DE102019115971A1 - Electrical component, apparatus, and method for making a variety of electrical components - Google Patents

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauelement (10) eine piezoelektrische Schicht (1a), eine Elektrodenstruktur (2) mit einer ersten Elektrode (21) auf einer Oberseite (11) der piezoelektrischen Schicht, einen metallischen Rahmen (3) auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht und eine Abdeckung (4) auf der Oberseite des metallischen Rahmens. Die Elektrodenstruktur bildet zusammen mit der piezoelektrischen Schicht einen Resonator für akustische Wellen. Ein erster Abschnitt (21a) der ersten Elektrode überlappt mit einem aktiven Bereich des Resonators. Die Abdeckung, der metallische Rahmen und die piezoelektrische Schicht umgeben einen gasgefüllten Hohlraum (5). Der erste Abschnitt der ersten Elektrode befindet sich im Hohlraum und ist von der Abdeckung beabstandet.In at least one embodiment, the electrical component (10) comprises a piezoelectric layer (1a), an electrode structure (2) with a first electrode (21) on an upper side (11) of the piezoelectric layer, a metallic frame (3) on the upper side of the piezoelectric layer and a cover (4) on top of the metal frame. Together with the piezoelectric layer, the electrode structure forms a resonator for acoustic waves. A first section (21a) of the first electrode overlaps with an active area of the resonator. The cover, the metallic frame and the piezoelectric layer surround a gas-filled cavity (5). The first section of the first electrode is located in the cavity and is spaced from the cover.

Description

Es wird ein elektrisches Bauelement angegeben. Darüber hinaus werden eine elektrische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen angegeben.An electrical component is specified. In addition, an electrical device and a method for producing a large number of electrical components are specified.

Eine zu lösende Aufgabe ist es ein elektrisches Bauelement mit hoher thermischer Stabilität anzugeben. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, eine elektrische Vorrichtung mit einem solchen elektrischen Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung solcher elektrischer Bauelemente anzugeben.One problem to be solved is to specify an electrical component with high thermal stability. Further objects to be solved consist in specifying an electrical device with such an electrical component and a method for producing such electrical components.

Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 9 und 13 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.These objects are achieved by the subjects of claims 1, 9 and 13, among other things. Advantageous refinements and developments are the subject of the further dependent claims.

Zunächst wird das elektrische Bauelement angegeben. Insbesondere ist das elektrische Bauelement ein Filter, vorzugsweise ein HF-Filter. Das elektrische Bauelement kann ein akustischer Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) oder ein akustischer Volumenwellenfilter (BAW-Filter) sein. Besonders bevorzugt ist das elektrische Bauelement ein Chip, der durch die Trennung eines Wafers entsteht. Seitenflächen des elektrischen Bauelements können daher Spuren eines Trennvorgangs aufweisen.First, the electrical component is specified. In particular, the electrical component is a filter, preferably an HF filter. The electrical component can be a surface acoustic wave filter (SAW filter) or a bulk acoustic wave filter (BAW filter). The electrical component is particularly preferably a chip that is produced by separating a wafer. Side surfaces of the electrical component can therefore have traces of a separation process.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauelement eine piezoelektrische Schicht. Zum Beispiel umfasst oder besteht die piezoelektrische Schicht aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: AlN, ZnO, AlScN, Lithium-Tantalat, Lithium-Niobat, Quarz. Die piezoelektrische Schicht ist vorzugsweise auf einem Träger montiert. Der Träger ist das stabilisierende Element des elektrischen Bauelements und trägt alle auf den Träger aufgebrachten Elemente. Der Träger besteht beispielsweise aus einem Halbleitermaterial. Der Träger kann Silizium, Saphir, Siliziumkarbid, Diamant oder Aluminiumnitrid umfassen oder daraus bestehen. Alternativ dazu bildet die piezoelektrische Schicht selbst den Träger.In accordance with at least one embodiment, the electrical component comprises a piezoelectric layer. For example, the piezoelectric layer comprises or consists of one or more of the following materials: AlN, ZnO, AlScN, lithium tantalate, lithium niobate, quartz. The piezoelectric layer is preferably mounted on a carrier. The carrier is the stabilizing element of the electrical component and carries all of the elements applied to the carrier. The carrier consists for example of a semiconductor material. The carrier can comprise or consist of silicon, sapphire, silicon carbide, diamond or aluminum nitride. Alternatively, the piezoelectric layer itself forms the carrier.

Die Dicke des Trägers beträgt vorzugsweise mindestens 30 µm oder mindestens 50 µm oder mindestens 100 µm und/oder höchstens 500 µm oder höchstens 300 µm. Wenn sich der Träger von der piezoelektrischen Schicht unterscheidet, ist die piezoelektrische Schicht vorzugsweise eine Dünnschicht. Die Dicke des Trägers wird senkrecht zur Oberseite der piezoelektrischen Schicht gemessen. Der Begriff „Dicke“ bezieht sich hier und im Folgenden entweder auf die minimale Dicke oder die maximale Dicke oder die durchschnittliche Dicke.The thickness of the carrier is preferably at least 30 μm or at least 50 μm or at least 100 μm and / or at most 500 μm or at most 300 μm. If the carrier differs from the piezoelectric layer, the piezoelectric layer is preferably a thin layer. The thickness of the carrier is measured perpendicular to the top of the piezoelectric layer. The term “thickness” here and in the following refers to either the minimum thickness or the maximum thickness or the average thickness.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauelement eine Elektrodenstruktur mit einer ersten Elektrode auf einer Oberseite der piezoelektrischen Schicht. Die erste Elektrode steht vorzugsweise in direktem Kontakt mit der piezoelektrischen Schicht. Die Elektrodenstruktur ist vorzugsweise aus einem Metall gefertigt. Beispielsweise umfasst oder besteht die Elektrodenstruktur aus einem oder mehreren der folgenden Metalle: Al, Cu, Ti, Cr, Au, Pd, Mo, Ni. Für den Fall, dass das elektrische Bauelement einen von der piezoelektrischen Schicht verschiedenen Träger umfasst, ist die Oberseite der piezoelektrischen Schicht die vom Träger abgewandte Seite. Eine Rückseite der piezoelektrischen Schicht ist die der Oberseite gegenüberliegende Seite.In accordance with at least one embodiment, the electrical component comprises an electrode structure with a first electrode on an upper side of the piezoelectric layer. The first electrode is preferably in direct contact with the piezoelectric layer. The electrode structure is preferably made of a metal. For example, the electrode structure comprises or consists of one or more of the following metals: Al, Cu, Ti, Cr, Au, Pd, Mo, Ni. In the event that the electrical component comprises a carrier different from the piezoelectric layer, the top side of the piezoelectric layer is the side facing away from the carrier. A back side of the piezoelectric layer is the side opposite the top side.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauelement einen metallischen Rahmen auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht. Der metallische Rahmen steht vorzugsweise in direktem Kontakt mit der piezoelektrischen Schicht. Beispielsweise umfasst der metallische Rahmen das gleiche Material wie die Elektrodenstruktur. Die mittlere Dicke des metallischen Rahmens, gemessen senkrecht zur Oberseite der piezoelektrischen Schicht, beträgt beispielsweise mindestens 500 nm oder mindestens 1 µm oder mindestens 3 µm. Zusätzlich oder alternativ beträgt die mittlere Dicke höchstens 20 µm oder höchstens 10 µm. Eine Breite des metallischen Rahmens, gemessen parallel zur Oberseite der piezoelektrischen Schicht, beträgt beispielsweise mindestens 1 µm oder mindestens 5 µm. Zusätzlich oder alternativ beträgt die Breite des metallischen Rahmens höchstens 50 µm oder höchstens 20 µm oder höchstens 10 µm.In accordance with at least one embodiment, the electrical component comprises a metallic frame on the top of the piezoelectric layer. The metallic frame is preferably in direct contact with the piezoelectric layer. For example, the metallic frame comprises the same material as the electrode structure. The mean thickness of the metallic frame, measured perpendicular to the top of the piezoelectric layer, is, for example, at least 500 nm or at least 1 μm or at least 3 μm. Additionally or alternatively, the mean thickness is at most 20 μm or at most 10 μm. A width of the metallic frame, measured parallel to the top of the piezoelectric layer, is, for example, at least 1 μm or at least 5 μm. Additionally or alternatively, the width of the metallic frame is at most 50 μm or at most 20 μm or at most 10 μm.

