CN106132151A - 电子装置 - Google Patents

Abstract

一种电子装置，包括：具有至少一穿孔的导磁件、设于该导磁件周围及该穿孔中的线路结构、以及包覆该导磁件与该线路结构的基体，使该结构产生较高磁通量，进而增加电感量。

Description

电子装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，尤指一种具导磁件(ferromagneticmaterial)的电子装置。

背景技术

随着电子产业的蓬勃发展，电子产品也逐渐迈向多功能、高性能的趋势。为了满足半导体封装件微小化(miniaturization)的封装需求，故朝降低承载芯片的封装基板的厚度发展。电子产品能否达到轻、薄、短、小、快的理想境界，取决于芯片在高记忆容量，宽频及低电压化需求的发展，但是芯片能否持续提高记忆容量与操作频率并降低电压需求，还需要由芯片上电子电路与积体化的程度，以及作为提供电子电路信号与电源传递媒介所用的输入/输出接脚(I/O Connector)密度而定。

一般半导体应用装置，例如通讯或高频半导体装置中，常需要将电阻器、电感器、电容器及振荡器(oscillator)等多数射频(radiofrequency)被动元件电性连接至所封装的半导体芯片，以使该半导体芯片具有特定的电流特性或发出信号。

以球栅阵列(Ball Grid Array，简称BGA)半导体装置为例，多数被动元件虽安置于基板表面，而为了避免所述被动元件阻碍半导体芯片与多数焊垫间的电性连结及配置，传统上多将所述被动元件安置于基板角端位置或半导体芯片接置区域以外基板的额外布局面积上。

然而，限定被动元件的位置将缩小基板线路布局(Routability)的灵活性；同时此举需考量焊垫位置会导致所诉被动元件布设数量受到局限，不利半导体装置高度集积化的发展趋势；甚者，被动元件布设数量随着半导体封装件高性能的要求而相对地剧增，如采现有方法该基板表面必须同时容纳多数半导体芯片以及较多被动元件而造成封装基板面积加大，进而迫使封装件体积增大，亦不符合半导体封装件轻薄短小的发展潮流。

基于上述问题，遂将该多数被动元件制作成集总元件(如芯片型电感)整合至半导体芯片与焊垫区域间的基板区域上。如图1所示的半导体封装件1，其于一具有线路层11的基板10上设置一半导体芯片13及多个电感元件12，且该半导体芯片13藉由多条焊线130电性连接该线路层11的焊垫110。

然而，随着半导体装置内单位面积上输出/输入连接端数量的增加，焊线130的数量也随之提升，且一般电感元件12的高度(0.8毫米)高于该半导体芯片13的高度(0.55毫米)，故焊线130容易碰触该电感元件12而造成短路。

此外，若欲避免上述短路问题，需将该焊线130的弧度拉高并横越该电感元件12的上方，但此方式将提高焊接的困难度并增加制程复杂性，且增加该焊线130的弧线(Wire Loop)的长度，故将大幅提升该焊线130的制作成本，且该焊线130本身具有重量，若拉高的焊线130缺乏支撑，易因该焊线130本身重力崩塌(Sag)而碰触该电感元件12，因而导致短路。

又，该电感元件12为芯片型，故其所需体积大，特别是电源电路所需的电感元件12，且寄生(parasitic)效应随着该电感元件12远离该半导体芯片13而增加。

另外，以线圈型电感12’取代该电感元件12，如图1’所示，以避免上述问题，但该线圈型电感12’仅设在该基板10上，使该线圈型电感12’所产生的电感模拟值为17Nh(于2.0㎜×1.25㎜的面积上)，致使该线圈型电感12’的电感值过小而不符合需求。

因此，如何克服上述现有技术的种种问题，实已成目前亟欲解决的课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的种种缺失，本发明提供一种电子装置，可增加电感量。

本发明的电子装置包括：基体；导磁件，其嵌埋于该基体中，该导磁件具有相对的第一表面与第二表面、邻接该第一与第二表面的外侧面、及连通该第一与第二表面的至少一穿孔；以及线路结构，其设于该导磁件的第一表面、第二表面与外侧面周围并延伸入该穿孔中，使该导磁件与该线路结构能产生磁通量。

前述的电子装置中，该基体包含至少一介电层，使该导磁件嵌埋于该介电层中。

前述的电子装置中，该导磁件为铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、镍(Ni)或上述材料的合金所构成的群组的其中一者；或者，该导磁件为铁素体或铁氧体。

前述的电子装置中，该线路结构包含设于该第一表面上的第一线路层、设于该第二表面上的第二线路层、及多个连接该第一与第二线路层的导电柱，且部分该导电柱位于该穿孔中，而部分该导电柱位于该外侧面。

