TWI846775B - 半導體裝置和製造半導體裝置的方法 - Google Patents

Abstract

一種形成封裝電子裝置的方法，所述方法包括：提供基板，所述基板具有第一主表面和相對的第二主表面。所述方法包括：將電子裝置附接到所述基板的所述第一主表面；以及提供第一導電結構，所述第一導電結構耦合到所述基板的至少第一部分。所述方法包括：形成介電層，所述介電層覆蓋所述第一導電結構的至少部分。所述方法包括：形成導電層，所述導電層覆蓋所述介電層並且連接到所述基板的第二部分。所述第一導電結構、所述介電層和導電層被配置為電容器結構，並且被進一步配置為所述封裝電子裝置的圍封結構或加強結構中的一個或多個。

Description

半導體裝置和製造半導體裝置的方法

本揭露內容總體上涉及電子裝置，並且更具體地涉及半導體封裝件、其結構和形成半導體封裝件的方法。

現有半導體封裝和用於形成半導體封裝的方法存在不足之處，例如造成成本過多、熱性能差、可靠性降低、性能相對較低或封裝尺寸太大。對於本領域的技術人員來說，通過將常規和傳統方法與本發明進行比較並且參考附圖，此類方法的另外的局限性和缺點將變得明顯。

更具體地，一些半導體封裝包含被動構件與一個或多個半導體晶粒的組合。在過去，如電容器等被動構件在封裝基板上被安裝成與半導體晶粒側向相鄰，所述半導體晶粒也安裝到所述封裝基板。這種常規裝配方法消耗貴重的基板空間並且顯著增加半導體封裝的整體尺寸。下一代半導體封裝件將要求顯著增加每個封裝的總電容值，這將大大增加使用常規裝配方法形成的此類封裝件的大小。

因此，期望具有提供克服了現有技術的缺點的封裝電子裝置的封裝結構和方法。還期望使所述結構和方法容易地結合到製造流程中、適應於多種晶粒互連方案並且具有成本效益。

本說明書除了其它特徵之外包含一種封裝電子裝置結構和相關聯方法，所述封裝電子裝置結構包括嵌入在蓋子或加強構件內或作為其一部分的一個或多個電容器結構。在一些實例中，使用3D印刷(3D printing)技術提供電容器結構的一個或多個部分。所述結構和方法提供一個或多個較高容量的電容器，這通過例如縮小封裝尺寸減少物料清單計數並且增加組裝產出率。在一些實例中，本說明書提供了將每25平方毫米(mm²)的蓋子區域替代為一個0201電容器的電容結構。例如，根據本說明書的65mm×65mm的蓋子可以提供約170個0201電容器的等效電容，而所需的基板空間不如那麼多0201電容器所需的基板空間。

更具體地，在一個實例中，一種用於形成封裝電子裝置的方法包含提供基板，所述基板具有第一主表面和相對的第二主表面。所述方法包含將電子裝置附接到所述基板的所述第一主表面以及提供第一導電結構，所述第一導電結構耦合到所述基板的至少第一部分。所述方法包含形成介電層，所述介電層覆蓋所述第一導電結構的至少一部分。所述方法包含形成導電層，所述導電層覆蓋所述介電層並且連接到所述基板的第二部分。所述第一導電結構、所述介電層和所述導電層被配置為電容器結構並且被進一步配置為所述封裝電子裝置的圍封結構或加強結構中的一個或多個。

在另一個實例中，一種用於形成封裝電子裝置的方法包含提供基板。所述方法包含將電子裝置電耦合到所述基板；提供第一導電結構，所述第一導電結構耦合到所述基板的第一部分，其中所述第一導電結構具有從所述基板向外安置的上表面。所述方法包含提供介電結構，所述介電結構覆蓋所述第一導電結構的所述上表面的至少一部分。所述方法包含提供導電層，所述導電層覆蓋所述介電結構並且耦合到所述基板的第二部分，使得所述導電層具有與所述介 電結構重疊的第一部分和耦合到所述基板的第二部分，其中所述第一導電結構、所述介電結構和所述導電層包括電容器結構。在一個實例中，所述第一導電結構包括蓋子結構，所述蓋子結構被配置為覆蓋所述電子裝置的圍封結構。在另一個實例中，所述第一導電結構、所述介電結構和所述導電結構被配置為所述封裝電子裝置的加強結構。

在另外一個實例中，一種封裝電子裝置結構包含基板和電子裝置，所述電子裝置電耦合到所述基板。第一導電結構耦合到所述基板的至少第一部分，並且介電結構覆蓋所述第一導電結構的至少一部分。導電層覆蓋所述介電結構並且耦合到所述基板的第二部分，其中所述第一導電結構、所述介電結構和所述導電層被配置為電容器結構並且被進一步配置為圍封結構或加強結構中的一個或多個。

