DE3618590A1 - CIRCUIT BOARD WITH AN IC COMPONENT AND A CAPACITOR, AND METHOD FOR IMPULSE DAMPING THE CAPACITOR - Google Patents
CIRCUIT BOARD WITH AN IC COMPONENT AND A CAPACITOR, AND METHOD FOR IMPULSE DAMPING THE CAPACITORInfo
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Description
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Leiterplatte mit einem IC-Baustein und einem Kondensator sowie Verfahren zur Impulsdämpfung des KondensatorsCircuit board with an IC module and a capacitor as well as a method for pulse damping of the capacitor
Die Erfindung bezieht sich auf eine zusammengesetzte elektronische Baueinheit, die eine Leiterplatte, einen IC-Baustein und einen Sntkopplungskondensator umfaßt.The invention relates to a composite Electronic component, which comprises a circuit board, an IC module and a decoupling capacitor.
Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gerätes der beschriebenen Art gerichtet, mit dem eine maximale Anordnungsdichte und eine hohe Dämpfungsleistung erreicht werden können.The invention is further to a method of manufacture a device of the type described, with which a maximum arrangement density and a high damping performance can be achieved.
Gegenwärtig ist es nicht nur in der Computerindustrie üblich, elektronische Geräte unter Verwendung von Leiterplatten zusammenzubauen. Die Leiterplatten umfassen herkömmlicherweise ein isolierendes Substrat mit mehreren Stromleitern auf einer äußeren Oberfläche oder auf einem inneren Substrat, das zwischen Isolierschichten eingebettet ist. Leiterplatten sind nunir.ahr nahezu universelle Mittel zur Vermeidung der in der Vergangenheit üblichen=Verdrahtung zwischen festen Punkten.At present it is not only common in the computer industry to use printed circuit boards for electronic devices assemble. The circuit boards conventionally comprise an insulating substrate having a plurality of current conductors on one outer surface or on an inner substrate embedded between insulating layers. PCBs are now almost universal means of avoiding the in the Past usual = wiring between fixed points.
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Um maximale Anordnungsdichten zu erzielen, werden herkömmlicherweise im Zusammenhang mit Leiterplatten IC-3austeine verwendet, die einen Siliziumn-Chip oder -Chips enthalten, die selbst mehrere Stromkreise und Nebenstromkreise einschließen können. Jeder IC-Baustein kann eine Vielzahl von herabhängenden Kontaktfingern oder -klemmen einschließen, die im Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie Löchern oder Lötlagern auf den Leiterplatten entsprechen. Der Zusammenbau eines IC-Bausteins mit einer Leiterplatte wird so durchgeführt, daß Klemmen des IC-3austeins durch entsprechend im Abstand angeordnete Öffnungen in der Platte hindurchgeführt oder die Klemmen mit den Lötlagern der Platte ausgerichtet werden und danach die Lötverbindungen zwischen den Klemmen und den entsprechenden Stromleitern, falls eine Leiterplatte mit Durchgangsbohrungen verwendet wird, oder mit den Lötlagern, wenn eine Leiterplatte ohne Öffnungen verwendet wird, hergestellt werden.In order to achieve maximum arrangement densities, conventionally in connection with printed circuit boards IC-3 building blocks used that contain a silicon chip or chips that themselves have multiple circuits and auxiliary circuits can include. Each IC package can include a plurality of depending contact fingers or terminals, the are spaced from each other so that they correspond to holes or solder pads on the circuit boards. The assembly an IC module with a printed circuit board is carried out in such a way that the IC 3 module is clamped accordingly at a distance arranged openings in the board are passed or the terminals are aligned with the soldering pads of the board and then the soldered connections between the terminals and the corresponding current conductors, if a printed circuit board is included Through holes is used, or with the solder pads if a PCB without openings is used, getting produced.
Herkömmlicherweise wird insbesondere bei Computeranwendungen ein Querkondensator über die Anschlußleiter des IC-Bausteins verwendet. Es ist die Funktion des Kondensators, Impulse oder Impulszacken in der Stromversorgung zu dämpfen, die sonst durch das System übertragen und das, was in der Industrie als "soft error" bekannt ist, erzeugen wurden.Conventionally, especially in computer applications, a shunt capacitor is placed over the connecting conductors of the IC module used. It is the function of the capacitor to dampen pulses or pulse spikes in the power supply that would otherwise get through transmitted through the system and generated what is known in the industry as "soft error".