Der metallische Rahmen und/oder die Elektrodenstruktur sind vorzugsweise mit einer dünnen Passivierungsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material abgedeckt. Zum Beispiel umfasst oder besteht die Passivierungsschicht aus SiN, SiO2 oder Al2O3. Die Dicke der Passivierungsschicht beträgt vorzugsweise höchstens 500 nm oder höchstens 100 nm oder höchstens 50 nm.The metallic frame and / or the electrode structure are preferably covered with a thin passivation layer made of an electrically insulating material. For example, the passivation layer comprises or consists of SiN, SiO 2 or Al 2 O 3 . The thickness of the passivation layer is preferably at most 500 nm or at most 100 nm or at most 50 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauelement eine Abdeckung auf dem metallischen Rahmen. Beispielsweise steht die Abdeckung in direktem Kontakt mit dem metallischen Rahmen oder mit der Passivierungsschicht. Beispielsweise besteht die Abdeckung aus einem elektrisch isolierenden Material. Alternativ besteht die Abdeckung aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Metall. In diesem Fall ist die Abdeckung vorzugsweise elektrisch vom metallischen Rahmen isoliert. Eine mittlere Dicke der Abdeckung beträgt vorzugsweise mindestens 10 µm oder mindestens 25 µm. Zusätzlich oder alternativ beträgt die mittlere Dicke der Abdeckung höchstens 100 µm oder höchstens 75 µm. Vorzugsweise hat die Abdeckung die geometrische Form einer Platte oder einer Schicht mit zwei im Wesentlichen parallelen Hauptseiten.In accordance with at least one embodiment, the electrical component comprises a cover on the metallic frame. For example, the cover is in direct contact with the metallic frame or with the passivation layer. For example, the cover consists of an electrically insulating material. Alternatively, the cover consists of an electrically conductive material such as a metal. In this case the cover is preferably electrically isolated from the metallic frame. An average thickness of the cover is preferably at least 10 μm or at least 25 μm. Additionally or alternatively, the mean thickness of the cover is at most 100 μm or at most 75 µm. The cover preferably has the geometric shape of a plate or a layer with two substantially parallel main sides.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die Elektrodenstruktur zusammen mit der piezoelektrischen Schicht einen Resonator für akustische Wellen. Beispielsweise ist der Resonator ein SAW-Resonator oder ein BAW-Resonator. Zu diesem Zweck umfasst die Elektrodenstruktur vorzugsweise eine zweite Elektrode neben der ersten Elektrode. Bei einem SAW-Resonator ist die zweite Elektrode ebenfalls auf die Oberseite der piezoelektrischen Schicht aufgebracht. Die erste und die zweite Elektrode umfassen dann jeweils eine Sammelschiene und eine Vielzahl von Fingern, die durch die Sammelschiene verbunden sind. In jeder Elektrode sind die Finger kammartig angeordnet. Die Finger der ersten Elektrode und die Finger der zweiten Elektrode greifen ineinander, sind aber elektrisch voneinander isoliert. Mit anderen Worten sind die erste und die zweite Elektrode interdigitale Elektroden. According to at least one embodiment, the electrode structure together with the piezoelectric layer forms a resonator for acoustic waves. For example, the resonator is a SAW resonator or a BAW resonator. For this purpose, the electrode structure preferably comprises a second electrode in addition to the first electrode. In the case of a SAW resonator, the second electrode is also applied to the top of the piezoelectric layer. The first and second electrodes then each comprise a bus bar and a plurality of fingers which are connected by the bus bar. The fingers are arranged like a comb in each electrode. The fingers of the first electrode and the fingers of the second electrode interlock but are electrically isolated from one another. In other words, the first and second electrodes are interdigital electrodes.

Handelt es sich bei dem Resonator um einen BAW-Resonator, ist die zweite Elektrode auf der Rückseite der piezoelektrischen Schicht gegenüber der Oberseite angeordnet.If the resonator is a BAW resonator, the second electrode is arranged on the back of the piezoelectric layer opposite the top.

Beispielsweise weist der durch die Elektrodenstruktur gebildete Resonator eine Resonanzfrequenz von mindestens 0,4 GHz oder mindestens 2,5 GHz oder mindestens 5 GHz oder mindestens 6 GHz auf.For example, the resonator formed by the electrode structure has a resonance frequency of at least 0.4 GHz or at least 2.5 GHz or at least 5 GHz or at least 6 GHz.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappt ein erster Abschnitt der ersten Elektrode mit einem aktiven Bereich des Resonators. Der aktive Bereich des Resonators ist der Bereich, in dem akustische Wellen erzeugt werden und/oder sich ausbreiten. Der erste Abschnitt, insbesondere seine Masse und geometrische Form, beeinflusst die akustischen Eigenschaften des Resonators. Die Tatsache, dass der erste Abschnitt der ersten Elektrode mit dem aktiven Bereich des Resonators überlappt, bedeutet, dass in einer Draufsicht auf die Oberseite der piezoelektrischen Schicht der erste Abschnitt mit dem aktiven Bereich überlappt. Analog dazu umfasst die zweite Elektrode einen ersten Abschnitt, der mit dem aktiven Bereich des Resonators überlappt.According to at least one embodiment, a first section of the first electrode overlaps with an active region of the resonator. The active area of the resonator is the area in which acoustic waves are generated and / or propagate. The first section, in particular its mass and geometric shape, influences the acoustic properties of the resonator. The fact that the first section of the first electrode overlaps the active region of the resonator means that the first section overlaps the active region in a plan view of the top of the piezoelectric layer. Analogously to this, the second electrode comprises a first section which overlaps with the active region of the resonator.

Bei einem SAW-Resonator sind die ersten Abschnitte jeweils durch die Finger der Elektrode definiert. Im Falle eines BAW-Resonators wird der erste Abschnitt der ersten und zweiten Elektrode durch den Überlappungsbereich der ersten und zweiten Elektrode definiert, wenn beide Elektroden auf die Oberseite projiziert werden.In the case of a SAW resonator, the first sections are each defined by the fingers of the electrode. In the case of a BAW resonator, the first section of the first and second electrodes is defined by the overlap area of the first and second electrodes when both electrodes are projected onto the top.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgeben die Abdeckung, der metallische Rahmen und die piezoelektrische Schicht einen gasgefüllten Hohlraum.According to at least one embodiment, the cover, the metallic frame and the piezoelectric layer surround a gas-filled cavity.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der erste Abschnitt der ersten Elektrode im Hohlraum und ist von der Abdeckung beabstandet. Analog dazu befindet sich bei einem SAW-Resonator der erste Abschnitt der zweiten Elektrode im Hohlraum und im Abstand zur Abdeckung.According to at least one embodiment, the first section of the first electrode is located in the cavity and is at a distance from the cover. Similarly, in a SAW resonator, the first section of the second electrode is located in the cavity and at a distance from the cover.

Der metallische Rahmen umgibt den Hohlraum lateral, während die Abdeckung und die piezoelektrische Schicht den Hohlraum von oben und unten schließen. Somit umgibt der metallische Rahmen den ersten Abschnitt der ersten Elektrode lateral. Beispielsweise umgibt der metallische Rahmen den ersten Abschnitt der ersten Elektrode lateral vollständig. Vorzugsweise umgibt der metallische Rahmen den ersten Abschnitt der ersten Elektrode jedoch lateral fast vollständig. In diesem Fall ist der metallische Rahmen nicht zusammenhängend ausgebildet, sondern ist unterbrochen. Beispielsweise kann eine geschlossene Schleife um den ersten Abschnitt der ersten Elektrode gezogen werden, wobei sich der metallische Rahmen über mindestens 75 % oder mindestens 80 % oder mindestens 85 % der Länge der Schleife erstreckt, aber nicht über die gesamte Länge der Schleife. Hier und im Folgenden ist eine laterale Richtung eine Richtung parallel zur Oberseite oder Haupterstreckungsebene der piezoelektrischen Schicht.The metallic frame surrounds the cavity laterally, while the cover and the piezoelectric layer close the cavity from above and below. The metallic frame thus laterally surrounds the first section of the first electrode. For example, the metallic frame laterally completely surrounds the first section of the first electrode. However, the metallic frame preferably surrounds the first section of the first electrode almost completely laterally. In this case, the metallic frame is not formed coherently, but is interrupted. For example, a closed loop can be drawn around the first portion of the first electrode with the metallic frame extending over at least 75% or at least 80% or at least 85% of the length of the loop, but not the entire length of the loop. Here and in the following, a lateral direction is a direction parallel to the upper side or main extension plane of the piezoelectric layer.

