DE10336290A1 - Schaltungsplatine - Google Patents

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Abstract

Eine Schaltungsplatine weist eine elektrisch leitfähige Lage auf, die zur Versorgung von an der Schaltungsplatine anzuordnenden Bauteilen mit einem elektrischen Potential beaufschlagt ist, wobei die Lage einen Mittelbereich und einen Randbereich aufweist. Ferner weist die Schaltungsplatine eine Dämpfungsstruktur mit einem Widerstand auf, die mit dem Randbereich der Lage derart gekoppelt ist, dass eine sich entlang der Lage ausbreitende Welle aufgrund des Widerstandes der Dämpfungsstruktur am Randbereich der Lage stärker als in dem Mittelbereich der Lage gedämpft wird. Durch die Schaltungsplatine ist ein breitbandiges niederohmiges Versorgungssystem bei gleichzeitig niedrigen Störpegeln möglich.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsplatine mit einer Versorgungslage und insbesondere eine Schaltungsplatine mit einer Versorgungslage die in bezug auf eine Dämpfung von hochfrequenten Störungen verbesserte Eigenschaften aufweist.
  • Bei der Entwicklung von elektronischen Schaltungen stellt sich häufig das Problem, die Spannungsversorgungen verschiedener Bausteine eines Systems auf einer Platine so zu gestalten, dass eine sichere Funktion gewährleistet ist. Dies wird um so schwieriger, je höher die Taktfrequenzen der digitalen Schaltungsteile sind. Extreme Anforderungen werden an die Versorgung schneller CMOS-Schaltungen gestellt. Aufgrund der hohen Taktfrequenzen müssen Pegelwechsel von Signalen sehr schnell erfolgen. Da die Lastkapazitäten meist vorgegeben sind, werden die pulsförmigen Stromspitzen der Versorgung sehr hoch und gleichzeitig breitbandig. Gleichzeitig sollten diese Stromspitzen keinen Einfluß auf umliegende Schaltungsteile oder Systeme haben. Es muss also darauf geachtet werden, dass die Stör-Emissionen möglichst gering bleiben.
  • Meist wird die Versorgungsspannung von digitalen Schaltungen durch Kapazitäten zwischen der positiven und negativen Versorgungsschiene geblockt. Dies funktioniert sehr gut bei Schaltungen mit Taktfrequenzen von einigen MHz. Aufgrund der parasitären Induktivität dieser Kapazitäten, die vor allem durch die Bauform bestimmt ist, sind dieser Methode bei hohen Taktraten und steilen Signalflanken Grenzen gesetzt.
  • Als Ausweg bietet sich an, die Versorgungslagen innerhalb einer Platine nur mit einem sehr dünnen Dielektrikum (< 100 μm) voneinander zu isolieren. Dadurch entsteht ein sehr breitbandiges und niederohmiges Wellenleitersystem, das sehr gut zur Versorgung von schnellen Schaltungen geeignet ist.
  • Allerdings besitzt dieses System den Nachteil, dass der Wellenleiter räumlich begrenzt ist und darum für Wellenleiter typische λ/2-Resonanzerscheinungen aufweist.
  • In der Druckschrift DE 198 54 271 A1 (siehe auch 6) wird eine Lösung aufgezeigt, die diese Resonanzen eliminiert. Zu diesem Zweck werden eine oder mehrere Versorgungslagen 600 wabenartig unterteilt und die Zwischenräume 602 beispielsweise mit Karbonpaste aufgefüllt, die einen deutlich höheren spezifischen Widerstand besitzt, als das umgebende Kupfer, aus dem die Versorgungslage normalerweise besteht. Auf diese Weise werden Resonanzerscheinungen durch Dämpfung eliminiert.
  • Die Grundidee des aus der Druckschrift DE 198 54 271 A1 bekannten Ansatzes besteht darin, dass die beiden Versorgungslagen mit dünnem Dielektrikum einen Wellenleiter mit niedrigem Wellenwiderstand (< 1 Ω) bilden, der in sich bereits einen ohmschen Widerstandsbelag enthält. Dadurch ist der Wellenleiter selbst nicht mehr resonanzfähig, da die Wellenenergie im Wellenleiter in Wärme umgesetzt wird.
  • Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass auch der ohmsche Widerstand der Versorgung bei niedrigen Frequenzen erhöht wird. Dies ist ein unerwünschter Effekt, da der Gleichanteil des Versorgungsstroms zum Teil mehrere Ampere beträgt. Als Folge stellt sich unmittelbar am Bauteil selbst eine deutlich geringere Versorgungsspannung ein als ohne gedämpfte Versorgung. Dies gefährdet den zuverlässigen Betrieb der Schaltung. Außerdem fällt durch eine derartige Dämpfung von Resonanzerscheinungen eine erheblich erhöhte Verlustleistung bereits in der Versorgung selbst an, wobei eine erhöhte Abwärme abzuführen ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gut gedämpftes und trotzdem niederohmiges Versorgungssystem bei hohen Frequenzen zur Verfügung zu stellen, ohne gleichzeitig den Widerstand bei niedrigen Frequenzen oder Gleichstrom zu erhöhen und ohne die Störemissionspegel des Versorgungssystems zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsplatine gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Schaltungsplatine mit folgenden Merkmalen:
    einer elektrisch leitfähigen Lage, die zur Versorgung von an der Schaltungsplatine anzuordnenden Bauteilen mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist, wobei die Lage einen Mittelbereich und einen Randbereich aufweist; und
    einer Dämpfungsstruktur mit einem Widerstand, die mit dem Randbereich der Lage derart gekoppelt ist, dass eine sich entlang der Lage ausbreitende Welle aufgrund des Widerstandes der Dämpfungsstruktur am Randbereich der Lage stärker als in dem Mittelbereich der Lage gedämpft wird.
  • Erfindungsgemäß wird der oben beschriebene Ansatz verlassen, den Wellenleiter vollständig mit einem ohmschen Widerstandsbelag zu versehen und somit den Wellenleiter nicht resonanzfähig zu gestalten. Erfindungsgemäß wird der Wellenleiter selbst unbedämpft belassen, während eventuelle Resonanzen durch einen entsprechenden Abschluß an den Enden des Wellenleiters bedämpft werden. Die Wellenenergie wird demnach nur am Rand des Wellenleiters in Wärme umgesetzt.
  • Diese Vorgehensweise weist den Vorteil auf, dass den Versorgungsströmen bei niedrigen Frequenzen bzw. Gleichstrom genauso wenig ohmscher Widerstand entgegengesetzt wird, wie in einer herkömmlichen, unbedämpften Versorgungslage. Gleichzeitig werden Resonanzen durch die Wellenleiter-Eigenschaften am Randbereich der Versorgungslagen des Versorgungssystems (insbesondere durch die Dämpfungsstruktur) deutlich reduziert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Versorgungsimpedanz auch bei Frequenzen niedrig bleibt, bei denen im ungedämpften Fall massive Resonanz-Überhöhungen auftreten würden. Außerdem wird die Störabstrahlung der Platine deutlich herabgesetzt.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Versorgungslage gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Draufsichtdarstellung;
  • 2A eine Versorgungslage gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Draufsichtdarstellung;
  • 2B einen Randbereich der Versorgungslage gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Querschnittsdarstellung;
  • 3 eine Versorgungslage gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Draufsichtdarstellung;
  • 4 ein Versorgungssystem mit zwei Versorgungslagen gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Querschnittsdarstellung;
  • 5 ein Versorgungssystem mit zwei Versorgungslagen gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Querschnittsdarstellung; und
