JP6285617B1 - パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを備える集積デバイスパッケージ - Google Patents

パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを備える集積デバイスパッケージ Download PDF

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Abstract

集積デバイスパッケージがダイおよびパッケージ基板を含む。パッケージ基板は、少なくとも1つの誘電体層(たとえば、コア層、プリペグ層)と、誘電体層内の磁気コアと、第1の保護リングとして動作するように構成された第1の複数の相互接続と、第1のインダクタとして動作するように構成された第2の複数の相互接続とを含む。第2の複数の相互接続は、磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むようにパッケージ基板内に配置される。第2の複数の相互接続からの少なくとも1つの相互接続も第1の複数の相互接続の部分である。いくつかの実装では、第1の保護リングは不連続保護リングである。いくつかの実装では、第1のインダクタはソレノイドインダクタである。いくつかの実装では、磁気コアは、キャリア、第1の磁気層、および第2の磁気層を含む。

Description

関連出願の相互参照
本願は、2015年2月5日に米国特許庁に出願された仮出願第62/112,527号、および2015年8月26日に米国特許庁に出願された非仮出願第14/836,733号の優先権および利益を主張し、上記の出願の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
様々な特徴は、一般には集積デバイスパッケージに関し、より詳細には、パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージに関する。
図1は、ダイを含む集積デバイスパッケージの一構成を示す。具体的には、図1は、第1のダイ102およびパッケージ基板106を含む集積デバイスパッケージ100を示す。パッケージ基板106は、誘電体層および複数の相互接続110を含む。パッケージ基板106は積層基板である。複数の相互接続110は、トレース、パッド、および/またはバイアを含む。第1のダイ102は、第1の複数のはんだボール112を通じてパッケージ基板106に結合される。パッケージ基板106は、第2の複数のはんだボール116を通じてプリント回路板(PCB)108に結合される。図1は、インダクタ120がPCB108上に取り付けられることを示す。インダクタ120は、集積デバイスパッケージ100の外部に配置され、PCB108上の多くの場所を占有する。
図1に示されるインダクタ120の一欠点は、モバイルコンピューティングデバイスおよび/またはウェアラブルコンピューティングデバイスの必要に対して大きすぎることがある形状因子を有するデバイスを生み出すことである。その結果、デバイスが大きすぎ、かつ/または厚すぎることがある。すなわち、図1に示される集積デバイスパッケージ100、インダクタ120、およびPCB108の組合せは、モバイルコンピューティングデバイスおよび/またはウェアラブルコンピューティングデバイスの必要および/または要件を満たすには厚すぎ、かつ/または大きすぎる表面積を有し得る。
したがって、より良好な形状因子を有すると同時に、モバイルコンピューティングデバイスおよび/またはウェアラブルコンピューティングデバイスの必要および/または要件を満たす集積デバイスパッケージが求められている。
様々な特徴は、パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージに関する。
一例は、ダイと、ダイに結合されたパッケージ基板とを含む集積デバイスパッケージを提供する。パッケージ基板は、少なくとも1つの誘電体層と、誘電体層内の磁気コアと、第1の保護リングと、複数の第1の相互接続を含む第1のインダクタとを含む。第1のインダクタは、磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むようにパッケージ基板内に配置される。第1の保護リングは、第1のインダクタの複数の第1の相互接続からの少なくとも1つの相互接続を備える。
別の例は、集積デバイスパッケージを製造するための方法を提供する。方法はパッケージ基板を形成し、パッケージ基板を形成することは、少なくとも1つの誘電体層を形成すること、誘電体層内に磁気コアを提供すること、パッケージ基板内に第1の保護リングを画定するように第1の金属層を形成すること、およびパッケージ基板内に第1のインダクタを画定するように複数の第1の相互接続を形成することを含む。複数の第1の相互接続の形成は、複数の第1の相互接続が磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むように、パッケージ基板内に複数の第1の相互接続を形成すること、および第1の金属層の少なくとも一部を使用して、複数の第1の相互接続から相互接続を形成し、第1のインダクタを画定することを含む。方法はダイにパッケージ基板を結合する。
同様の参照文字が全体にわたって対応して識別される図面とともに見るとき、以下で述べられる詳細な説明から、様々な特徴、性質、および利点が明らかとなり得る。
集積デバイスパッケージを示す図である。 パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージの一例のプロファイル図である。 インダクタの平面図(たとえば、上面図)である。 磁気コアおよび保護リングの傾斜図である。 磁気コア、インダクタ、および保護リングの平面図(たとえば、上面図)である。 磁気コア、インダクタ、およびディスクリート保護リングの平面図(たとえば、上面図)である。 パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタのクローズアッププロファイル図である。 パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造するための例示的シーケンスを示す図である。 パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造するための例示的シーケンスを示す図である。 パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造するための例示的シーケンスを示す図である。 パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造するための方法の例示的流れ図を示す図である。 結合されたインダクタの平面図(たとえば、上面図)である。 磁気コア、結合されたインダクタ、および保護リングの平面図(たとえば、上面図)である。 変圧器として動作するように構成された磁気コアのセット、インダクタのセット、および保護リングのセットの平面図(たとえば、上面図)である。 セミアディティブパターニング(SAP)プロセスの一例を示す図である。 ダマシンプロセスの一例を示す図である。 本明細書に記載の集積デバイスパッケージ、半導体デバイス、ダイ、集積回路、および/またはPCBを統合し得る様々な電子デバイスを示す図である。
以下の説明では、本開示の様々な態様の完全な理解を与えるために特定の詳細が与えられる。しかしながら、これらの特定の詳細なしに態様が実施され得ることを当業者は理解されよう。たとえば、不必要な詳細を追って態様を不明瞭にすることを避けるために、回路がブロック図として示され得る。別の例では、本開示の態様を不明瞭にしないために、周知の回路、構造、および技法が詳細には示されないことがある。
本開示は、ダイおよびパッケージ基板を含む集積デバイスパッケージについて説明する。ダイがパッケージ基板に結合される(たとえば、取り付けられる)。パッケージ基板は、少なくとも1つの誘電体層(たとえば、コア層、プリペグ層)と、誘電体層内の磁気コアと、第1の保護リングと、複数の第1の相互接続を備える第1のインダクタとを含む。第1のインダクタが、磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むようにパッケージ基板内に配置され、複数の第1の相互接続からの少なくとも1つの相互接続は、第1の保護リングの部分である。いくつかの実装では、第1の保護リングはディスクリート保護リング(たとえば、不連続保護リング)である。いくつかの実装では、第1のインダクタはソレノイドインダクタである。いくつかの実装では、パッケージ基板は、第2のインダクタとして動作するように構成された第2の複数の相互接続を含む。いくつかの実装では、第1のインダクタおよび第2のインダクタは、結合されたインダクタとして動作するように構成される。いくつかの実装では、第1のインダクタおよび第2のインダクタは、変圧器として動作するように構成される。いくつかの実装では、磁気コアは、キャリア、第1の磁気層、および第2の磁気層を含む。
パッケージ基板内に埋め込まれた磁気コアインダクタを備える例示的集積デバイスパッケージ
図2は、パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージの一例を示す。具体的には、図2は、基板202、ダイ204、磁気コア206、インダクタ208、カプセル化層210、第1の保護リング280、および第2の保護リング282を含む集積デバイスパッケージ200の一例を示す。集積デバイスパッケージ200はプリント回路板(PCB)250上に取り付けられる。ダイ204は、いくつかのトランジスタおよび/または他の電子構成要素を含む集積回路(IC)であり得る。ダイ204は論理ダイおよび/またはメモリダイであり得る。
