DE60320219T2

DE60320219T2 - Aufteilung von strom-und erdungsebenen und durchkontaktverbindung zur nutzung von kanälen/gräben zur stromzufuhr

Info

Publication number: DE60320219T2
Application number: DE60320219T
Authority: DE
Inventors: Daryl Portland SATO; Gary Yamhill Brist; Gary Aloha LONG
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: US20030205407A1; US7797826B2; WO2003067943A2; AU2003207694A1; EP1472914A2; US20100038127A1; US6747216B2; CN1625925A; US20080029295A1; US7269899B2; US8299369B2; WO2003067943A3; US8056221B2; ATE392126T1; EP1472914B1; AU2003207694A8; US20080029296A1; CN1625925B; DE60320219D1; US20030146020A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Schaltkreisdesign und insbesondere das Herstellen und Nutzen von leitfähigen Gräben zum Verbessern der Stromzufuhr, der EMI-Unterdrückung und/oder der Wärmeabfuhr innerhalb einer Schaltkreisstruktur.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In dem Maße, wie die Designs gedruckter Leiterplatten komplexer geworden sind, ist der Bedarf an zusätzlichen Verbindungsleitungen zwischen den Komponenten, die mit den gedruckten Leiterplatten gekoppelt sind, gewachsen. Um diesen Bedarf zu befriedigen, haben die Hersteller gedruckte Mehrschicht-Leiterplatten auf den Markt gebracht, wo mehrere Schichten von Leitern durch Schichten aus dielektrischem Material getrennt werden. Gedruckte Leiterplatten (GLPs) enthalten im Allgemeinen vier oder mehr leitfähige Schichten, wobei mindestens eine leitfähige Schicht eine Erdungsebene ist und eine oder mehrere leitfähige Schichten Stromebenen und äußere leitfähige Schichten sind, die eine hoch-dichte Zwischenverbindung zum Koppeln verschiedener Komponenten oder Sockets bilden, die an der GLP montiert wurden. Diese Mehrschicht-Leiterplatten werden so hergestellt, daß die leitfähigen Schichten jeweils dergestalt durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, daß die Zwischenverbinderschichten, welche die Strom- und die Erdungsebenen für die gedruckte Leiterplatten bilden, ausschließlich über Durchkontakte in Kontakt stehen. 1 veranschaulicht eine gedruckte Mehrschicht-Leiterplatte, wo unter den (nicht gezeigten) Zwischenverbindungsschichten eine erste metallisierte Schicht zum Zuführen von Strom und eine zweite metallisierte Schicht zum Bereitstellen einer Erdung geschichtet sind und wo die zwei metallisierten Schichten durch eine dielektrische Schicht (im Interesse der besseren Übersichtlichkeit weggelassen) getrennt sind. Es kann ein Freiraum in einer metallisierten Schicht um einen Durchkontakt herum angeordnet sein, um eine Verbindung mit dieser Schicht zu vermeiden.
Die leitfähigen Schichten der gedruckten Mehrschicht-Leiterplatten können mittels Durchkontakten miteinander verbunden werden, die mit leitfähigem Material plattiert sind, um plattierte Durchgangslöcher herzustellen.
Die Durchkontakte sind über die gedruckte Leiterplatte verteilt und sind mit Montagestellen an den äußeren leitfähigen Ebenen unter Verwendung von Leiterbahnen verbunden. Das heißt, Montageinseln für integrierte Schaltkreise und oberflächenmontierte Komponenten brauchen nicht direkt mit plattierten Durchgangslöchern verbunden zu sein, sondern können mit den plattierten Durchgangslochstellen unter Verwendung einer strukturierten Leiterbahn verbunden sein. Mit der wachsenden Bestückungsdichte von integrierten Schaltkreisen nehmen die Bedenken hinsichtlich elektromagnetischer Interferenzen (EMI), Leistungs- und Wärmeabführung und Stromzufuhr zu.
Aus den oben genannten Gründen, und aus anderen Gründen, die unten genannt werden und die dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Spezifikation offenbar werden, besteht auf diesem technischen Gebiet Bedarf an einer gedruckten Leiterplatte, welche die oben genannten Bedenken beseitigt, während gleichzeitig die derzeitige Montagequalität der Leiterplatten, einschließlich der Lötverbindungen beibehalten bleibt.