  • 6 eine Versorgungslage einer Schaltungsplatine gemäß dem Stand der Technik in Draufsichtdarstellung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • 1 zeigt eine Versorgungslage der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine, wobei die Versorgungslage vorzugsweise durch eine Metallschicht 600 (beispielsweise Kupfer) gebildet ist und einen Mittelbereich 100 und einen Randbereich 102 aufweist. Die Metallschicht 600 ist im Mittelbereich 100 durchgehend. Im Randbereich 102 weist die Metallschicht 600 Unterbrechungen 602 auf, so dass im Randbereich 102 die Metallschicht 600 durch die Unterbrechungen 602 wabenförmig strukturiert ist. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Schaltungsplatine eine Dämpfungsstruktur in Form von leitfähigem Material 104 (beispielsweise Karbonpaste) auf, wobei das leitfähige Material 104 in den Unterbrechungen 602 angeordnet ist und einen Widerstand hat, der höher ist als ein Widerstand der Metallschicht 600. Die Ausdehnung des Randbereichs 102 der Versorgungslage 600, der gemäß dem ersten bevorzugtem Ausführungsbeispiel den Mittelbereich 100 der Versorgungslage 600 umgibt, erstreckt sich ausgehend von einem gedachten Rand der nicht unterbrochenen Metallschicht 600 um eine vorbestimmte Strecke 106, die kleiner als 10 % einer Gesamtabmessung 108 der Metallschicht 600 (beispielsweise zwischen 3 und 5 mm) in Richtung der vorbestimmten Strecke 106 umfasst. Neben der in 1 gezeigten wabenförmigen Struktur unter Verwendung von sechseckigen Polygonen lässt sich die wabenförmige Struktur des Randbereichs 102 der Metallschicht 600 auch durch eine Struktur unter Verwendung von weiteren Polygonen realisieren, wobei die Polygone wenigsten drei Ecken umfassen. Die Metallfläche 600 (z.B. Kupferflächen) im Inneren (d.h. im Mittelbereich 100) der Versorgungslagen bleiben unverändert.
  • Durch eine derart strukturierte Metallschicht 600 lässt sich eine Versorgungslage realisieren, die im Mittelbereich 100 eine durchgehende Metallschicht 600 und somit einen niederohmigen Bereich zur Versorgung von an der Schaltungsplatine anzuordnenden Bauteilen umfasst. Die durch hochfrequente Schaltvorgänge von an der Schaltungsplatine anzuordnenden Bauelementen hervorgerufenen hochfrequenten Pegelschwankungen (Welle) breiten sich entlang des Mittelbereichs 100 der Metallschicht 600 aus. Erreichen diese Pegelschwankungen den Randbereich 102 der Metallschicht 600, werden sie durch den erhöhten Wellenwiderstand (d.h. den erhöhten Widerstandsbelag) sowie dissipativen Anteilen im Randbereich 102 der Metallschicht 600 stärker gedämpft als im Mittelbereich 100 der Metallschicht 600, wodurch eine Reflexion der Welle an einer Seitenkante 110 der Schaltungsplatine unterdrückt oder zumindest erheblich abgeschwächt wird. Durch den Randbereich 102 der Metallschicht 600 wird somit erstens sichergestellt, dass die durch Schaltvorgänge verursachte Welle im Randbereich 102 der Versorgungslage 600 gedämpft werden, und zweitens zugleich die Emission von Störungen aus der Versorgungslage 600 über den Randbereich 102 der Metallschicht 600 bzw. die Seitenkante 110 der Schaltungsplatine erheblich reduziert wird.
  • 2A zeigt die Versorgungslage 600 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Draufsichtdarstellung. Die Versorgungslage ist wieder eine Metallschicht 600 auf einem Substrat, die einen Mittelbereich 100 und einen Randbereich 102 umfasst. Im Randbereich 102 weist die Metallschicht 600 wieder Unterbrechungen 602 auf, die gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel durchgehend um den Mittel bereich 100 angeordnet sind. Die Unterbrechungen 602 sind wieder mit einem leitfähigem Material 104 (beispielsweise Karbonpaste) verfüllt, das einen höheren Widerstand hat als der Widerstand der Metallschicht 600. Durch die Unterbrechungen 602 und das darin verfüllte leitfähige Material 104 sind die einzelnen Rahmenelemente 198 voneinander getrennt.