本揭露內容中包含其它實例。此類實例可以存在於本揭露內容的附圖中、請求項中和/或說明書中。

10:封裝電子裝置/封裝半導體裝置

11:基板

16:電子組件構件/半導體裝置

17:保護層

18:附接材料

19:導電互連結構

21:導電互連結構

31:電容器結構

56:氣隙/間隙

70:封裝電子裝置/封裝半導體裝置

71:電容器結構

80:封裝電子裝置/封裝半導體裝置

81:電容器結構

111:導電互連路徑

112:導電圖案

113:導電接墊

114:絕緣結構

115:焊料遮罩

116:焊料遮罩

190:半導體封裝件/封裝件

200:製造封裝半導體裝置的方法

201:半導體裝置子組合件

310:蓋子結構

310A:表面

311:附接層

314:介電層/介電結構/介電區

317:導電電極層/頂部電極層/第二導電層/導電層

318:導電柱結構/導電結構/導電結構

710:蓋子結構/帽結構/第一導電層/電極層/圍封結構

710A:翼片結構

710B:外表面

714:介電層/介電結構/介電區

717:導電電極層/頂部電極層/第二導電層

810:導電層/第一導電結構/第一導電電極結構/導電結構

814:介電層/介電結構/介電區

817:導電電極層/頂部電極層/第二導電層

817A:第一部分

817B:第二部分

817C:第三部分

818:導電結構

856:氣隙/間隙

圖1說明了本說明書的實例封裝電子裝置的橫截面圖；圖2是形成本說明書的封裝電子裝置的實例方法的流程圖；圖3-6說明了根據本說明書的封裝電子裝置在各個製造階段的橫截面圖；圖7說明了本說明書的實例封裝電子裝置的橫截面圖；並且圖8說明了本說明書的實例封裝電子裝置的橫截面圖。

為了說明的簡單和清楚起見，附圖中的元件不一定按比例繪製，並且不同附圖中的相同元件符號指示相同的元件。另外，為了簡化描述，省略了眾所周知的步驟和元件的描述和細節。如本文所使用的，術語「和/或」包含相 關聯的所列項目中的一個或多個的任何和全部組合。另外，本文所使用的術語僅出於描述特定實例實施例的目的並且不旨限制本發明。如本文所使用的，單數形式旨在也包含複數形式，除非上下文另外明確指示。應當進一步理解的是，當在本說明書中使用時，術語「包括(comprises、comprising)」和/或「包含(includes、including)」指定存在所陳述特徵、數量、步驟、操作、元件和/或構件，但不排除存在或添加一個或多個其它特徵、數量、步驟、操作、元件、構件和/或其群組。應當理解，儘管本文中可以使用術語「第一、第二」等來描述各種構件、元件、區域、層和/或區段，但這些構件、元件、區域、層和/或區段不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個構件、元件、區域、層和/或區段與另一個區分。因此，例如，在不脫離本發明的教導的情況下，下文中討論的第一構件、第一元件、第一區域、第一層和/或第一區段可以被稱為第二構件、第二元件、第二區域、第二層和/或第二區段。對「一個實例(one example)」或「實例(an example)」的引用意味著結合所述實施例描述的特定特徵、結構或特性包含在本發明的至少一個實例中。因此，在本說明書的各個地方出現用語「在一個實例中(in one example)」或「在實例中(in an example)」不一定全都參考同一實例，但在一些情況下可能如此。此外，在一個或多個實例實施例中，特定特徵、結構或特性可以以任何合適的方式組合，如對於本領域的普通技術人員來說將是明顯的。另外，術語「同時(while)」意味著某一動作至少在發起動作的持續時間的某一部分內發生。詞語「約」、「大約」或「基本上」的使用意味著元件的值預期接近狀態值或位置。然而，如本領域中熟知的，總是存在微小差異，從而防止值或位置得到確切陳述。除非另外指明，否則如本文所使用的，詞語「之上」或「上」包含指定元件可以直接或間接物理接觸的朝向、放置或關係。應當進一步理解的是，下文中適當說明和描述的實例可以具有實例和/或可在不存在本文中未具體公開的任何元件的情況下實踐。

圖1說明了根據本說明書的實例封裝電子裝置10(如封裝半導體裝置10)的橫截面圖。雖然所述實例被說明為球柵陣列(BGA)封裝的半導體裝置結構，但本說明書不限於此類封裝。在圖1所說明的實例中，封裝半導體裝置10包括基板11、電子構件16(如半導體裝置16)、保護層17、附接材料18、導電互連結構19和21以及電容器結構31。根據本說明書和本實例，電容器結構31不僅被配置為電容裝置而且被配置為圍封並且保護半導體裝置16的結構。

導電互連結構19和21、基板11、保護層17、附接材料18和電容器結構31可以被稱為半導體封裝件190，並且封裝件190可以保護半導體裝置16免受外部元件和/或環境暴露的影響。另外，半導體封裝件190可以提供外部電性構件(未示出)到導電互連結構19和半導體裝置16的電耦合。

半導體裝置16可以通過附接材料18附接到電容器結構31，所述附接材料可以是絕緣材料、導熱且導電的材料或導熱但不導電的材料。在一些實例中，附接材料18包括介電材料，如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鉿或如本領域的技術人員已知的類似材料。半導體裝置16可以使用互連結構19進一步電連接到基板11，所述互連結構可以包括焊球、焊料凸塊、銅凸塊、鎳金凸塊或如本領域的普通技術人員已知的類似材料。保護層17可以包含被配置成降低通過導電互連結構19產生的互連應變位準的底部填充材料。此類材料可以包含液體有機樹脂黏合劑與無機填料的混合物，並且可以使用例如毛細管分配技術形成。

