[发明专利]具有集成无源组件的开关式功率级

说明书

可缩放开关式调节器架构具有集成电感器。在一些实施例中，所述开关式调节器的开关的面积及电流驱动能力与构建于所述开关上方的面积内的电感器匹配。在一些实施例中，组合式开关与电感器被构造为单位单元且可经组合以视需要形成较大元件而用于较高电流驱动能力及多相操作。

背景技术

本发明大体来说涉及用于调节半导体电路的功率的开关式调节器，且更特定来说涉及用于开关式调节器的集成电感器。

各种移动装置中所使用的典型单芯片系统(SoC)中的功率分布网络包含经由微凸块或铜柱连接到封装衬底的芯片上金属化层。通常在封装内使用一或多个重新分布层(RDL)来将来自或去往微凸块或铜柱的信号路由到所述封装的球，所述封装连接到印刷电路(PCB)。此可产生显著寄生电感，所述寄生电感可是这些装置的性能的显著限制因素，这是因为较高频率及较高电流会由于负载电流的快速改变而产生也被称为衰减的本地瞬时效应。

嵌入式电压调节器(eVR)(通常是具有电感器的开关式调节器)的使用可用于减小或解释由寄生电感带来的变化。然而，以小的形状因子(每平方毫米的额定电流)为具有高电感比电阻值(L/R：电感[nH]/每电阻[mohms])的eVR实施方案提供电感器可颇具挑战性。

发明内容

本发明的一些方面涉及具有集成电感器的可缩放开关式调节器架构及/或涉及依靠提供电感器的结构的面积而将各种性能参数优化的方法。优选地，开关式调节器的开关的面积及电流驱动能力与可构建于所述开关上方的相同面积内的电感器匹配。在一些实施例中，组合式开关与电感器被构造为单位单元且可经组合以视需要形成较大元件而用于较高电流驱动能力及多相操作。

本发明的一个方面涉及一种集成芯片封装，所述集成芯片封装包括：倒装芯片类型的集成电路(IC)芯片，其包含单芯片系统(SoC)及开关式电压调节器，所述开关式电压调节器包含串联耦合于较高电压电平连接与较低电压电平连接之间的至少第一开关及第二开关；多层衬底，其具有腔，在所述腔中具有至少一个电感器，所述至少一个电感器具有散置着铁氧体材料的多个上部迹线层，所述电感器包含第一端及第二端；及多个微凸块，其将所述IC芯片连接到所述衬底，包含将所述第一开关与所述第二开关之间的节点连接到所述电感器的所述第一端的微凸块。

本发明的另一方面涉及一种倒装芯片封装，所述倒装芯片封装包括：倒装芯片类型的集成电路(IC)芯片，其包含单芯片系统(SoC)及多相电压调节器，所述多相电压调节器包含串联耦合的第一对晶体管及串联耦合的第二对晶体管；及多层封装衬底，其具有多个重新分布层以及第一电感器及第二电感器，所述第一电感器及所述第二电感器由多个电镀迹线形成，所述第一电感器及所述第二电感器中的每一者包含第一端及第二端，所述多个电镀迹线由所述多层封装衬底的腔内的导电层形成，铁氧体材料在所述导电层中的至少一些导电层之间，且其中第一多个电镀迹线中的至少一者经配置以将所述第一电感器的所述第二端连接到所述第二电感器的所述第一端；及多个凸块，其经配置以在多个节点处将所述IC芯片连接到所述多层封装衬底，所述多个节点包含供应节点、接地节点、负载输出节点及电感器节点，所述负载输出节点包含所述第一电感器的所述第二端与所述第二电感器的所述第一端之间的连接，所述电感器节点包含：经配置以将所述第一对晶体管之间的节点连接到第一电感器结构的所述第一端的节点；及经配置以将所述第二对晶体管之间的节点连接到第二电感器结构的所述第二端的节点。

在查阅本发明之后可立刻理解本发明的这些及其它方面。

附图说明

图1是展示根据本发明的方面的多层封装衬底上的单芯片系统(SoC)的部分横截面图。

图2出于阐释目的展示图1的eVR的开关的样本布局以及实例性单相开关式调节器的部分电路图。

图3提供根据本发明的方面的电感器结构的三维图与附属横截面。

图4展示根据本发明的方面的四相实施方案的三维图。

图5展示图4的电感器的横截面以及磁场方向。