用于具有單金屬層基底的半導(dǎo)體封裝中的高速信號(hào)完整性的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】在基底（103）上的具有鍵合焊盤（110）的半導(dǎo)體芯片（101），該基底具有多行多列規(guī)則間距的金屬接觸焊盤（131）。一個(gè)區(qū)包括第一對(duì)（131a，131b）和平行的第二對(duì)（131c，131d）金屬焊盤，以及用于地電位的單個(gè)接觸焊盤（131e）；通過(guò)平行且等長(zhǎng)的跡線（131a，132b等）連接到相應(yīng)的各對(duì)相鄰接觸焊盤的交錯(cuò)的多對(duì)縫合焊盤（133）。平行且等長(zhǎng)的鍵合引線（120a，120b等）將鍵合焊盤對(duì)連接到縫合焊盤對(duì)，從而形成多對(duì)平行且等長(zhǎng)的差分導(dǎo)線。處于平行且對(duì)稱位置的兩個(gè)差分對(duì)形成用于傳導(dǎo)高頻信號(hào)的發(fā)射器/接收器單元。
【專利說(shuō)明】用于具有單金屬層基底的半導(dǎo)體封裝中的高速信號(hào)完整性的結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體器件和工藝，更具體涉及用于具有單金屬層基底和引線鍵合的半導(dǎo)體封裝中的高速信號(hào)完整性的結(jié)構(gòu)的配置和制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件通常包括包封該器件的封裝內(nèi)的集成電路(IC)芯片以及與該芯片集成的基底。為了使現(xiàn)代半導(dǎo)體器件按照預(yù)期工作，要求傳播通過(guò)器件的任何一對(duì)差分信號(hào)在信號(hào)波的相對(duì)幅值和相對(duì)相位角方面在預(yù)定限度內(nèi)匹配。
[0003]對(duì)于關(guān)于差分信號(hào)的集成電路(IC)芯片的設(shè)計(jì)，基本模塊(building block)可以采用通過(guò)相互交錯(cuò)(interdigitate )部件的關(guān)鍵版圖而已經(jīng)被匹配的電路部件，例如晶體管和電阻器。
[0004]對(duì)于將信號(hào)從IC芯片引導(dǎo)到例如印制電路板(PCB)的基底或載體的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者通常面對(duì)類似的要求一通常存在將成對(duì)的差分信號(hào)的路徑失配保持在限度內(nèi)的約束。作為示例，對(duì)于在聚合物基底(如本領(lǐng)域中常見(jiàn)的)中傳播的IOGHz信號(hào)，波長(zhǎng)僅僅是大約1.5厘米。對(duì)于差分信號(hào)對(duì)，信號(hào)路徑總長(zhǎng)度中僅0.75毫米的失配就會(huì)在相位角中產(chǎn)生5%的誤差。該失配不僅涉及信號(hào)路徑的長(zhǎng)度(其包括基底上的金屬跡線的長(zhǎng)度和將IC芯片連接到基底的鍵合引線的長(zhǎng)度)，而且還涉及跡線和鍵合引線的接近度和平行度；平行度和接近度通常具有10%的失配預(yù)算。對(duì)失配做出貢獻(xiàn)的這些參數(shù)的總和通常被稱為失配預(yù)算。
[0005]封裝系統(tǒng)的失配預(yù)算包括金屬跡線的長(zhǎng)度、厚度和寬度的失配、跡線與鍵合引線的接近度和平行度的失配以及沿著信號(hào)路徑的穿通孔與過(guò)孔的直徑和電鍍金屬厚度的失配的總和。`