  • 2B zeigt den Randbereich 102 und einen Teilbereich des Mittelbereichs 100 des in 2A dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels an einer Seitenkante 110 der Schaltungsplatine in einer vergrößerten Querschnittdarstellung. Hierbei ist die Metallschicht 600 an einem Substrat 200 angeordnet, wobei die Metallschicht 600 im Mittelbereich 100 durchgehend ist, während die Metallschicht 600 im Randbereich 102 Unterbrechungen 602 aufweist, die mit dem leitfähigen Material 104 verfüllt sind. Durch die Unterbrechungen 602 und das darin verfüllte leitfähige Material 104 sind die einzelnen Rahmenelemente 198 voneinander getrennt.
  • Durch die in 2A und 2B dargestellte und relativ einfach herzustellende Rahmenelemente 198 von einem oder mehreren Rahmen um den Mittelbereich 100 der Metallschicht 600 ist es wiederum möglich, eine im Mittelbereich 100 hervorgerufene Welle im Randbereich 102 zu dämpfen. Die Funktionsweise der in den 2A und 2B dargestellten Rahmenstruktur als Dämpfungsstruktur entspricht der vorstehend in 1 beschriebenen Dämpfungsstruktur in Wabenform und wird an dieser Stelle nicht nochmals erläutert.
  • 3 zeigt eine Versorgungslage der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer Draufsichtdarstellung. Die Versorgungslage ist wieder eine Metallschicht 600, die einen Mittelbereich 100 und einen Randbereich 102 aufweist. Im Randbereich 102 weist die Metallschicht 600 weiterhin Unterbrechungen 602 auf, die eine kegelförmige Geometrie umfassen, wie sie z. B. auch bei der Verkleidung von EMV- Meßräumen verwendet werden, um Hohlleiterresonanzen des Meßraumes zu unterdrücken. Diese Unterbrechungen 602 sind mit dem leitfähigem Material 104 verfüllt, so dass sich im Randbereich 102 durch das leitfähige Material 104 eine leitfähige Struktur ergibt, durch welche der Mittelbereich 100 der Metallschicht 600 umgeben ist.
  • Alternativ zu der in 3 gezeigten kegelförmigen Geometrie der Unterbrechungen 602 kommen auch fraktale Rand-Geometrien in Betracht.
  • Durch das in 3 gezeigte dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel einer Versorgungslage der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine unter Verwendung von kegelförmigen Geometrien der Unterbrechungen 602 (bzw. von alternativ zu verwendenden Rand-Geometrien der Unterbrechungen 602) lässt sich somit wieder im Randbereich 102 eine Dämpfung bzw. Absorption einer durch Schaltvorgänge der Bauelemente im Mittelbereich 100 erzeugten Welle erzielen. Hierdurch wird wieder eine deutliche Reduktion von Wellenreflexionen im Randbereich 102 der Metallschicht 600 sowie eine deutliche Reduktion von Störemissionen aus der Schaltungsplatine erreicht.
  • Die 1 bis 3 beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine wurden anhand einer einzelnen Versorgungslage der Schaltungsplatine erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung einer Schaltungsplatine mit einer einzelnen Versorgungslage beschränkt; vielmehr kommen auch Schaltungsplatinen mit zwei oder mehr Versorgungslagen zur Versorgung von an der Schaltungsplatine anzuordnenden Bauteilen mit einem elektrischen Potential in Betracht, wobei mindestens eine Versorgungslage eine Dämpfungsstruktur aufweist. Die einzelnen Versorgungslagen sind jeweils durch eine Dielektrikumsschicht voneinander getrennt, wobei benachbarte Versorgungslagen jeweils einen Wellenleiter bilden. Die einzelnen Versorgungslagen lassen sich mit jeweils einem aus mehreren elektrischen Potentialen (bei spielsweise einem negativen elektrischen Potential, einem positiven elektrischen Potential oder einem Massepotential) beaufschlagen, wobei ein auf der Schaltungsplatine abzuordnendes Bauteil mit einer Differenz zwischen den elektrischen Potentialen von zwei getrennten Versorgungslagen versorgbar ist.
