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Es
wird die Priorität der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2007-148989 vom 5. Juni 2007 beansprucht.
Deren Offenbarung, umfassend Anmeldetext, Zeichnungen und Ansprüche,
wird im Folgenden durch Bezugnahme insgesamt mit aufgenommen.
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HINTERGRUND
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Die
Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung und ein
Radar. Sie betrifft insbesondere eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung,
die man an einem Radar montieren kann, in dem elektromagnetische
Wellen im Mikrowellenband oder Millimeterwellenband verwendet werden,
und ein Radar.
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Seit
einigen Jahren werden Systeme zur Verbesserung der Fahrsicherheit
von Fahrzeugen entwickelt, beispielsweise ein adaptives Distanzregelsystem
(ACC, ACC = Adaptive Cruise Control) zur Kontrolle des Abstands
eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, oder ein Pre-Crash-Brake-System,
das den Sicherheitsgurt strafft und das Fahrzeug abbremst, wenn
eine Kollision nicht vermieden werden kann.
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Ein
mit einem derartigen Fahrsicherheits-Unterstützungssystem
ausgerüstetes Fahrzeug besitzt ein Radargerät
(beispielsweise ein Millimeterwellen-Radar), das den Abstand eines
Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug erkennt. Das Millimeterwellen-Radar
des Fahrzeugs weist eine Antenneneinheit auf, einen Millimeterwellen-Transceiver,
eine Analogschaltungseinheit, einen digitalen Signalprozessor und
eine externe Schnittstelle. Es gibt unterschiedliche Radars, beispielsweise
FM-CW-Radars, Zweifrequenz-CW-Radars, Impulsradars und Bandspreiz-Radars.
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Unter
den Komponenten des Millimeterwellen-Radars ist der Millimeterwellen-Transceiver
ein besonders wichtiges Bauteil. Seit kurzem werden im Millimeterwellen-Transceiver
monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen (MMIC, MMIC = Monolithic
Microwave Integrated Circuit) als Komponenten eingesetzt.
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Früher
besaßen die MMICs eine keramische Gehäuseanordnung,
in der die MMIC auf einem keramischen Substrat montiert ist, das
mit einem Deckel verschlossen ist. Das Keramiksubstrat und der Deckel,
die für die MMIC sehr bedeutsam sind, waren jedoch teuer
und führten so zu hohen Komponentenkosten.
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Um
die Struktur des Millimeterwellen-Transceivers zu vereinfachen bzw.
die Kosten zu senken, versuchten die Erfinder, eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
mit einer Struktur zu entwickeln, bei der ein Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt
auf einer Oberfläche (Elektrodenausbildungsfläche)
eines klein bemessenen MMIC-Chips aus Polyimid-Kunststoff für
einen luftdichten Einschluss ausgebildet ist. Zahlreiche winzige
Goldanschlüsse sind anstelle der keramischen Gehäusestruktur
auf der äußersten Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts ausgebildet.
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In
einer derartigen Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung ist der Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt
auf der Elektrodenausbildungsfläche des MMIC-Chips ausgebildet.
Der Abschnitt enthält Dünnfilmlagen, die aus Polyimid-Kunststoff
ausgebildet sind. Man verwendet daher ein Ultraschall-Bondverfahren,
bei dem Druck (Gewicht) und Schwingungen (Ultraschallschwingungen)
bei Normaltemperatur (bis 125°C) anstelle von Druck und
Schwingungen als Befestigungsverfahren auf einem äußeren
Substrat eingesetzt werden.
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1(a) zeigt eine teilweise vergrößerte Schnittansicht,
in der ein Teil einer bekannten Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
skizziert ist. 1(b) zeigt eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
skizziert ist, die mit einem Ultraschall-Bondverfahren auf einem äußeren
Substrat befestigt ist.
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In
der Abbildung bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung. Die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 1 enthält einen
klein bemessenen MMIC-Chip 2, der im Wesentlichen die Form
eines rechteckigen Quaders hat, dessen horizontale und vertikale
Länge jeweils einige Millimeter beträgt, einen
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 3, der auf einer Elektrodenausbildungsfläche 2a des
MMIC-Chips 2 ausgebildet ist, und Höcker 6,
die auf der äußersten Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 3 vorhanden
sind.
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Der
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 3 enthält mehrere
Dünnfilmschichten 3a bis 3e aus Polyimid-Kunststoffmaterial,
die in Form eines Stapels übereinander liegen, einen Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4,
der dadurch gebildet wird, dass man eine Anschluss-Basisleitschicht 5a in
der äußersten Dünnfilmschicht 3a freilegt,
ein leitendes Muster 5b, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht,
und ein Durchgangsloch 5c, dessen eines Ende mit dem leitenden
Muster 5b und dessen anderes Ende mit einer Elektrode des
MMIC-Chips 2 verbunden ist.
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Der
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 wird durch
das Beschichten eines Abschnitts, der nicht der Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ist,
in der äußersten Schicht (Dünnfilmschicht 3a)
des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 3 mit einem Resistfilm
und das Bearbeiten des Abschnitts durch den Gebrauch eines Ätzmittels
zum Ätzen des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 der
Dünnfilmschicht 3a ausgebildet. Da der auszubildende
Höcker 6 jedoch klein bemessen ist, siehe 1(a), und zwar im Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 vor
der Montage auf einem äußeren Substrat 20,
wird ein Teil der Dünnfilmschicht 3a in runder
schüsselartiger Form vertieft, und der Höcker 6 wird
so ausgebildet, dass er den vertieften Abschnitt 3a' bedeckt.
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In
der Abbildung bezeichnet das Bezugszeichen 20 das äußere
aus Kunststoff hergestellte Substrat, auf dem die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 1 montiert
wird. Ein Anschlussfleck 21, der mit dem Höcker 6 der
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 1 zu verbinden ist,
wird an einer vorbestimmten Position des äußeren
Substrats 20 ausgebildet.
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Durch
das geeignete Einstellen eines Ausgangspegels der Ultraschallschwingung
erhält man eine ausreichende Verbindungsfestigkeit mit
dem äußeren Substrat 20. Durch das Ausführen
des Ultraschall-Verbindungsvorgangs, siehe 1(b),
wird auf den Höcker 6 gedrückt, und er
wird auf eine gewisse Dicke zusammengepresst. Der vertiefte Abschnitt 3a' der
Dünnfilmschicht 3a wird von der Druckkraft, die
vom Drücken auf den Höcker 6 herrührt,
in die Anschluss-Basisleitschicht 5a gestoßen.
