DE112016005821T5

DE112016005821T5 - Bausteininduktivität mit spiralförmiger durchkontaktierung

Info

Publication number: DE112016005821T5
Application number: DE112016005821.7T
Authority: DE
Inventors: William LAMBERT; Mihir K. Roy; Mathew J. Manusharow; Yikang Deng
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-09-06
Also published as: US11608564B2; US20210304952A1; US20170178786A1; US10163557B2; WO2017105789A1; US20190051447A1; US10998120B2

Abstract

Hier werden Vorrichtungen und Verfahren gezeigt, die eine Durchgangsinduktivität für einen elektronischen Baustein aufweisen. Beispiele der Durchgangsinduktivität weisen ein Substrat auf, das zumindest eine Substratschicht aufweist. Jede Substratschicht weist eine dielektrische Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche auf. Eine in die dielektrische Schicht eingeschlossene Öffnung erstreckt sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche. Die Öffnung weist eine Öffnungswand von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche auf. Eine leitfähige Schicht ist auf der ersten Oberfläche, der zweiten Oberfläche und der Öffnungswand aufgetragen. Zumindest eine Windung ist aus der leitfähigen Schicht ausgeschnitten und an der Öffnungswand befindlich.

Description

PRIORITÄTSANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht Priorität vor US-Patentanmeldung Seriennummer 14/973,115, eingereicht am 17. Dezember 2015, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Dieses Dokument bezieht sich allgemein, aber nicht als Einschränkung, auf elektronische Bausteine, wie etwa auf induktive Elemente aufweisende elektronische Bausteine.
HINTERGRUND
Elektronische Bausteine, wie etwa integrierte Schaltungsbausteine, können eine Induktivität aufweisen. Die Induktivität kann in einer Schaltung verwendet werden, um die Spannung einer Stromversorgung auf eine Betriebsspannung der integrierten Schaltung zu verringern oder zu erhöhen. Spannungsregelungskomponenten können in dem integrierten Schaltungsbaustein eingeschlossen sein, um, beispielsweise, die Leistungseffizienz zu erhöhen oder die Kosten der integrierten Schaltung zu verringern sowie den Platz zu verringern, der durch den Spannungsregler belegt wird. Einige Elektronikbausteine weisen Induktivitäten am Boden des Bausteins (z. B. den unteren Aufbauschichten eines Substrats) zur Spannungsregelung auf. Die Oberfläche des Bausteins kann begrenzt sein, da es einen Bedarf an kleineren integrierten Schaltungen gibt. Insbesondere kann die Oberfläche am Boden der integrierten Schaltung, der Seite der integrierten Schaltung, die auf einer Leiterplatte montiert wird, beispielsweise, aufgrund der Notwendigkeit von Anschlüssen für Oberflächenmontage, Kugelgitteranordnungen oder ähnliches begrenzt sein. In einigen Beispielen weist der Baustein eine flache, kreisförmige spiralige Induktivität zur Spannungsregelung auf. Die flache kreisförmige spiralige Induktivität kann eine große Oberfläche auf dem Baustein erfordern. Zusätzlich kann die flache kreisförmige spiralige Induktivität auf Produzieren von niedrigen Induktivitätswerten begrenzt sein und kann in größeren integrierten Schaltungsbausteinen schwierig zu skalieren sein. In einigen Beispielen können Induktivitätswindungen auf mehreren Kupferschichten innerhalb eines Substrats des Bausteins positioniert sein. Beispielsweise kann jede Windung auf einer einzelnen Schicht positioniert und mittels einer Durchkontaktierung (d. h. einer elektronischen Leiterbahninduktivität) mit einer oder mehreren angrenzenden Windungen verbunden sein. Dieser Typ von Induktivität kann eine oder mehrere Kupferschichten des Substrats und manchmal viele Schichten belegen, um mehrere Windungen zu bilden.
Figurenliste
In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind, können ähnliche Bezugszeichen ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten beschreiben. Ähnliche Bezugszeichen mit unterschiedlichen Buchstabensuffixen können unterschiedliche Instanzen ähnlicher Komponenten darstellen. Die Zeichnungen stellen allgemein, als Beispiel, aber nicht als Einschränkung, verschiedene im vorliegenden Dokument erörterte Ausführungsformen dar.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Durchgangsinduktivität gemäß einem Beispiel.
2 ist eine Querschnittsansicht der Durchgangsinduktivität gemäß einem Beispiel.
3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines beispielhaften elektronischen Bausteins, eine Durchgangsinduktivität innerhalb eines mehrere elektrische Kontakte aufweisenden Substrats aufweisend.
4 ist ein Beispiel der Durchgangsinduktivität, einen innerhalb einer Öffnung der Durchgangsinduktivität positionierten magnetischen Kern aufweisend.
5 ist ein Diagramm eines Verfahrens zum Fertigen der Durchgangsinduktivität gemäß einem Beispiel.
6 zeigt eine beispielhafte Anordnung von mehreren in einem elektronischen Baustein eingeschlossenen Durchgangsinduktivitäten.
7 ist ein Diagramm einer beispielhaften elektronischen Vorrichtung, die die Durchgangsinduktivität aufweist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen stellen spezifische Ausführungsformen ausreichend dar, um es Fachleuten zu ermöglichen, sie zu praktizieren. Andere Ausführungsformen können strukturelle, logische, elektrische, prozessuale und andere Änderungen umfassen. Teile und Merkmale einiger Ausführungsformen können in solche anderer Ausführungsformen eingeschlossen oder für diese ersetzt sein. In den Ansprüchen dargelegte Ausführungsformen umschließen alle verfügbaren Äquivalente dieser Ansprüche.
Elektronische Bausteine, wie etwa integrierte Schaltungen (ICs), einschließlich integrierte Spannungsregler (IVRs, Integrated Voltage Regulators) weisen eine oder mehrere Induktivitäten (z. B. eine Hochfrequenzinduktivität) auf. In einigen Beispielen kann die Induktivität eine Luftkerninduktivität (ACI, Air Core Inductor) aufweisen, wie etwa eine oberflächenmontierte ACI, eine planare spiralförmige ACI oder eine auf einer oder mehreren Schichten eines Substrats befindliche Windungen aufweisende und mittels Durchkontaktierungen verbundene Induktivität. In einigen Beispielen weist die ACI einen dielektrischen Kern auf. Zum Beispiel einen dielektrischen Kern mit der gleichen oder einer ähnlichen relativen magnetischen Permeabilität wie Luft (d. h. einer magnetischen Permeabilität von etwa 1,0). Platzieren der ACI kann aufgrund einer begrenzten Oberfläche auf der Platzierungsseite des elektronischen Bausteins in einigen elektronischen Bausteinen schwierig sein. Beispielsweise können LGA-Kontakte (Land Grid Array) oder Kugelgitteranordnungskontakte (BGA, Ball Grid Array) spezifische Positionen auf der Platzierungsseite (Kontaktseite) des elektronischen Bausteins erfordern. Ferner kann Signalführung (z. B. Eingangs- und Ausgangssignale, Stromversorgung, andere elektrische Signale) ebenfalls auf der Platzierungsseite des elektronischen Bausteins erforderlich sein. In einigen elektronischen Bausteinen gibt es auf der Platzierungsseite des elektronischen Bausteins möglicherweise keine ausreichende Oberfläche für die ACI. Darüber hinaus können ACIs niedrige Induktivitätswerte haben und für Bausteine, einschließlich eines Dies mit einer Merkmalsgröße von 14 nm oder weniger, schwierig zu skalieren sein. Beispielsweise kann eine verfügbare Fläche zum Konstruieren der ACI innerhalb des Substrats des elektronischen Bausteins einschließlich eines Dies mit einer Merkmalsgröße von 14 nm reduziert sein im Vergleich zu einer entsprechenden Fläche in einem elektronischen Baustein einschließlich eines Dies mit einer größeren Merkmalsgröße (z. B. Merkmalsgröße von 22 nm oder größer).
