WO2022129408A1

WO2022129408A1 - Verbindungsplättchen zur elektrischen verbindung von leiterplatten und verfahren zur herstellung eines verbindungsplättchens

Info

Publication number: WO2022129408A1
Application number: PCT/EP2021/086303
Authority: WO
Inventors: Thomas Feichtinger; Oliver Dernovsek; Axel Pecina; Werner ROLLETT; Thomas Pürstinger; Roman GEIER
Original assignee: Tdk Electronics Ag
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Ein Verbindungsplättchen (1) zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten (2, 3) weist eine Vielzahl dielektrischer Schichten (6) Elektrodenstrukturen (7) und eine Vielzahl lötbarer erster Kontaktpunkte (8) an einer Oberseite und eine Vielzahl lötbarer zweiter Kontaktpunkte (9) an einer Unterseite auf. In Signalpfaden (19, 20, 23) zwischen ersten Kontaktpunkten (8) und zweiten Kontaktpunkten (9) ist jeweils eine Elektrodenstruktur (7) ausgebildet, wobei wenigstens zwei Signalpfade (19, 20, 23) voneinander unterschiedliche Elektrodenstrukturen (7) aufweisen.

Description

Beschreibung

Verbindungsplättchen zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten und Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsplättchens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsplättchen zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten . Derartige Verbindungsplättchen werden auch als „Interposer" bezeichnet . Das Verbindungsplättchen ist beispielsweise zwischen einer zentralen Steuereinheit und einer flexiblen Leiterplatte angeordnet . Bei der zentralen Steuereinheit kann es sich beispielsweise um eine Hauptplatine ( „Mainboard" ) handeln, auf dem mehrere elektrische Komponenten und insbesondere auch sensitive integrierte Schaltungen ( IC ) angeordnet sind .

Problematisch ist bei einer elektrischen Verbindung flexibler Leiterplatten mit einer zentralen Steuereinheit , dasss die flexiblen Leiterplatten wie Antennen für Störsignale wirken können . Dadurch können Hochfrequenz-Rauschsignale über elektromagnetische Interferenz (EMI ) generiert werden, die das Nutzsignal stören . Darüber hinaus können elektrostatische Entladungen in die auf dem Mainboard angeordneten Sensormodule , insbesondere auch bis zu sensitiven integrierten Schaltungen, gelangen .

Es ist bekannt , ESD-Schutzfunktionen und EMI-Filterfunktionen in Form diskreter Bauteile , wie z . B . TVS-Dioden, Kapazitäten und Induktivitäten, auf der Oberfläche einer Hauptplatine anzuordnen . Die elektrischen Komponenten werden dann über flexible Leiterplatten entweder direkt oder über mechanische Stecker mit der Hauptplatine verbunden . Die Druckschriften US 9, 054 , 094 B2 , US 2017 / 0358552 A1 und WO 2020 /20161027 A1 beschreiben Interposer mit EMI- bzw . ESD- Schutzfunktion . Die Druckschrift US 2019/ 0341168 A1 beschreibt einen Interposer zur Verbindung einer Leiterplatte mit Flachkabeln . Die Druckschrift JP 2005-56961 A beschreibt einen Interposer mit Signal-Vias und Masse-Vias .

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verbindungsplättchen zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsplättchens anzugeben .

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verbindungsplättchen zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten eine Vielzahl dielektrischer Schichten und Elektrodenstrukturen auf . Die dielektrischen Schichten können keramische Schichten sein . Die dielektrischen Schichten können somit eine Keramik aufweisen oder aus dieser bestehen . Die Elektrodenstrukturen weisen beispielsweise Durchkontaktierungen durch ein oder mehrere der Schichten und Elektrodenflächen auf den Schichten auf . An einer Oberseite des Verbindungsplättchens ist eine Vielzahl lötbarer erster Kontaktpunkte ausgebildet . An einer Unterseite des Verbindungsplättchens ist eine Vielzahl lötbarer zweiter Kontaktpunkte ausgebildet .

Die Kontaktpunkte sind insbesondere in Form von BGA- Kontakt ierungen (BGA : „Ball Grid Array" - Kugelgitter- anordnung) ausgebildet . Die ersten Kontaktpunkte sind beispielsweise zur elektrischen Verbindung mit ein oder mehreren flexiblen Leiterplatten ausgebildet . Die zweiten Kontaktpunkte sind beispielsweise zur elektrischen Verbindung mit einer Hauptplatine ausgebildet . Über die Kontaktpunkte und Elektrodenstruktur werden elektrische Signalpfade bereitgestellt , die beispielsweise zur Übertragung oder Bearbeitung elektrischer Signale und Energie zwischen den Leiterplatten dienen . Beispielsweise ist ein Signalpfad zwischen einem ersten und einem zweiten Kontaktpunkt als Eingangs- und Ausgangsleitung ( I/O : „Input/Output" ) ausgebildet . In Signalpfaden zwischen einem ersten und einem zweiten Kontaktpunkt ist jeweils eine Elektrodenstruktur zur Signalweiterleitung und/oder Signalbearbeitung ausgebildet . Die Elektrodenstruktur wird dabei durch alle Elektrodenflächen und Durchkontaktierungen gebildet , die im betreffenden Signalpfad eine Signalweiterleitung und/oder Signalbearbeitung bereit stellen . Wenigstens zwei Signalpfade weisen voneinander unterschiedliche Elektrodenstrukturen auf .

