TW200810055A - Direct power delivery into an electronic package - Google Patents

Description

200810055 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施例係大致有關積體電路封裝之領域，尤 係有關對電子封裝的直接電力傳送。 ^ 【先前技術】 v 第1圖示出一傳統的電子封裝的一實施例之一橫斷面 圖。如圖所示，系統（1 00 )包含一主機板（1 02 )，該主 機板（1 0 2 )包含一電源（1 0 4 )，用以提供諸如裝置工作 電壓等的一恆定電壓或更高之電壓。對於更高之電壓而言 ，在封裝（110 )上提供了一電壓調整（Voltage R e g u 1 a t i ο η，簡稱 V R )電路（〗1 4 )。該電力經由主機板 (102 )內之路徑（106 )而被傳送到下面的插座（1〇8 ) 。該電力經由插座（1 〇 8 )中之接點而被傳送到裝置封裝 (1 1 0 )上之接觸墊。該電力在裝置封裝（Η 〇 )內被傳送 到電壓調整（VR )電路（1】4 )，而在該電路內被轉換爲 、 晶粒（1 1 2 )之工作電壓（通常低於2伏特）。經過調整 的該工作電壓經由裝置封裝（1 1 0 )而被傳送回晶粒（丨！ 2 )。由於積體電路組件的複雜性提高及特徵尺寸縮減，所 以變得更難以將所有必要的輸入/輸出（Ϊ/0 )信號及電 力傳送到晶粒。 【發明內容】 在某些實施例中’提供了將電力直接傳送到電子封裝 -4- 200810055 (2) 。就這一點而言，採用了一種具有導電基板核心（ substrate core)之基板，該導電基板核心被設計成在實體 上連接到一電源線。本發明也揭示了其他實施例，並申請 這些其他實施例的專利範圍。 【實施方式】 在下文的說明中，爲了便於說明，述及了一些特定細 節，以便提供對本發明的徹底了解。然而，熟悉此項技術 者當可了解：可在無須這些特定細節的情形下實施本發明 的實施例。在其他的情形中，係以方塊圖之方式示出一些 結構及裝置，以避免模糊了本發明。 在本說明書中，提到“ 一個實施例，，、“ 一實施例，，時， 意指參照該實施例所述的一特定的特徵、結構、或特性被 包含在本發明的至少一個實施例中。因此，在本說明書各 處中出現詞語“在一個實施例中，，或“在一實施例中，，時，並 不必然都參照到相同的實施例。此外，可在一或多個實施 例中以任何適當的方式組合該等特定的特徵、結構、或特 性。 第2圖是根據本發明的一實施例的一電子封裝的一實 施例之一橫斷面圖。根據所示之實施例，封裝實施例（ 2 0 0 )包含電源線（2 02 )、中介層（204 )、連接器（2〇6 )、基板核心（2 0 8 )、插座（2 1 〇 )、增層（2 I 2/2 1 4 ) 、以及晶粒（2 1 6 )。 電源線（2 02 )代表載送來自一系統內之電源的電力 200810055 (3) 之絕緣纜線。電源線（2 0 2 )可包含多條電壓導線及一接 地導線。在一實施例中’電力來自將一工作電壓提供給晶 粒（216)之電壓調整電路（圖中未示出）。在另一實施 例中，電源線（202 )傳送未經過調整的電力，且用來將 工作電壓提供給晶粒（2 1 6 )之該電壓調整電路被設置在 中介層（204 )上或基板核心（2 0 8 )上 中介層（2 0 4 )將電源線（2 0 2 )經由連接器（2 0 6 ) 而介接到基板核心（2 0 8 )。中介層可包含具有電壓調整 電路或其他電路之一電路板。 連接器（206)代表用來將電力自中介層（204)傳送 到基板核心（2 0 8 )之連接裝置。在一實施例中，連接器 (2 0 6 )包含用來耦合到基板核心（2 0 8 )的一延伸區中之 孔的中介層（2 0 4 )之接腳。其他實施例可使用其他習知 的連接器。 基板核心（2 0 8 )代表可由諸如銅等的金屬製成之核 心。可將基板核心（2 0 8 )與介電材料疊壓，作爲基板增 層的一部分，且基板核心（2 0 8 )可具有通過其中之絕緣 佈線。可將基板核心（20 8 )的電氣絕緣區用來傳輸電力 ，且該電力將被傳送到與晶粒（2 1 6 )連接的佈線。 插座（2〗0 )提供對電子封裝的機械支承。在—實施 例中，插座（2 1 0 )被銲接到一主機板，且包含用來將輸 入/輸出（I / 〇 )信號自該主機板傳送到晶粒（2〗6 )之— 些接點。