Die Vorrichtung und das Verfahren, die hier erörtert werden, können eine Induktivität aufweisen, wie etwa eine Durchgangsinduktivität, gebildet innerhalb einer Durchkontaktierung (PTH, Plated Through-Hole) eines Substrats oder einer Substratschicht. Eine leitfähige Schicht (z. B. Kupfer) innerhalb der PTH kann in eine spiralförmige Struktur geformt werden durch einen Windungsschneider, der dazu ausgelegt ist, die spiralförmige Struktur zu produzieren. In einem oder mehreren Beispielen kann die Durchgangsinduktivität eine ACI sein. Optional kann die Durchgangsinduktivität mit einem Material gefüllt sein, einschließlich magnetischer Partikel, die darin suspendiert sind, um eine Magnetkerninduktivität (MCI, Magnetic Core Inductivity), wie etwa eine Durchgangs-Magnetkerninduktivität, zu bilden. Der magnetische Kern kann den Induktivitätswert der Durchgangsinduktivität erhöhen. In einigen Beispielen kann die MCI einen magnetischen Kern mit einer magnetischen Permeabilität einschließlich 3, 5, 100, 200 oder ähnlich aufweisen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Durchgangsinduktivität 100 gemäß einem Beispiel. Die Durchgangsinduktivität 100 kann eine dielektrische Schicht 102 aufweisen. Eine erste dielektrische Schicht kann eine erste Oberfläche 104 und eine zweite Oberfläche 106 aufweisen. Die zweite Oberfläche 106 kann auf der der ersten Oberfläche 104 gegenüberliegenden Seite befindlich sein. Eine Öffnung 112 kann innerhalb der dielektrischen Schicht 102 befindlich sein, um beispielsweise einen Durchgang in der dielektrischen Schicht 102 zu bilden. Die Öffnung 112 kann durch eine beliebige Anzahl von Prozessen, einschließlich unter anderem Bohren, Laserschneiden, Stanzen, Ätzen, Einformen der Öffnung 112 in die dielektrische Schicht 102 oder ähnliches gebildet sein. Die Öffnung 112 kann eine Öffnungswand 114 aufweisen, die sich von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 der dielektrischen Schicht 102 erstreckt. In einem Beispiel kann die Öffnung einen Durchmesser von 100, 250, 400, 700, 1000 Mikrometer oder ähnlich aufweisen. Eine leitfähige Schicht 108 kann auf der dielektrischen Schicht 102 aufgetragen sein. Beispielsweise kann die leitfähige Schicht 108 auf der gesamten oder einem Teil der ersten Oberfläche 104, der zweiten Oberfläche 106 und der Öffnungswand 114 aufgetragen sein. Beispielsweise kann die leitfähige Schicht eine Durchkontaktierung in der dielektrischen Schicht 102 aufweisen.
Die dielektrische Schicht 102 kann dielektrische Eigenschaften aufweisen, um elektrische Leitfähigkeit zwischen einer oder mehreren leitfähigen Schichten oder Komponenten zu verhindern. In einem Beispiel kann die dielektrische Schicht 102 im Wesentlichen starr sein, wie etwa eine Leiterplatte. Beispielsweise kann das Material der dielektrischen Schicht 102 Glasepoxid (z. B. FR-4, CEM-3, G-10 oder andere), Bismaleimid-Triazin-Epoxid, silikagefülltes Epoxid, Cyanatester, Polyimid, Polytetrafluorethylen (PTFE), Mylar (biaxial ausgerichtetes Polyethylenterephthalat), Polyesterfolie, Polyethylenterephthalat (PET), Berylliumoxid, Aluminium, Keramik, Porzellan, Glimmer, Glas, Glasgewebe, vorimprägnierte Fasern, andere Metalloxide, andere Kunststoffe oder ähnliches aufweisen. Die Dicke der dielektrischen Schicht 102 kann, unter anderem, 0,50 mm, 1,0 mm, 3,0 mm, 10,0 mm oder ähnliches aufweisen.
In einem Beispiel kann die dielektrische Schicht 102 ein flexibles Material aufweisen, wie etwa eine dielektrische Schicht 102 aus einer flexiblen Leiterplatte. Optional kann eine Versteifung zur mechanischen Unterstützung die flexible Leiterplatte stützen. Beispielsweise kann die Versteifung an, angrenzend an oder rund um die Position der Durchgangsinduktivität 100 befindlich sein. Mechanische Unterstützung kann das Risiko von Beschädigung der leitfähigen Schicht 108 reduzieren. Die Materialien der flexiblen Leiterplatte können Polyester, Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid (PI), Polyethylennapthalat (PEN), Polyetherimid (PEI), Fluorpolymere (z. B. FEP), Copolymere oder ähnliches aufweisen. Die Dicke der dielektrischen Schicht 102 der flexiblen Leiterplatte kann 0,012 mm bis 1,3 mm aufweisen.
Die leitfähige Schicht 108 kann, unter anderem, bleihaltiges Lot (Zinn/Blei), bleifreies Lot (Zinn/Kupfer), stromlose Vernickelung mit Tauchgold (ENIG, Electroless Nickel Immersion Gold) (Nickel, Kupfer, Gold), Weichgold, Hartgold, Tauchsilber, Tauchgold, Tauchzinn, leitfähige Tinte oder ähnliches aufweisen. In einem Beispiel kann die leitfähige Schicht 108 mit einem organischen Oberflächenschutzmittel bedeckt sein, um Oxidation zu verringern. In einem Beispiel kann die leitfähige Schicht ein kupferplattiertes Laminat (CCL, Copper Clad Laminate) aufweisen. In einem Beispiel kann die leitfähige Schicht auf der ersten Oberfläche 104 und der zweiten Oberfläche 106 ein gewalztes leitfähiges Material (z. B. Kupfer) oder ein elektroplattiertes leitfähiges Material, wie vorher beschrieben, aufweisen. In einem Beispiel kann die leitfähige Schicht 108 an der Öffnungswand 114 ein elektrisch aufgetragenes oder elektroplattiertes leitfähiges Material aufweisen. Die leitfähige Schicht 108 kann eine Gesamtdicke von einschließlich, unter anderem, 8,0-250,0 Mikrometern aufweisen. In einem Beispiel kann die leitfähige Schicht 36 Mikrometer dick sein.
In einem Beispiel kann zumindest eine Windung 110 an der Öffnungswand 114 positioniert sein. Wie im Beispiel aus 1 gezeigt, kann die Durchgangsinduktivität 100 mehrere Windungen 110 aufweisen, wie etwa mehrere Windungen 110, die in einer spiralförmigen Form angeordnet sind. Jede Windung 110 kann eine oder mehrere Umdrehungen rund um die Öffnung 112 aufweisen. Die spiralförmige Form kann ein erstes Ende auf der ersten Oberfläche 104 und ein zweites Ende auf der zweiten Oberfläche 106 aufweisen. In einem Beispiel kann die Öffnung 112 zwei oder mehr Durchgangsinduktivitäten 100, beispielsweise in einer doppelt-spiralförmigen Form aufweisen. Mit anderen Worten, die leitfähige Schicht 108, die sich auf der ersten Oberfläche 104 befindet, kann zwei unabhängige elektronische Schaltungen (z. B. eine erste Schaltung und eine zweite Schaltung) aufweisen. Die leitfähige Schicht 108, die sich auf der zweiten Oberfläche 106 befindet, kann entsprechende Teile der ersten und zweiten Schaltung der auf der ersten Oberfläche befindlichen leitfähigen Schicht 108 aufweisen. Die erste elektronische Schaltung kann eine erste Windung 110 aufweisen, die die Öffnungswand 114, beispielsweise, in zumindest einer Umdrehung der Öffnung 112 von der ersten Schaltung der ersten Oberfläche 104 zur ersten Schaltung der zweiten Oberfläche 106 umkreist. In ähnlicher Weise kann die zweite elektronische Schaltung eine zweite Windung 110 aufweisen, die die Öffnungswand 114, beispielsweise, in zumindest einer Umdrehung der Öffnung 112 von der zweiten Schaltung der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Schaltung der zweiten Oberfläche 106 umkreist. Die Durchgangsinduktivität 100 kann dazu ausgelegt sein, eine oder mehrere Windungen 110 aufzuweisen, die eine oder mehrere Drehungen (d. h. Umdrehungen) aufweisen, die aufgrund der Position der Windungen 110 innerhalb der Öffnung 112 einen relativ kleinen Betrag der Oberfläche (z. B. Fläche auf der ersten Oberfläche 104 oder zweiten Oberfläche 106) auf der dielektrischen Schicht 102 belegen. Die spiralförmige Form der einen oder mehreren Windungen 110 kann auch höhere Induktivitätswerte als planare Windungen (z. B. Windungen, die auf einer flachen Oberfläche liegen und sich mit einem zunehmenden Radius um einen Windungsmittelpunkt drehen) erzeugen.
In einem Beispiel kann die Windung 110 aus der an der Öffnungswand 114 positionierten leitfähigen Schicht 108 geschnitten werden. Eine ganze Dicke der leitfähigen Schicht 108 kann von der Öffnungswand 114 entfernt (z. B. geschnitten) werden, um die eine oder mehreren Windungen 110 zu bilden. Die aus der leitfähigen Schicht 108 geschnittene Windung 110 kann durch Markierungen, die durch das Schneidwerkzeug an der Windung 110 gelassen wurden, identifizierbar sein. Diese identifizierbaren Markierungen können, unter anderem, Rattermarken, Zufuhrmarkierungen, Restbelastungsmarkierungen, Kaltumformung, Phasentransformation, Mikrorisse, hängende Späne, Oberflächenrauigkeit oder ähnliches aufweisen. Die auf der ersten Oberfläche 104, der zweiten Oberfläche 106 oder beiden positionierte leitfähige Schicht 108 kann ein Eintritts- oder Austrittsmerkmal am Beginn oder Ende der Windung 110 aufweisen, wo ein Schneidwerkzeug einen Schneidpfad zum Bilden der einen oder mehreren Windungen 110 begonnen oder beendet hat.
