JP2014200087A - ラジオ周波数パッシブ及びアンテナのための方法、装置及び材料 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジオ周波数パッシブデバイス及びアンテナの、効率及び帯域幅を低下させない。【解決手段】パッケージ１０は整列した磁区を有する合成磁性ナノコンポジット材料２２、ナノコンポジット材料２２内に埋め込まれ貫通して延びる導体２４、ナノコンポジット材料２２上に構築されるアンテナ２０、及び導体２４に接続するためのコンタクトパッド２７を有し、ビルドアップ層（ＢＵＬ）１２を介して、ダイ１６に接続される。【選択図】図１

Description

分野：
本発明は、ラジオ周波数パッシブデバイス及びパッケージの分野、特にナノ磁性コンポジット上の小型アンテナを使用するパッシブデバイス及びパッケージングに関する。

背景：
ウルトラブックコンピュータ、タブレット及びスマートフォンのようなスモールフォームファクタデバイスは、Ｗｉ−Ｆｉ，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標），移動体通信ネットワーク（例えばＬＴＥ（ロング・ターム・エボリューション）もしくは３Ｇ（第３世代移動体通信），ＦＭ（周波数変調）ラジオ，ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム），ＲＦＩＤ（無線周波数識別），ＮＦＣ（近接場型の無線通信）及びＤＴＶ（デジタルテレビ放送）サービス、等）をカバーするため、５乃至７個のアンテナもしくはそれ以上を収容する。アンテナの数、そのサイズ及びそのＲＦ隔離条件は、デバイスのフォームファクタ及びデザインに厳しい制限を加える。従来、アンテナ及びインダクタ（これらは典型的にはマザーボード上に置かれた）の両方に個別部品が使用されてきた。もしアンテナサイズを顕著に減らせるならば、通信デバイスの全体のサイズを減らすことができ、もしくは前記デバイスの多くを他の目的に使用できるかもしれない。

典型的な一般に普及しているタブレットコンピュータの一例は、４個のアンテナ、平面逆Ｆセルラーバンドアンテナ（ＧＳＭ（登録商標）／ＷＣＤＭＡ（登録商標）／ＬＴＥ）及びＷｉ−Ｆｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナ、その他を有するかもしれない。セルラーバンドアンテナはおおよそ３５ｍｍ×１０ｍｍであるかもしれず、Ｗｉｆｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナはおおよそ１６ｍｍ×１０ｍｍであるかもしれない。アンテナはまた、受信を最適化するため、デバイスの残りの部分に関して設計自由度と衝突する複雑な形状を有するかもしれない。

効率的なＲＦアンテナは、モバイルの、小型及び無線システムにおいて使用される未来の小型電子部品のパッケージにふさわしいスモールフォームファクター磁気回路（ｍａｇｎｅｔｉｃｓ）のわずか一例である。電力供給のためのインダクタ及び他の部品が望まれてもいる。マザーボード上に置かれた個別部品がアンテナ及びインダクタの両方に使用されてきたが、これは最終製品のサイズに顕著に影響し得る。このような部品のサイズは、材料及び電気仕様により物理的に制限される。高い比透磁率はより小さいデバイスを可能にすることができるが、高透磁率の材料はまた導電性の傾向にある。これは渦電流損失及び他の障害を引き起こす。

図面の簡単な説明：
本発明の実施形態は、例示を意図して、及び限定を意図してではなく添付の図面において説明される。図面中同じ参照番号は類似の要素を意味する。
図１は、本発明の一実施形態によるＲＦパッケージの単純化した断面図である。 図２は、図1のＲＦパッケージの単純化した上面図（ｔｏｐ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ）である。 図３は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有するパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図４は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有するパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図５は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有するパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図６は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有するパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図７は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有するパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図８は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有するパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図９は、図３乃至８に図示のように形成されたパッケージの断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有する別のパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図１１は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有する別のパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図１２は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有する別のパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図１３は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有する別のパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図１４は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有する別のパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図１５は、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を包含するアンテナを有する別のパッケージの形成における段階の順序の断面図である。 図１６Ａは、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料のシリカナノ粒子のためのコーティングの式の図である。 図１６Ｂは、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料のシリカナノ粒子のためのコーティングの別の式の図である。 図１７Ａは、本発明の一実施形態による非整列磁区（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎｓ）を有するナノ磁性コンポジット材料の図である。 図１７Ｂは、本発明の一実施形態による、磁区を整列させた後の図１７Ａのナノ磁性コンポジット材料の図である。 図１８Ａは、本発明の一実施形態によるナノ磁性コンポジット材料を使用して形成されたインダクタの断面図である。 図１８Ｂは、図１８Ａのインダクタの上面図である。 図１９は、本発明の一実施形態によるマイクロ電子パッケージを形成することについてのフロー図である。 図２０は、本発明の一実施形態によるマイクロ電子パッケージを含むコンピューティングデバイスのブロック図である。

詳細説明：
有機パッケージ基板上に堆積したナノ磁性材料を使用して、非常に小型のアンテナが製造されるかもしれない。該アンテナは、それ自体が有機パッケージ基板に積層もしくは成形されているナノ磁性コンポジット材料上で製造可能である。例えばウルトラブックコンピュータ、タブレット及びスマートフォンにおいて有用な非常に小さいＲＦパッケージもしくはモジュールを生成するため、該アンテナはその次に他のＲＦ部品と一体化されるかもしれない。

アンテナのサイズは、少なくとも３つの重要なファクター、即ちＲＦ周波数；誘電率；及びアンテナ基板材料の透磁率に関連付けられる。

これらの関係は、数１及び数２としてと数学的に表記できる。

式中、λは誘電率ε_r及び透磁率μ_ｒを有する基板における波長であり；λ_０は自由空間波長（ｃ／ｆ）であり；ｃは自由空間における光の速度であり、ｆはアンテナに関するＲＦ周波数である。

式中、ηは誘電率ε_ｒ及び透磁率μ_ｒを有する基板におけるインピーダンスであり、η_０は自由空間におけるインピーダンスである。

これらの関係（数１及び数２）により示されるように、アンテナのサイズはλに依存し、λは、今度はε_ｒとμ_ｒとの積に依存する。インピーダンスηは、μ_ｒとε_ｒとの比に依存する。結果として、高誘電率ε_ｒを有する電率非磁性誘電材料（即ちμ_ｒ １を有する材料）を使用してアンテナのサイズを減らすことができる。

しかしながら、誘電率が増えるにつれてアンテナサイズが減る場合、インピーダンスもまた減少する。インピーダンス・ミスマッチが増加する場合（即ちη_０／η）、アンテナからのエネルギー転送が減らされる。今度はこのことが、アンテナ効率及び帯域幅（アンテナが運べるデータレート）を低下させる。非常に高い透磁率の磁性材料は容易に入手可能であり、多くの用途に使用されるが、これらはアンテナ製造にはふさわしくない。なぜならこれらの材料の透磁率は高周波数において（即ち数百ＭＨｚより上）急激に下がるからである。

