DE10207957A1

DE10207957A1 - Verfahren für hochdichtes Entkoppeln einer Kondensatorplazierung mit geringer Anzahl von Kontaktlöchern

Info

Publication number: DE10207957A1
Application number: DE10207957A
Authority: DE
Inventors: Robert J Blakely; John S Atkinson
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2002-10-02
Also published as: JP3836384B2; US20020172023A1; US6618266B2; JP2002359450A

Abstract

Es wird ein Kondensatorbefestigungsverfahren und eine resultierende, gedruckte Schaltungsplatine, die die Befestigungsdichte sowohl der Kontaktlöcher als auch der Entkopplungskondensatoren steigert, vorgelegt. Die Kontaktlöcher (110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j) werden gemeinschaftlich zwischen den Kondensatoren (104a, 104b, 104c, 104d) verwendet, die an der oberen Fläche (102a) und der unteren Fläche (102b) der gedruckten Schaltungsplatine befestigt sind. Diese Anordnung ermöglicht eine erhöhte Entkopplungskondensatordichte und verhindert das Stromdoppelungsproblem, wenn die gemeinschaftlich verwendeten Kontaktlöcher mit den Kondensatoren verbunden sind, die auf der gleichen Seite der Platine installiert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Kondensatorplazierung in elektronischen Schaltungen und insbesondere auf eine Technik zum gemeinschaftlichen Ver wenden von Kontaktlöchern, die die Kondensatordichte erhöht und die Anzahl von Kontaktlöchern senkt, die für eine Kon densatorplazierung auf einer gedruckten Schaltungsplatine erforderlich sind.

Digitale Schaltungen verbrauchen während dem Schalten hohe Momentanströme. Diese Ströme sind von sehr kurzer Dauer und dauern üblicherweise nur für einen kleinen Bruchteil des Schaltereignisses, während sie von großer Stärke sind. Die sehr schnelle Niedrig-Zu-Hoch- und/oder Hoch-Zu-Niedrig- Anforderung nach Strom während des Schaltens kann für viele digitale Schaltungsentwürfe problematisch sein.

Der gesamte Strom, der durch digitale Vorrichtungen ver braucht wird, wird durch die Schaltungsleistungsversorgung geliefert. Aufgrund der physischen Induktionseigenschaften und der Zeitübertragung können die hohen Momentanströme, die durch digitale Vorrichtung während des Schaltens ge braucht werden, jedoch nicht direkt von der Leistungsver sorgung kommen. Die herkömmliche Lösung ist statt dessen, Kondensatoren in der Nähe der digitalen Vorrichtungen zu plazieren. Diese Kondensatoren wirken als lokale Reservoirs von Ladung, die schnell in der Form von Strom freigegeben werden kann, wenn es der Verbrauch erfordert. Ein üblicher Name für Kondensatoren, die auf diese Weise verwendet wer den, ist "Entkopplungskondensatoren".

Diese Kondensatoren leiden jedoch ebenfalls unter indukti ven Eigenschaften. Während ihre Induktivität viel geringer ist als die der Leistungsversorgung, ist die Induktivität bei sehr schnell schaltenden, digitalen Schaltungen immer noch problematisch. Die übliche Lösung ist es, viele dieser Kondensatoren in einer parallelen Netzstruktur über die Leistungs- und Erdungs-Verbindungen der digitalen Vorrich tungen zu plazieren. Die Gesamtinduktionseigenschaften von parallel kombinierten Kondensatoren neigen zu einer Verrin gerung, während die Kapazität selbst steigt.

Moderne digitale Hochgeschwindigkeitssysteme weisen eines oder mehrere Pakete integrierter Schaltungen (IC = integra ted circuit) auf, die an Fiberglasplatinen befestigt sind, die gedruckte Schaltungsplatinen (PCB = Printed Circuit Board) genannt werden. PCBs sind abwechselnd aus laminier ten Schichten von Fiberglas und Metall, wie z. B. Kupfer, gebildet. Üblicherweise arbeitet jede Schicht entweder als eine Leistungsebene, eine Erdungsebene oder eine Verbin dungsebene, die geführte Metalleitungen zwischen Knoten in der Schaltung bereitstellt.

