[發明專利]具有集成無源組件的開關式功率級

有效

• 申請號: 201680014046.6
• 申請日: 2016-02-11
• 公開（公告）號: CN107408534B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 塔納·朵思路歐格魯
• 申請（專利權）人: 朝陽半導體技術江陰有限公司
• 主分類號: H01L23/00
• 分類號: H01L23/00;H01L23/498;H01L23/522;H01L23/528;H01L23/64;H05K1/18
• 代理公司: 11287 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 顧晨昕<國際申請>=PCT/US2016

可縮放開關式調節器架構具有集成電感器。在一些實施例中，所述開關式調節器的開關的面積及電流驅動能力與構建于所述開關上方的面積內的電感器匹配。在一些實施例中，組合式開關與電感器被構造為單位單元且可經組合以視需要形成較大元件而用于較高電流驅動能力及多相操作。

背景技術

本發明大體來說涉及用于調節半導體電路的功率的開關式調節器，且更特定來說涉及用于開關式調節器的集成電感器。

各種移動裝置中所使用的典型單芯片系統(SoC)中的功率分布網絡包含經由微凸塊或銅柱連接到封裝襯底的芯片上金屬化層。通常在封裝內使用一或多個重新分布層(RDL)來將來自或去往微凸塊或銅柱的信號路由到所述封裝的球，所述封裝連接到印刷電路(PCB)。此可產生顯著寄生電感，所述寄生電感可是這些裝置的性能的顯著限制因素，這是因為較高頻率及較高電流會由于負載電流的快速改變而產生也被稱為衰減的本地瞬時效應。

嵌入式電壓調節器(eVR)(通常是具有電感器的開關式調節器)的使用可用于減小或解釋由寄生電感帶來的變化。然而，以小的形狀因子(每平方毫米的額定電流)為具有高電感比電阻值(L/R：電感[nH]/每電阻[mohms])的eVR實施方案提供電感器可頗具挑戰性。

發明內容

本發明的一些方面涉及具有集成電感器的可縮放開關式調節器架構及/或涉及依靠提供電感器的結構的面積而將各種性能參數優化的方法。優選地，開關式調節器的開關的面積及電流驅動能力與可構建于所述開關上方的相同面積內的電感器匹配。在一些實施例中，組合式開關與電感器被構造為單位單元且可經組合以視需要形成較大元件而用于較高電流驅動能力及多相操作。

本發明的一個方面涉及一種集成芯片封裝，所述集成芯片封裝包括：倒裝芯片類型的集成電路(IC)芯片，其包含單芯片系統(SoC)及開關式電壓調節器，所述開關式電壓調節器包含串聯耦合于較高電壓電平連接與較低電壓電平連接之間的至少第一開關及第二開關；多層襯底，其具有腔，在所述腔中具有至少一個電感器，所述至少一個電感器具有散置著鐵氧體材料的多個上部跡線層，所述電感器包含第一端及第二端；及多個微凸塊，其將所述IC芯片連接到所述襯底，包含將所述第一開關與所述第二開關之間的節點連接到所述電感器的所述第一端的微凸塊。

本發明的另一方面涉及一種倒裝芯片封裝，所述倒裝芯片封裝包括：倒裝芯片類型的集成電路(IC)芯片，其包含單芯片系統(SoC)及多相電壓調節器，所述多相電壓調節器包含串聯耦合的第一對晶體管及串聯耦合的第二對晶體管；及多層封裝襯底，其具有多個重新分布層以及第一電感器及第二電感器，所述第一電感器及所述第二電感器由多個電鍍跡線形成，所述第一電感器及所述第二電感器中的每一者包含第一端及第二端，所述多個電鍍跡線由所述多層封裝襯底的腔內的導電層形成，鐵氧體材料在所述導電層中的至少一些導電層之間，且其中第一多個電鍍跡線中的至少一者經配置以將所述第一電感器的所述第二端連接到所述第二電感器的所述第一端；及多個凸塊，其經配置以在多個節點處將所述IC芯片連接到所述多層封裝襯底，所述多個節點包含供應節點、接地節點、負載輸出節點及電感器節點，所述負載輸出節點包含所述第一電感器的所述第二端與所述第二電感器的所述第一端之間的連接，所述電感器節點包含：經配置以將所述第一對晶體管之間的節點連接到第一電感器結構的所述第一端的節點；及經配置以將所述第二對晶體管之間的節點連接到第二電感器結構的所述第二端的節點。

在查閱本發明之后可立刻理解本發明的這些及其它方面。

附圖說明

圖1是展示根據本發明的方面的多層封裝襯底上的單芯片系統(SoC)的部分橫截面圖。

圖2出于闡釋目的展示圖1的eVR的開關的樣本布局以及實例性單相開關式調節器的部分電路圖。

圖3提供根據本發明的方面的電感器結構的三維圖與附屬橫截面。

圖4展示根據本發明的方面的四相實施方案的三維圖。

圖5展示圖4的電感器的橫截面以及磁場方向。