基板202はパッケージ基板および/またはインターポーザであり得る。ダイ204が基板202に結合される(たとえば、取り付けられる)。より具体的には、ダイ204が、第1の複数のはんだボール240を通じて基板202に結合される。いくつかの実装では、ダイ204が、異なる方式で基板202に結合され得る。
基板202は、第1の誘電体層220、第2の誘電体層222、第1のはんだレジスト層224、第2のはんだレジスト層226、およびいくつかの相互接続227を含む。第1の誘電体層220はコア層であり得る。いくつかの実装では、第1の誘電体層220はプリペグ層であり得る。第2の誘電体層222は1つまたは複数の誘電体層(たとえば、1つまたは複数のプリペグ層)であり得る。相互接続227はトレース、パッド、および/またはバイアを含み得、これらは第1の誘電体層220および/または第2の誘電体層222内に形成される。第1のはんだレジスト層224が、基板202の第1の表面(たとえば、PCB250に面する表面である底面)上に形成される。第2のはんだレジスト層226が、基板202の第2の表面(たとえば、ダイ204に面する表面である頂面)上に形成される。
図2に示されるように、磁気コア206が基板202内に埋め込まれる。より具体的には、磁気コア206が第1の誘電体層220(たとえば、コア層)の空洞内に配置される。第1の誘電体層220の空洞は、第2の誘電体層222(たとえば、プリペグ層)で充填される。したがって、図2の例では、磁気コア206が第2の誘電体層222によって取り囲まれる。
磁気コア206は、キャリア260、第1の磁気層262、および第2の磁気層264を含む。第1の磁気層262は、キャリア260の第1の表面(たとえば、底面)内に形成され、第2の磁気層264は、キャリア260の第2の表面(たとえば、頂面)上に形成される。いくつかの実装では、第1の磁気層262および第2の磁気層264は磁気フィルムである。キャリア260は、第1の磁気層262および第2の磁気層264のための基部を提供するように構成された基板であり得る。いくつかの実装では、磁気コア206は、完全に磁気材料および/または磁気層から作成され得る。磁気コア206は、インダクタ208によって少なくとも部分的に取り囲まれる。
インダクタ208は、基板202内に少なくとも部分的に埋め込まれる。インダクタ208は、インダクタ208が磁気コア206を少なくとも部分的に取り囲むように基板202内に形成される。いくつかの実装では、磁気コア206は、インダクタ208のインダクタンスを増加させる(たとえば、インダクタンスを2倍以上増加させる)助けとなり、高い品質(Q)係数および低い抵抗を有するインダクタを提供する助けとなる。インダクタ内の磁気コアの例が、以下で少なくとも図5〜図6においてさらに説明され、図示される。
いくつかの実装では、インダクタ208はソレノイドインダクタである。インダクタ208は、1つまたは複数の巻線、第1の端子、および第2の端子を含む。インダクタ208の1つまたは複数の巻線および端子は、基板202内の相互接続によって画定され得る。いくつかの実装では、基板202は複数のインダクタ(たとえば、第1のインダクタ、第2のインダクタ)を含み得る。これらの2つ以上のインダクタは、結合されたインダクタまたは変圧器として動作するように構成され得る。基板内の複数のインダクタの例が、以下で少なくとも図10〜図12においてさらに説明され、図示される。
図2に示されるように、インダクタ208(たとえば、第1のインダクタ)は、第1の相互接続230、第2の相互接続231、第3の相互接続232、第4の相互接続233、第5の相互接続234、第6の相互接続235、第7の相互接続236、第8の相互接続271、第9の相互接続272、第10の相互接続273、第11の相互接続274、第12の相互接続275、および第13の相互接続276を含む。いくつかの実装では、第1の相互接続230、第2の相互接続231、第3の相互接続232、第4の相互接続233、第5の相互接続234、第6の相互接続235、第7の相互接続236、第8の相互接続271、第9の相互接続272、第10の相互接続273、第11の相互接続274、第12の相互接続275、および第13の相互接続276は、インダクタ208を画定する複数の第1の相互接続の部分である。
相互接続は、2つの地点、要素、および/または構成要素の間の電気的接続を可能にし、または容易にし得る、デバイス(たとえば、集積デバイス、集積デバイスパッケージ、ダイ)および/または基部(たとえば、パッケージ基板、プリント回路板、インターポーザ)の要素または構成要素である。いくつかの実装では、相互接続は、トレース、バイア、パッド、ピラー、再分配金属層、および/またはアンダーバンプメタライゼーション(UBM)層を含み得る。いくつかの実装では、相互接続は、信号(たとえば、データ信号、グランド信号、電力信号)のための電気的経路を与え得る導電性材料(たとえば、金属、銅)である。相互接続は複数の要素/構成要素を含み得る。相互接続のセットは1つまたは複数の相互接続を含み得る。
相互接続230、236、および276はトレースであり得る。相互接続231、233、235、271、273、および275はバイアであり得る。相互接続232、234、272、および274はパッドであり得る。いくつかの実装では、相互接続230〜236および271〜276は、インダクタ208の1つまたは複数の巻線を画定し得る。インダクタの巻線は、以下で少なくとも図3および図5〜図6においてさらに説明され、図示される。
いくつかの実装では、インダクタ208を画定する相互接続のいくつかは、第1の誘電体層220(たとえば、コア層)内の空洞の周りの1つまたは複数の保護リング(たとえば、金属リング)をも画定し得る。いくつかの実装では、第1の保護リング280は、パッケージ基板内の第1の金属層上の金属によって画定される。たとえば、第1の保護リング280は、相互接続234および相互接続274を含み得る。いくつかの実装では、第2の保護リング282はパッケージ基板内の第2の金属層上の金属によって画定される。たとえば、第2の保護リング282は、相互接続232および相互接続272を含み得る。したがって、いくつかの実装では、相互接続232、相互接続234、相互接続272、および相互接続274は、インダクタ208の少なくとも部分、および保護リング(たとえば、第1の保護リング280、第2の保護リング282)の少なくとも部分を画定し得る。
保護リングは、適切なサイズの空洞が第1の誘電体層220内に形成されることを保証するために使用される。前述のように、空洞は、磁気コア206が配置されるところである。次いで、空洞は、第2の誘電体層222(たとえば、プリペグ層)で充填される。第1の誘電体層220内に空洞を作成するためにレーザが使用される。レーザのガウス特性のために、第1の誘電体層220上に保護リングが形成され、第1の誘電体層220の精密な切断または除去が保証される。(第1の誘電体層220よりもレーザに抵抗性のある)スタンドアロン保護リングがないと、第1の誘電体層220の意図しない部分が除去され得、大きすぎる、かつ/または異常な形状の空洞が生じる。スタンドアロン保護リングは、インダクタと接触しない(たとえば、電気的に接触しない)リングである。しかしながら、スタンドアロン保護リングの存在は、インダクタ208の全体的な性能に影響を及ぼし得る。第1に、保護リングの存在は、インダクタ208全体のインダクタンスおよびQ値を低減する遮蔽効果およびうず電流を与え得る。第2に、保護リングは、インダクタ208の巻線内部に配置される磁気コア206のサイズを制限する。保護リングは、そうでない場合により大きい磁気コアによって使用され得るスペースを占有するからである。より小さいサイズの磁気コア206は、より大きいサイズの磁気コア206よりも小さいインダクタンスブーストを与えることになる。
上記のスタンドアロン保護リングの負の効果および特性を低減し、かつ/またはなくすために、保護リングがインダクタ208上に統合される。すなわち、保護リングを画定する金属(たとえば、相互接続)の一部またはすべてが、インダクタ208を画定する相互接続と接触する(たとえば、物理的に接触する、電気的に接触する)ように形成される。したがって、基板202内のいくつかの相互接続は、保護リングとインダクタの両方として働く。インダクタ内に統合される保護リングは、統合インダクタ保護リングと呼ばれることがある。この設計は、うず電流、遮蔽効果を低減し、最小限に抑え、かつ/またはなくし、そのことはインダクタンスおよびQ値を増加させる。さらに、この設計は、インダクタ208の巻線内に配置される、より大きい磁気コア206のためのより広いスペースを与える。インダクタと統合される保護リングの例が、以下で少なくとも図5〜図6においてさらに説明され、図示される。
カプセル化層210はダイ204を少なくとも部分的にカプセル化する。カプセル化層210は、少なくともモールドおよび/またはエポキシ充填のうちの1つを含み得る。いくつかの実装では、カプセル化層210はリソパターニング可能層であり得る。リソパターニング可能層/材料はフォトエッチング可能な材料である。すなわち、リソパターニング可能層/材料は、マスク(たとえば、フォトマスク)を通じた光源(たとえば、紫外線(UV)光)に対する材料の露出を通じて(たとえば、リソグラフィプロセスを通じて)エッチングおよび/または除去され得る材料から作成される。
前述のように、図2は、集積デバイスパッケージ200が第2の複数のはんだボール252を通じてプリント回路板(PCB)250上に結合される(たとえば、取り付けられる)ことをさらに示す。より具体的には、集積デバイスパッケージ200の基板202が、第2の複数のはんだボール252を通じてPCB250に結合される。いくつかの実装では、集積デバイスパッケージ200が、異なる方式でPCB250に結合され得る。
