垂直結構無源元件的裝置和方法

2023-06-14 08:38:01 1

專利名稱：垂直結構無源元件的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種電子元件，特別是關於一種減小無源元件在目標平臺上佔據的面 積的垂直結構無源元件的裝置及其封裝和裝配方法。
背景技術：
半導體元件通常是使用球柵陣列(BGA)封裝方式來製造，在此封裝中，由錫，銀和 銅所組成的金屬焊錫球預先焊接在一個元件封裝的焊墊接觸點上，用以將半導體元件焊接 至一目標平臺(例如印刷電路板「PCB」)。半導體元件也經常以無引線網格陣列(LGA)封 裝方式製造，此封裝的焊墊接觸點並未設置焊錫球，而是在產品組裝時將一層薄薄的焊錫 膏預先印刷在一 PCB的金屬接觸點上，以將半導體元件焊接至PCB。其它封裝方式也用於半導體元件的製造。例如，四側扁平引腳封裝(QFP)或小外 形集成電路封裝(SOIC)是利用貼附在封裝外圍的海鷗翼狀金屬引線將封裝的半導體元件 耦合至印刷電路板。又例如，雙列直插式封裝(DIP)或針柵陣列封裝(PGA)是將金屬接腳 貼在封裝的外圍或底部表面，以將封裝的部分插入插座或將其焊接至一組位於一目標平 臺(例如PCB)上的通孔。另外，陶瓷有引線晶片載體(CLCC)封裝或塑料有引線晶片載體 (PLCC)封裝，是將J形金屬引線貼在一封裝的半導體元件外圍，以將半導體元件連接到一 目標平臺，例如PCB。半導體元件許多傳統封裝的一個共同點，不外乎是將金屬接觸點、金屬接腳或是 焊錫球貼附至封裝的墊片接觸點，以將半導體元件連結至一目標平臺。當使用集成電路(IC)等半導體元件時，經常會增加電阻器、電容器或電感器等無 源元件，也被稱為「passives」，來使半導體元件正常運作。例如，去耦電容器通常連接至一 IC元件的電源接腳，以濾除電流噪音。一限流電阻器通常耦合至一 IC元件的一驅動接腳， 以限制驅動輸出電流。或者，一終端電阻器通常耦合至一信號路徑，以抑制高速信號線中的 反射問題。傳統上，這些無源元件往往設置在其所耦合的IC元件的接腳附近，以發揮它們 最大的效能。然而，由於這些無源元件是設置在IC封裝之外，它們往往佔據了目標平臺上 大部分的空間，同時與配置於IC元件周圍的互聯機來競爭有限空間，特別是在IC封裝具有 很多接腳的情況下。圖1為一傳統印刷電路板(PCB)組合的簡化示意圖，顯示一傳統、具水平結構的無 源元件120和一 IC元件130被焊接到一印刷電路板PCB 100上。IC元件130包含一組被 焊接至PCB 100上的一組目標接觸點115的IC墊片135。焊錫球將IC墊片135與PCB100 上的目標接觸點115連接起來。為了將一無源元件120連接至PCB 100上的IC元件130 的一墊片，PCB 100的表面增設兩個目標接觸點111、112，無源元件120的電極121、122連 接至目標接觸點111、112。為了將無源元件120的電極122連接至IC元件130的一 IC墊片135，PCB100的表面另外增設了一 PCB線路114，以將目標接觸點112連接到IC元件130 的一相對應的目標接觸點115。圖1所描述的例子顯示，無源元件120佔據PCB100的部分 區域，它也可能同時阻礙PCB 100上的IC元件130周圍的信號線。使用傳統的無源元件還有另一個潛在的問題。對於移動式或高密度電子產品，有 一個持續的趨勢，那就是封裝的小型化，包括用來支持的無源元件的小型化。例如，用於一 高密度動態隨機內存模組設計的無源元件的一般尺寸已經從0603封裝(具有長60密耳 (千分之一英寸，Imil == 25. 39999918 μ m)乘以寬30密耳(千分之一英寸)的尺寸)轉 變到較小的0402封裝(具有長40密耳乘以寬20密耳的尺寸)。在手機等移動式裝置中， 更廣泛地應用可進一步減少無源元件佔據面積的0201封裝，即長20密耳乘以寬10密耳的 尺寸。目前市面上最小尺寸的無源元件是採1005封裝，即長10密耳和寬5密耳的尺寸。尺 寸縮小會使傳統無源元件因為焊接不足或橋接等問題發生的可能性加大而不易被焊接到 PCB等目標平臺上。將較小的無源元件焊接到一目標平臺所面臨的困難，多半源自於多數無 源元件所具有的水平結構，也就是水平結構的兩端各有一個電極。若有一個解決方案，可以 減少無源元件在目標平臺上佔據的面積，同時減少組裝超小型無源元件到PCB時所遇到的 橋接和/或焊接不足問題，將會是很有用的。