[0006]在如今的技術(shù)中，對(duì)這些約束的解決方案是使用具有多個(gè)金屬層的基底。多個(gè)金屬層為將差分信號(hào)對(duì)從IC芯片的鍵合焊盤借助引線路由到由基底的頂層金屬形成的縫合焊盤提供了靈活性；這個(gè)頂部金屬層也形成了跡線，這些跡線將信號(hào)引導(dǎo)到金屬填充的過(guò)孔內(nèi)孔(via hole)，這繼而引導(dǎo)到頂層下方的金屬層。之后，可以由下面的金屬層形成額外的跡線，這最終可以將信號(hào)路由到接觸焊盤，作為基底的輸出端子。通常，錫球或金屬柱被粘附到接觸焊盤并且用作至外部電路(例如印制電路板)的連接器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]對(duì)于高頻半導(dǎo)體器件， 申請(qǐng)人:認(rèn)識(shí)到，前沿市場(chǎng)的趨勢(shì)是不斷推進(jìn)更高頻率以及更低成本的持續(xù)壓力。基于這些趨勢(shì)， 申請(qǐng)人:看到，金屬多個(gè)層之間的金屬填充的過(guò)孔的存在嚴(yán)重增加了高速信號(hào)封裝的失配預(yù)算的負(fù)擔(dān)。這些原因可以是通孔固有的瑕疵:過(guò)孔內(nèi)孔的額外鉆孔、過(guò)孔內(nèi)孔壁的電鍍以及關(guān)聯(lián)的制造步驟必然增加了信號(hào)路徑的尺寸失配的概率；由過(guò)孔產(chǎn)生的電氣阻抗中的不可避免的中斷將添加信號(hào)之間的相位角失配；最后但并非不重要的是，具有過(guò)孔的多層基底通常是非常昂貴的。[0008]為了解決過(guò)孔失配問(wèn)題， 申請(qǐng)人:選擇具有單個(gè)金屬層的基底，這完全避免了對(duì)過(guò)孔內(nèi)孔的需要。金屬層被圖形化在尺寸是針對(duì)焊接凸點(diǎn)設(shè)計(jì)的接觸焊盤陣列中以及用于引線鍵合的縫合焊盤陣列中。借助焊盤陣列，焊盤區(qū)被選擇為發(fā)射器/接收器單元的基礎(chǔ)。
[0009] 申請(qǐng)人:進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，對(duì)于發(fā)射器/接收器單元的高頻操作，差分對(duì)需要在該對(duì)內(nèi)緊密耦合，但是差分對(duì)需要彼此緊挨著放置。這種放置在實(shí)現(xiàn)差分對(duì)之間的可接受的小串?dāng)_時(shí)造成嚴(yán)重困難。 申請(qǐng)人:通過(guò)在兩對(duì)之間中設(shè)置接地跡線和焊線解決了最小化兩個(gè)緊密間隔的差分線對(duì)之間的串?dāng)_的問(wèn)題。
[0010]對(duì)于引線鍵合的器件，差分對(duì)的緊密填充定位要求緊密間隔的縫合焊盤(在基底上的著陸焊盤，以接受來(lái)自集成電路芯片的焊線)。為了在發(fā)射器/接收器單位單元中給縫合焊盤騰出可用空間， 申請(qǐng)人:去掉(depopulate) 了每個(gè)2X3陣列的一個(gè)接觸焊盤，由此為緊密接近放置的兩個(gè)差分對(duì)的縫合焊盤釋放空間，并且使附加的至少一個(gè)縫合焊盤可用于被放置在該對(duì)之間作為屏蔽的處于電氣地電位的引線。在去掉的區(qū)域中留下足夠空間以便在相應(yīng)的縫合焊盤和接觸焊盤之間以針對(duì)長(zhǎng)度和平行度所需的匹配方式放置連接跡線。注意的是，以平行且等長(zhǎng)的拱形鍵合將縫合焊盤連接到芯片表面上的相應(yīng)的鍵合焊盤的引線。得到的差分導(dǎo)線在長(zhǎng)度和平行度方面在狹窄窗口內(nèi)匹配。
[0011]此外，差分對(duì)通過(guò)地跡線或電源跡線屏蔽了噪聲。借助發(fā)射器/接收器單元的這些布置，可以使進(jìn)入IOGHz范圍的高速產(chǎn)品具有極好的信號(hào)完整性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1根據(jù)示例實(shí)施例示出用于傳導(dǎo)高頻信號(hào)的發(fā)射器/接收器單元的透視圖。