ＲＦ周波数においてより高い透磁率及び誘電率を有するナノ磁性コンポジット材料層を、半導体パッケージの最上部で形成可能である。より小さくより効率的なアンテナをもたらすナノ磁性材料で、アンテナ構造を設計可能である。ナノ磁性基板上にアンテナを設計し、次いで表面実装部品としてパッケージ基板に取り付け可能である。アンテナの面積における３倍以上の減少が、ナノ磁性材料により達成可能である。例えば３５ｍｍ×１０ｍｍアンテナは、約２０ｍｍ×５ｍｍに減らせるかもしれない。１６ｍｍ×１０ｍｍアンテナは、約１０ｍｍ×１０ｍｍに減らせるかもしれない。これはいくつかの半導体パッケージのサイズに近くのものであって、無線通信用途用のアンテナをパッケージ上に形成可能にする。

アンテナをパッケージに物理的に取り付けることにより、より短い相互接続距離及び低下したＲＦ挿入損失のおかげで、ＲＦ性能がさらに改善される。もしかしたらタブレットもしくはスマートフォンの縁に存在したかもしれない外部アンテナにＲＦトランシーバを接続するための高価な同軸ＲＦケーブルの必要もない。同軸ＲＦケーブルの排除はＲＦ損失及びコストを減らす。

ナノ磁性コンポジット層は、磁性ナノ粒子をエポキシ樹脂に含浸させ、次いで前記含浸により形成したコンポジット材料を硬化させることにより、合成されるかもしれない。このようなナノコンポジット基板層は、より高い周波数において（例えば約５乃至１０ＧＨｚまで）その磁気特性を、適当な誘電率（例えば約１０乃至２０）及び透磁率（例えば約１．５乃至４）とともに保持する。この材料を市販のナノ磁性粒子（例えばサイズ約２０乃至５０ｎｍ）及びエポキシ化合物を使用して合成することができる。

以下により詳しく記載されるように、スクリーン印刷もしくは成形により、合成材料をパッケージ基板もしくは他の表面上に集積することができる。上述の非常に小型のフォームファクタを達成するため、アンテナ構造をこのナノ磁性層の最上部に製造できる。サイズをその上さらに減らすため、このナノ磁性材料は、パッケージの最上部にスクリーン印刷もしくは積層されるかもしれない。アンテナ構造は、ナノ磁性層の最上部に銅をメッキすることにより作成されるかもしれない。アンテナをパッケージ上のRF回路及びグラウンドへ接続するため、貫通ビアをナノ磁性層上に作成可能である。

以下に記載のように、ナノ粒子磁性コンポジット層をパッケージ製造の一部として構築可能である。次いでアンテナをこのナノ粒子基板の上に製造可能である。ＲＦ回路パッケージとほぼ同サイズを有するスモールフォームファクタＲＦトランシーバモジュールを製造するため、そのアンテナをパッケージ内のＲＦ送受信回路と一体化可能である。

図１は、アンテナ、任意のＲＦ回路ダイ及び接続パッドを有するＲＦパッケージの断面図である。パッケージ１０は基板、この場合においては１個もしくは複数のビルドアップ層（ＢＵＬ）１２上に構築される。ビルドアップ層（ＢＵＬ）１２は、ソルダーボール１４によりプリント回路板（例えばシステムボード、マザーボードもしくはロジックボード（図９に図示された３８））に取り付けられるかもしれない。ソルダーボール１４はもっとたくさくさん存在するかもしれないにもかかわらず、２個しか示されていない。ＢＵＬは、ＲＦ電子回路を収容するダイ１６を保持する。ＢＵＬを貫通するビア２７は、ダイをアンテナ構造２０と接続する。また、アンテナ構造２０は１個もしくは複数のビルドアップ層１２に取り付けられている。

パッケージ１０は、ビルドアップ層１２の上に選択的に積層されたナノ粒子磁性コンポジット２２を含む。コンポジット及び基板を貫通してダイ１６にアンテナ２０を接続するため、コンポジット材料を貫通するビア２４は基板を貫通する導電経路２６と接続する。アンテナはこれらのビアを貫通して、マザーボード（図示されない）のような外部デバイス上の外部電源もしくは他の接続１４にも結合されるかもしれない。あるいは、アンテナ２０はナノ磁性材料２２上に別々に構築され、次いで後に表面実装部品として１個もしくは複数のＲＦパッケージビルドアップ層に取り付けられるかもしれない。

パッケージ基板もしくはＢＵＬ１２は、シリコンダイ及びアンテナに結合された、様々な追加の個別部品２８をも保持する。これらのものはパッシブと呼ばれるが、個別部品はパッシブでもアクティブでもよい。アンテナ、パッシブ、ビア及び様々な接続を密閉及び絶縁するため、パッケージは成形コンパウンド３０のような誘電体で被覆される。成形コンパウンドは、アンテナが送受信するように意図される無線周波数に対して透過性であるように選択される。

キャパシタのようなパッシブデバイス部品２８を、ライン２６，例えばアンテナへの信号ラインに電気的に接続してよい。このような実施形態において、ダイ１６内信号ポートから来る直流（ＤＣ）は、パッシブデバイス２８によりブロックされるか経路変更されるかもしれず、そうするとＤＣ電流はアンテナ（アンテナは無線周波数（ＲＦ）信号受信専用に設計される）に接続された信号ラインもしくはビア２４に沿って流れない。別の実施形態において、ダイ内で信号ポートから来る信号のインピーダンスのおかげで、パッシブデバイスはアンテナに行こうとするパッケージ内の信号ラインのための周波数セレクタとして機能するかもしれない。

アクティブデバイス部品２８（例えばパワーアンプ、低ノイズアンプもしくはＲＦスイッチ）は、基板１２に取り付けられる前に、ヒ化ガリウムダイを基にして最初に形成されるかもしれない。このような実施形態において、パワーアンプのようなアクティブデバイスは、選択されたＲＦ信号をビア２４を介してアンテナ２０へ増幅もしくは送信するかもしれない。アンテナから来る受信信号は、受信ＲＦ信号を選択及び増幅するため、アンテナスイッチ及び低ノイズアンプデバイスを通されるもしれない。この増幅信号は、信号ライン２６に沿って基板１２を貫通してダイ１６を送られる。別の実施形態において、アクティブデバイスは、パワーアンプを包含するＳＯＣ（システムオンチップ）ダイかもしれない。

図２は、図１のパッケージ１０の上面図である。図面中アンテナ構造及びコンポジット材料は見えるが、基板及びパッシブ部品は見えない。アンテナ構造２０は種々の異なる形状を取りことができ、コンポジット材料２２の最上部に載っている。アンテナは、適当な場所においてビア２４を貫通して他の部品に結合され、それ故アンテナが受信した信号は、ダウンコンバート、復調、ベースバンド処理及び他のＲＦ段階のため、ダイ１６へと運ばれるかもしれない。

