在晶片級(jí)封裝(wlp)中實(shí)現(xiàn)的高品質(zhì)因數(shù)電感器的制造方法
【專利說(shuō)明】在晶片級(jí)封裝(WLP)中實(shí)現(xiàn)的高品質(zhì)因數(shù)電感器
[0001]背景
[0002]優(yōu)先權(quán)要求
[0003]本申請(qǐng)要求于2013年3月I日提交的題為“High Quality Factor InductorImplemented in Wafer Level Packaging(WLP)(在晶片級(jí)封裝(WLP)中實(shí)現(xiàn)的高品質(zhì)因數(shù)電感器”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/771，717的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)引用明確合并于此。
[0004]領(lǐng)域
[0005]各特征涉及在晶片級(jí)封裝(WLP)中實(shí)現(xiàn)的高品質(zhì)因數(shù)電感器。
[0006]背景
[0007]位于集成電路(IC)封裝中的電感器由于在IC封裝中有限的基板面的原因，其支持高電流的能力受到限制。具體來(lái)說(shuō)，由于這些電感器位于IC封裝的封裝基板中，因此這些電感器的大小受到IC封裝的封裝基板的大小的限制。作為IC封裝的封裝基板的受限空間的結(jié)果，這些電感器通常具有高電阻和低品質(zhì)(Q)因數(shù)。圖1概念性地解說(shuō)了包括電感器的半導(dǎo)體器件。具體來(lái)說(shuō)，圖1解說(shuō)了管芯100、封裝基板102、一組焊球104、印刷電路板(PCB) 106、以及電感器108。如圖1所示，管芯100耦合到封裝基板102。封裝基板102通過(guò)所述一組焊球104耦合到PCB 106。電感器108被界定在并位于管芯100中。
[0008]圖1還解說(shuō)了在電感器108附近的區(qū)域中一些焊球被省略/移除。這是因?yàn)楹盖蚰軌蛴绊?破壞電感器的性能。更具體地，電感器附近的焊球會(huì)破壞電感器的磁通，這導(dǎo)致電感器的低電感和低Q因數(shù)，這也是為什么在電感器附近的區(qū)域中移除了焊球。然而，移除封裝基板和PCB之間的焊球會(huì)影響封裝基板和PCB的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，當(dāng)前的IC設(shè)計(jì)在確定將管芯與封裝基板耦合到PCB時(shí)要使用多少個(gè)焊球以及在哪里放置焊球時(shí)，必須衡量移除焊球的益處(例如，得到具有更好電感和Q因數(shù)的電感器)和移除焊球的缺點(diǎn)(例如，穩(wěn)定性較低的封裝基板/PCB結(jié)構(gòu))。
[0009]因此，需要對(duì)半導(dǎo)體器件有改進(jìn)的電感器設(shè)計(jì)。理想地，這樣的電感器將具有更好的電感性能、更低的電阻以及更好的品質(zhì)因數(shù)值，而無(wú)需犧牲半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0010]概述
[0011]各特征涉及在晶片級(jí)封裝(WLP)中實(shí)現(xiàn)的高品質(zhì)因數(shù)電感器。
[0012]第一示例提供一半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括印刷電路板(PCB)、一組焊球以及一管芯。所述PCB包括第一金屬層。所述一組焊球耦合到PCB。管芯通過(guò)所述一組焊球耦合到PCB。管芯包括第二金屬層和第三金屬層。PCB的第一金屬層、所述一組焊球、管芯的第二和第三金屬層被配置成作為半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0013]根據(jù)一個(gè)方面，PCB還包括第四金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，PCB的第一和第四金屬層、所述一組焊球、管芯的第二和第三金屬層被配置成作為半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0014]根據(jù)一個(gè)方面，PCB的第一金屬層、所述一組焊球、管芯的第二和第三金屬層被配置成提供半導(dǎo)體器件的電感器的繞組。繞組具有N匝，N為I或更多。
[0015]根據(jù)一個(gè)方面，管芯還包括鈍化層。鈍化層位于第二金屬層和第三金屬層之間。在一些實(shí)現(xiàn)中，第二金屬層位于鈍化層和所述一組焊球之間。在一些實(shí)現(xiàn)中，第二金屬層是后鈍化層。
[0016]根據(jù)一方面，PCB的第一金屬層是跡線。
