DE3323472A1

DE3323472A1 - Entkopplungsanordnung fuer eine auf einer leiterplatte angeordnete integrierte schaltung

Info

Publication number: DE3323472A1
Application number: DE19833323472
Authority: DE
Inventors: Raymond C. 85253 Scottsdale Ariz. Jodoin
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Rogers Corp
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1984-02-09
Also published as: US4502101A; BR8303425A

Description

Rogers Corporation, Main Street, Rogers, Connecticut O6263, Vereinigte Staaten von Amerika

Entkopplungsanordnung für eine auf einer Leiterplatte angeordnete integrierte Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Entkopplungsanordnung der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art. Sie befaßt sich also mit dem Gebiet der Mikroelektronik und insbesondere mit der Verbesserung des Hochfrequenzverhaltens integrierter Schaltungen, die zum Teil sehr hohe Schaltfrequenzen und dementsprechend kurze Schaltzeiten haben. Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend eine Anordnung zur Entkopplung von beim Schalten auftretenden Ausgleichsvorgängen und anderer Hochfrequenzgeräusche gegenüber den Stromversorgungen der integrierten Schaltungen.

Es ist auf dem Gebiet der Mikroelektronik bekannt, daß der Betrieb bei hohen Frequenzen, insbesondere das Schalten von integrierten Schaltungen, zu Ausgleichsvorgängen führt, die in die Stromversorgungsschaltung gekoppelt werden können. Zur Verhinderung der Einkopplung unerwünschter Hochfrequenzstörungen in die Stromversorgungseinrichtung einer Hochfrequenzgeräusche erzeugenden integrierenden Schaltungen sind verschiedene Vorkehrungen bekannt. So ist es beibeispielsweise bekannt, Tiefpaßfilter zu verwenden, die zwischen die gemeinsamen Stromversorgungsleiter einer integrierten Schaltung geschaltet sind. Solche Tiefpaßfilter beinhalten Entkopplungskondensatoren, die auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet und über auf der Leiter-

platte vorgesehene Leiterbahnen mit den platierten Löchern verbunden sind, die den Erdleiter und den Spannungsleiter der integrierten Schaltung aufnehmen. Diese Technik hat gewisse Nachteile. Der am schwersten wiegende Nachteil besteht darin, daß die die Kondensatoren enthaltenden Schaltungen bei hohen Frequenzen infolge der Form und der Länge der Leiter und der Verbindungsbahnen zwischen den diskreten Kondensatoren und der durch sie zu entkoppelnden integrierten Schaltung eine hohe Induktivität aufweisen. Die Induktivität der Leiter und der Leiterbahnen der gedruckten Schaltung kann so groß ein, daß die Wirkung des Kondensators auf die Schaltung zunichte gemacht wird. Ein zweiter Nachteil besteht in dem großen Raumbedarf eines Tiefpaßfilters, welches einen diskreten Kondensator erfordert. Der Raumbedarf des Kondensators und der verbindenden Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte beeinträchtigen die erreichbare Packungsdichte der Bauelemente.

Ein bekannter Weg, die Nachteile, die mit der Verwendung von Tiefpaßfiltern mit auf einer gedruckten Leiterplatte montierten Entkopplungskondensatoren verbunden sind, zu überwinden besteht darin, Fassungen vorzusehen, die die integrierte Schaltung aufnehmen und die einen in sie integrierten Entkopplungskondensator besitzen. Eine entsprechende Anordnung ist beispielsweise durch die US-PS 3 880 943 bekannt. Obwohl diese bekannte Anordnung gegenüber der vorher bekannten Technik der Verwendung von Tiefpaßfiltern Fortschritte mit sich bringt, hat auch sie gewisse Nachteile. So ist die Fassung mit integriertem Kondensator ein vergleichsweise komplexes und damit teueres Bauteil. Außerdem benötigt die Anordnung vergleichsweise großes Einbauvolumen, da sie eine Fassung beinhaltet, die auf einer Fassung montiert ist, die ihrerseits auf der gedruckten Leiterplatte montiert ist. Die obere Fassung ist diejenige, in welcher die inte-

grierte Schaltung aufgenommen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorangehend geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung zu schaffen, mittels derer Hochfrequenzgeräusch von einem Busleiter entkoppelt wird, der zur Stromversorgung einer integrierten Schaltung dient. Die Erfindung umfaßt ferner einen neuartigen Entkopplungskondensator für die Verwendung im Zusammenhang mit der Anordnung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Entkopplungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind Leiter vorgesehen, die von den auf entgegengesetzten Seiten des Keramikblättchens aufgebrachten metallischen Überzügen an zwei Punkten ausgehen, die zwei diagonal einander gegenüberliegenden Ecken des im wesentlichen rechteckförmigen Keramikblättchens entsprechen. Diese Leiter, die selbst rechteckigen Querschnitt besitzen, verlaufen eine kurze Wegstrecke in der Ebene der metallischen Oberfläche, an der sie befestigt sind, und sind dann nach unten abgewinkelt, so daß sie sich beide in einer Richtung senkrecht zu den Ebenen der metallisierten Oberflächen erstrecken. Die Zusammenstellung kann sodann mit Ausnahme der beiden sich senkrecht zur Hauptebene des Blättchens erstreckenden Bereiche der Leiter in einen Film von geeignetem nichtleitendem Material verkapselt sein.

