DE102009014068A1 - Kompaktes, hochintegriertes elektrisches Modul mit Verschaltung aus BAW-Filter und Symmetrierschaltung und Herstellungsverfahren - Google Patents

Kompaktes, hochintegriertes elektrisches Modul mit Verschaltung aus BAW-Filter und Symmetrierschaltung und Herstellungsverfahren Download PDF

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Abstract

Es wird ein hochintegriertes elektrisches Modul angegeben, das eine Filterschaltung und eine Symmetrierschaltung umfasst. Der Platzbedarf ist dadurch reduziert, dass Schaltungskomponenten der Symmetrierschaltung zumindest teilweise auf einer Innenseite des Gehäuses der Filterschaltung angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft hochintegrierte elektrische Module, in denen mit akustischen Volumenwellen arbeitende BAW-Resonatoren (BAW = Bulk Acoustic Wave) als Teil einer Filterschaltung verschaltet sind. Ferner umfassen die Module Schaltungselemente zur Konversion von Gleichtakt- und Gegentaktsignalen. Die Erfindung betrifft also eine Verschaltung aus einem BAW-Filter mit und einer sog. Symmetrierschaltung.
  • Zur Verminderung der Einkopplung von Störsignalen, z. B. in HF-Schaltungen (Hochfrequenzschaltungen), werden Signale führende Pfade als sog. „balanced” geführte Signalleitungen ausgeführt. Balanced geführte Gegentaktleitungen bedeuten einen erhöhten Schaltaufwand; sie sind jedoch weniger anfällig für Gleichtaktstörungen und werden deshalb zur Signalführung in HF-Schaltungen – z. B. in mobilen Kommunikationsgeräten – bevorzugt. Statt des Begriffs „balanced” geführte Signalleitungen wird synonym auch der Begriff „symmetrisch” geführte Signalleitung benutzt. „Unbalanced” geführte Signalleitungen sind entsprechend „asymmetrisch” geführte Signalleitungen.
  • Antennen von mobilen Kommunikationsgeräten liefern im Allgemeinen ein Gleichtaktsignal. Deshalb ist eine Symmetrierschaltung (auch: Balun = balanced/unbalanced converter) erforderlich, um das Gleichtaktsignal in ein Gegentaktsignal für Gegentaktleitungen zu konvertieren. Ferner ist eine Filterschaltung erforderlich, um störende Frequenzen in Fre quenzbereichen – z. B. außerhalb eines betreffenden Passbands – zu unterdrücken.
  • Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Bauelemente (SAW-Bauelemente, SAW = Surface Acoustic Wave) können eine gute Filtercharakteristik sowie eine intrinsische Balun-Funktionalität zur Verfügung stellen. Die Technologie der SAW-Bauelemente ist jedoch bezüglich der maximalen Arbeitsfrequenz und bezüglich der bereitzustellenden Bandbreite eingeschränkt. Ferner benötigen SAW-Bauelemente stets ein einkristallines piezoelektrisches Substrat, welches teuer und aufwändig herzustellen ist.
  • BAW-Resonatoren sind besser zur Verwendung bei höheren Frequenzen geeignet und lassen sich aufgrund ihrer Herstellungsweise besser in auf Silizium basierende externe Schaltungsumgebungen integrieren. Während sich Strukturen von gekoppelten BAW Resonatoren (z. B. in SCF = Stacked Crystal Filter) prinzipiell eignen, Filter mit intrinsischer Balun-Funktionalität auszubilden, besteht das Problem, dass die Schichtdickenabhängigkeit der Resonanzfrequenz zu beachten ist und die notwendige Resonatorgüte erreicht werden sollte. Besonders SCF-Strukturen reagieren empfindlich auf Dickenschwankungen wie sie bei der Abscheidung der piezoelektrischen Schichten auftreten. Solche Schwankungen beeinträchtigen dann die Güte der gesamten Filterschaltung.
