einer solchen Mehrlagen-Leiterplatte den integrierten Kondensator verhältnismäßig einfach herstellen zu können, ist die erste flächenhafte Elektrode eine Aluminiumeinlage (2), die mindestens eine Aluminiumoxidschicht (5) als Zwischenschicht aus Aluminiumoxid trägt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrlagen-Leiterplatte mit integriertem Kondensator, der eine erste flächenhafte Elektrode aus Metall, eine isolierende Zwischenschicht aus einem Oxid desselben Metalls und eine zweite flächenhafte Elektrode aus einem weiteren Metall aufweist.

Eine Mehrlagen-Leiterplatte dieser Art ist aus der US-Patent schrift 5,745,334 bekannt. Bei dieser Mehrlagen-Leiterplatte ist ein integrierter Kondensator in der Weise gebildet, daß bei der Herstellung der Mehrlagen-Leiterplatte eine erste flächenhafte Elektrode als Schicht aus Tantal oder Hafnium auf eine auf einer Isolierschicht der Leiterplatte befind liche Kupferschicht aufgebracht ist; auf die Schicht aus Tantal oder Hafnium ist eine Zwischenschicht aus Tantal- oder Hafniumoxid aufgetragen, die ihrerseits von einer Kupfer schicht bedeckt ist. Diese zweite Kupferschicht bildet eine zweite flächenhafte Elektrode des integrierten Kondensators, während die Zwischenschicht das Dielektrikum darstellt. Außen auf der zweiten Kupferschicht befindet sich eine weitere Iso lierschicht der Mehrlagen-Leiterplatte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrlagen-Lei terplatte vorzuschlagen, in die sich mit vergleichsweise ge ringem Aufwand ein Kondensator integrieren läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Mehrlagen-Leiter platte der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die erste flächenhafte Elektrode eine Aluminiumeinlage, die eine Alumi niumoxidschicht als isolierende Zwischenschicht trägt.

Es ist zwar aus der US-Patentschrift 5,155,655 eine Mehrla gen-Leiterplatte mit Integriertem Kondensator bekannt, bei dem die beiden flächenhaften Elektroden aus dünnen Aluminium blechen bestehen können, jedoch ist bei diesem integrierten Kondensator als Zwischenschicht bzw. Dielektrikum ein Mate rial aus einem gewebten Stoff mit Harz verwendet.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Mehrlagen- Leiterplatte besteht darin, daß sie vergleichsweise einfach hergestellt werden kann. Dies ist darin begründet, daß die erste flächenhafte Elektrode eine Aluminiumeinlage ist, auf der durch Oxidation eine Aluminiumoxidschicht gebildet ist. Es bedarf daher bei der erfindungsgemäßen Mehrlagen-Leiter platte keiner zusätzlichen leitenden Schicht als Tragkörper für die erste flächenhafte Elektrode. Es entfällt somit ein entsprechender Fertigungsschritt.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die erste flächenhafte Elektrode eine Aluminiumplatte ist. Diese Alumi niumplatte trägt nicht nur zur mechanischen Stabilität der Mehrlagen-Leiterplatte bei, sondern bildet aufgrund ihres verhältnismäßig großen Querschnitts einen geringen Wider stand, wodurch die im Vergleich zum Kupfer geringere Leitfä higkeit des Aluminiums im wesentlichen kompensiert wird.

