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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf elektronisches Häusen. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf hochdichte elektronische Verbindungen, die
Rasterarrays verwenden.
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Stand der
Technik
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Eine
Rasterarrayschnittstelle (GAI; GAI = grid array Interface) wird
als Einrichtung verwenden zum Bilden einer Schnittstelle von oder
Verbinden von hochdichten integrierten Schaltungen (ICs), und/oder
anderen elektronischen Komponenten oder Modulen mit hoher Pinbelegung
mit einer Trägerschaltung
oder mit einer Schaltungsverbindung in vielen modernen hochdichten
elektronischen Häusungsanwendungen.
Außerdem
werden GAIs verwendet, um eine Schaltungsverbindung mit einer Trägerschaltung
zu verbinden, und gelegentlich, um Komponenten mit Komponenten zu
verbinden. Beispiele solcher GAIs umfassen, sind aber nicht beschränkt auf,
ein Kugelrasterarray (BGA), und ein Pinrasterarray (PGA). Ein Beispiel
einer Trägerschaltung
umfasst eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB), während ein
Beispiel einer Schaltungsverbindung eine flexible Mehrfachleiterverbindung
umfasst, die als eine „Flex"-Schaltung bekannt
ist. Die GAI liefert eine hochdichte parallele elektrische Schnittstelle zwischen
im Wesentlichen jedem Paar der elektrischen Komponente, der Trägerschaltung
und der Schaltungsverbindung. Eine Schaltungsverbindung, wie z.
B. eine Flex-Schaltung, die mit einer GAI ausgestattet ist, wird
als eine Rasterarrayverbindung bezeichnet.
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Eine
typische Rasterarrayverbindung kann beispielsweise ein BGA umfassen,
das an einem Ende einer Flex-Schaltung angeordnet ist. Das BGA umfasst
ein erstes zweidimensionales Array von elektrischen Kontakten oder
Anschlussflächen,
ein zweites zweidimensionales Anschlussflächenarray ähnlich zu dem ersten Anschlussflächenarray,
und ein Array von leitfähigen
Höckern
oder Sphäroiden, typischerweise
Lötmittelkugeln,
die zwischen den beiden Anschlussflächenarrays überbrücken oder verbinden. Insbesondere
kann das erste Anschlussflächenarray
auf einer Verbindungsoberfläche
eines Schaltungselements angeordnet sein, wie z. B. einem IC-Gehäuse, einen
elektronischen Modul, oder einer PCB, aber nicht darauf beschränkt. Das
zweite oder „passende" Anschlussflächenarray
kann auf einer Verbindungsoberfläche
der Flex-Schaltung angeordnet sein, mit der das Schaltungselement
zu verbinden ist. Das Lötmittelkugelarray
verbindet das erste und das zweite Anschlussflächenarray mechanisch und elektrisch
miteinander und bildet das BGA der Rasterarrayverbindung. Eine Rasterarrayverbindung,
die das PGA verwendet, ist im Konzept ähnlich wie die mit dem BGA
ausgestattete Verbindung, außer
dass ein Array von Pins das Anschlussflächenarray auf eine der Verbindungsoberflächen ersetzt, während das
zweite Anschlussflächenarray
auf der anderen Verbindungsoberfläche durch ein Array von Löchern oder
Sockeln ersetzt wird, um die Pins aufzunehmen. Die Pins ersetzen
auch das Array von Höckern
oder Sphäroiden
(d. h. Lötmittelkugeln).
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Rasterarrayverbindungen
sind dadurch gekennzeichnet, dass dieselben eine Arraytiefe, d.
h. eine Anzahl von Reihen in dem Rasterarray und einen „Abstand" oder eine Beabstandung
zwischen Spalten in dem Array aufweisen. Leider wird bei solchen
Rasterarrayverbindungen in vielen Fällen häufig eine praktische Begrenzung
der Arraytiefe angetroffen. Um praktische Arraytiefenbegrenzungen
zu überwinden,
werden typischerweise entweder die Abstände des Arrays erhöht, zusätzliche
Leiterschichten und Durchgangslöcher
zu der Schaltungsverbindung hinzugefügt, oder die Schaltungsverbindung
wird breiter gemacht als die GAI, um Zugriff zu Reihen von Seiten
des Arrays zu ermöglichen,
zusätzlich
zu einem Ende des Rasterarrays. Das Erhöhen des Abstands neigt dazu,
eine Gesamtdichte des Arrays zu verringern. Das Hinzufügen von
einer oder mehreren Leiterschichten, um eine Mehrschichtschaltung
zu erzeugen, ermöglicht
es unteren Schichten, die ersten Reihen zu umgehen und auf nachfolgende
Reihen zuzugreifen. Das Hinzufügen von
Schichten kann jedoch die Kosten der Rasterarrayverbindung stark
erhöhen
und kann sich als unpraktisch oder unklug für bestimmte Hochfrequenzanwendungen
erweisen. Gleichartig dazu kann das Erhöhen einer Breite der Schaltungsverbindung,
um Zugriff zu den Array von mehreren Seiten zu ermöglichen,
in einigen Fällen
nicht erlaubt sein, insbesondere wo Platz für die Rasterarrayverbindung
von großer
Bedeutung ist.
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Die
US 2001/0025487 A1 beschreibt ein stapelbares Integrierte-Schaltung-Chipgehäuse, das eine
Flex-Schaltung umfasst. Die Flex-Schaltung selbst umfasst ein flexibles
Substrat mit gegenüberliegenden,
im Allgemeinen planaren oberen und unteren Oberflächen. Auf
der oberen und unteren Oberfläche
sind ein erstes und ein zweites leitfähiges Anschlussflächenarray
angeordnet. Das Chipgehäuse umfasst
ferner einen Integrierte-Schaltung-Chip, bei dem das Substrat um
zumindest einen Teil des Integrierte-Schaltung-Chips gewickelt ist, so dass dasselbe
mit benachbarten stapelbaren Integrierte-Schaltungs-Chipgehäusen verbindbar
ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Schaltungsverbindung gemäß Anspruch
1.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Flex-Schaltungs-basierte Rasterarryverbindung mit erhöhter Anschlussflächenarraytiefe
einer Rasterarrayschnittstelle im Vergleich zu derjenigen einer
herkömmlichen
Rasterarrayverbindung ermöglicht.
Darüber
hinaus ist die Flex-Schaltungs-Verbindung gemäß der Erfindung gut geeignet
für Hochfrequenzsignalsituationen, wie
z. B., aber nicht begrenzt auf, wenn Mikrostreifen- und/oder Koplanarwellenleiter-
(CPW-) Übertragungsleitungen
verwendet werden, um Signale entlang der Flex-Schaltungs-Verbindung zu tragen.