基板11可以選自常見電路板(例如，剛性電路板和可撓性電路板)、多層基板、層壓基板、具有堆積層的核心基板、無核心基板、陶瓷基板、引線框架基板、模製引線框架基板或如本領域的普通技術人員已知的類似基板。在此方面，本說明書不旨在限於任何特定類型的基板11。通過舉例而非限制的方 式，基板11可以包含具有相對的總體上平面的頂表面和底表面的絕緣結構114。應理解的是，可以使用多個絕緣層部分來提供絕緣結構114。可以在絕緣結構114的頂表面附近安置導電圖案112或導電圖案層112，並且可以在絕緣結構114的底表面附近安置導電接墊113。

導電圖案112和導電接墊113使用由一個或多個導電層的部分限定的從導電圖案112延伸穿過絕緣結構114到達導電接墊113的導電互連路徑111以規定的圖案或佈置彼此電互連。導電圖案112、導電接墊113和導電互連層111包括導電材料，如一種或多種金屬。在一些實例中，導電圖案112、導電接墊113和導電互連層111包括銅。在一些實例中，可以在導電圖案112的至少多個部分和絕緣結構114的頂表面附近設置焊料遮罩115。另外，在一些實例中，可以在導電接墊113的至少多個部分和絕緣結構114的底表面上設置焊料遮罩116。焊料遮罩115用於保護導電圖案112的將易於發生電短路問題的部分。焊料遮罩116用於保護導電接墊113的將暴露於周圍環境的部分。

半導體裝置16可以以覆晶配置通過導電互連結構19附接到導電圖案112的一部分。在其它實例中，半導體裝置16可以以裝置主動區向上(或晶粒向上)配置附接到基板11，並且可以使用導線接合將半導體裝置16電連接到導電圖案112。在一些實例中，導電互連結構21可以附接到導電接墊113，並且可以包括導電材料，如焊球、焊料凸塊、銅凸塊、鎳金凸塊或本領域的普通技術人員已知的類似材料。在其它實例中，導電接墊113可以被配置成直接連接或附接到如印刷電路板等下一級組合件。

在一些實例中，半導體裝置16是積體電路裝置、功率半導體裝置、光學裝置、任何類型的感測器裝置或本領域的技術人員已知的其它裝置。本領域的普通技術人員應理解，半導體裝置16是以簡化形式說明的，並且可以進一步包含多個擴散區、多個導電層和多個介電層。

根據本實例，電容器結構31包括包含如金屬等導電材料的蓋子結構310、帽結構310、第一導電結構310、第一導電層310、電極層310或圍封結構310。在一些實例中，蓋子結構310包括銅；鋁；金屬合金材料，如ASTM-F15合金(科伐(Kovar)42、46、48和49)、300/400系列不鏽鋼；包覆材料，如鋁-銅；金屬塗覆的陶瓷材料；或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。在一些實例中，蓋子結構310可以使用附接層311附接到導電圖案112，所述附接層可以包括導電材料，如焊接材料、黏合劑、環氧樹脂或本領域的普通技術人員已知的類似材料。在一些實例中，蓋子結構310可以使用衝壓、衝孔、拉延、蝕刻、雷射修整和/或鍍覆技術提供。

另外，電容器結構31包括被安置成覆蓋蓋子結構310的上表面的介電層314、介電結構314或介電區314。在一些實例中，介電層314包括氧化物材料，如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鉿或本領域的普通技術人員已知的類似材料。在一個實例中，介電層314可以是聚合物懸浮液(例如，聚乙烯吡咯烷酮(PVP))中的氧化鋯，並且其厚度可以處於約2微米到約5微米的範圍內。

在一些實例中，介電層314使用3D印刷技術提供，所述3D印刷技術通常是指使用添加製程基於三維物體的以數位方式創建的文件形成所述物體的方法。更具體地，物體可以通過使用3D印刷設備連續地鋪放多個薄材料層來產生。3D印刷的類型的實例包含金屬印刷，如選擇性雷射熔融(SLM)和電子束熔融(EBM)；選擇性雷射燒結(SLS)；噴射製程；立體微影技術(SLA)；和熔融沉積成型(FDM)。在其它實例中，介電層314可以使用沉積、塗覆或網版印刷技術形成。在另外的實例中，介電層314可以包含包括不同材料的一個或多個層。在一些實例中，蓋子結構310也可以使用3D印刷技術形成。

電容器結構31進一步包括被安置成覆蓋介電層314(如介電層314的上表面或外表面)的導電電極層317、頂部電極層317或第二導電層317。在一 些實例中，導電層317包括一種或多種金屬材料，如銅、金、銀、不鏽鋼或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。在一些實例中，可以使用導電柱結構318、導電結構318或導電結構318將導電層317連接或附接到基板11。在一些實例中，導電結構318附接到基板11的導電圖案112的一部分，如圖1大體所說明，並且可以包括與導電層317類似的材料。導電結構318被配置成為導電層317提供附接定位或托腳(stand-off)結構。導電結構318可以如通過3D印刷直接形成或安置到導電圖案112上，而無需中間附接層，如圖1大體所說明。在其它實例中，導電結構318可以使用附接層311附接到基板11。

