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Dokumentenidentifikation DE102004022755A1 28.07.2005
Titel Mehrschichtige Substratanordnung zur Reduzierung der Layout-Fläche
Anmelder Micro-Star Int'l Co., Ltd., Jung-He, Taipeh, TW
Erfinder Chang, Hsieh-Chen, Taipei, TW;
Chi, An-Ling, Taipei, TW
Vertreter Haft, von Puttkamer, Berngruber, Karakatsanis, 81669 München
DE-Anmeldedatum 07.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004022755
Offenlegungstag 28.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.2005
IPC-Hauptklasse H05K 1/02
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrschichtige Substratanordnung zur Verringerung der Layoutfläche mit einer ersten Kernschicht (31), einer zweiten Kernschicht (32) und einem Satz (33) von gekoppelten Übertragungsleitungen. Die erste Kernschicht (31) umfasst eine erste Oberfläche (311), die mit einer Spannungsversorgungsschicht (34) verbunden ist, und eine zweite Oberfläche (312), die der ersten Oberfläche entspricht (311). Die zweite Kernschicht (32) umfasst eine dritte Oberfläche (321), die mit einer ersten Erdungsschicht (35) verbunden ist, und eine vierte Oberfläche (322), die der dritten Oberfläche (321) entspricht. Der Satz (33) der gekoppelten Übertragungsleitungen umfasst eine Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen (331), die auf der zweiten Oberfläche (312) mit einer bestimmten Leiterbreite ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen (332), die auf der vierten Oberfläche (322) mit einer Leiterbreite ausgebildet sind, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen (331) entspricht. Die zweite Oberfläche (312) und die vierte Oberfläche (322) sind durch eine erste dielektrische Schicht (36) miteinander verbunden, durch die die zweite Oberfläche (312) von der vierten Oberfläche (322) durch einen geeigneten Abstand getrennt wird. Außerdem überlappen sich die ersten Differentialsignalleitungen (331) und die zweiten Differentialsignalleitungen (332) gegenseitig mit wenigstens einem Bereich der Leiterbreite der ...

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrschichtige Substratanordnung zur Reduzierung der Layout-Fläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine mehrschichtige Substratanordnung, bei der Differentialsignalleitungen in der Form eines dreidimensionalen Stapel- Layouts ausgebildet sind.

Infolge des schnellen Fortschreitens der Hochtechnologien, insbesondere der gewaltigen Änderungen auf dem Gebiet der Technologie der Mikroelektronik sind Elektronikprodukte beinahe in jeder Familie und in jedem Geschäft zuhause und ein notwendiger Bestandteil des modernen Lebens geworden.

Je größer die Anforderungen der Menschen werden, um so mehr Funktionen der elektrischen und elektronischen Bauteile werden gefordert. Die Größe der elektronischen Bauteile soll so kein wie möglich sein. Um den belegten Raum zu verringern ist es jedoch erforderlich, diese elektronischen Bauelemente mehr zu konzentrieren. Es müssen daher die Probleme betrachtet werden, die sich aus der Impedanz der Übertragungsleitungen, dem Abstand zwischen zwei Leitungen und den Layout-Regeln ergeben. Die Kreislayouts sind daher immer schwieriger und komplizierter geworden.

Die 1 zeigt das Profil einer mehrschichtigen Substratanordnung des Standes der Technik. Ein mehrschichtiges Substrat 1 umfasst eine erste Kern-Leiterplatine 11, eine zweite Kern-Leiterplatine 12 und eine zwischen der ersten Kern-Leiterplatine 11 und der zweiten Kern-Leiterplatine 12 angeordnete Prozessschicht 13 für Differentialsignale. An einer Seite der ersten Kern-Leiterplatine 11 befindet sich eine Spannungsversorgungsschicht 14 und an einer Seite der zweiten Kern-Leiterplatine 12 befindet sich eine Erdungsschicht 15, entsprechend der Spannungsversorgungsschicht 14. Im Allgemeinen kann die Prozessschicht 13 für Differentialsignale die nicht invertierten und invertierten Daten, die vollständig übereinstimmen und in der Figur jeweils mit + und – bezeichnet sind, über zwei Wege von einem Sender für Differentialsignale, der in der 1 nicht dargestellt ist, übertragen, so dass sie schließlich von einem Empfänger für Differentialsignale, der ebenfalls in der 1 nicht dargestellt ist, empfangen werden können. Wegen der Art der Differentialsignale kann ein Schwingen der Spannung in großem Maße reduziert werden, sodass die Geschwindigkeit des Kreises vergrößert und der Leistungsverbrauch sowie die Wirkung der elektromagnetischen Interferenz (EMI) verringert werden können. Neben der Spannungsversorgungsschicht 14 befindet sich eine einzelne Schicht 16 mit Übertragungsleitungen, die von der Spannungsversorgungsschicht 14 durch eine dielektrische Schicht 17 isoliert ist, damit die Schicht 16 Signale übertragen kann. Außerdem ist eine dritte Kern-Leiterplatine 18 auf der Schicht 16 angeordnet und ist eine zweite Erdungsschicht 19 auf der dritten Kern-Leiterplatine 18 angeordnet. Die erste Erdungsschicht 15 und die zweite Erdungsschicht 19 besitzen jeweils eine Kreisschicht 21 an der der jeweiligen Leiterplatine 18 bzw. 12 abgewandten Seite. Um eine Beschädigung der Lötstellen zu verhindern und um die elektrischen Kreise auf der Kreisschicht 21 vor Kratzern zu schützen, die Kurzschlüsse oder Unterbrechungen im Kreis verursachen könnten, ist eine Schutzfilmschicht 22 auf der Kreisschicht 21 ausgebildet, die auch als Lötmaske oder Lötabdeckung bezeichnet wird.