Das US-Patent Nr. 5,426,399 offenbart eine Filmträgersignalübertragungsleitung, die Folgendes enthält: ein dielektrisches Material, das eine erste, vordere Fläche und eine zweite, hintere Fläche, die der ersten Fläche gegenüberliegt, aufweist, wobei Signalleitungen in das dielektrische Material eingegraben sind, um ein superhochfrequentes Signal zu übertragen, und die von der ersten und der zweiten Fläche beabstandet sind und um ein regelmäßiges Intervall nebeneinander beabstandet sind, wobei ein erster Erdungsfilm auf der zweiten Fläche des dielektrischen Materials angeordnet ist; Trennungsrinnen in dem dielektrischen Material zwischen benachbarten Paaren von Signalleitungen, die parallel zu den Signalleitungen verlaufen; und zweite Erdungsfilme, die auf der ersten Fläche des dielektrischen Materials und in der Trennungsrinne angeordnet sind und elektrisch mit dem ersten Erdungsfilm in den Trennungsrinnen verbunden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft und in nicht-einschränkender Weise in den Figuren der begleitenden Zeichnungen veranschaulicht. In diesen Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen, ist Folgendes dargestellt:
1 veranschaulicht eine gedruckte Mehrschicht-Leiterplatte, wo unter den (nicht gezeigten) Zwischenverbindungsschichten eine erste metallisierte Schicht zum Zuführen von Strom und eine zweite metallisierte Schicht zum Bereitstellen einer Erdung geschichtet sind.
2 ist eine Veranschaulichung einer Ausführungsform von segmentierten Strom- und Erdungsebenen, die durch leitfähige Gräben verbunden sind.
3A ist eine Veranschaulichung einer strukturierten ersten Metallbeschichtung über einem dielektrischen Kernmaterial.
3B ist eine Veranschaulichung der GLP nach dem Abscheiden einer dielektrischen Schicht über der strukturierten ersten Metallbeschichtung und dem Abscheiden oder Laminieren einer zweiten Metallbeschichtung über dem zweiten Dielektrikum und dem Bohren eines Durchkontakts durch die GLP-Schichten.
3C ist eine Veranschaulichung des Beginns der Grabenbildung, indem zuerst eine Rinne durch die zweite Metallschicht und die zweite dielektrische Schicht gezogen wird, um Abschnitte der ersten Metallschicht frei zu legen.
3D ist eine Veranschaulichung der Gräben und des Durchkontakts nach einem Metallisierensprozeß.
4A–4D sind Veranschaulichungen einer weiteren Ausführungsform zum Herstellen metallisierter Gräben.
4A ist eine Veranschaulichung der alternativen Ausführungsform zum Herstellen von Metallschaltkreisen.
4B ist eine Veranschaulichung der alternativen Ausführungsform zum Hinzufügen von mehr Schichten zu der GLP.
4C ist eine Veranschaulichung der alternativen Ausführungsform zum Verwenden eines Gesenks zum Prägen der GLP.
4D ist eine Veranschaulichung des Gesenkprägens auf die GLP.
5 ist eine Veranschaulichung weiterer Ausführungsformen von leitfähigen Gräben, die segmentierte metallisierte Ebenen auf einer GLP verbinden.
6 ist eine Veranschaulichung einer 3D-Ansicht von metallisierten Gräben und segmentierten Flächen.
7A veranschaulicht eine Querschnittsflächenvergrößerung mit der Anzahl von metallisierten Gräben und die vergrößerten Flächen, die den Graben definieren.
7B veranschaulicht die metallisierten Gräben von der Seite (senkrecht zu der Länge des Grabens).
8A ist eine Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform, wo leitfähige Gräben zum Herstellen eines Faradayschen Käfigs innerhalb des GLP-Substrats verwendet werden.
8B ist eine Veranschaulichung der alternativen Ausführungsform mit einer Draufsicht auf leitfähige Gräben, die einen Teil des Faradayschen Käfigs bilden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen und Nutzen leitfähiger Gräben zum Verbessern der Stromzufuhr, der EMI-Unterdrückung und/oder der Wärmeabfuhr innerhalb einer GLP-Struktur offenbart. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung können eine oder mehrere metallisierte Schichten (Ebenen), die durch ein Dielektrikum getrennt sind, dergestalt segmentieren, daß die Verwendung der Gräben effektiv in einem Zwischenverbindungs/Durchkontakt-Feld eines Chipgehäuses realisiert werden kann. Für die Zwecke der Besprechung der Erfindung versteht es sich, daß durch den Fachmann verschiedene Begriffe verwendet werden, um Vorrichtungen, Techniken und Herangehensweisen zu beschreiben.
