DE3601681A1 - DECOUPLING CAPACITOR FOR CIRCUIT COMPONENTS WITH GRID-SHAPED CONTACT PIN ARRANGEMENTS AND EXISTING DECOUPLING ARRANGEMENTS THEREOF - Google Patents
DECOUPLING CAPACITOR FOR CIRCUIT COMPONENTS WITH GRID-SHAPED CONTACT PIN ARRANGEMENTS AND EXISTING DECOUPLING ARRANGEMENTS THEREOFInfo
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Description
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München, den 21. Januar I986 Anwaltsaktenz.: 194 - Pat.Munich, January 21, 1986 Lawyer file: 194 - Pat.
ROGERS CORPORATION, Main Street, Rogers, Conn. O6263, Vereinigte Staaten von AmerikaROGERS CORPORATION, Main Street, Rogers, Conn. O6263, United States of America
Entkopplungskondensator für Schaltkreisbausteine mit rasterförmigen Kontaktstiftanordnungen und daraus bestehende EntkopplungsanordnungenDecoupling capacitor for circuit modules with grid-shaped contact pin arrangements and consisting thereof Decoupling arrangements
Die Erfindung bezieht sich auf Entkopplungskondensatoren für integrierte Schaltkreise und betrifft insbesondere neuartige und verbesserte Entkopplungskondensatoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, die besonders für die Verwendung in Verbindung mit Schaltkreisbausteinen mit rasterförmigen Kontaktstiftanordnungen geeignet sind, sowie daraus bestehende Entkopplungsanordnungen. The invention relates to decoupling capacitors for integrated circuits, and is more particularly related novel and improved decoupling capacitors according to the preamble of claim 1, the particularly for use in connection with circuit modules with grid-shaped contact pin arrangements are suitable, as well as decoupling arrangements existing therefrom.
\J[f Es ist auf dem Gebiet der Mikroelektronik bekannt, daß der Betrieb von hohen Frequenzen, insbesondere das Schalten von integrierten Schaltungen, zu Ausgleichsvorgängen führt, die in die Stromversorgungsschaltung eingekoppelt werden können. Zur Verhinderung der Einkopplung unerwünschter Hochfrequenzgeräusche oder \ J [f It is known in the field of microelectronics that the operation of high frequencies, in particular the switching of integrated circuits, leads to equalization processes which can be coupled into the power supply circuit. To prevent the coupling in of undesired high-frequency noise or
c etc et
-störungen in die Stromversorgung eines integrierten Schaltkreises wird allgemein ein Entkopplungskondensator zwischen dem spannungsführenden Versorgungsleiter und dem Masseleiter des integrierten Schaltkreises geschaltet. Bei der einen Art der Verbindung ist der Kondensator auf einer gedruckten Mehrlagenleiterplatte außerhalb des integrierten Schaltkreises in plattierten Durchgangslöchern befestigt, die den Kondensator mit innen liegenden spannungsführenden und geerdeten Schichten verbinden, die wiederum mit den Versorgungsanschlüssen des integrierten Schaltkreises verbunden sind. Eine andere, wegen der damit verbundenen höheren Induktivität jedoch weniger bevorzugte Methode besteht in der Verbindung des Entkopplungskondensators mit den Speiseanschlüssen des integrierten Schaltkreises über Leiterbahnen auf entweder einer mehrlagigen oder doppelseitig bedruckten Leiterplatte.-Interference in the power supply of an integrated circuit is commonly a decoupling capacitor between the live supply conductor and the ground conductor of the integrated circuit switched. In one type of connection, the capacitor is on a multilayer printed circuit board attached to the outside of the integrated circuit in plated through-holes, which the capacitor with Connect internal live and earthed layers, which in turn are connected to the supply connections of the integrated circuit are connected. Another, because of the associated higher inductance however, the less preferred method is to connect the decoupling capacitor to the feed terminals of the integrated circuit via printed conductors on either a multilayer or double-sided Circuit board.
Beide Entkopplungstechniken haben 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 den durch sie zu entkoppelnden integrierten Schaltkreise eine hohe Induktivität bei hohen Frequenzen aufweisen. Die Induktivität der Leiter und der Leiterbahnen der gedruckten Leiterplatte kann dabei so groß sein, daß die Wirkung des Kondensators auf die Schaltung zunichte gemacht wird. Ein zweiter schwerwiegender Nachteil besteht in der schlechten Raumausnutzung bei Verwendung eines Kondensators in unmittelbarer Nähe des integrierten Schaltkreises. Der Raumbedarf des Kondensators und der verbindenden Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte beeinträchtigen vielmehr die erreichbare Packungsdichte der Bauelemente.Both decoupling techniques have certain disadvantages. The most serious disadvantage is that the the circuits containing capacitors at high frequencies due to the shape and length of the conductors and the connecting tracks between the discrete capacitors and the integrated capacitors to be decoupled by them Circuits have high inductance at high frequencies. The inductance of the conductors and the conductor tracks the printed circuit board can be so large that the effect of the capacitor on the circuit is nullified. A second serious disadvantage is the poor use of space when in use a capacitor in the immediate vicinity of the integrated circuit. The space required by the condenser and the connecting conductor tracks on the printed circuit board rather impair the achievable Packing density of the components.
