專利名稱：形成接地連接的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及接地連接。更具體地說，本發(fā)明涉及形成接地連接的裝置和方法。
背景技術(shù)：
微波是具有非常短的波長的電磁能量波，峰與峰之間一般在一毫米到三十厘米之間的范圍內(nèi)。在高速通信系統(tǒng)中，微波被用作用于將信息從點A發(fā)送到點B的載波信號。由微波攜帶的信息由微波電路發(fā)射、接收和處理。
RF和微波微電路的封裝一直以來都是非常昂貴的。封裝要求極度苛刻——要求通過千兆赫茲的非常高的電隔離以及極好的信號完整性。此外，IC功率密度可能非常高。HERAESUS的KQ電介質(zhì)材料在微電路的設(shè)計者中已經(jīng)獲得了好評，因為其在使用不那么苛刻的厚膜工藝的同時具有提供這種高電隔離的能力。
使用KQ所引起的一個問題是不能形成一些有用的過孔結(jié)構(gòu)。KQ的一般層約為5迷耳(一英寸的一千分之五)厚。難以構(gòu)造透過5密耳KQ、終止于襯底上面的接地面但不刺穿接地面的過孔。另一個問題是，為了獲得所期望的信號路徑的50歐姆阻抗，每一個過孔的寬度應(yīng)該在30到40密耳之間。并希望額外的20密耳空間，用于提供充分的信號隔離。在互連IC的情況下，這會導(dǎo)致相當(dāng)大的間距。因此，需要一種將襯底上的可用面積最大化的互連方案。
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到需要一種方法和裝置，用于復(fù)制過孔的功能，同時最大化對襯底上空間的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種將IC連接到具有接地面襯底上的電路的方法，所述方法包括在所述襯底上沉積厚膜電介質(zhì)層，所述層形成為具有連接區(qū)，所述連接區(qū)在所述集成電路的期望位置附近具有至少兩個形成至少一個凹入部分的凸出部分；固化所述厚膜電介質(zhì)，以形成圍繞其邊緣的斜面；在所述厚膜電介質(zhì)連接區(qū)的所述斜面上沉積導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層與所述接地面電連通；在所述厚膜電介質(zhì)上面形成至少一個接地焊盤，所述至少一個焊盤與所述連接區(qū)上的凹入部分中的所述導(dǎo)電層電連接；切割所述襯底以形成切除部分；在所述切除部分中安裝所述集成電路；以及將所述集成電路的接地引線連接到所述至少一個接地焊盤。
本發(fā)明還提供了一種微電路，包括集成電路；襯底，所述襯底具有切除部分以接納所述集成電路；在所述襯底上形成的接地面；厚膜電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，在其上印刷多個傳輸線，所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)以連接區(qū)鄰接所述切除部分，所述連接區(qū)具有至少兩個形成至少一個凹入部分的凸出部分，所述凹入部分在其上具有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層與所述接地面電連通；在所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)之上的導(dǎo)電焊盤，所述導(dǎo)電焊盤與所述凹入部分中的所述導(dǎo)電層電連通；以及所述集成電路與將所述集成電路接地的導(dǎo)電焊盤之間的電連接。


從下面結(jié)合附圖的對本發(fā)明的詳細(xì)描述中可以獲得對本發(fā)明的理解，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的部分完成的IC連接結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的部分完成的IC連接結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的IC連接結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的電路板的概念圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)形成的電路板的圖像。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)地參照本發(fā)明，在附圖中圖示了本發(fā)明的例子，其中，在全文中相同的標(biāo)號指的是相同的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的部分完成的IC連接結(jié)構(gòu)10a的概念圖。相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在圖1到圖5中圖示的IC連接結(jié)構(gòu)10a以及這之后描述的IC連接結(jié)構(gòu)10a的形成方法，意于作為對這種結(jié)構(gòu)的一般表示，并且任何給定系統(tǒng)可以與圖1中示出的系統(tǒng)大不相同，尤其在構(gòu)造以及這種系統(tǒng)操作的細(xì)節(jié)方面大不相同。