Der erste Abschnitt der ersten Elektrode ist von der Abdeckung beabstandet, was bedeutet, dass der erste Abschnitt nicht in direktem Kontakt mit dem Abdeckung steht. Auf diese Weise bringt die Abdeckung keine zusätzliche Massenbelastung ii den ersten Abschnitt der ersten Elektrode und beeinflusst somit nicht die akustischen Eigenschaften des Resonators. Beispielsweise beträgt ein Mindestabstand zwischen der Abdeckung und dem ersten Abschnitt der ersten Elektrode mindestens 500 nm oder mindestens 1 µm oder mindestens 3 µm oder mindestens 5 µm. Der Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem ersten Abschnitt der ersten Elektrode ist nur mit Gas, wie z.B. Luft, gefüllt.The first section of the first electrode is spaced from the cover, which means that the first section is not in direct contact with the cover. In this way, the cover does not bring any additional mass load ii the first section of the first electrode and thus does not affect the acoustic properties of the resonator. For example, a minimum distance between the cover and the first section of the first electrode is at least 500 nm or at least 1 μm or at least 3 μm or at least 5 μm. The gap between the cover and the first portion of the first electrode is only filled with gas, e.g. Air, filled.

In einer Draufsicht auf die Oberseite der piezoelektrischen Schicht ist der erste Abschnitt der ersten Elektrode vorzugsweise vollständig von der Abdeckung überdeckt. Ebenso ist in einer Draufsicht auf der Rückseite der piezoelektrischen Schicht der erste Abschnitt der ersten Elektrode vollständig von der piezoelektrischen Schicht überdeckt. Vorzugsweise erstrecken sich die Abdeckung und/oder die piezoelektrische Schicht über die gesamte laterale Ausdehnung des elektrischen Bauelements. Die Abdeckung und/oder die piezoelektrische Schicht sind vorzugsweise zusammenhängend ausgebildet.In a plan view of the top of the piezoelectric layer, the first section of the first electrode is preferably completely covered by the cover. Likewise, in a plan view of the rear side of the piezoelectric layer, the first section of the first electrode is completely covered by the piezoelectric layer. The cover and / or the piezoelectric layer preferably extend over the entire lateral extent of the electrical component. The cover and / or the piezoelectric layer are preferably formed coherently.

Der Abstand zwischen der Abdeckung und dem ersten Abschnitt der ersten Elektrode ist vorzugsweise dadurch realisiert, dass der metallische Rahmen dicker ist als der erste Abschnitt der ersten Elektrode. Beispielsweise ist die Dicke des metallischen Rahmens mindestens zweimal oder mindestens zehnmal oder mindestens fünfzigmal die Dicke der ersten Elektrode im ersten Abschnitt.The distance between the cover and the first section of the first electrode is preferably implemented in that the metallic frame is thicker than the first section of the first electrode. For example, the thickness of the metallic frame is at least twice or at least ten times or at least fifty times the thickness of the first electrode in the first section.

Alle hier offenbarten Merkmale in Verbindung mit der ersten Elektrode und dem ersten Abschnitt der ersten Elektrode sind auch für die zweite Elektrode und den ersten Abschnitt der zweiten Elektrode offenbart, insbesondere für den Fall, dass der Resonator ein SAW-Resonator ist. Insbesondere sind alle Abschnitte der Elektrodenstruktur, die auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht angeordnet sind und zum aktiven Bereich des Resonators beitragen und mit diesem überlappen, im Hohlraum angeordnet und von der Abdeckung beabstandet.All the features disclosed here in connection with the first electrode and the first section of the first electrode are also disclosed for the second electrode and the first section of the second electrode, in particular for the case that the resonator is a SAW resonator. In particular, all sections of the electrode structure which are arranged on the top side of the piezoelectric layer and contribute to the active region of the resonator and overlap therewith are arranged in the cavity and spaced apart from the cover.

Vorzugsweise umfasst das elektrische Bauelement zwei oder mehrere Elektrodenstrukturen, jeweils mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei jeweils die erste Elektrode auf der Oberseite angeordnet ist. Die Elektrodenstrukturen bilden jeweils zusammen mit der piezoelektrischen Schicht einen Resonator. Alle für eine Elektrodenstruktur/Resonator offenbarten Merkmale sind auch für die anderen Elektrodenstrukturen/Resonatoren des elektrischen Bauelements offenbart. Insbesondere umgibt der metallische Rahmen alle ersten Abschnitte der ersten Elektroden lateral. Alle ersten Abschnitte der ersten Elektroden befinden sich vorzugsweise in dem Hohlraum, der durch den metallischen Rahmen, die piezoelektrische Schicht und die Abdeckung gebildet ist.
Die Resonatoren sind seriell oder antiseriell oder parallel oder antiparallel geschaltet und realisieren beispielsweise einen Filter. In diesem Fall erstreckt sich die piezoelektrische Schicht vorzugsweise zusammenhängend über die Vielzahl von Elektrodenstrukturen.The electrical component preferably comprises two or more electrode structures, each with a first electrode and a second electrode, the first electrode in each case being arranged on the upper side. The electrode structures together with the piezoelectric layer each form a resonator. All of the features disclosed for one electrode structure / resonator are also disclosed for the other electrode structures / resonators of the electrical component. In particular, the metallic frame laterally surrounds all of the first sections of the first electrodes. All first sections of the first electrodes are preferably located in the cavity which is formed by the metallic frame, the piezoelectric layer and the cover.
The resonators are connected in series or anti-series or parallel or anti-parallel and implement a filter, for example. In this case, the piezoelectric layer preferably extends continuously over the plurality of electrode structures.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauelement eine piezoelektrische Schicht, eine Elektrodenstruktur mit einer ersten Elektrode auf einer Oberseite der piezoelektrischen Schicht, einen metallischen Rahmen auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht und eine Abdeckung auf dem metallischen Rahmen. Die Elektrodenstruktur bildet zusammen mit der piezoelektrischen Schicht einen Resonator für akustische Wellen. Ein erster Abschnitt der ersten Elektrode überlappt mit einem aktiven Bereich des Resonators. Die Abdeckung, der metallische Rahmen und die piezoelektrische Schicht umgeben einen gasgefüllten Hohlraum. Der erste Abschnitt der ersten Elektrode ist im Hohlraum angeordnet und ist von der Abdeckung beabstandet.In at least one embodiment, the electrical component comprises a piezoelectric layer, an electrode structure with a first electrode on an upper side of the piezoelectric layer, a metallic frame on the upper side of the piezoelectric layer and a cover on the metallic frame. Together with the piezoelectric layer, the electrode structure forms a resonator for acoustic waves. A first section of the first electrode overlaps with an active area of the resonator. The cover, the metallic frame and the piezoelectric layer surround a gas-filled cavity. The first section of the first electrode is arranged in the cavity and is spaced from the cover.

Die vorliegende Erfindung basiert unter anderem auf der Erkenntnis, dass HF-Bauelemente immer kleiner werden, was zu einer höheren akustischen Dichte führt und damit die Wärmedichte erhöht. Darüber hinaus führt der Übergang zu leistungsstarken HF-Bauelementen auch zu einer Erhöhung der Dichte. Die Herausforderung besteht darin, ein elektrisches Bauelement so zu gestalten, dass ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, das die Wärme auf das Bauelement verteilt, bevor sie das Bauelement verlassen kann. In der vorliegenden Erfindung trägt der metallische Rahmen dazu bei, die im elektrischen Bauelement erzeugte Wärme effizient zu verteilen. Zusätzlich wird eine Wärmeverteilung durch die Abdeckung erreicht, die sich vorzugsweise über die gesamte laterale Ausdehnung des elektrischen Bauelements erstreckt.The present invention is based, inter alia, on the knowledge that HF components are getting smaller and smaller, which leads to a higher acoustic density and thus increases the heat density. In addition, the transition to powerful RF components also leads to an increase in density. The challenge is to design an electrical component in such a way that a material with high thermal conductivity is used that distributes the heat onto the component before it can leave the component. In the present invention, the metallic frame helps to efficiently distribute the heat generated in the electrical component. In addition, a heat distribution is achieved through the cover, which preferably extends over the entire lateral extent of the electrical component.