  • 4 zeigt ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Querschnittsdarstellung. Gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine umfasst die Schaltungsplatine ein weiteres Substrat 400 mit einer ersten Hauptoberfläche 402 und einer zweiten Hauptoberfläche 404. Auf der zweiten Hauptoberfläche 404 des weiteren Substrats 400 ist eine weitere Metallschicht 406 angeordnet. Auf der weiteren Metallschicht 406 ist eine Dielektrikumsschicht 408 angeordnet. Ferner ist auf der Dielektrikumsschicht 408 die Metallschicht 600 angeordnet, auf der das Substrat 200 angeordnet ist, wobei das Substrat 200 eine erste Hauptoberfläche 410 und eine zweite Hauptoberfläche 412 umfasst und zweite Hauptoberfläche 412 des Substrats 200 die Metallschicht 600 berührt. Die Metallschicht 600 weist wieder einen Mittelbereich 100 und einen Randbereich 102 auf. Im Randbereich 102 der Metallschicht 600 sind wieder Unterbrechungen 602 ausgebildet Die weitere Metallschicht 406 weist ebenfalls einen Mittelbereich 420 und einen Randbereich 422 auf.
  • Gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Unterbrechungen 602 der Metallschicht 600 durch einen diskreten ohmschen Widerstand 430 überbrückt, der auf der ersten Hauptoberfläche 410 des Substrats 200 angeordnet ist und mittels Durchkontaktierungen 432 mit der Metallschicht 600 leitfähig verbunden ist. Die weitere Metallschicht 406 weist im Randbereich 422 ebenfalls Unterbrechungen 440 auf, die mittels einem diskreten ohmschen Widerstand 442, der an der ersten Hauptoberfläche 402 des weiteren Substrats 400 angeordnet ist, überbrückt sind und über Durchkontaktierungen 444 mit der weiteren Metallschicht 406 verbunden sind.
  • Durch die in 4 gezeigte Struktur einer erfindungsgemäßen Schaltungsplatine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist es möglich, ein Versorgungssystem mit zwei verschiedenen Versorgungslagen bereitzustellen, wobei die einzelnen Versorgungslagen durch die Metallschicht 600 und die weitere Metallschicht 604 ausgebildet sind. Durch die in 4 gezeigte Anordnung ist es ferner möglich, durch die diskreten Widerstände 430 und 442 eine durch Schaltvorgänge im Mittelbereich 100, 420 entstandene Welle im Randbereich 102, 422 zu dämpfen, die sich entlang dem durch die Metallschicht 600 und der weiteren Metallschicht 406 ausgebildeten Wellenleiter bewegt. Eine derartige Struktur ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich zusätzlich zum Leitermaterial in der Metallschicht 600 und der weiteren Metallschicht 406 (die in der Regel Kupfer-Material umfasst) kein zusätzliches Material in der Metallschicht integrieren lässt. Durch die diskreten ohmschen Widerstände 430 und 442 auf der ersten Hauptoberfläche 410 des Substrats 200 und der ersten Hauptoberfläche des weiteren Substrats 400 wird in Verbindung mit den Durchkontaktierungen 432, 444 ein Dämpfungseffekt im Randbereich 102, 422 des Wellenleiters erreicht, der dem Dämpfungseffekt der vorstehend beschriebenen Strukturierung des Randbereichs 102 der Metallschicht 600 entspricht.
  • Analog zu der in 4 dargestellten Struktur einer erfindungsgemäßen Schaltungsplatine lassen sich zum Dämpfen von Wellen auf dem Versorgungssystem anstelle der diskreten ohmschen Widerstände auch Ferritperlen verwenden, die an der ersten Hauptoberfläche des Substrats und der ersten Hauptoberfläche des weiteren Substrats angeordnet sind und gleichstrommäßig von der Versorgungslage isoliert sind. Durch Ferritperlen lassen sich der Randbereich 102, 422 mit dem Mittelbereich 100, 420 für niedrige Frequenzen nieder ohmig verbinden. Hohe Frequenzen werden dagegen stark gedämpft.
