DE60131485T2

DE60131485T2 - Leiterplatte

Info

Publication number: DE60131485T2
Application number: DE60131485T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Takeshita; Shinya Terao; Satoru Takenouchi; Masaki Kaji; Ryuji Okayama-shi Koga
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: US20010050182A1; DE60131485D1; EP1130950A2; EP1130950A3; EP1130950B1; US6469259B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Anordnung zum Steuern einer Spannungsvarianz und von unerwünschtem Strahlungsrauschen in einer Leiterplatte, an der ein Halbleiterbauteil wie ein IC, ein LSI oder ein Transistor montiert ist, und betrifft insbesondere eine Leiterplatte, an der eine digitale Schaltung montiert ist.
Eine Leiterplatte der vorliegenden Erfindung ist anwendbar auf ein verkapselndes Gehäuse für ein Halbleiterbauteil, und zwar zum luftdichten Abdichten eines Halbleiterbauteils, das an der Oberfläche einer Leiterplatte montiert ist, auf eine integrierte Hybrid-Leiterplatte, an der abgesehen von dem Halbleiterbauteil verschiedene elektronische Komponenten einschließlich eines Kondensators und eines Widerstandes montiert sind, etc.
In einer Leiterplatte, die eine vorbestimmte elektronische Schaltung bildet, indem daran eine elektronische Komponente wie ein IC, ein LSI oder ein Transistor montiert ist, wird ein Hochfrequenzstrom erzeugt und fließt zwischen einem Leistungsquellenanschluss bzw. Energieversorgungsanschluss und einem Masseanschluss bzw. Erdungsanschluss, und zwar während des Betriebs der elektronischen Komponente. Der Hochfrequenzstrom breitet sich über die elektronische Schaltung aus, was eine Fehlfunktion der Schaltung selbst auslösen oder hervorrufen kann, dass unerwünschtes Strahlungsrauschen erzeugt wird.
Insbesondere wird merkliches Hochfrequenzrauschen an der Leistungsquelle und der Masse in der Nähe einer Schaltung erzeugt, die digital arbeitet, und wenn dieses Rauschen sich hin zu der Leistungsquelle und der Masse hin ausbreitet, und zwar in einem Bereich bzw. einer Fläche, wo eine Verbindung mit einem Kabel oder dergleichen eingerichtet ist, werden in dem Kabel asymmetrische bzw. Gleichtakt-Ströme erzeugt, was zu starkem Strahlungsrauschen Anlass gibt. Ferner ist eine Hauptsache einer Potentialvarianz die Erzeugung von Resonanzen in Abhängigkeit von den Formen der Leistungsquellenschicht und der Masseschicht oder einer Zwischenschichtkapazität dazwischen.
Als Gegenmaßnahme gegen derartige Widrigkeiten wird ein Verfahren verwendet, bei dem der Hochfrequenzstrom eingefangen wird, und zwar durch Montieren eines Entkopplungskondensators in der Nachbarschaft der elektronischen Komponente, die eine Rauschquelle wird.
Ferner schlägt die japanische offengelegte Patentanmeldung mit der Nr. 9-266361 vor, elektromagnetische Hochfrequenzwellen, die sich an dem Ende der Platte hin zu der Leistungsquellenschicht und der Masseschicht in der Leiterplatte ausbreiten, durch Zwischenschalten eines Kondensators zwischen der Leistungsquellenschicht und der Masseschicht und dadurch zu verringern, dass der äußere Umfang der Platte insgesamt mit dem Kondensator umgeben wird.
Das obige Verfahren der Verwendung des Entkopplungskondensators kann den Hochfrequenzstrom jedoch lediglich bei einer bestimmten Frequenz einfangen, die durch eine Kapazität und eine parasitäre Induktivität des Entkopplungskondensators bestimmt ist, was den nachteiligen Effekt hat, dass auf den anderen Frequenzen andere rauschverursachende Hochfrequenzströme erzeugt werden. Als Lösung für dieses Problem ist vorgeschlagen worden, eine Vielzahl von Kondensatoren zu verwenden, die jeweils eine unterschiedliche Kapazität besitzen. Dennoch ist es nach wie vor schwierig, über einen breiten Bereich bzw. ein breites Band von Frequenzen eine Verbesserung bereitzustellen.
Ferner verlangt das Verfahren des Bereitstellens des Kondensators an dem gesamten äußeren Umfang der Platte, dass ein Kondensator einer bestimmten Form und eine große Anzahl von Chip-Kondensatoren vorgesehen werden. Dies ruft ein Problem dahingehend hervor, dass die Kosten durch den Kondensator erhöht werden oder die Produktivität aufgrund der Zeit und der Arbeit verringert wird, die erforderlich ist, um den Kondensator anzubringen.
Andererseits werden CPUs und LSIs verbessert, um bei höheren Frequenzen zu arbeiten, um auf dem Gebiet der Informationstechnologie bzw. Informationskommunikation eine Verarbeitungsrate zu erhöhen, und es besteht eine steigende Notwendigkeit nach Schutz- bzw. Verhinderungsmaßnahmen gegen Rauschen in einem Hochfrequenzband eines Millimeter- oder eines Mikrowellen-Frequenzbandes. In praktischem Gebrauch sind die obigen beschriebenen herkömmlichen Rauschentfernungsverfahren jedoch nicht zufriedenstellend.
In dem Dokument US 5,926,377 ist eine mehrschichtige Leiterplatte offenbart, die wenigstens eine einzelne Schicht, eine Leistungsquellenschicht und eine Masseschicht aufweist, die aufeinander ausgebildet sind, wobei zwischen den Schichten Isolationsmaterial angeordnet ist, wobei die Platte dazu in der Lage ist, Radio- bzw. bzw. Funkwellen zu erzeugen, die von der Platte emittiert werden. Die Platte wird mit Kondensatoren bereitgestellt, die kontinuierlich oder diskret an den Kanten eines Überlappungsmusters der Leistungsversorgungsschicht und der Masseschicht ausgebildet sind, um einen Hochfrequenzstrom von der Leistungsversorgungsschicht zu der Masseschicht zu führen, um hierdurch die Emission von Radiowellen zu reduzieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leiterplatte anzugeben, die dazu in der Lage ist, die Varianz der Leistungsquellenspannung leicht zu kontrollieren und unerwünschtes Strahlungsrauschen leicht zu kontrollieren, das sich über einer Leistungsversorgungsschicht und einer Masseschicht über ein breites Band von Frequenzen entwickelt, und zwar mittels einer einfachen Anordnung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Leiterplatte anzugeben, mit der sich die Varianz einer Leistungsversorgungsspannung in einem GHz-Frequenzband und unerwünschtes Rauschen leicht kontrollieren lassen, das sich über einer Leistungsversorgungsschicht und einer Masseschicht über ein breites Band von Frequenzen entwickelt, und zwar mittels einer einfachen Anordnung.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Leiterplatte anzugeben, die dazu in der Lage ist, unerwünschtes Strahlungsrauschen über ein breites Band von Frequenzen mittels einer einfachen Anordnung leicht zu steuern, indem verhindert wird, dass sich eine Varianz einer Leistungsquellenspannung, die sich über einer Leistungsquellenschicht und einer Masseschicht entwickelt, die mit einer digital arbeitenden elektronischen Komponente verbunden sind, hin zu einer anderen Leistungsquellenschicht und einer anderen Masseschicht ausbreitet, mit denen ein Eingangs-/Ausgangs-Anschluss, ein Kabel oder dergleichen verbunden sind.
Eine Leiterplatte der vorliegenden Erfindung, an der eine elektronische Komponente montiert ist, ist in Anspruch 1 definiert.
Gemäß der obigen Leiterplatte lässt sich in der elektronischen Komponente erzeugtes Hochfrequenzrauschen einfangen und in dem Hochimpedanz-Streifen reduzieren, indem die Leistungsversorgungsschicht bzw. Energieversorgungsschicht und/oder die Masseschicht bzw. Erdungsschicht, die mit einer elektronischen Komponente verbunden sind, wie einem digitalen IC oder einem LSI, in den ersten Bereich, der den verbundenen Abschnitt bzw. Verbindungsabschnitt zu der elektronischen Komponente beinhaltet, und den zweiten Bereich des Restes trennen, und zwar durch den Hochimpedanz-Streifen.
Das Verbinden eines Eingangs-/Ausgangs-Anschlusses oder dergleichen mit dem zweiten Bereich kann Strahlungsrauschen von dem Eingangs-/Ausgangs- Anschluss, einem Kabel oder dergleichen reduzieren. Zusätzlich hierzu wird das Hochfrequenzrauschen, das durch Resonanz in der Leistungsversorgungsschicht und der Masseschicht hervorgerufen wird, in dem Hochimpedanz-Streifen gedämpft oder zerstreut. Daher ist es möglich, die Varianz der Spannung über der Leistungsversorgungsschicht und der Masseschicht zu verringern, wodurch die Verlässlichkeit der Schaltung gewährleistet wird.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere wirksam, wenn die elektronische Komponente digital arbeitet.
Die folgende Beschreibung beschreibt im Detail eine konkrete Anordnung einer Leiterplatte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematischer Querschnitt eines Beispiels einer Leiterplatte;
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer Anordnung einer Leistungsversorgungsschicht und einer Masseschicht in der Leiterplatte der 1;
3A bis 3C sind schematische Ansichten zum Erläutern weiterer Anordnungen eines Hochwiderstands-Bereiches;
4A bis 4E sind schematische Querschnitte zum Erläutern einer Anordnung eines Verbindungsabschnittes eines Niedrigwiderstands-Bereiches und des Hochwiderstands-Bereiches in einer Leiterplatte;
5A bis 5C sind schematische perspektivische Ansichten zum Erläutern weiterer Anordnungen der Leistungsversorgungsschicht und der Masseschicht in einer Leiterplatte;
6A ist eine schematische perspektivische Ansicht zum Erläutern einer Anordnung einer Evaluations-Leiterplatte;
6B ist eine schematische Querschnittsdarstellung zum Erläuterung einer Anordnung einer Evaluations-Leiterplatte;
7A bis 7D sind schematische Querschnitte zum Erläutern einer Anordnung einer Schnittstelle eines Niedrigleitfähigkeits-Bereiches in einer Leiterplatte;
8A ist eine schematische perspektivische Ansicht zum Erläutern einer Anordnung einer Evaluations-Leiterplatte;
8B ist eine schematische Querschnittsdarstellung zum Erläuterung einer Anordnung der Evaluations-Leiterplatte;
9 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Musters der Leistungsversorgungsschicht und zeigt eine Ausführungsform der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Ansicht zum Darstellen eines weiteren Musters der Leistungsversorgungsschicht in der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Ansicht zum Darstellen noch eines weiteren Musters der Leistungsversorgungsschicht in der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Ansicht zum Darstellen noch eines weiteren Musters der Leistungsversorgungsschicht in der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine Ansicht zum Darstellen noch eines weiteren Musters der Leistungsversorgungsschicht in der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Ansicht zum Darstellen noch eines weiteren Musters der Leistungsversorgungsschicht in der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung;
16A ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anordnung einer Evaluations-Leiterplatte gemäß eines Beispiels der vorliegenden Erfindung;
16B ist eine Draufsicht auf eine Anordnung der Evaluations-Leiterplatte gemäß des Beispiels der vorliegenden Erfindung; und
16C ist eine Rückansicht einer Anordnung der Evaluations-Leiterplatte gemäß des Beispiels der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
(Erstes illustratives Beispiel)
1 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Beispiels einer Leiterplatte, und 2 ist eine keinen Teil der Erfindung bildende, jedoch für das Verständnis nützliche perspektivische Ansicht von nur einer Leistungsversorgungsschicht und einer Masseschicht, die aus der in 1 gezeigten Leiterplatte entnommen sind.
In einer in 1 gezeigten Leiterplatte 1 ist eine Schaltungsverdrahtungsschicht 3 zur Signalübertragung an der Oberfläche eines dielektrischen Substrates 2 ausgebildet, und ein Halbleiterbauteil 4, das als elektronische Komponente dient, wie ein IC und ein LSI, ist an der Oberfläche der Leiterplatte 1 montiert und mit der Schaltungsverdrahtungsschicht 3 verbunden, die an der Oberfläche vorgesehen ist. In 1 ist zum Zwecke einer einfacheren Erläuterung nur ein Halbleiterbauteil 4 gezeigt. Es ist jedoch anzumerken, dass die Anzahl der Halbleiterbauteile 4 nicht auf die Zahl Eins begrenzt ist und im tatsächlichen Gebrauch eine Vielzahl von Halbleiterbauteilen 4 montiert ist.
Zusätzlich hierzu sind eine Leistungsversorgungsschicht 5 und eine Masseschicht 6 innerhalb des dielektrischen Substrates 2 gebildet. Ein Leistungsversorgungsanschluss 4a und ein Masseanschluss 4b des Halbleiterbauteils 4 sind elektrisch mit der Leistungsversorgungsschicht 5 bzw. der Masseschicht 6 verbunden, und zwar über Durchkontaktierungsleiter 7, die durch das dielektrische Substrat 2 hindurch vorgesehen sind.
Beispiele von Materialien, die das dielektrische Substrat 2 bilden, beinhalten dielektrische Materialien, die eine der folgenden Komponenten (1) und (2) enthalten:

(1) Keramiken, die hauptsächlich zusammengesetzt sind aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumnitrid (Si₃N₄), Siliziumcarbid (SiC), Mullit (3Al₂O₃·2SiO₂), Glaskeramik, etc.; und
(2) organische Harze wie Epoxy-Harz, Glas-Epoxy-Komposite, Imid-Harz, Amid-Imid-Harz und Harz-Keramik-Komposite bzw. -Verbundstoffe.

Ferner können die Schaltungsverdrahtungsschicht 3 zur Signalübertragung und die Durchkontaktierungsleiter 7 aus Materialien wie Cu, W oder Mo oder einer Legierung einschließlich der vorstehenden Materialien hergestellt sein.
Die Leistungsversorgungsschicht 5 und die Masseschicht 6 sind im Wesentlichen gebildet durch innere Niedrigwiderstands- bzw. niederohmige Bereiche 5a bzw. 6a, die einen niedrigen Schichtwiderstand besitzen. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Umfänge der niederohmigen Bereiche 5a und 6a (nachstehend als der „niederohmige Bereich a" bezeichnet, wenn diese gemeinsam genannt sind) jeweils umgeben durch hochohmige bzw. Hochwiderstands-Bereiche 5b und 6b (nachstehend als der „hochohmige Bereich b" bezeichnet, wenn gemeinsam benannt), die einen höheren Widerstand besitzen als der niederohmige Bereich a. Der niederohmige Bereich a der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 und der hochohmige Bereich b, der an dem Umfang hiervon vorgesehen ist, werden kontinuierlich miteinander ausgebildet, so dass sie elektrisch miteinander verbunden sind.
Der höhere Schichtwiderstand, auf den sich hier bezogen wird, bedeutet, dass ein Schichtwiderstand pro Einheitsfläche (Einheit Ω/☐; wobei ☐ das Quadratzeichen „square" darstellt) in dem hochohmigen Bereich b relativ hoch ist im Vergleich zu dem niederohmigen Bereich a. Wenn R1 der Schichtwiderstand in dem niederohmigen Bereich a ist und wenn R2 der Schichtwiderstand in dem hochohmigen Bereich b ist, dann ist es bevorzugt, wenn eine Schichtwiderstandsdifferenz R2 – R1 = 0,08 Ω/☐ oder größer ist, und insbesondere 0,48 Ω/☐ oder größer.
Der niederohmige Bereich a der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 ist aus Leitern wie Cu, W oder Mo hergestellt, die typischerweise als Leitermaterialien für die Leiterplatte verwendet worden sind. Ein niedriger Schichtwiderstand ist bevorzugt, und ein erwünschter Schichtwiderstand beträgt 0,02 Ω/☐ oder weniger.
Andererseits ist der Schichtwiderstand in dem hochohmigen Bereich b größer als der Schichtwiderstand in dem niederohmigen Bereich a, und sollte, dies ist wichtig, in einem Bereich von 0,1 Ω/☐ bis 1000 Ω/☐ liegen. Deswegen, weil dann, wenn der Schichtwiderstand in dem hochohmigen Bereich b niedriger ist als 0,1 Ω/☐, die rauschabsorbierende Fähigkeit schlecht wird, wohingegen dann, wenn der Schichtwiderstand in dem hochohmigen Bereich b den Wert von 1000 Ω/☐ überschreitet, Rauschen nicht absorbiert, sondern reflektiert wird. Der Effekt ist insbesondere groß, wenn der Schichtwiderstand in einem Bereich von 0,5 Ω/☐ bis 100 Ω/☐ liegt.
Gemäß der obigen Anordnung breitet sich in dem Halbleiterbauteil 4 erzeugter Hochfrequenzstrom zu dem niederohmigen Bereich 5a der Leistungsversorgungsschicht 5 und dem niederohmigen Bereich 6a der Masseschicht 6 aus, und zwar durch den Stromanschluss 4a bzw. dem Masseanschluss 4b, und wird in den hochohmigen Bereichen 5b bzw. 6b der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 absorbiert. Daher tritt weder eine Resonanz auf noch werden in der Leistungsversorgungsschicht 5 oder der Masseschicht 6 Restwellen erzeugt, und es ist demzufolge möglich, eine Varianz der Spannung klein zu halten, während Strahlungsrauschen reduziert wird.
Ein konkretes Verfahren zum Bilden des hochohmigen Bereiches ist Folgendes.
Zunächst wird der hochohmige Bereich b aus einem Leitermaterial mit einem höheren Widerstandswert als jenem des niederohmigen Bereiches a hergestellt. Beispiele eines solchen Leitermaterials mit einem höheren Widerstandswert beinhalten: (1) ein Widerstandsmaterial, das hauptsächlich aus wenigstens einem Material von SnO₂ und LaB₆ zusammengesetzt ist; und (2) ein Leitermaterial, das aus wenigstens einer Art von Leiter zusammengesetzt ist, der aus Cu, W und Mo ausgewählt ist, mit einem Gehalt von Re, Ru oder einem dielektrischen Material.
Alternativ hierzu können der hochohmige Bereich b und der niederohmige Bereich a aus dem gleichen Leitermaterial hergestellt sein, und ein scheinbarer bzw. wirksamer Schichtwiderstand in dem hochohmigen Bereich b wird erhöht, indem eine Vielzahl von Poren 8 vorgesehen wird, wie es in 3A gezeigt ist, indem eine Vielzahl von Nuten 9 bereitgestellt wird, wie es in 3B gezeigt ist, oder durch Streuwiderstände 10, wie es in 3C gezeigt ist. Der Schichtwiderstand kann auf einen beliebigen Wert in Abhängigkeit von der Größe oder Anzahl der Poren 8, Nuten 9 und Widerstände 10 eingestellt werden.
Ferner beträgt die Breite des hochohmigen Bereiches b (in 2 mit D1 bis D4 bezeichnet) vorzugsweise 0,3 mm oder mehr. Dies deswegen, weil dann, wenn die Breite des hochohmigen Bereiches b zu klein ist, nicht nur das Herstellen schwierig wird, sondern auch die Wirkung des Absorbierens eines Hochfrequenzstromes verringert wird. Die obere Grenze der Breite des hochohmigen Bereiches b ist nicht besonders festgelegt, solange ein hinreichender Bereich für den niederohmigen Bereich a sichergestellt werden kann. Es ist jedoch anzumerken, dass die Wirkung im Wesentlichen die gleiche ist, und zwar ausgehend von einem Punkt, bei dem die Breite 30 mm überschreitet.
Die nachstehende Beschreibung beschreibt eine Anordnung eines verbundenen bzw. Verbindungsabschnittes des niederohmigen Bereiches a und eines hochohmigen Bereiches b in der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6. Für den Fall, dass der niederohmige Bereich a und der hochohmige Bereich b aus vollkommen unterschiedlichen Leitermaterialien hergestellt sind, ist eine Anordnung, wie in 4B oder 4C gezeigt ist, bei der ein Leitermaterial a1, das den niederohmigen Bereich a bildet, und ein Leitermaterial b1, das den hochohmigen Bereich b bildet, so angeordnet werden, dass sie sich überlappen, verglichen mit einer Anordnung bevorzugt, wie sie in 4A gezeigt ist, bei der der niederohmige Bereich a und der hochohmige Bereich b so angeordnet werden, dass sie sich überhaupt nicht überlappen.
Ferner kann das Leitermaterial b1, das den hochohmigen Bereich b bildet, für den Fall, dass die Leistungsversorgungsschicht 5 und die Masseschicht 6 an der Oberflächenschicht der Leiterplatte gebildet sind, das Leitermaterial a1, das den niederohmigen Bereich a bildet, vollständig bedecken, wie es in 4D gezeigt ist. Da in diesem Fall ein Strom durch das Leitermaterial a1 in dem niederohmigen Bereich a fließt, wird der Schichtwiderstand auf einem niedrigen Wert gehalten.
In einem Fall, bei dem die Leistungsversorgungsschicht 5 und die Masseschicht 6 innerhalb des Substrates gebildet sind, kann ferner, wie es in 4E gezeigt ist, vorgesehen sein, dass der niederohmige Bereich a an den jeweils gegenüberlie genden Oberflächen der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 ausgebildet ist, und dass der hochohmige Bereich b den Bereich a vollkommen bedeckt. In diesem Fall muss der Durchkontaktierungsleiter 7 vorgesehen werden, um mit dem niederohmigen Bereich a verbunden zu werden.
Die 5A bis 5C sind Ansichten, die weitere konkrete Beispiele der Leistungsversorgungsschicht und der Masseschicht in einer Leiterplatte zeigen.
Wie es in 5A gezeigt ist, kann vorgesehen werden, dass die Leistungsversorgungsschicht 5 und die Masseschicht 6 in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt werden, wobei der hochohmige Bereich b an dem Umfang jedes niederohmigen Bereiches a gebildet ist.
Wie es in 5B gezeigt ist, kann der hochohmige Bereich b an dem Umfang des niederohmigen Bereiches a ausgebildet sein, und zwar in regelmäßigen Intervallen x. In diesem Fall ist eine Rauschabsorptionsgröße bzw. -quantität mit steigendem Verhältnis des Intervalls x in Bezug auf die Länge des Umfanges reduziert, und aus diesem Grund ist eine Summe der Intervalle x vorzugsweise 1/3 oder weniger der Gesamtlänge des Umfanges.
Wie es in 5C gezeigt ist, kann der hochohmige Bereich b aus Bereichen b1 bis b3 zusammengestellt sein, die jeweils einen unterschiedlichen Schichtwiderstand besitzen. In diesem Fall ist es für den Fall, dass Rb1, Rb2 und Rb3 die Schichtwiderstände in den Bereichen b1, b2 bzw. b3 sind, bevorzugt, eine solche Anordnung zu treffen, dass die Schichtwiderstände von innen nach außen die folgende Ungleichung erfüllen: R1 < Rb1 < Rb2 < Rb3. Ferner kann jeder der Bereiche b1, b2 und b3 auf eine solche Weise angeordnet werden, dass der Schichtwiderstand kontinuierlich von innen nach außen variiert.
(Beispiel)
Die nachstehende Beschreibung beschreibt im Detail ein Beispiel einer Leiterplatte unter Bezugnahme auf die 6A und 6B.
Vorliegend wurde als ein dielektrisches Substrat 11 ein aus Aluminiumoxid gesinterter Körper verwendet. Anfangs wurde ein Brei vorbereitet, indem ein organisches Bindemittel, ein Plastifizierer und ein Lösungsmittel einer Pulvermischung eingemischt wurde, die aus Al₂O₃-Pulver bestand, dem 7 Gew.-% eines gesinterten Beiordnungsmittels („assistant"), das SiO₂, MgO und CaO enthielt, hinzugegeben wurde, und zwar auf der Grundlage des Gesamtgewichtes. Auf den Brei wurde die bekannte Abstreichtechnik („doctor blade technique") angewandt, wodurch eine keramische Ausgangslage („green sheet") mit einer Dicke von etwa 300 μm gebildet wurde. Anschließend wurde ein Durchgangsloch 13 an einer Position hergestellt, die als eine Anregungsposition verwendet wird, und zwar indem mittels eines Mikrobohrers ein Durchgangsloch in der keramischen Ausgangslage vorgesehen wurde.
Einem Pulverrohmaterial, das hauptsächlich aus Wolfram (W) bestand, wurde adäquates organisches Bindemittel, Plastifizierer, Lösungsmittel etc. hinzugegeben, und zwar durch Einmischen bzw. Blenden, wodurch eine Metallpaste erhalten wurde. Die so erhaltene Metallpaste wurde dann in das Durchgangsloch in der keramischen Ausgangslage eingefüllt, und zwar durch Drucken, und wurde auch an der Oberfläche eines Durchgangsloch-Bildungsabschnittes aufgebracht, das in einen Leistungsversorgungsanschluss 14 zu vor formen war, und zwar durch Druckbeschichtung.
Anschließend wurde die Ausgangslage in einer Atmosphäre aus einem reduzierenden Gas, hier einem gemischten Gas aus Wasserstoff (Hz) und Stickstoff (N₂) kalziniert, und zwar bei etwa 1600°C, wodurch ein Aluminiumoxidsubstrat mit der Länge von 56 mm, einer Breite von 80 mm und einer Dicke von 250 μm erhalten wurde.
An der Hauptoberfläche des Aluminiumoxidsubstrates wurde eine Masseschicht 15 gebildet, und an der Rückseite des Aluminiumoxidsubstrates wurde eine Leistungsversorgungsschicht 12 gebildet, und zwar durch die folgenden Verfahren (Beispiele #1 bis #11). Bei Bildung des hochohmigen Bereiches wurde eine konstante Breite von 4 mm vorgegeben.
Beispiel #1: Sowohl die Masseschicht 15 als auch die Leistungsversorgungsschicht 12 wurden aus einer Cu-Paste gebildet, und zwar durch Druckbeschichtung ohne Bildung des hochohmigen Bereiches, und bei 900°C gebacken.
Beispiel #2 bis #11: Ein niederohmiger Bereich 15a der Masseschicht 15 und ein niederohmiger Bereich 12a der Leistungsversorgungsschicht 12 wurden aus Cu-Paste gebildet, und zwar durch Druckbeschichtung, und bei 900°C gebacken.
Um die elektrische Isolation aufrechtzuerhalten, wurde die Druckbeschichtung um den Leistungsversorgungsanschluss 14 herum in dem niederohmigen Bereich 15a der Masseschicht 15 weggelassen, wie es in den 6A und 6B gezeigt ist. Nachfolgend wurde eine Metallpaste mit Cu-Ni (Beispiele #2 bis #4), LaB₆ (Beispiele #5 bis #8 und Beispiele #10 und #11) oder SnO₂ (Beispiel #9) auf den Umfang der niederohmigen Bereiche 15a und 12a der Masseschicht 15 bzw. der Leistungsversorgungsschicht 12 gedruckt, so dass sie sich mit den niederohmigen Bereichen 15a und 12a überlappt, wie es in 4C gezeigt ist, und anschließend bei 900°C gebacken, wodurch die hochohmigen Bereiche 15b und 12b gebildet wurden.
Ferner wurden durch den hochohmigen Bereich hindurch Poren, die jeweils einen Durchmesser von 500 μm besaßen, mit einer Dichte ausgebildet, die in Tabelle 1 unten angegeben ist, und zwar bei den Proben #3 und #4.
Bei dem Beispiel #10 wurde der hochohmige Bereich 12b nur in der Leistungsversorgungsschicht (D) gebildet, und sowohl das Innere als auch der Umfang der Masseschicht wurden nur aus Cu gebildet. In Beispiel #11 wurde der hochohmige Bereich 15b nur in der Masseschicht (G) gebildet, und sowohl das Innere als auch der Umfang der Leistungsversorgungsschicht wurden nur aus Cu gebildet.
Anschließend wurde die zentrale Achse 17a bzw. der Mittenleiter 17a eines Koaxialkabels 17 fest mit dem Leistungsversorgungsanschluss 14 verbunden, und zwar durch Lötmittel 19, der an dem Anregungspunkt der Evaluations-Leiterplatten (Beispiele #1 bis #11) vorgesehen war, die auf die obige Weise erhalten wurden. Ferner wurde ein Masseaußenleiter bzw. -rohr 17b des Koaxialkabels fest mit einem Masseanschluss 16 verbunden, der im Inneren der Masseschicht 15 vorgesehen war, und zwar durch das Lötmittel 19.
Von dem Koaxialkabel wurde eine Sinuswelle von 30 MHz bis 1000 MHz aus in jede der Evaluations-Leiterplatten eingegeben, die so hergestellt worden sind, und die größten Potentialdifferenz in einem Frequenzbereich von 30 MHz bis 1000 MHz wurde gemessen, indem ein Hochimpedanz-Messfühler in Kontakt mit dem niederohmigen Bereich 12a der Leistungsversorgungsschicht 12 gebracht wurde, und zwar in einer Position, wo die Varianz der Spannung ihr Maximum erreichte.