Bekannte Techniken lehren das Befestigen von Entkopplungs kondensatoren an einer der äußeren PCB-Schichten (d. h. der oberen oder unteren Schicht) und das Verbinden der positi ven und negativen Anschlüsse der Kondensatoren mit einer jeweiligen Leistungs- und Erdungs-Ebene innerhalb der PCB- Platine. Die Verbindungen werden unter Verwendung von Kon taktlöchern hergestellt. Wie in der Technik bekannt ist, werden Kontaktlöcher durch Bohren von Löchern in die PCB und durch galvanisieren der Wände des Lochs mit einem Lei ter, wie z. B. Kupfer, gebildet. Eine gegebene Schicht in der PCB verbindet sich mit einem Kontaktloch, wenn sich das Metall in dieser bestimmten Schicht leitend mit der leiten den Wand des Kontaktloches verbindet. Dementsprechend wird die Metallschicht um die Position geätzt, wo das Kontakt loch gebildet wird, wenn keine Verbindung zu dem Kontakt loch erwünscht ist, um sicherzustellen, daß die Schicht keine leitende Verbindung zu dem Kontaktloch herstellt, wenn keine Verbindung zu dem Kontaktloch erwünscht ist. Ei ne Metalleistungsschicht wird z. B. um jede negative Kon taktlochposition geätzt, die sich mit einer Erdungsebene verbindet, wird jedoch nicht bei positiven Kontaktlochposi tionen geätzt, die sich mit Leistungsebenen verbinden.

Eine große Anzahl von Entkopplungskondensatoren kann prob lematisch sein. Ihre Kosten pro Einheit addieren sich und können Produkte auf dem Markt weniger Wettbewerbsfähig hin sichtlich der Kosten machen. Der physische Raum, der für das Kondensatorgitter auf den PCB-Anordnungen erforderlich ist, kann die Produkte größer machen oder die ICs verla gern, die ansonsten die Merkmale eines Produktes verbes sern. Wenn mehr Kondensatoren zum Entkoppeln digitaler ICs gebraucht werden, müssen diese zusätzlich immer weiter weg von den ICs plaziert werden, die dieselben entkoppeln sol len. Je größer die Distanz eines Entkopplungskondensators von der IC, desto geringer seine Wirkung, was zu immer ge ringerem Nutzen führt.

Die Zuverlässigkeit eines Produktes wird verringert, wenn die Anzahl von Entkopplungskondensatoren steigt. Dies liegt intuitiv an der Tatsache, daß die Wahrscheinlichkeit und Möglichkeit, daß eine Vorrichtung versagt steigt, je mehr Vorrichtungen in einer Schaltung vorhanden sind. Dement sprechend würde ein Steigern der Effektivität der Entkopp lungskondensatoren eine geringere Anzahl und eine höhere Zuverlässigkeit derselben für das Produkt ermöglichen.

Jede Instanz eines Entkopplungskondensators umfaßt mindes tens ein Paar von Kontaktlöchern, die denselben mit der Leistungs- und Erdungs-Ebene verbinden, die innerhalb der gedruckten Schaltungsplatine verlegt sind. Wie vorangehend beschrieben wurde, sind die Kontaktlöcher metallbeschichte te Löcher, die selektiv Kontakt zu den leitenden Schichten auf und innerhalb der Platine herstellen. Die Kontaktlöcher selbst nehmen zusätzlichen PCB-Raum ein. Mehrere Kontaktlö cherpaare pro Entkopplungskondensator senken die Befesti gungsinduktivität auf Kosten von mehr Platinenraum.

Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einem Verfahren zum Plazieren von Kondensatoren mit höherer Dichte und ohne die Induktionsprobleme, die dem bekannten, gemeinschaftlichen Verwenden von Kontaktlöchern zugeordnet sind.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gedruckte Schaltungsplatinen und Verfahren zum Plazieren von Entkopp lungskondensatoren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine gedruckte Schaltungsplatine gemäß Anspruch 1 oder 2 oder durch ein Verfahren zum Plazi eren von Entkopplungskondensatoren gemäß Anspruch 3 oder 7 gelöst.

Gemäß der Erfindung wird eine Technik geschaffen, die es Entkopplungskondensatoren ermöglicht, Kontaktlöcher ohne Erhöhen der nachteiligen Induktionseigenschaften gemein schaftlich zu verwenden. Die neue Verbindungstechnik für eine geteilte Verwendung von Kontaktlöchern ermöglicht ein dichteres Kondensator- und Kontaktloch-Befestigungsmuster.

Gemäß der Erfindung werden Kontaktlöcher zwischen Kondensa toren gemeinschaftlich verwendet, die oben und unten an der PCB befestigt sind. Diese Anordnungen verhindern das Strom dopplungsproblem von bekannten Verfahren zur gemeinschaft lichen Verwendung von Kontaktlöchern, wenn gemeinschaftlich verwendete Kontaktlöcher mit Kondensatoren verbunden sind, die auf derselben Seite der PCB-Platine installiert sind. Bei einem darstellenden Ausführungsbeispiel ist jeder Ent kopplungskondensator durch 4 Kontaktlöcher mit der PCB ver bunden. Dementsprechend beträgt die gesamte Kontaktlochan zahl pro Kondensator ungefähr zwei für eine große Anzahl von Kondensatoren, die gemäß der Erfindung verbunden sind. Durch gemeinschaftliches Verwenden der Kontaktlöcher zwi schen den Kondensatoren, die auf beiden Seiten der PCB be festigt sind, ermöglicht die Erfindung die Vorteile von vier Kontaktlöchern pro Kondensator, während tatsächlich nur ungefähr zwei Kontaktlöcher pro Kondensator implemen tiert sind.

