混合阻抗的焊线连接及其连接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用如下引线的、适合具有以高达千兆赫范围的频率进行工作的输入 和输出的裸片的封装，其中这些引线具有一个或多个不同的阻抗，从而使得能够优化信号 性质、功率性质或期望的互连性质。
【背景技术】
[0002] 电子器件和组件正以不断增加的速度并且在越来越高的频率范围内进行工作。普 及的半导体封装体类型使用可以连接至衬底或引线框架的焊线，而该衬底或引线框架可以 连接至第二级互连件、通孔、衬底或封装体走线或者焊球等，从而连接至电子器件的印刷电 路板（PCB)。
[0003] 然而，不同的引线长度可能导致阻抗显著改变。这可以包括串联电感的变化。一 个解决方案是利用并联电容来部分补偿这些集总电感变化，但这些集总结构趋于在频率内 产生非单值阻抗行为。另一解决方案是代替优化阻抗、而是尝试选择提供平均阻抗的配线 长度。不幸地，实际很难实现该解决方案，并且该解决方案可能会导致可能受益于远离平均 值的阻抗的各种连接的性能变差。
【发明内容】
[0004] 考虑到现有技术的这些问题和不足，因此本发明的目的是提供包括如下引线的裸 片封装体，其中这些引线具有一个或多个不同的阻抗，以优化信号特性、功率特性或期望的 互连特性。
[0005] 本发明的另一目的是提供用于制造包括具有不同的阻抗的引线的裸片封装体的 方法。
[0006] 在本发明中实现本领域技术人员将明白的上述和其它目的，其中本发明涉及一种 裸片封装体，包括：裸片，其具有多个连接压焊点；裸片衬底，其支撑多个连接元件；第一引 线，其包括具有第一芯直径的第一金属芯和包围所述第一金属芯的具有第一电介质厚度的 电介质层；以及第二引线，其包括具有第二芯直径的第二金属芯和包围所述第二金属芯的 具有第二电介质厚度的电介质层，其中所述第一电介质厚度不同于所述第二电介质厚度。
[0007] 从属于上述的权利要求涉及根据本发明的裸片封装体的有利实施例。
[0008] 根据本发明的一种用于制造裸片封装体的方法，包括以下步骤：
[0009] 设置裸片和具有连接压焊点的裸片衬底；
[0010] 清洁所述连接压焊点；
[0011] 使所述裸片经由具有第一直径金属芯的第一焊线连接至所述裸片衬底的所述连 接压焊点；
[0012] 使所述裸片经由具有第二直径金属芯的第二焊线连接至所述裸片衬底的所述连 接压焊点；
[0013] 将至少一层电介质沉积在所述第一焊线的所述第一直径金属芯和所述述第二焊 线的所述第二直径金属芯上；以及
[0014] 使所述至少一层电介质金属化在所述第一直径金属芯和所述第二直径金属芯上。
【附图说明】
[0015] 特别是在所附权利要求书中，陈述了被认为是新颖的本发明的特征以及本发明的 元素特性。附图仅是为了例示目的并且不是按比例绘制的。然而，关于组织和操作方法这 两者，可以通过参考以下结合附图所进行的详细说明来最好地理解本发明本身，其中：
[0016] 图1是具有所选择的多个阻抗的电介质和金属涂布引线的例示，其中一对引线尽 管长度不同但具有相匹配的阻抗；
[0017] 图2示出金属芯直径和电介质厚度这两者均不同的两个引线；
[0018] 图3A~3C示出具有优化或相匹配的阻抗的多个可能变形引线；
[0019] 图4示出描述用于制造具有外接地金属的电介质涂布引线的方法步骤的框图；
[0020] 图5示出用于制造具有外接地金属的电介质涂布引线的减成法；
[0021] 图6示出包括具有外接地金属的电介质涂布引线的BGA封装体；
[0022] 图7示出包括具有外接地金属的电介质涂布引线的引线框架封装体的一部分；以 及
[0023] 图8示出包括裸引线和具有外接地金属的电介质涂布引线的各种阻抗值的引线 中的基于频率的损耗差异。
【具体实施方式】
[0024] 在说明本发明的优选实施例时，这里将参考附图中的图1~8,其中相同的附图标 记指代本发明的相同特征。