還要指出的是，圖1到圖4中圖示的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被簡化以有利于說明。例如，只圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一般IC連接結(jié)構(gòu)的一小部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道，任何給定IC連接結(jié)構(gòu)的精確配置很大程度上將取決于所使用的IC以及系統(tǒng)中其他電路的布局。這樣，IC連接結(jié)構(gòu)10n將被看作是說明性和示例性的，而不應(yīng)限制在這里所描述的本發(fā)明或者其權(quán)利要求。
本發(fā)明提供了用于將IC集成到電路中的方法和裝置，所述電路例如為在電介質(zhì)層上形成的微電路。參見圖1，IC連接結(jié)構(gòu)10a由在其上已經(jīng)形成接地面14的襯底12支持。接地面14優(yōu)選由金形成，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的其他材料也可以是合適的。電介質(zhì)層16形成在襯底14上。電介質(zhì)層16可以是單層，或者其可以由多層堆積而成。電介質(zhì)層支持至少一個導(dǎo)電跡線(未示出)，該跡線與IC將被連接到其上的電路相關(guān)聯(lián)。電路可以是微電路。
在可能是優(yōu)選的實施例中，電介質(zhì)層16由被涂覆的并隨后固化的厚的膜糊(paste)形成?？梢员怀练e為糊并隨后固化的合適的厚膜電介質(zhì)材料的例子，包括Heraeus的KQ 150和KQ 115厚膜電介質(zhì)，以及杜邦的4141A/D厚膜組合物。這些材料主要是由包含少量鋁和鎂的硼硅酸鹽玻璃配成的材料。這些產(chǎn)品一般通過隔板或模板被涂覆成糊，并隨后通過加熱而固化。它們可以通過公知技術(shù)(例如激光刻蝕)，在涂覆時，固化前，或者固化后被成形。在由各個制造商提供的相關(guān)的數(shù)據(jù)表中描述了所有這些工藝。雖然使用這些產(chǎn)品的任何一種的最終結(jié)果實質(zhì)上是一樣(具有所控制厚度并具有約3.9的介電常數(shù)K的成形區(qū)域)的，但是它們有各種設(shè)計者可能感興趣的附帶的區(qū)別。這些區(qū)別包括固化時顏色的改變，以及在初步固化后軟化溫度的向上漂移，這種漂移有利于在隨后的處理步驟過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所述隨后的處理步驟要求重新加熱以在那些隨后的處理步驟中對所涂覆材料進(jìn)行固化或處理。
在本發(fā)明的情況下，電介質(zhì)層16形成有具有圍繞IC期望位置的凸出部分和凹入部分的區(qū)18，這里稱為連接區(qū)18。理想地，連接區(qū)18形成為波紋形的圖案，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解，連接區(qū)18的形狀、間距和位置將取決于將被使用的IC的配置以及用于形成連接區(qū)18的工藝而變化。將注意到，雖然已經(jīng)使用術(shù)語波紋形來描述連接區(qū)18的形狀，但是所得到的凸出部分和凹入部分既不需要平行也不需要一致。此外，凸出部分和凹入部分的形狀不一定是圖1中所示出的三角形圖案，而可以是任何形狀，例如正方形、圓形或者甚至不規(guī)則的形狀。
在固化過程中，KQ材料收縮，主要在上表面16a上收縮，以形成從上表面16a到下表面16b的近似為45度的斜面。在固化之后，至少在處于電介質(zhì)16的區(qū)18的外露邊緣上的、上和下表面16a、16b之間的斜面上沉積一層例如金的導(dǎo)電材料。這實際上將接地面14延伸到了區(qū)域18上。
使用例如激光刻蝕技術(shù)來去除電介質(zhì)層16和襯底12的一部分。在可能是優(yōu)選的實施例中，橫貫連接區(qū)18的中間，例如在虛線20處，進(jìn)行切割。如果切割電介質(zhì)層16的任何一部分，那么切割多少將取決于多種因素，包括所使用IC中的連接的間距以及連接區(qū)18的幾何形狀。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的部分完成的IC連接結(jié)構(gòu)10b的概念圖。在圖2中示出的例子中，電介質(zhì)層16和襯底12的被去除部分25在形狀上對應(yīng)于所使用的IC。不一定都是這種情況。實際上，所去除的部分可以是由電路設(shè)計者選擇的任何形狀，只要IC可以被安裝到被去除部分25中就行。在圖2示出的例子中，切割在連接區(qū)18的凹入部分中形成離散的類似過孔的接地連接24a、24b和24c。每一個接地連接24n都由扁平的不導(dǎo)電部分22n隔離。