Zusätzliche Kontaktlöcher pro Entkopplungskondensator kön nen implementiert werden, um die Befestigungsinduktivität und den Widerstand zu senken, und dadurch die Effektivität des Entkopplungskondensators zu steigern. Insgesamt sind weniger Entkopplungskondensatoren für eine gegebene Anwen dung erforderlich, da jeder Entkopplungskondensator effek tiver ist als bekannte Entkopplungskondensatoren.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kondensators, der her kömmlich an einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht von zwei Kondensatoren, die herkömmlich an einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt sind und gemeinschaftlich ein Kontakt loch verwenden;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Abschnitts einer ge druckten Schaltungsplatine, die eine Kondensator entkopplungsschaltung gemäß der Erfindung imple mentiert;

Fig. 4 eine Draufsicht einer gedruckten Schaltungsplati ne, die eine Kondensatorentkopplungsschaltung aufweist, die gemäß der Erfindung implementiert ist;

Fig. 5 eine Bodenansicht desselben Abschnitts der ge druckten Schaltungsplatine von Fig. 3 und 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer gedruckten Schaltungs platine, die den Stromfluß eines gemeinschaftlich verwendeten Kontaktloches darstellt; und

Fig. 7 eine Draufsicht eines Entkopplungskondensatorgit ters, das gemäß der Erfindung an einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist.

Die Erfindung wird durch eine kurze Untersuchung des Stands der Technik besser verständlich. Fig. 1 ist eine Seitenan sicht eines Kondensators 4, der auf eine herkömmliche Weise an einer obersten Schicht 2a der gedruckten Schaltungspla tine (PCB) 2 befestigt ist. Wie dargestellt ist, ist der Kondensator 4 eine Vorrichtung mit zwei Anschlußleitungen, die einen ersten Kondensator 6 aufweist, der durch ein di elektrisches Material 5 von einem zweiten Leiter 7 getrennt ist. Jeder jeweilige Leiter 6 und 7 ist elektrisch über ein Lötmittel mit einer jeweiligen Kupferanschlußfläche (hierin ebenfalls bezeichnet als eine "Bahn") 8a und 8b verbunden. Die Bahn ist üblicherweise mit einer oder mehreren zusätz lichen PCB-Schichten (z. B. PCB-Schicht 2b) durch Kontakt löcher 10a, 10b verbunden. Bei dem darstellenden Ausfüh rungsbeispiel ist die Bahn 8a elektrisch mit dem Kontakt loch 10a verbunden, und die Bahn 8b ist elektrisch mit dem Kontaktloch 10b verbunden. Der Kondensator 4 stellt einen elektrischen Kontakt mit den inneren Schichten (z. B. der zweiten Schicht 2b) der PCB 2 durch die Bahnen 8a, 8b auf der ersten PCB-Schicht 2a und dann durch die Kontaktlöcher 10a und 10b her.

Die Entkopplungskondensatoren müssen zusammen installiert sein, um den schnell schaltenden Stromanforderungen der di gitalen Hochgeschwindigkeitsschaltungen gerecht zu werden. Das Versuchen, Raum und Kosten durch gemeinschaftliches Verwenden von Kontaktlöchern zwischen Kondensatoren zu spa ren, senkt üblicherweise die Effektivität jedes Kondensa tors. Fig. 2 zeigt z. B. zwei Kondensatoren 4a und 4b, die an der gedruckten Schaltungsplatine 2 befestigt sind und die jeweils eine positive Anschlußleitung 7a, 7b aufweisen, die sich mit der Bahn 8b verbindet, um ein Kontaktloch 10b gemeinschaftlich zu verwenden. Wie dargestellt ist "sieht" das gemeinschaftlich verwendete Kontaktloch 10b zwischen den beiden Kondensatoren 4 Strom für jeden Kondensator 4a und 4b. Die Ströme für jeden Kondensator 4a und 4b fließen durch das Kontaktloch 10b in die gleiche Richtung, wie durch die Pfeile 12 gezeigt ist. Dies verdoppelt den Strom effektiv, der durch das Kontaktloch 10b fließt, was einen zweifachen Induktionsverlust verursacht und dadurch die Ef fektivität von beiden Kondensatoren 4a und 4b reduziert.