發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種垂直結構無源元件的裝置及其封裝和裝配方 法，減小無源元件在目標平臺上佔據的面積。本發明的技術解決方案是一種獨立電子裝置，該電子裝置用以連接一目標平臺，該目標平臺主體表面為第 一平面，其中，該電子裝置包含一第一表面，其主體與該平臺第一平面平行，並包含有第一 接觸區域；一第二表面，其主體與該平臺第一平面平行，並包含有第二接觸區域；一結構， 該結構耦合該第一接觸區域和該第二接觸區域，該結構電連接該第一接觸區域和該第二接 觸區域，用以形成一個或多個無源元件，且該結構垂直於該第一平面；並且該結構包含一外 部絕緣側壁，該絕緣側壁至少部分圍繞該第一接觸區域和該第二接觸區域中的一個。一種電子封裝，其中，該封裝包含一個基板，並設該基板主體位於第一平面，該基 板含有一集成電路裝置和連接至該集成電路裝置的多組墊片接觸點；多組無源元件，其中 所述無源元件包括一第一表面，其主體與該基板第一平面平行，並包含有第一接觸區域； 一第二表面，其主體與該基板第一平面平行，並包含有第二接觸區域；耦合該第一接觸區域 和該第二接觸區域的一結構，該結構主體垂直該第一平面；且該結構電連接該第一接觸區 域和該第二接觸區域，用以實現一個或多個無源元件功能；及多組用以與外部連接的外部 接觸區域；其中該無源元件的該第一接觸區域與連接於該集成電路裝置的墊片接觸點耦 合；且該無源元件的第二接觸區域與用以與外部連接的該外部接觸區域耦合。一種用於裝配一電子裝置的方法，其中，該方法包含以下步驟確定一個目標平 臺，該目標平臺包含一目標接觸區域，其主體位於一第一平面；確定一個電子基板，其主體 位於一第二平面，該電子基板包含一基板接觸區域和一元件，該元件包含有一電子裝置及 一墊片接觸區域，其中，該基板接觸區域耦合至該墊片接觸區域；提供一個垂直無源元件， 該垂直無源元件包含含有第一接觸區域的第一表面，該第一表面主體與第二平面平行；含有第二接觸區域的第二表面，該第二表面主體與第二平面平行；以及一個耦合至該第一 接觸區域和該第二接觸區域的結構，該結構主體垂直於該第一平面和該第二平面並電連接 該第一接觸區域和該第二接觸區域，以實現一個或多個被動功能；並且耦合該第一接觸區 域至該目標接觸區域；耦合該第二接觸區域至該基板接觸區域；將該基板接觸區域對準該 目標接觸區域；及耦合該電子基板至該目標平臺。本發明包含一個電子裝置，來實現一個具有垂直結構的無源元件。更具體的說，該 電子裝置耦合至一個基本上位於一第一平面的目標平臺上。該電子裝置包含一個第一表 面，該第一表面基本上和該第一平面平行，並包括一個第一接觸區域。該電子裝置也包含一 個第二表面，該第二表面基本上和該第一平面平行，並包括一個第二接觸區域。一個基本上 垂直於該第一平面的結構電連接該第一接觸區域和該第二接觸區域，來實現一個或多個無 源元件功能。一個絕緣側壁鄰接該結構，並位於該結構外部。在一具體實施例中，該絕緣側 壁環繞該第一接觸區域或該第二接觸區域至少其中之一。例如，該結構連接該第一接觸區 域和該第二接觸區域來實現一電阻器、一電容器、一電感器、一二極體裝置或一傳導路徑。 又例如，該結構連接該第一接觸區域和該第二接觸區域，以實現無源元件的組合，如一電阻 器耦合至一電容器，一電阻器耦合至一傳導路徑，或是無源元件的其它組合。由以上說明得知，本發明確實具有如下的優點減少無源元件在目標平臺上佔據的面積，同時減少組裝超小型無源元件到PCB時 所遇到的橋接和/或焊接不足的問題。


圖1為一個傳統印刷電路板組合；圖2A及圖2B為本發明的一具體實施例的具有垂直結構的無源元件分解視圖；圖3為52無引線柵陣列(LGA-52)封裝和本發明的一具體實施例的一具有虛擬結 構的無源元件的橫向尺寸的比較圖；圖4為本發明的具體實施例的一組垂直結構的無源元件耦合至一 IC元件的墊片 接觸點的側視圖；圖5為本發明的一具體實施例嵌入一 IC組件封裝的具有垂直結構的無源元件的 剖面圖；圖6為本發明的一具體實施例的無源元件與一 IC元件間的連接方式；圖7為應用於本發明具體實施例的具有垂直結構的無源元件的組合的實施方式 的剖面圖；圖8A及圖8B為使用本發明具體實施例的具有垂直結構的無源元件串聯連接一電 阻器和一電容器的實施方式；圖9A及圖9B為使用本發明具體實施例的一個或多個具有垂直結構的無源元件實 現一低通濾波器的實施方式。主要元件標號說明100 印刷電路板(PCB) 111、112、115 目標接觸點114 =PCB線路120 無源元件121、122:電極130:IC 元件
