TWI750271B - 在半導體封裝中之基體介電導波件 - Google Patents

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Abstract

設置在一中介層或直接地在一半導體封裝體基體內的導波件可被使用來與該半導體封裝體耦接的半導體晶粒之間傳遞訊號。例如,半導體晶粒間通訊使用發射進入導波件之mm波載波訊號特別地調頻至此等訊號的最佳發射參數。此等高頻的使用有利地提供針對突塊受限晶粒的較高之每突塊資料傳輸率,且即使在此等較高資料傳輸率可有利地提供改良的訊號完整性。此等mm波導波件可直接地建造在半導體封裝體層內或可併入在該半導體晶粒與該半導體封裝體基體之間實體且通訊式耦接一或多個中介層內。

Description

在半導體封裝中之基體介電導波件
本揭露係關於用於形成在半導體基體中之介電導波件的系統與方法。
隨著互補金屬氧化半導體(CMOS)電路的功能增加與半導體裝置之密度的增加,變得越來越難將充分數量的互連體實體設置在一晶粒的外表面上。一般來說,此等限制藉由增加晶粒的實體尺寸以在晶粒上增加更多突塊來處理,或者減少突塊的實體間距或增加跨一互連體的資料率來處理。諸如佈線與晶粒總成之實際考量傾向限制實體可與一晶粒耦接的突塊之數量。更進一步地,訊號完整性傾向要限制跨越一個別突塊的最大可靠資料傳輸率。
於本揭示的一個態樣中,係特地提出一種用於在半導體晶粒之間傳遞mm波訊號的系統,該系統包含:一第一半導體晶粒,其包括可在至少一第一mm波頻率上通訊的一第一RF收發器;一第二半導體晶粒,其包括可在至少該第一mm波頻率上同時通訊的一第二RF收發器;以及具有至少一導波件形成在內的一介電件;其中,該導波件使該第一RF收發器與該第二RF收發器通訊式耦接;其中,該導波件提供在該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒之間於該第一mm波頻率上之雙向通訊的一路徑;並且其中,該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒係與該介電件在接近該導波件處的一位置實體地耦接。
於本揭示的一個態樣中,係特地提出一種在設置於一共同半導體封裝體上之一第一半導體晶粒與一第二半導體晶粒間傳遞mm波訊號的方法,該方法包含:由該第一半導體晶粒產生至少一第一mm波訊號,該第一半導體晶粒與一介電件可操作地且通訊式耦接;發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件;並且在該第二半導體晶粒處接收該第一mm波訊號,該第二半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接。
於本揭示的一個態樣中,係特地提出一種半導體封裝體,其包含:具有至少一導波件形成在內的一介電件,該導波件包括一第一端與一第二端;一第一半導體晶粒,其包括一第一射頻(RF)收發器,該第一半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第一RF收發器在該至少一導波件的該第一端處通訊式耦接;以及一第二半導體晶粒,其包括一第二RF收發器,該第二半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第二RF收發器在該至少一導波件的該第二端處通訊式耦接。
於本揭示的一個態樣中,係特地提出一種用於在設置於一共同半導體封裝體上之一第一半導體晶粒與一第二半導體晶粒間無線通訊的系統,該系統包含:用於使用一第一半導體晶粒產生至少一第一mm波訊號的構件,該第一半導體晶粒與一介電件可操作地且通訊式耦接;用於發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件的構件;以及用於使用一第二半導體晶粒以接收該第一mm波訊號的構件,該第二半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接。
由於互補性氧化金屬半導體(CMOS)電路的功能和單個電晶體的尺寸不斷下降,因此從一晶粒中提供足夠數量的互連件變得越來越困難。一種解決方法是藉由增加晶粒的尺寸,及/或藉由減小凸塊的大小,同時增加凸塊間距,以容納增加數量的凸塊。實際製造公差,諸如在晶粒中裝配及/或佈線,往往會限制任何給定晶粒的突塊數量。 此外,在差分發訊(differential signaling)的狀況下,實際資料率限制了任何給定的互連件或互連件組的存在。
一個解決方案是調變一個更高的頻率訊號以及傳輸經調變的高頻訊號在一半導體封裝體之內的晶粒間。使用此架構,可使用單一通道同時傳輸多個頻率,且可實施高階調變策略以提高資料傳輸率。但是,如果這種訊號透過傳統傳輸線(例如,共平面導波件、帶狀天線或微帶天線)傳輸,則傳輸會相當有損耗,且傳統的雜訊與串擾造成訊號完整性的問題仍然存在。
一種改良的解決方案是在半導體封裝體中的半導體晶粒之間實施導波件以傳輸訊號。此等導波件可能包括,例如,在指定的毫米波(mm波)波段特別地調諧(tuned)以最佳化傳輸參數,諸如從約如30 GHz到約300 GHz。在更高頻率(如mm波頻率)上使用導波件,以損耗較小、比傳統的電子互連件串擾更少的方式,可以有效地提供調變高資料率訊號的可靠傳輸,傳統電子互連件諸如跡線或類似的導電結構。這也提供了一個對於突塊受限晶粒的潛在的解決方案(透過對每個突塊有利地提供更高的資料傳輸率),以及即使在更高的資料傳輸率下有益的提供改良的訊號完整性。此種導波件可以直接建立在半導體封裝體層中,或可以被合併在一個或多個中介層中,該中介層在半導體晶粒與半導體封裝體之間實體地且通訊式耦接。透過基體導波件傳輸的mm波訊號允許沿單個導波件傳輸多個訊號。此等mm波訊號可能具有不同的極性及/或可能在其他頻率被傳輸,因而增加在單一導波件上的頻寬。基體整合導波件(SIW)是眾所周知的,但取決於使用通孔來形成該基體之導波件壁和介電材料,被用作導波件的的介電材料。藉由使用「連續通孔」 或「溝槽通孔」(其可透過多種方式製造)、可增加場禁閉性(confinement)且導波件變得適用於較高頻率。藉由蝕刻基體材料和用第二介電材料填充蝕刻的體積,可以減小導波件的尺寸,大大減小導波件波導的尺寸,或可進行其它的電氣或機械最佳化。
提供了一種在半導體晶粒之間傳輸mm波訊號的系統。該系統可包括第一半導體晶粒、一第二半導體晶粒以及一介電件,該第一半導體晶粒包括可以在至少一第一mm波頻率上通訊的一第一RF收發器,該第二半導體晶粒包括能夠在至少第一mm波頻率上同時(contemporaneously)通訊的一第二RF收發器,該介電件具有至少一導波件形成在內,在此,該導波件將該第一RF收發器與該第二RF收發器通訊式耦接;該導波件提供在該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒間於該第一頻率上之雙向通訊的一路徑;以及該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒與該介電件在接近該介電導波件的位置實體耦接。
提供一種在設置在共同半導體封裝體上之一第一組件與一第二組件之間傳輸一mm波訊號的方法。該方法可藉由可操作地且通訊式耦接於一介電件的一第一組件產生一第一mm波訊號;發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件;以及於與該介電件可操作且通訊式耦接的一第二組件處接收該第一mm波訊號。
