JP2002543661A - エネルギー調整回路アセンブリ - Google Patents

エネルギー調整回路アセンブリ

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JP2002543661A JP2000614574A JP2000614574A JP2002543661A JP 2002543661 A JP2002543661 A JP 2002543661A JP 2000614574 A JP2000614574 A JP 2000614574A JP 2000614574 A JP2000614574 A JP 2000614574A JP 2002543661 A JP2002543661 A JP 2002543661A
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Abstract

(57)【要約】 本発明のコンポーネントキャリヤ132 は、スルーホールディファレンシャル・コモンフィルター130 のリードを受ける複数の孔部140 を形成した絶縁性平板から構成されている。他の実施形態では、複数の孔部24を形成した絶縁性材料のディスク16で構成される表面実装コンポーネントキャリヤ10を開示している。上述のキャリヤのような構成概念は、単独で種々の実施形態に組み込むことができ、また電子コネクタ内に埋め込むこともできる。本発明の概念の総合的構成や電気的特性は、ディファレンシャル・コモンフィルターとこれを最適化するコンポーネントキャリヤとの組合せによるエネルギ調整回路アセンブリとしても表わされる。コンポーネントキャリヤの種々の実施形態では、ディファレンシャル・コモンフィルターを物理的に支持し、保護する。また、キャリヤによってシールド効果が向上するので、フィルターの電気的特性を実質的に改善することができる。キャリヤエネルギ調整回路アセンブリの実施形態では、集積回路のパワーバスに結合したディファレンシャル・コモンフィルターの集積回路構造も開示している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願は、1999年4月6日提出の米国出願09/286,812の一部
継続出願である。この09/286,812出願は1998年4月7日提出の米
国出願09/056,436の一部継続出願である。この出願はまた、1999
年4月28日提出の米国仮出願60/131,386、1999年5月24日提
出の米国仮出願60/135,542、1999年5月28日提出の米国仮出願
60/136,451、1999年6月15日提出の米国仮出願60/139,
182、1999年8月3日提出の米国仮出願60/146,987、1999
年11月12日提出の米国仮出願60/165,035、2000年2月3日提
出の米国仮出願60/180,101、および2000年2月28日提出の米国
仮出願60/185,320に基づく特典を要求している。
【0002】 本発明は、通常の米国特許第5,909,350号,米国特許第6,018,
448号、および現在係属中の米国特許出願09/008,769に記述され、
権利化要求されているような、エネルギー調整アセンブリ,経路交差点および層
構造の使用を含んでいる。これらの特許および出願はすべてこの明細書の中で参
照されている。望ましい複数の実施の形態は、電圧が加えられていない(unener
gized)コンポーネントが結合されて、エレトロニクス装置やエレトロニクスシス
テムの内部の集積回路やその他の能動エネルギー負荷に対し調整されたエネルギ
ーを供給する回路の一部として動作するように、電力印加される(electrified)
ときにみられるエネルギー調整に関するものである。本発明はまた、より大きな
エレトロニクスシステムに配置される能動電子コンポーネントの動作改善のため
の、電気的干渉の抑圧および/またはシールドを提供する。
【0003】
【従来の技術】
最近製造される大多数のエレトロニクス装置、特にコンピュータ,通信システ
ム,軍事監視装置,ステレオおよび家庭娯楽装置,テレビジョンおよびその他の
装置は、新たな高速機能や電気的接続を実行するための小型化コンポーネントを
含んでいる。信号ライン上で生じる電磁的な干渉,過渡電圧により生成される浮
遊電気エネルギーの影響を、非常に受けやすい新たな高速機能や電気的接続を実
行するための、小型化コンポーネントを含んでいる。この高速機能や電気的接続
は、小型化コンポーネントの材質やそれの単なるサイズに応じて、信号ライン上
で生じる電磁的な干渉,過渡電圧により生成される浮遊電気エネルギーの影響を
非常に受けやすい。過渡電圧はシビアな損害を与える。すなわち、そのようなマ
イクロエレクトロニクスコンポーネントやコンタクトを破壊して、エレクトロニ
クス装置を動作不能にし、また高価な修理および/またはコストの高い取り替え
が必要となる。以上のことに基づき、電子回路,シングルライン,ペアライン,
および複式ツイストペア線の内部を流れるディファレンシャル・コモンモード電
流から生じる電磁放出を減衰させるマルチ機能のエレトロニクスコンポーネント
構造を提供することが必要である。そのようなマルチ機能のエレトロニクスコン
ポーネントは通常の米国特許第5,909,350号(出願番号08/841,
940)、一部継続出願09/008,769および米国特許第6,018,4
48号(一部継続出願番号09/056,379)の主題である。これらの特許
および出願はすべてこの明細書の中で参照されている。
【0004】 上述のエレトロニクスコンポーネントがそれぞれのタスクを実行しているかぎ
り、それぞれのコンポーネントの使い方は複数の理由のため限られたものとなる
。第1に、必要とされるコンポーネント数は、データバスのように、アプリケー
ションが継続的に発展するに応じて、増加し続ける。さらには、必要コンポーネ
ント数が多くなるにつれて、マルチコンポーネントパッケージの物理的サイズも
また大きくなる。第2に、言及したエレクトロニクスコンポーネントは、その性
質上、物理的応力にうまく対応できないデリケートな構造になっている。エレク
トロニクス製品の製造途中、そのコンポーネントはハンドリングやはんだ付けに
関連した機械的応力による損傷を受ける。
【0005】 参照したエレクトロニクスコンポーネントを用いることのもう一つの欠点は、
アセンブルされるエレクトロニクス製品に当該コンポーネントを手で持って搭載
することがきわめて退屈になることである。このことはしばしば、コンポーネン
トの壊れや誤接続にともなう低生産性やコスト高に移行する。いくつかのコンポ
ーネントにとってのさらなる欠点は、それがスルーホール装填用のリードを有す
ることである。リードに対する物理的な応力,曲げ,印加トルクは最終製品に、
製品全体の信頼性に影響を与えるような欠陥を、すぐにまたは後に生じさせるこ
とがある。
【0006】 従来技術のディファレンシャルモードフィルタ,コモンモードフィルタおよび
静電容量減結合部における電気ノイズの別の原因は、フィルタや減結合部を構成
するコンデンサの欠陥によって生じる。この欠陥の影響は通常、寄生効果として
触れられる。寄生,非理想コンデンサの作用は抵抗性・誘導性要素,非線形性お
よび誘電性メモリの態様を示す。四つの最も一般的な影響は、漏れや平行抵抗,
等価直列抵抗(ESR),等価直列インダクタンス(ESL)および誘電性吸収
である。コンデンサの等価直列抵抗(ESR)は、コンデンサプレートの等価抵
抗と直列のコンデンサリード抵抗である。コンデンサは、大きな交流が流れてい
る間、ESRによって電力を消費する。コンデンサの等価直列インダクタンス(
ESL)は、コンデンサプレートの等価インダクタンスと直列のコンデンサリー
ドインダクタンスである。コンポーネント自体を超えるような別の寄生態様は、
電気回路内部のコンデンサ要素の取付けに起因する浮遊容量である。浮遊キャパ
シタは、二つの伝導体がすぐ近くでショートしないまたはファラデイシールドさ
ない位置にある場合に形成される。浮遊容量は、通常、PCボードの平行ライン
間や、PCボードの向かい側同士のライン/面間で生じる。浮遊容量は、ノイズ
の増加や周波数応答の低下などの問題を引き起こしやすい。
【0007】 他の電気的ノイズ源としては、クロストークやグラウンドバウンス(ground bo
unce) がある。多くのコネクタやキャリアにおけるクロストークは、通常、寄生
容量に起因するというよりも、むしろ二つの隣接ライン間の相互インダクタンス
に基づいている。当該クロストークは、信号電流が最小インダクタンス経路を流
れるとき、特に高周波で生じ、平行配置の伝導トラックのような伝導部の近くや
、信号トラックの下側に戻り、重畳する。グラウンドバウンスは、コンポーネン
トの出力スイッチングにともなう内部グラウンド基準電位のシフトによって生じ
る。デバイス出力がある状態から別の状態に切り替わるとき、グラウンドバウン
スのために論理入力の誤信号が生じる。マルチ機能電子コンポーネント、特に上
記参照の複数の米国特許出願で開示されるディファレンシャル・コモンモードフ
ィルタおよび減結合部は、次の場合に性能を改善することを見い出した。すなわ
ち、キャパシタ寄生分,浮遊容量,二つの向かい側同士の伝導部間の誘導性結合
,種々のクロストーク形態およびグラウンドバウンスなどを本質的に減少させ、
あるケースではこれらを除去できるような、拡大されたグラウンドシールドと結
合し、またはこれとともに用いるときに、それぞれの性能を改善することを見い
だした。
【0008】 それゆえ、従来技術の上記欠点を考慮して本発明を開示する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の内容に基づき、機械的な応力および衝撃の影響を受けにくく、アセンブ
リがより簡単で、表面実装可能で、かつ自動アセンブリ化に適用可能なコンポー
ネントキャリアを提供する必要性を見いだした。
【0010】 本発明の主な目的は、一つまたは複数の表面実装コンポーネントを保持するコ
ンポーネントキャリアを提供することである。
【0011】 本発明の他の目的は、種々の製造プロセスにおいてコンポーネントに加えられ
る機械的ストレスの影響を受けにくいコンポーネントキャリアを提供することで
ある。
【0012】 本発明の他の目的は、コンポーネントキャリアと結合する表面実装コンポーネ
ント機能特性を改善する広い(enhanced)グラウンド面を持つコンポーネントキャ
リアを提供することである。
【0013】 本発明の他の目的は、先に参照した複数の米国特許出願で開示されるようなデ
ィファレンシャル・コモンモードフィルタおよび減結合部を受け入れるのに特に
適合させたコンポーネントキャリアを提供することである。
【0014】 本発明の他の目的は、先に参照した複数の米国特許出願で開示されるようなデ
ィファレンシャル・コモンモードフィルタおよび減結合部の機能特性を改善する
広い(enhanced)グラウンド面を持つコンポーネントキャリアを提供することであ
る。
【0015】 本発明の他の目的は、先に参照した複数の米国特許出願で開示されるようなデ
ィファレンシャル・コモンモードフィルタおよび減結合部を持つコンポーネント
キャリアと結合して、これにより、コモン・ディファレンシャルモードの干渉の
同時フィルタリング,寄生容量または浮遊容量の抑圧,二つの近辺の伝導部間の
相互誘導結合、および単一アセンブリに対する回路デカップリングの各動作を実
行する、エネルギー整回路アセンブリを提供することである。
【0016】 本発明の他の目的は、自らの集積回路に作用する電源バスラインと結合したデ
ィファレンシャル・コモンモードフィルタ用の集積回路構造を提供することであ
る。
【0017】 本発明のこのような、またその他の目的および利点は、先に参照の複数の米国
特許,米国特許出願で開示されるような、スルーホールまたは表面搭載のディフ
ァレンシャル・コモンモードフィルタおよび減結合部(以後は「ディファレンシ
ャル・コモンモードフィルタ」または「層構造」という)を支える、種々の実施
の形態のコンポーネントキャリアの使用によって達成される。
【0018】 一つの実施の形態は、スルーホールディファレンシャル・コモンモードフィル
タのリードを受けるための複数の孔部を持つ、平面絶縁体として参照される、絶
縁板からなる。別の実施の形態は、少なくとも二つの孔部を持つ絶縁ディスクを
含む表面搭載のコンポーネントキャリアからなる。当該ディスクは、実質的に金
属化された、または伝導性のグラウンド面で覆われ、また、孔部を取り囲む少な
くとも二つの伝導パッド、および個々の伝導パッドを囲む絶縁バンドを含んでい
る。絶縁バンドは、伝導パッドを、金属化されたグラウンド面から離して、電気
的に孤立させている。ディファレンシャル・コモンモードフィルタのような表面
搭載コンポーネントは、二つの伝導パッド間に縦に配置され、実行可能にキャリ
アと結合している。いったん表面搭載コンポーネントがキャリアと結合すると、
