本公開大體涉及半導(dǎo)體裝置和工藝，具體涉及半導(dǎo)體裝置中的傳輸線過孔結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

一些電子裝置采用頻率足夠高的信號，這些信號的波的性質(zhì)應(yīng)當(dāng)被考慮，并且不能忽略印制電路板(“PCB”)上的電線或走線的長度。為了傳播這樣的高頻信號，PCB包括電子元件之間的傳輸線走線。為了將傳輸線走線從PCB的一側(cè)布線至另一側(cè)，需要具有與傳輸線匹配的阻抗的傳輸線過孔。一種類型的傳輸線過孔是同軸過孔，其具有包圍著內(nèi)部信號導(dǎo)體的外部接地導(dǎo)體，并且這兩者之間具有固體的介電體。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在某一實施例中，描述了一種基底中的傳輸線過孔結(jié)構(gòu)。該傳輸線過孔結(jié)構(gòu)包括沿著穿過所述基底的過孔的縱軸線堆疊于所述過孔內(nèi)的多個子結(jié)構(gòu)。每個所述子結(jié)構(gòu)包括中央導(dǎo)體部分、外部導(dǎo)體部分和至少一個介電支撐構(gòu)件。所述中央導(dǎo)體部分沿著所述縱軸線延伸。所述外部導(dǎo)體部分圍繞所述中央導(dǎo)體部分布置。所述介電支撐構(gòu)件分離所述外部導(dǎo)體部分和中央導(dǎo)體部分，并在外部導(dǎo)體部分和中央導(dǎo)體部分之間提供非固體空間。導(dǎo)電膠被布置于所述多個子結(jié)構(gòu)中連續(xù)的子結(jié)構(gòu)的中央導(dǎo)體部分與外部導(dǎo)體部分之間，從而形成外部導(dǎo)體和中央導(dǎo)體。

在另一實施例中，一種形成基底中的傳輸線過孔結(jié)構(gòu)的方法包括形成在基底中沿著縱軸線在所述基底頂部和底部表面之間延伸的過孔。外部導(dǎo)體形成于過孔的壁上。介電結(jié)構(gòu)形成在過孔內(nèi)。該介電結(jié)構(gòu)包括沿著縱軸線布置并于其間具有犧牲材料的介電支撐構(gòu)件。在該介電結(jié)構(gòu)上形成有中央過孔。在該中央過孔內(nèi)形成有中央導(dǎo)體。該犧牲材料被從介電結(jié)構(gòu)移除以在中央導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間形成非固體空間。

在又一個實施例中，一種形成基底中的傳輸線過孔結(jié)構(gòu)的方法包括在所述基底中形成沿著縱軸線在基底頂部和底部表面之間延伸的過孔。形成多個子結(jié)構(gòu)，該多個子結(jié)構(gòu)中的每一個均包括通過介電支撐構(gòu)件與中央導(dǎo)體部分分離的外部導(dǎo)體部分，并且每一個子結(jié)構(gòu)還包括介電支撐構(gòu)件之間的犧牲材料。用導(dǎo)電膠在過孔內(nèi)堆疊所述多個子結(jié)構(gòu)，從而形成外部導(dǎo)體和中央導(dǎo)體，其中導(dǎo)電膠位于多個子結(jié)構(gòu)中連續(xù)的子結(jié)構(gòu)的中央導(dǎo)體部分和外部導(dǎo)體部分之間。從多個子結(jié)構(gòu)中的每一個移除犧牲材料，從而在所述中央導(dǎo)體部分和所述外部導(dǎo)體部分之間形成非固體空間。

附圖說明

為了上述的結(jié)構(gòu)和方法可以被詳細理解，參照具體的實施例有更為具體的描述，其中一些展示于附圖中。然而需要注意的是，該附圖本質(zhì)上僅僅是示例性的，因此不能被認為是對范圍的限制，因為該發(fā)明允許其他同樣有效的實施例。