以下に示すように、ナノ粒子磁性コンポジット材料をパッケージ基板の最上部に集積し、それからパッケージの最上部にモールド化可能である。アンテナ構造２０はコンポジット表面３０上でパターン化されるかもしれない。ＲＦトランシーバモジュールを完成させるため、回路からのＲＦ出力信号ラインをこれらのアンテナに接続する。成形材料をドリル加工することにより、もしくは種々の他の方法でダイのＲＦ回路への接続ビア２４を作成してよい。成形材料内に埋め込まれた部品の最上部表面に接続するため、ビアは成形材料の厚み全体を貫通していても、成形材料を部分的にだけ貫通してしていてもよい。

図３乃至９はパッケージの断面図であり、例えば製造の進行段階における図１及び２のそれである。図３は、図１及び２の単一パッケージと同様の単一パッケージを形成するプロセスのための部品の最初の構成の側面断面図である。図３において、他の部品を保持するため、一時的キャリア３４を形成する。別の実施形態において、キャリアは固定された基板である。一時的キャリアは、図示されているもの、例えばウエハよりもずっと大きいかもしれないので、多くのパッケージがキャリア表面にわたって同時に形成される。キャリア基板はいずれの平面基板（例えばテープ、シリコンウエハ、ガラス、金属もしくはポリマー）でよい。

前記キャリアに対して、パッシブ２８、ナノ磁性アンテナ２３（前記材料２２、金属２０、ビア２４及び金属パッド２を含む）及びいずれか他の部品を保持するため、キャリアの最上部に接着剤３６を塗布する。部品は、パッシブデバイス部品及びアクティブ部品であり得る。パッシブ部品は、バンドパスフィルタ、キャパシタ、インダクタ、抵抗器及びクロック発生用水晶を包含可能である。アクティブ部品はパワーアンプ及びＲＦスイッチを包含できる。

パッシブ部品２８及びナノ磁性アンテナ２９は、キャリアの最上部の上に置かれるパッド２９を包含する。次いでコンポジット材料及び前記コンポジットの上でパターン化されたアンテナ構造２０を貫通するビア２４をドリル加工可能である。別の実施形態において、ナノ磁性層を基板上に、ナノ磁性コンポジット材料の最上部に設計されるアンテナ構造まで選択的に積層する。パッシブは典型的には別々のプロセスで、パッシブを取り付け及び基板を貫通して接続させるための接続パッド２９により製造される。コンポジット材料及びアンテナ構造は別々に製造され、次いでキャリア３４に取り付けられるか、一時的キャリア上で直接製造されるかもしれない。

図４において、パッシブ部品及びナノコンポジットアンテナ２３を埋めるため、成形コンパウンド３０がコンポジットアンテナ２３及びパッシブ２８の上に適用される。次いで、パッケージ上の部品に対してソリッドな機械的サポートを与えるため、成形コンパウンドは硬化されるかもしれない。スピンコート、射出成型、圧縮成型及びトランスファー成形を包含する様々なやり方のいずれかで、成形コンパウンドは適用されるかもしれない。例えば、成形コンパウンドは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド及びポリ−ベンズオキサゾール（ＰＢＯ）のような熱硬化性材料であり得る。成形コンパウンドは充填されていてもい。一実施形態において、成形コンパウンドは約９０％充填剤、例えばシリカ粒子を有する。デバイス部品のアライメントを固めるため、及び取扱いのための剛性を提供するため、成形コンパウンド層を次いで完全に硬化させる。

図５において、接着剤を溶かすことにより、成形コンパウンド３０は一時的キャリア３４から解放されている。成形コンパウンドが完全に硬化した後、離型剤としてふるまうような接着剤が選択されるかもしれない。次いで接着剤は、適正な温度処理により成形コンパウンドの底部から分離可能である。キャリア３４の除去は、パッシブ及びアンテナの上に形成された金属パッド２９を露出させる。アンテナ及びキャリアは、ピーリング、レーザリフトオフ及び紫外線（ＵＶ）照射により解放されるかもしれない。図示されるように、以前にキャリア基板と接触していたデバイス部品のそれぞれについての露出された表面は、以前にキャリア基板と接触していた成形コンパウンドの露出表面と同一平面（ｃｏｐｌａｎａｒ）かもしれない。これは、形成されるかもしれない追加の基板層上に平面を与える。

図６において、パッケージはひっくり返されている（ｆｌｉｐｐｅｄ）。典型的には、ウエハ上の多くの他のパッケージと共に形成されるので、ウエハ全体がひっくり返される。新しい基板１２が成形コンパウンド３０の上に構築される。アンテナ２３及びパッシブ２８を接続するため、及びそれらの意図した機能をサポートするために望まれるのと同じだけのレベルにおける同数の銅配線経路２６とともに、新しい基板は形成される。はんだもしくは金属経路２７は、ビアを形成するために提供される。一実施形態において、単一の再分配層（ＲＤＬ）ファンアウト及びビルドアップ層は、同一平面表面上に基板１２として形成される。

いくつかの実施形態において、１個以上のトレース２６を有するパターン化ＲＤＬが最初に形成され、次いで前記ＲＤＬ上にビルドアップ層を堆積させ、前記ビルドアップ層をパターン化して、複数の開口２５を形成する。該開口はコンタクトパッド及びトレースを露出させるかもしれない。様々な誘電性材料をビルドアップ層を形成するのに使用してよい。一実施形態において、感光性ポリイミドを使用する。このような実施形態において、開口を形成するためのパターン化の後、前記感光性ポリイミドをＵＶ照射により硬化させる。

図７において、ソルダーボール１４，１８を、開口２５内の再分配層もしくは基板１２に取り付ける。該開口はその目的のために形成してあった。図８において、別個のプロセスで形成したダイ１６を中心ソルダ―ボール構造１８に取り付ける。複数の実施形態において、ダイ１６を、ＲＤＬ１２の反対側のパッシブに直接に垂直に隣接する単一ＲＤＬに電気的に結合する。このような接続は、アクティブダイ１６のピックアンドプレース、その後ソルダーリフローもしくは熱圧着（ＴＣＢ）により作成可能である。図示されるように、最小の横方向ルーティング及びファンアウトのために（これらは（ｘ，ｙ）フォームファクター寸法を減らすことができる）、ダイのソルダ―ボール１８のためのバンプパターンを個別部品２８と整列させる。あるいは、ダイをワイヤボンド（図示されない）を有する基板に電気的に結合するかもしれない。

図９において、ダイ１６及びアンテナ２３を保持するパッケージ１０を回路板３８に結合する。ボールグリッドアレイ１４もしくはいずれの他の適当な構造が、パッケージをボードに取り付けるのに使用されかもしれない。ソルダーボール１４は、基板の外縁に沿って配置された導電性バンプの形態かもしれない。スクリーン印刷もしくはマイクロボールのボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を包含する様々なプロセスを使用して、内部及び外部導電性バンプ１４，１８が形成されるかもしれない。ＰＣＢのための導電性バンプ１４は、導電性バンプ１８、即ち基板にダイを取り付けるソルダーボールの高さよりも大きい高さを有する。ダイ１６を基板１２に電気的に結合する前に、これらのより高いバンプが基板上に置かれるかもしれない。図７に示されるように、導電性バンプの大きい方１４及び小さい方１８の全てが、同時にもしくは異なるステップで基板上に置かれる。基板をＰＣＢに取り付ける前の図８に示すように次いでダイ１６を基板に取り付ける。

