製造包括封裝的支持結構內的嵌入式電路組件的半導體封裝的製作方法

2023-09-17 11:45:50 1

製造包括封裝的支持結構內的嵌入式電路組件的半導體封裝的製作方法
【專利摘要】在支持結構中形成空腔，所述支持結構用於支持半導體器件，並且電路元件的至少一部分被布置於支持結構中的空腔內。支持結構中的空腔被填充有非導電填充材料，從而用非傳導填充材料至少部分地圍繞電路元件，並且半導體器件被電連接至電路元件。在示例實施例中，電路元件用於基本上阻斷由所述半導體器件或者另一半導體器件輸出的直流。
【專利說明】製造包括封裝的支持結構內的嵌入式電路組件的半導體封裝
【技術領域】
[0001 ] 本公開涉及製造包括外部電路元件的半導體封裝。
【背景技術】
[0002]高速串行鏈路可以用於傳送兩個或多個(例如，兩個)諸如專用集成電路(ASIC)之類的電組件(例如，半導體器件)之間的數據信號。所傳送的數據信號可以為直流-平衡(DC-平衡)信號以避免所連接的半導體器件之間的電壓失衡問題(例如，半導體器件可能具有不同的DC電壓電平)。為了隔離兩個半導體器件的DC偏置電壓，DC隔直電容器可以在半導體器件之間並且電連接到半導體器件。通過使用DC隔直電容器，所傳送數據信號的交流(AC)部分將通過而所傳送數據信號的DC部分會被阻斷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]圖1是包括兩個電連接的半導體封裝的計算機系統的示例實施例的透視圖；
[0004]圖2是圖1的計算機系統的示例實施例的前向視圖；
[0005]圖3是圖1和圖2的計算機系統的示例實施例的剖面視圖；
[0006]圖4是包括兩個電連接的半導體封裝的計算機系統的示例實施例的剖面視圖；以及
[0007]圖5是製造半導體封裝的示例實施例的流程圖；
[0008]圖6-10是根據示例實施例，示出了用於形成包括嵌入式電路組件在內的半導體封裝的製造步驟的支持結構的系列剖面視圖。
[0009]圖11和12是根據另一示例實施例，示出了用於形成包括嵌入式電路組件在內的半導體封裝的製造步驟的支持結構的系列剖面視圖。
[0010]圖13是示出了根據另一示例實施例形成的、包括嵌入式電路組件在內的半導體封裝的支持結構的剖面視圖。
[0011]圖14-17是根據另一示例實施例，示出了用於形成包括嵌入式電路組件在內的半導體封裝的製造步驟的支持結構的系列剖面視圖。
[0012]圖18是示出了根據另一示例實施例形成的、包括嵌入式電路組件在內的半導體封裝的剖面視圖。
【具體實施方式】[0013]
[0014]提供了一種製造半導體封裝的方法。該方法包括:在支持結構內形成空腔，該支持結構用於支持半導體器件，將至少一部分電路元件布置在支持結構的空腔中，用非導電的填充材料來填充支持結構中的空腔，以使得用非傳導填充材料至少部分地圍繞電路元件並且將半導體器件電連接至該電路元件。[0015]在另一實施例中，通過先前描述的方法來形成一種裝置。在裝置的示例實施例中，電路元件被用於基本阻斷由半導體器件或者另一半導體器件輸出的直流。
[0016]示例實施例
[0017]諸如高速串行鏈路中使用的DC隔直電容器之類用於阻斷或者基本阻斷直流(DC)的電路元件可以被垂直地放置於插接件(interposer)、印刷電路板(PCB)、或者半導體封裝基底(substrate)的非鍍(non-plated)通孔或被鍍(plated)通孔內。非鍍通孔或被鍍通孔作為通孔形成過程的一部分已經被形成，所以不需要進一步的處理來形成用於DC隔直電容器的通孔(即，能夠使用已經存在的通孔)。另外，在PCB上沒有使用附加的空間來將DC隔直電容器電連接到其他器件，所以沒有在高速信號中添加其他額外的不連續(discontinuity)或者串擾。
[0018]為了降低所使用的板空間的量，諸如在兩個或多個電組件之間的串行通信鏈路中使用的DC隔直電容器之類的電路元件被布置於支持結構(例如，基底)的已經存在的開口中，該支持結構支持兩個電組件中的至少一個。否則，開口被鍍(plated)並且用於從一個電組件到支持基底的PCB的信號傳輸。DC隔直電容器可以被基本垂直地定向，並且非傳導材料可以被布置於基底的每個開口中，從而使得非傳導材料至少部分地圍繞並固定布置於開口中的DC隔直電容器的朝向。與PCB中去耦/耦合電路相關聯的孔的數目被降低，因此也降低了串行通信鏈路中的不連續和串擾。
[0019]參考圖1，示出了包括第一電組件100 (例如，第一半導體封裝)和第二電組件102(例如，第二半導體封裝)的計算機系統的示例實施例的透視圖。第一和第二半導體封裝100和102中的每個包括模製外殼104，其中嵌入了(圖2和圖3中示出的)半導體器件。半導體器件可以是專用集成電路(ASIC)、微處理器、DRAM、快閃記憶體、其他器件、或者它們的組合。模製外殼104由任何數目的材料(例如包括環氧樹脂材料)製成，並且能夠具有任何形狀。在一個實施例中，第一半導體封裝100和/或第二半導體封裝102可以不包括模製外殼104。第一和第二半導體封裝100和102可以包括各自的半導體器件上方的金屬蓋。
[0020]第一和第二半導體封裝100和102中的每個包括支持各自的半導體器件和模製外殼104的基底106。第一和第二半導體封裝100和102被印刷電路板(PCB) 108支持並電連接至印刷電路板(PCB) 108或者沒有被印刷電路板(PCB) 108支持並電連接至印刷電路板(PCB) 108 (例如，第一半導體封裝100可以被另一半導體封裝或者插接件支持)。每個基底106包括第一表面110 (例如，頂面)和第二表面112 (例如，底面)。每個基底106的第一表面110可以支持並且電連接至各自的半導體器件，同時PCB108的第一表面114 (例如，頂面)可以支持並且電連接至基底106的第二表面112。
[0021]基底106可以是有機的基底106 (例如，基底能夠由聚合材料製成)，例如基於雙馬來醯亞胺三嗪的(基於BT的)基底106。諸如例如絕緣金屬基底和陶瓷基底之類的其他基底也可以用於基底106。在一個實施例中，第一半導體封裝100和/或第二半導體封裝102不包括基底106而直接附接到PCB108。在另一實施例中，第一半導體封裝100和第二半導體封裝102由不同的PCB所支持。第一半導體封裝100和第二半導體封裝102可以位於不同的計算機系統中。
[0022]圖1的計算機系統的前向視圖被示出在圖2中，第一和第二半導體封裝100和102中的每個包括球柵陣列。每個基底106的底面112可以附接到PCB108的頂面114。每個基底106的底面112包括用於將電信號從第一或第二半導體封裝100或102傳導至PCB108的焊球陣列200(例如，球柵陣列(BGA))。每個BGA200通過使用例如回流焊接被附接到PCB108上的相應接觸焊盤(pad)。傳導材料的其他布置(包括，但不限於:傳導引腳的陣列)可以被設在每個基底106的底面112上來傳導往來第一和第二半導體封裝100和102與PCB108之間的電信號。PCB108可以包括將第一半導體封裝100電連接至第二半導體封裝102的、內部或者外部的傳導布線層(未示出)。可替換地，第一半導體封裝100可以通過PCB108的一個或多個外表面上的跡線(trace)電連接至第二半導體封裝102。
[0023]圖1的計算機系統的示例實施例的一部分的剖面視圖被示出在圖3中。第一半導體封裝100包括第一半導體器件300和基底106。模製外殼104至少部分地圍繞第一半導體器件300 (圖3中不出為模製外殼被移除)。第一半導體器件300包括第一側302以及與第一側302相對的第二側304。第一側302例如可以被嵌入在模製外殼104中。可替換地，第一側302可以面向基底106。第一半導體器件300的第一側302可以包括形成集成電路的多個層。在一個實施例中，第一側302可以包括多個相互連接的堆疊式集成電路。集成電路可以包括任意數目的電組件及其組合，這些電組件例如包括:電晶體、憶阻器、電阻器、電容器和/或電感器。形成了第一側302的集成電路的多個層中的最外層可以為鈍化層。鈍化層例如可以是氧化矽。第一半導體器件300可以由任意數目的半導體材料製成，這些半導體材料例如包括矽、砷化鎵、或者碳化矽。第一半導體器件300例如可以是專用集成電路(ASIC)或者微處理器。