Um die obengenannten Nachteile zu überwinden, die mit der Verwendung von auf einer Leiterplatte montierten Entkopplungskondensatoren verbunden sind, ist in der deutschen Patentanmeldung DE-Al-33 23 472 ein Entkopplungskondensator beschrieben, der für die Anbringung unterhalb eines herkömmlichen Schaltkreises vom "Dualin-Line"-Typ geeignet ist. Der Entkopplungskondensator gemäß dieser älteren Anmeldung besteht aus einem dünnem rechteckförmigen Chip aus Keramik, der auf einander gegenüberliegenden Seiten metallisiert ist und von den Metallisierungsbelägen auf den gegenüberliegenden Seiten des Chips an zwei Punkten wegführende Anschlußleiter aufweist, die einem Paar einander diagonal gegegenüberliegender Ecken des rechteckförmigen Keramikchips benachbart sind. Der Kondensator kann außerdem zwei oder mehr elektrisch inaktive Blindleiter aufweisen. Die beiden aktiven (und die gegebenenfalls vorhandenen inaktiven) Leiter sind nach abwärts umgebogen, und die Entkopplungskondensatoranordnung ist in einen Film aus nichtleitendem Material eingekapselt.In order to overcome the above disadvantages associated with the use of a printed circuit board Decoupling capacitors are connected, is in the German patent application DE-Al-33 23 472 a decoupling capacitor described for mounting below a conventional "dual-in-line" type circuit suitable is. The decoupling capacitor according to this earlier application consists of a thin one rectangular chip made of ceramic, which is metallized on opposite sides and of the metallization layers on the opposite sides of the chip at two points leading away connecting conductors having a pair of diagonally opposite corners of the rectangular ceramic chip are adjacent. The capacitor can also have two or more electrically inactive dummy conductors. The two active (and any inactive) conductors are bent downwards, and the decoupling capacitor assembly is encapsulated in a film of non-conductive material.
Gemäß der Lehre der älteren Patentanmeldung ist der Entkopplungskondensator so bemessen, daß er in den Raum zwischen den beiden Reihen von Anschlußleitern Platz findet, die aus einem integrierten Schaltkreis des herkömmlichen "Dual-in-line"-Typs herausragen. Die beiden elektrisch aktiven Anschlußleiter des Entkopplungskondensators werden in eine gedruckte Leiterplatte eingesteckt, wobei die Anschlußleiter des Entkopplungskondensators in Durchgangslöcher der gedruckten Schaltung eingesteckt werden, mit denen die Leiter für die Stromversorgung verbunden sind. Die zugehörige integrierte Schaltung oder ein anderes elektronisches Bauelement wird dann über dem Entkopplungskondensator plaziert und so in die Leiterplatte eingesetzt, daß die Strom-According to the teaching of the earlier patent application, the decoupling capacitor is dimensioned so that it is in the room there is space between the two rows of connecting conductors, which consist of an integrated circuit of the conventional "dual-in-line" types. The two electrically active connecting conductors of the decoupling capacitor are plugged into a printed circuit board, wherein the connecting conductors of the decoupling capacitor in through holes of the printed circuit to which the conductors for the power supply are connected. The associated integrated Circuitry or other electronic component is then placed over the decoupling capacitor and inserted into the circuit board in such a way that the current
Versorgungsanschlüsse der integrierten Schaltung oder des anderen Bauelementes in denselben Durchgangslöchern der gedruckten Leiterplatte plaziert werden, in welche die beiden elektrisch aktiven Kondensatoranschlösse eingesteckt worden sind.Supply connections of the integrated circuit or of the other component are placed in the same through holes of the printed circuit board, in which the two electrically active capacitor connections have been plugged in.
