混合阻抗的焊線連接及其連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用如下引線的、適合具有以高達(dá)千兆赫范圍的頻率進(jìn)行工作的輸入 和輸出的裸片的封裝，其中這些引線具有一個或多個不同的阻抗，從而使得能夠優(yōu)化信號 性質(zhì)、功率性質(zhì)或期望的互連性質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子器件和組件正以不斷增加的速度并且在越來越高的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行工作。普 及的半導(dǎo)體封裝體類型使用可以連接至襯底或引線框架的焊線，而該襯底或引線框架可以 連接至第二級互連件、通孔、襯底或封裝體走線或者焊球等，從而連接至電子器件的印刷電 路板（PCB)。
[0003] 然而，不同的引線長度可能導(dǎo)致阻抗顯著改變。這可以包括串聯(lián)電感的變化。一 個解決方案是利用并聯(lián)電容來部分補(bǔ)償這些集總電感變化，但這些集總結(jié)構(gòu)趨于在頻率內(nèi) 產(chǎn)生非單值阻抗行為。另一解決方案是代替優(yōu)化阻抗、而是嘗試選擇提供平均阻抗的配線 長度。不幸地，實(shí)際很難實(shí)現(xiàn)該解決方案，并且該解決方案可能會導(dǎo)致可能受益于遠(yuǎn)離平均 值的阻抗的各種連接的性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 考慮到現(xiàn)有技術(shù)的這些問題和不足，因此本發(fā)明的目的是提供包括如下引線的裸 片封裝體，其中這些引線具有一個或多個不同的阻抗，以優(yōu)化信號特性、功率特性或期望的 互連特性。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供用于制造包括具有不同的阻抗的引線的裸片封裝體的 方法。
[0006] 在本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白的上述和其它目的，其中本發(fā)明涉及一種 裸片封裝體，包括：裸片，其具有多個連接壓焊點(diǎn)；裸片襯底，其支撐多個連接元件；第一引 線，其包括具有第一芯直徑的第一金屬芯和包圍所述第一金屬芯的具有第一電介質(zhì)厚度的 電介質(zhì)層；以及第二引線，其包括具有第二芯直徑的第二金屬芯和包圍所述第二金屬芯的 具有第二電介質(zhì)厚度的電介質(zhì)層，其中所述第一電介質(zhì)厚度不同于所述第二電介質(zhì)厚度。
[0007] 從屬于上述的權(quán)利要求涉及根據(jù)本發(fā)明的裸片封裝體的有利實(shí)施例。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造裸片封裝體的方法，包括以下步驟：
[0009] 設(shè)置裸片和具有連接壓焊點(diǎn)的裸片襯底；
[0010] 清潔所述連接壓焊點(diǎn)；
[0011] 使所述裸片經(jīng)由具有第一直徑金屬芯的第一焊線連接至所述裸片襯底的所述連 接壓焊點(diǎn)；
[0012] 使所述裸片經(jīng)由具有第二直徑金屬芯的第二焊線連接至所述裸片襯底的所述連 接壓焊點(diǎn)；
[0013] 將至少一層電介質(zhì)沉積在所述第一焊線的所述第一直徑金屬芯和所述述第二焊 線的所述第二直徑金屬芯上；以及
[0014] 使所述至少一層電介質(zhì)金屬化在所述第一直徑金屬芯和所述第二直徑金屬芯上。
【附圖說明】
[0015] 特別是在所附權(quán)利要求書中，陳述了被認(rèn)為是新穎的本發(fā)明的特征以及本發(fā)明的 元素特性。附圖僅是為了例示目的并且不是按比例繪制的。然而，關(guān)于組織和操作方法這 兩者，可以通過參考以下結(jié)合附圖所進(jìn)行的詳細(xì)說明來最好地理解本發(fā)明本身，其中：
[0016] 圖1是具有所選擇的多個阻抗的電介質(zhì)和金屬涂布引線的例示，其中一對引線盡 管長度不同但具有相匹配的阻抗；
[0017] 圖2示出金屬芯直徑和電介質(zhì)厚度這兩者均不同的兩個引線；
[0018] 圖3A~3C示出具有優(yōu)化或相匹配的阻抗的多個可能變形引線；
[0019] 圖4示出描述用于制造具有外接地金屬的電介質(zhì)涂布引線的方法步驟的框圖；
[0020] 圖5示出用于制造具有外接地金屬的電介質(zhì)涂布引線的減成法；
[0021] 圖6示出包括具有外接地金屬的電介質(zhì)涂布引線的BGA封裝體；
[0022] 圖7示出包括具有外接地金屬的電介質(zhì)涂布引線的引線框架封裝體的一部分；以 及
[0023] 圖8示出包括裸引線和具有外接地金屬的電介質(zhì)涂布引線的各種阻抗值的引線 中的基于頻率的損耗差異。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，這里將參考附圖中的圖1~8,其中相同的附圖標(biāo) 記指代本發(fā)明的相同特征。
