JP7275422B2

JP7275422B2 - 加熱されたキャパシタ、及び加熱されたキャパシタを形成する方法

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Publication number: JP7275422B2
Application number: JP2020208112A
Authority: JP
Inventors: グオホンリン; ラヴェルウィリアムズバイロン
Original assignee: テキサスインスツルメンツインコーポレイテッド
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2023-05-18
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Description

本願は、概してキャパシタに関し、更に特定して言えば、加熱されたキャパシタ、及び加熱されたキャパシタを形成する方法に関連する。

キャパシタは電荷をストアする周知のエレクトロニクスデバイスである。キャパシタは、絶縁性材料により分離される下部及び上部導電プレートを有する。キャパシタは、スタンドアロン構造として、又は集積回路の一部として、半導体ダイ上に形成され得る。

キャパシタの一般的な用途の一つは、他の電子回路を、外部事象から生じる電気サージから保護することである。例えば、キャパシタが、アンテナへの落雷から、ＲＦフロントエンド及び関連する回路要素を保護するように、キャパシタの下部プレートが接地に接続され得、キャパシタの上部プレートがアンテナ及びＲＦフロントエンドに接続され得る。

電気サージからの保護を提供するキャパシタがある場合、一つの問題は、絶縁材料には、キャパシタの性能を著しく劣化させ得る湿気の影響を受け易いものがある点である。例えば、ポリマー（例えば、ポリイミド）は全て、水分に影響されやすく、これにより、キャパシタの性能が５，０００Ｖから２，０００Ｖのみまで低減され得る。

記載される例において、加熱されたキャパシタが、水分に影響されやすい絶縁層から水分を取り除く。加熱されたキャパシタは、第１のパッド、第２のパッド、非導電性層、及び非導電性層に接する第１の金属構造を含む。加熱されたキャパシタはまた、非導電性層に接する第２の金属構造を含む。第２の金属構造は、第１の電圧を受信するように第１のパッドに、及び第２の電圧を受信するように第２のパッドに接続される。第１の電圧及び第２の電圧は異なる。第１の電圧と第２の電圧との間の差が、電流を、第２の金属構造内に、第２の金属構造を介して、及び第２の金属構造から外に流す。この電流は、第２の金属構造の抵抗から熱を生成するためのものである。この熱は、非導電性層から水分を取り除くためのものである。

他の記載される例において、加熱されたキャパシタを形成する方法が、第１の金属構造を形成すること、及び第１の金属構造に接する非導電性層を形成することを含む。この方法はまた、非導電性層に接する第２の金属構造を形成すること、及び第１の電圧及び第２の電圧を受信するように第１の金属構造を接続することを含む。第１の電圧及び第２の電圧は異なる。第１の電圧と第２の電圧との間の差が、電流を、第１の金属構造内に、第１の金属構造を介して、及び第１の金属構造から外に流す。この電流は、第１の金属構造の抵抗から熱を生成するためのものである。この熱は、非導電性層から水分を取り除くためのものである。

加熱されたキャパシタを形成する代替の方法において、この方法は、第１の金属構造を形成すること、及び第１の金属構造に接する非導電性層を形成することを含む。この方法はまた、非導電性層に接する第２の金属構造を形成すること、及び第１の電圧及び第２の電圧を受信するように第２の金属構造を接続することを含む。第１の電圧及び第２の電圧は異なる。第１の電圧と第２の電圧との間の差が、電流を、第２の金属構造内に、第２の金属構造を介して、及び第２の金属構造から外に流す。この電流は、第２の金属構造の抵抗から熱を生成するためのものである。この熱は、非導電性層から水分を取り除くためのものである。

例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１００の一例の断面図である。

例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の平面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の図２Ａの線２Ｂ－２Ｂによる断面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の平面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の図３Ａの線３Ｂ－３Ｂによる断面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の平面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の図４Ａの線４Ｂ－４Ｂによる断面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の平面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の図５Ａの線５Ｂ－５Ｂによる断面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の平面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の図６Ａの線６Ｂ－６Ｂによる断面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の平面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の図７Ａの線７Ｂ－７Ｂによる断面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の平面図である。例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の図８Ａの線８Ｂ－８Ｂによる断面図である。