Die größte Potentialdifferenz in jeder Evaluations-Leiterplatte auf einer Grundlage von 1 in Bezug auf die größte Potentialdifferenz bei Abwesenheit des hochohmigen Bereiches (Beispiel #1) ist in Tabelle 1 unten angegeben. Der Schichtwiderstand des niederohmigen Bereiches 12a beträgt 3 × 10^–3 Ω/☐. Tabelle 1

#	Hochohmiger Bereich				Größtes Potentialdifferenzverhältnis
#	Material	Porendichte Anzahl/cm²	Gebildeter Abschnitt	Schichtwiderstand Ω/☐	Größtes Potentialdifferenzverhältnis
*1	Cu	0	-	3 × 10^–3	1,00
*2	Cu-Ni	0	D, G	4 × 10^–2	0,93
3	Cu-Ni	150	D, G	1 × 10^–1	0,50
4	Cu-Ni	350	D, G	8 × 10^–1	0,38
5	LaB₆	0	D, G	1 × 10¹	0,31
6	LaB₆	0	D, G	1 × 10²	0,36
7	LaB₆	0	D, G	1 × 10³	0,49
*8	LaB₆	0	D, G	1 × 10⁴	0,96
*9	SnO₂	0	D, G	1 × 10⁵	1,00
10	LaB₆	0	D	1 × 10¹	0,33
11	LaB₆	0	G	1 × 10²	0,34

*: Vergleichsbeispiel D: Leistungsversorgungsschicht G: Masseschicht

Tabelle 1 zeigt, dass ein Verhältnis der größten Potentialdifferenz auf 0,5 oder darunter in den Leiterplatten der Beispiele #3 bis #7 und der Beispiele #10 und #11 aufrechterhalten wurde, bei denen der hochohmige Bereich gebildet wurde, wohingegen ein Verhältnis der größten Potentialdifferenz gleich oder annähernd gleich 1 bei den Beispielen #1, #2, #8 und #9 betrug, die einen Schichtwiderstandswert außerhalb der Spanne besaßen, die durch die vorliegende Erfindung eingestellt wird, was anzeigt, dass eine beträchtliche Varianz der Spannung aufgetreten ist.
(Zweites Beispiel)
Bei dem obigen ersten Beispiel wurde an dem Umfangsabschnitt der Leistungsversorgungsschicht und/oder der Masseschicht als das Verfahren zum Steuern der Varianz der Spannung der hochohmige Bereich mit einem hohen Widerstandswert mit einem Schichtwiderstandswert im Bereich von 0,1 Ω/☐ bis 1000 Ω/☐ vorgesehen, und eine residente Welle entwickelte innerhalb des dielektrischen Substrates über der Leistungsversorgungsschicht und der Masseschicht.
Die obige Steuerung des Schichtwiderstandes ist anwendbar, wenn Rauschen mit Frequenzen von niedriger als 1 GHz entfernt wird. In einem Frequenzband von Frequenzen von 1 GHz und darüber, insbesondere in dem Mikrowellenfrequenzband oder dem Millimeterwellenfrequenzband, fließt ein Strom in der Nähe der Schnittstelle zwischen dem Leiter und dem dielektrischen Substrat (skin effect), und der wirksame Widerstandswert wird höher als ein Volumenwiderstandswert. Dies macht die Wirkung der Steuerung des Schichtwiderstandes in manchen Fällen unzufriedenstellend.
Daher werden bei einem zweiten Beispiel der niederohmige Bereich 5a der Leistungsversorgungsschicht 5, der niederohmige Bereich 6a der Masseschicht 6, der hochohmige Bereich 5b der Leistungsversorgungsschicht 5 und der hochohmige Bereich 6b der Masseschicht 6 nicht durch den Schichtwiderstand, sondern durch die Leitfähigkeit evaluiert (Einheit Ω^–1·m^–1 = S/m).
Die nachfolgende Beschreibung beschreibt das zweite Beispiel unter Bezugnahme auf die 1 bis 5.
Bei der in den 1 und 2 gezeigten Anordnung ist der Umfang der inneren hochleitfähigen Bereiche 5a und 6a (nachstehend als der „hochleitfähige Bereich a" bezeichnet, wenn gemeinsam benannt) der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 jeweils von den niederleitfähigen Bereichen 5b und 6b umgeben (nachstehend als der „niederleitfähige Bereich b" bezeichnet, wenn gemeinsam benannt), die im Vergleich zu dem hochleitfähigen Bereich a eine relativ niedrige Leitfähigkeit besitzen. Wenn die Leitfähigkeit in dem hochleitfähigen Bereich a gleich σ1 ist und wenn die Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich b gleich σ2 ist, dann ist es bevorzugt, wenn eine Leitfähigkeitsdifferenz σ1 – σ2 gleich 1 × 10⁷ Ω^–1·m^–1 oder größer ist, und insbesondere 2 × 10⁷ Ω^–1·m^–1 oder größer.
Der hochleitfähige Bereich a der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 ist aus leitfähigen Materialien bzw. Leitern wie Cu, W und Mo hergestellt, die typischerweise als Leitermaterialien für die Leiterplatte verwendet worden sind. Um einen Spannungsabfall aufgrund eines Leiterverlustes zu verringern, ist eine höhere Leitfähigkeit bevorzugter, und eine gewünschte Leitfähigkeit beträgt 1,0 × 10⁷ Ω^–1·m^–1 oder größer. Ferner ist eine Rauigkeit an der Schnittstelle zwischen der Leiterschicht (hochleitfähiger Bereich a) und dem dielektrischen Substrat 2 vorzugsweise 0,5 μm oder kleiner, und insbesondere bevorzugt 0,1 μm oder kleiner, da eine zu raue Oberfläche für hohe Frequenzen einen Widerstandswert erhöht.
Andererseits ist die Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich b vorzugsweise in einem Bereich von 70 Ω^–1·m^–1 bis 5 × 10⁶ Ω^–1·m^–1. Dies deswegen, weil dann, wenn die Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich b gleich 5 × 10⁶ Ω^–1·m^–1 oder größer ist, die Leistungsfähigkeit zum Absorbieren von hochfrequentem Strom zu schlecht wird, wohingegen dann, wenn die Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich b gleich 70 Ω^–1·m^–1 oder kleiner ist, ein hochfrequenter Strom nicht absorbiert sondern reflektiert wird. Der Effekt des Absorbierens eines hochfrequenten Stromes ist insbesondere groß, wenn die Leitfähigkeit in einem Bereich von 100 Ω^–1·m^–1 oder bis 1 × 10⁴ Ω^–1·m^–1 ist.
Generell variiert der Skin-Widerstandswert in dem Hochfrequenzbereich von 1 GHz oder darüber mit der Oberflächenrauigkeit des Leiters. Dies liegt daran, weil ein Strom in der Nähe der Oberfläche des Leiters fließt, wenn die Frequenz hoch ist, und der Pfad, über den ein hochfrequentes Signal wandert, verlängert sich mit steigender Oberflächenrauigkeit des Leiters, wodurch ein Widerstandswert erhöht wird. Wenn bspw. die Oberflächenrauigkeit 3-fach so groß ist wie die Skin-Tiefe, erhöht sich der Skin-Widerstandswert um etwa das 2-fache. Im Falle von Kupfer beträgt die Skin-Tiefe etwa 0,7 μm für ein Signal von 10 GHz, und wenn die Oberflächenrauigkeit auf 2 μm oder größer eingestellt wird, erhöht sich der Skin-Widerstandswert um etwa das 2-fache.
Demzufolge kann das hochfrequente Rauschen durch Erhöhen der Rauigkeit an der Schnittstelle zwischen dem niederleitfähigen Bereich b und dem dielektri schen Substrat 2 um das 2- oder Mehrfache erhöht werden, insbesondere um das 3- oder Mehrfache als die Größe wie die Skin-Tiefe, und zwar bei der höchsten Frequenz eines Signals, das zu der Leiterplatte übertragen wird.
Die Skin-Tiefe soll vorliegend ein Parameter sein, der eine Tiefe darstellt, bei der die Intensität des magnetischen Feldes innerhalb des Leiters das 0,368-fache (1/e) eines Wertes an der Schnittstelle des Leiters erreicht, und lässt sich durch die folgende Gleichung (1) ausdrücken: δ = (2/ωμσ)1/2 (1)wobei

δ:: Skin-Tiefe
ω:: Winkelfrequenz (ω = 2πf)
f:: Frequenz
μ:: magnetische Permeabilität
δ:: Leitfähigkeit