Ein Problem besteht dabei darin, dass die Prozessschicht 13 für die Differentialsignale der mehrschichtigen Substratanordnung 1 die Form einer ebenen Struktur aufweist und paarweise ausgebildet werden muss. Dadurch wird die Komplexität der Struktur bzw. des Designs vergrößert. Die Signalübertragung wird durch Rauschprobleme und Signalverzerrungen, die in einer solchen ebenen Leiterplatine auftreten, beeinträchtigt. Es ergibt sich somit ein mangelhaftes Layout.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die voranstehend erläuterten Probleme zu lösen und eine mehrschichtige Substratanordnung zu schaffen, deren Herstellungskosten relativ klein sind, so dass eine markt- und wettbewerbsfähige Herstellung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine mehrschichtige Substratanordnung mit den Merkmalen des Patentspruches 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass durch die vorliegende Erfindung eine mehrschichtige Substratanordnung mit einer reduzierten Layout-Fläche geschaffen wird. Dies ist dadurch möglich, dass die Signalübertragungsleitungen und Differentialsignalleitungen in unterschiedlichen Schichten angeordnet werden, sodass bei dem Design Raum gespart wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die mehrschichtige Substratanordnung auch deshalb eine verringerte Layout-Fläche besitzt, weil durch das vorliegende dreidimensionale Layout-Verfahren die Einkopplung von Rauschsignalen und Signalverzerrungen reduziert werden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine mehrschichtige Substratanordnung zur Reduzierung der Layout-Fläche geschaffen wird, wobei zur Verbesserung der Ausführung und Funktion des Kreises ein besserer Layout-Raum geschaffen wird.

Die erfindungsgemäße mehrschichtige Substratanordnung zur Verringerung der Layout-Fläche umfasst eine erste Kernschicht, eine zweite Kernschicht und einen Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen.

Die erste Kernschicht umfasst eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche entspricht, wobei die erste Oberfläche mit einer Schicht zur Spannungsversorgung verbunden ist.

Die zweite Kernschicht umfasst eine dritte Oberfläche und eine vierte Oberfläche, die der dritten Oberfläche entspricht, wobei die dritte Oberfläche mit einer ersten Erdungsschicht verbunden ist.

Ein Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen umfasst eine Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen, die an der zweiten Oberfläche mit einer bestimmten Leitungsbreite angeordnet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen, die an der vierten Oberfläche mit einer Leitungsbreite angeordnet sind, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen entspricht.

Ferner ist eine erste dielektrische Schicht mit der zweiten Oberfläche und der vierten Oberfläche verbunden, wodurch die zweite Oberfläche von der vierten Oberfläche durch einen geeigneten Abstand getrennt wird. Außerdem überlappt wenigstens ein Bereich der Leitungsbreite der ersten Differentialsignalleitungen mit den gegenüberliegenden zweiten Differentialsignalleitungen.

Die Erfindung betrifft ferner eine weitere bevorzugten Ausführungsform einer mehrschichtigen Substratanordnung zur Reduzierung der Layout-Fläche, wobei diese Anordnung eine erste Stapelanordnung und eine zweite Stapelanordnung umfasst.