図3は、インダクタ300の平面図(たとえば、上面図)を示す。インダクタ300は、基板(たとえば、パッケージ基板)内に少なくとも部分的に埋め込まれ得る。いくつかの実装では、インダクタ300は図2のインダクタ208に対応し得る。インダクタ300はソレノイドインダクタであり得る。
インダクタ300は、第1の相互接続301、第2の相互接続302、第3の相互接続303、第4の相互接続304、第5の相互接続305、第6の相互接続306、第7の相互接続307、第8の相互接続308、および第9の相互接続309を含む。第1の相互接続301(たとえば、トレース)、第3の相互接続303、第5の相互接続305、第7の相互接続307、および第9の相互接続309は、基板(たとえば、基板202)の第1の金属層上に形成される。たとえば、第3の相互接続303は図2の相互接続230に対応し得る。第2の相互接続302(たとえば、トレース)、第4の相互接続304、第6の相互接続306、および第8の相互接続308は、基板(たとえば、基板202)の第2の金属層内に形成される。たとえば、第2の相互接続302は図2の相互接続236に対応し得る。
インダクタ300は、複数の相互接続311、複数の相互接続313、複数の相互接続315、複数の相互接続317、複数の相互接続319、複数の相互接続321、複数の相互接続323、複数の相互接続325、複数の相互接続327、および複数の相互接続329をさらに含む。複数の相互接続は1つまたは複数の相互接続を含み得る。たとえば、複数の相互接続は、1つまたは複数のパッドおよび/または1つまたは複数のバイアを含み得る。いくつかの実装では、上記の複数の相互接続311、313、315、317、319、321、323、325、327、および/または329は、基板(たとえば、基板202)を垂直方向に横切る。たとえば、複数の相互接続313は、図2の相互接続231〜235を集合的に表し得る。別の例では、複数の相互接続323は、図2の相互接続271〜275を集合的に表し得る。
図3に示されるように、複数の相互接続311が相互接続301に結合される(たとえば、電気的に結合される)。相互接続301は複数の相互接続321に結合される(たとえば、電気的に結合される)。複数の相互接続321は相互接続302に結合される。相互接続302は複数の相互接続313に結合される。複数の相互接続313は相互接続303に結合される。相互接続303は複数の相互接続323に結合される。複数の相互接続323は相互接続304に結合される。相互接続304は複数の相互接続315に結合される。複数の相互接続315は相互接続305に結合される。相互接続305は複数の相互接続325に結合される。複数の相互接続325は相互接続306に結合される。相互接続306は複数の相互接続317に結合される。複数の相互接続317は相互接続307に結合される。相互接続307は複数の相互接続327に結合される。複数の相互接続327は相互接続308に結合される。相互接続308は複数の相互接続319に結合される。複数の相互接続319は相互接続309に結合される。相互接続309は複数の相互接続329に結合される。
インダクタ300は1つまたは複数の巻線を含む。インダクタ300の異なる実装は、異なる数の巻線を含み得る。いくつかの実装では、インダクタ300の巻線は、第1の相互接続301、第2の相互接続302、第3の相互接続303、第4の相互接続304、第5の相互接続305、第6の相互接続306、第7の相互接続307、第8の相互接続308、第9の相互接続309、複数の相互接続311、複数の相互接続313、複数の相互接続315、複数の相互接続317、複数の相互接続319、複数の相互接続321、複数の相互接続323、複数の相互接続325、複数の相互接続327、および複数の相互接続329によって画定される。たとえば、インダクタ300の第1の巻線が、相互接続302、複数の相互接続313、相互接続303、および複数の相互接続323によって画定され得る。しかしながら、異なる実装は、インダクタ300の巻線を異なる方式で画定し得る。
図3はまた、相互接続330および相互接続332を示す。相互接続330は、インダクタ300の第1の端子を表し得る。相互接続330は複数の相互接続311に結合される。相互接続332は、インダクタ300の第2の端子を表し得る。相互接続332は複数の相互接続329に結合される。複数の相互接続311および329は任意選択であり得る。いくつかの実装では、相互接続330は相互接続301に直接的に結合される。いくつかの実装では、相互接続332は相互接続309に直接的に結合される。
図4は、磁気コア206、第1の保護リング480、および第2の保護リング482の傾斜アセンブリ図を示す。磁気コア206、第1の保護リング480、および第2の保護リング482は、基板(たとえば、基板202)内に埋め込まれる。明快のために、基板および誘電体層(たとえば、コア層、プリペグ層)は図4には示されていない。
第1の保護リング480は、基板の第1の誘電体層(たとえば、コア層)の第1の表面(たとえば、頂面)上に形成された金属層である。第2の保護リング482は、基板の第1の誘電体層の第2の表面(たとえば、底面)上に形成された金属層である。第1の保護リング480および/または第2の保護リング482は、第1の誘電体層内の空洞の外周または外縁を形成する。一例として、第1の保護リング480は、パッケージ基板内の第1の金属層(たとえば、図2の相互接続234および相互接続274)によって画定され得る。第1の保護リング480は第1の保護リング280に対応し得る。同様に、一例として、第2の保護リング482は、パッケージ基板内の第2の金属層(たとえば、図2の相互接続232および相互接続272)によって画定され得る。第2の保護リング482は第2の保護リング282に対応し得る。異なる実装は、保護リングについて異なる設計を有し得る。たとえば、保護リングは、円形、矩形の形状、または任意の他の形状であり得る。保護リングは、パッケージ基板の異なる層および/またはレベル上に配置され得る。たとえば、第1の保護リング480は、パッケージ基板の第1の金属層上に配置され得、第2の保護リング482は、パッケージ基板の第2の金属層上に配置され得る。図2に戻ると、いくつかの実装では、第1の金属層は、相互接続274と同一の金属層上にあり得、第2の金属層は、相互接続272と同一の金属層上にあり得る。いくつかの実装では、1つまたは複数の保護リングは、いくつかの金属層(たとえば、いくつかの相互接続)によって画定されるディスクリート保護リング(たとえば、不連続保護リング)であり得る。ディスクリート保護リングの一例が、図6においてさらに説明される。
磁気コア206は、第1の保護リング480および/または第2の保護リング482によって画定される誘電体層の空洞内に配置される。いくつかの実装では、磁気コア206は、第1の保護リング480および/または第2の保護リング482によって少なくとも部分的に取り囲まれ得る。
図5は、図3のインダクタ300の、図4の磁気コア206および第1の保護リング480との統合を示す。インダクタ300、磁気コア206、および第1の保護リング480は基板(たとえば、基板202)内に実装され得る。しかしながら、明快のために、誘電体層(たとえば、コア層、プリペグ層)を含む基板は図示されていない。図5に示されるように、インダクタ300は、磁気コア206がインダクタ300の巻線内に少なくとも部分的に配置されるように磁気コア206と統合される。さらに、第1の保護リング480は、第1の保護リング480がインダクタ300の巻線の部分となる(たとえば、インダクタ300の巻線に接触している)ようにインダクタ300の巻線内に統合される。第2の保護リング482(図5には図示せず)もインダクタ300の巻線内に統合され得る。第2の保護リング482は、基板の異なる金属層上に配置される。
この設計は、うず電流を低減および/または解消し、遮蔽効果を改善し、そのことは、インダクタンスおよびQ値を向上させる。さらに、この設計は、インダクタ300の巻線内に配置される、より大きい磁気コアのためのより広いスペースを与える。
異なる実装は、異なる寸法の磁気コア、保護リング、およびインダクタを提供し得る。いくつかの実装では、磁気コア206は、少なくとも約760ミクロン(μm)×770ミクロン(μm)の寸法を有する。いくつかの実装では、磁気コア206と保護リング480との間の縁部間距離(たとえば、間隔)は、約50ミクロン(μm)以下である。いくつかの実装では、磁気コア206とインダクタ300の巻線との間の縁部間距離(たとえば、間隔)は、約50ミクロン(μm)以下である。いくつかの実装では、インダクタ300の巻線と保護リング480との間の縁部間距離(たとえば、間隔)は、約25ミクロン(μm)以下である。
図5は1つの保護リングを示すが、いくつかの実装は、図2および図4において説明されたように、複数の保護リングを含み得る。たとえば、保護リング480が、パッケージ基板の第1の層(たとえば、第1の金属層)上に配置され得、別の保護リング(たとえば、保護リング482)が、パッケージ基板の第2の層(たとえば、第2の金属層)上に配置され得る。いくつかの実装では、保護リングがパターニングおよび/またはセグメント化され得る。したがって、1つの連続するリングではなく、保護リングは、いくつかの不連続セグメントおよび/または不連続部分によって画定されるディスクリート保護リングである。
図6は、ディスクリート保護リングの一例を示す。具体的には、図6は、磁気コア206およびインダクタ300と統合されるディスクリート保護リング680を示す。インダクタ300、磁気コア206、およびディスクリート保護リング680は、基板(たとえば、基板202)内に実装され得る。しかしながら、明快のために、誘電体層(たとえば、コア層、プリペグ層)を含む基板は図示されていない。図6の構成は、ディスクリート保護リング680が不連続であることを除いて、図5の構成と同様である。