提供一種半導體封裝體。該半導體封裝體可包括:具有至少一導波件形成在內的一介電件,該導波件包括一第一端與一第二端;一第一組件,其包括一第一射頻(RF)收發器,該第一組件與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第一RF收發器於該至少一導波件的該第一端處通訊式耦接;以及一第二組件,其包括一第二RF收發器,該第二組件與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第二RF收發器於該至少一導波件的該第二端處通訊式耦接。
提供一種用於在設置於一共同半導體封裝體上之一第一組件與一第二組件間無線通訊的系統。該系統可包括用於使用與一介電件可操作地且通訊式耦接的一第一組件而產生至少一第一RF訊號的一構件;用於發射該第一RF訊號至形成在該介電件內之一導波件的一構件;以及用於使用與該介電件可操作地且通訊式耦接的一第二組件而接收該RF訊號的一構件。
在此使用的用字「射頻」與縮寫「RF」指涉任何或所有落入從約500 kHz延伸至約300 GHz之電磁頻譜內的部份之頻率。用字「毫米波」與「mm波」指涉任何或所有落入從約30 GHz延伸至約300 GHz之電磁頻譜內的部份之頻率。
圖1提供根據在此揭露之至少一實施例的一例示性半導體封裝體100,其具有形成在該半導體封裝體基體130內的一或多個導波件120A至120n(聯合稱為「導波件120」)以促進在複數個半導體晶粒110A、110B(聯合稱為「半導體晶粒110」)間的射頻(RF)通訊。如圖1中所描繪的,一些導波件120可形成在該半導體封裝體基體130中。該導波件120可使一第一半導體晶粒110A與一第二半導體晶粒110B通訊式耦接,因而使得在半導體晶粒110間使用一RF訊號而進行資料及/或數據的雙向通訊,RF訊號諸如具有從約30 GHz至約300 GHz之頻率的一mm波訊號。各半導體晶粒110A、110B可包括一或多個邏輯電路112A、112B(聯合稱為「邏輯電路112」)、一或多個收發器114A、114B(聯合稱為「RF收發器114」)以及一或多個RF發射器(launchers)116A、116B(聯合稱為「RF發射器116」。在一些實施中,一些或所有的邏輯電路122、該RF收發器114及/或該RF發射器116可被設置在一單一半導體晶粒內、上方或者附近。在一些實施中,一些或所有的邏輯電路112、該RF收發器114及/或該RF發射器116可被設置在複數個半導體晶粒內、上方或者附近。
在一傳輸模式中,該邏輯電路112產生包含資訊及/或數據的一訊號。該RF收發器114接收來自該邏輯電路112的該訊號且將該訊號調變為一高頻載波訊號。該RF發射器116接收來自該RF收發器114的該高頻調變載波訊號且將包含有該資訊及/或數據的該高頻載波訊號發射進入一通訊式耦接導波件120。
在一接受或接收模式,該RF發射器116從該通訊式耦接導波件120接收包含有該資訊及/或數據的該高頻載波訊號。該RF發射器116轉發包含有該資訊及/或數據的該高頻載波訊號至該RF收發器114。該RF收發器114從該載波訊號解調變出該資訊及/或數據且轉發包含有該資訊及/或數據的該訊號至該邏輯電路112。
在一些實施中,設置在一共同半導體封裝體100內的複數個半導體晶粒110可使用由該RF收發器114所產生的RF訊號而傳遞或者交換資訊及/或數據,且發射進入在該半導體封裝體100內的該基體130內形成的一導波件120。雖然任何RF頻率可使用來提供此等通訊,落入從約30 GHz延伸至約300 GHz之電磁頻譜內的mm波RF頻率可被使用來在半導體晶粒110間傳遞資訊及/或數據。
在一些實施例中,一些或所有的邏輯電路112與該RF收發器114可形成或者設置在一共同半導體晶粒110上。在一些實施中,一或多個電性導通組件、跡線、通孔或其組合可將該半導體晶粒110通訊式耦接至設置在該導波件120之一端處的一或多個RF收發器116。
該邏輯電路112可包括任何數量及/或組合之能夠傳輸、接收及/或傳送包括資訊及/或數據之一或多個訊號的系統及/或裝置。範例邏輯電路112可包括但不限定於下列一或多者:控制器、處理器、微處理器、數位訊號處理器(DSP)、中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、特定應用積體電路(ASIC)、精簡指令集電腦(RSIC)、串聯器/解串器(SERDES)電路或其之組合。在一些實施中,該邏輯電路112可包括一或多個通訊介面,在該通訊介面或透過通訊介面發生資訊及/或數據流入及/或流出該邏輯電路112。在一些實施中,該邏輯電路112可包括一或多個內部通訊介面,透過該內部通訊介面發生與該RF收發器114的通訊。在其他實施中,該邏輯電路112可包括一通訊介面,該通訊介面與在該半導體晶粒110之一外部表面上的一或多個突塊或類似接觸點通訊式耦接,且透過其發生與RF收發器114的通訊。
在一些實施中,該邏輯電路112可接收來自與該半導體封裝體100耦接的一或多個其他裝置的所有或部分的資訊及/或數據,且可轉發所有或部分的資訊及/或數據至該RF收發器114。在此等實施中,該邏輯電路112可在將所接收到的資訊及/或數據轉發至該RF收發器114之前,在所接收到的資訊及/或數據上進行一或多個動作。例如,該邏輯電路112可將包含在該資訊及/或數據中的訊號濾波或者改進訊噪比或使用數據校正技術。
該RF收發器114可包括可從一或多個通訊式耦接邏輯單元112接收資訊及/或數據之任何數量及/或組合的系統及/或裝置。此外,或可替代地,RF收發器114可包括可傳輸或傳遞資訊給一或多個邏輯通訊式耦接邏輯電路112之任何數量及/或組合的系統及/或裝置。在一些實施中,該RF收發器114調變從一通訊式耦接邏輯電路112接收到的資訊及/或數據成為一RF訊號,諸如一mm波訊號。在一些實施中,該RF收發器114在將解調變資訊及/或數據傳遞至一或多個通訊式耦接邏輯裝置112之前,將從一通訊式耦接RF發射器116所接收的資訊及/或數據解調變。
該RF發射器116可包括任何數量及/或組合之可從該RF收發器114接收高頻RF訊號及發射高頻訊號進入一通訊式耦接導波件120的裝置及/或系統。在一些實施中,該RF發射器116的所有或一部份可設置在接近該RF收發器114處且與該RF收發器114通訊式耦接。在一些實施中,該RF發射器116的所有或一部份可設置在遠離該RF收發器114處且與該RF收發器114通訊式耦接。在此等實施中,該RF發射器116可經由一或多個導電件而與該RF收發器114通訊式耦接,導電件諸如下列一或多者:跡線、通孔或其組合。在此等實施中,該RF發射器116的所有或一部份可至少部分形成在該導波件120內側或內部。例如,該RF發射器可被蝕刻、光刻(photolithographically)形成或者至少部分沉積在由該導波件120所形成的一內部空間中。在一些實施中,該RF發射器116可使用通孔、邊緣鍍磨或類似結構、沉積技術或其組合而在接近所有導波件120或導波件120的一部分處之介電件130中形成。