Ein weiterer technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der metallische Rahmen, die Abdeckung und die piezoelektrische Schicht einen Hohlraum definieren und der erste Abschnitt der ersten Elektrode, der zum aktiven Bereich des Resonators beiträgt, darin angeordnet ist. Mit einem solchen Hohlraum kann der erste Abschnitt vor äußeren Einflüssen geschützt werden, insbesondere bei der Montage und dem Vergießen des elektrischen Bauelements.Another technical advantage of the present invention is that the metallic frame, the cover and the piezoelectric layer define a cavity and the first portion of the first electrode, which contributes to the active area of the resonator, is arranged therein. With such a cavity, the first section can be protected from external influences, in particular during the assembly and potting of the electrical component.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der metallische Rahmen elektrisch mit der Elektrodenstruktur verbunden. Beispielsweise ist der metallische Rahmen elektrisch mit der ersten und/oder zweiten Elektrode der Elektrodenstruktur verbunden. Insbesondere bildet ein Teil des metallischen Rahmens zweite Abschnitte der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode. Die zweiten Abschnitte sind beispielsweise die Sammelschienen der ersten und/oder zweiten Elektrode, die die Finger verbinden. Die zweiten Abschnitte überlappen vorzugsweise nicht mit dem aktiven Bereich des Resonators.In accordance with at least one embodiment, the metallic frame is electrically connected to the electrode structure. For example, the metallic frame is electrically connected to the first and / or second electrode of the electrode structure. In particular, a part of the metallic frame forms second sections of the first electrode and / or the second electrode. The second sections are, for example, the busbars of the first and / or second electrode that connect the fingers. The second sections preferably do not overlap with the active area of the resonator.

Der metallische Rahmen kann eine Leiterbahn zwischen einem Eingangsanschluss oder Ausgangsanschluss oder Erdungsanschluss und der ersten und/oder zweiten Elektrode bilden. Insbesondere ist der metallische Rahmen mit elektrischen Strukturen des elektrischen Bauelements elektrisch verbunden, die während des bestimmungsgemäßen Betriebs auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen liegen. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, ist in diesem Fall der metallische Rahmen nicht zusammenhängend gebildet, sondern unterbrochen.The metallic frame can form a conductor path between an input connection or output connection or ground connection and the first and / or second electrode. In particular, the metallic frame is electrically connected to electrical structures of the electrical component that are at different electrical potentials during normal operation. In order to avoid short circuits, the metallic frame is not formed coherently, but rather interrupted.

Alternativ ist der metallische Rahmen von der ersten und/oder zweiten Elektrode elektrisch isoliert. In diesem Fall kann der metallische Rahmen zusammenhängend ausgebildet sein. Der metallische Rahmen kann von jeder elektrischen Struktur des elektrischen Bauelements elektrisch isoliert sein.Alternatively, the metallic frame is electrically insulated from the first and / or second electrode. In this case, the metallic frame can be designed to be coherent. The metallic frame can be electrically isolated from any electrical structure of the electrical component.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst oder besteht die Abdeckung aus mindestens einem der folgenden Materialien: Polymer, Polyimid, Fotolack, SU8, Graphen, Acryl, Epoxid.According to at least one embodiment, the cover comprises or consists of at least one of the following materials: polymer, polyimide, photoresist, SU8, graphene, acrylic, epoxy.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Abdeckung ein Matrixmaterial, in das Partikel eines wärmeleitenden Materials eingebettet sind, wobei die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden Materials größer ist als die des Matrixmaterials. Das Matrixmaterial ist z.B. eines der oben genannten Materialien. Beispielsweise ist das wärmeleitende Material Aluminiumnitrid, Berylliumoxid oder Siliziumkarbid. Die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden Materials beträgt vorzugsweise mindestens 150 W/(m·K) oder mindestens 200 W/(m·K). Die Wärmeleitfähigkeit der Abdeckung beträgt beispielsweise mindestens 2,5 W/(m·K) oder mindestens 5 W/(m·K) oder mindestens 10 W/(m·K). Die Abdeckung mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit kann die thermischen Eigenschaften des elektrischen Bauelements weiter verbessern.In accordance with at least one embodiment, the cover comprises a matrix material in which particles of a thermally conductive material are embedded, the thermal conductivity of the thermally conductive material being greater than that of the matrix material. The matrix material is e.g. any of the above materials. For example, the thermally conductive material is aluminum nitride, beryllium oxide or silicon carbide. The thermal conductivity of the thermally conductive material is preferably at least 150 W / (m · K) or at least 200 W / (m · K). The thermal conductivity of the cover is, for example, at least 2.5 W / (m · K) or at least 5 W / (m · K) or at least 10 W / (m · K). The cover with increased thermal conductivity can further improve the thermal properties of the electrical component.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließen eine Seitenfläche des metallischen Rahmens und eine Seitenfläche des elektrischen Bauelements bündig miteinander ab. Die Seitenflächen erstrecken sich senkrecht oder quer zur Oberseite der piezoelektrischen Schicht. Beispielsweise hat das elektrische Bauelement die Form eines Quaders mit vier Seitenflächen, die sich quer zur Oberseite der piezoelektrischen Schicht erstrecken. Der metallische Rahmen kann bündig mit jeder dieser Seitenflächen abschließen. Alternativ ist der metallische Rahmen von den Seitenflächen beabstandet und zur Mitte verschoben.According to at least one embodiment, a side face of the metallic frame and a side face of the electrical component are flush with one another. The side surfaces extend perpendicularly or transversely to the top of the piezoelectric layer. For example, the electrical component has the shape of a cuboid with four side faces which extend transversely to the top of the piezoelectric layer. The metallic frame can end flush with each of these side surfaces. Alternatively, the metallic frame is spaced from the side surfaces and shifted towards the center.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Seitenfläche des metallischen Rahmens und/oder die Seitenfläche des elektrischen Bauelements Spuren einer physikalischen oder chemischen Materialabtragung auf. Wie bereits oben erwähnt, ist das elektrische Bauelement vorzugsweise ein Chip, der aus dem Trennen eines Wafers resultiert. Beim Trennen des Wafers können die Trennebenen durch den metallischen Rahmen verlaufen.In accordance with at least one embodiment, the side surface of the metallic frame and / or the side surface of the electrical component have traces of physical or chemical material removal. As already mentioned above, the electrical component is preferably a chip that results from the separation of a wafer. When separating the wafer, the separating planes can run through the metallic frame.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauelement Verbindungsstrukturen auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht. Die Verbindungsstrukturen sind für eine elektrische und mechanische Verbindung des elektrischen Bauelements mit einem externen Anschlussträger eingerichtet. Beispielsweise umfasst das elektrische Bauelement mindestens vier Verbindungsstrukturen. Die Verbindungsstrukturen können auf dem metallischen Rahmen angeordnet sein. Die Verbindungsstrukturen sind z.B. Löthöcker oder Säulen oder LGA-Pads (LGA = Land Grid Array). Insbesondere sind die Verbindungsstrukturen mit der Elektrodenstruktur und/oder dem metallischen Rahmen elektrisch verbunden. In einem unmontierten Zustand des elektrischen Bauelements sind die Verbindungsstrukturen frei zugänglich.In accordance with at least one embodiment, the electrical component comprises connection structures on the top side of the piezoelectric layer. The connection structures are set up for an electrical and mechanical connection of the electrical component to an external connection carrier. For example, the electrical component comprises at least four connection structures. The connection structures can be arranged on the metallic frame. The connection structures are e.g. Solder bumps or pillars or LGA pads (LGA = Land Grid Array). In particular, the connection structures are electrically connected to the electrode structure and / or the metallic frame. In an unassembled state of the electrical component, the connection structures are freely accessible.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ragen die Verbindungsstrukturen in eine Richtung weg von der piezoelektrischen Schicht über die Abdeckung hinaus. Beispielsweise ragen die Verbindungsstrukturen um mindestens 5 µm oder mindestens 10 µm oder mindestens 20 µm über die Abdeckung hinaus.In accordance with at least one embodiment, the connection structures protrude beyond the cover in a direction away from the piezoelectric layer. For example, the connection structures protrude from the cover by at least 5 μm or at least 10 μm or at least 20 μm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in einer Draufsicht auf die Oberseite der piezoelektrischen Schicht mindestens eine Verbindungsstruktur vollständig von der Abdeckung umgeben. Beispielsweise sind in dieser Draufsicht mehrere oder alle Verbindungsstrukturen vollständig von der Abdeckung umgeben. Mit anderen Worten umfasst die Abdeckung mindestens ein Loch, in dem eine Verbindungsstruktur angeordnet ist. Noch einmal mit anderen Worten ist mindestens eine Verbindungsstruktur in lateraler Richtung vollständig von der Abdeckung umgeben.According to at least one embodiment, at least one connection structure is completely surrounded by the cover in a plan view of the top side of the piezoelectric layer. For example, in this plan view, several or all connection structures are completely surrounded by the cover. In other words, the cover comprises at least one hole in which a connection structure is arranged. In other words, at least one connection structure is completely surrounded by the cover in the lateral direction.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in einer Draufsicht auf die Oberseite der piezoelektrischen Schicht der Bereich des elektrischen Bauelements zwischen einer Verbindungsstruktur und einer Seitenfläche des Bauelements frei von der Abdeckung. Mit anderen Worten umgibt die Abdeckung die Verbindungsstruktur in dieser Draufsicht nicht vollständig. Die Verbindungsstruktur ist dann in eine Aussparung der Abdeckung angeordnet. Dies kann für mehrere oder alle Verbindungsstrukturen des elektrischen Bauelements gelten.According to at least one embodiment, in a plan view of the top of the piezoelectric layer, the area of the electrical component between a connection structure and a side surface of the component is free of the cover. In other words, the cover does not completely surround the connection structure in this plan view. The connection structure is then arranged in a recess in the cover. This can apply to several or all connection structures of the electrical component.

