Схемный модуль и устройство связи по линии электропередачи
Использование: в области электронной техники. Технический результат заключается в повышении надежности и защиты от шума. Схемный модуль монтируется с ИС, которая модулирует и демодулирует сигнал с несколькими несущими. Схемный модуль имеет многослойную плату, которая изнутри снабжается множеством проводящих слоев, уложенных с изолирующими слоями между ними, и ИС, которая снабжается множеством выводов заземления, которые нужно заземлить. Из множества проводящих слоев проводящий слой, представленный ближайшим к ИС, формирует слой заземления, электрически соединенный с множеством выводов заземления. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 39 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к схемному модулю (то есть основанию), конкретнее к монтажной конструкции полупроводниковой ИС (интегральной схемы), используемой в условиях эксплуатации, где борьба с шумом затруднена, например, в высокоскоростной связи по линии электропередачи (PLC) и т.п.
Предшествующий уровень техники
Из-за потребности в компактных электронных компонентах многочисленные интегральные микросхемы и компоненты ИС необходимо монтировать на схемном модуле, имеющем полупроводниковые ИС и компоненты ИС. Поэтому росла потребность эффективного использования пространства для разводки и монтажа. В частности, ИС модуляции/демодуляции, которая модулирует и демодулирует сигналы, снабжается большим количеством выводов заземления (площадок) с минимальным шагом, каждый из которых соединяется на монтажной плате. В качестве монтажной платы используется многослойная плата, которая включает в себя множество многослойных слоев разводки, включая изолирующий слой между ними (например, патент Японии № 3375555 и выложенная патентная публикация Японии № 2000-031329). Чтобы минимизировать прокладку проводов и снизить полное сопротивление, относящееся к самой разводке, линия электропередачи и линия заземления, включенные в слои разводки, обычно имеют плоскую форму и монтируются в многослойной плате как пластина питания и пластина заземления соответственно.
Когда такая обычная пластина питания или пластина заземления монтируется в многослойной плате в качестве внутреннего слоя, определение конкретного положения монтажа решается как вопрос дизайна. Когда пластина заземления, которая формирует слой 2200 заземления, предусматривается далеко от ИС 2100 модуляции/демодуляции, как показано, например, на фиг.19, необходимо предусмотреть переходное отверстие на заранее установленную глубину для электрического соединения между выводом заземления и пластиной заземления. Сквозное отверстие H (в дальнейшем называемое сквозным переходным отверстием), которое проходит сквозь всю многослойную плату 1000, легко произвести. Однако такое глубокое сквозное переходное отверстие требует большого плоского пространства и пространства на задней стороне, тем самым, расходуя пространства для монтажа и разводки. Кроме того, не может не учитываться вертикальное расстояние, и увеличение индуктивности, вызванное увеличенной толщиной многослойной платы, не является незначительной проблемой.
Можно обеспечить переходное отверстие только посередине, чтобы сберечь пространство монтажа. Это, однако, является проблемой, где, чем дальше от вывода заземления ИС 2100 модуляции/демодуляции предусматривается слой заземления, тем больше ухудшается точность производства. К тому же увеличение индуктивности, вызванное увеличенной толщиной многослойной платы, является больше чем незначительной проблемой, как описано выше.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предоставляется, чтобы решить описанные выше проблемы. Цель настоящего изобретения - предоставить компактный схемный модуль, на который почти не воздействует шум и который имеет высокую надежность. Другая цель настоящего изобретения - предоставить компактное, с низким уровнем шума и высокоскоростное устройство связи по линии электропередачи.
Первый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль, который включает в себя многослойную плату (10) и ИС (210); при этом многослойная плата имеет первый изолирующий слой (например, 17), первый проводящий слой (например, 12), нанесенный на первый изолирующий слой, второй изолирующий слой (17), нанесенный на первый проводящий слой, и второй проводящий слой (13), нанесенный на второй изолирующий слой; ИС монтируется на первом изолирующем слое и имеет множество выводов заземления. Первый проводящий слой электрически соединяется с множеством выводов заземления. Описанная выше структура обеспечивает минимальное расстояние между выводами заземления и слоем заземления и соединяет выводы заземления и слой заземления, в то же время не требуя сквозного отверстия, которое проходит сквозь многослойную плату, и сохраняя точность производства. В силу этого пространство монтажа на задней поверхности многослойной платы не уменьшается, при этом задняя поверхность является поверхностью, на которую никаких ИС не монтируется. Кроме того, минимизируется увеличение индуктивности, которое вызвано увеличенной толщиной многослойной платы. Проводящий слой, представленный здесь ближайшим к ИС, является ближайшим слоем, за исключением проводящего слоя, который формирует рисунок соединений в качестве контактной площадки на поверхности многослойной платы.
Второй аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно первому аспекту настоящего изобретения, в котором ИС (210) обрабатывает сигнал связи. Описанная выше структура обеспечивает минимальное расстояние между выводами заземления и слоем заземления и соединяет выводы заземления и слой заземления, в то же время, не требуя сквозного отверстия, которое проходит сквозь многослойную плату, и сохраняя точность производства. В силу этого ИС, которая обрабатывает сигнал связи, может монтироваться без сокращения пространства монтажа на задней поверхности многослойной платы, при этом задняя поверхность является поверхностью, на которую никаких ИС не монтируется. Кроме того, минимизируется увеличение индуктивности, которое вызвано увеличенной толщиной многослойной платы. Третий аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно второму аспекту настоящего изобретения, в котором сигналом связи является сигнал с несколькими несущими. Описанная выше структура обеспечивает минимальное расстояние между выводами заземления и слоем заземления и соединяет выводы заземления и слой заземления, в то же время, не требуя сквозного отверстия, которое проходит сквозь многослойную плату, и сохраняя точность производства. В силу этого ИС, которая обрабатывает сигнал с несколькими несущими, может монтироваться без сокращения пространства монтажа на задней поверхности многослойной платы, при этом задняя поверхность является поверхностью, на которую никаких ИС не монтируется. Кроме того, минимизируется увеличение индуктивности, которое вызвано увеличенной толщиной многослойной платы. Четвертый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно третьему аспекту настоящего изобретения, в котором ИС (210) выполняет по меньшей мере одно из модуляции и демодуляции сигнала с несколькими несущими. ИС может выполнять как модуляцию, так и демодуляцию.
Пятый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, в котором сигнал с несколькими несущими является сигналом связи по линии электропередачи, передаваемым по линии (900) электропередачи. Схемный модуль дополнительно включает в себя фильтр (260), который монтируется на поверхности схемного модуля и который защищает заранее установленный частотный диапазон сигнала связи по линии электропередачи, при этом фильтр монтируется на поверхности, отличной от первого изолирующего слоя (17) многослойной платы. Описанная выше структура предусматривает ИС и фильтр на разных поверхностях многослойной платы, и в силу этого ИС и фильтр защищаются друг от друга посредством многослойной платы. Таким образом, не допускается, чтобы шум от ИС достиг фильтра. Кроме того, выводы заземления и слой заземления могут соединяться без использования сквозного переходного отверстия, тем самым позволяя эффективно использовать обе поверхности многослойной платы в качестве пространства монтажа, даже когда пространство монтажа ИС или фильтра становятся большими из-за обработки сигнала с несколькими несущими, и, следовательно, делая возможным сокращение размера схемного модуля. Шестой аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно пятому аспекту настоящего изобретения, в котором сигнал с несколькими несущими передается по линии (900) электропередачи, которая имеет пару линий. Линия электропередачи может иметь три или четыре линии.
Седьмой аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно шестому аспекту настоящего изобретения, в котором фильтр (260) обладает в основном равным полным сопротивлением от пары линий (900). Описанная выше структура монтирует симметричный фильтр на поверхности, которая повернута к интегральной микросхеме, тем самым снижая влияние шума на симметричный фильтр. Симметричный фильтр обычно монтируется вместе с компонентами микросхемы, такими как индуктор микросхемы, бескорпусный конденсатор и т.п., и таким образом пространство его монтажа стремится стать большим. Однако описанная выше структура может уменьшить размер схемного модуля, даже когда пространство монтажа симметричного фильтра для связи по линии электропередачи становится большим.