該RF發射器116可至少部分基於該RF收發器114及/或該導波件120的操作頻率而製造。例如,該該RF發射器116可包括形成在該導波件120之一內部部分內或者設置於其中的一角度插槽類型發射器。在另一實施中,該RF發射器116可包括由複數個通孔、複數個金屬層或其組合形成的一或多個結構。在此等實施中,該RF發射器116可包括一或多個號角類型或類似結構,以使用來集中及/或發射高頻RF訊號進入導波件120及/或從該導波件120接收高頻RF訊號。在一些實施中,該RF發射器116可包括用於減少在高頻RF訊號當從該RF發射器116轉換至該導波件120時能量耗損的一或多個結構。在一些實施中,該RF發射器116可形成在該RF收發器114內、上方或附近且接近該導波件120的一位置。此等能量耗損最小化結構可包括但不限定於以幾何圖案設置在該導波件120的一終端點的一或多個通孔、一或多個導電層及/或以圖案設置在該導波件120的一終端點附近的邊緣,或其組合。在一些實施中,該RF發射器116可包括用於導波轉換的一或多個微帶或用於導波轉換的一或多個帶狀線。在一些實施中,該RF發射器116可包括設置至少部分在該導波件120內的一漸縮或角度刀鋒型發射器。在一些實施中,該RF發射器116可包括一或多個通孔或類似結構,其可操作地且直接或非直接地與該RF收發器114通訊式耦接且設置在該導波件120的一部分之內。
該導波件120可包括能在半導體晶粒110之間傳輸一或多個電磁訊號(例如,一或多個高頻RF訊號或一或多個mm波訊號)之任何數量及/或組合的系統及/或裝置。該導波件120可被設置在形成該半導體封裝體100至少一部分的一介電件130整個或部分內。在一些實施中,該半導體晶粒110可與該介電件130操作地且通訊式耦接因而提供在該邏輯電路112與該導波件120之間的一通訊路徑。該導波件120可包括一部分或完全封閉(亦即,部分或完全被圍繞)電性導通壁結構以形成沿著該導波件120的全部或一部分之具有類似或不同剖面輪廓的一封閉形狀。在一些實施中,該導波件120可包括具有一介電常數大於該圍繞介電件130的一或多個材料。
在一些實施中,該導波件120可包括使用任何目前沉積或應用技術而形成在該介電材料130內的一電性導通壁。在一些實施中,該導波件120的所有或部分的電性導通壁可經由光刻、鍍膜、無電電鍍或類似技術來形成。在一些實施中,該導波件120的所有或部分的電性導通壁可經由夾層或類似沉積技術來形成。在一些實施中,該導波件120的所有或部分的電性導通壁可經由蝕刻、機械式磨損、雷射消蝕或類似的材料移除技術來形成。在一些實施中,該導波件120可包括一或多個平面構件或一或多個平面構件陣列。
在一些實施中,該導波件120可為空心、未填充或以諸如空氣的氣體填充。在其他實施例中,該導波件120可至少部分以一或多個介電材料填充。在一些實施中,該至少部分地填充該導波件120的材料之介電常數可超過周圍介電材料130的介電常數。在一些實施中,該至少部分地填充該導波件120的材料之介電常數可超過該半導體封裝體基體的介電常數。
該導波件120可具有任何尺寸、形狀或剖面幾何形狀。例如,該導波件120可具有方形、矩形、多角形、橢圓形或圓形的截面幾何尺寸該導波件的尺寸可至少部分由RF收發器的操作頻率之設計來決定。該導波件的尺寸可至少由設計RF收發器之操作頻率來決定。例如,在使用以從約150 GHz到約225 GHz的頻率操作的一mm波收發器116時,一空心、矩形導波件可具有1.25毫米(mm)乘0.625 mm的截面尺寸。在另一範例中,在使用以從約150 GHz到約225 GHz的頻率操作的一mm波收發器116時,一介電充填(介電常數等於3)、矩形導波件120可具有0.72毫米(mm)乘0.36 mm的截面尺寸。
該介電件130可包括任何數量及/或組合之能夠實體地支撐該半導體晶粒110的結構、構件或類似組件。在一些實施中,該介電件可包括形成半導體封裝體100所有或部分的一基體件的所有或一部分。該介電件130可包括一或多個印刷電路板或一或多個積層印刷電路板。該介電件130可包括在該介電件130上沉積、光刻或以其他方式圖案化而成的導電結構,此等導電結構可採取在該介電件130內各種層的型態。形成該介電件130的一或多個介電材料,各一或多個介電材料可具有相同或不同的介電常數。在一些實施中,設置在該導波件120內的該介電材料可具有大於形成該介電件130之一或多個介電材料的介電常數的一介電常數。
圖2描繪根據在此描述之至少一實施例的一例示性半導體封裝體200,其具有形成在一中介層210中的一或多個導波件120,該中介層210與該半導體封裝體基體130實體且導電耦接以促進在複數個半導體晶粒110A、110B(聯合稱為「半導體晶粒110」)之間的射頻(RF)通訊,該等複數個半導體晶粒與該中介層210實體且可操作地耦接。一中介層210的使用有利地允許在該介電件130外部的導波件之製造。在一半導體封裝體200提供介電件130的全部或部分時,此等製造有利地降低歸因於導波件120的錯誤製造之重做(rework)的成本,因為僅會損失中介層210而不是損失整個半導體封裝體200。此外,該中介層210可由經過選擇之適合用於製造該導波件120之工作性及/或實體/機械特性的材料來製造,但不適合用來使用作為用於半導體封裝體200的基體材料。
如圖2中所描繪者,該中介層210可沉積在該介電件130的一上表面上,然而該中介層210不限定要沉積在該介電件130的一上表面上。應當理解的是一或多個中介層210可形成或者被設置在該介電件130之一或多個中間(intermediate)層或點。
該中介層210係設置在接近且至少部分覆蓋該基體件130。該等邏輯電路112及/或該RF收發器114的全部或一部分可與該中介層210實體且通訊式耦接。如圖2中所描繪者,該導波件120可全部或部分形成在該中介層210內。在一些實施例中,導波件120沒有部分延伸進入該基體件130。該中介層210係與該介電件130實體且通訊式耦接。在該介電層130包括該半導體封裝體基體的全部或一部分時,該中介層210可與該介電件130實體且通訊式耦接。該中介層210可包括任何數量的夾板、積層、或層,其一些或全部包含任何數量的導電跡線、通孔或類似結構。在一些實施中,該中介層210可包括一些通孔或類似的穿透層、電性導通結構,以將該半導體晶粒110電氣導通地耦接至在該介電件130內的導電結構。
該中介層210可包括任何數量或組合的材料。所選擇來形成該中介層210之材料的電磁特性可有利地進一步減少該導波件120的實體尺寸。例如,一矽中介層210可減少介電充填導波件(矽的介電常數~11)的實體尺寸到0.4 mm乘0.2 mm,操作在約150 GHz至約225 GHz的頻率。其他中介層材料可包括但不限定於:硼矽酸鹽玻璃、陶瓷或包括複數種被結合或分層之材料的一中介層210以提供一複和中介層210。有利地,具有非常高介電常數的材料但其不適合用來製造該介電件130可被選擇來進一步減少該導波件的尺寸。
圖3A描繪根據在此描述之至少一實施例的一例示性半導體封裝體300的平面視圖,且圖3B、3C與3D描繪該半導體封裝體的各種剖面平視圖,該半導體封裝體300包括經由複數個在該半導體封裝體基體302中佈線之複數個介電導波件120A至120n而可通訊地耦接的第一半導體晶粒110A與一第二半導體晶粒110A。首先看圖3A,三個導波件120A至120C將該第一半導體晶粒110A與該第二半導體晶粒110B通訊式耦接。該等三個導波件120可在相同或不同頻率下操作。在一些實施中,該等三個導波件120可在mm波頻率波段內的相同或不同頻率下操作。該等三個導波件120各者可為空心或被介電充填。該等三個導波件120各者可具有相同或不同的尺寸、實體組態及/或剖面幾何。例如,若各個導波件120A至120C可在不同頻率下操作,各個導波件120A至120C可具有不同的剖面幾何,其最小化了個別導波件120之操作頻率的分散性。