135 JC墊片 201、202 電極 220 第一表面 250 垂直結構 260 圓形絕緣側壁 401 IC墊片接觸點421、423被動接觸點422、424絕緣側壁 510 :IC元件520 垂直無源元件 541 封裝接觸點200 垂直結構 210 方形絕緣側壁 225 第二表面 251,252 電極 400 JC元件 420 垂直無源元件 425 被動接觸區域 500 :IC封裝 511 元件接觸點 521,522 被動接觸點 590 封裝模具551、552、553、554 內部傳導路徑 700 組合結構701 導電板和路徑710 接腳1墊片接觸點 712 目標接觸點751 導電路徑 760 墊片接觸點 762 目標接觸點 800 組合結構 900 組合結構 951 電容711 目標接觸點 750 組合結構 752 絕緣層 761 目標接觸點 790 目標平臺表面 850 組合結構 950 電阻
具體實施例方式本發明的較佳實施例將配合各個圖示予以說明，圖中相同編號指的是相同或功能 相似的元件。另外在圖示中，每個編號最左邊的數字對應第一次使用該編號的圖示。說明書中提到的「一個具體實施例」或「一具體實施例」，是指與所述具體實施例相 關而被描述的一個特徵、結構或特性被包含在本發明至少一個具體實施例中。說明書中不 同地方出現的「在一個具體實施例」或「一具體實施例」 一語，並不一定是指相同的具體實 施例。此外，在說明書中，文字的選擇是以便於閱讀和說明為原則，非用以局限或限制本 發明的標的。因此，本發明的揭示僅為說明之用，非用以限制申請專利範圍所述的本發明範圍。本發明的一個具體實施例於一垂直結構配置無源元件，該垂直結構的頂部和底部 表面設有終端電極，同時在其外部鄰接一絕緣側壁，該絕緣側壁靠近一個或多個電極，如圖 2A及圖2B所示。本文所使用「垂直」一詞，是用來描述基本上垂直於一目標平面的任何方 向。例如，一無源元件的結構基本上垂直於PCB等目標平臺的一平面的方向。在一個具體 實施例中，一具有垂直結構的無源元件，或「垂直無源元件」，包含一第一表面220以及一平 行於第一表面220並位於第一表面220下方的第二表面225。第一表面220包含了一第一 接觸區域，如第一電極201，而第二表面包含一第二接觸區域，如第二電極202。垂直結構200、250以電氣方式連接第一接觸區域(如電極201、251)以及第二接觸區域(如電極202、 252)，以實現一個或多個無源元件。例如，垂直結構200、250連接第一接觸區域和第二接觸 區域來實現一電阻器、一電容器、一電感器、一二極體裝置或一傳導路徑。又例如，垂直結構 200,250連接第一接觸區域和第二接觸區域來實現無源元件的組合，如一電阻器耦合至一 電容器、一電阻器耦合至一個傳導路徑或無源元件的其它組合。另外，垂直無源元件進一步 包含用以與外部連接的外部接觸區域，該無源元件的第二接觸區域與用以與外部連接的該 外部接觸區域耦合。圖2A及圖2B顯示「垂直無源元件」的兩個例子，其中一個例子的垂直無源元件 包含一方形垂直結構200，該方形垂直結構200包含方形接觸區域，如方形電極201、202 ； 以及一圍繞方形垂直結構200的方形絕緣側壁210。在另一個例子中，垂直無源元件具有 圓形垂直結構250，如圖2A及圖2B所示。圓形垂直結構250包含圓形接觸區域，如電極 251,252 ；以及一圍繞圓形垂直結構250的圓形絕緣側壁沈0。然而，圖2A及圖2B所示的 垂直無源元件僅為例示，在其它具體實施例中，可使用具有其它幾何形狀，如矩形、菱形、六 角形、八角形、半圓形或其它不規則的形狀的垂直結構來實現垂直無源元件。此外，在其它 具體實施例中，垂直無源元件也是可以利用不同幾何形狀的組合來實現，例如一個具有一 方形絕緣側壁和一圓形接觸區域，例如一個圓形電極的垂直無源元件。如圖2A及圖2B所 示，垂直無源元件可具有一基本上垂直於目標平臺的平面的第一軸以及一基本上平行於目 標平臺的平面的第二軸。圖2A及圖2B的示例僅為說明之用，而非包含所有可能的實現方 式。在一具體實施例中，一個垂直無源元件的尺寸與一 IC元件的墊片大小和接腳間 距相適應。垂直無源元件的水平尺寸，如一方形垂直結構的對角線或一圓形垂直結構的直 徑，可以是數個毫米或者更小。垂直無源元件的高度也是在數個毫米或更小的範圍內。此 外，在一具體實施例中，一垂直無源元件的接觸區域具有足夠的面積和IC元件的墊片形成 良好的焊接效果，或是在非焊接的組裝方式中與IC元件有良好的接觸。在一個具體實施例中，一垂直無源元件可包含一絕緣側壁來作為保護層。該絕緣 側壁可鄰接垂直無源元件，並位於垂直無源元件的外圍。該絕緣側壁可以防止電極間的焊 接橋接問題及/或避免一 IC墊片和一 PCB目標接觸點之間由於設置一個很薄的垂直無源 元件而太過接近所造成的短路。