[0013]圖2是具有焊接凸點(diǎn)的單個(gè)接觸焊盤的剖面圖，該焊接凸點(diǎn)被附連用于接觸外部電路板。
[0014]圖3示出在一個(gè)說(shuō)明性布置中的包括接觸焊盤和縫合焊盤的基底區(qū)的頂視圖。
[0015]圖4是基底區(qū)的縫合焊盤的頂視圖，這些焊盤包括將縫合焊盤連接到芯片鍵合焊盤的鍵合引線。
[0016]圖5是四路雙工高速差分收發(fā)器的實(shí)施例的頂視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出用于在半導(dǎo)體封裝中以完整性傳導(dǎo)高頻信號(hào)的發(fā)射器/接收器單元，其總體被標(biāo)為100。半導(dǎo)體芯片101通過(guò)粘合附連層102 (層厚度大約20 μ m)被附連到基底103。在圖1的示例中，芯片可以具有大約280 μ m的厚度；在其他實(shí)施例中，該厚度可以更大或更小。
[0018]位于邊緣附近，芯片101具有適合粘附金屬焊線的多個(gè)金屬鍵合焊盤110。在圖1的示例中，多個(gè)引線120中的單個(gè)引線可以具有大約20μπι到30 μ m之間的直徑，這生成大約30 μ m到50 μ m的無(wú)空氣球以及大約30 μ m到60 μ m的扁平球。雖然圖1中的鍵合焊盤110被描繪為以大約60 μ m的中心距陣列布置在線性且整齊的行中，但是其他實(shí)施例可以具有交錯(cuò)的鍵合焊盤陣列、更大或更小的間距、不同區(qū)域的鍵合焊盤以及除正方形之外的輪廓，或任何其他布置。在圖1中，鍵合體(其可以是球形鍵合體、針腳(stitch)鍵合體或楔形鍵合體)被示為球形鍵合體，其中在球體上方具有大約100 μ m高度的線頸。[0019]在圖1的示例中，引線的長(zhǎng)度121大約是1000 μ m。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，圖1中所示的所有引線120的長(zhǎng)度在< 5%變化窗口內(nèi)一致。在其他實(shí)施例中，引線長(zhǎng)度可以更大或更小，但是引線在< 5%變化窗口內(nèi)具有相同的長(zhǎng)度。
[0020]如圖1所示，基底103包括由絕緣材料制成的載體130和面向芯片101的圖形化金屬層。可以由多種低成本材料提供絕緣載體材料；作為示例，絕緣材料可以是50μπι厚的聚酰亞胺膠帶，或更厚的玻璃纖維增強(qiáng)塑料板。作為示例，金屬層可以是銅；優(yōu)選厚度可以在大約ΙΟμπι到50 μ m的范圍內(nèi)。在圖5中大致示出了示例實(shí)施例的金屬層的圖形,并且在圖1中更詳細(xì)地進(jìn)行顯示。該圖形包括:多行多列規(guī)則間距的焊盤陣列131，焊盤的尺寸適合被選擇用于附連金屬凸點(diǎn)(例如焊接球)的接觸焊盤；進(jìn)一步地，多行多列交錯(cuò)的焊盤陣列133,焊盤的尺寸適合金屬連接器(例如鍵合引線)的縫合焊盤(stitch pad);以及總體被分別標(biāo)為132和135的跡線網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)接觸焊盤131可以被成形為圓形或正方形，或具有圓角的正方形；示例接觸焊盤131的直徑可以是375 μ m。在接觸焊盤131的位置中，絕緣載體示出直徑小于接觸焊盤直徑的過(guò)孔內(nèi)孔134。
[0021]圖2示出通過(guò)填充絕緣載體130中的過(guò)孔內(nèi)孔134將焊接凸點(diǎn)201附連到接觸焊盤131的示例。接觸焊盤金屬必須重疊用于焊接凸點(diǎn)的沖孔。接觸焊盤的輪廓可以是圓形、正方形、具有圓角的正方形、六邊形或任何其他合適的形狀。在接觸焊盤131具有375 μ m的寬度的優(yōu)選示例中，可以通過(guò)穿過(guò)基底134打一個(gè)直徑大約為300 μ m的孔來(lái)制造過(guò)孔內(nèi)孔134。焊接凸點(diǎn)201的尺寸被選擇為在回流后生成至板203上的金屬焊盤202的可靠連接。作為示例，金屬焊盤202可以由銅制成并且具有可焊接的表面(例如最外面具有薄金層的鎳層)；回流后的焊接凸點(diǎn)201的尺寸可以吸收熱機(jī)械應(yīng)力而沒(méi)有金屬疲勞和裂化。
