多层基板的垂直互连结构

技术领域

本发明涉及基板，总体上涉及用于将多层基板或电路板的上层上的电路与下层上的电路互连的垂直互连结构。

背景技术

如本领域中已知的，垂直互连是用于芯片上，封装衬底上和PCB上的关键组件之一，特别是在高频或毫米波(millimeter-wave)应用中。由于基板和电介质(dielectric)的存在，多层基板中的常规垂直连接由于电介质而表现出强的电容性能。在实际制造中，在有限的设计解决方案下，减少由高频下的强电容引起的失配以及减少插入损耗是一个高度关注的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的多层基板的垂直互连结构，以解决上述缺陷或不足。

根据本发明的一个方面，多层基板的垂直互连结构包括：第一过孔垫，第二过孔垫，信号过孔，非圆形的第一接地面以及第一接地隔离区域(ground pullback region)；第一过孔垫设置在所述多层基板的第一层金属互连中；第二过孔垫设置在多层基板的第二层金属互连中；信号过孔将第一过孔垫电连接到第二过孔垫；非圆形的第一接地面设置在多层基板的第一层金属互连中并围绕第一过孔垫；非圆形的第一接地隔离区域，位于第一过孔垫与非圆形第一接地面之间，用于电性隔离第一过孔垫与非圆形的第一接地面。

根据一些实施例，多层基板的垂直互连结构还包括：非圆形的第二接地隔离区域，其设置在第二过孔垫和非圆形的第二接地面之间，用于电性隔离第二过孔垫和非圆形的第二接地面。

根据一些实施例，当从上方观察时，第一过孔垫和第二过孔垫具有圆形形状。

根据一些实施例，多层基板的垂直互连结构还包括：多个接地过孔，其将非圆形的第一接地面与非圆形的第二接地面互连。

根据一些实施例，信号过孔被多个接地过孔围绕。

根据一些实施例，当从上方观察时，非圆形的第一接地隔离区域具有围绕第一过孔垫的外边缘的矩形形状或准矩形形状(quasi-rectangular shape)。

根据一些实施例，多层基板的垂直互连结构还包括：信号迹线，其终止于第二过孔垫。

根据一些实施例，从上方看，位于第二层金属互连上的接地面回退，以形成布置所述第二过孔垫和所述信号迹线所需要的空间。

根据一些实施例，所述多个接地过孔和所述信号过孔具有条形形状并且彼此平行。

根据一些实施例，多个接地过孔和信号过孔具有沿第一方向延伸的纵轴。

根据一些实施例，多层基板的垂直互连结构还包括：闭环(close-loop)环形(ring-type)接地过孔，将非圆形的第一接地面互连到非圆形的第二接地面。

根据一些实施例，闭环环形接地过孔围绕信号过孔。

根据一些实施例，多层基板的垂直互连结构还包括：在第一层金属互连和第二层金属互连之间的电介质层。

根据一些实施例，多层基板是封装基板或印刷电路板。

根据本发明的另一方面，公开了一种适用于射频设备的垂直互连结构。垂直互连结构可以包括设置在基板中的信号路径，围绕信号路径的第一接地面以及设置在信号路径和第一接地面之间的第一接地隔离区域。第一接地隔离区域将信号路径与第一接地面电性隔离。第一接地隔离区域具有至少两个不同的宽度。

根据一些实施例，信号路径包括第一过孔垫。第一接地隔离区域是第一过孔垫和第一接地面之间的间隔。其中，所述间隔具有第一宽度和第二宽度，例如后续说明书图3中的W

根据一些实施例，垂直互连结构还包括围绕第二过孔垫的第二接地面；第二接地隔离区域设置在第二过孔垫和第二接地面之间。第二接地隔离区域将第二过孔垫与第二接地面电性隔离。第二接地隔离区域具有至少两个不同的宽度。

根据一些实施例，垂直互连结构还包括至少一个接地过孔，其将第一接地面互连到第二接地面。

本发明实施例提供的多层基板的垂直互连结构具有非圆形的接地面，可以减少由高频下的强电容所引起的失配。

在阅读了在各个附图和附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本发明的这些和其他目的无疑对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

附图被包含以提供对本发明的进一步理解，并结合在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示出根据本发明一实施例的多层基板中的垂直互联结构的示意性截面图。