ただ1つのディスクリート保護リング(たとえば、不連続保護リング)が示されているが、いくつかの実装は複数のディスクリート保護リングを含み得る。たとえば、ディスクリート保護リング680が、パッケージ基板の第1の層(たとえば、第1の金属層)上に配置され得、別の保護リングが、パッケージ基板の第2の層(たとえば、第2の金属層)上に配置され得る。さらに、いくつかの実装は、連続する保護リングとディスクリート保護リング(たとえば、不連続保護リング)の組合せを使用し得る。
ディスクリート保護リング680はいくつかの保護リング部分680a〜nを含む。保護リング680のいくつかの部分が、インダクタ300の巻線の部分に結合され得る(たとえば、電気的に結合される)。したがって、保護リング680のいくつかの部分はインダクタ300の部分であり得る。たとえば、保護リング部分680eは複数の相互接続321の部分であり得る。別の例では、保護リング部分680fは、図2の相互接続274であり得る。したがって、保護リング680のいくつかの部分はインダクタ300の部分であり得、保護リング680の他の部分はそうではない。たとえば、保護リング部分680aは、インダクタ300に直接的に物理的に接触しない。
連続する保護リングと比較して、ディスクリート保護リングの使用は、うず電流のより良好な低減、遮蔽効果の改善を実現し得、そのことはインダクタンスおよびQ値を向上させる。図6は、ディスクリート保護リングがどのようにセグメント化されるかの一例を示すにすぎない。異なる実装は、異なる方式で、異なるサイズおよび形状で保護リングをセグメント化し得る。
図6は、基板内に埋め込まれ得るインダクタのプロファイル図の一例を示す。異なる実装は、異なる設計および/または構成のインダクタを埋め込み得る。図7は、磁気コア206、保護リング、およびインダクタ708を含む基板702のクローズアップ図を示す。基板702は、インダクタ708が図2のインダクタ208とは異なる設計を有することを除いて、図2の基板202と同様である。以下で説明されるように、インダクタ708は、磁気コア206を含む空洞の壁上に形成される相互接続を含む。
図7に示されるように、インダクタ708は、第1の相互接続230、第2の相互接続231、第3の相互接続232、第4の相互接続733、第5の相互接続234、第6の相互接続235、第7の相互接続236、第8の相互接続271、第9の相互接続272、第10の相互接続773、第11の相互接続274、第12の相互接続275、および第13の相互接続276を含む。したがって、この例では、インダクタ708は、異なる相互接続733および773を含む。相互接続733は、相互接続232および相互接続234に結合される。相互接続773は、相互接続272および相互接続274に結合される。相互接続733および相互接続773は、第1の誘電体層220の空洞内に画定される。相互接続733および相互接続773は、第1の誘電体層220(たとえば、コア層)の側面部分上に形成される。相互接続733および相互接続773は、第2の誘電体層222(たとえば、プリペグ層)によって覆われる。いくつかの実装では、磁気コア206と相互接続733との間の縁部間距離(たとえば、間隔)は、約50ミクロン(μm)以下である。いくつかの実装では、磁気コア206と相互接続773との間の縁部間距離(たとえば、間隔)は、約50ミクロン(μm)以下である。
いくつかの実装では、インダクタ708を画定する相互接続のいくつかは、第1の誘電体層220(たとえば、コア層)内の空洞の周りの1つまたは複数の保護リング(たとえば、金属リング)をも画定する。いくつかの実装では、第1の保護リング280が、相互接続234および相互接続274によって画定される。いくつかの実装では、第2の保護リング282が、相互接続232および相互接続272によって画定される。したがって、相互接続232、相互接続234、相互接続272、および相互接続274は、インダクタ208の少なくとも部分と、保護リング(たとえば、第1の保護リング280、第2の保護リング282)の少なくとも部分とを画定し得る。図7の保護リング280および/または282は、保護リング480または保護リング680に対応し得る。
パッケージ基板内に埋め込まれた磁気コアインダクタを備える集積デバイスパッケージを製造するための例示的シーケンス
いくつかの実装では、パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造することが、いくつかのプロセスを含む。図8(図8A〜図8Cを含む)は、パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造する例示的シーケンスを示す。いくつかの実装では、図8A〜図8Cのシーケンスは、図2の集積デバイスパッケージ200および/または本開示内で説明される他の集積デバイスパッケージを提供/製造するために使用され得る。
図8A〜図8Cのシーケンスは、パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造するためのシーケンスを単純化し、かつ/または明快にするために、1つまたは複数のステージを組み合わせ得ることに留意されたい。いくつかの実装では、プロセスの順序は変更または修正され得る。
図8Aに示されるように、ステージ1は、誘電体層800が提供された後の状態を示す。誘電体層800はコア層であり得る。いくつかの実装では、誘電体層800はサプライヤによって提供される。いくつかの実装では、誘電体層800は製造される(たとえば、形成される)。
ステージ2は、第1の空洞801および第2の空洞803が誘電体層800内に形成された後の状態を示す。異なる実装は、第1の空洞801および第2の空洞803を異なる方式で形成し得る。いくつかの実装では、空洞を形成するためにレーザプロセスが使用され得る。
ステージ3は、第1の金属層802および第2の金属層804が誘電体層800上に形成された後の状態を示す。第1の金属層802および第2の金属層804の形成およびパターニングは、相互接続802a、相互接続802b、相互接続804a、相互接続804b、相互接続806a、および相互接続806bを形成し得る。相互接続802a〜bは、誘電体層800の第1の表面上に第1の保護リング(たとえば、ディスクリート保護リング)を画定し得る。相互接続804a〜bは、誘電体層800の第2の表面上に第2の保護リング(たとえば、ディスクリート保護リング)を画定し得る。相互接続806a(たとえば、バイア)は、相互接続802aと相互接続804aとを結合し得る。相互接続806b(たとえば、バイア)は、相互接続802bと相互接続804bとを結合し得る。相互接続806a〜bは、第1の金属層802、第2の金属層804、または第1の金属層802と第2の金属層804の組合せから形成され得る。相互接続802a〜b、804a〜b、および806a〜bは、インダクタの部分を画定し得る。異なる実装は、第1の金属層802および第2の金属層804を形成するために異なるプロセスを使用し得る。金属層をパターニングするためにフォトリソグラフィプロセス(たとえば、フォトエッチングプロセス)が使用され得る。フォトリソグラフィプロセスの様々な例が図13〜図14において説明される。ステージ3は、統合されたインダクタ保護リング(たとえば、ディスクリート保護リング)の形成を含む、第1の誘電体層をパターニングすることを含む。パターニング方法は、モディファイドセミアディティブまたはセミアディティブパターニングプロセス(SAP)を含み得る。
ステージ4は、空洞807が誘電体層800内に形成された後の状態を示す。いくつかの実装では、誘電体層800の部分を形成(たとえば、除去)するためにレーザが使用される。レーザによって除去される誘電体層800の部分は、相互接続802a〜bおよび相互接続804a〜bによって画定されるように、保護リングのエリア内に画定され得る。
ステージ5は、相互接続802a〜b、804a〜b、806a、および806bを含む誘電体層800がキャリア810に結合された後の状態を示す。
ステージ6は、誘電体層800(たとえば、コア層)の空洞807内に磁気コア206が配置された後の状態を示す。磁気コア206は、本開示内で説明される磁気コアのいずれかであり得る。磁気コア206はキャリア810上に配置される。
図8Bに示されるように、ステージ7は、誘電体層800の第1の表面、空洞807、および磁気コア206上に第2の誘電体層814が形成された後の状態を示す。第2の誘電体層814はプリペグ層であり得る。
ステージ8は、キャリア810が誘電体層800から分離された(たとえば、切り離された)後の状態を示す。
ステージ9は、第3の誘電体層816が誘電体層800の第2の側面上に形成された後の状態を示す。いくつかの実装では、第3の誘電体層816と第2の誘電体層814とは同一の誘電体層である。
ステージ10は、空洞817が第2の誘電体層814内に形成され、空洞819が第3の誘電体層816内に形成された後の状態を示す。空洞を形成するためにフォトエッチングプロセスが使用され得る。ステージ10は、第2および第3の誘電体層のためのバイア空洞形成およびパターニングを含む。パターニング方法は、モディファイドセミアディティブまたはセミアディティブパターニングプロセス(SAP)を含み得る。
ステージ11は、相互接続820(たとえば、バイア)および相互接続821(たとえば、トレース)が誘電体層814内/上に形成され、相互接続822(たとえば、バイア)および相互接続823(たとえば、トレース)が誘電体層816内/上に形成された後の状態を示す。相互接続820は、相互接続821および相互接続802bに結合される。相互接続822は、相互接続823および相互接続804bに結合される。相互接続823、822、804b、806b、802b、820、および821は、インダクタの一部(たとえば、巻線)を画定し得る。
