專利名稱：具有垂直連接電容器的電子裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到為電子電路提供電容的裝置，更確切地說是涉及到為集成電路負(fù)載提供電容的裝置以及包括電連接到外殼的分立電容器的電子裝置的制造方法。
發(fā)明的背景電子電路，特別是計(jì)算機(jī)電路和儀表電路，近年已經(jīng)變得功率越來越大且速度越來越高。隨著電路頻率的不斷提高，由于其相關(guān)的高頻瞬態(tài)，電源線和接地線中的噪聲越來越成為問題。眾所周知，這種噪聲能夠由于例如電感性和電容性寄生現(xiàn)象而出現(xiàn)。為了降低這種噪聲，旁路電容器之類的電容器常常被用來為電路提供穩(wěn)定的信號(hào)和穩(wěn)定的電源。電容器還能夠被用來抑制不希望有的輻射，用來在電子器件(例如處理器)被斷電時(shí)衰減電壓過沖，以及用來在器件被加電時(shí)衰減電壓降。
旁路電容器通常被置于盡可能靠近管芯負(fù)載即“熱點(diǎn)”，以便提高電容器的效率。旁路電容器常常被表面安裝到其上安裝管芯的封裝件的管芯側(cè)或焊接區(qū)側(cè)，或被埋置在封裝件本身之中。

圖1說明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有管芯側(cè)電容器106(“DSC”)和焊接區(qū)側(cè)電容器108(“LSC”)的集成電路封裝件102的剖面圖。正如其名稱所意味的那樣，管芯側(cè)電容器106被安裝在與集成電路管芯104相同的封裝件102側(cè)上。相反，LSC 108被安裝在與管芯104相反的封裝件102側(cè)上。圖1中未示出埋置的芯片電容器(“ECC”)，但可以被埋置在封裝件102中，并經(jīng)由導(dǎo)電通道(via)被電連接到封裝件平面和/或焊點(diǎn)。
如圖1所示，電容器的端子經(jīng)由封裝件中的焊點(diǎn)、通道110、以及電源平面112或接地平面114，被連接到集成電路負(fù)載，從而使電容器106和108能夠?yàn)榧呻娐诽峁┡月冯娙?。電容?06和108經(jīng)由焊點(diǎn)、通道110、以及電源平面112或接地平面114到負(fù)載的連接，導(dǎo)致一些“垂直”電感，也稱為“回路”電感存在于各個(gè)電容器106和108以及集成電路負(fù)載之間的饋送和返回通道回路中。根據(jù)某些現(xiàn)有的封裝技術(shù)，此回路區(qū)導(dǎo)致大約15-20皮亨(pH)/□(suqare)的垂直電感。此回路電感傾向于使芯片外電容器的響應(yīng)時(shí)間變慢。
通常，多個(gè)旁路電容器被用來提供所需的電容。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有電連接到封裝件202底部上的焊點(diǎn)206的多個(gè)LSC 204的集成電路封裝件202的仰視圖。端子208上的陰影被用來表示封裝件202中的端子208和焊點(diǎn)206以交替的方式被連接到電源平面和接地平面(例如平面112和114，見圖1)。借助于將各個(gè)LSC 204的各個(gè)端子208焊接到指定的焊點(diǎn)206，來完成分立電容器204與封裝件202之間的電連接。因此，如圖2所示，在采用的8端子分立電容器的情況下，在電容器204與封裝件焊點(diǎn)206之間存在著8個(gè)電連接。相似的圖可以被用來說明封裝件中DSC端子到封裝件焊點(diǎn)的連接或ECC端子到通道的連接。
由于電容器204通過封裝件中不同組的焊點(diǎn)、通道(例如圖1的通道110)、以及電源平面或接地平面(例如圖1的平面112或114)被互連，故在各個(gè)電容器204之間也存在著一些“橫向”電感。換言之，各個(gè)電容器204之間的橫向電流流過導(dǎo)電回路，此導(dǎo)電回路的回路區(qū)被封裝件202的各種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如焊點(diǎn)、通道、以及電源平面/接地平面)界定。根據(jù)某些現(xiàn)有的封裝技術(shù)，此回路區(qū)導(dǎo)致大約15-30pH/□的橫向電感，其中，垂直電感量反比于互連各個(gè)電容器的電源平面和接地平面的數(shù)目。與上述垂直電感的效應(yīng)相似，橫向電感傾向于使芯片外電容器的響應(yīng)時(shí)間變慢。
圖3示出了模擬圖1-2所示電容器電學(xué)特性的電路。為簡(jiǎn)單起見，在圖3中未示出電容器的寄生電阻。此電路示出了管芯負(fù)載302，它可能要求旁路電容器，以便恰當(dāng)?shù)仄鹱饔?。某些旁路電容可以由電容?04所模型化的位于管芯上的電容來提供。但其它的電容必須被提供在芯片外，如芯片外電容器306所模型化的那樣。芯片外電容器306可以是例如DSC、LSC和/或ECC(例如圖1的電容器106和108)。
如上所述，由電感器308模型化的橫向電感存在于各個(gè)電容器306之間。此外，部分地由電感器310模型化的垂直電感存在于電容器306與負(fù)載302之間。為簡(jiǎn)單起見，各個(gè)電容器的垂直電感分量未示出。
由于橫向電感和垂直電感傾向于使芯片外電容器306的響應(yīng)時(shí)間變慢，故盡量減小這些電感的幅度是可取的。對(duì)于LSC和DSC，利用具有叉指接觸的電容器，能夠減小垂直電感。即使利用叉指電容器，能夠安裝在或埋置在封裝件中的分立器件的數(shù)目也受到電容器尺寸(亦即長(zhǎng)度和寬度)的限制。于是，能夠由這些芯片外電容器提供的電容量也尤其受到電容器尺寸的限制。
除了利用叉指電容器之外，借助于將芯片外電容器306置于盡可能靠近管芯負(fù)載，例如利用通常能夠比表面安裝的電容器被置于更靠近負(fù)載的ECC，能夠處置垂直電感問題。同樣，借助于使相鄰的各個(gè)電容器彼此靠近，能夠處置橫向電感問題。例如，相鄰的各個(gè)電容器有時(shí)被連接到封裝件上相鄰的各個(gè)焊點(diǎn)。
雖然這些解決方法在某些情況下是足夠的，但隨著電子器件頻率和邊緣速率(edge rate)的不斷進(jìn)展，對(duì)更高水平的旁路電容器仍然存在著不斷增長(zhǎng)的需求。此外，對(duì)盡量減小與芯片外電容器相關(guān)的垂直電感和橫向電感的電容解決方法，也存在著需求。因此，對(duì)諸如集成電路封裝件之類的電子裝置的制造與設(shè)計(jì)中的變通電容解決方法，存在著需求。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有管芯側(cè)電容器和焊接區(qū)側(cè)電容器的集成電路封裝件的剖面圖；圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有電連接到封裝件底部上的焊點(diǎn)的多個(gè)LSC的集成電路封裝件的仰視圖；圖3示出了模擬圖1-2所示電容器電學(xué)特性的電路圖；圖4示出了典型8端子分立電容器的三維圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有多個(gè)表面安裝的電容器的集成電路封裝件的剖面圖；圖6示出了圖5的集成電路封裝件和表面安裝電容器的局部仰視圖；圖7示出了圖6的集成電路封裝件和表面安裝電容器沿A-A剖面線的局部剖面圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)埋置電容器的集成電路封裝件的剖面圖；圖9示出了圖8的集成電路封裝件沿A-A剖面線的局部剖面圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)埋置電容器的集成電路封裝件的剖面圖；