[0024]第一半導體器件300可以包括至少部分地穿過第一半導體器件300的多個通孔(未示出)，這些通孔將第一側302的集成電路連接至第一半導體器件300的第二側304。通孔可以以大概垂直於第一半導體器件300的第一側302和/或第二側304的方向進行延伸。「大概」允許有其他角度而同時還沿遠離第一半導體器件300的第一側302和/或第二側304的方向延伸。通孔可以填充有任意數量的、包括例如銅的導電材料(例如，導電鍍層(plating))。通孔可以位於第一半導體器件300上的任何地方，例如包括:在第一半導體設備300的邊緣處，或者在第一半導體器件300的邊緣內部。
[0025]第一半導體器件300還可以包括沉積在第一半導體器件300的第二側304上的鍵合焊盤(未示出)。鍵合焊盤被連接到通孔的導電鍍層。鍵合焊盤可以由與通孔的導電鍍層相同或者不同的材料製成(例如，鋁或者銅)。鍵合焊盤可以與通孔的導電鍍層形成為整塊。鍵合焊盤是例如通過使用電鍍或者無電鍍(electroless plating)來進行沉積的。還可以例如用焊料(solder)將鍵合焊盤粘接到通孔的導電鍍層。在一個實施例中，第一半導體器件300的第二側304不包括鍵合焊盤，並且第一半導體器件300的第一側302面向基底106。第一半導體器件300的第一側302可以例如用焊塊(例如，C4焊塊)來電連接至基底106。
[0026]第一半導體器件300的基底106包括基底芯306。基底芯306包括第一表面308、第二表面310、和多個開口(例如，多個被鍍或者非鍍通孔；圖3中示出了一個)。基底芯306可以是例如基於雙馬來醯亞胺三嗪的(基於BT的)基底芯。基底芯306可以是任意數目的形狀，例如包括矩形。多個開口的每個開口 312可以沿大概垂直或者橫向於基底芯306的第一表面308和/或第二表面310的方向(例如，豎直地)從基底芯306的第一表面308延伸至第二表面310。「大概垂直」允許垂直「S卩，90度」以及其他仍然沿遠離基底芯306的第一表面308和/或第二表面310的方向延伸的角度。在示例實施例中，多個開口的每個開口 312在第一表面308處比在第二表面310處大。在另一示例實施例中，多個開口 312可以從基底芯306的第一表面308或第二表面310至少部分地穿過基底芯306延伸。多個開口 312可以是任意數目的形狀，例如包括V形、錐狀、或者圓柱形。
[0027]電路元件314可以被布置於多個開口中的每個開口 312中。電路元件314能夠為任何合適類型的電路元件，如DC隔直電容器。然而，電路元件314還能夠是其他類型的電路元件，包括但不限於:電阻器或者電感器。開口 312可以被確定大小和形狀以使得電路元件314的至少部分緊靠至少部分地定義了開口 312的表面316 (例如,半緊合(sem1-tightfit)，為了清楚起見，圖3中未示出電路元件314緊靠表面316)。電路元件314能夠以至少部分地定義了開口 312的表面316能夠至少部分地圍繞電路元件314的方式被布置於開口312中。能夠以DC隔直電容器314的第一端318 (例如，輸入)鄰接或者幾乎鄰接基底芯306的第二表面310並且DC隔直電容器314的第二端320 (例如，輸出)鄰接或者幾乎鄰接基底芯306的第一表面308的方式將DC隔直電容器314布置於開口 312中。電信號可以單向地流過DC隔直電容器(例如，從第一端318至第二端320或者從第二端320至第一端318)或者雙向地流過DC隔直電容器314 (例如，從第一端318至第二端320並且從第二端320至第一端318)。在一個實施例中，能夠以DC隔直電容器314的縱軸(例如，從DC隔直電容器314的輸入318延伸至輸出320)基本垂直於基底芯306的第一表面308和/或第二表面310的方式將DC隔直電容器314布置於開口 312中。可替換地或者此外，能夠以DC隔直電容器314的縱軸基本平行於至少部分地定義了開口 312的表面316的方式將DC隔直電容器314布置於開口 312中。換而言之，隔直電容器314的縱軸可以在基底芯306的第一表面308和第二表面310之間垂直地延伸。在其他實施例中，DC隔直電容器314可以處於相對於表面316的不同朝向中(例如,基本垂直於表面316)。DC隔直電容器314可以布置於開口 312中而被表面316完全圍繞,從而使得DC隔直電容器314沒有超出第一表面308和第二表面310延伸到開口 312之外。可替換地，DC隔直電容器314可以布置於開口312中而被表面316部分圍繞,從而使得DC隔直電容器314的一部分超出第一表面308和/或第二表面310延伸到開口 312之外。
[0028]非導電材料322(例如，環氧樹脂)可以被布置於多個開口中的每個開口 312中來固定DC隔直電容器314(或者其他電路元件)相對於表面316的朝向。能夠以使得環氧樹脂322至少部分地圍繞DC隔直電容器314的方式將環氧樹脂322布置於開口 312中。在一個實施例中，環氧樹脂322可以施加(例如,層積)於基底芯306的第一表面308和第二表面310並且能夠流入多個開口 312中。可以在基底芯306的第一表面308和第二表面310上布置的環氧樹脂322中形成(例如，鑽出)開口(例如，微孔，未示出)，這些開口鄰接DC隔直電容器314的輸入318和輸出320。環氧樹脂322中的微孔可以填充有任何數量的導電材料(例如，導電鍍層)，這些材料例如包括銅。
[0029]第一導電材料層324(例如,第一銅層)可以被布置(例如，鍍)在基底芯306的第一表面308上或者鄰接基底芯306的第一表面308，並且第二導電材料層326 (例如，第二銅層)可以被布置(例如，鍍)在基底芯306的第二表面310上或者鄰接基底芯306的第二表面310。第一導電材料層324和第二導電材料層326可以是包括例如鋁或銅的任意數目的導電材料。第一銅層324和第二銅層326可以被蝕刻以形成電路(例如，跡線)。[0030]絕緣層328可以被布置(例如，層積)在基底芯306的第一表面308和/或第二表面310上或者鄰接基底芯306的第一表面308和/或第二表面310。絕緣層328可以是包括例如玻璃增強環氧樹脂的任意數目的電介質材料。例如使用環氧樹脂，絕緣層328可以被附接(例如，層積)到基底芯306和/或相互附接。絕緣層328可以包括填充(例如，鍍)有與第一導電材料層324和第二導電材料層326相同或者相異的導電材料(例如,銅)的孔330。
[0031]基底106還可以包括緊靠或者鄰接至少一個絕緣層328的一個或多個附加的導電材料層(例如，附加的銅層)。可以對附加的銅層進行蝕刻以形成基底106上或者基底106內的附加電路(例如，跡線)。
[0032]基底106的第一表面110和第二表面112可以包括緊靠鍍銅的孔330的鍵合焊盤332。鍵合焊盤332可以由與孔330的鍍層相同或不同的材料製成(例如，鋁或者銅)。鍵合焊盤332可以與孔330的鍍層形成整塊。鍵合焊盤332是例如通過使用電鍍或者無電鍍來進行沉積的。還可以例如用焊料將鍵合焊盤332粘接到孔330的鍍層。
[0033]例如通過使用附接到第一半導體器件300的第二側304的焊球陣列334 (例如，球柵陣列(BGA))，第一半導體器件300的第二側304上的鍵合焊盤可以被附接到基底106的第一表面110的鍵合焊盤332。傳導材料的其他布置(例如，傳導的引腳的陣列)可以被設在第一半導體器件300的第二側304上來傳導往來第一半導體器件的電信號。例如通過使用回流焊，可以將BGA334附接到基底106的第一表面110上的鍵合焊盤332。BGA334可以用於將電信號從基底106傳導至第一半導體器件300和/或從第一半導體器件300傳導至基底106。