圖3B為根據在此描述之至少一實施例之在圖3A中描繪的半導體封裝體300沿著線B-B的剖面平面圖。在圖3B中可以看到的是導電耦接件304將該第一半導體晶粒110A與110B實體地且通訊式耦接於該半導體封裝體基體302。在圖3B中也可以看到的是導電耦接件306將該半導體封裝體300實體地且通訊式耦接於一結構,諸如機架式安裝伺服器或機架式安裝儲存裝置。在該半導體封裝體基體130內的各種導電跡線310與通孔312將該等半導體晶粒110與彼此通訊式耦接且通訊式耦接至外部組件、介面、匯流排或類似者。該導波件120係在通過該半導體封裝體基體302且於該等半導體晶粒110之間佈線。
在一例示性操作實施例中,半導體晶粒110A可包括一mm波晶粒,其將資訊及/或數據調變在一mm波訊號上。該mm波訊號通過在半導體晶粒110A上的一突塊傳輸(travel)到在該半導體封裝體基體302中的一跡線310。該mm波訊號經由設置在該半導體封裝體基體302內的一RF發射器116(在圖3B中看不到)被發射進入導波件120。該mm波訊號沿著導波件120傳輸至該半導體晶粒110B,在此,從所接收mm波訊號的處理被翻轉且原始資料及/或數據會被解調變。
圖3C為根據在此描述之至少一實施例之在圖3B中描繪的半導體封裝體300沿著線C-C的剖面平面圖。在圖3C中可以看到有三個導波件120A至120C。各個該等導波件120被填充一介電材料。在一些實施中,填充該導波件120的該介電材料可具有比圍繞半導體封裝體基體302較高或較大的介電常數。雖然三個導波件120皆被描述為具有相同的實體尺寸,在一些實施中,該等三個導波件可具有不同的剖面幾何及/或剖面尺寸。
圖3D為在圖3B中描繪的半導體封裝體300沿著線D-D的剖面平面圖。在圖3D中可以看到該等三個導波件120A至120C將該半導體晶粒110A通訊式耦接至半導體晶粒110B。亦可在圖3D中可以看到通孔312A與312B連接在該半導體封裝體基體302內的跡線。
圖4A至圖4H描繪根據在此描述之至少一實施例的一種例示性方法400,該方法在一介電件130或半導體封裝基體302內形成一導波件120。首先看圖4A,描繪一包芯材料400A。該包芯材料包括帶有與頂表面與底表面的全部或一部分接合(bond)的導電材料(例如,銅)的一介電芯。該導電材料包芯包括一介電材料402,該介電材料402具有設置在接近該介電材料402的相對側的一頂導電層404A與一底導電層404B。
圖4B描繪在圖4A中的導電包芯在圖案化、鑽孔、蝕刻與鍍膜後。如圖4B中可見的是在介電材料402的頂表面上的跡線404A1 至404A3 與在介電材料402的底表面上的跡線404B1 至4094B2 。通孔414A與414B被鑽孔且填充且將跡線404A與404B導電性耦接至該介電材料402的頂表面與底表面。注意跡線404A2 形成底表面者將會變成一導波件。
圖4C描繪在圖4B中的被圖案化之導電包芯在該被圖案化之導電包芯的頂表面與底表面分別加上一頂部增建介電層422A與一底部增建介電層422B後。一頂導電層424A與一底導電層424B分別被夾層至該頂增建介電層422A與該底增建介電層422B。
圖4D描繪在圖4C中的被圖案化之導電包芯400在該等增建介電層與導電積層或者在圖4C中被沉積、形成或增加的層,在被鑽孔、填充、圖案化後。如圖4D中所描繪者,一導電夾層424A被圖案化且蝕刻以提供在該圖案化導電包芯400C之該頂表面上的跡線434A。此外,導電夾層424被B圖案化且蝕刻以提供在該圖案化導電包芯400C之該底表面上的跡線434B1 至434B3
增建介電層422A首先被圖案化以產生通孔洞436A與436A1。該導電層接著被沉積在介電層的頂部且被圖案化以提供跡線434A、432A且金屬填充通孔洞436A與436A1。該增建介電層422A接近跡線404A2 的部分被移除(經由鑽孔、消蝕或類似材料移除程序)。此外,通孔436B1 與436B2 被形成在該底增建介電層422B內。通孔436A以一導電材料填充且在通孔436A上圖案化出跡線434A。在該跡線404A2 上圖案化出一附加的導電層432A(其最終形成該導波件壁的一部分)。類似地,通孔436B1 與436B2 以一導電材料填充且在通孔436B1 與436B2 上圖案化出跡線434B1與434B3。
圖4E描繪圖4D的中的被圖案化之導電包芯400在該等增建介電層與在圖4D中被沉積、形成或增加的導電積層,在被鑽孔、填充、圖案化後。雖然圖4E中描繪了七個附加夾層,更多或更少數量的夾層可類似地施加。各種夾層可包括任何數量及或及/或組合的頂增建介電材料層與導電層442A與底增建介電材料層與導電層442B。通孔可形成在該增建介電層的一些或全部中且可以一導電材料填充以在該半導體封裝體基體中提供通過層(through-layer)導電路徑。
如圖4E中所描繪的,接近導電層432A的材料可被移除(經由鑽孔、消蝕或一類似材料移除程序)且所得的空隙空間部分或完全地以導電材料446填充,其將最終形成該導波件壁的全部或一部分。如在圖4E中所描繪的,在增建介電層448A的頂表面上圖案化、形成或者沉積導電跡線444A1 與444A2 。類似地,在增建介電層448B的底表面上圖案化、形成或者沉積導電跡線444B1 至444B4
圖4F描繪在圖4E的被圖案化之導電包芯400在選擇性移除於圖4E中添加之導電材料446的至少一部分後以形成接近導電層404A2 的一空隙452。該導電材料446可使用任何材料移除技術,諸如機械式移除、蝕刻、研磨、鑽孔、消蝕或其組合而被選擇性移除。
圖4G描繪圖4F中的被圖案化之導電包芯400在由選擇性地移除在圖4E中添加之導電材料446的至少一部分形成的一空隙被填充了一或多種介電材料462後。
圖4H描繪在圖4G中的被圖案化之導電包芯400在圖4G中所添加的介電材料462上形成之被圖案化、沉積或其他方式形成的一導電層472後。如圖4H中所描繪,導電層404A2形成導波件的底部,導電材料446形成該導波件的側邊且新沉積的導電層472形成該導波件的頂部部分。
圖5為根據在此描述之至少一實施例的一例示性半導體封裝體500的剖面立體視圖,該半導體封裝體500包括一第一半導體晶粒110A,該半導體晶粒110A經由在該半導體封裝體晶粒110與該半導體封裝基體130之間設置於一中介層210中的一或多個導波件120而與一第二半導體晶粒110B操作性耦接。如圖5中所描繪者,該等半導體晶粒110與該中介層210實體地且導電性耦接。在實施例中,此等實體與通訊式耦接可使用諸如圖5中所描繪之焊球連接件502來達成。其他實體及/或通訊式耦接方法可使用來將該等半導體晶粒110與該中介層210耦接。
該中介層210經由諸如焊接、表面安裝技術或類似者的一或多種通訊式耦接方法與該半導體封裝體基體實體與通訊式耦接。有利地,由於該中介層210係與基礎(underlying)半導體封裝體基體獨立製造,不同材料及/或製造程序,其中一些可應用在製造該半導體封裝體基體,可被使用來製造及/或製造該中介層210。該中介層包括一些導電結構,諸如一些導電層504與通孔506,其提供了從該等半導體晶粒110至該基礎半導體封裝體基體130的導電通道。