該垂直結構可用於實現多種無源元件，如電阻器、電容器、電感器、鐵氧體磁珠或 其它無源元件。在一具體實施例中，該垂直結構包含多個以一組合結構形式呈現的無源元 件。該垂直結構也適用於齊納二極體(穩壓二極體)、靜電放電保護二極體、發光二極體 (LED)及其它二極體裝置等半導體裝置或其它半導體裝置。在另一具體實施例中，該垂直結 構包含一純絕緣體或導體，該導體可作為機械性支撐、一個電容器或一互連裝置。圖3是一個例子，說明一垂直無源元件和一 IC元件的墊片大小及接腳間距的相適 應性以及該垂直無源元件連接至一 IC元件的適用性。圖3是一無引線柵陣列-52(LGA-52) 封裝的墊片配置局部示意圖，其中包括兩種不同大小的圓形墊片。第一種墊片的直徑為1.0 毫米，如圖3最左邊那一欄的墊片所示。第二種墊片的尺寸比較小，直徑為0. 7毫米，如圖3 右邊的墊片所示。墊片尺寸大約是兩個距離最近的墊片的中心距離的一半。在LGA-52的 封裝中，就較小墊片，最短中心距離為1. 414毫米，就較大墊片，最短中心距離為2. 00毫米。
在一具體實施例中，將一垂直無源元件連接或設置到圖3所示的無引線柵陣列 LGA-52封裝的一個墊片，就這樣製成兩種垂直無源元件。一第一垂直無源元件的接觸區域 的直徑為0. 7毫米，而一第二垂直無源元件的接觸區域的直徑為1. 0毫米，分別符合LGA-52 封裝中兩種墊片尺寸。在一具體實施例中，是以焊接方式將一垂直無源元件連接到封裝的 墊片接觸點，用一絕緣側壁包圍一垂直無源元件的接觸區域進行保護是有益的。例如，若兩個垂直無源元件包含用於LGA-52封裝的絕緣側壁的直徑分別選擇為 1. 1毫米和1. 6毫米，這兩個數值分別為兩個鄰近墊片之間最短中心距離1. 414毫米和2. 0 毫米的大約80%，那麼絕緣側壁的厚度將分別為0. 2毫米[即(1. 1毫米-0. 7毫米)除以 2]和0.3毫米[即(1.6毫米-1.0毫米)除以2]。在不同的具體實施例中，絕緣側壁可能 會比上述厚度更厚或是更薄，只要該厚度足以防止位於一垂直無源元件的頂部或底部的電 極間的橋接問題，或者是足以防止一垂直無源元件設於一 LGA-52封裝的墊片接觸點與PCB 的目標接觸點之間所造成的短路問題。一般來說，一個垂直無源元件的高度要小於其水平 截面的尺寸，例如絕緣側壁與第一平面垂直的高度小於第一表面截面對角線長度和第二表 面截面對角線長度。可以看出，一接觸區域直徑為0. 7毫米而側壁直徑為1. 1毫米的垂直無源元件，相 較於採用0603封裝的傳統水平結構無源元件，具有較大的接觸區域但較小的底面積。一採 用0603封裝的傳統水平結構無源元件的電極具有約0. 25毫米X0. 75毫米即大約0. 19平 方毫米的接觸區域。然而，一個具有一直徑為0.7毫米的接觸區域的垂直無源元件，其接觸 區域為π X (0. 35毫米)2，或約0. 38平方毫米，此數值是採0603封裝的水平結構無源元件 的電極接觸區域的兩倍。由於垂直無源元件的接觸區域增大，使得垂直無源元件和目標平臺之間的連接更 穩定，因而增進了它們的電氣特性。例如，垂直無源元件的接觸區域越大，其與目標平臺間 的焊接接合越穩定。垂直無源元件的實際尺寸也相當小。一個包含保護絕緣側壁時外徑 為1. 1毫米的垂直無源元件，其實際底面積可以計算為η X (0. 55毫米)2，或0. 95平方毫 米，略小於使用0603封裝的水平結構無源元件的截面區域，其約為1. 125平方毫米(60密 耳Χ30密耳或是1. 5毫米Χ0. 75毫米)。在不同的具體實施例中，垂直無源元件被表面安裝或連接到一 IC元件的墊片接 觸點。圖4顯示一組垂直無源元件安裝到一 IC元件的側視圖。例如，具有被動接觸點421 的垂直無源元件420被焊接到一 IC元件400的IC墊片接觸點401。包圍垂直無源元件420 的絕緣側壁422的尺寸比IC墊片接觸點401大，以防止焊接或結合時，被動接觸點423、被 動接觸點421和IC墊片接觸點401之間可能產生的橋接問題。在一個具體實施例中，絕緣 側壁的設置是用來保護被動接觸點421、423，如絕緣側壁422所示。或者，絕緣側壁是保護單一被動接觸區域，如絕緣側壁4Μ所示。當絕緣側壁4Μ 保護單一被動接觸區域，不受保護的那個被動接觸區域425具有更大的區域可作為從外部 連接的電極。在一具體實施例中，一墊片接觸點上焊接垂直無源元件的IC元件可使用焊接 安裝方法、無焊接安裝方法或者其它合適的連接方式耦合至PCB或其它目標平臺，其中被 動接觸點423以電氣方式接觸目標平臺上一目標接觸點。