ステージ12は、第1のはんだレジスト層824が誘電体層814上に形成され、第2のはんだレジスト層826が誘電体層816上に形成された後の状態を示す。ステージ12は、誘電体層800、磁気コア206、誘電体層814、誘電体層816、いくつかの相互接続(たとえば、相互接続820)、第1のはんだレジスト層824、および第2のはんだレジスト層826を含む基板830を示す。基板830はパッケージ基板であり得る。
図8Cに示されるように、ステージ13は、ダイ840が複数のはんだボール842を通じて基板830に結合された(たとえば、取り付けられた)後の状態を示す。ダイ840は、異なる方式で基板830に結合され得る。
ステージ14は、カプセル化層850が基板830およびダイ840上に形成された後の状態を示す。いくつかの実装では、カプセル化層850は、モールドおよび/またはエポキシ充填のうちの1つである。
ステージ15は、複数のはんだボール860が基板830に結合された後の状態を示す。いくつかの実装では、ステージ15は、基板830、磁気コア206、インダクタ、保護リング、ダイ840、およびカプセル化層850を含む集積デバイスパッケージ870を示す。いくつかの実装では、インダクタはソレノイドインダクタである。いくつかの実装では、集積デバイスパッケージ870は、図2の集積デバイスパッケージ200と同様である。
パッケージ基板内に埋め込まれた磁気コアインダクタを備える集積デバイスパッケージを製造するための例示的方法
図9は、パッケージ基板内に埋め込まれた保護リングを有する磁気コアインダクタを含む集積デバイスパッケージを提供/製造するための方法900の例示的流れ図を示す。いくつかの実装では、図9の方法は、図9の集積デバイスパッケージおよび/または本開示内の他の集積デバイスパッケージを提供/製造するために使用され得る。
図9の流れ図は、集積デバイスパッケージを提供するための方法を単純化および/または明快にするために、1つまたは複数のプロセスを組み合わせ得ることに留意されたい。いくつかの実装では、プロセスの順序が変更または修正され得る。
方法は(905において)基板を提供する。いくつかの実装では、基板がサプライヤによって提供される。いくつかの実装では、基板が製造される(たとえば、形成される)。基板はパッケージ基板であり得る。基板は、誘電体層(たとえば、コア層)および誘電体層上の金属層を含む。
方法は、(910において)基板内/上に少なくとも1つの保護リング(たとえば、保護リング480、482)を形成する。異なる実装は異なる保護リングを形成し得る。保護リングは、連続する保護リングまたはディスクリート保護リング(たとえば、不連続保護リング)であり得る。保護リングは、基板の誘電体層上の金属層から(たとえば、フォトリソグラフィプロセスを通じて)形成され得る。
方法は、(915において)基板の誘電体層(たとえば、コア層)内の空洞を形成する。空洞は、保護リングによって取り囲まれ、または画定される誘電体層のエリアまたは部分内に形成され得る。
方法は、(920において)基板の誘電体層の空洞内に磁気コアを配置する。磁気コアの一例は、図2において説明された磁気コア206である。図8Aのステージ6は、基板の空洞内に磁気コア206を配置する一例を示す。
方法は、(925において)インダクタ(たとえば、インダクタ300)が磁気コアの周りに少なくとも部分的に形成されるように、基板内にインダクタを形成する。インダクタは、保護リングの少なくともいくつかの部分がインダクタ内に統合される(たとえば、インダクタの巻線内に統合され、保護リングがインダクタと接触する)ように、基板内に形成される。インダクタはソレノイドインダクタであり得る。図8Bのステージ10〜12は、基板内にインダクタを形成する一例を示す。
方法は、(930において)磁気コア、保護リング、およびインダクタを含む基板にダイ(たとえば、ダイ204)を結合する。ダイは、複数のはんだボールを通じて基板に結合され得る。いくつかの実装は、異なる方式で基板にダイを結合し得る。図8Cのステージ13は、基板に結合されたダイの一例を示す。
方法は、(935において)基板およびダイ上にカプセル化層(たとえば、カプセル化層210)を形成する。カプセル化層はモールドおよび/またはエポキシ充填であり得る。図8Cのステージ14は、基板およびダイ上に形成されているカプセル化層の一例を示す。カプセル化が形成されると、方法は、基板に複数のはんだボールを結合し得る。複数のはんだボールは、プリント回路板(PCB)に基板を結合するために使用され得る。
パッケージ基板内に埋め込まれたいくつかの磁気コアインダクタを備える例示的集積デバイスパッケージ
図10は、結合されたインダクタ1000の平面図(たとえば、上面図)を示す。結合されたインダクタ1000は、第1のインダクタ1001および第2のインダクタ1002を含む。結合されたインダクタ1000は、上記の図2において説明されたのと同様の方式で、基板(たとえば、パッケージ基板)内に少なくとも部分的に埋め込まれ得る。第1のインダクタ1001は、第2のインダクタ1002と交互に配置される。すなわち、第1のインダクタ1001の巻線が、第2のインダクタ1002の巻線と交互に配置される。
第1のインダクタ1001は、第1の相互接続1010、第2の相互接続1011、第3の相互接続1012、第4の相互接続1013、第5の相互接続1014、および第6の相互接続1015を含む。第1の相互接続1010(たとえば、トレース)、第3の相互接続1112、および第5の相互接続1114は、基板(たとえば、基板202)の第1の金属層上に形成される。第2の相互接続1011、第4の相互接続1013、および第6の相互接続1015は、基板(たとえば、基板202)の第2の金属層内に形成される。
第1のインダクタ1001は、複数の相互接続1020、複数の相互接続1021、複数の相互接続1022、複数の相互接続1023、複数の相互接続1024、複数の相互接続1025、および複数の相互接続1026をさらに含む。複数の相互接続は1つまたは複数の相互接続を含み得る。たとえば、複数の相互接続は、1つまたは複数のパッドおよび/または1つまたは複数のバイアを含み得る。いくつかの実装では、上記の複数の相互接続1020〜1026は、基板(たとえば、基板202)を垂直方向に横切る。たとえば、複数の相互接続1021は、図2の相互接続231〜235を集合的に表し得る。
図10に示されるように、複数の相互接続1020は相互接続1010に結合される(たとえば、電気的に結合される)。相互接続1010は複数の相互接続1021に結合される(たとえば、電気的に結合される)。複数の相互接続1021は相互接続1011に結合される。相互接続1011は複数の相互接続1022に結合される。複数の相互接続1022は相互接続1012に結合される。相互接続1012は複数の相互接続1023に結合される。複数の相互接続1023は相互接続1013に結合される。相互接続1013は複数の相互接続1024に結合される。複数の相互接続1024は相互接続1014に結合される。相互接続1014は複数の相互接続1025に結合される。複数の相互接続1025は相互接続1015に結合される。相互接続1015は複数の相互接続1026に結合される。
第1のインダクタ1001は相互接続1003および相互接続1005を含む。相互接続1003は、第1のインダクタ1001の第1の端子であり得る。相互接続1005は、第1のインダクタ1001の第2の端子であり得る。相互接続1003は複数の相互接続1020に結合される。相互接続1005は複数の相互接続1026に結合される。複数の相互接続1020および1026は任意選択であり得る。いくつかの実装では、相互接続1003は、相互接続1010に直接的に結合される。いくつかの実装では、相互接続1005は、相互接続1015に直接的に結合される。
第2のインダクタ1002は、第1の相互接続1051、第2の相互接続1052、第3の相互接続1053、第4の相互接続1054、第5の相互接続1055、および第6の相互接続1056を含む。第1の相互接続1051(たとえば、トレース)、第3の相互接続1053、および第5の相互接続1055は、基板(たとえば、基板202)の第2の金属層上に形成される。第2の相互接続1052、第4の相互接続1054、および第6の相互接続1056は、基板(たとえば、基板202)の第1の金属層内に形成される。
第2のインダクタ1002は、複数の相互接続1060、複数の相互接続1061、複数の相互接続1062、複数の相互接続1063、複数の相互接続1064、複数の相互接続1065、および複数の相互接続1066をさらに含む。複数の相互接続は1つまたは複数の相互接続を含み得る。たとえば、複数の相互接続は、1つまたは複数のパッドおよび/または1つまたは複数のバイアを含み得る。いくつかの実装では、上記の複数の相互接続1060〜1066は、基板(たとえば、基板202)を垂直方向に横切る。たとえば、複数の相互接続1061は、図2の相互接続231〜235を集合的に表し得る。
図10に示されるように、複数の相互接続1060は相互接続1051に結合される(たとえば、電気的に結合される)。相互接続1051は複数の相互接続1061に結合される(たとえば、電気的に結合される)。複数の相互接続1061は相互接続1052に結合される。相互接続1052は複数の相互接続1062に結合される。複数の相互接続1062は相互接続1053に結合される。相互接続1053は複数の相互接続1063に結合される。複数の相互接続1063は相互接続1054に結合される。相互接続1054は複数の相互接続1064に結合される。複数の相互接続1064は相互接続1055に結合される。相互接続1055は複数の相互接続1065に結合される。複数の相互接続1065は相互接続1056に結合される。相互接続1056は複数の相互接続1066に結合される。