  • Die Patentschrift US 7,196,596 B2 beschreibt FBAR-Filter (thin Film Bulk Acoustic Resonator Filter) mit einem unbalanced geführten Signaleingang und mit einem balanced geführten Signalausgang. Entsprechende Filterschaltungen umfassen FBAR-Resonatoren sowie damit verschaltete Schaltkreise eines Baluns. Ein Balun umfasst passive Schaltungskomponenten wie z. B. gekoppelte Transmissionsleitungen oder kapazitive oder induktive Elemente, wobei die passiven Schaltungskomponenten in Metallisierungsschichten zwischen dielektrischen Schichten angeordnet sind. Der Schichtstapel aus Metallisierungsschichten und dielektrischen Schichten, in denen die Balun-Funktionalität integriert ist, ist auf einem Substrat neben dem Stapel, in dem die Elektroden und Piezoschichten der FBAR-Resonatoren enthalten sind, angeordnet. Der Schichtstapel des Baluns kann während der gleichen Prozessschritte hergestellt werden wie die Schichten der hermetischen Abdeckung der FBAR-Resonatoren.
  • Die Miniaturisierung elektrischer Bauelemente ist nach wie vor die wichtigste Forderung, vor allem aus der Mobilfunkbranche, um Endgeräte noch weiter verkleinern, vor allem aber mit zusätzlichen Funktionen ausstatten zu können. Neben der Anforderung an einen geringen Platzbedarf ist es ein Anliegen der Hersteller elektrischer Bauelemente, beim Herstellungsprozess einen möglichst hohen Prozentsatz an funktionierenden Modulen, d. h. einen möglichst geringen Prozentsatz an Ausschuss, zu erzielen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein BAW-Bauelement mit Balun-Funktionalität mit hoher Resonatorgüte und geringem Platzbedarf anzugeben, das mit einer geringeren Ausschussrate produziert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hoch integriertes elektrisches Modul nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Verfahren zur Herstellung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Modul umfasst ein Substrat mit einer Oberseite und einen Deckel, der oberhalb der Oberseite des Substrats angeordnet ist, und der eine zum Substrat weisende Unterseite aufweist. Das Modul umfasst ferner einen auf der Oberseite des Substrats angeordneten Schichtaufbau, der einen BAW-Resonator und eine Filterschaltung umfasst, wobei der BAW-Resonator in der Filterschaltung verschaltet ist. Im dem den BAW-Resonator umfassenden Schichtaufbau ist eine Piezoschicht zwischen zwei Elektrodenschichten angeordnet. Außerdem umfasst das Modul eine Symmetrierschaltung, die eine Verschaltung aus kapazitiven und induktiven Elementen umfasst und die in Serie mit der Filterschaltung verschaltet ist. Das Substrat und der Deckel sind Teile eines den Schichtaufbau des BAW-Resonators umschließenden Gehäuses, dessen Innenseite zumindest teilweise durch die Oberseite des Substrats und die Unterseite des Deckels gebildet sind. Dabei ist mindestens ein Schaltungselement der Symmetrierschaltung zumindest teilweise auf einer Innenseite des Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse umschließt den Schichtaufbau vorzugsweise dicht. Zur Innenseite gehören neben der Oberseite des Substrats und der Unterseite des Deckels auch die inneren Seitenflächen des einen oder mehreren Abstandshalter als Seitenwände, die seitlich des Schichtsaufbaus zwischen Deckel und Substrat angeordnet sind und den Deckel relativ zum Substrat in einem definierten Abstand fixieren.
  • Ein solches elektrisches Modul weist einen höheren Integrationsgrad als bekannte Module auf, da ein Gehäuse, das den BAW-Resonator beherbergt, auch mindestens eines der Schaltelemente der Symmetrierschaltung aufnimmt. Insbesondere solche Teile der Symmetrierschaltung, welche empfindlich auf äußere Umwelteinflüsse reagieren und eines Schutzes vor schädlichen. Einflüssen bedürfen, können auf diese Weise in einem herme tisch abgedichteten Gehäuse untergebracht sein. Der Platzbedarf für Schaltungselemente der Symmetrierschaltung außerhalb des Gehäuses ist damit reduziert, insbesondere entfällt dadurch die Notwendigkeit zur zusätzlichen hermetischen Versiegelung der empfindlichen Elemente der Symmetrierschaltung, da diese im Gehäuse des Resonators mit untergebracht sind.