在另一具體實施例中，垂直無源元件420耦合至一貼附於IC元件邊緣的金屬接腳 或IC元件的底部表面，如同在針柵陣列(PGA)封裝中的配置或類似的配置。這些金屬接腳是用於插入PCB等目標平臺上的通孔或插座。這使得垂直無源元件420可以通過金屬接腳 耦合至IC元件，同時與目標平臺分離。如圖4所示，垂直無源元件420構建成固定於IC元件400，使被動接觸點421基 本上平行於一包含IC元件400的表面的平面。被動接觸點423也是基本上平行於包含IC 元件400的表面的平面。因此，被動接觸點421和被動接觸點423基本上平行於包含IC元 件的表面的平面。一個結構耦合至被動接觸點421和被動接觸點423並電連接兩者，使垂 直無源元件420能執行一個或多個被動功能。該結構基本上垂直於包含IC元件的表面的 平面。藉由使連接被動接觸點421和被動接觸點423的結構基本上垂直於包含IC元件400 的表面的平面，一個或多個無源元件可垂直連接至IC元件的墊片，當IC元件400組裝到目 標平臺上時節省在目標平臺上佔據的空間。除了預先將垂直無源元件連接到一 IC元件或裝置的墊片接觸點，然後將該IC元 件或裝置組合到一目標平臺上，一個垂直無源元件也可預先連接至一目標平臺。例如，垂直 無源元件被預先焊接到目標平臺。接著，將一IC元件或裝置連接到與目標平臺結合的垂直 無源元件。在此具體實施例中，被焊接至目標平臺的無源元件的墊片接觸點配置成具有一 與IC元件的墊片接觸點相適應的區域。在其它不同的具體實施例中，目標平臺包含印刷電 路板(PCB)、封裝IC元件、裸晶粒、堆疊晶片、封裝裝置、傳感器、光電裝置、機電裝置、軟性 印刷電路板或任何其它合適的平臺。在一具體實施例中，垂直無源元件被垂直地堆疊，其中 電阻器、電容器和/或電感器是接合於被動接觸點一個接一個上下連接在一起。在另一具體實施例中，垂直無源元件被嵌入一個封裝裡。圖5顯示一具有垂直無 源元件嵌入其中的IC封裝示例。嵌入式垂直無源元件可直接連接到封裝的一墊片接觸點、 內部IC元件的墊片接觸點或封裝與內部IC元件之間的一墊片接觸點。在圖5中，例如垂直無源元件520的一被動接觸點521是連接至一 IC封裝500中 一 IC元件510的一元件接觸點511。位於垂直無源元件520另一端的被動接觸點522是通 過一內部傳導路徑551連接到一個封裝接觸點Ml。IC元件510也可以是一 IC晶片。在一 IC封裝中，元件接觸點、被動接觸點或封裝接觸點之間可以有各種對齊方 式。內部傳導路徑可以用來連接IC封裝中的封裝接觸點、被動接觸點或元件接觸點，如封 裝內部傳導路徑551、552、553所示。因此，嵌入式垂直無源元件可以設置在能滿足IC封裝 製造所需的位置。在某些情況下，元件接觸點和封裝接觸點之間可能沒有嵌入式無源元件， 如內部封裝傳導路徑5M所示。封裝模具590的功能與一分離的垂直無源元件的保護絕緣側壁類似。在一具體實 施例中，封裝模具590在封住IC元件和嵌入式垂直無源元件的同時，使封裝接觸點開口露出。在一具體實施例中，具有嵌入式垂直無源元件的IC封裝使用如在雙列直插封裝 (DIP)或針腳柵格陣列(PGA)封裝中的顯式金屬接腳，用以取代如在球柵陣列(BGA)封裝 中的平面接觸墊片。或者，具有嵌入式無源元件的IC封裝的接觸墊片是以如在四方扁平 封裝(QFP)、小外形集成電路(SOIC)、塑料有引線晶片載體(PLCC)或陶瓷有引線晶片載體 (CLCC)等封裝所使用的顯式海鷗翼狀或J形金屬引線來實現。就無焊接組裝而言，導電彈 性體可連接至IC封裝的接觸墊片上。同樣地，位於一包含嵌入式垂直無源元件的封裝中的 元件或裝置可以是IC、裸晶粒、堆疊晶片、封裝裝置、堆疊裝置、感測器、二極體或機電元件。
在一個具體實施例中，要將一垂直無源元件連接至一 PCB，需要把一層很薄的焊錫 (約幾千分之幾英寸(密耳))預先塗覆於垂直無源元件的電極表面，這可以取代和排除用 於傳統表面安裝組合的焊錫膏印刷步驟。在電極表面預塗一層薄薄的焊錫也可以避免在印 刷之後需要清除印刷鋼板上殘留的焊錫膏，減少環境汙染。使用垂直無源元件也有其它的優點。由於垂直無源元件在組裝後是夾在或嵌入到 一 IC元件和一 PCB之間，使得無源元件的性能獲得改善，如在電源接腳就地提供電容充電， 以滿足IC瞬態開關的需求。垂直無源元件的使用也可以移除將無源元件連接至一位於一 PCB或其它目標平臺上的IC元件的顯式線路，減少寄生噪聲。此外，垂直無源元件在IC或 基板上所佔據的區域比傳統無源元件減少很多，因此可以生產更小型的電子產品。在一具體實施例中，一垂直無源元件包含一個由兩個或數個無源元件形成的組合 結構。