Dieser bekannte Entkopplungskondensator ist zwar für die vorgesehenen Anwendungszwecke geeignet, jedoch nicht in Verbindung mit integrierten Schaltkreisbausteinen mit einer rasterförmigen Kontaktstiftanordnung, dem sogenannten Pin-Grid-Array (PGA). Dabei findet die Herstellung von integrierten Schaltkreisen als PGA-Bausteine immer mehr Verbreitung, und wie die herkömmlichen "Dualin-line"-Bausteine erfordern die PGA-Bausteine eine ähnliche Entkopplung zwischen den Stromversorgungsleitungen. Die in der älteren Patentanmeldung beschriebenen Entkopplungskondensatoren sind jedoch von einem solchen Aufbau und einer solchen Gestaltung, daß ihre Verwendung in Verbindung mit davon abweichend gestalteten bekannten PAG-Bausteinen ausgeschlossen ist.Although this known decoupling capacitor is suitable for the intended purposes, it is not in connection with integrated circuit components with a grid-shaped contact pin arrangement, the so-called Pin Grid Array (PGA). The production of integrated circuits takes place as PGA modules more and more widespread, and like the conventional "dual-in-line" modules the PGA modules require a similar decoupling between the power supply lines. However, the decoupling capacitors described in the earlier patent application are of such a type Structure and such a design that their use in conjunction with known PAG blocks is excluded.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Entkopplungskondensator zu schaffen, der für die Verwendung in Verbindung mit moderneren Schaltkreisbausteinen mit rasterförmiger Kontaktstiftanordnung geeignet ist.It is therefore an object of the invention to provide a decoupling capacitor that can be used in conjunction with more modern circuit modules with grid-shaped contact pin arrangement is suitable.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Gemäß der Erfindung ist der Entkopplungskondensator flach und so gestaltet, daß er in das kontaktstiftfreie Zentrum des PAG-Bausteines paßt und daher direkt unter einem PGA-Baustein angebracht werden kann. Dadurch ergibt sich eine engere Entkopplungsschleife und demzufolge ein effektiveres Entkopplungssystem. Auch trägtAccording to the invention, the decoupling capacitor is flat and designed so that it is in the pin-free Center of the PAG module fits and can therefore be attached directly under a PGA module. This results in a tighter decoupling loop and consequently a more effective decoupling system. Also carries
der Entkopplungskondensator gemäß der Erfindung zu einer Raumeinsparung bei, d.h. der Entkopplungskondensator benötigt durch die Anbringung unterhalb des PGA-Bausteines keine eigene "Grundfläche" auf der gedruckten Leiterplatte. the decoupling capacitor according to the invention contributes to a space saving, i.e. the decoupling capacitor is required Because it is attached underneath the PGA component, there is no separate "floor space" on the printed circuit board.
Der gemäß der Erfindung für die Verwendung in Verbindung mit PGA-Bausteinen geeignete Entkopplungskondensator besteht aus Keramikmaterial als Schicht zwischen zwei metallischen Leitern, an deren Umfang jeweils mehrere sich ein kurzes Stück nach außen in der Ebene der Leiter erstreckende Zuführungen vorgesehen sind. Diese Zuführungen können nach unten abgebogen sein, so daß sie senkrecht zur Ebene der Leiter verlaufen. Die gesamte Kondensatoreinheit mit Ausnahme der Zuführungen ist in ein Isoliermaterial eingekapselt.According to the invention for use in conjunction Decoupling capacitor suitable with PGA components consists of ceramic material as a layer between two metallic ones Ladders, on the circumference of which there are several extending a short distance outward in the plane of the ladder Feedings are provided. These leads can be bent down so that they are vertical run to the level of the ladder. The entire condenser unit with the exception of the leads is encapsulated in an insulating material.
Die eingekapselte Entkopplungskondensatoreinheit ist so dimmensioniert und gestaltet, daß sie in den Raum direkt unterhalb des integrierten Schaltkreischips zwischen den nach unten gerichteten Kontaktstiften des PGA-Bausteines paßt. Da PAG-Baustiene bekanntlich verschiedene Ausgestaltungen der Kontaktstiftanordnungen aufweisen, ist die Lage der Zuführungen anpaßbar, und für jeden Spannungswert des PGA-Bausteines sind mehrere Kontaktstifte vorgesehen, als wäre der Entkopplungskondensator an einen bestimmten PGA-Baustein angepaßt.The encapsulated decoupling capacitor unit is dimensioned and designed so that it goes directly into the room underneath the integrated circuit chip between the downward-facing contact pins of the PGA component fits. Since PAG components are known to have different configurations of the contact pin arrangements the position of the leads can be adjusted, and there are several contact pins for each voltage value of the PGA component provided as if the decoupling capacitor were adapted to a specific PGA chip.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei die Unteransprüche 7 bis 11 den Aufbau einer entsprechenden Entkopplungsanordnung betreffen.Developments of the invention result from the subclaims, whereby the dependent claims 7 to 11 relate to the construction of a corresponding decoupling arrangement.
Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind gleiche Elemente in den ver-Details of the invention are given below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail. The same elements are in the different
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- Jir- - Jir-
schiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im einzelnen zeigendifferent figures are provided with the same reference numerals. Show in detail
FIG 1 eine Seitenansicht eines mit einem Keramikschichtkondensator über plattierte Durchgangslöcher und innen liegende Leiterebenen verbundenen PAG-Bausteines entsprechend dem Stand der Technik,1 shows a side view of a capacitor with a ceramic layer PAG component connected via plated through holes and internal conductor levels according to the status of the technique,
FIG 2 eine Draufsicht eines mit einem Keramikschichtkondensators über gedruckte Leiterbahnen verbundenen PGA-Bausteines entsprechend dem Stand der Technik,FIG. 2 shows a plan view of a capacitor connected to a ceramic layer capacitor via printed conductor tracks State-of-the-art PGA component,
FIG 3 eine perspektivische Ansicht eines PGA-Bausteines, 3 shows a perspective view of a PGA module,
FIG 4 eine Ansicht der Steckfassung für einen PGA-Baustein,4 shows a view of the plug-in socket for a PGA module,
FIG 5A eine Draufsicht und zwei verschiedene Seitenbis 5C ansichten eines Entkopplungskondensators für die Verwendung in Verbindung mit einem PGA-Baustein gemäß der Erfindung,FIG. 5A shows a top view and two different views of a decoupling capacitor for side to side 5C the use in connection with a PGA module according to the invention,
FIG 6A ähnlich der von FIG 5 eine Draufsicht und zwei bis 6C verschiedene Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform des Entkopplungskondensators,6A, similar to that of FIG. 5, shows a top view and two to 6C different side views of another Embodiment of the decoupling capacitor,
FIG 7 eine Querschnittsansicht des Entkopplungskondensators von FIG 5A entlang der Linie 7-7,FIG. 7 shows a cross-sectional view of the decoupling capacitor from FIG. 5A along the line 7-7,
FlG 8A eine Verteilung der Kontaktstiftfunktionen für die Stromversorgung auf die innen liegenden Kontaktstifte eines PGA-Bausteines in Anlehnung an den von FIG 3,FlG 8A a distribution of the contact pin functions for the power supply to the internal contact pins of a PGA component based on to the one of FIG 3,
- τ- - τ-
FIG 8Β eine Verteilung der Kontaktstiftfunktionen für die Stromversorgung beim Entkopplungskondensator von FIG 5A1 der mit den am inneren Umfang liegenden Kontaktstiften des PGA-Bausteines von FIG 3A verbunden ist,8Β shows a distribution of the contact pin functions for the power supply in the decoupling capacitor of FIG. 5A 1 which is connected to the contact pins of the PGA module of FIG. 3A located on the inner circumference,
FIG 9A eine Seitenquerschnittsansicht eines unterhalb eines PGA-Bausteines auf einer Leiterplatte montierten Entkopplungskondensators, 109A shows a side cross-sectional view of a bottom a PGA component mounted on a circuit board decoupling capacitor, 10
FIG 9B eine Seitenquerschnittsansicht ähnlich der von
FIG 9A, bei der der Entkopplungskondensator auf eine andere Weise entsprechend der Erfindung
montiert ist,
159B shows a side cross-sectional view similar to that of FIG. 9A, in which the decoupling capacitor is mounted in a different manner according to the invention,
15th
FIG 1OA eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des Entkopplungskondensators und1OA shows a plan view of another embodiment of the decoupling capacitor and
FIG 1OB eine Seitenquerschnittsansicht des unterhalb eines PGA-Bausteines auf einer LeiterplatteFIG. 10B shows a side cross-sectional view of the underneath a PGA module on a printed circuit board
montierten Entkopplungskondensators von FIG 1OA.mounted decoupling capacitor of FIG 1OA.
Bezugnehmend auf den Stand der Technik zeigt FIG 1 eine gedruckte Mehrschichtleiterplatte 10, auf der ein Keramikschichtkondensator 12 und ein Halbleiterbaustein mit rasterförmiger Kontaktstiftanordnung oder kurz PGA-Baustein 14 montiert ist. Der Kondensator 12 befindet sich außerhalb des Bereiches des PGA-Bausteines 14, und die Kondensatorzuführungen 20 sind über plattierte Durchgangslöcher 16 und 18 mit den Stromversorgungsanschlüssen 22 des PGA-Bausteines 14 verbunden. Referring to the prior art, FIG. 1 shows a printed multilayer circuit board 10 on which a ceramic layer capacitor 12 and a semiconductor module with a grid-shaped contact pin arrangement or PGA module for short 14 is mounted. The capacitor 12 is located outside the area of the PGA component 14, and The capacitor leads 20 are connected to the power supply connections 22 of the PGA module 14 via plated through holes 16 and 18.
Bei der ebenfalls zum Stand der Technik gehörenden Lösung gemäß FIG 2, wonach gedruckte Leiterbahnen 24 eine Verbindung zwischen den Stromversorgungsanschlüssen desIn the solution according to FIG. 2, which also belongs to the prior art, according to which printed conductor tracks 24 have a Connection between the power supply connections of the
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PGA-Bausteines 14» und dem Entkopplungskondensator 12' herstellen, ist das Entkopplungssystem weniger effektiv.PGA component 14 »and the decoupling capacitor 12 ' the decoupling system is less effective.
Wie bereits vorangehend erläutert, weisen die beiden Entkopplungssysteme von FIG 1 und FIG 2 schwerwiegende Nachteile auf, die durch die hohe Induktivität der Leiter und gedruckten Leiterbahnen, insbesondere bei der Lösung nach FIG 2, und auch durch die ungenügende Ausnutzung der Leiterplattenfläche, was die Packungsdichte der Bauelemente herabsetzt, bedingt ist.As already explained above, the two decoupling systems of FIG. 1 and FIG. 2 have serious problems Disadvantages caused by the high inductance of the conductors and printed conductor tracks, especially with the solution according to FIG 2, and also by the insufficient utilization of the circuit board surface, which the packing density which lowers components, is conditional.