3is jetzt haben herkömmliche Mittel zur Anbringung der erforderlichen Dämpfungskapazität es erfordert, daß die vorstehenden Leitungen des Querkondensators an entsprechend angeordnete Augen oder Lager der Leiterplatte angelötet werden, die mit den Neztanschlußklemmen des IC-Bausteins durch die Anordnung von Leitern auf den Leiterplatten verbunden sind. Danach kam man auf-dem Fachgebiet zu der Erkenntnis, daß die Existenz einer Strombahn von beträchtlicher Länge zwischen dem Kon iensator und den Stromversorgungsleitern des IC-Bausteins ein·· bedeutende Induktitivät schaffte. Als Ergebnis dieser Induktivität war es erforderlich, einen relativ hohen Kapazitätswert zu verwenden, um die gewünschten Stromdämpfungseffekte zu erzielen. Offensichtlich erhöhte die Verwendung von hochwertigen Kondensatoren nicht nur die Kosten der elektronischen Baueinheit, sondern reduzierte auch wegen der physikalischen Größe des Kondensators mit notwendigerweise hohom Wert die Fähigkeit, eine dichte Stromkreisanordnung zu sch iffen.3is now conventional means for attaching the necessary damping capacitance have required that the protruding lines of the cross capacitor are soldered to appropriately arranged eyes or bearings of the circuit board, which are connected to the power supply terminals of the IC module by the arrangement of conductors on the circuit boards. It was then discovered in the art that the existence of a considerable length current path between the capacitor and the power supply conductors of the IC package created significant inductivity. As a result of this inductance, it has been necessary to use a relatively high value of capacitance in order to achieve the desired current damping effects. Obviously, the use of high-quality capacitors not only increased the cost of the electronic component, but also the capacitor to necessarily hohom value reduced due to the physical size the ability Iffen a dense circuit arrangement to sch.
\J[j In ibereinstimmung mit neueren Technologien, wie sie in den US-"5atenten 2,617,817 und 4,249,196 beschrieben sind, ist vorgeschlagen worden, einen Mehrschichtenkeramikkondensator direkt in einen IC-Baustein zu integrieren. Durch die Kombination des Mehrschichtenkeramikkondensators mit dem IC-3austein werden die Leitungen, die den Querkondensator über die Stromversorgung des IC-Bausteins verbinden, sehr kurz gehalten. In Anbetracht der durch die Verwendung von kurzen \ J [j In ibereinstimmung with newer technologies, such as those described in the US "5 atents 2,617,817 and 4,249,196, has been proposed to integrate a multi-layer ceramic capacitor directly into an integrated circuit device. The combination of the multilayer ceramic capacitor using the IC 3austein the lines that connect the shunt capacitor via the power supply of the IC component are kept very short, considering the short ones that are used
L BAD ORiGfMALL BAD ORiGfMAL
Leitungen erzielte reduzierte Induktivität hat es sich als möglich erwiesen, einen bedeutend niedrigerwertigen und damit physikalisch kleineren Kondensator zu verwenden, um einen ausreichenden Dämpfungseffekt zu erzielen, als das früher möglich war. Die Einkapselung des Kondensators innerhalb der IC-Matrix schaffte den zusätzlichen Vorteil einer erhöhten Stromkreisdichte.Lines achieved reduced inductance, it has been shown to be possible to use a significantly lower value and thus to use a physically smaller capacitor in order to achieve a sufficient damping effect than before was possible. The encapsulation of the capacitor within the IC matrix created the added benefit of increased Circuit density.
Negativ ist zu verzeichnen, daß die Integrierung eines Mehrschichtenkeramikkondensators in die IC-Matrix eine Zahl von Herstellungs- und Flexibilitätsproblemen aufwarf. Vom Standpunkt der Herstellung aus schuf der Einschluß von Elementen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in eine einheitliche Matrix bestimmte Zuverlässigkeitsprobleme sowohl elektrischer als auch mechanischer Natur. Vorn Standpunkt der Flexibilität aus schuf die Verwendung eines bestimmten IC-Bausteins in verschiedenen Stromkreisfigurationen, Anwendungs- und Stromversorgungsbedingungen einen Umstand, in dem die eingeschlossene Kapazität nur eine Annäherung an die ideale Dämpfungskapazität darstellte» Daher hat die Verwendung eines solchen zusammengesetzten Gerätes bis jetzt keine weite Verbreitung gefunden, obwohl vom Konzept her die Integration eines Mehrschichtenkeramikkondensators in den IC-Baustein einen bedeutenden Fortschritt auf dem Fachgebiet bedeutet.On the negative side, the integration of a multilayer ceramic capacitor in the IC matrix has a number of Raised manufacturing and flexibility problems. From the The manufacturing point of view created the inclusion of elements with different thermal Coefficients of expansion in a uniform matrix certain reliability problems both electrical and mechanical nature. From the point of view of flexibility, the use of a particular IC component created different ones Circuit configurations, application and power supply conditions include a circumstance in which the included capacity was only an approximation of the ideal damping capacity »Therefore, the use of such composite device has not yet found widespread use, although the concept of the integration of a Multi-layer ceramic capacitor in the IC package represents a significant advance in the art.