[0034]使用焊球陣列338 (例如，球柵陣列(BGA))，可以將基底106的第二表面112的鍵合焊盤332附接至PCB108的頂面114上的鍵合焊盤336 ;BGA338可以與例如附接至基底106的第二表面112的BGA200(示出在圖2中)相同或相異。例如通過使用回流焊，可以將BGA338附接至PCB108的頂面114上的鍵合焊盤336。BGA338可以用於將電信號從PCB108傳導至第一半導體封裝100的基底106和/或從第一半導體封裝100的基底106傳導至PCB108。
[0035]PCB108可以包括第一表面114和第二表面340。PCB108可以包括填充(例如，鍍)有諸如銅之類的導電材料的第一多個孔342(示出一個)。第一多個孔342中的每個孔可以從PCB108的第一表面114延伸至第二表面340。PCB108的頂面114上的鍵合焊盤336可以緊靠多個鍍銅孔342中的相應的孔。可替換地，PCB108可以不包括鍵合焊盤336，並且BGA338可以被直接附接至第一多個鍍銅孔342OPCB108也可以包括PCB108的第二表面340上的鍵合焊盤344。鍵合焊盤344也可以緊靠第一多個鍍銅孔342。鍵合焊盤344可以由與第一多個孔342的鍍層相同或者相異的材料(例如，鋁或者銅)製成。
[0036]PCB108可以包括PCB108的第一表面114上、PCB108的第二表面340上、和/或PCB內的一個或多個導電材料層(例如，銅，未示出)。一個或多個銅層可以被蝕刻以在PCB108上和/或PCB108中形成電路(例如，跡線)。PCB108上和/或PCB108中的一個或多個銅層可以通過填充(例如，鍍)有諸如銅之類的導電材料的第二多個孔346(示出一個)將第一半導體封裝100電連接至第二半導體封裝102。第二多個孔346中的每個孔可以從PCB108的第一表面114延伸至第二表面340。PCB108可以包括PCB108的第一表面114的鍵合焊盤348和第二表面340的鍵合焊盤350 ;第一表面114上的鍵合焊盤348和第二表面340上的鍵合焊盤350可以緊靠第二多個鍍銅孔346中的相應孔。
[0037]第二半導體封裝102包括第二半導體器件352和基底106。第二半導體器件352可以以與上文關於第一半導體封裝100的論述相同或相似的方式被附接以及被電連接至基底106。還有，第二半導體封裝102可以以與上文關於第一半導體封裝100的論述相同或相似的方式被附接以及被電連接至PCB108。在其他實施例中，第二半導體封裝102可以包括與第一半導體封裝100不同的組件和/或更多或更少的組件。
[0038]除了多個開口 312之外，可以以與上文關於第一半導體封裝100的論述相同或相似的方式來配置第二半導體封裝102的基底106。第二半導體封裝102的基底106中的多個開口 312可以填充(例如，鍍)有導電材料354(例如，銅鍍層)來將信號從第二半導體器件352傳輸至第一半導體器件300和/或從第一半導體器件300傳輸至第二半導體器件352。第一和第二半導體封裝100的基底106可以是相同或者不同的形狀、大小和/或材料。
[0039]在其他實施例中，第二半導體封裝102包括比第一半導體封裝100更多或更少的開口 312、布置於基底芯306上或鄰接基底芯306的更多或更少的絕緣層328、和/或更多或更少的導電材料層。第一電組件100和/或第二電組件102可以不是半導體封裝。第一電組件100和/或第二電組件102可以是任意數目的電組件，包括但不限於:諸如現場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)、或者射頻(RF)集成電路之類的集成電路，電源，存儲器器件，控制器，數字邏輯，一個或多個電晶體，或者一個或多個二極體。
[0040]半導體封裝可以在支持半導體器件的基底中包括與本實施例中的開口 312數目(例如，每個差分對的兩個開口)相同數目或者不同數目的開口。在一些示例中，開口可以鍍有傳導材料(例如，銅)以及被用於將信號從半導體器件傳輸至PCB和/或傳輸來自PCB的信號。從而，本實施例的半導體封裝100可以採用已經存在的通孔來居留(houSe)DC隔直電容器314。通過採用已經存在的通孔，可以不需要用於將DC隔直電容器電連接至PCB內的信號跡線的鍵合焊盤和孔。此外，可以不需要用於DC隔直電容器的PCB空間；這可以增加本實施例的半導體封裝的密度並且減少計算機系統中PCB108的尺寸和成本。
[0041]在一些配置中，PCB中以及PCB上用於將DC隔直電容器電連接至PCB內的信號跡線的孔和鍵合焊盤可能引起兩個電組件(例如，兩個半導體封裝)之間的串行鏈路內的串擾和信號反射(例如，噪聲)。通過將DC隔直電容器314定位於基底106中已經存在的多個開口 312內，可以減少串擾以及"[目號反射，因此提聞了聞速串行鏈路性能。
[0042]以DC隔直電容器314的縱軸大概平行於至少部分定義了多個開口 312的表面316的方式將DC隔直電容器314放置於多個開口 312中可以最小化從第一半導體器件300至PCB108的信號路徑的長度。這還可以減少第一半導體器件300和PCB108之間的阻抗並且因此減少了第一半導體器件300和PCB108之間的寄生損耗。通過將DC隔直電容器314放置於基底106中已經存在的多個開口 312中，DC隔直電容器314不會佔據基底106上或者基底106中的額外的板空間，並且不會影響基底106內的信號跡線和其他組件的定位。
[0043]圖4中示出了包括兩個電連接的半導體封裝的系統的另一示例實施例的剖面視圖。系統包括第一半導體封裝400以及圖1-3的第二半導體封裝102。第一半導體封裝400包括支持以及電連接至第一半導體器件300的基底106。在圖4中示出的實施例中，DC隔直電容器314未被布置於基底106中的多個開口 312中。多個開口 312被替代地填充(例如，鍍)有諸如銅之類的導電材料402。
[0044]基底106例如是由插接件404所支持的。插接件404可以由包括例如玻璃增強環氧樹脂的任意數目的電介質材料製成。插接件404可以包括第一表面406、第二表面408和至少部分地定義了多個開口 412 (示出了一個)的表面410。多個開口中的每個開口 412可以以垂直、大概垂直或者橫向於插接件404的第一表面406和/或第二表面408的方向(例如，豎直地)從插接件404的第一表面406延伸至第二表面408。「大概垂直」允許其他仍然向遠離插接件404的第一表面406和/或第二表面408的方向延伸的角度。在一個實施例中，多個開口的每個開口 412在第一表面408處比在第二表面410處大。插接件404可以是包括例如矩形在內的任意數目的形狀。多個開口 412例如可以是圓柱形的。
[0045]電路元件314(例如，DC隔直電容器)可以被布置於多個開口中的每個開口 412中。電路元件314還可以是任何其他合適類型的電路元件，例如電阻器或者電感器。開口412可以被確定大小和形狀以使得DC隔直電容器314的至少部分緊靠至少部分地定義了開口 412的表面410 (例如，半緊合)。可以以DC隔直電容器314的輸入318鄰接插接件404的第二表面408並且DC隔直電容器314的輸出320鄰接插接件404的第一表面406的方式將DC隔直電容器314布置於開口 412中。在一個實施例中，可以以DC隔直電容器314的縱軸(例如，從DC隔直電容器314的輸入318延伸至輸出320)基本平行於至少部分地定義了開口 412的表面410的方式將DC隔直電容器314布置於開口 412中。換而言之，隔直電容器314的縱軸可以在插接件404的第一表面406和第二表面408之間基本垂直地進行延伸。在其他實施例中，DC隔直電容器314可以處於相對於表面410不同的朝向中。