In der folgenden Beschreibung sind zum Zweck der Erläuterung zahlreiche konkrete Details dargelegt, um ein gründliches Verstehen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es ist für den Fachmann jedoch offenkundig, daß die vorliegende Erfindung auch ohne diese konkreten Details praktiziert werden kann. In einigen Fällen werden allseits bekannte Strukturen und Vorrichtungen in grober Form anstatt im Detail gezeigt, um zu vermeiden, daß die vorliegende Erfindung in den Hintergrund tritt. Diese Ausführungsformen werden hinreichend detailliert beschrieben, um es dem Fachmann zu erlauben, die Erfindung zu praktizieren, und es versteht sich, daß auch andere Ausführungsformen verwendet werden können und daß logische, mechanische, elektrische und andere Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Diese Erfindung ermöglicht eine verbesserte Stromtransportfähigkeit, einen verringerten Spannungsabfall und/oder eine verbesserte Wärmeübertragung durch Hinzufügen von Kanälen, wodurch die Oberflächen in der Richtung des Stromflusses vergrößert werden. Die Kanäle können aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt werden, und das Ergebnis kann eine Vergrößerung der Querschnittsfläche in der Richtung des Stromflusses sein. Ein solches elektrisch leitfähiges Material können zum Beispiel Metalle, eine metallisierte Paste oder elektrisch leitfähige Polymere sein. Die Kanäle können aus einem Material bestehen, das wärmeleitfähig ist, und können zu einer Verstärkung der Wärmeleitung entlang dieser vergrößerten Querschnittsfläche (ihren. Solche wärmeleitfähigen Materialien können Materialien wie zum Beispiel Metalle, Pasten und gefüllte Polymerverbundmaterialien sein. Des Weiteren können die Kanäle aus einem Material bestehen, das sowohl wärmeleitfähig als auch elektrisch leitfähig ist, wie zum Beispiel Metalle, metallisierte Polymere, leitfähige Verbundpasten usw.
Der Kanal (Graben) wird gebildet, indem selektiv Abschnitte der äußeren metallisierten Schichten entfernt werden und Abschnitte von Grundmaterialschichten zwischen den äußeren metallisierten Schichten angeordnet werden. Die GLP kann als Grundmaterial, d. h. als eine oder mehrere nichtleitende Schichten, ein Laminat haben, wie zum Beispiel ein glasfaserverstärktes Epoxidharz, wobei eine solche Glasfaserversion FR4 ist. Außerdem kann der Graben tief genug sein, um auch Abschnitte von einer oder mehreren der inneren metallisierten Schichten, die sich zwischen den äußeren metallisierten Schichten befinden, zu entfernen. Der Graben kann so ausgebildet sein, daß die Richtung (Länge) des Grabens entlang eines Pfades verläuft, wo eine zusätzliche Querschnittsfläche erwünscht ist (im Fall der Stromzufuhr kann der Graben in der Richtung des Stromflusses verlaufen). Der Graben kann durch Techniken wie Laserablation, lichtentwickelte Strukturierung, Plasma, chemisch oder mechanisch ausgebildet werden. Der blanke Graben kann dann beschichtet werden, wie zum Beispiel mit einem der elektrisch und/oder wärmeleitfähigen Materialien, die oben genannt wurden und im Folgenden als eine leitfähige Beschichtung bezeichnet werden. Der Querschnitt dieser leitfähigen Beschichtung innerhalb des Grabens kann einen leitfähigen Pfad mit der verbesserten Querschnittsfläche bilden. Durch Vergrößern der Querschnittsfläche sinkt der Widerstand je Längeneinheit entsprechend, und der verringerte Widerstand senkt den IR (Strom multipliziert mit Widerstand)-Abfall eines Stromzufuhrschaltkreises. Dieses Vergrößerung der Querschnittsfläche, welche die Fähigkeit des Pfades verbessert, elektrischen Strom zu transportieren, kann auch Wärme leiten, und die Oberfläche der leitfähigen Beschichtung kann Wärme abführen. Der Graben, der nun mit einer leitfähigen Beschichtung versehen ist (d. h. ein leitfähiger Graben), kann Wärme von der leitfähigen Fläche fort abstrahlen und konvektieren, um Wärme aus dem Inneren der GLP abzuführen. Dies kann geschehen, wo der Graben eine leitfähige Verbindung zwischen einem inneren geschichteten Schaltkreis bzw. einer inneren geschichteten Ebene und einem äußersten (frei liegenden) Schaltkreis bzw. einer äußersten (frei liegenden) Ebene herstellt, dergestalt, daß die Wärmeabfuhr des inneren Schaltkreises bzw. der inneren Ebene verbessert wird.