  • In 5 ist ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsplatine in Querschnittsdarstellung wiedergegeben. Die in 5 dargestellte Schaltungsplatine umfasst hierbei wiederum ein weiteres Substrat 400 mit einer ersten Hauptoberfläche 402 und einer zweiten Hauptoberfläche 404. Auf der zweiten Hauptoberfläche 404 ist eine weitere Metallschicht 406 angeordnet. Auf der weiteren Metallschicht 406 ist eine Dielektrikumsschicht 408 angeordnet, auf welcher die Metallschicht 600 angeordnet ist. Auf der Metallschicht 600 ist das Substrat 200 mit der ersten Hauptoberfläche 410 und der zweiten Hauptoberfläche 412 angeordnet, wobei das Substrat 200 über die zweite Hauptoberfläche 412 mit der Metallschicht 600 verbunden ist. Weiterhin umfasst die Schaltungsplatine benachbart zu der Seitenkante 110 der Schaltungsplatine eine Isolationsschicht 500, durch welche die Metallschicht 600 und die weitere Metallschicht 604 elektrisch von der Seitenkante 110 der Schaltungsplatine isoliert sind. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Schaltungsplatine gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel einen leitfähigen Rahmen 502, der extern an der Seitenkante 110 der Schaltungsplatine angeordnet ist. Der leitfähige Rahmen 502 weist vorzugsweise ein U-förmiges Profil auf, wobei der leitfähige Rahmen 502 derart an der Seitenkante 110 der Schaltungsplatine angeordnet ist, dass durch den leitfähigen Rahmen 502 die Seitenkante 110, ein Teilbereich der ersten Hauptoberfläche 410 des Substrats 200 und ein Teilbereich der ersten Hauptoberfläche 402 des weiteren Substrats 400 bedeckt ist. Der leitfähige Rahmen 502 ist ferner kapazitiv mit der Metallschicht 600 und der weiteren Metallschicht 406 gekoppelt. Weiterhin weist der leitfähige Rahmen 502 ein Material auf, das einen höheren Widerstand aufweist als die Metallschicht 600 oder die weitere Metallschicht 406.
  • Durch die in 5 dargestellte Struktur einer erfindungsgemäßen Schaltungsplatine lassen sich im Mittelbereich 100 der Metallschicht 600 bzw. im Mittelbereich 420 der weiteren Metallschicht 406 durch Schaltvorgänge entstandenen Wellen dadurch dämpfen, dass die Wellen über die kapazitive Kopplung im Randbereich 102 der Metallschicht 600 bzw. dem Randbereich 422 der weiteren Metallschicht 406 in den leitfähigen Rahmen 502 einkoppeln, in dem die Wellenenergie durch den höheren Widerstand des leitfähigen Rahmens 502 gegenüber dem Widerstand der Metallschicht 600 bzw. der weiteren Metallschicht 406 in Wärme umgesetzt wird. Die Metallschicht 600 und die weitere Metallschicht 406 stellen somit ein breitbandiges niederohmiges Versorgungssystem bei gleichzeitig geringen Störemissionspegeln und guter Dämpfung von hohen Frequenzen zur Verfügung, wobei die Verwendung des leitfähigen Rahmens 502 von den beschriebenen Dämpfungsstrukturen den geringsten Platzbedarf auf der Platine erfodert.

Claims (18)

  1. Schaltungsplatinen mit folgenden Merkmalen: einer elektrisch leitfähigen Lage (600), die zur Versorgung von an der Schaltungsplatine anzuordnenden Bauteilen mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist, wobei die Lage (600) einen Mittelbereich (100) und einen Randbereich (102) aufweist; und einer Dämpfungsstruktur mit einem Widerstand, die mit dem Randbereich (102) der Lage (600) derart gekoppelt ist, dass eine sich entlang der Lage (600) ausbreitende Welle aufgrund des Widerstandes der Dämpfungsstruktur am Randbereich (102) der Lage (600) stärker als in dem Mittelbereich (100) der Lage (600) gedämpft wird.
  2. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 1, die eine elektrisch leitfähige weitere Lage (406) zur Versorgung von an der Schaltungsplatine anordenbaren Bauelementen aufweist, wobei die weitere Lage (406) von der Lage (600) durch ein Dielektrikum (408) getrennt ist, wobei die weitere Lage (604) mit einem weiteren elektrischen Potential beaufschlagbar ist, und wobei ein Bauteil mit einer Differenz zwischen dem elektrischen Potential und dem weiteren elektrischen Potential versorgbar ist.
