專利名稱：具有背側(cè)面空穴安裝電容器的電子封裝及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于向電子電路提供電容的裝置，更具體地說，涉及包括離散電容器的集成電路封裝及其加工方法。
背景技術(shù)：
電子電路，尤其是計算機(jī)和儀器電路，近年來的功能已變得越來越強(qiáng)大并且越來越快。隨著電路頻率的繼續(xù)上升以及相關(guān)聯(lián)的高頻瞬變，電源和地線中的噪音也越來越成為問題。例如這一噪音的產(chǎn)生可能是源于公知的電感性和電容性寄生現(xiàn)象。為了減少這一噪音，公知為旁路電容器的電容器經(jīng)常被用來向電路提供穩(wěn)定的信號或穩(wěn)定的電源。電容器還可用來抑制不希望的輻射，在電子設(shè)備(例如處理器)斷電時抑制電壓過調(diào)量(voltageovershoot)，以及在設(shè)備加電時抑制電壓衰頹(voltage droop)。通常使用多個旁路電容器來提供所期望的電容。
通常將旁路電容器放置得盡量實(shí)際地與管芯載荷(die load)或“熱點(diǎn)”(“hot spot”)靠近，以增加電容器的效果。通常將旁路電容器表面安裝到封裝的管芯側(cè)面或焊盤側(cè)面(landside)，管芯被安裝或嵌入到封裝本身內(nèi)。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的集成電路封裝102的剖面圖，封裝102具有焊盤側(cè)面電容器104(“LSC”)和嵌入式芯片電容器106(“ECC”)。LSC 104安裝在封裝102與管芯108相對的側(cè)面上，ECC 106嵌入在封裝102內(nèi)。
電容器的端子(未示出)通過封裝102內(nèi)的導(dǎo)電性通路和圖案化平面連接到集成電路載荷，因而使得電容器104、106可向集成電路108提供旁路電容。電容器通過所述通路和平面到載荷的連接在每個電容器和集成電路載荷之間的供應(yīng)與返回通路回路中產(chǎn)生了一些“垂直”電感，也稱為“回路”電感。
圖2示出了模擬圖1所示的電容器的電學(xué)特性的電路。為了簡單起見，圖2中未示出電容器的寄生電阻或電容器之間的橫向電感。該電路示出了管芯載荷202，其可能需要旁路電容來適當(dāng)?shù)毓ぷ?。旁路電容中的一些可以由位于管芯上的由電容?04模型化的電容來提供。然而，其他電容必須在片外(off-chip)提供，模型化為片外電容器206、208。片外電容器206、208例如可以是LSC 104和/或ECC 106，如圖1所示。
如上所述，部分地被電感器210模型化的垂直回路電感存在于電容器206、208和管芯載荷202之間。為了簡單起見，未示出用于每個電容器的垂直同路電感分量。由于垂直電感會減慢片外電容器206、208的響應(yīng)時間，因此希望最小化這一電感的大小。垂直回路電感可通過下述方式來減小，即將片外電容器放置得盡可能地電氣地靠近管芯載荷，例如可使用ECC 106，ECC 106的放置通常比表面安裝的電容器更靠近所述載荷。
然而，使用ECC的一個缺點(diǎn)是一旦它們被嵌入在封裝內(nèi)，就不能去除它們。這可能會導(dǎo)致較低的制造產(chǎn)率，因為如果ECC出現(xiàn)故障或不能提供所需的電容量，則整個組裝件(即封裝、集成電路和電容器)可能會被拒絕。另外，由于ECC是被封裝的，因此它們會比表面安裝的電容器保持更多的熱量，這會降低ECC可保持的電荷量。
LSC的缺點(diǎn)在于它們不能與表面安裝的組件結(jié)合使用。表面安裝的組件(例如CPU和芯片集)一般在其底側(cè)面上具有焊墊(pad)而不是管腳。所述焊墊直接連接到更低級的互連件(例如印刷電路板)上的對應(yīng)焊墊。由于所述直接連接，就沒有用于LSC的空間了，這就與表面安裝所述組件的能力發(fā)生沖突。因此，表面安裝的組件通常必須采取使用具有更高電感特性的電容方案(例如管芯側(cè)面電容器)。
因此，本領(lǐng)域需要另類電容方案，其可在集成電路封裝的設(shè)計和加工中提供足夠的電容，而具有最小的垂直電感。另外，需要下述低電感電容方案，其使得在需要時可去除或替換離散電容器。還需要下述電容方案，其中的離散電容器比起ECC來說更不易于受到由于電容器產(chǎn)生的熱量而導(dǎo)致的性能降級。還需要下述電容方案，其具有低電感特性，并且可與表面安裝的組件結(jié)合使用。


圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的集成電路封裝的剖面?zhèn)纫晥D，其具有焊盤側(cè)面和嵌入式芯片電容器；圖2示出了模擬圖1所示的電容器的電學(xué)特性的電路；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的具有背側(cè)面電容器的集成電路封裝的剖面?zhèn)纫晥D；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的具有背側(cè)面電容器的集成電路封裝的剖面?zhèn)纫晥D；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的具有背側(cè)面電容器的集成電路封裝的底視圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案，制造具有背側(cè)面電容器的集成電路封裝的方法的流程圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的集成電路封裝、插座和印刷電路板；并且圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的電子系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的各個實(shí)施方案提供了具有低垂直電感級別的片外電容，以用于進(jìn)行旁路、電壓抑制和供應(yīng)電荷。另外，各個實(shí)施方案的電容器是可移除的(removable)，并且保持的熱量比ECC少。在各個實(shí)施方案中，這是通過將離散電容器安裝在封裝焊盤側(cè)面(land-side)上形成的空穴(cavity)內(nèi)來實(shí)現(xiàn)的。為了將這些空穴安裝的電容器與LSC區(qū)別開來，這里將與各個實(shí)施方案結(jié)合使用的電容器稱為“背側(cè)面電容器”或“BSC”。術(shù)語“背側(cè)面”意在表示到下一級互連件(例如插座、內(nèi)插構(gòu)件(interposer)或PC板)的連接器存在于其上的封裝側(cè)面。這區(qū)別于“前側(cè)面”，前側(cè)面意在表示集成電路芯片安裝在其上的封裝側(cè)面。
雖然各種實(shí)施方案的描述基本上指的是結(jié)合集成電路封裝來使用離散電容器，但是各個實(shí)施方案還可與其他類型的封裝、內(nèi)插構(gòu)件、印刷電路(PC)板或其他電子電路外殼結(jié)合使用。也就是說，各個實(shí)施方案可以結(jié)合各種類型的電子組裝件使用，并不局限于和集成電路封裝一起使用。另外，各個實(shí)施方案可與多種不同類型的封裝和封裝技術(shù)結(jié)合使用。例如，各個實(shí)施方案可與有機(jī)封裝或陶瓷封裝一起使用，可與所述實(shí)施方案一起使用的封裝技術(shù)包括但不局限于焊盤柵格陣列(例如有機(jī)LGA)、管腳柵格陣列(例如塑料PGA或倒裝芯片PGA(flip chip PGA))、球柵陣列(例如μBGA、載帶BGA、塑料BGA、倒裝芯片BGA或倒裝芯片載帶BGA)以及梁式引線。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的具有BSC 302的集成電路封裝的剖面?zhèn)纫晥D。該封裝包括核心層304和形成在核心層304的頂表面上的一組封裝層306。
核心層304由剛性襯底材料形成。在有機(jī)封裝中，所述襯底材料可以是標(biāo)準(zhǔn)PC板材料。在無機(jī)封裝中，所述襯底材料例如可以是陶瓷層。在一個實(shí)施方案中，核心層304的厚度范圍大約在500-1000微米，但在其他實(shí)施方案中核心層304可以更厚或更薄。
核心層304內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(未示出)在封裝層306組內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和封裝底表面上的連接器308之間提供電連接。這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)例如可包括通路(via)、溝槽(trench)或其他垂直連接。連接器308可以是導(dǎo)電管腳，如圖所示，或者它們可以是導(dǎo)電墊(conductivepads)。連接器308使得封裝可附接到插座、內(nèi)插構(gòu)件或PC板。
封裝層306組包括一層或多層圖案化導(dǎo)電材料318，它們由一層或多層電介質(zhì)材料320隔開。電介質(zhì)層320可由有機(jī)或無機(jī)材料形成。導(dǎo)電層318可由銅形成，但是在其他實(shí)施方案中可使用其他導(dǎo)電材料。在一個實(shí)施方案中，導(dǎo)電層318的厚度范圍大約在10-20微米，電介質(zhì)層320的厚度范圍大約在25-35微米，但是在其他實(shí)施方案中層318、320可以更厚或更薄。導(dǎo)電層318通過導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(未示出)而被電互連，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可包括通路、溝槽或其他垂直連接。
