DE3416107A1

DE3416107A1 - Busleitungsanordnung mit hoher kapazitaet in schichtbauweise

Info

Publication number: DE3416107A1
Application number: DE3416107A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Toride Ibaraki Inoue
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1984-04-30
Publication date: 1984-11-08
Also published as: FR2545660A1; JPS59203305A; US4570031A; GB2142467B; GB2142467A; CA1218123A; FR2545660B1; GB8410996D0

Description

NIPPON MEKTRON, Ltd., Seiwa Building, 12-15, Shiba Daimon
1-chome Minato-Ku, Tokyo, Japan

Busleitungsanordnung mit hoher Kapazität in. Schichtbauweise

Die Erfindung betrifft eine Busleitungsanordnung hoher Kapazität, die durch abwechselndes Aufeinanderschichten von Isolierstoffteilen und Teilen aus leitendem Material hergestellt ist.

Der hohe Integrationsgrad, der z. B. durch die Anordnung von
ICs und die sehr dichte Anbringung elektronischer" Bauteile
auf Leiterplatten entsteht, bringt es mit sich, daß für Geräte, ■ die solche Leiterplatten enthalten, Stromversorgungsleitungen
und Signalleitungen mit niedrigem induktivem Blindwiderstand
verwendet werden, damit keine Beeinträchtigung durch hochfre- ■ quentes Geräusch auftritt. Die genannten Leitungen sollen außerdem eine niedrige charakteristische Impedanz verbunden mit einer hohen verteilten Kapazität aufweisen. In Schichtbauweise - er- I stellte Busleit'ungsanordnungen sind für die Anwendung als Strom-· versorgungsleitungen oder Signallei1;ungen besonders geeignet, ! da sie eine Struktur besitzen, in der ein filmartiges Isolier- ' material mit ge-eigneter Dielektrizitätskonstanten zwischen j Leitern plaziert ist. Die verteilte Kapazität, die durch die ^: üblicherweise für die isolierende Zwischenschicht verwendeten
dielektrischen Materialien erreichbar ist, ist jedoch begrenzt. | Zur Lösung dieses Problems kann versucht werden, für die isolierende Zwischenschicht ein Material mit hoher Dielektrizitäts-

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konstante zu verwenden. Dies ist jedoch insbesondere aufgrund der- hohen Kosten nicht praktikabel. ;.

Um der Lösung des Problems näherzukommen, wurde ein in Schichtbauweise aufgebauter Bus vorgeschlagen, der Kondensatoren enthält. Dieser Bus erlaubt die Schaffung eines geeigneten Strom—' Versorgungssystems durch die direkte Eingliederung eines Kondensators in die Busstruktur. Ein solcher in Figur 1 darge-' stellter Bus besitzt zwei streifenförmige Leiter 1 und 3, die im erforderlichem Abstand Anschlußklemmen 2 bzw. 4 aufweisen. Die Anschlußklemmen 2 und 4 sind einstückig mit den betreffen- · den Leitern 1 bzw. 3 ausgebildet. Letztere sind durch eine zwischenliegende dielektrische Filmschicht 5 voneinander getrennt, so daß die Anschlußklemmen 2 und 4 vorgeschriebene Ab-. stände und gegenseitige Versetzungen haben. Dünne Plattenkondensatoren 6 sind zwischen den streifenförmigen Leitern 1 und 3 in vorgegebenen Intervallen angeordnet. Alle genannten Teile sind durch einen nicht dargestellten isolierenden Oberflächenfilm miteinander vereinigt. Da der auf diese Weise hergestellte Bus : nicht nur die in Figur 2 angedeutete von der isolierenden Zwi- . schenschicht 5 gebildete verteilte Kapazität 7 besitzt sondern auch die in der oben beschriebenen Weise eingebetteten Konden- ■ satoren 6 aufweist, besitzt er insgesamt eine sehr hohe Kapazität. Die Kondensatoren 6 sind in die Schichtstruktur des Busses eingebettet und bilden Teil eines einheitlichen Körpers.. Sie besitzen keine Anschlußleitungen oder dergleichen, die zu einer-Vergrößerung der Induktivität führen können. Infolgedessen ist die charakteristische Impedanz eines solchen Busses j sehr gut. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Ein-.^: bettung der Kondensatoren eine sehr dichte Montage der Bauteile auf Leiterplatten ermöglicht und daß im Vergleich zu Anordnun- i gen, bei denen' Kondensatoren als individuelle Einheiten mon- j

ι. tiert sind, die Anzahl der für die Montage der Teile erforder- ■■ liehen Schx'itte verringert werden kann. Somit lassen sich Stromversorgungssysteme für elektronische Schaltungen erheblich ! rationalisieren. · · ■ :