圖11示出了圖10的集成電路封裝件沿A-A剖面線的局部剖面圖；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)埋置電容器的集成電路封裝件的剖面圖；圖13示出了圖12的集成電路封裝件沿A-A剖面線的局部剖面圖；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)埋置電容器的集成電路封裝件的剖面圖；圖15示出了圖14的集成電路封裝件沿A-A剖面線的局部剖面圖；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有垂直連接電容器的電子裝置的制造方法的流程圖；圖17示出了各可能包括根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)垂直連接電容器組的集成電路封裝件、插件、插槽、以及印刷電路板；而圖18示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的電子系統(tǒng)。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的各種實(shí)施方案在降低了的垂直電感和橫向電感水平下，提供了用于旁路、電壓衰減、以及提供電荷的芯片外電容。在各種實(shí)施方案中，各個(gè)分立的電容器被垂直連接到外殼，而不是像現(xiàn)有技術(shù)那樣水平地連接它們。根據(jù)各種實(shí)施方案垂直連接各個(gè)分立的電容器，使得能夠?qū)⒏嗟碾娙萜髀裰迷诜庋b件中或表面安裝到封裝件。因此，各種實(shí)施方案使得能夠?yàn)樨?fù)載提供更大的芯片外電容而不增大封裝件的尺寸。
各種實(shí)施方案能夠被用來減小存在于LSC、DSC、ECC或其它分立電容器結(jié)構(gòu)與其相關(guān)負(fù)載之間的垂直電感和橫向電感。在各種實(shí)施方案中，利用存在于分立的多層電容器內(nèi)部的特征，來完成這一點(diǎn)。這些電容器內(nèi)部的非常低的橫向電感這一特點(diǎn)，被用來減小電容器與管芯負(fù)載之間的垂直電感以及各個(gè)電容器本身之間的橫向電感。
在一個(gè)實(shí)施方案中，各個(gè)分立電容器在垂直連接的結(jié)構(gòu)中被埋置在外殼內(nèi)，從而在連接到外殼焊接區(qū)側(cè)的其它電容器與管芯負(fù)載之間提供非常低的電感路徑，導(dǎo)致LSC與管芯負(fù)載之間減小了的垂直電感。在另一實(shí)施方案中，隨著垂直連接電容器，相鄰分立電容器的端子被電連接到一起，而不是依賴于由封裝件表面內(nèi)或封裝件表面上導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成的電連接。這導(dǎo)致各個(gè)電容器之間減小了的橫向電感。
此處稱為“橫向連接”的這些直接連接，導(dǎo)致各個(gè)LSC、DSC、以及ECC之間非常低的橫向電感。各種實(shí)施方案的橫向連接基本上提供了各個(gè)分立電容器之間的橫向電流路徑。利用各個(gè)分立電容器內(nèi)大量導(dǎo)電平面之間的橫向連接，各種實(shí)施方案提供了功率配送系統(tǒng)的高頻電流重新分配網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)出現(xiàn)電壓降時(shí)，埋置的電容器通常會(huì)首先響應(yīng)(亦即，會(huì)饋送所需的電流，以便支撐管芯電壓)。當(dāng)埋置電容器的電荷開始耗盡，且電壓降再次出現(xiàn)時(shí)，DSC和/或LSC通常會(huì)二次響應(yīng)。由于各種實(shí)施方案提供的較小的垂直電感和/或橫向電感，這些第一和第二芯片外電容的響應(yīng)時(shí)間被縮短，于是降低了這些第一和第二電平電壓降的負(fù)面效應(yīng)。
同樣，在各種實(shí)施方案中，如稍后要詳細(xì)解釋的那樣，具有延伸跨越電容器整個(gè)側(cè)的端子的分立電容器被垂直連接，且這些延伸的端子被用來提供通過封裝件的額外直流旁路。這些實(shí)施方案雖然也能夠被用于較低電流的應(yīng)用中，但它們特別有用于較高電流的應(yīng)用。
雖然各種實(shí)施方案的描述主要指的是結(jié)合集成電路封裝件來利用分立電容器，但各種實(shí)施方案也能夠結(jié)合其它類型的封裝件、插件、印刷電路板或其它電子電路外殼而被利用。換言之，各種實(shí)施方案能夠結(jié)合各種類型的電子裝置被利用，而并不意味著被局限于與集成電路封裝件一起應(yīng)用。此外，各種實(shí)施方案能夠與大量不同類型的封裝件和封裝技術(shù)一起被利用。例如，各種實(shí)施方案能夠與有機(jī)或陶瓷封裝件一起被利用，且各個(gè)實(shí)施方案能夠與之一起應(yīng)用的封裝技術(shù)包括但不局限于焊接區(qū)網(wǎng)格陣列(例如有機(jī)LGA)、插腳網(wǎng)格陣列(例如塑料PGA或倒裝芯片PGA)、球柵陣列(例如μBGA、帶BGA、塑料BGA、倒裝芯片BGA、或倒裝芯片帶BGA)、帶自動(dòng)鍵合、金屬絲鍵合、以及梁式引線。
大量不同類型的分立電容器能夠被用于各種實(shí)施方案中。這些電容器在各種數(shù)目的側(cè)(例如1、2、3、4等)上能夠具有不同數(shù)目的端子(例如2、4、8、10、12等)。為了說明和易于解釋的目的，下面的描述采用8端子和10端子的電容器來描述各種實(shí)施方案。
圖4示出了典型8端子分立電容器402的三維圖。電容器402包括具有頂部表面404、底部表面、以及4個(gè)側(cè)面406的外殼。通常，電容器402的寬度408和長(zhǎng)度410大于(例如二或以上倍于)電容器402的高度412。
電容器的端子提供了到電容器402內(nèi)電容性結(jié)構(gòu)的電連接。各個(gè)端子包括形成于頂部表面404上的頂部區(qū)段414以及形成于側(cè)面406上的側(cè)面區(qū)段416。此外，各個(gè)端子可以具有形成于底部表面上的底部區(qū)段(未示出)。利用現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)電容器402被表面安裝在封裝件(例如圖2的封裝件202)上時(shí)，各個(gè)頂部區(qū)段414(或底部區(qū)段)被置于與封裝件焊點(diǎn)接觸并焊接。當(dāng)電容器402被埋置在封裝件內(nèi)時(shí)，利用現(xiàn)有技術(shù)，導(dǎo)電通道被形成在封裝件中，以便與各個(gè)頂部區(qū)段414和/或底部區(qū)段相接觸。
當(dāng)電容器402是多層電容器時(shí)，它包括被介質(zhì)材料層分隔開的多個(gè)導(dǎo)電材料平面(未示出)。在多層電容器內(nèi)，通常存在大量平面(例如幾百個(gè)平面)。通常，這些導(dǎo)電平面被構(gòu)造成交替的平面連接到電容器周圍的交替的端子。這使得各個(gè)端子和各個(gè)平面能夠以交替的方式被連接到封裝件本體上的各個(gè)焊點(diǎn)。這些焊點(diǎn)又通過電鍍或填充的通道連接到封裝件中的電源平面或接地平面。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有多個(gè)表面安裝電容器504和506的集成電路封裝件502的剖面圖。電容器504和506可以是例如陶瓷芯片電容器、有機(jī)電容器、集成電路電容器、或其它類型的分立電容器。
DSC 504和LSC 506的端子經(jīng)由封裝件內(nèi)的焊點(diǎn)(未示出)、通道510、以及電源平面512或接地平面514，被連接到集成電路508中的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載。這使得電容器504和506能夠?yàn)榧呻娐?08提供旁路電容。為易于描述，圖5沒有完全示出封裝件可以具有的所有各種導(dǎo)電層和不導(dǎo)電層。平面510和512上面和/或下面的層也可以存在。
在一個(gè)實(shí)施方案中，LSC 506被垂直連接到封裝件502。這意味著僅僅LSC 506的一側(cè)上的端子516被連接到封裝件的焊點(diǎn)，且端子到焊點(diǎn)的連接被形成為這些電容器端子516的側(cè)面區(qū)段(例如圖4的區(qū)段416)基本上平行于各個(gè)焊點(diǎn)的表面。換言之，LSC 506被連接到封裝件502，致使電容器的側(cè)面(亦即由電容器的高度和長(zhǎng)度(例如圖4的高度412和長(zhǎng)度410)確定的平面)基本上平行于封裝件502的頂部表面或底部表面。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的裝置被構(gòu)造成電容器被水平地連接到封裝件。因?yàn)椴捎矛F(xiàn)有技術(shù)水平連接方法，電容器的多于一側(cè)上的端子被連接到封裝件焊點(diǎn)，各個(gè)端子被連接在頂部或底部端子區(qū)段上，且由電容器寬度和長(zhǎng)度(例如圖4的寬度408和長(zhǎng)度412)確定的平面基本上平行于封裝件的底部表面，故本發(fā)明的各種實(shí)施方案可區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，LSC 506包括分布在二側(cè)上的8個(gè)端子516和518。由于LSC 506被垂直連接，故8個(gè)端子516中僅僅4個(gè)被電連接到封裝件502上的焊點(diǎn)。其它4個(gè)端子518被大致為L(zhǎng)SC 506的寬度在物理上分隔于封裝件。端子516和518上的陰影被用來表示端子516和518被連接到LSC 506中的正的內(nèi)部平面或負(fù)的內(nèi)部平面。此外，連接到封裝件502的4個(gè)端子516，以交替的方式被連接到封裝件502中的電源平面512和接地平面514。