在一個實(shí)施方案中，在核心層304的頂表面上形成導(dǎo)電層305，導(dǎo)電層305因此存在于核心層304和封裝層306之間。為了進(jìn)行描述，這里將該層稱為“第一前側(cè)面導(dǎo)電層”。
一組導(dǎo)電墊316形成在封裝層306組的頂表面上。在一個實(shí)施方案中，集成電路芯片314附接到這些焊墊316。因此，焊墊316在集成電路314和封裝層306組內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如平面、通路等)之間提供電連接。
空穴310的形成通過核心層304的中央?yún)^(qū)域，延伸通過核心層304的底表面和頂表面。所述中央?yún)^(qū)域是核心層304的一個區(qū)域，該區(qū)域基本位于附接到封裝前側(cè)面的集成電路314之下的區(qū)域。對于連接器308存在于封裝底部外圍四周的封裝(例如參見圖5)，所述中央?yún)^(qū)域是在所述連接器占用的區(qū)域之內(nèi)，但又不與該區(qū)域相交的封裝區(qū)域。在一個實(shí)施方案中，空穴310沒有延伸到封裝層306組中，但在其他實(shí)施方案中空穴310可延伸通過這些層中的一個或多個。在一個實(shí)施方案中，空穴310的深度如下，即當(dāng)在空穴內(nèi)安裝離散電容器302時，所述離散電容器完全包含在空穴310內(nèi)，而不延伸到空穴310外(即空穴310的深度大于或等于離散電容器302的高度)。在另一個實(shí)施方案中，離散電容器302的一部分可延伸到空穴310外。
導(dǎo)電觸點(diǎn)或焊墊312形成在空穴310內(nèi)。這些焊墊312形成在空穴310的上部邊界上，在一個實(shí)施方案中，所述上部邊界是封裝層306組的底表面。在一個實(shí)施方案中，焊墊312代表第一前側(cè)面導(dǎo)電層305的若干部分，在蝕刻工藝中被選擇性地保留。在另一個實(shí)施方案中，焊墊312可被選擇性地施加到空穴310的上部邊界。在其他實(shí)施方案中，空穴310延伸通過封裝層306中的一個或多個，焊墊312形成在最低的封裝層306的底部，空穴310沒有延伸通過所述最低的封裝層306。
一個或多個離散BSC 302附接到這些焊墊312。因此，焊墊312在BSC 302和封裝層306組內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間提供電連接。最后，這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)使得可向安裝在封裝上的集成電路314提供電容。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的具有BSC 402的集成電路封裝的剖面?zhèn)纫晥D。圖4所示的實(shí)施方案類似于圖3所示的實(shí)施方案，除了圖4所示的實(shí)施方案中，所述封裝包括形成在核心層404的底表面之下的第二組封裝層430之外。為了進(jìn)行描述，第二組封裝層430這里將被稱為“背側(cè)面層”，而第一組封裝層406這里將被稱為“前側(cè)面層”。
第二組封裝層430包括一層或多層圖案化導(dǎo)電材料432，這些導(dǎo)電材料層由一層或多層電介質(zhì)材料434隔開。與封裝層相關(guān)的材料和尺寸前面已結(jié)合第一組封裝層306(圖3)進(jìn)行了描述，且這些材料和尺寸也適用于第二組封裝層430。
導(dǎo)電層432通過導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(未示出)電互連到一起，并互連到核心層404和底部連接器408，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可包括通路、溝槽或其他垂直連接。在各個實(shí)施方案中，底部連接器408可以是導(dǎo)電管腳或焊墊。
在一個實(shí)施方案中，第一前側(cè)面導(dǎo)電層405形成在核心層404的頂表面上，因而位于核心層404和第一組封裝層406之間。另外，在一個實(shí)施方案中，在核心層404的底表面上形成導(dǎo)電層428，因而導(dǎo)電層428位于核心層404和第二組封裝層430之間。為了進(jìn)行描述，此層在這里將被稱為“第一背側(cè)面導(dǎo)電層”。