図１０は、別の実施形態によるパッケージの別の形態の断面図である。誘電体基板６０を、様々な部品と相互接続するため、金属通路６４と共に存在するルーティング層６２の上に取り付ける。

ダイ及びパッシブを密封かつ保護するため、及びそれらを適所に保持するため、成形コンパウンド７０を前記誘電体基板６０上に適用する。第２の誘電体層７２を成形コンパウンド７０の上に形成し、金属通路７４を第２の誘電体層７２の最上部に形成する。次いで、ナノ粒子コンポジット材料７６を誘電体層７２の上に形成できる。いったんコンポジット材料７６が形成されたら、アンテナ構造７８を前記コンポジット材料の上に形成できる。意図した接続を形成するため、所望通りに、コンポジット材料内部をドリル加工し、成形コンパウンドを相互接続層６４までずっと貫通するビア８０を形成してよい。図１０の例において、ダイ６６及びパッシブ６８が成形コンパウンド７０内で保護される間、アンテナ７８はパッケージの最上部において露出される。

図１１乃至１５は、製造の進行段階におけるパッケージ（例えば図１０のパッケージ）の断面図である。図１１は、図１０に示したパッケージを形成するための初期の出発構造の断面図である。図１１によると、ダイ６６（例えばシステムオンチップ（ＳＯＣ）ダイ）（ＳＯＣ）を、図３乃至６に図示且つ説明したのと同様のやり方で成形コンパウンド７０内に埋め込み、次いで基板６０及びルーティング層６２に取り付ける。

図１２において、ダイ及びルーティング層を保持するウエハをひっくり返されることにより、成形コンパウンド７０の最上部表面は露出させ、ルーティング層は露出せないようにする。成形コンパウンドを貫通するビア８０をドリル加工し、金属層７４を適用して、前記ビアをメッキ、被覆もしくは充填し、パッシブもしくはルーティング層６２まで成形コンパウンドを貫通する導電性通路を提供し、ダイもしくは外部部品（図示されない）との接続を作成する。

図１３は、成形コンパウンド７０及び金属化層７４の上に形成されたナノ粒子コンポジット材料７６を表す。図１４においてアンテナ構造７８がナノ粒子コンポジット材料の上に形成される。アンテナ構造は、いずれの所望の形状及びサイズを形成するため、銅メッキにより形成されるかもしれない。

図１５において、パッケージをより大きなデバイス（例えばマザーボードもしくはロジックボード）に取り付けられるようにするため、ボールグリッドアレイもしくは他の取り付け機構８４が、ルーティング層６２上に形成される。基板及びルーティング層は、様々な異なる材料のいずれかから作成されていてよい。ＦＲ４基板を、ＬＴＥ帯域（約７００ＭＨｚ）を包含する多くの用途に使用してよい。

整列した磁区を有する高性能無機／有機ナノコンポジットを作るため、磁性ナノコンポジット配合組成２２，７６を調整及び製造してよい。この整列した磁性ナノコンポジット材料は、ＲＦアンテナ及びインダクタによく適している。その製造は、表面処理及び化学官能性不動態化、単一磁区、磁性ナノ粒子を包含するかもしれない。

コンポジット材料を、低温から中温までにおいて低粘度もしくは流動性である、ＣＵＦエポキシ樹脂に類似の有機熱硬化性樹脂を使用して形成可能である。架橋活性化温度よる上の高温に曝露する際、樹脂は表面処理を介してナノ粒子に化学結合可能である。磁性粒子が自由に回転可能で、次いで引き続きその整列をガラス化もしくは硬化を可能にするような特定の温度プロファイルの適用中に、磁界を印加する。樹脂で覆うもしくは磁区整列を奨励するため、及び有機樹脂を磁性ナノ粒子に化学結合する（即ち架橋もしくは共有結合する）ため、前記温度プロファイルを使用してよい。

単一磁区ナノ粒子を使用するかもしれない。ナノ粒子は、不動態化層（例えばＳｉＯ_２）を包含するかもしれない。不動態化処理は、磁性ナノ粒子の分散を安定かつ非凝集に保つ傾向にある。粒子を不動態化するための様々な異なるやり方がある。一実施形態において、粒子はゾル−ゲル法により不動態化される。ゾル−ゲル超音波キャビテーションを使用すると、粒子凝集物が断片化され、反応性が促進される。ゾル−ゲル処理と合わせると、シリカ被覆された粒子が得られる。シリカ被覆された粒子は、不動態化層なしのコア粒子よりも、有機溶剤もしくは樹脂内でより容易に分散するかもしれない。

粒子の粘度及び表面エネルギーを改変するため、及び粒子とマトリックスとの間の共有結合を促進するため、シリカナノ粒子を表面処理してよい。シリカナノ粒子を、アミノシラン（例えば図１６Ａに示すＮ−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシ−シラン（ＡＥＡＰＳ））を包含する様々な異なる表面処理剤（ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ）のいずれかにより被覆してよい。この場合、処理剤のシラン部分がシリカ粒子表面に接着する一方で、アミノ部分は自由にぶら下がっており、エポキシ樹脂と反応可能である。ナノコンポジットのための有機樹脂の選択に依存して、他の表面の処理剤、シランもしくは他の方法を使用してよい。あるいは、アミノシラン及び図１６Ｂに図示する３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＳ）の組み合わせを使用してもよく、その結果エポキシド環及びアミン末端基が共有結合し、追加の有機バインダの最小限の使用で粒子を緊密に結合する。

上述の例示製造プロセスにおいて、ソルダーペーストもしくは他の粒状有機／無機混合物と同様、ナノコンポジット材料はせん断を介してモールドもしくはキャビティ内に広げられてよい。最適化した二重分散システムを、樹脂を広げるために使用するなら、シリカナノ粒子の８０体積％過剰の樹脂に対する体積含有率を使用してよい。このような場合、大きな粒子対小さな粒子の比率はできるだけ高く、大きな粒子の体積含有率を大きな粒子及び小さな粒子の体積含有率で割った比率は０．７乃至０．８の範囲である。従って、配合物の２０体積％よりも大きい後者に必要とされる全ては、高分子バインダである。該高分子バインダは、いったん磁区整列が達成され、活性化温度に到達したら、粒子が容易に広がるようにし、かつ熱プロファイルを使用して粒子を共有結合的に架橋させる。

不動態化した磁性ナノ粒子の表面処理及び対応する樹脂を調整することにより、有機材料の誘電性及び機械的特性並びに架橋の際の収縮量は、インダクタとして使用するために、もしくはＲＦパッケージ及びアンテナに関して、最適化可能である。