Diese Probleme lassen sich nun mit einem Entkopplungskondensator gemäß der Erfindung, der speziell für die Verwendung in Verbindung mit PGA-Bausteinen dimmensioniert und gestaltet ist, beheben. Mit Bezug auf FIG 3 und FIG .4 ist ein typisches Beispiel eines PGA-Bausteines 28 gezeigt, wie er allgemein bekannt ist. Er besteht aus einer quadratischen oder rechteckförmigen Trägerplatte 30 mit einer Vielzahl von Kontaktstiften 32, die nach einem vorgegebenen Muster angeordnet sind und von der Trägerplatte wegstehen. Diese Kontaktstifte dienen unterschiedlichen Funktionen, nämlich zur Weiterleitung von Signalen, zur Stromversorgung und zur Ausrichtung. In der Regel sind die Kontaktstifte 32 für die Stromversorgung des PGA-Bausteines 28 am inneren Umfang der Kontaktstiftanordnung angeordnet und umrahmen das Zentrum 34, d.h. diese Kontaktstifte bilden den inneren Ring der Kontaktstifte. Im Zentrum des PGA-Bausteines sind keine Kontaktstifte vorgesehen, es bildet den Chip-Aufnahmebereich 34, der einen nicht gezeigten integrierten Schaltkreis-Chip aufnimmt, um den PGA-Baustein zu vervollständigen. Die Gestaltung der Kontaktstiftanordnung und die Gesamtabmessungen des PGA-Bausteines können abhängig von den jeweils zu erfüllenden schaltungstechnischen Anforderungen vonThese problems can now be solved with a decoupling capacitor according to the invention, which is specially designed for Use in connection with PGA modules is dimensioned and designed. With reference to FIG. 3 and FIG. 4 shows a typical example of a PGA chip 28 as is well known. It consists of a square or rectangular carrier plate 30 with a large number of contact pins 32, which are arranged according to a predetermined pattern and protrude from the carrier plate. These Contact pins serve different functions, namely for forwarding signals, for power supply and for alignment. As a rule, the contact pins 32 are for the power supply of the PGA module 28 are arranged on the inner circumference of the contact pin arrangement and frame the center 34, i.e. this Contact pins form the inner ring of the contact pins. There are no contact pins in the center of the PGA component provided, it forms the chip receiving area 34, which receives an integrated circuit chip, not shown, to complete the PGA building block. The design of the contact pin arrangement and the overall dimensions of the PGA component can, depending on the respective circuit requirements to be met by
Baustein zu Baustein bekanntlich sehr unterschiedlich sein. Anstelle der in FIG 3 gezeigten zwei konzentrischen Reihen von Kontaktstiften können die PGA-Bausteine auch mehrere konzentrische Reihen von Kontaktstiften aufweisen, was gewöhnlich der Fall ist.Building block to building block is known to be very different be. Instead of the two concentric rows of contact pins shown in FIG. 3, the PGA modules also have several concentric rows of contact pins, which is usually the case.
Der in FIG 3 gezeigte PGA-Baustein 28 kann entweder direkt auf eine gedruckte Leiterplatte montiert werden - d.h. durch Verlöten - , oder aber er wird vor der Montage auf einer Leiterplatte zunächst in einen Sockel 36 gemäß FIG 4 eingesetzt. Dieser Sockel 36 weist eine Reihe von Kontaktstifthülsen 37 auf, die in ihrer Anordnung denen der Kontaktstifte 32 entsprechen und den von ihnen aufzunehmenden Kontaktstiften 32 angepaßt sind.The PGA module 28 shown in FIG. 3 can either be mounted directly on a printed circuit board - i.e. by soldering - or it is first placed in a socket before mounting on a circuit board 36 according to FIG. This base 36 has a number of contact pin sleeves 37 in their The arrangement corresponds to that of the contact pins 32 and is adapted to the contact pins 32 to be received by them are.
Der Entkopplungskondensator gemäß der Erfindung ist nun so dimensioniert und gestaltet, daß er unterhalb eines PGA-Bausteines, wie er in FIG 3 gezeigt ist, innerhalb des Chip-Aufnahmebereichs montiert werden kann, und zwar entweder unter dem Sockel oder direkt unter einem verlöteten Baustein, was nachfolgend anhand von FIg 9A und FIG 9B näher erläutert werden wird.The decoupling capacitor according to the invention is now dimensioned and designed so that it is below of a PGA component, as shown in FIG. 3, can be mounted within the chip receiving area can, either under the base or directly under a soldered component, which is based on the following will be explained in more detail by FIG. 9A and FIG. 9B.