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Beim
Einpressen des vertieften Abschnitts 3a' in die Anschluss-Basisleitschicht 5a wird
der Teil der Anschluss-Basisleitschicht 5a, auf den der
Druck einwirkt, nach außen gepresst und damit die Dicke der
Anschluss-Basisleitschicht 5a lokal verringert. Das leitende
Muster 5b wird dadurch unterbrochen.
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Erfolgt
das Einstellen des Ausgangspegels der Ultraschallschwingung derart,
dass man eine ausreichende Verbindungsfestigkeit mit dem äußeren
Substrat 20 erhält, so wird die genannte Schwierigkeit
verursacht. Damit ist bisher das Verbinden notwendig in einem Status
erfolgt, in dem der Ausgangspegel der Ultraschallschwingung in einem
gewissen Umfang verringert wurde.
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Erfolgt
jedoch das Verbinden mit einem verringerten Ausgangspegel der Ultraschallschwingung, kann
die Erscheinung auftreten, dass im Verbindungsabschnitt mit dem äußeren
Substrat 20 eine Ablösung auftritt. Dadurch wird
es schwierig, die Verbindungsfestigkeit mit dem äußeren
Substrat 20 ausreichend sicherzustellen. Um das feste Verbinden
mit dem verringerten Ausgangspegel der Ultraschallschwingung vorzunehmen,
ist es erforderlich, die Glattheit der Verbindungsoberfläche
zu erhöhen oder den geforderten Präzisionsgrad
bei der Ebenheit des Verbindungsabschnitts anzuheben. Damit tritt
die Schwierigkeit auf, dass die Verwaltungskosten für Komponenten
beim Fertigungsvorgang zunehmen und dass die Ausbeute der hergestellten
Komponenten sinkt.
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Es
wurden auch Vorgehensweisen zum Verringern der Größe
bzw. der Kosten des Millimeterwellen-Transceivers offenbart (siehe
beispielsweise die Patentdokumente 1 und 2). Diese Patentschriften
offenbaren Vorrichtungen, in denen ein MMIC-Chip auf einem Mehrschichtsubstrat
(externen Substrat) befestigt ist, in dem Drähte stereoskopisch
ausgebildet sind. Sie offenbaren jedoch nicht explizit die Struktur der
Mehrschichtverdrahtung, die auf dem MMIC-Chip ausgebildet ist. Untersucht
man die Struktur der Mehrschichtverdrahtung, die in dem MMIC-Chip
ausgebildet ist, so kann man feststellen, dass es möglich ist,
die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem MMIC-Chip
und dem äußeren Substrat zu erhöhen und
die Abmessungen der Radarvorrichtung zu verringern. Kein Patentdokument
beschreibt jedoch explizit das Unterbrechungsproblem durch den Ultraschall-Verbindungsvorgang,
das in Mehrschicht-Verdrahtungslagen auftritt, die in MMIC-Chips
ausgebildet sind. Das Problem ist noch nicht ausreichend untersucht
worden.
- Patentdokument 1: japanisches
Patent Nr. 3129288 ;
- Patentdokument 2: japanische
Patentveröffentlichung Nr. 2003-332517A .
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe mindestens einer Ausführungsform
der Erfindung, eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung bereitzustellen,
die eine Unterbrechung eines Leiterteils eines Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts,
der auf einem Halbleiterchip ausgebildet ist, auch dann verhindern
kann, wenn ein Ultraschall-Verbindungsvorgang vorge nommen wird und
man den Ausgangspegel einer Ultraschallschwingung so einstellt,
dass eine ausreichende Verbindungsfestigkeit erzielt wird, und die
die Verwaltungskosten für Komponenten im Fertigungsvorgang
des Chips senken kann bzw. die Ausbeute der hergestellten Komponenten
verbessern kann.
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Um
die beschriebene Aufgabe zu erfüllen wird gemäß einem
ersten Aspekt mindestens einer Ausführungsform der Erfindung
eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
einen
Halbleiterchip, der mit einer Hochfrequenzschaltung versehen ist;
einen
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt, der aus organischem Material
besteht und auf dem Halbleiterchip ausgebildet ist, wobei eine äußerste
Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts mit einem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
versehen ist; und
einen Höcker, der auf dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
ausgebildet ist,
wobei der Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt
mit einem Verstärkungsmittel ausgestattet ist, das die
Verformung des Verbindungsabschnitts zwischen dem Höcker
und dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt unterbindet,
wenn die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung durch das Anwenden von
Ultraschallschwingungen mit einem Substrat verbunden wird.
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Wird
in der obigen Anordnung eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
durch das Anwenden von Ultraschallschwingungen mit einem Substrat
verbunden, so kann man die Verformung des Verbindungsabschnitts
zwischen dem Höcker und dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
unterbinden und das Entstehen einer Unterbrechung in der Verdrahtung
(leitendes Muster oder Durchgangsloch) verhindern, die vom Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
ausgeht. Der Verbindungsabschnitt zwischen dem Höcker und
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt umfasst nicht
nur einen Teil, mit dem der Höcker direkt verbunden ist,
sondern auch einen Bereich um den Verbindungsabschnitt herum.
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Da
man den Ausgangspegel der Ultraschallschwingung so einstellen kann,
dass ein Ultraschall-Verbindungsvorgang erfolgt, ohne dass man den
Ausgangspegel der Ultraschallschwingung wesentlich absenken muss,
kann man eine feste und zufriedenstellende Verbindung mit dem Substrat
erreichen. Da es zudem möglich ist, die zulässige
Höhe der Glattheit der Verbindungsoberfläche zu
senken bzw. den geforderten Präzi sionsgrad der Ebenheit, kann
man die Verwaltungskosten für Komponenten beim Fertigungsvorgang
senken bzw. die Ausbeute der hergestellten Komponenten verbessern
und dadurch den Kosteneinsparungseffekt erhöhen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt mindestens einer Ausführungsform der Erfindung
wird eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
einen
Halbleiterchip, der mit einer Hochfrequenzschaltung versehen ist;
einen
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt, der aus organischem Material
besteht und auf dem Halbleiterchip ausgebildet ist, wobei eine äußerste
Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts mit einem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
versehen ist;
einen Höcker, der auf dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
ausgebildet ist; und
eine Verdrahtung, die den Halbleiterchip
elektrisch mit dem Höcker verbindet;
zudem umfassend
ein leitendes Muster, das zwischen der äußersten
Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts und einer der inneren
Schichten des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts ausgebildet ist;
und
eine Verbindung zwischen den Schichten über ein Loch,
das in der einen inneren Schicht so ausgebildet ist, dass es dem
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt gegenüberliegt.