その組み合わせ体は、手作業で、または種々の自動化装置を通じて、一般に小型
のコンポーネントの取り扱いの際の機械的および物理的なストレスを受けること
なしに、取り扱われる。キャリアはまた、電磁障害(interference)を良好にシー
ルドすること、および金属化されたグラウンド面の表面領域によって過電圧が消
失することについての利点を増加させている。
【0019】 上述のキャリアに対するのと同様の概念はまた、電気コネクタ内部に埋め込ま
るか、または電気モータの使用に設計されるような、いくつかの代わりの実施の
形態でもみられる。本発明の根底にある概念の全体構成および電気特性はまた、
調整アセンブリ(エネルギー調整回路アセンブリ「ECCA」ともいう。)とし
て記述される。この調整アセンブリは、ディファレンシャル・コモンモードフィ
ルタと、そのようなフィルタに最適なコンポーネントキャリアとの結合体を含ん
だものである。
【0020】 以上のことは、本発明の他の目的や利点とともに、図面およびクレイムと関連
した発明の詳細な説明の記載から、より明確に読み取れる。
【0021】 [図面の簡単な説明] 図1Aは、本発明の、スルーホールディファレンシャル・コモンフィルターを
、スルーホールコンポーネントキャリヤの一部に取り付けたときの分解斜視図を
示している。 図1Bは、本発明の、ディファレンシャル・コモンフィルターをキャリヤ回路
の一部に取り付けたときの分解斜視図を示している。 図2は、本発明の、片面の表面実装コンポーネントキャリヤの断面図を示して
いる。 図3は、図2に示した表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示している
。 図4は、本発明の、両面の表面実装コンポーネントキャリヤの断面図を示して
いる。 図5は、図4に示した両面の表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示し
ている。 図6は、本発明の、片面の表面実装コンポーネントキャリヤの変形例の断面図
を示している。 図7は、図6に示した片面の表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示し
ている。 図8は、本発明の、両面の表面実装コンポーネントキャリヤの変形例の断面図
を示している。 図9は、図8に示した両面の表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示し
ている。 図10は、本発明の、コネクタ表面実装ディファレンシャル・コモンフィルタ
ーの変形例の部分斜視図を示している。 図11は、図10に示したコネクタ表面実装ディファレンシャル・コモンフィ
ルターの部分上面図を示している。 図12Aは、本発明の、キャリアエネルギ調整回路アセンブリの上面図を示し
ている。図12Bは、図12Aのキャリアエネルギ調整回路アセンブリの側面図
を示している。 図13Aは、キャリアエネルギ調整回路アセンブリをクリスタルコンポーネン
トのクリスタル基部に取り付けたときの上面図を示している。図13Bは、図1
3Aの、キャリアエネルギ調整回路アセンブリをクリスタルコンポーネントのク
リスタル基部に取り付けたときの側面図を示している。図13Cは、金属カバー
を用いて図13Bのクリスタルコンポーネントにキャリアエネルギ調整回路アセ
ンブリを取り付けたときの正面図を示している。図13Dは、図13Cのクリス
タルコンポーネントにキャリアエネルギー調整回路アセンブリを取り付けたとき
の側面図を示している。 図14Aは、ディファレンシャル・コモンフィルターを単層基板キャリヤに搭
載し集積回路としたキャリヤエネルギ調整回路アセンブリの上面図を示している
。図14Bは、図14Aのディファレンシャル・コモンフィルターの下方に取り
付けた一点アース域の上面図を示している。 図15は、ディファレンシャル・コモンフィルターを単層基板キャリヤを横断
する態様で搭載し集積回路としたキャリヤエネルギ調整回路アセンブリの上面図
を示している。 図16Aは、ディファレンシャル・コモンフィルターをキャリヤ上面のバスト
レースに搭載した二層構造の基板キャリヤの上面図を示している。図16Bは図
16Aの二層構造のキャリヤの正面断面図を示している。図16Cは図16Aの
二層構造のキャリヤの、A−A断面図を示している。図16Dは図16Aの二層
構造のキャリヤの変形例の正面断面図を示しており、絶縁層を設けたものである
。 図17Aは、ディファレンシャル・コモンフィルターをキャリヤの上面のパワ
ーバストレースに搭載した三層構造の基板キャリヤの上面図を示している。図1
7Bは図17Aの三層構造のキャリヤの、B−B断面図を示している。図17C
は図17Aの三層構造のキャリヤの、A−A断面図を示している。図17Dは図
17Aの三層構造のキャリヤの変形例の正面断面図を示しており、上部にポッテ
ィング層を設けたものである。 図18は、ディファレンシャル・コモンフィルターを基板内の層に設けた多層
構造の基板キャリヤの側面断面図を示している。 図19Aは、ディファレンシャル・コモンフィルターを通るシールドされたツ
イストペア供給線の上面図を示している。図19Bは、図19Aの、ディファレ
ンシャル・コモンフィルターを通るシールドされたツイストペア供給線を構成す
るコプレナー型要素の上面図を示している。図19Cおよび図19Dは、シール
ドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィルターの概
要図であり、ディファレンシャルノイズのキャンセルの説明図である。図19E
および図19Fは、シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャ
ル・コモンフィルターの概要図であり、コモンモードノイズのキャンセルの説明
図である。 図20Aは、シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・
コモンフィルターを多層基板キャリヤに埋め込み、集積回路パッケージとしたキ
ャリヤエネルギ調整回路アセンブリの上面図を示している。図20Bは、図20
Aの集積回路の正面断面図を示している。図20Cは、図20Aの集積回路の接
地平板層の上面図を示している。 図21は、シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コ
モンフィルターを多層基板キャリヤの下方に搭載し、集積回路パッケージとした
キャリヤエネルギ調整回路アセンブリの上面図を示している。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1Aは、本発明の最も簡単な形態である。コンポーネントキャリヤ132 は、
これと電気的に結合するための、スルーホールリード140 を有するディファレン
シャル・コモンフィルター130 と一体化している。ディファレンシャル・コモン
フィルター130 は、すでに参照済の、US特許第5,909,350 号(出願番号08/841
,940)、出願番号09/008,769およびUS特許第6,018,448 号(出願番号09/056,3
79)に開示されている。ここで簡単にディファレンシャル・コモンフィルター13
0 の構造を説明する。フィルター130 は第1の電極136 と第2の電極138 からな
り、これらは複数の接地層134 や絶縁手段によって互いに分離し、電気的に絶縁
している。この特徴的な構造が、線間キャパシターや二つの大地間キャパシター
を生み出し、ディファレンシャル・コモンフィルタリングおよび減結合を可能に
する。
【0023】 フィルター130 は多少壊れやすいコンポーネントなので、コンポーネントキャ
リヤ132 は電気的に結合するフィルター130 を物理的に支持する。第1の電極13
6 および第2の電極138 はそれぞれ一つまたは複数の導電性のリード140 を有し
、これらは導電性パッド144 の孔部148 に挿入されている。各導電性パッド144
は、絶縁性のバンド146 によってコンポーネントキャリヤ132 の導電面142 から
は電気的に絶縁している。コンポーネントキャリヤ132 はディファレンシャル・
コモンフィルター130 に物理的な強度を付加するだけでなく、フィルター130 の
電気的特性を実質的に向上する接地シールドとしても作用する。フィルター130
がキャリヤ132 と適切に結合すると、複数の導電電極や接地層134 は互いに電気
的に結合し、その後、当業者に知られている方法で導電面142 と結合する。電気
的結合の一つの一般的な方法は、はんだ150 を使って接地層134 の一部を導電面
142 に取り付ける方法である。コンポーネントキャリヤ132 に比較的大きな導電
面142 を用いることの利点は、もし導電面142 にひび152 すなわち、電気的開放
が形成されてもシールド効果が失われないことである。
【0024】 図1Bは、本発明の最も簡単な形態の変形例を示している。図1Aと図1Bの
違いは、キャリヤ132 が、絶縁性のバンド146Aによって導電面142Aから絶縁され
る一対の回路配線145Aを有していることである。当業者に知られているように、
各導電性部材140Aに結合する回路配線の数はこれに限定されるものではない。第
1の電極136 と第2の電極138 はそれぞれ、回路配線145Aの一部のはんだパッド
144Aに導電性部材140Aを介してはんだ150A付けされ、電気的に接続している。接
地層134 は、導電性部材140Aによって導電面142Aに電気的に結合している。各実
施例には、接地層134 と導電面142Aの間に一つまたは複数の接続部分を設けても
よい。好ましい実施例では、接地層134 を導電面142Aに電気的に接続する少なく
とも二つの導電性部材140Aを有している。
【0025】 図1Aおよび1Bの実施の形態は、エネルギー調整回路アセンブリ(以後「E
CCA」という。)を含む導電性基板(キャリア132 )と結合した層構造(ディ
ファレンシャル・モードフィルタ)を示している。エネルギー源と能動負荷との
間に結合されたECCAは、負荷へ平衡状態で伝わるエネルギーを受け取り、調
整する。本発明のECCAは後述の複数の実施形態で開示される。各実施形態に
おけるECCAは、能動負荷とエネルギー源とが電気的に結合している間、エネ
ルギーを受領して、調整する。ECCAのこの調整機能は、層構造のコモン導電
電極(グラウンド層134)と、導電性基板が提供する外部伝導経路との物理的およ
び電気的な結合により、ある程度促進される。導電性基板は、層構造の、異なる
エネルギーの電極から離れている。コモン導電電極は同時に、通常、それ自体ま
たは導電性基板と一体の状態で、第1の電極すなわち層136 および導電領域142(
142A) と、第2の電極すなわち層138 および伝導領域142(142A) と、の間のエネ
ルギー経路とは別のエネルギー経路に、電気的に結合している。本発明のECC
Aの適用目的からすれば、コモン導電電極および/または導電性基板を回路グラ
ウンド(すなわち復路),隔離グラウンド,シャーシグラウンドや大地グラウン
ドに接続してもよい。当業者にとって、エネルギー復路が零基準電位を含む任意
の望ましい基準や、さらには正方向また負方向におけるオフセット基準となりえ
ることは理解できるであろう。これは、例えばインバート形式のディジタル論理
で用いられるのと同じである。説明の簡略化のため、グラウンドの用語を一般的
な意味合いで用いるが、このことによって何らかの特定の電気的な基準点に限定
されるものではない。
【0026】 層構造の一組または複数組のディファレンシャル電極(第1および第2の各電
極136,138 )が外部エネルギー経路,平面と電気的に結合する、すなわち当該電
極が電源および負荷との間で電気的に結合してエネルギーが経路に供給されると
、ECCAは同時にエネルギー調整機能を実行する。このような調整機能は、コ
モンモード・ディファレンシャルモードノイズの除去、グラウンドへのノイズの
バイパス、回路のデカップリング、および/または過渡電圧の抑制・最小化を含
むが、これらに限定されるものではない。エネルギー源および負荷の形式に基づ
いて、ECCAは、主にエネルギー調整機能を実行し、または単なる回路デカッ
プリング機能を実行するかもしれないが、多くの適用例の場合、同時に、上述し
たような、エネルギー伝達についてのマルチ機能を有している。
【0027】 ECCAは、複式の外部エネルギー経路に沿ったエネルギー伝達用導管システ
ムのように動作しえる。エネルギーはまた層構造内部を多様な方向から三次元で
平衡状態により伝わる。これは、伝達エネルギーのリアクタンスがほぼバランス
していることを意味している。ECCAの独特なアレンジメントにより、能動負
荷は、調整されたエネルギーを事実上の定エネルギー源として受け取り、この定
エネルギー源を電圧降下の損失なしに取り出すことができる。
【0028】 また、ECCAは、ループ電流や、エネルギー経路・導電面と結合するコモン
モードノイズとして存在するであろう不要な放出分、を効率的に最小化する。ま
