DE19949378A1 - Abgeschirmte impedanzgesteuerte Gatling-Geschütz-Durchkontaktierung - Google Patents
Abgeschirmte impedanzgesteuerte Gatling-Geschütz-DurchkontaktierungInfo
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Abstract
Eine "Gatling-Geschütz"-Durchkontaktierung zum Verbinden einer Schaltungsanordnung von einer ersten Seite eines Substrates oder einer gedruckten Schaltungsplatine aus mit einer zweiten Seite des Substrates oder der Platine wird geschaffen. Die vorliegende Durchkontaktierungsstruktur weist eine Mittelleiterdruckkontaktierung auf, die von einer Mehrzahl von Massendurchkontaktierungen umgeben ist. Die Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen schirmen die Leiterdurchkontaktierung ab, und liefern folglich eine elektrische Trennung für die Leiterdurchkontaktierung von dem Rest der Schaltungsanordnung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Leiterdurchkontaktierung mit der leitfähigen Struktur auf dem Substrat durch eine Drahtverbindung verbunden.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Mikro
schaltungen und insbesondere auf eine "Gatling-Geschütz"-
Durchkontaktierung, die eine Durchkontaktierung mit einer
Mittelleiterdurchkontaktierung ist, die von Massedurchkon
taktierungen umgeben ist.
Die heutigen komplexen integrierten Schaltungen verwenden
typischerweise mehrere Millionen Transistoren auf einem ein
zigen integrierten Schaltungssubstrat. Mehrere Schichten ei
nes leitfähigen Materials sind über dem Substrat angeordnet
gebildet, damit diese Millionen von Transistoren verbunden
sind und als ein Ganzes wirken. Um die elektrische Kommu
nikation zwischen den leitfähigen Schichten zu vereinfachen,
werden Durchkontaktierungsstrukturen verwendet. Die Durch
kontaktierungen sind Öffnungen, die durch die dielektrischen
Schichten zwischen einer ersten leitfähigen Schicht und ei
ner zweiten leitfähigen Schicht geätzt werden.
Die Schaltungsplatinenverbindungen lassen sich allgemein in
drei Kategorien einteilen. Die erste Kategorie verwendet
eine laminierte epoxydgefüllte Ummantelung. Die einzelnen
Schichten weisen elektronisch leitfähige Wege aus struktu
riertem Kupfer auf. Die zweite Kategorie verwendet eine Ba
sisstruktur einer gefüllten Epoxydummantelung. Diese Basis
wird daraufhin mit mehreren Schichten aus photobelichtbaren
Dielektrikum und aus strukturiertem Kupfer bedeckt. Die
dritte Kategorie besteht aus mehreren Schichten einer lami
nierten Keramik, wobei das Kupfer einzeln strukturiert ist.
Die vorliegende Erfindung ist auf das Bilden von "Gatling-
Geschütz"-Durchkontaktierungen bezüglich der zweiten Kate
gorie gerichtet, obwohl die Konzepte hierin auf die anderen
zwei Verbindungsschemata angewendet werden können.
Durchkontaktierungen können durch Bohren von Löchern und ein
darauffolgendes Metallisieren der Wege durch die Löcher ge
bildet werden. Die Durchkontaktierungslöcher können sich
durch die vollständige Mehrschichtplatine erstrecken. In
dieser Konfiguration sind die Durchkontaktierungen mit jeder
Kupfer- (d. h. leitfähigen) Schicht elektrisch gekoppelt.
Alternativ können die Durchkontaktierungen unter Verwendung
einer herkömmlichen photobelichtungserzeugten Durchkontak
tierungsstruktur gebildet sein.
Ein Problem bei den Durchkontaktierungsstrukturen, die bei
Hochfrequenzanwendungen verwendet werden, besteht in dem
Mangel von elektrischer Wechselstromtrennung zwischen der
Durchkontaktierung und dem Rest der Mikroschaltung. Ein wei
teres Problem besteht darin, daß die Standarddurchkontaktie
rungen (die entweder durch Bohren oder durch Photobelichtung
gebildet sind) keine gesteuerte Impedanzumgebung bei hohen
Frequenzen liefern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Verbindungsstruktur zu schaffen, bei der die Impedanz der
Durchkontaktierungen beim Entwurf einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsstruktur gemäß An
spruch 1 oder 3 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine "Gatling-Geschütz"-
Durchkontaktierung, um eine Schaltungsanordnung von einer
ersten Seite eines Substrats oder einer gedruckten Schal
tungsplatine aus mit einer zweiten Seite des Substrats oder
der Platine zu verbinden. Die vorliegende Durchkontaktierung
weist eine Mittelleiterdurchkontaktierung auf, die von einer
Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen umgeben ist. Die
Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen schirmt die Mittel
leiterdurchkontaktierung ab, wodurch folglich eine elek
trische Trennung für die Leiterdurchkontaktierung von dem
Rest der Schaltungsanordnung geliefert wird. Ein Merkmal der
vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Mehrzahl von
Massedurchkontaktierungen modifiziert werden können, wobei
ihre Durchmesser und ihre Plazierung relativ zu der Mittel -
leiterdurchkontaktierung eingestellt werden, um die gesamte
charakteristische Impedanz der Gatling-Geschütz-Durchkon
taktierung zu beeinflussen. Dieses Merkmal ist nützlich,
wenn sich Signale mit einer hohen Frequenz von der ersten
Seite zu der zweiten Seite des Substrats ausbreiten.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht einer lami
nierten Epoxydkernstruktur mit einer Gatling-Ge
schütz-Durchkontaktierung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 2 eine Ansicht der Gatling-Geschütz-Durchkontaktie
rung von oben.