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In
der obigen Anordnung enthält die vom Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
ausgehende Verdrahtung eine zweikanalige Leiterbahn des leitenden
Musters auf der äußersten Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts
und der Verbindung zwischen den Schichten über Löcher,
die gerade unter dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
ausgebildet sind. Wird die Unterbrechung in einem Abschnitt zwischen
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt und dem leitenden
Muster bzw. in einem Abschnitt zwischen dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
und dem Durchgangsloch erzeugt, so kann die Verbindung zum Höcker
trotzdem über den anderen Abschnitt aufrechterhalten werden.
Unterbrechungsfehler treten dadurch nicht so leicht auf.
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Gemäß einem
dritten Aspekt mindestens einer Ausführungsform der Erfindung
wird eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
einen
Halbleiterchip, der mit einer Hochfrequenzschaltung versehen ist;
einen
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt, der aus organischem Material
besteht und auf dem Halbleiterchip ausgebildet ist, wobei eine äußerste
Schicht des Mehr schicht-Verdrahtungsabschnitts mit einem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
versehen ist; und
einen Höcker, der auf dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
ausgebildet ist,
worin:
eine der inneren Schichten mit
einem Durchgangsloch versehen ist, das dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
gegenüberliegt; und
das Durchgangsloch ein nicht durchdringendes
Loch ist, das sich nicht zu einer Oberfläche des Halbleiterchips
erstreckt.
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In
der obigen Anordnung ist das vom Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt
ausgehende Durchgangsloch ein nicht durchdringendes Loch, das sich
nicht zu einer Oberfläche des Halbleiterchips erstreckt.
Dadurch ist es möglich, die Kraft zu verringern, die auf
das Durchgangsloch (nicht durchdringendes Durchgangsloch) in einer
Amplitudenrichtung der Ultraschallschwingung wirkt, und zwar verglichen mit
dem durchgehenden Durchgangsloch, das sich bis zu einer Oberfläche
des Halbleiterchips erstreckt. Dadurch wird eine Unterbrechung des
Durchgangslochs noch unwahrscheinlicher.
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Gemäß einem
vierten Aspekt mindestens einer Ausführungsform der Erfindung
wird ein Radar bereitgestellt, das ein Substrat enthält,
auf dem die obige Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung befestigt ist.
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Bei
diesem Radar ist es möglich, einen zuverlässigen
Verbindungsvorgang zwischen der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
und dem Substrat vorzunehmen, die Verwaltungskosten für
Komponenten im Herstellungsvorgang zu verringern und die Ausbeute
der hergestellten Komponenten zu erhöhen, wodurch die Kosten
weiter sinken. Zusätzlich ist es möglich, ein
Radar bereitzustellen, bei dem die Zuverlässigkeit nach
der Montage nicht abnimmt, und die Abmessungen der Vorrichtung weiter
zu verringern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
genannten Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind anhand einer
ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser
ersichtlich.
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Es
zeigt:
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1(a) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil einer bekannten Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
skizziert ist;
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1(b) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil einer Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
skizziert ist, die mit einem Ultraschall-Bondverfahren auf einem äußeren
Substrat befestigt ist;
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2(a) und 2(b) Skizzen,
die eine Anordnung eines Fahrzeugradars darstellen, in dem eine
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
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3(a) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung
skizziert ist;
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3(b) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
skizziert ist, die mit einem Ultraschall-Bondverfahren an einem äußeren
Substrat befestigt ist;
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4(a) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung skizziert ist;
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4(b) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
skizziert ist, die mit einem Ultraschall-Bondverfahren an einem äußeren
Substrat befestigt ist;
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5(a) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung
skizziert ist;
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5(b) eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
skizziert ist, die mit einem Ultraschall-Bondverfahren an einem äußeren
Substrat befestigt ist;
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6 eine
Teil-Draufsicht der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung gemäß der
dritten Ausführungsform gesehen von einer Anschlussausbildungsfläche
der Vorrichtung; und
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7 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht, in der ein
Teil einer Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform skizziert ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Weiteren wird eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung gemäß beispielhafter
Ausführungsformen der Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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In
den folgenden Ausführungsformen wird die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
der Erfindung in einer Komponente eines Fahrzeugradars verwendet.
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Ein
Fahrzeugradar R, siehe 2(a),
ist eine Vorrichtung, die im Vorderabschnitt eines Fahrzeugs M montiert
ist und ein Millimeterwellensignal in Vorwärtsrichtung
abgibt. Es misst eine reflektierte Welle von einem Objekt, um einen
Abstand zum Objekt oder eine relative Geschwindigkeit gegenüber
dem Objekt zu erfassen. Hier ist beschrieben, dass das Radar R im
Vorderabschnitt des Fahrzeugs M angebracht ist. Die Montageposition
des Radars R ist jedoch nicht auf den Vorderabschnitt des Fahrzeugs eingeschränkt.
Das Radar kann auch im hinteren Abschnitt des Fahrzeugs eingebaut
werden, so dass es ein Millimeterwellensignal in rückwärtiger
Richtung abgibt.
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2(b) zeigt ein Blockdiagramm, in dem ein Teil
des Radars R skizziert ist. Das Radar R enthält eine Sende-
und Empfangsmoduleinheit 50 und einen Hauptkörper 60.
Die Sende- und Empfangsmoduleinheit 50 enthält
mehrere Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtungen 10, die auf
einem äußeren Substrat 20 angeordnet
sind, das ein Kunststoffsubstrat ist, und Antennen 51,
die so ausgebildet sind, dass sie jeweils den Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtungen 10 zugeordnet
sind.
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Jede
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 enthält
eine monolithisch integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC), die Schaltkreise
aufweist, die eine Verbindungsvorrichtung, einen Verstärker,
einen Mischer und einen Transceiver bilden, der zwischen Senden
und Empfang des Millimeterwellensignals umschaltet.