空穴410被形成為通過核心層404和后側(cè)面層430的中央?yún)^(qū)域，延伸通過核心層404和層430的底表面和頂表面。在一個實(shí)施方案中，空穴410沒有延伸到前側(cè)面層406中，但是在其他實(shí)施方案中，空穴410可延伸通過這些層中的一個或多個。
為了易于說明，圖3和4沒有完全示出封裝可能具有的各種導(dǎo)電和非導(dǎo)電層中的全部。在層306、406、430之上和/或之下也可存在多個層。另外，雖然只示出了3個離散電容器302、402，但是可在空穴310、410內(nèi)附接更多或更少的電容器。另外，在其他封裝配置中可使用更多或更少的焊墊312、316和/或連接器308、408。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的具有BSC 502的集成電路封裝500的底視圖。如上所述，電容器502在空穴510內(nèi)附接到封裝500，空穴510被形成為通過封裝500的底部的中央?yún)^(qū)域。
在所示出的配置中，底部連接器508位于空穴510的外圍四周，使得封裝500可附接到插座、內(nèi)插構(gòu)件或PC板。如前所述，連接器508可以是管腳或焊墊，取決于所使用的封裝技術(shù)。
為了易于說明，圖5中只示出了9個離散電容器502。在其他實(shí)施方案中，空穴510內(nèi)可附接更多或更少的電容器。另外，其他封裝配置中可使用更多或更少的連接器508。
在各個實(shí)施方案中，圖3-5所示出的每個電容器302、402、502可以是陶瓷電容器、氧化鋁電容器、有機(jī)電容器或用許多其他技術(shù)制造的電容器，基于這里的描述，這對本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說是很明顯的。這些電容器可具有分布在2個或4個側(cè)面上的兩個或更多外部端子。另外，所述封裝、集成電路和離散電容器的實(shí)際和相對尺寸的變化可以很大，取決于設(shè)計或制造約束或其他因素。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案，制造具有BSC的集成電路封裝的方法的流程圖。該方法開始于方框602，在此提供核心層(例如層304)。在一個實(shí)施方案中，核心層由剛性電介質(zhì)材料形成，可包括也可能不包括在其頂表面和/或底表面上的導(dǎo)電層。例如，在一個實(shí)施方案中，核心層可由有機(jī)PC板材料(例如環(huán)氧樹脂材料)形成。例如，在各個實(shí)施方案中，可以使用標(biāo)準(zhǔn)PC板材料，例如FR-4環(huán)氧樹脂玻璃、聚酰亞胺玻璃、苯并環(huán)丁烯、特氟隆(Teflon)、其他環(huán)氧樹脂、注射成型塑料等等。在其他實(shí)施方案中，襯底可由無機(jī)PC板材料構(gòu)成，例如陶瓷。
在核心層中形成了通路和/或其他垂直連接，使得在核心層的頂表面和底表面之間可形成電連接。可以使用本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員公知的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)通路或其他垂直連接的形成。在一個實(shí)施方案中，通路是用激光或機(jī)械鉆孔，并用導(dǎo)電材料鍍層或填充而形成的。但在各個實(shí)施方案中，通路也可以是打孔形成或使用其他技術(shù)形成的。
然后，在方框604，在核心層的頂表面(即前側(cè)面)之上形成一組一個或多個前側(cè)面封裝層(例如層306、406，圖3、4)和互連。如前所述，這些層交替以導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料之間?？梢栽诜e層(build-up)工藝中圖案化導(dǎo)電層，還可以在積層工藝期間形成通路和/或其他垂直連接。
所述前側(cè)面封裝層組和互連的形成使用了標(biāo)準(zhǔn)積層技術(shù)，它們對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說是公知的。對于有機(jī)封裝，這些技術(shù)例如可包括下述技術(shù)的任意組合光刻、材料沉積、鍍層、鉆孔、印刷、層壓(lamination)以及其他用于選擇性地增加或去除導(dǎo)電材料或非導(dǎo)電材料的工藝。對于無機(jī)封裝，這些技術(shù)例如可包括對陶瓷層和圖案化導(dǎo)電層的預(yù)形成(pre-forming)和堆疊(stacking)。