γ- Ausgehend von der oben geschilderten Sachlage, ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung eine idealisierte Stromkreisanordnung einschließlich einer Leiterplatte, eines IC-Bausteins und aines Mehrschichtenkeramikkondensators in einer solchen Kombination zu schaffen, daß die Dämpfungseffekte des Mehrschichtenkeramikkondensators in seiner spezialisierten Stronkreisanwendung ohne Reduzierung der Stromkreisdichte optimiert wird.γ- Based on the above situation, the aim of the present invention is to create an idealized circuit arrangement including a printed circuit board, an IC module and a multi-layer ceramic capacitor in such a combination that the damping effects of the multi-layer ceramic capacitor in its specialized electrical circuit application without reducing the circuit density is optimized.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, zu ermöglichen, daß herkömmlicherweise in Serienfertigung hergestellte IC-3austeine mit Leiterplatten und mit Dämpfungs-Mehrschichtenkeramikkondensatoren so verbunden werden können, daß die Optimierung des Dämpfungswertes des Mehrschichtenkeramikkondensator ohne Beeinträchtigung.der Herstellung des IC-Bausteins durch die Integration des Mehrschichtenkeramikkondensators darin ermöglicht wird und ohne daß lange Leitungen zwischen Vielschichtkeramikkondensator und IC erforderlich wären.Another object of the present invention is to allow conventionally used in mass-produced IC 3austeine with printed circuit boards and with damping multilayer ceramic capacitors can be connected so that the optimization of the attenuation value of the multilayer ceramic capacitor without interference. the production of the IC module is made possible by the integration of the multilayer ceramic capacitor therein and without the need for long lines between the multilayer ceramic capacitor and the IC.
Insbesondere kann die vorliegende Erfindung als auf eine Kombination einer Leiterplatte, eines IC-Bausteins und eines Mehr schichtenkeramikkondensators gerichtet zusammengefaßt werden, die so zusammengebaut wird, daß ohne Aufgabe der Stronkreisdichte vom Kondensator der effizienteste Gebrauch gemacht wird.In particular, the present invention can be summarized as directed to a combination of a circuit board, an IC package and a multilayer ceramic capacitor which is assembled so that the most efficient use is made of the capacitor without sacrificing circuit density.
Vornehmlich wird erfindungsgemäß eine Leiterplatte vorgesehen, die lie üblichen inneren Strombahnen und auf einerAccording to the invention, a printed circuit board is primarily provided that has the usual internal current paths and on one
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freiliegenden Oberfläche ein Reihe von Lötlagern aufweist, an denen die Klemmen des IC-Bausteins befestigt werden können. In Kombination mit der Leiterplatte wird ein an sich bekannter IC-3austein vorgesehen, bei dem die Klemmen aus herabhängenden Schenkeln bestehen, die sich bis unter die Unterseite des IC-3austeins erstrecken. Ein innovativer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Lötstellenpaar, das direkt,unterhalb des Raums angeordnet ist, der vom Körper des IC-Bausteins eingenommen werden soll, wobei die Lötstellen Strombahnen einschließen, die zu den Netzanschlußklemmen der Leiterplatte führen, die mit den Netzanschlußklemmen des IC-Geräts verbunden wird.exposed surface has a series of solder pads to which the terminals of the IC package can be attached. In In combination with the printed circuit board, a known IC-3 block is provided, in which the terminals from hanging down Legs exist that extend to below the bottom of the IC-3austeins. An innovative aspect of the The present invention resides in a pair of solder joints located directly below the space that extends from the body of the IC module is to be taken, the soldering points include current paths that lead to the power supply terminals Lead the printed circuit board that is connected to the power supply terminals of the IC device.