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Gemäß der Erfindung
wird eine erreichbare Tiefe des Anschlussflächenarrays erhöht, ohne
eine Mehrschicht-Flex-Schaltung
zu erfordern, und ist gut geeignet für Mikrowellenanwendungen. Außerdem wird
die erhöhte
Anschlussflächenarraytiefe
bereitgestellt, ohne einen begleitenden Anstieg bei der Breite der
Flex-Schaltungs-Verbindung in einer Nähe des Anschlussflächenarrays.
Als solches kann die Breite der Flex-Schaltungs-Verbindung in einer
Nähe des
Anschlussflächenarrays
in der Größenordnung einer
Breite der Rasterarrayschnittstelle (GAI) sein. Schaltungselemente,
wie z. B., aber nicht begrenzt auf, eine integrierte Schaltung (IC),
ein elektronisches Modul und eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB)
oder Hauptplatine sind gemäß der Erfindung verbunden.
Das Anschlussflächenarray
ist Teil der GAI, wie z. B., aber nicht begrenzt auf, ein Kugelrasterarray
(BGA) und ein Pinrasterarray (PGA). Diese und andere Merkmale und
Vorteile der Erfindung werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die
folgenden Zeichnungen näher
dargestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
verschiedenen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind leichter
Verständlich
mit Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen, wo gleiche Bezugszeichen gleiche
strukturelle Elemente bezeichnen.
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1A stellt
eine perspektivische Ansicht einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung dar.
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1B stellt
eine Seitenansicht der in 1A dargestellten
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung dar.
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1C stellt
eine vergrößerte Seitenansicht der
in 1B dargestellten Flex-Schaltungs-Verbindung dar,
in einer Nähe
eines ersten Endes der Flex-Schaltungs-Verbindung.
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1D stellt
eine Draufsicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Kugelrasterarray(BGA-)
Anschlussflächenarrays
dar, auf dem Anschlussflächen
auf jeder Seite einer Mittellinie angeordnet sind.
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2A stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung mit einer
elektrischen Schnittstelle in einer linearen Konfiguration gemäß der Erfindung
dar.
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2B stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung mit einer
elektrischen Schnittstelle dar, wobei die elektrische Schnittstelle ein
BGA-Anschlussflächenarray
gemäß der Erfindung
ist.
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2C stellt
eine perspektivische Ansicht einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung
dar, die eine elektrische Schnittstelle aufweist, wobei die elektrische
Schnittstelle ein Dual-in-Line-Array gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
ist.
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2D stellt
eine perspektivische Ansicht einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung
mit einer elektrischen Schnittstelle dar, wobei eine elektrische Schnittstelle
ein rechteckiges Randarray gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
ist.
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3A stellt
ein Ausführungsbeispiel
einer elektrischen Schnittstelle im Stil eines rechteckigen Randarrays
dar, die eine Unterbrechung zwischen einer oberen Hälfte und
einer unteren Hälfte
des rechteckigen Randarrays aufweist.
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3B stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer elektrischen Schnittstelle im Stil eines rechteckigen Randarrays,
die eine Unterbrechung an diagonal gegenüberliegenden Ecken aufweist.
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4A stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung dar, die
ein Teilsystemmodul mit einer Hauptplatine verbindet, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung.
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4B stellt
eine vergrößerte Seitenansicht einer
Kugelrasterarrayverbindung zwischen der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung
und der Hauptplatine dar, unter Verwendung der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung
des in 4A dargestellten Ausführungsbeispiels
ist.
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4C stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung dar, die
ein Teilsystemmodul mit einer Hauptplatine verbindet, gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung.
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5A stellt
ein Optikmodul dar, das eine gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung
gemäß der Erfindung
verwendet.
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5B stellt
einen vergrößerten Querschnitt eines
Abschnitts der in 5A dargestellten gefalteten
Flex-Schaltungs-Verbindung dar.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1A stellt
eine perspektivische Ansicht einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
dar. 1B stellt eine Seitenansicht der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar,
die in 1A dargestellt ist. Die gefaltete
Flex-Schaltungs-Verbindung 100 der
Erfindung ermöglicht
das Verbinden eines Paars von Schaltungselementen. Darüber hinaus
schafft die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 einen
Anstieg bei der erreichbaren Arraytiefe einer Rasterarrayschnittstelle
(GAI) der Verbindung 100 im Vergleich zu einer herkömmlichen
Flex-Schaltungs-Verbindung durch Leiten elektrischer Leiterbahnen
von dem Anschlussflächenarrayabschnitt
der GAI in zwei unterschiedliche Sätze von Leiterbahnen, wobei
jeder Satz in einer im Wesentlichen entgegengesetzten Richtung geleitet wird.
Eine Falte in der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 benachbart
zu einer ersten Seite des Anschlussflächenarrays ändert im Wesentlichen eine
Richtung von einem der Sätze
von Leiterbahnen und ermöglicht
dadurch, dass alle Leiterbahnen schließlich in einer ähnlichen
Richtung entlang der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung verlaufen.
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Die
gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 umfasst ein flexibles
Substrat 110 mit einer ersten oder „oberen" Oberfläche 112 und einer
zweiten oder „unteren" Oberfläche 114.
Die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 umfasst ferner
eine Leiterschicht 120 benachbart zu der oberen Oberfläche 112 des
flexiblen Substrats 110. Bei einigen Ausführungsbeispielen
können
eine oder mehrere Leiterschichten 120 zusätzlich zu
der Leiterschicht 120 benachbart zu der oberen Oberfläche 112 enthalten sein.
Bei spielsweise kann eine zusätzliche
Leiterschicht 120, die als eine Masseebene dient, benachbart
zu der unteren Oberfläche 114 des
flexiblen Substrats 110 sein. Ein erster Abschnitt 102 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 ist im Wesentlichen
parallel zu einem zweiten Abschnitt 104 der Verbindung 100,
wie es in 1A und 1B dargestellt
ist. Der erste und der zweite Abschnitt 102, 104 sind
relativ planare Ausdehnungen des flexiblen Substrats 110 und
der Leiterschicht 120.
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Das
flexible Substrat 110 umfasst ein relativ dünnes mechanisch
nachgiebiges elektrisch isolierendes Material. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist
das Substrat 110 wirklich flexibel. Bei anderen Ausführungsbeispielen
zeigt das Substrat 110 mechanische Nachgiebigkeit während der
Herstellung der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100,
ist aber ansonsten relativ starr oder ein halbstarres Material.