Richard J. Gatling wurde 1818 in Nordkalifornien, USA, ge
boren. In seinen frühen 20er Jahren erfand und verbesserte
Gatling viele Ackerbauimplementierungen, einschließlich ei
ner Maschine zum Säen von Baumwolle und einen dampfbetriebe
nen Pflug. Aber Gatling ist wahrscheinlich am meisten für
seine Erfindung eines schnellfeuernden Gewehrs bekannt, das
seinen Namen trägt.
Nach dem Ausbruch des Amerikanischen Bürgerkriegs interes
sierte sich Gatling für Schußwaffen. 1862 ließ er das Gat
ling-Handkurbelschnellfeuergeschütz patentieren. Das erste
Gatling-Geschütz weist sechs Gewehrläufe auf, die um eine
mittlere Welle angebracht sind. Die Läufe rotierten um die
Welle, während das Geschütz betrieben wurde. Jeder Lauf wur
de mechanisch geladen, sobald sich derselbe an dem oberen
Ende einer Drehung befand, und abgefeuert, sobald sich der
selbe an dem unteren Ende einer Drehung befand. Die leere
Hülse wurde herausgestoßen, während der Lauf zu einem Nach
laden vorbewegt wurde. Frühere Modelle des Gatling-Ge
schützes feuerten etwa 300 Schuß pro Minute ab. Bis 1882
verbesserte Gatling seinen Entwurf, so daß das Geschütz
1.200 Schuß pro Minute abfeuerte.
Der Entwurf des Gatling-Geschützes inspiriert die vorliegen
de Erfindung. Das Modell einer Mehrzahl von Läufen um eine
mittlere Welle wird in einer verbesserten Durchkontaktie
rungsstruktur übernommen, die eine bessere Trennung und eine
verbesserte gesteuerte Impedanz liefert, um eine Schaltungs
anordnung von einer ersten Seite eines Substrats oder einer
gedruckten Schaltungsplatine aus mit einer Schaltungsanord
nung auf einer zweiten Seite des Substrats oder der Platine
zu verbinden. Die Erörterung im folgenden wird die vorlie
gende Erfindung bei einer Umgebung einer gedruckten Schal
tungsplatine offenbaren. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird
aber die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf eine
breite Vielzahl von Anwendungen, die einzelne Schichten und
Mehrschichtsubstrate und -Keramiken aufweisen, verstehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer
laminierten Epoxydkernstruktur mit einer Gatling-Geschütz-
Durchkontaktierung. Ein Basis- oder Kernlaminat von mehreren
epoxydgefüllten Ummantelungsschichten 110 weist eine Struk
tur aus elektrisch leitfähigem Kupfer 120 auf, das auf des
sen Oberseite 112 gebildet ist, während auf dessen Rückseite
114 eine weitere Struktur aus elektrisch leitfähigem Kupfer
122 gebildet ist. Es sind ferner Strukturen aus Kupfer (Ge
genstände 124 und 126) auf dem Laminat 110 gebildet, die
elektrisch an Masse angeschlossen sind, wie es detaillierter
im folgenden erörtert werden wird. Die Strukturen (Gegen
stände 120, 122, 124 und 126) sind allgemein in x- und y-
Richtungsebenen angeordnet.
Der Querschnitt zeigt ebenfalls drei gebohrte Löcher an den
Positionen 130, 132 und 134, die sich durch das Basislaminat
110 sowie die Kupferstrukturen 120, 122, 124 und 126 er
strecken. Die Löcher 130, 132 und 134 sind allgemein in
einer z-Richtung interplanar bezüglich der Strukturen 120,
122, 124 und 126 angeordnet.
Sobald die Löcher gebohrt sind, kann ein trockener Film
(nicht gezeigt) auf eine herkömmliche Art und Weise an die
Rückseite 114 vakuumlaminiert werden. Das Loch bei 130 wird
daraufhin mit einem leitfähigen, metallisierbaren und löt
baren Polymer (nicht gezeigt) gefüllt, das auf eine herkömm
liche Art und Weise als eine Paste oder eine Flüssigkeit
aufgebracht werden kann. Das Polymer wird daraufhin ausge
härtet, wobei der Trockenfilm abgezogen wird. Dies bildet
dann die Mittelleiterdurchkontaktierung bei 130. Auf gleiche
Art und Weise werden die Löcher bei 132 und 134 gefüllt und
ausgehärtet.