Vor dem Anbringen des IC-Bausteins wird ein Mehrschichtenkerainikkondensator mit den in dem Raum unterhalb des durch den IC-3austein einzunehmenden Raums angeordneten Lötstellen verbunden. Die Dicke des Mehrschichtenkeramikkondensators ist so bemessen, daß der Kondensator in dem Raum unterhalb der Unterseite des IC-Bausteins und oberhalb der Leiterplatte mit Abstand angeordnet werden kann, wobei der Raum durch die Länge der Klemmen, die sich unterhalb des IC-Bausteins erstrecken, geschaffen wird.Before attaching the IC chip, a multilayer ceramic capacitor is made with the soldering points arranged in the space below the space to be taken up by the IC-3 module tied together. The thickness of the multilayer ceramic capacitor is such that the capacitor in the space below the Bottom of the IC module and above the circuit board can be spaced apart, the space through the length the clamps that extend below the IC package is created.
Sin wichtiges Merkmal der Erfindung ergibt sich aus der Erkenntnis, daß jeder IC-Baustein beim Funktionieren in seiner spezifischen vorgesehenen Anwendung bei einer spezifischen Temperatur oder in einem spezifischen Temperaturbereich arbeitet. Es ist weiterhin festgestellt worden, daß die Temperatur, innerhalb der ein bestimmter IC-Baustein arbeitet,An important feature of the invention arises from the recognition that each IC component functions in its own right specific intended application at a specific temperature or in a specific temperature range is working. It has also been established that the temperature within which a certain IC component works,
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von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich sein kann. Es ist auch erkannt worden, daß die Rezeptur des zur Herstellung eines Mehrschichtenkeramikkondensators verwendeten dielektrischen Materials so angepaßt werden kann, daß sich eine maximale die'ektrische Konstante ergibt, wenn bekannt ist, bei welcher Temperatur oder innerhalb welchen Temperaturbereichs der Mehrschichtenkeramikkondensator arbeiten wird.can vary from application to application. It has also been recognized that the formulation of the dielectric material used to manufacture a multilayer ceramic capacitor can be adapted so that a maximum dielectric constant results if it is known at what temperature or within which temperature range the multilayer ceramic capacitor will operate.
Deujemäß ist herausgefunden worden, daß eine optimale Stromkreisanordnung erreicht werden kann, indem der Mohrschichtenkeramikkondensator direkt unterhalb des IC-Bausteins in einer Wäremtauschanordnung angeordnet wird, wod irch die durch den IC-Baustein erzeugte Wärme den Mehrrschichtenkeramikkondensator auf einer bestimmten Arb3itstemperatur oder innerhalb eines vorhersagbbaren Arbaitstemperaturbereiches hält. So ist es also durch Messung der Arbeitsteinperatur im Raum zwischen der Leiterplatte und dem IC-.Baustein oder durch Schätzung dieser Kenngröße aus den bekannten Arbeitsparametern des IC-Bausteins in der spezifischen Stromkreiskonfiguration und durch Anordnung des Mehrschichtenkeramikkondensators im Wärmetauschverhältnis zum IC- Baustein im besagton !Raum möglich, die dielektrische Zuk immensetzung des Mehrschichtenkeramikkondensators so anzupassen, daß der Wert des Mehrschichtenkeramikkondensators auf einem optimalen Wert bleibt, um eine ideale Dämpfungswirkung zu erzielen. Deujemäß has been found that an optimum circuit arrangement can be achieved by the Mohr layers ceramic capacitor is located directly below the IC chip in a Wäremtauschanordnung, wod irch generated by the IC package heat the Mehrrschichtenkeramikkondensator on a particular Arb3itstemperatur or stops within a vorhersagbbaren Arbaitstemperaturbereiches . So it is by measuring the working stone temperature in the space between the circuit board and the IC module or by estimating this parameter from the known working parameters of the IC module in the specific circuit configuration and by arranging the multilayer ceramic capacitor in the heat exchange ratio to the IC module in the above! Space possible to adjust the dielectric setting of the multilayer ceramic capacitor so that the value of the multilayer ceramic capacitor remains at an optimal value in order to achieve an ideal damping effect.
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Wenn ein bestimmter IC-Baustein in einer Stromkreiskonfiguration verwendet wird, bei dem der Raum zwischen der Leiterplatte und der Unterseite des IC-Bausteins auf einem Temperaturbereich z.3. von ca. 65° bis ca. 700C gehalten wird, ist es unter solchen Umständen möglich, die Formel für das dielektrische Material so zu berechnen, daß die dielektrische Konstante des Materials im angemerkten Bereich arn höchsten ist. Auf diese Art kann die Größe des Kondensators auf dem Minimum gehalten werden, das notwendig ist, um den gewünschten Kapazitätswert zu erzielen.When a particular IC package is used in a circuit configuration where the space between the circuit board and the bottom of the IC package is based on a temperature range such as 3. is maintained from about 65 ° to about 70 0 C, it is possible under such circumstances to calculate the formula for the dielectric material so that the dielectric constant of the material in the noted range arn is highest. In this way the size of the capacitor can be kept to the minimum that is necessary to achieve the desired capacitance value.