图2是示出图1中的垂直互连结构的透视图。

图3至图7示出了根据本发明实施例的图1和图2中的垂直互连结构的层的视图(layer view)。

图8是示出根据本发明实施例的垂直互连结构的非圆形接地过孔和非圆形信号过孔的示意性平面图。

图9是示出根据本发明另一实施例的围绕垂直互连结构的非圆形信号过孔的环形(ring-type)接地过孔的示意性平面图。

具体实施方式

在下面对本发明的实施例的详细描述中，参考了附图，这些附图形成了本发明的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践本发明的特定优选实施例。

对这些实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践它们，应当理解，可以利用可以进行机械，化学，电气和程序上的改变而不背离本发明的精神和范围的其他实施例。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由所附权利要求书限定。

将理解的是，当组件或层被称为在另一组件或层“上”，“连接到”或“耦接到”另一组件或层时，它可以直接在另一组件或层上，连接或耦接到另一组件或层，或者可以存在中间组件或层。相反，当组件被称为“直接在”另一组件或层“上”，“直接连接至”或“直接耦接至”另一组件或层时，则不存在中间组件或层。全文中相同的编号表示相同的组件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

本发明实施例提供的多层基板的垂直互连结构具有非圆形的接地面，可以减少由高频下的强电容所引起的失配。

本发明涉及一种电路板拓扑，该拓扑比传统的基板设计能够扩展工作频率并实现更好的电压驻波比(voltage standing wave ratio，VSWR)性能。集成电路(IC)芯片的封装可以包括将IC芯片附接(attach)到基板(封装基板)，该基板在芯片与设备的其他电子部件之间提供机械支撑和电连接。基板类型包括例如带芯基板(cored substrate)，包括薄芯，厚芯(层压BT(双马来酰亚胺-三嗪，bismaleimide-triazine)树脂或FR-4型纤维板材料)和层压(laminate)芯，以及无芯基板。例如，带芯封装基板可以围绕中心芯一层一层地堆积，具有被绝缘电介质层隔开的导电材料层(通常是铜层)，具有由通孔或微孔(过孔)形成的层间互联。在其他实施例中，基板可以是柔性基板或柔性PCB，其由薄的耐热材料制成，通常由诸如聚酰亚胺(polyimide)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)的聚合物制成。

请参考图1和图2。图1是示出根据本发明的一个实施例的多层基板中的垂直互连结构的示意性截面图。图2是示出图1中的垂直互连结构的透视图。应当理解，多层基板的层数仅用于说明目的。为了简单起见，在图中示出了示例性的六层金属互连(L

如图1和图2所示，在包括但不限于六层金属互连(L

根据实施例，多层基板10可以包括电介质材料的多个层(或堆积层)101-106。根据实施例，垂直互连结构VI可以包括信号过孔(via)结构Vs，其包括顶层过孔垫VP

根据实施例，垂直互连结构VI还包括：设置在顶层过孔垫VP

根据实施例，垂直互连结构VI还包括在接地面GL

请参考图3至图7。图3到图7示出了根据本发明实施例的在图1和图2中从层L

根据实施例，接地隔离区域(例如，图3中矩形接地隔离区域GP

图8是示出根据本发明实施例的垂直互连结构的非圆形接地过孔和非圆形信号过孔的示意性平面图。如图8所示，垂直互连结构VI'包括非圆形(或沟槽型)接地过孔，例如电连接至接地面(例如，接地面GL

在垂直互连结构VI'中使用这样的沟槽型接地过孔GV

图9是示出根据本发明的另一实施例的垂直互连结构的围绕非圆形信号过孔的闭环(close-loop)环形接地过孔的示意性平面图。如图9所示，垂直互连结构VI”包括闭环的环形接地过孔，例如环形接地过孔GV

总之，公开了一种适用于射频设备的垂直互连结构。从图1到图7可以看出，垂直互连结构VI可以包括设置在基板10中的信号路径(即，至少由信号过孔结构Vs提供的路径)，围绕信号路径的第一接地面(例如，接地面GL

根据一些实施例，信号路径包括第一过孔垫(例如，过孔垫VP

根据一些实施例，垂直互连结构还包括围绕第二过孔垫(例如，过孔垫VP

根据一些实施例，垂直互连结构还包括将第一接地面(例如，接地面GL

因为不需要额外的匹配组件，而且，VSWR为1.2：1时，在15-50GHz的频率范围内获得10-30dB的带宽改善，所以使用本发明是有益的。当高频信号从电路板的一侧传播到另一侧时，本发明适用于射频电路应用，例如5G应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。