Восьмой аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет устройство связи по линии электропередачи, которое осуществляет связь по линии электропередачи. Устройство связи по линии электропередачи включает в себя схемный модуль согласно шестому аспекту настоящего изобретения и разветвитель (270), который накладывает сигнал связи по линии электропередачи, выведенный из схемного модуля, на переменное напряжение, переданное по линии (900) электропередачи, и который отделяет сигнал связи по линии электропередачи от переменного напряжения, переданного с помощью линии электропередачи, с тем чтобы вывести сигнал к схемному модулю. Описанная выше структура может предоставлять устройство связи по линии электропередачи, допускающее высокоскоростной обмен информацией и достижение низкого уровня шума и высокой надежности.
Девятый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно первому аспекту настоящего изобретения. Схемный модуль дополнительно включает в себя вторую многослойную плату (30), которая имеет множество многослойных проводящих слоев (31, 32, 33 и 34), имеющих изолирующие слои (35) между ними, и которая отличается от первой многослойной платы (10); схемный компонент (например, 37), который монтируется на поверхности второй многослойной платы; и изолирующую пластину (20), которая имеет токопроводящую дорожку, предусмотренную между первой и второй многослойными платами, и электрически соединяет ИС и схемный компонент. Описанная выше структура может обеспечивать компактную ИС с низким уровнем шума.
Десятый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно девятому аспекту настоящего изобретения. Схемный модуль дополнительно включает в себя внутренний схемный компонент (260), который предоставляется изолирующей пластине (20) и который монтируется в схемном модуле, где внутренний схемный компонент окружается токопроводящей дорожкой (Q). Описанная выше структура создает токопроводящую дорожку с использованием проводящей пасты и т.п., тем самым делая возможным надежное экранирование с простой структурой. Для покрытия может использоваться медная фольга.
Одиннадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно девятому аспекту настоящего изобретения, в котором первая и вторая многослойные платы (10 и 30) обладают одинаковой толщиной. Описанная выше структура предоставляет платы, обладающие одинаковой толщиной, таким образом, предотвращая разделение двух многослойных плат и изолирующей пластины, имеющей токопроводящую дорожку, когда тепловое расширение плат отличается вследствие изменения температуры, например теплового удара. В силу этого может быть повышена надежность соединения у токопроводящей дорожки, которая соединяет две многослойные платы.
Двенадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно девятому аспекту настоящего изобретения. Схемный модуль включает в себя по меньшей мере один внутренний схемный компонент (260), который предоставляется изолирующей пластине (20) и который монтируется в схемном модуле. Внутренний схемный компонент монтируется на более толстой многослойной плате из первой и второй многослойных плат (10 и 30). Описанная выше структура монтирует компонент схемы только на более толстую плату, даже когда плата тонкая, тем самым предотвращая изгибание тонкой платы и повышая надежность соединения у токопроводящей дорожки, которая соединяет две многослойные платы, когда платы соединяются с изолирующей пластиной или композитной пластиной, имеющей токопроводящую дорожку.
Тринадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно девятому аспекту настоящего изобретения. Схемный модуль дополнительно включает в себя тепловыделяющую пластину (40), которой снабжается по меньшей мере одна из первой и второй многослойных плат (10 и 30). Описанная выше структура увеличивает тепловыделяющее пространство, таким образом эффективно рассеивая тепло от обеих поверхностей и повышая надежность.
Четырнадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно девятому аспекту настоящего изобретения, в котором изолирующая пластина (20) включает в себя неорганический наполнитель и отверждаемую смолу. Описанная выше структура может управлять степенью теплового расширения, диэлектрической проницаемостью и тепловой проводимостью путем выбора неорганического наполнителя, тем самым повышая надежность соединения у токопроводящей дорожки, которая соединяет две многослойные платы, и увеличивая рассеивание тепла.
Пятнадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно четырнадцатому аспекту настоящего изобретения, в котором неорганический наполнитель, включенный в изолирующую пластину (20), имеет диапазон процентного отношения веса от приблизительно 70% до приблизительно 95%. Описанная выше структура обеспечивает ту же степень теплового расширения, что и у двух многослойных плат, таким образом, предотвращая разделение двух многослойных плат и изолирующей пластины, имеющей токопроводящую дорожку, вследствие изменения температуры, например теплового удара, вызванного различием в тепловом расширении изолирующей пластины и двух многослойных плат. В силу этого может быть повышена надежность соединения у токопроводящей дорожки, которая соединяет две многослойные платы. Кроме того, структура снижает давление, оказываемое на компонент схемы, смонтированный на поверхности, которая соприкасается с изолирующей пластиной, когда изолирующая пластина и две многослойные платы изготавливаются, в силу этого предотвращая повреждение компонента схемы. Многослойная плата имеет изолирующий слой между проводящими слоями, созданный с помощью заранее установленного рисунка. Изолирующий слой может также формироваться с помощью неорганического наполнителя и отверждаемой смолы аналогичным образом. Когда изолирующая пластина содержит отверждаемую смолу, имеющую температуру затвердевания ниже, чем у изолирующего слоя, включенного в многослойную плату, изолирующий слой многослойной платы оберегается от разрушения, вызванного термообработкой, когда многослойные платы прочно скрепляются с изолирующей пластиной между ними.
Шестнадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно первому аспекту настоящего изобретения. Схемный модуль включает в себя вторую многослойную плату (30), которая имеет множество многослойных проводящих слоев (например, 31, 32, 33 и 34), имеющих изолирующие слои (20) между ними, и которая отличается от первой многослойной платы (10); и схемный компонент (например, 18 и 37), который монтируется на поверхности второй многослойной платы. Схемный компонент предоставляется между первой и второй многослойными платами и держит первую и вторую многослойные платы. Описанная выше структура упрощает построение и позволяет снижение издержек, не требуя никакой детали, например изолирующей пластины.
Семнадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль, который включает в себя многослойную плату (10) и ИС (210); при этом многослойная плата имеет первый изолирующий слой (например, 17), первый проводящий слой (например, 12), нанесенный на первый изолирующий слой, второй изолирующий слой (17), нанесенный на первый проводящий слой, и второй проводящий слой (13), нанесенный на второй изолирующий слой; ИС имеет множество выводов заземления и обрабатывает высокочастотный сигнал. ИС монтируется на первом изолирующем слое, и множество выводов заземления электрически соединяются с первым проводящим слоем. Описанная выше структура обеспечивает минимальное расстояние между выводами заземления и слоем заземления и соединяет выводы заземления и слой заземления, в то же время не требуя сквозного отверстия, которое проходит сквозь многослойную плату, и сохраняя точность производства. В силу этого пространство монтажа не уменьшается на задней поверхности многослойной платы, при этом задняя поверхность является поверхностью, на которую никаких ИС не монтируется. Кроме того, минимизируется увеличение индуктивности, которое вызывается увеличенной толщиной многослойной платы, в силу этого предотвращая затухание высокочастотного сигнала, обрабатываемого ИС. Проводящий слой, представленный здесь ближайшим к ИС, является ближайшим слоем, за исключением проводящего слоя, который формирует рисунок соединений в качестве контактной площадки на поверхности многослойной платы.
Восемнадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно семнадцатому аспекту настоящего изобретения, в котором высокочастотный сигнал является сигналом связи по линии электропередачи, переданным по линии (900) электропередачи. Схемный модуль дополнительно включает в себя фильтр (260), который монтируется на поверхности схемного модуля и который защищает заранее установленный частотный диапазон сигнала связи по линии электропередачи, при этом фильтр монтируется на поверхности, отличной от первого изолирующего слоя (17) многослойной платы. Описанная выше структура предусматривает ИС и фильтр на разных поверхностях многослойной платы, и в силу этого ИС и фильтр защищаются друг от друга посредством многослойной платы. Таким образом не допускается, чтобы шум от ИС достиг фильтра. Кроме того, выводы заземления и слой заземления могут соединяться без использования сквозного переходного отверстия, тем самым позволяя эффективно использовать обе поверхности многослойной платы в качестве пространства монтажа, даже когда пространство монтажа ИС или фильтр становятся большими из-за обработки сигнала с несколькими несущими, и, следовательно, делая возможным сокращение размера схемного модуля.
Девятнадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно восемнадцатому аспекту настоящего изобретения, в котором высокочастотный сигнал передается по линии (900) электропередачи, которая имеет пару линий. Линия электропередачи может иметь три или четыре линии.