Wie aus der vorgehenden Zusammenfassung ersichtlich, bezieht sich die Erfindung auf einen Artikel, der eine Leiterplatte mit angemesssenen Befestigungsstellen und inneren Leitern, einen IC-Baustein mit Klemmen, die die Unterseite des IC-Bausteins mit einem vorbestimmten Abstand über der Platte halten, und einen zwischen der Unterseite des IC-Bausteins und der Leiterplatte im Nebenschlußverhältnis zu den Netzanschlußklemmen des IC-Bausteins zwischengesetzten Mehrschichtenkeramikkondensator umfaßt, wobei der Mehrschichtenkeranikkondensator im Wärmeaustauschverhältnis zum IC-Baustein angeordnet ist, wodurch der IC-Baustein und der" Mehrschichtenkeramikkondensator zusammenwirken, um die Kapazität des HehrSchichtenkondensators auf einem gewünschten Wert oder innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.As can be seen from the foregoing summary, the invention relates to an article that includes a printed circuit board Appropriate mounting points and internal conductors, an IC chip with clamps covering the bottom of the IC chip a predetermined distance above the plate, and one between the bottom of the IC package and the Intermediate circuit board in shunted relation to the mains connection terminals of the IC module Multilayer ceramic capacitor comprises, wherein the multilayer ceramic capacitor in heat exchange ratio to IC chip is arranged, whereby the IC chip and the "multilayer ceramic capacitor work together to the Capacity of the multi-layer capacitor at a desired Value or within a desired range.
Die Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein Verfahren zur Erzielung einer idealisierten Impulsdämpfung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt:The invention is further directed to a method for achieving idealized pulse attenuation, wherein the Procedure includes the following steps:
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- Messung der Temperatur im Bereich, der durch den Mehrschichtenkeramikkondensator eingenommen werden wird, als Ergebnis des Ileiz-ef fokts des IC-Bausteins (und anderer eventuell existierender benachbarter Stromkreise) und- Measurement of the temperature in the area that will be occupied by the multilayer ceramic capacitor , as a result of the Ileiz-ef fokts of the IC chip (and other possibly existing neighboring circuits) and
- Einsetzung eines aus einem dielektrischen Material gebildeten Mehrschichtenkeramikkodensator in den besagten Raum, dessen Dielektrikumwert in Beziehung zur erwarteten anzutreffenden Arbeitstemperatur optimiert worden ist, wobei die aktiven Komponenten im Wärmetauschverhältnis auf der Leiterplatte angeordnet sind.- Insertion of a multilayer ceramic capacitor made of a dielectric material in said space, its Dielectric value in relation to the expected one to be encountered Working temperature has been optimized, with the active components in the heat exchange ratio on the circuit board are arranged.
Um diese und weitere Ziele, die sich hieraufhin ergeben oder nachstehend ausgeführt werden, zu erreichen, wird Bezug geno.Timen auf die begleitenden Zeichnungen. Es zeigen:In order to achieve these and other objectives that result from this or are set out below, reference is made to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Leiterplatte, in der durch unterbrochene Linien die durch einen IC-3austein und einen Mehrschichtenkeramikkondensator einzunehmenden Stellungen dargestellt sind;1 is a plan view of part of a printed circuit board in which the positions to be assumed by an IC module and a multilayer ceramic capacitor are shown by broken lines;
?ig. 2 einen Teilquerschnitt durch eine Leiterplatte, einen IC-Baustein und einen Mehrschichtenkeramikkondensator in Übereinstimmung mit der Erfindung;? ig. 2 a partial cross-section through a circuit board, an IC package and a multilayer ceramic capacitor in accordance with the invention;
7ig. 3 einen ähnlichen Schnitt wie den in Fig. 2 als Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung; 7ig. 3 is a section similar to that in FIG. 2, illustrating an embodiment of the invention;
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht in kleinerem Maßstab eines konventionellen, der Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angepaßten IC-Bausteins;Fig. 4 is a perspective view, on a smaller scale, of a conventional one of the Use in the device according to the invention adapted IC module;
Fig. 5 eine Graphik, die Unterschiede in der Kapazität eines Mehrschichtenkeramikkondensators mit einem Dielektrikum zeigt, das für den Einsatz in einem Temperaturbereich von ca. 50° bis ca. 7O0C optimiert ist.5 is a graph showing the differences in capacitance of a multilayer ceramic capacitor is a dielectric that is optimized for use in a temperature range of about 50 ° to about 7O 0 C. Fig..