Als nächstes wird die elektrische Vorrichtung angegeben. Die elektrische Vorrichtung umfasst ein hier beschriebenes elektrisches Bauelement. Die elektrische Vorrichtung kann mehrere elektrische Bauelemente umfassen, zum Beispiel mehrere hier beschriebene elektrische Bauelemente. Die elektrische Vorrichtung ist zum Beispiel ein Duplexer oder ein Multiplexer.Next, the electrical device will be given. The electrical device comprises an electrical component described here. The electrical device can include multiple electrical components, for example multiple electrical components described here. The electrical device is, for example, a duplexer or a multiplexer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die elektrische Vorrichtung einen Anschlussträger mit Anschlussflächen. Der Anschlussträger ist beispielsweise ein Laminat auf Basis eines Polymers mit eingebetteten Leiterbahnen. Beispielsweise ist der Anschlussträger eine Leiterplatte. Die Anschlussflächen sind elektrisch leitfähig, vorzugsweise metallisch. Die Anschlussflächen sind zur elektrischen Verbindung zum elektrischen Bauelement eingerichtet.According to at least one embodiment, the electrical device comprises a connection carrier with connection surfaces. The connection carrier is, for example, a laminate based on a polymer with embedded conductor tracks. For example, the connection carrier is a printed circuit board. The connection surfaces are electrically conductive, preferably metallic. The connection surfaces are set up for electrical connection to the electrical component.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das elektrische Bauelement auf dem Anschlussträger angeordnet, wobei die Oberseite dem Anschlussträger zugewandt ist. Mit anderen Worten befinden sich die erste Elektrode der Elektrodenstruktur und die Abdeckung sich zwischen dem Anschlussträger und der piezoelektrischen Schicht.In accordance with at least one embodiment, the electrical component is arranged on the connection carrier, the top side facing the connection carrier. In other words there are the first electrode of the electrode structure and the cover are between the connection carrier and the piezoelectric layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Verbindungsstrukturen elektrisch und mechanisch mit den Anschlussflächen verbunden. Insbesondere sind die Verbindungsstrukturen mit den Anschlussflächen verlötet.According to at least one embodiment, the connection structures are electrically and mechanically connected to the connection surfaces. In particular, the connection structures are soldered to the connection surfaces.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die elektrische Vorrichtung ferner ein Formmaterial. Das elektrische Bauelement ist in dem Formmaterial eingebettet. Vorzugsweise deckt das Formmaterial das elektrische Bauelement vollständig ab und umgibt das elektrische Bauelement lateral vollständig. Das Formmaterial stellt vorzugsweise eine zusätzliche mechanische Verbindung zwischen dem elektrischen Bauelement und dem Anschlussträger her.According to at least one embodiment, the electrical device further comprises a molding material. The electrical component is embedded in the molding material. The molding material preferably completely covers the electrical component and laterally completely surrounds the electrical component. The molding material preferably produces an additional mechanical connection between the electrical component and the connection carrier.

Beispielsweise basiert das Formmaterial auf einem Silikon oder einem Epoxidharz. Das Formmaterial kann wärmeleitende Partikel umfassen, die in einem Matrixmaterial verteilt sind. Die wärmeleitenden Partikel können aus dem oben genannten wärmeleitenden Material bestehen. Auf diese Weise kann eine verbesserte thermische Verbindung zwischen dem elektrischen Bauelement und dem Anschlussträger erreicht werden.For example, the molding material is based on a silicone or an epoxy resin. The molding material can comprise thermally conductive particles which are distributed in a matrix material. The thermally conductive particles can consist of the above-mentioned thermally conductive material. In this way, an improved thermal connection between the electrical component and the connection carrier can be achieved.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist mindestens eine Verbindungsstruktur zumindest teilweise in das Formmaterial eingebettet. Dies bedeutet, dass das Formmaterial in direktem Kontakt mit der Verbindungsstruktur steht. Vorzugsweise umgibt das Formmaterial die Verbindungsstruktur lateral vollständig. Jede Verbindungsstruktur kann teilweise oder vollständig in das Formmaterial eingebettet sein.According to at least one embodiment, at least one connection structure is at least partially embedded in the molding material. This means that the molding material is in direct contact with the connection structure. The molding material preferably completely surrounds the connection structure laterally. Each connection structure can be partially or completely embedded in the molding material.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Abdeckung durch einen Zwischenraum vom Anschlussträger beabstandet. Das elektrische Bauelement ist auf dem Anschlussträger also so montiert, dass die Abdeckung vom Anschlussträger beabstandet ist. Besonders bevorzugt steht kein Teil der Abdeckung in direktem Kontakt mit dem Anschlussträger. Der Zwischenraum kann teilweise oder vollständig mit Gas gefüllt sein. Der Abstand zwischen der Abdeckung und dem Anschlussträger beträgt beispielsweise mindestens 5 µm oder mindestens 10 µm oder mindestens 20 µm.According to at least one embodiment, the cover is spaced apart from the connection carrier by an intermediate space. The electrical component is mounted on the connection carrier in such a way that the cover is spaced from the connection carrier. Particularly preferably, no part of the cover is in direct contact with the connection carrier. The space can be partially or completely filled with gas. The distance between the cover and the connection carrier is, for example, at least 5 μm or at least 10 μm or at least 20 μm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zwischenraum zumindest teilweise mit dem Formmaterial gefüllt. Das Formmaterial kann den Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem Anschlussträger ganz oder zu mindestens 50 % oder zu mindestens 75 % ausfüllen. Der Rest des Zwischenraums ist vorzugsweise mit Gas gefüllt.According to at least one embodiment, the intermediate space is at least partially filled with the molding material. The molding material can completely or at least 50% or at least 75% fill the gap between the cover and the connection carrier. The remainder of the space is preferably filled with gas.