  • Dadurch, dass zumindest ein Schaltungselement der Symmetrierschaltung auf einer Innenseite des Gehäuse angeordnet ist, ist der Platzbedarf der Gesamtschaltung vermindert. Trotzdem können der Resonatorstapel, d. h. der Schichtaufbau, in dem der Resonator angeordnet ist, und das betreffende Schaltungselement jeweils unabhängig voneinander hergestellt oder auf Funktionsfähigkeit getestet werden. Z. B. bevor der Deckel mit dem Schaltungselement und der Stapel des BAW-Resonators zu einem Bauelement zusammengefügt werden, wenn das Schaltungselement auf der Innenseite des Deckels angeordnet ist. Tritt beispielsweise der Fall ein, dass der Resonatorstapel die gewünschten Spezifikationen erfüllt, das Schaltungselement jedoch nicht eine gewünschte Güte aufweist, so stellt der Resonator keinen Ausschuss dar; das defekte Schaltelement muss lediglich durch ein funktionierendes Schaltelement ausgetauscht werden. Umgekehrt kann das Schaltungselement – z. B. am Deckel oder einer anderen Innenfläche des Gehäuses – behalten werden, wenn der Resonatorstapel fehlerhaft ist. Ein entsprechendes Modul weist also einen geringen Platzbedarf auf und ermöglicht einen verringerten Ausschuss bei der Herstellung.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein kapazitives Element der Symmetrierschaltung innerhalb des Gehäuses auf der Oberseite des Substrats angeordnet. Das kapazitive Element kann dabei beispielsweise neben dem Schichtaufbau, in dem der BAW-Resonator integriert ist, angeordnet sein. Das Kapazitive Element kann auch in einem Schichtaufbau enthalten sein, der auf dem Schichtaufbau, in dem der BAW-Resonator enthalten ist, angeordnet sein. Ferner kann das kapazitive Element auch im gleichen Schichtaufbau wie der BAW-Resonator integriert sein.
  • Ein kapazitives Element kann allerdings auch analer Unterseite des Deckels angeordnet sein. Jedoch ist es besonders bevorzugt, wenn ein BAW-Resonator der Filterschaltung als kapazitives Element der Symmetrierschaltung verschaltet ist. Dann nämlich ist das kapazitive Element Teil des Schichtstapels der BAW-Resonatoren. Dabei kann, es akustisch an die anderen Resonatoren des Schichtstapels gekoppelt sein, muss aber nicht.
  • Bevorzugt ist es auch, wenn ein induktives Element der Symmetrierschaltung innerhalb des Gehäuses – z. B. an der Unterseite des Deckels – angeordnet ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel, sind alle Elemente der Symmetrierschaltung innerhalb des Gehäuses angeordnet.
  • Als Materialien für das Substrat kommen anorganische Materialien wie LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics), HTCC (High Temperature Cofired Ceramics), Silizium oder Glas in Frage. Alternativ kommen auch organische Materialien wie Laminat oder BT (Bismalein-Triazin-Harz) in Frage. Das Substrat kann aus einem dieser Materialien bestehen. Es kann aber auch aus einer Kombination verschiedener Materialien bestehen und eines der oben genannten Materialien umfassen.
  • Als Material für den Deckel kommen die anorganischen Materialien LTCC, HTCC, Silizium, Lithiumtantalat LiTaO3 oder Lithiumniobat LiNiO3 in Frage. Auch organische Materialien wie Laminat und BT stellen mögliche Deckelmaterialien dar. Der Deckel kann aus einem dieser Materialien bestehen. Er kann aber auch aus einer Kombination verschiedener Materialien bestehen und eines der oben genannten Materialien neben anderen nicht genannten. Materialien umfassen.