2 ist eine Veranschaulichung einer Ausführungsform von segmentierten Strom- und Erdungsebenen, die durch Gräben und Durchkontakte verbunden sind. Wie in 2 gezeigt, können eine obere metallisierten Ebene 202 (Ebene) und eine untere metallisierte Ebene 204 durch ein Dielektrikum (wegen der übersichtlicheren Darstellung weggelassen) auf einer gedruckten Leiterplatte (GLP) 200 getrennt werden. Die obere und die untere metallisierte Ebene 202 und 204 sind als verallgemeinerte Ebenen, d. h. ohne spezifische Grenzen, in Strichlinien gezeigt. Die obere und die untere metallisierte Ebene 202 und 204 können segmentiert sein, wobei die getrennten oberen Segmente 206, 208 und 210 mit den getrennten unteren Segmenten 212, 214 und 216 durch leitfähige Gräben 218, 220 und 222 verbunden sein können. Die oberen Segmente 206, 208, 210 und die unteren Segmente 212, 214, 216 können so gestapelt sein, daß Segmente von gleichem Potential (d. h. mit gleichen oder fast gleichen Flächen) in der vertikalen Achse 224 aufeinander ausgerichtet sind, um durch die jeweiligen leitfähigen Gräben 218, 220 und 222 verbunden zu werden.
Ein Graben wird gebildet, indem man die metallisierten Ebenen 202 und 204 strukturätzt und dann das dielektrische Material entfernt, das die Ebenen 202 und 204 trennt. Jeder Graben 218, 220 und 222 wird dann mit einem leitfähigen Material beschichtet, um eine elektrische und/oder thermische Verbindung zwischen den oberen Segmenten 206, 208 und 210 und den unteren Segmenten 212, 214 und 216 herzustellen. Die Beschichtungsdicke des leitfähigen Grabens kann für jede der metallisierten Ebenen 202 und 204 so gestaltet werden, daß Querschnitte entstehen, die größer sind als die Querschnittsflächen, die ohne einen Graben erhalten werden. Ein Segment 210 und 208 kann so strukturiert sein, daß es ein oder mehrere Durchkontakte 226 bzw. 229 umgibt und elektrisch verbindet und mit einem Graben 222 bzw. 220 verbindet, oder alternativ kann ein Segment 210 und 208 so strukturiert sein, daß es einen Durchkontakt 227 bzw. 228 umgibt, aber dennoch von ihm beabstandet ist (d. h. keine Verbindung herstellt).
3A–3D veranschaulichen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen von segmentierten metallisierten Ebenen, die durch leitfähige Gräben und Durchkontakte auf einer GLP verbunden sind. 3A ist eine Veranschaulichung einer strukturierten ersten metallisierten Schicht über einem Kerngrundmaterial. Die erste metallisierte Beschichtung 302 kann Kupfer sein, das durch mehrere Verfahren als Deckschicht abgeschieden wird, wie zum Beispiel mittels CVD oder Laminierung. Ein Strukturieren, nach dem Abscheiden der Metallschicht 302, kann beinhalten, ein Bild in einer Photoresist-Beschichtung, die über der Metallschicht angeordnet ist, zu entwickeln. Ein Ätzprozeß kann dann die Kupferschicht 302 segmentieren, wodurch das darunter befindliche Grundmaterial 304 freigelegt wird.