2 stellt einen beispielhaften Querschnitt der Durchgangsinduktivität 100 dar (positioniert bei 2-2, wie in 1 gezeigt). Wie bereits erörtert, weist die Durchgangsinduktivität 100 die dielektrische Schicht 102 auf. Die leitfähige Schicht 108 ist auf der oberen Oberfläche 104, der unteren Oberfläche 106 und an der Öffnungswand 114 gezeigt. Die leitfähige Schicht 108 ist zum Zwecke der Veranschaulichung als eine feste Schicht in 2 gezeigt. Die leitfähige Schicht 108 kann in anderen Beispielen in ein komplexeres Layoutkonzept geätzt (oder anderweitig angeordnet) sein.
Eine oder mehrere Windungen 110 können an der Öffnungswand 114 positioniert sein. Beispielsweise können die eine oder mehreren Windungen 110 die Öffnungswand von der leitfähigen Schicht 108 auf der ersten Oberfläche 104 zur leitfähigen Schicht 108 auf der zweiten Oberfläche 106 in zumindest einer Umdrehung der Öffnung 108 umkreisen. Die eine oder mehreren Windungen 110 können aus der an der Öffnungswand 114 positionierten leitfähigen Schicht 108 geschnitten werden. Das Beispiel aus 2 zeigt mindestens zwei Umdrehungen der entlang der Öffnungswand 114 positionierten Windung 110. In einem Beispiel kann die Windung 110, unter anderem, eine spiralförmige Form aufweisen. Beispielsweise kann die Windung 110 eine durchgehende spiralförmige Form aufweisen, die sich entweder von der ersten Oberfläche 104 oder der zweiten Oberfläche 106 oder von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 erstreckt. Die spiralförmige Form kann, unter anderem, eine Steigung von 100, 160, 220, 260, 300, 400, 600 µm oder ähnlich aufweisen. Die Windung 110 kann eine Breite einschließlich, unter anderem, von 50, 100, 150, 200, 400 µm, oder eine andere Breite aufweisen. In einem Beispiel kann die Windung 110 eine Form mit einer nicht-gleichförmigen Steigung von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 aufweisen. Beispielsweise kann eine erste Windung 110 teilweise rund um die Öffnungswand 114 bei einem ersten Abstand von der ersten Oberfläche 104 positioniert sein. Eine zweite Windung 110 kann mit der ersten Windung 110 verbunden sein. Die zweite Windung 110 kann einen zweiten Abstand von der ersten Oberfläche 104 aufweisen. In einem Beispiel kann die Durchgangsinduktivität 100 mehrere Windungen 110 aufweisen, die jeweils einen Abstand von der ersten Oberfläche 104 aufweisen, der zu einer angrenzenden Windung 110 versetzt ist. Anders gesagt, die eine oder mehreren Windungen 110 können in einer stufenweisen Progression angeordnet sein, die sich zumindest von der ersten Oberfläche 104, der zweiten Oberfläche 106 oder beiden erstreckt.
Die Windung 110 kann dazu ausgelegt sein, einen elektromagnetischen Fluss zu erzeugen als Ergebnis eines Stroms, der durch die eine oder mehreren Windungen 110 der Durchgangsinduktivität 100 fließt. Beispielsweise kann die Durchgangsinduktivität 100 eine Luftkerninduktivität (ACI) aufweisen. In einigen Beispielen kann die Durchgangsinduktivität 100 in einen Abwärtswandler, Spannungsregler, integrierten Spannungsregler (IVR), Hochfrequenzfilter, Phasenregelschleifenfilter (PLL, Phase-Locked Loop) oder ähnliches integriert sein. Beispielsweise kann die Durchgangsinduktivität 100 eine Eingangsspannung und einen Eingangsstrom aufweisen. Eine Ausgangsspannung der Durchgangsinduktivität 100 kann innerhalb eines Bereichs von Ausgangsspannungen gehalten werden. Beispielsweise kann die Ausgangsspannung der Durchgangsinduktivitäten kleiner als 0,9 Volt, 1,8 Volt oder eine andere Schwellenspannung sein. Der Ausgangsstrom kann entsprechend den Anforderungen der Schaltung schwanken. In einem Beispiel kann sich der Ausgangsstrom erhöhen, verringern oder konstant bleiben, gemäß einer Rückkopplungsschleife innerhalb der Schaltung. Ein Strom 204, der durch die eine oder mehreren Windungen 110 fließt, kann einen elektromagnetischen Fluss 202 in einer Richtung senkrecht zu der einen oder den mehreren Windungen 110 erzeugen. In einem Beispiel kann die Durchgangsinduktivität 100 einen Qualitätsfaktor (Q-factor) von 5, 8, 10 oder größer (bei 100 MHz) aufweisen. In einem Beispiel kann die Durchgangsinduktivität 100 Induktivitätswerte (AC) von 1, 2, 3, 5, 7 Nanohenry oder ähnlich aufweisen.
3 stellt ein Beispiel eines elektronischen Bausteins 300 dar, wie etwa einen elektronischen Baustein 300, der die Durchgangsinduktivität 100 aufweist. Der elektronische Baustein 300 kann, unter anderem, einen Prozessor, Mikroprozessor, ein Speichermodul, eine Hochfrequenzschaltung, einen Hochfrequenzfilter, einen PLL-Filter, einen anderen Typ von Filter oder ähnliches aufweisen. In einem Beispiel kann der elektronische Baustein 300 einen IVR aufweisen. Der IVR kann die Durchgangsinduktivität 100 aufweisen. In einem Beispiel kann der IVR einen Abwärtswandler oder einen anderen Typ von Spannungsregler mit einer induktiven Komponente, wie etwa die Durchgangsinduktivität 100, aufweisen. Positionieren der induktiven Komponente innerhalb des elektronischen Bausteins 300 kann, unter anderem, die Leistungseffizienz verbessern, die Größe verringern, die Kosten verringern, Spannungswelligkeit des elektronischen Bausteins 300 abschwächen oder eine beliebige Kombination daraus. In einem Beispiel kann der elektronische Baustein 300 in einer elektronischen Vorrichtung (wie in 7 gezeigt und hier beschrieben), wie etwa einem Computer, einem Mobiltelefon, einem Radio, einer Spielkonsole oder einer anderen elektronischen Vorrichtung eingeschlossen sein. Der elektronische Baustein 300 kann mit der elektronischen Vorrichtung gekoppelt sein. Beispielsweise kann der elektronische Baustein 300 ein Substrat 302 aufweisen. Das Substrat 302 kann einen oder mehrere elektrische Kontakte 308 in elektrischer Kommunikation mit einer Leiterplatte der elektronischen Vorrichtung aufweisen.
