![]() Gedruckte Leiterplatte und Aufbau mit schrägen Durchkontakten
专利摘要:
Vorliegendwird eine Durchkontakt-Struktur offenbart, die einen Hochfrequenzverlustmöglichstgering hält.Eine PCB oder ein IC-Aufbau der vorliegenden Erfindung weist eineIsolationsschicht, mehrere Schaltungsschichten und einen oder mehrereDurchkontakte auf, die bezüglichder Schaltungsschichten schräg ausgebildetund so konstruiert sind, dass sie bezüglich der Richtungen der Signal-und Stromübertragungstumpfe Winkel aufweisen. 公开号:DE102004012810A1 申请号:DE102004012810 申请日:2004-03-16 公开日:2005-07-28 发明作者:Bong-Kyu Choi;Han Kim;Heung-Kyu Kim;Sang-Kab Park;Dae-Cheol Seo 申请人:Samsung Electro Mechanics Co Ltd; IPC主号:H01L23-12
专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung beansprucht den Vorteil der koreanischen PatentanmeldungNr. 2003-96784, die am 24. Dezember 2003 beim Korean IntellectualProperty Office (Koreanisches Amt für Geistiges Eigentum) eingereichtwurde und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist. [0002] Dievorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine gedruckte Leiterplatteund einen Aufbau mit Durchkontakten und im Besonderen eine gedruckteLeiterplatte und einen Aufbau mit schrägen Durchkontakten, die bezüglich derFlächenvon Schaltungsschichten in der gedruckten Leiterplatte und dem Aufbauschrägausgebildet sind, um einen Hochfrequenzverlust möglichst gering zu halten. [0003] EinDurchkontakt bezeichnet den Verbindungspfad elektrischer Signalezwischen Schichten einer vielschichtigen gedruckten Leiterplatte(PCB) und einem Aufbau und wird im Grunde dazu verwendet; Schaltungenmiteinander zu verbinden, die auf der Ober- und Unterseite einerzweiseitigen PCB ausgebildet sind. Im Allgemeinen wird ein derartiger Durchkontaktso ausgebildet, dass ein Loch geformt wird und die Innenwand desLochs galvanisiert wird, um die Ober- und Unterseite einer PCB durchdas Loch hindurch miteinander zu verbinden. [0004] Bisherwurde das Loch unter Einsatz eines mechanischen Bohrers geformt,aber in neuerer Zeit wird es unter Verwendung eines Laserbohrersausgebildet. [0005] Durchkontaktedieser Art lassen sich in folgende Typen unterteilen: einen Durchkontaktdes Typs mit galvanisiertem Loch (PTH), der Gesamtschichten vollständig durchdringtund verbindet, einen Durchkontakt des Typs Zwischengitter-Durchkontaktloch(IVH), der innere Schichten durchdringt und verbindet, und einenvergrabenen oder blinden Durchkontakt, der an einem seiner Teileblockiert ist. [0006] Außerdem gibtes einen Mikro-Durchkontakt mit einem Durchmesser unter 100 μm, einenkupfergefülltenDurchkontakt mit einem Durchkontaktloch, das mit Kupfer gefüllt ist,und einen gestapelten Durchkontakt mit Durchkontakten, die vertikal übereinandergestapelt sind. [0007] DieStrukturen der in herkömmlichenintegrierten Schaltungs (IC)-Aufbautenoder PCBs verwendeten Durchkontakte sind ungeachtet des Typs derDurchkontakte senkrecht zu den Flächen der Schaltungsschichtenangeordnet. [0008] Demgemäß wird derPfad des Stroms oder eines Signals von der Kombination leitenderDrähte undeines oder mehrerer Durchkontakte gebildet, die mehrfach im rechtenWinkel geknickt sind, um den Strom oder das Signal von einer Stellezur anderen in einer PCB oder einem IC-Aufbau zu übertragen. [0009] 1 ist eine Ansicht, dieein Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau 120 für Hochleistungsprodukte, wiezum Beispiel eine Zentraleinheit (CPU) oder einen Graphikchipsatz,zeigt, das auf einer PCB-Hauptplatine 100 gemäß dem Standder