加热电容器和形成加热电容器的方法与流程

本发明总体上涉及一种电容器，且更具体地涉及加热电容器和形成加热电容器的方法。

背景技术：

电容器是公知的存储电荷的电子装置。电容器具有由绝缘材料分开的下导电板和上导电板。电容器可以作为独立结构形成在半导体管芯上，或者作为集成电路的一部分。

电容器的一种常见用途是保护其它电子电路免受由外部事件导致的电涌。例如，电容器的下极板可以连接到地，而电容器的上极板可以连接到天线和RF前端，以使得电容器保护RF前端和相关电路系统免受对天线的雷击。

通过提供对电涌的保护的电容器，一个问题是一些绝缘材料对湿度敏感，这能够显著降低电容器的性能。例如，所有聚合物(例如聚酰亚胺)对湿气敏感，这能够将电容器的性能从5,000V降低到仅2,000V。

技术实现要素：

在所描述的示例中，一种加热电容器从湿敏绝缘层去除湿气。加热电容器包括第一焊盘、第二焊盘、非导电层和接触非导电层的第一金属结构。加热电容器还包括接触非导电层的第二金属结构。第二金属结构连接到第一焊盘以接收第一电压；以及连接到第二焊盘以接收第二电压。第一电压和第二电压不同。第一电压和第二电压之间的差使电流流入、流过和流出第二金属结构。电流从第二金属结构的电阻生成热量。热量从非导电层去除湿气。

在其它描述的示例中，一种形成加热电容器的方法包括：形成第一金属结构，以及形成接触第一金属结构的非导电层。该方法还包括形成接触非导电层的第二金属结构，以及连接第一金属结构以接收第一电压和第二电压。第一电压和第二电压不同。第一电压和第二电压之间的差使电流流入、流过和流出第一金属结构。电流从第一金属结构的电阻生成热量。热量从非导电层去除湿气。

在一种形成加热电容器的替代方法中，该方法包括形成第一金属结构，以及形成接触第一金属结构的非导电层。该方法还包括形成接触非导电层的第二金属结构，以及连接第二金属结构以接收第一电压和第二电压。第一电压和第二电压不同。第一电压和第二电压之间的差使电流流入、流过和流出第二金属结构。电流从第二金属结构的电阻生成热量。热量从非导电层去除湿气。

附图说明

图1是根据示例实施例的一种加热电容器100的示例的横截面图。

图2A-2B至8A-8B是根据示例实施例的一种形成加热电容器的方法200的一系列视图。图2A-8A是平面图。图2B-8B分别是沿图2A-8A的线2B-2B至8B-8B截取的横截面图。

图9是根据一个替代实施例的一种加热电容器900的示例的横截面图。

图10A-10E是根据一个替代实施例的一种加热电容器1000的示例的视图。图10A是平面图。图10B是沿图10A的线10B-10B的横截面图。图10C是沿图10A的线10C-10C截取的横截面图。图10D是沿图10B的线10D-10D的平面图。图10E是沿图10B的线10E-10E的平面图。

图11A-11E是根据一个替代实施例的一种加热电容器1100的示例的视图。图11A是平面图。图11B是沿着图11A的线11B-11B截取的横截面图。图11C是沿着图11A的线11C-11C截取的横截面图。图11D是沿图11B的线11D-11D截取的平面图。图11E是沿图11B的线11E-11E截取的平面图。

图12A-12E是根据一个替代实施例的加热电容器1200的示例的视图。图12A是平面图。图12B是沿着图12A的线12B-12B截取的横截面图。图12C是沿图12A的线12C-12C截取的横截面图。图12D是沿图12B的线12D-12D截取的平面图。图12E是沿图12B的线12E-12E截取的平面图。

具体实施方式

图1示出了根据示例实施例的一种加热电容器100的示例的横截面图。如下面更详细地描述的，电容器100的板中的一个用作内部加热器，以从对湿气敏感的绝缘材料中去除湿气。