Das flexible Substrat 110 zeigt typischerweise mechanische
Nachgiebigkeit während
der Verwendung. Eine Vielzahl von auf dem Gebiet der Technik bekannten
Materialien kann verwendet werden, um das flexible Substrat 110 herzustellen,
einschließlich, aber
nicht begrenzt auf, eines oder mehrere von Polyimid, Polyester und
Polytetraflourethylen (PTFE). Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist
das flexible Substrat 110 aus Polyimid hergestellt. Beinahe
jedes Material, das auf dem Gebiet der Herstellung von gedruckten
Schaltungsplatinen bekannt ist, insbesondere Materialien, die bei
der Herstellung von Flex-Schaltungen verwendet werden, liegt jedoch
innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung.
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Allgemein
ist eine Dicke des flexiblen Substrats 110 sehr viel weniger
als eine Breite oder eine Länge
des Substrats 110. Bei vielen Ausführungsbeispielen hat das flexible
Substrat 110 typischerweise eine Dicke von zwischen 0,03
Millimeter (mm) und 1 mm. Außerdem
ist die Breite des flexiblen Substrats 110 typischerweise
geringer als die Länge
des Substrats 110. Somit kann die Dicke beispielswei se
etwa 0,1 mm betragen, während
die Breite in der Größennrdnung
von 10 mm sein kann, und die Länge
beispielsweise 100 mm oder mehr sein kann. Schließlich hängen jedoch
die Dicke, die Breite und die Länge
des flexiblen Substrats 110 von einer bestimmten Verwendung
oder Anwendung der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 ab,
und sollen hierin nicht begrenzt sein.
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Die
Leiterschicht 120 umfasst elektrische Leiterbahnen oder
Leiterbahnen, die typischerweise unter Verwendung von Herstellungsverfahren
für gedruckte
Schaltung gebildet oder definiert sind. Die Leiterschicht 120 umfasst
jedes Leitermaterial, das in gedruckten Schaltungsanwendungen verwendet werden
kann. Beispielsweise können
Leitermaterialien einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf Kupfer, Gold, Aluminium, Nickel, Lötmittel und ähnliche
Metalle und Metalllegierungen verwendet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen
umfasst die Leiterschicht 120 mehrere Schichten aus verschiedenen Metallen.
Somit kann die Leiterschicht 120 beispielsweise eine Kupferschicht
umfassen, die durch eine Nickelschicht bedeckt ist, die durch eine
Goldschicht bedeckt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Leiterschicht 120 auf
dem flexiblen Substrat 110 verbunden oder hergestellt unter
Verwendung herkömmlicher
PCB- oder Flex-Schaltungsmethoden, einschließlich, aber nicht begrenzt
auf, das Verwenden thermischer erstarrter Haftmittel oder Epoxydhaftmittel,
um die Leiterschicht 120 mit dem flexiblen Substrat 110 zu
verbinden. Bei anderen Ausführungsbeispielen
kann die Leiterschicht 120 auf dem flexiblen Substrat 110 aufgebracht
werden, unter Verwendung von Aufdampfen, Sputteraufbringung, oder einem
anderen Verfahren von Leitermaterialaufbringung. Wenn die Leiterschicht 120 auf
das Substrat 110 aufgebracht wird, wird typischerweise
eine zusätzliche
Schicht des Leitermaterials auf eine anfangs aufgebrachte Leitermaterialschicht
aufgebracht, beispielsweise unter Verwendung von Elektroplattieren.
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Die
Leiterschicht 120 umfasst eine oder mehrere elektrische
Leiterbahnen. Die elektrischen Leiterbahnen sind vorgesehen, um
elektrische Signale entlang der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 zu tragen. Die
elektrischen Leiterbahnen können
alternativ elektrische Leistung tragen oder als eine elektrische
Masse (z. B. Masseebene) dienen. Wenn zwei oder mehr Leiterschichten 120 vorliegen,
können
benachbarte Schichten zusammenarbeiten, um elektrische Signale zu
tragen. Beispielsweise kann eine elektrische Leiterbahn einer ersten
Leiterschicht 120 eine Mikrowellenübertragungsleitung sein, die
in Verbindung mit einer Masseebene einer zweiten Leiterschicht 120 arbeitet.
Typen von Mikrowellenübertragungsleitungen,
die bezüglich
der Leiterschicht 120 verwendet werden, können beispielsweise
Mikrostreifen-, Koplanarwellenleiter-, Finleitungs- und Streifenleitungstyp-Übertragungsleitungen
umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Darüber hinaus können die Übertragungsleitungen
eines oder beiden von einzelendigen Übertragungsleitungen und Differenzübertragungsleitungen
sein.
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Die
gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 umfasst ferner
eine Falte 130 in dem flexiblen Substrat 110 und
in den benachbarten Leiterschichten 120 an einem ersten
Ende 116 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100. Die
Falte 130 an dem ersten Ende 116 liegt zwischen
dem ersten Abschnitt 102 und dem zweiten Abschnitt 104 der
Flex-Schaltungs-Verbindung 100. An der Falte 130 ist
das flexible Substrat 110 und die benachbarte Leiterschicht 120 um
etwa 180° gebogen
oder gefaltet, um im Wesentlichen einen parallelen ersten und zweiten
Abstand 102, 104 zu erreichen, wie es in 1A und 1B dargestellt
ist. Anders ausgedrückt,
die Unteroberfläche 114 des
flexibeln Substrats 110 in dem ersten Abschnitt 102 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 ist benachbart
zu und zugewandt zu der Unteroberfläche 114 des flexiblen
Substrats 110 in einem Seitenabschnitt 104 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100, als Folge der Falte 130.
Der Einfachheit halber und nicht begrenzend ermöglicht zumindest die Falte 130 das
Unterscheiden des ersten Abschnitts 102 von dem zweiten Abschnitt 104 der
Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
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Die
Falte 130 hat typischerweise einen Minimalradius rmin, der größer als Null ist. 1C stellt eine
vergrößerte Seitenansicht
der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar, die in 1B dargestellt ist,
in der Nähe
des ersten Endes 116 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
Allgemein ist der minimale Radius rmin bestimmt,
um eine Belastung auf dem flexiblen Substrat 110 und benachbarten
Leiterschichten 120 zu minimieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen
ist der Minimalradius rmin bestimmt, um
Signalübertragung
in der Nähe
der Falte 130 zu ermöglichen.