在一個實(shí)施方案中，所述導(dǎo)電材料是銅，但在其他實(shí)施方案中可以使用其他導(dǎo)電材料，例如錫、鉛、鎳、金、鈀或其他材料。在一個實(shí)施方案中，所述非導(dǎo)電材料由有機(jī)PC板材料形成，例如環(huán)氧樹脂材料。在各個實(shí)施方案中，可以使用標(biāo)準(zhǔn)PC板材料，例如FR-4環(huán)氧樹脂玻璃、聚酰亞胺玻璃、苯并環(huán)丁烯、特氟隆、其他環(huán)氧樹脂、注射成型塑料等等。在其他實(shí)施方案中，所述非導(dǎo)電材料可由無機(jī)PC板材料(例如陶瓷)構(gòu)成。
在一個實(shí)施方案中，第一前側(cè)面導(dǎo)電層(例如層305、405，圖3、4)位于核心層和所述前側(cè)面封裝層組之間。該導(dǎo)電層可以預(yù)形成在核心層上，或在積層工藝期間形成。在一個實(shí)施方案中，第一前側(cè)面導(dǎo)電層具有的導(dǎo)電材料基本在最后形成空穴的整個區(qū)域之上。在另一個實(shí)施方案中，所述層可以被圖案化在將要形成空穴的區(qū)域上。在另一個實(shí)施方案中，第一前側(cè)面導(dǎo)電層不存在。
在一個實(shí)施方案中，在方框606，在核心層的底表面(即背側(cè)面)之下形成一組一個或多個背側(cè)面封裝層(例如層430，圖4)。如前所述，這些層交替以導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料。所述導(dǎo)電層可以在積層工藝期間被圖形化，還可以在積層工藝期間預(yù)形成和/或形成通路和/或其他垂直連接。所述背側(cè)面封裝層組和互連的形成使用了標(biāo)準(zhǔn)積層工藝，如上所述，這對本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說是公知的。
在一個實(shí)施方案中，第一背側(cè)面導(dǎo)電層(例如層428，圖4)位于核心層和所述背側(cè)面封裝層組之間。該導(dǎo)電層可以預(yù)形成在核心層上，或者可以在積層工藝期間形成。在一個實(shí)施方案中，第一背側(cè)面導(dǎo)電層的形成使得空穴(例如空穴310、410，圖3、4)將延伸通過的區(qū)域中不存在導(dǎo)電材料。在其他實(shí)施方案中，第一背側(cè)面導(dǎo)電層在空穴將延伸通過的區(qū)域中確實(shí)包括導(dǎo)電材料，或者第一背側(cè)面導(dǎo)電層可以不存在。
雖然上面的描述表明前側(cè)面封裝層形成在背側(cè)面封裝層之前，但是層形成的順序可以相反，或者同時形成前側(cè)面和背側(cè)面封裝層。在另一個實(shí)施方案中，封裝可包括前側(cè)面封裝層，但不包括背側(cè)面封裝層。
在方框608，在封裝的中央?yún)^(qū)域形成空穴(例如空穴310、410、510，圖3-5)。在一個實(shí)施方案中，空穴的形成使用了掩膜和蝕刻工藝，這對本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說是公知的。在其他實(shí)施方案中，空穴可通過鉆孔、打孔或機(jī)械去除核心層和導(dǎo)電及非導(dǎo)電層的適當(dāng)部分而形成的。在另一個實(shí)施方案中，封裝是由無機(jī)材料形成的，空穴可通過在預(yù)形成核心層時在核心層的中央?yún)^(qū)域中形成開孔，并且如果空穴延伸通過封裝層，則也在封裝層中形成開孔而創(chuàng)建。
在一個實(shí)施方案中，空穴被形成為通過所有的背側(cè)面封裝層(例如層430，圖4)并通過核心層(例如層304、404，圖3、4)，但不通過第一前側(cè)面導(dǎo)電層(例如層305、428，圖3、4)或其他前側(cè)面導(dǎo)電層(例如層306、406，圖3、4)。在其他實(shí)施方案中，空穴可被形成為通過第一前側(cè)面導(dǎo)電層和/或一個或多個其他前側(cè)面封裝層。
然后，在方框610，在空穴內(nèi)形成導(dǎo)電觸點(diǎn)(例如焊墊312、412，圖3、4)。這些焊墊被形成在空穴的上部邊界上，在一個實(shí)施方案中，所述上部邊界是前側(cè)面封裝層組的底表面。在其他實(shí)施方案中，空穴延伸通過前側(cè)面封裝層中的一個或多個，所述焊墊形成在空穴沒有延伸通過的最低封裝層的底部上。
導(dǎo)電觸點(diǎn)例如可通過選擇性地去除第一前側(cè)面導(dǎo)電層的若干部分而形成。或者，所述觸點(diǎn)可通過選擇性地在空穴內(nèi)施加導(dǎo)電材料而形成。這些選擇性的添加或去除工藝對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說是公知的，并且前面已結(jié)合對封裝層積層工藝的描述而進(jìn)行了描述。
在方框612，將一個或多個離散BSC(例如電容器302、402、502，圖3-5)表面安裝到形成在空穴內(nèi)的導(dǎo)電觸點(diǎn)。附接可通過將空穴連接器和電容器端子焊接到一起來進(jìn)行?；蛘?，可使用固化導(dǎo)電糊或粘合劑來提供所述電容器到焊墊的連接。