此外，该第一线路层具有多条第一导电迹线，且该第二线路层具有多条第二导电迹线，使同一条第一导电迹线的相对两端分别连接至不同的第二导电迹线。

又，该导电柱的高度大于或等于该导磁件的高度。例如，该第一线路层接触或分离该第一表面；或者，该第二线路层接触或分离该第二表面。

前述的电子装置中，该线路结构嵌埋于该基体中。

前述的电子装置中，该穿孔为封闭式或开放式。例如，该穿孔为开放式，且具有至少一缺口。

由上可知，本发明的电子装置中，主要藉由该线路结构环绕该具有穿孔的导磁件，使该导磁件与该线路结构产生的磁通量增加，以增加电感量，进而增加电感值。

此外，藉由该导磁件的设计，可增加单一线圈的电感值，故相较于现有无导磁件的线圈型电感，本发明可用较少的线圈数量达到相同的电感值，因而能微小化电感的体积。

附图说明

图1及图1’为现有半导体封装件的剖视示意图；

图2为本发明的电子装置的第一实施例的剖视示意图；其中，图2’为图2的局部上视图；

图3为本发明的电子装置的第二实施例的剖视示意图；

图4为本发明的电子装置的第三实施例的剖视示意图；

图5为本发明的电子装置的导磁件的另一实施例的上视示意图；以及

图6A至图6G为本发明的电子装置的导磁件的其它实施例的上视示意图。

符号说明

1 半导体封装件

10 基板

11 线路层

110 焊垫

12 电感元件

12’ 线圈型电感

13 半导体芯片

130 焊线

2,3,4 电子装置

20 基体

200 介电层

21,51,61,61’ 导磁件

21a 第一表面

21b 第二表面

21c 外侧面

21d 内侧面

210,510,610,610’ 穿孔

22 线路结构

220a,220b,320a,320b,420a,420b 导电柱

221,221’ 第一线路层

221a,221b 导电迹线

222,222’ 第一线路层

222a,222b 导电迹线

610a 缺口

H,H’,H”,L 高度。

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”、“一”、“二”及“三”等的用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图2及图2’为本发明的电子装置2的第一实施例的示意图。

如图2及图2’所示，该电子装置2包括：基体20、一导磁件21、以及围绕该导磁件21的线路结构22。

所述的基体20包含至少一介电层200(如图2所示的三层)，且该导磁件21与该线路结构22均嵌埋于该介电层200中，使该基体20包覆该导磁件21与该线路结构22。

于本实施例中，该基体20可包含内部线路(图略)及位于各该介电层200中以电性连接该内部线路的多个导电盲孔(图略)。

另外，可于该基体20上或该基体20中设置电子元件(图略)。例如，该电子元件为主动元件、被动元件或其组合者，且该主动元件为例如半导体芯片，而该被动元件为例如电阻、电容及电感。

所述的导磁件21为高磁导率(permeability)的导磁件，如铁素体(ferrite)或铁氧体；或者，该导磁件21可为铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、镍(Ni)或上述材料的合金所构成的群组的其中一者。该导磁件21具有相对的第一表面21a与第二表面21b、邻接该第一与第二表面21a,21b的外侧面21c、及连通该第一与第二表面21a,21b的穿孔210，使该导磁件21呈圆形环体，其中，该穿孔210的壁面为该导磁件21的内侧面21d。

于本实施例中，该穿孔210为封闭式，且该介电材填入该穿孔210中，使该导磁件21嵌埋于该介电层200中。

所述的线路结构22设于该导磁件21的第一表面21a、第二表面21b与外侧面21c上并延伸入该穿孔210中，以令该线路结构22与该导磁件21产生磁通量，并使该线路结构22与该导磁件21构成电感。

于本实施例中，该线路结构22包含设于该第一表面21a上的第一线路层221、设于该第二表面21b上的第二线路层222、及连接该第一与第二线路层221,222的导电柱220a,220b，且部分该导电柱220a位于该穿孔210中，而部分该导电柱220b位于该外侧面21c旁，令该第一线路层221藉由该些导电柱220a,220b电性连接第二线路层220。

具体地，该些导电柱220a,220b分布于介电层220中，且该第一与第二线路层221,222分布于介电层220上。例如，该些导电柱220a,220b为铜材，且例如作为导电盲孔(via)，并以布线(routing)制程制作于介电层220中，而该第一与第二线路层221,222为铜材并以如溅镀(Sputtering)、涂布(coating)或电镀(plating)等布线(routing)制程制作于该介电层200上，以令该第一与第二线路层221,222可电性连接该基体20的内部线路。

此外，如图2’所示，该第一线路层221具有多条第一导电迹线221a,221b，且该第二线路层222具有多条第二导电迹线222a,222b，使同一条第一导电迹线221a的相对两端分别连接不同的导电柱220a,220b，以连接至不同的第二导电迹线222a,222b。

又，该第一导电迹线221a,221b跨设于该外侧面21c与该穿孔210之间以经过该导磁件21的第一表面21a上方，且该第二导电迹线222a,222b跨设于该外侧面21c与该穿孔210之间以经过该导磁件21的第二表面21b上方，使该线路结构22构成多个线圈，如图2’所示(该第二导电迹线222a,222b以虚线表示其位于最下方而被介电层所覆盖)，令所述线圈串接成绕圈状而套设该导磁件21的环体。