Двадцатый аспект настоящего изобретения, предоставленного для решения описанных выше проблем, предоставляет схемный модуль согласно девятнадцатому аспекту настоящего изобретения, в котором высокочастотный сигнал передается по линии электропередачи, которая имеет пару линий, и фильтр (260) является симметричным фильтром, который обладает в основном равным полным сопротивлением от пары линий (900). Описанная выше структура монтирует симметричный фильтр на поверхности, которая повернута к интегральной микросхеме, тем самым снижая влияние шума на симметричный фильтр. Симметричный фильтр обычно монтируется вместе с компонентами микросхемы, такими как индуктор микросхемы, бескорпусный конденсатор и т.п., и таким образом пространство его монтажа стремится к увеличению. Однако описанная выше структура может уменьшить размер схемного модуля, даже когда пространство монтажа симметричного фильтра для связи по линии электропередачи становится большим.
ИС, согласно настоящему изобретению, не обязательно является ИС модуляции/демодуляции, например, главной ИС. ИС может применяться для монтажа ИС, имеющей многочисленные выводы заземления, такой как ВЧ-блок ИС (AFE IC).
Перечень чертежей
Фиг.1 - вид в разрезе, иллюстрирующий схемный модуль связи по линии электропередачи (PLC), который применяет монтажную плату ИС согласно первому варианту осуществления;
Фиг.2 - вид в перспективе, иллюстрирующий схемный модуль PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.3А и 3В - внешние виды, иллюстрирующие модем PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.4 - перспектива в разобранном виде, иллюстрирующая модем PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая аппаратный образец модема PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.6 - общая функциональная блок-схема, иллюстрирующая образец цифрового процессора сигналов, предоставленного главной ИС 210 в модуле PLC, согласно первому варианту осуществления;
Фиг.7А-7С - равнозначные принципиальные схемы, иллюстрирующие симметричный фильтр, используемый в схемном модуле PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.8А и 8В - виды спереди и сзади второй многослойной платы, используемой в схемном модуле PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.9А и 9В - виды спереди и сзади первой многослойной платы, используемой в схемном модуле PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.10А-10F - виды в перспективе, иллюстрирующие вариант осуществления процесса производства модуля PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.11А-11F - виды в разрезе, иллюстрирующие вариант осуществления процесса производства модуля PLC согласно первому варианту осуществления;
Фиг.12A-12F - виды в разрезе, иллюстрирующие процесс производства первой многослойной платы, используемой в модуле PLC, согласно первому варианту осуществления;
Фиг.13 иллюстрирует схемный модуль PLC согласно второму варианту осуществления;
Фиг.14 иллюстрирует схемный модуль PLC согласно второму варианту осуществления;
Фиг.15 иллюстрирует схемный модуль PLC согласно третьему варианту осуществления;
Фиг.16 иллюстрирует схемный модуль PLC согласно четвертому варианту осуществления;
Фиг.17 иллюстрирует схемный модуль PLC согласно пятому варианту осуществления;
Фиг.18 иллюстрирует схемный модуль PLC согласно шестому варианту осуществления; и
Фиг.19 иллюстрирует общепринятый модуль PLC.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Ниже поясняются варианты осуществления со ссылкой на описанные выше чертежи.
Первый вариант осуществления
В первом варианте осуществления модем 100 PLC объясняется как монтажная плата ИС, которая содержит в корпусе 101 плату PLC, используемую для высокоскоростной связи по линии электропередачи (PLC). Модем 100 PLC является образцом устройства PLC, которое может быть электрическим устройством, имеющим внутри модем PLC.
В первом варианте осуществления схемный модуль 200 PLC включает в себя две монтажные платы ИС, как показано на фиг.1 и 2. Точнее говоря, на первой многослойной плате 10, которая является одной из двух монтажных плат ИС, которые формируют схемный модуль 200 PLC, смонтированный в модеме 100 PLC, первый металлический слой 12 является проводящим слоем, предоставленным ближайшим к ИС 210 модуляции/демодуляции как ИС, и электрически соединен с выводом заземления у ИС 210 модуляции/демодуляции.
Как показано на фиг.1 и 2 (фиг.1 - срез по сечению А-А фиг.2), первая многослойная плата 10 прочно скреплена со второй многослойной платой 30, имея между собой композитную пластину 20 в качестве изолирующей пластины в первом варианте осуществления. Первая многослойная плата 10 монтируется с ИС 210 модуляции/демодуляции, которая является ИС, которая модулирует и демодулирует сигнал с несколькими несущими. На первой многослойной плате 10 из двух многослойных плат каждый слой с первого по четвертый металлических слоёв 12-15 наносится и прочно скрепляется, включая изолирующий слой 17 между ними. Рисунки 11 и 16 разводки формируют разводку на передней и задней поверхностях многослойной платы. Рисунки разводки аналогичным образом обеспечиваются на первом - четвертом металлических слоях и работают как площадки для соединения. Ближайшим слоем является первый металлический слой 12. На второй многослойной плате 30 каждый слой из первого и второго металлических слоёв 32 и 33, которые формируют рисунки разводки, наносится и прочно скрепляется, включая изолирующий слой 35 между ними. Рисунки 31 и 34 разводки формируют разводку на передней и задней поверхностях многослойной платы. Рисунки разводки аналогичным образом обеспечиваются на первом и втором металлических слоях и работают как площадки для соединения. Вторая многослойная плата 30, которая предоставляется аналогично первой многослойной плате 10, монтируется на ее поверхности вместе с AFE IC (ВЧ-блок ИС) 220 и симметричным фильтром 251 (260). Структура схемы схемного модуля 200 PLC, который включает в себя ИС 210 модуляции/демодуляции, будет описываться ниже.
Как показано на фиг.1 и 2, схемный модуль 200 PLC, снабженный двумя монтажными платами ИС и помещенный в модем 100 PLC, имеет первую многослойную плату 10 и вторую многослойную плату 30, которые прочно скреплены и изготовлены с изолирующей пластиной 20 между ними. ИС 210 модуляции/демодуляции монтируется на задней поверхности первой многослойной платы 10. Фильтр 251 нижних частот и полосовой фильтр 260, которые являются симметричными фильтрами, и AFE IC 220 монтируются на передней поверхности второй многослойной платы 30. Первая многослойная плата 10 включает в себя слои 11 и 16 разводки, которые включают в себя площадки на передней и задней поверхностях; и многослойные металлические слои 12, 13, 14 и 15, включающие изолирующий слой 17 между ними. Среди четырёх металлических слоёв первый металлический слой 12 предоставляется как слой заземления, ближайший к ИС модуляции/демодуляции на задней поверхности. Первый металлический слой 12 соединяется с площадкой B рисунка 11 соединений через сквозное отверстие Н1 и затем с ИС 210 модуляции/демодуляции.
Как описано выше, первая и вторая многослойные платы 10 и 30 используются как монтажные платы ИС, оборудованными в схемном модуле 200 PLC. Точнее говоря, первая многослойная плата 10, которая монтируется с ИС 210 модуляции/демодуляции в качестве ИС для модуляции и демодуляции сигнала с несколькими несущими, прочно прикреплена ко второй многослойной плате 30, в то же время, имея композитную пластину 20 между ними в качестве изолирующей пластины. На второй многослойной плате 30 каждый из множества металлических слоёв 32 и 33 наносится и прочно скрепляется, включая изолирующий слой 35 между ними. Вторая многослойная плата 30 также снабжается металлическими слоями 31 и 34, которые образуют площадки на передней и задней поверхностях (см. фиг.1).
Вышеупомянутая структура минимизирует расстояние между контактной площадкой (не показана на чертежах), которая является выводом заземления у ИС 210 модуляции/демодуляции; и первым металлическим слоем 12, который формирует слой заземления. Таким образом, структура позволяет соединять вывод заземления и слой заземления через мелкое внутреннее переходное отверстие H1, которое проходит только через поверхность изолирующего слоя 17, не требуя переходного отверстия для прохода через многослойную плату. В силу этого структура допускает соединение вывода заземления и слоя заземления, в то же время сохраняя точность производства. Следовательно, сквозное переходное отверстие не уменьшает пространство монтажа на задней поверхности многослойной платы, на которой никакой ИС не монтируется, даже когда оборудуется множество штырьков вывода заземления. Кроме того, минимизируется увеличение индуктивности, вызванное увеличенной толщиной многослойной платы.