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Leiterplatte 10, die typischerweise aus einem mit Polymer verstärkten Fiberglas-Material o.a. bestehen kann. Die Platte 10 kann mehrere innere, unter der Oberfläche befindliche Strombahnen umfassen, die in einer Vielzahl von auf der Oberfläche angebrachten Lötstellen 11 enden.Fig. 1 shows a section of a circuit board 10, which can typically consist of a polymer-reinforced fiberglass material or similar. The plate 10 can have several inner, subsurface conducting paths formed in a plurality of surface solder joints 11 ends.
Wie für den Fachmann ersichtlich ist, stellt der Ausschnitt oder das Teilstück der in Fig. 1 dargestellten Leiterplatte 10 einen kleinen Ausschnitt oder Teil einer großen Plattenkonstruktion dar, die viele Wiederholungen oder Abänderungen der nur als Beispiel dargestellten Konfiguration einschließen kann. LÖtlager werden so eingerichtet, daß sieAs is apparent to a person skilled in the art, the section or the section of the circuit board shown in FIG. 1 represents 10 represents a small section or part of a large panel construction that is repeated many times or May include changes to the configuration shown only as an example. Solder bearings are set up so that they
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Verbindungsstellen für die Klemmen 12 bilden, die aus dem in Fig. 2 ausführlicher dargestellten IC-Gerät 13 vorstehen. Da der Ln Fig. 2 dargestellte IC-Baustein an sich bekannt ist, werd y.n dessen Konstruktionsmerkmale nur insoweit beschrieben, wie ^s für eine Würdigung der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.Form connection points for the terminals 12, which protrude from the IC device 13 shown in more detail in FIG. Since the IC component shown in FIG. 2 is known per se, its design features are only described to the extent that it is necessary for an appreciation of the present invention.
Der EC-Baustein 13 schließt insbesondere typischerweise einen Sili.iiumchip ein, der mehrere darauf eingeätzte und definierte Stroakreise auf v/eist, v/obei der Siliziumchip innerhalb einer Matrix 14 aus Epoxyd oder einem ähnlichen polymeren Material eingeschlossen ist. Klemmen 12 erstrecken sich durch die Matr:.x 14 und sind in elektrischem Kontakt mit der Verdrahtung des eingekapselten Siliziumchips. Die Matrix 14 des IC-3.iusteins 13 v/eist eine nach unten gerichtete Unterseite auf.In particular, the EC module 13 typically includes one Sili.iiumchip, which has several strobe circles etched and defined on it, v / obei the silicon chip within one Matrix 14 of epoxy or similar polymeric material is included. Clamps 12 extend through the Matr: .x 14 and are in electrical contact with the wiring of the encapsulated silicon chip. The matrix 14 of the IC-3.iusteins 13 v / e is a downward facing bottom on.
In FLg. 2 ist die Unterseite 15 der Matrix 14 auf einem Niveau oberhalb der Basisteile 16 der Klemmen 12 angebracht, so daß, wenn der IC-Baustein montiert ist, ein Freiraum 17 zwischen der Ober >eite 18 der Leiterplatte 10 und der Unterseite 15 der Matr LX 14 definiert ist. Innerhalb des so definierten Freiraums 17 i;t vorher der ilehrschichtenkeramikkondensator 19 angebracht, wobei dieser ein Mehrschichtenkeramikkondensator ist, dessen Höhenabmessung für die vorliegende Erfindung vorzugsweise in der Größenordnung von ca. 0,56 mm bis ca. ),66 mm gehalten wird. Der Mehrschichtenkeramikkondensator schl eßt Endabschlüsse 20, 21 ein, die mit den inneren Kondensatorelektroden entgegengesetzter Polarität in der üblichen ArtIn FLg. 2 is the bottom 15 of the matrix 14 on one level mounted above the bases 16 of the clamps 12 so that when the IC package is mounted, there is a clearance 17 between the Upper side 18 of the circuit board 10 and the lower side 15 of the Matr LX 14 is defined. Within the space defined in this way 17 i; t before the multilayer ceramic capacitor 19 attached, this being a multilayer ceramic capacitor , the height dimension of which for the present invention is preferably on the order of about 0.56 mm to approx.), 66 mm. The multilayer ceramic capacitor includes end terminations 20, 21 associated with the internal capacitor electrodes opposite polarity in the usual way
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verbunden werden, wobei die Abschlüsse 20, 21 vorzugsweise die Form dünner Metallbänder haben, die die Kanten bedecken und vorzugsweise zusätzlich Teile des Mehrschichtenkeramikkondensatorkörpers nahe der Abschlüsse überlappen. Die Abschlüsse 20, 21 sind mit den Lötstellen 22 bzw. 23 auf der Leiterplatte in dem Bereich verlötet, der direkt unterhalb der Unterseite 15 der Matrix 14 liegt. Die Leiterplatte 10 schließt innere Strombahnen 22', 23' ein, die die Endabschlüsse des Mehrschichtenkeramikkondensators 19 mit den Lötstellen 2A, 25 verbinden, die zum Beispiel die Stellen sind, die die Netzanschlußklemmen des Mehrschichtenkeramikkondensators zuschalten.are connected, the terminations 20, 21 preferably have the form of thin metal strips which cover the edges and preferably additionally overlap parts of the multilayer ceramic capacitor body near the terminations. The terminations 20, 21 are soldered to the soldering points 22 and 23 on the circuit board in the area which is directly below the underside 15 of the matrix 14. The circuit board 10 includes inner current paths 22 ', 23' which connect the end terminations of the multilayer ceramic capacitor 19 to the solder points 2A, 25 which are, for example, the points which connect the mains connection terminals of the multilayer ceramic capacitor.