[0022]參考圖1，由該圖示出的示例發(fā)射器/接收器單元是三維的:鍵合引線120跨越芯片101和具有二維金屬層圖形 的基底103的表面之間的高度差。需要指出的是，短術(shù)語(yǔ)“單元(cell)”在本文中被用于指代出于尺寸效率目的而需要并排放置兩對(duì)差分導(dǎo)線的電氣單位(unit);差分對(duì)之間的信號(hào)的耦合需要≤1%的電壓(在5GHz處一 40dB)。因此，差分信號(hào)表現(xiàn)出各對(duì)之間和各對(duì)內(nèi)的低串?dāng)_、良好的耦合以及長(zhǎng)度匹配，從而以良好的完整性傳導(dǎo)高頻信號(hào)。一對(duì)差分導(dǎo)線包含引線、跡線、焊盤和凸點(diǎn)，它們一起將電氣高頻信號(hào)從一個(gè)端點(diǎn)傳導(dǎo)到另一個(gè)端點(diǎn)。當(dāng)考慮通過(guò)差分對(duì)的橫截面時(shí)，它具有基本上是零的總電流。一個(gè)單元的兩個(gè)差分對(duì)所需的二維單位的焊盤和跡線在本文中被稱為“區(qū)(zone)”。在圖1中討論了區(qū)的示例(事實(shí)是，圖1中所描繪的示例區(qū)可以僅僅是圖5中所討論的圍繞附連芯片的較大圖形化基底區(qū)域的一部分)。
[0023]在圖1中所表示的區(qū)包括第一對(duì)接觸焊盤131a和131b以及平行的第二對(duì)接觸焊盤131c和131d。借助焊接凸點(diǎn)通過(guò)支撐金屬焊盤的載體130中的過(guò)孔內(nèi)孔附連到每個(gè)接觸焊盤，各對(duì)接觸焊盤為該單元的差分對(duì)提供輸入/輸出端子。在第一對(duì)和第二對(duì)之間的空間中，放置單個(gè)接觸焊盤131e。接觸焊盤131e連接到地電位，從而在鄰近的各對(duì)接觸焊盤之間并且因此在該對(duì)差分導(dǎo)線之間提供電氣屏蔽。
[0024]在圖1的示例中，第一對(duì)接觸焊盤131a和131b以及第二對(duì)接觸焊盤131c和131d與單個(gè)接觸焊盤131e —起形成具有500 μ m的規(guī)則中心距136的2X3接觸焊盤陣列。另一方面，如圖所示，沒(méi)有放置單個(gè)接觸焊盤131e的“搭檔”，以便提供尺寸被設(shè)計(jì)為縫合焊盤并且適合粘附鍵合引線120的焊盤陣列133所需的空間。[0025]可以在圖3和圖4中看到縫合焊盤陣列133的規(guī)則性。圖3相對(duì)于芯片鍵合焊盤以頂視圖的方式顯示了圖1的區(qū)；圖4突出了縫合焊盤和從芯片鍵合焊盤到基底縫合焊盤的引線鍵合連接?？p合焊盤的輪廓和面積被選擇為使得該焊盤為在引線鍵合方法(引線直徑約為20 μ m到30 μ m)例如通過(guò)毛細(xì)管應(yīng)用針腳鍵合或楔形鍵合提供空間。作為示例，縫合焊盤可以具有長(zhǎng)方形形狀，其中邊長(zhǎng)為IOOym和150μπι。如圖3所示，縫合焊盤陣列配合在第一對(duì)和第二對(duì)接觸焊盤之間的空間中(如上所述)；該空間等同于如圖中所示的去掉接觸焊盤空間。在該示例中，該區(qū)包括圍繞原本的接觸焊盤被取消的一個(gè)位置的五個(gè)相鄰的接觸焊盤。這五個(gè)接觸焊盤形成U形，其中U的開口面向基底的邊緣130a，背向鍵合焊盤。在其他實(shí)施例中，鍵合焊盤可以被布置為鏡像圖像，U形開口面向芯片的邊緣101a?？p合焊盤被圖形化為兩行不相等的數(shù)量；在圖3所示的示例中，較長(zhǎng)行具有四個(gè)縫合焊盤，較短行具有兩個(gè)縫合焊盤，它們相對(duì)于較長(zhǎng)行被布置在交錯(cuò)位置。第一對(duì)縫合焊盤在圖中被標(biāo)為133a和133b。類似的交錯(cuò)位置適用于縫合焊盤133c和133d。