  • Der Deckel des Bauelements kann aus einem piezoelektrisch aktiven Material – z. B. Lithiumtantalat oder Lithiumniobat – bestehen. Das ist vorteilhaft, wenn der Deckel Interdigitalstrukturen einer mit akustischen Oberflächenwellen oder mit geführten akustischen Oberflächenwellen arbeiten Symmetrierschaltung umfasst. Wie bereits eingangs genannt, eignen sich SAW-Filterschaltungen auch zur Bereitstellung einer Balun-Funktionalität. Mit einer – wie hier vorgeschlagen – Kombination eines BAW-Filters mit einem in SAW-Technik ausgeführten Balun werden die Vorteile beider Technologien genutzt, um ein Bauelement mit geringem Platzbedarf und einer guten Filter- und Balun-Funktionalität zu vereinen. Der Schichtstapel der BAW-Filter kann dabei problemlos in eine Siliziumtechnologie-Umgebung integriert werden, während die Anordnung der Interdigitalstrukturen des SAW-Baluns im Hinblick auf die Balun-Funktionalität optimiert werden kann, ohne dass die SAW-Strukturen bezüglich einer Filterwirkung optimiert werden müssten. Insbesondere sind die empfindlichen SAW-Strukturen durch das Gehäuse gegen schädliche Umwelteinflüsse geschützt. Neben rein mit akustischen Oberflächenwellen (SAW) arbeitenden Symmetrierschaltungen kommen auch solche mit GBAW-Strukturen in Betracht, die mit geführten Volumenwellen (GBAW Guided Bulk Acoustic Wave) arbeiten.
  • Die Filterschaltung kann sowohl eine Laddertype-Filterschaltung aus BAW-Resonatoren als auch eine Latticetype-Filterschaltung aus BAW-Resonatoren umfassen. Die Filterschaltung kann außerdem teilweise in Laddertype-Struktur ausgeführt sein und teilweise in Latticetype-Struktur ausgeführt sein.
  • Die BAW-Filterschaltung und die Balun-Schaltung (= Symmetrierschaltung) sind im vorliegenden Modul in Serie geschaltet. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Filterschaltung balanced ausgeführt ist und die Balun-Schaltung einen unbalanced geführten Signalport – z. B. einen Signaleingang – und einen balanced geführten Signalport – z. B. einen Signalausgang –, der mit der Filterschaltung verschaltet ist, hat. Die Filterschaltung ist also über symmetrisch geführte Signalleitungen mit der Symmetrierschaltung verschaltet.
  • Ist hingegen die Filterschaltung zwischen der Antenne und der Symmetrierschaltung verschaltet, so ist es vorteilhaft, wenn die Filterschaltung über eine unbalanced geführt Signalleitung mit der Symmetrierschaltung verschaltet ist.
  • Die Symmetrierschaltung umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zweig, welche über einen Knotenpunkt miteinander verschaltet sind. Im zweiten Zweig ist ein serielles kapazitives Element verschaltet, und ein induktives Element verschaltet den zweiten Zweig mit Masse. Im dritten Zweig ist ein serielles induktives Element verschaltet, und ein kapazitives Element verschaltet den dritten Zweig mit Masse. Der erste Zweig kann dadurch einen unsymmetrisch geführten Signalport als Signaleingang darstellen, während der zweite und dritte Zweig einen symmetrisch geführten Signalport als Signalausgang darstellen. Umgekehrt können auch der zweite und dritte Zweig einen symmetrisch geführten Signaleingang darstellen, während der erste Zweig einen unsymmetrisch geführten Signalausgang darstellt.
  • Ferner ist es bevorzugt, wenn die Filterschaltung in einem mit Masse verschalteten Querzweig mindestens einen Parallelresonator umfasst und die Filterschaltung mindestens einen Serienresonator umfasst, der einen Serienzweig mit der Symmetrierschaltung verschaltet.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Symmetrierschaltung einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zweig, wobei im zweiten Zweig ein serieller, mit akustischen Wellen arbeitender Resonator verschaltet ist und ein induktives Element den zweiten Zweig mit Masse verschaltet. Im dritten Zweit ist ein serielles induktives Element verschaltet, und ein mit akustischen Wellen arbeitender Resonator verschaltet den dritten Zweig mit Masse. Auch hier kann der erste Zweig einen unsymmetrisch geführten Signalein- oder -ausgang darstellen, während der zweite und dritte Zweig symmetrisch geführt Aus- bzw. Eingänge darstellen. Ein Resonator heißt „serieller” Resonator, wenn er so in Teilen des Signalpfads verschaltet ist, dass balanced oder unbalanced geführte Signale durch in hindurchgeleitet werden.
  • Ein erster Zweig der Symmetrierschaltung weist vorzugsweise eine Leistungsimpedanz von 50 Ω auf, während ein zweiter und ein dritter Zweig eine Leitungsimpedanz von 100 Ω aufweisen.