圖6為根據在此描述之至少一實施例的一例示性系統600的一剖面平面圖,該系統600包括具有垂直延伸件610A、610B的一導波件120,該垂直延伸件610A、610B直接地與在半導體晶粒110A與半導體晶粒110B上的連接件612導電性耦接。該連接件612可包括可以直接或非直接提供給導波件結構一接地連接的接地連接件、突塊、陸地或類似導電結構。在一些實施中,該RF發射器116A與116B可分別被設置在該半導體晶粒110A與半導體晶粒110B的至少一部分之內、上方、附近或接近。在一些實施中,該系統600可部分地或完全地以共形(conformally)塗覆及/或包封於提供RF屏蔽的一材料內,因而有利地減少外部RF干擾的可能性。
圖7為根據在此描述之至少一實施例的一例示性方法700的一高階流程圖,該方法700為透過在該半導體封裝體基體中所形成的一導波件而經由RF訊號雙向地在一第一半導體晶粒110A與一第二半導體晶粒110B間傳達資訊及/或資料。在一些實施中,該等半導體晶粒110各者可包括可以產生在從約如30 GHz到約300 GHz之至少一mm波訊號的一mm波晶粒。該mm波訊號使用於針對在一半導體封裝體100內之組件110間的通訊有利地允許可靠的數據傳輸率,此傳輸率較目前使用導電跡線或類似結構可達到的高。該方法700在702處開始。
在704處,一第一半導體晶粒110A產生一RF訊號。在一些實施中,該第一半導體晶粒110A可包括與一導波件120通訊式耦接的一邏輯裝置112、一RF收發器114與一RF發射器116,該半導體形成或者設置在該半導體封裝體100的基體之至少部分中或者在一中介層210中,該中介層210與該半導體封裝體100實體且通訊式耦接。在一些實施中,該邏輯裝置112可包括可產生或提供一或多個輸出訊號的任何裝置。在一些實施中,該邏輯裝置112可包括可操作地與在一機架安裝或刀鋒式伺服器或儲存裝置上的一半導體封裝體耦接的一或多個處理器、控制器、微處理器或類似裝置。
該RF訊號可包括由該邏輯裝置112所提供的資訊及/或數據且由該RF收發器114將其調變或者與一高頻載波訊號結合。在至少一些實施中,該RF收發器114傳送包含有由該邏輯裝置112提供之資訊及/或數據的該RF訊號給一RF發射器116。在一些實施中,該第一半導體晶粒110A可在連續的、間歇性、週期性或非週期性的基礎上產生RF訊號。
在實施例中,該RF訊號為具有從約30 GHz至約300 GHz之頻率的一mm波訊號。該第一半導體晶粒110A可包括一mm波收發器114,該收發器接收來自該邏輯裝置112的資訊及/或數據且將所接收到的資訊及/或數據調變或與一或多個mm波載波訊號結合。包含該調變資訊及/或數據之該mm波訊號係傳送至與該mm波收發器114通訊式耦接的一mm波發射器116。
在706,該RF訊號被發射至一導波件,該導波件係與該第一半導體晶粒110A通訊式耦接。在一些實施中,該RF訊號可使用與該第一半導體晶粒110A通訊式耦接或整合在一起的一RF發射器116而被發射。在其他食師中,該RF訊號可使用一RF發射器來發射,該RF發射器至少部分設置在該導波件120內。該RF發射器116可包括但不限定於一漸縮狹縫發射器、一刀鋒式發射器、一空穴發射器或類似者。在一些實施中,該RF發射器可包括設置在該第一半導體晶粒110A內的一通孔或類似導電結構。在一些實施中,該RF發射器116可提供能將RF訊號發射至該導波件120的一訊號傳輸裝置以及可從該導波件120接收RF訊號的一訊號接收裝置兩者。
在實施例中,該RF訊號為一mm波訊號且該RF發射器116為一mm波發射器116。在此等實施中,高頻mm波訊號包含有由該mm波晶粒/收發器114所提供而從該mm波發射器116發射至該導波件120的經調變資訊及/或數據。
在708處,該RF訊號在一第二半導體晶粒110B處接收,該第二半導體晶粒110B與該導波件120相對於該第一半導體晶粒110A所耦接之一端的一端耦接。在一些實施中,與該第二半導體晶粒110B耦接的該RF發射器116 可接收來自該導波件120的RF訊號且將所接收訊號轉發至一通訊式耦接的RF收發器114。該RF收發器114可解調變由該RF訊號所攜帶的資訊及/或數據且將該資訊及/或數據轉發至與該第二半導體晶粒110B耦接的一邏輯電路112。該方法700於710處結束。
此外,實施例之操作已經在此參照以上的圖式與附加範例進一步描述。一些圖式可包括一邏輯流程。雖然在此呈現的此等圖式可包括一特定邏輯流程,可以理解的是邏輯流程僅提供在此描述的一般功能如何實施的一範例。更進一步地,除非有特別指明,給定的邏輯流程不必以在此呈現的順序執行。實施例亦不限定於此上下文。
已經在此描述各種特徵、態樣以及實施例。如將由習於此技藝者所知者,特徵態樣與實施例容易互相結合以及變化和修改。因而,本揭露應當被視作包含此等組合、變化與修改者。因此,本發明的深度與範圍不應被限制於以上描述的任何範例實施例,而是根據附加申請專利範圍及其等效物所界定。
在此所使用的用字與表達為使用做為描述的用字而非限制,且無意圖要使用此等用字與表達來排除在此顯示與描述的特徵之任何等效物(或其部分)且可以理解各種修改在申請專利範圍內是可能的。據此,請求項意欲涵蓋所有此等等效物。已在此描述各種特徵、態樣以及實施例。如將由習於此技藝者所知者,特徵、態樣以及實施例可容易地與彼此結合以及變化與修改。本揭露因此應當備考量為包含此等組合、變化與修改者。
在此說明書全篇中提及「一實施例」或「一個實施例」代表連同該實施例描述的特定特徵、結構或特性被包括在至少一實施例中。因此,在本說明書中全篇各處出現「在一實施例中」或「在一個實施例中」的用語不必要是指涉相同的實施例。更進一步地,在一或多個實施例中,特定特徵、結構或特性可以任何合適的方式結合。
根據範例1,提供一種用於在半導體晶粒之間傳遞mm波訊號的系統。該系統可包括一第一半導體晶粒、一第二半導體晶粒以及一介電件,該第一半導體晶粒包括可在至少一第一RF頻率上通訊的一第一RF收發器,該第二半導體晶粒可在至少一第一RF頻率上同時通訊的一第二RF收發器,該介電件具有至少一導波件形成在內,在此,該導波件使該第一RF收發器與該第二RF收發器通訊式耦接;該導波件提供在該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒之間於該第一頻率上之雙向通訊的一路徑,並且,該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒係與該介電件在接近該導波件處的一位置實體地耦接。
範例2可包括範例1的元件,在此該介電件可進一步包含與該第一RF收發器操作地耦接的一第一RF發射器;並且在此,該介電件可進一步包含與該第二RF收發器操作地耦接的一第二RF發射器。
範例3可包括範例2的元件,在此該第一RF收發器與該第二RF收發器可同時使用該第一RF頻率與一第二RF頻率通訊;並且在此,該導波件提供在該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒之間於該第一RF頻率與該第二RF頻率兩者下通訊的一路徑。
範例4可包括範例2的元件,在此該介電件包含一介電基體。
範例5可包括範例2的元件,在此該中介層實體且可操作地耦接在一介電基體、該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒間。
範例6可包括範例5的元件,在此該中介層可包括下列其中一者:一矽中介層;一有機中介層;一玻璃中介層;與一陶瓷中介層。
範例7可包括範例2的元件,在此,該第一RF收發器可包括可在一mm波頻率頻帶內的至少一頻率上通訊的一mm波晶粒;並且在此,該第二RF收發器包含可在一mm波頻率頻帶內的該至少一頻率上進行雙向通訊的一mm波晶粒。
範例8可包括範例7的元件,在此,該mm波頻率頻帶可包括從約30 GHz至約300 GHz的一頻帶內的頻率。