Bei der praktischen Realisierung der Erfindung wird der Keramikkondensator, der so bemessen ist, daß er in den Zwischenraum zwischen den beiden Reihen der sich von einer herkömmlichen dual-in-line-Anordnung Aufnahme findet, mit einer gedruckten Leiterplatte verbunden, indem die von ihm wegführende Leiter in diejenigen Durchbrüche

der Leiterplatte gesteckt werden, an denen die Leiterbahnenenden, die mit Masse bzw. mit der Stromversorgung verbunden sind. Der Entkopplungskondensator wird derart eingesteckt, daß zwischen ihm und der gedruckten Leiterplatte ein Abstand verbleibt und er im wesentlichen parallel zu der Platte ausgerichtet ist. Die integrierte Schaltung wird dann über dem Entkopplungskondensator positioniert und derart in die gedruckte Leiterplatte eingesteckt, daß ihre Leiter (Pins) für die Stromversorgung in dieselben Durchbrüche der Leiterplatte kommen, in denen sich die Leiter des Kondensators befinden. Die integrierte Schaltung wird vorzugsweise so installiert, daß sie den Entkopplungskondensator berührt, so daß das Keramikblättchen des Kondensators als Wärmesenke für die integrierte Schaltung wirkt. Die Zusammenstellung wird dadurch vervollständigt, daß die Leiter (Pins) der integrierten Schaltung und des Kondensators mit der gedruckten Leiterplatte verlötet werden,wobei der Abstand zwischen dem Kondensator und der Leiterplatte eine Reinigung erlaubt und damit sicherstellt, daß unter dem Kondensator kein Flußmittel verbleibt.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Realisierungsform der Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte und teilweise geschnittene Seitenansicht des dort verwendeten Etnkopplungskondensators.

In Fig. 1 ist eine integrierte Schaltung mit 10 bezeichnet. Sie ist von der sogenannten dual-in-line-Bauart. Eine Mehrzahl von Pins 12 erstreckt sich von der integrierten Schaltung 10 in der dargestellten Weise nach unten. Zwei diagonal einander gegenüberliegende Pins 12 dienen zur Verbindung der Schaltung 10 mit Masse bzw. mit der Strom-

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Versorgung. Die Integrierte Schaltung 10 soll auf einer gedruckten Leiterplatte montiert werden, die mit 14 bezeichnet ist. Diese gedruckte Leiterplatte besitzt eine Mehrzahl platierter Durchbrüche 16 zur Aufnahme der Pins 12 der Schaltung 10. Zwei der Durchbrüche 16 der Platte 14, die so angeordnet sind, daß sie die einander diagonal gegenüberliegenden, der Verbindung mit Masse bzw. der Stromversorgung dienenden Pins der Schaltung 10 aufnehmen, sind über auf der Leiterplatte 14 ausgebildete Leiterbahnen 18 mit den Leitern eines Stromversorgungsbusses verbunden. Selbstverständlich sind auf der Leiterplatte 16 ferner Leiter 18 vorgesehen, über welche die Durchbrüche 16 mit anderen Schaltungskomponenten verbunden sind und/oder Leiterbahnen 18, die Verbindungen zwischen verschiedenen Pins 12 der Schaltung 10 herstellen.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, befindet sich zwischen der integrierten Schaltung 10 und der gedruckten Leiterplatte 14 ein mit 20 bezeichneter Entkopplungskondensator. Dieser beinhaltet ein rechteckförmiges Blättchen aus Keramikmaterial, z.B. aus Bariumtitanat (BaTiO-,) oder Strontiumtitanat (SrSiO,). Die einander entgegengesezten Seiten des Blättchens 22 sind metallisiert und bilden die Platten 23 und 26 eines Einschichtkondensators. Die Metallisierung kann beispielsweise aus Silber- oder Silberpalladiumpaste, elektrisch niedergeschlagenem Nickel oder Zinn, Kupferaluminium oder Zink bestehen. Die Leiter 28 sind mit den Kondensatorplatten, d.h. mit den metallisierten Schichten 24 bzw. 26 verbunden. Sie erstrecken sich ein kurzes Stück nach außen in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zu den Kondensatorplatten verläuft, mit denen sie verbunden sind, und sind dann um 90° abgewinkelt, so daß sie nach unten in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen der metallisierten Schichten 24 und 26 verlaufen. Die Leiter 28 des Entkopplungskondensators 20 sind