In dem in 3 gezeigten Beispiel kann das Substrat 302 eine oder mehrere Substratschichten, wie etwa eine erste Substratschicht 310 und eine oder mehrere sekundäre Substratschichten 312 aufweisen. Jede Substratschicht kann eine dielektrische Schicht 102 aufweisen. Wie bereits beschrieben, kann die dielektrische Schicht 102 die erste Oberfläche 104 und die zweite Oberfläche 106 aufweisen. Jede Substratschicht 310,312 kann zumindest eine leitfähige Schicht 108 auf der ersten Oberfläche 104, zweiten Oberfläche 106 oder beiden aufweisen. Optional kann das Substrat 302 mehrere Substratschichten, wie etwa 2, 4, 6, 8 oder mehr Substratschichten aufweisen. Ein Beispiel des Substrats 302, das drei Substratschichten aufweist (z. B. eine erste Substratschicht 310 und zwei sekundäre Substratschichten 312) ist in 3 gezeigt. In einem Beispiel kann das Substrat 302 eine sequenzielle Schichtenaufbaukonstruktion aufweisen. Beispielsweise kann die erste Substratschicht 310 ein Substratkern sein. Der Substratkern kann Materialien aufweisen, einschließlich, unter anderem, Glasgewebe, Prepreg (mit Harz vorimprägnierte Glasfasern) oder ähnliches. Eine oder mehrere Substratschichten können auf einer oder auf beiden Seiten des Substratkerns laminiert sein (z. B. ein sequenzieller Schichtenaufbau). In einem Beispiel kann die erste Substratschicht 310, die zweite Substratschicht 312 oder eine beliebige Substratschicht, unter anderem, die hier vorher beschriebenen Substratmaterialien aufweisen. Die erste Substratschicht 310 kann zumindest eine Durchgangsinduktivität 100 aufweisen. Die eine oder mehreren zweiten Substratschichten 310 (z. B. Aufbauschichten) können unter oder über der ersten Substratschicht 310 liegend positioniert sein. Zumindest eine der sekundären Substratschichten 312 kann einen oder mehrere elektrische Kontakte 308 aufweisen, wie etwa ein frei liegendes leitfähiges Feld der leitfähigen Schicht 108 oder einen auf der leitfähigen Schicht 108 platzierten elektrischen Kontakt 308. In einem Beispiel kann eine der sekundären Substratschichten 312 (z. B. die elektrischen Kontakte 308 aufweisend) als eine untere Aufbauschicht bezeichnet werden. Die elektrischen Kontakte 308 können jeden Typ von elektrischem Kontakt aufweisen, einschließlich, unter anderem, Kugelgitteranordnung (BGA), Land Grid Array (LGA), Kontaktstift-Rasterfeld (PGA, Pin Grid Array), Oberflächenmontage, Durchsteckmontage oder ähnliches. Die Durchgangsinduktivität 100 kann auf einer einzelnen Substratschicht positioniert sein, wie etwa innerhalb des Substratkerns oder einer anderen Substratschicht. Beispielsweise können eine oder mehrere Windungen 110 die Öffnung 112 in zumindest einer Umdrehung innerhalb der Dicke einer einzelnen Substratschicht umkreisen. In einem Beispiel können eine oder mehrere Windungen 110 die Öffnung 112 in mehreren Umdrehungen innerhalb der Dicke einer einzelnen Substratschicht umkreisen. In einem Beispiel kann die Durchgangsinduktivität 100 mehrere Windungen 110 aufweisen. Jede Windung 110 kann einen gleichen Durchmesser aufweisen und kann entlang einer Achse der Öffnung 112 und Öffnungswand 114 (z. B. in einer spiralförmigen Form) ausgerichtet sein. Die Windungen 110 so anzuordnen, dass sie eine gemeinsame zylindrische Achse umkreisen, kann den Induktivitätswert der Durchgangsinduktivität 100 erhöhen, beispielsweise durch Erhöhen der Anzahl von Drehungen der Windung 110 und entsprechend dem Betrag des erzeugten magnetischen Flusses.
Der elektrische Baustein 300 kann einen Die 304 aufweisen. Der Die 304 kann eine Schaltung aufweisen, wie etwa eine integrierte Schaltung. In einem Beispiel kann der Die 304 aus einem Siliziumwafer, aus Galliumarsenid oder einem anderen Halbleiter gefertigt sein. Der Die 304 kann, unter anderem, einen Prozessor, Mikroprozessor, Direktzugriffsspeicher, eine Funkvorrichtung, eine arithmetische Einheit, jede Kombination daraus oder ähnliches aufweisen. Der Die 304 kann über eine elektrische Verbindung mit einer oder mehreren leitfähigen Schichten 108 in elektrischer Kommunikation mit einer oder mehreren leitfähigen Schichten 108 sein. Die elektrische Verbindung kann, unter anderem, Kugelgitteranordnung (BGA), Land Grid Array (LGA), Kontaktstift-Rasterfeld (PGA), Drahtbonden, Oberflächenmontage, Durchsteckmontage oder einen anderen Typ von Verbindung aufweisen. In einem Beispiel kann der Die 304 eine CCCC-Verbindung (Controlled Collapse Chip Connection) (z. B. einen Wendechipaufbau, Flip-Chip-Aufbau) aufweisen. Der Die 304 kann über eine oder mehrere leitfähige Schichten 108 in elektrischer Kommunikation mit der elektronischen Vorrichtung sein. Beispielsweise kann der Die 304 über einen oder mehrere elektrische Kontakte 308 elektronisch mit der elektronischen Vorrichtung gekoppelt sein. In einem Beispiel können die eine oder mehreren Komponenten des IVR auf dem Die 304 befindlich sein. Beispielsweise können Kapazitäten oder Widerstände des IVR auf dem Die 304 befindlich sein. Die Durchgangsinduktivität 100 kann im Substrat 302 befindlich sein. Positionieren einiger der Komponenten des IVR auf dem Die 304 kann die Größe des elektronischen Bausteins 300 oder der elektronischen Vorrichtung (hier nachfolgend beschrieben), beispielsweise, einer Hauptplatine innerhalb der elektronischen Vorrichtung, verringern. In einem Beispiel kann der elektronische Baustein eine Abdeckung 306 aufweisen. Die Abdeckung 306 kann den Die 304 und die obere Oberfläche 104 des Substrats 302 kapseln, wie in 3 gezeigt. Die Abdeckung 306 kann ein überformendes oder kapselndes Material aufweisen, das, unter anderem, ein Duroplast, Epoxid, Thermoplast, Polymer oder ähnliches aufweisen kann.
In einem Beispiel kann die Durchgangsinduktivität 100 auf einer Substratschicht befindlich sein, die über der unteren Aufbauschicht (z. B. der unteren sekundären Schicht 312, wie in 3 gezeigt) liegend positioniert ist, wie bereits beschrieben. Beispielsweise kann die Durchgangsinduktivität 100 auf der ersten Substratschicht 310, wie etwa dem Substratkern, positioniert sein. Wo das Substrat 302 eine oder mehrere Schichten aufweist, wie etwa bei einem sequenziellen Schichtenaufbau, vermeidet die Position der Durchgangsinduktivität 100 Störung der Leiterbahnführung auf den innerhalb des Aufbaus befindlichen leitfähigen Schichten 108. Beispielsweise kann die Durchgangsinduktivität 100 innerhalb des Substratkerns befindlich sein und entsprechend kann der Aufbau (z. B. sekundäre Schichten 312) eine größere Fläche für Leiterbahnführung aufweisen. In einem Beispiel vermeidet Positionieren der Durchgangsinduktivität 100 auf der ersten Substratschicht 310 Führungsschwierigkeiten rund um Komponenten, die eine spezifische Position auf dem Substrat 302 erfordern, wie etwa BGA- oder LGA-Kontakte. Die Position der Durchgangsinduktivität 100 kann auch Eingangs/Ausgangs-Führung (E/A) und/oder Platzierung von Entkopplungskomponenten (z. B. Kapazitäten und/oder Widerstände) vermeiden.
4 ist ein Querschnitt einer Durchgangsinduktivität 400, die einen Induktivitätskern aufweist, wie etwa einen magnetischen Kern 402. Der magnetische Kern kann innerhalb der Öffnung 112 befindlich sein. In einem Beispiel kann der magnetische Kern 402 magnetische Partikel aufweisen, die innerhalb eines Trägermaterials suspendiert oder dispergiert sind. Der magnetische Kern 402 kann während der Fertigung des Substrats 302 aufgebracht werden. Die magnetischen Partikel können, unter anderem, ein Material aufweisen, wie etwa Eisenpulver, Mangan-Zink-Ferrit, Molybdän-Permalloy-Pulver, Nickel-Zink-Ferrit, Sendust, Siliziumstahl oder ähnliches. In einem Beispiel kann der magnetische Kern 402 magnetische Nanopartikel aufweisen. Der magnetische Kern 402 kann eine magnetische Permeabilität von 3, 5, 100, 200 oder ähnlich aufweisen. Der magnetische Kern 402 kann die Induktivitätswerte der Durchgangsinduktivität 100 erhöhen. In einem Beispiel kann der magnetische Kern 402 einen Teil der einen oder mehreren Windungen 110 umgeben. Wo sich beispielsweise der magnetische Kern 402 zwischen den einen oder mehreren Windungen 110 befindet, ist der magnetische Widerstand gegen das die Windung 110 umgebende elektromagnetische Feld verringert. Entsprechend kann der elektromagnetische Fluss 202 erhöht sein. Mit anderen Worten, der magnetische Kern 402 weist einen geringeren magnetischen Widerstand gegen das elektromagnetische Feld auf als das Substrat 302 oder der Luftspalt. In einem Beispiel kann der magnetische Kern 402 eine Stange von Material aufweisen. Beispielsweise kann die Stange von Material in die Öffnung 112 eingeführt werden.
5 zeigt ein Diagramm einer beispielhaften Technik 500 zum Fertigen der Durchgangsinduktivität 100, wie hier bereits beschrieben und beispielsweise in 1-4 gezeigt. Beim Beschreiben der Technik 500 wird Bezug genommen auf eine oder mehrere Komponenten, Merkmale, Funktionen und Schritte, wie hier bereits beschrieben. Wo angebracht, wird auf die Komponenten, Merkmale, Schritte und ähnliches mithilfe von Bezugszeichen Bezug genommen. Angegebene Bezugszeichen sind beispielhaft und nicht ausschließend. Beispielsweise weisen Merkmale, Komponenten, Funktionen, Schritte und ähnliches, wie in Technik 500 beschrieben, unter anderem, die zugehörigen nummerierten Elemente auf, wie hier angegeben. Andere zugehörige Merkmale, wie hier beschrieben (sowohl nummeriert als auch nicht nummeriert) sowie ihre Äquivalente werden auch in Betracht gezogen.