圖1是一種電子裝置的剖面圖；

圖2A和2B展示了具有傳輸線過孔的PCB的一部分；

圖3A和3B展示了一種介電支撐構(gòu)件；

圖4A和4B展示了具有傳輸線過孔的PCB的一部分；

圖5是描述一種形成基底中的傳輸線過孔的方法的流程圖；

圖6A至6C展示了經(jīng)過圖5所示方法的不同步驟后的基底的剖面圖；

圖7展示了在圖5所示方法中形成介電結(jié)構(gòu)的另一實施例的基底的剖面圖；

圖8是描述一種形成基底中的傳輸線過孔的方法的流程圖；以及

圖9是經(jīng)過圖8所示方法的步驟之后的基底的剖面圖。

為便于理解，在可能的情況下，圖中相同元件被使用相同的參考標(biāo)記來標(biāo)注?？梢灶A(yù)計一個實施例中的元件可以有利地并入另一實施例中。

具體實施方式

在此描述了傳輸線過孔結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，在基底(諸如印制電路板“PCB”)中形成了同軸過孔結(jié)構(gòu)。該同軸過孔結(jié)構(gòu)包括圍繞中央導(dǎo)體布置的外部導(dǎo)體。一個或更多個介電支撐構(gòu)件被布置在過孔中，以支撐中央導(dǎo)體并將中央導(dǎo)體與外部導(dǎo)體分開。在沿著過孔的縱軸線的介電支撐構(gòu)件之間沒有布置固體材料。更確切的說，介電支撐構(gòu)件之間的空間填充了空氣。介電支撐構(gòu)件可以被制成介電結(jié)構(gòu)大體上是空氣。相比于固體介電體傳輸線過孔，使用大體上基于空氣的介電體能夠減小過孔尺寸。這可以提高PCB的布線，并節(jié)省PCB的面積(real estate)。

在一個實施例中，形成高深寬比(high aspect ratio)的過孔可以通過首先形成同軸子結(jié)構(gòu)。每個子結(jié)構(gòu)包括圍繞中央導(dǎo)體部分的外部導(dǎo)體部分。介電支撐構(gòu)件支撐該中央導(dǎo)體。這些子結(jié)構(gòu)可以被堆疊于過孔中，通過導(dǎo)電膠電耦接外部導(dǎo)體部分和中央導(dǎo)體部分，并且機械地將這些子結(jié)構(gòu)彼此固定?？梢詷?gòu)建具有長度/直徑比大于30:1的中央導(dǎo)體的過孔。

在此描述的實施例中，通過交替地堆疊介電支撐構(gòu)件和犧牲材料，可以形成大體上包括空氣的介電結(jié)構(gòu)。該介電支撐構(gòu)件可以包括孔，通過這些孔可以移除犧牲材料。移除犧牲材料后留下的空間充滿空氣。

圖1是根據(jù)一個實施例的電子裝置100的剖面。該電子裝置100包括基底102，比如印制電路板(“PCB”)等等。該PCB 102包括延伸于PCB 102的頂部表面110和底部表面112之間的傳輸線過孔104。該傳輸線過孔104可以在頂部表面110和底部表面112之中的一個或兩個上耦接傳輸線106(例如如圖所示的4個傳輸線106)。傳輸線106可以被耦接于安裝在PCB 102上的各種電子元件108(例如如圖所示兩個電子元件108)。在一個實施例中，傳輸線106包括50歐姆傳輸線，而傳輸線過孔104被調(diào)整到接近50歐姆傳輸線，從而最小化在與傳輸線106的連接處的不連續(xù)。

在此描述的各種實施例中，傳輸線過孔104包括同軸過孔，其具有接地與信號導(dǎo)體之間的非固體介電結(jié)構(gòu)。該非固體介電結(jié)構(gòu)可以包括支撐信號導(dǎo)體并將該信號導(dǎo)體與接地導(dǎo)體分開的非固體介電結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)之間的空間可以被空氣占據(jù)。介電支撐結(jié)構(gòu)可以被最小化，以使得接地導(dǎo)體和信號導(dǎo)體之間的介電體大體上為空氣介電體。相比于固體介電體，用空氣作為介電體，使得傳輸線過孔104的整體尺寸可以被減小。減小尺寸的過孔可以在PCB 102上改善布線，并減少面積的使用。

圖2A和2B展示了根據(jù)一個示例性實施方式的具有傳輸線過孔201的PCB的一部分202。圖2A展示了該PCB部分202的俯視圖，而圖2B展示了沿著線2B-2B截取的剖面圖。同時參照圖2A和2B，傳輸線過孔201包括圍繞中央導(dǎo)體206的外部導(dǎo)體204。該中央導(dǎo)體206沿著傳輸線過孔201的縱軸線在PCB部分202的頂部和底部表面216和218之間延伸。多個介電支撐構(gòu)件210被布置于過孔201中以支撐過孔內(nèi)的中央導(dǎo)體206，并將中央導(dǎo)體206與外部導(dǎo)體204分開。每個介電支撐構(gòu)架210之間的空間214容納空氣。因此中央導(dǎo)體206和外部導(dǎo)體204之間的介電體為包括介電支撐構(gòu)件210和空氣的非固體介電體。這些介電支撐構(gòu)件210可以包括其中的多個孔212。如上所述，在制造過孔201的過程中，孔212可以被用于移除犧牲材料，以在介電支撐構(gòu)件210之間形成空間214?？梢栽赑CB部分202上形成導(dǎo)電結(jié)合墊208，其耦接到中央導(dǎo)體206，或者如下所述作為形成中央導(dǎo)體206的一部分被形成。