代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ９００の一例の断面図である。

代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１０００の一例の平面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１０００の一例であり、図１０Ａの線１０Ｂ－１０Ｂによる断面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１０００の一例であり、図１０Ａの線１０Ｃ－１０Ｃによる断面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１０００の一例であり、図１０Ｂの線１０Ｄ－１０Ｄによる平面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１０００の一例であり、図１０Ｂの線１０Ｅ－１０Ｅによる平面図である。

代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１１００の一例の平面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１１００の一例であり、図１１Ａの線１１Ｂ－１１Ｂによる断面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１１００の一例であり、図１１Ａの線１１Ｃ－１１Ｃによる断面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１１００の一例であり、図１１Ｂの線１１Ｄ－１１Ｄによる平面図である代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１１００の一例であり、図１１Ｂの線１１Ｅ－１１Ｅによる平面図である。

代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１２００の一例の平面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１２００の一例であり、図１２Ａの線１２Ｂ－１２Ｂによる断面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１２００の一例であり、図１２Ａの線１２Ｃ－１２Ｃによる断面図である。代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１２００の一例であり、図１２Ｂの線１２Ｄ－１２Ｄによる平面図である代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１２００の一例であり、図１２Ｂの線１２Ｅ－１２Ｅによる平面図である。

図１は、例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１００の一例の断面図を示す。これ以降に更に詳細に説明するように、キャパシタ１００のプレートの一つが、水分に影響されやすい絶縁性材料から水分を取り除くために内部ヒーターとして用いられる。

図１に示すように、加熱されたキャパシタ１００は、非導電性構造１１０と、非導電性構造１１０に接し、非導電性構造１１０の上にある下部金属プレート１１２とを含む。非導電性構造１１０は、二酸化シリコン又はポリマー（例えば、ポリイミド）などの複数の材料で実装され得る。また、下部金属プレート１１２は、銅又はアルミニウムなどの複数の材料で実装され得る。

図１に更に示すように、加熱されたキャパシタ１００は、下部金属プレート１１２に接し、下部金属プレート１１２の上にある、水分に影響されやすい絶縁層１１４と、水分に影響されやすい絶縁層１１４に接し、水分に影響されやすい絶縁層１１４の上にある上部金属プレート１１６とを含む。上部金属プレート１１６はまた、下部金属プレート１１２の直接的に上にある。水分に影響されやすい絶縁層１１４は、ポリマー（例えば、ポリイミド）で実装され得る。例えば、上部金属プレート１１６は、銅又はアルミニウムで実装され得る。

また、加熱されたキャパシタ１００は、下部金属プレート１１２の第１の側に接続される金属ビア／トレース１２０、及び、金属ビア／トレース１２０に接続されるパッド１２２を含む。加熱されたキャパシタ１００は更に、下部金属プレート１１２の第２の側に接続される金属ビア／トレース１２４、及び、金属ビア／トレース１２４に接続されるパッド１２６を含む。

加熱されたキャパシタ１００はまた複数の接続構造１３０を含み、複数の接続構造１３０は、上部金属プレート１１６及びパッド１２２及び１２６に接続される。この例では、接続構造１３０は、上部金属プレート１１６及びパッド１２２及び１２６にボンディングされる配線として図示される。代替として、接続構造１３０は、はんだバンプで実装され得る。

パッド１２２及び１２６は、接続構造１３０を用いて外部電圧源に電気的に接続される。パッド１２２は、２Ｖなどの実質的に一定の電圧を受け取るように接続され、パッド１２６は、接地などの一層低い実質的に一定の電圧を受け取るように接続される。上部金属プレート１１６は、接続構造１３０を用いて、アンテナなどの電位サージ源、及びＲＦフロントエンドなどの内部回路に電気的に接続される。