Первый металлический слой 12, который формирует слой заземления первой многослойной платы 10, покрывается медной фольгой с тем, чтобы получить пространство в 80% поверхности платы или более. Со стороны верхнего слоя первого металлического слоя 12 (дальняя от ИС 210 модуляции/демодуляции сторона) оборудуется второй металлический слой 13, который аналогичным образом покрывается медной фольгой и формирует слой питания. Второй металлический слой 13 соединяется через внутреннее переходное отверстие с выводом питания (не показан на чертежах) ИС 210 модуляции/демодуляции, запоминающего устройства 240 и т.д.
Первая и вторая многослойные платы 10 и 30 снабжаются изолирующими слоями 17 и 35; металлическими слоями 12, 13, 14, 15, 32 и 33; и рисунками 11, 16, 31 и 34 разводки. Изолирующие слои помещаются между металлическими слоями, которые формируют рисунки, включая слой заземления, слой питания, слой разводки и т.п. Рисунки разводки формируют соединительные площадки на передней и задней поверхностях. Слои и рисунки электрически соединяются посредством сквозных отверстий, сделанных в изолирующем слое 17. Сквозные отверстия могут создаваться, например, путем лазерной обработки, сверления или штамповки. Предпочтительной является лазерная обработка, так как способ обеспечивает сквозные отверстия с малым шагом и не производит стружки. Лазерная обработка легко выполняется, когда используется лазер на диоксиде углерода или эксимерный лазер. Для электрического соединения может выполняться неэлектролитическая металлизация или может заливаться проводящее вещество.
Кроме того, для металлических слоёв 11, 12, 13, 14, 15 и 16 (31, 32, 33 и 34) используется медная фольга, которые формируют рисунки разводки, слой заземления и слой питания. Тем не менее, может использоваться любое проводящее электричество вещество, например состав из проводящей смолы и т.п. Когда для рисунка соединений используется медная фольга, может применяться, например, электролитическая металлизированная медная фольга, имеющая толщину примерно от 12 мкм до 35 мкм. Чтобы улучшить прилипание медной фольги к изолирующим слоям 17 и 35, предпочтительно придать шероховатость поверхностям, которые контактируют с изолирующими слоями 17 и 35. Медная фольга, чья поверхность обработана связующим веществом или покрыта оловом, цинком или никелем, также может использоваться для улучшения прилипания и кислотостойкости. Для металлического слоя может использоваться выводная рамка, которая является вытравленной или перфорированной металлической пластиной. Использование выводной рамки позволяет легкое формирование, так как сырая пленка, которая делится и выдается на секцию путем печати и т.п., прочно закрепляется на выводной рамке; компоненты монтируются, как необходимо; наносится следующий изолирующий слой; наносится следующий металлический слой; слои потом наносятся аналогичным образом; и в конечном счёте выводная рамка делится на многослойную плату модуля.
Композитная пластина в качестве изолирующей пластины 20, к которой прочно прикрепляются первая и вторая многослойные платы 10 и 30, имеет состав, который включает в себя неорганический наполнитель и отверждаемую смолу и обычно называется сырой пленкой. Прокатывается незатвердевшая пластина, в которой делаются отверстия для компонента схемы или для токопроводящей дорожки, как необходимо. Пластина затем нагревается и высушивается при температуре около 200 градусов Цельсия и прокатывается с компонентом схемы или токопроводящей дорожкой на ней. Отверстия для компонента схемы или токопроводящей дорожки могут обеспечиваться, например, лазерной обработкой, сверлением или штамповкой. Предпочтительной является лазерная обработка, так как способ обеспечивает сквозные отверстия с малым шагом и не производит стружки. Лазерная обработка легко выполняется, когда используется лазер на диоксиде углерода или эксимерный лазер. Отверстие может делаться в то же время, когда формируется сырая пленка, используя смесь. В качестве неорганического наполнителя может использоваться, например, Al2O3, MgO, BN, AlN, SiO2 и т.п. Предпочтительно, чтобы неорганический наполнитель имел процентное отношение веса к смеси от 70% до 95%. Предпочтительно, чтобы неорганический наполнитель имел средний размер зерна от 0,1 мкм до 100 мкм или меньше. Предпочтительной отверждаемой смолой является, например, эпоксидная смола с высокой жаропрочностью, фенольная смола или циановокислая смола. Эпоксидная смола особенно предпочтительна, так как ее жаропрочность особенно высока. Смесь может включать в себя диспергатор, краситель, связующее вещество или разделитель.
Поскольку смесь из неорганического наполнителя и отверждаемой смолы используется в качестве материала для изолирующей пластины 20, в отличие от керамической платы, пластину не нужно отверждать при высокой температуре, и она может быть произведена путем сушки при температуре около 200 градусов Цельсия. Таким образом, производство является простым.
Далее, коэффициент линейного расширения, теплопроводность и диэлектрическая проницаемость изолирующей пластины 20 могут легко регулироваться путем выбора неорганического наполнителя для использования в изолирующей пластине 20. По существу, выравнивание коэффициента линейного расширения изолирующей пластины 20 и полупроводникового компонента может предотвратить излом и т.п., вызванный изменением температуры, тем самым обеспечивая сверхнадёжную монтажную плату ИС. Улучшение теплопроводности изолирующей пластины 20 обеспечивает сверхнадежную монтажную плату ИС, даже когда компоненты схемы монтируются с высокой плотностью.
Плоская изолирующая пластина 20 может термически обрабатываться при температуре ниже температуры затвердевания отверждаемой смолы. Термическая обработка устраняет прилипание наряду с сохранением гибкости изолирующей пластины 20, тем самым позволяя легкую обработку в дальнейшем. Кроме того, термическая обработка смеси, в которой отверждаемая смола растворяется с помощью растворителя, частично удаляет растворитель.
Токопроводящая дорожка P, предусмотренная в изолирующей пластине 20, содержит, например, отверждаемое проводящее вещество. В качестве отверждаемого проводящего вещества может использоваться, например, составная смесь проводящей смолы из металлических частиц и отверждаемой смолы. В качестве металлических частиц может использоваться золото, серебро, медь или никель. Золото, серебро, медь и никель являются предпочтительными проводящими веществами вследствие их высокой проводимости. Медь особенно предпочтительна из-за ее высокой проводимости и ограниченной миграции. В качестве отверждаемой смолы может использоваться, например, эпоксидная смола, фенольная смола или циановокислая смола. Эпоксидная смола особенно предпочтительна из-за ее высокой жаропрочности.
Компоненты 18 и 37 схемы, размещенные в изолирующей пластине 20, могут быть либо активным компонентом, либо пассивным компонентом. В качестве активного компонента используется полупроводниковый компонент, например транзистор, ИС, БИС или т.п. Полупроводниковыми компонентами могут быть полупроводниковая бескорпусная ИС или герметизированный смолой полупроводниковый компонент. В качестве пассивного компонента используется сопротивление микросхемы, бескорпусный конденсатор, индуктор микросхемы или т.п. Компонент схемы не должен включать в себя активный компонент.
Кроме того, использование изолирующей пластины 20 защищает изнутри предоставленные компоненты 18 и 37 схемы от внешней атмосферы, тем самым предотвращая ухудшение в надежности, на которую влияет влажность.
Описанное ниже является подробностями о модеме PLC, который применяет первую многослойную плату (и вторую многослойную плату) в качестве монтажной платы ИС, используемой как модуль для высокоскоростной связи по линии электропередачи. Как показано на фиг.3A, 3B и 4, модем 100 PLC имеет корпус 101, включая верхний корпус 101a и нижний корпус 101b. На лицевой поверхности корпуса 101 оборудуется дисплей 105, включая LED (светоизлучающий диод) и т.п., как показано на фиг.3A. На задней поверхности корпуса 101 представлены: разъём питания 102; модульное гнездо 103 для LAN (локальной сети), например RJ-45; и выключатель 104 для переключения в рабочий режим, как показано на фиг.3B. Силовой кабель 106 подключается к разъёму 102 питания. Кабель LAN (не показан на чертежах) подключается к модульному гнезду 103. Модем 100 PLC может снабжаться соединителем D-sub для кабельного подключения по D-sub.