Die erste Stapelanordnung umfasst eine erste Kernschicht, eine zweite Kernschicht, einen ersten Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen und eine erste dielektrische Schicht. Die erste Kernschicht weist eine erste, mit einer Schicht zur Spannungsversorgung verbundene Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf, die der ersten Oberfläche gegenüber liegt. Die zweite Kernschicht umfasst eine dritte Oberfläche, die mit einer ersten Erdungsschicht verbunden ist, und eine vierte Oberfläche, die der dritten Oberfläche gegenüber liegt. Der erste Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen umfasst eine Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen, die an der zweiten Oberfläche mit einer Leitungsbreite ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen, die an der vierten Oberfläche mit einer Leitungsbreite ausgebildet sind, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen entspricht. Die erste dielektrische Schicht ist mit der zweiten Oberfläche und der vierten Oberfläche verbunden, wobei ein Bereich der Leitungsbreite der ersten Differentialsignalleitung von der jeweils gegenüberliegenden zweiten Differentialsignalleitung überlappt wird. Außerdem ist die erste dielektrische Leitung im ersten Satz der gekoppelten Übertragungsleitungen angeordnet bzw. „verpackt", weshalb die ersten Differentialsignalleitungen von den zweiten Differentialsignalleitungen durch einen bestimmten Abstand getrennt sind.

Die zweite Stapelanordnung umfasst eine dritte Kernschicht, eine vierte Kernschicht, einen zweiten Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen und eine zweite dielektrische Schicht. Die dritte Kernschicht umfasst eine fünfte Oberfläche, die mit einer Schicht zur Spannungsversorgung verbunden ist, und eine sechste Oberfläche, die der fünften Oberfläche gegenüber liegt. Die vierte Kernschicht umfasst eine siebte Oberfläche, die mit einer zweiten Erdungsschicht verbunden ist, und eine achte Oberfläche, die der siebten Oberfläche gegenüber liegt. Der zweite Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen umfasst eine Mehrzahl von dritten Differentialsignalleitungen, die auf der sechsten Oberfläche mit einer Leitungsbreite ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von vierten Differentialsignalleitungen, die an der vierten Oberfläche mit einer der Leitungsbreite der dritten Differentialsignalleitungen entsprechenden Breite ausgebildet sind. Die zweite dielektrische Schicht ist mit der sechsten Oberfläche und der achten Oberfläche verbunden, wobei jeweils ein Bereich der Leitungsbreite der dritten Differentialsignalleitung die Leitungsbreite der vierten gegenüberliegenden Differentialsignalleitung überlappt. Ferner ist die zweite dielektrische Schicht im zweiten Satz der gekoppelten Übertragungsleitungen angeordnet bzw. „verpackt", weshalb die dritten Differentialsignalleitungen von den vierten Differentialsignalleitungen durch einen bestimmten Abstand getrennt sind.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung das Seitenprofil einer bekannten mehrschichtigen Stapelanordnung aus Kreisplatinen;

2A in schematischer Darstellung die dreidimensionale Struktur einer mehrschichtigen Stapelanordnung aus Leiterplatinen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2B in schematischer Darstellung das Profil der Struktur der Prozessschicht für Differentialsignale gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3 in schematischer Darstellung das Profil der Struktur der Prozessschicht für Differentialsignale gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 eine schematische Darstellung, die die dreidimensionale mehrschichtige Stapelanordnung von Leiterplatinen gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und

5 eine schematische Darstellung des Prozess-Layoutbereiches für Differentialsignale gemäß dem Stand der Technik.

Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Differentialsignalleitungen in der Form eines mehrpegeligen Stapellayouts voneinander getrennt sind, das für die mehreren gekoppelten Anordnungen oder Differentialsignalanordnungen geeignet ist, die eine kleine Größe aufweisen und für Vorrichtungen bzw. Bauteile einer vergrößerten Oberfläche geeignet sind. Auf diese Weise können die Probleme von Rauscheinkopplungen, wie auch von Signalverzerrungen verringert werden. Außerdem können die Kreischarakteristiken verbessert werden.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert.