Technik aufgebracht ist. [0010] UnterBezugnahme auf 1 sindStrom- und Erdungsleiter in einer PCB-Hauptplatine 100 enthalten,das Substrat eines Flip-Chip-Kontaktierungsaufbaus 120 istmit der PCB-Hauptplatine 100 durch Kugelkontaktieren 110 verbundenund ein Chip 140 ist auf dem Substrat des Flip-Chip-Kontaktierungsaufbaus 120 durchLötbuckelkontaktieren 130 aufgebracht. [0011] 1 weist des Weiteren Mikro-Durchkontakte 160,einen gestuften Durchkontakt 170 mit einem gestuften Pfadfür denFluss von Strom oder eines Signals und einen gestapelten Durchkontakt 180 mitmehreren übereinandergestapelten Mikro-Durchkontakten auf. [0012] Wieaus 1 ersichtlich ist,wird zur Übertragungvon Strom oder eines Signals vom Chip 140 zur PCB-Hauptplatine 100 derStrom- oder Signalpfadaus der Kombination leitfähigerDrähteund Durchkontakte, die mehrfach im rechten Winkel geknickt sind,gebildet. [0013] DerGrund, warum der Strom- oder Signalpfad aus der Kombination derleitfähigenDrähteund der mehrfach im rechten Winkel geknickten Durchkontakte gebildetist, um den Strom oder das Signal vom Chip 140 zur PCB-Hauptplatine 100 zu übertragen,liegt hauptsächlichdarin, dass die herkömmlicheDurchkontakt-Struktur ungeachtet des Durchkontakt-Typs senkrechtzu Signalleitungen angeordnet ist. [0014] Dementsprechendwird der Strom- oder Signalpfad aus der Kombination der leitfähigen Drähte undder mehrfach im rechten Winkel ge knickten Durchkontakte gebildet,um den Strom oder das Signal von dem Chip 140 zur PCB-Hauptplatine 100 zu übertragen,so dass ein Hochfrequenzverlust, der durch die hohe Geschwindigkeitdigitaler Signale erzeugt wird, entsteht. [0015] DerHochfrequenzverlust ist ein Verlust (beispielsweise Einfügungsverlust),welcher entsteht, wenn eine hohe Frequenz durch eine Schaltung oder einGerät hindurchgeht.Der Verlust erhöhtsich, je größer dieArbeitsfrequenz eines elektronischen Geräts wird, was die Übertragungseigenschafteneines Signals verschlechtert. [0016] Dementsprechendist es wesentlich, den Hochfrequenzverlust maximal zu verringern,um Strom oder ein Signal mit hoher Frequenz in einem IC-Aufbau odereiner PCB geeignet zu übertragen. Beispielsweisewird eine zur Zeit verwendete CPU in Frequenzbändern betrieben, die im Bereichzwischen 2 und 3 GHz liegen. Zukünftigjedoch wird die Betriebsfrequenz der CPU auf 10 bis 20 GHz oder mehrerhöhtwerden, um deren Funktion wirksam durchzuführen. [0017] Wennsich die Betriebsfrequenz erhöht,begrenzt die herkömmlicheDurchkontakt-Struktur den Bereich der Arbeitsfrequenzen des IC-Aufbaus oder derPCB aufgrund des Hochfrequenzverlustes. [0018] DesWeiteren wird es in Zukunft mehr elektronische Produkte geben, diedie hohe Frequenz verwenden, und auch der Bedarf zur Reduzierung desHochfrequenzverlustes in den Durchkontakten wird steigen. [0019] Inden Zeichnungen zeigen 2a und 3a herkömmliche Durchkontakt-Strukturen,und 4a zeigt die Verteilungeines elektrischen Felds in der herkömmlichen Durchkontakt-Struktur. [0020] DesWeiteren zeigt 5 dieVerlustwerte des herkömmlichenDurchkontakts in Frequenzbändern,die von 0 bis 10 GHz reichen, unter Verwendung von Streuparametern(S-Parametern). 