[0025] 如從圖1看出，半導(dǎo)體裸片封裝系統(tǒng)100可被形成為包括在內(nèi)芯和外金屬層具有 不同電介質(zhì)厚度（針對圖2和3更詳細(xì)地看出）的引線110、112和114a、114b。裸片襯底 102上所安裝的裸片120包括裸片120所需的信號、功率或其它功能所用的多個連接壓焊點(diǎn) 122。裸片襯底可以包括直接地或者經(jīng)由導(dǎo)電引線框架、填充通孔、導(dǎo)電走線或第二級互連 等提供封裝體中的導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電壓焊點(diǎn)104。引線110、112和114a、114b連接至導(dǎo)電壓焊 點(diǎn)104,并且如圖所示，可以具有大致不同的長度。在例示實(shí)施例中，引線110、112和114a、 114b由于在引線構(gòu)造上存在差異，因此具有明顯不同的阻抗。例如，引線110包括沿著長度 具有所定義的直徑的金屬芯，其中該金屬芯被順次涂布薄的電介質(zhì)層和導(dǎo)電金屬層。由于 如此得到的低阻抗和低電容使功率跌落下降，因此這些引線110適合功率的傳送。可選地， 引線112具有適合信號數(shù)據(jù)的傳輸?shù)暮竦枚嗟碾娊橘|(zhì)層，而長度不同的引線114a和114b 具有中間厚度的電介質(zhì)層。在特定實(shí)施例中，由于如所公開的引線構(gòu)造的電氣特性優(yōu)良，因 此長度大致不同但芯直徑相同的諸如114a和114b等的引線盡管長度改變了 50%以上，但 可以具有大致相同的阻抗（在目標(biāo)阻抗的10 %內(nèi)）。在特定實(shí)施例中，引線差異可能甚至更 大，其中兩個引線具有相同的截面結(jié)構(gòu)和阻抗，但一個引線高達(dá)另一引線的長度的十（10) 倍大。
[0026] 在圖2和3中更詳細(xì)地看出引線構(gòu)造，其中圖2和3以截面圖示出半導(dǎo)體裸片封 裝中所使用的被形成為具有變化的電介質(zhì)厚度132的電介質(zhì)涂布引線?？梢酝ㄟ^改變電 介質(zhì)涂布次數(shù)和制造步驟來實(shí)現(xiàn)厚的厚度、薄的厚度和中間厚度。如從圖2可以看出，芯 直徑130和電介質(zhì)厚度132這兩者都可以改變。在圖3A中也示出該變化。如從圖3B看 出，在特定實(shí)施例中，所沉積的電介質(zhì)的成分可以改變，其中例如，不同的電介質(zhì)材料140a、 140b、140c 和 142a、142c 分別包圍金屬芯 144a、144b、144c，而電介質(zhì)材料 140a、140b、140c 和142a、142c分別被可接地的金屬涂層146a、146b、146c包圍。這樣例如使得能夠?qū)⒕哂?優(yōu)良的防蒸汽層或抗氧降解性等的高性能電介質(zhì)薄薄地沉積在低成本的電介質(zhì)材料所形 成的厚的層上。在其它實(shí)施例中，如圖3C所示，具有變化的厚度的多層電介質(zhì)150a、150b和 152a、152b分別包圍芯直徑158a、158b，并且由薄金屬層154a、154b隔開，其中金屬層154a、 154b和156a、156b中的任意或這兩者接地。
[0027] 通常，薄的電介質(zhì)層將提供低阻抗，從而適合功率線，厚的電介質(zhì)有利于信號完整 性，并且外金屬層連接至相同的接地端。芯直徑和電介質(zhì)厚度的組合是可以的，并且可以進(jìn) 行一系列的這些步驟以實(shí)現(xiàn)兩個以上的阻抗。在特定實(shí)施例中，可以期望在功率線上具有 大的芯以增加功率處理能力、降低功率線溫度、以及/或者補(bǔ)償電源以及將加劇接地反彈 或功率跌落的接地線上的任何電感。由于許多封裝體可以受益于具有三（3)個以上的不同 電介質(zhì)厚度的引線，因此中間厚度的電介質(zhì)層也是有用的。例如，具有中間電介質(zhì)厚度的引 線可用于連接阻抗大大不同的源和負(fù)載以使功率傳送最大化。例如，10歐姆的源可以連接 至具有20歐姆的引線的40歐姆的負(fù)載。此外，由于電介質(zhì)的成本可能高，因此可以使用厚 的電介質(zhì)來使重要的信號路徑相互連接，其中可以利用厚度與功率引線相比更大但與重要 的信號引線相比更小（中間）的電介質(zhì)層來涂布狀況或重置等不太重要的引線。有利地， 這樣可以減少電介質(zhì)沉積材料的成本和時(shí)間。
[0028] 可以與焊線直徑相組合地選擇電介質(zhì)涂層的精確厚度，以針對各引線實(shí)現(xiàn)特別期 望的阻抗值。
[0030] 在等式（1)中給出同軸線的特性阻抗，其中：L是每單位長度的電感，C是每單位長 度的電容，a是焊線的直徑，b是電介質(zhì)的外徑，并且ε 1^是同軸電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。
[0031] 如圖4所示，在一個實(shí)施例中，具有外接地金屬的電介質(zhì)涂布引線的制造可以使 用框圖160所示的步驟來進(jìn)行。在第一步驟162中，清洗裸片和襯底上的連接壓焊點(diǎn)。接 著，使用焊線使裸片連接至連接壓焊點(diǎn)（164)。可選地，可以貼裝第二直徑的配線（166)(例 如，適合功率連接的較大直徑的配線），或者可以對裸片的區(qū)域進(jìn)行掩蔽或保護(hù)以允許進(jìn)行 選擇性