Die 2A und 3 zeigen mehrere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in dreidimensionaler Darstellung. Die Figuren zeigen eine mehrpegelige Stapelanordnung von Kreisplatinen und eine Seitenansicht der Prozessschicht für Differentialsignale dieser Stapelanordnung. Die mehrschichtige Substratanordnung zur Verringerung der Layout-Fläche 3 umfasst eine erste Kernschicht 31, eine zweite Kernschicht 32 und einen Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen 33. Die erste Kernschicht 31 besitzt eine erste Oberfläche 311 und eine zweite Oberfläche 312, die der ersten Oberfläche 311 gegenüber liegt. Die erste Oberfläche 311 ist mit einer Spannungsversorgungsschicht 34 verbunden. Die zweite Kernschicht 32 umfass eine dritte Oberfläche 321 und eine vierte Oberfläche 322, die der dritten Oberfläche 321 gegenüber liegt. Die dritte Oberfläche 321 ist mit einer ersten Erdungsschicht 35 verbunden. Der Satz der gekoppelten Übertragungsleitungen 33 umfasst eine Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen 331, die auf der zweiten Oberfläche 312 ausgebildet sind und eine Leitungsbreite „d" aufweisen. Der Satz der gekoppelten Übertragungsleitungen 33 umfasst ferner eine Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen 332 auf der vierten Oberfläche 322 ausgebildet sind, die eine Leitungsbreite „d" aufweisen, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen 331 entspricht. Die Spannungsversorgungsschicht 34 und die erste Erdungsschicht 35 können die zur Verarbeitung der Differentialsignale erforderliche elektrische Energie bereitstellen. Eine erste dielektrische Schicht 36 ist mit der zweiten Oberfläche 312 und der vierten Oberfläche 322 verbunden, wodurch die zweite Oberfläche 312 von der vierten Oberfläche durch einen geeigneten Abstand „h" getrennt ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Signalleitungen mit der Breite „d" sowohl der ersten Differentialsignalleitung 331 als auch der zweiten Differentialsignalleitungen 332 vollständig überlagert. Wenn daher die nicht invertierten und invertierten Daten (in der Figur mit + und – bezeichnet) vollständig gleich sind und über zwei Wege (die ersten Differentialsignalleitungen 331 und die zweiten Differentialsignalleitungen 332) von einem Differentialsignal-Sender (nicht dargestellt) übertragen und schließlich durch einen Differentialsignal-Empfänger (nicht dargestellt) empfangen werden, wird eine elektromagnetische Interferenz (EMI) auf dem Layout zu beiderseitigen bzw. wechselseitigen Entgegenwirkungen führen. In der mehrschichtigen Substratanordnung zur Verringerung der Layout-Fläche 3 kann die Stapelanordnung der ersten Differentialsignalleitungen 331 und der zweiten Differentialsignalleitungen 332 einen gewissen Raum zur Übertragung von normalen Signalen einsparen. Auf diese Weise wird das Layout-Design weniger kompliziert und schwierig.

Bei den nachfolgend erläuterten bevorzugten Ausführungsformen stimmen die meisten Bauteile bzw. Elemente identisch oder in ähnlicher Weise mit denjenigen der oben erläuterten Ausführungsform überein. Sie sind daher identisch bezeichnet. Ähnliche Elemente sind mit den denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei jedoch jedem Bezugszeichen zur Unterscheidung am Ende ein Buchstabe hinzugefügt ist. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform überlappen sich die Signalleitungen mit der Breite „d" der ersten Differentialsignalleitungen 331 und der zweiten Differentialsignalleitungen 332 nur mit dem Bereich „d". Obwohl die nicht invertierten und invertierten Daten vollständig dieselben und in der Figur mit + und – bezeichnet sind und über zwei Wege (die ersten Differentialsignalleitungen 331 und die zweiten Differentialsignalleitungen 332) von einem Differentialsignal-Sender (nicht dargestellt) übertragen werden und schließlich von einem Differentialsignal-Empfänger (nicht dargestellt) empfangen werden, muss die Impedanz dieser Ausführungsform eingestellt werden, um den Abstand zwischen der zweiten Oberfläche 312 und der vierten Oberfläche 322 vom ursprünglichen Betrag „h" auf einen kleineren Betrag „h'" zu verkürzen. Dies bedeutet, dass die Dicke „h'" der dielektrischen Schicht 33d kleiner ist als die Dicke „h" der ursprünglichen dielektrischen Schicht 36.