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Der
Hauptkörper 60 enthält: eine Kanalsteuerschaltung 61,
die Sende- und Empfangskanäle kontrolliert; einen Wähler 63,
der ein Bitsignal wählt, das die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 1 ausgibt,
und das gewählte Bitsignal an einem A/D-Umsetzer 62 ausgibt;
eine FFT-Schaltung 64, die eine schnelle Fouriertransformation
des digitalen Bitsignals vornimmt, das der A/D-Umsetzer 62 umgesetzt hat;
einen Speicher 65; und eine CPU 66, die die Einheiten
steuert. Die CPU 66 kann für jeden Empfangskanal
einen Abstand zu einem Objekt berechnen, das eine reflektierte Welle
erzeugt, indem sie das Frequenzspektrum des empfangenen reflektierten
Signals untersucht, das die FFT-Schaltung 64 eingibt.
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Es
wird nun eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 gemäß einer
ersten Ausführungsform beschrieben. 3(a) zeigt
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, in
der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung skizziert ist. 3(b) zeigt eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 skizziert
ist, die mit einem Ultraschall-Bondverfahren an einem äußeren
Substrat 20 befestigt ist. Elemente, die die gleichen Funktionen
haben wie in der bekannten Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 1 in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben.
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Die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 enthält:
einen MMIC-Chip 2, der im Wesentlichen die Form eines rechteckigen
Quaders hat, wobei die horizontalen und vertikalen Längen
ungefähr einige Millimeter betragen; einen Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 13,
der auf einer Elektrodenausbildungsfläche 2a des
MMIC-Chips 2 ausgebildet ist; und einen Höcker 6 (Goldhöcker),
der in der äußersten Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 ausgebildet
ist.
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Der
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 13 enthält:
in Form eines Stapels übereinander liegende Dünnfilmschichten 3a bis 3e,
die aus einem Polyimid-Kunststoffmaterial hergestellt sind; einen
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4, der durch Freilegen
einer Anschluss-Basisleitschicht 5a in der äußersten
Dünnfilmschicht 3a ausgebildet wird; ein leitendes
Muster 5b, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht;
und ein Durchgangsloch 5c, dessen eines Ende mit dem leitenden
Muster 5b verbunden ist und dessen anderes Ende an eine
Elektrode des MMIC-Chips 2 angeschlossen ist. Zudem sind verstärkende
Leitschichten 5d (Verstärkungsmittel) an den Positionen
von inneren Schichten ausgebildet, d. h. auf den Dünnfilmschichten 3c bis 3e (auf Seite
des Höckers 6) des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 gegenüber
des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4.
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Die
Ausbildungsfläche jeder verstärkenden Leitschicht 5d ist
bevorzugt größer als die Fläche des Höckers 6.
Die Dicke einer jeden verstärkenden Leitschicht 5d kann
gleich der Dicke eines anderen leitenden Musters 5b oder
größer als die Dicke eines anderen leitenden Musters 5b sein,
damit der Grad der Verstärkung erhöht wird. Die
Anschluss-Basisleitschicht 5a, das leitende Muster 5b und
die verstärkenden Leitschichten 5d werden ungefähr
2 μm stark durch ein galvanisches Goldbeschichtungsverfahren ausgebildet.
Man kann andere Metalle als Gold verwenden und andere Verfahren
als die galvanische Beschichtung.
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Der
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 wird durch
Beschichten eines Teils der äußersten Schicht
(Dünnfilmschicht 3a) des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13,
der nicht der Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ist,
mit einem Resistfilm und das Ätzen des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 der
Dünnfilmschicht 3a mit einem Ätzmittel hergestellt.
Im Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 wird
vor dem Bonden mit dem äußeren Substrat 20 die
Endfläche der Dünnfilmschicht 3a in runder
schüsselartiger Form vertieft, und der Höcker 6 wird
so ausgebildet, dass er den vertieften Abschnitt 3a' bedeckt.
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Der
Durchmesser des Höckers 6 liegt im Bereich von
40 bis 50 μm, und seine Höhe liegt im Bereich
von 20 bis 30 μm. Der Durchmesser ϕ des Durchgangslochs 5c liegt
im Bereich von einigen μm bis 20 μm und bevorzugt
bei ungefähr 10 μm. Auf der äußersten
Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 sind
etwa 200 Höcker 6 angeordnet.
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In
der Abbildung bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein Kunststoffsubstrat
(als äußeres Substrat bezeichnet), auf dem die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 befestigt ist. Anschlussflecke 21,
die mit den Höckern 6 der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 verbunden
werden müssen, sind an vorbestimmten Positionen des äußeren
Substrats 20 ausgebildet.
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Es
wird nun ein Verfahren zum Herstellen der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 beschrieben.
Die aus einem Polyimid-Kunststoff bestehenden Dünnfilmschichten 3a bis 3e liegen
auf der Elektrodenausbildungsfläche 2a des MMIC-Chips 2 in
Form eines Stapels übereinander. In Ihnen ist eine Hochfrequenzschaltung
in der Anordnung des MMIC-Chips 2 ausgebildet. Im Ausbildungsschritt
der Dünnfilmschichten werden verstärkende Leitschichten 5d an
Positionen gegenüber den Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitten 4 mit
einem galvanischen Goldbeschichtungsverfahren erzeugt. An Positionen,
an denen die Durchgangslöcher 5c entstehen, werden Öffnungen
erzeugt. Die Öffnung wird mit dem galvanischen Gold gefüllt,
damit die Dünnfilmschicht 3b entsteht. Die Anschluss-Basisleitschicht 5a und
das leitende Muster 5b werden durch das galvanische Goldbeschichtungsverfahren
auf der Dünnfilmschicht 3b erzeugt. Darüber
wird die Dünnfilmschicht 3a ausgebildet.
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Daraufhin
wird auf der Dünnfilmschicht 3a als äußerste
Schicht ein Resistfilm erzeugt, und es erfolgt ein Ätzvorgang.
Nun wird ein Teil der Dünnfilmschicht 3a des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 entfernt,
damit die Anschluss-Basisleitschicht 5a zugänglich
ist. Der Höcker 6 wird auf der Anschluss-Basisleitschicht 5a ausgebildet.
Auf diese Weise wird die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 vervollständigt.
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Nun
wird ein verbundener Status nach der Montage der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 auf
dem Substrat 20 beschrieben. Bei der Montage der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 auf dem
Substrat 20 wird zuerst die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 derart
auf dem Substrat 20 angeordnet, dass sich die Höcker 6 der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 auf
den Anschlussflecken 21 des Substrats 20 befinden.
Anschließend werden eine Belastung und eine Ultraschallschwingung
(60 Hz) mit vorbestimmten Bedingungen eingestellt und von der Oberseite
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 angewendet. Nun
wird auf die Höcker 6 gedrückt, und sie
werden durch den Bondvorgang mit den Anschlussflecken 21 auf
eine gewisse Höhe zusammengedrückt (siehe 3(b)).