Beispielsweise erstreckt sich das Formmaterial zumindest in Bereichen zusammenhängend zwischen dem Anschlussträger und dem elektrischen Bauelement, so dass das Formmaterial das elektrische Bauelement zusätzlich mechanisch unterstützt. Somit ist das elektrische Bauelement nicht nur durch die Verbindungsstrukturen, sondern auch durch das Formmaterial mechanisch mit dem Anschlussträger verbunden.For example, the molding material extends contiguously between the connection carrier and the electrical component, at least in areas, so that the molding material additionally supports the electrical component mechanically. The electrical component is thus mechanically connected to the connection carrier not only through the connection structures, but also through the molding material.

Das Formmaterial, das zusätzlich das elektrische Bauelement trägt, ermöglicht es, die Größen der Verbindungsstrukturen zu reduzieren, ohne das Risiko von Rissen durch thermische Belastung zu erhöhen. Der Einsatz des Formmaterials ist jedoch nur dann von Vorteil, wenn das Formmaterial die Eigenschaften des Resonators des elektrischen Bauelements nicht beeinträchtigt. Es ist daher zu vermeiden, dass das Formmaterial mit den Teilen der Elektrodenstruktur auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht, die die Eigenschaften des Resonators definiert, in Kontakt kommt. The molding material, which additionally carries the electrical component, makes it possible to reduce the size of the connection structures without increasing the risk of cracks due to thermal stress. The use of the molding material is only advantageous if the molding material does not impair the properties of the resonator of the electrical component. It is therefore to be avoided that the molding material comes into contact with the parts of the electrode structure on the upper side of the piezoelectric layer, which defines the properties of the resonator.

Insbesondere sollte ein direkter Kontakt zum ersten Abschnitt der ersten und eventuell der zweiten Elektrode, die mit dem aktiven Bereich des Resonators überlappen, vermieden werden. Im vorliegenden Fall wird dies erreicht, indem der erste Abschnitt der ersten Elektrode und gegebenenfalls der zweiten Elektrode in einen gasgefüllten Hohlraum eingebracht sind, der durch den metallischen Rahmen, die Abdeckung und die piezoelektrische Schicht gebildet ist. Die Abdeckung und der metallische Rahmen verhindern, dass das Formmaterial den ersten Abschnitt der Elektroden erreicht. Zu diesem Zweck ist es nicht einmal notwendig, dass der metallische Rahmen den ersten Abschnitt in laterale Richtung vollständig umgibt. Auch ein unterbrochener metallischer Rahmen mit kleinen Gräben ist ausreichend.In particular, direct contact with the first section of the first and possibly the second electrode, which overlap with the active region of the resonator, should be avoided. In the present case, this is achieved in that the first section of the first electrode and optionally the second electrode are introduced into a gas-filled cavity which is formed by the metallic frame, the cover and the piezoelectric layer. The cover and metallic frame prevent the molding material from reaching the first portion of the electrodes. For this purpose, it is not even necessary for the metallic frame to completely surround the first section in the lateral direction. An interrupted metallic frame with small trenches is also sufficient.

Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen angegeben. Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen elektrischen Bauelements. Somit sind alle für das elektrische Bauelement angegebenen Merkmale auch für das Verfahren angegeben und umgekehrt.Next, the method for manufacturing a variety of electrical components will be given. The method is particularly suitable for producing an electrical component described here. Thus, all features specified for the electrical component are also specified for the method and vice versa.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt A), in dem eine piezoelektrische Schicht bereitgestellt wird. Die piezoelektrische Schicht wird vorzugsweise als Teil eines Waferverbunds bereitgestellt. Beispielsweise wird die piezoelektrische Schicht als Schicht auf einem Substratwafer bereitgestellt, wobei der Substratwafer aus einem anderen Material als die piezoelektrische Schicht ist. Der Substratwafer besteht beispielsweise aus einem Halbleitermaterial. Die piezoelektrische Schicht erstreckt sich vorzugsweise zusammenhängend über das Substratwafer.According to at least one embodiment, the method comprises a step A) in which a piezoelectric layer is provided. The piezoelectric layer is preferably provided as part of a composite wafer. For example, the piezoelectric layer is provided as a layer on a substrate wafer, the substrate wafer being made of a different material than the piezoelectric layer. The substrate wafer consists for example of a semiconductor material. The piezoelectric layer preferably extends continuously over the substrate wafer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt B), in dem eine Vielzahl von Elektrodenstrukturen gebildet wird. Für jede Elektrodenstruktur wird eine erste Elektrode auf einer Oberseite der piezoelektrischen Schicht gebildet.According to at least one embodiment, the method comprises a step B) in which a multiplicity of electrode structures is formed. For each electrode structure, a first electrode is formed on an upper side of the piezoelectric layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt C), in dem metallische Rahmen auf der Oberseite der piezoelektrischen Schicht gebildet werden.According to at least one embodiment, the method comprises a step C), in which metallic frames are formed on the top of the piezoelectric layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt D), in dem eine Abdeckschicht auf die metallischen Rahmen aufgebracht wird, wobei die Abdeckschicht, die metallischen Rahmen und die piezoelektrische Schicht gasgefüllte Hohlräume umgeben, in denen erste Abschnitte der ersten Elektroden angeordnet sind. Die Abdeckschicht ist von den ersten Abschnitten der ersten Elektroden beabstandet. Die Abdeckschicht wird beispielsweise als zusammenhängende Schicht ohne Unterbrechungen aufgebracht.According to at least one embodiment, the method comprises a step D) in which a cover layer is applied to the metallic frames, the cover layer, the metallic frames and the piezoelectric layer surrounding gas-filled cavities in which first sections of the first electrodes are arranged. The cover layer is spaced from the first sections of the first electrodes. The cover layer is applied, for example, as a continuous layer without interruptions.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt E), in dem der Verbund umfassend die piezoelektrische Schicht, die ersten Elektroden, die metallischen Rahmen und die Abdeckschicht in eine Vielzahl von elektrische Bauelemente getrennt wird, wobei jedes elektrische Bauelement einen Abschnitt der piezoelektrischen Schicht, eine Elektrodenstruktur mit einer ersten Elektrode, einen metallischen Rahmen und eine Abdeckung, die ein Abschnitt der Abdeckschicht ist, umfasst. In jedem elektrischen Bauelement bildet die Elektrodenstruktur zusammen mit der piezoelektrischen Schicht einen Resonator für akustische Wellen. Der erste Abschnitt der ersten Elektrode überlappt mit einem aktiven Bereich des Resonators.According to at least one embodiment, the method comprises a step E), in which the composite comprising the piezoelectric layer, the first electrodes, the metallic frame and the cover layer is separated into a plurality of electrical components, each electrical component having a portion of the piezoelectric layer, an electrode structure having a first electrode, a metallic frame, and a cover that is a portion of the cover layer. In each electrical component, the electrode structure, together with the piezoelectric layer, forms a resonator for acoustic waves. The first section of the first electrode overlaps with an active area of the resonator.