3B ist eine Veranschaulichung einer zweiten metallisierten Schicht und einer Dielektrikumschicht, die über der ersten metallisierten Schicht angeordnet ist. Eine zweite dielektrische Schicht 306 wird über der strukturierten ersten metallisierten Beschichtung 302 abgeschieden. Als nächstes wird eine zweite metallisierte Beschichtung 308 über dem zweiten Dielektrikum 306 abgeschieden oder laminiert, und ein Durchkontakt 310 kann durch die GLP-Schichten hindurch gebohrt werden. Die zweite metallisierte Beschichtung 308 kann Kupfer sein, und das zweite Dielektrikum 306 kann ein Epoxidharz sein.
3C ist eine Veranschaulichung des Beginns einer Grabenbildung. Rinnen 312 und 314 können durch die zweite Metallschicht 308 und die zweite dielektrische Schicht 306 hindurch auf eine Tiefe geätzt oder ablatiert werden, die Schaltkreisbahnen in der ersten Metallschicht 302 freilegt. Das Ätzen/Ablatieren der Rinnen 312 und 314 in dem Dielektrikum 306 kann mittels einer beliebigen Anzahl von Prozessen bewerkstelligt werden, wie zum Beispiel mechanisches Prägen, chemisches Ätzen, mechanische Verlegung oder Laserablation. Für das mechanische Prägen kann ein Verfahren ein (nicht gezeigtes) Metallgesenk verwenden, das eine Patrizenstruktur der Gräben aufweist, die in das Substrat zu prägen sind. Das mechanische Pressen des Gesenks auf das Substrat kann Material verdrängen und die Gräben bilden. Der Prozeß zum Entfernen von Metall von einem Bereich des Grabens 312 und 314 in der Metallschicht 308 kann sich von einem Prozeß zum Entfernen des dielektrischen Materials 306 in demselben Grabenbereich unterscheiden.
3D ist eine Veranschaulichung von leitfähigen Gräben 316 und 318 und eines beschichteten Durchkontakts 320 nach einem Beschichtungsprozeß, wie zum Beispiel CVD, Sputtern, chemischem Beschichten, elektrolytischem Plattieren oder einer Kombination solcher Prozesse. Die Beschichtung kann die Fläche des Grabens 312 und 314 (3C oben) bedecken, um eine vergrößerte leitfähige Querschnittsfläche zu erzeugen, wobei eine solche Fläche dimensional abgestimmt werden kann, indem man das Volumen von leitfähigem Material, wie zum Beispiel Metallablagerungen, Polymeren oder Pasten, das abgeschieden wird, steuert.
4A–4D veranschaulichen eine alternative Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen von segmentierten metallisierten Ebenen, die durch leitfähige Gräben und Durchkontakte auf einer GLP verbunden sind. 4A ist eine Veranschaulichung einer strukturierten ersten metallisierten Schicht über einem Kerngrundmaterial, das ein Dielektrikum ist. Die erste metallisierte Beschichtung 402, wie zum Beispiel Kupfer, kann durch mehrere Verfahren als eine Deckschicht abgeschieden werden, wie zum Beispiel mittels CVD oder Laminierung. Das Strukturieren, nach dem Abscheiden der metallisierten Schicht 402, kann das Entwickeln eines Bildes in einer Photoresist-Beschichtung, die über der Metallschicht angeordnet ist, beinhalten. Mittels Ätzen kann dann die metallisierte Schicht 402 segmentiert werden, wodurch das darunter befindliche Grundmaterial 404 freigelegt wird.
4B ist eine Veranschaulichung einer zweiten metallisierten Schicht und einer Dielektrikumschicht, die über der ersten metallisierten Schicht abgeschieden ist. Die zweite dielektrische Schicht 406 kann über der strukturierten ersten metallisierten Beschichtung 402 abgeschieden werden. Als nächstes kann eine zweite metallisierte Beschichtung 408 über dem zweiten Dielektrikum 406 abgeschieden oder laminiert werden, und dann kann ein Durchkontakt 410 durch die GLP-Schichten hindurch gebohrt werden. Die zweite metallisierte Beschichtung 408 kann Kupfer sein, und das zweite Dielektrikum 406 kann ein Epoxidharz sein.
4C ist eine Veranschaulichung des Herstellens einer Prägung, die zur Entstehung von leitfähigen Gräben führt. Eine mechanische Prägung, wie zum Beispiel unter Verwendung eines Metallgesenks 412, die eine Patrizenstruktur 414 (d. h. ein Spiegelbild der herzustellenden Gräben) aufweist, kann auf die zweite oder oberste metallisierte Schicht 412 des Substrats 400 gepreßt werden 416.