[0026]平行行的相鄰縫合焊盤交錯(cuò)布置，因?yàn)榻诲e(cuò)允許附連的鍵合引線在相應(yīng)的鍵合焊盤和縫合焊盤之間平行且緊密接近地跨越，例如具有僅60 μ m的間距。在圖1和圖4中，用于縫合焊盤133a和133b的該對(duì)鍵合引線分別被標(biāo)為120a和120b ;用類似的方式，用于縫合焊盤133c和133d的該對(duì)鍵合引線分別被標(biāo)為120c和120d。在其他實(shí)施例中，該間距可以更大，例如150 μ m。縫合焊盤133a和133b相對(duì)于彼此的交錯(cuò)位置允許該差分對(duì)的相應(yīng)的鍵合引線120a和120b相對(duì)于彼此保持在5°的平行度內(nèi)。類似的相關(guān)性也適用于縫合焊盤133c和133d以及它們相應(yīng)的鍵合引線。
[0027]縫合焊盤和接觸焊盤需要通過(guò)導(dǎo)電跡線連接；優(yōu)選地，這些跡線通過(guò)從絕緣載體130表面上的同一金屬層131刻蝕來(lái)制造。跡線的寬度取決于與層厚度的縱橫比；作為示例，跡線可以具有大約20 μ m的寬度。圖3示出連接相應(yīng)的縫合焊盤和相鄰接觸焊盤的各對(duì)跡線。作為示例，連接縫合焊盤133a與相鄰接觸焊盤131a的跡線132a和連接縫合焊盤133b與相鄰接觸鍵131b的跡線132b形成基本平行鋪設(shè)并且具有相等長(zhǎng)度的一對(duì)跡線。與該對(duì)跡線132a和132b對(duì)稱的是一對(duì)跡線132c和132d，其以基本平行且等長(zhǎng)的方式分別連接到一對(duì)接觸焊盤131c和131d。
[0028]如圖3所示，交錯(cuò)的縫合焊盤陣列具有在焊盤對(duì)133a和133b以及焊盤對(duì)133c和133d之間處于對(duì)稱中心位置的縫合焊盤133e和133f。在一些實(shí)施例中，縫合焊盤133e和133f可以被組合成面積比其他縫合焊盤大的單個(gè)焊盤?？p合焊盤133e和133f連接到接觸焊盤131e (其處于地電位)。將縫合焊盤113e和133f連接到芯片邊緣處的相應(yīng)鍵合焊盤的一個(gè)或兩個(gè)鍵合引線120e是與其他鍵合引線平行且等距的。因此，縫合焊盤133e和133f和鍵合引線120e的地電位有助于為差分對(duì)120a — 133a 一 132a 一 131a和120b —133b — 132b — 131b 以及差分對(duì) 120c — 133c — 132c — 131c 和 120d — 133d — 132d —131d的導(dǎo)線之間的低串?dāng)_提供有效屏蔽。所提到的差分對(duì)包含兩個(gè)基本平行且等長(zhǎng)的導(dǎo)體部分，它們能夠以高完整性將高頻信號(hào)從封裝端子(焊接凸點(diǎn))傳導(dǎo)到芯片端子，反之亦然。如所述的，當(dāng)考慮通過(guò)差分對(duì)的橫截面時(shí)，它具有基本為零的總電流。
[0029]如所提到的，高完整性信號(hào)傳輸?shù)哪康目梢员粚?shí)現(xiàn)，無(wú)論接觸焊盤陣列的U形開口面向芯片邊緣(如圖3中所示)還是背向芯片邊緣。
[0030]參考圖1，被標(biāo)為135的跡線將縫合焊盤引導(dǎo)到基底的邊緣。這些跡線用于以下目的:將圖形化金屬層連接到電鍍棒，以便將芯片暫時(shí)鉤住到電鍍槽，從而以低成本將附加金屬淀積到跡線上。