例如，一垂直無源元件包含一個組合結構，如一電阻器和一電容器、一電阻器和一 傳導路徑、一電容器和一傳導路徑、一電感器和一傳導路徑、一鐵氧體磁珠和一傳導路徑、 一二極體和一傳導路徑、一光電裝置和一傳導路徑、一電阻器和電容器以及傳導路徑或是 其它無源元件的組合。在一個配置中，一包含一組合結構的垂直無源元件具有兩個以上的 接觸區域，如兩個以上的電極。無源元件的組合結構可藉由垂直堆疊無源元件或垂直結合 平行的無源元件的方式實現。包含一組合結構的垂直無源元件，可以被直接連接到一封裝 的墊片接觸點或直接嵌入一個封裝中，以改善無源元件的組合結構的效益，並減少無源元 件佔據的實際區域。圖6中顯示將無源元件(例如一電容器或一電容器與一電阻器的組合)連接至一 例示IC元件的連接方式示例。在圖6中，電容器Cl是一個連接至IC元件的一電源輸入 (VCC)的去耦電容器，為圖6所標示的接腳一(Pin 1)。圖6中的接腳二(Pin 2)是一電阻 器和一電容器串聯連接，可用於一含有主動濾波器、脈衝寬度調製(PWM)驅動輸出或高通 濾波器的反饋電路。連接到圖6中所示接腳三(Pin3)的是一個由一電阻器和一電容器結 合以作為低通濾波器。垂直無源元件和包含兩個或數個無源元件的組合結構的實施提供更 多關於如何使用垂直結構的細節。圖7顯示了使用一包含一組合結構的垂直無源元件將去耦電容器連接至一 IC元 件的一電源輸入接腳的兩個具體實施方式
。含有一組合結構700的垂直無源元件包含一導 電板和路徑701以及伴同導電板702。取決於電容量的要求，導電板可以交叉設置來增加電容量，如包含一組合結構700 的垂直無源元件所示，其中導電板和路徑701呈反向「F」的形狀，而導電板702呈字母「C」 的形狀。或者，若要作為一個較小的電容值，導電板和路徑701可以是一個簡單的倒「L」形 而導電板702可以是一個平的水平板。由於去耦電容器Cl如圖6中所示有三個連線，分別 連接到IC元件的VCC電源接腳一、一電源以及接地，因此使用三個終端實現一個包含一由 一電容器和一傳導路徑組成的組合結構的垂直無源元件。因此，目標平臺表面790增設了 分裂式目標接觸點711、712。在一具體實施例中，連接到一目標平臺上一電源(VCC)的目 標接觸點711與在垂直無源元件上的導電板和路徑701的一端接觸，藉此與IC元件的電源 輸入接腳(圖6中的接腳一)接觸，以提供IC元件電力。一電容器在導電板和路徑701與 導電板702之間形成，導電板702是通過位於目標平臺表面790的目標接觸點712來接地。 而一個類似墊片接觸點710的方形被動接觸點可設在包含一組合結構700的垂直無源元件上的導電板和路徑701的另一端。包含一組合結構750的垂直無源元件包含一薄薄的導電路徑751和一包圍導電路 徑751以作為絕緣層752的厚厚的介質。一電容器在IC元件的墊片接觸點760和位於目 標平臺表面790的目標接觸點762之間形成。藉由改變目標接觸點762的接地區域可隱性 地來調整包含一組合結構750的垂直無源元件的電容值。或者，一個類似目標接觸點762的圓圈形被動接觸點可設在包含一組合結構750 的垂直無源元件的一第一表面上，而一個類似墊片接觸點760的圓形被動接觸點可設在包 含一組合結構750的垂直無源元件的一第二表面上。電源(VCC)是通過連接至目標平臺表 面790上一電源供應(VCC)的目標接觸點761以及與IC元件的墊片接觸點760電氣接觸 的傳導路徑751來供應至IC元件(例如，供應至圖6所示的IC元件的接腳一)。圖8A及圖8B顯示使用一包含一組合結構800、850的垂直無源元件串聯連接一電 容器和一電阻器的兩個具體實施方式
。此分別包含組合結構800、850的垂直無源元件包含 兩個沿著一基本上垂直於目標平臺的第一軸堆疊的無源元件，其中電容器位於連接到一 IC 元件的墊片接觸點的組合結構頂部，而電阻器位於連接至目標平臺表面上的目標接觸點的 組合結構的底部。圖9A及圖9B顯示在一 IC元件墊片接觸點上實現的低通濾波器的實施方式，該低 通濾波器採用一包含一組合結構的垂直無源元件，以耦合至一電容951的電阻950 (RC低通 濾波器)。一包含一組合結構900的垂直無源元件包括一位於一第一表面上且用以連接 至IC上一接地的圓圈形墊片接觸點的圓圈形被動接觸點；以及一位於一第二表面上且通 過目標平臺表面上一目標接觸點接觸RC輸出的圓形被動接觸點；再加上一個電阻950，該 電阻具有一個被動接觸點連接至位於圓圈形被動接觸點中心的IC元件的墊片接觸點以及 連接至位於目標平臺表面上的目標接觸點。或者，兩個垂直無源元件可用來實現一個RC低 通濾波器，其中是使用IC元件的兩組墊片和位於目標平臺表面上且連接在一起的兩組目 標接觸點。在另一具體實施例中，垂直無源元件中的元件配置成沿著一基本上平行於目標 平臺的軸線連接在一起。儘管文中說明和描述本發明的具體實施例和應用方式，惟須了解的是本發明不限 於在此所揭露的特定構造和元件，且在不脫離本發明的精神和後附請求項所定義的範疇， 可對本發明的方法與裝置的配置、運作與細節進行各種修正、改變和變化。