Модем 100 PLC имеет схемный модуль 200 PLC и импульсный стабилизатор 300, как показано на фиг.5. Импульсный стабилизатор 300 подает ряд напряжений (например, +1,2В, +3,3В и +10,5В) на схемный модуль 200 PLC. Импульсный стабилизатор включает в себя, например, коммутирующий трансформатор и преобразователь постоянного тока (ни один не показан на чертеже).
Схемный модуль 200 PLC снабжается главной ИС 210 в качестве ИС модуляции/демодуляции, AFE (ВЧ-блок) IC 220, запоминающим устройством 240, фильтром 251 нижних частот, ИС 252 формирователя и полосовым фильтром 260. Импульсный стабилизатор 300 и разветвитель 270 подключаются к разъёму 102 питания, затем к линии 900 электропередачи по силовому кабелю 600, вилке 400 и розетке 500.
Главная ИС 210 включает в себя CPU (центральный процессор) 211, узел 212 MAC PLC (уровень управления доступом к среде передачи для связи по линии электропередачи) и узел 213 PHY PLC (физический уровень для связи по линии электропередачи). CPU 211 устанавливается с 32-разрядным процессором RISC (компьютер с сокращённым набором команд). Узел 212 MAC PLC управляет уровнем MAC переданных и принятых сигналов; Узел 213 PHY PLC управляет физическим уровнем переданных и принятых сигналов. AFE IC 220 включает в себя цифро-аналоговый преобразователь (DAC) 221, аналогово-цифровой преобразователь (ADC) 222 и усилитель 223 с регулируемым усилением (VGA). Разветвитель 270 включает в себя обмоточный трансформатор 271 и разделительные конденсаторы 272a и 272b. Далее, CPU 211 использует данные, записанные в запоминающем устройстве 240, чтобы управлять операциями в узле 212 MAC PLC и узле 213 PHY PLC и управлять всем модемом 100 PLC.
Модем 100 PLC выполняет передачу в системе OFDM и т.п., которая использует множество поднесущих. Цифровая обработка сигналов для такой передачи выполняется в главной ИС 210, конкретнее в узле 213 PHY PLC.
Фиг.6 - общая функциональная блок-схема, иллюстрирующая образец цифрового процессора сигналов в главной ИС 210 для передачи OFDM с использованием вейвлет-преобразования. Цифровой процессор сигналов из фиг.6 включает в себя контроллер 2110, преобразователь 2111 символов, последовательно-параллельный преобразователь 2112 (преобразователь S/P), обратный вейвлет-преобразователь 2113, вейвлет-преобразователь 2114, параллельно-последовательный преобразователь 2115 (преобразователь P/S) и обратный преобразователь 2116.
Преобразователь 2111 символов преобразует двоичные данные, которые необходимо передать, в символьные данные и выполняет преобразование символов (например, модуляцию РАМ) в соответствии с каждыми символьными данными. Преобразователь 2112 S/P преобразует преобразованные последовательные данные в параллельные данные. Обратный вейвлет-преобразователь 2113 выполняет обратное вейвлет-преобразование параллельных данных в данные на временной шкале и формирует последовательность опорных значений, которые представляют символы передачи. Данные передаются цифро-аналоговому преобразователю (DAC) 221 в AFE IC 220.
Вейвлет-преобразователь 2114 выполняет дискретное вейвлет-преобразование принятых цифровых данных (последовательность опорных значений, дискретизированных на той же скорости, что и передавались), которые получаются от аналогово-цифрового преобразователя (ADC) 222 в AFE IC 220, в данные на частотной шкале. Преобразователь 2115 P/S преобразует параллельные данные на частотной шкале в последовательные данные. Обратный преобразователь 2116 вычисляет величину амплитуды каждой поднесущей, чтобы определить принятый сигнал и получить принятые данные.
Общее представление об обмене информацией, выполняемом модемом 100 PLC, выглядит следующим образом. Когда принимаются входные данные из модульного гнезда 103, данные передаются к главной ИС 210 посредством физического уровня Ethernet в ИС 230. Переданный цифровой сигнал, сформированный посредством цифровой обработки сигналов, преобразуется в аналоговый сигнал с помощью цифро-аналогового преобразователя (DAC) 221 в AFE IC 220. Аналоговый сигнал затем выводится в линию 900 электропередачи через фильтр 251 нижних частот, ИС 252 формирователя, разветвитель 270, разъём 102 питания, силовой кабель 600, вилку 400 и розетку 500.
Когда сигнал принимается из линии 900 электропередачи, сигнал передается на полосовой фильтр 260 через разветвитель 270. После того как скорректировано усиление в усилителе 223 с регулируемым усилением (VGA) в AFE IC 220, сигнал преобразуется в цифровой сигнал на аналогово-цифровом преобразователе (ADC) 222. Сигнал затем передается к главной ИС 210 и преобразуется в цифровые данные с помощью цифровой обработки сигналов. Затем данные выводятся из модульного гнезда 103 по физическому уровню Ethernet в ИС 230.
Фильтр 251 нижних частот, предоставленный здесь на передающей стороне, включает в себя множество конденсаторов и обмоток, как фиг.7A и 7B показывают его равнозначные принципиальные схемы. Полосовой фильтр 260, предоставленный на принимающей стороне, также включает в себя множество конденсаторов и обмоток, как фиг.7C показывает его равнозначную принципиальную схему.
Как показано на фиг.7A, фильтр 251 нижних частот имеет два конденсатора 251a1 и 251a2, которые соединяются между парой линий 601 и 602. Параллельные схемы 251a3 и 251a4 CL подключаются последовательно к паре линий 601 и 602 соответственно, чтобы размещаться между двумя конденсаторами 251a1 и 251a2. Как показано на фиг.7B, фильтр 251 нижних частот имеет один конденсатор 251b1, который подключается между парой линий 601 и 602. Два индуктора 251b2 и 251b3 подключаются последовательно к линии 601, чтобы поместить посередине конденсатор 251b1. Два индуктора 251b4 и 251b5 подключаются последовательно к линии 602, чтобы поместить посередине конденсатор 251b1.
Линии 601 и 602 подключаются к линии 900 электропередачи, которая имеет пару линий, посредством силового кабеля 600, показанного на фиг.5. Когда постоянная цепи у параллельных схем 251a3 и 251a4 CL равна, фильтр 251 нижних частот имеет равное полное сопротивление от каждой из пары линий в линии 900 электропередачи. Таким образом, фильтр 251 нижних частот образует симметричный фильтр. Далее, когда постоянная цепи у индукторов 251b2 и 251b3 и индукторов 251b4 и 251b5 равна, фильтр 251 нижних частот имеет равное полное сопротивление от каждой из пары линий в линии 900 электропередачи. Таким образом, фильтр 251b нижних частот образует симметричный фильтр, аналогично фильтру 251a нижних частот. Таким образом, вышеописанная структура дает возможность уравновешивания пары линий в линии электропередачи. В силу этого шум, переданный по первой линии, может уравновешивать шум, переданный по второй линии, таким образом, подавляя шум.
Как показано на фиг.7C, полосовой фильтр 260 имеет фильтр 251a нижних частот, показанный на фиг.7A, и фильтр 251c верхних частот, которые последовательно подключаются к линиям 601 и 602. Фильтр 251с верхних частот имеет один индуктор 251с1, подключенный между парой линий 601 и 602. Два конденсатора 251c2 и 251c3 последовательно подключаются к линии 601, чтобы поместить посередине индуктор 251c1. Два конденсатора 251c4 и 251c5 последовательно подключаются к линии 602, чтобы поместить посередине индуктор 251c1.
Как показано на фиг.7C, когда постоянные цепи у конденсаторов 251c2 и 251c3 и конденсаторов 251c4 и 251c5 равны, полосовой фильтр 260 имеет полное сопротивление от каждой пары линий в линии 900 электропередачи. Таким образом, полосовой фильтр 260 образует симметричный фильтр. Таким образом, вышеописанная структура дает возможность уравновешивания пары линий в линии электропередачи. В силу этого шум, переданный по первой линии, может уравновешивать шум, переданный по второй линии, таким образом, подавляя шум.
Фильтры, показанные на фиг.7A-7C, имеют полное сопротивление от каждой пары линий в линии 900 электропередачи. Однако полное сопротивление не должно быть полностью одинаковым, а может быть в основном одинаковым в диапазоне эффективности подавления шумов. Например, различие полного сопротивления в ±5% от каждой из линий может достичь эффективности подавления шумов.