[0017]根據(jù)一個(gè)方面，半導(dǎo)體器件被納入在音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板式計(jì)算機(jī)、和/或膝上型計(jì)算機(jī)中的至少一者中。
[0018]第二示例提供一半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括:含第一金屬層的印刷電路板(PCB)。該半導(dǎo)體器件包括耦合到PCB的互聯(lián)裝置以及通過(guò)該互聯(lián)裝置耦合到PCB的管芯。管芯包括第二金屬層和第三金屬層。所述PCB的第一金屬層、所述互聯(lián)裝置、所述管芯的第二和第三金屬層被配置成作為所述半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0019]根據(jù)一個(gè)方面，PCB還包括第四金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，PCB的第一和第四金屬層、所述互聯(lián)裝置、管芯的第二和第三金屬層被配置成作為半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0020]根據(jù)一個(gè)方面，PCB的第一金屬層、所述互連裝置、管芯的第二和第三金屬層被配置成提供半導(dǎo)體器件的電感器的繞組。繞組具有N匝，N為I或更多。
[0021]根據(jù)一個(gè)方面，管芯還包括鈍化層。鈍化層位于第二金屬層和第三金屬層之間。在一些實(shí)現(xiàn)中，第二金屬層位于鈍化層和所述互聯(lián)裝置之間。在一些實(shí)現(xiàn)中，第二金屬層是后鈍化層。
[0022]根據(jù)一個(gè)方面，PCB的第一金屬層是跡線。
[0023]根據(jù)一個(gè)方面，半導(dǎo)體器件被納入在音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板式計(jì)算機(jī)、和/或膝上型計(jì)算機(jī)中的至少一者中。
[0024]第三示例提供一半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括:含第一金屬層的第一管芯，耦合到所述第一管芯的一組焊球，以及通過(guò)所述一組焊球耦合到所述第一管芯的第二管芯。第二管芯包括第二金屬層。所述第一管芯的第一金屬層、所述一組焊球、所述第二管芯的第二金屬層被配置成作為所述半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0025]根據(jù)一個(gè)方面，第一管芯還包括第三金屬層并且第二管芯還包括第四金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，第一管芯的第一和第三金屬層、所述一組焊球、第二管芯的第二和第四金屬層被配置成作為半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0026]根據(jù)一個(gè)方面，第一管芯還包括第一鈍化層并且第二管芯還包括第二鈍化層。在一些實(shí)現(xiàn)中，第一金屬層位于第一鈍化層和所述一組焊球之間。第二金屬層位于第二鈍化層和所述一組焊球之間。
[0027]根據(jù)一方面，該半導(dǎo)體器件被納入在音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板式計(jì)算機(jī)、和/或膝上型計(jì)算機(jī)中的至少一者中。
[0028]第四示例提供一半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括:含第一金屬層的第一管芯，耦合到所述第一管芯的互聯(lián)裝置，以及通過(guò)所述互聯(lián)裝置耦合到所述第一管芯的第二管芯。第二管芯包括第二金屬層。所述第一管芯的第一金屬層、所述互聯(lián)裝置、所述第二管芯的第二金屬層被配置成作為所述半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0029]根據(jù)一方面，第一管芯還包括第三金屬層并且第二管芯還包括第四金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，第一管芯的第一和第三金屬層、所述互聯(lián)裝置、第二管芯的第二和第四金屬層被配置成作為半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0030]根據(jù)一個(gè)方面，第一管芯還包括第一鈍化層并且第二管芯還包括第二鈍化層。在一些實(shí)現(xiàn)中，所述第一金屬層位于所述第一鈍化層和所述互聯(lián)裝置之間，并且所述第二金屬層位于所述第二鈍化層和所述一組焊球之間。