Die zuvor erläuterten mehrpegeligen Stapelanordnungen von Kreisplatinen zur Verringerung der Layoutfläche 3 gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen ferner eine dritte Kernschicht 41, eine Schicht 43 für Signalübertragungsleitungen und eine zweite dielektrische Schicht 44. Die dritte Kernschicht 41 umfasst eine fünfte Oberfläche 411 und eine sechste Oberfläche 412, die der fünften Oberfläche 411 gegenüber liegt. Die fünfte Oberfläche 411 ist mit einer zweiten Erdungsschicht 42 verbunden. Die Schicht 43 für die Signalübertragungsleitungen ist mit der sechsten Oberfläche 412 verbunden und umfasst ferner eine Mehrzahl von Signalübertragungsleitungen 431 in einer geeigneten Anordnung. Die zweite dielektrische Schicht 44 ist mit der sechsten Oberfläche 412 und der Spannungsversorgungsschicht 34 verbunden. Außerdem überdeckt die zweite dielektrische Schicht 44 die Schicht 43 für die Signalübertragungsleitungen, weshalb die Schicht 43 für die Signalübertragungsleitungen von der Spannungsversorgungsschicht 34 durch einen Abstand „s" getrennt ist. Bei einer solchen Anordnung ist die Schicht 43 für die Signalübertragungsleitungen zwischen der Spannungsversorgungsschicht 34 und der zweiten Erdungsschicht 42 angeordnet. Auf diese Weise kann die elektrische Energie zur Verarbeitung von normalen Signalen angelegt werden. Außerdem sind die meisten Außenschichten Erdungsschichten bzw. geerdet. Schließlich sind die erste Erdungsschicht 35 und die zweite Erdungsschicht 42 jeweils mit einer Abdeckstruktur 5 versehen. Diese Abdeckstruktur 5 umfasst eine zweite dielektrische Schicht 51, die mit der Erdungsschicht 42 bzw. 35 verbunden ist, eine Signalschicht 52, die auf die zweite dielektrische Schicht 51 (wie eine gedruckte Kreisschicht bei normalen mehrpegeligen Kreisplatinen) aufgedruckt ist, und eine Abdeck- bzw. Lötmaskenschicht 53, die die Signalschicht 52 abdeckt und mit dieser verbunden ist, um die Kreise der Signalschicht 52 vor Kratzern zu schützen, die zu Kurzschlüssen oder zu Leitungsunterbrechungen führen könnten oder eine Entlötung bewirken kann.

Die 4 zeigt in dreidimensionaler Darstellung eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrpegeligen Stapelanordnung von Leiterplatinen. In dieser Ausführungsform umfasst die mehrpegelige Stapelanordnung eine erste Stapelanordnung 6 und eine zweite Stapelanordnung 7. Die erste Stapelanordnung 6 umfasst eine erste Kernschicht 61, eine zweite Kernschicht 62, einen ersten Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen 63 sowie eine erste dielektrische Schicht 66. Die erste Kernschicht 61 umfasst eine erste Oberfläche 611 und eine zweite Oberfläche 612, die der ersten Oberfläche 611 gegenüber liegt. Außerdem ist die erste Kernschicht 61 mit einer Spannungsversorgungsschicht 64 verbunden. Die zweite Kernschicht 62 umfasst eine dritte Oberfläche 621 und eine vierte Oberfläche 622, die der dritten Oberfläche 621 gegenüber liegt. Die zweite Kernschicht 62 ist mit einer ersten Erdungsschicht 65 verbunden. Der erste Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen 63 umfasst eine Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen 631, die auf der zweiten Oberfläche 612 mit einer Leitungsbreite „d" ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen 632, die auf der vierten Oberfläche 622 mit einer Leitungsbreite „d" ausgebildet sind, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen 631 entspricht. Außerdem ist die erste dielektrische Schicht 66 im ersten Satz der gekoppelten Übertragungsleitungen 63 angeordnet bzw. „verpackt".