如图1所示，加热电容器100包括非导电结构110和接触并位于非导电结构110上的下金属板112。非导电结构110可以用若干材料实现，诸如二氧化硅或聚合物(例如，聚酰亚胺)。下金属板112也可以用若干材料实现，诸如铜或铝。

如图1进一步所示，加热电容器100包括接触并位于下金属板112上方的湿敏绝缘层114和接触并位于湿敏绝缘层114上方的上金属板116。上金属板116也位于下金属板112正上方。湿敏绝缘层114可以用聚合物(例如，聚酰亚胺)来实现。例如，上金属板116可以用铜或铝来实现。

此外，加热电容器100包括连接到下金属板112的第一侧的金属通孔/迹线120和连接到金属通孔/迹线120的焊盘122。加热电容器100进一步包括金属通孔/迹线124，其连接到下金属板112的第二侧；以及焊盘126，其连接到金属通孔/迹线124。

加热电容器100还包括连接到上金属板116和焊盘122和126的若干连接结构130。在该示例中，连接结构130被示出为接合到上金属板116以及焊盘122和126的导线。或者，连接结构130可以用焊料凸块实现。

焊盘122和126通过连接结构130电连接到外部电压源。焊盘122被连接以接收基本上恒定的电压，诸如2V，而焊盘126被连接以接收较低的基本上恒定的电压，诸如接地。上金属板116进而通过连接结构130电连接到诸如天线的电势浪涌源和诸如RF前端的内部电路。

在操作中，当包括加热电容器100的半导体芯片通电时，焊盘122和126上的电压之间的差使得电流从焊盘122流入、流过和流出下金属板112到焊盘126。下金属板112的尺寸设计成使得下金属板112对电流的电阻生成从湿敏绝缘层114去除湿气的热量。在电涌的情况下，下极板112、湿敏绝缘层114和上极板116形成电容器，以常规方式运行。

因此，加热电容器100的优点之一是通过从湿敏绝缘层114去除湿气，加热电容器100能够提供增强的对电涌的保护。加热电容器100的另一个优点是，从湿敏绝缘层114去除湿气能够显著地将电容器的寿命增加高达1000倍。进一步的优点是能够形成加热电容器100，而不需要使用任何额外的掩模步骤。

图2A-2B至8A-8B示出了根据示例实施例的一种形成加热电容器的方法200的一系列视图。图2A-8A示出平面图。图2B-8B示出分别沿图2A-8A的线2B-2B至8B-8B截取的横截面图。

如图2A-图2B所示，方法200使用常规形成的非导电结构210，并且开始于以常规方式在非导电结构210上形成种子层212。种子层212可以用钛层(例如，厚)和铜的覆盖层(例如，厚)来实现。接下来，以常规方式在种子层212上形成并图案化模具214。

如图3A-3B所示，在模具214的形成和图案化之后，以常规方式电镀铜，以形成接触并位于非导电结构210上方的下金属板216。在形成下金属板216之后，去除模具214，随后去除下面的种子层212的区域。

在该示例中，下金属板216被示出为具有用于进行通孔连接的两个突片(tab)218的正方形/矩形形状。或者，可以使用其它形状，诸如圆形。此外，无论使用哪种形状，形状能够不具有突片或具有任何数量的突片。

接下来，如图4A-4B所示，以常规方式在非导电结构210和下金属板216上沉积湿敏绝缘层220。例如，湿敏绝缘层220可以用聚合物(例如，聚酰亚胺)来实现。

在已经形成湿敏绝缘层220之后，在湿敏绝缘层220上形成图案化的光致抗蚀剂层222。图案化的光致抗蚀剂层222以常规方式形成，其包括沉积光致抗蚀剂层，通过被称为掩模的图案化的黑色/透明玻璃板投射光，以在软化由光曝光的光致抗蚀剂区域的光致抗蚀剂层上形成图案化图像，以及去除软化的光致抗蚀剂区域。