Der minimale Radius rmin kann beispielsweise gewählt werden,
um einen Effekt der Falte 130 auf ein Hochfrequenzsignal
zu minimieren, das sich entlang einer gesteuerten Impedanzübertragungsleitung ausbreitet,
wie z. B. einer Mikrostreifenübertragungsleitung
der Leiterschicht 120. Bei einem weiteren Beispiel kann
der Minimalradius rmin gewählt werden,
um einen gegebenen maximalen Strompegel aufzunehmen, der durch eine
elektrische Leiterbahn der Leiterschicht 120 getragen wird.
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Die
gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 umfasst ferner
ein Anschlussflächenarray 190 benachbart
zu dem ersten Ende 116 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 in
dem ersten Abschnitt 102 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
Das Anschlussflächenarray 140 kann
als ein Abschnitt der Leiterschicht 120 angesehen werden,
da das Anschlussflächenarray 140 ein
Array von Leiteranschlussflächen 140 umfasst,
die mit jeweiligen Leiterbahnen der Leiterschicht 120 verbinden.
Das Anschlussflächenarray 140 liefert
eine Einrichtung für eine
elektrische Verbindung zwischen der Leiterschicht 120 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 und einem bestimmten
Schaltungselement (in 1A, 1B und 1C nicht
dargestellt). Das Schaltungselement kann beispielsweise eine PCB
sein, wie z. B. eine Hauptplatine, ein Teilsystemmodul, ein IC-Gehäuse oder
jedes andere ähnliche Bauelement
oder Schaltungselement, das in einem elektronischen System verwendet
wird. Das Anschlussflächenarray 140 ist
ein Teil jedes Typs von Rasterarrayschnittstellen (GAI), die ein
Kugelrasterarray (BGA) und ein Pin-Rasterarray (PGA) umfassen, aber
nicht darauf beschränkt
sind. Das Anschlussflächenarray 140 hat
jede Arrayform, einschließlich,
aber nicht begrenzt auf, eine rechteckige Form, eine polygonale
Form, und eine im Wesentlichen runde Form. Bei einem Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
ist das Anschlussflächenarray 140 ein
Abschnitt eines Kugelrasterarrays (BGA) mit einer rechteckigen Form.
Um die nachfolgende Erörterung
zu vereinfachen, wird das Anschlussflächenarray 140 als
ein BGA-Anschlussflächenarray 140 bezeichnet,
das eine rechteckige Form aufweist, ohne die Allgemeingültigkeit
bezüglich
anderen Typen von Anschlussflächenarrays 140 zu
verlieren, die innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
bildet ein erster Satz 123 von elektrischen Leiterbahnen
der Leitschicht 120 eine Schnittstelle mit jeweiligen Anschlussflächen des
BGA-Anschlussflächenarrays 140 in
einer ersten Seite 142 des BGA-Anschlussflächenarrays 140.
Ein zweiter Satz 124 von elektrischen Leiterbahnen bildet
eine Schnittstelle mit jeweiligen Anschlussflächen des BGA-Anschlussflächenarrays 140 an
einer zweiten Seite 144 des BGA-Anschlussflächenarrays 140.
Die zweite Seite 144 des BGA-Anschlussflächenarrays 140 ist
benachbart zu dem ersten Ende 116 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
Der erste Satz 122 von elektrischen Leiterbahnen erstreckt
sich von den jeweiligen Anschlussflächen an der erste Seite 142 des
BGA-Anschlussflächenarrays 140 entlang
dem ersten Abschnitt 120 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 zu
einem zweiten Ende 118 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
Der zweite Satz 124 von elektrischen Leiterbahnen erstreckt
sich von den jeweiligen Anschlussflächen an der zweiten Seite 144 des BGA-Anschlussflächenarrays 140 um
die Falte 130 herum und entlang dem zweiten Abschnitt 104 zu dem
zweiten Ende 118 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 hin.
Die zweite Seite 144 des BGA-Anschlussflächenarrays 140 liegt
im Wesentlichen gegenüber
der ersten Seite 142 desselben. Eine hypothetische Mittellinie 146 definiert
eine Linie durch das Anschlussflächenarray 140,
die Leiterbahnen und Anschlussflächen
von dem ersten Satz 122 von Leiterbahnen und Anschlussflächen des
zweiten Satzes 124 trennt. Es liegt jedoch innerhalb des
Schutzbereichs der Erfindung, dass eine oder mehrere elektrische
Leiterbahnen von dem ersten Satz 122 oder dem zweiten Satz 124 eine
Schnittstelle bilden mit jeweiligen Anschlussflächen des BGA-Anschlussflächenarrays 140 auf
der gegenüberliegenden
Seite über
die hypothetische Mittellinie 146 hinaus.
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1D stellt
eine Draufsicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels des BGA-Anschlussflächenarrays 140 dar,
mit Anschlussflächen,
die auf jeder Seite der hypothetischen Mittellinie 146 angeordnet
sind. Genauer gesagt, elektrische Leiterbahnen des ersten Satzes 122 bilden
eine Schnittstelle mit einem jeweiligen ersten Satz von Anschlussflächen eines
Abschnitts des BGA-Anschlussflächenarrays 140 auf
der ersten Seite 142 relativ zu der Mittellinie 146,
während
elektrische Leiterbahnen des zweiten Satzes 124 eine Schnittstelle
bilden mit einem jeweiligen zweiten Satz von Anschlussflächen eines
Abschnitts des BGA-Anschlussflächenarrays 140 auf der
zweiten Seite 144 relativ zu der Mittellinie 146.
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Es
ist anzumerken, dass die hypothetische Mittellinie 146,
die die Schnittstellensätze 122, 124 und
Leiterbahnen und jeweilige Anschlussflächen trennt, obwohl dieselbe
der Einfachheit und Klarheit halber als gerade Linie dargestellt
ist, auch eine mäandernde
Linie sein kann (nicht dargestellt). Beispielsweise ist die Mittellinie 146 eine
mäandernde Linie,
wenn oder falls eine Schnittstellendichte über dem BGA-Anschlussflächenarray 140 variiert.
Insbesondere können
sich einige der elektrischen Leiterbahnen des ersten Satzes 122 mit
jeweiligen Anschlussflächen
näher zu
(oder als innerhalb gesehen) der zweiten Seite 144 des
BGA- Anschlussflächenarrays 140 als
zu der ersten Seite 142 verbinden.