圖3A和3B展示了根據(jù)一種示例性實施方式的介電支撐構(gòu)件210。圖3A展示了該介電支撐構(gòu)件210的俯視圖，而圖3B展示了側(cè)視圖。同時參照圖3A和3B，該介電支撐構(gòu)件210包括介電材料構(gòu)成的圓柱體或盤，介電材料比如塑料(諸如丙烯腈·丁二烯·苯乙烯“ABS”、聚乙烯等等)和聚酰亞胺(諸如KAPTON或類似材料)等等。介電支撐構(gòu)件210包括中央孔302，傳輸線過孔的中央導(dǎo)體穿過該中央孔302。該介電支撐構(gòu)件210還進一步包括圍繞中央孔302的多個孔212。如在此所述，孔212可被用于在制造過程中移除犧牲材料。在一個實施例中，介電支撐構(gòu)件210的邊緣304比介電支撐構(gòu)件210的內(nèi)部部分更厚。例如，邊緣304可以在支撐構(gòu)件210的頂部和/或底部具有擋邊。邊緣304有助于介電支撐構(gòu)件210在傳輸線過孔中的安裝。

圖4A和4B展示了根據(jù)一種示例性實施方式的具有傳輸線過孔401的PCB的一部分402。圖4A展示了傳輸線過孔401的俯視圖，而圖4B展示了沿著線4B-4B截取的剖面圖。圖4A和4B中與圖2A和2B中相同或類似的元件被標(biāo)記了相同的參考標(biāo)記。同時參照圖4A和4B，傳輸線過孔401包括沿著過孔的縱軸線堆疊于過孔401中的多個子結(jié)構(gòu)406。多個子結(jié)構(gòu)406的每一個均包括沿著過孔401的縱軸線延伸的中央導(dǎo)體部分410，以及圍繞該中央導(dǎo)體部分410布置的外部導(dǎo)體部分412。多個子結(jié)構(gòu)406中的每一個均包括至少一個介電支撐構(gòu)件210，該介電支撐構(gòu)件210支撐中央導(dǎo)體部分410并將中央導(dǎo)體部分410與外部導(dǎo)體部分412分開。該介電支撐構(gòu)件210可以按照如上所述設(shè)置。

傳輸線過孔410進一步包括布置于這些子結(jié)構(gòu)406中連續(xù)的子結(jié)構(gòu)的中央和外部導(dǎo)體部分410和412之間的導(dǎo)電膠或?qū)щ娬澈蟿?參照如在此的導(dǎo)電膠408)。如此，外部導(dǎo)體部分412電氣地組合以形成外部導(dǎo)體，而內(nèi)部導(dǎo)體部分410電氣地組合形成內(nèi)部導(dǎo)體。在某個實施例中，過孔401可以包括圍繞外部導(dǎo)體部分412形成的更外部導(dǎo)體414。如上所述，介電支撐構(gòu)件210之間的空間214容納空氣。通過從子結(jié)構(gòu)406形成過孔401，能夠形成高深寬比的過孔。中央導(dǎo)體的長度和直徑的比率可以大于30:1。

圖5是描述根據(jù)一種示例性實施方式形成傳輸線過孔的方法500的流程圖。方法500可以參照圖2A至2B，圖6A至6C和圖7來理解，具體如下所述。方法500可被用于形成如圖2A至2B所示并如上所述的傳輸線過孔201。該方法500始于步驟502，在此步驟中，在基底中形成了沿著縱軸線延伸于基底的頂部和底部平面之間的過孔。例如，可以使用激光鉆頭或類似類型的用于半導(dǎo)體/裝置制造工藝的鉆頭穿過基底鉆孔。在步驟504，在過孔的壁上形成外部導(dǎo)體。例如，導(dǎo)電材料可以被電鍍于過孔的側(cè)壁上。該導(dǎo)電材料可以包括銅、鋁、金或相似類型的金屬以及這些金屬的任何合金。圖6A展示了某個基底的剖面圖(比如，如圖2A和2B所示的PCB部分202)，該基底具有過孔601以及形成于過孔601的壁上的外部導(dǎo)體204。