[0025] 如从图1看出，半导体裸片封装系统100可被形成为包括在内芯和外金属层具有 不同电介质厚度（针对图2和3更详细地看出）的引线110、112和114a、114b。裸片衬底 102上所安装的裸片120包括裸片120所需的信号、功率或其它功能所用的多个连接压焊点 122。裸片衬底可以包括直接地或者经由导电引线框架、填充通孔、导电走线或第二级互连 等提供封装体中的导电路径的导电压焊点104。引线110、112和114a、114b连接至导电压焊 点104,并且如图所示，可以具有大致不同的长度。在例示实施例中，引线110、112和114a、 114b由于在引线构造上存在差异，因此具有明显不同的阻抗。例如，引线110包括沿着长度 具有所定义的直径的金属芯，其中该金属芯被顺次涂布薄的电介质层和导电金属层。由于 如此得到的低阻抗和低电容使功率跌落下降，因此这些引线110适合功率的传送。可选地， 引线112具有适合信号数据的传输的厚得多的电介质层，而长度不同的引线114a和114b 具有中间厚度的电介质层。在特定实施例中，由于如所公开的引线构造的电气特性优良，因 此长度大致不同但芯直径相同的诸如114a和114b等的引线尽管长度改变了 50%以上，但 可以具有大致相同的阻抗（在目标阻抗的10 %内）。在特定实施例中，引线差异可能甚至更 大，其中两个引线具有相同的截面结构和阻抗，但一个引线高达另一引线的长度的十（10) 倍大。
[0026] 在图2和3中更详细地看出引线构造，其中图2和3以截面图示出半导体裸片封 装中所使用的被形成为具有变化的电介质厚度132的电介质涂布引线。可以通过改变电 介质涂布次数和制造步骤来实现厚的厚度、薄的厚度和中间厚度。如从图2可以看出，芯 直径130和电介质厚度132这两者都可以改变。在图3A中也示出该变化。如从图3B看 出，在特定实施例中，所沉积的电介质的成分可以改变，其中例如，不同的电介质材料140a、 140b、140c 和 142a、142c 分别包围金属芯 144a、144b、144c，而电介质材料 140a、140b、140c 和142a、142c分别被可接地的金属涂层146a、146b、146c包围。这样例如使得能够将具有 优良的防蒸汽层或抗氧降解性等的高性能电介质薄薄地沉积在低成本的电介质材料所形 成的厚的层上。在其它实施例中，如图3C所示，具有变化的厚度的多层电介质150a、150b和 152a、152b分别包围芯直径158a、158b，并且由薄金属层154a、154b隔开，其中金属层154a、 154b和156a、156b中的任意或这两者接地。
[0027] 通常，薄的电介质层将提供低阻抗，从而适合功率线，厚的电介质有利于信号完整 性，并且外金属层连接至相同的接地端。芯直径和电介质厚度的组合是可以的，并且可以进 行一系列的这些步骤以实现两个以上的阻抗。在特定实施例中，可以期望在功率线上具有 大的芯以增加功率处理能力、降低功率线温度、以及/或者补偿电源以及将加剧接地反弹 或功率跌落的接地线上的任何电感。由于许多封装体可以受益于具有三（3)个以上的不同 电介质厚度的引线，因此中间厚度的电介质层也是有用的。例如，具有中间电介质厚度的引 线可用于连接阻抗大大不同的源和负载以使功率传送最大化。例如，10欧姆的源可以连接 至具有20欧姆的引线的40欧姆的负载。此外，由于电介质的成本可能高，因此可以使用厚 的电介质来使重要的信号路径相互连接，其中可以利用厚度与功率引线相比更大但与重要 的信号引线相比更小（中间）的电介质层来涂布状况或重置等不太重要的引线。有利地， 这样可以减少电介质沉积材料的成本和时间。
[0028] 可以与焊线直径相组合地选择电介质涂层的精确厚度，以针对各引线实现特别期 望的阻抗值。
[0030] 在等式（1)中给出同轴线的特性阻抗，其中：L是每单位长度的电感，C是每单位长 度的电容，a是焊线的直径，b是电介质的外径，并且ε 1^是同轴电介质的相对介电常数。
[0031] 如图4所示，在一个实施例中，具有外接地金属的电介质涂布引线的制造可以使 用框图160所示的步骤来进行。在第一步骤162中，清洗裸片和衬底上的连接压焊点。接 着，使用焊线使裸片连接至连接压焊点（164)。可选地，可以贴装第二直径的配线（166)(例 如，适合功率连接的较大直径的配线），或者可以对裸片的区域进行掩蔽或保护以允许进行 选择性