JP5557294B2 - 伝導性エミッション保護 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置用の多層基板に関し、より詳細には、電子装置用の低伝導性エミッション基板を形成することに関する。

スイッチなどの電子部品は、ダイ上に形成可能であり、このダイは次いで、より大きな電子回路に含めるように基板上に受けることができる。例えば、図１は、ダイなどの電子部品１２用の第1の従来技術の多層基板１０を概略示している。基板は、単一の導電層１４と、接地構造１８上に形成された単一の絶縁層１６（または「誘電体層」）とを備える。導電層１４は、絶縁層１６上に形成され、電子部品１２を受ける。

実効寄生キャパシタンス２０が、絶縁層１６を介して導電層１４と接地構造１８との間に生じ、接地構造１８に対する、望ましくない電磁伝導性エミッションまたは実効寄生キャパシタンス２０が生じる。また、望ましくない厚さの絶縁層１６によって、電子部品１２から接地構造１８への熱伝達を効果的に促進するのが妨げられる。

図２は、第２の従来技術の基板４０を概略示しており、基板４０は、複数の導電層４４ａ〜４４ｄによって隔離された複数の絶縁層４２ａ〜４２ｅを備える。第１の絶縁層４２ａは、３８１μｍ（１５ミル）の厚さを有するが、この厚さもまた望ましくない厚さである。しかしながら、この基板４０には依然として、上述した望ましくない電磁伝導性エミッションの問題がある。

実施例の低伝導性エミッション基板は、対応する複数の導電層によって隔離された複数の薄い高絶縁耐力絶縁層を備えており、複数の導電層の１つが、複数の導電層の別の１つと短絡されている。

低伝導性エミッション基板を製造する実施例の方法は、第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁層上に第２の導電層を形成することを含む。方法はまた、第１の導電層を第２の導電層に電気的に接続することを含む。

本発明のこれらと他の特徴は、下記の説明と図面から最もよく理解可能であり、以下は、図面の簡単な説明である。

電子部品用の第１の従来技術の多層基板の概略図。 電子部品用の第２の従来技術の多層基板の概略図。 電子部品用の第２の多層基板の概略図。

上述したように、図１は、電子部品１２用の第1の従来技術の多層基板１０を概略示しており、多層基板１０は、実効寄生キャパシタンス２０と、電子部品１２から接地構造１８への低い熱伝達とを示す。寄生キャパシタンス２０は、コンデンサとして有効に機能するが、実際のコンデンサには相当しないことを理解されたい。図２に示された基板４０もまたこの望ましくない寄生キャパシタンスを示す。

図３は、第２の多層基板２２を概略示しており、多層基板２２は、実効寄生キャパシタンス２０に適応するように作動可能であり、また、電子部品１２から接地構造１８へ熱を伝達するように作動可能である。基板２２は、対応する複数の導電層１４ａ、１４ｂによって隔離された複数の薄い高絶縁耐力絶縁層１６ａ、１６ｂを備える。「高絶縁耐力」という用語は、１ミル当たり５００Ｖ（１μｍ当たり１９．６８Ｖ）を超える絶縁耐力のことを言う。一実施例では、「高絶縁耐力」とは、１ミル当たり少なくとも約１５，８７６Ｖ（１μｍ当たり少なくとも６．２５Ｖ）の絶縁耐力のことを言う。図３に示すように、基板２２は、接地構造１８と、接地構造１８上に形成された第１の絶縁層１６ａと、第１の絶縁層１６ａ上に形成された第１の導電層１４ａとを備える。接地構造１８は、接地板などの接地接続に使用される任意の構造を含むことが可能である。

上述したように、実効寄生キャパシタンス２０が、第１の絶縁層１６ａを介して第１の導電層１４ａと接地構造１８との間に生じる。実効寄生キャパシタンス２０に対処するために、第１の導電層１４ａ上に第２の絶縁層１６ｂが形成され、第２の絶縁層１６ｂ上に第２の導電層１４ｂが形成される。導電層１４ａ、１４ｂは、第２の絶縁層１６ｂを介して第２の導電層１４ｂと第１の導電層１４ａとの間に第２の実効寄生キャパシタンス２６を形成するように、接続２４を介して電気的に接続される。第２の寄生キャパシタンス２６は、実効寄生キャパシタンス２０の効果を打ち消し、接地構造１８への電磁放出を低減することで伝導性エミッション保護を行う。一実施例では、基板２２は、基板１０が示す伝導性エミッションの１０００分の１より低いレベルに伝導性エミッションを低減するように作動可能である。従って基板２２は、低伝導性エミッション基板として説明可能である。

電子部品１２は、第２の導電層１４ｂ上に受けられる。一実施例では、電子部品１２は、ダイ上に形成可能なＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴまたはＢＪＴスイッチに相当する。層１４ａ、１６ａは、これらが電子部品１２と接地構造１８との間に提供する絶縁効果による「ファラデー遮蔽」を形成する。