Ferner wird es als sehr vorteilhaft erachtet, wenn sich auf der Aluminiumoxidschicht eine Schicht aus einem hochdielek trischen Material befindet. Bei diesem Material kann es sich um ein Titanat, beispielsweise um Barium-Strontium-Titanat (Ba 0,5 Sr 0,5 Ti 0,3), oder um ein hochdielektrisches Poly mer handeln, wie es in dem Buch Ku/Liepins, "Electrical Properties of Polymers", Hanser Publishers auf den Seiten 36 und 37 beschrieben ist. Das Titanat steht als Pulver zur Ver fügung und kann daher z. B. mittels Sputtern auf die Alumini umoxidschicht aufgebracht werden, wodurch diese in vorteil hafter Weise unter weitgehender Schließung ihrer Poren ver siegelt wird. Die Verwendung der hochdielektrischen Materia lien verbessert die EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) -Eigenschaft der Mehrlagen-Leiterplatte und trägt wegen der starken Zunahme der elektrischen Verluste ab ca. 1 MHz bei entsprechend eingesetzten Leiterplatten zur Dämpfung von Strukturresonanzen bei.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Schnitt durch einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel der er findungsgemäßen Mehrlagen-Leiterplatte dargestellt.

Die Figur zeigt eine Mehrlagen-Leiterplatte 1, die unter an derem mit einer Aluminiumplatte 2 versehen ist. Die Alumini umplatte 2 trägt sowohl auf ihrer Oberseite 3 als auch auf ihrer Unterseite 4 eine Aluminiumoxidschicht 5 bzw. 6.

Auf den von der Aluminiumplatte 2 abgewandten Seiten der Alu miniumoxidschicht 5 bzw. 6 befinden sich Kupferschichten 7 bzw. 8. Die Aluminiumplatte 2 bildet eine erste flächenhafte Elektrode und die Kupferschicht 7 bzw. 8 eine zweite flächen hafte Elektrode jeweils eines in der Mehrlagen-Leiterplatte 1 integrierten Kondensators, der als Dielektrium bzw. Zwischen schicht die Aluminiumoxidschicht 5 bzw. 6 aufweist. Auf die Kupferschichten bzw. zweiten flächenhaften Elektroden 7 und 8 sind Schichten 9 und 10 aus Isolierstoff aufgetragen, an die sich in der Figur nach oben bzw. nach unten weitere leitende Schichten mit weiteren isolierenden Schichten anschließen können, wie es bei Mehrlagen-Leiterplatten üblicherweise der Fall ist.

Um die erste flächenhafte Elektrode in Form der Aluminium platte 2 zu kontaktieren, ist sowohl in der Isolierschicht 9, als auch in der die zweite flächenhafte Elektrode bildenden Kupferschicht 7 und der Aluminiumoxidschicht 5 jeweils ein Durchgangsloch vorgesehen, das mit einem leitfähigen Mate rial, vorzugsweise einem Lot, zur Bildung eines elektrischen Anschlußelementes 11 ausgefüllt ist. Dabei ist darauf geach tet, daß das Anschlußelement 11 isoliert von der zweiten flä chenhaften Elektrode 7 verläuft. Ein weiteres Anschlußelement 12 ist durch ein Durchgangsloch in der Isolierschicht 9 bis zu der zweiten flächenhaften Elektrode bzw. Kupferschicht 7 geführt, wodurch dort eine galvanische Kontaktstelle gebildet ist.

Soll in der Mehrlagen-Leiterplatte 1 ein weiterer Kondensator in integrierter Form gebildet werden, dann ist ein dem weite ren Anschlußelement 12 entsprechendes Anschlußelement 13 von der Unterseite her durch eine weitere Isolierschicht 10 bis zur Kupferschicht 8 geführt.

Claims

1. Mehrlagen-Leiterplatte mit integriertem Kondensator, der

- eine erste flächenhafte Elektrode aus Metall,
- eine isolierende Zwischenschicht aus einem Oxid desselben Metalls und
- eine zweite flächenhafte Elektrode aus einem weiteren Me tall aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
- die erste flächenhafte Elektrode eine Aluminiumeinlage (2) ist, die mindestens eine Aluminiumoxidschicht (4, 5) als isolierende Zwischenschicht trägt.

2. Mehrlagen-Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die erste flächenhafte Elektrode eine Aluminiumplatte (2) ist.

3. Mehrlagen-Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- sich auf der Aluminiumoxidschicht eine Schicht aus einem hochdielektrischen Material befindet.