Bei der obigen Anordnung breitet sich ein in dem Halbleiter-Bauteil 4 erzeugter hochfrequenter Strom von dem Stromanschluss 4a und dem Masseanschluss 4b zu dem hochleitfähigen Bereich 5a der Leistungsversorgungsschicht 5 und dem hochleitfähigen Bereich 6a der Masseschicht 6 aus und wird in dem niederleitfähigen Bereich b der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 absorbiert. Demzufolge tritt weder eine Resonanz auf noch wird eine residente Welle in der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 erzeugt, und es ist demzufolge möglich, eine Varianz der Spannung klein zu halten, wohingegen Strahlungsrauschen reduziert wird.
Zum Bilden des niederleitfähigen Bereiches b ist ein Verfahren des Hinzugebens eines anorganischen Pulvers zu der Leiterschicht geeignet, die den niederleitfähigen Bereich b bildet. Die Menge des anorganischen Pulvers beträgt vorzugsweise 10 Gew.-% oder mehr basierend auf dem Gesamtgewicht. Anorganische Pulver, die aus Bestandteilen zusammengesetzt sind, die ähnlich oder identisch sind zu jenen, die das dielektrische Substrat bilden, sind im Hinblick auf Adhäsion oder dergleichen geeignet.
Ein konkretes Verfahren zum Bilden des niederleitfähigen Bereiches ist wie folgt.
Für den Fall, dass das dielektrische Substrat aus Keramik hergestellt ist, wie Aluminiumoxid und Glaskeramik, wird Pulver aus Rohmaterialien aus dem vorstehenden in eine Ausgangslage („green sheet") ausgebildet, und zwar durch eine bekannte Lagenbildungstechnik, wie die Abstreif- oder Rakeltechnik.
Anschließend wird die Schnittstelle zwischen der Leiterschicht und dem dielektrischen Substrat aufgeraut, und zwar, indem ein Paneel mit einer rauen Oberflächenbearbeitung gegen die Ausgangslage („green sheet") gedrückt wird, und zwar an Abschnitten, die die Umfangsabschnitte der Masseschicht und der Leistungsversorgungsschicht bilden sollen, oder indem grobes Keramikpulver, das aus den gleichen Bestandteilen wie oben jene des dielektrischen Substrates zusammengesetzt ist, an den Umfangsabschnitten der Ausgangslage verteilt bzw. verstreut wird, und indem dann eine Leiterpaste auf die durch eine der vorstehenden Verfahren verarbeitete Fläche bzw. den verarbeiteten Bereich aufgebracht wird, und zwar durch Druckbeschichtung („print coating").
Ferner wird grobes Keramikpulver, das aus den Hauptbestandteilen des dielektrischen Substrates oder den gleichen Bestandteilen wie jene des dielektrischen Substrates zusammengesetzt ist, zu der Leiterpaste hinzugegeben, und die sich ergebende Leiterpaste wird auf den Abschnitt aufgebracht, der den niederleitfähigen Bereich b bildet, und zwar durch Druckbeschichtung. Eine Menge des hinzugegebenen Keramikpulvers beträgt vorzugsweise 10 Gew.-% oder mehr, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht der Leiterpaste.
Alternativ hierzu kann die Leitfähigkeit des niederleitfähigen Bereiches b neben dem oben beschriebenen Verfahren des Hinzugebens von Keramikpulver eingestellt werden, indem die leitfähigen Materialien ausgewählt werden. Beispiele eines Leitermaterials mit einer niedrigen Leitfähigkeit beinhalten: ein niederleitfähiges Material, das hauptsächlich zusammengesetzt ist aus wenigstens einem Material von SnO₂ und LaB₆; und ein Leitermaterial, das aus wenigstens einer Art von Leiter zusammengesetzt ist, der aus Cu, W und Mo ausgewählt ist, und zwar mit einem Gehalt von Re, Ru oder einem dielektrischen Material. Es ist demzufolge möglich, die Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich b zu verringern.
Ferner kann eine Modifikation der Anordnung des niederleitfähigen Bereiches b die Leitfähigkeit darin verringern.
Beispielsweise kann eine scheinbare bzw. ersichtliche Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich b verringert werden, indem eine Vielzahl von Poren 8 vorgesehen wird, wie es in 3A gezeigt ist, indem eine Vielzahl von Nuten 9 vorgesehen wird, wie es in 3B gezeigt ist, durch Streuwiderstände („scattering resistors") 10, wie es in 3C gezeigt ist. Die Leitfähigkeit kann eingestellt werden, in Abhängigkeit von der Größe oder der Anzahl der Poren 8, der Nuten 9 und der Widerstände 10.
Ferner beträgt die Breite des Umfangsabschnittes des niederleitfähigen Bereiches b vorzugsweise 0,1 mm oder mehr. Dies deswegen, weil dann, wenn die Breite des niederleitfähigen Bereiches b zu klein ist, nicht nur die Herstellung schwierig wird, sondern auch die Wirkung des Absorbierens eines hochfrequenten Stromes verringert wird. Die obere Grenze der Breite des niederleitfähigen Bereiches b ist keiner besonderen Auflage unterzogen, solange eine hinreichende Fläche bzw. ein hinreichender Bereich für den hochleitfähigen Bereich a sichergestellt werden kann. Es ist jedoch anzumerken, dass die Wirkung ausgehend von einem Punkt, bei dem die Breite 30 mm überschreitet, im Wesentlichen die gleiche ist.
Was eine Anordnung eines Verbindungsabschnittes des hochleitfähigen Bereiches a und des niederleitfähigen Bereiches b angeht, so ist es für den Fall, dass diese Bereiche aus vollkommen unterschiedlichen Leitermaterialien hergestellt sind, eine Anordnung, wie sie in den 4B oder 4C gezeigt ist, bei der ein Leitermaterial a1, das den hochleitfähigen Bereich a bildet, und ein Leitermaterial b1, das den niederleitfähigen Bereich b bildet, so angeordnet werden, dass sie sich einander überlappen, gegenüber einer Anordnung bevorzugt, wie sie in 4A gezeigt ist, bei der der hochleitfähige Bereich a und der niederleitfähige Bereich b so angeordnet werden, dass sie sich überhaupt nicht überlappen. Ferner kann für den Fall, dass die Leistungsversorgungsschicht 5 und die Masseschicht 6 an der Oberflächenschicht der Leiterplatte gebildet sind, das Leitermaterial b1, das den niederleitfähigen Bereich b bildet, das Leitermaterial a1, das den hochleitfähigen Bereich a bildet, vollständig bedecken, wie es in 4D gezeigt ist. Bei der Anordnung, die in 4D gezeigt ist, fließt ein Strom durch den hochleitfähigen Bereich a zu der Seite, die das dielektrische Substrat 2 berührt, was verhindert, dass die Leitfähigkeit abfällt.
Ferner kann, wie es in 4E gezeigt ist, für den Fall, dass die Leistungsversorgungsschicht 5 und die Masseschicht 6 innerhalb des Substrates gebildet sind, eine Anordnung getroffen werden, derart, dass der hochleitfähige Bereich a an den jeweils gegenüberliegenden Flächen der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 ausgebildet wird, und dass der niederleitfähige Bereich b so ausgebildet wird, dass er den Bereich a vollständig bedeckt. In diesem Fall muss der Durchkontaktierungsleiter 7 vorgesehen werden, um eine Verbindung zu dem hochleitfähigen Bereich a herzustellen.
Die 5A bis 5C sind Ansichten weiterer konkreter Beispiele der Leistungsversorgungsschicht und der Masseschicht der Leiterplatte.
Wie es in 5A gezeigt ist, kann eine Anordnung getroffen werden, derart, dass die Leistungsversorgungsschicht 5 und die Masseschicht 6 in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt werden und der niederleitfähige Bereich b an dem Umfang von jedem hochleitfähigen Bereich a gebildet ist. Wie es in 5B gezeigt ist, kann der niederleitfähige Bereich b an dem Umfang des hochleitfähigen Bereiches a in regelmäßigen Intervallen x ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Betrag der Absorption von Rauschen mit einem steigendem Verhältnis des Intervalls x in Bezug auf die Länge des Umfanges reduziert, und aus diesem Grund ist eine Summe der Intervalle x vorzugsweise 1/3 oder weniger als die Gesamtlänge des Umfanges.
Zusätzlich kann, wie es in 5C gezeigt ist, der niederleitfähige Bereich b aus Bereichen b1 bis b3 zusammengesetzt sein, die jeweils eine unterschiedliche Leitfähigkeit besitzen. Wenn man in diesem Fall annimmt, dass σa die Leitfähigkeit in dem hochleitfähigen Bereich a ist und dass σb1, σb2 und σb3 die Leitfähigkeiten in den Bereichen b1, b2 bzw. b3 sind, dann ist es bevorzugt, eine solche Anordnung zu treffen, dass die Leitfähigkeiten von innen nach außen die folgende Ungleichung erfüllen: σa > σb1> σb2 > σb3. Ferner kann jeder der Bereiche b1, b2 und b3 auf eine solche Art und Weise angeordnet sein, dass die Leitfähigkeit von innen nach außen kontinuierlich variiert.
Ferner kann die Oberfläche des dielektrisches Substrates 2 in dem niederleitfähigen Bereich b eine sich wiederholende Form besitzen, wie ein Rechteck, wie es in 7A gezeigt ist, ein Dreieck, wie es in 7B gezeigt ist, und eine abgerundete Form, wie sie in 7C gezeigt ist, oder kann ein unregelmäßiges konkaves oder konvexes Muster aufweisen, wie es in 7D gezeigt ist, und zwar dann, wenn das anorganische Pulver der Leiterschicht hinzugefügt ist.
Ein Material des dielektrischen Substrates 2 und Materialien der Schaltungsverdrahtungsschicht 3 und der Durchkontaktierungsleiter 7 können das gleiche sein wie jene, die in der ersten Ausführungsform verwendet wurden.
(Beispiel)
Die nachfolgende Beschreibung beschreibt im Detail ein Beispiel einer Leiterplatte unter Bezugnahme auf die 8A und 8B. Bei der Leiterplatte des vorlie genden Beispiels wurde als ein dielektrisches Substrat 11 ein gesinterter Körper aus Aluminiumoxid verwendet. Zunächst wurde ein Brei vorbereitet, indem durch Beimischen ein organisches Bindemittel, ein Plastifizierer und ein Lösungsmittel einem gemischten Pulver aus Al₂O₃ beigefügt wurden, das eine mittlere Partikelgröße von 0,2 μm besitzt, wobei 7 Gew.-% eines Sinterhilfsmittels einschließlich von SiO₂, MgO oder CaO bezogen auf das Gesamtgewicht hinzugegeben ist. Anschließend wurde auf den Brei die bekannte Abstreiftechnik angewandt, wobei eine keramische Ausgangslage bzw. ungesinterte Lage („green sheet") mit einer Dicke von etwa 250 μm gebildet wurde. Nachfolgend wurde an einer Position, die als eine Anregungsposition verwendet wird, ein Durchgangsloch bzw. Via 13 ausgebildet, indem in der keramischen Ausgangslage durch eine Perforationstechnik ein Durchgangsloch vorgesehen wurde.
Es wurden adäquate organische Bindemittel, Plastifizierer, Lösungsmittel etc. einem pulvrigen Rohmaterial hinzugefügt, das hauptsächlich aus Wolfram (W) zusammengesetzt ist, und zwar durch Einmischen bzw. Blenden, wodurch eine Metallpaste erhalten wurde. Die so erhaltene Metallpaste wurde in einen Durchgangslochabschnitt in der keramischen Ausgangslage gefüllt, und zwar durch ein Druckverfahren, und wurde auch auf die Oberfläche eines Durchganglochbildungsabschnittes aufgebracht, der in einen Leistungsversorgungsanschluss 14 zu formen war, und zwar durch Druckbeschichtung.
Anschließend wurde die Ausgangslage, die der Druckbeschichtung unterzogen worden ist, in einer reduzierenden Atmosphäre aus einem gemischten Gas aus Wasserstoff (Hz) und Stickstoff (N₂) bei 1600°C kalziniert, wodurch ein Aluminiumoxidsubstrat mit der Länge von 56 mm, einer Breite von 80 mm und einer Dicke von 250 μm erhalten wurde.
Nachfolgend wurde an der Hauptoberfläche des Aluminiumoxidsubstrates eine Masseschicht 15 ausgebildet, und eine Leistungsversorgungsschicht 12 wurde an der Rückseite des gleichen Substrates ausgebildet, und zwar durch die folgenden Verfahren. Bei Ausbildung des niederleitfähigen Bereiches b wurde eine konstante Breite von 4 mm vorgegeben. Anschließend wurden Beispiele #1 bis #10 auf die folgende Art und Weise erhalten.
Bei dem Beispiel #1 wurden sowohl die Masseschicht 15 als auch die Leistungsversorgungsschicht 12 aus einer Cu-Paste gebildet, und zwar durch Druckbeschichtung, ohne den niederleitfähigen Bereich zu bilden, und bei 900°C gebacken.
Bei den Beispielen #2 bis #10 wurden ein hochleitfähiger Bereich 15a der Masseschicht 15 und ein hochleitfähiger Bereich 12a Leistungsversorgungsschicht 12 aus einer Cu-Paste gebildet, und zwar durch Druckbeschichtung, und bei 900°C gebacken. Hierbei wurde, wie es in 8B gezeigt ist, die Druckbeschichtung an und um den Leistungsversorgungsanschluss 14 herum weggelassen, der aus Wolfram in dem hochleitfähigen Bereich 15a der Masseschicht 15 vorgeformt wurde. Nachfolgend wurde eine Metallpaste, die vorbereitet wurde durch Hinzugeben eines Aluminiumoxidbestandteiles zu Cu, Cu-W, Cu-Ni, oder LaB₆ nach Notwendigkeit in einem Verhältnis, das in Tabelle 2 unten angegeben ist, an dem Umfang der hochleitfähigen Bereiche 15a und 12a der Masseschicht 15 bzw. der Leistungsversorgungsschicht 12 aufgedruckt, und zwar auf eine solche Art und Weise, dass sie die hochleitfähigen Bereiche 15a und 12a überlappte, wie es in 4C gezeigt ist, und anschließend bei 900°C gebacken, wodurch die niederleitfähigen Bereiche 15b und 12b gebildet wurden.
Ferner wurde bei den Beispielen #4 bis #10 die Oberfläche des dielektrischen Substrates mechanisch aufgeraut, indem ein Paneel mit einer rauen Oberflächenbearbeitung gegen das dielektrische Substrat gedrückt wurde, und zwar an Abschnitten, aus denen die niederleitfähigen Bereiche 12b und 15b zu bilden waren (Oberflächenbearbeitungsanpressung).
Ferner wurde bei dem Beispiel #8 der niederleitfähige Bereich nur in der Leistungsversorgungsschicht (D) gebildet, und in dem Beispiel #9 wurde der niederleitfähige Bereich nur in der Masseschicht (G) gebildet.
Die Spitze eines Wafer-Fühlers 18 wurde in Kontakt gebracht mit dem Leistungsversorgungsanschluss 14 und dem Masseschicht 16, die an Anregungspositionen in den Evaluations-Leiterplatten auf Aluminiumoxidbasis der Beispiele #1 bis #10 vorgesehen waren, und es wurde eine Rückflussdämpfung („return loss") (S11) durch einen Netzwerkanalysator in einem Frequenzbereich von 1 GHz bis 40 GHz gemessen. Hierbei erwies sich das Beispiel mit –5 dB oder niedriger in einem Frequenzbereich von 20 GHz bis 30 GHz als der größte Wert von S11 als wirksam beim Steuern der Varianz der Spannung.
Die Rauigkeit (Ra: Oberflächenrauigkeit) an der Schnittstelle zwischen dem dielektrischen Substrat und der Leiterschicht in dem niederleitfähigen Bereich wurde gemessen unter Verwendung eines BEM (Relektionselektronenbild) eines scannenden Elektronenmikroskops. Die Skin-Tiefe wurde auf 3,4 μm eingestellt, welches der Wert von Cu bei einer Frequenz von 500 MHz ist (die höchste Frequenz eines Signals, das an die Leiterplatte übertragen wird). In der unten stehenden Tabelle 2 ist ein Verhältnis der Oberflächenrauigkeit und der Skin-Tiefe in der Spalte „Oberflächenrauigkeit/Skin-Tiefe" angegeben.