オペレーションにおいて、加熱されたキャパシタ１００を含む半導体チップが始動されると、パッド１２２及び１２６上の電圧間の差が、電流を、パッド１２２から、下部金属プレート１１２内へ、下部金属プレート１１２を介して、及び下部金属プレート１１２から出てパッド１２６へ、流す。下部金属プレート１１２は、この電流フローに対する下部金属プレート１１２の抵抗が、水分に影響されやすい絶縁層１１４から水分を取り除く熱を生成するような寸法とされる。電気サージの事象において、キャパシタを形成する、下部プレート１１２、水分に影響されやすい絶縁層１１４、及び上部プレート１１６は、従来のように機能する。

そのため、加熱されたキャパシタ１００の利点の一つは、水分に影響されやすい絶縁層１１４から水分を取り除くことによって、加熱されたキャパシタ１００が、電気サージからの増大された保護を提供し得ることである。加熱されたキャパシタ１００の別の利点は、水分に影響されやすい絶縁層１１４から水分を取り除くことが、キャパシタの寿命を１０００倍まで著しく増大させ得ることである。更なる利点は、加熱されたキャパシタ１００が、如何なる付加的なマスキング工程も用いる必要なく形成され得ることである。

図２Ａ～図２Ｂから図８Ａ～図８Ｂは、例示の実施例に従った、加熱されたキャパシタを形成する方法２００の一連の図を示す。図２Ａ～図８Ａは平面図を示す。図２Ｂ～図８Ｂは、それぞれ、図２Ａ～図８Ａの線２Ｂ－２Ｂ～８Ｂ－８Ｂによる断面図を示す。

図２Ａ～図２Ｂに示すように、方法２００は、従来のように形成された非導電性構造２１０を用い、非導電性構造２１０上にシード層２１２を従来の方式で形成することにより始まる。シード層２１２は、チタンの層（例えば、３００Åの厚み）及び銅のオーバーレイ層（例えば、３０００Åの厚み）で実装され得る。次に、モールド２１４が従来のように、シード層２１２上に形成及びパターニングされる。

図３Ａ～図３Ｂに示すように、モールド２１４の形成及びパターニングに続いて、非導電性構造２１０に接して非導電性構造２１０の上にある下部金属プレート２１６を形成するように、銅が従来の方式で電気めっきされる。下部金属プレート２１６が形成された後、モールド２１４が取り除かれ、その後、シード層２１２の、下にある領域の除去が続く。

この例では、下部金属プレート２１６は、ビア接続を成すための２つのタブ２１８を備えた正方形／矩形形状として図示されている。代替として、円形などの他の形状を用いることができる。また、どの形状が用いられても、その形状は、タブを有さなくてもよく又は任意の数のタブを有してもよい。

これに続いて、図４Ａ～図４Ｂに示すように、水分に影響されやすい絶縁層２２０が、非導電性構造２１０及び下部金属プレート２１６上に従来の方式で堆積される。例えば、水分に影響されやすい絶縁層２２０は、ポリマー（例えば、ポリイミド）で実装され得る。

水分に影響されやすい絶縁層２２０が形成された後、パターニングされたフォトレジスト層２２２が、水分に影響されやすい絶縁層２２０上に形成される。パターニングされたフォトレジスト層２２２は従来の方式で形成され、従来の方式には、フォトレジストの層を堆積すること、露光されたフォトレジスト領域を軟化させるフォトレジストの層上にパターニングされた画像を形成するためにマスクとして知られているパターニングされる黒／透明ガラスプレートを介して光を投射すること、及び軟化されたフォトレジスト領域を取り除くことが含まれる。

パターニングされたフォトレジスト層２２２が形成された後、図５Ａ～図５Ｂに示すように、水分に影響されやすい絶縁層２２０の露出された領域が、下部金属プレート２１６のタブ２１８の頂部表面を露出させる開口２２４を形成するように従来の方式でエッチングされる。比較として、タブ２１８が省かれる場合、開口２２４は、下部金属プレート２１６の頂部表面を露出させる。パターニングされたフォトレジスト層２２２は、その後、アッシングプロセスを用いるなど、従来の方式で取り除かれる。

