帶電容器的集成電路封裝的製作方法
2023-06-05 21:19:06 4
專利名稱：帶電容器的集成電路封裝的製作方法
背景技術：
本發明涉及帶電容器的集成電路封裝。
例如，去耦電容器用於濾掉在計算機電路中由電源寄生電感和電容產生的噪聲。去耦電容器也可以用於阻尼電路系統的瞬變，例如，當處理器關電或加電時的電壓過衝或突降現象。
去耦電容器也用於給管心的「熱點」提供補充電流，該熱點位於需要大量電流的部分電路管心。
去耦電容器對電源系統瞬變的響應時間可能受去耦電容器和該管心之間阻抗(例如，電感和電阻)的限制。
去耦電容器可以表面貼裝到安裝有管心的封裝上。工業上的趨勢是減少設備尺寸，並增加封裝密度。所以，表面貼裝電容可用的實際封裝區日益變小。
附圖簡述
圖1是安裝到帶有電容器的一種封裝的管心橫截面圖；圖2A-2B是電容器透視圖；圖3是一個封裝內的電容器透視圖；圖4是一個封裝的部分平面視圖，該封裝含有多個電容器；圖5是一個封裝的部分平面視圖，該封裝含有多個電容器。
發明詳述如圖1所示，封裝32包含第一面38和第二面40。管心30安裝在封裝32的第一面38上。管心30包含矽襯底或其他半導體襯底，在該襯底上可以製造集成電路的兩種主動和被動元件。通過管心凸塊34，管心30由通孔36支撐並電連接到封裝32內的通孔36，該管心凸塊34用作電觸點。可以使用其他電連接，而不是管心凸塊34，例如導線。通孔36穿過封裝32並將管心凸塊34電連接到封裝32裡內電容器10上的觸點12。
例如，電容器10可以是低電阻，低電感，多層瓷片(MLCC)電容器。MLCC電容器內部結構通常包括互相絕緣的多層導電層。每層導電層通常連接到電容器10上具有給定極性的所有觸點12。相鄰導電層通常連接到相反極性的觸點上。
電容器10可以具有工業標準波形因數，它認別電容器的幾何尺寸，形狀，和重量。可以使用其他類型電容器。
小孔一般鑽透封裝32材料。小孔壁可以鍍上金屬，並用非導電環氧樹脂填充，以形成通孔36。替代地，小孔也可完全用導電材料填充，以形成通孔36。通孔36提供使電流流過封裝32的導電通路。
電容器10在兩側面中的每個側面可以有4個觸點12，如所示的，總共有8個觸點。每個觸點12完全跨越電容器10的兩個側面20，24中的一個側面(見圖2A和2B)。觸點12也部分地跨越電容器10的頂面14和底面16。
跨越側面20，24的每個觸點12的部分15與鄰近於管心凸塊34的第一封裝面38和鄰近封裝凸塊42的第二封裝面40平行。封裝凸塊42是電觸點，用作電源Vss和Vcc的連接點。其他導電連接，例如導線，可以用於替代封裝凸塊42。
跨越電容器10側面20，24中一個側面的每個觸點12的部分15表面區域，可以大於跨越電容器10頂面14或底面16的觸點12的部分13，17的表面區域。這樣，多個通孔36也能夠在跨越電容器10側表面20，24的每個觸點12的部分15終止。多個通孔36能夠並行連接，以在每個管心凸塊34，電容器10上每個觸點12和每個封裝凸塊42之間建立低阻抗連接，如參考圖3詳細描述的。
雖然所描述的例子能夠用在互補金屬氧化物半導體(CMOS)應用中，可以使用其他電壓和電壓組合。例如，門電路斷開邏輯(GTL)應用中，使Vss和地連接到封裝凸塊42。
圖1所述的封裝32包括核心層44，4層積累層46，2塊導電平面48和填膠部分(underfill)50。封裝內不同層和元件的設計和排列能夠改變。例如，封裝32可以含有不至一層核心層44。核心層44通常是一種預製的，增強的環氧樹脂材料，但可以包含其他材料。
封裝32可以含有或多或少的積累層46。積累層46是由與核心層44材料相類似的一種材料形成。積累層46通常不是預製的，但可以在預製的核心層44上由下列環氧樹脂製成。
封裝可以含有一個或多個金屬導電平面48。圍在電容器10四周的填膠部分50可以是一種環氧基材料並具有抵抗破裂的能力。
圖2A和2B描述在如上所述的封裝32內提供的電容器例子。電容器10A具有標準波形因數和8個交替極性觸點12。術語「交替極性」意指每個觸點12的極性與相鄰觸點12的極性不同。例如，一個觸點可以連接到5伏電源，而一個相鄰觸點或許連接到一個接地點。
如圖2B所述，電容器10B包括14個交替極性觸點12。在這個例子中，端蓋26和28也用作觸點。
電容器可以含有或多或少的觸點12，並在觸點12間可以具有不同的間隔。單個電容器上相鄰觸點12通常含有不同極性，觸點12通常排列在電容器相對的側面。電容器體11通常由陶瓷構成，但也可由其他材料構成。
如圖3所示，每個觸點12連接到3個通孔36。每組3個通孔36在單個觸點12的一端開始，並在單個管心凸塊34或單個封裝凸塊42終止。一般，一個或多個通孔36可以平行地連接在電容器10的每個觸點12和每個管心凸塊34或封裝凸塊42之間。
在一個特殊觸點12和一個特殊管心凸塊34或封裝凸塊42之間按這種方式連接的通孔36的最多個數取決於每個通孔的尺寸，觸點12的外部表面區域，以及特殊管心凸塊34或封裝凸塊42的外部表面區域。術語「外部表面區域」指的是觸點12，管心凸塊34，或封裝凸塊42部分的表面積，該表面區域實際上垂直於一個或多個通孔36並在它們通路中，這些通孔在該點上終止。圖1和圖3的排列為觸點12提供相對較大的外部表面區域。這樣，更多的通孔36能夠在每個觸點12終止。
如圖4所示，封裝32A含有並排排列的多個電容器10K，10L，...10Z。能夠排列任意數量的電容器10K，10L...10Z，如所示的。由虛線所示的管心30安裝在該封裝32A上。