Как описано выше, схемный модуль 200 PLC включает в себя первую многослойную плату 10 и вторую многослойную плату 30, имеющие композитную пластину 20 между ними. Так, фиг.9A и 9B показывают переднюю и заднюю поверхности первой многослойной платы 10, плата снабжается четырьмя металлическими слоями 11, 12, 13 и 14 в виде внутренних слоев и монтируется вместе с относительно небольшим компонентом на стороне передней поверхности, и ИС 210 модуляции/демодуляции, запоминающим устройством 240 и т.п.на стороне задней поверхности. Так, фиг.8A и 8B показывают переднюю и заднюю поверхности второй многослойной платы 30, плата снабжается двумя металлическими слоями 32 и 33 в виде внутренних слоев и монтируется вместе с относительно небольшим компонентом на стороне задней поверхности, и симметричными фильтрами 251 и 260 и AFE IC 220 на стороне передней поверхности.
Ниже объясняется способ производства схемного модуля 200 PLC. Фиг.10А-10F - виды в перспективе, иллюстрирующие вариант осуществления процесса производства модуля PLC. Фиг.11A-11F обеспечивают виды в разрезе. Фиг.12A-12F - виды в разрезе, иллюстрирующие процесс производства первой многослойной платы как монтажной платы ИС, включенной в модуль PLC. Перед объяснением процесса производство модуля PLC сначала описывается процесс производства первой многослойной платы.
Как показано на фиг.12А, сначала создается незатвердевший изолирующий слой 17 из стеклоткани, пропитанной отверждаемой смолой, а затем наклеивается на обе стороны с медной фольгой в качестве металлических слоёв 11 и 12. Аналогично подготавливаются изолирующий слой 17, приклеиваемый на обеих сторонах с медной фольгой в качестве металлических слоёв 13 и 14, и изолирующий слой 17, приклеиваемый на обеих сторонах с медной фольгой в качестве металлических слоёв 15 и 16. Обе стороны платы прессуются вместе с нагреванием, чтобы отвердить смолу изолирующего слоя. В качестве материала для изолирующего слоя может использоваться арамидный нетканый материал или неорганический наполнитель. Эпоксидная смола используется в качестве отверждаемой смолы, но может использоваться фенольная смола и т.п.
После этого используется фотолитография для формирования рисунка каждого из металлических слоёв, чтобы получить рисунок соединений, как показано на фиг.12В. Затем изолирующий слой 17P, называемый препрегом, вставляется и прессуется вместе с нагревом, как показано на фиг.12С. Установленные и многослойные слои спрессовываются, чтобы получить плоскую основу. Затем плоская основа нагревается, чтобы отвердить отверждаемую смолу в изолирующих слоях 17 и 17P и чтобы предоставить многослойную основу, имеющую шесть металлических слоёв 11, 12, 13, 14, 15 и 16. Нагрев выполняется при температуре, равной или большей температуры затвердевания отверждаемой смолы в изолирующих слоях 17 и 17P (например, от 150 градусов Цельсия до 270 градусов Цельсия), чтобы превратить незатвердевшие слои в изолирующий слой 17. Когда отверждаемая смола в незатвердевших изолирующих слоях нагревается для затвердевания, действие давления от 10 кг/см2 до 200 кг/см2, в то время как смола нагревается, повышает механическую прочность модуля компонента схемы.
После этого используется лазер, чтобы обеспечить отверстие Н в слое 15 заземления, как показано на фиг.12D. Как описывалось ранее, отверстие Н может обеспечиваться путем лазерной обработки, сверления или штамповки.
Затем производится сквозное отверстие Н, чтобы пройти через многослойную плату 10, как показано на фиг.12Е. Кроме того, внутренняя поверхность сквозного отверстия Н металлизируется, как показано на фиг.12, чтобы электрически соединять металлический слой 16, слой заземления 15 и т.п., которые работают как площадки. Сквозное отверстие Н здесь может быть заполнено составом из проводящей смолы. Первая многослойная плата предоставляется, как описано выше.
В данном варианте осуществления рисунки 11 и 16 разводки, которые формируют внешние слои, также наносятся, наслаиваются и в конечном счёте снабжаются сквозным отверстием Н, которое металлизируется внутри. Чтобы, тем не менее, соединить сквозное отверстие и рисунок 11 соединений, может опять выполняться селективная металлизация, чтобы обеспечить металлизированный слой от внутренней поверхности сквозного отверстия до рисунка 16 разводки в качестве контактной площадки. Как и для внешнего слоя, возможно в заключение наклеить медную фольгу и выполнить формирование рисунка, чтобы обеспечить контактную площадку на сквозном отверстии.
Аналогичным образом выполняется вторая многослойная плата 30. Хотя монтируется другой компонент схемы, вторая многослойная плата производится в аналогичном первой многослойной плате процессе.
Для монтажа модуля PLC сначала монтируется компонент 18 схемы на верхней поверхности первой многослойной платы 10, как показано на фиг.10A и 11A.
Затем компонент 37 схемы монтируется на нижней поверхности второй многослойной платы 30, как показано на фиг.10B и 11B.
После этого идет композитная пластина 20 и предусматривается сквозное отверстие Н для компонента или переходного отверстия (токопроводящей дорожки), как показано на фиг.10C и 11C. Композитная пластина 20 образуется из смеси, включающей в себя неорганический наполнитель и отверждаемую смолу, чтобы получить плоскую форму. Плоская композитная пластина 20 получается в процессе, где неорганический наполнитель и незатвердевшая отверждаемая смола смешиваются для получения тестообразной пасты, которая затем формуется для получения равномерной толщины. Затем обеспечивается сквозное отверстие Н для переходного отверстия (токопроводящей дорожки) в заранее установленном положении композитной пластины 20, и посредством этого получается плоская форма, имеющая сквозное отверстие Н. Сквозное отверстие Н может обеспечиваться, например, путем лазерной обработки, сверления или штамповки. В этом процессе сквозное отверстие Н может также создаваться в то же время, когда формируется плоская композитная пластина 20 из тестообразной пасты.
Потом состав из проводящей смолы заливается в сквозное отверстие Н для получения токопроводящей дорожки P, как показано на фиг.10D и 11D.
Затем первая и вторая многослойные платы размещаются так, чтобы композитная пластина 20 была между ними, как показано на фиг.10E и 11E. Многослойные материалы прессуются, чтобы обеспечить плоскую форму с компонентами 18 и 37 схемы в ней, а затем нагреваются для отверждения отверждаемой смолы в изолирующей пластине 20 и составе из проводящей смолы. Посредством этого получается многослойная форма, имеющая компоненты 18 и 37 схемы между первой многослойной платой 10 и второй многослойной платой 30. Нагревание выполняется при температуре, равной или большей температуры затвердевания у отверждаемой смолы в композитной пластине 20 и составе из проводящей смолы (например, от 150 градусов Цельсия до 260 градусов Цельсия), чтобы отвердить незатвердевшую композитную пластину 20. Когда незатвердевшая композитная пластина нагревается для затвердевания, действие давления от 10 кг/см2 до 200 кг/см2, в то время как пластина нагревается, повышает механическую прочность схемного модуля PLC.
После этого, как показано на фиг.10F, ИС 210 модуляции/демодуляции, запоминающее устройство 240 и т.п. монтируются на нижней поверхности первой многослойной платы 10; и AFE IC 220 и симметричные фильтры 251 и 260 монтируются на верхней поверхности второй многослойной платы 30, таким образом, завершая модуль PLC, согласно данному варианту осуществления.
Модуль PLC, представленный выше, помещается в корпуса 101a и 101b, как показано на фиг.4, и тем самым завершается модем PLC, который показан на фиг.4.
Модуль PLC, согласно данному варианту осуществления, снабжается ИС модуляции/демодуляции и симметричными фильтрами на разных поверхностях многослойных плат, в силу этого снижая влияние шума и предоставляя компактный и доступный по цене модуль, имеющий хорошие характеристики.
Ниже объясняется отдельный вариант осуществления настоящего изобретения, который является примером способа производства монтажной платы ИС, включенной в модуль PLC согласно настоящему изобретению.