[0046]非導電材料414 (例如，環氧樹脂)可以被布置於多個開口中的每個開口 412中以固定開口 412內的隔直電容器314的朝向(例如，豎直朝向)。可以以環氧樹脂414至少部分地圍繞DC隔直電容器314的方式來將環氧樹脂414布置在開口 412中。在一個實施例中，環氧樹脂414可以施加(例如，層積)於插接件404的第一表面406和第二表面408並且能夠流入多個開口 412中。可以在插接件404的第一表面406和第二表面408上布置的環氧樹脂414中形成(例如，鑽出)開口(例如，微孔，未示出)，這些開口鄰接DC隔直電容器314的輸入318和輸出320。環氧樹脂414中的微孔可以填充有任何數量的導電材料(例如，導電鍍層)，這些材料例如包括銅。
[0047]第一導電材料層416可以被布置(例如，鍍)在插接件404的第一表面406上或者鄰接插接件404的第一表面406，並且第二導電材料層418可以被布置(例如，鍍)在插接件404的第二表面408上或者鄰接插接件404的第二表面408。第一導電材料層416可以緊靠或者鄰接DC隔直電容器314的輸出320，並且第二導電材料層418可以緊靠或者鄰接DC隔直電容器314的輸入318。在一個實施例中，第一導電材料層416和第二導電材料層418可以通過環氧樹脂414中的被鍍微孔分別被電連接至DC隔直電容器314的輸出320和輸入318。第一導電材料層416和第二導電材料層418可以是包括例如鋁或銅的任意數目的導電材料。第一銅層416和第二銅層418例如可以是鍵合焊盤。第一銅層416和第二銅層418可以被蝕刻以形成電路(例如，跡線)。
[0048]絕緣層可以被布置(例如，層積)在插接件404的第一表面406和/或第二表面408上或者鄰接插接件404的第一表面406和/或第二表面408。附加的絕緣層可以是包括例如玻璃增強環氧樹脂的任意數目的電介質材料。例如使用環氧樹脂，絕緣層可以被附接(例如，層積)到插接件404和/或相互附接。絕緣層可以包括填充(例如，鍍)有與第一導電材料層416和第二導電材料層418相同或者相異的導電材料(例如,銅)的孔。
[0049]插接件404還可以包括緊靠或者鄰接一個或多個絕緣層的一個或多個附加的導電材料層(例如，附加的銅層)。可以對附加的銅層進行蝕刻以形成插接件404上或者插接件404內的附加電路(例如，跡線)。
[0050]例如通過使用附接到基底106的第二表面112的BGA338，可以將基底106的第二表面112上的鍵合焊盤332附接至插接件404的第一銅層416 (例如，鍵合焊盤)。BGA338例如可以通過使用回流焊來被附接至插接件404的第一銅層416。BGA338可以用於將電信號從第一半導體封裝100的插接件404傳導至基底106，和/或從第一半導體封裝100的基底106傳導至插接件404。
[0051]例如通過使用附接到插接件404的第二銅層418的焊球陣列420 (例如，球柵陣列(BGA))，可以將插接件404的第二銅層418 (例如，鍵合焊盤)附接至PCB108的頂面114上的鍵合焊盤336。BGA420例如可以通過使用回流焊來被附接至PCB108的頂面114上的鍵合焊盤336。BGA420可以用於將電信號從PCB108傳導至第一半導體封裝100的插接件404，和/或從第一半導體封裝100的插接件404傳導至PCB108。
[0052]在圖4中所示的實施例中，插接件404居留DC隔直電容器314。在另一實施例中，第一半導體封裝400不包括插接件404，而DC隔直電容器314被布置於PCB108中的第一多個孔342或者第二多個孔346中。第一多個孔342例如可以填充有非導電材料(例如，環氧樹脂)來固定第一多個孔342內的隔直電容器314的朝向(例如,豎直朝向)。可以以使得環氧樹脂能夠至少部分地圍繞隔直電容器314的方式將環氧樹脂布置於第一多個孔342中。
[0053]現在參考圖5的流程圖來大概地描述製造圖1-4中所示的半導體封裝的示例方法。該方法是以所示的次序實現的，但是也可以使用其他次序。此外，方法還可以用不同的(例如，附加的、更少的或者被替代的)方法步驟來完成。
[0054]在500處，開口被形成於支持結構中。該支持結構用於支持半導體器件。開口可以以任何方式來創建，這些方式例如包括:用鑽或鋸、通過按壓、或者通過形成帶有開口的支持結構。可以使用控制深度鑽來形成開口。可以使用單個鑽頭或者具有不同直徑的多個鑽頭。在一個實施例中，不止一個開口被形成於支持結構中。一個或多個開口可以在支持結構的第一表面(例如，頂面)和支持結構的第二表面(例如，底面)之間至少部分地延伸。在一個實施例中，一個或多個開口從支持結構的芯層的第一表面(例如，頂面)延伸至芯層的第二表面(例如，底面)。在開口部分地在第一表面和第二表面之間延伸時，例如在第一表面處有開口而在第二表面處沒有開口，可以在第二表面處形成平臺，在其上可以布置諸如DC隔直電容器之類的電路元件。可替換地或者此外，在開口部分地在第一表面和第二表面之間延伸時，諸如通風口之類的孔口可以貫穿平臺延伸。一個或多個開口可以以大概垂直於支持結構的頂面、支持結構的底面、芯層的頂面、和/或芯層的底面的方向(例如，豎直地)進行延伸。可替換地，一個或多個開口可以沿對於芯層的第一表面和/或第二表面少於或者大於90度的角度的方向進行延伸。在一個實施例中，一個或多個開口中的每個開口在第一表面處可以比第二表面處大。支持結構起始是被塞住的並且可以使用雷射鑽來形成一個或多個開口。第二表面處的開口可以小於電路元件的寬度。開口在第二表面處的更小的尺寸可以防止電路元件:在通過第一表面處的開口被放置於支持結構中時，從支持結構中掉落或者穿過支持結構。支持結構例如可以是基底、插接件或者印刷電路板(PCB)。支持結構例如可以是基於雙馬來醯亞胺三嗪的(基於BT的)基底。多個開口可以是任意數目的形狀，例如包括:錐形的或者圓柱形的。
[0055]一個或多個開口的第一部可以填充(例如，鍍)有諸如銅之類的導電材料，並且一個或多個開口的第二部可以不被鍍(例如，非鍍開口)有導電材料。例如一個或多個開口的第一部可以使用電鍍或者無電鍍而被鍍。非鍍開口例如可以填充有幹膜來防止非鍍開口在鍍過程中被填充有導電材料。
[0056]在502處，電路元件被布置於支持結構的多個開口中的一個中。電路元件可以被布置到支持結構的一些或所有開口中。開口可以被確定形狀和大小，從而使得至少部分的電路元件緊靠至少部分地定義了支持結構中的一個開口的表面。在一個實施例中，開口的最小直徑大約等於電路元件的直徑，從而通過使用例如摩擦配合、滑入配合、楔入、或者維持布置在開口中的電路元件的任何其他形式的耦合機制，來將電路元件固定地維持在開口中。電路元件可以是直流(DC)隔直電容器。在其他實施例中，電路元件例如可以是電阻器或者電感器。
[0057]可以以在電路元件的輸入和輸出之間延伸的縱軸大概平行於至少部分定義了支持結構中的開口的表面和/或大概垂直於支持結構的頂面和/或支持結構的底面的方式將電路元件布置於支持結構的開口中。可以以使得至少部分定義了支持結構中的開口的表面能夠至少部分地圍繞電路元件(例如，電路元件的一端可以在芯層的頂面之上或者在芯層的底面之下)的方式，將電路元件布置於支持結構的開口中。在一個實施例中，可以以電路元件的縱軸是豎直的的方式將電路元件布置與基底的開口中。
[0058]在一個實施例中，支持結構中的開口的直徑可以大於電路元件的直徑。膜層(例如，壓力/熱敏膜)可以被放置於開口之上並且例如通過壓力、熱量和/或粘合劑將其附接至支持結構的底面，從而使得電路元件保留在開口中。膜層可以包括孔口(例如，通風口)。膜層中的開口可以與開口同心。膜層可以由任意數目材料製成，例如包括:環氧樹脂和/或合成橡膠。
[0059]在504處，支持結構中的開口被填充有填充材料(例如，膏體(paste))。填充材料可以是諸如環氧樹脂之類的非導電材料。其他粘合劑例如可以用作填充材料。支持結構中的開口可以被填充有填充材料從而使得電路元件被填充材料至少部分地圍繞。填充材料可以用來固定支持結構中的開口內的電路元件的朝向(例如，豎直朝向)。在一個實施例中，環氧樹脂層可以被施加(例如，層積)於支持結構的芯層的頂面和/或底面。環氧樹脂能夠流入開口(或者多個開口)中，從而使得環氧樹脂至少部分地圍繞電路元件。例如，可以使用絲網印刷或者真空絲網印刷來對支持結構中的開口進行填充。一些填充材料可以流過通風口。填充材料可以被乾燥並固化，並且支持結構可以被平面化從而使得膜層被移除。