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Da jedoch die Einzelplattenkondensatoren 6, die beispielsweise aus einem keramischen Chip bestehen, zwischen die Leiter 1 und 3 eingebettet sind, muß der Chip relativ dick sein. Seine Stärke beträgt typisch 0,1 bis 0,3 mm. Außerdem muß ein Chip mit einer hohen Dielektrizitätkonstanten verwendet werden. Das bedeutet, daß teure Chips erforderlich sind, um Temperatur- und Frequenzeigenschaften zu verbessern. All dies führt dazu, daß die praktische Anwendung eines solchen Busses mit Schwierigkeiten verbunden ist. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Chips in den Kondensatoren durch Adhäsion befestigt sind. Damit erhöhen sich die Zahl der Verfahrensschritte und die Herstellkosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Büsleiteranordnung zu schaffen, die die sich aus der vorangehenden Beschreibung ergebenden Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Bus gemäß der Erfindung hat eine hohe Kapazität, besitzt überragende Temperatur^- und Frequenzcharakteristiken und ist preiswert herzustellen.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert; ■ ■ _:

Fig. 1 ,dienen zur Erläuterung des Standes und 2 der Technik und wurden bereits abgehandelt,

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für einen Bus gemäß der Erfindung,

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Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie IV-IV von Figur 3,

Fig. 5 zeigen in Ansichten, die Figur 4 ent- und 6 sprechen, Querschnitte weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung,

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 3 und 4 zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. einen Querschnitt durch einen in Schichtbauweise hergestellten Bus hoher Kapazität gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. Auf einem von zwei Leitern 9 und 10, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen, beispielsweise auf der Oberfläche 8A des unteren Leiters 8. die dem anderen Leiter 9 gegenüberliegt, wird eine dielektrische Schicht 10. die aus einem Mate- } rial mit hoher Dielektrizitätskonstanten, beispielsweise einer · \ Keramik oder dergleichen besteht, durch Sputtern, Niederschlag *> aus der Dampfphase, Aufschmelzen oder ähnliche Verfahren unmittelbar aufgebracht. Die Dicke der dielektrischen Schicht liegt zwischen einigen ^u und etwa 0,2 mm. Eine vorzugsweise aus Nickel oder einem ähnlichen gutleitenden Material bestehende Elektrode 11 wird auf der Oberfläche 1OA der dielektrischen Schicht 10 durch Sputtern, Niederschlag aus der Dampfphase oder ähnliche Verfahren aufgebracht. Die Oberfläche HA der Elektrode 11 wird mit der dem Leiter 8 zugewandten Oberfläche 9A des anderen Leiters 9_r d. h. mit dessen in den Zeichnungen nach unten weisende Oberfläche in"Kontakt gebracht. Hierdurch entsteht eine Struktur, in welcher unmittelbar" zwischen den Leitern 8 und 9 ein Kondensator gebildet ist. Auf der Oberfläche der Leiter 8 und 9, die Bestandteil des Busses in Schichtbauweise bilden, kann eine Nickel- oder Zinnplattierung aufgebracht sein, die eine Korrosion der Leiter verhindert.

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Da bei dem Bus der vorangehend beschriebenen Struktur ein Material mit hoher Dielektrizitätskonstanten, beispielsweise Keramik als dielektrische Schicht 10 auf dem Leiter 8 aufgebracht ist und auf dieser dielektrischen Schicht 10 ein guter Leiter als Elektrode 11 durch Aufsprühen oder ein ähnliches Verfahren aufgebracht wird, kann die Dicke der dielektrischen Schicht 10 und der Elektrode 11 klein gehalten sein. Dadurch werden die erforderlichen Eigenschaften des Kondensators, wie beispielsweise seine Temperatur- und Frequenzcharakteristik, verbessert und die Materialkosten verringert.

Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hierin ist eine Mehrzahl von Kondensatoren, die jeweils in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind, zusammengestapelt und zwischen Leitern angeordnet. In diesem Falle werden dielektrische Schichten 14 und 15 und Elektroden 16 und 17 als abwechselnde Laminatschichten auf einer Oberfläche 12A eines der Leiter 12, die dem anderen Leiter 13 zugewandt ist, hergestellt. Die Verfahren können die gleichen sein wie bei dem vorangehend beschriebenen Beispiel. Die Elektrode 17, die in der Zeichnung die oberste Elektrode darstellt, wird mit dem anderen Leiter 13 in Kontakt gebracht.