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Dabei
wirkt eine Kraft, die den vertieften Abschnitt 3a' der
Dünnfilmschicht 3a in die Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 drückt,
und zwar aufgrund der Druckkraft in der Druckrichtung der Höcker 6.
Da in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 die Verstärkungs-Leitschichten 5d am
Ort von inneren Schichten gegenüber dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 des
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 ausgebildet sind,
ist die Verformung der Dünnfilmschichten 3b bis 3e unter
dem Höcker 6 gering, und es ist wenig wahrscheinlich, dass
der vertiefte Abschnitt 3a' in die Anschluss-Basisleitschicht 5a gedrückt
wird. Dadurch wird eine Verformungskraft auf den Bondabschnitt des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 verhindert, und
es treten kaum Unterbrechungen in der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 auf oder
in dem leitenden Muster 5b, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a ausgeht.
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Wird
in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 gemäß der
ersten Ausführungsform die Ultraschallschwingung auf die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung ausgeübt, die mit dem äußeren Substrat 20 zu
verbinden ist, so ist der Mehrschichtabschnitt 3 verstärkt,
und der Verbindungsabschnitt zwischen dem Höcker 6 und
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 verformt
sich kaum. Im Einzelnen ist die verstärkende Leitschicht 5d im
Inneren des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 3 gegenüber
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ausgebildet.
Wird nun die Ultraschallschwingung auf die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung ausgeübt,
die mit dem externen Sub strat 20 zu verbinden ist, so lässt
sich die Verformung des Verbindungsabschnitts zwischen dem Höcker 6 und
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 verringern. D.
h., es wird eine Verformungserscheinung verhindert, bei der der
vertiefte Abschnitt 3a' der Dünnfilmschicht 3a in
die Anschluss-Basisleitschicht 5a gedrückt wird.
Man kann zudem verhindern, dass eine Unterbrechung in der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 entsteht
oder in dem leitenden Muster 5b, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a ausgeht.
-
Da
man den Ausgangspegel der Ultraschallschwingung so einstellen kann,
dass ein Ultraschall-Verbindungsvorgang erfolgt, ohne den Ausgangspegel
der Ultraschallschwingung wesentlich senken zu müssen,
d. h. so, dass man eine zufriedenstellende Verbindungsfestigkeit
erhält, lässt sich eine feste Verbindung mit dem
externen Substrat 20 erzielen. Da man zudem eine weniger
glatte Verbindungsoberfläche zwischen dem äußern
Substrat 20 und der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 zulassen
kann oder einen geringeren Präzisionsgrad bei der Ebenheit,
lassen sich die Verwaltungskosten für Komponenten beim
Fertigungsvorgang senken und die Ausbeute der hergestellten Komponenten lässt
sich verbessern. Hierdurch lassen sich Kosten senken. Man kann zudem
eine Vorrichtung bereitstellen, bei der die Zuverlässigkeit
nach der Montage nicht beeinträchtigt ist, und die Größe
der Sende- und Empfangsmoduleinheit 50 bzw. des Radars
R lässt sich weiter verringern.
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Wird
in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 gemäß der
ersten Ausführungsform die Ultraschallschwingung auf die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung ausgeübt, die mit dem
externen Substrat 20 zu verbinden ist, so ist die Verstärkungs-Leitschicht 5d in
inneren Lagen des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 gegenüber
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ausgebildet,
und zwar als Verstärkungsmittel des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13,
das eine Verformung des Bondabschnitts zwischen dem Höcker 6 und
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 verhindert.
In einer anderen Ausführungsform kann man anstelle des
Ausbildens der Verstärkungs-Leitschicht 5d die
Dünnfilmschichten 3a bis 3e aus einem
Material herstellen, das die Härte der Dünnfilmschichten 3a bis 3e (oder
zumindest der Dünnfilmschicht 3a) des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 erhöht,
d. h. einem Material, in dem ein anorganischer Stoff (anorganisches
Füllmaterial, etwa Silika oder Aluminiumoxid) dem organischen
Material (beispielsweise Polyimid-Kunststoff) beigemischt ist. Dadurch
bildet sich eine Schichtstruktur, in der kleine Partikel des anorganischen
Materials gleichförmig im Dünnfilm verteilt sind.
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Mit
Hilfe dieser Struktur kann man die Härte der Dünnfilmschichten 3a bis 3e erhöhen.
Somit wird auch dann, wenn die Kraft, die den vertieften Abschnitt 3a' der
Dünnfilmschicht 3a in die Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 drückt,
und zwar während des Ultraschall-Verbindungsvorgangs aufgrund der
Presskraft in der Druckrichtung des Höckers 6, wegen
der hohen Härte der Dünnfilmschicht 3a kaum eine
Verformung bewirken. Da der vertiefte Abschnitt 3a' nahezu
nicht in die Anschluss-Basisleitschicht 5a gedrückt
wird, erhält man im Wesentlichen den gleichen Vorteil wie
bei der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10.
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In
einer anderen Ausführungsform kann man die Dünnfilmschichten 3a bis 3e (oder
zumindest die Dünnfilmschicht 3a) des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 aus
einem Material ausbilden, das ein aushärtbares Material
enthält, beispielsweise einen Epoxidkunststoff. Da man
hierdurch eine höhere Härte der Dünnfilmschichten 3a bis 3e als
bei Dünnfilmschichten aus Polyimid erreichen kann, erhält
man im Wesentlichen den gleichen Vorteil wie bei der beschriebenen
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10.
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In
einer anderen Ausführungsform kann man wie bei der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 die
Verstärkungs-Leitschicht 5d an inneren Positionen
des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 gegenüber
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ausbilden,
und man kann die Dünnfilmschichten 3a bis 3e (oder
mindestens die Dünnfilmschicht 3a) des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 aus
einem Material ausbilden, in dem der anorganische Stoff (anorganisches
Füllmaterial, etwa Silika oder Aluminiumoxid) dem organischen
Material beigemischt ist, oder aus einem Material, das das aushärtbare
Material als organisches Material enthält. Mit dieser Anordnung
kann man die Verstärkungswirkung des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 weiter
erhöhen.
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Es
wird nun eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 4(a) zeigt eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung skizziert ist. 4(b) zeigt
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, in
der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung skizziert ist,
die mit einem Ultraschall-Bondverfahren an einem äußeren
Substrat befestigt ist. Elemente, die die gleichen Funktionen haben
wie in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrich tung 10 in 3 werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet
und nicht nochmals beschrieben.