[0060]在506，半導體器件被電連接至電路元件。可以在開口中的填充材料中形成(例如，鑽)鄰接電路元件的輸入和輸出的開口(例如，微孔)。環氧樹脂層中的微孔可以填充有任何數目的導電材料(例如，導電鍍層)，例如包括銅。
[0061]一個或多個導電材料(例如，銅或鋁)層可以被布置(例如，鍍)在或者鄰接支持結構的芯層的頂面和/或底面。可以對一個或多個導電材料層進行蝕刻以形成電路(例如，跡線)。一個或多個導電材料層可以在開口被形成於支持結構中之前或之後被布置在或者鄰接支持結構的芯層的頂面和/或底面。
[0062]絕緣層可以被放置(例如，層積)在或者鄰接支持結構的芯層的頂面和/或底面。絕緣層可以是任何數目的電介質材料，例如包括:味之素內建膜(ABF，Ajinomoto Build-UpFilm)或預浸潰複合纖維(「預浸潰(pre-preg) 」)。可以例如使用環氧樹脂將絕緣層附接(例如，層積)至芯層和/或相互附接。孔可以形成(例如，鑽)於絕緣層中，並且絕緣層中的孔可以被填充(例如，鍍)有與一個或多個導電材料層相同或不同的導電材料(例如，銅)。
[0063]一個或多個附加的導電材料層(例如，附加的銅層)可以(例如，通過無電鍍或者電鍍)被布置在或者鄰接至少一個絕緣層。附加的銅層可以被蝕刻以形成支持結構內或者支持結構上的附加電路(例如，跡線)。
[0064]鍵合焊盤可以被布置(例如，鍍)在或者鄰接支持結構的頂面和支持結構的底面，從而使得鍵合焊盤緊靠或者鄰接絕緣層中的鍍銅孔或者電路元件的輸入和輸出。鍵合焊盤可以由與絕緣層中的孔的鍍層不同或相同的導電材料(例如，鋁或者銅)製成。鍵合焊盤可以與絕緣層中的孔的鍍層形成整塊。鍵合焊盤是例如通過使用電鍍或者無電鍍來進行沉積的。還可以例如用焊料將鍵合焊盤粘接到絕緣層中的孔的鍍層。
[0065]通過使用附接到基底上的鍵合焊盤或者半導體器件上的鍵合焊盤的焊球陣列(例如，球柵陣列(BGA))，可以將支持結構的頂面上的鍵合焊盤附接至基底上的鍵合焊盤或者半導體器件上的鍵合焊盤(例如，取決於支持結構是PCB、插接件還是基底)。例如通過使用回流焊將BGA附接至支持結構的頂面上的鍵合焊盤，以將支持結構電連接至半導體器件。
[0066]現在參考圖6-18來描述一些示例實施例，這些示例實施例採用了上文描述的以及在圖5的流程圖中示出的方法。
[0067]在第一示例實施例中，於圖6-10中示出了用於形成半導體電路封裝的方法，在該半導體電路封裝中，電路元件被布置在用於封裝的支持結構的開口或空腔內。首先，可以充當半導體封裝的支持基底或者充當印刷電路板(PCB)的支持結構600設有第一表面602和與第一表面602相對的第二表面604。正如先前的實施例，支持結構600能夠包括有機基底(例如，基底能夠由諸如基於BT的材料之類的聚合材料製成)和/或其他類型的絕緣金屬或者陶瓷材料。金屬層606(例如，銅或者任何其他適合的導電材料)被以任何合適的方式(例如，電鍍或者無電鍍)應用於第一表面602。
[0068]孔或空腔608被形成於支持結構600內，該孔或空腔600延伸至第一和第二表面602,604中的每個並且還穿過布置在第一表面602上的金屬層。空腔608能夠以任何合適的方式形成於支持結構600內，使得其能夠關於第一和第二表面602,604橫向地(例如,垂直或者非垂直地)延伸。例如，能夠通過鑽(例如，雷射鑽)、通過蝕刻工藝、或者通過這兩種技術的任意組合來形成空腔608。空腔能夠具有任何合適的剖面形狀(例如，圓的或圈形、橢圓形的、正方形或矩形的、多面的、不規則形狀的等等)。此外，空腔608能夠在針對支持結構600的金屬層606形成之前形成(接著通過選擇鍍，金屬層606形成在第一表面602上,從而空腔608在第一表面602保持敞開)，或者隨金屬層606在支持結構600上的形成後形成。[0069]諸如壓力和/或熱敏膜(例如，環氧樹脂、合成橡膠等等)之類的膜層610 (例如，通過粘合劑或任何其他合適的施加過程)被施加於支持結構600的第二表面604。可選地，穿孔或孔口 612能夠在於支持結構空腔608同心的位置處被形成於膜層610內，其中孔口612在維度上小於空腔608的直徑或者剖面。如下所述，孔口 612輔助空腔堵塞材料的流動，以在空腔608的填充期間流過孔口 612。
[0070]諸如DC隔直電容器、電阻器、電感器、或者任何其他類型的電路元件之類的電路組件620被放置於空腔608內。電路組件620可以以使得其第一和第二端622、624能夠大概向支持結構600的第一和第二表面602、604延伸的方式部署在空腔608中，其中電信號可以在組件620內在其第一和第二端622、624之間流動。在圖6所示的實施例中，以電路元件620的縱軸或者縱向維度大概垂直於支持結構600的第一和第二表面602、604的方式對電路組件620進行對齊。然而，組件620還能夠以相對於支持結構600的第一和第二表面602,604橫向地而非垂直地延伸的形式被插入並置於空腔608內。膜層610維持空腔608內的組件620 (即，當以第一表面602在第二表面604上方的方式與支持結構600對齊時，由於膜層610提供了組件620離去的屏障，組件620被阻止從第二表面604掉落。)。
[0071]在電路組件620被放置於空腔608內之後，空腔608被填充有圖7中所示的填充材料630 (例如，膏體)。填充材料能夠為諸如環氧樹脂之類的任何非導電材料。可替換地，諸如粘合劑之類的其他材料能夠被用作填充材料。空腔608能夠被填充有填充材料，從而使得電路組件620被填充材料至少部分地圍繞。填充材料可以用來固定支持結構600的空腔608內的電路元件620的朝向(例如，豎直朝向、傾斜朝向等等)。用填充材料630對空腔608的填充能夠以任何合適的方式來實現。例如，填充能夠通過絲網印刷、或者真空絲網印刷的方式來進行。由於填充材料630在空腔608內繞電路元件620的部分(例如，從第一表面602到第二表面604)流動，它能夠填充並在孔口 612處形成堵塞殘留(residue) 632。填充材料620以任何合適的方式被乾燥和固化，從而形成用於支持結構600的空腔608內組件620的適度剛硬的支持材料。
[0072]膜層610和在支持結構600的任一側602、604處被布置於空腔608的外面的過多的填充材料630被移除(例如，通過平面化和/或拋光、或者任何其他適合的方式)。在膜層610的移除之後，(例如，通過電鍍或無電鍍處理)將第二金屬層634 (例如，銅或者任何其他合適的導電材料)應用於第二表面604,其中第二金屬層634未覆蓋空腔608。如圖8中所示，最終的結構600包括嵌入到結構600的經填充的空腔608內的電路組件620，其中組件620的端622、624能夠被配置為所嵌入的組件620的傳導終端。電路組件620的長度維度和支持結構600的厚度能夠被配置為使得電路組件620的端622、624中的每一個距結構600的相應側602、604達選定的距離(例如，從0微米到約75微米)。
[0073]如圖9中所示,通過首先將內建層(build-up layer)640應用於每個金屬層606、634以及結構600的相應的第一和第二表面602、604之上，能夠實現電路組件620的電連接。內建層能夠包括任何合適的絕緣材料或電介質材料，包括但不限於:味之素鍵合膜(Ajinomoto Bond Film, ABF)(例如,用於封裝基底)或者預浸潰複合纖維(也被稱作「預浸潰」)(例如，用於PCB基底)。內建層640能夠以任何合適的方式(例如，通過層積和/或採用諸如環氧樹脂之類的粘合劑等等)應用到結構600的相對側。結構600的每側上的內建層能夠具有相同或基本相似的厚度或者(可替換地)不同的厚度。每個內建層的厚度能夠在從約25微米到約100微米的範圍中。