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Die
gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 umfasst ferner
eine elektrische Schnittstelle 150 benachbart zu dem zweiten
Ende 118 der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
Die elektrische Schnittstelle 150 liefert eine Verbindung
zwischen dem zweiten Ende 118 und einem anderen getrennten
Schaltungselement (in 1A, 1B und 1C nicht
dargestellt). Insbesondere in Verbindung mit jeweiligen Schaltungselementen
an sowohl dem BGR-Anschlussflächenarray 140 benachbart
zu dem ersten Ende 116 und der elektrischen Schnittstelle 150 benachbart
zu dem zweiten Ende 118 wirkt die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 als eine
elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Schaltungselementen.
Im Wesentlichen wirkt die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 auf ähnliche Weise
wie ein Verbindungskabel zwischen den Schaltungselementen. Vorteilhafterweise
müssen
die einzelnen Schaltungselemente nicht miteinander gestapelt sein
oder sogar benachbart zueinander sein, damit die Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dieselben elektrisch
miteinander verbindet. Beispielsweise kann die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 ein
Teilsystemmodul (in 1A, 1B und 1C nicht
dargestellt), das mit der elektrischen Schnittstelle 150 verbunden
ist, mit einer Hauptplatine (in 1A, 1B und 1C nicht
dargestellt) verbinden, die mit dem BGA-Anschlussflächenarray 140 verbunden
ist. Siehe beispielsweise 4A und 4B,
die nachfolgend näher
beschrieben sind.
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Die
elektrische Schnittstelle 150 kann als eine einer großen Vielzahl
von anwendungsspezifischen Konfigurationen realisiert werden und
nach wie vor innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen.
Beispielsweise kann die elektrische Schnittstelle 150 bei
einigen Ausführungsbeispielen
eine lineare Konfiguration aufweisen, in der elektrische Leiterbahnen
der Leiterschichten 120 in Verbindungsanschlussflächen abgeschlossen
sind, die in einem linearen Muster entlang Endrändern an dem zweiten Ende 118 angeordnet
sind. 2A stellt eine perspektivische
Ansicht eines Ausführungsbeispiels
der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar,
die die elektrische Schnittstelle 150 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
in einer linearen Konfiguration aufweist. Wie es in 2A dargestellt
ist, ist die elektrische Schnittstelle 150 in zwei Hälften geteilt,
wobei eine unterschiedliche der Hälften in dem ersten Abschnitt 102 bzw.
dem zweiten Abschnitt 104 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 enthalten
ist.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen
ist die elektrische Schnittstelle 150 im Wesentlichen vollständig entweder
in dem ersten Abschnitt 102 oder dem zweiten Abschnitt 104 der
Flex-Schaltungs-Verbindung 100 benachbart zu dem zweiten
Ende 118 angeordnet. Beispielsweise kann die elektrische Schnittstelle 150 bei
solchen Ausführungsbeispielen ein
Anschlussflächenarray
eines BGA, eines PGA eines Einzel-In-Line-Arrays, eines Dual-in-Line-Arrays, eines
rechteckigen Randarrays oder eine Kombination derselben umfassen,
ist aber nicht darauf beschränkt. 2B stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar,
wobei die elektrische Schnittstelle 150 ein Anschlussflächenarray eines
BGA gemäß der Erfindung
ist. Wie es in 2B dargestellt ist, ist die
elektrische BGA-Schnittstelle 150 beispielsweise in dem
ersten Abschnitt 102 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 angeordnet.
Ein solches Ausführungsbeispiel
der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 kann
verwendet werden, um ein Paar von PCBs miteinander zu verbinden,
beispielsweise eine PCB an dem BGA-Anschlussflächenarray 140 bzw.
der elektrischen BGA-Schnittstelle 150.
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2C stellt
eine perspektivische Ansicht einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar, wobei
die elektrische Schnittstelle 150 ein Dual-in-Line-Array
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
ist. Wie es in 2C dargestellt ist, ist das
Dual-in-Line-Array 150 in dem zweiten Abschnitt 104 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 benachbart
zu dem zweiten Ende 118 angeordnet. Das Dual-in-Line-Array 150 kann
angepasst sein, um eine oder beide eines Pin-Art- oder Oberflächenbefestigungs-Art-Dual-in-Line-Gehäuses anzunehmen,
zu befestigen und elektrisch zu verbinden. Beispielsweise kann ein
solches Ausführungsbeispiel
der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 verwendet werden, um
eine IC, die in dem Dual-in-Line-Gehäuse an der
elektrischen Schnittstelle 150 nahe dem zweiten Ende 118 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 gehäust ist,
mit einer Hauptplatine an dem BGA-Anschlussflächenarray 140 nahe
dem ersten Ende 116 der Verbindung 100 zu verbinden.
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2D stellt
eine perspektivische Ansicht einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar, wobei
die elektrische Schnittstelle 150 ein Anschlussflächenarray
eines rechteckigen Randarrays gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
ist. Wie es in 2D dargestellt ist, ist das
rechteckige Katenarray 150 in dem zweiten Abschnitt 104 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 angeordnet.
Ein solches Ausführungsbeispiel
der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 kann verwendet werden,
um ein Teilsystemmodul an der elektrischen Schnittstelle 150 mit
einer Hauptplatine an dem BGA-Anschlussflächenarray 140 beispielsweise an
jeweiligen gegenüberliegenden
Enden 118, 116 zu verbinden. In jeder der 2A – 2D sind elektrische
Leiterbahnen der Leiterschicht 120 der Einfachheit halber
ausgelassen, und nur Kontaktanschlussflächen der elektrischen Schnittstelle 150 und der
Anschlussflächen
des BGA-Anschlussflächenarrays 140 sind
zu Klarheitszwecken dargestellt.
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Bei
Ausführungsbeispielen,
bei denen die elektrische Schnittstelle 150 entweder in
dem ersten oder zweiten Abschnitt 102, 104 angeordnet
ist, umfasst die Flex-Schaltungs-Verbindung 100 typischerweise
ferner eine weite re oder eine zweite Falte 134' relativ zu
der ersten erwähnten
Falte 130. Die zweite Falte 130' ist an dem zweiten Ende 118 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 angeordnet,
wie es in 1A, 1B, 2B, 2C und 2D dargestellt
ist. Die zweite Falte 130' ist
im Wesentlichen ähnlich
wie die erste Falte 130 an dem ersten Ende 116,
da die zweite Falte 130' im
Wesentlichen das flexible Substrat 110 und die Leiterschicht 120 um
180° biegt,
liegt zwischen dem ersten Abschnitt 102 und dem zweiten
Abschnitt 104 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100,
und verbindet im Wesentlichen den ersten und den zweiten Abschnitt 102, 104 an
dem zweiten Ende 118. Das „Verbinden" des ersten und zweiten Abschnitts 102, 104 kann
virtuell oder tatsächlich sein,
als Folge der zweiten Falte 130'. Ein „virtuelles" Verbinden tritt
auf, wenn die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 als
eine fortlaufende „Schleife" hergestellt wird,
ohne tatsächlich
und physikalische Unterbrechung entlang einer Länge des flexiblen Substrats 110.