Die vorliegende Erfindung ist ein Kondensatorbefestigungs muster, das die gemeinschaftliche Verwendung von Kontaktlö chern ermöglicht, aber nicht den Induktivitätsverlustprob lemen des Stands der Technik unterliegt. Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts einer gedruckten Schaltungs platine 102, die eine Kondensatorentkopplungsschaltung ge mäß der Erfindung implementiert. Bei dem darstellenden Aus führungsbeispiel von Fig. 3 sind vier Kondensatoren 104a, 104b, 104c und 104d an der PCB 102 befestigt, zwei 104a, 104b, an der obersten Schicht 102a und zwei 104c, 104d an der unteren Schicht 102b der PCB 102. Die Kontaktlöcher werden zwischen den Kondensatoren gemeinschaftlich verwen det, die oben und unten an der PCB 102 befestigt sind. Die se Befestigungsanordnung verhindert das Stromverdoppelungs problem von bekannten Verfahren gemeinschaftlicher Kontakt lochverwendung, wie nachfolgend hierin beschrieben wird, wenn gemeinschaftlich verwendete Kontaktlöcher mit Konden satoren verbunden sind, die auf der gleichen Seite der PCB- Platine installiert sind.

Fig. 4 ist eine Draufsicht des Abschnitts der PCB-Platine 102, die nur die oberste bzw. untere Metallschicht 102a und 102b der PCB-Schaltungsplatine zeigt. Aus dieser Sicht sind nur die zwei Kondensatoren 104a, 104b, die an der obersten Schicht 102a einer PCB 102 befestigt sind sichtbar. Die Kondensatoren 104c und 104d sind an der unteren Metall schicht 102b direkt gegenüber den sichtbaren Kondensatoren 104a und 104b befestigt, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die untere Metallschicht 102b ist derart gezeigt, daß sie unter der obersten Metallschicht 102a liegt. Die Kontaktlöcher 110a, 110d, 110e, 110h und 110i sind jeweils mit einer oder mehreren Leistungsebenen (gezeigt in Fig. 6) der PCB 102 verbunden. Die Kontaktlöcher 110b, 110c, 110f, 110g und 110j sind jeweils mit einer oder mehreren Erdungsebenen (ebenfalls in Fig. 6 gezeigt) der PCB 102 verbunden. Wie dar gestellt ist, ist der positive Anschluß 107a des Kondensa tors 104a über die Kontaktlöcher 110a und 110d verbunden, und der negative Anschluß 106a ist mit den Kontaktlöchern 110c und 110f verbunden. Der positive Anschluß 107b des Kondensators 104b ist mit den Kontaktlöchern 110e und 110h verbunden und der negative Anschluß 106b mit den Kontaktlö chern 110g und 110j.

Fig. 5 ist eine Ansicht von unten des gleichen Abschnitts der gedruckten Schaltungsplatine von Fig. 3 und 4, die wie derum nur die oberste bzw. untere PCB-Platinenmetallschicht 102a bzw. 102b darstellt. Die gezeigte Ansicht erscheint derart, als ob die PCB-Ansicht von Fig. 4 um 180° gedreht wäre und aus der Seite heraustreten würde. Die untere Me tallschicht 102b ist derart dargestellt, daß sie über der obersten Metallschicht 102a liegt. Aus dieser Sicht sind nur die zwei Kondensatoren 104c, 104d, die auf der unteren Schicht 102b der PCB 102 befestigt sind, sichtbar. Die Kon densatoren 104a und 104b sind an der obersten Metallschicht 102b direkt gegenüber den sichtbaren Kondensatoren 104c und 104d befestigt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Wie dargestellt ist, ist der negative Anschluß 106c des Kondensators 104c mit den Kontaktlöchern 110b und 110c verbunden, und dessen positiver Anschluß 107c ist mit den Kontaktlöchern 110b und 110e verbunden. Der negative Anschluß 106d des Kondensators 104d ist mit den Kontaktlöchern 110f und 110g verbunden, und dessen positiver Anschluß 107d mit den Kontaktlöchern 110h und 110i.

Aus den Fig. 4 und 5 wird verständlich, das das positive Kontaktloch 110d durch die Kondensatoren 104a und 104c ge meinschaftlich verwendet wird; das negative Kontaktloch 110c wird durch die Kondensatoren 104a und 104c gemein schaftlich verwendet; das positive Kontaktloch 110e wird durch die Kondensatoren 104b und 104c gemeinschaftlich ver wendet; das negative Kontaktloch 110f wird durch die Kon densatoren 104a und 104d gemeinschaftlich verwendet; das negative Kontaktloch 110g wird durch die Kondensatoren 104b und 104d gemeinschaftlich verwendet und das positive Kon taktloch 110h wird durch die Kondensatoren 104b und 104d gemeinschaftlich verwendet.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht der PCB 102 mit einer einzel nen Leistungsebene 102c und einer einzelnen Erdungsebene 102d, die ebenfalls abgebildet sind, die den Stromfluß ei nes positiven, gemeinschaftlich verwendeten Kontaktloches 110b, 110e oder 110h und eines negativen, gemeinschaftlich verwendeten Kontaktloches 110c, 110f oder 110g darstellt. Ein gemeinschaftlich verwendetes, positives Kontaktloch 110d, 110e, 110h verbindet sich mit der positiven, inneren Kupferleistungsebene 102c der PCB 102. Zu jeder gegebenen Zeit fließt Entkopplungsstrom (gezeigt durch die Pfeile 112a und 112b) durch die Kontaktlöcher 110d, 110e entweder in die oder aus der Leistungsebene 102c aber nie gleichzei tig hinein und hinaus. Dementsprechend ist es für den Ent kopplungsstrom nicht möglich, oben in das Kontaktloch zu fließen und unten heraus oder umgekehrt. Zusätzlich fließt der Strom durch das Kontaktloch von dem oben befestigten Kondensator 104a, 104b direkt in die Leistungsebene 102c, genauso wie der Strom von dem unteren Kondensator 104c, 104d. Kein Abschnitt des Kontaktloches 110d, 110e, 110h weist Strom von beiden Kondensatoren 104a und 104c oder 104b und 104d gleichzeitig auf, außer an der Grenze der Leistungsebene 102c.