在一些實例中，導電層317使用3D印刷提供。在實例中，導電層317被設置為使得其與位於蓋子結構310和/或介電層314的外邊緣與導電結構318的內邊緣之間的可以小於約50微米的氣隙56重疊。在另一個實例中，間隙56小於約30微米。間隙56的尺寸特別適合於允許使用3D印刷技術，所述3D印刷技術可以允許在一定程度上橫跨空隙。在其它實例中，導電層317以外部蓋子結構的形式提供，所述外部蓋子結構結合用於將外部蓋子結構附接到基板11的連接結構。可以存在可以以與導電層317相同的製程或步驟形成導電結構318，和/或導電結構318可以與導電層317成一體和/或包括所述導電層的一部分的實例。

根據本實例，電容器結構31被配置為平行板電容器，其中電容值取決於板的面積(即，導電層317和蓋子結構310的重疊面積)以及介電層314的厚度(即，導電層317與蓋子結構310之間的距離)和相對介電係數。通過提供根據本說明書配置的電容器結構31，封裝半導體裝置10可以在不會如之前的裝置中那樣增加基板11的側向大小的情況下具有較高的電容。電容器結構31的另一個優點在於，其以可以通過封閉半導體裝置16提供電容器功能、EMI(電磁干擾)屏蔽功能和/或保護功能的結構的形式提供。更具體地說，電容器結構31被配置為圍封半導體裝置16的電容器結構和圍封結構兩者。

圖2是說明了根據本說明書的用於製造封裝半導體裝置10的實例方法200的流程圖，並且圖3至圖6說明了封裝半導體裝置10在根據圖2的各個製造階段的橫截面圖。在方塊S10中，提供半導體裝置子組合件，所述半導體裝置子組合件包含基板和附接到基板的表面的半導體裝置。在方塊S20中，將第一導電結構附接到半導體子組合件，如基板。

圖3說明了處於某一製造階段的封裝半導體裝置10並且進一步說明了圖2的方塊S10和方塊S20的實例。提供半導體裝置子組合件201，其中基板可以類似於圖1的基板11(或其變體)，並且半導體裝置可以類似於圖1中的半導體裝置16(或其變體)。在一個實例中，可以使用互連結構19將半導體裝置16附接到基板11上的導電圖案112。互連結構19可以包括焊料凸塊、金屬凸塊(如銀凸塊、金凸塊或銅凸塊)或本領域的普通技術人員已知的其它導電結構。在本實例中，可以在將半導體裝置16附接到基板11之前或之後添加保護層17，使得保護層17插置在半導體裝置16與基板11之間。在一些實例中，保護層17可以使用毛細管分配技術形成並且可以包括如液體有機樹脂黏合劑和無機填料的混合物等材料。在一些實例中，保護層17可以包含用於輔助互連結構19的回焊製程的助焊劑材料。在一些實例中，導電互連結構21可以附接到導電接墊113。導電互連結構21可以是金屬凸塊，包含焊料凸塊或本領域的普通技術人員已知的其它導電結構。在其它實例中，可以不包含導電互連結構21，並且導電接墊113可以被配置成附接到下一級組合件。

根據方法200的方塊S20，將如蓋子結構310等第一導電結構附接到基板11，並且在一些實例中，使用附接材料18將第一導電結構進一步附接到半導體裝置16。在一些實例中，蓋子結構310包括銅；鋁；金屬合金材料，如ASTM-F15合金(科伐(Kovar)42、46、48和49)、300/400系列不鏽鋼；包覆材料，如鋁-銅；金屬塗覆的陶瓷材料；或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。 在一個實例中，附接材料18可以使用3D印刷技術(例如，3D印刷到半導體裝置16或蓋子結構310上)形成並且可以包括介電材料，如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鉿或本領域的技術人員已知的類似材料。在一些實例中，蓋子結構310使用例如附接層311電連接到基板11的導電圖案112的一部分，所述附接層可以包括導電材料，如焊接材料、黏合劑、環氧樹脂或本領域的普通技術人員已知的類似材料。在一些實例中，蓋子結構310可以通過導電圖案112電連接到半導體裝置16。在相同或其它實例中，蓋子結構310可以通過導電圖案112、導電互連層111、導電接墊113和導電互連結構21電連接到外部裝置。

方法200還包含形成介電層的方塊S30，所述介電層覆蓋第一導電結構的上表面。圖4說明了根據方法200的方塊S30的加工之後的封裝半導體裝置10。在一些實例中，具有蓋子結構310的子組合件201放置在3D印刷設備內，並且提供介電層314，所述介電層覆蓋蓋子結構310的上表面或外表面310A。在一些實例中，介電層314包括氧化物材料，如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鉿或本領域的普通技術人員已知的類似材料。在一個實例中，介電層314可以是聚合物懸浮液(例如，PVP)中的氧化鋯，並且其厚度可以處於約2微米到約5微米的範圍內。在其它實例中，介電層314可以使用沉積、塗覆或網版印刷技術形成。在另外的實例中，介電層314可以包含一個或多個不同的材料層。在一些實例中，介電層314可以進一步延伸以覆蓋蓋子結構310的下側壁的一部分。在相同或其它實例中，介電層314可以進一步延伸到達基板11的頂表面。