範例9可包括範例8的元件,在此,該介電填充導波件可包括至少部分以一固態介電材料填充的一導波件。
範例10可包括範例9的元件,在此,該介電件可包含具有一第一介電常數的一材料;在此,至少部分填充該導波件的該固態介電材料包括具有一第二介電常數的一材料;並且在此,該第二介電常數較該第一介電常數大。
範例11可包括範例2的元件,在此,該導波件可包含一空氣填充導波件。
根據範例12,提供一種在設置於一共同半導體封裝體上之一第一半導體晶粒與一第二半導體晶粒間無線通訊的方法。該方法包含由一第一組件產生至少一第一mm波訊號,該第一組件與一介電件可操作地且通訊式耦接;發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件;並且在一第二組件處接收該RF訊號,該第二組件與該介電件可操作地且通訊式耦接。
範例13可包括範例12的元件,在此,發射該至少一第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件可包括由該第一組件傳遞至少該第一mm波訊號至一通訊式耦接的RF發射器,該RF發射器設置在接近該導波件處;以及由該RF發射器發射至少該第一mm波訊號至該導波件。
範例14可包括範例12的元件,在此,由與一介電件可操作地且通訊式耦接的該第一組件產生至少一第一mm波訊號可包括由該第一組件產生具有頻率從約30 GHz至約300 GHz的至少一第一mm波訊號。
範例15可包括範例14的元件,在此,由該第一組件產生具有頻率從約30 GHz至約300 GHz的至少一第一mm波訊號可包括由該第一組件產生一第一mm波訊號與一第二mm波訊號。
範例16可包括範例15的元件,在此,由該第一組件產生一第一mm波訊號與一第二mm波訊號可包括下列至少一者:產生具有一第一極性的一第一mm波訊號以及具有與該第一極性不同之一第二極性的一第二mm波訊號;並且產生在一第一RF頻率的一第一mm波訊號以及在與該第一RF頻率不同的一第二RF頻率的一第二RF訊號。
範例17可包括範例16的元件,在此,由該第一組件傳遞至少該第一mm波訊號至設置在接近該導波件處的一通訊式耦接RF發射器可包括:由該第一組件同時地傳遞該第一mm波訊號與該第二mm波訊號至設置在接近該導波件處的一通訊式耦接mm波發射器;並且在此,由該RF發射器發射至少該第一mm波訊號進入該導波件可包括由該mm波發射器同時地發射該第一mm波訊號與該第二mm波訊號進入該導波件。
範例18可包括範例13的元件,在此,發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件可包括發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中之一由空氣填充的導波件。
範例19可包括範例13的元件,在此,發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件可包括發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件;該介電件包括具有一第一介電常數的一第一介電材料;以及該導波件至少部分由具有較該第一介電常數大之一第二介電常數的一第二介電材料所填充。
範例20可包括範例13的元件,在此,由與一介電件可操作地且通訊式耦接的一第一組件產生至少一第一mm波訊號可包括由與一介電件可操作地且通訊式耦接的一第一組件產生至少該第一mm波訊號,該中介件在該第一組件與該半導體封裝體之間可操作地且通訊式耦接。
範例21可包括範例20的元件,在此,發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件可包括發射至少該第一mm波訊號進入形成於該中介件中的一導波件。
根據範例22,提供一種半導體封裝體。該半導體封裝體可包括:具有至少一導波件形成在內的一介電件,該導波件包括一第一端與一第二端;一第一組件,其包括一第一射頻(RF)收發器,該第一組件與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第一RF收發器在該至少一導波件的該第一端處通訊式耦接;以及一第二組件,其包括一第二RF收發器,該第二組件與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第二RF收發器在該至少一導波件的該第二端處通訊式耦接。
範例23可包括範例22的元件,且該半導體封裝體可進一步包括:與該第一RF收發器可操作地且通訊式耦接的一第一RF發射器系統,且該第一RF發射器系統設置在接近該導波件的該第一端處;以及與該第二RF收發器可操作地且通訊式耦接的一第二RF發射器系統,且該第二RF發射器系統設置在接近該導波件的該第二端處。
範例24可包括範例23的元件,在此,該第一RF收發器可包括一第一mm波收發器,並且在此,該第二RF收發器可包括一第二mm波收發器。
範例25可包括範例24的元件,在此,該介電件可包括被包括在該封裝體內之一基體的至少一部分。
範例26可包括範例24的元件,在此,該介電件可包括一中介件,該中介件可操作地且通訊式耦接形成該半導體封裝體的一部分之一基體介電件的一部分、該第一組件與該第二組件之間。
範例27可包括範例24的元件,在此,該至少一導波件可包括至少一空氣填充導波件。
範例28可包括範例24的元件,在此,該至少一導波件可包括至少部分以介電材料填充的一導波件。
範例29可包括範例28的元件,在此,該介電件可包括具有一第一介電常數的一介電材料;以及在此,至少部分填充該導波件的該介電材料包含具有一第二介電常數的一第二介電材料,該第二介電常數較該第一介電常數大。
根據範例30,提供一種在設置於一共同半導體封裝體上之一第一半組件與一第二組件間無線通訊的系統。該系統可包括:用於使用一第一組件產生至少一第一mm波訊號的構件,該第一組件與一介電件可操作地且通訊式耦接;用於發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件的構件;以及用於使用一第二構件以接收該RF訊號的構件,該第二構件與該介電件可操作地且通訊式耦接。
範例31可包括範例30的元件,在此,用於發射至少該一第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件的該構件可包括用於傳遞至少該第一mm波訊號至一通訊式耦接之RF發射器的構件,該RF發射器設置在接近該導波件處;以及用於發射至少該第一mm波訊號至該導波件的構件。
範例32可包括範例30的元件,在此,用於由與一介電件可操作地且通訊式耦接的一第一半導體晶粒而產生至少一第一mm波訊號的該構件可包括用於產生具有頻率從約30 GHz至約300 GHz的至少一第一mm波訊號的構件。
範例33可包括範例32的元件,在此,用於由該第一組件而產生具有頻率從約30 GHz至約300 GHz的至少一第一mm波訊號的該構件可包括用於由該第一組件而產生一第一mm波訊號與一第二mm波訊號的構件。
範例34可包括範例33的元件,在此,用於由該第一組件而產生一第一mm波訊號與一第二mm波訊號的該構件可包括下列至少一者:用於產生具有一第一極性的一第一mm波訊號以及具有與該第一極性不同之一第二極性的一第二mm波訊號的構件;以及用於產生在一第一RF頻率的一第一mm波訊號以及在與該第一RF頻率不同的一第二RF頻率的一第二mm波訊號的構件。