Der Induktionsverlust der Leistungsebene 102c ist sehr ge ring verglichen mit der Kontaktlochstruktur. Somit sind jegliche induktive Beiträge an der Grenze der Leistungsebe ne 102c vernachlässigbar und können effektiv ignoriert wer den. Da kein Teil des Kontaktloches 110d, 110e Stromfluß von dem oberen und dem unteren Entkopplungskondensator 104a und 104c oder 104b und 104d zur gleichen Zeit aufweist, sind die Induktionsverluste nie größer als die eines nicht gemeinschaftlich verwendeten Entkopplungskontaktloches.

Das gleiche gilt für negative, gemeinschaftlich verwendete Kontaktlöcher 110c, 110f und 110g. Wie gezeigt ist, verbin det sich das gemeinschaftlich verwendete negative Kontakt loch 110c, 110f, 110g mit einer Erdungsebene 102d der PCB 102. Zu jeder gegebenen Zeit fließt Entkopplungsstrom (ge zeigt bei den Pfeilen 112c und 112d) durch das Kontaktloch 110c, 110f, 110g entweder in die oder aus der Erdungsebene 102d aber nie gleichzeitig hinein und hinaus. Dementspre chend ist es dem Entkopplungsstrom nicht möglich, oben in das Kontaktloch hineinzufließen und unten heraus oder umge kehrt. Zusätzlich fließt der Strom durch das Kontaktloch zu dem oberen befestigten Kondensator 104a, 104c direkt aus der Erdungsebene 102d heraus, wie es der Strom zu den unte ren Kondensator 104c, 104d tut. Kein Abschnitt des Kontakt loches 110c, 110f, 110g weist Strom von beiden Kondensato ren 104a und 104c oder 104b und 104d zur gleichen Zeit auf, außer an der Grenze der Erdungsebene 102d.

Es ist in der Technik bekannt, daß die parallele Kombinati on äquivalenter Induktoren den halben Wert jedes einzelnen Induktors aufweist. Von jedem Kondensatoranschluß ist er sichtlich, daß diese Erfindung zwei identische Kontaktloch strukturen an der PCB-Leistungsebene erzeugt. Dies teilt die Gesamtinduktivität der Kondensatorentkopplungsschaltung nicht genau durch zwei, da die den Kondensator selbst zuge ordnete Induktivität unbeeinflußt ist, aber die Verbin dungsinduktivität reduziert wird. Dies führt zu einer ge ringeren Gesamtinduktivität der Kondensatorentkopplungs schaltung.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung erweitert werden kann, um drei, vier oder sogar mehr Verbindungen zu der (den) Leistungs- oder Erdungs-Ebene(n) pro Kondensator anschluß zu umfassen, um eine weiter reduzierte Verbin dungsinduktivität zu realisieren und daher eine noch größe re Effektivität des Kondensators.

Ein weiterer Vorteil von zwei oder mehr Kontaktlöchern pro Kondensatoranschluß ist eine Reduktion des Kondensatorent kopplungsschaltungswiderstandes. Dieser Vorteil wird auf die gleiche Weise realisiert, wie die Induktivität gesenkt wird. Wenn der Widerstand sinkt wird die Entkopplungseffek tivität gesteigert.

Das in Fig. 3-5 dargestellte Befestigungsmuster kann unend lich wiederholt werden, um das durchschnittliche Kontakt loch-Zu-Kondensator-Verhältnis zu reduzieren. Fig. 7 ist eine Draufsicht eines Entkopplungskondensatorgitters, das gemäß der Erfindung an einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die durch schnittliche Anzahl von Kontaktlöchern pro Kondensator bei einem Vier-Kontaktloch-Verbindungsmuster ein Maximum von drei aufweist und schnell auf annähernd zwei fällt, wenn das Muster wiederholt wird. Dies ist in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Aus der vorangehenden Tabelle wird ersichtlich, daß die An zahl der Kontaktlöcher, die gemäß der vorliegenden Erfin dung bereitgestellt sind, durch den mathematischen Ausdruck 2n + 2 ausgedrückt werden kann, wobei n die Anzahl von ge geneinander geschalteten Kondensatoren ist, die an der ge druckten Schaltungsplatine befestigt sind.