第2のインダクタ1002は相互接続1004および相互接続1006を含む。相互接続1004は、第2のインダクタ1002の第1の端子であり得る。相互接続1006は、第2のインダクタ1002の第2の端子であり得る。相互接続1004は複数の相互接続1060に結合される。相互接続1006は複数の相互接続1066に結合される。複数の相互接続1060および1066は任意選択であり得る。いくつかの実装では、相互接続1004は、相互接続1051に直接的に結合される。いくつかの実装では、相互接続1006は、相互接続1056に直接的に結合される。
図11は、図10の結合されたインダクタ1000の、磁気コア1106および保護リング1180との統合を示す。保護リング1180はディスクリート保護リングである。保護リング1180はいくつかの保護リング部分1180a〜pを含む。前述のように、結合されたインダクタ1000は、第1のインダクタ1001および第2のインダクタ1002を含む。結合されたインダクタ1000、磁気コア1106、および保護リング1180は、基板(たとえば、基板202)内に実装され得る。しかしながら、明快のために、誘電体層(たとえば、コア層、プリペグ層)を含む基板は図示されていない。
図11に示されるように、結合されたインダクタ1100は、磁気コア1106が少なくとも部分的に、結合されたインダクタ1100の巻線内に配置されるように、磁気コア1106と統合される。さらに、保護リング1180は、保護リング1180が結合されたインダクタ1100の巻線の部分となる(たとえば、結合されたインダクタ1100の巻線に接触している)ように、結合されたインダクタ1100の巻線内に統合される。保護リング1180のいくつかの部分は、結合されたインダクタ1000の巻線の部分に結合され得る(たとえば、電気的に結合される)。したがって、保護リング1180のいくつかの部分は、第1のインダクタ1001および/または第2のインダクタ1002の部分であり得る。たとえば、保護リング部分1180dは複数の相互接続1061の部分である。異なる実装は、異なる方式で、異なるサイズおよび形状で保護リング1180をセグメント化し得ることに留意されたい。
ただ1つのディスクリート保護リングが示されているが、いくつかの実装は複数の保護リングを含み得る。たとえば、保護リング1180(たとえば、ディスクリート保護リング)が、パッケージ基板の第1の層(たとえば、第1の金属層)上に配置され得、別の保護リングが、パッケージ基板の第2の層(たとえば、第2の金属層)上に配置され得る。
図12は、変圧器として動作するように構成された2つのインダクタの平面図(たとえば、上面図)を示す。具体的には、図12は、第1のインダクタ1200、第1の磁気コア1206、第1の保護リング1280、第2のインダクタ1210、第2の磁気コア1216、および第2の保護リング1290を示す。いくつかの実装では、第1のインダクタ1200、第1の磁気コア1206、第1の保護リング1280、第2のインダクタ1210、第2の磁気コア1216、および第2の保護リング1290は、変圧器として動作するように構成される。
第1のインダクタ1200、第1の磁気コア1206、第1の保護リング1280は、それぞれ、図3〜図6において上記で説明されたインダクタ300、磁気コア206、および保護リング480と同様であり得る。同様に、第2のインダクタ1210、第2の磁気コア1216、および第2の保護リング1290は、それぞれ、図3〜図6において上記で説明されたインダクタ300、磁気コア206、および保護リング480と同様であり得る。
第1のインダクタ1200、第1の磁気コア1206、第1の保護リング1280、第2のインダクタ1210、第2の磁気コア1216、および第2の保護リング1290は、上記の図2において説明されたのと同様の方式で、基板(たとえば、基板202)内に実装され得る。
図12は、基板内のそれ自体のそれぞれの空洞内の磁気コアを示す。しかしながら、いくつかの実装では、1つの空洞が2つ以上の磁気コアを含み得る。いくつかの実装では、1つの保護リングが2つ以上の磁気コアを取り囲み得る。さらに、いくつかの実装では、保護リングの1つまたは複数は、ディスクリート保護リング(たとえば、不連続保護リング)であり得る。
図12は、パッケージ基板の第1の金属層上に配置された保護リング(たとえば、第1の保護リング1280、第2の保護リング1290)を示す。いくつかの実装では、他の保護リングが、パッケージ基板の異なる金属層(たとえば、第2の金属層)上に配置され得る。
例示的セミアディティブパターニング(SAP)プロセス
様々な相互接続(たとえば、トレース、バイア、パッド)が本開示内で説明される。これらの相互接続は、基板、カプセル化層、および/または集積デバイスパッケージ内に形成され得る。いくつかの実装では、これらの相互接続は1つまたは複数の金属層を含み得る。たとえば、いくつかの実装では、これらの相互接続は、第1の金属シード層および第2の金属層を含み得る。金属層は、異なるめっきプロセスを使用して提供され(たとえば、形成され)得る。以下は、シード層を有する相互接続(たとえば、トレース、バイア、パッド)、および異なるめっきプロセスを使用してこれらの相互接続がどのように形成され得るかの詳細な例である。以下のプロセスは、たとえば相互接続230〜236を形成するために使用され得る。
異なる実装は、金属層(たとえば、相互接続、再分配層、アンダーバンプメタライゼーション層)を形成および/または製造するために異なるプロセスを使用し得る。いくつかの実装では、これらのプロセスは、セミアディティブパターニング(SAP)プロセスおよびダマシンプロセスを含む。これらの様々な異なるプロセスが以下でさらに説明される。
図13は、1つまたは複数の誘電体層および/またはカプセル化層内に相互接続を提供および/または形成するために、セミアディティブパターニング(SAP)プロセスを使用して相互接続を形成するためのシーケンスを示す。図13に示されるように、ステージ1は、誘電体層1302が提供された(たとえば、形成された)後の集積デバイス(たとえば、基板)の状態を示す。いくつかの実装では、ステージ1は、誘電体層1302が第1の金属層1304を含むことを示す。第1の金属層1304は、いくつかの実装ではシード層である。いくつかの実装では、第1の金属層1304は、誘電体層1302が提供された(たとえば、受け取られたまたは形成された)後に誘電体層1302上に提供され(たとえば、形成され)得る。ステージ1は、第1の金属層1304が誘電体層1302の第1の表面上に提供される(たとえば、形成される)ことを示す。いくつかの実装では、第1の金属層1304が、堆積プロセス(たとえば、PVD、CVD、めっきプロセス)を使用することによって提供される。
ステージ2は、フォトレジスト層1306(たとえば、フォト現像レジスト層)が第1の金属層1304上に選択的に提供された(たとえば、形成された)後の集積デバイスの状態を示す。いくつかの実装では、フォトレジスト層1306を選択的に提供することは、第1の金属層1304上にフォトレジスト層1306を提供すること、および現像する(たとえば、現像プロセスを使用する)ことによってフォトレジスト層1306の部分を選択的に除去することを含む。ステージ2は、空洞1308が形成されるようにフォトレジスト層1306が提供されることを示す。
ステージ3は、第2の金属層1310が空洞1308内に形成された後の集積デバイスの状態を示す。いくつかの実装では、第2の金属層1310は、第1の金属層1304の露出部分の上に形成される。いくつかの実装では、第2の金属層1310は、堆積プロセス(たとえば、めっきプロセス)を使用して提供される。
ステージ4は、フォトレジスト層1306が除去された後の集積デバイスの状態を示す。異なる実装は、フォトレジスト層1306を除去するための異なるプロセスを使用し得る。
ステージ5は、第1の金属層1304の部分が選択的に除去された後の集積デバイスの状態を示す。いくつかの実装では、第2の金属層1310によって覆われない第1の金属層1304の1つまたは複数の部分が除去される。ステージ5に示されるように、残りの第1の金属層1304および第2の金属層1310は、集積デバイスおよび/または基板内に相互接続1312(たとえば、トレース、バイア、パッド)を形成および/または画定し得る。いくつかの実装では、第2の金属層1310の下の第1の金属層1304の寸法(たとえば、長さ、幅)がおよそ第2の金属層1310の寸法(たとえば、長さ、幅)以下となるように、第1の金属層1304が除去され、その結果、図13のステージ5において示されるようにアンダーカットが生じ得る。いくつかの実装では、前述のプロセスが、集積デバイスおよび/または基板の1つまたは複数の誘電体層内にいくつかの相互接続を提供および/または形成するために何回か反復され得る。
例示的ダマシンプロセス
図14は、誘電体層および/またはカプセル化層内に相互接続を提供および/または形成するために、ダマシンプロセスを使用して相互接続を形成するためのシーケンスを示す。図14に示されるように、ステージ1は、誘電体層1402が提供された(たとえば、形成された)後の集積デバイスの状態を示す。いくつかの実装では、誘電体層1402は無機層(たとえば、無機フィルム)である。
ステージ2は、空洞1404が誘電体層1402内に形成された後の集積デバイスの状態を示す。異なる実装は、誘電体層1402内に空洞1404を提供するために異なるプロセスを使用し得る。