權利要求
1.一種獨立電子裝置，該電子裝置用以連接一目標平臺，該目標平臺主體表面為第一 平面，其特徵在於，該電子裝置包含一第一表面，其主體與該平臺第一平面平行，並包含有第一接觸區域；一第二表面，其主體與該平臺第一平面平行，並包含有第二接觸區域；一結構，該結構耦合該第一接觸區域和該第二接觸區域，該結構電連接該第一接觸區 域和該第二接觸區域，用以形成一個或多個無源元件，且該結構垂直於該第一平面；並且該結構包含一外部絕緣側壁，該絕緣側壁至少部分圍繞該第一接觸區域和該第二接觸 區域中的一個。
2.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含電阻器、 電容器、電感器、鐵氧體磁珠、二極體裝置、絕緣體及導體至少其中之一。
3.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含有一傳 導路徑，該傳導路徑至少與一電阻器、一電容器、一電感器及一二極體裝置的其中之一耦合。
4.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含有一個 電阻器，所述電阻器至少與一電容器及一電感器的其中之一耦合。
5.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含一個電 容器，該電容器與一個電感器耦合。
6.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含一電阻 器、一電容器和一電感器。
7.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含一電阻 器、一電容器和一傳導路徑。
8.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含一電阻 器、一電感器和一傳導路徑。
9.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件包含一電容 器、一電感器和一傳導路徑。
10.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該結構所構成的幾何形狀為一圓形 橫截面、一三角形橫截面、一方形橫截面、一矩形橫截面、一菱形橫截面、一六邊形橫截面、 一八角形橫截面或一半圓形橫截面。
11.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該第一接觸區域和該第二接觸區域至 少其中之一包含一層焊錫。
12.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該第一接觸區域具有一第一形狀的橫 截面，而該第二接觸區域具有一第二形狀的橫截面。
13.如權利要求12所述的電子裝置，其特徵在於，該第一形狀不同於該第二形狀。
14.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該絕緣側壁局部圍繞該第一接觸區域 和該第二接觸區域至少其中之一。
15.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該絕緣側壁與第一平面垂直的高度小 於第一表面截面對角線長度和第二表面截面對角線長度。
16.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該第一表面和該第二表面與水平面平 行，該獨立的無源元件的主體結構與該第一表面和該第二表面垂直。
17.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該第一接觸區域包含一個或多個電極。
18.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該第二接觸區域包含一個或多個電極。