絶縁層１６ａ、１６ｂは、絶縁材料の薄層を形成するようにレーザがパルス発生されるパルスレーザ堆積法を用いて形成可能であり、あるいは、Ｅビーム堆積法（レーザビームの代わりに電子ビームが使用される）を用いて形成可能である。一実施例では、絶縁層１６ａ、１６ｂは、３８１μｍ（１５ミル）より実質的に小さい厚さを有する。一実施例では、絶縁層１６ａ、１６ｂは、１μｍ（０．０４ミル）の厚さを有する。一実施例では、絶縁層１６ａ、１６ｂは、０．０５〜５．００μｍ（０．００１９〜０．１９６ミル）の厚さを有する。絶縁層１６ａ、１６ｂ用のいくつかの実施例の堆積材料としては、炭化ケイ素（「ＳｉＣ」）、窒化ケイ素（「Ｓｉ３Ｎ４」）、二酸化ケイ素（「ＳｉＯ２」）、窒化アルミニウム（「ＡｌＮ」）、酸化アルミニウムまたはアルミナ（「Ａｌ２Ｏ３」）、および二酸化ハフニウムまたはハフニア（「ＨｆＯ２」）が挙げられる。層１６ａ、１６ｂを形成可能なレーザの１つは、青色波半導体によって生成される。層１６ａ、１６ｂの厚さを低減することで、電子部品１２から接地構造１８へ効果的に熱を伝達するように基板２２の熱伝導率を改善可能である。

導電層１４ａ、１４ｂもまたパルスレーザ堆積法、Ｅビーム堆積法、または化学蒸気法を用いて形成可能である。導電層１４ａ、１４ｂ用のいくつかの実施例の堆積材料としては、銅、アルミニウム、ニッケル、および金が挙げられる。薄い導電層１４ａ、１４ｂの形成によっても、電子部品１２と接地板１８との間の熱伝導率の改善が促進可能である。上述したレーザ堆積法によって、柱状構造として堆積された材料層が生じる。

以下に示す式１は、キャパシタンスを計算するのに使用可能である。

Ｃ＝ε_r・ε₀・Ａ／ｄ 式１
但し、Ａは、導電層の表面積であり、
ｄは、導電層の間の距離であり、
ε_rは、与えられた材料の誘電率であり、
ε₀は、空気の標準誘電率である。

式１に示されるように、導電層１４ａ、１４ｂの間の距離を小さくすると、多層基板２２の実効寄生キャパシタンス２０が望ましくないことに増加してしまう。しかしながら、導電層１４ａ、１４ｂを接続２４を介して電気的に接続することで、実効寄生キャパシタンス２０を低減可能である。

本発明の好ましい実施例を開示したが、当業者ならば、特定の変更が特許請求の範囲に含まれるであろうことを理解するであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲の真の範囲および内容を決定するには添付の特許請求の範囲を検討する必要がある。

Claims (12)

1. 対応する複数の導電層によって隔離された複数の絶縁耐力絶縁層を備える多層基板であって、複数の絶縁耐力絶縁層のそれぞれが、１μｍ当たり少なくとも約６．２５Ｖの絶縁耐力を有し、複数の導電層の１つが、複数の導電層の別の１つと短絡されており、多層基板は、
   接地構造と、
   接地構造上に形成された第１の絶縁層と、
   第１の絶縁層上に形成された第１の導電層と、
   第１の導電層と接地構造との間の実効寄生キャパシタンスと、
   第１の導電層上に形成された第２の絶縁層と、
   第２の絶縁層上に形成された第２の導電層と、
   ２つの導電層の間の電気的接続であって、第１の導電層と接地構造との間の実効寄生キャパシタンスの効果を打ち消す第２の実効寄生キャパシタンスを与える、電気的接続と、
   を備えることを特徴とする多層基板。
2. 複数の絶縁層の少なくとも１つが、レーザ堆積法を用いて形成されることを特徴とする請求項１記載の基板。
3. 複数の絶縁層の少なくとも１つが、Ｅビーム堆積法を用いて形成されることを特徴とする請求項１記載の基板。
4. 複数の絶縁層の少なくとも１つが、炭化ケイ素、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミナ、二酸化ハフニウム、およびハフニアから成る群より選択される少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項２記載の基板。
5. 複数の導電層の少なくとも１つが、レーザ堆積法を用いて形成されることを特徴とする請求項２記載の基板。
6. 複数の導電層の少なくとも１つが、銅、アルミニウム、ニッケル、および金から成る群より選択される少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項５記載の基板。
7. 複数の導電層の１つに結合されたダイをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板。
8. ダイはスイッチに相当することを特徴とする請求項７記載の基板。
9. 複数の導電層および複数の絶縁層は、熱を伝達するように作動可能であることを特徴とする請求項６記載の基板。
10. 複数の絶縁層の１つおよび複数の導電層の１つが一緒にファラデー遮蔽を形成することを特徴とする請求項１記載の基板。
11. 複数の絶縁耐力絶縁層のそれぞれが、１μｍ当たり１９．６８Ｖを超える絶縁耐力を有することを特徴とする請求項１記載の基板。
12. 複数の絶縁層の少なくとも１つが、炭化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１記載の基板。

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