た、ECCAは、自らが供給する負荷への結合エネルギーに悪影響を与えるコモ
ンモードノイズの放射を防いでいる。層構造のコモン導電電極は導電性基板の大
きな伝導領域と電気的に結合しているので、当該伝導領域は層構造内部に設けた
コモン導電電極の延長部分となり、その逆に、コモン導電電極は導電性基板の大
きな伝導領域の延長部分となる。
【0029】 ディファレンシャル経路が例えばシリコンウェファ,能動集積回路などの能動
負荷と電気的に結合しているとき、導電性基板の延長部分は、ソースおよび負荷
との間の伝達エネルギーを持つディファレンシャル伝導経路とほぼ接触する位置
にある。この伝達エネルギー経路についての平行位置手法により、エネルギーが
ソース経路に沿って負荷まで伝わる間のループエリアと、ソースに戻るときのエ
ネルギー経路のループエリアとの分離距離を最小化している。この技術は、層構
造配置のバックから電気回路部分の方に生じるコモンモードノイズのかたちで発
展し、発散していく何らかの任意のラジオ周波数(RF)エネルギーを最小化す
るのに役立っている。コモン伝導層はまた、ディファレンシャル電極間に挟まれ
た物理的な分離バリアを提供する。これと同時に、エネルギー状態においてはコ
モン静電シールドとして動作する。当該シールドは、ECCAの層構造内部に含
まれるディファレンシャル導電部を部分的に包むように誘電体(絶縁体)間で機
能する。
【0030】 大きな伝導領域、すなわち層構造内部のコモン導電電極の延長部分は包囲シー
ルドとして機能する。この包囲シールドは、ディファレンシャル電極から放出す
る不要エネルギーを減らしている。さもなければ当該不要エネルギーはディファ
レンシャル位相の反対側伝導部に沿ったエネルギー伝達部分の近くに悪影響を及
ぼす。ECCAを構成するエネルギー結合により、効率的な同時調整、および/
または負荷につながる(供給する)内部エネルギー経路,面を横切るエネルギー
伝達部分のデカップリングを実行している。
【0031】 層構造内部のコモン導電電極と、導電性基板で設定される外部伝導領域の対応
部分(拡張部分)とを平行に配置することにより、不要な寄生分や放出分を最小
化し、および/または抑圧するように機能している。そのような放出は、能動負
荷に至る内部エネルギー経路に沿ってエネルギーが伝達するにつれて、内部のデ
ィファレンシャルエネルギー経路部分から発生し、または当該経路部分で受け取
られる。層構造と、導電性基板の大きな伝導領域との境界部分にトラップされて
いる、内部エネルギー経路からの放出エネルギーの一部は、ソース側に戻ってい
く。層構造内部の逆ディファレンシャル位相の伝導部は、コモン伝導性経路によ
り静電的には含まれない伝達エネルギーの一部の電磁放出を抑え、または最小化
する。これは、近接して向かい合っているエネルギー経路間の誘導性(インダク
ティブ)の打ち消し作用というよく知られた原理を利用したものである。ECC
Aが調整および/またはデカップリングする、何らかの望ましくないエネルギー
(信号,ノイズ,および/または過渡的変化分)の一部または全部は、抑圧され
、および/または層構造のコモン導電電極や、導電性基板の大きな伝導領域にバ
イパスされる。上述のECCAの機能は概してこれから述べるすべての実施形態
に適用できる。後述の各例はこれまでの記載内容を考慮して解釈されるべきであ
る。
【0032】 図2に示されている本発明のさらなる特徴は、セラミック製の平板状の表面実
装コンポーネントを保持するための表面実装コンポーネントキャリヤ10である。
これは、すでに参照済みの、US特許第5,909,350 号(出願番号08/841,940)、
出願番号09/008,769、およびUS特許第6,018,448 号(出願番号09/056,379)に
開示されているディファレンシャル・コモンフィルターなどである。キャリヤ10
は少なくとも二つの孔部18を形成した絶縁体14からなるディスクである。絶縁体
14は、導電性の金属で被覆した接地面16、孔部18を囲む少なくとも二つの導電性
パッド24および各導電性パッド24を囲む絶縁バンド22で覆われている。本記述を
通して「絶縁体」または「絶縁材」は「平板状の絶縁体」とも言う。絶縁バンド
22は、金属で被覆した接地面16から絶縁体パッド24を分離し、電気的に絶縁する
。図3に示すように、本発明の好ましい実施形態では、キャリヤ10の上面は、角
のまるい略四角形の絶縁バンド22が部分的に円形を形成した導電性パッド24を囲
んでいる。キャリヤ10やその個々の要素は、種々の形に形成することができ、図
面に示した形に限定されるものではない。
【0033】 図2に示したように、好ましい実施形態では、金属で被覆した接地面16はキャ
リヤ10の上部や側部の相当な部分を覆っている。孔部を貫通するめっき20が孔部
18の内壁を覆い、対応する導電性パッド24と電気的に結合する。導体34は孔部18
を貫通しているので、孔部全体に施されためっき20は、導体34が導電性パッド24
に電気的に結合するためのより大きな面を提供している。金属で被覆した接地面
16、絶縁性バンド22および導電性パッド24の配置によって、ディファレンシャル
・コモンフィルター12などの表面実装コンポーネントをキャリヤ10の上面に接続
するための必要な接点が与えられ、導体34と表面実装コンポーネント12との間を
電気的に接続する。表面実装コンポーネントはディファレンシャル・コモンフィ
ルター12などであり、これは通常の表面実装パッケージに備えられているもので
あり、装置を外部回路、すなわちこの場合、キャリヤ10に電気的に結合するため
のはんだ付け用の複数の端部を有している。フィルター12は、これの一方の端か
ら伸びる第1のディファレンシャル電極バンド28と第2のディファレンシャル電
極バンド30を有している。少なくとも一つ、典型的には二つの、コモン接地導電
性バンド26がフィルター12の中心部から延びている。絶縁性の外側ケーシング32
は第1のディファレンシャル電極バンド28、第2のディファレンシャル電極バン
ド30およびコモン接地導電性バンド26を互いに電気的に絶縁している。一般的な
表面実装装置の上面図は、ディファレンシャル・コモンフィルター104 として図
11に示されている。ディファレンシャル・コモンフィルター104 は、第1のディ
ファレンシャル導電性バンド116 、第2のディファレンシャル導電性バンド118
および二つの一般的な接地導電性バンド120 から構成されている。絶縁性の外側
ケーシング122 はそれぞれの導電性バンドを互いに分離し電気的に絶縁している
【0034】 図1Aは本発明の最も簡単な形態を示している。ディファレンシャル・コモン
フィルター130 は、コンポーネントキャリヤ132 に取りつけられ、キャリヤ132
と電気的に接続するリード130 を有している。ディファレンシャル・コモンフィ
ルター130 は、すでに参照済みの、US特許第5,909,350 号(出願番号08/841,9
40)、出願番号09/008,769、およびUS特許第6,018,448 号(出願番号09/056,3
79)に開示されている。簡単にディファレンシャル・コモンフィルター130 の構
成を説明する。ディファレンシャル・コモンフィルター130 は、第1の電極136
と第2の電極138 からなり、これらは複数の接地層134 や絶縁手段によって互い
に分離し、電気的に絶縁している。この特徴的な構造が、線間キャパシターや二
つの大地間キャパシターを生み出し、ディファレンシャル・コモンフィルタリン
グや減結合を可能にする。
【0035】 フィルター130 は多少壊れやすいコンポーネントなので、コンポーネントキャ
リヤ132 は電気的に結合するフィルター130 を物理的に支持する。第1の電極13
6 および第2の電極138 はそれぞれ一つまたは複数の導電性のリード140 を有し
、これらは導電性パッド144 の孔部148 に挿入されている。各導電性パッド144
は、絶縁性のバンド146 によってコンポーネントキャリヤ132 の導電面142 から
は電気的に絶縁している。コンポーネントキャリヤ132 はディファレンシャル・
コモンフィルター130 に物理的な強度を付加するだけでなく、フィルター130 の
電気的特性を実質的に向上する接地シールドとしても作用する。フィルター130
がキャリヤ132 と適切に結合すると、複数の接地層134 は互いに電気的に結合し
、その後、当業者に知られている方法で導電面142 と結合する。電気的結合の一
つの一般的な方法は、はんだ150 を使って接地層134 の一部を導電面142 に取り
付ける方法である。コンポーネントキャリヤ132 に比較的大きな導電面142 を用
いることの利点は、もし導電面142 にひび152 すなわち、電気的開放が形成され
てもシールド効果が失われないことである。
【0036】 図1Bは、本発明の最も簡単な形態の変形例を示している。図1Aと図1Bの
違いは、キャリヤ132 が、絶縁性のバンド146Aによって導電面142Aから絶縁され
る一対の回路配線145Aを有していることである。当業者に知られているように、
各導電性部材140Aに結合する回路配線の数はこれに限定されるものではない。第
1の電極136 と第2の電極138 はそれぞれ、回路配線145Aの一部のはんだパッド
144Aに導電性部材140Aを介してはんだ150A付けされ、電気的に接続している。接
地層134 は、導電性部材140Aによって導電面142Aに電気的に結合している。
【0037】 図1Aおよび1Bの実施の形態は、エネルギー調整回路アセンブリ(以後「E
CCA」という。)を含む導電性基板(キャリア132 )と結合した層構造(ディ
ファレンシャル・モードフィルタ)を示している。エネルギー源と能動負荷との
間に結合されたECCAは、負荷へディファレンシャルな平衡状態で伝わるエネ
ルギーを受け取るとともに、調整する。本発明のECCAは後述の複数の実施形
態で開示される。各実施形態におけるECCAは、能動負荷とエネルギー源とが
結合している間、同時にエネルギーを受け取り、調整する。ECCAのこの調整
機能は、層構造のコモン導電電極(グラウンド層134)と、導電性基板が提供する
外部伝導経路との結合により、ある程度促進される。導電性基板は、層構造の、
異なるエネルギーの電極から離れている。コモン導電電極は、通常、それ自体ま
たは導電性基板と一体の状態でエネルギー経路、すなわちグランドと電気的に結
合している。本発明のECCAの適用目的からすれば、コモン導電電極および/
または導電性基板を回路グラウンド(すなわち復路),隔離グラウンド,シャー
シグラウンドや大地グラウンドに接続してもよい。当業者にとって、エネルギー
復路が正方向また負方向におけるオフセット基準を含む望ましい基準となりえる
ことは理解できるであろう。これは、例えばインバート形式のディジタル論理で
用いられるのと同じである。説明の簡略化のため、グラウンドの用語を一般的な
意味合いで用いるが、このことによって何らかの特定の電気的な基準点に限定さ
れるものではない。
【0038】 層構造の一組または複数組のディファレンシャル電極(第1および第2の各電
極136,138 )が外部エネルギー経路,平面と電気的に結合する、すなわち当該電
極が電源および負荷との間で電気的に結合してエネルギーが経路に供給されると
、ECCAは同時にエネルギー調整機能とデカップリングを実行する。エネルギ
ー源および負荷の形式に基づいて、ECCAは、多くの適用例の場合、エネルギ
ー伝達においてエネルギ調整機能およびデカップリング機能の両方を同時に実行
するが、単にエネルギー調整機能またはデカップリング機能を実行するかもしれ
ない。
【0039】 ECCAは、複数の外部エネルギー経路によってエネルギー源を受け取ること
ができる。エネルギーはまた層構造内部を平衡状態で伝わる。これは、伝達エネ
ルギーのリアクタンスがほぼ等しいことを意味している。ECCAの独特なアレ
ンジメントにより、能動負荷は、調整されたエネルギーを事実上の定エネルギー
源として受け取り、この定エネルギー源を取り出すことができる。
【0040】 また、ECCAは、負荷と結合するエネルギー経路・導電面に存在するであろ
うループ電流を効率的に最小化する。層構造のコモン導電電極は導電性基板の大
きな導電伝導領域と電気的に結合しているので、当該伝導領域は層構造内部に設
けたコモン電極の延長部分となる。例えば集積回路のシリコンウェファなどの能
動負荷と電気的に結合すると、導電性基板は、能動負荷にほぼ接触するような位
置にあり、これによって分離距離やループエリアを最小化している。このように
、導電性基板が能動負荷に近いことおよび層状構造により、電気絶縁体によって
分離されているディファレンシャルエネルギ電極の電流ループ経路は最小化され
る。大きな伝導領域、すなわち層構造内部のコモン導電電極の延長部分は包囲シ
ールドとして機能する。この包囲シールドは、静電エネルギーを減らしている。
ECCAを構成する結合により、効率的な同時調整、および/または外部エネル