パターニングされたフォトレジスト層２２２が取り除かれた後、図６Ａ～図６Ｂに示すように、シード層２３０が、開口２２４をライニングするように及び下部金属プレート２１６のタブ２１８に接するように、水分に影響されやすい絶縁層２２０上に形成される。シード層２３０は、チタンの層（例えば、３００Åの厚み）及び銅のオーバーレイ層（例えば、３０００Åの厚み）で実装され得る。次に、モールド２３２が、シード層２３０上に形成及びパターニングされる。

モールド２３２の形成及びパターニングに続いて、図７Ａ～図７Ｂに示すように、下部金属プレート２１６の直接的に上にある上部金属プレート２４０を形成するように、銅が従来の方式で電気めっきされる。この例では、上部金属プレート２４０は、正方形／矩形形状として図示されている。代替として、円形など、他の形状を用いることができる。

電気めっきはまた、下部金属プレート２１６のタブ２１８に電気的に接続される第１のビア／トレース２４２及び第２のビア／トレース２４４を形成する。電気めっきは更に、第１のビア／トレース２４２に接続される第１のパッド２４６、及び第２のビア／トレース２４４に接続される第２のパッド２４８を形成する。

上部金属プレート２４０、第１のビア／トレース２４２、第２のビア／トレース２４４、第１のパッド２４６、及び第２のパッド２４８が形成された後、図８Ａ～図８Ｂに示すように、モールド２３２が取り除かれ、その後、シード層２３０の、下にある領域の除去が続く。モールド２３２及びシード層２３０の下にある領域の除去により、加熱されたキ
ャパシタ構造２５０が形成される。

これに続いて、加熱されたキャパシタ構造２５０は従来の方式でパッケージングされる。例えば、加熱されたキャパシタ構造２５０がダイキャリアに取り付けられ得る。加熱されたキャパシタ構造２５０がダイキャリアに取り付けられた後、複数の接続構造２５２が、上部金属プレート２４０、パッド２４６及び２４８、及びダイキャリアに接続される。

この例では、接続構造２５２は、上部金属プレート２４０、パッド２４６及び２４８、及びダイキャリアにボンディングされる配線として図示される。代替として、接続構造２５２は、はんだバンプで実装され得る。はんだバンプは、ダイキャリアに接続されないが、印刷回路基板に接続される。接続構造２５２を備えた加熱されたキャパシタ構造２５０は、加熱されたキャパシタ２６０を形成する。

パッケージングされると、第１のパッド２４６は、２Ｖなどの実質的に一定の電圧を受け取るように接続され、第２のパッド２４８は、接地などの一層低い実質的に一定の電圧を受け取るように接続される。更に、上部金属プレート２４０は、アンテナなどの電位サージ源、及びＲＦフロントエンドなどの内部回路に接続される。

方法２００は、加熱されたキャパシタ１００を実現するために有用である。非導電性構造２１０が非導電性構造１１０と対応し得、下部金属プレート２１６が下部金属プレート１１２と対応し得、水分に影響されやすい絶縁性層２２０が、水分に影響されやすい絶縁性層１１４と対応し得る。また、上部金属プレート２４０が上部金属プレート１１６と対応し得、ビア／トレース２４２がビア／トレース１２０と対応し得、ビア／トレース２４４がビア／トレース１２４と対応し得る。更に、パッド２４６がパッド１２２と対応し得、パッド２４８がパッド１２６と対応し得、接続構造２５２が接続構造１３０と対応し得る。

図９は、代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ９００の一例の断面図を示す。加熱されたキャパシタ９００は、加熱されたキャパシタ１００に類似し、そのため、両方のキャパシタに共通の構造を示すために同じ参照符号を用いる。

図９に示すように、加熱されたキャパシタ９００は、加熱されたキャパシタ９００の下部金属プレート１１２が、アンテナなどの電位サージ源、及びＲＦフロントエンドなどの内部回路に電気的に接続され、上部金属プレート１１６が、２つの異なる外部電圧源に電気的に接続されるので、加熱されたキャパシタ１００とは異なる。