範例35可包括範例34的元件,在此,用於由該第一組件傳遞該第一mm波訊號至設置在接近該導波件處的一通訊式耦接RF發射器的構件可包括,用於由該第一組件同時地傳遞該第一mm波訊號與該第二mm波訊號至設置在接近該導波件處的一通訊式耦接mm波發射器;並且在此,用於藉由該RF發射器而發射至少該第一mm波訊號進入該導波件的構件可包括用於藉由該mm波發射器同時地發射該第一mm波訊號與該第二mm波訊號進入該導波件的構件。
範例36可包括範例31的元件,在此,用於發射至少該第一mm波訊號進入形成在該介電件中的一導波件的該構件可包括用於發射至少該第一mm波訊號進入形成在該介電件中之一由空氣填充的導波件的構件。
範例37可包括範例31的元件,在此,用於發射至少該第一mm波訊號進入形成在該介電件中所形成的一導波件的該構件可包括:用於發射至少該第一mm波訊號進入形成在該介電件中所形成的一導波件的構件,在此該介電件包括具有一第一介電常數的一第一介電材料;以及在此,具有較該第一介電常數大之一第二介電常數的一第二介電材料至少部分填充填充該導波件。
範例38可包括範例31的元件,在此,用於由與一介電件可操作地且通訊式耦接之一第一組件產生至少一第一mm波訊號的該構件可包括用於由與一中介件可操作地且通訊式耦接之一第一組件產生至少該第一mm波訊號的構件,該中介件可操作地且通訊式耦接在該第一組件與該半導體封裝體之間。
範例39可包括範例38的元件,在此,用於發射至少該第一mm波訊號進入形成在該介電件內之一導波件的該構件可包括用於發射至少該第一mm波訊號進入形成在該中介件內之一導波件的構件。
在此採用的用字與表達是使用來作為描述的用語且並非限制,且在使用此等用字與表達時沒有意圖要排除所顯示與描述之特徵(或者其部分)的任何等效物,且也可認知在請求項範圍內有許多修改是可能的。據此,請求項意欲涵蓋所有此等等效物。
100、200、300、500‧‧‧半導體封裝體110、110A、110B‧‧‧半導體晶粒112、112A、112B‧‧‧邏輯電路114、114A、114B‧‧‧收發器116、116A、116B‧‧‧發射器120、120A~120n‧‧‧導波件130、302‧‧‧基體、基體件、介電件210‧‧‧中介層304、306‧‧‧導電耦接件310‧‧‧導電跡線312、312A、312B‧‧‧通孔400、700‧‧‧方法400A‧‧‧包芯材料402‧‧‧介電材料404A、404B、442A、442B、472、504‧‧‧導電層404A1~404A3、404B1~404B3‧‧‧跡線、導電層414A、414B、436B1、436B2、506‧‧‧通孔422A、422B、448‧‧‧介電層424A、424B‧‧‧導電層、導電夾層432A、434A、434B1~434B3、444、444A1~444A4、444B1~444B4‧‧‧跡線、導電層436A、436A1‧‧‧通孔洞446‧‧‧導電材料452‧‧‧空隙502、612‧‧‧連接件600‧‧‧系統610A、610B‧‧‧延伸件702、704、706、708、710‧‧‧步驟
本請求標的的各種實施例之特徵與優點將會隨著以下詳細說明而變得清楚,且參照附加圖式,其中類似的標號表示類似的部分,將並且其中: 圖1為根據在此描述之至少一實施例之具有形成於半導體封裝體基體中之一或多個介電導波件以促進於複數個半導體晶粒間之射頻(RF)通訊的例示性半導體封裝體的一概要圖; 圖2為根據在此描述之至少一實施例之具有形成於一中介(interposer)層210之一或多個介電導波件的另一例示性半導體封裝體的概要圖,該中介層與該半導體封裝體實體地且導通地耦接,以促進與該中介層實體地且可操作地耦接之複數個半導體晶粒間的射頻(RF)通訊; 圖3A為根據在此描述之至少一實施例的一例示性半導體封裝體的平面視圖,該半導體封裝體具有經由複數個在該半導體封裝體基體中佈線之複數個介電導波件而可通訊地耦接的第一半導體晶粒與一第二半導體晶粒; 圖3B為根據在此描述之至少一實施例之在圖3A中描繪的半導體封裝體沿著線B-B的剖面平面圖; 圖3C為根據在此描述之至少一實施例之在圖3B中描繪的半導體封裝體300沿著線C-C的剖面平面圖; 圖3D為根據在此描述之至少一實施例之在圖3B中描繪的半導體封裝體300沿著線D-D的剖面平面圖; 圖4A包括根據在此描述之至少一實施例的一種在一介電構件(member)或半導體封裝基體內形成一介電導波件的例示性方法之平面與剖面平視圖; 圖4B包括根據在此描述之至少一實施例之在圖4A中描繪的導電包芯在圖案化、鑽孔、蝕刻與鍍膜後之平面與剖面平視圖; 圖4C包括根據在此描述之至少一實施例之在圖4B中描繪的被圖案化之導電包芯在該被圖案化之導電包芯的頂表面與底表面加上一頂部增建介電層與一底部增建介電層後之平面與剖面平視圖; 圖4D包括根據在此描述之至少一實施例之在圖4C中描繪的被圖案化之導電包芯在該等增建介電層與導電積層或者在圖4C中被沉積、形成或增加的層,在被鑽孔、填充、圖案化後之平面與剖面平視圖; 圖4E包括根據在此描述之至少一實施例之在圖4D中描繪的被圖案化之導電包芯在該等增建介電層與在圖4D中被沉積、形成或增加的導電積層,在被鑽孔、填充、圖案化後之平面與剖面平視圖; 圖4F包括在圖4E中描繪的被圖案化之導電包芯在選擇性地移除在圖4E中所添加之導電材料的至少一部分以形成一空隙後之平面與剖面平視圖; 圖4G包括在圖4F中描繪的被圖案化之導電包芯在由選擇性地移除在圖4E中之導電材料的至少一部分形成的一空隙被填充了一或多種介電材料後之平面與剖面平視圖; 圖4H包括根據在此描述之至少一實施例之在圖4G中描繪的被圖案化之導電包芯在圖4G中所添加的介電材料上形成之被圖案化、沉積或其他方式形成的一導電層後之平面與剖面平視圖; 圖5為根據在此描述之至少一實施例的一例示性半導體封裝體的剖面立體視圖,該半導體封裝體包括一半導體晶粒,該半導體晶粒經由在該半導體封裝體晶粒與該半導體封裝基體之間設置於一中介層中的一或多個介電導波件而與一第二半導體晶粒操作性耦接; 圖6為根據在此描述之至少一實施例的一例示性系統的一剖面平面圖,該系統包括具有垂直延伸件的一導波件,該垂直延伸件直接地與在半導體晶粒及半導體晶粒上的連接件導電耦接;以及 圖7為根據在此描述之至少一實施例的一例示性方法的一高階流程圖,該方法為透過在該半導體封裝體基體中所形成的一導波件而經由RF訊號雙向地在一第一半導體晶粒與一第二半導體晶粒間傳達資訊及/或資料。
雖然以下的詳細說明將會參考例示性實施例來進行,但是對於習於此技藝者而言,其許多替換、修改和變化將是顯而易見的。
100‧‧‧半導體封裝體
110、110A、110B‧‧‧半導體晶粒
112、112A、112B‧‧‧邏輯電路
114、114A、114B‧‧‧收發器
116、116A、116B‧‧‧發射器
120‧‧‧導波件
130‧‧‧基體、基體件、介電件

Claims (25)

  1. 一種用於在半導體晶粒之間傳遞mm波訊號的系統,該系統包含:一第一半導體晶粒,其包括可在至少一第一mm波頻率上通訊的一第一RF收發器;一第二半導體晶粒,其包括可在至少該第一mm波頻率上同時通訊的一第二RF收發器;以及具有至少一導波件在內的一介電件,該介電件進一步包含垂直地位於該導波件上方之複數個導電跡線及通孔;其中,該導波件使該第一RF收發器與該第二RF收發器通訊式耦接;其中,該導波件提供在該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒之間於該第一mm波頻率上之雙向通訊的一路徑;並且其中,該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒係與該介電件在接近該導波件處的一位置實體地耦接。