Durch die unterschiedliche Elektrodenstruktur werden dabei unterschiedliche Eigenschaften im Signalpfad hinsichtlich Signalweiterleitung und Signalbearbeitung erreicht . Ein derartiges Verbindungsplättchen ermöglicht somit eine für den jeweiligen Signalpfad individuell angepasste Funktionalität . Beispielsweise sind durch die unterschiedlichen Elektrodenstrukturen in kompakter Weise individuell angepasste EMI-Filterfunktionen und/oder ESD-Schutz funktionen bereitgestellt .

Beispielsweise weist die Elektrodenstruktur ein oder mehrere Strukturen aus der Menge aus ESD-Schutzstruktur, Filter- struktur, Kondensatorstruktur , Durchkontaktierungsstruktur und Umverdrahtungsstruktur auf . Die Elektrodenstruktur eines Signalpfades kann auch aus ein oder mehreren dieser Strukturen bestehen . Beispielsweise kann durch die Elektrodenstruktur ein Störsignal durch eine Tiefpass- Filterfunktion herausgefiltert werden . Eine derartige Filterfunktion kann auch mit einer ESD-Schutzstruktur kombiniert werden . Durch ein derartiges Verbindungsplättchen kann eine sehr kompakte elektrische Verbindung mit individuell ausgestalteten Signalpfaden bereitgestellt werden .

Beispielsweise ist die Struktur aus ein oder mehreren Elektrodenflächen und Bereichen ein oder mehrerer dielektrischer Schichten ausgebildet . Die Struktur kann auch lediglich durch eine Durchkontaktierung und/oder eine Umverdrahtung gebildet sein . Bei einer Umverdrahtung wird eine elektrische Verbindung zu einem zweiten Kontaktpunkt hergestellt , der nicht direkt unterhalb des durch die Durchkontaktierung damit verbundenen ersten Kontaktpunkts liegt . Eine Durchkontaktierung kann auch mit einer Umverdrahtung kombiniert sein . Es können ein oder mehrere Durchkontaktierungen vollständig oder teilweise durch die Schichten hindurchführen .

Das Verbindungsplättchen weist beispielsweise ein oder mehrere Signalpfade auf , die zur schnellen Signalleitung ausgebildet sind . Beispielsweise kann ein derartiger Signalpfad durch eine Durchkontaktierung mit großem Leitungsquerschnitt bereitgestellt werden .

Zusätzlich oder alternativ dazu weist das Verbindungsplättchen beispielsweise ein oder mehrere weitere Signalpfad auf , in denen eine ESD-Schutzstruktur integriert ist . Beispielsweise wird der ESD-Schutz durch ein oder mehrere Masse-Elektrodenflächen und ein oder mehrere

Elektrodenflächen, die von einer Durchkontaktierung wegführen, ausgebildet . Durch geeignete Wahl von Überlappungsfläche und Abstand kann ein Kapazitätswert eingestellt sein .

Zusätzlich oder alternativ dazu weist das Verbindungs- plättchen beispielsweise ein oder mehrere weitere Signalpfade auf , in die jeweils eine ESD-Schutzstruktur und eine EMI- Filterstruktur integriert sind . Beispielsweise handelt es sich um eine sogenannte π-Filterstruktur .

Ein oder mehrere erste und/oder zweite Kontaktpunkte können als Masse-Kontaktpunkte zur Verbindung mit einem Massepotential ausgebildet sein . Die Masse-Kontaktpunkte sind beispielsweise mit einer Masse-Elektrodenstruktur im Inneren des Verbindungsplättchens elektrisch verbunden .

Durch die Masse-Elektrodenstruktur und Überlappung ein oder mehrerer Elektrodenflächen mit dazwischen ausgebildetem dielektrischem Bereich wird beispielsweise eine integrierte Struktur in einem Signalpfad bereitgestellt . Die integrierte Struktur kann beispielsweise als Varistor- und/oder Kondensatorstruktur ausgebildet sein . Insbesondere kann es sich um eine ESD-Schutzstruktur handeln .