如下面要解釋和舉例的那樣，在更多或更少側(cè)面上分布有更多或更少端子的電容器也能夠結(jié)合各種實(shí)施方案被使用。此外，各個(gè)端子的極性無須在相鄰端子之間嚴(yán)格交替。結(jié)合圖5和6給出的各種實(shí)施方案的描述集中在將LSC 506垂直連接到封裝件502。在其它結(jié)構(gòu)中，各種實(shí)施方案也能夠與垂直連接的DSC 504一起被使用，或能夠使用垂直連接的LSC 506和DSC 504的組合。
圖6示出了圖5的集成電路封裝件502和表面安裝的電容器506的局部仰視圖。在所示的例子構(gòu)造中，6個(gè)電容器506的二行各被垂直連接到封裝件502的焊點(diǎn)602。雖然大約一個(gè)焊點(diǎn)間距的間隙607存在于各行電容器506之間，但各行也能夠分隔得更遠(yuǎn)或更近(例如各行能夠觸及)。12個(gè)電容器506沿基本上平行的平面被排列。在各個(gè)電容器506上可以看到4個(gè)端子的側(cè)面區(qū)段604，且如交替的陰影圖形所示，各個(gè)端子在正負(fù)極性之間交替。
在典型的分立電容器上，電容器的高度606(即圖4的412)小于寬度(例如圖4的寬度408)。因此，采用本發(fā)明的各種實(shí)施方案，與水平地連接到封裝件相比，更多的電容器能夠在同樣的封裝件表面面積內(nèi)被垂直連接到封裝件502。
雖然圖中僅僅示出了12個(gè)電容器506，但也能夠使用更多或更少的電容器。例如，在某些現(xiàn)有技術(shù)的解決方法中，30個(gè)或更多的水平連接的電容器可以被用來為管芯提供芯片外電容。利用本發(fā)明的各種實(shí)施方案，60個(gè)或更多的垂直連接的電容器可以占據(jù)相同的封裝件表面面積，其中能夠連接的額外電容器的數(shù)目部分地依賴于電容器寬度對(duì)電容器高度的比率。利用本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，能夠提供更多的旁路電容器而不影響封裝件的尺寸。
在一個(gè)實(shí)施方案中，二個(gè)或多個(gè)垂直連接的電容器506還被“橫向連接”到一起。這意味著相鄰的分立電容器506的某些端子518和/或516(圖5)被電連接到一起，而不依賴于封裝件502表面內(nèi)或封裝件502表面上由導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成的電連接。在其它實(shí)施方案中，電容器506未被橫向連接在一起。
各個(gè)橫向連接位于具有相同極性的相鄰端子之間。因此，第一分立電容器的正端子可能被橫向連接到第二相鄰分立電容器的正端子。以這種方式，能夠跨越相鄰橫向連接的電容器端子的整個(gè)行608而形成橫向電流路徑。下面結(jié)合圖7來更詳細(xì)地描述橫向連接的構(gòu)造及其優(yōu)點(diǎn)。
圖7示出了圖6的集成電路封裝件502和表面安裝的電容器506沿A-A剖面線的局部剖面圖。如上所述，當(dāng)電容器506是多層電容器時(shí)，它們包括被介質(zhì)材料層分隔開的多個(gè)導(dǎo)電材料平面702和704。這些導(dǎo)電平面702和704通常被構(gòu)造成使交替的平面連接到各個(gè)電容器外部周圍的交替的導(dǎo)電端子706、708、710、712。
在一個(gè)實(shí)施方案中，電容器506被垂直連接到封裝件502上的焊點(diǎn)602，意味著端子706和708的側(cè)面和/或側(cè)面區(qū)段714基本上平行于封裝件的頂部表面或底部表面，且側(cè)面區(qū)段714被直接連接到焊點(diǎn)602。焊點(diǎn)602又通過通道716被電連接到封裝件502中的電源平面512和接地平面514。與端子706和708相反，端子710和712不被直接連接到封裝件502上的焊點(diǎn)602。雖然二個(gè)電容器506的端子706和708被示為各連接到3個(gè)焊點(diǎn)，但它們也能夠被連接到更多或更少的焊點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，如結(jié)合圖6所述，某些或全部電容器506被橫向連接到一個(gè)或多個(gè)其它電容器506。在一個(gè)實(shí)施方案中，借助于在相鄰電容器506的相鄰端子之間形成直接電連接，來完成這一點(diǎn)。借助于物理接觸和/或借助于提供導(dǎo)電材料來連接相鄰的端子，能夠形成這些直接的電連接。橫向連接可以被形成在頂部端子710與712之間以及底部端子706與708之間?；蛘?，橫向連接可以僅僅被形成在頂部端子710與712之間或底部端子706與708之間，而不同時(shí)在二組端子之間。
在一個(gè)實(shí)施方案中，在相鄰的電容器506之間存在著很小的物理距離，或不存在物理距離。在此實(shí)施方案中，相鄰電容器506的端子706、708、710、712的頂部區(qū)段和/或底部區(qū)段718彼此處于物理接觸，或彼此之間的距離可忽略。在另一實(shí)施方案中，不可忽略的距離存在于各個(gè)電容器506之間，且跨越細(xì)長(zhǎng)的焊點(diǎn)形成橫向連接。例如，細(xì)長(zhǎng)的焊點(diǎn)能夠基本上覆蓋否則可能是二個(gè)相鄰標(biāo)準(zhǔn)尺寸焊點(diǎn)(例如標(biāo)準(zhǔn)尺寸焊點(diǎn)602)之間的全部距離。這使得各個(gè)電容器506能夠以等效于標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)間距的距離被置于封裝件上。也可以采用更短或更長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)焊點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，利用導(dǎo)電材料720來連接相鄰的端子706、708和/或710、712，達(dá)到了橫向連接。由于端子706和708靠得如此的近，故端子之間的導(dǎo)電材料未示出。在各種實(shí)施方案中，導(dǎo)電材料720可以是例如焊料或固化的導(dǎo)電膠或粘合劑。除了形成端子-端子連接之外，導(dǎo)電材料720還能夠被用來將端子706和708連接到封裝件焊點(diǎn)602，即導(dǎo)電材料的分別涂敷能夠被用來得到端子-焊點(diǎn)以及端子-端子連接。
在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，各個(gè)分立電容器不被橫向連接，而是代之以僅僅通過封裝件中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如焊點(diǎn)、通道、以及電源平面或接地平面的組合)被互連。根據(jù)各種實(shí)施方案，由于各個(gè)電容器506通過橫向連接被直接互連，且不僅僅通過封裝件中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)被互連，故各個(gè)電容器506之間的橫向電感被明顯地減小。換言之，各個(gè)電容器506之間的橫向電流主要被承載在橫向連接上，而不是在具有由封裝件的各種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)界定的回路區(qū)的導(dǎo)電回路上。因此，橫向連接已經(jīng)表現(xiàn)出將橫向電感從現(xiàn)有技術(shù)工藝引起的幾十皮亨減小到1皮亨以下(例如0.03pH/□或以下)。利用橫向連接來互連分立電容器506中的導(dǎo)電平面702和704，提供了功率配送系統(tǒng)的高頻電流重新分配網(wǎng)絡(luò)。這一有效的高頻電流重新分配導(dǎo)致了系統(tǒng)噪聲的明顯降低以及旁路電容器的更為有效的使用。此外，借助于降低系統(tǒng)噪聲，各種實(shí)施方案能夠提高制造成品率和減少所需旁路電容器的數(shù)目，從而降低了成本。