最后，在方框614，完成封裝加工。在一個實(shí)施方案中，這包括在封裝的底表面上附接管腳(例如管腳308、408，圖3、4)或形成其他類型的連接器(例如焊墊)。另外，在頂表面上形成連接器，并且將集成電路芯片(例如芯片314，圖3)附接到頂表面連接器。如果需要的話，可以密封集成電路。最后，進(jìn)行完成封裝加工所需的其他工藝。結(jié)合方框614描述的工藝中的一些或全部可以與前面描述的工藝方框并行地進(jìn)行，或者在后者之前進(jìn)行。然后所述過程結(jié)束。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明各個實(shí)施方案的集成電路封裝702、插座704和PC板706。從圖7的頂部開始，集成電路708容納在集成電路封裝702中。集成電路708包括一個或多個電路，這些電路被電連接到集成電路封裝702。
集成電路708可以是多種類型的集成電路中的任意種類。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，集成電路708是微處理器。在其他實(shí)施方案中，集成電路708可以是存儲器件、專用集成電路、數(shù)字信號處理器或另一種類型的器件。在所示出的實(shí)施例中，集成電路708是“倒裝芯片”型集成電路，意味著在芯片上的輸入/輸出端可存在于其表面上的任一點(diǎn)處。在芯片已經(jīng)準(zhǔn)備好可以附接到集成電路封裝702后，它被顛倒過來，并通過焊塊或焊球附接到集成電路封裝702的頂表面上的匹配焊墊?；蛘?，集成電路708可以是通過連線結(jié)合的，其中使用連到集成電路封裝702的頂表面上的焊墊的結(jié)合線來將輸入/輸出端連接到集成電路封裝702，或用其他方式將輸入/輸出端連接到封裝702。
集成電路708內(nèi)的一個或多個電路用作為載荷，所述載荷可能需要旁路電容來進(jìn)行噪音或輻射抑制和/或電壓抑制。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，這一電容中的一些是由BSC710(例如電容器302、402、502，圖3-5)提供的，其中BSC 710表面安裝在封裝702的背側(cè)面上的空穴(例如空穴310、410、510，圖3-5)內(nèi)。按照這種方式，向集成電路708提供了一級或多級附加電容。在其他實(shí)施方案中，BSC被表面安裝在內(nèi)插構(gòu)件(未示出)、插座704和/或PC板706上的空穴內(nèi)。
集成電路封裝702通過PC板706上的插座704耦合到PC板706。在所示出的實(shí)施例中，封裝702包括管腳，所述管腳與插座704中的互補(bǔ)性管腳孔相匹配?；蛘?，可使用焊接連接，例如球柵陣列連接，將封裝702電連接及物理連接到PC板706。在另一個實(shí)施方案中，集成電路封裝702可通過內(nèi)插構(gòu)件(未示出)連接到插座704和/或PC板706。在其他實(shí)施方案中可使用其他方式來連接集成電路封裝702和PC板706。
PC板706例如可以是計算機(jī)或其他電子系統(tǒng)的主板。這樣，它用作為向集成電路708提供電源、接地和信號的工具。這些電源、接地和其他信號是通過PC板706、插座704和集成電路封裝702上面或內(nèi)部的跡線(trace)或平面(未示出)提供的。
上面結(jié)合各個實(shí)施方案而描述的配置可形成為電子系統(tǒng)的一部分。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的電子系統(tǒng)。圖8所示的系統(tǒng)例如可以是計算機(jī)、無線或有線通信設(shè)備(例如電話、調(diào)制解調(diào)器、移動電話、尋呼機(jī)、無線電裝置等等)、電視、監(jiān)視器，或幾乎任何其他類型的可受益于使用背側(cè)面空穴安裝的電容器的電子系統(tǒng)。
所述電子系統(tǒng)包括電路802、封裝804、PC板806、存儲器件808和電源810。封裝804和/或PC板806包括一個或多個根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施方案而安裝在空穴內(nèi)的BSC。
結(jié)論已經(jīng)描述了具有背側(cè)面空穴安裝的電容器的集成電路封裝以及用于加工該封裝的方法的各個實(shí)施方案，并描述了將該封裝包括到電子系統(tǒng)內(nèi)。所述各個實(shí)施方案可用來減小離散電容器和集成電路載荷之間存在的垂直電感。通過利用背側(cè)面空穴安裝的電容器，所述各個實(shí)施方案提供了下述電容方案，其中的電容器是可替換的，并且不易遭受到熱相關(guān)的性能降級。另外，所述各個實(shí)施方案可與表面安裝的組件結(jié)合使用，所述組件的底表面上具有焊墊，因為背側(cè)面空穴安裝的電容器不會干擾這些焊墊到下一級互連件上的對應(yīng)焊墊的連接。
