具有内置参考平面结构的封装对板互连结构制造技术

本发明专利技术提供一种互连结构的实施例，所述互连结构包括：参考平面结构，所述参考平面结构具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，所述参考平面结构包括从所述第一主表面到所述第二主表面的多个通孔；多个导电柱，每个导电柱在通孔内居中；以及多个隔离结构，每个隔离结构填充每个导电柱与所述参考平面结构的周围部分之间的所述通孔内的环形区。

Packaging to plate interconnection structure with built-in reference plane structure

The present invention provides an embodiment of an interconnection structure, which comprises a reference plane structure having a first main surface and second main surfaces relative to the first main surface, and the reference plane structure includes a plurality of through holes from the first main surface to the second main surface; A conducting column, each conducting column in the through hole, and a plurality of isolated structures, each isolating structure is filled with a circular area within the through hole between each conductive column and the surrounding part of the reference plane structure.

【技术实现步骤摘要】
具有内置参考平面结构的封装对板互连结构
本专利技术大体上涉及经封装半导体装置，且更具体地说涉及封装衬底与印刷电路板之间的互连。
技术介绍
在包括典型球状栅格阵列(BGA)装置的半导体封装中，通过多个焊料球将BGA装置连接到印刷电路板(PCB)。由于来自块状焊接材料的寄生电容、焊球形状、信号与接地传回球之间大的距离以及导致信号之间高串扰耦合的不同信号的直接相邻，穿过BGA装置与PCB之间的焊料球的信号完整性常常被降级。另外，取决于球间距和大小，仅有限数量的焊料球可装配于半导体封装的主体大小内，进而限制可供用于信号线、电力线和接地线的引脚的数目。主体大小对于半导体封装和半导体封装将最终安装到的PCB两者为重要的成本因素。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种互连结构，包括：参考平面结构，所述参考平面结构具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，所述参考平面结构包括从所述第一主表面到所述第二主表面的多个通孔；多个导电柱，每个导电柱定位于通孔内；以及多个隔离结构，每个隔离结构填充每个导电柱与所述参考平面结构的周围部分之间的所述通孔内的环形区。在一个或多个实施例中，每个隔离结构包括远离所述通孔的周边在所述参考平面结构的所述第一主表面的一部分上方延伸的环形部分。在一个或多个实施例中，每个隔离结构的顶部表面延伸超出所述第一主表面且每个隔离结构的底部表面延伸超出所述第二主表面，且每个导电柱的顶部表面与每个隔离结构的所述顶部表面共面且每个导电柱的底部表面与每个隔离结构的所述底部表面共面。在一个或多个实施例中，每个隔离结构的顶部表面与所述第一主表面共面且每个隔离结构的底部表面与所述第二主表面共面，且每个导电柱的顶部表面与所述第一主表面共面且每个导电柱的底部表面与所述第二主表面共面。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：每个导电柱的每个顶部表面和底部表面上的焊接材料。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：在所述参考平面结构的所述第一主表面的至少一部分上方和每个隔离结构周围的焊接材料。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：定位在每个导电柱的每一端处的导电材料的一部分，导电材料的所述部分具有大于所述导电柱的宽度的宽度，以为每个导电柱的每一端提供经延伸电接触区域。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：分别定位在每个隔离结构之间的所述参考平面结构的所述第一主表面和所述第二主表面上方以为所述参考平面结构提供经延伸电接触区域的导电材料的至少第一部分和第二部分。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：在所述参考平面结构的所述第一主表面的至少一部分上方的焊接掩模，其中所述焊接掩模包括第一多个开口，所述第一多个开口中的每一者对准每个导电柱的顶部表面以限定所述导电柱的电接触区域，且所述焊接掩模另外包括第二多个开口，所述第二多个开口中的每一者定位于所述参考平面结构的所述第一主表面的部分上方以限定所述参考平面结构的电接触区域。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：所述第一多个开口和所述第二多个开口中的每一者内的导电材料层。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：所述参考平面结构的每个副表面上方的电介质材料，每个副表面垂直于所述第一主表面和所述第二主表面。在一个或多个实施例中，所述参考平面结构包括铜片，所述铜片包括所述多个通孔。在一个或多个实施例中，所述多个导电柱包括包括铜和焊料的群组中的至少一者。在一个或多个实施例中，所述互连结构位于封装衬底与印刷电路板(PCB)之间，每个导电柱在所述封装衬底的相应信号焊盘与所述PCB的相应信号焊盘之间形成互连。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括通过所述封装衬底的相应接地焊盘与所述PCB的相应接地焊盘之间的所述参考平面结构的一部分所形成的至少一个互连件。根据本专利技术的第二方面，提供一种互连结构，包括：参考平面结构，所述参考平面结构具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，所述参考平面结构包括从所述第一主表面到所述第二主表面的多个通孔；多个导电柱，每个导电柱定位于通孔内；多个隔离结构，每个隔离结构填充每个导电柱与所述参考平面结构的环绕部分之间的所述通孔内的环形区，每个隔离结构包括：对准每个导电柱以限定所述导电柱的电接触区域的第一多个开口；以及所述参考平面结构的所述第一主表面上方的第一电介质材料层和所述参考平面结构的所述第二主表面上方的第二电介质材料层，每个电介质材料层包括：定位于所述参考平面结构的一部分上方以限定所述参考平面结构的电接触区域的第二多个开口。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：所述第一多个开口和所述第二多个开口中的每一者内的导电材料。在一个或多个实施例中，所述互连结构进一步包括：所述参考平面结构的每个副表面上方的额外电介质材料层，每个副表面垂直于所述第一主表面和所述第二主表面。在一个或多个实施例中，所述第一电介质材料层和所述第二电介质材料层包括B阶电介质材料。在一个或多个实施例中，所述互连结构位于封装衬底与印刷电路板(PCB)之间，通过所述第一电介质材料层限定的所述导电柱的每个电接触区域接合到所述封装衬底的相应信号焊盘，通过所述第一电介质材料层限定的所述参考平面结构的每个电接触区域接合到所述封装衬底的相应接地焊盘，通过所述第二电介质材料层限定的所述导电柱的每个电接触区域接合到所述封装衬底的相应接地焊盘，且通过所述第二电介质材料层限定的所述参考平面结构的每个电接触区域接合到所述PCB的相应接地焊盘。本专利技术的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。附图说明通过参看附图，可以更好地理解本专利技术，并且使得本领域的技术人员清楚本专利技术的众多目标、特征和优点。图1到图12示出描绘用于制造本专利技术的互连结构的各种例子步骤的从上到下视图和侧视图的框图。图13到图24和图27到图30示出描绘本专利技术的互连结构的各种例子实施例的从上到下视图和侧视图的框图。图25到图26示出描绘根据本专利技术的一些实施例的经封装半导体装置中的例子互连结构的横截面侧视图的框图。本专利技术借助于例子来示出且不受附图限制，在附图中，除非另外指出，否则相似的附图标记指示类似的元件。图式中的元件为简单和明晰起见被图示并且不必按比例绘制。具体实施方式以下内容阐述旨在示出本专利技术的各种实施例的详细描述，且不应视为限制性的。综述本专利技术提供在包括球状栅格阵列(BGA)装置、平台栅格阵列(LGA)装置或其它有引线的装置的经封装半导体装置中消除对焊料球的使用的互连结构。互连结构利用导电柱而非焊料球来提供从封装衬底到印刷电路板(PCB)的信号和电力连接。导电柱延伸穿过参考平面结构，其中每个导电柱具有侧向分离且将导电柱与参考平面结构电隔离的环绕隔离结构。参考平面结构具有在导电柱之间的间隙区域中的顶部表面和底部表面上的暴露接触区域，其中该等暴露接触区域向封装衬底和PCB提供参考平面连接。作为结果，封装衬底的栅格阵列无需包括专用参考平面(例如，接地)引脚，这增加了可供用于信号和电力的引脚的数量。举例来说，使用BGA装置的常用设计方法是为每四个信号专用一个接地引脚(或接地球)。如果存在80个信号，那么20个接地引脚为100或10×10阵列的总引脚数所需。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连结构，其特征在于，包括：参考平面结构，所述参考平面结构具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，所述参考平面结构包括从所述第一主表面到所述第二主表面的多个通孔；多个导电柱，每个导电柱定位于通孔内；以及多个隔离结构，每个隔离结构填充每个导电柱与所述参考平面结构的周围部分之间的所述通孔内的环形区。