在諸如結(jié)合圖5-7所述的各種實(shí)施方案中，LSC和/或DSC被垂直連接到封裝件。在其它各個(gè)實(shí)施方案中，分立電容器能夠以垂直連接的方式被埋置在封裝件中。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)埋置電容器804(ECC)的集成電路封裝件802的剖面圖。ECC 804可以是例如陶瓷芯片電容器、有機(jī)電容器、集成電路電容器、或其它類型的分立電容器。
在一個(gè)實(shí)施方案中，ECC 804被垂直埋置在封裝件802中。這意味著ECC 804第一側(cè)上的端子814可以被連接到諸如延伸到封裝件802的頂部表面(亦即管芯側(cè))的通道(此處稱為“管芯側(cè)通道”)808之類的埋置的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。ECC 804相反的第二側(cè)上的端子816可以被連接到諸如延伸到封裝件802的底部表面(亦即焊接區(qū)側(cè))的通道(此處稱為“焊接區(qū)側(cè)通道”)818之類的其它埋置的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
某些或全部管芯側(cè)端子814通過管芯側(cè)通道808被連接到集成電路806中的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載。這使得ECC 804能夠?yàn)榧呻娐?06提供旁路電容器。此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，某些或全部焊接區(qū)側(cè)端子816被電連接到一個(gè)或多個(gè)LSC 820。利用焊接區(qū)側(cè)通道818和/或平面822和824或其它軌線，至少部分地完成了這種電連接。在另一實(shí)施方案中，端子816不被連接到LSC 820。
垂直的端子-通道連接被形成為使電容器端子814和816的側(cè)面和/或側(cè)區(qū)段(例如圖4的區(qū)段416)基本上平行于封裝件802的頂部表面或底部表面。換言之，ECC 804被埋置在封裝件802中，使由電容器高度和長(zhǎng)度(例如圖4的高度412和長(zhǎng)度410)確定的平面基本上平行于封裝件802的頂部表面或底部表面。現(xiàn)有技術(shù)的裝置被構(gòu)造成使埋置的電容器被水平連接。因?yàn)椴捎矛F(xiàn)有技術(shù)水平連接方法，電容器的多于一側(cè)上的端子被連接到管芯側(cè)或焊接區(qū)側(cè)通道，各個(gè)端子被連接在頂部或底部端子區(qū)段上，且由電容器寬度和長(zhǎng)度(例如圖4的寬度408和長(zhǎng)度412)確定的平面基本上平行于封裝件的頂部表面或底部表面，故本發(fā)明的各種實(shí)施方案可區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，垂直連接的ECC 804在LSC 820與管芯806之間提供了電感非常低的路徑。如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，LSC(例如圖1的LSC 108)通過通道(例如圖1的通道110)以及電源平面和接地平面被連接到負(fù)載。此通道是電感比較高的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致各個(gè)LSC與集成電路負(fù)載之間的饋送和返回通道回路中明顯的垂直(或回路)電感。此回路電感傾向于使芯片外電容器的響應(yīng)時(shí)間變慢。
相反，各種實(shí)施方案的垂直連接ECC 804代替了至少部分高電感通道。由于電容器804中的大量導(dǎo)電平面具有非常低的橫向電感，故ECC 804明顯地減小了LSC 820與管芯806之間的垂直電感。因此，垂直連接的ECC 804已經(jīng)表現(xiàn)出將垂直電感從現(xiàn)有技術(shù)工藝引起的幾十皮亨減小到1皮亨以下(例如0.03pH/□或以下)。這些垂直連接的ECC能夠明顯地減小背景中所述的第一電平電壓降。此外，借助于減小垂直電感，從而提高LSC 820以及可能位于插件或印刷電路板上的旁路電容器(未示出)的性能，各種實(shí)施方案還能夠明顯地減小第二電平電壓降。
為了易于描述，圖8沒有完全示出封裝件802的各種導(dǎo)電層和不導(dǎo)電層。在實(shí)際的封裝件設(shè)計(jì)中，一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電層和/或不導(dǎo)電層可以存在于ECC 804上方、下方，或與ECC 804平行。在圖10、12、14所示的各個(gè)實(shí)施方案中也是如此。為了盡量減小ECC 804與管芯負(fù)載之間的回路電感，將ECC 804埋置得盡可能靠近封裝件802的頂部表面可能是可取的，但這并不是必需的。電容器可以被埋置在單個(gè)封裝件的一個(gè)或多個(gè)層中。此外，雖然圖8、10、12、14所示的各個(gè)實(shí)施方案將LSC和DSC示為被水平連接到封裝件，但LSC或DSC之一或二者也可以如此處所述被垂直連接。
圖9示出了圖8的集成電路封裝件802沿A-A剖面線的局部剖面圖。除了電容器804被埋置在封裝件802中而不是被表面安裝到封裝件之外，圖9所示的實(shí)施方案相似于圖6所示的實(shí)施方案。因此，ECC804的端子814被連接到封裝件802中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如圖8的平面、軌線、和/或通道808和818)而不是被連接到封裝件表面上的焊點(diǎn)。
在所示的例子結(jié)構(gòu)中，6個(gè)電容器804的2行被垂直連接到封裝件802中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如圖8的通道808和818)。雖然間隙902被示于各行電容器804之間，但各行也可以靠得更遠(yuǎn)或更近(例如各行可以觸及)。12個(gè)電容器804沿基本上平行的平面被排列。在各個(gè)電容器804上可見4個(gè)端子的側(cè)區(qū)段904，且如交替的陰影圖形所示，各個(gè)端子在正負(fù)極性之間交替。
相似于圖6所述的實(shí)施方案，利用本發(fā)明的各種實(shí)施方案，與用現(xiàn)有技術(shù)方法能夠在封裝件中水平埋置的相比，更多的分立電容器能夠在相同截面封裝件面積中被垂直埋置于封裝件502中。雖然圖中僅僅示出了12個(gè)電容器804，但也能夠使用更多或更少的電容器。
同樣相似于圖6所述的實(shí)施方案，在一個(gè)實(shí)施方案中，二個(gè)或更多個(gè)垂直埋置的電容器804還被橫向連接在一起。這意味著相鄰分立電容器804的某些端子814和/或816(圖8)被電連接到一起而不依賴于由封裝件802中導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成的電連接。以相似于結(jié)合圖6和7所述的方式，來形成相鄰ECC 804的端子814和/或816(圖8)之間的橫向連接。在其它實(shí)施方案中，電容器804不被橫向連接在一起。
在一個(gè)實(shí)施方案中，利用相鄰端子814和/或816(圖8)之間的導(dǎo)電材料來得到橫向連接。在各種實(shí)施方案中，這種導(dǎo)電材料可以是例如焊料、固化的導(dǎo)電膠或粘合劑。此導(dǎo)電材料也能夠被用來將電容器804連接到封裝件的內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，即導(dǎo)電材料的分別涂敷能夠被用來得到端子-封裝件以及端子-端子的連接。