Das Verbindungsmuster für eine erweiterte Anzahl von Kon densatoren ist in Fig. 7 gezeigt, wo fünf Kondensatoren mit ungeraden Zahlen C₁ bis C₉, die an einer Metallschicht be festigt sind, zusammen mit zwanzig Kontaktlöchern L₁ bis L₂₀ identifiziert sind. Aus dem Muster von Fig. 3, 4 und 5 wird verständlich, daß fünf mit geraden Zahlen numerierte Kon densatoren C₂ bis C₁₀ an der anderen Metallschicht an der gegenüberliegenden Seite der gedruckten Schaltungsplatine befestigt sind.

Aus Fig. 7 wird ersichtlich, daß ein erster Anschluß des Kondensators C₁ elektrisch mit den Kontaktlöchern L₁ und L₄ verbunden ist, und daß der zweite Anschluß des Kondensators C₁ mit den Kontaktlöchern L₃ und L₆ verbunden ist. An der gegenüberliegenden Seite der gedruckten Schaltungsplatine ist der erste Anschluß des Kondensators C₂ mit den Kontakt löchern L₂ und L₃ verbunden, und der zweite Anschluß des Kondensators C₂ ist mit den Kontaktlöchern L₄ und L₅ verbun den.

Wird das Muster erweitert, können die Kondensatoranschluß verbindungen zu den Kontaktlöchern wie folgt verallgemei nert werden. Der erste Anschluß jedes Kondensators mit un gerader Zahl i (wobei i eine Anzahl von 1 bis n-1 ist) ist elektrisch mit den Kontaktlöchern verbunden, die mit 2i-1 und 2i+2 numeriert sind. Der zweite Anschluß jedes Konden sators mit ungerader Zahl, i, ist mit den Kontaktlöchern mit den Nummern 2i+1 und 2i+4 verbunden. In ähnlicher Weise ist der erste Anschluß des mit einer geraden Zahl numerier ten Kondensators, i, (wobei i eine Anzahl von 2 bis n ist) elektrisch mit den Kontaktlöchern numeriert durch 21-2 und 21-1 verbunden, und der zweite Anschluß jedes mit einer ge raden Zahl numerierten Kondensators, i, ist mit den Kon taktlöchern 2i und 2i+1 verbunden.

Wie dargestellt ist, sind die Kondensatoren an einer PCB gemäß einem Muster befestigt, das die Befestigungsdichte sowohl der Kontaktlöcher als auch der Entkopplungskondensatoren steigert. Dieses Muster steigert ferner die effektive Anzahl von Kontaktlöchern von zwei auf vier pro Kondensator, wobei sie im Mittel näher bei zwei Kontaktlöchern pro Kondensator für große Muster liegt. Beide Seiten der PCB-Platine werden verwendet, was den erforderlichen Raum für die Entkopplungskondensatoren weiter senkt.

Obwohl die Erfindung Bezug nehmend auf die darstellenden Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen an dem dargestellten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Polaritäten der Entkopplungskon densatoren können z. B. umgekehrt werden, oder die Spannung der Metalleistungsschicht kann hinsichtlich der Metaller dungsschicht negativ gemacht werden.