ギー経路,面を横切るエネルギー伝達部分のデカップリングを実行している。
【0041】 層構造内部のコモン導電電極と、導電性基板で設定される外部伝導領域とを平
行に配置することにより、不要な寄生分や静電放出分をキャンセルし、および/
または抑圧するように機能している。そのような放出は、能動負荷に至る外部エ
ネルギー経路に沿ってエネルギーが伝達するにつれて、外部のディファレンシャ
ルエネルギー経路部分から発生し、または当該経路部分で受け取られる。層構造
と、導電性基板の大きな伝導領域との境界部分にトラップされている、外部エネ
ルギー経路からの放出エネルギーの一部は、ソース側に戻っていく。ECCAが
調整および/またはデカップリングする、何らかの望ましくないエネルギー(信
号,ノイズ,および/または過渡的変化分)の一部または全部は、抑圧され、お
よび/または層構造のコモン導電電極や、導電性基板の大きな伝導領域にバイパ
スされる。上述のECCAの機能は概してこれから述べるすべての実施形態に適
用できる。後述の各例はこれまでの記載内容を考慮して解釈されるべきである。
【0042】 図2は、キャリヤ10の上面にフィルター12を取り付けたものであり、コモン接
地導電性バンド26は、二つの絶縁性バンド22を互いに分離する金属で被覆した接
地面16の一部に接触している。これは、ディファレンシャル・コモンフィルター
12を二つの導電性パッド24の間に長軸方向に設置することによって達成され、第
1のディファレンシャル電極バンド28は二つの導電性パッド24の一つに接触し、
第2のディファレンシャル電極バンド30は他の導電性パッド24に接触する。一旦
フィルター12をデフォルトで設置すると、フィルター12の絶縁性の外側ケーシン
グ32は絶縁性バンド22の一部と整列するので、フィルター12の種々の導電性電極
バンド間の電気的絶縁性を確保することができる。第1のディファレンシャル導
電性バンド28、第2のディファレンシャル導電性バンド30およびコモン接地導電
性バンド26は典型的は表面実装装置に備えられているはんだ付け用の端部を有す
る。フィルター12をキャリヤ10の上に取り付けると、通常行われるように端部が
はんだ付けされてフィルター12とキャリヤ10は電気的にまた物理的に一体化する
。はんだ付けができるように十分加熱できる赤外線(IR)、蒸気相(vapor phase)
、高温オーブンやその他の方法を含む通常のはんだ付けの方法を用いることがで
きる。そして、一旦ディファレンシャル・コモンフィルター12とキャリヤ10が一
体化すると、この二つの部分を組み合わせたものは、手動でもまた種々の自動装
置によっても、細かく繊細な電気的コンポーネントを取り扱うときに通常伴う機
械的または物理的な負荷をフィルター12に与えることなく操作することができる
【0043】 フィルター12をキャリヤ10に取り付けると、フィルター12はワイヤーリードや
柔軟なワイヤーで構成されている導体34を介して電気的に外部回路に接続する。
孔部18を貫通するように導体34を配置すると、導体34は孔部18内で導電性パッド
24にはんだ付けされる。孔部全体にめっき20を施しているので、はんだが孔部18
を流れることによって導電性パッド24と導体34のはんだ付けが可能であり、その
結果孔部全体に施しためっきに接着する。コンポーネントキャリヤ10は、フィル
ター12が受ける衝撃、振動および種々の温度状態などの機械的または物理的な負
荷を軽減し、フィルター12を完全に接地シールドする。キャリヤ10の表面積は広
く、またフィルター12とその表面の実質的な部分は金属で被覆した接地面16で覆
われているので、キャリヤ10は、電磁障害や過電圧を吸収したり消散する接地シ
ールドのように作用する。このような付加的な利点は、フィルター12全体の機能
性能や特性を向上するものである。
【0044】 図4および図5は、本発明の変形例を示しており、両面にキャリヤ40を有する
ものである。キャリヤ40は、両面、すなわち実質的に上面と同様の底面側にもキ
ャリヤ40を有する以外は図2に示したキャリヤ10と同じものである。この構造に
より二つのディファレンシャル・コモンフィルター12aおよび12bをキャリヤ40
の上面および下面に搭載することができる。図4に示すように、金属で被覆した
接地面16はキャリヤ40の上面、側面および下面の実質的な部分を覆い、その全体
の表面積は広い。金属で被覆した接地面16を広くすることによってキャリヤ40は
電磁障害を吸収したり消散する大きなシールド特性を得ることができる。さらに
、キャリヤ40の上部および下部ともに対応するの導電性パッド24を有し、これら
は孔部18の内壁を覆う孔部全体に施しためっき20によって互いに電気的に接続し
ている。
【0045】 両面キャリヤ40は、同一の基板の上に異なる表面実装コンポーネントを一体化
しているので、電磁障害(EMI) に対応したりサージ電流からの保護に要する適応
性を同時に与えることができるという利点がある。例えば、前述のディファレン
シャル・コモンフィルターをキャリヤ40の上部に一体化することができ、キャリ
ヤ40の下部にはMOV装置を一体化することができる。フィルターとMOV装置
を効果的に平行に位置することによって、一つのコンパクトな耐久性に富むパッ
ケージで電磁障害(EMI) やサージ電流の保護を行うことができる。キャリヤ40は
種々の表面実装コンポーネントを保持するように堅固な基板なので、コンポーネ
ント自体は製造工程中に物理的な負荷を受けることが少なく、その結果生産性を
向上し、製造コストを下げることができる。
【0046】 図5は金属で被覆した接地面16、導電性パッド24および絶縁性バンド22の構造
を示している。この実施形態では、絶縁性バンド22が実質的に大きく、キャリヤ
40の表面は、金属で被覆した接地面と対照的に実質的に絶縁体で覆われている。
この構造は、低いシールド特性が要求されるときや、キャリヤ40と表面実装コン
ポーネントとの相互作用を正確に制御する必要があるときに用いられる。一例と
しては、寄生静電容量値をあるレベル以下に保たなければならないときである。
なお、絶縁性バンド22の形状は図5に示すものに限るものではない。両面キャリ
ヤ40の電気的な特性を変化させるように、金属で被覆した接地面16で覆われた表
面を種々の形状に変えればよい。また、図3に示す表面形状を図4に示す両面キ
ャリヤ40に用いることができ、図5に示す表面形状を図2に示すキャリヤ10に用
いることは容易にできる。両面キャリヤ40の電気的な特性をさらに制御するため
に、一つの面を図5に示す構造にし、上面または下面の他の面は図3に示す構造
にすることもできる。キャリヤ40に取り付ける表面実装コンポーネントのタイプ
によって両面キャリヤ40の上面および下面の形状を変えることにより、必要とさ
れる最適な電気的な特性を得ることができる。
【0047】 図6から図9は、図2から図5の片面または両面キャリヤの変形例を示してい
る。図6において、片面キャリヤ50は、絶縁体14の内部に導電性のコア38を埋め
込み、これが金属で被覆した接地面16と電気的に結合すること以外は図2のキャ
リヤ10と同様である。図6および図7に示すように、導電性のコア38は、キャリ
ヤ50の側面に沿った金属で被覆した接地面16に隣接し、接触する。ビア36は、キ
ャリヤ50の中心内部に形成され、これによってキャリヤ50の上部を覆う金属で被
覆した接地面16と導電性のコア38との付加的な電気的接続を可能にしている。ビ
ア36は、キャリヤ50の表面に形成され、絶縁体14を貫通する小さい穴であり、導
電性のコア38と接触する。図示省略しているが、ビア36にはこれを貫通するよう
にめっきが施されており、導電性のコア38と金属で被覆した接地面16を電気的に
接続する。図7は、キャリヤ50の表面構造を示しており、ビア36を付加したこと
以外は図5のキャリヤ40と同様である。前述したように、キャリヤ50の表面構造
は多様化することができる。例えば、図3に示した表面構造の中心内部にビア36
を形成するともできる。絶縁体14の内部に導電性のコア38を埋め込み、これ38と
金属で被覆した接地面16を電気的に接続したことの利点は、キャリヤ50全体の寸
法を大きくすることなく、電磁障害や過電圧の吸収や消散に寄与する大きい表面
積を得られることである。
【0048】 図8及び図9は本発明の変形例である両面キャリヤ60を示している。キャリヤ
60は、図4に示したキャリヤの両面にビア36を設け、キャリヤ60の底面に沿った
金属で被覆した接地面16と導電性のコア38とが電気的に結合すること以外は、図
6および図7に示したキャリヤ50と実質的に同様である。この実施形態では、デ
ィファレンシャル・コモンフィルター12aおよび12bを両面キャリヤ60の上部お
よび下部に取り付け、接地表面積を広くしたものである。
【0049】 図10は、本発明の他の実施形態であるコネクタキャリヤ100 を示している。
この実施形態では表面実装コンポーネントキャリヤが電子コネクタ内部に直接組
み込まれていることである。コネクタキャリヤ100 は、ベース112 を貫通する複
数の孔部98を形成し、その各孔部98にコネクタピン102 を設けた金属化プラスチ
ックベース112 から構成されている。図示省略しているが、各コネクタピン102
は、コネクタキャリヤ100 のベース112 を貫通し、その端部は表面110 から外部
に出ている。コネクタキャリヤ100 の表面110 から出ているピン102 の端部は、
雄型コネクタであり、したがって従来のように雌型コネクタに接続することがで
きる。また、端部を雌型コネクタにし、これを雄型コネクタに接続するようにし
てもよい。コネクタキャリヤ100 の両端部を結合すると(片側の端部のみ図示し
ているが)、プリント回路基板のような表面部分からにベース112 を積み重ねる
搭載基部114 はコネクタキャリヤ100 の両方の端部と結合している。図10は、
コネクタ100 のプリント回路基板の孔部にピン102 の先を挿入した状態を右角度
から見たものである。ピン102 はプリント回路基板の各孔部またはパッドにはん
だ付けされ、ピン102 とプリント回路基板の回路要素とを電気的に接続している
。種々のコネクタピン102 の間の複数のディファレンシャル・コモンフィルター
104 同士の結合に備えるため、二つの絶縁バンド106,107 を設け、コネクタキャ
リヤ100 の表面部分を実質的に覆う金属化プラスチックベース112 から各コネク
タピン102 を電気的に絶縁している。
【0050】 図11は絶縁バンド106,107 、金属化プラスチックベース112 およびディファ
レンシャル・コモンフィルター104 の関係をさらに詳細に示している。一例を示
しているにすぎないが、絶縁バンド106,107 はともに孔部98の回りの複数の導電
性パッド108 を囲んでいる。導電性パッド108 は、孔部98を貫通するコネクタピ
ン102 と電気的に結合している。絶縁バンド106,107 は導電性パッド108 と金属
化プラスチックベース112 との間の非導電バリアを形成している。ディファレン
シャル・コモンフィルター104 のような表面実装コンポーネントを絶縁バンド10
6 と107 の間に設置しているので、フィルター104 の第1のディファレンシャル
導電性バンド116 は導電性パッド108 の一部に接し、第2のディファレンシャル
導電性バンド118 も導電性パッド108 の一部に接している。フィルター104 の絶
縁性の外部ケーシング122 は各絶縁性バンド106,107 の上にわずかに重なり、第
1の導電性パッド116 と第2の導電性パッド118 および金属化プラスチックベー
ス112 とを電気的に分離している。金属化プラスチックベース112 は絶縁性バン
ド116 の間をわたっているので、フィルター104 のコモン接地導電性バンド120
は金属化プラスチックベース112 と接する。前述したように、フィルター104 の
種々の導電性バンドは、従来のはんだ付けが可能な、はんだ付け用の端部を有し
、金属面に物理的および電気的に結合することができる。したがって、それによ
って表面実装コンポーネント、すなわちフィルター104 をコネクタキャリヤ100
に接続し、永久的に取り付けることができる。前述の実施形態のように、コネク
タキャリヤ100 によって、小型で壊れやすい表面実装コンポーネントが物理的な
負荷を受けることが少なく、その生産性を向上し、また全体の製造コストを下げ
ることができる。フィルター104 の接地端部に接続する金属化プラスチックケー
ス112 の表面積は広いので、電磁波妨害や過電圧を吸収したり消散する接地シー
ルドを良くする。
【0051】 各ディファレンシャル・コモンフィルターキャリヤの実施形態について述べる
が、これらの主な利点は、フィルターキャリヤによりディファレンシャル・コモ
ンフィルターが物理的に強固になり、ディファレンシャル・コモンフィルターに
接続した広い導電面によりシールドや接地効果が改善されることである。