Die Leitfähigkeit des Leiters, der den niederleitfähigen Bereich bildet, wurde gemessen, indem ein Substrat mit einem Leitungspfad mit einer Breite von 2 mm und einer Länge von 30 mm an einer Oberfläche einer 0,2 mm dicken dielektrischen Schicht hergestellt wurde und indem ein Widerstandswert des Leitungspfades durch ein 4-Anschluss-Messverfahren gemessen wurde. Die Dicke des Leitungspfades wurde gemessen durch Beobachten des Querschnittes mittels eines metallurgischen Mikroskopes. Tabelle 2

#	Material des Bereiches niedriger Leitfähigkeit	Oberflächen-Rauigkeit/Skin-Tiefe	Oberflächenbearbeitungsanpressung	Anorganische Materialien zur Leiterschicht hinzugefügt Gew.-%	Gebildeter Abschnitt	Leitfähigkeit Ω^–1·m^–1	S11 dB
*1	Cu	0,95	X	3	-	3,0 × 10⁷	–1,21
*2	Cu	1,64	X	8	D, G	1,7 × 10⁷	–3,28
*3	Cu-W	0,68	X	3	D, G	4,7 × 10⁶	–4,71
4	Cu-W	2,73	O	8	D, G	4,7 × 10⁶	–5,02
5	Cu-W	2,23	O	20	D, G	4,4 × 10⁶	–6,42
6	Cu-Ni	2,11	O	20	D, G	8,8 × 10⁵	–8,02
7	LaB₆	2,58	O	20	D, G	4,8 × 10³	–13,56
8	LaB₆	2,74	O	20	D	5,3 × 10³	–12,39
9	LaB₆	2,71	O	20	G	5,1 × 10²	–8,39
*10	LaB₆	2,41	O	20	D, G	5,1 × 10¹	–4,62