Bei 502 kann eine dielektrische Schicht 102 mit einer ersten Oberfläche 104 und einer zweiten Oberfläche 106 bereitgestellt sein, wie hier bereits beschrieben. Beispielsweise können die erste Oberfläche 104 und die zweite Oberfläche 106 auf einander gegenüberliegenden Seiten der dielektrischen Schicht 102 befindlich sein. In einem Beispiel kann die dielektrische Schicht 102 einen Substratkern aufweisen, wie etwa einen Glasgewebekern, einen Prepreg-Kern oder ähnliches. Der Kern kann eine Dicke einschließlich, unter anderem, von 100, 400, 700, 1000 Mikrometern oder ähnlich aufweisen.
Bei 504 kann die dielektrische Schicht 102 von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 gebohrt werden, um eine Öffnung 112 in der ersten Oberfläche 104 und der zweiten Oberfläche 106 zu bilden. Die Öffnung 112 kann eine Öffnungswand 114 von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 aufweisen. In einem Beispiel kann die Öffnung 112 mit einem Bohrer, einschließlich, unter anderem, einem Hochgeschwindigkeitsbohrer, einem Hochgeschwindigkeitsstahlbohrer, einem Carbidbohrer, einem Wolframcarbidbohrer, einem polykristallinen Diamantbohrer oder ähnlichem gebohrt werden. In einem Beispiel kann eine automatisierte Bohrmaschine den Bohrvorgang durchführen. Die automatisierte Bohrmaschine kann einen Prozessor mit Anweisungen darauf zum Bohren von einer oder mehreren Öffnungen 112 an einer oder mehreren Positionen innerhalb der dielektrischen Schicht 102 aufweisen. In einigen Beispielen kann die Öffnung 112 durch einen Laser gebohrt, durch eine Stanze gebildet oder in die dielektrische Schicht 102 eingeformt oder einen anderen öffnungsbildenden Prozess hergestellt werden.
Bei 506 kann die leitfähige Schicht 108 auf der ersten Oberfläche 104, der zweiten Oberfläche 106 und der Öffnungswand 114 aufgetragen werden. Beispielsweise kann die leitfähige Schicht 108 durch einen Elektroplattierprozess aufgetragen werden. Die leitfähige Schicht 108 kann, unter anderem, bleihaltiges Lot (Zinn/Blei), bleifreies Lot (Zinn/Kupfer), stromlose Vernickelung mit Tauchgold (ENIG, Electroless Nickel Immersion Gold) (Nickel, Kupfer, Gold), Weichgold, Hartgold, Tauchsilber, Tauchgold, Tauchzinn, leitfähige Tinte oder ähnliches aufweisen. In einem Beispiel kann die leitfähige Schicht 108 mit einem organischen Oberflächenschutzmittel bedeckt sein, um Oxidation zu verringern.
Bei 508 kann ein Teil der leitfähigen Schicht 108 durch die gesamte Dicke der leitfähigen Schicht 108 geschnitten werden, um eine oder mehrere Windungen 110 an der Öffnungswand 114 zu bilden. Anders gesagt, die leitfähige Schicht 108 kann von der Öffnungswand 114 entfernt werden, um zumindest eine Windung 110 zu bilden. Die Windung 110 kann die Öffnungswand 114 in zumindest einer Umdrehung von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 umkreisen. In dem Beispiel aus Figuren 1-4 können die Windungen 110 eine spiralförmige Form aufweisen. Ein Windungsschneider kann verwendet werden, um die leitfähige Schicht 108 aus der Öffnungswand 114 auszuschneiden (d. h. zu entfernen). Schneiden des Teils der leitfähigen Schicht 108 an der Öffnungswand 114 mit dem Windungsschneider kann Drehen und Verschieben des Windungsschneiders in einer Sequenz entlang eines Pfades von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 umfassen, dabei die leitfähige Schicht 108 an der Öffnungswand 114 entfernend. Schneiden des Teils der leitfähigen Schicht 108 kann ferner Drehen und Verschieben des Windungsschneiders in einer umgekehrten Sequenz entlang des Pfades zum Zurückziehen des Windungschneiders von der Öffnung 112 umfassen. Beispielsweise kann die Sequenz einen spiralförmigen Pfad aufweisen, wie etwa zum Bilden von Windungen 110, die die spiralförmige Form aufweisen. Andere Formen sind ebenfalls möglich, beispielsweise kann eine erste Windung im Wesentlichen parallel zur ersten Oberfläche 104 oder zur zweiten Oberfläche 106 sein und eine Stufe am Beginn und/oder Ende der ersten Windung zum Verbinden mit einer oder mehreren angrenzenden Windungen 110 aufweisen.
In einem Beispiel kann der Windungsschneider dazu ausgelegt sein, die Form der Windung 110 zu produzieren. Der Windungsschneider kann, unter anderem, einen Spiralbohrer oder eine andere Auslegung eines Bohrers umfassen. In einem Beispiel kann der Windungsschneider einen Einsatz umfassen, bei dem ein oder mehrere Zähne einen größeren Durchmesser als der Schaft des Windungsschneiders haben. Beispielsweise können die Zähne einen Durchmesser gleich oder größer als der Durchmesser der Öffnung 112 haben. Der Schaft des Windungsschneiders kann gleich oder kleiner als der Durchmesser der Kupferschicht 108 sein, die sich an der Öffnungswand 114 befindet. In einem Beispiel kann der Windungsschneider eine Geometrie aufweisen, die der Form der Windung 110 entspricht. Wie bereits im Hinblick auf den zum Bilden der Öffnung 112 verwendeten Bohrer erörtert, kann der Windungsschneider, unter anderem, einen Hochgeschwindigkeitsbohrer, einen Hochgeschwindigkeitsstahlbohrer, einen Carbidbohrer, einen Wolframcarbidbohrer, einen polykristallinen Diamantbohrer oder ähnliches umfassen. In einem Beispiel kann die automatisierte Bohrmaschine den Bohrvorgang durchführen. Die automatisierte Bohrmaschine kann einen Prozessor mit Anweisungen darauf zum Schneiden eines Teils der leitfähigen Schicht 108 an der einen oder den mehreren Öffnungswänden 114 zum Bilden von einer oder mehreren Windungen 110 an der Öffnungswand 114 aufweisen. In einem Beispiel kann die automatisierte Bohrmaschine dazu programmiert sein, die eine oder mehreren Schneidkanten des Windungsschneiders zu drehen und in der Sequenz entlang des Pfades von der ersten Oberfläche 104 zur zweiten Oberfläche 106 zu verschieben, dabei die leitfähige Schicht 108 an der Öffnungswand 114 entfernend. Die automatisierte Bohrmaschine kann dazu programmiert sein, den Windungsschneider zu drehen und in einer umgekehrten Sequenz entlang des Pfades zum Zurückziehen des Windungschneiders von der Öffnung 112 zu verschieben. In einem Beispiel kann die aus der leitfähigen Schicht 108 geschnittene Windung 110 durch Markierungen, die durch das Windungsschneidwerkzeug an der Windung 110 gelassen wurden, identifizierbar sein. Diese identifizierbaren Markierungen können, unter anderem, Rattermarken, Zufuhrmarkierungen, Restbelastungsmarkierungen, Kaltumformung, Phasentransformation, Mikrorisse, hängende Späne, Oberflächenrauigkeit oder ähnliches aufweisen.
In einem Beispiel kann Technik 500 ferner Positionieren eines magnetischen Kerns 402 innerhalb der Öffnung 112 umfassen. Der magnetische Kern 402 kann innerhalb der Öffnung 112 aufgetragen sein. Beispielsweise kann der magnetische Kern 402 magnetische Partikel aufweisen, die in einem Träger, einschließlich, unter anderem, einem Fluss-, Polymer-, Epoxidmaterial oder ähnlichem, suspendiert sind. Beispielsweise können die magnetischen Partikel, unter anderem, ein Material aufweisen, wie etwa Eisenpulver, Mangan-Zink-Ferrit, Molybdän-Permalloy-Pulver, Nickel-Zink-Ferrit, Sendust, Siliziumstahl oder ähnliches. In einem Beispiel kann der magnetische Kern 402 magnetische Nanopartikel aufweisen. Der magnetische Kern 402 kann auf die Substratschicht und in die Öffnung 112 aufgebracht werden, indem der magnetische Kern 402 von einer Düse (z. B. einem Tintenstrahldruckkopf) eingespritzt oder das Material des magnetischen Kerns 402 (z. B. mit einer Rakel) über eine Schablone mit einem Loch über der Öffnung 112 verteilt wird. In einem Beispiel kann der magnetische Kern 402 eine feste Stange von Material aufweisen, wie etwa Ferrit, Mangan-Zink-Ferrit, Molybdän-Permalloy, Nickel-Zink-Ferrit, Siliziumstahl oder ähnliches. Die Stange kann durch eine Aufnahme- und Ablagemaschine oder, in einigen Beispielen, mit der Hand in die Öffnung 112 eingeführt werden.