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Wird
in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 gemäß der
ersten Ausführungsform die Ultraschallschwingung auf die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung ausgeübt, die mit dem äußeren Substrat 20 zu
verbinden ist, so ist die Verstärkungs-Leitschicht 5d an
einer inneren Position des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13 gegenüber dem
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ausgebildet,
so dass Verformungen des Bondabschnitts zwischen dem Höcker 6 und
dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 nahezu
nicht auftreten. Wird dagegen in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A gemäß der
zweiten Ausführungsform die Ultraschallschwingung auf die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung ausgeübt, die mit dem äußeren
Substrat 20 zu verbinden ist, so ist die Dicke der Anschluss-Basisleitschicht 5e,
die den Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 bildet,
größer als die Dicke der anderen leitenden Muster,
die in der inneren Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13A ausgebildet
sind. Somit ist es unwahrscheinlich, dass eine Verformung des Bondabschnitts
zwischen dem Höcker 6 und dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 auftritt.
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Die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A enthält
einen MMIC-Chip 2, einen Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 13A,
der auf einer Elektrodenausbildungsfläche 2a des
MMIC-Chips 2 ausgebildet ist, und einen Höcker 6 (Goldhöcker),
der in der äußersten Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13A ausgebildet
ist.
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Der
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 13A enthält
Dünnfilmschichten 3a bis 3e aus Polyimid-Kunststoffmaterial,
die in Form eines Stapels übereinander liegen, einen Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4,
der dadurch gebildet wird, dass man eine Anschluss-Basisleitschicht 5e in
der äußersten Dünnfilmschicht 3a freilegt,
ein leitendes Muster 5f, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5e des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht,
und ein Durchgangsloch 5c, dessen eines Ende mit dem leitenden
Muster 5f und dessen anderes Ende mit einer Elektrode des
MMIC-Chips 2 verbunden ist.
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Die
Anschluss-Basisleitschicht 5e und das leitende Muster 5f,
aus denen der Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 besteht,
sind um den Faktor 1,5 bis 2 dicker als das leitende Muster 5g, das
in der inneren Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13A ausgebildet
ist. Die Anschluss-Basisleitschicht 5e, das leitende Muster 5f, das
durchgehende Durchgangsloch 5c und das leitende Muster 5g kann
man beispielsweise durch ein Gold-Galvanikverfahren ausbilden. Man
kann auch ein anderes Metall oder ein anderes Verfahren verwenden.
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Es
wird nun ein Verfahren zum Herstellen der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A beschrieben.
Die aus Polyimid-Kunststoff hergestellten Dünnfilmschichten 3a bis 3e werden
auf der Elektrodenausbildungsfläche 2a des MMIC-Chips 2 in
Form eines Stapels übereinander erzeugt, wodurch auf dem MMIC-Chip 2 nacheinander
eine Hochfrequenzschaltung ausgebildet wird. Im Schritt, in dem
die Dünnfilmschichten hergestellt werden, werden die leitenden
Muster 5g in den inneren Schichten mit dem Gold-Galvanikverfahren
ausgebildet. An den Positionen der Durchgangslöcher 5c werden Öffnungen
ausgebildet. Die Öffnungen werden mit dem abgeschiedenen
Gold gefüllt, damit die Dünnfilmschicht 3b,
die Anschluss-Basisleitschicht 5e und das leitende Muster 5f auf
der Dünnfilmschicht 3b mit dem Gold-Galvanikverfahren
so ausgebildet werden, dass sie dicker sind als die leitenden Muster 5g in
den inneren Schichten. Obenauf wird die Dünnfilmschicht 3a ausgebildet.
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Anschließend
wird auf der Dünnfilmschicht 3a als der äußersten
Schicht ein Resistfilm erzeugt, und es erfolgt ein Ätzvorgang.
Nun wird ein Teil der Dünnfilmschicht 3a des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 entfernt,
damit die Anschluss-Basisleitschicht 5e zugänglich
ist. Der Höcker 6 wird auf der Anschluss-Basisleitschicht 5e ausgebildet.
Auf diese Weise wird die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A vervollständigt.
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Nun
wird ein verbundener Status nach der Montage der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A auf
dem Substrat 20 beschrieben. Bei der Montage der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A auf
dem Substrat 20 wird zuerst die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A derart
auf dem Substrat 20 angeordnet, dass sich die Höcker 6 der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A auf
den Anschlussflecken 21 des Substrats 20 befinden.
Anschließend werden eine Belastung und eine Ultraschallschwingung
mit vorbestimmten Bedingungen eingestellt und von der Oberseite
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A angewendet.
Nun wird auf die Höcker 6 gedrückt, und
sie werden durch den Bondvorgang mit den Anschlussflecken 21 auf eine
gewisse Höhe zusammengedrückt (siehe 4(b)).
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Dabei
wirkt eine Kraft, die den vertieften Abschnitt 3a' der
Dünnfilmschicht 3a in die Anschluss-Basisleitschicht 5e des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 drückt,
aufgrund der Druckkraft in der Druckrichtung der Höcker 6.
Da in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A die Anschluss-Basisleitschicht 5e und
das leitende Muster 5f um den Faktor 1,5 bis 2 dicker sind
als das leitende Muster 5g in den inneren Schichten, werden die
Anschluss-Basisleitschicht 5e bzw. das leitende Muster 5f in
der Umgebung des vertieften Abschnitts 3a' nahezu nicht
verformt, und der vertiefte Abschnitt 3a' wird nahezu nicht
in die Anschluss-Basisleitschicht 5e gedrückt.
Dadurch wird eine Verformung des Bandabschnitts der Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 unterdrückt,
und es ist wenig wahrscheinlich, dass eine Unterbrechung in der
Anschluss-Basisleitschicht 5e des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 auftritt
bzw. in dem leitenden Muster 5f, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5e ausgeht.
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In
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A gemäß der
zweiten Ausführungsform ist die Anschluss-Basisleitschicht 5e,
die den Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 bildet,
bzw. das leitende Muster 5f, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5e ausgeht,
um den Faktor 1,5 bis 2 dicker als das leitende Muster 5g,
das in der inneren Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13A ausgebildet
ist. Wird nun die Ultraschallschwingung auf die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
ausgeübt, die mit dem externen Substrat 20 zu
verbinden ist, so lässt sich die Verformung des Verbindungsabschnitts zwischen
dem Höcker 6 und dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 verringern.