4D ist eine Veranschaulichung des Metallgesenks, das in das Substrat hineingepreßt ist, um die leitfähigen Gräben herzustellen. Das mechanische Pressen des Metallgesenks 412 auf das Substrat 400 kann gleichzeitig sowohl die metallisierte Schicht 408 als auch das dielektrische Material 406 verdängen, um die leitfähigen Gräben 418 und 419 auszubilden.
Der Prozeß zum Entfernen oder Verdrängen von dielektrischem Material zum Herstellen der Gräben kann sich von einem Prozeß unterscheiden, der zum Verdrängen oder Entfernen der metallisierten Schicht verwendet wird.
5 ist eine Veranschaulichung von anderen Ausführungsformen leitfähiger Gräben, welche die segmentierten metallisierten Ebenen auf einer GLP verbinden. Unter Verwendung der gleichen Prozesse wie oben beschrieben (3A–3D) können die metallisierten Gräben 502 und 510 tiefer gestaltet werden und können mehr als zwei metallisierte Schichten 512, 514 und 508 verbinden. 5 veranschaulicht einen ersten metallisierten Graben 502, der zum Beispiel durch Hindurchätzen durch zwei Schichten aus Dielektrikum 504 und 506 gebildet wird, um eine dritte Metallschicht 508 auf dem Boden der GLP freizulegen. Ein zweiter metallisierter Graben 510 ist ebenfalls veranschaulicht, der durch zwei dielektrische Schichten 504 und 506 hindurch angeordnet ist, um Bahnen auf drei Metallschichten 508, 512 und 514 zu verbinden. Ein dritter Graben 516 kann die zweite metallisierte Schicht 514 mit der dritten metallisierten Schicht 408 verbinden.
Mit weiteren alternativen Ausführungsformen sind eine Vielzahl verschiedener Kombinationen möglich. So ist es zum Beispiel möglich, daß sich Gräben, wie zum Beispiel tiefere Gräben, an nur eine einzige Metallschicht anschließen, um die Oberfläche nur einer ersten Metallschicht zu vergrößern, um die Wärmeleitung und/oder die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.
6 ist eine 3D-Veranschaulichung einer Ausführungsform für Strukturen, die Segmente eines einzelnen Ebenenpaares 602 und 604, einer ersten Metallschicht 602 und einer zweiten Metallschicht 604 definieren, wobei die Segmente der zwei Metallschichten 602 und 604, die durch Gräben 605 zu verbinden sind, einander gegenüberliegend angeordnet werden können. In dieser Ausführungsform kann das obere Maskenbild 602 später mit einem (+)-Potential verbunden werden, und das untere Maskenbild 604 kann an ein (–)-Potential angeschlossen werden. Die größere Oberfläche 606 in dem oberen Maskenbild 602 kann mit der Reihe kleinerer Oberflächensegmente oder Fingers 609 und 609' des unteren Maskenbildes 604 verbunden sein. Umgekehrt kann die größere Oberfläche 608 in dem unteren Maskenbild 604 mit der Reihe kleinerer Oberflächensegmente oder Fingers 607 und 607' in dem oberen Maskenbild 602 verbunden sein. 6 ist eine Ausführungsform, welche die Realisierung mehrerer elektrischer oder thermischer Potentiale in zwei oder mehr Flächen ermöglicht, die leitfähig über die Gräben verbunden sind, um das Segmentieren von zwei oder mehr Flächen für Verbindungen in typische Wechselstrom-Erdungsfelder, die elektronischen Bauelementen verwendet werden, hinein zu gestatten.