根據(jù)各種實(shí)施方案，由于電容器804通過橫向連接被直接互連，且不僅僅通過封裝件中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)被互連，故各個(gè)電容器804之間的橫向電感被明顯地減小。如結(jié)合圖6和7所述的實(shí)施方案那樣，這導(dǎo)致系統(tǒng)噪聲明顯下降以及旁路電容器更有效的使用。此外，借助于降低系統(tǒng)噪聲，各種實(shí)施方案能夠提高制造成品率，并減少所需旁路電容器的數(shù)目，從而降低了成本。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)ECC 1004和1006的集成電路封裝件1002的剖面圖。除了ECC 1004和1006不被全部沿平行平面定向之外，圖10所示的實(shí)施方案相似于圖8和9所示的實(shí)施方案。代之以某些ECC 1006沿垂直于其它ECC 1004的平面取向。
圖11進(jìn)一步示出了這一點(diǎn)。圖11示出了圖10的集成電路封裝件1002沿剖面線A-A的局部剖面圖。如上所述，此圖示出了某些ECC 1004沿第一平行平面取向，而另一些ECC 1006沿垂直于第一平行平面的第二平行平面取向。
圖10和11說明能夠以大量不同的取向來排列垂直連接和/或橫向連接的電容器。對(duì)于表面安裝的和埋置的電容器結(jié)構(gòu)都是這樣。
如上所述，具有比上述8個(gè)端子的電容器更多或更少端子的分立電容器，也能夠被用于各種實(shí)施方案。此外，在多于二個(gè)側(cè)上具有端子的電容器也能夠被用于各種實(shí)施方案。
在某些情況下，電容器可以具有延伸在電容器一側(cè)或多側(cè)整個(gè)長(zhǎng)度上的一個(gè)或多個(gè)端子。這些端子此處被稱為“延伸的端子”。在一個(gè)實(shí)施方案中，利用了某些分立電容器的這一延伸端子特點(diǎn)，以便進(jìn)一步改善橫向電感和提供通過封裝件的額外直流旁路。圖12-15示出了各種實(shí)施方案，其中，10個(gè)端子的分立電容器被垂直連接和埋置在封裝件中，提供了額外的旁路電容器、低的橫向電感、LSC與管芯負(fù)載之間的低電感路徑、以及通過封裝件的額外直流旁路。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)埋置電容器1204的集成電路封裝件1202的剖面圖。圖12所示的實(shí)施方案與圖8和9所示的實(shí)施方案的相似之處在于ECC 1204被垂直埋置在封裝件1202中。但圖12所示的實(shí)施方案不同之處在于二個(gè)側(cè)上具有延伸端子1206和1208的ECC 1204被埋置在封裝件中，且這些延伸的端子提供了管芯側(cè)通道1210與焊接區(qū)側(cè)通道1212之間的連接。延伸的端子1206和1208的一端基本上被連接到管芯側(cè)通道1210，而延伸端子1206和1208的另一端被連接到焊接區(qū)側(cè)通道1212。
通過延伸端子1206和1208實(shí)現(xiàn)的這些管芯側(cè)到焊接區(qū)側(cè)通道的連接，提供了通過封裝件的額外直流旁路。這些額外的直流旁路雖然在較低電流的應(yīng)用中也是有用的，但在大電流應(yīng)用中是特別有用的。此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，具有相同極性的相鄰延伸端子1208被橫向連接。這在各行電容器1204之間提供了高頻電流重新分布路徑。將結(jié)合圖13更詳細(xì)地描述這些橫向連接。在其它實(shí)施方案中，相鄰電容器1204的延伸端子1208不被橫向連接。
在一個(gè)實(shí)施方案中，ECC 1204還包括沿垂直于其上存在延伸端子1206和1208的側(cè)的一側(cè)或多側(cè)的額外的端子1214。這些額外的端子1214以結(jié)合圖8和9所述的方式被連接到管芯側(cè)通道1210和焊接區(qū)側(cè)通道1212，從而使電容器1204能夠提供低的電感以及LSC 1216與管芯1218之間的高頻路徑。
雖然圖12示出了二側(cè)上具有延伸端子1206和1208且其它二側(cè)上各具有4個(gè)額外端子1214的10個(gè)端子的分立電容器，但也可以采用具有更多或更少延伸端子和/或額外端子1214的電容器1204。例如，各具有僅僅二個(gè)延伸端子的二端子電容器能夠被用于另一個(gè)實(shí)施方案。
圖13示出了圖12的集成電路封裝件1202沿剖面線A-A的剖面圖。除了在電容器行中不僅僅額外端子1214被橫向連接，而且2行ECC 1204也通過延伸的端子1208被橫向連接到一起之外，圖13所示的實(shí)施方案相似于圖9所示的實(shí)施方案。
行-行橫向連接位于具有相同極性的相鄰端子1208之間。以這種方式，橫向電流路徑1302被形成在2行電容器1204之間，且沿各行具有橫向電流路徑1304。路徑1302與1304的一個(gè)差別在于延伸端子路徑1302還提供管芯側(cè)與焊接區(qū)側(cè)通道(例如圖12的通道1210和1212)之間的直接連接，而另一個(gè)端子路徑1304不提供管芯側(cè)與焊接區(qū)側(cè)通道之間的直接連接。
圖12和13所示的實(shí)施方案將各行電容器1204示為彼此物理接觸。在其它實(shí)施方案中，各行電容器1204彼此之間能夠具有不可忽略的距離，并在各行電容器1204之間能夠形成一個(gè)或多個(gè)橫向連接來跨越此距離。
在圖12和13所示的實(shí)施方案中，直流電流的饋送路徑和返回路徑大致被電容器1204的長(zhǎng)度分隔開。換言之，若延伸的端子1208被用來饋送電流，且端子1206被用來返回電流，則回路區(qū)部分地決定于端子1208與1206之間的距離。此回路區(qū)導(dǎo)致饋送和返回回路中的一定量的電感。在另一實(shí)施方案中，借助于消除各行電容器之間的橫向連接，使饋送路徑和返回路徑能夠彼此靠得更近，減小了此回路區(qū)，因而也減小了電感。結(jié)合圖14和15來描述此實(shí)施方案。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的具有多個(gè)埋置電容器1404的集成電路封裝件1402的剖面圖。圖14所示的實(shí)施方案與圖12和13所示的實(shí)施方案的相似之處在于，二側(cè)上具有延伸端子1406和1408的ECC 1404被埋置在封裝件中，且這些延伸的端子提供了管芯側(cè)通道1410與焊接區(qū)側(cè)通道1412之間的連接。但圖14所示的實(shí)施方案的不同在于，延伸的端子1406和1408不被橫向連接跨越各行電容器1404，且電容器1404被排列成使具有相反極性的延伸端子1406和1408跨越各行電容器1404彼此相鄰。彼此相鄰跨越各行的延伸端子1406和1408此處被稱為“內(nèi)延伸端子”。不鄰近其它端子跨越各行的延伸端子1414和1416此處被稱為“外延伸端子”。
在此實(shí)施方案中，具有第一極性的內(nèi)延伸端子1406用作直流電流的饋送路徑，而具有第二極性的外延伸端子1408用作直流電流的返回路徑。與圖12和13所示的實(shí)施方案不同，饋送和返回回路區(qū)由各行之間的距離確定，而不是由電容器的內(nèi)延伸端子和外延伸端子之間的距離(亦即電容器的大致長(zhǎng)度)確定。因此，當(dāng)各行被緊鄰放置時(shí)，回路區(qū)可以明顯地更小，導(dǎo)致饋送和返回回路的明顯減小的電感。
在一個(gè)實(shí)施方案中，在封裝件中提供了外延伸端子1414和1416的額外的饋送和返回路徑。這些額外的饋送和返回路徑通過緊鄰?fù)庋由於俗?414和1416的額外導(dǎo)電結(jié)構(gòu)1418和1420被實(shí)現(xiàn)。于是，例如若延伸端子1414用作饋送路徑，則結(jié)構(gòu)1418能夠用作相關(guān)的直流返回路徑。借助于通過結(jié)構(gòu)1418和1420提供額外的饋送和返回路徑，直流饋送和返回回路區(qū)能夠明顯地更小，導(dǎo)致明顯減小了的與外延伸端子1414和1416相關(guān)的電感。
在一個(gè)實(shí)施方案中，額外的饋送和返回路徑1418和1420可以是封裝件1402中沿來自外延伸端子1414和1416的基本上平行的平面排列的平面導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施方案中，額外的饋送和返回路徑1418和1420可以由垂直貫穿來自外延伸端子1414和1416的基本上平行的平面的多個(gè)導(dǎo)電通道形成。