【0052】 図12Aおよび図12Bは、前述のコンポーネントキャリヤにディファレンシ
ャル・コモンフィルター12を搭載した、キャリアエネルギ調整回路アセンブリ40
0 を示している。図12Aに示すように、ディファレンシャル・コモンフィルタ
ー12は導電性の接地面402 に設置され、コモン接地導電性電極バンド26と接地面
402 は物理的に接続している。第1および第2のディファレンシャル導電バンド
28, 30は、各絶縁パッド408 を貫通するように設けられた第1および第2のディ
ファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 とともにそれぞれ絶縁パッド408 上
に取付けられている。第1のディファレンシャル電極バンド28と第1のディファ
レンシャルシグナルコンダクタ404 は、はんだなどの従来の技術により物理的、
電気的に結合している。さらに、第2のディファレンシャル電極バンド30と第2
のディファレンシャルシグナルコンダクタ406 も物理的、電気的に結合し、コモ
ン接地導電性電極バンド26は接地面402 に物理的、電気的に結合している。
【0053】 そして、ディファレンシャル・コモンフィルター12は、第1のディファレンシ
ャルシグナルコンダクタ404 と第1のディファレンシャル電極バンド28を第2の
ディファレンシャルシグナルコンダクタ406 と第2のディファレンシャル電極バ
ンド30から分離している。このディファレンシャル・コモンフィルター12の内部
構造によって、第1のディファレンシャルシグナルコンダクタ404 と第2のディ
ファレンシャルシグナルコンダクタ406 との間に静電容量成分が生じ、また、次
の二つの静電容量成分が生じる。一つはディファレンシャルシグナルコンダクタ
404 と接地面402 との間に生じ、もう一つはディファレンシャルシグナルコンダ
クタ406 と接地面402 との間に生じる。線間や線−接地間のフィルタリングが生
じている間は、第1および第2のディファレンシャルシグナルコンダクタ404,40
6 は互いに電気的に分離された状態を維持する。図12Bに示されているように
、第1および第2のディファレンシャル電極バンド28,30 は、絶縁性パッド408
がディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 および接地面402 との間に配
置されているので、接地面402 に直接物理的に接することはない。
【0054】 ディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 間の線間静電要素、およびデ
ィファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 および接地面402 間の線−接地間
静電要素を内在するディファレンシャル・コモンモードフィルタ12の組み合わせ
により、ディファレンシャル・コモンモードの電気的ノイズを減衰させ、フィル
タリングを可能にする。この結合により、ディファレンシャルラインのデカップ
リングも同時に行われる。もう一つの利点は、ディファレンシャルシグナルコン
ダクタ404,406 間に生じる磁場を相互にキャンセルすることである。コモン接地
導電電極バンド26を大きな接地面402 に接続することにより、ディファレンシャ
ル・コモンフィルター12にたいするグランド面のシールドが増加する。これによ
り、ディファレンシャル・コモンフィルター12の好ましい機能特性はさらに向上
したものとなる。
【0055】 接地面402 に電気的に接続された、内部の部分的な疑似ファラデーシールドを
有する、ディファレンシャル・コモンフィルター12の組合せにより、キャリヤエ
ネルギ調整回路アセンブリ400 の異なる要素からのノイズや結合電流が生じる。
このノイズや結合電流は電源や接地面402 に含まれており、ディファレンシャル
・コモンフィルター12をディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 の間に
取り付けたときに、ディファレンシャルシグナルコンダクタ404, 406やキャリヤ
エネルギ調整回路アセンブリ400 の他の要素に影響を及ぼすことはない。キャリ
ヤエネルギ調整回路アセンブリ400 は、ディファレンシャルシグナルコンダクタ
404 および406 間の寄生静電容量や浮遊容量の形成を減じ、あるケースでは除去
する。ディファレンシャル・コモンフィルター12は、その内部の部分的な疑似フ
ァラデーシールドによりこのような利点を提供している。このシールドは、ほと
んど接地導電電極バンド26に対するディファレンシャル・コモンフィルター12内
部のディファレンシャル接続電極の延長部分である。上記利点は、部分的な疑似
ファラデーシールドが接地導電電極バンド26を介して接地面402 の接続される場
合に飛躍的に増大する。
【0056】 図13A,図13B,図13C,図13Dはクリスタルとともに用いたキャリ
ヤエネルギ調整回路アセンブリ400 の一例を示している。図13Bに示すように
、ディファレンシャル・コモンフィルター12は物理的および電気的に第1および
第2のディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 、および接地面402 に結
合している。この例では、接地面402 はクリスタルの金属ベースで構成され、図
13Cおよび図13Dに示すように、接地面402 は金属カバー415 に接続してい
る。キャリヤエネルギ調整回路アセンブリ400 の第1および第2のディファレン
シャルシグナルコンダクタ404,406 は、絶縁パッド408 によって接地面402 から
電気的に分離されている。コモン接地導電性電極バンド26は、はんだ410 または
他の手段によって接地面402 に電気的に接続している。導電性のピン414 は、は
んだ付け、溶接または鋳造によって接地面402 に一体に取付けられ、または成型
されている。接地導電性ピン414 を介してクリスタルコンポーネント416 をさら
にシステムの接地(図示省略)に接続することができる。ディファレンシャル・
コモンフィルター12の内部構造によって、第1のディファレンシャルシグナルコ
ンダクタ404 と第2のディファレンシャルシグナルコンダクタ406 との間に静電
容量成分が生じ、また、次の二つの静電容量成分が生じる。一つはディファレン
シャルシグナルコンダクタ404 と接地面402 との間に生じ、もう一つはディファ
レンシャルシグナルコンダクタ406 と接地面402 との間に生じる。線間および線
−接地間フィルタリングが生じている間は、第1および第2のディファレンシャ
ルシグナルコンダクタ404,406 は互いに電気的に分離された状態を維持する。図
13Bから分かるように、第1および第2のディファレンシャル電極バンド28,3
0 は、絶縁性パッド408 がディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 およ
び接地面402 との間に配置されているので、接地面402 と直接物理的に接するこ
とはない。
【0057】 図13Cおよび図13Dは、クリスタルコンポーネント416 を最終的に組み立
てた様子を示しており、金属性のハウジング415 によって付加的な接地シールド
が備えられている。クリスタルコンポーネント416 のキャリヤエネルギ調整回路
アセンブリ400 は、ディファレンシャル電気線コンダクタ404,406 間で生じるノ
イズを含む回路に起因するコモンモードおよびディファレンシャルモードの電気
的ノイズを同時にフィルタして減衰させる。クリスタルコンポーネント416 は、
ディファレンシャル電流やディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 間の
クロストーク, バウンスなどの相互誘導結合、接地面402 に位置するコモン電圧
基準を実質的に削減、除去または防止することができる。キャリヤエネルギ調整
回路アセンブリ400 はまた、ディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406 間
に存在し、またこれらに起因する逆相磁場の相互キャンセルも同時に行う。さら
に、キャリヤエネルギ調整回路アセンブリ400 は、ディファレンシャル・コモン
フィルター12内の対向する電極をほぼ包みまた囲むという特徴的な内部構造や内
部シールド構造により、クリスタルコンポーネント416 の好ましい特性に影響を
及ぼし、また価値を下落させるディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406
のノイズを実質的に減衰させることができる。キャリヤエネルギ調整回路アセン
ブリ400 の重要な構成要素は、第1のディファレンシャルシグナルコンダクタ40
4 と第2のディファレンシャルシグナルコンダクタ406 との間の電気的絶縁を保
った状態で、第1および第2のディファレンシャルシグナルコンダクタ404,406
間、第1のディファレンシャルシグナルコンダクタ404 と接地面402 との間、第
2のディファレンシャルシグナルコンダクタ406 と接地面402 との間、で結合す
る静電容量成分で表わされるディファレンシャル・コモンフィルターとデカップ
ラー12、少なくとも二つのエネルギ化したディファレンシャル電気線コンダクタ
、コモン接地導電性電極バンド26と接地面402 との物理的および電気的結合であ
る。キャリヤエネルギ調整回路アセンブリ400 を構成する種々の要素は、従来知
られているようなはんだ410 や導電性エポキシ417 を用いて連結している。
【0058】 キャリヤエネルギ調整回路アセンブリは、前述のタイプや引用文献で参照の種
々のタイプのディファレンシャル・コモンフィルターを、エネルギを供給した電
気回路システム・その周辺でアセンブルする特定要素のなんらかの組合せに用い
る場合に、生成する。現存の回路にディファレンシャル・コモンフィルターを付
加することによって特徴的な電気回路システムを作ることができる。ディファレ
ンシャル・コモンフィルターを含む電気回路システムは、キャリヤ、インターポ
ーザ、PCB、コネクタ、ICユニット、チップキャリヤ、シリコンダイスなど
に取り付けることができるが、これらに限定されるものではない。電気回路シス
テムは、電源、または、単一・複数位相の、または逆位相の、またはチャージさ
れたラインコンダクタ要素群中の最低限の要素を介してエネルギを供給され、そ
の調整分を受け取る負荷を含んでいる。これらはトレース、ビア、ワイヤー、コ
ンダクタ、または他の荷電可能な要素の単一または混成要素で構成することがで
きるが、これらに限られるものではない。
【0059】 本発明は、集積回路のパワーバスにフィルタをかけ、また保護するために、集
積回路内に接続されたディファレンシャル・コモンフィルターおよびデカップラ
ーから構成されている。本発明は、ディファレンシャル・コモンフィルターおよ
びデカップラーから戻るグランドEMIや寄生静電容量を弱めることなく機能し
、もしそうでないなら集積回路に悪影響を与えることになる。他の利点は、従来
必要であった複式の外部および/または内部のデカップリングコンデンサを除け
ることである。従来は、集積回路パッケージまたは基板の外部または内部の両方
にデカップリングコンデンサが必要であった。
【0060】 本発明は、ディファレンシャル・コモンフィルターとデカップラーを集積回路
の電源バスラインに内部的に接続したものであり、調整についての単一ポイント
を介した集積回路の負荷の要求によって必要となるすべてのエネルギ源を取り扱
いおよび/または調整するシングルユニットを構成している。本発明は、集積回
路パッケージまたは基板に出入りする、すべての電源、パワー,リターンライン
、トレース、またはコンダクタに基準グランドを提供するものである。
【0061】 図14から図20に示すように、本発明の実施形態では種々のディファレンシ
ャル・コモンフィルターが、デジタルシグナルプロセッサやマイクロプロセッサ
や他の集積回路パッケージに利用されるキャリヤ基板に取り付けられ、キャリヤ
エネルギ調整回路アセンブリを形成している。基板キャリヤは、典型的にはガラ
ス、セラミック、熱可塑性プラスチック、電子産業で用いられる他の従来の材料
で構成されている。キャリヤは、電源バス、リターンバス、接地平板が形成され
た一層または多層構造である。接地平板は、典型的には金、銅、導電性レイヤー
、または所定の特性をえるように不純物を加えた、従来のトレース材料で構成さ
れているが、これらに限定されるものではない。接地平板は電源に接続されてい
なくてもよく、またシステムグランドやケースグランドなどに電気的に接続され
ていてもよい。層状構造とキャリヤとの組合せは、複数の導電路を介して主要な
エネルギ源または供給源として作用し、バランスを保った状態で回路からエネル
ギを消散したり受け取ることができる。ディファレンシャル・コモンフィルター