Zunächst sei anhand von FIG 5A bis FIG 5C sowie FIG 7 ein Entkopplungskkondensator gemäß der Erfindung beschrieben. Dieser Entkopplungskondensator 26 besteht aus einem dielektrischen Element oder Chip 38 (FIG 7), das als Schicht zwischen zwei Metall-Leitern 40 und 42 angeordnet ist. Jeder dieser Leiter 40 und 42 ist mit einer Reihe von Zufuhrungen 44 und 46 versehen, die mit den Leitern verbunden sind und sich von diesen nach außen hin erstrecken. Diese Er-Streckung der Zuführungen erfaßt nur ein kurzes Stück,First, with reference to FIG. 5A to FIG. 5C and FIG. 7, a decoupling capacitor according to the invention described. This decoupling capacitor 26 consists of a dielectric element or chip 38 (FIG. 7), which is arranged as a layer between two metal conductors 40 and 42. Each of these conductors 40 and 42 is provided with a series of leads 44 and 46 connected to the conductors and extend outward from these. This extension of the feeds covers only a short distance,
dann sind die Zuführungen nach unten abgebogen, so daß sie senkrecht zur Ebene der Leiter gerichtet sind. Die gesamte Kondensatoreinheit mit Ausnahme der senkrecht gerichteten Zuführungsteile ist dann in ein geeignetes nichtleitendes Material A8 eingekapselt. Die Einkapselung kann durch eine aufgeschichtete Isolation, ein Formpreßverfahren oder auf andere Weise hergestellt werden. Die Leiter 40 und 42 können sich bezüglich ihrer Stärke und ihrer Legierungszusammensetzung unterscheiden. Das Dielektrikum 38 kann aus jedem geeigneten dielektrischen Material, vorzugsweise Keramik, bestehen. Außerdem sind in die Einkapselung 48 zwei Abstandshalter 43 eingeformt, damit eine Säuberung zwischen dem Entkopplungskondensator und der Leiterplatte möglich ist.then the leads are bent downwards so that they are directed perpendicular to the plane of the conductor. the The entire condenser unit, with the exception of the vertically directed feed parts, is then in a suitable one encapsulated non-conductive material A8. The encapsulation can be achieved by a layered insulation Compression molding or otherwise. The conductors 40 and 42 can relate to each other differ in their strength and alloy composition. Dielectric 38 can be any suitable dielectric material, preferably ceramic, exist. Also in encapsulation 48 are two Spacers 43 molded in to allow cleaning between the decoupling capacitor and the circuit board is possible.
Der Entkopplungskondensator 26 gemäß FIG 5A bis FIG 5C weist insgesamt 14 Zuführungen 44 und 46 auf. Sechs Zuführungen 44 sind mit dem einen Leiter 40, dem Spannungs- oder Stromleiter, und acht Zuführungen 46 mit dem anderen Leiter 42, dem Masseleiter, verbunden. Die in FIG 5A bis 5C gezeigte Ausbildung der Zuführungen ist jedoch nur eine von vielen möglichen Anordnungen, die für einen oder eventuell für mehrere bestimmte PGA-Bausteine und deren übereinstimmende Anordnung der Stromversorgungskontaktstifte geeignet ist. Wie bereits erwähnt, können sich die Abmessungen und die Kontaktstiftanordnungen der PGA-Bausteine von Baustein zu Baustein wesentlich unterscheiden. Es ist daher ein herausragendes Merkmal des Entkopplungskondensators gemäß der Erfindung, daß er leicht an jeden möglichen PGA-Baustein angepaßt werden kann.The decoupling capacitor 26 according to FIG. 5A to FIG. 5C has a total of 14 feeders 44 and 46. Six leads 44 are connected to one conductor 40, the voltage or current conductor, and eight leads 46 connected to the other conductor 42, the ground conductor. the In FIGS. 5A to 5C, however, the design of the supply lines is only one of many possible arrangements, for one or possibly for several specific PGA modules and their matching arrangement of the Power supply contact pins is suitable. As already mentioned, the dimensions and the contact pin arrangements of the PGA components differ significantly from component to component. It is therefore an outstanding one The characteristic of the decoupling capacitor according to the invention is that it can be easily connected to any possible PGA component can be customized.
FIG 6A bis FIG 6C zeigen beispielsweise eine weitere Ausführungsform eines Entkopplungskondensators 26'. Die-FIGS. 6A to 6C show, for example, a further one Embodiment of a decoupling capacitor 26 '. The-
ser Kondensator 26' weist dieselbe parallele Plattensatruktur auf, indem ein dielektrisches Material als Schicht zwischen zwei Leitern wie beim Kondensator 26 angeordnet ist. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß 5A bis 5C weist der Entkopplungskondensator 26' von FIG 6A bis Fig 6C insgesamt acht Zuführungen 44' und 46' auf, von denen jeweils vier mit einem der Leiter verbunden sind. Auch können die äußeren Abmessungen des Kondensators 26' von den Mußeren Abmessungen des Kondensators 26 abweichen, was von den Abmessungen des PGA-Bausteines abhängt, der mit dem Entkopplungskondensator zusammengeschaltet werden soll.This capacitor 26 'has the same parallel plate structure by using a dielectric material as a layer between two conductors as with capacitor 26 is arranged. In contrast to the exemplary embodiment according to FIGS. 5A to 5C, the decoupling capacitor 26 ' 6A to 6C show a total of eight leads 44 'and 46', four of which each with one of the conductors are connected. The external dimensions of the capacitor 26 'can also differ from the external dimensions of the Capacitor 26 differ, which depends on the dimensions of the PGA component with the decoupling capacitor should be interconnected.