上述の製造プロセスにおいて、樹脂及び不動態化ナノ粒子の溶液をペースト印刷、スリットコート、スクリーン印刷又はパッケージキャビティもしくはモールド内部で実行可能ないずれかの手段により塗布可能である。次いで温度を樹脂架橋の活性化温度未満のレベル（Ｔ_{ａｌｉｇｎ}）まで上昇させる。これは溶液の粘度を低下させ、球状磁性ナノ粒子に回転を容易にさせる。この温度において、粒子の磁区（ｄｏｍａｉｎ）を整列させるため、磁界を粒子に印加する。いったん整列が達成されたら、温度を活性化温度より上に上昇させる。その高い温度は架橋を誘発する。架橋は適所に整列した粒子をロックする。あるいは、ほかの架橋刺激、即ちＵＶ照射を、熱的加熱の代わりにもしくはそれに追加して使用してもよい。先に図示及び説明したように、得られる磁性ナノコンポジット材料をパッケージキャビティに塗布及び硬化可能であり、又はモールド内に形成された場合、離型し、次いでマクロ電子パッケージもしくは実装表面内に埋め込み可能である。

図１７Ａは、ナノ磁性粒子１１４で充填された樹脂１１２から形成されたナノコンポジット材料１１０を表す。ナノ粒子１１４は、矢印で示されるようにランダムに配向している。一般的な仕切られた小空間（ｃｕｂｉｃｌｅ）キャビティを充填するのに有機バインダを使用するので、このような形状を有する。材料の特有の形状及び充填量を、いずれの特定の実装もしくは複雑な形状に合わせて修正してよい。

図１７Ｂは、同じ材料１１０すなわち樹脂１１２を充填された粒子１１４を表すが、ただしナノ粒子１１４の磁界は整列した状態でロックされている。粒子は、磁界１１６の印加により整列している一方で、樹脂は、周囲温度Ｔ_ａｍｂより上且つ樹脂の活性化温度Ｔ_ａｃｔより下の昇温状態Ｔ_{ａｌｉｇｎ}にある。図示のようにいったん粒子が整列したら、活性化温度より上、磁性ナノ粒子を整列位置にロックするロック温度まで昇温させる。

ナノコンポジットの充填道度をさらに改善するため、プロセス中の整列ロックを加圧下で実施可能である。あるいは、架橋の際、顕著な収縮を受ける樹脂を使用可能である。

種々の異なる樹脂配合組成、例えばキャピラリーアンダーフィル用途に使用される樹脂を使用してよい。樹脂は、温度９０乃至１１０℃において低粘度であり、次いで１２５℃以上の温度で架橋するように設計される。これは、共有結合する前に、粒状混合物を容易に流れるようにする。粒子サイズ分布を、エポキシ中の粒子の体積含有率を最小化するように調節可能である。例えば、最大充填率が８８体積％に近づくまで、大きな球状粒子対小さな球状粒子のサイズ比及び対応する濃度を最適化可能である。

上述のように、制御磁界（ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）に対して各粒子磁区を整列させるため、強磁界をエポキシコンポジットに印加してよい。充填されたナノ粒子にはせん断により動くことは難しいかもしれないが、磁界に曝露される際、粒子回転は相変わらず容易である。回転は部分的に容易である。なぜなら、各粒球状粒子は、温度が上昇するまでは、その隣り合うものと結合していないからである。局所摩擦及び流体力学的な相互作用は従って最小限となる。独立した整列を確実にするため、磁性粒子の不動態化厚さを最適化することにより、整列が向上されるかもしれない。いずれか特定の樹脂とナノ粒子の組み合わせに関するパラメータの選択は、選択される特定の材料及び樹脂が塗布されるパッケージ材料の性質に依存する。

上述のナノコンポジット材料及びプロセスを利用する追加の応用は、インダクタ（非結合及び結合の両方）、変圧器、及びスモールフォームファクタ内において高周波数性能で使用されるべき磁性材料を必要とする他の用途を含む可能性がある。ナノコンポジット材料の特定の使用は、種々の異なる用途に合うように変更してよい。

図１８Ａは、高周波数電圧レギュレータ回路内でもしくは種々の他の用途において使用される非結合インダクタの断面図である。インダクタは、多くの他の部品と共有されていても、もしくは図示されたインダクタのためにのみ使用されてもよい基板１３２上に構築される。基板は、シリコン，ＢＵＬ，ガラス，又は種々の他の誘電体材料もしくは導体材料のいずれかでよい。一実施形態において、材料が流れるのを防止するため、インダクタの周囲に誘電性保持体１３４が形成される。第２の実施形態において、樹脂の粘度が十分に高いならば、引き続く処理中に樹脂が流れたりしないので、誘電性保持体は必要とされない。図１８Ｂは、図１８Ａのインダクタの上面図である。誘電体は、インダクタの四辺に壁を形成する。一例として長方形の形状を示す。様々なパッケージ要件及び性能要件を満足する様々な形状で、インダクタが形成されるかもしれない。

ナノコンポジット磁性材料１３６の第１の層は、誘電体境界内で堆積され、加工される。導体１３８、例えば銅がこの磁性層１３６の上に形成され、次いで第２の磁性層が堆積され、加工され、ストリップライン導体を形成するようにパターン化される。この場合、導体は追加の磁性材料により囲まれている。追加の誘電体もしくは磁性材料は、導体の上で形成され、前記導体にコンタクトパッドを与えるためにビア１４０が形成されるかもしれない。図１８Ｂは、一次銅導体１３８がナノコンポジット磁性材料１３６で被覆されるが、導体を他の部品に接続するため、接続１４０はアクセス可能であることを表す。

その真っ直ぐな導体を使用すると、シングル・ターン・インダクタが形成されるが、しかしながら、デバイスの電気的仕様を制御する追加のターンもしくは追加の特性を形成するため、導体は種々の異なる形状を有するかもしれない。結合インダクタを、追加の導体線路を加えることにより、このやり方で製造可能である。トロイダルインダクタを、ナノコンポジット磁性材料の単一層を使用して形成してよい。次いで、コイル（ｗｉｎｄｉｎｇｓ）を、環状構成内の磁性層の周囲に形成してよい。この場合のナノコンポジット磁性材料は、インダクタのコアの役割を務める。他のデバイスを形成してもよい。インダクタは、アンテナを有する、もしくは有しないパッケージ内のパッシブかもしれない。該インダクタは、電源もしくは他のマイクロ電子デバイス内で使用されるかもしれない。

図１９は、上述のナノコンポジット材料アンテナ構造を形成するプロセスフロー図である。１６１において、ナノ粒子コンポジット樹脂材料を基板に塗布する。このナノ粒子コンポジット樹脂材料を、ペースト印刷、スクリーン印刷、スリットコート、展開、ジェット分配もしくは他の技法により基板に塗布してよい。得られるコンポジット材料の形状及びサイズを決定するため、モールドもしくはステンシルを使用するかもしれない。上述のコンポジットは、ナノ粒子を充填した樹脂（例えば高分子バインダ）である。ナノ粒子は磁性体であり、樹脂内での分散性もしくは樹脂に対する相溶性を改善するため、シランもしくは他の材料で１個以上の層に下塗り（ｆｉｒｓｔ ｃｏａｔｅｄ）されているかもしれない。樹脂との結合もしくは架橋能力を増すように、表面処理が選択されるかもしれない。