  • Ein Aspekt eines Verfahrens zur Herstellung eines entsprechenden hoch integrierten elektrischen Moduls besteht darin, einen Lagenaufbau, der ein kapazitives Element der Symme trierschaltung umfasst, zusammen mit einem Schichtstapel, der BAW-Resonatoren umfasst, auf das Substrat aufzubringen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden BAW-Resonatoren und ein kapazitives Element der Symmetrierschaltung zusammen in ein und demselben Schichtstapel auf das Substrat aufgebracht.
  • Im Folgenden wird das hochintegrierte elektrische Modul anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Modul
  • 2a eine Filterschaltung, die über symmetrisch geführte Signalleitungen mit einer Symmetrierschaltung verschaltet ist,
  • 2b eine Filterschaltung, die über eine unsymmetrisch geführte Signalleitung mit einer Symmetrierschaltung verschaltet ist,
  • 3 die Anordnung von Interdigitalstrukturen auf der Unterseite des Deckels,
  • 4a eine Filterschaltung in Laddertype-Struktur,
  • 4b eine Filterschaltung in Latticetype-Struktur,
  • 5a eine Symmetrierschaltung mit drei Signalpfaden, in denen kapazitive und induktive Elemente verschaltet sind,
  • 5b eine Symmetrierschaltung mit drei Signalpfaden, in denen Resonatoren und induktive Elemente verschaltet sind.
  • 1 illustriert einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes hochintegriertes elektrisches Modul HIM. Auf der Oberfläche eines Substrats SU ist ein BAW-Resonatorstapel BS angeordnet, welcher die für den Betrieb notwendigen Elektroden und piezoelektrischen Schichten umfasst. Ein kapazitives Element KE ist neben dem BAW-Resonatorstapel BS auf der Oberfläche des Substrats SU angeordnet; in mehreren Schichten können Elektroden als Metallisierungsflächen angeordnet sein. Über Abstandshalter AH ist der Deckel DE vom Substrat beabstandet so angeordnet, dass das Substrat SU, der Deckel DE und die Abstandshalter AH eine hermetische Abkapselung des Inneren des hoch integrierten Moduls bewirken. Ein induktives Element IE, welches aus strukturierten Metallisierungsleitungen bestehen kann, ist auf der Unterseite des Deckels DE angeordnet. Auf der Oberfläche des Substrats SU sind Kontaktflächen KF angeordnet, welche mit dem kapazitiven Element KE und dem BAW-Resonatorstapel BS einerseits und über Bump-Verbindungen BV mit strukturierten Metallisierungen – z. B. des induktiven Elements IE – auf der Unterseite des Deckels DE andererseits verschaltet sind.
  • 2a illustriert eine mögliche Reihenfolge der Verschaltung aus Filterschaltung FI und Symmetrierschaltung BU: Sowohl der Eingang P1 als auch der Ausgang P2 der Filterschaltung sind symmetrisch ausgeführt. Die Übertragung von HF-Signalen von der Filterschaltung FI zur Symmetrierschaltung BU ist entsprechend symmetrisch ausgeführt. Eine solche Anordnung kann in einem Sendepfad Verwendung finden, wenn die Symmetrierschaltung BU zwischen der Filterschaltung FI und einer Antenne (nicht dargestellt) verschaltet ist.
  • Dagegen ist in 2b eine Verschaltung aus Filterschaltung FI und Symmetrierschaltung BU illustriert, wobei sowohl der Eingang P1 als auch der Ausgang P2 der Filterschaltung FI unsymmetrisch ausgestaltet ist und entsprechend die Signalleitung zwischen Filterschaltung FI und Symmetrierschaltung BU unsymmetrisch ausgestaltet ist. Eine solche Verschaltung kann in einem Empfangspfad Verwendung finden, wenn z. B. die Filterschaltung FI zwischen einer Antenne (nicht gezeigt) und der Symmetrierschaltung BU verschaltet ist.
  • 3 illustriert, wie Interdigitalstrukturen IDS auf der Unterseite des Deckels DE angeordnet sein können, um z. B. eine Symmetrierfunktionalität zu realisieren.
  • 4a illustriert eine Verschaltung aus Resonatoren in Laddertype-Anordnung LD. Dabei sind drei Serienresonatoren SR in Serie geschaltet und je ein Parallelresonator PR in einem Parallelpfad verbindet den Signalpfad SP mit Masse.