Die Masse-Elektrodenfläche ist beispielsweise streifenförmig an einem lateralen Rand des Verbindungsplättchens ausgebildet . Die Masse-Elektrodenfläche kann insbesondere umlaufend rahmenförmig am lateralen Rand des Verbindungsplättchens angeordnet sein . Die ersten und zweiten Kontaktpunkte sind in Aufsicht beispielsweise alle innerhalb der Rahmenform angeordnet . Auf diese Weise ist eineIsolierung von Durchkontaktierungen, die von Kontaktpunkten vertikal in die dielektrischen Schichten verlaufen, und Masse-Elektrodenflächen gewährleistet . Der Masse-Kontaktpunkt kann beispielsweise über eine vertikale Durchkontaktierung und eine horizontal verlaufende Verbindungsbahn mit der Masse-Elektrodenfläche verbunden sein .

Die Masse-Elektrodenfläche kann sich alternativ über eine Querschnittsfläche des Verbindungsplättchens erstrecken . Dabei kann die Masse-Elektrodenfläche Aussparungen aufweisen, die die Masse-Elektrodenfläche von durch sie hindurch- führenden Durchkontaktierungen isolieren . Zudem kann die Masse-Elektrodenfläche umlaufend vom lateralen Rand des Verbindungsplättchens beabstandet sein . Die Masse- Elektrodenfläche kann über eine Durchkontaktierung mit einem Masse-Kontaktpunkt elektrisch verbunden sein .

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Masse-Elektrodenfläche sind keine langen Verbindungsbahnen nötig, um ausgehend von einer Durchkontaktierung eine Überlappung einer Elektroden- fläche mit den Masse-Elektrodenflächen zu erreichen und somit eine funktionale integrierte Struktur bereitzustellen .

Das Verbindungsplättchen kann auch mehrere Masse- Elektrodenflächen aufweisen, die auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind . Durch eine zwischen den Masse-Elektroden- flächen angeordnete Elektrodenfläche, die mit beiden Masse- Elektrodenflächen überlappend angeordnet ist , kann beispielsweise eine Varistor- und/oder Kondensatorstruktur gebildet sein . Durch die Überlappung mit mehreren Masse- Elektrodenflächen kann eine große Kapazität eingestellt sein .

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Anordnung zwei Leiterplatte und ein Verbindungsplättchen auf . Das Verbindungsplättchen kann beispielsweise wie vorhergehend beschrieben ausgebildet sein . Bei den Leiterplatten kann es sich ebenfalls wie vorhergehend beschrieben um eine Hauptplatine und eine flexible Leiterplatte handeln .

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsplättchens zur elektrischen Verbindung zweier Leiterplatten angegeben . Das Verbindungsplättchen und die Leiterplatten können wie vorhergehend beschrieben ausgebildet sein .

Im Verfahren werden die zwei Leiterplatten bereitgestellt , die über eine Vielzahl von Signalpfaden elektrisch miteinander zu verbinden sind . Für jeden Signalpfad wird eine gewünschte Funktionalität der Signalweiterleitung, Signalbearbeitung und/oder Energieübertragung ermittelt . Es wird ein Körper aufweisend dielektrische Schichten und Elektrodenstrukturen hergestellt mit einer Vielzahl lötbarer erster Kontaktpunkte an einer Oberseite und einer Vielzahl lötbarer zweiter Kontaktpunkte an einer Unterseite . Die Elektrodenstrukturen sind derart gewählt , dass in jedem Signalpfad die gewünschte Funktionalität bereitgestellt wird .

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung des vorhergehend beschriebenen Verbindungsplättchens zur Verbindung zweier Leiterplatten angegeben . Das Verbindungsplättchen stellt neben einer elektrischen Verbindung beispielsweise einen ESD-Schutz und Signalfilterung bereit .

Die vorliegende Erfindung umfasst mehrere Aspekte, insbesondere Bauelemente und Verfahren . Die für einen der Aspekte beschriebenen Ausführungsformen gelten entsprechend auch für den anderen Aspekt .

Zudem ist die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt . Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen - soweit technisch sinnvoll - miteinander kombiniert werden .

Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand schematischer Ausführungsbeispiele näher erläutert .

Es zeigen :

Figur 1 eine Anordnung eines Verbindungsplättchens und zweier Leiterplatten in schematischer Schnittansicht ,

Figur 2 eine Ausführungsform eines Verbindungsplättchens in schematischer perspektivischer Teilansicht ,

Figur 3 eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens in schematischer perspektivischer Teilansicht ,

Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens in schematischer perspektivischer Ansicht einiger Schichten,

Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens in schematischer perspektivischer Ansicht einiger Schichten,

Figur 6 eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens in schematischer

Schnittansicht ,

Figur 7 ein Diagramm einer durch eine integrierte Struktur in einem Verbindungsplättchen erzeugte Signal Filterung,

Figur 8 eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens in schematischer Aufsicht .

Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen .

Figur 1 zeigt ein Verbindungsplättchen 1 in einer beispielhaften Anwendungsumgebung . Das Verbindungsplättchen 1 ist zur Signalweiterleitung, Signalbearbeitung und oder Energieübertragung zwischen zwei Leiterplatten 2 , 3 angeordnet . Insbesondere ist eine erste Leiterplatte 2 als zentrale Steuereinheit und eine zweite Leiterplatte 3 als flexible Leiterplatte 3 ausgebildet . Ein derartiges Verbindungsplättchen 1 wird auch als „Interposer" bezeichnet .

Das Verbindungsplättchen 1 weist beispielsweise eine Keramik auf oder besteht aus einer Keramik . Die Keramik weist beispielsweise eine Varistorkeramik auf oder besteht aus einer Varistorkeramik . Die Varistorkeramik weist beispielsweise ZnO-Pr auf oder besteht aus ZnO-Pr .

Auf einer Oberseite der ersten Leiterplatte 2 sind diskrete Bauelemente 4 , wie beispielsweise ein integrierter Schaltkreis ( „Integrated Circuit" , kurz IC) , angeordnet . Über die zweite Leiterplatte 3 sind ein oder mehrere Komponenten 5 mit der als Steuereinheit ausgebildeten ersten Leiterplatte 2 verbunden . Die zweite Leiterplatte 3 kann beispielsweise zur Übertragung elektrischer Signale , Energie und/oder zum Masseanschluss ausgebildet sein . Beispielsweise können die Komponenten 5 Leiterplatten (PCB) aufweisen, die eine Sensorfunktion oder Batteriefunktion bereit stellen . Das gezeigte System ist beispielsweise in Form eines „System-in- Package" ( SIP ) ausgebildet . Das System ist beispielsweise ein hochintegriertes mobiles elektronisches System, wie es zum Beispiel bei drahtlosen Kopfhörern oder Headsets verwendet wird .

Bei der Verbindung der zweiten Leiterplatte 3 mit der ersten Leiterplatte 2 kann es zu unerwünschten Störsignalen kommen, die durch eine Antennenwirkung der zweiten Leiterplatten 3 erzeugt werden können . Zudem können elektromagnetische Interferenz zu hochfrequenten Rauschsignalen führen . Daneben können elektrostatische Entladungen von den Komponenten 5 über die zweite Leiterplatte 3 zur ersten Leiterplatte 2 gelangen .

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform einer Verbindungsplättchen 1 in perspektivischer Teilansicht . Das Verbindungsplättchen 1 weist eine Vielzahl von übereinander angeordneten dielektrischen Schichten 6 und darin angeordneter Elektrodenstrukturen 7 auf . Die dielektrischen Schichten 6 sind hier transparent dargestellt , so dass nur die Elektrodenstrukturen 7 sichtbar sind .

Ab einer Oberseite des Verbindungsplättchens 1 ist eine

Vielzahl lötbarer erster Kontaktpunkte 8 und an einer

Unterseite eine Vielzahl lötbarer zweiter Kontaktpunkte 9 angeordnet . Die oberen und unteren Kontaktpunkte 8 , 9 sind über Durchkontaktierungen 10 miteinander verbunden . Die Kontaktpunkte 8 , 9 sind insbesondere in Form einer BGA- Anordnung ausgebildet ( „Ball Grid Array" , Kugelgitteranordnung) . Die Kontaktpunkte 8 , 9 sind dabei in Form von Lotperlen in einem Raster angeordnet und zur Verlötung mit den Leiterplatten 2 , 3 ausgebildet . Somit wird eine kompakte lötbare mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Leiterplatten 2 , 3 hergestellt .

Die Elektrodenstrukturen 7 sind dazu ausgebildet , eine Vielzahl von individuellen, maßgeschneiderten Funktionalitäten, insbesondere ESD-Schutz und EMI- Filterf unkt ionen bereitzustellen . Dazu weisen die Elektrodenstrukturen 7 neben den Durchkontaktierungen 10 auch Verbindungsbahnen 11 und Elektrodenflächen 12 auf , die zusammen mit Bereichen der dielektrischen Schichten 6 beispielsweise eine Varistorfunktion als ESD-Schutz und/oder eine Kondensatorfunktion bereit stellen . Die dielektrischen Schichten 6 weisen beispielsweise eine Varistorkeramik, wie z . B . ZnO-Pr auf .