如图5A-5B所示，在已经形成图案化的光致抗蚀剂层222之后，以常规方式蚀刻湿敏绝缘层220的曝光区域，以形成曝光下金属板216的突片218的顶表面的开口224。通过比较，当省略突片218时，开口224曝光下金属板216的顶表面。然后以常规方式(诸如利用灰化工艺)去除图案化的光致抗蚀剂层222。

如图6A-6B所示，在已经去除图案化的光致抗蚀剂层222之后，在湿敏绝缘层220上形成种子层230，以给开口224加内衬并且接触下金属板216的突片218。种子层230可以用钛层(例如，厚)和铜的覆盖层(例如，厚)来实现。接下来，在种子层230上形成并图案化模具232。

如图7A-7B所示，在模具232的形成和图案化之后，以常规方式电镀铜，以形成位于下金属板216正上方的上金属板240。在该示例中，上金属板240示出为正方形/矩形形状。或者，能够使用其它形状，诸如圆形。

电镀还形成电连接到下金属板216的突片218的第一通孔/迹线242和第二通孔/迹线244。电镀进一步形成连接到第一通孔/迹线242的第一焊盘246，以及连接到第二通孔/迹线244的第二焊盘248。

如图8A-8B所示，在形成上金属板240、第一通孔/迹线242、第二通孔/迹线244、第一焊盘246和第二焊盘248之后，去除模具232，随后去除下面的种子层230的区域。去除模具232和下面的种子层230的区域形成加热电容器结构250。

接下来，以常规方式封装加热电容器结构250。例如，加热电容器结构250能够附接到管芯载体。在加热电容器结构250已附接到管芯载体之后，若干连接结构252连接到上金属板240、焊盘246和248以及管芯载体。

在该示例中，连接结构252被示出为接合到上金属板240、焊盘246和248以及管芯载体的导线。或者，连接结构252可以用焊料凸块实现。焊料凸块不连接到管芯载体，而是连接到印刷电路板。具有连接结构252的加热电容器结构250形成加热电容器260。

当封装时，第一焊盘246被连接以接收基本上恒定的电压，诸如2V，而第二焊盘248被连接以接收较低的基本上恒定的电压，诸如接地。此外，上金属板240连接到诸如天线的电势浪涌源和诸如RF前端的内部电路。

方法200可用于实现加热的电容器100。非导电结构210能够对应于非导电结构110，下金属板216能够对应于下金属板112，且湿敏绝缘层220能够与湿敏绝缘层114对应。此外，上金属板240能够与上金属板116对应，通孔/迹线242能够与通孔/迹线120对应，且通孔/迹线244能够与通孔/迹线124对应。此外，焊盘246能够与焊盘122对应，焊盘248能够与焊盘126对应，并且连接结构252能够与连接结构130对应。

图9示出了根据一个替代实施例的一种加热电容器900的示例的横截面图。加热电容器900类似于加热电容器100，因此，使用相同的附图标记来表示两个电容器共用的结构。

如图9所示，加热电容器900与加热电容器100不同，因为加热电容器900的下金属板112电连接到诸如天线的电势浪涌源和诸如RF前端的内部电路，而上金属板116电连接到两个不同的外部电压源。

在该示例中，下金属板112通过通孔/迹线124、焊盘126和连接结构130电连接到电势浪涌源和内部电路。或者，下金属板112可以通过通孔/迹线120、焊盘122和连接结构130电连接到电势浪涌源和内部电路。

上金属板116进而通过连接结构130电连接到第一外部电压源，以接收诸如2V的基本上恒定的电压，并且通过连接结构130连接到第二外部电压源，以接收较低的基本上恒定的电压，诸如接地。

加热电容器900与加热电容器100操作相同，不同之处仅在于其中电容器板提供热量，并且电容器板连接到电势浪涌源和内部电路。此外，加热电容器900以与加热电容器260相同的方式形成，例外的是不再需要一个突片、一个通孔/迹线和一个焊盘。例如，可以省略左侧突片218、通孔/迹线242和焊盘246的形成。