因此，電力係經由電源線（202 )而被傳送到晶 粒（2 1 6 )，插座（2 1 0 )無須包含用來傳送電力的接點。 200810055 (4) 增層（212/214)包含在基板核心（ 2 0 8 )上建構的一 些導電佈線、特徵（feature )、以及介電材料。在工作電 壓下的電流將經由增層（2 1 2 )而自基板核心（2 0 8 )被傳 送到晶粒（2 1 6 )。此外，來自插座（2 1 0 )之I/O信號將 經由增層（2 1 2/2 1 4 )而被傳送到晶粒（2 1 6 )。 " 可將信號佈線及導電佈線分佈在各孔內且通過各孔， . 且可使信號佈線及導電佈線分佈通過信號佈線層（ 2 1 2/2 1 4 )，且可加入一些接觸墊，用以耦合到插座接點 。這些導電佈線將使來自插座（2 1 0 )之I/O信號經由基 板核心（2 0 8 )而被傳送到晶粒（2 1 6 )。 晶粒（2 1 6 )可代表任何積體電路裝置。在一實施例 中，晶粒（2 1 6 )是一微處理器或處理器。 第3圖是根據本發明的一實施例的一電子封裝之一俯 視圖。如圖所示，電子封裝（3 0 0 )包含基板（3 0 2 )、增 層區（3 04 )、基板核心延伸區（3 06 )、第一電氣絕緣區 (3 0 8 )、第一電氣絕緣區（3 1 〇 )、絕緣障壁（3丨2 )、 孔（3 1 4 )、以及晶粒（3 1 6 )。 被耦合到晶粒（3 1 6 )之基板（3 0 2 )包含一基板核心 ’該基板核心被建構在一區中，且不是被建構在另一區中 。增層區（3 04 )包含佈線及特徵繞線，且對應於增層（ 2 1 2 / 2 1 4 )。係爲基板核心的非增層區之基板核心延伸區 (3 0 6 )提供了用來親合到一電源線之一凸緣。 爲了儲存及傳送電荷，基板核心延伸區（3 〇 6 )可包 3被；ιδ緣障壁（^ 1 2 )隔離之第一電氣絕緣區（3 〇 8 )及第 200810055 (5) 二電氣絕緣區（3 1 0 )。雖然圖中示爲包含兩個電氣絕緣 區’但是基板核心延伸區（3 〇 6 )可包含任何數目的電氣 絕緣區。絕緣障壁（3 1 2 )可包含被建構到該基板核心中 之環氧樹脂或其他介電材料。在另一實施例中，基板核心 延伸區（3 0 6 )包含用來取代一實心金屬核心之被疊壓在 一起的多個導電層。在此種情形中，該基板核心的每一導 電層將相互在電氣上絕緣，且可儲存不同的電壓。 孔（3 1 4 )提供用來匹配來自電源線或中介層（2 04 ) 的接腳之母連接。被設置在第一電氣絕緣區（3 〇 8 )內之 孔可耦合到一些接腳，這些接腳提供與耦合到第二電氣絕 緣區（3 1 0 )中之孔的接腳所提供的電壓不同之電壓。在 此種方式下，電子封裝（3 00 )能夠自一電源線接收及傳 送多個電壓。 第4圖是製造根據本發明的一實施例的電子封裝的一 例示方法之一流程圖。熟悉此項技術者易於得知··雖然可 將下文中之作業說明爲一循序程序，但是事實上可以平行 或同時之方式執行許多該等作業。此外，可在不脫離本發 明的實施例之精神下，重新安排該等作業的順序，或重複 執行一些步驟。 根據一實施例，第4圖所示之方法開始時係在步驟（ 4 0 2 )中於基板核心的一保留區（3 0 6 )中鑽孔（3 1 4 )。 然後在步驟（4 0 4 )中，施加一掩蔽層，覆蓋該等孔，以 便使該等孔不會被後續的製程塡充。 然後在步驟（4 〇 6 )中’對該基板進行增層區之處理 200810055 (6) ，使佈線及繞線特徵被容納在小於基板核心的整個區（ 3 04 )。 最後，在步驟（408 )中，打開該等孔，移去該掩蔽 層、以及基板核心延伸區（3 0 6 )中之任何增層材料，因 而留下用來親合到一中介層或電源線之一凸緣。可能需要 額外的步驟，以便完成該基板並將該基板稱合到一積體電 路晶粒。 第5圖是適於實施根據本發明的一實施例的電子封裝 的一例示電子器具之一方塊圖。電子器具（500)將代表 多種傳統的及非傳統的電子器具、膝上型電腦、桌上型電 腦、細胞式電話、無線通訊用戶單元、無線通訊電話基礎 結構元件、個人數位助理、視訊機上盒、以及將受益於本 發明的揭不之任何電子器具中之任一電子器具。根據所示 之實施例，電子器具（ 500)可包含一或多個處理器（502 )、記憶體控制器（5 04 )、系統記憶體（5 06 )、輸入/ 輸出控制器（5 0 8 )、網路控制器（510 )、以及一或多個 輸入/輸出裝置（512)。可將處理器（5 02 )或電子器具 (5 0 0 )的其他積體電路組件設置在其中包含前文中以本 發明的一實施例的方式說明的一基板之一封裝中。 