基板は、追加の回路、もしくは他の回路へ至る導電経路、もしくはその両方を包含するかもしれない。基板は他のＲＦデバイス、例えばキャパシタ、抵抗器及びパッシブデバイスをも保持するかもしれない。あるいは基板は、後で取り除かれ、他のデバイス、部品もしくは基板に置換される一時的なキャリアかもしれない。上に示したように、基板は、ナノ粒子コンポジット樹脂として同じ基板上に、もしくは反対側の表面に１個以上のダイを保持しているかもしれない。

１６２において、コンポジット及び基板をアライメント温度、樹脂が低粘度を有する温度まで加熱する。この温度は、磁性ナノ粒子を回転運動させ、及びおそらくせん断運動もさせるのにも十分な高さである。いくつかの実施形態において、この温度は９０乃至１１０℃であるが、特定の温度は樹脂及びナノ粒子充填剤の組成物に依存する。

１６３において、ナノ粒子を整列させるため、コンポジットに磁界を印加する。アライメント温度で磁界を印加すると、ナノ粒子は印加された磁界による整列へと回転可能である。あるいは、磁界が最初に印加されてよく、次いで、温度が上昇するにつれてナノ粒子を整列させるように、コンポジットを加熱する。１６４でナノ粒子を整列させた後、樹脂を結合温度まで加熱する。この温度は、例えばナノ粒子と樹脂との間に共有結合を生成することにより、ナノ粒子を所定の位置にロックするのに十分である。いくつかの実施形態において、この温度は１２５℃より上であるが、該温度は樹脂の性質に依存する。１６５において、樹脂を硬化および冷却させる。

１６６において、樹脂を貫通する、及び特定の構成に依存して、基板を貫通するビアをドリル加工する。ビアは、適用されたアンテナを、樹脂の反対側で基板内もしくは何か他のデバイス内の回路もしくは経路と接続させる。

１６７において、導電性通路をドリル加工されたビア内部へ、及び特定の構成に依存して、コンポジットの最上部表面へ適用する。これらの通路は、最終的なパッケージにおいてアンテナ構造を互いに及び他のデバイスに接続するため、ＲＦ及び電気的接続にコンポジットを横切らせ且つ貫通させる。導電性通路は、銅，アルミニウム，銀もしくはいずれか他の適当な導電性材料から作られてよく、蒸着、インクジェット堆積、リソグラフィー、金属メッキもしくは種々の他のやり方のいずれかにより適用してよい。

１６８においてアンテナ構造を作成し、回路へのＲＦ接続を可能にするため、１６７で作製した導電性通路に接続する。各アンテナの形状及び構成は、アンテナを介して受信もしくは送信される特定の周波数及び変調に合うように変更されるかもしれない。アンテナは、印刷、金属メッキ及び堆積を包含する種々の異なるやり方のいずれかで形成されるかもしれない。

最後に１６９において、パッケージ加工を仕上げる。パッケージを仕上げるのに使用される操作は、特定のパッケージ設計に依存して様々でよい。上記の例に示すように、仕上げ操作は、成形コンパウンド内の樹脂及びアンテナを被覆すること、半導体ダイを取り付けること、基板を取り付けること、及びソルダーボールもしくはソルダーボールグリッドアレイを取り付けることを包含してよい。カバーもしくは種々の他の構造、基板もしくは部品のいずれかを取り付けることにより、パッケージを仕上げてもよい。

図２０は、本発明の一実施形態によるコンピューティングデバイス５００を説明する。コンピューティングデバイス５００はシステムボード５０２を収容する。ボード５０２は、プロセッサ５０４及び少なくとも１個の通信パッケージ５０６を包含する（ただしこれらに限定されない）多くの部品を含んでよい。通信パッケージは１個以上のアンテナ５１６に結合される。プロセッサ５０４は物理的及び電気的にボード５０２に結合される。本発明のいくつかの実施形態において、少なくとも１個のアンテナ５１６は通信パッケージ５０６と一体化し、該パッケージを介してボード５０２に物理的及び電気的に結合される。

ここに記載されるナノ磁性材料系アンテナは、その小さいフットプリントのおかげで通信パッケージ５０６への一体化を可能にし、それによりボード５０２及びコンピューティングデバイス５００のフットプリントを減らす。コンピューティングデバイスは、チップセットパッケージに対して一体化されない他のアンテナを有してよい。さらなる実施形態において、通信パッケージ５０６は、プロセッサ５０４の一部である。これらの通信チップのいずれか１個以上は、ここに記載されるアンテナを包含してよい。他の部品のいずれか１個以上は、ここに記載されるナノ磁性コンポジット材料を使用して形成されるかもしれない。

その用途に応じて、コンピューティングデバイス５００は、ボード５０２に物理的及び電気的に結合されていてもいなくてもよい他の部品を包含するかもしれない。これらの他の部品は、揮発メモリ（例えばＤＲＡＭ）５０８，不揮発メモリ（例えばＲＯＭ）５０９，フラッシュメモリ（図示しない），グラフィックスプロセッサ５１２，デジタル信号プロセッサ（図示しない），暗号プロセッサ（図示しない），チップセット５１４，アンテナ５１６，ディスプレイ５１８（例えばタッチスクリーンディスプレイ），タッチスクリーン・コントローラ５２０，バッテリー５２２，オーディオコーデック（図示しない），ビデオコーデック（図示しない），パワーアンプ５２４，グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）デバイス５２６，コンパス５２８，加速度計（図示しない），ジャイロスコープ（図示しない），スピーカー５３０，カメラ５３２，及び大容量記憶装置（例えばハードディスクドライブ５１０，コンパクトディスク（ＣＤ）（図示しない），デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）（図示しない）等）を包含する（ただしこれらに限定されない）。これらの部品は、システムボード５０２に接続されても、システムボードに搭載されても、他の部品のいずれかと組み合わせてもよい。