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ebenso wie die Stromversorgungspins der integrierten Schaltung 10 relativ zu dem rechteckigen Keramikblättchen 22 diagonal versetzt, d.h. sie gehen ebenfalls wie diese von zwei diagonal einander gegenüberliegenden Ecken des Entkopplungskondensators 20 aus. Außerdem besitzen die Leiter 28 einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt, um eine möglichst geringe Induktivität zu erzielen. Im übrigen sind die Leiter 28 so angeordnet und gestaltet, daß sie die gleichen durchplatierten Durchbrüche der Leiterplatte 14 eingeführt werden können, die den Massepin bzw. den Stromversorgungspin der integrierten Schaltung 10 aufnehmen. Der Entkopplungskondensator 20 wird vorzugsweise dadurch vervollständigt, daß das Blättchen 22 und seine metallisierten Oberflächen 24 und 26 mit einer dünnen Schicht eines Isolierstoffilms eingekapselt werden. Hierzu eignen sich beispielsweise die unter den Handelsnamen MYLAR, TEDLAR oder NOMEX bekannten Materialien. Die Einkapselung ist in Fig. 2 mit 30 bezeichnet.

Bei der praktischen Verwendung wird der Kondensator 20 so weit in die gedruckte Leiterplatte 14 eingeführt, daß seine Unterseite einen Abstand von der Oberfläche der Platte 14 besitzt. Dieser Abstand ist notwendig, um eine Reinigung zwischen der Leiterplatte 14 und dem Kondensator 20 durchführen zu können und damit sicherzustellen, daß unter dem Kondensator kein Flußmittel verbleibt.Nachdem der Kondensator in die Leiterplatte 14 eingesetzt ist, wird die integrierte Schaltung 10 über dem Kondensator positioniert und ihre Pins 12 werden in die betreffenden Durchbrüche 16 der Leiterplatte 14 eingeführt. Hierbei gelangen der Massepin und der Stromversorgungspin in die gleichen Durchbrüche 16 der Leiterplatte 14, in welchen die Leiter 28 des Kondensators 20 aufgenommen sind. Die integrierte Schaltung 10 wird vorzugsweise so weit eingeführt, daß ihre Unterseite mit der Oberseite des Ent-

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kopplungskondensators 20 in Anschlag ist. Dadurch wirkt der Kondensator 20, insbesondere das Keramikblättchen 22, als Wärmesenke für die integrierte Schaltung 10 und hat somit eine doppelte Funktion: Er gewährleistet einerseits die angestrebte Entkopplung und verhindert andererseits eine Überhitzung der integrierten Schaltung 10.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

[Ij) Entkopplungsanordnung für eine auf eine Leiterplatte angeordnete integrierte Schaltung (10) mit einer Mehrzahl von Pins (12) ,die sich aus der integrierten Schaltung (10) in derselben Richtung erstrecken und die (12) mit einer ersten Oberfläche der integrierten Schaltung (10) einen Zwischenraum definieren, wobei die Leiterplatte (14) im Abstand angeordnete Löcher (16) zur Aufnahme der Pins (12) aufweist, und wobei zwei" räumlich voneinander entfernte Exemplare dieser Löcher (16) Stromversorgungsanschlüsse bilden, ferner mit einem in dem genannten Zwischenraum und somit zwischen der genannten ersten Oberfläche der integrierten Schaltung (10) und der Leiterplatte (14) angeordneten Entkopplungskondensator (20), da durch gekennzeichnet, daß der Entkopplungskondensator (20) ein flaches Keramikblättchen (22), einen metallischen Überzug auf jeder von zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen (24, 26) des Keramikblättchens (22), zwei Leiter (28), die sich von jeweils einem der metallischen Überzüge (24, 26) aus erstrecken und so geformt und positioniert sind, daß sie in den genannten Versorgungsanschlüssen der Leiterplatte (14) aufgenommen sind, sowie einen Isolierstoffilm (30) umfaßt, der das Keramikblättchen (22) und die metallischen Oberflächen (24, 26) umgibt und der von den genannten Leitern (28) durchdrungen wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (28) des Entkopplungskondensators (20) Rechteckform haben.
3- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikblättchen (22) Rechteckform hat.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entkopplungskondensator (20) die genannte erste Oberfläche der integrierten Schaltung (10) berührt und im Abstand von der Leiterplatte (14) angeordnet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (28) sich von in der Nachbarschaft zweier entgegengesetzter Ecken des Keramikblättchens (22) nach außen und unten erstrecken.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (28) und die Stromversorgungspins der integrierten Schaltung (10) in den Stromversorgungsanschlüssen der Leiterplatte aufgenommen sind.