*: Vergleichsbeispiel D: Leistungsversorgungsschicht G: Masseschicht

Tabelle 2 zeigt, dass die Rückfügungsdämpfung S11 bei den Beispielen #4 bis #9 um 5 dB oder mehr gedämpft wurde, in denen der niederleitfähige Bereich gebildet war, was anzeigt, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt worden ist.
Im Gegensatz hierzu betrug die Rückfügungsdämpfung bei dem Beispiel #1 weniger als 5 dB, bei dem der niederleitfähige Bereich nicht gebildet war.
Selbst wenn die Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich in einer adäquaten Spanne war, wurde eine zufriedenstellende Wirkung nicht erzielt, wenn die „Oberflächenrauigkeit/Skin-Tiefe" kleiner ist als das 2-fache bzw. 2, wie in den Beispielen #2 und #3, oder wenn die Leitfähigkeit in dem niederleitfähigen Bereich zu gering war, wie in dem Beispiel #10. In Anbetracht des Vorstehenden versteht sich, dass es notwendig ist, das obige Verhältnis auf zwei oder mehr bzw. das 2- oder Mehrfache einzustellen, und zwar in einem Frequenzbereich von 1 bis 40 GHz.
(Ausführungsform)
Die folgende Beschreibung beschreibt eine konkrete Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
9 ist ein Querschnitt einer Leiterplatte und 10 ist eine Ansicht eines Musters einer Leistungsversorgungsschicht in der Leiterplatte der 9.
In der in 9 gezeigten Leiterplatte 1 ist eine Schaltungsverdrahtungsschicht 3 zur Signalübertragung an der Oberfläche eines dielektrischen Substrates 2 ausgebildet, und ein Halbleiter-Bauteil 4, das als eine digital arbeitende elektronische Komponente dient, wie eine integrierte CMOS-Schaltung, ist an der Oberfläche der Leiterplatte 1 montiert und mit der an der Oberfläche vorgesehenen Schaltungsverdrahtungsschicht 3 verbunden (dieser Verbindungszustand ist nicht dargestellt). Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Eingangs-/Ausgangs-Anschluss.
Zusätzlich hierzu sind innerhalb des dielektrischen Substrates 2 eine Leistungsversorgungsschicht 5 und eine Masseschicht 6 ausgebildet. Ein Leistungsversorgungsanschluss 4a und ein Masseanschluss 4b des Halbleiter-Bauteils 4 sind elektrisch mit der Leistungsversorgungsschicht 5 bzw. der Masseschicht 6 verbunden, und zwar über Durchkontaktierungsleiter 7, die durch das dielektrische Substrat 2 hindurch ausgebildet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind es, wie es in 10 gezeigt ist, Hauptcharakteristika, dass die Leistungsversorgungsschicht 5 und/oder die Masseschicht 6 in einen Bereich A mit wenigstens einer Verbindung 7a zu dem Durchkontaktierungsleiter 7, der als ein Verbindungskörper dient, und einen Bereich B des Restes getrennt sind, und zwar durch einen Hochimpedanz-Streifen C. In der Zeichnung ist ein erster Bereich A (nachstehend einfach als „Bereich A" bezeichnet), der mit einer digital arbeitenden elektronischen Komponente verbunden ist, in der Nähe der Mitte der Leiterplatte 1 gebildet, und ein zweiter Bereich B (nachstehend einfach als der „Bereich B" bezeichnet), ist an beiden Seiten des Bereiches A auf eine solche Art und Weise gebildet, dass der Eingangs-/Ausgangs-Anschluss 21 mit dem Bereich B verbunden oder in der Nähe des Bereiches B vorgesehen ist. Zwischen diesen Bereichen A und B ist ein Hochimpedanz-Streifen C vorgesehen.
Wenn man bspw. die Aufmerksamkeit auf die Leistungsversorgungsschicht 5 richtet, breitet sich gemäß der obigen Anordnung ein hochfrequenter Strom, der in dem Halbleiter-Bauteil 4 erzeugt wird, zu dem Bereich A der Leistungsversorgungsschicht 5 über den Leistungsversorgungsanschluss 4a und den Durchkontaktierungsleiter 7 aus und wird in dem Hochimpedanz-Streifen C absorbiert und gedampft, der vorgesehen ist, den Bereich A zu umgeben. Dies ermöglicht es, die Varianz des Potentials des Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 in dem Bereich B, der mit dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss 21 verbunden ist, zu steuern, wodurch es ermöglicht wird, Strahlungsrauschen von dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss 21, einem Kabel oder dergleichen zu reduzieren.
Wie es in 10 gezeigt ist, ist der Hochimpedanz-Streifen C aus einem hochohmigen Streifen C1 und einem niederohmigen Streifen C2 zusammengesetzt. Es ist bevorzugt, den hochohmigen Streifen C1 kammartig oder in Spiralen auszubilden, um hochfrequentes Rauschen in einem schwer zu absorbierenden Modus effektiv zu absorbieren und zu dämpfen. Ferner ist es bevorzugt, den niederohmigen Streifen C2 in Mäandern (fächerartig, zickzackartig) oder in Spiralen auszubilden.
Zusätzlich hierzu ist der hochohmige Streifen C1 an dem gesamten Umfangsabschnitt der Leistungsversorgungsschicht 5 vorgesehen.
Durch kammartiges oder spiralförmiges Formen des hochohmigen Streifens C1 wird der niederohmige Streifen C2, der zwischen den hochohmigen Streifen C1 gebildet ist, in Mäandern oder Spiralen geformt. Dies gibt Anlass zu einer starken Induktanzkomponente und macht es für hochfrequentes Rauschen schwierig, sich von dem Bereich A zu dem Bereich B hin auszubreiten. Demzufolge ist es möglich, die Varianz der Spannung in dem Bereich B merklich zu steuern.
Obgleich die Bereiche A und B im Hinblick auf hohe Frequenzen durch den Hochimpedanz-Streifen C getrennt sind, wird dazwischen durch den niederohmigen Streifen C2 eine Verbindung eingerichtet, der den Hochimpedanz-Streifen C bildet, um es zu erlauben, dass ein Gleichstrom oder ein niederfrequenter Strom hindurchgeht.
Die Leistungsversorgungsschicht 5, die Masseschicht 6 und der niederohmige Streifen C2, der den Hochimpedanz-Streifen C bildet, sind vorzugsweise aus Leitermaterialien hergestellt, die hauptsächlich zusammengesetzt sind aus wenigstens einer Art von Element, das aus Cu, W und Mo ausgewählt ist, um ein Beispiel zu nennen, wobei es sich hierbei um generell verwendete Leitermaterialien handelt.
Andererseits besitzt der hochohmige Streifen C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C einen relativ hohen Schichtwiderstand im Vergleich zu den Leitermaterialien, die den niederohmigen Streifen C2 und die anderen Komponenten einschließlich der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 bilden. Wenn man R1 als den Schichtwiderstands des Leitermaterials annimmt, das die Bereiche A und B bildet, und wenn man R2 als den Schichtwiderstand in dem hochohmigen Streifen C1 annimmt, dann ist es bevorzugt, wenn eine Differenz R2 – R1 des Schichtwiderstandes 0,08 Ω/☐ oder größer ist, und insbesondere 0,48 Ω/☐ oder größer.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Wert des Schichtwiderstandes des hochohmigen Streifens C1 in einem Bereich von 0,01 Ω/☐ bis 10.000 Ω/☐ liegt. Dies deswegen, weil dann, wenn der Schichtwiderstand des hochohmigen Streifens C1 niedriger ist als 0,01 Ω/☐, die Absorptions- und Dämpfungseigenschaft zur Bildung des Hochimpedanz-Streifens C zu schlecht wird, wohingegen dann, wenn der Schichtwiderstand in dem hochohmigen Streifen C1 10.000 Ω/☐ überschreitet, Rauschen nicht absorbiert, sondern reflektiert wird. Insbesondere ist die geeignetste Spanne des Wertes des Schichtwiderstandes des hochohmigen Streifens C1 von 0,5 Ω/☐ bis 100 Ω/☐.
Bei der vorliegenden Erfindung ist als ein konkretes Verfahren zum Bilden des hochohmigen Streifens C1 bevorzugt, den hochohmigen Streifen C1 aus einem Leitermaterial zu bilden, das einen höheren Widerstandswert hat als jenes des niederohmigen Streifens C2. Beispiele derartiger Leitermaterialien mit einem höheren Widerstandswert beinhalten ein Widerstandsmaterial, das hauptsächlich aus wenigstens einem Material von SnO₂ und LaB₆ zusammengesetzt ist, und ein Leitermaterial, das aus wenigstens einer Art von Leiter hergestellt ist, der ausgewählt ist aus Cu, W und Mo, und zwar mit einem Gehalt von wenigstens einem Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Re, Ru besteht, und einem dielektrischen Material.
Ferner ist die Streifenbreite des hochohmigen Streifens C1, der den Hochimpedanz-Streifen C bildet, vorzugsweise 0,1 mm oder größer. Dies liegt daran, weil dann, wenn die Breite des hochohmigen Streifens C1 zu klein ist, nicht nur dessen Herstellung schwierig wird, sondern auch die Wirkung des Reduzierens von Rauschen verringert wird. Die obere Grenze der Streifenbreite des hochohmigen Streifens C1 unterliegt keiner besonderen Auflage, solange die Bereiche A und B sichergestellt werden können. Es ist jedoch anzumerken, dass die Wirkung ausgehend von dem Punkt, bei dem die Streifenbreite 30 mm überschreitet, die Wirkung im Wesentlichen dieselbe ist.
Der hochohmige Streifen C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C wird kontinuierlich mit dem niederohmigen Streifen C2 und den Bereichen A und B der Leistungsversorgungsschicht 5 und der Masseschicht 6 ausgebildet, um eine elektrische Verbindung herzustellen.
Die 11 bis 15 sind Ansichten weiterer konkreter Ausführungsformen der Leistungsversorgungsschicht 5.