Ein „tatsächliches" Verbinden tritt
auf, wenn die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 als ein planarer
Streifen hergestellt wird, und dann gebogen und gefaltet wird, um
eine Schleife zu bilden. In jedem Fall biegt die Falte 130' die Flex-Schaltungs-Verbindung 100 um
zusätzliche
180°, um
das Verbinden der Abschnitte 102, 104 zu ermöglichen. Da
eine Falte 130, 130' an
beiden Enden 116 bzw. 118 vorliegt, wird beliebig
ausgewählt,
welcher Abschnitt 102 oder Abschnitt 104 der Flex-Schaltungs-Verbindung 100 als
erster oder zweiter Abschnitt bezeichnet wird, und es gibt hierin
keine Beschränkung.
Gleichartig dazu wird beliebig gewählt, welches Ende 116, 118 das
erste Ende oder das zweite Ende ist, und es gibt hierin keine Beschränkung.
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Für Ausführungsbeispiele
der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100,
die ein tatsächliches
Verbinden verwendet, ist es allgemein notwendig, sorgfältig zu
betrachten, wo die Schleife „unterbrochen" wird, die durch
das verbundene flexible Substrat 110 gebildet wird. Anders
ausgedrückt,
falls die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 als planarer
Streifen hergestellt werden soll und dann gefaltet werden soll,
um eine Schleife zu bilden, wird typischerweise ein zweckmäßiger Punkt
entlang der Verbindung 100 für die Unterbrechung ausgewählt. Typischerweise
ist die Schleife oder Ausdehnung des flexiblen Substrats 110 und
der Leiterschicht 120 zwischen dem BGA-Anschlussflächenarray 140 und
der elektrischen Schnittstelle 150 nicht in irgendeinem Punkt
unterbrochen. Ein solcher Unterbrechungspunkt würde das Überbrücken der elektrischen Leiterbahnen
der Leiterschichten 120 während des Verbindens notwendig
machen, und zumindest einen zusätzlichen
Schritt erzeugen. Stattdessen wird der Unterbrechungspunkt typischerweise
ausgewählt,
um entweder innerhalb des BGA-Anschlussflächenarrays 140 oder
der elektrischen Schnittstelle 150 zu liegen, so dass das
Verbinden erreicht wird, während mit
dem einzelnen Schaltungselement verbunden wird.
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Beispielsweise
kann die Unterbrechung entlang der Mittellinie 146 (oder
Mäanderlinie)
des BGA-Anschlussflächenarrays 140 angeordnet
sein. Das Anordnen der Unterbrechung entlang der Mittellinie 146 ist
zweckmäßig, da
entsprechend der Definition hierin, keine Leiterbahnen die Mittellinie 146 überqueren,
selbst wenn die Mittellinie 146 eine Mäanderlinie ist. Daher ist während des
Verbindens für eine
solche Unterbrechungsposition keine Überbrückung elektrischer Leiterbahnen
erforderlich. Gleichartig dazu kann häufig eine zweckmäßige Unterbrechungsposition
innerhalb der elektrischen Schnittstelle 150 ausgewählt werden.
Ein natürlicher
Unterbrechungspunkt existiert für
die lineare Konfiguration der elektrischen Schnittstelle 150,
die beispielsweise in 2D dargestellt ist. 3A stellt
ein Ausführungsbeispiel
einer elektrischen Schnittstelle im Stil eines rechteckigen Randarrays 150 dar,
die eine Unterbrechung zwischen einer oberen Hälfte und einer unteren Hälfte des
rechteckigen Randarrays 150 aufweist. 3B stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
rechteckigen Randarrays 150 dar, das eine weitere, häufig zweckmäßige Unterbrechungsposition
zeigt. In anderen Fällen,
wo Leiter bahnen die Mittellinie 146 kreuzen, wie z. B.
wenn eine Verbindungsdichte innerhalb der BGA, die dem Anschlussflächenarray 140 zugeordnet
ist, ungerade ist, kann eine Unterbrechungsposition allgemein entweder
darin oder irgendwo sonst in der Flex-Schaltungs-Verbindung bestimmt
werden, die vorteilhafterweise kein Überbrücken erfordert. Alle solche
Positionen liegen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung. Darüber hinaus,
obwohl nicht wünschenswert,
liegt es innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, dass eine Unterbrechung
so angeordnet ist, dass Überbrücken von
elektrischen Leiterbahnen oder Anschlussflächen letztendlich notwendig
ist.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
können ein
oder mehrere Versteifungselemente verwendet werden, um strukturelle
Unterstützung
für die
gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 zu liefern. Bei solchen
Ausführungsbeispielen
kann die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 optional
ein Versteifungselement 160 umfassen. Das Versteifungselement 160 kann
entweder aus einem leitfähigen oder
nicht leitfähigen
Material hergestellt sein, abhängig
von dem Ausführungsbeispiel.
Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine leitfähige Metallplatte
als Versteifungselement 160 verwendet werden. Zusätzlich zum
Liefern von struktureller Unterstützung für die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 kann
das leitfähige
Versteifungselement 160, insbesondere ein Metallplattenversteifungselement 160 bei
der Wärmedissipation
für Schaltungselemente
beitragen, die an dem BGA-Anschlussflächenarray 140 und/oder
der elektrischen Schnittselle 150 befestigt sind. Darüber hinaus
kann ein leitfähiges
Versteifungselement 160 verwendet werden, um elektrische
Abschirmung zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 102, 104 der
Flex-Schaltungs-Verbindung 100 zu
liefern. Bei anderen Ausführungsbeispielen
kann ein nicht leitfähiges
Versteifungselement 60 verwendet werden, um elektrische
Leiterbahnen auf den benachbarten Oberflächen des ersten bzw. zweiten
Abschnitts 102, 104 elektrisch zu isolieren. Das
Versteifungselement 160 ist in 2D, 4A, 4B, 5A und 5B dargestellt.
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Zusätzlich zu
den Elementen, die hierin oben näher
dargestellt sind, kann die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 auch
Durchgangslöcher
oder andere ähnliche
Strukturen umfassen, die Leiterbahnen oder andere Abschnitte einer
leitfähigen
Schicht 120 mit einer oder mehreren anderen leitfähigen Schichten 120 verbinden.