5 zeigt,dass der Hochfrequenzverlust gesenkt wird, wenn die Größe (dB)der S-Parameter im logarithmischen Maßstab sinkt. [0021] Dementsprechendist die vorliegende Erfindung gemacht worden, wobei die vorstehendgenannten Probleme, die im Stand der Technik auftreten, berücksichtigtwurden, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Durchkontakt-Strukturzur Verfügungzu stellen, die den Hochfrequenzverlust möglichst gering hält. [0022] Umdas vorstehend genannte Ziel zu erreichen, sieht die vorliegendeErfindung eine PCB oder ein IC-Gehäuse bzw. einen IC-Aufbau miteiner Isolationsschicht, mehreren Schaltungsschichten und einemoder mehreren Durchkontakten vor, die bezüglich der Schaltungsschichtenschrägausgebildet und so konstruiert sind, dass sie bezüglich derRichtungen der Signal- und Stromübertragungstumpfe Winkel aufweisen. [0023] Außerdem stelltdie vorliegende Erfindung eine PCB oder einen IC-Aufbau mit einem oder mehreren Durchkontaktenzur Verfügung,die schrägausgebildet sind, so dass sie bezüglich der Richtungen der Signal-und Stromübertragungstumpfe Winkel aufweisen. [0024] Dievorstehenden und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegendenErfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschrei bung unter Bezugnahmeauf die beigefügtenZeichnungen besser verstanden, worin: [0025] 1 eineAnsicht ist, die einen Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau für Hochleistungsprodukte,wie beispielsweise eine CPU oder einen Graphikchipsatz, zeigt, dasgemäß dem herkömmlichenStand der Technik auf einer Hauptplatine aufgebracht ist, [0026] 2a eineAnsicht ist, die eine herkömmlicheDurchkontakt-Strukturzeigt; [0027] 2b eineAnsicht ist, die eine Struktur eines schrägen Durchkontakts gemäß der vorliegendenErfindung zeigt; [0028] 3a eine.Ansicht ist, die eine Struktur eines herkömmlichen gestapelten Durchkontaktszeigt, [0029] 3b eineAnsicht ist, die eine Struktur eines gestapelten Durchkontakts gemäß der vorliegendenErfindung zeigt, [0030] 4a eineAnsicht ist, welche die Verteilung eines elektrischen Felds in einemTeil einer PCB oder eines Aufbaus mit dem herkömmlichen schrägen Durchkontaktzeigt; [0031] 4b eineAnsicht ist, welche die Verteilung eines elektrischen Felds in einemTeil einer PCB oder eines Aufbaus einschließlich des schrägen Durchkontaktsgemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt; [0032] 5 eineAnsicht ist, die S-Parameter nach Maßgabe der Frequenzen in einemTeil einer PCB oder eines Gehäusesoder Aufbaus ein schließlich desschrägenDurchkontakts gemäß der vorliegendenErfindung zeigt; [0033] 6 einQuerschnitt ist, der eine PCB oder ein Gehäuse bzw. einen Aufbau einschließlich des schrägen Durchkontaktsder vorliegenden Erfindung zeigt. [0034] 7a eineAnsicht ist, die einen Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau für Hochleistungsprodukte,wie beispielsweise eine CPU oder einen Graphikchipsatz, zeigt, dasauf einer PCB-Hauptplatine einschließlich eines schrägen gestuftenDurchkontakts gemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung aufgebracht ist; [0035] 7b eineAnsicht ist, die einen Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau für Hochleistungsprodukte,wie beispielsweise eine CPU oder einen Graphikchipsatz, zeigt, dasauf einer PCB-Hauptplatine einschließlich eines schrägen Durchkontaktsgemäß eineranderen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung aufgebracht ist; [0036] 7c eineAnsicht ist, die einen Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau für Hochleistungsprodukte,wie beispielsweise eine CPU oder einen Graphikchipsatz, zeigt, dasauf einer PCB-Hauptplatine einschließlich eines schrägen gestapelten Durchkontaktsgemäß einernoch anderen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung aufgebracht ist. [0037] Essei nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, worin dieselben Bezugszeichenin