Wie aus dem Vorhergesagten ersichtlich, ist nach Anbringung des Kondensators 19 und der nachfolgenden Anbringung des IC-3austeins 13 durch Verlötung der Mehrschichtenkeramikkondensator 19 in Querverbindung zu den Stellen 24, 25 angeordnet, die mit den Netzanschlußklemmen des IC-Bausteins verbunden sind. Der Menrschichtenkeramikkondensator 19 wird ähnlich aufgrund seines :J'ihewirkungsverhältnisses zu der Unterseite 15 im W^irmeaustauschverhältnis zum IC-3austein 13 angeordnet sein.As can be seen from the foregoing, after the capacitor 19 has been installed and the IC-3austeins 13 by soldering the multilayer ceramic capacitor 19 arranged in cross connection to the points 24, 25, which are connected to the power supply terminals of the IC module are connected. The menstrual layer ceramic capacitor 19 is similar due to its: J'ihew effect ratio to the Bottom 15 in the heat exchange ratio to IC-3 module 13 be arranged.
Durch die Assoziierung des "'ehrschichtenkeramikkondensators 19 im '-Järuieaustauschverhältnis zum IC-Baustein 13 ist es möglich, die dielektrische Konstante des dielektrischen Materials des Mehrschichtenkeramikkondensators 19 anzupassen, um beim Arbeitstemperaturbereich der Vorrichtung die maximale Kapazität zu liefern.Through the association of the "multi-layer ceramic capacitor 19 in the '-Järuiexausch relationship to IC module 13, it is possible adjust the dielectric constant of the dielectric material of the multilayer ceramic capacitor 19 in order to achieve the maximum capacitance in the operating temperature range of the device deliver.
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Fig. 5 zeigt eine Graphik, die die Änderung der dielektrischen Konstante eines Barium-Titanat-Dielektrikums zeigt. In der Grapiiik zeigt die Y-Achse die Geschwindigkeit der Kapazitanzänderung in Übereinstimmung mit der sich ändernden Temperatur ent 1mg der X-Achse. Wie aus der Graphik hervorgeht, wird eine 20 uige Erhöhung der Kapazität vom Bezugswert bei 25°C erreicht, wo der Kondensator in einem Temperaturbereich von ca. 55° ois 600C arbeitet. Da es leicht möglich ist, die Temperatur zu berechnen, hei der ein bestimmter IC-Baustein in einer bestimmten Stromkreisanordnung arbeiten wird, d.h. durch Messing der unterhalb des IC-Bausteins entwickelten Temperatur, ist es möglich, einen Kondensator mit einem Dielektrikum ausz iwählen, dessen dielektrische Konstante beim erwähnten Temperaturbereich maximiert ist. Indem so das gewählte Dielektrikum optimiert wird, ist es möglich, einen kompakteren Kondensator herzustellen und/oder die Kapazität und damit die ImpuLsdämpfungswirkungen des gewählten Kondensators zu maxi.iieren.Fig. 5 is a graph showing the change in dielectric constant of a barium titanate dielectric. In the graph, the Y-axis shows the rate of change in capacitance in accordance with the changing temperature along the X-axis. As is apparent from the graph, a 20 Uige increase in capacity is obtained from the reference value at 25 ° C, where the capacitor operates in a temperature range of about 55 ° ois 60 0 C. Since it is easily possible to calculate the temperature at which a particular IC component will work in a particular circuit arrangement, ie by brassing the temperature developed below the IC component, it is possible to select a capacitor with a dielectric, its dielectric constant is maximized in the mentioned temperature range. By optimizing the selected dielectric in this way, it is possible to produce a more compact capacitor and / or to maximize the capacitance and thus the pulse attenuation effects of the selected capacitor.