Claims

1. Gedruckte Schaltungsplatine, die folgende Merkmale aufweist:
eine erste Metallschicht (102a);
eine zweite Metallschicht (102b);
eine Metalleistungsschicht (102c);
eine Metallerdungsschicht (102d);
eine Mehrzahl von Entkopplungskondensatoren i (wobei i = 1, 2, 3, 4), die an der gedruckten Schaltungsplatine befestigt sind, wobei die Entkopplungskondensatoren 1 und 3 an der ersten Metallschicht befestigt sind und die Entkopplungskondensatoren 2 und 4 an der zweiten Metallschicht (102b) befestigt sind;
ein Kontaktloch 1, das die erste Metallschicht (102a) elektrisch mit der zweiten Metalleistungsschicht (102c) verbindet;
ein Kontaktloch 2, das die zweite Metallschicht (102b) elektrisch mit der Metallerdungsschicht verbindet;
eine Mehrzahl von Kontaktlöchern 4, 5 und 8, die die erste Metallschicht (102a) und die zweite Metall schicht (102b) elektrisch mit der Metalleistungss chicht (102b) verbinden;
eine Mehrzahl von Kontaktlöchern 3, 6 und 7, die die erste Metallschicht (102a) und die zweite Metall schicht (102b) mit der Metallerdungsschicht (102d) verbinden;
ein Kontaktloch 9, das die zweite Metallschicht (102b) mit der Metalleistungsschicht (102c) verbindet;
ein Kontaktloch 10, das die erste Metallschicht (102a) mit der Metallerdungsschicht (102d) verbindet;
wobei der Entkopplungskondensator 1 einen ersten Anschluß, der elektrisch mit dem Kontaktloch 1 und dem Kontaktloch 4 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß aufweist, der elektrisch mit dem Kontaktloch 3 und dem Kontaktloch 6 verbunden ist;
wobei der Entkopplungskondensator 2 einen ersten Anschluß, der elektrisch mit dem Kontaktloch 4 und dem Kontaktloch 5 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß aufweist, der elektrisch mit dem Kontaktloch 2 und dem Kontaktloch 3 verbunden ist;
wobei der Entkopplungskondensator 3 einen ersten Anschluß, der elektrisch mit dem Kontaktloch 5 und dem Kontaktloch 8 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß aufweist, der elektrisch mit dem Kontaktloch 7 und dem Kontaktloch 10 verbunden ist; und
wobei der Entkopplungskondensator 4 einen ersten Anschluß, der elektrisch mit dem Kontaktloch 8 und dem Kontaktloch 9 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß aufweist, der elektrisch mit dem Kontaktloch 6 und dem Kontaktloch 7 verbunden ist.

2. Eine gedruckte Schaltungsplatine, die folgende Merkma le aufweist:
eine erste Metallschicht (102a);
eine zweite Metallschicht (102b);
eine Metalleistungsschicht (102c);
eine Metallerdungsschicht (102d);
eine Mehrzahl n von Entkopplungskondensatoren, (104a, 104b, 104c, 104d, C1, C3, C5, C7, C9) (wobei n = 1, 2, 3, . . ., n), die an der gedruckten Schaltungsplatine be festigt sind, wobei nicht geradzahlige Entkopplungs kondensatoren (104a, 104b, C1, C3, C5, C7, C9) an der ersten Metallschicht (102a) befestigt sind und gerad zahlige Entkopplungskondensatoren (104c, 104d) an der zweiten Metallschicht (102b) befestigt sind;
eine Mehrzahl (2n+2)/2 von positiven Kontaktlöchern (110d, 110e, 110h, L4, L5, L8, L9), die die erste Me tallschicht (102a) und die zweite Metallschicht (102b) elektrisch mit der Metalleistungsschicht (102c) ver binden;
eine Mehrzahl (2n+2)/2 von negativen Kontaktlöchern (110c, 110f, 110g, L3, L6, L7, L10), die die erste Me tallschicht (102a) und die zweite Metallschicht (102b) elektrisch mit der Metallerdungsschicht (102d) verbin den;
ungeradzahlige Entkopplungskondensatoren (104a, 104b, C1, C3, C5, C7, C9), deren ersten Anschlüsse (107a, 107b) elektrisch mit den positiven Kontaktlöchern 2i-1 und 2i+2 (L1 und L4; L5 und L8) verbunden sind, und deren zweite Anschlüsse (106a, 106b) elektrisch mit den negativen Kontaktlöchern 2i+1 und 2i+4 (L3 und L6; L7 und L10) verbunden sind;
geradzahlige Entkopplungskondensatoren (104c, 104d), deren erste Anschlüsse (107a, 107b) elektrisch mit den positiven Kontaktlöchern 2i und 2i+1 (L4 und L5; L8 und L9) verbunden sind, und deren zweite Anschlüsse (106a, 106b) elektrisch mit den negativen Kontaktlö chern 2i-2 und 2i-1 (L2 und L3; L6 und L7) verbunden sind.