Darüber
hinaus können Beschichtungen
und zusätzliche
Isolierschichten, wie z. B. Lötmittelmasken,
aufgebracht werden, um Abschnitte einer Leiterschicht 120 auf
oder benachbart zu einer oder beiden der flexiblen Substratoberflächen 112, 114 zu
bedecken. Beispielsweise kann eine schützende isolierende Beschichtung
aufgebracht werden, um die Leiterbahnen der Leiterschicht 120 benachbart
zu der oberen Oberfläche 112 des flexiblen
Substrats 110 zu bedecken. Löcher oder Leerstellen in der
Beschichtung, die mit Anschlussflächen des BGA-Anschlussflächenarrays 140 zusammenfallen,
können
als eine Lötmittelmaske
wirken, um zu verhindern, dass Lötmittelkugeln
benachbarte Anschlussflächen
während
des Lötmittelrückflusses
kurzschließen.
Alle solche Beschichtungen oder sogar zusätzliche Schichten des flexiblen
Substrats 110 können
in Verbindung mit der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 110 verwendet werden und
nach wie vor innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen.
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Wie
es hierin oben erwähnt
wurde, ermöglicht
die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 das Verbinden
von zwei einzelnen Schaltungselementen. 4A stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar,
die ein Teilsystemmodul 172 mit einer Haftplatine 174 verbindet. Insbesondere
ist die Verbindung 100 in 4A als eine
beispielhafte Verbindung mit einer „ersten" oder „unteren" Seite oder Oberfläche der Hauptplatine 174 dargestellt. 4B stellt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer Kugelrasterverbindung zwischen dem BGA-Anschlussflächenarray 140 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 und der Hauptplatine 174 dar,
die in 4A nicht dargestellt ist. Lötmittelkugeln 176 werden
verwendet, um das BGA-Anschlussflächenarray 140 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 mit einem passenden BGA-Anschlussflächenarray 178 der
Hauptplatine 174 elektrisch zu verbinden. In 4A ist
das Teilsystemmodul 172 an Anschlussflächen des rechteckigen Randarrays 150 gelötet, unter
Verwendung von Verbindungspins 173 des Teilsystemmoduls 172, die
mit den Randarrayanschlussflächen 150 ausgerichtet
sind.
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Wie
es in 4A dargestellt ist, wird die
Flexibilität
des flexiblen Substrats 110 ausgenutzt. Insbesondere ermöglicht es
eine Biegung 118 in der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100,
dass das Teilsystemmodul 172 in einem Winkel der Hauptplatine 174 positioniert
wird (nicht auf den dargestellten rechten Winkel begrenzt). 4A stellt
auch die Versteifungselemente 160 dar. Die Versteifungselemente 160 sind
sowohl vor als auch nach der Biegung 180 positioniert. 2C und 2D stellen
auch die Biegung 180 dar, und 2D stellt
auch die Versteifungselemente 160 dar. Obwohl diese in 2D und 4A beispielhaft
als vor und nach der Biegung 180 dargestellt sind, können die
Versteifungselemente 160 irgendwo in der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 angeordnet
sein, und nach wie vor innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen.
Insbesondere ist eine Position der Versteifungselemente 160 typischerweise
vorgegeben durch eine bestimmte Implementierung der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
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4C stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 dar,
die ein Teilsystem mit einer Hauptplatine verbindet, gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung. Insbesondere
stellt 4C die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 so
dar, dass dieselbe eine beispielhafte Verbindung zu einer „zweiten" oder „oberen" Seite oder Oberfläche der
Hauptplatine 174 aufweist. Die Verbindung verwendet eine
Rasterarrayschnittstelle, die ein BGA-Anschlussflächenarray 140 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 umfasst,
die mit einem passenden BGA-Anschlussflächenarray der Hauptplatine 174 unter
Verwendung von Lötmittelkugeln
(nicht dargestellt) verbindet. Anders als andere Flex-Schaltungs-Verbindung,
die in der Technik bekannt sind, ermöglicht die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 vorteilhafterweise, dass
das BGA-Anschlussflächenarray 140 entweder auf
dem ersten oder zweiten Abschnitt 102, 104 der Verbindung 100 angeordnet
ist, so dass die Flexibilität
zum Verbinden entweder der Oberseite oder der Unterseite der Hauptplatine 174 vorgesehen
ist.
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Außerdem kann
die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 optional eine
oder mehrere elektrische Schnittstellen umfassen, zusätzlich zu der
elektrischen Schnittstelle 150, für eine oder mehrere elektrische
Komponenten (d. h. zusätzliche
einzelne Schaltungselemente). Beispielsweise kann eine elektrische
Komponente 190 an einer zusätzlichen Schnittstelle befestigt
sein, die im ersten Abschnitt 102 benachbart zu der ersten
Falte 130 angeordnet ist, wie es in 4C dargestellt
ist. Die zusätzlichen
Schnittstellen können
jede der Typen von elektrischen Schnittstellen sein, die oben für die elektrische
Schnittstelle 150 beschrieben sind, oder eine andere Schnittstelle.
Die elektrische Komponente 190 kann beispielsweise eine
Treiberschaltung oder eine Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung sein,
oder ein anderes einzelnes Schaltungselement. In der Praxis können solche
zusätzlichen
elektrischen Komponenten 190 jede Anzahl von Funktionen
liefern, und können
an jeweiligen zusätzlichen Schnittstellen
befestigt sein, die im Wesentlichen irgendwo entlang einer Länge der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 100 entweder in dem ersten
Abschnitt 102 oder in dem zweiten Abschnitt 104 oder
in beiden angeordnet sind.
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5A stellt
ein Optikmodul 200 dar, das eine gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 210 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
darstellt. 5B stellt einen vergrößerten Querschnitt
eines Abschnitts der in 5A dargestellten
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 dar. Das Optikmodul 200 überträgt und/oder
empfängt
mehrere optische Signale von einem Optikfaserkommunikationskanal.
Das Optikmodul 200 wandelt die empfangenen optischen Signale
in elektrische Hochfrequenzsignale um. Die elektrischen Hochfrequenzsignale
werden an eine Hauptplatine (nicht dargestellt) für die Verarbeitung
kommuniziert. Die Verbindung zu der Hauplatine wird durch ein BGA-Anschlussflächenarray 212 geliefert,
das an, nahe oder benachbart zu einem Ende der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 angeordnet
ist. Mit Ausnahme der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 der
Erfindung, kann das Optikmodul 200 im Wesentlichen ähnlich sein
wie dasjenige, das von Giboney u. a., U.S.-Patent Nr. 6,318,909
B1 beschrieben ist, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 210 kann im Wesentlichen ähnlich sein
wie die hierin oben beschriebene gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100.