7A und 7B sind Veranschaulichungen der Querschnitte eines metallisierten Grabens. Wie in 7A veranschaulicht, wachst die Querschnittsfläche mit der Anzahl der metallisierten Gräben 702 und 702' und den vergrößerten Oberflächen, die den Graben definieren. Im Fall eines rechteckigen Grabens steht die Zunahme der Oberfläche für jeden metallisierten Graben 702 und 702' im Zusammenhang mit der Länge der Grabenseitenwand a und der Breite der Seitenwand b. Wie in 7B gezeigt, ist beim Betrachten der metallisierten Gräben 702 und 702' von der Seite (senkrecht zu der Länge des Grabens) die Querschnittsfläche unverändert, und der leitfähige Pfad 704 ist für jeden gekreuzten Graben 702 und 702' um (2a) länger. Im Fall der Stromzufuhr über das Zwischengitter eines (nicht gezeigten) Bauelements ist die Anzahl der metallisierten Gräben, die zwischen Chipgehäuse-Anschlußstiften angeordnet werden können, eine Funktion der Breite (a) der metallisierten Gräben und der Seitenverhältnisfähigkeit des Metallisierungsverfahrens. Die Oberfläche des Grabens und die Querschnittsfläche nach der leitfähigen Beschichtung können durch das Formen von Kanten und Konturen der Grabenoberfläche gesteuert oder vergrößert werden.
8A und 8B veranschaulichen eine alternative Ausführungsform von leitfähigen Gräben, die verwendet werden können, um einen Faradayschen Käfig innerhalb des GLP-Substrats herzustellen. Die vorliegende Erfindung kann eine neuartige Bauelementstruktur sein, um einzelne Schaltkreise vor leitfähiger und/oder abgestrahlter Energie abzuschirmen, wie zum Beispiel elektromagnetische Interferenzen (EMI) von Strahlung, die von außerhalb der gedruckten Leiterplatte oder von benachbarten Bauelementen auf der GLP stammt. In einer alternativen Ausführungsform wird ein Faradayscher Käfig auf und/oder innerhalb eines GLP-Substrats gebildet, um einen GLP-Schaltungsaufbau innerhalb einer Struktur aus Metall einzuschließen.
Ein Faradayscher Käfig, der in der Regel eine vollständige leitfähige Hülle ist, erfaßt Streuladungen und speichert sie – weil sich gleiche Ladungen gegenseitig abstoßen – auf der Außenseite (wo sie weiter auseinander liegen können als auf der Innenseite). Die elektrischen Felder, die durch diese Ladungen erzeugt werden, löschen sich dann auf der Innenseite des Käfigs gegenseitig aus. Ein Faradayscher Käfig wird oft verwendet, um empfindliche Funktechnik zu schützen.
Wie gezeigt, ist 8A ein Querschnitt einer GLP mit einzelnen Schaltkreisen, die durch einen Faradayschen Käfig umgeben sind. 8B ist eine Draufsicht auf einen leitfähigen Graben, der einen Teil des Faradayschen Käfigs bildet. Eine Anzahl von leitfähigen Gräben 804 kann durch die oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden. In einer Ausführungsform können die Schaltkreise 801 und 801' auf Schichten innerhalb der GLP 800 ausgebildet werden. Gräben können in beiden Seiten 802 und 804 der GLP ausgebildet sein. Auf der Oberseite 802 und der Unterseite 806 kann eine metallisierte Schicht abgeschieden werden. Die Gräben 804 und 804' können in einer geschlossenen oder nahezu geschlossenen Schleife ausgebildet sein, d. h., wie zum Beispiel als ein Quadrat, wie hier gezeigt. Infolge dessen können ausgewählte Schaltkreise innerhalb der Ober- und der Unterseite der Gräben eingeschlossen sein, wodurch die ausgewählten Schaltkreise mit einem Faradayschen Käfig abgeschirmt werden. Andere Schaltkreise 801' und Durchkontakte 808 können außerhalb des Faradayschen Käfigs angeordnet sein. Alternativ können (nicht gezeigte) Durchkontakte durch die Struktur des Faradayschen Käfigs hindurch ausgebildet sein, wodurch eine gewisse Verschlechterung der Wirksamkeit des Faradayschen Käfigs erreicht wird.
Somit sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei oder mehr metallisierten Ebenen mit einer Reihe von metallisierten Gräben mit Querschnittsflächen, die den thermisch und/oder elektrisch leitfähigen Pfad von einer oder mehreren metallisierten Ebenen vergrößern können, beschrieben worden. Des Weiteren kann eine Reihe von metallisierten Ebenen und leitfähigen Gräben so angeordnet werden, daß ein Faradayscher Käfig entsteht, der darin befindliche elektrische Schaltkreise und/oder elektrische Bauelemente schützt. Obgleich die vorliegende Erfindung anhand konkreter beispielhafter Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, daß verschiedene Modifikationen und Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen. Dementsprechend sind die Spezifikation und die Zeichnungen in einem veranschaulichenden und nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.