この例では、下部金属プレート１１２は、ビア／トレース１２４、パッド１２６、及び接続構造１３０を用いて、電位サージ源及び内部回路に電気的に接続される。代替として、下部金属プレート１１２は、ビア／トレース１２０、パッド１２２、及び接続構造１３０を用いて、電位サージ源及び内部回路に接続され得る。

上部金属プレート１１６は、２Ｖなどの実質的に一定の電圧を受信するように接続構造１３０を用いて第１の外部電圧源に、及び接地などの実質的に一定の電圧を受信するように下部接続構造１３０を用いて第２の外部電圧源に電気的に接続される。

加熱されたキャパシタ９００は、加熱されたキャパシタ１００と同様に動作し、キャパシタプレートが熱を提供する点、及びキャパシタプレートが電位サージ源及び内部回路に接続される点のみが異なる。また、加熱されたキャパシタ９００は、一つのタブ、一つのビア／トレース、及び一つのパッドがもはや必要とされないことを除き、加熱されたキャパシタ２６０と同じ方式で形成される。例えば、左側タブ２１８、ビア／トレース２４２
、及びパッド２４６の形成が省かれ得る。

図１０Ａ～図１０Ｅは、代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１０００の一例を示す図である。図１０Ａは平面図を示す。図１０Ｂは、図１０Ａの線１０Ｂ－１０Ｂによる断面図を示す。図１０Ｃは、図１０Ａの線１０Ｃ－１０Ｃによる断面図を示す。図１０Ｄは、図１０Ｂの線１０Ｄ－１０Ｄによる平面図を示す。図１０Ｅは、図１０Ｂの線１０Ｅ－１０Ｅによる平面図を示す。

加熱されたキャパシタ１０００は、加熱されたキャパシタ２６０に類似し、そのため、両方のキャパシタに共通の構造を示すために同じ参照符号を用いる。図１０Ａ～図１０Ｅに示すように、加熱されたキャパシタ１０００は、下部金属プレートに横方向に近接する下部金属ラインを介して電流を流すことにより熱を生成するので、加熱されたキャパシタ１０００は、加熱されたキャパシタ２６０とは異なる。

この例では、図１０Ｂ及び１０Ｄに示すように、加熱されたキャパシタ１０００は、下部金属プレート２１６の代わりに下部金属プレート１０１０を用いるので、加熱されたキャパシタ１０００は、加熱されたキャパシタ２６０とは異なる。下部金属プレート１０１０は、下部金属プレート１０１０の周縁の周りに延在する側壁１０１２を有する。

図１０Ｂ、１０Ｃ、及び１０Ｄに示すように、下部金属プレート１０１０は、下部金属プレート１０１０が、ビア接続を成すために単一のタブ１０１４のみを有することを除き、下部金属プレート２１６と同じである。下部金属プレート１０１０は、正方形／矩形形状として図示されているが、円形などの他の形状が代替として用いられ得る。また、どの形状が用いられても、その形状は、タブを有さなくてもよく又は複数の数のタブを有してもよい。

図１０Ｂ、１０Ｃ、及び１０Ｄに示すように、加熱されたキャパシタ１０００は、下部金属プレート１０１０に横方向に近接する下部金属トレース１０２０を含むので、加熱されたキャパシタ１０００は、加熱されたキャパシタ２６０とも異なる。一実施例において、下部金属プレート１０１０と下部金属トレース１０２０との横方向間に金属構造はない。別の実施例において、下部金属プレート１０１０と下部金属トレース１０２０の横方向間に金属構造があってもよい。

この例では、下部金属トレース１０２０は、下部金属プレート１０１０を部分的に囲む。その結果、下部金属トレース１０２０は、下部金属プレート１０１０の側壁１０１２の半分まで、及び下部金属プレート１０１０の側壁１０１２の４分の３まで及び４分の３以上まで近接する。