[0074]微開口或者孔642在結構600的每側形成於每個內建層640內並且穿過部分填充材料630 (例如，採用雷射鑽工藝)，從而暴露電路組件620的傳導終端622、624的一部分。如圖9中所示，微孔642具有錐形剖面的輪廓，其中孔壁逐漸變化以便形成從結構600的表面602、604朝向組件620的端622、624的方向減少的剖面尺寸。然而，孔能夠以輔助組件620的每端622、624的一些表面區域部分的暴露的任何合適的剖面形狀或尺寸來形成。
[0075]參考圖10，另一金屬層(例如，銅或者任何其他合適的導電材料)被應用(例如，通過電鍍或者無電鍍)到:內建層640被暴露的表面、微孔642的錐形壁以及還有電路組件620的傳導終端622、624的經暴露的部分。結構600的該金屬化產生金屬層電連接606和634以及在電路組件620的嵌入式傳導終端622和624與其他電路組件(例如，多層電路中的組件，如圖1-4中所示的先前描述的結構中的任何一個)之間延伸的金屬層電連接650 和 652。
[0076]在圖11和12中示出的另一示例實施例中，能夠在支持結構內形成具有變化的剖面尺寸的孔或空腔，從而向被放置於空腔內的電路組件提供了支持臺架(ledge)或平臺。例如，能夠採用被稱作控制深度鑽孔的鑽孔工藝來形成空腔，該工藝對該空腔進行定製從而成為只部分形成於(例如，未完全貫穿)支持結構內的空腔，或者採用可變的鑽頭大小來形成空腔(從而當其向支持結構延伸時，對空腔的剖面尺寸進行修改)。
[0077]參考圖11，空腔708被部分地形成於(例如，通過用控制深度鑽孔來鑽出)支持結構600內。具體而言，空腔708形成於支持結構600的第一表面602處，從第一表面602延伸至結構600的內部但未延伸至第二表面604。因此，在支持結構600內空腔708終止的位置處定義了臺架或平臺710。平臺710提供了對於要被嵌入至結構600內的電路組件640的支持。在平臺710內(例如，採用具有相對於形成空腔708的鑽頭大小更小直徑尺寸的鑽頭大小)提供了孔口 712，從而從空腔708延伸至支持結構600的第二表面604。如圖11中所示，孔口 712具有錐形的剖面輪廓，孔口 712的直徑或剖面尺寸隨其從結構600的第二表面604延伸至空腔708而在平臺710內減小。然而，注意，孔口 712能夠被形成為具有任何其他合適的剖面輪廓。
[0078]金屬層606和634(例如,銅或者任何其他合適的導電材料)被以與先前針對圖6-10的實施例所述的金屬層類似的方式形成於結構600的第一和第二表面602和604上。表面金屬層606、634能夠採用任何合適的形成技術(例如，通過直接印刷或者蝕刻)而被可選地電路化(例如，形成金屬層圖案)。另外，可以在形成空腔708或者開口 712之前將一個或兩個金屬層606、634應用於結構600。在這樣的場景中，能夠通過已經應用的層606、634 (例如，通過鑽過這些層以及結構600)來形成空腔708和開口 712，或者可替換地，層606,634能夠形成於第一和第二表面的部分而不覆蓋要形成空腔708的位置處的表面(例如，通過用幹膜遮蓋這樣的表面區域或者採用任何其他合適的技術來阻止對這樣的表面區域的鍍層)。
[0079]在形成帶有支持平臺710的空腔708之後，電路組件620 (例如，DC隔直電容器、電阻器、電感器或者任何其他合適類型的電路元件)被放置於空腔708內。在圖11和12的實施例中，空腔708被形成為具有足夠的縱向維度或者深度從而使得當電路組件620居於平臺710上時，電路組件620被完全接收於空腔708內(並因此完全嵌入到支持結構600內)。
[0080]在將電路組件620插入空腔708內之後，空腔708被填充有填充材料630 (例如，膏體)，如圖12中所示。填充材料包括非導電材料(例如，環氧樹脂)並且能夠以任何合適的方式被填充到空腔內，如上文關於圖6-10的實施例所述的類型(例如，通過絲網印刷、或者真空絲網印刷)。填充材料至少部分地圍繞組件620，從而以任何合適或想要的朝向(例如,端622、624大概垂直於支持結構表面602、604的豎直朝向、傾斜的朝向等等)使其牢固地處於空腔708內。正如先前圖6-10的實施例，填充材料還能夠填充孔口 712。填充材料630以任何合適的方式被乾燥和固化，從而變成用於支持結構600的空腔708內組件620的適度剛硬的支持材料。過量的填充材料能夠以任何合適的方式從支持結構600的表面移除(例如，平面化、拋光等等)。
[0081]內建層640 (例如，ABF或預浸潰材料)在金屬層606、634上的形成，隨後的內建層640內的微孔的形成從而暴露電路組件620的傳導終端622、624，以及內建層640的被暴露表面上的金屬層650、652(例如，銅或任何其他合適導電材料)的進一步形成是以與上文對於先前在圖10中示出的實施例中描述的方式相同或相似的方式來實現的。由此形成在電路組件620的所嵌入的傳導終端622和624與其他電路組件之間延伸的金屬層電連接並形成多層電路(例如，在圖1-4中示出的任何先前所述的結構的形成)。
[0082]圖13中示出了在支持結構600內嵌入電路組件620的可替換實施例。除了空腔708是以使得其縱向維度或深度能夠少於被插入空腔708內的組件620的縱向維度或深度的方式被形成於結構600內之外，形成圖13的結構的方法類似於圖11和12的方法。因此，電路組件620的傳導終端622未被嵌入結構600內而是替代地從空腔708延伸。然而，內建層640被形成為至少圍繞傳導終端622的一些部分。還可以在內建層640內形成微孔714和716來提供到傳導終端622、624的接入從而與金屬層650和652連接，其中金屬層650和652提供了將組件620的終端622、624連接至其他電路組件的金屬層連接。例如，如圖13中所示，諸如組件720之類的其他電路組件還連接到金屬層650和652，或者到金屬層606和634。這些電路組件能夠在支持結構600上形成內建層之前以任何合適的方式而被形成於金屬層606、634上。
[0083]如圖13中所見，與電路組件620的第一傳導終端622相關聯的微孔714能夠具有相對與第二傳導終端624相關聯的微孔716更小的縱向或者縱長維度或者深度(因為組件620的端622從空腔708延伸而內建層640具有相同或相似的厚度)。結構的輪廓能夠被配置為使得微孔714具有至少約10微米(micron)的深度,而微孔716的深度具有不大於約50微米的深度。
[0084]在圖14-17所示的實施例中，電路組件能夠以任何想要的輪廓被嵌入到空腔內，其中結構還被設計為在電路組件被嵌入的空腔內具有傳導側壁。參考圖14，空腔808被首先形成於支持結構600中。正如先前的實施例，空腔能夠以任何合適的方式(例如，雷射鑽、蝕刻、採用打孔技術等等)來形成。然後能夠採用任何合適的技術(例如，電鍍或者無電鍍)將金屬層806和807應用於支持結構,其中金屬層806還能夠可選地以任何合適的方式(例如，採用蝕刻和/或印刷技術)被電路化(即，在支持結構600的一個或兩個表面602和604上形成傳導通路的電路，其中金屬層806和807的電路化被示出為發生於從圖14到圖15的處理中)。此外，一個或多個金屬層還可以被應用到空腔808的一些或全部的周緣或剖面的側壁部分(即，圖14中示出的部分809)並且沿空腔808的整個縱向或縱長的維度延伸，從而將每個金屬層806、807定義為從支持結構600的第一表面602的一部分延伸至結構600的第二表面604的一部分的連續金屬層。金屬層806和807能夠通過空腔壁部分809於空腔808內相互連接(取決於多少空腔壁部分被鍍)或者可替換地，在空腔808內被維持為分離的，從而將每個金屬層806、807維持為分離的電路路徑。
[0085]填充材料630 (例如，與針對先前的實施例所述的相同或相似類型)被以任何合適的方式(例如，通過真空絲網印刷或者非真空絲網印刷)填充在空腔808內、被乾燥(例如，以固化填充材料)，並且然後通過任何合適的處理(例如，平面化和/或拋光)將過量的填充材料從結構600的兩側移除。如圖15所示，採用任何合適的方法(例如，鑽、蝕刻、打孔等等)，第二空腔810被形成於填充材料630內。在示例實施例中，空腔810是採用雷射鑽技術形成的，從而形成錐形的剖面輪廓或形狀(例如，圓錐形的或者梯形的形狀)，其中空腔810的側壁(S卩，空腔810的剖面尺寸)從支持結構600的第一表面602漸變(即，減小)至第二表面604 (例如,雷射鑽發起於第一表面602處)。