In einem Beispiel kann eine zweite Substratschicht (z. B. zweite Substratschicht 312) mit der ersten Substratschicht 310 gekoppelt (d. h. darauf aufgebracht) werden. Beispielsweise kann eine sekundäre dielektrische Schicht über der leitfähigen Schicht 108, die auf der ersten Oberfläche 104 oder der zweiten Oberfläche der ersten dielektrischen Schicht 102 befindlich ist, laminiert sein. Eine zusätzliche leitfähige Schicht 108 kann dann elektrisch auf die sekundäre dielektrische Schicht aufgetragen werden, eine sekundäre Substratschicht 312 bildend. Die leitfähige Schicht 108 kann geätzt werden, um ein Muster von Leiterbahnen darin, beispielsweise, in ein Layoutkonzept einer Schaltung zu formen. In einem Beispiel können die eine oder mehreren sekundären Substratschichten 312 symmetrisch auf jeder Seite der ersten Substratschicht 310 (z. B. dem Kern) laminiert werden. Mit anderen Worten, auf dem Kern kann ein Aufbau unter Verwendung des sequenziellen Schichtenaufbauprozesses gebildet werden.
In einem Beispiel kann die Durchgangsinduktivität 100 auf der ersten Substratschicht 310 befindlich sein. Beispielsweise wird die dielektrische Schicht 102 der ersten Substratschicht 310 gebohrt, und die zweite Substratschicht 312 weist keine Durchgangsinduktivität 100 auf. In einem Beispiel, wo die erste Substratschicht 310 den Kern aufweist, kann der Kern gebohrt sein, und die Durchgangsinduktivität 100 kann darin ausgebildet sein. Die zweite Substratschicht 312 kann auf der ersten Substratschicht 310 laminiert sein, wie etwa auf die erste Substratschicht 310 durch einen oder mehrere aus Druck-, Wärme-, Klebstoff- oder einen anderen Laminierungs- oder additiven Prozess gebunden. Die eine oder mehreren leitfähigen Schichten 108 auf jeder Seite der zweiten Substratschicht 312 können Signalbahnen (z. B. gedruckte Schaltungen) aufweisen. In einem Beispiel können die zweite oder folgende Schichten eine Aufbau- oder stoßfreie Aufbaukonstruktion sein. Die Technik 500 kann ferner Befestigen des zumindest einen elektrischen Kontakts 308 am Substrat 302 umfassen. Beispielsweise kann der elektrische Kontakt auf der Platzierungsseite des elektronischen Bausteins 300 befindlich sein. Der elektrische Kontakt 308 kann in elektrischer Kommunikation mit zumindest einer Durchgangsinduktivität 100 sein.
Die Durchgangsinduktivität 100, die aus der Technik 500 resultiert, kann betreibbar sein, um elektromagnetischen Fluss durch die Öffnung 112 zu erzeugen in Reaktion auf das Anlegen eines Spannungsdifferenzials zwischen der auf der ersten Oberfläche 104 befindlichen leitfähigen Schicht 108 und der auf der zweiten Oberfläche befindlichen leitfähigen Schicht 108. Mit anderen Worten, die Durchgangsinduktivität 100 kann einen elektromagnetischen Fluss durch die Öffnung 112 erzeugen in Reaktion auf ein Spannungsdifferenzial über die eine oder mehreren Windungen 110. Die Technik 500 kann ferner umfassen Integrieren der Durchgangsinduktivität 100 in eine elektrische Schaltung, wie etwa eine elektrische Schaltung, die als ein IVR, ein schaltender Leistungsregler, ein Prozessor, Mikroprozessor, Speichermodul, eine Hochfrequenzschaltung, ein Hochfrequenzfilter, PLL-Filter, ein anderer Typ von Filter oder ähnliches ausgelegt ist.
6 stellt eine beispielhafte Anordnung 600 von mehreren Durchgangsinduktivitäten 100 auf einem Substrat 302 dar. In dem in 6 gezeigten Beispiel kann das Substrat 302 sechs oder mehr Durchgangsinduktivitäten 100 aufweisen. Die Durchgangsinduktivitäten 100 können innerhalb der Einschlusszonen des Substrats 302 befindlich sein, um dünne Wände entlang der Kanten des Substrats 302 und möglichen Schaden während Nutzentrennung zu verhindern. In dem Beispiel aus Figur 6 können die Durchgangsinduktivitäten 100 eine Öffnung 112 mit einem Durchmesser von 250 Mikrometern aufweisen. Drei oder mehr Durchkontaktierungen 602 können im Substrat 302 eingeschlossen sein. Die Durchkontaktierungen 602 können zwischen den Durchgangsinduktivitäten 100 befindlich sein, um, beispielsweise, die Dicke von Substrat 302 zwischen den einzelnen Durchkontaktierungen 602 und den Durchgangsinduktivitäten 100 zu maximieren. In einem Beispiel können die Durchkontaktierungen 602 Durchkontaktierungen sein, die eine oder mehrere leitfähige Schichten 108 verbinden. Die Anordnung 600 erlaubt mehr Fläche zum Platzieren von Eingangsspannung (Vin) entkoppelnden Kapazitäten auf dem elektronischen Baustein 300. Beispielsweise können die Durchgangsinduktivitäten 100 in der ersten Substratschicht 310 befindlich sein, und entsprechend können entkoppelnde Komponenten auf der zweiten Substratschicht 312 oder anderen Substratschichten platziert sein. Als ein Ergebnis der Position der Durchgangsinduktivität 100 innerhalb der ersten Substratschicht 310 kann die Anzahl von zusätzlichen Substratschichten (z. B. Schichten des sequenziellen Schichtenaufbaus) verringert werden. In einem Beispiel kann die zweite Substratschicht 312 Leistungsverteilungskomponenten oder Leiterbahnen anstelle von einer oder mehreren Induktivitäten aufweisen.
Ein Beispiel einer elektronischen Vorrichtung (z. B. elektronisches System), die die Durchgangsinduktivität 100 und/oder den elektronischen Baustein 300 wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben verwendet, ist eingeschlossen, um ein Beispiel einer höheren Vorrichtungsanwendung für die vorliegende Erfindung zu zeigen. 7 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung 700, die zumindest eine Durchgangsinduktivität 100 und/oder ein Verfahren in Übereinstimmung mit zumindest einer Ausführungsform der Erfindung einschließt. Elektronische Vorrichtung 700 ist lediglich ein Beispiel eines elektronischen Systems, in dem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Beispiele von elektronischen Vorrichtungen 700 umfassen, unter anderem, Personal Computer, Tabletcomputer, Mobiltelefone, Spielvorrichtungen, MP3 oder andere digitale Musikabspielvorrichtungen usw. In diesem Beispiel umfasst elektronische Vorrichtung 700 ein Datenverarbeitungssystem, das einen Systembus 702 zum Koppeln der verschiedenen Komponenten des Systems aufweist. Systembus 702 bietet Kommunikationsverbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten der elektronischen Vorrichtung 700 und kann als ein einzelner Bus, als eine Kombination von Bussen oder in jeder anderen geeigneten Weise umgesetzt sein.
Eine elektronische Anordnung 710 ist mit Systembus 702 gekoppelt. Die elektronische Anordnung 710 kann eine beliebige Schaltung oder Kombination von Schaltungen aufweisen. In einer Ausführungsform weist die elektronische Anordnung 710 einen Prozessor 712 auf, der von einem beliebigen Typ sein kann. Wie hier verwendet, bedeutet „Prozessor“ jeden Typ von Datenverarbeitungsschaltung, wie etwa, unter anderem, einen Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung, einen Mikroprozessor mit komplexem Befehlssatz (CISC, Complex Instruction Set Computing), einen Mikroprozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC, Reduced Instruction Set Computing), einen Mikroprozessor mit sehr langen Befehlswörtern (VLIW, Very Long Instruction Word), einen Grafikprozessor, einen Digitalsignalprozessor (DSP), einen Mehrkernprozessor oder jeden anderen Typ von Prozessor oder Verarbeitungsschaltung.