雖然前述尺寸和范圍示例被認(rèn)為是典型的，但是本發(fā)明的各個實(shí)施方案并不局限于這些尺寸或范圍?？梢哉J(rèn)識到產(chǎn)業(yè)內(nèi)的趨勢一般是降低器件尺寸以獲得相關(guān)聯(lián)的成本和性能益處。
在前面的詳細(xì)描述中參考了構(gòu)成所述描述一部分的附圖，在附圖中以說明的方式示出了可以在其中實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施方案。這些實(shí)施方案被足夠詳細(xì)地進(jìn)行了描述，以使得本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可實(shí)施本發(fā)明。
本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，任何被設(shè)計來實(shí)現(xiàn)相同目的的設(shè)計可用來替換所示出的實(shí)施方案。所述各個實(shí)施方案是在向管芯提供額外的片外電容這一上下文中描述的。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將會理解到，基于這里的描述，本發(fā)明的方法和裝置還可應(yīng)用到許多其他應(yīng)用中，這些應(yīng)用中需要具有低垂直電感、可替換性和/或改善的散熱特性的電容器配置。因此，所有這些應(yīng)用都落在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
本申請應(yīng)覆蓋本發(fā)明的任何改裝或變體。因此，前面的詳細(xì)描述不應(yīng)被看作是限制性的，并且，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將會很容易的認(rèn)識到，可對已被描述和說明來解釋本發(fā)明的本質(zhì)的細(xì)節(jié)、材料和部件與步驟的設(shè)計作出各種其他改變，而不會偏離如在所附權(quán)利要求書中表述的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成電路封裝，包括核心層，其由剛性襯底材料形成，并具有頂表面、底表面和空穴，所述空穴被形成為通過中央?yún)^(qū)域并延伸通過所述頂表面和底表面；第一組封裝層，其形成在所述核心層的所述頂表面和所述空穴之上，所述第一組封裝層包括由一層或多層電介質(zhì)材料隔開的一層或多層圖案化導(dǎo)電材料；形成在所述空穴內(nèi)的第一導(dǎo)電墊，其中第一導(dǎo)電墊在一個或多個離散電容器和所述第一組封裝層之間提供電連接；以及形成在所述第一組封裝層的頂表面上的第二導(dǎo)電墊，其中所述第二導(dǎo)電墊在附接到所述第二導(dǎo)電墊的集成電路和所述第一組封裝層之間提供電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，還包括形成在所述核心層的頂表面上的第一導(dǎo)電層，其中所述第一導(dǎo)電墊是所述第一導(dǎo)電層的若干部分。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，還包括第二組封裝層，其形成在所述核心層的底表面之下，所述第二組封裝層包括由附加的一層或多層電介質(zhì)材料隔開的附加的一層或多層圖案化導(dǎo)電材料。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，其中所述核心層的厚度范圍大約在500到1000微米。
5.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，還包括安裝到所述第二導(dǎo)電墊上并電連接到所述第二導(dǎo)電墊的集成電路。
6.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，還包括電連接到所述第一導(dǎo)電墊的所述一個或多個離散電容器。
7.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，還包括所述集成電路封裝的底表面上的多個連接器。
8.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，其中所述一層或多層電介質(zhì)材料由有機(jī)材料形成。