[0086]空腔810還被適合地確定尺寸，從而使得它的最大剖面尺寸大於電路組件620的剖面(例如，寬度)尺寸，而它的最小剖面尺寸小於電路組件620的剖面尺寸(如圖15中所示)。採用該輪廓，空腔810充當:當電路組件620被放置於此並且在空腔810內進一步地以想要的朝向對齊組件620時，阻止電路組件620從空腔810掉落的楔子(wedge)。例如，如圖15中所示，在將組件620插入空腔810內之後，以傾斜的輪廓來對齊組件620，從而使得其縱向或縱長的尺寸是橫向於而非垂直於(即，小於或大於90° )支持結構600的表面602和604。要注意:空腔810能夠被形成為具有輔助電路組件620相對於支持結構以任何想要的配置進行放置和設置的任何合適的輪廓。此外，電路組件620 (包括它的傳導終端622、624)在空腔810內被適合地對齊，從而與沿第一空腔808的壁部形成的傳導金屬部分809分離足夠的距離。
[0087]在將組件放置於空腔810內之後，空腔810被填充有另外的填充材料631，如圖16中所示。填充材料631能夠是與填充材料630相同或相似的填充材料。可替換地，填充材料631能夠被形成為與內建層640相同的材料，如下文所述。在填充材料631是與填充材料630相同或相似的材料的場景中，可以以與對填充材料630的處理相同的方式施加填充材料631並對填充材料631進行乾燥(例如，以固化填充材料)。填充材料631的乾燥/固化將組件620置於支持結構600內的其嵌入位置中。然後過量的填充材料631能夠被從結構600的相對側移除(例如，通過平面化和/或拋光)。
[0088]內建層640被應用於結構600的相對側，其中內建層能夠包括任何先前所述的內建材料並且以與先前實施例的描述相同或相似的方式被應用。在使組件620牢固地處於支持結構600內的填充材料631是作為部分內建層640來形成的場景中，支持結構600的任一側上的內建層的應用包括對空腔810內未被組件620佔據的空隙的填充(因此將組件620密封於此)。
[0089]如圖17中所示，微孔能夠以類似於先前實施例的描述的方式在各種位置處形成於內建層內，該微孔包括延伸至電路組件620的傳導終端622、624的微孔。微孔能夠具有相同或不同的大概縱向或深度尺寸(例如，取決於內建層640的厚度和/或每端622、624相對於每個內建層640的暴露表面的深度)。具體而言，微孔被形成為:從結構600的每側上的內建層640的被暴露的表面部分延伸到空腔810內並且延伸至組件620的相應傳導終端 622、624。
[0090]如圖17中所示，金屬層850和852(例如，銅或任何其他合適的導電材料)被以與上文對先前實施例的描述相同或相似的方式(例如，通過電鍍或者無電鍍)形成於內建層640的被暴露表面部分上，從而形成了從嵌入式電路組件620的傳導終端622和624到與支持結構600相關聯的其他電路組件的電傳導通路。此外，還如圖17中所示，某些微孔還將每個金屬層850、852的部分連接至金屬層806、807的相應部分。
[0091]圖14-17的實施例相比於先前圖6-13的實施例至少提供了以下附加特徵:⑴支持結構內的傳導空腔並且在該空腔內嵌入了電路組件，空腔能夠被設計為允許同時電流流動和AC耦合(或者電阻/去耦合，取決於被嵌入支持結構內的電路組件的類型和功能)，因此在單個空腔內提供了用於嵌入式電路組件的空間以及用於器件的其他電路組件的傳導通路二者；(2)定義了錐形空腔(或者不具有相對恆定或統一的剖面尺寸的其他類型的空腔)以在其內嵌入電路組件，從而輔助支持結構內的電路組件的不同朝向，還適應具有不同形狀和大小的電路組件；和(3)減輕了由於設在電路組件和支持結構之間的額外空間所導致的電路組件和支持結構之間的z軸CTE (熱膨脹係數)失配，這提升了含有此結構的器件的可製造性和可靠性，還擴寬了對於能夠用於形成電路組件和支持結構二者的不同類型材料的選擇。
[0092]圖18的實施例採用與上文所述以及圖14-17中的示出相似的方法來在支持結構內植入電路組件，除了該結構包括支持結構中的多個電路層並且還有內建層之外。具體而言，支持結構900能夠由相互堆疊的系列層來形成，從而形成嵌入了結構900內的金屬層(如，金屬層914)。支持結構能夠由任何合適的材料形成，如那些先前針對圖6-17的支持結構600所述的材料。除了組件620的傳導終端622和624從支持結構空腔延伸之外，能夠以與圖14-17的實施例的描述相同或者基本相似的方式來實現電路組件620在支持結構900的空腔內的嵌入。然而，如圖18中所示，這些端被嵌入到一個或多個內建層940內。
[0093]除了金屬層(例如，金屬層916)被嵌入在內建層內之外，系列的豎直堆疊的內建層(總體被指示為940)能夠以與那些先前針對圖6-17的描述相同或基本相似的方式來形成。還能夠以與先前的實施例的描述相同或基本相似的方式在任何這些層的表面上形成金屬層(其能夠包括銅或者任何其他合適的導電材料)。例如，支持結構900內部的金屬層(例如，金屬層914)能夠被形成於結構900的一部分或層的暴露表面上，這早於在此層上設立另一豎直堆疊層。金屬層910和912能夠早於添加內建層940被形成於結構900的最外表面部分，並且金屬層(例如，金屬層916)能夠早於前一層上的下一層的形成被形成於一個或多個內建層940的外表面。一系列微孔還被形成於沿內建層940的各種位置處，來輔助外部金屬層906和908與電路組件620的終端622和624以及與被嵌入一個或多個內建層內的其他金屬電路層之間的連接(例如，內建層940的最外金屬層906與內部金屬層916之間的連接)。金屬層910和912還能夠通過空腔壁內設有的金屬鍍層909來延伸通過嵌入了電路元件620的空腔。
[0094]因此，先前所述的實施例提供了將電路元件或電路組件嵌入半導體封裝的支持結構(例如，PCB或其他基底)內的有用的製造方法。這提供了許多益處，特別是對於嵌入式組件為DC隔直電容器(例如，用於高速串行鏈路)的實施例。組件能夠被放置在支持結構內的預先存在的開口或孔內，這成就了較高密度的結構(即，該組件不需要多餘的空間或層)，以及由於減少的信號反射和串擾(不然會由將組件安裝在支持結構的表面上所要求的附加的焊盤、孔等引起)的較低噪聲。電路組件被嵌入支持結構的孔內的半導體封裝的組裝相對容易(如圖6-18中示出的先前實施例所示)，使得製造成本較少和高效。
[0095]以上描述僅僅旨在作為示例。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 在支持結構中形成空腔，所述支持結構用於支持半導體器件； 在所述支持結構中的所述空腔中布置電路元件的至少一部分； 用非導電填充材料填充所述支持結構中的所述空腔，從而用所述非導電填充材料至少部分地圍繞所述電路元件；以及 將所述半導體器件電連接至所述電路元件。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述電路元件用於基本上阻斷由所述半導體器件或者另一半導體器件輸出的直流。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述電路元件以使得所述電路元件的縱軸基本平行於至少部分定義所述空腔的表面的朝向布置在所述空腔中。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述電路元件以使得所述電路元件的縱軸在所述開口內是傾斜的並且不垂直於所述開口延伸至的所述支持結構的表面的朝向布置在所述空腔中。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述支持結構包括第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述空腔具有大於所述電路元件的剖面尺寸的剖面尺寸，並且所述空腔在所述支持結構內從所述第一表面延伸至所述支持結構內在所述空腔和所述第二表面之間定義的平臺，所述平臺被配置為支持所述電路元件。