を外部の導電域に接続したり接地すると、各ディファレンシャル電極を効果的に
シールドしたり覆って外部導電域や接地域は広がり、全体的な調整機能の効果が
向上する。好ましくないシグナル(ノイズ)や過渡電流は広がった導電域や大き
い外部の接地平板により消散する。ディファレンシャル・コモンフィルターは、
以下に述べるように、キャリヤの上面、下面に取り付けたり、キャリヤ内部に埋
め込むことができる。
【0062】 図14Aは、集積回路220 の上面図を示している。典型的には集積回路220 の
中央部分は、集積回路コンポーネントを電気的に絶縁し、また保護するために、
電子産業で通常利用されている水滴状のシーラントや基板カバーで覆われている
。この上面部分のカバーは、リードフレーム221 に搭載した集積回路のシリコン
ダイ(図示省略)に取り付けられた新規な基板キャリヤ180 からなる集積回路パ
ッケージ220 の内部を明示するために取り除いてある。キャリヤ基板180 は電源
バストレース182 、リターンバストレース184 、接地平板186 を有し、これらは
キャリヤ180 の上面に単層構造で取り付けられている。同心上のバストレース18
2,184 は、対向する電流がバストレース間を流れるのでインダクタンスをキャン
セルする。バストレース182,184 は、同心八角形を形成している。本発明は特定
の形状に限定されるものではないが、同心のバストレースの角度を45度で形成
すると、正方形や長方形のように90度の角度で形成したときに比べてノイズの
反射やバウンスを軽減することが分かっている。同様に、同心円や楕円形のバス
トレースは、45度の角度で形成したバストレースに比べてノイズの反射やバウ
ンスを大幅に軽減する。
【0063】 図14Aに示すように、複数の負荷188 が、ボンドワイヤー190 、ジャンプワ
イヤー、または電子産業で用いられる他の従来の連結部材でバストレース182,18
4 に接続されている。ボンドワイヤー190 の長さは、浮遊インピーダンスを軽減
するために出来るかぎり短くする。負荷188 は集積回路220 の内部負荷を表し、
集積回路に支持される種々の機能や装置からなる。負荷188 は、典型的にはボン
ドワイヤー190 によって集積回路220 の周囲を囲むリード223 に接続される。負
荷188 は、分かりやすいように通信用のリードフレームの上面に図案で示されて
いる。
【0064】 接地平板186 は三つの区域から構成されている。すなわち、バストレース182
と184 の間でこれらと同心のグランドトレース222 、バストレース184 の最も外
側を囲む外側接地域224 、およびバストレース182 の最も内側を囲む内側接地域
226 である。グランドトレース222 は分離しており、誘導分のキャンセル、クロ
ストークの抑制、バストレース182 と184 の線間絶縁に寄与する。バストレース
182,184 の導電面は、基板キャリヤ180 の表面に形成された開放域によって接地
平板186 から電気的に分離されている。これらの開放域はバストレース182,184
と同心に形成されている。
【0065】 各バストレース182,184 の間には、それらを物理的に分離するための所定のス
ペースが形成されており、ディファレンシャル・コモンフィルター200 を取り付
けることができる。集積回路パッケージは、複数のパワー入力ポイントが、ボン
ドワイヤー190 や他の通常の連結部材で接続された一対のパワー入力ピン82,83
に集約されるように設計されている。ディファレンシャル・コモンフィルター20
0 は、パワー入力ピン82,83 にできるだけ近づくような所定の位置で、また、バ
ストレース182 と184 の間を物理的に分離するように所定の間隔を開けて設置さ
れている。ピン82,83 で表わされるシングルパワー入力およびフィルター200 が
パワー入力に接近していることにより、集積回路に出入りし、また集積回路の内
部および外部の回路を妨害するノイズを軽減することができる。
【0066】 接地域222,224,226 は、ディファレンシャル・コモンフィルター200 の真下に
位置する一点アース域228 で互いに連結している(図14B参照)。キャリヤ基
板180 の接地層186 は、パワー入力ピン82,83 に接近したフィルター200 と結合
しているので、集積回路パッケージ220 によって生じるノイズをプリント基板な
どの外部回路から分離することができる。
【0067】 ディファレンシャル・コモンフィルター200 は第1のディファレンシャル電極
バンド202 、第2のディファレンシャル電極バンド206 およびコモン接地導電バ
ンド204 から構成されており、各構成要素は絶縁性の外側ケーシング208 により
互いに分離されている。フィルター200 は、第1のディファレンシャル電極バン
ド202 、第2のディファレンシャル電極バンド206 がトレース182,184 の端部に
取り付けられるようにキャリヤ180 の上に配置され、各トレースは接続し、回路
パスが完成している。トレース182,184 は接続しているので、反射やESLを軽
減することができる。コモン接地導電バンド204 は、図14Bに示すように、一
点アース域228 を介して接地平板186 に電気的に接続している。コモン接地導電
バンド204 とディファレンシャル電極バンド202,206 は、前述のように、はんだ
やスプリングなどのような産業分野で通常用いられるものによって接続すること
ができる。負荷と平行のフィルター200 のアラインメントおよび単層キャリヤ基
板180 の配置によりデカップリング性能を改善している。
【0068】 図15は、図14のフィルター200 を90度回転させて配置した集積回路220
の上面図を示している。この配置では、フィルター200 の搭載およびディファレ
ンシャル電極バンド202,206 の配置に関して若干の変更が必要である。各ディフ
ァレンシャル電極バンド202,206 は、図14Aに示すように長手方向に対向する
位置ではなく、同一の長手方向に配置されている。コモン接地導電バンド204 は
、接地平板186 を構成する接地域222,224,226 に接続したフィルター200 の下方
の一点アース域(図示省略)に前述の実施形態と同様な方法で取付けられている
【0069】 図14Aおよび図15には示していないが、キャリヤ180,280 は、迷走電流(
sneak current )が、エネルギ供給されたエネルギ調整回路アセンブリによって
生成される浮動イメージ基準に戻って、これとカップリングすることがないよう
な範囲の、集積回路220 のサイズに少なくともすべきである。
【0070】 パワーバス182 、リターンバス184 、および接地平板186 は、異なるレベルで
キャリヤ基板に埋め込むことができる。図16Aは、パワーバストレース182,リ
ターンバストレース184 が表面に取り付けられたキャリヤ基板280 の上面図を示
している。接地平板186 は、図16Bの正面断面図や図16Cの側面断面図に示
すように、キャリヤ280 の底面に取付けられている。複数の負荷188 がボンドワ
イヤや電子産業で通常用いられる他の連結部材によってトレース182,184 に接続
されている。負荷188 は、内部のマイクロプロセッサおよび/または集積回路の
負荷であって、マイクロプロセッサおよび/または集積回路によってサポートさ
れる種々の機能やデバイスを表している。そして、負荷188 はボンドワイヤによ
り集積回路(図示省略)の周囲を囲むリードに接続している。負荷188 は、分か
りやすいようにキャリヤの表面に図案で示している。同心のトレース182,184 は
、前述のようにバストレース間を対向する電流が流れるのでインダクタンスをキ
ャンセルする。
【0071】 前述の実施形態のように、ディファレンシャル・コモンフィルター200 はキャ
リヤ280 のパワー入力ピン82,83 にできるだけ近づくような所定の位置で、また
、各バストレース182 と184 の間を物理的に分離するような所定の間隔を開けて
設置されている。ピン82,83 で表わされるシングルパワー入力およびフィルター
200 がパワー入力に接近していることにより、集積回路に出入りし、また集積回
路の内部および外部の回路を妨害するノイズを軽減することができる。
【0072】 ディファレンシャル・コモンフィルター200 は、第1のディファレンシャル電
極バンド202 、第2のディファレンシャル電極バンド206 がトレース182,184 の
端部に取り付けられるようにキャリヤ280 の上に配置され、各トレースは接続し
、回路パスが完成している。図16Bおよび図16Cに示すように、コモン接地
導電バンド204 は、ビア192 を介して接地平板186 に電気的に接続している。ビ
ア192 はキャリヤ280 の表面に形成された小孔部であり、キャリヤ280 本体を貫
通し、キャリヤ280 の底面の接地平板186 を電気的に接続する。図示省略してい
るが、ビア192 には電気的な接続をするためにスルーホールめっきを施している
。コモン接地導電バンド204 とディファレンシャル電極バンド202,206 は、前述
のようにはんだ付けやスプリングなどの従来の方法で接続することができる。
【0073】 他の実施形態では、図16Dに示すように、キャリヤ280 には、接地平板186
の下方に取り付けられた絶縁層194 が設けられている。絶縁層194 は、キャリヤ
280 の材料と同様な、または非導電性のエポキシなどのような所定の絶縁性材料
で形成されている。絶縁層194 は、キャリヤ280 を集積回路パッケージ(図示省
略)内の他のコンポーネントに取り付けたときにシリコンダイへの電気的接続を
防止する。
【0074】 他の実施形態では、キャリヤ380 の異なる層にバストレース182,184 を設け、
多層構造としている。図17Aは、パワーバストレース182 を上面に取り付けた
キャリヤ基板380 の上面図を示している。図17Bおよび図17Cに示すように
、リターンバストレース184 は、キャリヤ基板380 の第2層に埋め込まれている
。接地平板186 はキャリヤ基板380 の、第2層の下方の第3層に埋め込まれてい
る。絶縁層194 をキャリヤ380 の底面に設けてもよい。図17Aに示すように、
複数の負荷188 がボンドワイヤ190 を介してパワーバストレース182 に接続され
ている。図17Bおよび図17Cに示すように、負荷188 はまた、ボンドワイヤ
190 を介してビア196 に接続し、第2層に埋め込まれたリターンバストレース18
4 に電気的に接続している。バストレース182,184 は異なる層に設けられている
ので、トレースは互いの上部を超えて直接的に配置し、同サイズ、同形状、同じ
長さのバストレースを対向電流が流れることにより、インダクタンスのキャンセ
ル効果を向上させることができる。
【0075】 図17Aは、第2のディファレンシャル電極バンド206 をビア196 を介してリ
ターンバス184 に接続すること以外、図16Aと同様な方法でフィルター200 を
キャリヤ380 の上面に取り付けたものである。図示省略するが、ビア196 はリタ
ーンバス184 からオフセットしている。そして、ビア196 は、リターンバス184
とビア196 との間に位置する電気的な伸長コネクタ(図示省略)によってリター
ンバス184 に電気的に接続する。このようなオフセットを取ることによってキャ
リヤ380 を通ってパワーバス182 に至るように延びているリターンバス184 のビ
ア196 を設けることなしに、バス182,184 を異なったレベルで、互いの上部を超
えて直接的に配置することができる。さらに、パワー入力ピン82も、キャリヤを
貫通してリターンバス184 へ延びるビア196 に接続したボンドワイヤ190 を介し
てリターンバス184 に電気的に接続している。
【0076】 図17Bおよび図17Cに示すように、絶縁層194 はキャリヤ380 の底面に設
けられ、キャリヤを集積回路(図示省略)内の他のコンポーネントに取り付けた
ときにシリコンダイとの電気的な接続を防止する。図17Dは、図17Bと同様
な断面図であり、キャリヤ380 の上面を覆うポッティング層187 を示している。
【0077】 図18は、フィルター200 をキャリヤ基板480 内の第2層に埋め込んだ実施形
態である。フィルター200 の第1および第2のディファレンシャル電極バンド20
2,206 は、キャリヤ480 内に延びるビア196 を介して第1層(キャリヤ480 の上
面)のパワーバス182 および第4層のリターンバス184 にそれぞれ接続している
。フィルター200 のコモン接地導電バンド204 は、ビア192 を介して接地平板層
186 に接続している。図示省略しているが、負荷188 は前述の実施形態と同様な
方法でボンドワイヤ190 によってパワーバス182 に接続している。この実施形態
では、接地平板186 をパワーバストレース182 とリターンバストレース184 の間
に設けている。フィルター200 から延びるビア196 や負荷188 は接地平板186 に