all den verschiedenen Zeichnungen verwendet werden, um dieselbenoder ähnlicheKomponenten zu bezeichnen. [0038] DieAusführungsformender vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail unter Bezugnahmeauf die 2a bis 7c beschrieben. [0039] 2a bis 2b sindAnsichten, welche die Strukturen der Durchkontakte 210a bzw. 210b zeigen,die auf der Oberseite einer PCB ausgebildete Signalleitungen 200a und 200b jeweilsmit auf der Unterseite der PCB ausgebildeten Signalleitungen 220a und 220b verbinden. [0040] 2a zeigteine Struktur eines herkömmlichenDurchkontakts, der mit den Signallinien 200a und 220a senkrechtverbunden ist. Die herkömmliche Durchkontakt-Strukturist der Hauptgrund fürden Hochfrequenzverlust, wie er in der Beschreibung des Standesder Technik dargestellt ist. [0041] Dasheißt,das plötzlicheAbknicken des Übertragungspfadseines Signals und Stroms verursacht elektromagnetisches Rauschenin einem Teil, wo das plötzlicheAbknicken auftritt, und verhindert die Übertragung eines Signals odervon Strom. Insbesondere wird das vorstehend beschriebene Problemimmer größer, jehöher dieFrequenz wird. In dieser Hinsicht zeigt 2b eineverbesserte Durchkontakt-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung. [0042] Inder verbesserten Durchkontakt-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindungist der Durchkontakt schrägausgebildet, damit der Fluss einer hohen Frequenz glatt bzw. störungsfreiverlaufen kann, so dass der Hochfrequenzverlust im Vergleich zurherkömmlichenDurchkontakt-Struktur verringert wird. [0043] 3a bis 3b zeigenDurchkontakt-Strukturen in gestapelten vielschichtigen PCBs. [0044] 3a zeigteine gestapelte Durchkontakt-Struktur in einer herkömmlichenvielschichtigen PCB, worin ein Durchkontakt in einer einzelnen geschichtetenPCB vertikal ausgebildet ist, und dann werden mehrere Durchkontakteangeordnet und übereinandergestapelt, um eine auf der Oberseite einer PCB ausgebildete Signalleitung 300a miteiner auf der Unterseite der PCB ausgebildeten Signalleitung 330a zuverbinden. [0045] Insbesonderewerden in der in 3a gezeigten Durchkontakt-Struktur die Durchkontaktein den mehreren Schichten vertikal ausgebildet und sind miteinanderzickzack-förmigverbunden. Diese Struktur ist dahingehend eingeschränkt, dasssie nicht imstande ist, den Hochfrequenzverlust zu verringern, dadie Durchkontakte in den Schichten vertikal ausgebildet sind. [0046] 3b isteine Ansicht, die eine vielschichtige leitfähige Durchkontakt-Strukturzeigt, die auf mehreren Schichten ausgebildet ist, um eine auf der Oberseiteeiner PCB ausgebildete Signalleitung 300b mit einer aufder Unterseite der PCB ausgebildeten Signalleitung 330b zuverbinden. [0047] Inder in 3b gezeigten Durchkontakt-Strukturist, da schrägeDurchkontakte im Gegensatz zu vertikalen Durchkontakten im Grundeausgebildet und übereinandergestapelt werden, die Durchkontakt-Struktur bei der Verringerungdes Hochfrequenzverlusts wirksam. [0048] 4a bis 4b sindAnsichten, welche die Verteilung elektrischer Felder zeigen. [0049] 4a zeigtdie Verteilung des elektrischen Felds in einer herkömmlichenvertikalen Durchkontakt-Struktur. 