6.如權利要求5所述的方法，還包括: 形成穿過所述平臺延伸至`所述第二表面的孔口。
7.如權利要求1所述的方法，還包括: 在所述支持結構的至少一個外表面上形成至少一個內建層；以及 在所述內建層內形成暴露所述電路元件的傳導終端的至少一部分的孔； 其中所述半導體器件到所述電路元件的電連接包括在所述內建層的至少一部分上形成傳導材料層，該傳導材料層在所述孔內延伸來接觸所述電路元件的傳導終端。
8.如權利要求7所述的方法，還包括: 在所述支持結構的至少一個外表面上形成所述至少一個內建層之前，在所述支持結構的所述至少一個外表面的部分之上形成至少一個傳導材料層，其中每個形成的傳導材料層提供所述半導體器件的電路組件之間的電氣路徑。
9.如權利要求8所述的方法，其中在所述支持結構的所述至少一個外表面的部分之上形成的所述傳導材料層還被形成於所述支持結構中的所述空腔的側壁部分內。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述傳導材料層提供用於未與所述電路元件連接的電路組件的電氣路徑。
11.如權利要求7所述的方法，還包括: 在所述支持結構內形成至少一個嵌入式傳導材料層，該至少一個嵌入式傳導材料層提供所述半導體器件的電路組件之間的電氣路徑。
12.如權利要求7所述的方法，其中多個內建層以豎直堆疊的方式形成於所述支持結構的外表面之上，並且還包括: 在至少第一內建層和所述第一內建層上豎直堆疊的第二內建層之間形成傳導材料層，其中所形成的、第一和第二內建層之間的傳導材料層提供所述半導體器件的電路組件之間的電氣路徑。
13.如權利要求7所述的方法，其中所述電路元件包括第一傳導終端和第二傳導終端，並且第一和第二傳導終端中的至少一個從所述空腔中延伸從而被內建層至少部分地圍繞。
14.如權利要求1所述的方法，其中在所述支持結構中形成所述空腔包括: 在所述支持結構內形成第一開口； 用填充材料來填充所述第一開口； 在所述填充材料內形成第二開口，其中所述電路元件的至少一部分被布置於所述第二開口內。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述第二開口被形成為具有變化的剖面尺寸。
16.如權利要求14所述的方法，其中所述第二開口具有錐形的剖面輪廓。
17.如權利要求14所述的方法，其中在所述支持結構中形成所述空腔還包括: 用至少部分地圍繞所述電路元件的第二填充材料來填充所述第二開口。
18.如權利要求1所述的方法，其中填充所述支持結構中的所述空腔包括:用非導電的環氧樹脂來填充所述支持結構中的所述空腔。
19.如權利要求1所述的方法，其中將所述半導體器件電連接至所述電路元件包括: 在所述支持結構的第一表面上或者鄰接所述支持結構的第一表面形成傳導材料的第`一傳導材料層，從而使得所述第一傳導材料層被電連接至所述電路元件的第一端；以及在所述支持結構的第二表面上或者鄰接所述支持結構的第二表面形成第二傳導材料層，從而使得所述第二傳導材料層被電連接至所述電路元件的第二端。
20.如權利要求19所述的方法，其中在所述支持結構的第一表面上或者鄰接所述支持結構的第一表面形成傳導材料的第一層包括:在所述支持結構的第一表面上或者鄰接所述支持結構的第一表面鍍上第一銅層，並且其中在所述支持結構的第二表面上或者鄰接所述支持結構的第二表面形成傳導材料的第二層包括:在所述支持結構的第二表面上或者鄰接所述支持結構的第二表面鍍上第二銅層。
21.如權利要求1所述的方法，其中所述電路元件包括電容器。
22.—種裝置，包括: 支持結構，該支持結構包括第一表面、與所述第一表面相對的第二表面、和在所述第一和第二表面之間至少部分地延伸的空腔； 由所述支持結構支持的半導體器件；以及 至少部分地布置於所述空腔內的電路元件，所述電路元件被電連接至所述半導體器件； 其中所述電路元件用於基本上阻斷由所述半導體器件或者另一半導體器件輸出的直流。
23.如權利要求22所述的裝置，還包括布置於所述空腔中的非傳導材料，其中所述非傳導材料至少部分地圍繞所述電路元件。
24.如權利要求23所述的裝置，其中所述非傳導材料包括非傳導的環氧樹脂。
25.如權利要求22所述的裝置，其中所述電路元件包括電容器。
26.如權利要求22所述的裝置，其中所述電路元件以使得所述電路元件的縱軸基本平行於至少部分定義所述空腔的表面的朝向布置在所述空腔中。
27.如權利要求22所述的裝置，其中所述電路元件以使得所述電路元件的縱軸在所述開口內是傾斜的並且不垂直於所述開口延伸至的所述支持結構的表面的朝向布置在所述空腔中。
28.如權利要求22所述的裝置，還包括被耦合以及電連接至所述支持結構的印刷電路板(PCB)，其中所述半導體器件通過所述電路元件電連接至所述PCB。
29.如權利要求22所述的裝置，還包括: 布置於所述空腔內以支持所述電路元件的平臺。
30.如權利要求29所述的裝置，其中所述平臺包括穿過所述平臺延伸至所述第二表面的孔口。
31.如權利要求22所述的裝置，還包括在所述支持結構的第一和第二表面中的至少一個的部分之上形成的傳導材料層，所述傳導材料層還在所述支持結構中的所述空腔的側壁部分內延伸，從而提供用於未與所述電路元件連接的所述裝置的電路組件的電氣路徑。
32.如權利要求22所述的裝置，還包括: 布置於所述空腔內的第一填充材料，所述第一填充材料包括形成於所述第一填充材料內、至少部分地延伸於所述第一填充材料的縱向尺寸的開口，其中所述電路元件被布置於所述第一填充材料的所述開口內；以及 布置於所述第一填充材料的所述開口內、至少部分地圍繞所述電路元件的第二填充材料。
33.一種裝置，包括: 第一電組件，該第一電組件包括: 支持結構，該支持結構包括第一表面、與所述第一表面相對的第二表面、和在第一和第二表面之間至少部分地延伸的空腔 電連接至所述支持結構的第一電器件；以及 至少部分地布置於所述支持結構的空腔內的電路元件；以及第二電組件，該第二電組件包括: 通過所述支持結構和所述電路元件來與所述第一電器件進行電通信的第二電器件； 其中所述電路元件用於基本上阻斷由所述第二半導體器件輸出的直流。
34.如權利要求33所述的裝置，其中所述電路元件包括電容器。
35.如權利要求33所述的裝置，其中所述支持結構包括基底，並且所述裝置還包括印刷電路板(PCB)，所述PCB被電連接至所述第一電組件的所述基底並且被電連接至所述第二電組件。
36.如權利要求33所述的裝置，其中所述支持結構包括印刷電路板(PCB)，所述PCB被電連接至所述第二電組件。
37.如權利要求36所述的裝置，其中: 所述第一電組件還包括第一基底，所述PCB被電連接至所述第一基底，所述第一基底被電連接至所述第一電器件；以及 所述第二電組件還包括第二基底，所述PCB被電連接至所述第二基底，所述第二基底被電連接至所述第二電器件。
38.如權利要求33所述的裝置，還包括印刷電路板(PCB)，其中所述支持結構包括插接件，所述PCB被電連接至所述插接件和所述第二電組件。
39.如權利要求38所述的裝置，其中: 所述第一電組件還包括第一基底，所述插接件被電連接至所述第一基底，所述第一基底被電連接至所述第一電器件；以及 所述第二電組件還包 括第二基底，所述PCB被電連接至所述第二基底，所述第二基底被電連接至所述第二電器件。
【文檔編號】H05K1/18GK103797575SQ201280044452
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年7月10日 優先權日:2011年7月13日
【發明者】約維察·薩維奇, 楊志平, 傑·薛, 立·李 申請人:思科技術公司