優(yōu)選的，但不是必需的，連接區(qū)18的剩余部分具有與將鄰接連接區(qū)18的IC的側(cè)面長度相對應(yīng)的長度。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的，對于高頻信號來說，更短的信號路徑會減少信號劣化。因此，使將被去除部分25的尺寸為比將使用的IC的尺寸大1密耳或1密耳以下，可能是優(yōu)選的。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的IC連接結(jié)構(gòu)的概念圖。在圖3中示出了接地連接焊盤26a-26c以及信號連接焊盤28a-28c。接地連接焊盤26n與接地連接24n電連接，并且可以由金焊盤構(gòu)成。還示出了信號連接焊盤28a-28c。信號連接焊盤28n被連接到傳輸線30a-30c。注意，雖然描繪了長方形連接焊盤26n和28n，但是焊盤可以是由設(shè)計者選擇的任何形狀，并且可以是傳輸線30n的簡單延伸。接地連接焊盤26n和信號連接焊盤28n的確切數(shù)量，將由待使用的IC與該IC將連接到其上的電路之間的連接的期望數(shù)量和類型來確定。
傳輸線30n可以具有多種幾何形狀。在可能優(yōu)選的實施例中，傳輸線30n是微帶。微帶隨后可以被轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)接地共面波導(dǎo)(未示出)。微帶是一種開放類型的傳輸線，其他這種開放式傳輸線包括共面波導(dǎo)以及耦合的微帶。開放式傳輸線可以被轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌麕缀涡螤?，包括帶狀線、準(zhǔn)共軸線以及耦合的帶狀線。信號連接28n與這樣的其他傳輸線結(jié)構(gòu)(包括準(zhǔn)共軸傳輸線)直接進(jìn)行接口也可以是優(yōu)選的。
準(zhǔn)共軸傳輸線使用在傳輸線上方印刷的KQ電介質(zhì)的上層。KQ電介質(zhì)由提供完全圍繞結(jié)構(gòu)的印刷金屬接地面圍繞。金屬接地面可以通過使用本發(fā)明的方面被接地。對于高頻或高速數(shù)字信號來說，傳輸線12具有50歐姆阻抗將是有利的。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的電路板100的概念圖。IC 50被安裝在基座52上。示出了可選的墊片54，其將IC 50的頂面提升到電介質(zhì)16的高度。通過將IC 50的頂面提升到電介質(zhì)16的高度，IC 50上的連接點與電介質(zhì)16之間的距離被最小化，使得兩者間的信號得到改善。IC 50、基座52以及墊片54被安裝到襯底14上。IC上的連接焊盤56n被連接到電介質(zhì)16上的連接焊盤26n和28n?？梢允褂美缫€鍵合的任何合適的技術(shù)來形成連接。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)形成的電路板102的圖像。圖5是電路板102的平面視圖。被切掉的部分125由六個可見接地連接焊盤110a到110f圍繞。相應(yīng)的接地連接112a到112f也是可見的。在圖5中很清楚，雖然已經(jīng)將接地連接描述為波紋形的或三角形的形狀，但是它們的實際形狀將取決于許多因素而改變，所述因素包括形成工藝的精度。因此，雖然一些接地連接是三角形的(例如112f)，但是其他可以是更圓一些的(例如112b)或者甚至是不規(guī)則的(例如112e)。
雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明優(yōu)選實施例的一些變化，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以對所描述的發(fā)明做出改變而不脫離本發(fā)明的原理和精神，而本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求和其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種將集成電路連接到具有接地面的襯底上的電路的方法，所述方法包括在所述襯底上沉積厚膜電介質(zhì)層，所述層形成為具有連接區(qū)，所述連接區(qū)在所述集成電路的期望位置附近具有至少兩個形成至少一個凹入部分的凸出部分；固化所述厚膜電介質(zhì)，以形成圍繞其邊緣的斜面；在所述厚膜電介質(zhì)連接區(qū)的所述斜面上沉積導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層與所述接地面電連通；在所述厚膜電介質(zhì)上面形成至少一個接地焊盤，所述至少一個焊盤與所述連接區(qū)上的凹入部分中的所述導(dǎo)電層電連接；切割所述襯底以形成切除部分；在所述切除部分中安裝所述集成電路；將所述集成電路的接地引線連接到所述至少一個接地焊盤。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述厚膜電介質(zhì)層由厚膜電介質(zhì)的多個層組成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述厚膜電介質(zhì)層由KQ材料組成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)電層包括金。