通信パッケージ５０６は、コンピューティングデバイス５００を出入りするデータを送信するための無線及び／又は有線の通信を可能にする。用語「無線」及びその派生形は、非固体媒体を貫通する変調電磁波の使用によりデータをやり取りする回路、デバイス、システム、方法、技法、通信チャネル、等を記載するのに使用してよい。該用語は、関連デバイスはいずれのワイヤを含まないことを意味しないが、いくつかの実施態様において関連デバイスはワイヤを有しない。通信パッケージ５０６は、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー），ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー），ＩＥＥＥ８０２．２０，ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ），Ｅｖ−ＤＯ，ＨＳＰＡ＋，ＨＳＤＰＡ＋，ＨＳＵＰＡ＋，ＥＤＧＥ，ＧＳＭ，ＧＰＲＳ，ＣＤＭＡ，ＴＤＭＡ，ＤＥＣＴ，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，これらのイーサネット（登録商標）派生仕様を包含する（ただしこれらに限定されない）多くの無線もしくは有線規格もしくはプロトコルのいずれか、並びに３Ｇ，４Ｇ，５Ｇ及びそれ以降として設計されるいずれか他の無線及び有線プロトコルを実行するかもしれない。コンピューティングデバイス５００は複数の通信パッケージ５０６を包含するかもしれない。例えば、第１の通信パッケージ５０６は、短距離無線通信、例えばＷｉ−Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ専用かもしれず、第２の通信パッケージ５０６は長距離無線通信、例えばＧＰＳ，ＥＤＧＥ，ＧＰＲＳ，ＣＤＭＡ，ＷｉＭＡＸ，ＬＴＥ，ＥＶ−ＤＯ及びその他専用かもしれない。

コンピューティングデバイス５００のプロセッサ５０４は、プロセッサ５０４内にパッケージされた集積回路ダイを包含する。用語「プロセッサ」は、レジスタ及び／又はメモリからの電子的なデータを処理して、該電子的データをレジスタ及び／又はメモリに格納され得る他の電子的データに変換する、いずれのデバイスもしくはデバイスの一部を意味してよい。

様々な実施形態において、コンピューティングデバイス５００はラップトップ，ネットブック，ノートブック，ウルトラブック，スマートフォン，タブレット，携帯情報端末（ＰＤＡ），ウルトラモバイルＰＣ，携帯電話，デスクトップコンピュータ，サーバ，プリンタ，スキャナ，モニタ，セットトップボックス，エンターテインメント・コントロール・ユニット，デジタルカメラ，携帯音楽プレーヤー，もしくはデジタルビデオレコーダであるかもしれない。さらなる実施形態において、コンピューティングデバイス５００は、データを処理するいずれか他の電子デバイスであるかもしれない。

実施形態は、１個以上のメモリチップ，コントローラ，ＣＰＵ（中央処理装置），マザーボードを使用して相互接続されたマイクロチップもしくは集積回路，特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ），及び／又は現場でプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の一部として実施されるかもしれない。

「一実施形態」、「実施形態」、「例示実施形態」、「様々な実施形態」等の言及は、そのように記載された本発明のその実施形態は特定の特徴、構造もしくは特性を包含し得るが、全ての実施形態が必ずしもその特定の特徴、構造もしくは特性を包含するとは限らないことを表す。さらに、いくつかの実施形態は、他の実施形態について記載された特徴のいくつか、全てを有し、もしくは何も有しないかもしれない。

以下の説明および請求項において、用語「結合した（ｃｏｕｐｌｅｄ）」およびその派生語を使用するかもしれない。「結合した」は、２個以上の素子が互いに協同もしくは相互作用するが、これらの間に介在する物理的もしくは電気的部品を有しても、有しなくてもよいことを意味するのに使用される。

請求項内で使用されるように、特に指定がない限り、共通の素子を記載するため、順序を表す形容詞「第１の」、「第２の」、「第３の」等の使用は、同等の素子の様々な場合が言及されることを単に意味するのであり、そのように記載された素子が、時間的、空間的、序列的のいずれかもしくはいずれかほかのやり方で与えられた順序でなければいけないことを意図しているのはない。

図面及びこれまでに述べた説明は、実施形態の例を与える。当業者ならば、記載された素子の１個以上は単一の機能素子に組み合わされることを理解するであろう。あるいは、特定の素子は多様な機能素子へ分割されるかもしれない。一実施形態の素子は、別の実施形態に追加されるかもしれない。例えば、ここに記載されたプロセスの順番は変更してもよく、ここに記載されたやり方に限定されない。さらに、いずれのフロー図のアクションは図示された順番で実施される必要はなく、動作の全てを必ずしも実施すべきであるわけではない。また、他の動作に従属していないこれらの動作は、他の動作と並行して実施されるかもしれない。実施形態の範囲は、これらの具体的例に決して限定されない。明細書中に明確に記載されていてもいなくても、非常に多くのバリエーション（例えば構造、寸法及び材料の用途における違い）が可能である。実施形態の範囲は、少なくとも以下の請求項の範囲と同じくらい広い。

以下の例は、さらなる実施形態に関する。様々な実施形態の様々な特徴をいくつかの特徴と様々に組み合わせてもよく、種々の異なる用途に合わせるために、他の特徴を除外してもよい。いくつかの実施形態は、システムボードへの電気的接続用に構成された基板、前記基板に接続された合成磁性層、及び前記磁性層の上のアンテナを有する半導体パッケージに関する。パッケージは、半導体回路ダイを有していてもよく、アンテナは、磁性層を貫通して延びるビアによって前記ダイに接続されてよい。ダイは、アンテナに対向する基板に接続されてよく、アンテナは、基板内に形成されたビアにより回路に結合される。

実施形態において、パッケージはパッケージカバーを有してよく、磁性層は前記パッケージカバーの上にスクリーン印刷される。パッケージカバーは、成形コンパウンドからな形成されてよい。パッケージはパッケージカバーを有してよく、磁性層は基板の上にあってよく、前記パッケージカバーは基板、磁性層及びアンテナの上に形成される。アンテナは銅メッキから形成されてよい。磁性層は、エポキシ樹脂内で硬化した磁性ナノ粒子から形成されてよい。ナノ粒子は、硬化されながら、磁界を使用して整列されてよい。磁性ナノ粒子は、不動態化シラン被覆したシリカ粒子であってよく、磁性層は高分子バインダを包含してよい。

いくつかの実施形態は、整列した磁区を有する合成磁性ナノコンポジット材料、前記ナノコンポジット材料内に埋め込まれた導体、及び前記導体に接続するための前記ナノコンポジット材料を貫通して延びるコンタクトパッドを含む電子部品に関する。導体は銅ストリップであってよく、コンタクトパッドはそれぞれ、インダクタを形成するため、前記ストリップの対向する末端にある。銅ストリップは、シングル・ターン・インダクタを形成するため、直線状であってよい。基板は、前記ナノコンポジット材料及び前記導体を保持してよく、誘電体の壁は、前記ナノコンポジット材料を分離及び収容してよい。

いくつかの実施形態は、基板を有するパッケージに磁性ナノコンポジット材料を適用するステップであって、前記ナノコンポジット材料はエポキシ樹脂中に磁性ナノ粒子を有するステップ；
前記磁性ナノ粒子の磁界を整列させるステップ；
前記磁性ナノ粒子の整列を維持するため、前記樹脂を硬化するステップ；
前記ナノコンポジット材料に導電性通路を適用するステップ；及び
電子デバイスを完成させるため、前記導電性通路へのコネクタを形成するステップ；
を有する方法に関する。前記導電性通路は、シングルターンインダクタコイルでよい。前記エポキシ樹脂を加熱すること、磁界を印加すること、及び前記樹脂を印加された磁界により硬化させることにより、磁界を整列させてよい。前記磁性ナノ粒子は不動態化され、シリカ被覆されてよい。前記磁性ナノ粒子は、シラン化合物で表面処理されてよい。前記樹脂は、有機熱硬化樹脂でよい。