Die zweite Stapelanordnung 7 und die erste Stapelanordnung 6 verwenden gemeinsam dieselbe Spannungsversorgungsschicht 64. Aus diesem Grunde kann die zweite Stapelanordnung 7 auf der ersten Stapelanordnung 6 stapelförmige angeordnet sein. Die zweite Stapelanordnung 7 umfasst eine dritte Kernschicht 71, eine vierte Kernschicht 72 und einen zweiten Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen 73 sowie eine zweite dielektrische Schicht 76. Die dritte Kernschicht 71 umfasst eine fünfte Oberfläche 711, die mit der Spannungsversorgungsschicht 64 verbunden ist, und eine sechste Oberfläche 712, die der fünften Oberfläche 711 gegenüber liegt. Die vierte Kernschicht 72 umfasst eine siebte Oberfläche 721, die mit der zweiten Erdungsschicht 75 verbunden ist, und eine achte Oberfläche 722, die der siebten Oberfläche 721 gegenüber liegt. Der zweite Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen 73 umfasst eine Mehrzahl von dritten Differentialsignalleitungen 731, die auf der sechsten Oberfläche 712 ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von vierten Differentialsignalleitungen 731, die auf der achten Oberfläche 722 entsprechend den dritten Differentialsignalleitungen 731 ausgebildet sind. Außerdem ist die zweite dielektrische Schicht 76 im zweiten Satz von gekoppelten Übertragungsleitungen 73 angeordnet bzw. „verpackt". Die Spannungsversorgungsschicht 64 und die zweite Erdungsschicht 75 ermöglichen die Zuführung von elektrischer Energie zur Verarbeitung der Differentialsignale, wenn die äußersten Schichten alle Erdungsschichten sind. Schließlich sind auf der ersten Erdungsschicht 65 und auf der zweiten Erdungsschicht 75 jeweils eine Überdeckungsstruktur 5 angeordnet. Die Überdeckungsstruktur 5 umfasst eine zweite dielektrische Schicht 51, die mit der Erdungsschicht verbunden ist, eine Signalschicht 52, die auf die zweite dielektrische Schicht 51 (wie eine gedruckte Kreisschicht bei normalen mehrpegeligen Leiterplatinen) aufgedruckt ist, und eine Lötmaskenschicht 53, die die Signalschicht 52 überdeckt und mit dieser verbunden ist, um die Kreise auf der Signalschicht 52 vor Kratzern zu schützen, die Kurzschlüsse oder Leitungsunterbrechungen und eine Entlötung bewirken können.

Die 5A und 5B zeigen einen Vergleich der Prozess-Layoutfläche für Differentialsignale des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung. Beim Stand der Technik ist die Prozess-Layoutfläche für die Differentialsignale im gezeigten Beispiel gleich vier mal der Signalleitungsbreite d plus 2 mal dem Abstand H2 zwischen den gekoppelten Differentialsignalleitungen plus dem Abstand H1 zwischen zwei benachbarten Sätzen von gekoppelten Differentialsignalleitungen. Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Prozess-Layoutfläche für Differentialsignale gleich dem Zweifachen der Breite d der Signalleitung plus dem Abstand H1 zwischen den beiden benachbarten Gruppen von gekoppelten Differentialsignalleitungen. Es ist klar erkennbar, dass bei der vorliegenden Erfindung Layout-Fläche eingespart werden kann, die 2 mal der Breite d der Signalleitung plus 2 mal dem Abstand H2 zwischen den gekoppelten Differentialsignalleitungen ist. Außerdem kann um so mehr Layout-Fläche eingespart werden, je mehr Sätze von Differentialsignalleitungen vorhanden sind. Beispielsweise gibt es in SCSI Karten bis zu insgesamt 27 Differentialsignale zwischen den SCSI Verbindungsteilen. Es können daher die Nachteile der Rauscheinkopplung, wie auch von Signalverzerrungen, die beim Stand der Technik zu verzeichnen sind, durch die erfindungsgemäße mehrpegelige Stapelanordnung vermieden werden.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung eine Stapelanordnung, die sowohl im Hinblick auf ihre Vorteile als auch Funktionen äußerst nützlich ist. Die Erfindung ist in der Industrie anwendbar und auf dem gegenwärtigen Markt nicht verfügbar.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrschichtige Substratanordnung zur Verringerung der Layoutfläche mit einer ersten Kernschicht 31, einer zweiten Kernschicht 32 und einem Satz 33 von gekoppelten Übertragungsleitungen. Die erste Kernschicht 31 umfasst eine erste Oberfläche 311, die mit einer Spannungsversorgungsschicht 34 verbunden ist, und eine zweite Oberfläche 312, die der ersten Oberfläche entspricht 311. Die zweite Kernschicht 32 umfasst eine dritte Oberfläche 321, die mit einer ersten Erdungsschicht 35 verbunden ist, und eine vierte Oberfläche 322, die der dritten Oberfläche 321 entspricht. Der Satz 33 der gekoppelten Übertragungsleitungen umfasst eine Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen 331, die auf der zweiten Oberfläche 312 mit einer bestimmten Leiterbreite ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen 332, die auf der vierten Oberfläche 322 mit einer Leiterbreite ausgebildet sind, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen 331 entspricht. Die zweite Oberfläche 312 und die vierte Oberfläche 322 sind durch eine erste dielektrische Schicht 36 miteinander verbunden, durch die die zweite Oberfläche 312 von der vierten Oberfläche 322 durch einen geeigneten Abstand getrennt wird. Außerdem überlappen sich die ersten Differentialsignalleitungen 331 und die zweiten Differentialsignalleitungen 332 gegenseitig mit wenigstens einem Bereich der Leiterbreite der Differentialsignalleitungen.