Das Trennen kann beispielsweise durch Bilden von Gräben im Verbund von der Seite der Abdeckschicht aus erfolgen, wobei die Gräben die Grenzen zwischen benachbarten elektrischen Bauelementen definieren. Beispielsweise durchdringen die Gräben die Abdeckschicht und die piezoelektrische Schicht vollständig und enden im Substratwafer. Anschließend kann der Substratwafer von einer der piezoelektrischen Schicht gegenüberliegenden Seite geschliffen werden, bis einzelne elektrische Bauelemente erhalten werden. Alternativ wird der Verbund zunächst von der der piezoelektrischen Schicht gegenüberliegenden Seite geschliffen und anschließend durch Bilden von Gräben von der Seite der Abdeckschicht getrennt, z.B. durch Plasmaschneiden.The separation can take place, for example, by forming trenches in the composite from the side of the cover layer, the trenches defining the boundaries between adjacent electrical components. For example, the trenches penetrate the cover layer and the piezoelectric layer completely and end in the substrate wafer. The substrate wafer can then be ground from a side opposite the piezoelectric layer until individual electrical components are obtained. Alternatively, the composite is first ground from the side opposite the piezoelectric layer and then separated from the side of the cover layer by forming trenches, e.g. by plasma cutting.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte A) bis E) nacheinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.According to at least one embodiment, steps A) to E) are carried out one after the other in the specified order.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Schritt F), in dem die Abdeckschicht durch das Bilden von Öffnungen in der Abdeckschicht strukturiert wird. Die Strukturierung der Abdeckschicht mit den Öffnungen erfolgt zum Beispiel mit einem fotolithographischen Verfahren. Die Abdeckschicht besteht vorzugsweise aus einem Fotolack, wie beispielsweise SU8.According to at least one embodiment, the method further comprises a step F), in which the cover layer is structured by forming openings in the cover layer. The structuring of the cover layer with the openings takes place, for example, with a photolithographic method. The cover layer preferably consists of a photoresist such as SU8.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt G), in dem in den Bereichen der Öffnungen Verbindungsstrukturen gebildet werden, die für eine elektrische und mechanische Verbindung zu einem externen Anschlussträger eingerichtet sind. Die Verbindungsstrukturen ragen in Richtung weg von der piezoelektrischen Schicht über die Abdeckschicht hinaus.According to at least one embodiment, the method comprises a step G) in which connection structures are formed in the regions of the openings, which connection structures are set up for an electrical and mechanical connection to an external connection carrier. The connection structures protrude beyond the cover layer in the direction away from the piezoelectric layer.

Die Verbindungsstrukturen können auf dem metallischen Rahmen ausgebildet werden. Beispielsweise werden die Verbindungsstrukturen als Löthöcker ausgebildet. Alternativ werden die Verbindungsstrukturen jeweils als Säule oder LGA-Pad ausgebildet. In diesem Fall werden die Verbindungsstrukturen vorzugsweise durch Plattieren gebildet. Beispielsweise wird nach der Strukturierung der Abdeckschicht zunächst eine Saatschicht auf die Abdeckschicht und in die Öffnungen aufgebracht. Anschließend werden die Verbindungsstrukturen auf der Saatschicht aufgewachsen und die Saatschicht von der Abdeckschicht entfernt.The connection structures can be formed on the metallic frame. For example, the connection structures are designed as solder bumps. Alternatively, the connection structures are each designed as a column or LGA pad. In this case, the connection structures are preferably formed by plating. For example, after the covering layer has been structured, a seed layer is first applied to the covering layer and into the openings. The connection structures are then grown on the seed layer and the seed layer is removed from the cover layer.

Vorzugsweise werden die Schritte F) und G) vor dem Schritt E) durchgeführt.Steps F) and G) are preferably carried out before step E).

Im Folgenden werden ein hier beschriebenes elektrisches Bauelement, eine hier beschriebene elektrische Vorrichtung und ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.In the following, an electrical component described here, an electrical device described here and a method described here for producing a multiplicity of electrical components are explained in more detail with reference to drawings using exemplary embodiments. The same reference symbols indicate the same elements in the individual figures. However, no references to scale are shown here; rather, individual elements can be shown exaggerated for a better understanding.

Es zeigen:

  • 1A bis 3 Ausführungsbeispiele von elektrischen Bauelementen in verschiedenen Ansichten,
  • 4 ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Vorrichtung in einer Schnittansicht,
Show it:
  • 1A to 3 Exemplary embodiments of electrical components in different views,
  • 4th an embodiment of the electrical device in a sectional view,

Die 5A bis 6 verschiedene Positionen in Ausführungsbeispielen des Verfahrens.The 5A to 6th various positions in exemplary embodiments of the method.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bauelements 10 in verschiedenen Ansichten. Die 1B und 1D sind Draufsichten des elektrischen Bauelements 10, während die 1A und 1C Querschnittsansichten entlang der Linien AA' und CC' der 1B und 1D sind. 1 shows a first embodiment of an electrical component 10 in different Views. The 1B and 1D are top views of the electrical component 10 while the 1A and 1C Cross-sectional views along lines AA 'and CC' of FIG 1B and 1D are.

Das elektrische Bauelement 10 umfasst eine piezoelektrische Schicht 1a, zum Beispiel aus LiTaO3 oder LiNbO3. Die piezoelektrische Schicht 1a ist auf einen Träger 1b aufgebracht (siehe 1A und 1C). Der Träger 1b ist das mechanisch stabilisierende Element des elektrischen Bauelements 10 und trägt auch die piezoelektrische Schicht 1a. Beispielsweise ist der Träger 1b aus Silizium.The electrical component 10 comprises a piezoelectric layer 1a , for example from LiTaO 3 or LiNbO 3 . The piezoelectric layer 1a is on a carrier 1b applied (see 1A and 1C ). The carrier 1b is the mechanically stabilizing element of the electrical component 10 and also carries the piezoelectric layer 1a . For example, the carrier is 1b made of silicon.

Auf einer Oberseite 11 der piezoelektrischen Schicht 1a befindet sich eine Elektrodenstruktur 2 mit einer ersten Elektrode 21 und einer zweiten Elektrode 22. Die erste 21 und zweite 22 Elektrode sind interdigitale Elektroden mit einer Mehrzahl von Fingern, die ineinander greifen (siehe auch 1B). Alle Finger einer Elektrode 21, 22 sind über eine Sammelschiene elektrisch verbunden. Die Elektrodenstruktur 2 mit der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 bildet zusammen mit der piezoelektrischen Schicht 1a einen SAW-Resonator. Ein erster Abschnitt 21a der ersten Elektrode 21 und ein erster Abschnitt 22a der zweiten Elektrode 22 überlappen mit einem aktiven Bereich des Resonators, in dem sich während des Betriebs akustische Wellen ausbreiten. Im vorliegenden Fall sind die ersten Abschnitte 21a, 22a durch die Finger der Elektroden 21, 22 definiert.On a top 11 the piezoelectric layer 1a there is an electrode structure 2 with a first electrode 21st and a second electrode 22nd . The first 21 and second 22 electrodes are interdigital electrodes with a plurality of fingers that interlock (see also 1B) . All fingers on an electrode 21st , 22nd are electrically connected via a busbar. The electrode structure 2 with the first electrode 21st and the second electrode 22nd forms together with the piezoelectric layer 1a a SAW resonator. A first section 21a the first electrode 21st and a first section 22a the second electrode 22nd overlap with an active area of the resonator in which acoustic waves propagate during operation. In the present case are the first sections 21a , 22a through the fingers of the electrodes 21st , 22nd Are defined.

Ein metallischer Rahmen 3 ist ebenfalls auf der Oberseite 11 der piezoelektrischen Schicht 1a angeordnet. Der metallische Rahmen 3 umgibt die Finger der Elektroden 21, 22 in lateraler Richtung, gemessen parallel zur Oberseite 11 der piezoelektrischen Schicht 1a. Die Dicke des metallischen Rahmens 3 ist größer als die Dicke der Finger der Elektroden 21, 22.A metallic frame 3 is also on the top 11 the piezoelectric layer 1a arranged. The metallic frame 3 surrounds the fingers of the electrodes 21st , 22nd in the lateral direction, measured parallel to the top 11 the piezoelectric layer 1a . The thickness of the metallic frame 3 is greater than the thickness of the fingers of the electrodes 21st , 22nd .

Auf dem metallischen Rahmen 3 befindet sich eine Abdeckung 4. Beispielsweise besteht die Abdeckung 4 aus einem Polyimid, in das wärmeleitende Partikel eingebettet sind. Die Abdeckung 4 umschließt zusammen mit dem metallischen Rahmen 3 und der piezoelektrischen Schicht 1a einen Hohlraum 5. Der Hohlraum 5 ist mit Gas, wie Luft, gefüllt. Die ersten Abschnitte 21a, 22a der Elektroden 21, 22 befinden sich innerhalb des Hohlraums 5 und sind durch einen gasgefüllten Zwischenraum von der Abdeckung 4 beabstandet. Somit steht die Abdeckung 4 nicht in direktem Kontakt mit Teilen der Elektroden 21, 22, die mit dem aktiven Bereich des Resonators überlappen.On the metallic frame 3 there is a cover 4th . For example, there is the cover 4th made of a polyimide in which thermally conductive particles are embedded. The cover 4th encloses together with the metallic frame 3 and the piezoelectric layer 1a a cavity 5 . The cavity 5 is filled with gas such as air. The first sections 21a , 22a of the electrodes 21st , 22nd are located within the cavity 5 and are through a gas-filled gap from the cover 4th spaced. The cover is thus in place 4th not in direct contact with parts of the electrodes 21st , 22nd which overlap with the active area of the resonator.