当該方法は、さらに前記ナノコンポジット材料上にアンテナを形成するステップ、及び前記コネクタに前記アンテナを接続するステップをさらに有してよい。当該方法は、前記基板の上でカバーを形成するステップをさらに有し、前記ナノコンポジット材料を適用するステップは、前記カバーの上で前記材料を適用するステップを含み、及び
前記アンテナを形成するステップは、前記ナノコンポジット材料の上で前記アンテナを形成するステップを含む。

いくつかの実施形態は、複数の磁性ナノ粒子、及び有機熱硬化樹脂を有する合成磁性ナノコンポジット材料に関する。前記磁性ナノ粒子は、シラン化合物で表面処理されてよい。前記磁性ナノ粒子は、８０体積％過剰の樹脂を充填してよい。前記磁性粒子は、５０ｎｍ乃至２０ｎｍの範囲内の種々の異なるサイズを有してよい。前記磁性粒子は、硬化されながら、磁界を使用して整列されてよい。前記磁性粒子は、不動態化シラン被覆シリカ粒子を有してよい。樹脂は、高分子バインダを包含してよい。

いくつかの実施形態は、
システムボードに結合したメインプロセッサを有するシステムボード、
前記システムボードとアンテナに結合したパッケージ基板を有するパッケージ、を有するコンピューティングデバイスに関する。前記アンテナは、前記基板に接続された合成磁性層の上に形成される。前記パッケージは、半導体回路ダイを包含してよく、アンテナは、前記磁性層を貫通して延びるビアにより前記ダイへ結合されてよい。前記パッケージは、パッケージカバーを包含してよく、前記磁性層は前記パッケージカバーの上にスクリーン印刷される。前記磁性層は、パッケージの基板の上にあってよく、パッケージは、前記基板、磁性層及びアンテナの上に形成されたパッケージカバーをさらに有する。アンテナは、銅メッキで形成されてよい。磁性層は、エポキシ樹脂内で硬化した磁性ナノ粒子で形成されてよく、硬化されながら磁界を使用して整列されてよい。

１０ パッケージ
１２ ビルドアップ層（ＢＵＬ）、基板
１４ ソルダ―ボール
１８ ソルダ―ボール
２０ アンテナ構造
２２ ナノ粒子磁性コンポジット
２４ ビア
２８ 個別部品
３０ 成形コンパウンド

Claims (25)

1. システムボードへ電気接続するため構成された基板：
   前記基板に接続された合成磁性層；及び
   前記磁性層の上のアンテナ；
   を有する半導体パッケージ。
2. 半導体回路ダイをさらに有し、及び
   前記アンテナは、前記磁性層を貫通して延びるビアを有する前記ダイに結合される、
   請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記ダイは、前記アンテナに対向する前記基板に結合され、及び
   前記アンテナは、基板内に形成されたビアにより前記回路に結合される、
   請求項２に記載のパッケージ。
4. パッケージカバーをさらに有し、及び
   前記磁性層は前記パッケージカバーの上にスクリーン印刷される、
   請求項１，２もしくは３に記載のパッケージ。
5. 前記パッケージカバーは成形コンパウンドから形成される、請求項４に記載のパッケージ。
6. パッケージカバーをさらに有し、及び
   前記磁性層は前記基板の上にあり、前記パッケージカバーは前記基板、前記磁性層及び前記アンテナの上に形成される、
   請求項１に記載のパッケージ。
7. 前記アンテナは銅メッキから形成される、請求項１に記載のパッケージ。
8. 戦記磁性層は、エポキシ樹脂中で硬化した磁性ナノ粒子から形成される、請求項１に記載のパッケージ。
9. 前記ナノ粒子を、硬化しながら磁界を使用して整列させる、請求項８に記載のパッケージ。
10. 前記磁性ナノ粒子は、不動態化シランで被覆したシリカ粒子を有する、請求項８に記載のパッケージ。
11. 前記磁性層は高分子バインダを有する、請求項１に記載のパッケージ。
12. 整列した磁区を有する合成磁気ナノコンポジット材料；
    前記ナノコンポジット材料内に埋め込まれた導体；及び
    前記導体へ接続するため前記ナノコンポジット材料を貫通して延びるコンタクトパッド；
    を有する電子部品。
13. 前記導体は銅ストリップであり、
    前記コンタクトパッドはインダクタを形成するため、前記ストリップの対向する末端にそれぞれ存在する、請求項１２に記載の電子部品。
14. 前記銅ストリップは、シングルターンインダクタを形成するため、直線状である、請求項１３に記載の電子部品。
15. 前記ナノコンポジット材料及び導体を保持する基板、及び前記ナノコンポジット材料を分離及び収容するための誘電体の壁をさらに有する、請求項１２、１３又は１４に記載の電子部品。
16. 基板を有するパッケージに磁性ナノコンポジット材料を適用するステップであって、前記ナノコンポジット材料はエポキシ樹脂中に磁性ナノ粒子を有するステップ；
    前記磁性ナノ粒子の磁界を整列させるステップ；
    前記磁性ナノ粒子の整列を維持するため、前記樹脂を硬化するステップ；
    前記ナノコンポジット材料に導電性通路を適用するステップ；及び
    電子デバイスを完成させるため、前記導電性通路へのコネクタを形成するステップ；
    を有する方法。
17. 前記導電性通路はシングルターンインダクタコイルである、請求項１６に記載の方法。
18. 前記磁界を整列させるステップは、前記エポキシ樹脂を加熱すること、磁界を印加すること、及び前記樹脂を印加された磁界により硬化させることを有する、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記磁性ナノ粒子は不動態化され、シリカ被覆されている、請求項１６又は１７に記載の方法。
20. 前記磁性ナノ粒子はシラン化合物で表面処理されている、請求項１９に記載の方法。
21. 前記樹脂は有機熱硬化樹脂である、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ナノコンポジット材料上にアンテナを形成すること、及び前記コネクタに前記アンテナを接続することをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
23. 前記基板の上でカバーを形成することをさらに有し、
    前記ナノコンポジット材料を適用するステップは、前記カバーの上で前記材料を適用することを含み、及び
    前記アンテナを形成するステップは、前記ナノコンポジット材料の上で前記アンテナを形成することを含む、
    請求項１６乃至２２の何れか一項に記載の方法。
24. 複数の磁性ナノ粒子；及び
    有機熱硬化樹脂；
    を有する合成磁性ナノコンポジット材料。
25. 前記磁性ナノ粒子は不動態化され、シリカ被覆され、シラン化合物で表面処理され、８０体積％過剰の樹脂を充填し、そして硬化されながら磁界を使用して整列されている、請求項２４に記載の材料。

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