Das Verbindungsplättchen 1 weist Masse-Elektrodenflächen 13 auf . In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Masse- Elektrodenflächen 13 , 14 vorhanden, die jeweils rahmenförmig in seitlichen Randbereichen des Verbindungsplättchens 1 angeordnet sind . Die Masse-Elektrodenflächen 13 , 14 sind mit einem Masse-Kontakt 15 elektrisch verbunden und durch den Masse-Kontakt 15 auf ein Massepotential gelegt . Es kann auch für jede Masse-Elektrodenfläche 13 , 14 ein separater Masse- Kontakt 15 vorgesehen sein .

Die Masse-Elektrodenflächen 13 können vollständig im Inneren des Verbindungsplättchens 1 liegen, d.h., von den dielektrischen Schichten 6 sowohl seitlich als auch von oben und unten eingeschlossen sein.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind 25 (5 x 5) Kontaktpunkte 8, 9 vorhanden, die 25 I/O („Input /Output") - Signalpfade bereit stellen . Davon weisen 24 Signalpfade durch die Überlappung von Elektrodenflächen 12 mit Masse- Elektrodenflächen 13, 14 integrierte ESD-Strukturen auf. Eine Leitung ist mit dem Masse-Kontakt 15 als Masse-Pin ausgebildet .

Die Abstände („pitch") zwischen den Kontaktpunkten 8 liegen beispielsweise bei 0,4 mm. Die äußeren Abmessungen des Verbindungsplättchens 1 betragen beispielsweise 2, 6 mm x 2, 6 mm x 0,4 mm (Breite x Tiefe x Höhe) .

Zur Herstellung des Verbindungsplättchens 1 werden eine Vielzahl von Schichten 6, insbesondere keramische Grünfolien bereitgestellt und es werden auf ein oder mehrere Schichten Verbindungsbahnen 11 und/oder Elektrodenflächen 12 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt . Die Schichten 6 werden übereinander gestapelt und gemeinsam gesintert. Die Durchkontaktierungen 10 können nach oder vor dem Sintervorgang eingebracht werden.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchen 1 in perspektivischer Teilansicht.

Im Unterschied zu Figur 2 sind hier jeweils 50 (10 x 5) Kontaktpunkte 8, 9 auf Ober- und Unterseite vorhanden, die 50 I/O-Signalpfade bereit stellen . Davon weisen 49 Signalpfade integrierte ESD-Strukturen auf. Ein Signalpfad ist mit dem Masse-Kontakt 15 als Masse-Pin ausgebildet .

Die Abstände ( „pitch" ) zwischen den Kontaktpunkten 8 liegen beispielsweise bei 0 , 4 mm . Die äußeren Abmessungen des Verbindungsplättchens 1 betragen beispielsweise 5 , 3 mm x 2 , 6 mm x 0 , 4 mm (Breite x Tiefe x Höhe ) .

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens 1 in Ansicht einiger dielektrischer Schichten 16, 17 , 18 .

Auf einer oberen Schicht 16 ist eine Masse-Elektrodenfläche

13 in Form eines randseitigen Streifens angeordnet , der ein kurzes Stück zu Masse-Kontakten 15 geführt ist .

Auf einer mittleren Schicht 17 sind von Durchkontaktierungen 10 ausgehend Verbindungsbahnen 11 zu Elektrodenflächen 12 geführt , die mit Blick auf eine Oberseite des Verbindungsplättchens mit der Masse-Elektrodenfläche 13 überlappen . Auf diese Weise sind sechs ESD-Strukturen gebildet .

Optional ist auf einer unteren Schicht 18 eine weitere Masse- Elektrodenfläche 14 gebildet , die mit den Masse-Kontakten 15 verbunden ist . Die untere Schicht 18 ist vorliegend wie die obere Schicht 16 ausgebildet . Durch das Zusammenwirken der Elektrodenflächen 12 mit der unteren Masse-Elektrodenfläche

14 wird die ESD-Funktion modifiziert .

Zwischen der oberen und der mittleren Schicht 16, 17 sowie der mittleren und unteren Schicht 17 , 18 können auch ein oder mehrere dielektrische Schichten angeordnet sein . Bei der oberen Schicht 16 kann es sich hier um die oberste Schicht des Verbindungsplättchens 1 handeln oder es können auch noch ein oder mehrere Schichten darüber angeordnet sein . Ebenso kann es sich bei der unteren Schicht 18 um die unterste Schicht des Verbindungsplättchens 1 handeln oder es können auch noch ein oder mehrere Schichten darunter angeordnet sein .

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens 1 in Ansicht einiger dielektrischer Schichten 16, 17 , 18 .