Eine Drahtverbindung 140 verbindet die Mittelleiterdurchkon
taktierung 130 elektrisch mit der elektrisch leitfähigen
Struktur 120. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbei
spiel könnte die Drahtverbindung 140 eine Bandverbindung
oder ein dielektrischer Film oder ein beliebiges Material
sein, das dazu in der Lage ist, ein elektrisches Signal über
die Massedurchkontaktierung 132 hinweg von dem Mittelleiter
130 zu der elektrisch leitfähigen Struktur 120 zu leiten.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Gatling-Geschütz-Durchkontak
tierung gemäß der vorliegenden Erfindung von oben. Die Mit
telleiterdurchkontaktierung 130 ist durch eine Mehrzahl von
Massedurchkontaktierungen 132, 134 und 232 umgeben. Ein Raum
220 trennt die Leiterdurchkontaktierung 130 von einer Masse
ebene 210, die die Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen
132, 134 und 236 elektrisch erdet.
Fig. 2 stellt den Mittelleiter 130 dar, der durch acht Mas
sedurchkontaktierungen umgeben ist. Diese Anzahl ist nicht
erheblich. Die Trennung könnte mit so wenigen wie zwei
Durchkontaktierungen durchgeführt werden. Das Erhöhen der
Anzahl von Massedurchkontaktierungen erhöht die elektrische
Trennung. Das Steuern der Impedanz der Struktur wird durch
Variieren der Durchmesser der Leiter- und Masse-Durchkontak
tierungen sowie ihrer relativen Position voneinander durch
geführt. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht da
rin, daß die Ausbreitung von Signalen in einem Paket, das
die Gatling-Geschütz-Durchkontaktierungen verwendet, verbes
sert wird, während das Übersprechen zwischen den Signallei
tern und das Leistungsverteilungsrauschen minimiert wird.
Eine Verwendung der Gatling-Geschütz-Durchkontaktierung
ermöglicht es dem Schaltungsentwickler ferner, den Raum
zwischen beispielsweise zwei Schaltungsregionen enger zu
machen.
Claims (3)
1. Verbindungsstruktur zum Verbinden einer ersten Seite
einer Schaltungsplatine mit einer zweiten Seite der
Schaltungsplatine, wobei die Struktur folgende Merk
male aufweist:
eine Mittelleiterdurchkontaktierung (130); und
eine Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen (132, 134), wobei die Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen die Leiterdurchkontaktierung im wesentlichen umgeben, wobei die Leiterdurchkontaktierung elektrische Signale von der ersten Seite (112) zu der zweiten Seite (114) der Schaltungsplatine leitet.
eine Mittelleiterdurchkontaktierung (130); und
eine Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen (132, 134), wobei die Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen die Leiterdurchkontaktierung im wesentlichen umgeben, wobei die Leiterdurchkontaktierung elektrische Signale von der ersten Seite (112) zu der zweiten Seite (114) der Schaltungsplatine leitet.
2. Verbindungsstruktur gemäß Anspruch 1, die ferner fol
gendes Merkmal aufweist:
eine Drahtverbindung (140), wobei die Drahtverbindung an einem ersten Ende mit der Leiterdurchkontaktierung und an einem zweiten Ende mit einer leitfähigen Struk tur (120) verbunden ist.
eine Drahtverbindung (140), wobei die Drahtverbindung an einem ersten Ende mit der Leiterdurchkontaktierung und an einem zweiten Ende mit einer leitfähigen Struk tur (120) verbunden ist.
3. Verbindungsstruktur zum Verbinden einer ersten Seite
eines Substrats mit einer zweiten Seite des Substrats,
wobei die Struktur folgende Merkmale aufweist:
eine Mittelleiterdurchkontaktierung (130);
eine Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen (132, 134), wobei die Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen die Leiterdurchkontaktierung im wesentlichen umgeben; und
eine Drahtverbindung (140), wobei die Drahtverbindung an einem ersten Ende mit der Leiterdurchkontaktierung und an einem zweiten Ende mit einer leitfähigen Struk tur (120) verbunden ist, wobei die leitfähige Struktur auf der ersten Seite (112) des Substrats gebildet ist,
wobei die Leiterdurchkontaktierung elektrische Signale von der ersten Seite (112) zu der zweiten Seite (114) des Substrats leitet.
eine Mittelleiterdurchkontaktierung (130);
eine Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen (132, 134), wobei die Mehrzahl von Massedurchkontaktierungen die Leiterdurchkontaktierung im wesentlichen umgeben; und
eine Drahtverbindung (140), wobei die Drahtverbindung an einem ersten Ende mit der Leiterdurchkontaktierung und an einem zweiten Ende mit einer leitfähigen Struk tur (120) verbunden ist, wobei die leitfähige Struktur auf der ersten Seite (112) des Substrats gebildet ist,
wobei die Leiterdurchkontaktierung elektrische Signale von der ersten Seite (112) zu der zweiten Seite (114) des Substrats leitet.
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