[0031]為了保護(hù)鍵合引線和芯片表面，芯片必須被包封，優(yōu)選用模塑料包封。在優(yōu)選示例中，在鍵合引線拱形的最聞峰上的|旲塑料的厚度可以在300 μ m和400 μ m之間。
[0032]在圖1、圖2、圖3和圖4中所描述的示例實(shí)施例說(shuō)明，在不使用常規(guī)多金屬層基底和關(guān)聯(lián)的金屬填充過(guò)孔內(nèi)孔的情況下，可以實(shí)現(xiàn)將差分信號(hào)的完整性保持在5%的失配預(yù)算內(nèi)并且在10%的差分阻抗預(yù)算內(nèi)的要求。使用單個(gè)金屬層基底，圖形化金屬層包括可以容納交錯(cuò)形式的鍵合縫合焊盤的區(qū)。從相鄰縫合焊盤到相應(yīng)的接觸焊盤的跡線以基本平行的方式行進(jìn)。對(duì)于與該區(qū)關(guān)聯(lián)的三維單元，布置一對(duì)差分接觸焊盤，使得用于該差分對(duì)的鍵合引線和跡線之和具有相比擬的長(zhǎng)度。
[0033]得到的單元能夠很好地保持在確保半導(dǎo)體封裝信號(hào)完整性的5%的失配預(yù)算和10%的接近度和平行度預(yù)算內(nèi)。對(duì)于差分阻抗，所要求的阻抗匹配大約是100 Ω。設(shè)計(jì)要求強(qiáng)制每個(gè)信號(hào)攜帶地基準(zhǔn)。對(duì)于差分對(duì)中的每個(gè)跡線，優(yōu)選的到地的阻抗大約是50Ω ;每個(gè)差分對(duì)包括以該地為基準(zhǔn)時(shí)的正走向電壓和負(fù)走向電壓。對(duì)于正走向信號(hào)和負(fù)走向信號(hào)兩者，這些電壓到這個(gè)基準(zhǔn)地的阻抗優(yōu)選是大約50 Ω。
[0034]高速信號(hào)器件的頻率范圍優(yōu)選是大約5GHz到IOGHz ;在IOGHz處，波長(zhǎng)在空氣中是30mm而在模塑料中是大約15mm。在IOGHz處，阻抗匹配優(yōu)選在15%內(nèi)，更優(yōu)選在10%內(nèi)。器件的優(yōu)選電壓范圍大約是800mV到IOOOmV,其中假設(shè)負(fù)載為100 Ω，則每個(gè)差分對(duì)的電流大約10mA。對(duì)于IOOOmV的輸入差分信號(hào)，差分對(duì)之間的串?dāng)_優(yōu)選被保持低于IOmV (或在5GHz處一 40dB)。對(duì)于上面討論的示例實(shí)施例，已經(jīng)測(cè)得串?dāng)_為大約3mV。
[0035]在平行且對(duì)稱位置處具有兩對(duì)差分導(dǎo)線的發(fā)射器/接收器單元的概念可以被擴(kuò)展到系統(tǒng)，其中芯片被組裝在基底上，若干這種單元環(huán)繞該芯片。在優(yōu)選布置中，四個(gè)發(fā)射器/接收器單元以交叉布置環(huán)繞芯片。
[0036]另一個(gè)示例實(shí)施例在圖5中被示為四路雙工高速差分收發(fā)器。需要指出的是，出于清楚，圖5描繪了簡(jiǎn)化的X射線圖；它僅示出了選定的焊盤、跡線和鍵合引線。圖5示出了正方形(或長(zhǎng)方形)半導(dǎo)體芯片501的頂視圖，其中鍵合焊盤510靠近芯片邊緣；該視圖以X射線方式穿透了包封化合物。芯片被組裝在基底503上，基底503具有面向該芯片的金屬層。該層包括尺寸被設(shè)計(jì)為接觸焊盤的多行多列規(guī)則間距的焊盤531陣列圖形。在該陣列內(nèi)，在圖5中通過(guò)虛線輪廓540a、540b、540c和540d描畫了四個(gè)發(fā)射器/接收器單元；根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)這些單元，從而以完整性傳導(dǎo)高頻信號(hào)。