Die Ausbildung der Zuführungen des Entkopplungskondensators gemäß der Erfindung kann also jeweils so angepaßt werden, daß sie den speziellen Erfordernissen eines ausgewählten PGA-Bausteines hinsichtlich dessen Anordnung der Stromversorgungskontaktstifte entspricht. In FIg 8A ist die Verteilung der Kontaktstiftfunktionen für die Stromversorgung eines PGA-Bausteines gezeigt, der mit dem Entkopplungskondensator 26 von FIG 5A bis FIG 5C zusammen verwendet werden kann. Fig 8 zeigt daher die Kontaktstiftverteilung entlang dem inneren Kontaktstiftring eines PGA-Bausteines, wie er anhand von FIG 3 beschrieben worden ist. Jedes Kästchen in FIg 8A stellt einen Kontaktstift dar, wobei das Symbol "G" oder "V" jeweils anzeigt, ob der zugehörige Kontaktstift an eine Spannung führende Stromversorgungsleitung oder an Masse anzuschließen ist. -The design of the leads of the decoupling capacitor according to the invention can thus be adapted in each case that they meet the special requirements of a selected PGA component with regard to its arrangement corresponds to the power supply contact pins. In Fig. 8A, the distribution of the pin functions for the Power supply of a PGA component shown, which is connected to the decoupling capacitor 26 of FIG. 5A to FIG. 5C can be used together. 8 therefore shows the contact pin distribution along the inner contact pin ring of a PGA module, as has been described with reference to FIG. Each box in Fig. 8A represents represents a contact pin, the symbol "G" or "V" each indicating whether the associated contact pin is connected to a Live power supply line or to be connected to ground. -
Gemäß FIG 8B ist ein Entkopplungskondensator 26 gemäß FIG 5A bis FIG 5C schematisch auf einer gedruckten Leiterplatte montiert gezeigt, wobei die Zuführungen des Kondensators in zusätzliche Löcher 50 eingesetzt sind.According to FIG 8B, a decoupling capacitor 26 according to FIG 5A to FIG 5C is printed schematically on a Printed circuit board shown assembled with the leads of the capacitor inserted into additional holes 50.
Jede der Zuführungen 44 und 46 des Kondensators 26Each of the leads 44 and 46 of the capacitor 26
B * ώB * ώ
entspricht einem gleichartigen Stromversorgungskontaktstift des PGA-Bausteines, um diesen zu entkoppeln. Demzufolge sind acht Zuführungen 46 des Kondensators mit dem Masseleiter des Kondensators verbunden, während die anderen sechs Zuführungen 44 mit dem Spannungsoder Stromleiter des Kondensators verbunden sind. corresponds to a similar power supply contact pin of the PGA component in order to decouple it. As a result eight leads 46 of the capacitor are connected to the ground conductor of the capacitor, while the other six leads 44 are connected to the voltage or current conductor of the capacitor.
In FIG 9A ist der Entkopplungskondensator 52 gemäß der Erfindung auf einer gedruckten Leiterplatte 54 unterhalb eines PGA-Bausteines 565 montiert gezeigt. Der PGA-Baustein 56 ist ähnlich dem Baustein 28 von FIG 3, jedoch umgeklappt dargestellt, so daß die Kontaktstifte nach unten durch die gedruckte Leiterplatte 54 hindurchragen. Wie erläutert, bleibt dabei genügend Raum im Chip-Aufnahmebereich des PGA-Bausteines für den Entkopplungskondensator 52, so daß dieser darunter angeordnet werden kann. Bei dem Beispiel von FIG 9A sind in der Leiterplatte 54 gesonderte Löcher 57 für die Aufnahme der Zuführungen 58 vorgesehen.In FIG. 9A, the decoupling capacitor 52 according to the invention is on a printed circuit board 54 shown mounted below a PGA chip 565. PGA chip 56 is similar to chip 28 of FIG 3, but shown folded over, so that the contact pins down through the printed circuit board 54 protrude. As explained, there is enough space in the chip receiving area of the PGA component for the decoupling capacitor 52 so that it can be placed underneath. In the example of 9A, separate holes 57 for receiving the leads 58 are provided in the printed circuit board 54.