4b zeigtdie Verteilung des elektrischen Felds in einer Struktur eines schrägen Durchkontaktsder vorliegenden Erfindung. [0050] UnterBezugnahme auf die Zeichnungen wird die Größe des elektrischen Felds inder Struktur eines schrägenDurchkontakts, die in der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist,im Vergleich zur herkömmlichenDurchkontakt-Struktur verringert, und die Verteilung des elektrischenFelds wird in den durch Pfeile dargestellten Teilen reduziert. [0051] 5 isteine Kurve, die S-Parameter nach Maßgabe von Frequenzen zur Bestätigung derVerringerung des Hochfrequenzverlustes zeigt. [0052] Frequenzbänder, dievon 0 bis 10 GHz reichen, sind entlang der X-Achse graphisch dargestellt, und dieWerte der S-Parameter sind entlang der Y-Achse im logarithmischenMaßstabdargestellt. Die Durchkontakt-Struktur der vorliegenden Erfindungkann im Vergleich zur herkömmlichenDurchkontakt-Struktur den Hochfrequenzverlust in Frequenzbändern, dievon 0 bis 10 GHz reichen, um durchschnittlich mehr als 20 dB senken. [0053] 6 bis 7c zeigenBeispiele, in denen schrägeDurchkontakte bei PCBs angewendet werden. [0054] UnterBezugnahme auf 6 weist die PCB den schrägen Durchkontakt 604 auf,die in einem kupferkaschierten Laminat (CCL) 601 schräg ausgebildetist, und eine verkupferte Schicht 605 ist auf der schrägen Durchkontakt 604 zumVorsehen der Leitfähigkeitausgebildet. [0055] 7a isteine Ansicht, die einen Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau für Hochleistungsprodukte,wie beispielsweise eine CPU oder einen Graphikchipsatz, zeigt, dasauf einer PCB-Hauptplatine einschließlich eines schrägen gestuftenDurchkontakts gemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung aufgebracht ist. 7b isteine Ansicht, die einen Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau für Hochleistungsprodukte,wie beispielsweise eine CPU oder einen Graphikchipsatz, zeigt, dasauf einer PCB-Hauptplatine einschließlich schräger Mikro-Durchkontakte gemäß eineranderen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung aufgebracht ist. 7c isteine Ansicht, die einen Flip-Chip-Kontaktierungsaufbau für Hochleistungsprodukte,wie beispielsweise eine CPU oder einen Graphikchipsatz, zeigt, dasauf einer PCB-Hauptplatine einschließlich eines schrägen gestapeltenDurchkontakts gemäß einernoch anderen Ausführungsform dervorliegenden Erfindung aufgebracht ist. [0056] In 7a istder gestufte Durchkontakt 750 schräg ausgebildet, so dass er stumpfeWinkel bezüglichdes Flusses des Stroms oder eines Signals aufweist, um einen Hochfrequenzverlustzu verhindern. [0057] Dergestufte Durchkontakt 750 gestattet es dem Strom oder Signalentlang eines schrägenPfads zu fließen,wenn der Strom oder das Signal von einem Chip 740 zur PCB-Hauptplatine 700 fließt, so dassein Hochfrequenzverlust verhindert wird, wenn die hohe Frequenzangelegt ist. [0058] In 7b istder Mikro-Durchkontakt 760 schräg ausgebildet, so dass er stumpfeWinkel bezüglichdes Flusses des Stroms oder Signals aufweist, um einen Hochfrequenzverlustzu verhindern. [0059] In 7c istder gestapelte Durchkontakt 770 schräg ausgebildet, so dass er stumpfeWinkel bezüglichdes Flusses des Stroms oder des Signals aufweist, um einen Hochfrequenzverlustzu verhindern. [0060] Inzwischenwerden in dem Fall, in dem eine PCB auf allgemeine Weise hergestelltwird, die Schaltungsmuster auf einer Kupferplatte ausgeführt, wodurchdie Innen- und Außenschichtender PCB gebildet werden. In neuerer Zeit werden jedoch optischeWellenleiter in eine PCB eingefügt,um Signale in Form von Licht unter Verwendung eines Polymers undeiner Glasfaser zu empfangen und zu übertragen. Die PCB wird alsoptoelektronische Leiterplatte (EOCB) bezeichnet. [0061] DerDurchkontakt der vorliegenden Erfindung kann sowohl als allgemeinerDurchkontakt wie auch als in der EOCB benutzter optischer Durchkontaktverwendet werden. [0062] Außerdem sollenmoderne