11 zeigt ein Muster, bei dem der Hochimpedanz-Streifen, der bei dem in 9 und 10 gezeigten Muster an dem gesamten Umfangsabschnitt der Leistungsversorgungsschicht 5 vorgesehen ist, weggelassen ist.
12 ist eine Ansicht eines Musters, bei dem die Bereiche A und B getrennt sind, und zwar durch Bilden des Bereiches A, der die Verbindung 7a mit der digital arbeitenden elektronischen Komponente aufweist, auf der linken Seite der Platte und durch Ausbilden des Bereiches B, der mit dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss verbunden ist, auf der rechten Seite, wobei der Hochimpedanz-Streifen C in der Mitte angeordnet ist. Der hochohmige Streifen C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C ist kammartig geformt, und die Bereiche A und B sind miteinander durch den niederohmigen Streifen C2 verbunden, der in Mäandern geformt ist und zwischen den kammartigen hochohmigen Streifen C1 vorgesehen ist.
13 ist eine Ansicht eines Musters, bei dem die Bereiche A und B voneinander getrennt sind, indem der Bereich A, der die Verbindung 7a mit der digital arbeitenden elektronischen Komponente aufweist, in der Mitte der Platte angeordnet ist, und indem der Bereich B, der mit dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss verbunden ist, oberhalb und unterhalb des Bereiches A angeordnet ist, wobei der Hochimpedanz-Streifen C an der Oberseite und an der Unterseite des Bereiches A vorgesehen ist. Der hochohmige Streifen C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C ist kammartig geformt, und die Bereiche A und B sind miteinander mittels des niederohmigen Streifens C2 verbunden, der in Mäandern geformt ist und zwischen den kammartigen hochohmigen Streifen C1 vorgesehen ist.
14 ist eine Ansicht eines Musters, bei dem die Bereiche A und B voneinander getrennt sind, indem der Bereich A, der die Verbindung 7a mit der digital arbeitenden elektronischen Komponente aufweist, an der unteren rechten Ecke der Platte angeordnet ist, und indem der Bereich B, der mit dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss verbunden ist, am Rest der Platte vorgesehen ist, wobei der Hochimpedanz-Streifen C den Bereich der unteren rechten Ecke umgibt. Der hochohmige Streifen C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C ist kammartig geformt, und die Berei che A und B sind miteinander mittels des niederohmigen Streifens C2 verbunden, der in Mäandern geformt ist und zwischen den kammartigen hochohmigen Streifen C1 vorgesehen ist.
15 ist eine Ansicht eines Musters, bei dem die Verbindung 7a mit der digital arbeitenden elektronischen Komponente an der Platte an zwei Positionen 7a1 und 7a2 vorgesehen ist, und ein Bereich A1 mit der Verbindung 7a1, ein Bereich A2 mit der Verbindung 7a2 und ein Bereich B, der mit dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss verbunden ist, sind angeordnet. Hierbei sind die zwei Bereiche A1 und A2 von dem Bereich B durch Ausbildung des Hochimpedanz-Streifens C voneinander getrennt, und zwar derart, dass dieser die zwei Verbindungen 7a1 und 7a2 umgibt.
In dem Bereich A1 ist der hochohmige Streifen C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C kammartig geformt, und die Bereiche A1 und B sind miteinander durch den niederohmigen Streifen C2 verbunden, der in Mäandern geformt ist und zwischen den kammartigen hochohmigen Streifen C1 vorgesehen ist. In dem Bereich A2 ist der hochohmige Streifen C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C in Spiralen geformt, und die Bereiche A2 und B sind miteinander durch den niederohmigen Streifen C2 verbunden, der in Spiralen geformt ist.
Beispiele von Materialien, die das dielektrische Substrat 2 bilden, beinhalten dielektrische Materialien mit einem dielektrischen Substrat, das hauptsächlich zusammengesetzt ist aus Aluminiumoxid (Al₃O₃), Keramik, die hauptsächlich zusammengesetzt ist aus Aluminiumnitrit (AlN), Siliziumnitrit (Si₃N₄), Siliziumcarbid (SiC), Mullit (3Al₂O₃·2SiO₂), Glaskeramik, etc.; und organischem Harz, wie Epoxy-Harz und Glas-Epoxy-Kompositmaterialien, Imid-Harz, Amid-Imid-Harz und Harz-Keramik-Kompositen.
Ferner können die Schaltungsverdrahtungsschicht 3 und die Durchkontaktierungsleiter 7 aus Materialien wie Cu, W oder Mo oder einer Aluminium mit den vorstehenden Materialien hergestellt sein.
(Beispiel der Ausführungsform)
Die folgende Beschreibung beschreibt im Detail ein Beispiel der Leiterplatte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 16A und 16B.
Bei der Leiterplatte des vorliegenden Beispiels wurde als ein dielektrisches Substrat 11 ein gesinterter Aluminiumoxidkörper verwendet. Zu Beginn wurde ein Brei vorbereitet durch Hinzugeben mittels Einmischen eines organischen Bindemittels, eines Plastifizierers und eines Lösungsmittels zu einem gemischten Pulver aus Al₂O₃-Pulver, dem 7 Gew.-% eines Sinterhilfsmittels einschließlich von SiO₂, MgO oder CaO hinzugegeben wurde, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht. Die bekannte Abstreiftechnik wurde auf den Brei angewandt, wodurch eine keramische Ausgangslage („green sheet") mit einer Dicke von etwa 300 μm gebildet wurde. Anschließend wurde an einer Position, die als eine Anregungsposition verwendet wird, ein Durchgangsloch 13 vorgesehen, und zwar durch Bereitstellen eines Durchgangsloches in der keramischen Ausgangslage mittels eines Mikrobohrers.
Adäquate organische Bindemittel, Plastifizierer, Lösungsmittel etc. wurden einem pulvrigen Rohmaterial hinzugegeben, das hauptsächlich aus Wolfram (W) zusammengesetzt war, und zwar mittels Einmischen bzw. Blenden, wodurch eine Metallpaste erhalten wurde. Die Metallpaste, die so erhalten wurde, wurde in einen Durchgangslochabschnitt in der keramischen Ausgangslage eingefüllt und auch aufgebracht, und zwar durch Drucksbeschichtung.
Anschließend wurde die Ausgangslage in einer reduzierenden Atmosphäre eines gemischten Gases aus Wasserstoff (H₂) und Stickstoff (N₂) bei etwa 1600°C kalziniert, wodurch eine Leiterplatte auf der Basis von Aluminiumoxid mit der Länge von 56 mm, einer Breite von 80 mm und einer Dicke von 250 μm erhalten wurde.
Eine Masseschicht 15 wurde an der Hauptoberfläche der auf Aluminiumoxid basierenden Leiterplatte gebildet, und eine Leistungsversorgungsschicht 12 wurde an der Rückseite der Platte gebildet. Hierbei wurde unter der Annahme, dass ein Bereich A, der mit einer digital arbeitenden elektronischen Komponente verbunden ist, an der Mitte der Platte gebildet wurde, und ein Bereich B, der mit einem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss verbunden ist, oberhalb und unterhalb des Bereiches A gebildet wurde, ein Hochimpedanz-Streifen C an der Oberseite und der Unterseite des Bereiches A gebildet. In dem Hochimpedanz-Streifen C wurde der hochohmige Streifen C1 in Spiralen geformt. Als die Streifenbreite des hochohmigen Streifens C1 in dem Hochimpedanz-Streifen C wurde eine konstanten Breite von 3 mm angegeben. Die Beispiele #1 bis #11 wurden auf die obige Weise erhalten.
Bei dem Beispiel #1 wurden sowohl die Masseschicht 15 als auch die Leistungsversorgungsschicht 12 aus einer Cu-Paste mittels Druckbeschichtung gebildet, und zwar ohne Formen des Hochimpedanz-Streifens, und bei 900°C gebacken.
Bei den Beispielen #2 bis #11 wurden die Bereiche A und B und der niederohmige Streifen C2 in dem Hochimpedanz-Streifen C aus einer Cu-Paste mittels Druckbeschichtung gemäß dem in 16C gezeigten Muster geformt und bei 900°C gebacken. Hierbei wurde in der Masseschicht 15 die Druckbeschichtung an dem Leistungsversorgungsanschluss 14 und um diesen herum weggelassen, der mit dem Durchkontaktierungsleiter 13 verbunden ist, wie es in 16A gezeigt ist, und die Masseschicht 15 wurde bei 900°C gebacken. Anschließend wurde eine Widerstandspaste mit Cu-Ni, LaB₆ oder SnO₂ auf die Leistungsversorgungsschicht 12 gedruckt, und zwar derart, dass sich das Muster des hochohmigen Streifens C1, der in 16C gezeigt ist, mit dem niederohmigen Streifen C2 überlappte, und die Schicht wurde bei 900°C gebacken, wodurch der hochohmige Streifen C1 gebildet wurde.
Bei dem Beispiel #10 wurde der Hochimpedanz-Streifen mit dem gleichen Muster in sowohl der Leistungsversorgungsschicht (D) und der Masseschicht (G) gebildet, und in dem Beispiel #11 wurde der Hochimpedanz-Streifen nur in der Masseschicht (G) gebildet und die Leistungsversorgungsschicht wurde nur mit dem Leitermuster (Cu) versehen.
Anschließend wurde die zentrale Achse bzw. zentrale Ader 17a eines Koaxialkabels 17 fest mit dem Leistungsversorgungsanschluss 14 verbunden, und zwar durch Lötmittel 19, der an dem Anregungspunkt in jeder Leiterplatte vorgesehen war, die auf die obige Weise erhalten wurde. Ferner wurde ein Masserohr bzw. Außenleiter 17b des Koaxialkabels fest mit einem Masseanschluss 16 verbunden, der im Inneren der Masseschicht 15 vorgesehen war, und zwar durch das Lötmittel 19.