圖15示出了圖14的集成電路封裝件1402沿剖面線A-A的剖面圖。除了即使在各行中各個(gè)電容器1404之間存在橫向連接，各行電容器1404也不被橫向連接之外，圖15所示的實(shí)施方案相似于圖13所示的實(shí)施方案。此外，第一行和第二行的內(nèi)延伸端子1406和1408的極性是相反的。外延伸端子1414和1416也是如此，且額外的饋送和返回導(dǎo)電結(jié)構(gòu)1418和1420存在于封裝件1402中，從而減小了部分地由這些外延伸端子1414和1416提供的電流路徑的電感。
間隙1502存在于各行電容器1404之間，以便將第一行內(nèi)端子1406隔離于第二行內(nèi)端子1408。同樣，間隙1504也存在于外端子1414和1416與額外導(dǎo)電結(jié)構(gòu)1418和1420之間。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些間隙1502和1504被不導(dǎo)電的材料填充，雖然也可以不填充。間隙1502和1504的寬度部分地確定了直流電流饋送和返回路徑的回路區(qū)。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，間隙1502和1504被形成為盡可能小，同時(shí)仍然確?？山邮芩降目煽啃院椭圃斐善仿?。
如本技術(shù)熟練人員根據(jù)此處的描述可見，在各種實(shí)施方案中，圖5-15所示的各個(gè)電容器506、804、1004、1204、1404可以是陶瓷電容器、氧化鋁電容器、有機(jī)電容器、或用許多其它技術(shù)制作的電容器。此外，電容器506、804、1004、1204、1404的實(shí)際和相對(duì)尺寸能夠根據(jù)設(shè)計(jì)和制造限制或其它因素而大幅度變化。此外，電容器506、804、1004、1204、1404的形狀不一定要是矩形，而可采取各種不同的形狀(例如正方形或多邊形)。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的具有垂直連接的電容器的電子裝置制造方法的流程圖。在方框1602中，借助于與一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如焊點(diǎn)、通道、和/或?qū)щ娷壘€和平面)一起制造一層或多層電子外殼，來開始此方法。電子外殼可以是例如集成電路封裝件、其它類型封裝件、插件、印刷電路(PC)板、或其它類型的電子電路外殼。制造外殼層的細(xì)節(jié)完全依賴于所用封裝技術(shù)的類型，而各種封裝技術(shù)制造方法的討論超出了本發(fā)明的范圍。電子外殼層的制造導(dǎo)致其表面上具有導(dǎo)電焊點(diǎn)和/或其它外部或內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)。
在方框1604中，二個(gè)或更多個(gè)分立電容器與電子外殼被垂直對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)分立電容器是LSC或DSC時(shí)，垂直對(duì)準(zhǔn)涉及到電容器與電子外殼上的焊點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)分立電容器是ECC時(shí)，垂直對(duì)準(zhǔn)涉及到電容器與通道或其它內(nèi)部導(dǎo)電結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。無論封裝件的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是焊點(diǎn)、通道、或某些其它結(jié)構(gòu)，一個(gè)或多個(gè)端子的側(cè)面區(qū)段都被對(duì)準(zhǔn)于此導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使側(cè)面區(qū)段位于其上的電容器側(cè)基本上平行于外殼的頂部表面或底部表面。
在垂直對(duì)準(zhǔn)電容器之后，在方框1606中，利用焊料回流或其它連接技術(shù)，電容器被連接到外殼中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)相鄰電容器的一個(gè)或多個(gè)端子也被橫向連接方法連接到一起(例如如圖7所示)。電容器到外殼以及彼此的連接可以在分立的工藝中完成，或可以同時(shí)完成。例如，分立電容器可以首先被表面安裝到外殼焊點(diǎn)，然后可以在分立的工藝中橫向連接相鄰電容器的端子?；蛘?，可以例如借助于將焊點(diǎn)和相鄰端子同時(shí)焊接到一起而同時(shí)執(zhí)行表面安裝和橫向連接?；蛘?，固化的導(dǎo)電膠或粘合劑能夠被用來提供電容器-焊點(diǎn)的連接和/或橫向連接。
當(dāng)分立電容器是ECC時(shí)，電容器可以對(duì)準(zhǔn)在部分外殼的頂層上或外殼中的凹陷內(nèi)。然后可以用一個(gè)或幾個(gè)工藝將這些ECC垂直連接到外殼中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和/或?qū)⑵浔舜藱M向連接。在具有延伸端子被用來提供直流旁路的電容器的實(shí)施方案(例如如圖12-15所示)中，延伸端子的各個(gè)末端被連接到電子外殼的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
在垂直連接各個(gè)分立電容器之后，若有需要，就在方框1608中完成外殼的制造。在ECC的情況下，這可以包括在ECC上建立一個(gè)或多個(gè)額外的圖形化導(dǎo)電層和介質(zhì)材料層，包括形成提供到ECC端子的電連接的通道和/或其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。此外，在結(jié)合圖14和15所述的實(shí)施方案的情況下，這可以包括在外殼中建立額外的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如結(jié)構(gòu)1418和1420)。然后結(jié)束工藝。
如上所述，諸如上述各種實(shí)施方案所述的垂直連接的電容器，能夠被包括在集成電路封裝件、插件、插槽、PC板、和/或其它類型的電子電路外殼上或其中。圖17示出了各能夠包括一個(gè)或多個(gè)根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的垂直連接電容器組的集成電路封裝件1704、插件1706、插槽1708、以及PC板1710。
從圖17頂部開始，集成電路1702被集成電路封裝件1704容納。集成電路1702包含一個(gè)或多個(gè)被連接件(未示出)電連接到集成電路封裝件1704的電路。
集成電路1702可以是大量類型中任何一種的集成電路。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，集成電路1702是一種微處理器。在其它實(shí)施方案中，集成電路1702可以是存儲(chǔ)器件、專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器、或其它類型的器件。在所示的例子中，集成電路1702是一種“倒裝芯片”型集成電路，意味著芯片上的輸入/輸出端子能夠出現(xiàn)在其表面上的任何處所。在芯片已經(jīng)準(zhǔn)備好連接到集成電路封裝件1704之后，芯片被倒轉(zhuǎn)并經(jīng)由焊料塊或焊料球被連接到集成電路封裝件1704頂部表面上的匹配焊點(diǎn)?；蛘?，集成電路1702可以被金屬絲鍵合，其中，借助于將金屬絲鍵合到集成電路封裝件1704頂部表面上的焊點(diǎn)或連接到封裝件1704，輸入/輸出端子被連接到集成電路封裝件1704。
集成電路1702中的一個(gè)或多個(gè)電路用作負(fù)載，此負(fù)載可能要求用來抑制噪聲或輻射和/或電壓衰減的旁路電容。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，借助于垂直連接被垂直表面安裝在封裝件1702上和/或埋置在封裝件1702中的DSC 1712、LSC 1714、和/或ECC 1716，提供了一些這種電容。以這種方式，為集成電路1702提供了一種或多種水平的額外電容。在其它實(shí)施方案中，垂直連接的電容器1718被表面安裝在插件1706、插槽1708、和/或PC板1710上和/或埋置在其中。