方法200包含在如基板等半導體裝置子組合件上形成第二導電結構的方塊S40。圖5說明了根據方法200的方塊S40的加工之後的封裝半導體裝置10。在一些實例中，方塊S40的第二導電結構可以包含圖1的導電結構318，所述導電結構可以形成於基板11的一部分上，與半導體裝置16側向間隔開。在一些實例中，導電結構318是側向圍封半導體裝置16而沒有中斷或斷裂的連續結構。在 一個實例中，導電結構318使用3D印刷技術形成並且可以包括一種或多種金屬材料，如銅、金、銀、不鏽鋼或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。在一些實例中，導電結構318電連接到基板11的導電圖案112的另一部分並且可以電連接到半導體裝置16和/或通過導電圖案112、導電互連層111、導電接墊113和導電互連結構21電連接到外部裝置。

方法200包含形成導電層的方塊S50，所述導電層位於介電層之上並連接到第二導電結構。圖6說明了根據方法200的方塊S50的加工之後的封裝半導體裝置10。方塊S50的導電層可以包含圖1的導電層317。在一些實例中，導電層317包括一種或多種金屬材料，如銅、金、銀、不鏽鋼或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。導電層317可以包括彼此堆疊的由任何此類一種或多種金屬材料構成的一個或多個子層。在一些實例中，導電層317使用3D印刷提供。在一個實例中，導電層317被設置為使得其與氣隙56重疊，所述氣隙可以小於或等於約50微米。在另一個實例中，間隙56小於或等於約30微米。在一個實例中，使用單個3D印刷步驟以整體結構的形式提供導電結構318和導電層317兩者。

根據方法200，封裝半導體裝置10設置有電容器結構31，所述電容器結構包含蓋子結構310、介電層314和導電層317。在方法200的一些實例中，使用3D印刷技術提供附接層18、介電層314、導電結構318和導電層317中的一個或多個(包含全部)。

圖7說明了實例封裝電子裝置70(如封裝半導體裝置70)的橫截面圖。封裝半導體裝置70是根據本說明書的半導體封裝件190的另一個實例。封裝半導體裝置70與封裝半導體裝置10類似，並且下文將僅對不同之處進行描述。封裝半導體裝置70包括電容器結構71，所述電容器結構不同於圖1中所說明的封裝半導體裝置10的電容器結構31。根據本說明書，電容器結構71包括包含一個或多個翼片結構710A的蓋子結構710、帽結構710、第一導電層710、電極層710或 圍封結構710，所述翼片結構從蓋子結構710的外表面710B向外延伸。翼片結構710A被配置成提供具有增加的導電板表面面積電容器結構71並且因此提供電容較高的結構，而不增加側向尺寸。可以根據期望的電容值增加或減少翼片的數量。

與蓋子結構310類似，蓋子結構710包括如金屬等導電材料。在一些實例中，蓋子結構710包括銅；鋁；金屬合金材料，如ASTM-F15合金(科伐(Kovar)42、46、48和49)、300/400系列不鏽鋼；包覆材料，如鋁-銅；金屬塗覆的陶瓷材料；或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。

另外，電容器結構71進一步包括被安置成覆蓋包含翼片結構710A的蓋子結構710的介電層714、介電結構714或介電區714。即，介電層714適形於蓋子結構710的形狀。介電層714可以包括與之前針對封裝半導體裝置10的介電層314描述的材料類似的材料。在實例中，介電層714使用3D印刷技術形成。

電容器結構71進一步包括被安置成覆蓋介電層714和包含翼片結構的蓋子結構710的導電電極層717、頂部電極層717或第二導電層717。即，導電層717適形於介電層714和蓋子結構710的形狀。導電層717可以包括與之前針對封裝半導體裝置10的導電層317描述的材料類似的材料。與電容器結構31一樣，可以使用導電結構318將導電層717連接或附接到基板11。在實例中，導電層717使用3D印刷技術形成。在相同或其它實例中，導電層717被設置為使得其與氣隙56重疊，所述氣隙可以小於或等於約50微米。在另一個實例中，間隙56小於或等於約30微米。這些尺寸適合於3D印刷技術，所述3D印刷技術可以允許在形成導電層717時在一定程度上橫跨空隙。

圖2中所描述的方法200可以用於形成封裝半導體裝置70。通過舉例，方塊S20的第一導電結構可以是具有一個或多個翼片結構710A的蓋子結構710；方塊S30的介電層可以是介電層714；方塊S40的第二導電結構可以是導電 結構318；並且方塊S50的導電層可以是導電層717。

圖8說明了實例封裝電子裝置80(如封裝半導體裝置80)的橫截面圖。封裝半導體裝置80是根據本說明書的半導體封裝件190的另一個實例。封裝半導體裝置80與封裝半導體裝置10類似，並且下文將僅對不同之處進行描述。封裝半導體裝置80包括電容器結構81，所述電容器結構不同於封裝半導體裝置10的電容器結構31。根據本說明書，電容器結構81被配置為基板11的加強結構或加強環結構。