図１０Ａ、１０Ｃ、及び１０Ｅに示すように、加熱されたキャパシタ１０００は、下部金属トレース１０２０の一端に取り付けられるビア／トレース１０２２、及びビア／トレース１０２２に取り付けられるパッド１０２４を含むので、加熱されたキャパシタ１０００は、加熱されたキャパシタ２６０とは異なる。加熱されたキャパシタ１０００はまた、下部金属トレース１０２０の反対の端部に取り付けられるビア／トレース１０２６、及びビア／トレース１０２６に取り付けられるパッド１０２８を含む。

更に、この例では、下部金属プレート１０１０は、ビア／トレース２４２、パッド２４６、及び接続構造２５２を用いて、接地などの実質的に一定の電圧を受信するように外部電圧源に電気的に接続される。代替として、下部金属プレート１０１０は、ビア／トレース２４２、パッド２４６、及び接続構造２５２を用いて、電位サージ源及び内部回路に電気的に接続され得る。

上部金属プレート２４０は、接続構造２５２を用いて、電位サージ源及び内部回路に接続される。代替として、上部金属プレート２４０は、接続構造２５２を用いて、接地などの実質的に一定の電圧を搬送するため外部電圧源に接続され得る。

オペレーションにおいて、加熱されたキャパシタ１０００を含む半導体チップが始動されると、パッド１０２４及び１０２８上の電圧間の差が、電流を、パッド１０２４から、下部金属トレース１０２０内に、下部金属トレース１０２０を介して、及び下部金属トレース１０２０から出てパッド１０２８へ、流す。下部金属トレース１０２０は、この電流フローに対する下部金属トレース１０２０の抵抗が、水分に影響されやすい絶縁層２２０から水分を取り除く熱を生成するような寸法とされる。電気サージの事象において、キャパシタを形成する、下部プレート１０１０、水分に影響されやすい絶縁層２２０、及び上部プレート２４０は、従来のように機能する。そのため、加熱されたキャパシタ１００及び２６０とは異なり、下部金属プレート１０１０を介して電流は流れない。

加熱されたキャパシタ１０００は、加熱されたキャパシタ２６０と同じ方式で形成される。例えば、下部金属プレート１０１０は、一つのタブが省かれ得ることを除いて、下部金属プレート２１６と同時に及び同じ方式で形成され得る。また、下部金属トレース１０２０は、モールド２１４を改変することにより下部金属プレート２１６と同時に及び同じ方式で形成され得る。更に、ビア／トレース１０２２、パッド１０２４、ビア／トレース１０２６、及びパッド１０２８は、ビア／トレース２４２及びパッド２４６と同時に及びと同じ方式で形成され得る。

図１１Ａ～図１１Ｅは、代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１１００の一例を示す図である。図１１Ａは平面図を示す。図１１Ｂは、図１１Ａの線１１Ｂ－１１Ｂによる断面図を示す。図１１Ｃは、図１１Ａの線１１Ｃ－１１Ｃによる断面図を示す。図１１Ｄは、図１１Ｂの線１１Ｄ－１１Ｄによる平面図を示す。図１１Ｅは、図１１Ｂの線１１Ｅ－１１Ｅによる平面図を示す。

加熱されたキャパシタ１１００は、加熱されたキャパシタ１０００に類似し、そのため、両方のキャパシタに共通の構造を示すために同じ参照符号を用いる。図１１Ａ～図１１Ｅに示すように、加熱されたキャパシタ１１００は、下部金属プレート１０１０に横方向に近接する下部金属ラインと、上部金属プレート２４０に横方向に近接する上部金属ラインとの両方を介して電流を流すことにより熱を生成するので、加熱されたキャパシタ１１００は、加熱されたキャパシタ１０００とは異なる。

図１１Ａ、１１Ｂ、及び１１Ｃに示すように、加熱されたキャパシタ１１００は、上部金属プレート２４０に横方向に近接する上部金属トレース１１１０を含むので、加熱されたキャパシタ１１００は、加熱されたキャパシタ１０００とは異なる。一実施例において、上部金属プレート２４０と上部金属トレース１１１０との横方向間に金属構造はない。別の実施例において、上部金属プレート２４０及び上部金属トレース１１１０の横方向間に金属構造があってもよい。