Anspruch[de]
  1. Mehrschichtige Substratanordnung zur Verringerung der Layout-Fläche, gekennzeichnet durch:

    eine erste Kernschicht (31) mit einer ersten Oberfläche (311), die mit einer Spannungsversorgungsschicht (34) verbunden ist, und einer zweiten Oberfläche (312), die der ersten Oberfläche (311) entspricht,

    eine zweite Kernschicht (32) mit einer dritten Oberfläche (321), die mit einer ersten Erdungsschicht (35) verbunden ist, und einer vierten Oberfläche (322), die der dritten Oberfläche (321) entspricht, und

    einen Satz (33) von gekoppelten Übertragungsleitungen mit einer Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen (331), die auf der zweiten Oberfläche (312) mit einer bestimmten Leiterbreite ausgebildet sind, und einer Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen (332), die auf der vierten Oberfläche (322) mit einer Leiterbreite ausgebildet sind, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen (331) entspricht,

    wobei die zweite Oberfläche (312) und die vierte Oberfläche (322) mit einer ersten dielektrischen Schicht (36) verbunden sind, die die zweite Oberfläche (312) von der vierten Oberfläche (322) durch einen ersten Abstand trennt, und wobei die ersten Differentialsignalleitungen (331) und die zweiten Differentialsignalleitungen (332) sich gegenseitig mit wenigstens einem Bereich der Leiterbreite der Signalleitungen überlappen.
  2. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste dielektrische Schicht (36) im Satz (33) der gekoppelten Übertragungsleitungen angeordnet ist, sodass die ersten Differentialsignalleitungen (331) von den zweiten Differentialsignalleitungen (332) durch einen zweiten Abstand getrennt sind.
  3. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtige Stapelanordnung ferner eine dritte Kernschicht (41) mit einer fünften Oberfläche (411), die mit einer zweiten Erdungsschicht (42) verbunden ist, und einer sechsten Oberfläche (412), die der fünften Oberfläche (411) entspricht, eine Schicht (43) mit Signalübertragungsleitungen, die mit der sechsten Oberfläche (412) verbunden ist, und eine zweite dielektrische Schicht (44) umfasst, die mit der sechsten Oberfläche (412) und der Spannungsversorgungsschicht (34) verbunden ist.
  4. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (43) mit Signalübertragungsleitungen eine Mehrzahl von Signalübertragungsleitungen in einer vorbestimmten Anordnung umfasst.
  5. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite dielektrische Schicht (44) die Signalübertragungsleitungen überdeckt, wobei die Spannungsversorgungsschicht (34) von der Schicht (43) für die Signalübertragungsleitungen durch einen dritten Abstand getrennt ist.
  6. Mehrschichtige Substratanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erdungsschicht (35) und die zweite Erdungsschicht (42) jeweils mit einer Abdeckanordnung (5) versehen sind, die eine weitere dielektrische Schicht (51), die mit der ersten bzw. zweiten Erdungsschicht verbunden ist, eine Signalschicht (52), die mit der weiteren dielektrischen Schicht (51) verbunden ist, und eine Lötmaskenschicht (53) aufweist, die die Signalschicht (52) überdeckt und mit dieser verbunden ist.
  7. Mehrschichtige Substratanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch:

    eine erste Stapelanordnung (6) mit:

    einer ersten Kernschicht (61), die eine erste Oberfläche (611), die mit einer Spannungsversorgungsschicht (64) verbunden ist, und eine zweite Oberfläche (612) umfasst, die der ersten Oberfläche (611) entspricht,

    einer zweiten Kernschicht (62), die eine dritte Oberfläche (621), die mit einer ersten Erdungsschicht (65) verbunden ist, und eine vierte Oberfläche (622) umfasst, die der dritten Oberfläche (621) entspricht,

    einem ersten Satz (63) von gekoppelten Übertragungsleitungen, die eine Mehrzahl von ersten Differentialsignalleitungen (631), die an der zweiten Oberfläche (612) mit einer bestimmten Leiterbreite angeordnet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Differentialsignalleitungen (632), die an der vierten Oberfläche (622) mit einer Leiterbreite angeordnet sind, umfasst, die derjenigen der ersten Differentialsignalleitungen (631) entspricht, und