[0037]這些單元被對(duì)稱地設(shè)置在芯片的四個(gè)側(cè)邊處。每個(gè)單元包括第一對(duì)(531a，531b)接觸焊盤以及平行的第二對(duì)(531c，531d)接觸焊盤，并且在第一對(duì)和第二對(duì)之間的空間中還包括用于地電位的單個(gè)接觸焊盤(531e)和尺寸被設(shè)計(jì)為縫合焊盤的交錯(cuò)的各對(duì)焊盤(133)。每個(gè)縫合焊盤對(duì)通過(guò)平行且等長(zhǎng)的跡線(132a和132b，132c和132d)連接到相應(yīng)的相鄰接觸焊盤對(duì)。
[0038]跨越平行且等長(zhǎng)的拱形的鍵合引線(120a和120b，120c和120d)用于將一對(duì)鍵合焊盤連接到相應(yīng)的一對(duì)縫合焊盤。鍵合焊盤、引線、縫合焊盤、跡線和接觸焊盤的總和形成導(dǎo)線，并且一對(duì)平行且等長(zhǎng)的導(dǎo)線形成從鍵合焊盤到接觸焊盤的差分對(duì)。對(duì)于差分對(duì)，導(dǎo)線的長(zhǎng)度在5%內(nèi)一致并且鍵合引線在5%的平行度內(nèi)。在這個(gè)背景下，鍵合引線的方向可以與相應(yīng)的芯片側(cè)邊形成直角，或者鍵合引線的方向可以與相應(yīng)的芯片側(cè)邊形成稍微偏離直角一個(gè)角度。處于平行且對(duì)稱位置的兩對(duì)差分導(dǎo)線形成發(fā)射器/接收器單元，以便以完整性傳導(dǎo)高頻信號(hào)。
[0039]所描述的原理不僅適用于集成電路，還適用于用于高速電信號(hào)的其他器件。
[0040]這些原理也適用于基底是使用如下其他疊層、材料或方法制成的器件，這些疊層、材料或方法使用在此描述的技術(shù)大致實(shí)現(xiàn)IC芯片和PBC之間的互連。例如，這些原理適用于通過(guò)電鍍、印刷或刻蝕來(lái)施加圖形化導(dǎo)電層的器件，或者絕緣層由固化的環(huán)氧樹脂材料(例如模塑料)組成的器件，或者通過(guò)絕緣層的互連由用銅、焊料或其他導(dǎo)電材料填充的極小過(guò)孔組成的器件。
[0041]這些原理也適用于由模塑料和由其他防護(hù)封裝(例如金屬容器)包封的器件。
[0042]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修改，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，許多其他實(shí)施例是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，其包括: 在芯片邊緣附近具有鍵合焊盤的半導(dǎo)體芯片，所述芯片被組裝在基底上； 具有面向所述芯片的金屬層的所述基底，該層被圖形化在包括尺寸被設(shè)計(jì)為接觸焊盤的多行多列規(guī)則間距的焊盤的陣列中； 在所述陣列內(nèi)的區(qū)，該區(qū)包括第一對(duì)接觸焊盤和平行的第二對(duì)接觸焊盤，并且在所述第一對(duì)和所述第二對(duì)之間的空間中包括用于地電位的單個(gè)接觸焊盤和尺寸被設(shè)計(jì)為縫合焊盤的交錯(cuò)的多對(duì)焊盤，每個(gè)縫合焊盤對(duì)通過(guò)平行且等長(zhǎng)的跡線連接到相應(yīng)的相鄰接觸焊盤對(duì)； 鍵合引線，其跨越平行且等長(zhǎng)的拱形，用于將一對(duì)鍵合焊盤連接到相應(yīng)的一對(duì)縫合焊盤，由此形成從鍵合焊盤到接觸焊盤的一對(duì)平行且等長(zhǎng)的差分導(dǎo)線；以及 