Im Unterschied zur Ausführungsform aus Figur 4 ist hier die Masse-Elektrodenfläche 13 über die Querschnittsfläche der dielektrischen Schichten 16, 18 ausgebildet . Es ist zur elektrischen Isolierung lediglich ein Isolationsring jeweils um die Durchkontaktierungen 10 ausgespart sowie ein umlaufender, randseitiger Isolationsstreifen .

Zudem sind die Elektrodenflächen 12 , die mit den Masse- Elektrodenflächen 13 überlappen, als Finger ausgebildet , die ein Stück weit von den Durchkontaktierungen 10 wegführen . Aufgrund der über die Querschnittsfläche reichenden Masse- Elektrodenfläche 13 kann die Elektrodenstruktur vereinfacht werden, da eine ESD-Struktur direkt neben einer Durchkontaktierung 10 ausgeführt sein kann und keine lange Verbindungsbahn 11 notwendig ist .

Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsplättchens 1 in schematischer Schnittansicht .

Das Verbindungsplättchen 1 weist mehrere Signalpfade 19, 20 23 zur Signalübertragung und Signalbearbeitung auf . Ein erster Signalpfad 19 weist einen großen Leitungsquerschnitt auf . Diese Signalpfad 19 ist beispielsweise zur schnellen Datenleitung mit niedriger parasitäter Induktivität und Kapazität ausgebildet . Der Signalpfad 19 weist keine Verbindung mit weiteren integrierten Strukturen auf . Es handelt sich somit um eine reine Durchkontaktierung, von der auch keinerlei Umverdrahtung abgezweigt ist . Es ist alternativ möglich, von der Durchkontaktierung eine Umverdrahtung abzuzweigen, die zu einem weiteren zweiten Kontaktpunkt führt .

Ein zweiter Signalpfad 20 weist einen integrierten ESD/EMI- Filter in Form einer π-Filterstruktur auf . Die Elektrodenstruktur weist eine integrierte Struktur 21 zur Bildung einer Induktivität und zwei integrierte Strukturen 22 zur Bildung jeweils einer Varistor-Kondensator-Funktion auf . Dazu sind zwei Masse-Elektrodenflächen mit auf der Ober- und Unterseite angeordneten Masse-Kontakten 32 verbunden . Die integrierten Strukturen 21 , 22 bilden zusammen eine π- Filterstruktur im zweiten Signalpfad 20 aus . Der Leitungsquerschnitt des zweiten Signalpfads 20 ist kleiner als der Leitungsquerschnitt des ersten Signalpfads 19.

Ein dritter Signalpfad 23 weist eine integrierte Struktur 24 mit der Funktionalität eines ESD-Schutzes auf . Die integrierte Struktur 24 weist eine Elektrodenfläche 12 auf , die zwischen zwei Masse-Elektrodenflächen 13 , 14 angeordnet ist und somit eine Varistor-Kondensator-Funktion ausbildet . Durch die große Überlappungsfläche der Elektrodenfläche 12 mit den Masse-Elektrodenflächen 13 , 14 ist eine hohe Kapazität und damit ein hohes Schutzlevel ausgebildet . Beispielsweise kann hierdurch ein zusätzlicher ESD- und Überlastschutz für eine Versorgungsleitung ausgebildet sein . Zudem weist das Verbindungsplättchen 1 eine Verbindungsleitung 25 vom der dritten Signalpfad 23 zu einem unteren Kontaktpunkt 9 auf . Somit ist hier eine Umverdrahtungsstruktur ausgebildet .

Das Verbindungsplättchen 1 kann somit in kompakter Form eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen bereit stellen . Es können je nach Störsignal auch maßgeschneiderte ESD- Schutzstrukturen mit Tiefpassfilter integriert werden .

Figur 7 zeigt ein Diagramm der Dämpfung D eines Signals aufgetragen über der Signalfrequenz , insbesondere die Einfügedämpfung 26 ( insertion loss) und Rückflussdämpfung 27 ( return loss) .

Ein derartiges Dämpfungsverhalten kann durch eine in ein Verbindungsplättchen 1 integrierte Kondensator-Struktur mit Tiefpassfilterfunktion erhalten werden . Beispielsweise dient die gezeigte Filtercharakteristik zur Filterung der Bluetooth Frequenzbänder . Bei der Resonanz frequenz von ca . 2 , 4 GHz wird durch die Kondensator-Struktur eine Einfügedämpfung von annähern 45 dB erzielt .

Figur 8 zeigt eine Aufsicht auf ein Verbindungsplättchen 1 mit applikationsspezifischer Belegung von Kontaktpunkten 8 .