處理器（5 0 2 )可代表其中包括（但不限於）微處理 窃、可程式連輯裝置（Programmable Logic Device ;簡稱 PLD)、可程式趣輯陣歹Ij ( Programmable Logic Array ;簡 稱 PLA )、特定應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit ;簡稱asic )、以及微控制器等的組件 200810055 (7) 中之一或多個組件的多種控制邏輯中之任何控制邏輯，但 是本發明並不受限於這方面。在一實施例中’處理器（ 5 02 )是Intel⑧相容處理器。處理器（5 02 )可具有其中包 含複數個機器階層指令的一指令集，而諸如應用程式或作 業系統可呼叫該等指令。 記憶體控制器（5 04 )可代表用來將系統記憶體（506 )介接到電子器具（5 00 )的其他組件之任何類型的晶片 組或控制邏輯。在一實施例中，可將處理器（5 02 )與記 憶體控制器（5 04 )間之連接裝置稱爲前端匯流排。在另 一實施例中，可將記憶體控制器（5 04 )稱爲北橋。 系統記憶體（5 06 )可代表用來儲存可能已被或將被 處理器（5 02 )使用的資料及指令的任何類型之記憶體裝 置。雖然本發明並不限於此方面，但是系統記憶體（5 06 )通常將包含動態隨機存取記憶體（Dynamic Random Access Memory;簡稱 DRAM)。在一實施例中，系統記 憶體（506)可包含Rambus DRAM (RDRAM)。在另一實 施例中，系統記憶體（5 06 )可包含雙倍資料速率同步 DRAM ( Double Data Rate Synchronous DRAM ；簡稱 DDRSDAM)。

輸入/輸出控制器（I/O ) ( 5 0 8 )可代表用來將I/O 裝置（5 1 2 )介接到電子器具（5 00 )的其他組件之任何類 型的晶片組或控制邏輯。在一實施例中，可將I/O控制器 ( 5 08 )稱爲南橋。在另一實施例中，1 / 0控制器（5 0 8 ) 可符合由PCI特殊權益小組（PCI Special Interest Group -10- 200810055 (8) )於2 00 3年4月15日發佈的周邊組件互連（Peripheral Component Interconnect ；簡稱 PCI ) Express™ Base Specification 第 l.〇a 版。 網路控制器（5 1 0 )可代表可讓電子器具（5 00 )與其 他電子器具或裝置通訊的任何類型之裝置。在一實施例中 〜 ，網路控制器（5 1 0 )可符合電機及電子工程師協會（ ^ Institute of Electrical and Electronic Engineer s，Inc·;簡 稱IEEE) 802.11b標準（於1999年9月16曰核准，爲 ANSI/IEEE Std 802.11，1999年版的增補標準）。在另一 實施例中，網路控制器（5 1 0 )可以是一以太網路介面卡 〇 輸入/輸出裝置（I/O ) ( 512 )可代表將輸入提供給 電子器具（5 00 )或處理來自電子器具（5 00 )的輸出之任 何類型的裝置、周邊裝置或組件。 在前文之說明中，爲了便於解說，述及了許多特定細 節，以便提供對本發明之徹底了解。然而，熟悉此項技術 者當可了解：無須這些特定細節的某些部分，亦可實施本 發明。在其他的情形中，係以方塊圖之形式示出習知的結 構及裝置。 係在最基本的形式下說明許多方法，但是可在不脫離 本發明的基本範圍下，將一些作業增添到任何方法或自任 何方法刪除一些作業，且可將資訊增添到任何所述的訊息 或自任何所述的訊息刪減資訊。本發明的任何數目之變化 預期都將在本發明的範®及精神內。就這一點而言，所示 -11 - 200810055 (9) 之特定實施例並非用來限制本發明，而只是用來解說本發 明。因此，本發明之範圍並非由前文提供之特定例子決定 ’而只由最後的申請專利範圍之簡單語文決定。 【圖式簡單說明】 已參照各附圖而以舉例但非限制之方式說明了本發曰月 • ’在該等附圖中，相同的代號表示類似之元件，其中： 第1圖示出一傳統的電子封裝的一實施例之〜橫斷面 圖； 第2圖是根據本發明的一實施例的一電子封裝的一實 施例之一橫斷面圖； 第3圖是根據本發明的一實施例的一電子封裝之一俯 視圖， 第4圖是製造根據本發明的一實施例的電子封裝的— 例示方法之一流程圖；以及 第5圖是適於實施根據本發明的一實施例的電子封裝 的一例示電子器具之一方塊圖。 