ステージ3は、第1の金属層1406が誘電体層1402上に提供された後の集積デバイスの状態を示す。ステージ3に示されるように、第1の金属層1406は、誘電体層1402の第1の表面上に提供される。第1の金属層1406は、第1の金属層1406が空洞1404の輪郭を含む誘電体層1402の輪郭を取るように誘電体層1402上に提供される。第1の金属層1406は、いくつかの実装ではシード層である。いくつかの実装では、第1の金属層1406は、堆積プロセス(たとえば、物理気相堆積(PVD)、化学気相体積(CVD)、またはめっきプロセス)を使用することによって提供される。
ステージ4は、第2の金属層1408が空洞1404および誘電体層1402の表面内に形成された後の集積デバイスの状態を示す。いくつかの実装では、第2の金属層1408は、第1の金属層1406の露出部分の上に形成される。いくつかの実装では、第2の金属層1408は堆積プロセス(たとえば、めっきプロセス)を使用することによって提供される。
ステージ5は、第2の金属層1408の部分および第1の金属層1406の部分が除去された後の集積デバイスの状態を示す。異なる実装は、第2の金属層1408および第1の金属層1406を除去するための異なるプロセスを使用し得る。いくつかの実装では、第2の金属層1408の部分および第1の金属層1406の部分を除去するために化学機械平坦化(CMP)プロセスが使用される。ステージ5に示されるように、残りの第1の金属層1406および第2の金属層1408は、集積デバイスおよび/または基板内に相互接続1412(たとえば、トレース、バイア、パッド)を形成および/または画定し得る。ステージ5に示されるように、第1の金属層1406が第2の金属層1410の基部および側面部分上に形成されるように相互接続1412が形成される。いくつかの実装では、空洞1404は、誘電体の2つのレベルでのトレンチおよび/または穴の組合せを含み得、その結果、バイアおよび相互接続(たとえば、金属トレース)が単一の堆積プロセスにおいて形成され得る。いくつかの実装では、前述のプロセスが、集積デバイスおよび/または基板の1つまたは複数の誘電体層内にいくつかの相互接続を提供および/または形成するために何回か反復され得る。
例示的電子デバイス
図15は、前述の集積デバイス、半導体デバイス、集積回路、ダイ、インターポーザ、パッケージ、またはパッケージオンパッケージ(PoP)のいずれかと統合され得る様々な電子デバイスを示す。たとえば、携帯電話デバイス1502、ラップトップコンピュータデバイス1504、固定位置端末デバイス1506が、本明細書で説明される集積デバイス1500を含み得る。集積デバイス1500は、たとえば、本明細書で説明される集積回路、ダイ、集積デバイス、集積デバイスパッケージ、集積回路デバイス、デバイスパッケージ、集積デバイスパッケージ、パッケージオンパッケージデバイスのいずれかであり得る。図15に示されるデバイス1502、1504、1506は例示的なものにすぎない。他の電子デバイスはまた、限定はしないが、モバイルデバイス、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、携帯情報端末などのポータブルデータユニット、全地球測位システム(GPS)対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、メータ読取り機器などの固定位置データユニット、通信デバイス、スマートフォン、タブレットコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、サーバ、ルータ、自動車両(たとえば、自律的車両)内に実装された電子デバイス、またはデータもしくはコンピュータ命令を記憶もしくは検索する任意の他のデバイス、あるいはそれらの任意の組合せを含むデバイス(たとえば、電子デバイス)のグループを含む集積デバイス1500を特徴とし得る。
図2、図3、図4、図5、図6、図7、図8A〜図8C、図9、図10、図11、図12、図13、図14、および/または図15に示される構成要素、特徴、および/または機能のうちの1つまたは複数が、再構成され、かつ/または単一の構成要素、特徴、または機能として組み合わされ、もしくはいくつかの構成要素または機能で実装され得る。本開示から逸脱することなく、追加の要素、構成要素、および/または機能がさらに追加され得る。図2、図3、図4、図5、図6、図7、図8A〜図8C、図9、図10、図11、図12、図13、図14、および/または図15、ならびに本開示内のそれに対応する説明は、ダイおよび/またはICに限定されないことにも留意されたい。いくつかの実装では、図2、図3、図4、図5、図6、図7、図8A〜図8C、図9、図10、図11、図12、図13、図14、および/または図15、ならびにそれに対応する説明は、集積デバイスを製造、作成、提供、および/または生産するために使用され得る。いくつかの実装では、デバイスは、ダイ、ダイパッケージ、集積デバイス、集積デバイス、集積デバイスパッケージ、ウェハ、半導体デバイス、パッケージオンパッケージ構造、および/またはインターポーザを含み得る。
「例示的」という語は、本明細書では「一例、事例、または例示として働くこと」を意味するために使用される。「例示的」なものとして本明細書で説明される任意の実装または態様は、必ずしも本開示の他の態様よりも好ましい、または有利なものと解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、本開示のすべての態様が、論じられる特徴、利点、または動作モードを含むことを必要としない。「結合」という用語は、本明細書では2つの物体間の直接的または間接的結合を指すために使用される。たとえば、物体Aが物体Bに物理的に接触し、物体Bが物体Cに接触する場合、物体AおよびCは、直接的に物理的に互いに接触しない場合であっても、やはり互いに結合されると見なされ得る。
さらに、実施形態は、フローチャート、流れ図、構造図、またはブロック図として示されるプロセスとして説明され得ることに留意されたい。フローチャートは順次プロセスとして動作について説明し得るが、動作の多くは、並列または同時に実施され得る。さらに、動作の順序は再構成され得る。プロセスは、その動作が完了するときに終了する。
本明細書で説明される本開示の様々な特徴は、本開示から逸脱することなく、異なるシステム内で実装され得る。本開示の上記の態様は例にすぎず、本開示を限定するものと解釈されるべきではないことに留意されたい。本開示の態様の説明は、例示的なものであり、特許請求の範囲を限定するものではないものとする。したがって、この教示は他のタイプの装置に容易に適用され得、多くの代替、修正、および変形が当業者には明らかとなるであろう。
100 集積デバイスパッケージ
102 第1のダイ
106 パッケージ基板
108 プリント回路板(PCB)
110 相互接続
112 第1の複数のはんだボール
116 第2の複数のはんだボール
120 インダクタ
200 集積デバイスパッケージ
202 基板
204 ダイ
206 磁気コア
208 インダクタ
210 カプセル化層
220 第1の誘電体層
222 第2の誘電体層
224 第1のはんだレジスト層
226 第2のはんだレジスト層
227 相互接続
230 第1の相互接続
231 第2の相互接続
232 第3の相互接続
233 第4の相互接続
234 第5の相互接続
235 第6の相互接続
236 第7の相互接続
240 第1の複数のはんだボール
250 プリント回路板(PCB)
252 第2の複数のはんだボール
271 第8の相互接続
272 第9の相互接続
273 第10の相互接続
274 第11の相互接続
275 第12の相互接続
276 第13の相互接続
280 第1の保護リング
282 第2の保護リング
300 インダクタ
301 第1の相互接続
302 第2の相互接続
303 第3の相互接続
304 第4の相互接続
305 第5の相互接続
306 第6の相互接続
307 第7の相互接続
308 第8の相互接続
309 第9の相互接続
311 複数の相互接続
313 複数の相互接続
315 複数の相互接続
317 複数の相互接続
319 複数の相互接続
321 複数の相互接続
323 複数の相互接続
325 複数の相互接続
327 複数の相互接続
329 複数の相互接続
330 相互接続
332 相互接続
480 第1の保護リング
482 第2の保護リング
680 ディスクリート保護リング
680a〜n 保護リング部分
702 基板
708 インダクタ
733 第4の相互接続
773 第10の相互接続
800 誘電体層
801 第1の空洞
802a 相互接続
802b 相互接続
804a 相互接続
804b 相互接続
806a 相互接続
806b 相互接続
803 第2の空洞
804 第2の金属層
807 空洞
810 キャリア
814 第2の誘電体層
816 第3の誘電体層
817 空洞
819 空洞
820 相互接続
821 相互接続
822 相互接続
823 相互接続
824 第1のはんだレジスト層
826 第2のはんだレジスト層
830 基板
840 ダイ
842 はんだボール
850 カプセル化層
860 はんだボール
870 集積デバイスパッケージ
1000 インダクタ
1001 第1のインダクタ
1002 第2のインダクタ
1010 第1の相互接続
1011 第2の相互接続
1012 第3の相互接続
1013 第4の相互接続
1014 第5の相互接続
1015 第6の相互接続
1020 複数の相互接続
1021 複数の相互接続
1022 複数の相互接続
1023 複数の相互接続
1024 複数の相互接続
1025 複数の相互接続
1026 複数の相互接続
1051 第1の相互接続
1052 第2の相互接続
1053 第3の相互接続
1054 第4の相互接続
1055 第5の相互接続
1056 第6の相互接続
1060 複数の相互接続
1061 複数の相互接続
1062 複数の相互接続