【技术特征摘要】
2016.10.26 US 15/334,7341.一种互连结构，其特征在于，包括：参考平面结构，所述参考平面结构具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，所述参考平面结构包括从所述第一主表面到所述第二主表面的多个通孔；多个导电柱，每个导电柱定位于通孔内；以及多个隔离结构，每个隔离结构填充每个导电柱与所述参考平面结构的周围部分之间的所述通孔内的环形区。2.根据权利要求1所述的互连结构，其特征在于每个隔离结构包括远离所述通孔的周边在所述参考平面结构的所述第一主表面的一部分上方延伸的环形部分。3.根据权利要求1所述的互连结构，其特征在于每个隔离结构的顶部表面延伸超出所述第一主表面且每个隔离结构的底部表面延伸超出所述第二主表面，且每个导电柱的顶部表面与每个隔离结构的所述顶部表面共面且每个导电柱的底部表面与每个隔离结构的所述底部表面共面。4.根据权利要求1所述的互连结构，其特征在于每个隔离结构的顶部表面与所述第一主表面共面且每个隔离结构的底部表面与所述第二主表面共面，且每个导电柱的顶部表面与所述第一主表面共面且每个导电柱的底部表面与所述第二主表面共面。5.根据权利要求1所述的互连结构，其特征在于，进一步包括：定位在每个导电柱的每一端处的导电材料的一部分，导电材料的所述部分具有大于所述导电柱的宽度的宽度，以为每个导电柱的每一端提供经延伸电接触区域。6.根据权利要求1所述的互连结构，其特征在于，进一步包括：分别定位在每个隔离结构之间的所述参考平面结构的所述第一主表面和所述第二主表面上方以为所述参考平面结构提供经延伸电接触区域的导电材料的至少第一部分和第二部分。7.根据权利要求1所述的互连结构，其特征在于，进一步包括：在所述参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·约瑟夫·温泽尔，周庭东，戴维·克莱格，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US