9.如權(quán)利要求1所述的集成電路封裝，其中所述一層或多層電介質(zhì)材料由陶瓷形成。
10.一種電子系統(tǒng)，包括集成電路封裝，具有核心層，其由剛性襯底材料形成，并具有頂表面、底表面和空穴，所述空穴被形成為通過中央?yún)^(qū)域并延伸通過所述頂表面和底表面，第一組封裝層，其形成在所述核心層的頂表面和所述空穴之上，所述第一組封裝層包括由一層或多層電介質(zhì)材料隔開的一層或多層圖案化導(dǎo)電材料，形成在所述空穴內(nèi)的第一導(dǎo)電墊，其中所述第一導(dǎo)電墊在一個或多個離散電容器和所述第一組封裝層之間提供電連接，以及形成在所述第一組封裝層的頂表面上的第二導(dǎo)電墊，其中所述第二導(dǎo)電墊在附接到所述第二導(dǎo)電墊的集成電路和所述第一組封裝層之間提供電連接；電連接到所述第一導(dǎo)電墊的所述一個或多個離散電容器；以及附接到所述第二導(dǎo)電墊的所述集成電路。
11.如權(quán)利要求10所述的電子系統(tǒng)，其中所述一個或多個離散電容器是陶瓷電容器。
12.如權(quán)利要求10所述的電子系統(tǒng)，還包括所述集成電路封裝的底表面上的多個連接器。
13.如權(quán)利要求12所述的電子系統(tǒng)，其中所述多個連接器是導(dǎo)電管腳。
14.如權(quán)利要求12所述的電子系統(tǒng)，其中所述多個連接器是導(dǎo)電墊。
15.如權(quán)利要求10所述的電子系統(tǒng)，其中所述集成電路是微處理器。
16.如權(quán)利要求10所述的電子系統(tǒng)，還包括電源；以及存儲器件。
17.一種用于制造集成電路封裝的方法，該方法包括提供由剛性電介質(zhì)材料形成的核心層；在所述核心層的頂表面之上形成一個或多個前側(cè)面層，其中所述一個或多個前側(cè)面層交替以導(dǎo)電層和非導(dǎo)電層，并且可將集成電路安裝到所述一個或多個前側(cè)面層的頂表面上；通過所述核心層的中央?yún)^(qū)域形成空穴，并延伸通過所述核心層的頂表面和底表面；以及在所述空穴內(nèi)形成導(dǎo)電墊，其中所述導(dǎo)電墊在一個或多個離散電容器和所述一個或多個前側(cè)面層之間提供電連接。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括通過將所述一個或多個離散電容器表面安裝到所述導(dǎo)電墊，將所述一個或多個離散電容器附接到所述導(dǎo)電墊。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述核心層的底表面之下形成一個或多個背側(cè)面層，其中所述一個或多個背側(cè)面層交替以導(dǎo)電層和非導(dǎo)電層，所述空穴延伸通過所述一個或多個背側(cè)面層，并且可將導(dǎo)電連接器附接到所述一個或多個背側(cè)面層的底表面。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括將導(dǎo)電管腳附接到所述一個或多個背側(cè)面層的底表面，其中所述導(dǎo)電管腳是所述導(dǎo)電連接器。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中核心層由有機(jī)材料形成，并且，形成所述一個或多個前側(cè)面層的步驟包括使用包括光刻、材料沉積、鍍膜和鉆孔的積層技術(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中形成所述空穴的步驟包括使用掩膜和蝕刻工藝。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其中核心層由陶瓷形成，并且，形成所述一個或多個前側(cè)面層包括預(yù)形成和堆疊陶瓷層和非導(dǎo)電層。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中形成所述空穴包括預(yù)形成在其中央?yún)^(qū)域具有開孔的所述核心層。
全文摘要
電子封裝(例如集成電路封裝)包括在封裝的背側(cè)面上的空穴(410，圖4)，所述背側(cè)面是到下一級互連件的連接器(408，圖4)位于其上的同一側(cè)面。所述空穴內(nèi)有觸點(diǎn)(412，圖4)，其使得一個或多個離散電容器(402，圖4)可被電連接到該封裝。所述封裝在所述電容器和安裝在封裝前側(cè)面上的集成電路之間提供了具有非常低的垂直電感的路徑。
文檔編號H01L25/16GK1685509SQ03822564
公開日2005年10月19日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者戴維·費(fèi)加羅, 克里斯·鮑德溫, 李元良 申請人:英特爾公司