  • 4b illustriert eine Filterschaltung aus Resonatoren R, die in Latticetype-Struktur LT angeordnet sind. Im Gegensatz zur Filterschaltung LD der 4a, welche unbalanced ausgeführt ist, ist die Filterschaltung in 4b balanced ausgeführt. Die Latticetype-Struktur LT kann gekoppelte Resonatoren GR umfassen, welche z. B. in SCF-(Stack Crystal Filter)Anordnung auf dem Substrat abgeschieden worden sind. Die Balun-Funktionalität jedoch wird über die dafür vorgesehene Symmetrierschaltung realisiert. Die gekoppelten Resonatoren GR müssen also nicht auf eine Balun-Funktionalität hin optimiert sein. Ihre Güte wird also nicht dadurch verringert, dass die Resonatoren Spezifikationen bezüglich einer Symmetrierschaltung erfüllen müssen.
  • 5a illustriert eine Verschaltung aus kapazitiven KE und induktiven Elementen IE, die in einer Symmetrierschaltung BU mit drei Pfaden verschaltet sind. In einem zweiten Pfad ist ein kapazitives Element KE in Serie geschaltet und ein induktives Element IE verschaltet den zweiten Pfad mit Masse M. In einem dritten Pfad ist ein induktives Element IE in Serie geschaltet und ein kapazitives Element KE verschaltet den dritten Pfad mit Masse. Der zweite und der dritte Pfad stellen dabei den balanced Signalport dar, während der erste Signalpfad, in dem kein passives Element verschaltet ist, den unbalanced Port darstellt.
  • 5B illustriert eine Symmetrierschaltung BU, bei der in einem ersten Pfad ein Resonator R seriell verschaltet ist, während ein induktives Element IE den zweiten Pfad mit Masse M verschaltet. In einem dritten Pfad ist ein induktives Element IE seriell verschaltet, während ein Resonator R den dritten Pfad mit Masse M verschaltet.
  • Ein erfindungsgemäßes hochintegriertes Modul ist nicht auf eines der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Kombinationen der Ausführungsbeispiele und Variationen, welche z. B. weitere Signalpfade, weitere Filterelemente, weitere Resonatoren oder weitere induktive oder kapazitive Elemente umfassen, stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar.
  • AH:
    Abstandshalter
    BS:
    BAW-Resonatorstapel
    BU:
    Balun
    BV:
    Bumpverbindung
    DE:
    Deckel
    FI:
    Filter
    GR:
    Gestapelte Resonatoren
    HIM:
    Hochintegriertes elektrisches Modul
    IDS:
    Interdigitalstrukturen
    IE:
    Induktives Element
    KE:
    Kapazitives Element
    KF:
    Kontaktfläche
    LD:
    Laddertype Filterschaltung
    LT:
    Latticetype Filterschaltung
    M:
    Masse
    P1:
    Eingang der Filterschaltung
    P2:
    Ausgang der Filterschaltung
    PR:
    Parallelresonator
    R:
    Resonator
    SR:
    Serienresonator
    SU:
    Substrat
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 7196596 B2 [0006]

Claims (19)

  1. Hochintegriertes elektrisches Modul (HIM), umfassend – ein Substrat (SU) mit einer Oberseite, – einen Deckel (DE), der oberhalb der Oberseite des Substrats (SU) angeordnet ist, mit einer zum Substrat (SU) weisenden Unterseite, – einen auf der Oberseite des Substrats (SU) angeordneten einen BAW-Resonator (R) umfassenden Schichtaufbau (BS) und eine Filterschaltung FI mit dem BAW-Resonator (R) wobei im Schichtaufbau (BS) eine Piezoschicht zwischen zwei Elektrodenschichten angeordnet ist, – eine Symmetrierschaltung (BU), die eine Verschaltung aus kapazitiven (KE) und induktiven (IE) Elementen umfasst und die in Serie mit der Filterschaltung (FI) verschaltet ist, wobei das Substrat (SU) und der Deckel (DE) Teile eines den Schichtaufbau (BS) umschließenden Gehäuses sind, dessen Innenseiten zumindest teilweise durch die Oberseite des Substrats (SU) und die Unterseite des Deckels (DE) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schaltungselement der Symmetrierschaltung (BU) zumindest teilweise auf einer Innenseite des Gehäuses angeordnet ist.