處于平行且對(duì)稱位置的兩對(duì)差分導(dǎo)線，這兩個(gè)差分對(duì)形成發(fā)射器/接收器單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，進(jìn)一步包括附連到遠(yuǎn)離所述芯片的接觸焊盤表面的焊接凸點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中形成差分對(duì)中的一個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)體的總和與形成該對(duì)中的另一個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)體的總和在5%內(nèi)一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其中形成差分對(duì)的兩個(gè)導(dǎo)線的鍵合引線在它們的整個(gè)長(zhǎng)度上彼此間隔開100 μ m內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其中形成差分對(duì)的兩個(gè)導(dǎo)線的鍵合引線相對(duì)于彼此在5°平行度內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中兩個(gè)差分對(duì)之間的信號(hào)的耦合<1%的電壓，對(duì)應(yīng)于在 5GHz 處一40dB。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述基底具有面向所述外部接觸焊盤的金屬層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述基底具有通過(guò)電鍍或刻蝕所述導(dǎo)電層生成的圖形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中在所述基底上的絕緣層選自于包括聚酰胺、玻璃纖維增強(qiáng)塑料或環(huán)氧樹脂模塑料的群組。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中遠(yuǎn)離所述芯片的接觸焊盤表面是可焊接的并且選自于包括NiPdAuj^ -OSP或者錫或基于錫的合金的群組。
11.一種半導(dǎo)體器件，其包括: 在芯片邊緣附近具有鍵合焊盤的半導(dǎo)體芯片，所述芯片被組裝在基底上； 具有面向所述芯片的金屬層的所述基底，該層被圖形化在包括尺寸被設(shè)計(jì)為接觸焊盤的多行多列規(guī)則間距的焊盤的陣列中； 在所述陣列內(nèi)的四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)包括第一對(duì)接觸焊盤以及平行的第二對(duì)接觸焊盤，并且在所述第一對(duì)和所述第二對(duì)之間的空間中包括用于地電位的單個(gè)接觸焊盤和尺寸被設(shè)計(jì)為縫合焊盤的交錯(cuò)的多對(duì)焊盤，每個(gè)縫合焊盤對(duì)通過(guò)平行且等長(zhǎng)的跡線連接到相應(yīng)的相鄰接觸焊盤對(duì)，這些區(qū)對(duì)稱地位于芯片周邊周圍，在每個(gè)芯片側(cè)邊處具有一個(gè)區(qū)；在每個(gè)芯片側(cè)邊處 ，由此形成從鍵合焊盤到接觸焊盤的一對(duì)平行且等長(zhǎng)的差分導(dǎo)線；以及處于平行且對(duì)稱位置的兩對(duì)差分導(dǎo)線，這兩個(gè)差分對(duì)形成發(fā)射器/接收器單元，用于以完整性傳導(dǎo)高頻信號(hào)，四個(gè)單元對(duì)稱地位于芯片周邊周圍，在每個(gè)芯片側(cè)邊處具有一個(gè) 單元。
【文檔編號(hào)】H01L23/48GK103814442SQ201280044982
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月14日
【發(fā)明者】G·E·霍華德, M·D·羅米格, M-S·A·米勒羅恩, S·慕克吉 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司