JP6360174B2 - 3次元ワイヤボンド型インダクタ - Google Patents
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Description
本出願は、2013年12月23日に出願された米国仮特許出願第61/920,334号の利益を主張し、それは2014年2月11日に出願された米国特許出願第14/177,620号の利益を主張し、両方とも全体が参照により明細書に組み込まれる。
次に図面を参照すると、図1Aは、集積化受動デバイス(IPD)パッケージ100内の例示の3次元インダクタ110の斜視図である。3次元インダクタ110は、共振タンク回路を形成するためにガラス基板、半導体基板、または有機基板などの基板102上に集積化することができる。インダクタ110は、ワイヤループ135、ワイヤループ140、およびワイヤループ145を含む複数のワイヤループを含む。インダクタ110は、インダクタ接続部分155およびインダクタ接続部分160などの複数のインダクタ接続部分をさらに含む。すべてが平坦基板表面150から離れてアーチ形に曲がるワイヤループ135、140、および145とは対照的に、インダクタ接続部分155および160は、基板表面150によって画定された面と実質的に平行な平坦構造である。したがって、前に論じたように、インダクタ110は「3次元」インダクタの一実施形態である。さらに前に論じたように、ワイヤループのうちの開始ワイヤループはインダクタ接続部分に接続されていない端部を有することになる。MIMキャパシタに好都合にワイヤボンディングできるのは、この自由端部である。たとえば、ワイヤループ135は、開始ワイヤループと見なすことができ、それは、MIMキャパシタ105にワイヤボンディングされる端部165を有する。したがって、端部165はインダクタ110の第1の端子である。インダクタ接続部分155は、ワイヤループ135をワイヤループ140に直列に結合させる。同様に、インダクタ接続部分160は、ワイヤループ140をワイヤループ145に直列に結合させる。ワイヤループ145は、インダクタにおける終了ワイヤループと見なすことができ、その結果、ワイヤループ145の端部170は、インダクタ110の対向する第2の端子を形成する。端部170は、パッド、またはインダクタ110への他の好適な相互接続部にワイヤボンディングされ得る。ワイヤループの数は、インダクタ110に対して示された3つから変更することができることを了解されるであろう。一般に、ワイヤループの数は、所望のインダクタンスおよび他の要因によって決まる。たとえば、2つのワイヤループしか有していない一実施形態は、1つのインダクタ接続部分を有することになる。同様に、4つのワイヤループを有する実施形態は、3つのインダクタ接続部分を有することになる。したがって、インダクタ接続部分の数はワイヤループの数よりも1つ少ないことがわかる。
パッケージ100の製造は、図2Aに示すように、基板102の表面150上に第1の金属層120を堆積させることによって始まることができる。たとえば、アルミニウム、または銅もしくはニッケルなどの他の金属が、表面150上にスパッタされるかまたはめっきされ、パターン化されて、第1の金属層120を形成することができる。いくつかの実施形態では、第1の金属層120は、そのパターニングの精度を上げるために、厚さをわずか数ミクロン以下とすることがある。その結果として、そのような精度は、結果として生じるMIMキャパシタ105のキャパシタンス許容差を減少させる。
本明細書で開示されるような共振タンク回路を含むパッケージは、多種多様の電子システムに組み込むことができる。たとえば、図4に示すように、携帯電話400、ラップトップ405、およびタブレットPC410はすべて、本開示に従って構築された共振タンク回路を組み込んでいる集積回路パッケージを含むことができる。音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、通信デバイス、およびパーソナルコンピュータなどの他の例示的な電子システムも、本開示に従って構築された集積回路パッケージを用いて構成することができる。
102 基板
105 MIMキャパシタ
110 3次元インダクタ、インダクタ
115 第2の金属層またはプレート
120 第1の金属層またはプレート
125 誘電体層、絶縁誘電体層
130 パッシベーションまたは誘電体層
135、140、145 ワイヤループまたはコイル
150 平坦基板表面、基板の平坦面、表面
151 インターフェース、相互接続部
155、160 インダクタ接続部分
165 端部
170 端部、パッド
400 携帯電話