在一些實例中，在如圖8總體上說明的橫截面圖中，電容器結構81在與半導體裝置16的側邊緣側向分離的外圍位置中安置在基板11上。更具體地，電容器結構81可以被配置為側向圍封半導體裝置16而沒有斷裂或中斷的連續環狀結構。電容器結構81包括導電層810、第一導電結構810、第一導電電極結構810或導電結構810。在一些實例中，導電結構810可以為基板11提供加強結構性質並且可以包括一種或多種金屬材料，如銅、金、銀、不鏽鋼或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。在一些實例中，導電結構810可以使用附接層311附接到導電圖案112，所述附接層可以包括導電材料，如焊接材料、黏合劑、環氧樹脂或本領域的普通技術人員已知的類似材料。在一個實例中，導電結構810使用3D印刷技術形成。在其它實例中，導電結構810可以使用鍍覆、蒸發、濺射或其它沉積技術形成。在另外的實例中，導電結構可以直接安置到導電圖案112上，而無需中間附接層。導電結構810與導電結構310之間的一個差異在於，導電結構810被配置成不與半導體裝置的任何部分側向重疊，而導電結構310與半導體裝置16完全側向重疊。

電容器結構81還包括被安置成覆蓋導電結構810的上表面的介電層814、介電結構814或介電區814。在一些實例中，介電層814包括氧化物材料，如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鉿或本領域的普通技術人員已知的類似材料。在一個 實例中，介電層814可以是聚合物懸浮液(例如，聚乙烯吡咯烷酮(PVP))中的氧化鋯，並且其厚度可以處於約2微米到約5微米的範圍內。在一個實例中，介電層814使用3D印刷技術形成。在其它實例中，介電層814可以使用沉積、塗覆或網版印刷技術形成。在另外的實例中，介電層814可以包含一個或多個不同的材料層。

電容器結構81進一步包括被安置成覆蓋介電層814的導電電極層817、頂部電極層817或第二導電層817。在一些實例中，導電層817包括一種或多種金屬材料，如銅、金、銀、不鏽鋼或本領域的普通技術人員已知的其它類似材料。在一些實例中，可以使用導電柱結構818或導電結構818將導電層817連接或附接到基板11。在一些實例中，導電結構818附接到導電圖案112的一部分，如圖8中大體說明，並且可以包括與導電層817類似的材料。導電結構818可以通過附接層311附接到基板11。在其它實例中，導電結構818可以直接安置到導電圖案112上，而無需中間附接層。在一些實例中，導電層817和導電結構818使用3D印刷技術形成。在相同或其它實例中，導電層817被設置為使得其與氣隙856重疊，所述氣隙可以小於約50微米。在另一個實例中，間隙856小於約30微米。間隙856的尺寸適合於3D印刷技術，所述3D印刷技術可以在形成導電層817時允許空隙的特定跨度。儘管本實例將導電結構818示出為在導電結構810內部位於基板11之上，但可以存在可以顛倒這種關係例如以允許對電容器結構81對基板11的加強效應進行調整的實例。

如圖8大體所說明，導電層817包括：第一部分817A，在橫截面圖中，所述第一部分與介電層814和導電結構810直接側向重疊；第二部分817B，在橫截面圖中，所述第二部分與間隙856重疊；並且進一步包括第三部分817C，在橫截面圖中，所述第三部分與導電結構818側向重疊。在其它實例中，導電層817和導電結構818可以是單個部件或整合結構。在另外的實例中，封裝半導體裝置 80可以包含封裝體，所述封裝體包括例如囊封至少半導體裝置16的囊封材料。

根據本說明書，電容器結構81為封裝半導體裝置80提供包含電容功能和加強功能的多種功能。這允許使用單獨的加強結構和電容器的封裝半導體裝置在較小的封裝空間中具有更多功能，因為在之前的裝置中佔據基板11上的空間的額外電容結構可以被同樣提供加強結構的功能的電容器結構81替代。在其它實例中，電容器結構81可以與電容器結構31或電容器結構71組合在封裝電子裝置中。

圖2中所描述的方法200可以用於形成封裝半導體裝置80。通過舉例，方塊S20的第一導電結構可以是導電結構810；方塊S30的介電層可以是介電層814；方塊S40的第二導電結構可以是導電結構818；並且方塊S50的導電層可以是導電層817。

綜上所述，本領域的普通技術人員可以確定，根據一個實例，形成所述導電層可包括使用第二導電結構將所述導電層耦合到所述基板。在另外一個實例中，附接所述蓋子結構可包括附接包括翼片結構的所述蓋子結構，所述翼片結構從所述蓋子結構的外表面向外延伸。

綜上所述，本領域的普通技術人員可以確定，根據一個實例，一種用於形成封裝半導體裝置的方法可包括：提供基板；將電子裝置電耦合附接到所述基板；提供第一導電結構，所述第一導電結構耦合到所述基板的第一部分，其中所述第一導電結構具有從所述基板向外安置的上表面；提供介電結構，所述介電結構覆蓋所述第一導電結構的所述上表面的至少部分；以及提供導電層，所述導電層覆蓋所述介電層並且耦合到所述基板的第二部分，使得所述導電層具有與所述介電層重疊的第一部分和耦合到所述基板的第二部分，其中所述第一導電結構、所述介電層和所述導電層限定電容器結構。