Andere Typen von Schaltungen, die in elektronischer Anordnung 710 eingeschlossen sein können, sind eine benutzerspezifische Schaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, Application-Specific Integrated Circuit) oder ähnliches, wie etwa, beispielsweise, eine oder mehrere Schaltungen (wie etwa eine Kommunikationsschaltung 714) zur Verwendung in drahtlosen Vorrichtungen, wie Mobiltelefonen, persönlichen Datenassistenten, tragbaren Computern, Funksprechsystemen und ähnlichen elektronischen Systemen. Die IC kann jeden anderen Typ von Funktion durchführen.
Die elektronische Vorrichtung 700 kann auch einen externen Speicher 720 aufweisen, der seinerseits ein oder mehrere für die bestimmte Anwendung geeignete Speicherelemente, wie etwa einen Hauptspeicher 722 in der Form eines Direktzugriffsspeichers (RAM, Random Access Memory), einer oder mehrerer Festplatten 724 und/oder mehrerer Laufwerke, die Wechselmedien 726 behandeln können, wie etwa Compact Disks (CD), Flash-Speicherkarten, Digital Video Disk (DVD) und ähnliches aufweisen kann.
Die elektronische Vorrichtung 700 kann auch eine Anzeigevorrichtung 716, einen oder mehrere Lautsprecher 718 und eine Tastatur und/oder Steuerung 730 aufweisen, die eine Maus, einen Trackball, Touchscreen, eine Spracherkennungsvorrichtung oder jede andere Vorrichtung umfassen kann, die es einem Systembenutzer ermöglicht, Information in eine elektronische Vorrichtung 700 einzugeben und Informationen aus dieser zu empfangen.
Jedes dieser nicht einschränkenden Beispiele kann für sich selbst stehen oder kann in verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden. Um das Verfahren und die Einrichtungen, die hier offenbart werden, besser zu veranschaulichen, wird hier eine nicht-einschränkende Liste von Ausführungsformen angegeben:

Beispiel 1 kann eine Durchgangsinduktivität für einen elektronischen Baustein aufweisen, einschließlich eines Substrats, das zumindest eine Substratschicht aufweist, wobei jede Substratschicht eine dielektrische Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche aufweist. Die Durchgangsinduktivität aus Beispiel 1 kann ferner eine Öffnung in zumindest einer dielektrischen Schicht aufweisen, die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstreckt, wobei die Öffnung eine Öffnungswand von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche aufweist. Die Durchgangsinduktivität aus Beispiel 1 kann ferner eine auf der ersten Oberfläche, der zweiten Oberfläche und der Öffnungswand aufgetragene leitfähige Schicht aufweisen. Die Durchgangsinduktivität aus Beispiel 1 kann ferner zumindest eine aus der leitfähigen Schicht ausgeschnittene Windung aufweisen, wobei die zumindest eine Windung an der Öffnungswand befindlich ist.
Beispiel 2 weist die Durchgangsinduktivität aus Anspruch 1 auf, wobei die zumindest eine Windung eine spiralförmige Form aufweist.
Beispiel 3 weist die Durchgangsinduktivität nach einem der Beispiele 1-2 auf und weist ferner einen magnetischen Kern innerhalb der Öffnung auf.
Beispiel 4 weist die Durchgangsinduktivität nach einem der Beispiele 1-3 auf, wobei der magnetische Kern in einem Träger suspendierte magnetische Partikel aufweist.
Beispiel 5 weist die Durchgangsinduktivität aus einem Beispiele 1-4 auf, wobei das Substrat eine zweite Substratschicht einschließlich zumindest eines elektrischen Kontakts aufweist, wobei der elektrische Kontakt für elektrische Kommunikation ausgelegt ist.
Beispiel 6 weist die Durchgangsinduktivität aus einem Beispiele 1-5 auf, wobei das Substrat einen Substratkern aufweist und zumindest eine sekundäre Substratschicht einen sequenziellen Schichtenaufbau aufweist.
Beispiel 7 umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Durchgangsinduktivität, einschließlich Bereitstellen einer dielektrischen Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, Bohren der dielektrischen Schicht von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche zum Bilden einer Öffnung in der ersten und zweiten Oberfläche, die eine Öffnungswand von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche aufweist, wobei eine leitfähige Schicht auf die erste Oberfläche, die zweite Oberfläche und die Öffnungswand aufgetragen wird, und Schneiden eines Teils der leitfähigen Schicht durch die gesamte Dicke zum Bilden einer oder mehrerer Windungen an der Öffnungswand, wobei die Windung die Öffnungswand in zumindest einer Umdrehung von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche umkreist.
Beispiel 8 umfasst das Verfahren aus Beispiel 7, wobei Schneiden eines Teils der leitfähigen Schicht an der Öffnungswand Entfernen der leitfähigen Schicht mit einem Windungsschneider umfasst.
Beispiel 9 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 7-8, wobei Schneiden des Teils der leitfähigen Schicht an der Öffnungswand mit dem Windungsschneider umfasst: Drehen und Verschieben des Windungsschneiders in einer Sequenz entlang eines Pfades von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche, dabei die leitfähige Schicht an der Öffnungswand entfernend, und Drehen und Verschieben des Windungsschneiders in einer umgekehrten Sequenz entlang des Pfades zum Zurückziehen des Windungsschneiders von der Öffnung.
Beispiel 10 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 7-9, wobei die Sequenz einen spiralförmigen Pfad aufweist.
Beispiel 11 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 7-10 und umfasst ferner Positionieren eines magnetischen Kerns innerhalb der Öffnung.
Beispiel 12 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 7-11, wobei Positionieren des magnetischen Kerns innerhalb der Öffnung Auftragen von in einem Träger suspendierten magnetischen Partikeln innerhalb der Öffnung umfasst.
Beispiel 13 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 7-12, wobei Bereitstellen der dielektrischen Schicht Bereitstellen eines Substratkerns umfasst.
Beispiel 14 umfasst einen elektronischen Baustein einschließlich einer Durchgangsinduktivität, aufweisend ein Substrat einschließlich zumindest einer Substratschicht, wobei jede Substratschicht eine dielektrische Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist, eine Öffnung in der dielektrischen Schicht, die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstreckt, wobei die Öffnung eine Öffnungswand aufweist, die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstreckt, eine auf der ersten Oberfläche, der zweiten Oberfläche und der Öffnungswand aufgetragene leitfähige Schicht und zumindest eine aus der leitfähigen Schicht ausgeschnittene Windung, wobei die zumindest eine Windung eine an der Öffnungswand befindliche spiralförmige Form von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche aufweist, wobei die zumindest eine Windung dazu ausgelegt ist, einen elektromagnetischen Fluss zu erzeugen.
Beispiel 15 umfasst den elektronischen Baustein aus Beispiel 14, wobei der elektronische Baustein einen integrierten Spannungsregler aufweist.
Beispiel 16 umfasst den elektronischen Baustein aus einem der Beispiele 14-15 und weist ferner einen innerhalb der Öffnung angeordneten magnetischen Kern auf.
Beispiel 17 umfasst den elektronischen Baustein aus einem der Beispiele 14-17, wobei der magnetische Kern in einem Träger suspendierte magnetische Partikel aufweist.
Beispiel 18 umfasst den elektronischen Baustein aus einem der Beispiele 1-17, wobei der magnetische Kern magnetische Nanopartikel aufweist.
Beispiel 19 umfasst den elektronischen Baustein aus einem der Beispiele 14-18, wobei das Substrat eine zweite Substratschicht aufweist, die zweite Substratschicht eine sekundäre leitfähige Schicht aufweisen kann, die sekundäre leitfähige Schicht zumindest einen elektrischen Kontakt aufweist, der für elektrische Kommunikation ausgelegt ist.
Beispiel 20 umfasst den elektronischen Baustein aus einem Beispiele 14-19, wobei das Substrat einen Substratkern aufweist und zumindest eine zweite Substratschicht einen sequenziellen Schichtenaufbau aufweist.
Beispiel 21 umfasst den elektronischen Baustein aus einem der Beispiele 14-20 und umfasst ferner eine Abwärtswandlerschaltung, wobei die Abwärtswandlerschaltung zumindest eine Kapazität und einen Widerstand, auf einem Silizium-Die befindlich, aufweist.

Die obige ausführliche Beschreibung umfasst Bezüge auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen, in Form einer Darstellung, spezifische Ausführungsformen, in denen die Erfindung umgesetzt sein kann. Diese Ausführungsformen werden hier auch als „Beispiele“ bezeichnet. Solche Beispiele können Elemente zusätzlich zu den gezeigten oder beschriebenen umfassen. Allerdings ziehen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele in Betracht, in denen nur diese gezeigten oder beschriebenen Elemente bereitgestellt sind. Darüber hinaus ziehen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele in Betracht, die jede Kombination oder Permutation der gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder einen oder mehrere Aspekte davon), entweder mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon) oder mit Bezug auf andere hier gezeigte oder beschriebene Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), verwenden.
Im Falle von inkonsistenten Verwendungen zwischen diesem Dokument und jedem durch Bezugnahme so inbegriffenen Dokument hat die Verwendung in diesem Dokument Vorrang.