在步驟506，在過孔中設(shè)立具有介電支撐構(gòu)件和犧牲材料的介電結(jié)構(gòu)。圖6B展示了具有介電結(jié)構(gòu)的某種基底的剖面圖(比如，PCB的202部分)，該介電結(jié)構(gòu)之間有介電支撐構(gòu)件210和犧牲材料602。在某個實施例中，可以形成與傳輸線過孔分離的介電支撐構(gòu)件210。比如，可使用任何形成塑料部件的技術(shù)(諸如，3D打印機、注塑成型等等)形成介電支撐構(gòu)件210?？梢酝ㄟ^插入介電支撐構(gòu)件210、沉積犧牲材料602、插入另一個介電支撐構(gòu)件210、沉積另一層犧牲材料602，等等，可以在適當(dāng)位置形成該介電結(jié)構(gòu)。該犧牲材料602可以包括諸如水溶性聚合物的介電材料。水溶性聚合物的一個非限定實施例是聚丙烯酸(“PAA”)。該犧牲材料602被選為可被移除而不移除或損害介電支撐構(gòu)件210。

在步驟508，在介電結(jié)構(gòu)中形成中央過孔。例如，可以穿過介電結(jié)構(gòu)鉆出孔。在某個實施例中，介電支撐構(gòu)件210可被形成為具有中央孔，而只有犧牲材料602被鉆孔以形成中央過孔?；蛘?，犧牲材料602和介電支撐構(gòu)件210可均被鉆孔以形成中央過孔。在步驟510，在中央過孔中形成中央導(dǎo)體。例如，導(dǎo)電性材料可以被電鍍于中央過孔的側(cè)壁上。在步驟512，犧牲材料被從介電結(jié)構(gòu)移除。例如，犧牲材料可以曝露于蝕刻劑并且通過介電支撐構(gòu)件上的孔排出。圖6C展示了在中央過孔具有中央導(dǎo)體206的基底(比如PCB部分202)的剖面圖。該犧牲材料602通過孔212被移除，留下了介電支撐構(gòu)件210之間的空氣的空間。

圖7展示了根據(jù)另一種實施方式的基底(比如PCB的202部分)的剖面圖。在步驟506，不同于如圖6B所示的在適當(dāng)位置形成介電結(jié)構(gòu)，該介電結(jié)構(gòu)可以獨立于過孔形成，隨后被插入該過孔。

圖8是描述根據(jù)另一種示例性實施方式形成基底中的傳輸線過孔的方法800的流程圖。該方法800可以參照圖4A至4B和圖9來理解，具體如下所述。方法800可以被用于形成如圖4A至4B所示和如上所述的傳輸線過孔401。方法800始于步驟802，在此步驟中，在基底中形成過孔。例如，在基底鉆孔以形成孔。在步驟804，在過孔的壁上形成外部導(dǎo)體?；蛘撸襟E804可以被省略。在步驟806，形成子結(jié)構(gòu)，該子結(jié)構(gòu)具有通過介電支撐構(gòu)件與中央導(dǎo)體部分分開的外部導(dǎo)體部分。子結(jié)構(gòu)包括位于介電支撐構(gòu)件之間的犧牲材料。圖9展示了子結(jié)構(gòu)406正在被插入過孔401中的基底(諸如PCB基底402)的剖面圖。

在步驟808，從子結(jié)構(gòu)移除犧牲材料。在一個實施例中，該犧牲材料可以在子結(jié)構(gòu)被插入過孔之前被移除。在另一實施例中，步驟808可以被省略，直到隨后的步驟之前將犧牲材料留在適當(dāng)位置。在步驟810，堆疊子結(jié)構(gòu)于過孔中，通過外部和中央導(dǎo)體部分之間的導(dǎo)電膠形成結(jié)合的外部和中央導(dǎo)體。在步驟812，如果還殘留任何犧牲材料，則移除該犧牲材料。例如，可以如上所述地通過介電支撐構(gòu)件上的孔移除犧牲材料。