1063 複数の相互接続
1064 複数の相互接続
1065 複数の相互接続
1066 複数の相互接続
1106 磁気コア
1180 保護リング
1180a〜p 保護リング部分
1200 第1のインダクタ
1206 第1の磁気コア
1210 第2のインダクタ
1216 第2の磁気コア
1280 第1の保護リング
1290 第2の保護リング
1302 誘電体層
1304 第1の金属層
1306 フォトレジスト層
1308 空洞
1310 第2の金属層
1312 相互接続
1402 誘電体層
1404 空洞
1406 第1の金属層
1408 第2の金属層
1410 第2の金属層
1412 相互接続
1500 集積デバイス
1502 携帯電話デバイス
1504 ラップトップコンピュータデバイス
1506 固定位置端末デバイス

Claims (30)

  1. ダイと、
    前記ダイに結合されたパッケージ基板であって、
    少なくとも1つの誘電体層と、
    前記少なくとも1つの誘電体層内の磁気コアと、
    第1の保護リングと、
    複数の第1の相互接続を備える第1のインダクタであって、前記磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むように前記パッケージ基板内に配置された第1のインダクタと
    を備え、
    前記第1の保護リングが、前記第1のインダクタの前記複数の第1の相互接続からの少なくとも1つの相互接続を備える、パッケージ基板と
    を備える集積デバイスパッケージ。
  2. 前記第1の保護リングが不連続保護リングを備える請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  3. 前記第1の保護リングが連続する保護リングを備える請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  4. 前記パッケージ基板が、前記第1のインダクタの前記複数の第1の相互接続からの少なくとも1つの第2の相互接続を備える第2の保護リングをさらに備える請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  5. 前記第1の保護リングが、前記パッケージ基板の第1の金属層上に配置され、前記第2の保護リングが、前記パッケージ基板の第2の金属層上に配置される請求項4に記載の集積デバイスパッケージ。
  6. 前記第1の保護リングが、第1の連続する保護リングまたは第1の不連続保護リングを備え、前記第2の保護リングが、第2の連続する保護リングまたは第2の不連続保護リングを備える請求項4に記載の集積デバイスパッケージ。
  7. 前記パッケージ基板が、複数の第2の相互接続を備える第2のインダクタをさらに備える請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  8. 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが、結合されたインダクタとして動作するように構成される請求項7に記載の集積デバイスパッケージ。
  9. 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが、変圧器として動作するように構成される請求項7に記載の集積デバイスパッケージ。
  10. 前記第2のインダクタが、前記磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むように前記パッケージ基板内に配置され、前記第1の保護リングが、前記第2のインダクタの前記複数の第2の相互接続からの少なくとも1つの相互接続を備える請求項7に記載の集積デバイスパッケージ。
  11. 前記第1の保護リングの部分である前記複数の第1の相互接続からの前記少なくとも1つの相互接続が、うず電流を低減し、前記第1のインダクタのための遮蔽の改善を実現するように構成される請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  12. 前記第1のインダクタがソレノイドインダクタを備える請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  13. 前記第1の保護リングが、前記磁気コアを少なくとも部分的に取り囲む請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  14. 前記磁気コアと前記第1のインダクタとの間の間隔が、約50ミクロン(μm)以下である請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  15. 前記磁気コアと前記第1の保護リングとの間の間隔が、約50ミクロン(μm)以下である請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  16. 前記磁気コアが、キャリア、第1の磁気層、および第2の磁気層を含む請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  17. 前記複数の第1の相互接続が、トレース、バイア、および/またはパッドを備える請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  18. 音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、サーバ、自動車両内のデバイスからなるグループから選択されたデバイス内に組み込まれ、前記デバイスをさらに含む請求項1に記載の集積デバイスパッケージ。
  19. 集積デバイスパッケージを製造する方法であって、
    パッケージ基板を形成するステップであって、
    少なくとも1つの誘電体層を形成するステップと、
    前記少なくとも1つの誘電体層内に磁気コアを提供するステップと、
    前記パッケージ基板内に第1の保護リングを画定するように第1の金属層を形成するステップと、
    前記パッケージ基板内に第1のインダクタを画定するように複数の第1の相互接続を形成するステップであって、
    前記複数の第1の相互接続が前記磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むように、前記パッケージ基板内に前記複数の第1の相互接続を形成するステップと、
    前記第1の金属層の少なくとも一部を使用して、前記複数の第1の相互接続からの相互接続を形成し、前記第1のインダクタを画定するステップと
    を含むステップと
    を含むステップと、
    ダイに前記パッケージ基板を結合するステップと
    を含む方法。
  20. 前記パッケージ基板内に前記第1の保護リングを画定するように前記第1の金属層を形成する前記ステップが、前記パッケージ基板内に不連続保護リングを画定するように前記第1の金属層を形成するステップを含む請求項19に記載の方法。
  21. 前記パッケージ基板内に前記第1の保護リングを画定するように前記第1の金属層を形成する前記ステップが、前記パッケージ基板内に連続する保護リングを画定するように前記第1の金属層を形成するステップを含む請求項19に記載の方法。
  22. 前記パッケージ基板を形成する前記ステップが、第2の保護リングが前記複数の第1の相互接続からの少なくとも1つの第2の相互接続を備えるように、前記パッケージ基板内に第2の保護リングを画定するように第2の金属層を形成するステップをさらに含む請求項19に記載の方法。
  23. 前記第1の保護リングを画定するように前記第1の金属層を形成する前記ステップが、複数の第2の相互接続を形成するステップを含み、前記第2の保護リングを画定するように前記第2の金属層を形成する前記ステップが、複数の第3の相互接続を形成するステップを含む請求項22に記載の方法。
  24. パッケージ基板を形成する前記ステップが、前記パッケージ基板内に第2のインダクタを画定するように複数の第2の相互接続を形成するステップであって、
    前記複数の第2の相互接続が前記磁気コアを少なくとも部分的に取り囲むように前記パッケージ基板内に前記複数の第2の相互接続を形成するステップと、
    前記第1の金属層の少なくとも第2の部分を使用して、前記第2のインダクタを画定するように、前記複数の第2の相互接続からの少なくとも1つの相互接続を形成するステップと
    を含むステップをさらに含む請求項19に記載の方法。
  25. 前記第1のインダクタがソレノイドインダクタを含む請求項19に記載の方法。
  26. 前記少なくとも1つの誘電体層を形成する前記ステップが、
    第1の誘電体層を形成するステップであって、前記第1の誘電体層がコア層である、ステップと、
    第2の誘電体層を形成するステップと
    を含む請求項19に記載の方法。
  27. 前記磁気コアと前記第1のインダクタとの間の間隔が、約50ミクロン(μm)以下である請求項19に記載の方法。
  28. 前記磁気コアと前記第1の保護リングとの間の間隔が、約50ミクロン(μm)以下である請求項19に記載の方法。
  29. 前記誘電体層内に前記磁気コアを提供する前記ステップが、キャリア、第1の磁気層、および第2の磁気層を提供するステップを含む請求項19に記載の方法。
  30. 前記集積デバイスパッケージが、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、サーバ、自動車両内のデバイスからなるグループから選択されたデバイス内に組み込まれ、前記デバイスをさらに含む請求項19に記載の方法。
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