另外，该导电柱220a,220b的高度H大于该导磁件21的高度L，使该第一线路层221分离该第一表面21a，且该第二线路层222接触该第二表面21b，如图2所示。

图3为本发明的电子装置3的第二实施例的剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于导电柱的相对高度，故仅说明相异处，而其它相同处不再赘述。

如图3所示，该导电柱320a,320b的高度H’等于该导磁件21的高度L，使该第一线路层221’接触该第一表面21a，且该第二线路层222接触该第二表面21b。

图4为本发明的电子装置4的第三实施例的剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于导电柱的相对高度，故仅说明相异处，而其它相同处不再赘述。

如图4所示，该导电柱420a,420b的高度H”大于该导磁件21的高度L，使该第一线路层221分离该第一表面21a，且该第二线路层222’分离该第二表面21b。

透过前述说明可知，本发明的电子装置2,3,4藉由该导磁件21具有穿孔210的设计，使该线路结构22环绕该导磁件21，而磁场将趋向于集中在低磁阻的铁磁路径(ferromagnetic path)，因而得以增加磁通量，进而增加电感量，使本发明的电感值可提高至75nH(Henry)(远大于现有技术的17nH)。

此外，本发明藉由该导磁件21具有穿孔210的设计，可增加单一线圈的电感值，故相较于现有无磁铁的线圈型电感，本发明可用较少的线圈数量达到相同的电感值。例如，现有线圈型电感需三圈线圈才能达到17nH，而本发明的线圈仅需一圈即可达到17nH。

又，本发明的电感由该线路结构22与该导磁件21所构成，故能依需求微小化电感的体积。例如，欲达到相同的电感值，本发明的线圈的圈数少于现有线圈型电感的圈数圈，因而减少电感的体积，且该导磁件21内部可无需设计线路(即纯导磁材质)，因而其体积可依需求减少，故本发明的电感符合微小化的需求。

因此，相较于现有技术，本发明的电子装置2,3,4能以更小的布设范围制作电感并产生更大的电感值。

图5为本发明的导磁件的另一实施例的剖面示意图。如图5所示，该导磁件51呈矩形环体且具有多个穿孔510，于本实施例中为两个，而使该导磁件51的上视图呈现“日”字型。当然该穿孔也可为多个，而使该导磁件的上视图呈现“田”字型。

图6A至图6G为本发明的导磁件的其它实施例的剖面示意图。

如图6A至图6C所示，该导磁件61呈矩形环体，且具有一个开放式穿孔610’，也就是该穿孔610’具有至少一缺口610a，如图6A所示的一个缺口610a、或如图6B及图6C所示的多个缺口610a(即两个)。

此外，也可如图6D及图6E所示，该导磁件61呈矩形环体并具有多个开放式穿孔610’(即两个)，该些穿孔610’具有多个缺口610a(即三个)；或者，如图6F所示，该导磁件61呈矩形环体并具有连通该些穿孔610’的一个缺口610a。

另一方面，该导磁件61’也可具有混合式穿孔，如图6G所示，该导磁件61’呈矩形环体并具有多个穿孔610,610’，其中一穿孔610为封闭式穿孔，另一穿孔610’为具有一缺口610a的开放式穿孔。

上述实施例仅用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (12)

1.一种电子装置，其特征为，该电子装置包括：

基体；

导磁件，其嵌埋于该基体中，该导磁件具有相对的第一表面与第二表面、邻接该第一与第二表面的外侧面、及连通该第一与第二表面的至少一穿孔；以及

线路结构，其设于该导磁件的第一表面、第二表面与外侧面周围并延伸入该穿孔中，使该导磁件与该线路结构能产生磁通量。

2.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，该基体包含至少一介电层，使该导磁件嵌埋于该介电层中。

3.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，形成该导磁件为铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、镍(Ni)或上述材料的合金所构成的群组的其中一者。

4.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，该导磁件为铁素体或铁氧体。

5.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，该线路结构包含设于该第一表面上的第一线路层、设于该第二表面上的第二线路层、及多个连接该第一与第二线路层的导电柱，且部分该导电柱位于该穿孔中，而部分该导电柱位于该外侧面。

6.如权利要求5所述的电子装置，其特征为，该第一线路层具有多条第一导电迹线，且该第二线路层具有多条第二导电迹线，使同一条第一导电迹线的相对两端分别连接至不同的第二导电迹线。

7.如权利要求5所述的电子装置，其特征为，该导电柱的高度大于或等于该导磁件的高度。

8.如权利要求5所述的电子装置，其特征为，该第一线路层接触或分离该第一表面。

9.如权利要求5所述的电子装置，其特征为，该第二线路层接触或分离该第二表面。

10.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，该线路结构嵌埋于该基体中。

11.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，该穿孔为封闭式或开放式。

12.如权利要求11所述的电子装置，其特征为，该穿孔为开放式且具有至少一缺口。