在另一個實例中，提供所述第一導電結構可以包括將蓋子結構附 接到所述基板，使得所述蓋子結構圍封所述電子裝置；提供所述介電層可以包括在所述蓋子結構的上表面上提供所述介電層；提供所述導電層可以包括提供使用第二導電結構耦合到所述基板的所述導電層；並且所述導電層可以包括第三部分，所述第三部分與位於所述第一導電結構的外邊緣與所述第二導電結構的內邊緣之間的小於約50微米的間隙重疊。在另外一個實例中，提供所述第一導電結構可以包括將蓋子結構附接到所述基板，使得所述蓋子結構圍封所述電子裝置。在仍另外一個實例中，附接所述蓋子結構可以包括附接包括翼片結構的所述蓋子結構，所述翼片結構從所述蓋子結構的外表面向外延伸。在另一個實例中，提供所述介電層可以包括3D印刷所述介電層。在另外一個實例中，所述介電層可以包括氧化鋁、氧化鋯或二氧化鉿中的一種或多種。在仍另外一個實例中，所述介電層的厚度可以處於約2微米到約5微米的範圍內。在另一個實例中，所述第一導電結構、所述介電層和所述導電層可以進一步包括所述封裝電子裝置的加強結構。在另一個實例中，所述導電層在橫截面圖中與所述電子裝置不重疊。在另外一個實例中，所述第一導電結構、所述介電層或所述導電層中的至少一個使用3D印刷形成。

總之，公開了用於形成封裝電子裝置的方法和包含電容器結構的相關封裝電子裝置結構。在一個實例中，所述電容器結構被配置為導電蓋子結構的一部分。在另一個實例中，所述電容器結構是加強結構的一部分。根據一種方法，使用3D印刷技術形成所述電容器結構的一個或多個部分。所述結構和方法提供一個或多個較高容量的電容器，這通過例如縮小封裝尺寸減少物料清單計數並且增加組裝產出率。在一些實例中，本說明書提供了將每25mm²的蓋子區域替代為一個0201電容器的電容結構。例如，根據本說明書的65mm×65mm的蓋子可以提供約170個0201電容器的等效電容，而所需的基板空間不如那麼多0201電容器所需的基板空間。

儘管使用具體實例步驟和實例實施例描述了本發明的主題，但前述附圖和對附圖的描述僅描繪了主題的典型實例，並且因此不應被認為限制其範圍。明顯的是，對本領域的技術人員而言，許多替代方案和變化將是明顯的。通過舉例，多個電子裝置可以以並排配置、堆疊配置、其組合或本領域的技術人員已知的其它配置附接到襯墊。

如以下請求項所反映的，發明性方面可能在於少於單個前述所揭露的實例的所有特徵。因此，下文表達的請求項特此明確併入本具體實施方式中，其中每項請求項作為本發明的單獨實例獨立存在。此外，雖然本文描述的一些實例包含在其它實例中包含的一些而非其它特徵，但如本領域的技術人員將理解的，不同實例的特徵的組合旨在處於本發明的範圍內並旨在形成不同的實例。

10:封裝電子裝置/封裝半導體裝置

11:基板

16:電子組件構件/半導體裝置

17:保護層

18:附接材料

19:導電互連結構

21:導電互連結構

31:電容器結構

56:氣隙/間隙

111:導電互連路徑

112:導電圖案

113:導電接墊

114:絕緣結構

115:焊料遮罩

116:焊料遮罩

190:半導體封裝件/封裝件

310:蓋子結構

311:附接層

314:介電層/介電結構/介電區

317:導電電極層/頂部電極層/第二導電層/導電層

318:導電柱結構/導電結構/導電結構

Claims (20)