  2. 如請求項1的系統:其中,該介電件進一步包含與該第一RF收發器可操作地耦接的一第一RF發射器;並且其中,該介電件進一步包含與該第二RF收發器可操作地耦接的一第二RF發射器。
  3. 如請求項2的系統:其中,該第一RF收發器與該第二RF收發器可同時使用該第一mm波頻率與一第二mm波頻率通訊;並且 其中,該導波件提供在該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒之間於該第一mm波頻率與該第二mm波頻率兩者上通訊的一路徑。
  4. 如請求項2的系統,其中,該介電件包含一介電基體。
  5. 如請求項4的系統,其中,該介電件包含設置在接近該介電基體處的一中介層。
  6. 如請求項5的系統,其中,該中介層實體且可操作地耦接在該介電基體、該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒間。
  7. 如請求項2的系統:其中,該第一RF收發器包含可在一mm波頻率頻帶內的至少一頻率上進行雙向通訊的一mm波晶粒;並且其中,該第二RF收發器包含可在該mm波頻率頻帶內的該至少一頻率上進行雙向通訊的一mm波晶粒。
  8. 如請求項7的系統,其中,該mm波頻率頻帶包含從約30GHz至約300GHz的一頻帶。
  9. 如請求項8的系統,其中,該導波件包含至少部分以一固態介電材料填充的一導波件。
  10. 如請求項9的系統:其中,該介電件包含具有一第一介電常數的材料;其中,至少部分填充該導波件的該固態介電材料包含具有一第二介電常數的材料;並且其中,該第二介電常數較該第一介電常數大。
  11. 如請求項2的系統,其中,該導波件包含一空氣填充導波件。
  12. 一種在設置於一共同半導體封裝體上之一第一半導體晶粒與一第二半導體晶粒間傳遞mm波訊號的方法,該方法包含:由該第一半導體晶粒產生至少一第一mm波訊號,該第一半導體晶粒與一介電件可操作地且通訊式耦接;發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件,該介電件進一步包含垂直地位於該導波件上方之複數個導電跡線及通孔;並且在該第二半導體晶粒處接收該第一mm波訊號,該第二半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接。
  13. 如請求項12的方法,其中,發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件包含:由該第一半導體晶粒傳遞至少該第一mm波訊號至一通訊式耦接的RF發射器,該RF發射器設置在接近該導波件處;以及由該RF發射器發射至少該第一RF訊號進入該導波件。
  14. 如請求項12的方法,其中,由與一介電件可操作地且通訊式耦接的該第一半導體晶粒產生至少一第一mm波訊號包含:由該第一半導體晶粒產生具有頻率從約30GHz至約300GHz的至少一第一mm波訊號。
  15. 如請求項14的方法,其中,由該第一半導體晶粒產生具有頻率從約30GHz至約300GHz的至少一第一mm波訊號包含:由該第一半導體晶粒產生一第一mm波訊號與一第二mm波訊號。
  16. 如請求項15的方法,其中,由該第一半導體晶粒產生一第一mm波訊號與一第二mm波訊號包含下列至少一者:產生具有一第一極性的一第一mm波訊號以及具有與該第一極性不同之一第二極性的一第二mm波訊號;並且產生在一第一mm波頻率上的一第一mm波訊號以及在與該第一mm波頻率不同的一第二mm波頻率上的一第二mm波訊號。
  17. 如請求項16的方法:其中,由該第一半導體晶粒傳遞至少該第一mm波訊號至設置在接近該導波件處的一通訊式耦接RF發射器包含:由該第一半導體晶粒同時地傳遞該第一mm波訊號與該第二mm波訊號至設置在接近該導波件處的一通訊式耦接mm波發射器;並且其中,由該RF發射器發射至少該第一mm波訊號進入該導波件包含:由該mm波發射器同時地發射該第一mm波訊號與該第二mm波訊號進入該導波件。
  18. 如請求項13的方法,其中,發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件包含:發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中之一空氣填充導波件。
  19. 如請求項13的方法,其中,發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件包含:發射至少該第一mm波訊號至形成於該介電件中的一導波件之中;該介電件包括具有一第一介電常數的第一介電材料;以及該導波件至少部分由具有較該第一介電常數大之一第二介電常數的第二介電材料所填充。
  20. 如請求項13的方法:其中,發射至少該第一mm波訊號進入形成於該介電件中的一導波件包含:發射至少該第一mm波訊號進入形成於設置在接近該介電件處之一中介件中的一導波件。
  21. 如請求項20的方法,其中,發射至少該第一mm波訊號進入形成於設置在接近該介電件處之一中介件中的一導波件包含:發射至少該第一mm波訊號進入形成於設置在該第一半導體晶粒與該介電件間之一中介件中的一導波件。
  22. 一種半導體封裝體,其包含:具有至少一導波件在內的一介電件,該導波件包括一 第一端與一第二端,且該介電件進一步包含垂直地位於該導波件上方之複數個導電跡線及通孔;一第一半導體晶粒,其包括一第一射頻(RF)收發器,該第一半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第一RF收發器在該至少一導波件的該第一端處通訊式耦接;以及一第二半導體晶粒,其包括一第二RF收發器,該第二半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接,該第二RF收發器在該至少一導波件的該第二端處通訊式耦接。
  23. 一種用於在設置於一共同半導體封裝體上之一第一半導體晶粒與一第二半導體晶粒間無線通訊的系統,該系統包含:用於使用一第一半導體晶粒產生至少一第一mm波訊號的構件,該第一半導體晶粒與一介電件可操作地且通訊式耦接;用於發射至少該第一mm波訊號進入該介電件中的一導波件的構件,該介電件進一步包含垂直地位於該導波件上方之複數個導電跡線及通孔;以及用於使用一第二半導體晶粒來接收該第一mm波訊號的構件,該第二半導體晶粒與該介電件可操作地且通訊式耦接。
  24. 如請求項23的系統,其中,用於發射至少該第一mm波訊號進入該介電件中的一導波件的構件包含: 用於傳遞至少該第一mm波訊號至一通訊式耦接之RF發射器的構件,該RF發射器設置在接近該導波件處;以及用於發射至少該第一mm波訊號至該導波件之中的構件。
  25. 如請求項23的系統,其中,用於由與一介電件可操作地且通訊式耦接的一第一半導體晶粒來產生至少一第一mm波訊號的構件包含:用於由該第一半導體晶粒來產生具有頻率從約30GHz至約300GHz的至少一第一mm波訊號的構件。
TW106141354A 2016-12-30 2017-11-28 在半導體封裝中之基體介電導波件 TWI750271B (zh)

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