405 ラップトップ
410 タブレットPC
Claims (30)
- 表面を含む基板と、
前記基板に集積化されたキャパシタであり、前記表面に隣接する金属プレートを含む、キャパシタと、
前記表面から突出するように構成されている一連のワイヤループであり、各ワイヤループが前記表面の上方に延びるアーチを形成する、一連のワイヤループと、
前記表面の上であり、且つ、インダクタを形成するために前記ワイヤループに結合するように構成された平坦なインダクタ接続部分と、を備え、
前記インダクタが、前記一連のワイヤループのうちの第1のワイヤループの第1の端部から前記一連のワイヤループのうちの最後のワイヤループの第2の端部まで延び、前記第1のワイヤループの前記第1の端部が、前記インダクタの第1の端子を形成し、前記一連のワイヤループのうちの前記最後のワイヤループの前記第2の端部が、前記インダクタの第2の端子を形成し、さらに、前記インダクタの前記第1の端子が、前記キャパシタの前記金属プレートに直接接合される、装置。 - 前記表面に隣接する前記平坦なインダクタ接続部分の第1のインダクタ接続部分をさらに含み、前記第1のワイヤループの第2の端部が、前記第1のインダクタ接続部分にワイヤボンディングされ、前記ワイヤループのうちの第2のワイヤループの第1の端部が、前記第1のインダクタ接続部分にワイヤボンディングされ、さらに、前記第1のインダクタ接続部分が、前記インダクタの一部を形成する、請求項1に記載の装置。
- 前記平坦なインダクタ接続部分の前記第1のインダクタ接続部分が、少なくとも20ミクロンの第1の厚さを有し、
前記キャパシタの前記金属プレートが、2ミクロンと3ミクロンとの間の第2の厚さを有する、請求項2に記載の装置。 - 前記平坦なインダクタ接続部分の内の少なくとも1つが、前記インダクタの幅よりも大きい長さを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記平坦なインダクタ接続部分の内の少なくとも1つの対向する端部が、前記インダクタの軸に沿って互いにオフセットされている、請求項1に記載の装置。
- 前記一連のワイヤループが、切頂らせん形状を形成する、請求項1に記載の装置。
- 前記基板の前記表面にパッドをさらに含み、前記最後のワイヤループの前記端部が前記パッドにボンディングされる、請求項1に記載の装置。
- 前記一連のワイヤループにおける少なくとも1つのループの端部が、前記平坦なインダクタ接続部分の対応する平坦なインダクタ部分によって前記一連のワイヤループにおける隣接するループの端部へと前記インダクタの軸を横切って接続される、請求項1に記載の装置。
- 前記金属プレートが誘電体層の上に露出した第2の金属層を含み、前記キャパシタが、
前記基板の前記表面上の第1の金属層と、
前記第1の金属層と前記第2の金属層との間に配設された前記誘電体層とをさらに含む、請求項1に記載の装置。 - 前記平坦なインダクタ接続部分のいずれも、前記インダクタの軸に対して垂直ではない、請求項1に記載の装置。
- 前記一連のワイヤループにおける少なくとも1つのワイヤループの中心が、前記インダクタの軸に沿って整列される、請求項1に記載の装置。
- 前記基板が、パッシベーション層である、請求項1に記載の装置。
- 各ワイヤループを通って流れる電流によって誘起される磁場が、前記一連のワイヤループの内の他のワイヤループによって生成される磁場を強化するように、前記ワイヤループが構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記キャパシタの前記金属プレートが、前記平坦なインダクタ接続部分と比較して比較的薄い、請求項1に記載の装置。
- 基板上にキャパシタを形成するステップであり、金属プレートを形成するステップを含む、ステップと、
前記基板上にインダクタを形成するステップであり、前記インダクタを形成するステップは、各ワイヤループが前記基板の表面の上方へ伸びるアーチを形成する一連のワイヤボンディングされたループを形成するステップ、および、前記表面の上であり且つ前記インダクタを形成するために前記ワイヤループを結合するように構成された平坦なインダクタ接続部分を形成するステップを含み、前記インダクタが、第1のワイヤループの第1の端部における第1の端子から前記基板の上の最後のワイヤループの第2の端部における第2の端子まで延びる、ステップと、
前記第1のワイヤループの前記第1の端部を前記金属プレートに直接接合するステップと