图10A-10E示出了根据一个替代实施例的一种加热电容器1000的示例的视图。图10A示出平面图。图10B示出沿图10A的线10B-10B截取的横截面图。图10C示出沿图10A的线10C-10C截取的横截面图。图10D示出沿图10B的线10D-10D截取的平面图。图10E示出沿图10B的线10E-10E截取的平面图。

加热电容器1000类似于加热电容器260，并且因此，使用相同的附图标记来表示两个电容器共用的结构。如图10A-10E所示，加热电容器1000与加热电容器260不同，因为加热电容器1000通过使电流通过横向邻近下金属板的下金属线而生成热量。

在该示例中，如图10B和10D所示，加热电容器1000与加热电容器260不同，因为加热电容器1000使用下金属板1010代替下金属板216。下金属板1010具有围绕下金属板1010的外围延伸的侧壁1012。

如图10B、10C和10D所示，下金属板1010与下金属板216相同，例外的是下金属板1010仅具有用于形成通孔连接的单个突片1014。虽然下金属板1010被示出为正方形/矩形形状，但是可以替代地使用其它形状，诸如圆形形状。此外，无论使用何种形状，形状能够不具有突片或具有多个突片。

如图10B、10C和10D所示，加热电容器1000也不同于加热电容器260，因为加热电容器1000包括横向邻近下金属板1010的下金属迹线1020。在一个实施例中，没有金属结构横向位于下金属板1010和下金属迹线1020之间。在另一实施例中，金属结构能够横向位于下金属板1010和下金属迹线1020之间。

在该示例中，下金属迹线1020部分地围绕下金属板1010。结果，下金属迹线1020邻近下金属板1010的侧壁1012的一半，并且下金属迹线1020邻近下金属板1010的的侧壁1012的四分之三和四分之三以上。

如图10A、10C和10E所示，加热电容器1000与加热电容器260不同，因为加热电容器1000包括附接到下金属迹线1020的一端的通孔/迹线1022和附接到通孔/迹线1022的焊盘1024。加热电容器1000还包括附接到下金属迹线1020的相对端的通孔/迹线1026，以及附接到通孔/迹线1026的焊盘1028。

此外，在该示例中，下金属板1010电连接到外部电压源，以通过通孔/迹线242、焊盘246和连接结构252接收基本上恒定的电压，诸如接地。或者，下金属板1010可以通过通孔/迹线242、焊盘246和连接结构252电连接到电势浪涌源和内部电路。

上金属板240进而通过连接结构252连接到电势浪涌源和内部电路。或者，上金属板240可通过连接结构252连接到外部电压源以承载基本上恒定的电压，诸如接地。

在操作中，当包括加热电容器1000的半导体芯片通电时，焊盘1024和1028上的电压之间的差使电流从焊盘1024流入、流过和流出下金属迹线1020到焊盘1028。下金属迹线1020的尺寸被设计为使得下金属迹线1020对电流的电阻生成从湿敏绝缘层220去除湿气的热量。在电涌的情况下，下极板1010、湿敏绝缘层220和上极板240形成电容器，以常规方式运行。因此，与加热电容器100和260不同，没有电流流过下金属板1010。

加热电容器1000以与加热电容器260相同的方式形成。例如，下金属板1010可以与下金属板216同时和相同的方式形成，例外的是可以省略一个突片。此外，可以通过修改模具214以与下金属板216相同的时间和相同的方式形成下金属迹线1020。此外，通孔/迹线1022、焊盘1024、通孔/迹线1026和焊盘1028可以以与通孔/迹线242和焊盘246相同的时间和相同的方式形成。

图11A-11E示出了根据一个替代实施例的一种加热电容器1100的示例的视图。图11A示出平面图。图11B示出沿着图11A的线11B-11B截取的横截面图。图11C示出沿着图11A的线11C-11C截取的横截面图。图11D示出沿着图11B的线11D-11D截取的平面图。图11E示出沿图11B的线11E-11E截取的平面图。

加热电容器1100类似于加热电容器1000，并且因此，使用相同的附图标记来表示两个电容器共用的结构。如图11A-11E所示，加热电容器1100不同于加热电容器1000，因为加热电容器1100通过使电流流过横向邻近下金属板1010的下金属线和横向邻近上金属板240的上金属线两者来生成热量。