在此描述了一種基底中的示例性傳輸線過孔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括沿著穿過基底的過孔的縱軸線堆疊于該過孔中的多個子結(jié)構(gòu)，以及布置于多個子結(jié)構(gòu)中連續(xù)的子結(jié)構(gòu)的中央和外部導(dǎo)體部分之間的導(dǎo)電膠，以形成外部導(dǎo)體和中央導(dǎo)體。每個子結(jié)構(gòu)包括：沿著縱軸線延伸的中央導(dǎo)體部分；圍繞中央導(dǎo)體部分布置的外部導(dǎo)體部分；以及至少一個介電支撐構(gòu)件，該介電支撐構(gòu)件分離外部導(dǎo)體部分和中央導(dǎo)體部分并提供外部導(dǎo)體部分和中央導(dǎo)體部分之間的非固體空間。

在這種傳輸線過孔結(jié)構(gòu)中，可以應(yīng)用下述的一種或多種特性。非固體空間未被至少一個介電支撐構(gòu)件占據(jù)的一部分可以被空氣占據(jù)。至少一個介電支撐構(gòu)件中的每一個均可包括由介電材料構(gòu)成的盤，該盤具有多個穿過其的孔。對于至少一個介電支撐構(gòu)件中的每一個，該盤接觸外部導(dǎo)體部分的邊緣可以比盤的內(nèi)部部分厚?？梢栽诨字械倪^孔電鍍圍繞多個子結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體。中央導(dǎo)體的長度和直徑的比率可以大于30:1。該中央和外部導(dǎo)體可以耦接于基底的至少一個表面上的至少一個傳輸線。

在此描述了一種形成基底中的傳輸線過孔結(jié)構(gòu)的示例性方法。該方法包括：在基底內(nèi)形成沿著縱軸線延伸于基底的頂部和底部表面之間的過孔；形成多個子結(jié)構(gòu)，這些多個子結(jié)構(gòu)的每一個均包括通過介電支撐構(gòu)件與中央導(dǎo)體部分分開的外部導(dǎo)體部分，以及包括介電支撐構(gòu)件之間的犧牲材料；用導(dǎo)電膠將多個子結(jié)構(gòu)堆疊于過孔中，從而形成外部導(dǎo)體和中間導(dǎo)體，其中導(dǎo)電膠位于多個介電子結(jié)構(gòu)中連續(xù)的子結(jié)構(gòu)的外部和中央導(dǎo)體部分之間；以及從多個子結(jié)構(gòu)中的每一個移除犧牲材料，以在中央導(dǎo)體部分和外部導(dǎo)體部分之間提供非固體空間。

在這樣的方法中，可以應(yīng)用下述的一種或多種特性。介電支撐構(gòu)件可以具有穿過其的孔，且犧牲材料可以通過該孔被移除。非固體空間未被介電支撐構(gòu)件占據(jù)的一部分可以被空氣占據(jù)。犧牲材料可以在堆疊步驟之前被從多個子結(jié)構(gòu)中的每一個中移除。該犧牲材料也可以在堆疊步驟之后被從多個子結(jié)構(gòu)中的每一個中移除。中央導(dǎo)體的長度和直徑之間的比率可以大于30:1。該方法可以進一步包括在插入多個子結(jié)構(gòu)之前電鍍該過孔。

另一個形成基底中的傳輸線過孔的示例性方法包括：在基底內(nèi)形成沿著縱軸線延伸于基底頂部和底部表面之間的過孔；在過孔的壁上形成外部導(dǎo)體；在過孔內(nèi)形成介電結(jié)構(gòu)，該介電結(jié)構(gòu)包括沿著縱軸線布置并于其間有犧牲材料的介電支撐構(gòu)件；在介電結(jié)構(gòu)中形成中央過孔；在中央過孔內(nèi)形成中央導(dǎo)體；以及將犧牲材料從介電結(jié)構(gòu)移除，以在中央導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間提供非固體空間。

在此方法中，可以應(yīng)用下述的一種或多種特性。介電支撐構(gòu)件可以具有穿過其的孔，且犧牲材料可以通過該孔被移除。非固體空間未被介電支撐構(gòu)件占據(jù)的一部分可以被空氣占據(jù)。該形成過程可以包括分離于基底形成介電結(jié)構(gòu)并將該介電結(jié)構(gòu)插入過孔。該形成過程可以包括在基底內(nèi)于適當(dāng)位置形成介電結(jié)構(gòu)。中央導(dǎo)體的長度和直徑之間的比率可以大于30:1。

盡管前述部分涉及示例性的結(jié)構(gòu)和方法，但可以在不背離本申請基本范圍的情況下設(shè)計其他實施例以及進一步的實施例，本申請的基本范圍由權(quán)利要求所確定。