Die Kontaktpunkte 8 und die damit verbundenen Signalpfade durch das Verbindungsplättchen 1 sind individuell an die Anforderungen eines Moduls angepasst . Das Verbindungs- plättchen 1 weist einen hohen Integrationsgrad unterschiedlicher Funktionen auf . Erste Kontaktpunkte 28 sind beispielsweise als I/O-Pins mit niedriger Kapazität und niedriger Induktivität für schnelle Datenleitungen ausgebildet . Ein derartiger Signalpfad wird beispielsweise durch den in Figur 6 gezeigten ersten Signalpfad 19 gebildet , der als reine Durchkontaktierung mit großem Leitungsquerschnitt ausgebildet ist .

Zweite Kontaktpunkte 29 sind beispielsweise als I/O-Pins mit integriertem ESD-Schutz einer ersten Spezifikation ausgebildet . Insbesondere ist eine Durchbruchspannung auf einen ersten Wert und eine Kapazität auf einen ersten Wert festgelegt . Ein derartiger Signalpfad wird beispielsweise durch den in Figur 6 gezeigten dritten Signalpfad 23 mit integrierter ESD-Schutzstruktur 24 gebildet .

Dritte Kontaktpunkte 30 sind beispielsweise als I/O-Pins mit integriertem ESD-Schutz einer zweiten Spezifikation ausgebildet . Insbesondere ist eine Durchbruchspannung auf einen zweiten Wert und eine Kapazität auf einen zweiten Wert festgelegt . Ein derartiger Signalpfad wird beispielsweise durch den in Figur 5 gezeigten dritten Signalpfad 23 mit der integrierten Struktur 24 gebildet , wobei hier Abstände zwischen Elektrodenfläche und Masse-Elektrodenflächenn und/oder die Größe der überlappenden Elektrodenflächen und Masse-Elektrodenflächen anders gewählt sind als bei den zweiten Kontaktpunkten 29 . Beispielsweise kann die Struktur wie die ESD-Schutzstruktur 22 im zweiten Signalpfad 20 aus Figur 6 ausgebildet sein . Aufgrund der kleineren Überlappungsfläche und des größeren Abstands wird eine höhere Durchbruchspannung als bei der integrierten Struktur 24 im erreicht . Somit sind die dritten Kontaktpunkte 30 beispielsweise lediglich für einen ESD-Schutz , jedoch nicht für einen Überspannungsschutz ausgebildet . Vierte Kontaktpunkte 31 sind beispielsweise als I/O-Pins mit definierter Kapazität für eine EMI-Filterfunktion ausgebildet . Beispielsweise wird eine derartige EMI- Filterfunktion durch den Signalpfad 20 aus Figur 6 gebildet .

Zudem weist die Struktur drei Masse-Kontakte 15 und zwei weitere Masse-Kontakte 32 auf . Die Masse-Kontakte 15 , 32 können beispielsweise mit Masse-Elektrodenflächen verbunden sein, die mit Elektrodenflächen überlappen, um einen ESD- Schutz und/oder eine Kapazität bereitzustellen .

Bezugszeichenliste

1 Verbindungsplättchens

2 erste Leiterplatte

3 zweite Leiterplatte

4 Bauelement

5 Komponente

6 dielektrische Schicht

7 Elektrodenstruktur

8 erster Kontaktpunkt

9 zweiter Kontaktpunkt

10 Durchkontaktierung

11 Verbindungsbahn

12 Elektrodenfläche

13 Masse-Elektrodenfläche

14 Masse-Elektrodenfläche

15 Masse-Kontakt

16 obere Schicht

17 mittlere Schicht

18 untere Schicht

19 erster Signalpfad

20 zweiter Signalpfad

21 integrierte Struktur

22 integrierte Struktur

23 dritter Signalpfad

24 integrierte Struktur

25 Verbindungsleitung

26 Einfügedämpfung

27 Rückflussdämpfung

28 erster Kontaktpunkt

29 zweiter Kontaktpunkt

30 dritter Kontaktpunkt

31 vierter Kontaktpunkt 32 weiterer Masse-Kontakt

Claims

Patentansprüche

1. Verbindungsplättchen zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten (2, 3) , aufweisend eine Vielzahl dielektrischer Schichten (6) und Elektrodenstrukturen (7) , aufweisend eine Vielzahl lötbarer erster Kontaktpunkte (8) an einer Oberseite und eine Vielzahl lötbarer zweiter Kontaktpunkte (9) an einer Unterseite, wobei in Signalpfaden (19, 20, 23) zwischen ersten Kontaktpunkten (8) und zweiten Kontaktpunkten (9) jeweils eine Elektrodenstruktur (7) ausgebildet ist, wobei wenigstens zwei Signalpfade (19, 20, 23) voneinander unterschiedliche Elektrodenstrukturen (7) aufweisen.

2. Verbindungsplättchen gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrodenstruktur (7) ein oder mehrere integrierte Strukturen (21, 22, 24) aus der Menge aus ESD-Schutzstruktur, Filterstruktur, Kondensatorstruktur, Durchkontaktierungsstruktur und Umverdrahtung aufweist.