由填膠部分50材料和/或核心材料44使每個電容器10K，10L...10Z的觸點12與相鄰電容器的觸點12電絕緣。替代地，金屬條52可以在核心材料44和填膠部分50直接形成，以電連接相鄰電容器的觸點12，例如為電容器10K和10L所示的，在電容器10K和10L的相對側面上能夠形成類似連接。那樣，相鄰電容器10K和10L能夠並行連接。
附加通孔36可以直接在金屬條52上終止。這進一步增加將通孔36連接到觸點12可用的外部表面區域。
圖4封裝排列允許電容器10K，10L...10Z按這樣一種方式排列成行，使許多電容能夠安裝在特定尺寸封裝32A內，並能為該特定封裝尺寸獲得相當大的電容。
如圖5所示，替代實施例可以包括按行60A，60B...60K和列70A...70B排列的電容器10。
封裝32可以提供一個或多個下列優點電源連接和管心或其他可變電負載之間的較大的電容，較低的電感和較低的電阻，及改善電源系統對電源系統瞬變事件的響應。
能夠達到改善的電源系統穩定性和較好的總功率完整性。該封裝也可以在相當小的空間提供大電容值。能夠製造較小的元件，導致空間利用率更高。
該封裝32能夠在電容器和管心之間提供相當低的等效串聯電感(ESL)和相當低的等效串聯電阻(ESR)的導電通路。此外，因為需要提供特定電容所需的材料量料較小，可以減少單位電容的成本。
此外，因為該封裝能夠併入工業標準，容易得到元件，製造該封裝32相對簡單。
其他實施方式屬於下面權利要求的範疇內。
權利要求
1.一種裝置，其特徵在於，包括一種封裝，含有第一表面和暴露在所述第一表面上的第一個外部導電觸點；一個電容器，在所述封裝內，所述電容器含有第一導電觸點，暴露在所述電容器第一表面；所述第一導電觸點的第一部分，跨越所述電容器的所述第一表面寬度，所述電容器的所述第一表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面；及第一導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分連接到所述外部導電觸點。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括第一導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分並行地連接到所述第一個外部導電觸點。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分連接到暴露在所述封裝第二表面的第一個外部導電觸點，所述封裝所述第二表面實際上並行於所述封裝的所述第一表面。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將所述電容所述導電觸點的所述第一部分並行地連接到暴露在所述封裝第二表面的第一個外部導電觸點，所述封裝的所述第二表面實際上並行於所述封裝的所述第一表面。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器第二表面的第二導電觸點的第一部分連接到暴露在所述封裝所述表面的第二個外部導電觸點，所述電容器的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器第二表面的第二導電觸點的第一部分並行地連接到暴露在所述封裝所述第一表面上的第二個外部導電觸點，所述電容器的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器第二表面的第二導電觸點第一部分連接到暴露在所述封裝第二表面上的第二個外部導電觸點，所述封裝的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面，所述電容器的所述第二表面在所述電容器所述第一表面的對面。
8.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器第二表面的第二導電觸點的第一部分並行地連接到暴露在所述封裝的第二表面上的第二個外部導電觸點，所述封裝的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面，所述電容器的所述第二表面在所述電容器所述第一表面的對面。
9.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括實際上與所述電容器的所述第一和第二表面垂直的第三和第四表面，並且所述電容器的每個觸點含有覆蓋在所述電容器所述第三表面至少一部分上的第二部分，和覆蓋在所述電容器所述第四表面至少一部分上的第三部分。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述電容器每個觸點的所述第二和第三部分分別含有的表面區域小於所述觸點所述第一部分的表面區域。
11.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述電容器含有工業標準波形因數。
12.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述電容器包括一個多層瓷片電容器。
13.一種裝置，其特徵在於，包括一種封裝，具有第一表面；一個管心，具有第一個導電管心觸點，該觸點最貼近所述封裝的所述第一表面；一個電容器，位於所述封裝內，所述電容器具有暴露在所述電容器所述第一表面上的第一導電觸點，跨越所述電容器所述第一表面寬度的所述第一導電觸點的第一部分，所述電容器的所述第一表面實際上並行於所述封裝的所述第一表面；及第一導電通路，將所述電容器所述導電觸點的所述第一部分連接到所述第一個導電管心觸點。