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接地焊盤包括金。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使傳輸線終止在所述連接區(qū)附近的所述厚膜電介質(zhì)層中；以及將所述集成電路的引線連接到所述傳輸線。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括使用下面的幾何形狀中的一種形成所述傳輸線，所述幾何形狀包括帶狀線，微帶，共軸線，共面波導(dǎo)，地上導(dǎo)線，懸制微帶，耦合的微帶，板線，耦合的帶狀線，槽線以及準(zhǔn)接地共面波導(dǎo)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述切割的步驟還包括切割由所述厚膜電介質(zhì)形成的所述區(qū)，以使所述至少一個凹入部分與所述區(qū)的其余部分電隔離。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，執(zhí)行所述切割的步驟，以產(chǎn)生比所述集成電路的外部尺寸大1密耳或1密耳以下的切除部分。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述安裝的步驟還包括制造基板，所述基板支持位于所述切除部分中的所述集成電路，其中，所述集成電路的頂面與所述厚膜電介質(zhì)層的頂面相齊。
11.一種微電路，包括集成電路；襯底，所述襯底具有切除部分以接納所述集成電路；在所述襯底上形成的接地面；厚膜電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，在其上印刷多個傳輸線，所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)以連接區(qū)鄰接所述切除部分，所述連接區(qū)具有至少兩個形成至少一個凹入部分的凸出部分，所述凹入部分在其上具有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層與所述接地面電連通；在所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)之上的導(dǎo)電焊盤，所述導(dǎo)電焊盤與所述凹入部分中的所述導(dǎo)電層電連通；以及所述集成電路與將所述集成電路接地的導(dǎo)電焊盤之間的電連接。
12.如權(quán)利要求11所述的微電路，其中，所述傳輸線具有幾何形狀，所述幾何形狀選自由帶狀線，微帶，共軸線，共面波導(dǎo)，地上導(dǎo)線，懸制微帶，耦合的微帶，板線，耦合的帶狀線，槽線以及準(zhǔn)接地共面波導(dǎo)所組成的組。
13.如權(quán)利要求11所述的微電路，其中，所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)包括多個層。
14.如權(quán)利要求11所述的微電路，其中，所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)由KQ材料組成。
15.如權(quán)利要求11所述的微電路，其中，所述導(dǎo)電層由金組成。
16.如權(quán)利要求11所述的微電路，其中，至少一個所述傳輸線在所述連接區(qū)附近終止。
17.如權(quán)利要求11所述的微電路，其中，所述電介質(zhì)區(qū)具有至少三個凸出部分，所述至少三個凸出部分形成至少兩個隔離的凹入部分。
18.如權(quán)利要求11所述的微電路，其中，所述集成電路被固定在所述切除部分中，使得所述集成電路的邊緣與所述電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的邊緣隔開1密耳或者1密耳以下。
19.如權(quán)利要求11所述的微電路，還包括用于支持位于所述切除部分中的所述集成電路的基板，所述基板比所述切除部分更寬或更長，并被固定到所述襯底的下側(cè)面。
20.如權(quán)利要求19所述的微電路，其中，所述基板支持所述集成電路，使得所述集成電路的頂表面與所述接地焊盤相齊。
全文摘要
本發(fā)明公開了將例如微電路的電路與IC接口的方法和裝置。所述電路形成在由襯底支持的厚膜電介質(zhì)結(jié)構(gòu)上，所述襯底具有用于接納IC的切除部分。在襯底上形成接地面。厚膜電介質(zhì)結(jié)構(gòu)以具有形成至少一個凹入部分的至少兩個凸出部分的區(qū)鄰接切除部分，所述凹入部分的邊緣具有與所述接地面電連通的導(dǎo)電層。電介質(zhì)結(jié)構(gòu)之上的導(dǎo)電焊盤與凹入部分中的導(dǎo)電層電連通。IC上的接地連接被連接到導(dǎo)電焊盤，并因此將IC接地。
文檔編號H01L21/00GK1574306SQ20041004824
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者劉易斯·R·達(dá)夫, 約翰·F·凱西 申請人:安捷倫科技有限公司