利用諸如例如球柵陣列連接之類的焊料連接，集成電路封裝件1704被耦合到插件1706。在另一實(shí)施方案中，可以用插腳式或其它類型的連接將集成電路封裝件1704電連接和物理連接到插件1706。
插件1706通過PC板1710上的插槽1708被耦合到PC板1710。在所示的例子中，插件1706包括與插槽1708中的互補(bǔ)插腳孔配對(duì)的插腳?；蛘撸梢杂弥T如例如球柵陣列連接之類的焊料連接將插件1706電連接和物理連接到PC板1710。在另一個(gè)變通實(shí)施方案中，集成電路封裝件1704能夠被直接連接到插槽1708和/或PC板1710而不使用插件。在這種實(shí)施方案中，可以用球柵陣列或插腳式連接來電連接和物理連接集成電路封裝件1704和PC板1710。在其它實(shí)施方案中也可以采用連接集成電路封裝件1704和PC板1710的其它方法。
PC板1710可以是例如計(jì)算機(jī)或其它電子系統(tǒng)的母板。這樣，它用作載體來將功率、接地、以及信號(hào)饋送到集成電路1702。這些功率、接地、以及其它信號(hào)通過PC板1710、插槽1708、插件1706、以及集成電路封裝件1704上或其中的軌線或平面(未示出)被饋送。
上面結(jié)合各種實(shí)施方案所述的各種構(gòu)造，能夠構(gòu)成部分電子系統(tǒng)。圖18示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的一種電子系統(tǒng)。圖18所示的電子系統(tǒng)可以是例如計(jì)算機(jī)、無線或有線通信裝置(例如電話、調(diào)制解調(diào)器、蜂窩電話、傳呼機(jī)、收音機(jī)等)、電視、監(jiān)視器、或能夠受益于使用垂直連接的電容器的任何其它類型的電子系統(tǒng)。
此電子系統(tǒng)包括電路1802、外殼1804、PC板1806、以及電源1808。外殼1804和/或PC板1806包括連接到二個(gè)或更多個(gè)根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的表面安裝在外殼1804或PC板1806上或埋置在其中的垂直連接的分立電容器的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
結(jié)論與裝置組合在電子系統(tǒng)中的描述一起，已經(jīng)描述了具有垂直連接的電容器的電子裝置及其制造方法的各種實(shí)施方案。各種實(shí)施方案能夠被用來減小存在于LSC、DSC、ECC、或其它分立電容器結(jié)構(gòu)之間的垂直電感和橫向電感。此外，借助于垂直連接各個(gè)電容器，更多的電容器能夠被連接在外殼的相同表面面積或剖面面積內(nèi)。因此，能夠?yàn)楣苄净蚱渌?fù)載提供更大的電容而無須增大外殼的尺寸。而且，在某些實(shí)施方案中，延伸的電容器端子被用來提供封裝件中的額外直流旁路。
在各種實(shí)施方案中，借助于將相鄰的分立電容器的各個(gè)端子橫向連接到一起而不依賴于由封裝件表面內(nèi)或其上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成的電連接，多層電容器中的非常低的橫向電感得到了利用。這些橫向連接導(dǎo)致LSC、DSC、以及ECC之間的非常低的橫向電感。利用分立電容器內(nèi)的大量導(dǎo)電平面之間的橫向連接，各種實(shí)施方案提供了功率配送系統(tǒng)的高頻電流重新分配網(wǎng)絡(luò)。
雖然上述尺寸和范圍的例子被認(rèn)為是典型的，但本發(fā)明的各種實(shí)施方案不局限于這些尺寸或范圍?？梢猿姓J(rèn)的是，工業(yè)界的傾向是為了相關(guān)的成本和性能好處而一般要減小器件的尺寸。
在上述詳細(xì)描述中，參考了構(gòu)成此處一部分的附圖，且其中用說明的方法示出了其中可以實(shí)施本發(fā)明的一些特定的實(shí)施方案。這些實(shí)施方案被描述得足夠詳細(xì)，以便使本技術(shù)的熟練人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
本領(lǐng)域技術(shù)人員仍可以理解的是，用來達(dá)到相同目的的任何安排都可以代替所示的具體實(shí)施方案。例如，雖然有些圖示出了排列成2行的12個(gè)分立電容器，但也可以使用更多或更少的電容器，且這些電容器能夠被排列成更多或更少的行和/或其它圖形結(jié)構(gòu)，包括直線形、環(huán)形、或不規(guī)則形結(jié)構(gòu)。
在為管芯提供額外的芯片外電容方面，已經(jīng)描述了各種實(shí)施方案。根據(jù)此處的描述，本技術(shù)領(lǐng)域的一般熟練人員可以理解的是，本發(fā)明的方法和裝置還能夠被應(yīng)用于其中希望電容器結(jié)構(gòu)具有低的垂直電感和/或橫向電感的許多其它用途。因此，所有這些應(yīng)用被認(rèn)為是在本發(fā)明的構(gòu)思與范圍之內(nèi)。
本申請(qǐng)被認(rèn)為覆蓋了本發(fā)明的任何修正或改變。因此，上述詳細(xì)的描述不是限制性的，且本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員可以容易地理解的是，對(duì)于為解釋本發(fā)明的性質(zhì)而已經(jīng)描述了的細(xì)節(jié)、材料、以及各個(gè)零件和步驟的安排，可以作出各種其它的改變而不偏離所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的構(gòu)思與范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置，它包含具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的外殼；以及連接到外殼的第一分立電容器，此第一分立電容器具有多個(gè)第一內(nèi)部平面，其中，一組多個(gè)第一內(nèi)部平面電連接到第一分立電容器外部第一側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電端子，且其中，一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電端子的一個(gè)或多個(gè)第一側(cè)區(qū)段被連接到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，致使第一側(cè)基本上平行于外殼的頂部表面或底部表面。
2.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，第一分立電容器被表面安裝到外殼，且一個(gè)或多個(gè)第一側(cè)區(qū)段被連接到外殼表面上的一個(gè)或多個(gè)焊點(diǎn)。
3.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，第一分立電容器被埋置在外殼中，且一個(gè)或多個(gè)第一側(cè)區(qū)段被連接到埋置在外殼中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
4.權(quán)利要求3所述的電子裝置，其中，第一分立電容器還包括第一分立電容器第二側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子，且其中，第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)，且一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子的一個(gè)或多個(gè)第二側(cè)區(qū)段被連接到一個(gè)或多個(gè)其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
5.權(quán)利要求3所述的電子裝置，其中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是延伸向外殼頂部表面的第一通道。
6.權(quán)利要求5所述的電子裝置，其中，第一分立電容器還包括第一分立電容器第二側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子，且其中，一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子的一個(gè)或多個(gè)第二側(cè)區(qū)段被連接到延伸向外殼底部表面的一個(gè)或多個(gè)第二通道。