    einer dielektrischen Schicht (66), die mit der zweiten Oberfläche (612) und der vierten Oberfläche (622) verbunden ist, sodass sich die ersten Differentialsignalleitungen (631) und die zweiten Differentialsignalleitungen (632) gegenseitig mit wenigstens einem Bereich der Leiterbreite der Differentialsignalleitungen überlappen und ferner den ersten Satz (63) der gekoppelten Übertragungsleitungen einhüllen, sodass die ersten Differentialsignalleitungen (631) und die zweiten Differentialsignalleitungen (632) durch einen ersten Abstand voneinander getrennt sind, und

    eine zweite Stapelanordnung (7) mit:

    einer dritten Kernschicht (71), die eine fünfte Oberfläche (711), die mit der Spannungsversorgungsschicht (64) verbunden ist, und eine sechste Oberfläche (712) umfasst, die der fünften Oberfläche (711) entspricht,

    einer vierten Kernschicht (72), die eine siebte Oberfläche (721), die mit einer zweiten Erdungsschicht (75) verbunden ist, und eine achte Oberfläche (722) umfasst, die der siebten Oberfläche (721) entspricht,

    einem zweiten Satz (73) von gekoppelten Übertragungsleitungen, die eine Mehrzahl von dritten Differentialsignalleitungen (731), die auf der sechsten Oberfläche (712) mit einer bestimmten Leiterbreite ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von vierten Differentialsignalleitungen (732) umfasst, die auf der achten Oberfläche (722) mit einer Leiterbreite ausgebildet sind, die derjenigen der dritten Differentialleitungen (731) entspricht, und

    einer zweiten dielektrischen Leitung (76) umfasst, die mit der sechsten Oberfläche (712) und der achten Oberfläche (722) verbunden ist und bewirkt, dass die dritten Differentialsignalleitungen (731) und die vierten Differentialsignalleitungen (732) sich gegenseitig mit wenigstens einem Bereich der Leiterbreite der Differentialsignalleitungen überlappen und ferner im zweiten Satz (73) der gekoppelten Übertragungsleitungen angeordnet ist, sodass die dritten Differentialsignalleitungen (731) und die vierten Differentialsignalleitungen (732) voneinander durch einen zweiten Abstand beabstandet sind.
  8. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erdungsschicht (62) und die zweite Erdungsschicht (75) jeweils mit einer Abdeckanordnung (5) überdeckt sind, die:

    eine weitere dielektrische Schicht (51), die mit der ersten bzw. zweiten Erdungsschicht verbunden ist,

    eine Signalschicht (52), die mit der zweiten dielektrischen Schicht (51) verbunden ist, und

    eine Lötmaskenschicht (53), die die Signalschicht (52) überdeckt und mit dieser verbunden ist, umfasst.
  9. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stapelanordnung (6) mit einer weiteren zweiten Stapelanordnung verbunden ist, wobei die erste Erdungsschicht (65) der ersten Stapelanordnung (6) mit der zweiten Erdungsschicht der weiteren zweiten Stapelanordnung verbunden ist, und dass die weitere zweite Stapelanordnung mit einer weiteren ersten Stapelanordnung mit einer weiteren Spannungsversorgungsschicht verbunden ist.
  10. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Erdungsschicht (75) der zweiten Stapelanordnung (7) und die erste Erdungsschicht der weiteren ersten Stapelanordnung jeweils mit einer Abdeckanordnung überdeckt sind, die:

    eine zweite dielektrische Schicht, die mit der entsprechenden Erdungsschicht verbunden ist,

    eine Signalschicht, die mit der zweiten dielektrischen Schicht verbunden ist, und

    eine Lötmaskenschicht umfasst, die die Signalschicht überdeckt und mit dieser verbunden ist.
  11. Mehrschichtige Substratanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stapelanordnung (7) mit einer weiteren ersten Stapelanordnung verbunden ist, sodass die zweite Erdungsschicht (75) der zweiten Stapelanordnung (7) mit der ersten Erdungsschicht der weiteren ersten Stapelanordnung verbunden ist, und dass die weitere erste Stapelanordnung mit einer weiteren zweiten Stapelanordnung mit einer weiteren Spannungsversorgungsschicht verbunden ist.
  12. Mehrschichtige Substratanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erdungsschicht (65) der ersten Stapelanordnung (6) und die zweite Erdungsschicht der weiteren zweiten Stapelanordnung jeweils durch eine Abdeckanordnung überdeckt sind, die:

    eine zweite dielektrische Schicht, die mit der entsprechenden Erdungsschicht verbunden ist,

    eine Signalschicht, die mit der zweiten dielektrischen Schicht verbunden ist, und

    eine Lötmaskenschicht umfasst, die die Signalschicht überdeckt und mit dieser verbunden ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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