上部金属プレート２４０は、上部金属プレート２４０の周縁の周りに延在する側壁１１１２を有する。この例では、上部金属トレース１１１０は、上部金属プレート２４０を部分的に囲む。その結果、上部金属トレース１１１０は、上部金属プレート２４０の側壁１１１２の半分に、及び上部金属プレート１１１０の側壁１１１２の４分の３及び４分の３以上に近接する。

図１１Ａ、１１Ｃ、及び１１Ｅに示すように、加熱されたキャパシタ１１００は、下部レベルから上に延在する３つのビア／トレース２４２、１０２２、及び１０２６を有する。図１１Ａ及び１１Ｃに示すように、加熱されたキャパシタ１１００は、上部金属トレース１１１０の一端に取り付けられるパッド１１２０、及び上部金属トレース１１１０の他方の端部に取り付けられるパッド１１２２を含むので、加熱されたキャパシタ１１００は、加熱されたキャパシタ１０００とは異なる。

パッド１１２０及び１１２２は、接続構造２５２を用いて外部電圧源に電気的に接続される。パッド１１２０は、２Ｖなどの実質的に一定の電圧を受け取るように接続され、パッド１１２２は、接地などの一層低い実質的に一定の電圧を受け取るように接続される。パッド１０２４及び１１２０は、等しい又は異なる電圧に接続され得る。同様に、パッド１０２８及び１１２２は、等しい又は異なる電圧に接続され得る。

オペレーションにおいて、加熱されたキャパシタ１１００を含む半導体チップが始動されると、パッド１０２４及び１０２８上の電圧間の差が、電流を、パッド１０２４から、下部金属トレース１０２０内へ、下部金属トレース１０２０を介して、及び下部金属トレース１０２０から出てパッド１０２８へ、流す。下部金属トレース１０２０は、この電流フローに対する下部金属トレース１０２０の抵抗が、水分に影響されやすい絶縁層２２０から水分を取り除く熱を生成するような寸法とされる。

また、パッド１１２０及び１１２２上の電圧間の差が、電流を、パッド１１２０から、上部金属トレース１１１０内へ、上部金属トレース１１１０を介し、及び上部金属トレース１１１０から出てパッド１１２２へ、流す。上部金属トレース１１１０は、この電流フローに対する上部金属トレース１１１０の抵抗が、水分に影響されやすい絶縁層２２０から水分を取り除く熱を生成するような寸法とされる。電気サージの事象において、キャパシタを形成する、下部プレート１０１０、水分に影響されやすい絶縁層２２０、及び上部プレート２４０は、従来のように機能する。

加熱されたキャパシタ１１００は、加熱されたキャパシタ１０００と同じ方式で形成される。例えば、上部金属トレース１１１０、パッド１１２０、及びパッド１１２２が、モールド２３２を改変することにより、上部金属プレート２４０、ビア／トレース２４２、パッド２４６、ビア／トレース１０２２、パッド１０２４、ビア／トレース１０２６、及びパッド１０２８と同時に及び同じ方式で形成され得る。

図１２Ａ～図１２Ｅは、代替の実施例に従った、加熱されたキャパシタ１２００の一例の図を示す。図１２Ａは平面図を示す。図１２Ｂは、図１２Ａの線１２Ｂ－１２Ｂによる断面図を示す。図１２Ｃは、図１２Ａの線１２Ｃ－１２Ｃによる断面図を示す。図１２Ｄは、図１２Ｂの線１２Ｄ－１２Ｄによる平面図を示す。図１２Ｅは、図１２Ｂの線１２Ｅ－１２Ｅによる平面図を示す。

加熱されたキャパシタ１２００は、加熱されたキャパシタ１１００に類似し、そのため、両方のキャパシタに共通の構造を示すために同じ参照符号を用いる。図１２Ａ～図１２Ｅに示すように、加熱されたキャパシタ１２００は、上部金属トレース１１１０のみを介して電流を流すことにより熱を生成するので、加熱されたキャパシタ１２００は、加熱されたキャパシタ１１００とは異なる。その結果、下部金属トレース１０２０、ビア／トレース１０２２、ビア／トレース１０２６、パッド１０２４、及びパッド１０２８が省かれる。