In diesem Dokument werden die Begriffe „ein“ oder „eine“ verwendet, wie in Patentdokumenten üblich, um ein(e) oder mehr als ein(e) zu umfassen, unabhängig von allen anderen Instanzen oder Verwendungen von „zumindest ein(e)“ oder „mehr als ein(e)“. In diesem Dokument wird der Begriff „oder“ verwendet, um sich auf ein nicht-exklusives Oder zu beziehen, sodass „A oder B“ umfasst: „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ sowie „A und B“, sofern nicht anderweitig angezeigt. In diesem Dokument werden die Begriffe „aufweisend“ und „bei denen“ als direkte sprachliche Äquivalente zu den entsprechenden Begriffen „umfassend“ bzw. „wobei“ verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „aufweisend“ und „umfassend“ offen, das heißt, dass ein System, eine Vorrichtung, ein Artikel, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Prozess, die bzw. der Elemente zusätzlich zu den nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufgeführten umfasst, immer noch als in den Schutzbereich dieses Anspruchs fallend betrachtet wird. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erste(r)“, „zweite(r)“, „dritte(r)“ usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet und dienen nicht dazu, numerische Anforderungen an ihre Objekte zu stellen.
Hier beschriebene Verfahrensbeispiele können zumindest teilweise maschinen- oder computerumgesetzt sein. Einige Beispiele können ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium aufweisen, das mit Anweisungen codiert ist, die betreibbar sind, um eine elektronische Vorrichtung dazu auszulegen, Verfahren durchzuführen, wie in den obigen Beispielen beschrieben. Eine Umsetzung solcher Verfahren kann Code umfassen, wie etwa Mikrocode, Assemblersprachcode, einen höheren Sprachcode oder ähnliches. Ein solcher Code kann computerlesbare Anweisungen zum Durchführen verschiedener Verfahren aufweisen. Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann, in einem Beispiel, der Code greifbar auf einem oder mehreren flüchtigen, nicht-flüchtigen oder nicht-flüchtigen greifbaren computerlesbaren Medien gespeichert werden, wie etwa während der Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele dieser greifbaren computerlesbaren Medien können, unter anderem, Festplatten, entfernbare magnetische Platten, entfernbare optische Platten (z. B. Compact Disks und Digital Video Disks), magnetische Kassetten, Speicherkarten oder Sticks, Direktzugriffsspeicher (RAMs, Random Access Memories), Nur-Lese-Speicher (ROMs, Read Only Memories) und ähnliches umfassen.
Die obige Beschreibung soll veranschaulichend sein, nicht einschränkend. Beispielsweise können die oben beschriebenen Beispiele (oder einer oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können, etwa durch Durchschnittsfachleute, bei Durchsicht der obigen Beschreibung verwendet werden. Die Zusammenfassung wird gemäß 37 C.F.R. §1.72(b) bereitgestellt, um dem Leser zu erlauben, schnell die Natur der technischen Offenbarung zu erfassen. Es ist selbstverständlich, dass sie nicht verwendet wird, um den Schutzbereich oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu begrenzen. Außerdem können in der obigen ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zusammen gruppiert werden, um die Offenbarung zu straffen. Dies ist nicht als beabsichtigend aufzufassen, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal wesentlich für einen beliebigen Anspruch ist. Stattdessen kann der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform liegen. Daher sind die folgenden Ansprüche hiermit als Beispiele oder Ausführungsformen in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich selbst als eine separate Ausführungsform steht, und es wird in Betracht gezogen, dass solche Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert werden können. Der Schutzumfang der Erfindung ist mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche zu bestimmen, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.

Claims

Durchgangsinduktivität für einen elektronischen Baustein, Folgendes umfassend: ein Substrat, das zumindest eine Substratschicht aufweist, wobei jede Substratschicht eine dielektrische Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche aufweist; eine Öffnung in zumindest einer dielektrischen Schicht, die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstreckt, wobei die Öffnung eine Öffnungswand von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche aufweist; eine auf der ersten Oberfläche, der zweiten Oberfläche und der Öffnungswand aufgetragene leitfähige Schicht; und zumindest eine aus der leitfähigen Schicht ausgeschnittene Windung, wobei die zumindest eine Windung an der Öffnungswand befindlich ist.
Durchgangsinduktivität nach Anspruch 1, ferner einen magnetischen Kern innerhalb der Öffnung umfassend.
Durchgangsinduktivität nach Anspruch 2, wobei der magnetische Kern in einem Träger suspendierte magnetische Partikel aufweist.
Durchgangsinduktivität nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine zweite Substratschicht einschließlich zumindest eines elektrischen Kontakts aufweist, wobei der elektrische Kontakt für elektrische Kommunikation ausgelegt ist.
Durchgangsinduktivität nach Anspruch 4, wobei das Substrat einen Substratkern aufweist und zumindest eine sekundäre Substratschicht einen sequenziellen Schichtenaufbau aufweist.
Durchgangsinduktivität nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die zumindest eine Windung eine spiralförmige Form aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Durchgangsinduktivität, Folgendes umfassend: Bereitstellen einer dielektrischen Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche; Bohren der dielektrischen Schicht von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche zum Bilden einer Öffnung in der ersten und zweiten Oberfläche, wobei die Öffnung eine Öffnungswand von der ersten zur zweiten Oberfläche aufweist; Auftragen einer leitfähigen Schicht auf die erste Oberfläche, die zweite Oberfläche und die Öffnungswand; und Schneiden eines Teils der leitfähigen Schicht durch die gesamte Dicke zum Bilden einer oder mehrerer Windungen an der Öffnungswand, wobei die Windung die Öffnungswand in zumindest einer Umdrehung von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche umkreist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schneiden eines Teils der leitfähigen Schicht an der Öffnungswand Entfernen der leitfähigen Schicht mit einem Windungsschneider umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei Schneiden des Teils der leitfähigen Schicht an der Öffnungswand mit dem Windungsschneider Folgendes umfasst: Drehen und Verschieben des Windungsschneiders in einer Sequenz entlang eines Pfades von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche, dabei die leitfähige Schicht an der Öffnungswand entfernend; und Drehen und Verschieben des Windungsschneiders in einer umgekehrten Sequenz entlang des Pfades zum Zurückziehen des Windungschneiders von der Öffnung.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner Positionieren eines magnetischen Kerns innerhalb der Öffnung umfassend.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Positionieren des magnetischen Kerns innerhalb der Öffnung Auftragen von in einem Träger suspendierten magnetischen Partikeln innerhalb der Öffnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Bereitstellen der dielektrischen Schicht Bereitstellen eines Substratkerns umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, wobei die Sequenz einen spiralförmigen Pfad aufweist.
Elektronischer Baustein, eine Durchgangsinduktivität aufweisend, der Folgendes umfasst: ein Substrat, das zumindest eine Substratschicht aufweist, wobei jede Substratschicht eine dielektrische Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist; eine Öffnung in der dielektrischen Schicht, die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstreckt, wobei die Öffnung eine Öffnungswand aufweist, die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstreckt; eine auf der ersten Oberfläche, der zweiten Oberfläche und der Öffnungswand aufgetragene leitfähige Schicht; und zumindest eine aus der leitfähigen Schicht geschnittene Windung, wobei die zumindest eine Windung eine spiralförmige Form an der Öffnungswand von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche aufweist, wobei die zumindest eine Windung dazu ausgelegt ist, einen elektromagnetischen Fluss zu erzeugen.
Elektronischer Baustein nach Anspruch 14, ferner einen innerhalb der Öffnung angeordneten magnetischen Kern umfassend.
Elektronischer Baustein nach Anspruch 15, wobei der magnetische Kern innerhalb eines Trägers suspendierte magnetische Partikel aufweist.
Elektronischer Baustein nach Anspruch 16, wobei der magnetische Kern magnetische Nanopartikel aufweist.
Elektronischer Baustein nach Anspruch 14, wobei das Substrat eine zweite Substratschicht aufweist, die zweite Substratschicht eine sekundäre leitfähige Schicht aufweisen kann, die sekundäre leitfähige Schicht zumindest einen elektrischen Kontakt aufweist, der für elektrische Kommunikation ausgelegt ist.
Elektronischer Baustein nach Anspruch 18, wobei das Substrat einen Substratkern aufweist und zumindest eine zweite Substratschicht einen sequenziellen Schichtenaufbau aufweist.
Elektronischer Baustein nach Anspruch 14, ferner eine Abwärtswandlerschaltung umfassend, wobei die Abwärtswandlerschaltung zumindest eine Kapazität und einen Widerstand, auf einem Silizium-Die befindlich, aufweist.
Elektronischer Baustein nach einem der Ansprüche 14-20, wobei der elektronische Baustein einen integrierten Spannungsregler aufweist.