Чтобы сделать плоскую композитную пластину, заранее установленное количество пастообразной смеси, имеющей заранее установленные составы, наносится сначала на антиадгезионную пленку. Пастообразная смесь делается из неорганического наполнителя и жидкой отверждаемой смолы, которые смешиваются около 10 минут в перемешивающем устройстве. Используемое перемешивающее устройство обеспечивает достаточную дисперсию, даже когда вязкость смеси относительно высока, так как неорганический наполнитель и жидкая отверждаемая смола помещаются в контейнер, имеющий заранее установленную емкость, и затем вращается сам контейнер. В качестве антиадгезионной пленки используется полиэтилентерефталатная пленка, имеющая толщину 75 мкм, чья поверхность обрабатывается для отлипания с помощью кремния.
Затем антиадгезионная пленка дополнительно размещается на пастообразной смеси на антиадгезионной пленке. Затем материалы прессуются до толщины в 500 мкм, и в результате этого получается плоская смесь. Затем плоская смесь, помещенная посредине между антиадгезионными пленками, нагревается вместе с пленками и подвергается термообработке при условии, которое устраняет прилипание плоской смеси. Термообработка выполняется при температуре 120 градусов Цельсия при времени выдержки 15 минут. Термообработка устраняет прилипание у плоской смеси, таким образом позволяя легкое удаление антиадгезионных пленок. Поскольку использованная в варианте осуществления жидкая эпоксидная смола имеет температуру затвердевания 130 градусов Цельсия, смола является незатвердевшей (стадия В) по условию тепловой обработки.
После этого с плоской смеси удаляются антиадгезионные пленки. Плоская смесь затем помещается посередине между жаропрочными антиадгезионными пленками (PPS или полифениленсульфид; толщина 75 мкм) и нагревается при температуре 170 градусов Цельсия одновременно со сжатием под давлением 50 кг/см2 для затвердевания.
Затем с затвердевшей плоской смеси удаляются жаропрочные антиадгезионные пленки, и посредством этого получается изолирующий слой. Изолирующий слой обрабатывается, чтобы иметь заранее установленные размеры, и затем измеряется на теплопроводность, коэффициент линейного расширения и т.п. Теплопроводность получается путем соприкосновения поверхности образца, который вырезается, чтобы получить квадрат в 10 мм, с нагревателем для нагрева и выполнения вычисления от подъёма температуры на противоположной поверхности. Коэффициент линейного расширения получается путем измерения изменения в размерах изолирующего слоя, когда температура повышается от комнатной температуры до 140 градусов Цельсия, и затем вычисления средней величины изменения размера. Напряжение электрической прочности получается путем измерения напряжения электрической прочности, когда переменное напряжение подается в направлении толщины изолирующего слоя, и затем вычисления напряжения электрической прочности на единицу толщины. Здесь изолирующий слой означает электрически изолированную плату.
Изолирующий слой, произведенный вышеописанным способом и имеющий Al2O3 в качестве неорганического наполнителя, обладает теплопроводностью приблизительно в 10 или более раз большей, чем традиционная стеклоэпоксидная плата (теплопроводность от 0,2 Вт/мК до 0,3 Вт/мК). Когда объем Al2O3 в процентном отношении веса равен 85% или более, достигается теплопроводность в 2,8 Вт/мК или выше. Кроме того, Al2O3 выгоден по стоимости.
Когда AlN или MgO используется как неорганический наполнитель, получается теплопроводность, равная или больше чем у Al2O3. Кроме того, когда в качестве неорганического наполнителя используется некристаллический SiO2, коэффициент линейного расширения ближе к кремниевому полупроводнику (коэффициент линейного расширения 3×10-6/C°). Таким образом, предпочтительно использовать изолирующий слой, имеющий некристаллический SiO2 в качестве неорганического наполнителя, для платы с перевёрнутым кристаллом, непосредственно монтируемой с полупроводником.
Когда SiO2 используется как неорганический наполнитель, изолирующий слой имеет низкую диэлектрическую проницаемость. Кроме того, SiO2 является выгодным из-за низкого удельного веса.
Когда BN используется как неорганический наполнитель, изолирующий слой обладает высокой теплопроводностью и низким коэффициентом линейного расширения. За исключением случая когда Al2O3, имеющий процентное отношение веса в 60%, используется как неорганический наполнитель, изолирующий слой имеет напряжение электрической прочности, равное 10 кВ/мм или выше. Напряжение электрической прочности изолирующего слоя является индикатором прилипания между неорганическим наполнителем и отверждаемой смолой, которые являются материалами изолирующего слоя. Точнее говоря, когда прилипание между неорганическим наполнителем и отверждаемой смолой плохое, между материалами образуется тонкая трещина, тем самым снижая напряжение электрической прочности. Такая тонкая трещина со временем приводит к ухудшению надежности модуля, заключающего в себе компонент схемы. Как правило, определяется, что прилипание между неорганическим наполнителем и отверждаемой смолой хорошее, если напряжение электрической прочности равно 10 кВ/мм или выше. Таким образом, предпочтительно, чтобы объем неорганического наполнителя был в процентном отношении веса равен 70% или выше.
Так как прочность изолирующего слоя ухудшается, когда содержится небольшой объем отверждаемой смолы, предпочтительно чтобы отверждаемая смола имела процентное отношение веса в 4,8% или выше.
В данном варианте осуществления в качестве жидкой эпоксидной смолы используется эпоксидная смола, произведенная Nippon Pelnox Corporation (WE-2025; прилагается отвердитель - ангидрид кислоты). В качестве фенольной смолы используется фенольная смола, произведенная Dainippon Ink and Chemicals, Inc. (Phenolite VH4150). В качестве циановокислой смолы используется циановокислая смола, произведенная Asahi-Ciba, Limited (AcroCy M-30). В данном варианте осуществления в качестве добавки добавляется сажа или диспергатор. Прослаивание композитной пластины между первой многослойной платой 10 и второй многослойной платой 30, прессование и нагрев материалов обеспечивает монтажную плату ИС в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. К описанным ниже вариантам осуществления может применяться первый вариант осуществления.
Второй вариант осуществления
Ниже объясняется второй вариант осуществления. Как показано в разрезе на фиг.13 и виде в перспективе на фиг.14, многослойная плата 10 в качестве монтажной платы ИС, согласно второму варианту осуществления, монтируется с симметричным фильтром 260 на поверхности, соприкасающейся с композитной пластиной между двумя многослойными платами. Симметричный фильтр 260 обставляется по ее периметру с помощью проводящих столбиков Q, имеющих проводящую пасту и обеспечивающих токопроводящие дорожки. Так как в процессах производственного процесса модуля PLC на фиг.10C и 10D выполняется аналогичная обработка, то трудозатраты в человеко-часах могут быть минимизированы. После этого монтажная плата ИС производится аналогично монтажной плате ИС, показанной на фиг.1.
В данном варианте осуществления симметричный фильтр 260 монтируется на изолирующей пластине 20 и окружается проводящими столбиками Q, содержащими медную фольгу и проводящую пасту. Посредством этого влияние шума может быть минимизировано, и может быть получен компактный и доступный по цене модуль, независимый от внешних условий монтажа.
Шум, вызванный увеличением скорости сигнала, искажает сигналы на аналоговой схеме передачи/приема, представленной симметричным фильтром, и таким образом заметно ухудшает характеристики. Проблема наблюдалась, когда окружение, в котором устанавливается модуль (то есть, шум высокий или низкий) влияет на характеристики модуля. В частности, высокоскоростная связь по линии электропередачи (PLC) использует полосу частот, имеющую низкую частоту от 4 МГц до 28 МГц и широкий диапазон, и поэтому схемные компоненты, представленные в схеме фильтра, большие. Следовательно, шум неизбежно распространяется в схему фильтра, и в силу этого ухудшение в характеристиках особенно заметно. Данный вариант осуществления решает описанные выше проблемы и предоставляет компактный и доступный по цене модуль.
Также возможно дополнительно повысить эффект экранирования путем замены металлических частиц, содержащихся в проводящей пасте в описанном выше варианте осуществления, на ферритовые частицы и т.п.