1. 一種形成封裝電子裝置的方法，所述方法包括：提供基板，所述基板具有第一主表面和相對的第二主表面；將電子裝置附接到所述基板的所述第一主表面；將單個部件式蓋子結構附接至所述基板的所述第一主表面的第一部分，所述單個部件式蓋子結構包括導電材料、頂部部分以及從所述頂部部分向下延伸至與所述電子裝置的側面垂直重疊的側面部分，以形成垂直地及水平地覆蓋所述電子裝置的外殼結構；形成介電層，所述介電層在所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分和所述側面部分上；以及形成導電層，所述導電層在位於所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分上的所述介電層上，在位於所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分上的所述介電層上，並且耦合到所述基板的所述第一主表面的第二部分，其中：所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分和所述頂部部分形成第一電容板；在所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分上和在所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分上的所述介電層形成電容器介電質；在位於所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分上的所述介電層上以及在位於所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分上的所述介電層上之所述導電層形成第二電容板；以及所述第一電容板、所述電容器介電質和所述第二電容板形成用於所述封裝電子裝置的電容器結構。
2. 根據請求項1所述的方法，其中：附接所述單個部件式蓋子結構包括： 提供所述單個部件式蓋子結構，其包括從所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分向外突出的邊緣部分；並且將所述邊緣部分附接至所述基板的所述第一主表面的所述第一部分，使得所述單個部件式蓋子結構不中斷地包圍所述電子裝置。
3. 根據請求項1所述的方法，其中：提供所述基板包括提供包含第一導電圖案和第二導電圖案的所述基板；附接所述單個部件式蓋子結構包括將所述單個部件式蓋子結構附接到所述第一導電圖案；並且形成所述導電層包括使用導電結構將所述導電層耦合到所述第二導電圖案。
4. 根據請求項1所述的方法，其中：附接所述單個部件式蓋子結構包括通過附接層將所述單個部件式蓋子結構附接到所述電子裝置。
5. 根據請求項1所述的方法，其中：形成所述導電層包括將第二單個部件式蓋子結構附接到所述基板的所述第一主表面和所述介電層。
6. 根據請求項1所述的方法，其中：附接所述單個部件式蓋子結構包括附接包括翼片結構的所述單個部件式蓋子結構，所述翼片結構從所述頂部部分向外延伸且形成所述第一電容板的一部分；以及所述介電層和所述導電層覆蓋所述翼片結構。
7. 根據請求項1所述的方法，其中：形成所述介電層包括3D印刷所述介電層。
8. 根據請求項7所述的方法，其中： 形成所述介電層包括形成且使用氧化鋯在聚合物懸浮液中；以及所述介電層的厚度處於2微米到5微米的範圍內。
9. 根據請求項1所述的方法，其中：所述方法進一步包括形成與所述基板的所述第一主表面相鄰的第二導電結構，使得所述單個部件式蓋子結構的外邊緣和所述第二導電結構的內邊緣定義氣隙；形成所述導電層包括在所述介電層上方及所述第二導電結構上方3D印刷所述導電層；以及所述氣隙小於50微米。
10. 根據請求項1所述的方法，其中：所述介電層和所述導電層使用3D印刷形成。
11. 一種形成封裝電子裝置的方法，所述方法包括：提供基板；將電子裝置電耦合到所述基板；將單個部件式蓋子結構附接至所述基板，所述單個部件式蓋子結構包括具有頂部部分和從所述頂部部分延伸的側面部分之第一導電結構，其中：所述單個部件式蓋子結構形成垂直地及水平地圍封所述電子裝置的圍封結構；以及所述單個部件式蓋子結構包括從所述頂部部分向外延伸的一或多個翼片結構；提供介電結構在所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分上、在所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分上以及在所述一個或多個翼片結構上；以及提供導電層在位於所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分上的所述介電結構上、在所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分上的所述介電結構上、在位 於所述一個或多個翼片結構上的所述介電結構上並且耦合到所述基板，使得所述導電層具有位於所述介電結構上的第一部分和附接到所述基板的第二部分，其中：所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分、所述頂部部分以及所述一個或多個翼片結構形成第一電容板；在所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分上、在所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分上以及在所述一個或多個翼片結構上的所述介電結構形成電容器介電質；在位於所述單個部件式蓋子結構的所述頂部部分上之所述介電結構上、在位於所述單個部件式蓋子結構的所述側面部分上之所述介電結構上、以及在位於所述單個部件式蓋子結構的所述一個或多個翼片結構上之所述介電結構上的所述導電層形成第二電容板；以及所述第一電容板、所述電容器介電質和所述第二電容板形成用於所述封裝電子裝置的電容器結構。
12. 根據請求項11所述的方法，其中：提供所述導電層包括提供使用第二導電結構附接到所述基板的所述導電層的所述第二部分，使得所述單個部件式蓋子結構的外邊緣和所述第二導電結構的內邊緣定義間隙；以及所述導電層包括與所述間隙重疊的第三部分。
13. 根據請求項11所述的方法，其中：附接所述單個部件式蓋子結構包括附接包括多個翼片結構的所述單個部件式蓋子結構，所述多個翼片結構包括位於所述電子裝置的頂側上方的至少一個翼片結構；以及所述單個部件式蓋子結構不中斷地橫向包圍所述電子裝置。
14. 根據請求項11所述的方法，其中：提供所述介電結構包括3D印刷所述介電結構；以及3D印刷所述介電結構包括在聚合物懸浮液中使用氧化鋯。
15. 根據請求項14所述的方法，其中：所述介電結構的厚度在2微米至5微米的範圍內。
16. 一種封裝電子裝置，其包括：基板；電子裝置，所述電子裝置電耦合到所述基板；單個部件式蓋子結構，所述單個部件式蓋子結構耦合到所述基板且利用附接材料耦合到所述電子裝置，所述單個部件式蓋子結構包括具有頂部部分和從所述頂部部分延伸的側面部分之第一導電結構；介電結構，所述介電結構在所述單個部件式蓋子結構上方；以及第二導電結構，所述第二導電結構位於所述介電結構上方並且耦合至所述基板，其中：所述單個部件式蓋子結構形成垂直地及水平地圍封所述電子裝置之圍封結構；所述單個部件式蓋子結構形成第一電容板；所述介電結構形成電容器介電質；所述第二導電結構形成第二電容板；以及所述第一電容板、所述電容器介電質和所述第二電容板形成用於所述封裝電子裝置的電容器結構。
17. 根據請求項16所述的封裝電子裝置，其中：所述側面部分包括連續部分，其橫向地圍繞所述電子裝置的側邊緣而沒有中斷。
18. 根據請求項17所述的封裝電子裝置，其中：所述單個部件式蓋子結構包括一個或多個翼片結構，所述一個或多個翼片結構從所述頂部部分沿著垂直於所述電子裝置的頂側的方向向外延伸、覆蓋所述電子裝置的所述頂側且在所述電子裝置的所述頂側之上。
19. 根據請求項16所述的封裝電子裝置，其中：所述介電結構包括3D印刷的介電結構；以及所述介電結構包括氧化鋯。
20. 根據請求項19所述的封裝電子裝置，其中：所述介電結構的厚度在2微米至5微米的範圍內。