如图11A、11B和11C所示，加热电容器1100不同于加热电容器1000，因为加热电容器1100包括横向邻近上金属板240的上金属迹线1110。在一个实施例中，没有金属结构横向位于上金属板240和上金属迹线1110之间。在另一实施例中，金属结构能够横向位于上金属板240和上金属迹线1110之间。

上金属板240具有围绕上金属板240的外围延伸的侧壁1112。在该示例中，上金属迹线1110部分地围绕上金属板240。结果，上金属迹线1110邻近上金属板240的侧壁1112的一半，并且邻近上金属板1110的侧壁1112的四分之三和四分之三以上。

如图11A、11C和11E所示，加热电容器1100具有从下层向上延伸的三个通孔/迹线242、1022和1026。如图11A和11C所示，加热电容器1100不同于加热电容器1000，因为加热电容器1100包括附接到上金属迹线1110的一端的焊盘1120和附接到上金属迹线1110的相对端的焊盘1122。

焊盘1120和1122通过连接结构252电连接到外部电压源。焊盘1120被连接以接收诸如2V的基本上恒定的电压，而焊盘1122被连接以接收较低的基本上恒定的电压，诸如接地。焊盘1024和1120可以连接到相等或不同的电压。类似地，焊盘1028和1122可以连接到相等或不同的电压。

在操作中，当包括加热电容器1100的半导体芯片通电时，焊盘1024和1028上的电压之间的差使电流从焊盘1024流入、流过和流出下金属迹线1020到焊盘1028。下金属迹线1020的尺寸设计成使得下金属迹线1020对电流的电阻生成从湿敏绝缘层220去除湿气的热量。

此外，焊盘1120和1122上的电压之间的差使得电流从焊盘1120流入、流过并流出上金属迹线1110到焊盘1122。上金属迹线1110的尺寸被设定为使得上金属迹线1110对电流的电阻生成从湿敏绝缘层220去除湿气的热量。在电涌的情况下，下极板1010、湿敏绝缘层220和上极板240形成电容器，以常规方式运行。

加热电容器1100以与加热电容器1000相同的方式形成。例如，上金属迹线1110、焊盘1120和焊盘1122通过修改模具232以与上金属板240、通孔/迹线242、焊盘246、通孔/迹线1022、焊盘1024、通孔/迹线1026和焊盘1028同时且相同的方式形成。

图12A-12E示出了根据一个替代实施例的一种加热电容器1200的示例的视图。图12A示出平面图。图12B示出沿着图12A的线12B-12B截取的横截面图。图12C示出沿着图12A的线12C-12C截取的横截面图。图12D示出沿着图12B的线12D-12D截取的平面图。图12E示出沿着图12B的线12E-12E截取的平面图。

加热电容器1200类似于加热电容器1100，并且因此，使用相同的附图标记来表示两个电容器共同的结构。如图12A-12E所示，加热电容器1200与加热电容器1100不同，因为加热电容器1200通过仅通过上金属迹线1110流动电流而生成热量。结果，省略下金属迹线1020、通孔/迹线1022、通孔/迹线1026、焊盘1024和焊盘1028。

在操作中，当包括加热电容器1200的半导体芯片通电时，焊盘1120和1122上的电压之间的差使电流从焊盘1120流入、流过和流出上金属迹线1110到焊盘1122。上金属迹线1110的尺寸设计成使得上金属迹线1110对电流的电阻生成从湿敏绝缘层220去除湿气的热量。

在电涌的情况下，下金属板1010、湿敏绝缘层220和上金属板240形成电容器，以常规方式运行。加热电容器1100以与加热电容器1100相同的方式形成，例外的是省略对形成下金属迹线1020、通孔/迹线1022、通孔/迹线1026、焊盘1024和焊盘1028所需的修改。

在所描述的实施例中修改是可能的，并且在权利要求的范围内的其它实施例是可能的。