D. h., man kann verhindern, dass der vertiefte Abschnitt 3a' der Dünnfilmschicht 3a verformt
und in die Anschluss-Basisleitschicht 5e gedrückt
wird. Zudem kann man die Erscheinung verhindern, dass eine Unterbrechung
im leitenden Muster 5f erzeugt wird, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5e des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht.
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In
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A gemäß der
zweiten Ausführungsform sind die Anschluss-Basisleitschicht 5e,
die den Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 bildet,
und das leitende Muster 5f, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5e ausgeht,
dicker als das leitende Muster 5g, das in der inneren Schicht
des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13A ausgebildet
ist. Man kann jedoch in einer anderen Ausführungsform anstatt
einfach die Dicke der Anschluss-Basisleitschicht oder des leitenden
Musters, das von der Anschluss-Basisleitschicht ausgeht, zu erhöhen,
eine leitende Schicht (d. h. eine Metallsperrschicht), die aus einem
metallischen Material besteht (z. B. Ni, Ti und W), das eine höhere Härte
hat als die Anschluss-Basisleitschicht oder das leitende Muster,
auf der Anschluss-Basisleitschicht ausbilden, die den Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 bildet,
oder auf dem leitenden Muster (Muster des abgeschiedenen Golds),
das von der Anschluss-Basisleitschicht ausgeht. Mit dieser Struktur kann
man die gleichen Vorteile erlangen wie mit der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10A.
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Es
wird nun eine Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 5(a) zeigt eine teilweise vergrößerte
Schnittansicht, in der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung
gemäß der dritten Ausführungsform der
Erfindung skizziert ist. 5(b) zeigt
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, in
der ein Teil der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung skizziert ist,
die mit einem Ultraschall-Bondverfahren an einem äußeren
Substrat befestigt ist. Elemente, die die gleichen Funktionen haben
wie in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 in 3 werden mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und nicht nochmals beschrieben.
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In
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10 gemäß der
ersten Ausführungsform enthält die von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgehende Verdrahtung
nur das leitende Muster 5b. In der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B gemäß der
dritten Ausführungsform enthält die von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgehende
Verdrahtung jedoch das leitende Muster 5b, das in der äußersten
Schicht ausgebildet ist, und ein Durchgangsloch 5h, das
in der Dünnfilmschicht 3b ausgebildet ist und
gerade unter dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 beginnt,
und die Erstreckungsrichtung des leitenden Musters 5b ist
im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Ultraschallschwingung eingestellt,
die während des Bondens auf das externe Substrat 20 ausgeübt
wird.
-
Die
Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B enthält
einen MMIC-Chip 2, einen Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 13B,
der auf der Elektrodenausbildungsfläche 2a des
MMIC-Chips 2 ausgebildet ist, und einen Höcker 6 (Goldhöcker),
der auf der äußersten Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13B ausgebildet
ist.
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Der
Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitt 13B enthält
aus Polyimid-Kunststoffmaterial ausgebildete Dünnfilmschichten 3a bis 3e,
die in Form eines Stapels übereinander liegen, einen Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4,
der dadurch gebildet wird, dass man eine Anschluss-Basisleitschicht 5a in der äußersten
Dünnfilmschicht 3a freilegt, ein leitendes Muster 5b,
das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht,
ein Durchgangsloch 5i, dessen eines Ende mit dem leitenden
Muster 5b verbunden ist und die Dünnfilmschichten 3b bis 3d durchdringt,
ein Durchgangsloch 5j, das die Dünnfilmschicht 3e durchdringt,
ein leitendes Muster 5k, das auf der Dünnfilmschicht 3e mit
dem Durchgangsloch 5i und dem Durchgangsloch 5j verbunden
ist, ein Durchgangsloch 5h, das die Dünnfilmschicht 3b von
der Anschluss-Basisleitschicht 5a gerade unter dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 durchdringt, und
ein leitendes Muster 5l, das auf der Dünnfilmschicht 3c das
Durchgangsloch 5h und das Durchgangsloch 5i verbindet.
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Die
Anschluss-Basisleitschicht 5a, die leitenden Muster 5b, 5l und 5k und
die Durchgangslöcher 5i, 5h und 5j können
mit dem galvanischen Goldbeschichtungsverfahren hergestellt werden.
Man kann ein anderes Metall oder ein anderes Verfahren einsetzen.
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Wie
man der Teildraufsicht gesehen von der Ausbildungsfläche
des Höckers 6 in 6 entnehmen
kann, ist die Erstreckungsrichtung des leitenden Musters 5b in
der äußersten Schicht des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13B,
das von dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ausgeht, im
Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Ultraschallschwingung eingestellt,
die durch einen Pfeil in der Abbildung bezeichnet ist.
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Es
wird nun ein Verfahren zum Herstellen der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B beschrieben.
Die aus Polyimid-Kunststoff hergestellten Dünnfilmschichten 3b bis 3e werden
nacheinander in Form eines Stapels auf der Elektrodenausbildungsfläche 2a des
MMIC-Chips 2 erzeugt. Im Schritt des Ausbildens der Dünnfilmschichten
werden Öffnungen an Positionen erzeugt, an denen die Durchgangslöcher 5i, 5h und 5j ausgebildet
sind. Die Öffnungen werden mit dem abgeschiedenen Gold
gefüllt. Die leitenden Muster 5l und 5k werden
mit dem galvanischen Goldabscheidungsverfahren erzeugt, damit die
Dünnfilmschicht 3b, die Anschluss-Basisleitschicht 5a und das
leitende Muster 5b auf der Dünnfilmschicht 3b mit
dem galvanischen Goldabscheidungsverfahren hergestellt werden. Darauf
wird die Dünnfilmschicht 3a ausgebildet.
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Anschließend
wird auf der Dünnfilmschicht 3a als der äußersten
Schicht ein Resistfilm erzeugt, und es erfolgt ein Ätzvorgang.
Nun wird ein Teil der Dünnfilmschicht 3a des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 entfernt,
damit die Anschluss-Basisleit schicht 5a zugänglich
ist. Der Höcker 6 wird auf der Anschluss-Basisleitschicht 5a ausgebildet.
Auf diese Weise wird die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B vervollständigt.
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Nun
wird ein verbundener Status nach der Montage der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B auf
dem Substrat 20 beschrieben. Bei der Montage der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B auf
dem Substrat 20 wird zuerst die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B derart
auf dem Substrat 20 angeordnet, dass sich die Höcker 6 der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B auf
den Anschlussflecken 21 des Substrats 20 befinden.