を含む方法。 - 前記基板の表面に誘電体層を堆積させるステップと、その後、前記誘電体層の表面に前記平坦なインダクタ接続部分のインダクタ接続部分を電気めっきするステップをさらに含み、前記インダクタを形成するステップが、前記第1のワイヤループの第2の端部を前記インダクタ接続部分にワイヤボンディングするステップと、第2のワイヤループの第1の端部を前記インダクタ接続部分にワイヤボンディングするステップとを含み、さらに、前記インダクタ接続部分が、前記インダクタの一部を形成する、請求項15に記載の方法。
- 前記キャパシタの前記金属プレートが、前記平坦なインダクタ接続部分と比較して比較的薄いように形成される、請求項15に記載の方法。
- 前記平坦なインダクタ接続部分の内の少なくとも1つの対向する端部が、前記インダクタの軸に沿って互いにオフセットされるように形成される、請求項15に記載の方法。
- 前記一連のワイヤループが、切頂らせん形状に形成される、請求項15に記載の方法。
- 前記一連のワイヤループにおける少なくとも1つのループの端部が、前記平坦なインダクタ接続部分の対応する平坦なインダクタ部分によって前記一連のワイヤループにおける隣接するループの端部へと前記インダクタの軸を横切って接続するように形成される、請求項15に記載の方法。
- 前記平坦なインダクタ接続部分のいずれも、前記インダクタの軸に対して垂直に形成されない、請求項15に記載の方法。
- 前記一連のワイヤループにおける少なくとも1つのワイヤループの中心が、前記インダクタの軸に沿って整列されるように形成される、請求項15に記載の方法。
- 前記基板が、パッシベーション層として形成される、請求項15に記載の方法。
- 各ワイヤループを通って流れる電流によって誘起される磁場が、前記一連のワイヤループの内の他のワイヤループによって生成される磁場を強化するように、前記ワイヤループは形成される、請求項15に記載の方法。
- 前記キャパシタを形成するステップが、
前記基板の表面に第1の金属層を堆積させるステップと、
前記第1の金属層の上に誘電体層を堆積させるステップと、
前記誘電体層の上に第2の金属層を堆積させるステップであり、前記金属プレートが前記第2の金属層を含む、ステップと、
前記誘電体層の前記第2の金属層を露出させるステップと、
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記第1の金属層および第2の金属層を堆積させるステップが、スパッタリングするステップを含み、前記第1のワイヤループの前記第1の端部を接合するステップが、前記インダクタの前記第1の端子を前記金属プレートにワイヤボンディングするステップ、および、前記インダクタの前記第2の端子をパッドにワイヤボンディングするステップを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記平坦なインダクタ接続部分の内の少なくとも1つが、前記インダクタの幅よりも大きい長さを有するように形成される、請求項15に記載の方法。
- 基板と、
キャパシタと、
各ワイヤループが前記基板の表面の上方へ伸びるアーチを形成する、第1のワイヤループから最後のワイヤループまで配列された複数のワイヤループ、および、前記基板の前記表面の上であり且つインダクタを形成するために前記ワイヤループを結合するように構成された平坦なインダクタ接続部分を含む、インダクタと
を備え、
前記インダクタが、前記第1のワイヤループの第1の端部から前記最後のワイヤループの第2の端部まで延び、前記第1のワイヤループの前記第1の端部が、前記インダクタの第1の端子を形成し、前記インダクタの前記第1の端子が、前記キャパシタへ直接ワイヤボンディングされ、
前記キャパシタ、および、前記インダクタの少なくとも一部が、前記基板上に集積化される、共振タンク回路。 - 前記基板上に集積化された前記平坦なインダクタ接続部分の少なくとも1つのインダクタ接続部分をさらに含み、前記ワイヤループが、前記少なくとも1つのインダクタ接続部分にワイヤボンディングされ、前記少なくとも1つのインダクタ接続部分が、前記インダクタの一部を形成する、請求項28に記載の共振タンク回路。
- 表面を有する基板と、
前記基板に集積化されたキャパシタと、
各ワイヤループが前記基板の前記表面の上方へ伸びるアーチを形成する、第1の端子を有する第1のワイヤループを含む複数のワイヤループと、
インダクタを形成するために前記表面の上の対応する平坦なインダクタ接続部分を用いて前記ワイヤループを一緒に結合させるための手段であって、前記第1のワイヤループの第1の端部が、前記インダクタの第1の端子を形成し、さらに、前記インダクタの前記第1の端子が、前記キャパシタに直接接合される、手段と
を備える装置。
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