3. Verfahren zum Plazieren von Entkopplungskondensatoren auf einer gedruckten Schaltungsplatine, wobei die ge druckte Schaltungsplatine eine erste Metallschicht (102a), eine zweite Metallschicht (102b), eine Metall leistungsschicht (102c) und eine Metallerdungsschicht (102d) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Mehrzahl positiver Kontaktlöcher (110d, 110e, 110h, L4, L5, L8, L9) zum elektrischen Verbinden der ersten Metallschicht (102a) und der zweiten Metallschicht (102b) mit der Metalleistungs schicht (102c);
Bereitstellen einer Mehrzahl negativer Kontaktlöcher (100c, 110f, 110g, L3, L6, L7, L10) zum elektrischen Verbinden der ersten Metallschicht (102a) und der zweiten Metallschicht (102b) mit der Metallerdungs schicht (102b);
Plazieren von n Kondensatoren (104a, 104b, 104c, 104d, C1, C3, CS, C7, C9) auf der gedruckten Schaltungspla tine, derart, daß mindestens (2n-2)/2 positive Kon taktlöcher und (2n-2)/2 negative Kontaktlöcher zwi schen den n Kondensatoren gemeinschaftlich verwendet werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem nicht mehr als 2n+2 Kontaktlöcher zum elektrischen Verbinden eines ersten Anschlusses (106a, 106b, 106c, 106d) und eines zweiten Anschlusses (107a, 107b, 107c, 107d) von jedem der n Kondensatoren erforderlich sind.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem näherungs weise die Hälfte der n Kondensatoren (104a, 104b, 104c, 104d, C1, C3, C5, C7, C9) auf sowohl der ersten als auch der zweiten Metallschicht (102a und 102b) plaziert sind.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, das fer ner folgende Merkmale aufweist:
elektrisches Verbinden eines ersten Anschlusses (107a) eines ersten Kondensators (104a, C1) mit einem ersten positiven Kontaktloch (110a, L1) und einem zweiten po sitiven Kontaktloch (110d, L4), und elektrisches Ver binden eines zweiten Anschlusses (106a) des ersten Kondensators (104a) mit einem ersten negativen Kon taktloch (110c, L3) und einem zweiten negativen Kon taktloch (110f, L6);
elektrisches Verbinden eines ersten Anschlusses (107b) eines zweiten Kondensators (104b) mit einem dritten positiven Kontaktloch (110e, L5) und einem zweiten po sitiven Kontaktloch (110d, L4), und elektrisches Ver binden eines zweiten Anschlusses (106b) des zweiten Kondensators (104b) mit einem ersten negativen Kon taktloch (110c, L3) und einem dritten negativen Kon taktloch (110b, L2);
elektrisches Verbinden eines ersten Anschlusses (107c) eines dritten Kondensators (104c, C3) mit dem dritten positiven Kontaktloch (110i, L5) und einem vierten po sitiven Kontaktloch (110h, L8), und elektrisches Ver binden eines zweiten Anschlusses (106c) des dritten Kondensators (104c) mit einem vierten negativen Kon taktloch (110g, L7) und einem fünften negativen Kon taktloch (110j, L10);
elektrisches Verbinden eines ersten Anschlusses (107b) eines vierten Kondensators (104d) mit einem vierten positiven Kontaktloch (110h, L8) und einem fünften po sitiven Kontaktloch (110i, L9), und elektrisches Ver binden eines zweiten Anschlusses (106d) des vierten Kondensators (104d) mit dem zweiten negativen Kontakt loch (110f, L6) und dem vierten negativen Kontaktloch (110g, L7).

7. Verfahren zum Plazieren von n Entkopplungskondensato ren (104a, 104b, 104c, 104d, C1, C3, C5, C7, C9) i (wobei i = 1, 2, 3, . . ., n-2, n-1, n) auf einer gedruck ten Schaltungsplatine (102), wobei die gedruckte Schaltungsplatine eine erste Metallschicht (102a), ei ne zweite Metallschicht (102b), eine Metalleistungss chicht (102c) und eine Metallerdungsschicht (102d) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte auf weist:
Bereitstellen einer Mehrzahl von Kontaktlöchern (110d, 110e, 110h, L4, L5, L8, L9) zum elektrischen Verbinden der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht mit der Leistungsschicht;
Bereitstellen einer Mehrzahl von Kontaktlöchern (110c, 110f, 110g, L3, L6, L7, L10) zum elektrischen Verbin den der ersten Metallschicht und der zweiten Metall schicht mit der Erdungsschicht;
Plazieren der n Entkopplungskondensatoren auf der ge druckten Schaltungsplatine, um die Kontaktlöcher ge meinschaftlich zu verwenden;
wodurch die ersten Anschlüsse (107a, 107b) der Ent kopplungskondensatoren i, die ungerade Zahlen (i = 3, 5, . . ., n-1) aufweisen, elektrisch mit den Kontaktlö chern numeriert mit 2i-1 und 2i+2 verbunden sind, wo durch die zweiten Anschlüsse (106a, 106b) derselben elektrisch mit den Kontaktlöchern numeriert mit 2i+1 und 2i+4 verbunden sind, und wodurch die ersten An schlüsse (107c, 107d) der Entkopplungskondensatoren 1, mit geraden Zahlen (i = 2, 4, 6, . . ., n) elektrisch mit den Kontaktlöchern numeriert mit 2i und 21+2 verbunden sind, und wodurch die zweiten Anschlüsse (106c, 106d) derselben elektrisch mit den Kontaktlöchern numeriert mit 2i-2 und 2i-1 verbunden sind.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die ersten An schlüsse (107a, 107b, 107c, 107d) der Entkopplungskon densatoren eine positive Polarität und die zweiten An schlüsse (106a, 106b, 106c, 106d) der Entkopplungskon densatoren eine negative Polarität aufweisen.