Anschließend werden eine Belastung und eine Ultraschallschwingung
mit vorbestimmten Bedingungen eingestellt und von der Oberseite
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B angewendet.
Nun wird auf die Höcker 6 gedrückt, und
sie werden durch den Bondvorgang mit den Anschlussflecken 21 auf eine
gewisse Höhe zusammengedrückt (siehe 5(b)).
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Dabei
wirkt eine Kraft, die den vertieften Abschnitt 3a' der
Dünnfilmschicht 3a in die Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 drückt,
aufgrund der Druckkraft in der Druckrichtung der Höcker 6.
Da in der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B die Richtung
des leitenden Musters 5b, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a ausgeht,
im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Ultraschallschwingung
eingestellt ist (siehe 6), wird der Verbindungsabschnitt
zwischen der Anschluss-Basisleitschicht 5a und dem leitenden
Muster 5b in der Umgebung des vertieften Abschnitts 3a' nicht
verformt, und der vertiefte Abschnitt 3a' wird nahezu nicht
in die Anschluss-Basisleitschicht 5a gedrückt.
Dadurch ist es wenig wahrscheinlich, dass in dem leitenden Muster 5b,
das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht,
eine Unterbrechung entsteht.
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Da
das Durchgangsloch 5h, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a ausgeht,
ein Durchgangsloch (nicht durchgehendes Durchgangsloch) ist, das
nur die Dünnfilmschicht 3b durchdringt, kann die
Kraft, die in Amplitudenrichtung der Ultraschallschwingung wirkt,
in den darüber liegenden Dünnfilmschichten 3c bis 3e verteilt
werden. Dadurch ist es wenig wahrscheinlich, dass zwischen der Anschluss-Basisleitschicht 5a und
dem Durchgangsloch 5h eine Unterbrechung entsteht.
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In
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B gemäß der
dritten Ausführungsform ist die von dem Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitt 4 ausgehende
Verdrahtung eine zweikanalige Leitung, die das leitende Muster 5b und
das Durchgangsloch 5h enthält. Damit kann auch
dann, wenn eine Unterbrechung in einem Abschnitt zwischen der Anschluss-Basisleitschicht 5a und
dem leitenden Muster 5b oder einem Abschnitt zwischen der
Anschluss-Basisleitschicht 5a und dem Durchgangsloch 5h erzeugt
wird, die Verbindung zum Höcker 6 durch den anderen
Abschnitt aufrechterhalten werden, so dass ein Unterbrechungsschaden
wenig wahrscheinlich ist.
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Da
die Richtung des leitenden Musters 5b des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13B,
das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht,
im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Ultraschallschwingung
eingestellt ist, die beim Bonden mit dem externen Substrat 20 ausgeübt
wird, kann man die Belastung, die zwischen der Anschluss-Basisleitschicht 5a und
dem leitenden Muster 5b ausgeübt wird, dadurch
verringern, dass das leitende Muster 5b in einer Position
angeordnet wird, in der eine von der Ultraschallschwingung herrührende
Belastung nahezu nicht auftritt, und dadurch eine Unterbrechung
noch unwahrscheinlicher machen.
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Gestaltet
man das Durchgangsloch 5h, das von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgeht,
mit Hilfe des nicht durchgehenden Durchgangslochs, das sich nicht
von der Anschluss-Basisleitschicht 5a zum MMIC-Chip 2 erstreckt,
so kann man die Kraft verringern, die in der Richtung der Ultraschallschwingung
auf das Durchgangsloch 5h wirkt, und zwar verglichen mit
dem durchgehenden Durchgangsloch, das sich zum MMIC-Chip 2 erstreckt.
Dadurch wird es noch unwahrscheinlicher, dass sich das Durchgangsloch 5h ablöst.
-
In
der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10B gemäß der
dritten Ausführungsform ist die von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgehende
Verdrahtung in zwei Leiterbahnen unterteilt, nämlich das
leitende Muster 5b in der äußersten Schicht
des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13B und das Durchgangsloch 5h,
das in der Dünnfilmschicht 3b des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts 13B ausgebildet
ist. In einer Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtung 10C gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung, siehe 7,
kann jedoch die von der Anschluss-Basisleitschicht 5a des
Anschlusshöcker-Ausbildungsabschnitts 4 ausgehende
Verdrahtung ein einkanaliges Durchgangsloch 5m enthalten, das
von einer Position gerade unter der Anschluss-Basisleitschicht 5a ausgeht,
sich jedoch nicht zur Dünnfilmschicht 3e erstreckt,
die auf der Elektrodenausbildungsfläche des MMIC-Chips 2 ausge bildet
ist. Da sich in dieser Anordnung das Durchgangsloch 5m nicht
bis zur Dünnfilmschicht 3e erstreckt, kann man
die Kraft verringern, die in der Richtung der Ultraschallschwingung
wirkt, und zwar verglichen mit dem durchgehenden Durchgangsloch, das
sich zum MMIC-Chip 2 erstreckt. Dadurch wird es noch unwahrscheinlicher,
dass sich das Durchgangsloch 5m ablöst.
-
Man
kann die Merkmale der Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtungen der ersten
bis dritten Ausführungsform und die Hochfrequenz-Schaltungsvorrichtungen
der oben genannten weiteren Ausführungsformen miteinander
kombinieren. Mit Hilfe dieser Kombinationen lassen sich die Vorteile
weiter erhöhen.
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In
der ersten bis dritten Ausführungsform ist beschrieben,
dass die Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitte 13, 13A und 13B fünf
Dünnfilmschichten 3a bis 3e enthalten.
Die Anzahl der Dünnfilmschichten des Mehrschicht-Verdrahtungsabschnitts
kann jedoch auch vier oder weniger betragen, oder es können
sechs Schichten oder mehr vorhanden sein. Die Dünnfilmschichten
können aus einem anderen organischen Material als Polyimid
hergestellt werden.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezug auf besondere bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben und dargestellt ist, sind für Fachleute diverse
Abwandlungen und Veränderungen an diesen Lehren offensichtlich.
Diese offenkundigen Abwandlungen und Veränderungen werden
als in den Bereich der Erfindung fallend betrachtet, der in den
beigefügten Ansprüchen bestimmt ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-148989 [0001]
- - JP 3129288 [0018]
- - JP 2003-332517 A [0018]