オペレーションにおいて、加熱されたキャパシタ１２００を含む半導体チップが始動されると、パッド１１２０及び１１２２上の電圧間の差が、電流を、パッド１１２０から、上部金属トレース１１１０内へ、上部金属トレース１１１０を介して、及び上部金属トレース１１１０から出てパッド１１２２へ、流す。上部金属トレース１１１０は、この電流フローに対する上部金属トレース１１１０の抵抗が、水分に影響されやすい絶縁層２２０から水分を取り除く熱を生成するような寸法とされる。

電気サージの事象において、キャパシタを形成する、下部金属プレート１０１０、水分に影響されやすい絶縁層２２０、及び上部金属プレート２４０は、従来のように機能する。加熱されたキャパシタ１１００は、下部金属トレース１０２０、ビア／トレース１０２２、ビア／トレース１０２６、パッド１０２４、及びパッド１０２８が省かれるように形成するために必要とされる変形を除き、加熱されたキャパシタ１１００と同じ方式で形成される。

本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得、他の実施例が可能である。

Claims

加熱されるキャパシタであって、
絶縁層と、
前記絶縁層に接し、電位サージ源に結合される第１の金属層と、
前記絶縁層に接し、基準電圧に結合される第２の金属層であって、前記絶縁層が前記第１及び第２の金属層の間に位置する、前記第２の金属層と、
前記絶縁層に接し、前記第１又は第２の金属層に横方向に近接して位置する第１の金属構造であって、第１の電圧に結合される第１の部分と第２の電圧に結合される第２の部分と前記第１又は第２の金属層の第１の部分に沿って延在する第１のトレース部分と前記第１又は第２の金属層の第２の部分に沿って延在する第２のトレース部分とを含み、前記第１及び第２のトレース部分が互いに平行であり、前記第１の電圧と前記第２の電圧とが異なり、前記第１の電圧と前記第２の電圧との間の差が前記第１の金属構造内に電流を流れさせ、前記電流が前記絶縁層から水分の取り除くように前記第１の金属構造の抵抗から熱を生成する、前記第１の金属構造と、
を有する、加熱されるキャパシタ。
請求項１に記載の加熱されるキャパシタであって、
前記第２の金属層が、前記第２の金属層の周縁の周りに延在する側壁を有し、前記第１の金属構造が前記第２の金属層の側壁の半分に近接して位置する、加熱されるキャパシタ。
請求項１に記載の加熱されるキャパシタであって、
前記絶縁層がポリマーを含む、加熱されるキャパシタ。
請求項１に記載の加熱されるキャパシタであって、
前記第１の金属層が、前記第１の金属層の周縁の周りに延在する側壁を有し、前記第１の金属構造が前記第１の金属層の側壁の半分に近接して位置する、加熱されるキャパシタ。
請求項１に記載の加熱されるキャパシタであって、
前記基準電圧が接地電位である、加熱されるキャパシタ。
請求項２に記載の加熱されるキャパシタであって、
前記絶縁層に接する第２の金属構造であって、前記第１の金属層に横方向に近接して位置し、第３の電圧に結合される第３の部分と第４の電圧に結合される第４の部分とを含み、前記第３の電圧と前記第４の電圧とが異なり、前記第３の電圧と前記第４の電圧との間の差が電流を前記第２の金属構造内に流れさせ、前記第２の金属構造を介して流れる電流が前記絶縁層から水分を取り除くように前記第２の金属構造の抵抗から熱を生成する、前記第２の金属構造を更に含む、加熱されるキャパシタ。
請求項６に記載の加熱されるキャパシタであって、
前記第１の電圧と前記第３の電圧とが等しく、前記第２の電圧と前記第４の電圧とが等しい、加熱されるキャパシタ。