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Insbesondere
umfasst das Optikmodul 200 eine optische Einheit 220,
wie z. B., aber nicht begrenzt auf, eine Optikeinheit mit hohem
Kanalzählwert 220.
Die optische Einheit 220 kann ein optischer Empfänger, ein
optischer Sender oder ein optisches Sende/Empfangsgerät sein.
Die optische Einheit 220 kann beispielsweise eine chipbefestigte
Umhüllung (CME;
CME = chip mounted enclosure) sein, die im Wesentlichen ähnlich ist
wie diejenige, die durch die Giboney u. a., U.S.-Patent Nr. 6,351,027
B1 beschrieben ist, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die optische Einheit 220 ist mit einem rechteckigen Randarray 214 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 verbunden, die
an, nahe oder benachbart zu einem Ende gegenüberliegend zu dem nächsten Ende
zu dem BGA-Anschlussflächenarray 212 ist.
Gehäusepins
(nicht darge stellt) der optischen Einheit 220 können mit
Anschlussflächen
(nicht dargestellt) des rechteckigen Randarrays 214 verbunden
sein, das jede herkömmliche
Verbindungstechnologie verwendet, einschließlich, aber nicht begrenzt
auf, Drahtbonden, Löten
und leitfähiges
Haftmittelbonden. Darüber
hinaus werden Lötmittelkugeln
in Verbindung mit dem BGA-Anschlussflächenarray 212 verwendet,
um die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 210 mit einem
passenden BGA-Anschlussflächenarray
der Hauptplatine (nicht dargestellt) zu verbinden. Mikrostreifenübertragungsleitungsleiterbahnen 216 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 (in 5B dargestellt,
aber in 5A aus Klarheitsgründen ausgelassen)
verbinden das rechteckige Randarray 214 mit dem BGA-Anschlussflächenarray 212.
Eine Masseebene 218 der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 (auch
in 5B dargestellt, aber in 5A aus Klarheitsgründen ausgelassen)
verbindet durch das rechteckige Randarray 214 mit einer
Masse der optischen Einheit 220 und durch das BGA-Anschlussflächenarray 212 mit
einer Masse der Hauptplatine. Ein flexibles Substrat 217 trennt
und trägt
die Mikrostreifenleiterbahnen 216 und die Masseebene 218.
Die Mikrostreifenleiterbahnen 216 und die Masseebene 218 erstrecken
sich entlang gegenüberliegenden Oberflächen des
flexiblen Substrats 217 von sowohl dem ersten Abschnitt 210a als
auch einem zweiten Abschnitt 210b der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210.
Typischerweise verlaufen die Mikrostreifenleiterbahnen 216 entlang
einer oberen oder äußeren Oberfläche der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210,
während
die Masseebene 218 entlang einer unteren und inneren Oberfläche der
gefalteten Verbindung 210 verläuft.
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Die
optische Einheit 220 empfängt und/oder überträgt optische
Signale von einem oder mehreren Signalkanälen, die durch eine oder mehrere
Faseroptikleitungen oder Fasern (nicht dargestellt) getragen werden.
Wenn die optische Einheit 220 beispielsweise optische Signale
empfängt,
werden die optischen Signale durch die optische Einheit 220 in elektrische
Hochfrequenzsignale umgewandelt. Die elektrischen Signale werden
durch die Mikrostreifenübertragungsleitungsleiterbahnen 216 der
gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 zum
Verarbeiten an die Hauptplatine getragen. Gleichartig dazu, wenn die
optische Einheit 220 optische Signale überträgt, werden elektrische Signale
von der Hauptplatine durch die Mikrostreifenübertragungsleitungsleiterbahnen 216 an
die optische Einheit 220 getragen. In der optischen Einheit 220 werden
die elektrischen Signale in optische Signale umgewandelt und in
die Faseroptikleitung(en) übertragen.
Wenn die optische Einheit 220 ein Sende/Empfangsgerät ist, empfängt und überträgt die optische
Einheit 220 die optischen Signale.
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Der
eine oder die mehreren Kanäle
können beispielsweise
durch mehrere parallele optische Fasern getragen werden, wobei jede
Faser einem Kanal entspricht. Bei einem weiteren Beispiel kann eine
einzelne Faser mehrere Kanäle
enthalten, wobei jeder Kanal durch eine getrennte Wellenlänge oder
Frequenz (z. B. Wellenlängenmultiplexen)
getragen wird. Bei noch einem weiteren Beispiel können die mehreren
Kanäle
getragen werden durch eine Kombination von mehreren parallelen Fasern,
von denen eine oder mehrere mehrere Kanäle tragen. In dem letzten Beispiel
kann die optische Einheit 220 als eine Paralleloptik-,
Wellenmultiplexoptikeinheit 220 bezeichnet werden.
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Versteifungselemente 219 zwischen
dem ersten und zweiten Abschnitt 210a, 210b tragen
dazu bei, strukturelle Unterstützung
für die
gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 210 zu liefern. Außerdem kann
das Versteifungselement 219 in der Nähe der optischen Einheit 220 auch
als eine Wärmesenke dienen.
Alternativ kann eine getrennte Wärmesenke (nicht
dargestellt) in der gefalteten Flex-Schaltungs-Verbindung 210 enthalten
sein, um beim Dissipieren von Wärme
zu helfen, die durch die optische Einheit 220 erzeugt wird.
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Das
Optikmodul 220 umfasst alle Merkmale und Vorteile, die
oben über
die gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung 100 beschrieben
sind. Beispielsweise umfasst das in 5A dargestellte
Ausführungsbeispiel
des Optikmoduls 200 auch eine Biegung in der gefalteten
Flex-Schaltungs-Verbindung 210. Die Biegbarkeit der gefalteten
Flex-Schaltungs-Verbindung 210 nimmt
vorteilhafterweise eine Vielzahl von Ausrichtungen der optischen
Einheit 220 relativ zu der Hauptplatine auf, für eine letztendliche Verbindung.
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Somit
wurden verschiedene Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung
beschrieben, die einzelne Schaltungselemente verbinden. Insbesondere wurden
eine gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung und
ein Optikmodul, das eine gefaltete Flex-Schaltungs-Verbindung umfasst,
beschrieben. Es sollte klar sein, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
lediglich darstellend sind für
einige der vielen spezifischen Ausführungsbeispiele, die die Prinzipien
der Erfindung darstellen. Fachleute auf diesem Gebiet können ohne
Weiteres zahlreiche andere Anordnungen entwickeln, ohne von dem
Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.