形成した孔部を貫通し、リターンバストレース184 に電気的に接続している。ビ
ア196 は、接地平板186 に形成した孔部の内周面を囲む絶縁バンド208 により接
地平板186 から電気的に絶縁している。パワーバス182 とリターンバス184 の間
に接地平板186 設けることによって得られる接地分離によりクロストークや他の
寄生作用の抑制を改善することができる。前述の実施形態のように、バストレー
ス182,184 は異なる層に設けられ、互いの上部を超えて直接的に配置されている
ので、同サイズ、同形状、同じ長さのバストレースを対向電流が流れ、インダク
タンスのキャンセルを向上することができる。
【0078】 ディファレンシャル・コモンフィルターは、上述のような、またすでに参照済
の特許や特許出願によって種々の形態が開示されている。本発明の他の実施形態
では、前述のような種々のフィルターを用いることができる。図19Aは、シー
ルドツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィルター300 を示
している。フィルター300 と前述のフィルターとの違いは、第1のディファレン
シャル電極バンド302A,302B と第2のディファレンシャル電極バンド306A,306B
とが互いに対角線となるように設けていることである。コモン接地導電バンド30
4 は前述の実施形態のように、絶縁性材料308 によって第1および第2のディフ
ァレンシャル電極バンド302,306 から分離されている。図19Bに示すように、
シールドツイストペア供給線が通るディファレンシャルル・コモンフィルター30
0 は、最小限1枚の第1のディファレンシャル電極板312 と第2のディファレン
シャル電極板316 および最小限3枚のコモン接地導電板314 から構成されている
。電極板312,316 および導電板314 は積み重なり、前述の実施形態のように絶縁
性材料308 により互いに絶縁している。
【0079】 図19Cおよび図19Dは、シールドツイストペア供給線が通るディファレン
シャル・コモンフィルター300 の概要であり、ディファレンシャルノイズをどの
ように除去するのを示している。電流Iは第1および第2のディファレンシャル
電極バンド302A,306B 中を対向する方向に流れ、互いに交錯し、第1および第2
のディファレンシャル電極バンド302B,306A を通って流出する。電流Iの交錯点
は線間コンデンサのように作用し、一方、コモン導電接地板314 は交錯点の両側
で線−接地間コンデンサのように作用する。
【0080】 図19Dに示すように、フィルター300 は、コプレーナ型平板、312,314 およ
び316 で表わされ、電極板312,316 はそれぞれコモン接地導電板314 に挟まれて
ファラデー遮蔽構造となっている。電流Iはディファレンシャル電極板中を対向
する方向に流れる。ここで、すでに参照済の前述のフィルターで開示されている
ように、複数のコモン接地導電板314 は電気的に連結しているが、ディファレン
シャル電極からは絶縁している。
【0081】 図19Eおよび図19Fは、シールドツイストペア供給線が通るディファレン
シャル・コモンフィルター300 の概要であり、コモンモードノイズをどのように
除去するのかを示している。電流Iは第1および第2のディファレンシャル電極
バンド302A,306A 中を同方向に流れ、互いに交錯し、第1および第2のディファ
レンシャル電極バンド302B,306B を通って流出する。電流Iの交錯点は線間コン
デンサのように作用し、一方、コモン接地導電板314 は交錯点の両側で線−接地
間コンデンサのように作用する。
【0082】 図19Fに示すように、フィルター300 は、コプレーナ型平板、312,314 およ
び316 で表わされ、電極板312,316 はそれぞれコモン接地導電板314 に挟まれて
ファラデー遮蔽構造となっている。電流Iはディファレンシャル電極板中を同方
向に流れる。ここで、すでに参照済の前述のフィルターで開示されているように
、複数のコモン接地導電板314 は電気的に連結しているが、ディファレンシャル
電極からは絶縁している。
【0083】 図20A、図20Bおよび図20Cは、シールドツイストペア供給線が通るデ
ィファレンシャル・コモンフィルター300 を集積回路パッケージ320 内部に埋め
込んだものを示している。図20Aは、上部の絶縁層322 を取り除いた集積回路
320 の上面図であり、集積回路パッケージ320 の周囲を囲むリードに接続したボ
ンドワイヤ190 を介して内部負荷188 に作用するパワーバストレース324 、リタ
ーンバス326 が示されている。バストレース324,326 は同心の正方形であり、対
向する電流がバストレースを流れることにより、インダクタンスをキャンセルす
ることができる。ここで、トレース324,326 は集積回路320 の中心部分でビア19
6 に接続し、各トレース324,326 が接続したビア196 は対角線に位置し、シール
ドツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィルター300 に接続
している。
【0084】 図20Bは、集積回路320 に埋め込まれたシールドツイストペア供給線が通る
ディファレンシャル・コモンフィルター300 を示している。ディファレンシャル
・コモンフィルター300 は、第2層の接地平板328 に位置し、バストレースレベ
ルから接地平板328 を通って集積回路320 の底面へ垂直に下方向に延びるビア19
6 によってバストレースに接続している。図20Cに示すように、接地平板328
のレベルでは、ビア196 は絶縁体330 によって接地平板から電気的に絶縁してい
る。前述の実施形態のように、集積回路パッケージは、複数のパワー入力ポイン
トが削減されて一対のパワー入力ピン(図示省略)になったかたちに設計されて
いる。シールドツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィルタ
ー300 は、パワー入力ピンにできるだけ近づくような所定の位置で、また、各バ
ストレース324 と326 の間を物理的に分離するような所定の間隔を開けて設置さ
れている。この例では、フィルター300 は集積回路320 の中心部分に設けられて
いるが、この位置に限定されるものではない。シングルパワー入力およびシール
ドツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィルター300 がパワ
ー入力に接近していることにより、集積回路320 に出入りし、また集積回路パッ
ケージの内部および外部の回路を妨害するノイズを軽減することができる。
【0085】 さらに、ビア332 が接地平板328 から集積回路320 の底面からに向かって下方
に延びている。ビア332 を介して、接地平板328 をもし必要ならば外部接地(図
示省略)に接続することができる。ビア196 とビア332 はワイヤボンドや他の従
来の連結部材(図示省略)を用いることによってそれぞれの外部接続に接続する
ことができる。
【0086】 図21は、他の実施形態の断面図を示している。図20Aから図20Cに示し
た実施形態との主な相違点は、シールドツイストペア供給線が通るディファレン
シャル・コモンフィルター300 を、プリント基板334 に搭載されている集積回路
パッケージ320 の底面に設けていることである。内部負荷188 を示すために、基
板カバー336 は集積回路320 から取り外した状態である。集積回路の底面は接地
基板層338 を有しており、これは球状端子342 や他の従来の連結部材およびプリ
ント基板334 を貫通するように延びるビア334 を介して、プリント基板334 の接
地平板340 に電気的に接続している。シールドツイストペア供給線が通るディフ
ァレンシャル・コモンフィルター300 のコモン接地導電性バンド(図示省略)は
、はんだ付けや他の従来の方法によって接地基板層338 に取り付けられている。
バストレース324,326 は、ビア196 を介してシールドツイストペア供給線を通る
ディファレンシャル・コモンフィルター300 のディファレンシャル電極バンド(
図示省略)に接続している。詳細に示されていないが、ビア196 とディファレン
シャル電極バンドとは、絶縁体330 によって接地基板層338 と電気的に絶縁する
ように設けられている。接続部材346,348 はビア196 から下方に延び、集積回路
パッケージ320 に作用するシングルパワー入力口(図示省略)に接続されている
【0087】
【発明の効果】
本発明では、ディファレンシャル・コモンフィルターを用いることにより、別
個のコンポーネントを組合せた従来技術に比べて、容易でコストを抑えた製造方
法を提供することができる。電気コンダクタの端部を接続するだけでディファレ
ンシャルモードカップリングコンデンサや二つのコモンモードデカップリングコ
ンデンサを供給することができるので、組立て時間を削減し、またスペースも少
なくて済む。
【0088】 ディファレンシャル・コモンフィルターは種々の変形例を取ることができる。
第1に、誘電材料、酸化金属バリスター材料、フェライト材料、マイラーフィル
ム(Mylar film)、焼結した多結晶体などを含む所定の電気特性を持つ材料を用
いてもよく、またこれらに限られるものではない。どの材料を用いても、コモン
接地板と電極板の組合せによって、線間ディファレンシャルカップリングコンデ
ンサや一対の電気コンダクタによる二つの線−接地間デカップリングコンデンサ
を形成するような複数のコンデンサが生じる。電気特性を持つ材料によって容量
値を変えたり、および/または過電圧やサージの保護、またはインダクタンスや
抵抗を増加するなどのような付加的な特徴を備えてもよい。
【0089】 第2に、平板、コモン導電体や電極の数を増やし、平行での静電容量を増やす
ようにしてもよい。
【0090】 第3に、中心部の導電板と複数の導電性電極の組合せを囲むコモン接地導電板
を増やし、本来の接地特性やサージ消散域およびファラデー遮蔽効果を増すよう
にしてもよい。コモン接地導電板は、どの実施形態においても増やすことができ
る。
【0091】 第4に、ディファレンシャル・コモンフィルターの構造は、それ自身の電気的
特性をバランスし、その構造に起因する内部インダクタンスをキャンセルする特
徴を持っているので、電気回路システムライン導電体の破壊を防ぐことができる
【0092】 第5に、ディファレンシャル・コモンフィルターは携帯可能なので、集積回路
キャリヤ、集積チップモジュール、システムインターポーザー、コネクタなど、
またはこれ以外のメイン電気回路システムの補助となるサブ電気システムや、大
型で複雑な電気回路システムの補助となるサブ電気システムに取り付けることが
できる。
【0093】 最後に、前述の実施形態からも明らかなように、形状、厚み、サイズは、要求
される電気特性によって変えることができる。また、コモングランドや電極板の
配置に応じてディファレンシャル・コモンフィルターを適用することができる。
【0094】 以上、本発明の原理、好ましい実施形態や好ましい操作を詳細に説明したが、
これらの特記した形状等に限られるものではない。好ましい実施形態は、本発明
の精神と趣旨を逸脱せずに説明するために選択されたものであって、請求項には
本発明の好ましい実施形態の応用例などが含まれることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 本発明の、スルーホールディファレンシャル・コモンフィルターを、スルーホ
ールコンポーネントキャリヤの一部に取り付けたときの分解斜視図を示している
【図1B】 本発明の、ディファレンシャル・コモンフィルターをキャリヤ回路の一部に取
り付けたときの分解斜視図を示している。
【図2】 本発明の、片面の表面実装コンポーネントキャリヤの断面図を示している。
【図3】 図2に示した表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示している。
【図4】 本発明の、両面の表面実装コンポーネントキャリヤの断面図を示している。
【図5】 図4に示した両面の表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示している。
【図6】 本発明の、片面の表面実装コンポーネントキャリヤの変形例の断面図を示して
いる。
【図7】 図6に示した片面の表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示している。
【図8】 本発明の、両面の表面実装コンポーネントキャリヤの変形例の断面図を示して
いる。
【図9】 図8に示した両面の表面実装コンポーネントキャリヤの上面図を示している。
【図10】 本発明の、コネクタ表面実装ディファレンシャル・コモンフィルターの変形例