Aus dem Koaxialkabel wurde in jede Leiterplatte, die so hergestellt worden ist, eine Sinuswelle von 30 MHz bis 1000 MHz eingegeben, und es wurde eine größte Potentialdifferenz in einem Frequenzbereich von 30 MHz bis 1000 MHz gemessen, indem ein Hochimpedanz-Messfühler in Kontakt mit dem Bereich B der Masseschicht 15 gebracht wurde, und zwar an einer Position, wo eine Varianz der Spannung ihr Maximum erreichte. Anschließend wurde ein Verhältnis der größten Potentialdifferenz in jeder Leiterplatte bei einer Basis von 1 unter Bezugnahme auf die größte Potentialdifferenz in dem Beispiel #1, die keinen Hochimpedanz-Streifen besaß, gemessen, und das Ergebnis ist in Tabelle 3 unten angegeben. Tabelle 3

#	Hochohmiger Streifen
#	Material	Gebildeter Abschnitt	Schichtwiderstand (Ω/☐)	Größtes Potentialdifferenzverhältnis
*1	Cu	–	3 × 10^–3	1,00
2	Cu–Ni	D	4 × 10^–2	0,72
3	Cu–Ni	D	1 × 10^–1	0,46
⁴	Cu–Ni	D	8 × 10^–1	0,26
⁵	LaB₆	D	1 × 10¹	0,19
⁶	LaB₆	D	1 × 10²	0,22
⁷	LaB₆	D	1 × 10³	0,44
⁸	LaB₆	D	1 × 10⁴	0,89
⁹	SnO₂	D	1 × 10⁵	0,98
10	LaB₆	D, G	1 × 10¹	0,17
11	LaB₆	G	1 × 10²	0,31

*: Vergleichsbeispiel D: Leistungsversorgungsschicht G: Masseschicht
Schichtwiderstand in dem niederohmigen Streifen (Cu): 3 × 10^–3 Ω/☐

Im Vergleich mit Beispiel #1, bei dem der Hochimpedanz-Streifen nicht ausgebildet war, wurde ein Verhältnis der größten Potentialdifferenz bei den Beispielen #2 bis #11 verringert, bei denen der Hochimpedanz-Streifen ausgebildet war. Insbesondere wurde ein Verhältnis der größten Potentialdifferenz auf einen niedrigen Wert wie 0,5 oder weniger gehalten, und zwar bei den Leiterplatten der Beispiele #1 bis #7, und bei den Beispielen #10 und #11, bei denen der hochohmige Streifen in dem Hochimpedanz-Streifen einen Schichtwiderstand im Bereich von 0,1 Ω/☐ bis 1000 Ω/☐ besaß.

Claims

Leiterplatte (1), auf der ein elektronisches Bauteil (4) angeordnet ist, mit: einem dielektrischen Substrat (2; 11); einer Schaltungsverdrahtungsschicht (3), die an einer Hauptoberfläche und/oder einer rückseitigen Oberfläche des dielektrischen Substrates (2) gebildet ist; einer Energieversorgungsschicht (5; 12), die an einer Hauptoberfläche und/oder einer rückseitigen Oberfläche des dielektrischen Substrates (2; 11) und/oder innerhalb des dielektrischen Substrates (2; 11) gebildet ist; einer Erdungsschicht (6; 15), die an der Hauptoberfläche und/oder der rückseitigen Oberfläche des dielektrischen Substrates (2; 11) und/oder innerhalb des dielektrischen Substrates (2; 11) gebildet ist; und einem Verbinder (7; 13, 14) zum elektrischen Verbinden des elektronischen Bauteils (4) mit der Energieversorgungsschicht (5; 12) und des elektronischen Bauteils (4) mit der Erdungsschicht (6; 15), dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide der Energieversorgungsschicht (5; 12) und der Erdungsschicht (6; 15) mittels eines Hochimpedanz-Streifens (C) in einen ersten Bereich (A) und einen zweiten Bereich (B) geteilt sind; und der erste Bereich (A) eine Verbindung (7a) zu dem Verbinder (7) aufweist, der Hochimpedanz-Streifen (C) aus einem hochohmigen Streifen (C1) und einem niederohmigen Streifen (C2) besteht, der Schichtwiderstandswert R2 des hochohmigen Streifens (C1) in einem Bereich von 0,01 Ω/☐ bis 10000 Ω/☐ liegt, und eine Schichtwiderstandsdifferenz R2 – R1 zwischen dem Schichtwiderstand R1 des Leitermaterials, das den ersten Bereich (A) und den zweiten Bereich (B) bildet, und dem Schichtwiderstand R2 in dem hochohmigen Streifen (C1) 0,08 Ω/☐ oder größer ist.
Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hochohmige Streifen (C1) kammförmig oder spiralförmig ausgebildet ist.
Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der niederohmige Streifen (C2) mäanderförmig oder spiralförmig ausgebildet ist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungsschicht (5; 12) und/oder die Erdungsschicht (6; 15) aus einem Leitermaterial hergestellt sind, das hauptsächlich aus wenigstens einem Element zusammengesetzt ist, das aus Cu, W und Mo ausgewählt ist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der hochohmige Streifen (C1) aus einem Widerstandsmaterial gefertigt ist, das hauptsächlich aus wenigstens einem Material von SnO₂ und LaB₆ zusammengesetzt ist, oder aus einem Leitermaterial gefertigt ist, das aus wenigstens einer Art von Leiter besteht, der aus Cu, W und Mo ausgewählt ist, und zwar mit einem Gehalt von wenigstens einer Art von Element, das aus Re, Ru ausgewählt ist, und einem dielektrischen Material.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochfrequenzschaltung entweder mit dem ersten Bereich (A) oder mit dem zweiten Bereich (B) verbunden ist und eine Niederfrequenzschaltung mit dem anderen Bereich verbunden ist.
Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bereiche (A, B), die mittels des Hochimpedanzstreifens (C) voneinander getrennt sind, durch den niederohmigen Streifen (C2) miteinander verbunden sind, um einen Gleichstrom oder einen niederfrequenten Strom durchzuleiten.