7.權(quán)利要求6所述的電子裝置，其中，一個(gè)或多個(gè)額外的分立電容器被表面安裝到底部表面，且通過一個(gè)或多個(gè)第二通道被至少部分地電連接到一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子。
8.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，第一分立電容器還包括延伸第一分立電容器第二側(cè)長(zhǎng)度的第一延伸端子，且其中，第二側(cè)垂直于第一側(cè)，且第一延伸端子的一端被連接到延伸向外殼頂部表面的一個(gè)或多個(gè)第一通道，而第一延伸端子的另一端被連接到延伸向外殼底部表面的一個(gè)或多個(gè)第二通道。
9.權(quán)利要求8所述的電子裝置，還包含連接到外殼的第二分立電容器，此第二分立電容器具有第二延伸端子，其中，第二延伸端子被橫向連接到第一延伸端子。
10.權(quán)利要求9所述的電子裝置，其中，第一分立電容器和第二分立電容器處于垂直連接的分立電容器的第一行。
11.權(quán)利要求9所述的電子裝置，其中，第一分立電容器處于垂直連接的分立電容器的第一行，而第二分立電容器處于垂直連接的分立電容器的第二行。
12.權(quán)利要求8所述的電子裝置，還包含連接到外殼的第二分立電容器，此第二分立電容器具有第二延伸端子，其中，第一分立電容器處于垂直連接的分立電容器的第一行，而第二分立電容器處于垂直連接的分立電容器的第二行。
13.權(quán)利要求12所述的電子裝置，其中，第一延伸端子具有與第二延伸端子相反的極性，第一延伸端子和第二延伸端子彼此相鄰跨越第一行和第二行，且第一延伸端子和第二延伸端子不被橫向連接到一起。
14.權(quán)利要求13所述的電子裝置，其中，第一分立電容器還包括在第一分立電容器與第一延伸端子相反的側(cè)上的第三延伸端子，第二分立電容器還包括在第二分立電容器與第二延伸端子相反的側(cè)上的第四延伸端子，且其中，外殼還包括緊鄰第三延伸端子和第四延伸端子的一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)提供由第三延伸端子和第四延伸端子載運(yùn)的電流的饋送或返回路徑。
15.權(quán)利要求1所述的電子裝置，還包含連接到外殼的一個(gè)或多個(gè)額外的分立電容器，各個(gè)額外的分立電容器具有多個(gè)第二內(nèi)部平面，其中，一組多個(gè)第二內(nèi)部平面電連接到各個(gè)額外分立電容器外部上的一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子，且其中，一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子被橫向連接到一起，且被橫向連接到第一分立電容器的一個(gè)或多個(gè)端子。
16.權(quán)利要求15所述的電子裝置，其中，一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電端子和第一分立電容器的一個(gè)或多個(gè)端子被使用導(dǎo)電材料橫向連接。
17.權(quán)利要求15所述的電子裝置，其中，第一分立電容器和一個(gè)或多個(gè)額外的分立電容器構(gòu)成第一行電容器。
18.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，外殼是集成電路封裝件，且第一分立電容器被安裝在集成電路封裝件的焊接區(qū)側(cè)上。
19.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，外殼是集成電路封裝件，且第一分立電容器被安裝在集成電路封裝件的管芯側(cè)上。
20.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，外殼是集成電路封裝件，且第一分立電容器被埋置在集成電路封裝件中。
21.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，第一分立電容器是陶瓷芯片電容器。
22.權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，第一分立電容器是有機(jī)電容器。
23.一種制造電子裝置的方法，此方法包含將第一分立電容器與電子外殼對(duì)準(zhǔn)，其中，第一分立電容器具有多個(gè)第一內(nèi)部平面，一組多個(gè)第一內(nèi)部平面電連接到第一分立電容器外部第一側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電端子，且一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電端子的一個(gè)或多個(gè)第一側(cè)區(qū)段被對(duì)準(zhǔn)于一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，致使第一側(cè)基本上平行于外殼的頂部表面或底部表面；以及將第一分立電容器連接到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
24.權(quán)利要求23所述的方法，其中，通過將第一分立電容器表面安裝到電子外殼而把第一分立電容器連接到電子外殼。
25.權(quán)利要求23所述的方法，其中，通過將第一分立電容器埋置在電子外殼中而把第一分立電容器被連接到電子外殼。
26.權(quán)利要求23所述的方法，還包含將一個(gè)或多個(gè)額外的電容器橫向連接到第一分立電容器。
27.一種電子系統(tǒng)，包含具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的外殼；以及連接到外殼的第一分立電容器，此第一分立電容器具有多個(gè)第一內(nèi)部平面，其中，一組多個(gè)第一內(nèi)部平面電連接到第一分立電容器外部第一側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電端子，且其中，一個(gè)或多個(gè)第一導(dǎo)電端子的一個(gè)或多個(gè)第一側(cè)區(qū)段被連接到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，致使第一側(cè)基本上平行于外殼的頂部表面或底部表面。
28.權(quán)利要求27所述的電子系統(tǒng)，其中，第一分立電容器被埋置在外殼中。
29.權(quán)利要求27所述的電子系統(tǒng)，其中，第一分立電容器被表面安裝在外殼的表面上。
30.權(quán)利要求27所述的電子系統(tǒng)，還包含電連接到外殼的微處理器。
全文摘要
一種電子裝置，它包括垂直連接到諸如集成電路封裝件(1704)之類的外殼的一個(gè)或多個(gè)分立電容器(506、804、1204)。表面安裝的電容器(506)被垂直連接到封裝件頂部表面或底部表面上的焊點(diǎn)(602)。埋置的電容器(804、1204)被垂直連接到通道(808、816、1210和/或1212)或封裝件中的其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。表面安裝的或埋置的電容器的垂直連接，涉及到對(duì)準(zhǔn)(1604)某些電容器端子的側(cè)面區(qū)段(416)與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如焊點(diǎn)、通道、或其它結(jié)構(gòu))，使側(cè)面區(qū)段處于其上的電容器側(cè)基本上平行于封裝件的頂部表面或底部表面。當(dāng)電容器包括延伸端子(1208)時(shí)，電容器能夠被埋置，使延伸的端子提供通過封裝件的額外電流旁路。
文檔編號(hào)H01L23/498GK1610971SQ02816714
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2002年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月26日
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