Claims

Vorrichtung, welche das folgende umfaßt: mehrere metallisierte Ebenen (508, 512, 514); eine oder mehrere dielektrische Schichten (504, 506), welche die mehreren metallisierten Ebenen trennen; gekennzeichnet durch einen oder mehrere leitfähige Gräben (502, 510), welche mehr als zwei der mehreren metallisierten Ebenen verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine oder mehrere der mehreren metallisierten Ebenen (508, 512, 512) mehrere separate Segmente aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei mindestens einer der leitfähigen Gräben (502, 510, 516) mit mindestens einem der separaten Segmente verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der mehreren metallisierten Ebenen (508, 512, 514) an eine Spannung angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der mehreren metallisierten Ebenen (508, 512, 514) geerdet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei mindestens eines der separaten Segmente an eine Spannung angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei mindestens eines der separaten Segmente geerdet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der leitfähigen Gräben (502, 510, 516) mit mindestens zwei der metallisierten Ebenen (508, 512, 514) verbunden ist und eine oder mehrere metallisierte Ebenen zwischen den verbundenen metallisierten Ebenen gegenüber dem verbindenden leitfähigen Graben isoliert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der ein oder mehreren leitfähigen Gräben (502, 510, 516) wärmeleitfähig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der ein oder mehreren leitfähigen Gräben (502, 510, 516) elektrisch leitfähig ist.
Verfahren, welches das folgende umfaßt: Erhalten eines ersten dielektrischen Kerns, welcher eine erste Metallbeschichtung aufweist, welche eine erste metallisierte Ebene (202) bildet; Strukturieren der ersten metallisierten Ebene; Aufbringen einer zweiten dielektrischen Schicht über der ersten metallisierten Ebene; Aufbringen einer zweiten Metallbeschichtung über der zweiten dielektrischen Schicht, welche eine zweite metallisierte Ebene (204) bildet; Strukturieren der zweiten metallisierten Ebene; gekennzeichnet durch das Bohren mehrerer Durchkontaktierungen (228, 229); Bilden einer oder mehrerer Grabennuten (218, 220, 222) zwischen zwei der mehreren Durchkontaktierungen, wobei die ersten mehreren Grabennuten so angeordnet sind, daß sie die erste metallisierte Ebene mit der zweiten metallisierten Ebene verbinden, und die ersten mehreren Grabennuten durch einen langen engen Kanal definiert werden, durch welchen sich eine Länge und eine Breite ergibt und welcher so angeordnet ist, daß die Länge der Grabennuten an einem Weg entlang verläuft, wo eine zusätzliche Querschnittsfläche gewünscht ist; und Metallisieren der Gräben.
Verfahren nach Anspruch 11, welches ferner das folgende umfaßt: Aufbringen einer dritten dielektrischen Schicht über der zweiten metallisierten Beschichtung (204) und den ersten Gräben (218, 220, 222); Planarisieren der dritten dielektrischen Schicht; Aufbringen einer dritten Metallbeschichtung über der dritten dielektrischen Schicht; Strukturieren der dritten Metallbeschichtung; Bilden einer oder mehrerer Grabennuten; Beschichten der einen oder mehreren Grabennuten mit einem leitfähigen Material und Metallisieren der mehreren Durchkontaktierungen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei mindestens einer der zweiten Gräben die erste metallisierte Ebene (202) mit der zweiten metallisierten Ebene verbindet und gegenüber der dritten Metallbeschichtung isoliert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei mindestens einer der zweiten Gräben die zweite metallisierte Ebene (204) mit der dritten metallisierten Ebene verbindet und gegenüber der metallisierten Ebene (202) isoliert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei mindestens einer der zweiten Gräben die erste Metallbeschichtung mit der dritten metallisierten Ebene verbindet und gegenüber der zweiten metallisierten Ebene isoliert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die ein oder mehreren Grabennuten mit einem Prägestempel gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die ein oder mehreren Grabennuten durch ein Ätzverfahren gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei mindestens eine der Grabennuten in einer „V"-Form gebildet werden.