Третий вариант осуществления
Ниже объясняется третий вариант осуществления. В третьем варианте осуществления модуль PLC имеет структуру, в которой тепловыделяющие металлические слои 40 и 41 наносятся на верхнюю и нижнюю поверхности модуля PLC, полученные в описанном выше первом варианте осуществления, имеющие композитные пластины 42 и 43 соответственно между ними, как показано на фиг.15, позволяя, таким образом, эффективное рассеяние тепла модулем. Другие компоненты предоставляются модулю PLC аналогичным образом, согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг.1. Одинаковым компонентам даются одинаковые номера ссылок. Вышеупомянутая структура, имеющая тепловыделяющие пластины как на верхней, так и на нижней поверхностях, расширяет тепловыделяющие пространство, даже когда увеличивается плотность схемы, и дает компактный и доступный по цене модуль. Здесь описан случай, где имеются две тепловыделяющие металлические пластины, однако может использоваться одна металлическая пластина. Например, предоставление металлической пластины только ИС, имеющей наибольшее выделение тепла (например, главной ИС), посредством композитной пластины может расширить тепловыделяющую поверхность.
Четвертый вариант осуществления
Ниже объясняется четвертый вариант осуществления. В четвертом варианте осуществления компоненты 18 схемы монтируются на поверхности, соприкасающейся с изолирующей пластиной, которая окружена двумя многослойными платами, и объединяются на более толстой стороне многослойной платы, как показано на фиг.16.
В четвертом варианте осуществления компоненты 18 схемы, смонтированные на поверхности, соприкасающейся с изолирующей пластиной, объединяются на более толстой стороне многослойной платы, предотвращая, таким образом, изгибание тонкой платы и повышая надежность соединения у токопроводящей дорожки, которая соединяет две многослойные платы, когда платы собираются вместе с композитной пластиной.
Пятый вариант осуществления
Ниже объясняется пятый вариант осуществления. В пятом варианте осуществления две многослойные платы, сопоставленные стороной, где находятся компоненты, имеют одинаковую толщину, как показано на фиг.17.
В пятом варианте осуществления обеспечение одинаковой толщины двум многослойным платам 10 и 30 снижает напряжение сдвига, вызванное различием в тепловом расширении плат, посредством этого повышая надежность соединения у токопроводящей дорожки, когда платы собираются вместе с композитной пластиной 20.
Шестой вариант осуществления
Ниже объясняется шестой вариант осуществления. В вариантах осуществления с первого по пятый две многослойные платы собираются с композитной пластиной 20 между ними. Однако в шестом варианте осуществления две многослойные платы 10 и 30, сопоставленные стороной, где находятся компоненты, соединяются с использованием компонента 21 схемы, упрощая, таким образом, структуру.
Вышеупомянутая структура исключает процесс перфорирования и т.п., чтобы сделать композитную пластину, часть для компонента схемы или часть, заполненную проводящей пастой, как показано на фиг.10С, посредством этого предоставляя доступный по цене модуль, который позволяет легкий монтаж.
В описанных выше вариантах осуществления с первого по шестой главная ИС, которая модулирует и демодулирует сигнал с несколькими несущими, объясняется в виде примера ИС, которая соединяет множество выводов заземления со слоем заземления. Однако такая ИС не ограничивается главной ИС. Аналогичный эффект может быть также получен, например, когда соединяются множество выводов заземления и слой заземления у AFE IC.
Отмечается, что вышеупомянутые примеры предоставлены только с целью пояснения и ни в коем случае не должны толковаться как ограничивающие настоящее изобретение. Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на типовые варианты осуществления, подразумевается, что слова, которые использованы в этом документе, являются словами описания и иллюстрации, а не словами ограничения. Могут быть внесены изменения в пределах области действия прилагаемой формулы изобретения, которая сейчас приводится с внесёнными поправками, без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения в его аспектах. Хотя настоящее изобретение описано здесь со ссылкой на конкретные структуры, материалы и варианты осуществления, настоящее изобретение не намерено ограничиваться частностями, раскрытыми в этом документе; вместо этого настоящее изобретение распространяется на все функционально эквивалентные структуры, способы и применения, например, которые находятся в пределах прилагаемой формулы изобретения.
Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, и возможны различные изменения и модификации без отклонения от объема настоящего изобретения. В вариантах осуществления описывается схемный модуль, имеющий множество выводов заземления, которые соединяются с металлическим слоем 12. Однако часть из множества выводов заземления может соединяться с металлическим слоем 13, 14, 15 и т.п., главным образом в диапазоне эффективности настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Монтажная плата ИС, согласно описанию выше, конфигурируется устойчивой к колебанию тепла и шуму. Следовательно, возможно применять монтажную плату ИС к различным технологиям, включая высокоскоростную связь по линии электропередачи.
1. Схемный модуль, содержащий: интегральную схему, которая имеет множество выводов заземления; первый изолирующий слой, на котором смонтирована интегральная схема; первый проводящий слой; второй изолирующий слой и второй проводящий слой, при этом интегральная схема, первый изолирующий слой, первый проводящий слой, второй изолирующий слой и второй проводящий слой нанесены друг на друга последовательно, при этом множество выводов заземления интегральной схемы соединены электрически только с первым проводящим слоем.
2. Схемный модуль по п.1, в котором интегральная схема обрабатывает сигнал связи.
3. Схемный модуль по п.2, в котором сигнал связи является сигналом с несколькими несущими.
4. Схемный модуль по п.3, в котором интегральная схема выполняет по меньшей мере одно из модуляции и демодуляции сигнала с несколькими несущими.
5. Схемный модуль по п.4, в котором сигнал с несколькими несущими является сигналом связи по линии электропередачи, передаваемым по линии электропередачи, причем схемный модуль также содержит: третий изолирующий слой, расположенный напротив первого изолирующего слоя и являющийся поверхностью схемного модуля; и фильтр, который защищает заранее установленный частотный диапазон у сигнала связи по линии электропередачи, причем фильтр монтируется на первом изолирующем слое.
6. Схемный модуль по п.5, в котором сигнал с несколькими несущими передается по линии электропередачи, которая имеет пару линий.
7. Схемный модуль по п.6, в котором фильтр является симметричным фильтром, который обладает в основном равным полным сопротивлением от пары линий.
8. Схемный модуль по п.1, также содержащий: многослойную плату, которая имеет первый изолирующий слой, первый проводящий слой, второй изолирующий слой и второй проводящий слой; другую многослойную плату, которая имеет множество многослойных проводящих слоев, имеющих изолирующие слои между ними, и которая отличается от упомянутой многослойной платы; схемный компонент, который монтируется на поверхности упомянутой многослойной платы; и изолирующую пластину, которая имеет токопроводящую дорожку, предусмотренную между многослойной платой и другой многослойной платой, и электрически соединяет интегральную схему и схемный компонент.
9. Схемный модуль по п.8, также содержащий: внутренний схемный компонент, который предоставляется упомянутой изолирующей пластине и который монтируется в схемном модуле, при этом внутренний схемный компонент окружается упомянутой токопроводящей дорожкой.
10. Схемный модуль по п.8, в котором многослойные платы имеют одинаковую толщину.
11. Схемный модуль по п.8, также содержащий: по меньшей мере один внутренний схемный компонент, который предоставляется изолирующей пластине и который монтируется в схемном модуле, при этом упомянутый внутренний схемный компонент монтируется на более толстой из многослойных плат.
12. Схемный модуль по п.8, также содержащий: тепловыделяющую пластину, которая предоставляется по меньшей мере одной из упомянутых многослойных плат.
13. Схемный модуль по п.8, в котором изолирующая пластина включает в себя неорганический наполнитель и отверждаемую смолу.
14. Схемный модуль по п.13, в котором неорганический наполнитель, включенный в изолирующую пластину, имеет диапазон процентного отношения веса от приблизительно 70% до приблизительно 95%.
15. Схемный модуль по п.1, также содержится в котором: вторая многослойная плата имеет множество многослойных проводящих слоев, имеющих изолирующие слои между ними, и отличается от упомянутой первой многослойной платы; и схемный компонент, который монтируется на поверхности второй многослойной платы, причем схемный компонент помещается между первой и второй многослойными платами и удерживает упомянутые первую и вторую многослойные платы.
16. Устройство связи по линии электропередачи, имеющее схемный модуль по п.6, содержащее: разветвитель, который накладывает сигнал связи по линии электропередачи, выведенный из схемного модуля, на переменное напряжение, передаваемое по линии электропередачи, и который отделяет сигнал связи по линии электропередачи от переменного напряжения, передаваемого с помощью линии электропередачи, чтобы вывести сигнал к схемному модулю.