[0031]根據(jù)一個(gè)方面，該半導(dǎo)體器件被納入在音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板式計(jì)算機(jī)、和/或膝上型計(jì)算機(jī)中的至少一者中。
[0032]第五示例提供一半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括:含第一金屬層的第一封裝基板。該半導(dǎo)體器件還包括耦合到所述第一封裝基板的一組焊球，以及通過(guò)所述一組焊球耦合到所述第一封裝基板的第二封裝基板。第二封裝基板包括第二金屬層。所述第一封裝基板的第一金屬層、所述一組焊球、所述第二封裝基板的第二金屬層被配置成作為所述半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0033]根據(jù)一方面，第一封裝基板還包括第三金屬層并且第二封裝基板還包括第四金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，第一封裝基板的第一和第三金屬層、所述一組焊球、第二封裝基板的第二和第四金屬層被配置成作為半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0034]根據(jù)一個(gè)方面，該半導(dǎo)體器件被納入在音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板式計(jì)算機(jī)、和/或膝上型計(jì)算機(jī)中的至少一者中。
[0035]第六示例提供一半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括:含第一金屬層的第一封裝基板，耦合到所述第一封裝基板的互聯(lián)裝置，以及通過(guò)所述互聯(lián)裝置耦合到所述第一封裝基板的第二封裝基板。第二封裝基板包括第二金屬層。所述第一封裝基板的第一金屬層、所述互聯(lián)裝置、所述第二封裝基板的第二金屬層被配置成作為所述半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0036]根據(jù)一個(gè)方面，第一封裝基板還包括第三金屬層并且第二封裝基板還包括第四金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，第一封裝基板的第一和第三金屬層、所述互聯(lián)裝置、第二封裝基板的第二和第四金屬層被配置成作為半導(dǎo)體器件中的電感器來(lái)工作。
[0037]根據(jù)一個(gè)方面，半導(dǎo)體器件被納入在音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板式計(jì)算機(jī)、和/或膝上型計(jì)算機(jī)中的至少一者中。
[0038]第七示例提供了一種用于提供半導(dǎo)體器件中的電感器的方法。該方法提供包括第一金屬層和第二金屬層的管芯。該方法將一組焊球耦合到管芯。該方法通過(guò)所述一組焊球?qū)⒐苄抉詈系接∷㈦娐钒?PCB)。PCB包括第三金屬層。將管芯耦合到PCB形成所述半導(dǎo)體器件中的電感器。電感器由第一金屬層、第二金屬層、所述一組焊球、以及第三金屬層來(lái)定義。
[0039]根據(jù)一個(gè)方面，PCB還包括第四金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，所述電感器由所述第一金屬層、所述第二金屬層、所述一組焊球、所述第三金屬層以及所述第四金屬層來(lái)限定。
[0040]根據(jù)一個(gè)方面，管芯還包括鈍化層。鈍化層位于第一金屬層和第二金屬層之間。在一些實(shí)現(xiàn)中，第一金屬層位于鈍化層和所述一組焊球之間。
[0041]根據(jù)一個(gè)方面，該方法還將該半導(dǎo)體器件納入在音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板式計(jì)算機(jī)、和/或膝上型計(jì)算機(jī)中的至少一者中。
[0042]第八示例提供了一種用于提供半導(dǎo)體器件中的電感器的方法。該方法提供包括第一金屬層的第一管芯。該方法將一組焊球耦合到第一管芯。該方法通過(guò)所述一組焊球?qū)⒌谝还苄抉詈系降诙苄尽５诙苄景ǖ诙饘賹?。將第一管芯耦合到第二管芯形成所述半?dǎo)體器件中的電感器。電感器由第一金屬層、所述一組焊球、以及第二金屬層來(lái)定義。
[0043]根據(jù)一方面，第一管芯還包括第三金屬層。在一些實(shí)現(xiàn)中，所述電感器由所述第一金屬層、所述第三金屬層、所述一組焊球、以及所述第二金屬層來(lái)定義。
[0044]根據(jù)一個(gè)方面，第一管芯還包括鈍化層。第一金屬層位于鈍化層