  3. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 2, bei der das elektrische Potential ein positives Potential ist und das weitere elektrische Potential ein negatives Potential ist, oder bei der das elektrische Potential ein positives Potential ist und das weitere elektrische Potential ein Massepotential ist.
  4. Schaltungsplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die elektrisch leitfähige Lage (600) eine Me tallschicht (600) an einem Substrat (200) ist, bei der die Metallschicht (600) in dem Mittelbereich (100) durchgehend ist, bei der die Metallschicht (600) in dem Randbereich (102) eine Unterbrechung (602) aufweist, bei der die Dämpfungsstruktur ein leitfähiges Material (104) aufweist, das in der Unterbrechung (602) angeordnet ist und einen Widerstand hat, der höher ist, als ein Widerstand der Metallschicht (600); und bei der sich der Randbereich (102) ausgehend von einem gedachten Rand der nicht unterbrochenen Metallschicht (600) um eine vorbestimmte Strecke (106) erstreckt, die kleiner als 10 % einer Gesamtabmessung (108) der Metallschicht (600) in Richtung der vorbestimmten Strecke (106) ist.
  5. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 4, bei der die vorbestimmte Strecke (106) einen Wert zwischen 3 mm und 5 mm hat.
  6. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 4, bei der der Randbereich (102) den Mittelbereich (100) umgibt.
  7. Schaltungsplatine gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Unterbrechung (602) in der Metallschicht (600) eine wabenförmige Struktur aufweist, wobei die wabenförmige Struktur Polygone mit wenigstens drei Ecken umfasst.
  8. Schaltungsplatine gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die Unterbrechung (602) in der Metallschicht (600) durchgehend um den Mittelbereich (100) angeordnet ist.
  9. Schaltungsplatine gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Unterbrechung (602) in der Metallschicht (600) eine kegelförmige Struktur aufweist.
  10. Schaltungsplatine gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Unterbrechen (602) in der Metallschicht (600) eine fraktale Randgeometrie aufweist.
  11. Schaltungsplatine gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Unterbrechung (602) der Metallschicht (600) in dem Randbereich (102) durch einen diskreten ohmschen Widerstand (430, 442) überbrückt ist.
  12. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 11, bei der das Substrat (200) eine erste Hauptoberfläche (410) und eine zweite Hauptoberfläche (412) aufweist, bei der die Metallschicht (600) auf der zweiten Hauptoberfläche (412) angeordnet ist und der diskrete ohmsche Widerstand (430) auf der ersten Hauptoberfläche (410) angeordnet ist, wobei das Substrat Durchkontaktierungen (432) aufweist, über die der diskrete ohmsche Widerstand (430) mit der Metallschicht (600) leitfähig verbunden ist.
  13. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 1, bei der die Dämpfungsstruktur ein von der elektrisch leitfähigen Lage (600) gleichstrommäßig isoliertes diskretes Element aufweist, das im Randbereich (102) der Lage (600) angeordnet ist, wobei das diskrete Element ein Material aufweist, das elektrische oder magnetische Verluste hat.
  14. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 13, bei der das diskrete Element eine Ferritperle umfasst.
  15. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 13, bei der die Lage (600) am Randbereich (102) von einer Seitenkante (110) der Schaltungsplatine elektrisch isoliert ist und bei der die Dämpfungsstruktur einen leitfähigen Rahmen (502) umfasst, der an der Seitenkante (110) der Schal tungsplatine angeordnet und kapazitiv mit der Lage (600) gekoppelt ist.
  16. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 2, bei der die weitere Lage (406) auf einem weiteren Substrat (400) aufgebracht ist.
  17. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 15 oder 16, bei der die weitere Lage (406) kapazitiv mit dem leitfähigen Rahmen (502) gekoppelt ist.
  18. Schaltungsplatine gemäß Anspruch 2, bei der die weitere Lage (406) einen Mittelbereich (420) und einen Randbereich (422) aufweist, wobei ferner eine weitere Dämpfungsstruktur mit einem Widerstand an dem Randbereich (422) der weiteren Lage (406) mit derselben gekoppelt ist.
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