Wenn die dielektrischen Schichten 14 und 15 und die Elektroden 16 und 17 einfach abwechselnd aufeinander folgen, sind die so gebildeten Kondensatoren zwischen den Leitern 12 und 13 in Reihe geschaltet. Wenn hingegen die Elektrode 16, die zwischen den dielektrischen Schichten 14 und 15 ausgebildet ist, in geeigneter Weise mit dem Leiter 13 oder 14 verbunden wird, erhält man parallel geschaltete Kondensatoren zwischen den Leitern 12 und 13. Der dargestellte Bus übertrifft bekannte Busanordnungen sowohl in Bezug auf die oben erwähnten Eigenschaften als auch in Bezug auf Preiswürdigkeit.

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Figur 6 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Busses in Schichtbauweise gemäß der Erfindung. Eine dielektrische Schicht. 18 ist nicht nur auf der Oberfläche 19A sondern auch auf den Seitenflächen 19B eines der Leiter 19 mit Hilfe eines der oben beschriebenen Verfahren aufgebracht. Die auf der dielektrischen Schicht 18 ausgebildete Elektrode 20 steht mit dem anderen Leiter 21 in Kontakt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß selbst dann, wenn die Leiter 19 und 21 beim Zusammenbau der Schichtstruktur relativ zueinander gleiten, eine Kontaktgabe zwischen den Leitern 19 und 21 aufgrund der dielektrischen Schicht 18 verhindert ist. Außerdem werden Änderungen der obengenannten Eigenschaften vermieden, die bei einer Verschiebung der Relativposition der beiden Leiter selbst dann auftreten können, wenn sie nicht miteinander in Kontakt treten.

Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei diesem Beispiel sind an geeigneten Stellen zweier langgestreckter Leiter 22 und Ausnehmungen 22A bzw. 23A vorgesehen, die derart ausgebildet sind, daß sie zentralsymmetrisch einander gegenüberliegen. Aus dielektrischen Schichten 24 und Elektroden 25 bestehende Kondensatoren, die in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind, sind auf einem der Leiter, nämlich auf dem Leiter 22, \ nur zwischen den Ausnehmungen 22A, 22A... vorgesehen. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, die geschichtete Busanordnung ' zu zerschneiden, nachdem die Leiter 22 und 23 ein den Ausneh-

mungen 22A und 23A übereinander gelegt sind, ohne daß die oben : genannten Eigenschaften Schaden erleiden. Somit kann ein gleichförmiges Produkt kontinuierlich hergestellt werden.

Abschließend se.ien wesentliche Aspekte der Erfindung noch _:

j einmal kurz zusammengefaßt: . . ·

■ Eine dielektische Schicht und eine Elektrode werden unmittel- ι ; bar auf derjenigen Oberfläche eines der Leiter aufgebracht, • die dem anderen Leiter gegenüberliegt. Die genannte Elektrode

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ist so ausgebildet, daß sie mit der anderen Elektrode (d. h. dem anderen Leiter) in Kontakt kommt. Auf diese Weise entsteht eine Struktur, bei der ein Kondensator direkt zwischen zwei Leitern eingebettet ist und Teil eines einheitlichen Körpers bildet. Es genügt eine dünne dielektrische Schicht, um einen geforderten Kapazitätswert zu realisieren. Da der bei der eingangs erwähnten vorgeschlagenen Busanordnung erforderliche Verfahrensschritt, bei welchem Kondensatorchips durch Kleben mit der Struktur verbunden werden müssen, entfällt, lassen sich verschiedene Eigenshaften, wie z. B. die Temperatur- und Frequenzcharakteristik, verbessern. Außerdem werden die Kosten verringert.

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Claims

Patentansprüche

1. Busleiteranordnung in Schichtbauweise mit hoher Kapazität, dadurch gekennzeichnet, daß eine dielektrische Schicht (10) aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstanten unmittelbar auf einer Oberfläche (8A) eines Leiters (8) aufgebracht ist, die einem anderen Leiter (9) zugewandt ist, und daß auf der Oberflache (10A) der genannten Schicht (10) eine Elektrode (11) ausgebildet ist, die mit dem genannten anderen Leiter (9) in Kontakt steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl dielektrischer Schichten (14, 15) und Elektroden (16, 17;.) schichtweise übereinander angeordnet sind*

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3*. Anordnung nach-A-Kstpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (18) sich über die Hauptfläche (19A) und die Seitenflächen (19B) des genannten Leiters (19) erstrecken. -

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- i kennzeichnet, daß in einander entsprechenden Bex-eichen der Leiter (22, .23) Ausnehmungen (-22A, 23A) vorgesehen sind und daß die dielektrische Schicht (24) und die Elektrode (25) zwischen den Ausnehmungen (22A) eines der Leiter (22) angeordnet sind.

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