【主要元件之符號說明】 1 〇 〇 :系統 1 0 2 :主機板 1 〇 4 :電源 π 〇 :封裝 Η 4 :電壓調整電路 -12- 200810055 (10) 1 ο 6 :路徑 1 08 :插座 1 1 2,3 1 6 :晶粒 2 0 0 :封裝實施例 2 0 2 :電源線 204 :中介層 2 0 6 :連接器 2 0 8 :基板核心 2 1 0 :插座 2 1 2，2 1 4 :增層 2 1 6 :晶粒 3 00 :電子封裝 302 :基板 3 04 :增層區 3 0 6 :基板核心延伸區 3 0 8 :第一'電氣絕緣區 3 1 0 :第__•電氣絕緣區 3 1 2 :絕緣障壁 3 1 4 :孔 5 0 0 :電子器具 5 0 2 :處理器 5 04 :記憶體控制器 5 06 :系統記憶體 5 0 8 :輸入/輸出控制器 -13 200810055 (11) 5 1 0 :網路控制器 5 1 2 :輸入/輸出裝置。 -14

Claims (1)

1. 200810055 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種積體電路晶片封裝基板，包含： 被設計成在實體上連接到一電源線之一導電基板核心 〇 2 .如申請專利範圍第1項之積體電路晶片封裝基板 ’其中該基板核心是實心銅、或多層銅的疊層。 . 3.如申請專利範圍第2項之積體電路晶片封裝基板 ’進一步包含在一維度延伸到該基板的其餘部分之外的基 板核心，用以產生一凸緣。 4 ·如申請專利範圍第3項之積體電路晶片封裝基板 ’進一步包含在該凸緣中之一或多個母連接器，用以容納 來自該電源線之一或多個連接器接腳。 5.如申請專利範圍第1項之積體電路晶片封裝基板 ，進一步包含該基板核心上之一或多個增層，該等增層包 含導電元件，用以將電流提供給一積體電路晶粒。 6 .如申請專利範圍第1項之積體電路晶片封裝基板 ，進一步包含該基板核心內之一或多個電氣絕緣區，用以 致能來自該電源線之一或多個輸入電壓。 7 .如申請專利範圍第1項之積體電路晶片封裝基板 ，進一步包含電壓調整電路，用以自一輸入電壓提供一或 多個輸出電壓。 8. 一種裝置，包含： 一積體電路晶粒；以及 一基板，該基板包含一連接器，用以耦合到一電源傳 •15- 200810055 (2) 輸線。 9 .如申請專利範圍第8項之裝置，進一步包含該基 板的一核心之一延伸區，用以設置該連接器。 10.如申請專利範圍第9項之裝置，其中該連接器包 含該基板核心中之一些孔，該基板核心是一實心導電金屬 、或具有多個導電層之一疊層核心。 . 1 1 .如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包含用來 耦合到插座接點的墊，該等墊對應於輸入/輸出（I/O ) 信號，而非對應於電力傳輸。 12. —種電子器具，包含： 一網路控制器； 一系統記憶體；以及 一處理器，其中該處理器包含一基板，該基板包含一 連接器，用以耦合到一電源傳輸線。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之電子器具，進一步包 含電壓調整電路，用以提供經調整的電力，該電壓調整電 路經由一電源傳輸線而耦合到該基板。 14.如申請專利範圍第1 3項之電子器具，其中該電 壓調整電路被設置在一單獨的電路板上。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之電子器具，其中係在 一導電基板核心的一凸緣中建構該連接器。 1 6 .如申請專利範圍第1 2項之電子器具，進一步包 含用來設置該處理器之一插座，該插座包含用來將輸入/ 輸出（I/O )信號提供給該處理器之接點，但不包含用來 -16- 200810055 (3) 提供工作電壓之接點。 17.如申請專利範圍第1 2項之電子器具，其中該基 板包含電壓調整電路。 1 8 . —種方法，包含下列步驟： 在一導電基板核心的一第一區中鑽孔； 覆蓋該第一區中之該等孔；以及 . 在一第二區上以佈線及特徵繞線來增層該基板核心。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之方法，進一步包含下 列步驟：移除該第一區之上的覆蓋物，以便露出該等孔。 2 0.如申請專利範圍第1 9項之方法，進一步包含下 列步驟：將一積體電路晶粒耦合到該被增層的基板。 -17-