In Fig. 3 wird eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die in jeder Beziehung der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht, mit der Ausnahme, daß die Unterseite 151 der Hülle 14' einen nach unten gerichteten Rücksprung 30 aufweist, der so groß ist, daß er Teile des Mehrschichtenkeramikkondensators 19 umschließt. Durch diese Anordnung wird das WärmetauschverhältnisIn Fig. 3, an embodiment of the invention is shown, which corresponds in every respect to the embodiment according to FIG. 2, with the exception that the underside 15 1 of the shell 14 'has a downward recess 30 which is so large that it encloses parts of the multilayer ceramic capacitor 19. With this arrangement, the heat exchange ratio
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des Kondensators 19 und des IC-Bausteins 14' verbessert and eine maximale T'Järmeübortragung sichergestellt. Zusätzlich ergibt sich durch 3en lücksprung im IC-Baustein 14' und Jie Anbringung von Teilen des Mehrschichtenkeramikkondensators 19 darin eine maximale Kompaktheit und Stromdichte.of the capacitor 19 and the IC module 14 'improved and a maximum heat transfer ensured. Additionally results from 3s gap jump in the IC module 14 'and Jie Attachment of parts of the multilayer ceramic capacitor 19 therein a maximum compactness and current density.
',•lie aus dem Vorhergehenden ersichtlich, ist die vorliegende Erfindung auf eine neuartige Vorrichtung gerichtet, die aus einer Leiterplatte, oinem IC-Raustein und einem unterhalb des IC-:3austeins und im '-r'irmeaustauschverhältnis damit angeordneten Mehrschichtenkaramikkondensator besteht. Ks ist weiterhin ersichtlich, daß die vorliegende Offenbarung ein neuartiges Verfahren umfaßt, das die effizienteste Benutzung des Platzes unterhalb des IC-Bausteins sichert. As can be seen from the foregoing, the present invention is directed to a novel device which consists of a printed circuit board, an IC block and a multilayer ceramic capacitor arranged below the IC block and in the exchange ratio therewith. It can also be seen that the present disclosure encompasses a novel method which ensures the most efficient use of the space beneath the IC package.
In Sonderheit umfaßt das Verfahren die Schritte der Bestimmung des Arbeitsternperaturbereiches unterhalb des IC-Bausteins und das Auswählen des i:n Mehrschichtenkeramikkondensators zu verv/endenden Dielektrikums in Übereinstimmung mit dem Temperaturbereich, der in dem 3aurn unterhalb des IC-Bausteins entsteht. Die Veränderlichkeit der dielektrischen Konstante in Abhängigkeit von der Temperatur ist eine rn/ohlbekannte Erscheinung in der Keramikkondensatorindustrie, so daß dementsprechend ein Fachmann auf dem Gebiet der Keramik, wenn er ::ber die spezifische Arbeitstemperatur in Kenntnis gesetzt worden ist, einfach bekannte Keramikformeln anpassen oder ändern kann, um die dielektrische Konstante im gewählten Bereich zu maximieren.In particular, the method comprises the steps of determining the working temperature range below the IC module and selecting the dielectric to be used in accordance with the temperature range which is created in the 3 aur below the IC module. The variability of the dielectric constant as a function of temperature, a r n / ohlbekannte phenomenon in the ceramic capacitor industry, so that accordingly, adjust one skilled in the field of ceramics, when it has been :: set about the specific operating temperature having regard simply known ceramic formulas or change to maximize the dielectric constant in the selected range.
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BÄD ORIGINALBATH ORIGINAL
• /If·• / If ·
%-\y- roiehe Andorun-'ien in den Konstruktionseinzelheiten sind für der. nit der vorliegenden Offenbarung vertrauten Fachmann leicht vorr teilbar. So isr. die Erfindung im Rahmen der Ansprüche weit aus?ulegen. % - \ y- roiehe Andorun-'ien in the construction details are for the. easily divisible nit of the present disclosure familiar specialist before r. So isr. interpret the invention broadly within the scope of the claims .
- §AD- §AD
- Lee- Lee
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