mobile Kommunikationsendgeräte sowohl verkleinert wie auchleichter gemacht werden, um Hochgeschwindigkeitskommunikationenmit großerKapazitätzu unterstützen undbequem tragbar zu sein. [0063] Dementsprechendsind in den mobilen Kommunikationsendgeräten verwendete Komponenten entwickeltworden, um eine extreme Verkleinerung und komplexe Funktionen möglich zumachen, und verwandte Komponente sind schnell entwickelt worden,um ein Multi-Chip-Modul(MCM) zum Aufbringen mehrerer unbestückter Chips auf eine Niedrigtemperatur-Brennkeramik(Low Temperature Co-fired Ceramic – LTCC) entsprechend der Entwicklungder mobilen Kommunikationsendgerätezu ermöglichen. [0064] DieLTCC wird hergestellt, indem ein Substrat unter Anwendung einesVerfahrens zum Brennen von Keramiken und Metallen bei einer niedrigenTemperatur von etwa 800 bis 1000°Causgebildet wird. Das Substrat wird so geformt, dass Glas und Keramikenmit einem niedrigen Schmelzpunkt zur Bildung einer grünen Foliemit einer geeigneten dielektrischen Konstante vermischt werden,eine leitfähige Pasteauf der grünenFolie aufgedruckt wird und mit leitfähigen Pasten bedruckte grüne Folien übereinandergestapelt werden. Die Struktur des schrägen Durchkontakts der vorliegendenErfindung kann in dem Substrat eingesetzt werden, das die LTCC verwendet. [0065] Wievorstehend beschrieben ist, kann die Struktur des schrägen Durchkontaktssowohl in dem Substrat mit der herkömmlichen vertikalen Durchkontakt-Strukturwie auch in der PCB verwendet werden, um den Hochfrequenzverlustzu senken. [0066] Dievorliegende Erfindung ist wirksam bei der Überwindung einer Signalverhinderungbei hoher Frequenz, die aufgrund der hohen Geschwindigkeit digitalerSignale erzeugt wird. [0067] DesWeiteren ist die vorliegende Erfindung bei der Senkung eines Hochfrequenzverlusteswirksam, der in den Durchkontakten eines IC-Aufbaus oder einer PCBerzeugt wird, das bzw. die eine Durchkontakt-Struktur aufnimmt,wodurch die Leistung der Signalübertragungin Hochfrequenzbändern verbessertwird. [0068] Obwohldie bevorzugten Ausführungsformen dervorliegenden Erfindung zu Erläuterungszwecken offenbartworden sind, werden es Fachleute schätzen, dass verschiedene Modifikationen,Zusätzeund Ersetzungen möglichsind, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen offenbartsind, abzuweichen.
权利要求:
Claims (4) [1] Gedruckte Leiterplatte (PCB) mit einer Isolationsschicht; mehrerenSchaltungsschichten; und einem oder mehreren Durchkontakten,die bezüglich derSchaltungsschichten schrägausgebildet und so konstruiert sind, dass sie bezüglich derRichtungen der Signal- und Stromübertragungstumpfe Winkel aufweisen. [2] Aufbau einer integrierten Schaltung (IC) mit einerIsolationsschicht; mehreren Schaltungsschichten; und einemoder mehreren Durchkontakten, die bezüglich der Schaltungsschichtenschrägausgebildet und so konstruiert sind, dass sie bezüglich derRichtungen der Signal- und Stromübertragungstumpfe Winkel aufweisen. [3] PCB, die aufweist: einen oder mehrere Durchkontakte,die schrägausgebildet sind, so dass sie bezüglich der Richtungen der Signal-und Stromübertragungstumpfe Winkel aufweisen. [4] IC-Aufbau, der aufweist: einen oder mehrereDurchkontakte, die schrägausgebildet sind, so dass sie bezüglich der Richtungen der Signal-und Stromübertragungstumpfe Winkel aufweisen.
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2005-07-28| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law| 2007-07-12| 8131| Rejection|
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