の部分斜視図を示している。
【図11】 図10に示したコネクタ表面実装ディファレンシャル・コモンフィルターの部
分上面図を示している。
【図12A】 本発明の、キャリアエネルギ調整回路アセンブリの上面図を示している。
【図12B】 図12Aのキャリアエネルギ調整回路アセンブリの側面図を示している。
【図13A】 キャリアエネルギ調整回路アセンブリをクリスタルコンポーネントのクリスタ
ル基部に取り付けたときの上面図を示している。
【図13B】 図13Aの、キャリアエネルギ調整回路アセンブリをクリスタルコンポーネン
トのクリスタル基部に取り付けたときの側面図を示している。
【図13C】 金属カバーを用いて図13Bのクリスタルコンポーネントにキャリアエネルギ
調整回路アセンブリを取り付けたときの正面図を示している。
【図13D】 図13Cのクリスタルコンポーネントにキャリアエネルギー調整回路アセンブ
リを取り付けたときの側面図を示している。
【図14A】 ディファレンシャル・コモンフィルターを単層基板キャリヤに搭載し集積回路
としたキャリヤエネルギ調整回路アセンブリの上面図を示している。
【図14B】 図14Aのディファレンシャル・コモンフィルターの下方に取り付けた一点ア
ース域の上面図を示している。
【図15】 ディファレンシャル・コモンフィルターを単層基板キャリヤを横断する態様で
搭載し集積回路としたキャリヤエネルギ調整回路アセンブリの上面図を示してい
る。
【図16A】 ディファレンシャル・コモンフィルターをキャリヤ上面のバストレースに搭載
した二層構造の基板キャリヤの上面図を示している。
【図16B】 図16Aの二層構造のキャリヤの正面断面図を示している。
【図16C】 図16Aの二層構造のキャリヤの、A−A断面図を示している。
【図16D】 図16Aの二層構造のキャリヤの変形例の正面断面図を示しており、絶縁層を
設けたものである。
【図17A】 ディファレンシャル・コモンフィルターをキャリヤの上面のパワーバストレー
スに搭載した三層構造の基板キャリヤの上面図を示している。
【図17B】 図17Aの三層構造のキャリヤの、B−B断面図を示している。
【図17C】 図17Aの三層構造のキャリヤの、A−A断面図を示している。
【図17D】 図17Aの三層構造のキャリヤの変形例の正面断面図を示しており、上部にポ
ッティング層を設けたものである。
【図18】 ディファレンシャル・コモンフィルターを基板内の層に設けた多層構造の基板
キャリヤの側面断面図を示している。
【図19A】 ディファレンシャル・コモンフィルターを通るシールドされたツイストペア供
給線の上面図を示している。
【図19B】 図19Aの、ディファレンシャル・コモンフィルターを通るシールドされたツ
イストペア供給線を構成するコプレナー型要素の上面図を示している。
【図19C】 シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィル
ターの概要図であり、ディファレンシャルノイズのキャンセルの説明図である。
【図19D】 シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィル
ターの概要図であり、ディファレンシャルノイズのキャンセルの説明図である。
【図19E】 シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィル
ターの概要図であり、コモンモードノイズのキャンセルの説明図である。
【図19F】 シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィル
ターの概要図であり、コモンモードノイズのキャンセルの説明図である。
【図20A】 シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィル
ターを多層基板キャリヤに埋め込み、集積回路パッケージとしたキャリヤエネル
ギ調整回路アセンブリの上面図を示している。
【図20B】 図20Aの集積回路の正面断面図を示している。
【図20C】 図20Aの集積回路の接地平板層の上面図を示している。
【図21】 シールドされたツイストペア供給線が通るディファレンシャル・コモンフィル
ターを多層基板キャリヤの下方に搭載し、集積回路パッケージとしたキャリヤエ
ネルギ調整回路アセンブリの上面図を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 3/46 H05K 3/46 Z (31)優先権主張番号 60/136,451 (32)優先日 平成11年5月28日(1999.5.28) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/139,182 (32)優先日 平成11年6月15日(1999.6.15) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/146,987 (32)優先日 平成11年8月3日(1999.8.3) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/165,035 (32)優先日 平成11年11月12日(1999.11.12) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/180,101 (32)優先日 平成12年2月3日(2000.2.3) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/185,320 (32)優先日 平成12年2月28日(2000.2.28) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 5E338 AA03 CC01 CC02 CC04 CC06 EE11 EE13 5E346 AA12 AA15 AA32 AA43 AA51 BB02 BB03 BB04 BB06 BB11 BB16 FF01 HH01 HH04 HH06 5J024 AA01 DA04

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エネルギー源と負荷との間の電気的接続に対するエネルギー
    調整回路アセンブリにおいて、 少なくとも一つの伝導性経路に沿って前記エネルギー源から前記負荷に伝わる
    エネルギーを調整するための手段と、 前記エネルギー源と前記負荷との間のループ領域を最小化して、前記エネルギ
    ー調整回路アセンブリからの不要エネルギーの放出を減らすための手段とを含む
    、 ことを特徴とするエネルギー調整回路アセンブリ。
  2. 【請求項2】 少なくとも一つの前記伝導性経路に沿って伝わるディファレ
    ンシャル・コモンモードノイズを除くための手段をさらに含む、 ことを特徴とする請求項1記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  3. 【請求項3】 少なくとも一つの前記伝導性経路に沿って伝わる前記エネル
    ギーとデカップリングするための手段をさらに含む、 ことを特徴とする請求項1記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  4. 【請求項4】 前記エネルギー調整回路アセンブリからの寄生分を一部抑圧
    するための手段をさらに含む、 ことを特徴とする請求項1記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  5. 【請求項5】 前記エネルギー源および前記負荷を異常エネルギーのサージ
    電圧から保護するための手段をさらに含む、 ことを特徴とする請求項1記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  6. 【請求項6】 前記エネルギー調整手段は、少なくとも二つのディファレン
    シャル電極および少なくとも三つのコモン電極を持つ層構造からなり、一般に共
    面の関係で、少なくとも前記コモン電極の一つが前記少なくとも二つのディファ
    レンシャル電極の間に位置し、少なくとも前記コモン電極の一つが前記少なくと
    も二つのディファレンシャル電極の上および下に位置し、また、前記コモン電極
    のそれぞれと前記ディファレンシャル電極とを絶縁体で互いに分離した、 ことを特徴とする請求項1記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  7. 【請求項7】 前記ループ領域の最小化手段は伝導性基板を含む、 ことを特徴とする請求項1記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  8. 【請求項8】 電源およびそれと関連した少なくとも一つの負荷を含む電気
    回路に接続される伝導性基板を有し、 前記伝導性基板は、伝導性グラウンド領域,電源用伝導性経路および戻り用伝
    導性経路を有する少なくとも一つの層からなり、 少なくとも第1,第2のディファレンシャル電極バンドおよび少なくとも一つ
    のコモングラウンド伝導性バンドを含む前記伝導性基板に取り付けた、層構造を
    有し、 前記伝導性グラウンド領域は、前記少なくとも一つのコモングラウンド伝導性
    バンドに電気的に接続されて、前記電源用伝導性経路および前記戻り用伝導性経
    路は、前記第1,第2のディファレンシャル電極バンドの間に電気的に接続され
    、また前記電源用伝導性経路および前記戻り用伝導性経路は、互いにかつ前記コ
    モングラウンド伝導性バンドから電気的に絶縁され、 ディファレンシャルな平衡態様で前記負荷に伝わるエネルギーを受けて調整す
    る手段を持つ、 ことを特徴とするエネルギー調整回路アセンブリ。
  9. 【請求項9】 前記グラウンド表面は、第2の基板層に配置され、かつ少な
    くとも一つのビアにより前記少なくとも一つのコモングラウンド伝導性バンドに
    接続された、 ことを特徴とする請求項8記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  10. 【請求項10】 前記戻り用伝導性経路は、第2の伝導性基板層に配置され
    、かつ前記第2のディファレンシャル電極バンドにビアで電気的に接続され、ま
    た、前記グラウンド表面は、第3の基板層に配置され、かつ少なくとも一つのビ
    アにより前記少なくとも一つのコモングラウンド伝導性バンドに接続された、 ことを特徴とする請求項8記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  11. 【請求項11】 前記戻り用伝導性経路および前記電源用伝導性経路は同心
    トレースである、 ことを特徴とする請求項8記載のエネルギー調整回路アセンブリ。
  12. 【請求項12】 基板キャリアが集積回路内部に搭載されて、この基板キャ
    リアは、前記集積回路の少なくとも一つの内部負荷に作用する、グラウンド面,
    電源用伝導性経路および戻り用伝導性経路を持つ、少なくとも一つの基板層を含
    み、 前記電源用伝導性経路,前記戻り用伝導性経路および前記グラウンド面は、前
    記電源用伝導性経路,前記戻り用伝導性経路および前記グラウンド面がすべて電
    気的に絶縁されるような、前記少なくとも一つの基板層に配置され、 少なくとも第1,第2のディファレンシャル電極バンドおよび少なくとも一つ
    のコモングラウンド伝導性バンドを持つ、少なくとも一つのディファレンシャル
    ・コモンモードフィルタを有し、 前記少なくとも一つのコモングラウンド伝導性バンドは、前記グラウンド面に
    電気的に接続され、 前記第1,第2のディファレンシャル電極バンドは、前記電源用伝導性経路お
    よび前記戻り用伝導性経路に電気的に接続され、これらの経路は互いにかつ前記
    コモングラウンド伝導性バンドから電気的に絶縁されている、 ことを特徴とする集積回路用エネルギー調整回路アセンブリ。
  13. 【請求項13】 集積回路の少なくとも一つの内部負荷に作用するグラウン
    ド面,電源バスおよび戻り用バスを持つ、少なくとも一つの基板層を有し、 前記電源バスラインおよび前記戻り用バスラインおよび前記グラウンド面は、
    それぞれが互いに電気的に絶縁されるような、少なくとも一つの基板層に配置さ
    れ、 前記バスラインおよび前記グラウンド面はそれぞれ、表面搭載コンポーネント
    との電気的接続のための取り付けについての、あらかじめ決められた領域を持っ
    ている、 ことを特徴とする集積回路用基板キャリア。
  14. 【請求項14】 明細書で記述され、また添付図面で示されるようなエネル
    ギー調整回路アセンブリ。
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