Die Zuführungen des Kondensators 52 und die Kontaktstifte PGA-Bausteines 56 können entweder über plattierte Durchgangslöcher in einer Mehrschichtleiterplatte oder aber durch verhältnismäßig kurze Leiterbahnen verbunden sein. Auch sind vorzugsweise Abstandshalter 59 am Kondensator 52 vorgesehen, um das Reinigen zwischen der Leiterplatte 54 und dem Entkopplungskondensator 52 zu ermöglichen.The leads of the capacitor 52 and the contact pins of the PGA chip 56 can either be plated over Through holes in a multilayer circuit board or through relatively short conductor tracks be connected. Spacers 59 are also preferably provided on capacitor 52 in order to to enable cleaning between the circuit board 54 and the decoupling capacitor 52.
Bei der in FIG 9B gezeigten Anordnung ist der Entkopplungskondensator auf eine andere Weise montiert. In diesem Falle teilen sich die Zuführungen des Kondensators 52' und die Kontaktstifte des PGA-Bausteines 56' jeweils eines der Leiterplattenlöcher. Diese Art der Montage hat gegenüber der von FIG 9A den Vorteil, daß keine zusätzlichen Löcher auf der gedrucktenIn the arrangement shown in FIG. 9B, the decoupling capacitor is mounted in a different way. In this case, the condenser leads are shared 52 'and the contact pins of the PGA component 56' each have one of the circuit board holes. These The type of assembly has the advantage over that of FIG. 9A that no additional holes are printed on the
Leiterplatte 54' benötigt werden.Printed circuit board 54 'are required.
Eine von der bisher erläuterten Ausbildung der Zuführungen abweichende Form ist bei dem Entkopplungskondensator 60 von FIG 1OA und 1OB gezeigt. Der Entkopplungskondensator 60 hat zwar denselben Aufbau wie bei dem vorangehend beschriebenen Beispiel, jedoch sind die Zuführungen 62 als sich erstreckende Ansatznasen ausgebildet, die jeweils mit einer durchgehenden Öffnung 63 zur Aufnahme eines Kontaktstiftes 66 eines PGA-Bausteines 64 versehen sind. Der Entkopplungskondensator 60 kann so an den Kontaktstiften 66 eines PGA-Bausteines 64 unmittelbar montiert werden, bevor der Baustein in die gedruckte Leiterplatte 68 eingesetzt wird. Dies erleichtert die Montage und ermöglicht die Verwendung von Bestückungsautomaten.A shape deviating from the design of the feeds explained so far is shown in the decoupling capacitor 60 of FIGS. 10A and 10B. The decoupling capacitor 60 has the same structure as in the example described above, but the leads 62 are designed as extending lugs, each of which is provided with a through opening 63 for receiving a contact pin 66 of a PGA module 64. The decoupling capacitor 60 can thus be mounted directly on the contact pins 66 of a PGA component 64 before the component is inserted into the printed circuit board 68. This facilitates assembly and enables the use of automatic placement machines.
/r Der gemäß der Erfindung für die Verwendung in Verbindung PGA-Bausteinen vorgesehene Entkopplungskondensator weist gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Eigenschaften und Vorteilen auf. So wird beispielsweise durch die Montage eines flachen Entkopplungskondensators direkt unter einem PGA-Bausteine eine mit geringerer Induktivität behaftete Entkopplungsschleife erzielt und dadurch das Entkopplungssystem effektiver. Das verringert viele der Probleme, die mit der hohen Induktivität bei den bekannten Entkopplungsanordnungen gemäß FIG 1 und FIG 2 verbunden sind./ r The one according to the invention for use in conjunction Compared to the prior art, decoupling capacitors provided for PGA modules have a number of Features and benefits. For example, by installing a flat decoupling capacitor A decoupling loop with a lower inductance is achieved directly under a PGA component and thereby the decoupling system more effective. This reduces many of the problems associated with high inductance are connected in the known decoupling arrangements according to FIG. 1 and FIG.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht außerdem eine Verringerung des Anteils an LeiterplattenflMche, die bei den bekannten Anordnungen gemäß FIG 1 und FIG 2 von den Entkopplungselementen beansprucht wird. Die Notwendigkeit, Leiterplattenfläche einzusparen, um eine höhere Bestückungsdichte der Bauelemente zu erreichen, istThe present invention also enables a reduction in the proportion of printed circuit board area which is claimed by the decoupling elements in the known arrangements according to FIGS. 1 and 2 . The need to save circuit board area in order to achieve a higher density of components is
gegenwärtig für alle mit dem Entwurf von Schaltungsträgerplatten beschäftigten Fachleute ein wichtiges Anliegen. Diesem Problem begegnet die Erfindung durch die neuartige Form der Montage von Entkopplungskondensato-5 ren unterhalb von PGA-Bausteinen.currently for everyone with the design of circuit boards employed professionals an important concern. The invention counteracts this problem by new type of assembly of decoupling capacitors below PGA modules.
Claims (11)
108. Arrangement according to claim 7, characterized in that the spacers (43, 59 ) cause a gap between the decoupling capacitor (52, 60) and the circuit board (54, 68).
10
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