14.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第一導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分平行地連接到所述第一個導電管心觸點。
15.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分連接到電源。
16.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分並行地連接到電源。
17.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分連接到暴露在所述封裝第二表面上的第一個外部導電觸點，所述封裝的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面。
18.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器第二表面寬度的第二導電觸點的第一部分連接到所述管心的第二導電觸點，所述管心的所述第二導電觸點暴露在所述封裝所述第一表面上，所述電容器的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面。
19.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器的所述第二表面寬度的第二導電觸點的第一部分並行地連接到所述管心的第二導電觸點，所述管心的所述第二導電觸點暴露在所述封裝的所述第一表面，所述電容器的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面。
20.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器的所述第二表面寬度的第二導電觸點連接到電源，所述電容器的所述第二表面實際上平行於所述封裝的所述第一表面。
21.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器的所述第二表面寬度的第二導電觸點的第一部分並行地連接到電源，所述電容器的所述第二表面實際上並行於所述封裝的所述第一表面。
22.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將跨越所述電容器所述第二表面寬度的第二導電觸點的第一部分連接到暴露在所述封裝第二表面的第二個外部導電觸點，所述封裝的所述第二表面實際上並行於所述封裝的所述第一表面。
23.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述電容器包括實際上垂直於所述電容器所述第一和第二表面的第三和第四表面，並且所述電容器的每個觸點具有覆蓋在所述電容器所述第三表面至少一部分的第二部分，以及覆蓋在所述電容器所述第四表面至少一部分的第三部分。
24.如權利要求23所述的裝置，其特徵在於，所述電容器每個觸點的所述第二和第三部分分別具有的表面區域小於所述觸點所述第一部分的表面區域。
25.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述電容器的所述第一和第二導電觸點連接至不同電壓。
26.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括所述電容器所述第一表面上的導電觸點和所述電容器所述第二表面上的導電觸點，其中，一些觸點連接至第一個電壓，而一些觸點連接至第二個電壓。
27.一種裝置，其特徵在於，包括一種封裝，具有第一表面；一個管心，具有暴露在所述封裝所述第一表面的導電觸點；電容器，並排地排列在所述封裝內，每個電容器含有暴露在所述電容器第一表面的第一導電觸點，和暴露在所述電容器第二個相對表面的第二導電觸點，每個電容器上的每個導電觸點分別具有跨越所述電容器所述第一或第二表面寬度的第一部分，每個電容器的所述第一和第二表面基本上平行於所述封裝的所述第一表面；及第一導電通路，將每個電容器所述第一導電觸點的所述第一部分連接到所述管心上所述導電觸點中至少一個導電觸點。
28.如權利要求27所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將每個電容器的所述第一導電觸點的所述第一部分連接到電源。
29.如權利要求27所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將每個電容器的所述第二導電觸點的所述第一部分連接到所述管心所述導電觸點中至少一個導電觸點。
30.如權利要求27所述的裝置，其特徵在於，包括第二導電通路，將每個電容器的所述第二導電觸點的所述第一部分連接到電源。
全文摘要
一種裝置，包括含有第一表面和暴露在所述第一表面上的外部導電觸點的封裝。電容器在所述封裝內。所述電容器具有暴露在所述電容器第一表面的第一導電觸點。所述第一導電觸點的第一部分跨越所述電容器的所述第一表面寬度。所述電容器的所述第一表面基本上平行於所述封裝的所述第一表面。第一導電通路，將所述電容器所述第一導電觸點的所述第一部分連接到鄰近封裝第一表面的第一導電觸點。
文檔編號H01L23/64GK1547774SQ02807091
公開日2004年11月17日 申請日期2002年2月11日 優先權日2001年3月23日
發明者D·G·菲格羅亞, D·馬利克, J·P·羅德裡格斯, D G 菲格羅亞, 羅德裡格斯 申請人:英特爾公司