3. Verbindungsplättchen gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei in zwei der Signalpfade (19, 20, 23) durch die Elektrodenstrukturen (7) jeweils eine ESD-Schutzstruktur bereitgestellt wird, wobei sich die ESD-Schutzstrukturen in ihrer Kapazität und/oder ihrer Durchbruchspannung unterscheiden .

4. Verbindungsplättchen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einem ersten Signalpfad (19) eine reine Durchkontaktierung oder eine Durchkontaktierung aufweisend lediglich eine Umverdrahtung ausgebildet ist.

5. Verbindungsplättchen nach Anspruch 4, wobei in einem zweiten Signalpfad (20) eine Kombination aus ESD-Schutzstruktur und EMI-Filterstruktur und in einem dritten Signalpfad (23) eine ESD-Schutzstruktur angeordnet ist .

6. Verbindungsplättchen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die dielektrischen Schichten (6) keramische Schichten sind.

7. Verbindungsplättchen nach Anspruch 6, bei dem die keramischen Schichten eine Varistorkeramik aufweisen .

8. Verbindungsplättchen nach Anspruch 7, bei dem die Varistorkeramik aus ZnO-Pr gebildet ist .

9. Verbindungsplättchen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend ein oder mehrere Masse-Kontakte (15, 32) , die zur Verbindung mit einem Massepotential ausgebildet sind.

10. Verbindungsplättchen nach Anspruch 9, bei dem die Masse-Kontakte (15, 32) mit wenigstens einer Masse-Elektrodenfläche (13, 14) elektrisch verbunden sind.

11. Verbindungsplättchen nach Anspruch 10, bei dem wenigstens eine Masse-Elektrodenfläche (13, 14) streifenförmig am lateralen Rand des Verbindungsplättchens (1) angeordnet ist.

12. Verbindungsplättchen nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem wenigstens eine Masse-Elektrodenfläche (13, 14) sich über eine Querschnittsfläche des Verbindungsplättchens (1) erstreckt .

13. Verbindungsplättchen nach Anspruch 12, bei dem wenigstens eine Elektrodenstruktur (7) eine Durchkontaktierung (10) aufweist, die durch die Masse- Elektrodenfläche (13, 14) hindurchführt, wobei die Masse- Elektrodenfläche (13, 14) wenigstens eine Aussparung zur Isolation von der Durchkontaktierung (10) aufweist.

14. Verbindungsplättchen nach Anspruch 13, bei dem die Aussparung als Isolationsring ausgebildet ist.

15. Verbindungsplättchen nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem die Masse-Elektrodenfläche umlaufend von einem lateralen Rand des Verbindungsplättchens beabstandet ist.

16. Verbindungsplättchen nach einem der Ansprüche 10 bis 15, aufweisend eine als ESD-Schutzstruktur ausgebildete integrierte Struktur (22, 24) , die einen Bereich der Masse- Elektrodenfläche (13, 14) und eine dazu vertikal überlappende Elektrodenfläche (12) aufweist.

17. Verbindungsplättchen nach einem der Ansprüche 10 bis 16, aufweisend mehrere Masse-Elektrodenflächen (13, 14) , die auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.

18. Anordnung aufweisend zwei Leiterplatten (2, 3) und ein Verbindungsplättchen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsplättchen (1) die Leiterplatten (2, 3) elektrisch verbindet.

19. Anordnung nach Anspruch 18, wobei eine erste Leiterplatte (2) als zentrale Steuereinheit und eine zweite Leiterplatte (3) als flexible Leiterplatte ausgebildet ist.

20. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsplättchens (1) , aufweisend die Schritte:

A) Bereit stellen zweier über eine Vielzahl von Signalpfaden (19, 20, 23) miteinander elektrisch zu verbindender Leiterplatten (2, 3) ,

B) Bestimmen für jeden Signalpfad (19, 20, 23) eine gewünschte Funktionalität der Signalweiterleitung und/oder Signalbearbeitung,

C) Herstellen eines Körpers aufweisend eine Vielzahl dielektrischer Schichten (6) und Elektrodenstrukturen und aufweisend eine Vielzahl lötbarer erster Kontaktpunkte (8) an einer Oberseite und eine Vielzahl lötbarer zweiter Kontaktpunkte (9) an einer Unterseite, wobei die Elektrodenstrukturen (7) in jedem Signalpfad (19, 20, 23) zwischen einem der ersten Kontaktpunkte (8) und einem der zweiten Kontaktpunkte (9) die gewünschte Funktionalität bereit stellen .

21. Verwendung eines Verbindungsplättchens (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Verbindung zweier Leiterplatten (2,