19.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件在該結構內 沿著一垂直於該第一個平面的軸線相互連接。
20.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件在該結構內 沿著一平行於該第一個平面的軸線相互連接。
21.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，所述一個或多個無源元件在該結構內 部以並聯方式接合。
22.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該目標平臺為一個印刷電路板。
23.如權利要求1所述的電子裝置，其特徵在於，該目標平臺為一個電子元件。
24.一種電子封裝，其特徵在於，該封裝包含一個基板，並設該基板主體位於第一平面，該基板含有一集成電路裝置和連接至該集 成電路裝置的多組墊片接觸點；多組無源元件，其中所述無源元件包括一第一表面，其主體與該基板第一平面平行，並包含有第一接觸區域； 一第二表面，其主體與該基板第一平面平行，並包含有第二接觸區域； 耦合該第一接觸區域和該第二接觸區域的一結構，該結構主體垂直該第一平面；且該 結構電連接該第一接觸區域和該第二接觸區域，用以實現一個或多個無源元件功能；及 多組用以與外部連接的外部接觸區域；其中該無源元件的該第一接觸區域與連接於該集成電路裝置的墊片接觸點耦合；且 該無源元件的第二接觸區域與用以與外部連接的該外部接觸區域耦合。
25.如權利要求M所述的電子封裝，其特徵在於，該封裝包含一包住該基板和所述無 源元件的絕緣模具。
26.如權利要求M所述的電子封裝，其特徵在於，該無源元件的第二接觸區域即是該 電子封裝用以與外部連接的外部接觸區域。
27.如權利要求M所述的電子封裝，其特徵在於，該墊片接觸點包含一平的金屬接觸 點、一具有一焊錫球的金屬接觸點、一金屬接腳引線、一 J形金屬引線、一海鷗翼狀金屬引 線及一個具有一導電彈性體的導電接觸點中的任何一種。
28.如權利要求M所述的電子封裝，其特徵在於，該無源元件含括一電阻器、一電容 器、一電感器、一鐵氧體磁珠或一二極體裝置。
29.如權利要求M所述的電子封裝，其特徵在於，該無源元件含括一個由一電阻器、一 電容器、一電感器、一二極體裝置和一傳導路徑中的一個或多個結合而成的組合。
30.如權利要求M所述的電子封裝，其特徵在於，該基板為一集成電路、一裸晶粒、一 堆疊晶片、一封裝裝置、一堆疊裝置、一傳感器、一光電裝置、一機電裝置、一軟性電路或一 印刷電路板。
31.如權利要求M所述的電子封裝，其特徵在於，該外部接觸區域黏有一層焊錫。
32.一種用於裝配一電子裝置的方法，其特徵在於，該方法包含以下步驟確定一個目標平臺，該目標平臺包含一目標接觸區域，其主體位於一第一平面； 確定一個電子基板，其主體位於一第二平面，該電子基板包含一基板接觸區域和一元 件，該元件包含有一電子裝置及一墊片接觸區域，其中，該基板接觸區域耦合至該墊片接觸 區域；提供一個垂直無源元件，該垂直無源元件包含含有第一接觸區域的第一表面，該第一表面主體與第二平面平行；含有第二接觸區域 的第二表面，該第二表面主體與第二平面平行；以及一個耦合至該第一接觸區域和該第二 接觸區域的結構，該結構主體垂直於該第一平面和該第二平面並電連接該第一接觸區域和 該第二接觸區域，以實現一個或多個被動功能；並且 耦合該第一接觸區域至該目標接觸區域； 耦合該第二接觸區域至該基板接觸區域； 將該基板接觸區域對準該目標接觸區域；及 耦合該電子基板至該目標平臺。
33.如權利要求32所述的方法，其特徵在於，該電子基板為一集成電路、一裸晶粒、一 堆疊晶片、一封裝裝置、一堆疊裝置、一傳感器、一光電裝置、一機電裝置或一軟性電路。
34.如權利要求32所述的方法，其特徵在於，該目標平臺包括一集成電路、一裸晶粒、 一堆疊晶片、一封裝裝置、一堆疊裝置、一傳感器、一光電裝置、一機電裝置、一軟性電路或 一印刷電路板。
全文摘要
本發明揭露一種垂直結構無源元件的裝置及其裝配方法，將無源電子元件構建成具垂直結構的製造技術。無源元件被建造成一個垂直結構，其主體與包含有一平面的目標平臺垂直，用以提供一更大的電極接觸面積和一較小的實際尺寸。此無源元件亦可直接連接到一集成電路或基板的墊片接觸點，或嵌入一封裝，以減少無源元件所佔面積，同時提高無源元件的應用效率。
文檔編號H01L21/60GK102044531SQ20101025003
公開日2011年5月4日 申請日期2010年8月9日 優先權日2009年10月14日
發明者陳拱辰 申請人:美威特工業股份有限公司