  2. Modul nach Anspruch 1, wobei ein kapazitives Element (KE) der Symmetrierschaltung (BU) innerhalb des Gehäuses auf der Oberseite des Substrats (SU) angeordnet ist.
  3. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein kapazitives Element (KE) der Symmetrierschaltung (BU) im Schichtaufbau (BS) integriert ist.
  4. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein BAW-Resonator (R) der Filterschaltung (FI) als kapazitives Element (KE) der Symmetrierschaltung (BU) verschaltet ist.
  5. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein induktives Element (IE) der Symmetrierschaltung (BU) innerhalb des Gehäuses an der Unterseite des Deckels (DE) angeordnet ist.
  6. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei alle Elemente der Symmetrierschaltung (BU) innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
  7. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Substrat (SU) ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus LTCC, HTCC, Glas, Silizium, Laminat und BT.
  8. Elektrisches Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Deckel (DE) ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus LTCC, HTCC, Silizium, LiTaO3 und Li-NiO3, Laminat und BT.
  9. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Deckel (DE) Interdigitalstrukturen (IDS) einer mit akustischen Oberflächenwellen oder mit geführten akustischen Volumenwellen arbeitenden Symmetrierschaltung (BU) umfasst, die mit der Filterschaltung (FI) verschaltet ist.
  10. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Filterschaltung (FI) eine Laddertype-Verschaltung (LD) aus BAW-Resonatoren (R) umfasst.
  11. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Filterschaltung (FI) eine Latticetype-Verschaltung (LT) aus BAW-Resonatoren (R) umfasst.
  12. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Filterschaltung (FI) über symmetrisch geführte Signalleitungen mit der Symmetrierschaltung (BU) verschaltet ist.
  13. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Filterschaltung (FI) über eine unsymmetrisch geführte Signalleitung mit der Symmetrierschaltung (BU) verschaltet ist.
  14. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei – die Symmetrierschaltung (BU) einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zweig umfasst, – im zweiten Zweig ein serielles kapazitives Element (KE) verschaltet ist und ein induktives Element (IE) den zweiten Zweig mit Masse (M) verschaltet und – im dritten Zweig ein serielles induktives Element (IE) verschaltet ist und ein kapazitives Element (KE) den dritten Zweig mit Masse (M) verschaltet.
  15. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei – die Filterschaltung (FI) in einem mit Masse (M) verschalteten Querzweig mindestens einen Parallelresonator (PR) umfasst und – die Filterschaltung (FI) mindestens einen Serienresonator (SR) umfasst, der einen Serienzweig mit der Symmetrierschaltung (BU) verschaltet.
  16. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei – die Symmetrierschaltung (BU) einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zweig umfasst, – im zweiten Zweig ein serieller, mit akustischen Wellen arbeitender Resonator (R) verschaltet ist und ein induktives Element (IE) den zweiten Zweig mit Masse (M) verschaltet und – im dritten Zweig ein serielles induktives Element (IE) verschaltet ist und ein mit akustischen Wellen arbeitender Resonator (R) den dritten Zweig mit Masse (M) verschaltet.
  17. Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dessen Symmetrierschaltung (BU) einen ersten Zweig mit einer Leitungsimpedanz von 50 Ohm, einen zweiten Zweig mit einer Leitungsimpedanz von 100 Ohm und einen dritten Zweig mit einer Leitungsimpedanz von 100 Ohm umfasst.
  18. Verfahren zur Herstellung eines hochintegrierten elektrischen Moduls nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Lagenaufbau, der ein kapazitives Element (KE) der Symmetrierschaltung (BU) umfasst, zusammen mit einem Schichtstapel (BS), der BAW-Resonatoren (R) umfasst, auf das Substrat (SU) aufgebracht wird.
  19. Verfahren zur Herstellung eines hochintegrierten elektrischen Moduls nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Schichtstapel (BS), der BAW-Resonatoren (R) und ein kapazitives Element (KE) der Symmetrierschaltung (BU) umfasst, auf das Substrat aufgebracht wird.
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