In 1 ist auch zu sehen, dass Verbindungsstrukturen 6 auf dem metallischen Rahmen 3 angeordnet sind und in eine Richtung weg von der piezoelektrischen Schicht 1a über die Abdeckung 4 hinaus ragen. Hier sind die Verbindungsstrukturen 6 Löthöcker, die in direktem Kontakt mit dem metallischen Rahmen 3 stehen. Die Verbindungsstrukturen 6 sind für eine mechanische und elektrische Verbindung zu einem Anschlussträger ausgelegt.In 1 can also be seen that connection structures 6th on the metallic frame 3 are arranged and in a direction away from the piezoelectric layer 1a over the cover 4th stick out. Here are the connection structures 6th Solder bumps that are in direct contact with the metallic frame 3 stand. The connection structures 6th are designed for a mechanical and electrical connection to a connection carrier.

Das elektrische Bauelement 10 der 1A ist ein Chip, insbesondere ein HF-Filterchip. Die quer zur Oberseite 11 verlaufenden Seitenflächen 12 des Bauelements 10 zeigen beispielsweise Spuren eines Materialabtrags.The electrical component 10 the 1A is a chip, especially an RF filter chip. The one across the top 11 running side surfaces 12 of the component 10 show, for example, traces of material removal.

In 1B ist eine Draufsicht auf die Oberseite 11 der piezoelektrischen Schicht 1a dargestellt. Um die elektrischen Strukturen zu sehen, ist die Abdeckung 4 in dieser Ansicht nicht dargestellt. Wie in 1B zu sehen ist, umfasst die elektrische Bauelement 10 tatsächlich drei Elektrodenstrukturen 2, die jeweils einen Resonator mit der piezoelektrischen Schicht 1a bilden. Die piezoelektrische Schicht 1a erstreckt sich zusammenhängend über alle Resonatoren. Jeder Resonator ist ein SAW-Resonator mit ineinandergreifenden Elektroden 21, 22. Zwei Resonatoren sind in Serie geschaltet und ein Resonator ist ein Nebenschluss-Resonator, der parallel zu den beiden seriell geschalteten Resonatoren geschaltet ist. Das elektrische Bauelement 10 kann sogar mehr als drei Resonatoren umfassen.In 1B is a top plan view 11 the piezoelectric layer 1a shown. To see the electrical structures is the cover 4th not shown in this view. As in 1B can be seen includes the electrical component 10 actually three electrode structures 2 , each having a resonator with the piezoelectric layer 1a form. The piezoelectric layer 1a extends continuously over all resonators. Each resonator is a SAW resonator with interdigitated electrodes 21st , 22nd . Two resonators are connected in series and one resonator is a shunt resonator that is connected in parallel to the two resonators connected in series. The electrical component 10 can even comprise more than three resonators.

Der metallische Rahmen 3 steht in elektrischem Kontakt zu den Elektrodenstrukturen 2 aller Resonatoren. Insbesondere bilden Teile des metallischen Rahmens 3 Sammelschienen der Elektroden 21, 22. Der metallische Rahmen 3 umgib die ersten Abschnitte 21a, 22a aller ersten und zweiten Elektroden 21, 22 lateral. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, ist der metallische Rahmen 3 nicht zusammenhängend ausgebildet, sondern unterbrochen. Die Unterbrechungen sind jedoch so klein, dass nur sehr wenig Formmaterial in den Hohlraum 5 eindringt, wenn das elektrische Bauelement 10 mit dem Formmaterial vergossen wird.The metallic frame 3 is in electrical contact with the electrode structures 2 of all resonators. In particular, they form parts of the metallic frame 3 Electrode busbars 21st , 22nd . The metallic frame 3 surround the first sections 21a , 22a of all first and second electrodes 21st , 22nd lateral. To avoid short circuits, the metallic frame is 3 not formed coherently, but interrupted. However, the interruptions are so small that very little molding material enters the cavity 5 penetrates when the electrical component 10 is potted with the molding material.

In 1B ist auch zu sehen, dass sich die Verbindungsstrukturen 6 auf dem metallischen Rahmen 3 in den Ecken des metallischen Rahmens 3 befinden. Die oberen beiden Verbindungsstrukturen 6 sind beispielsweise den Ein- und Ausgangsanschüssen des elektrischen Bauelements 10 zugeordnet, während die unteren beiden Verbindungsstrukturen 6 mit Erdungsanschlüssen verbunden sind.In 1B can also be seen that the connection structures 6th on the metallic frame 3 in the corners of the metallic frame 3 are located. The top two connection structures 6th are for example the input and output terminals of the electrical component 10 assigned, while the lower two connection structures 6th connected to earth terminals.

In 1C ist die Querschnittsansicht durch die Linie CC' der 1B dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Abdeckung 4 Öffnungen aufweist, in denen die Verbindungsstrukturen 6 angeordnet und mit dem metallischen Rahmen 3 elektrisch verbunden sind.In 1C FIG. 13 is the cross-sectional view through line CC 'of FIG 1B shown. It can be seen that the cover 4th Has openings in which the connection structures 6th arranged and with the metallic frame 3 are electrically connected.

In 1D ist eine Draufsicht auf das elektrische Bauelement 10 dargestellt. Es ist die gleiche Ansicht wie in 1B gezeigt, diesmal jedoch mit der Abdeckung 4. Es ist zu erkennen, dass das Abdeckung 4 die Elektrodenstrukturen 2 des elektrischen Bauelements 10 vollständig überdeckt und sich über das gesamte elektrische Bauelement 10 erstreckt. In den Bereichen der Verbindungsstrukturen 6 umfasst die Abdeckung 4 Öffnungen. Die Abdeckung 4 umgibt jede der Verbindungsstrukturen 6 lateral vollständig.In 1D Fig. 3 is a plan view of the electrical component 10 shown. It is the same view as in 1B shown, but this time with the cover 4th . It can be seen that the cover 4th the electrode structures 2 of the electrical component 10 completely covered and spread over the entire electrical component 10 extends. In the areas of the connection structures 6th includes the cover 4th Openings. The cover 4th surrounds each of the connection structures 6th laterally complete.

Die 2A und 2B zeigen Querschnittsansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Bauelements 10. Das elektrische Bauelement 10 ist ähnlich dem elektrischen Bauelement 10 aus 1. In diesem Ausführungsbeispiel schließen jedoch die Seitenflächen 32 des metallischen Rahmens 3 bündig mit den Seitenflächen 12 des elektrischen Bauelements 10 ab. Beispielsweise zeigen die Seitenflächen 32 des metallischen Rahmens 3 auch Spuren eines Materialabtrags.The 2A and 2 B show cross-sectional views of a second exemplary embodiment of an electrical component 10 . The electrical component 10 is similar to the electrical component 10 out 1 . In this embodiment, however, the side surfaces close 32 of the metallic frame 3 flush with the side surfaces 12 of the electrical component 10 from. For example, the side faces show 32 of the metallic frame 3 also traces of material removal.

In 2C ist eine Draufsicht auf das zweite Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauelements 10 dargestellt. Da in dem zweiten Ausführungsbeispiel der metallische Rahmen 3 näher an den Seitenflächen 12 des elektrischen Bauelements 10 angeordnet ist, sind auch die Verbindungsstrukturen 6 näher an den Seitenflächen 12 angeordnet. Die Verbindungsstrukturen 6 sind in Aussparungen der Abdeckung 4 platziert. In dieser Draufsicht sind die Bereiche des elektrischen Bauelements 10 zwischen den Verbindungsstrukturen 6 und den Seitenflächen 12 des Bauelements 10 frei von der Abdeckung 4.In 2C Fig. 3 is a plan view of the second embodiment of the electrical component 10 shown. As in the second embodiment, the metallic frame 3 closer to the side faces 12 of the electrical component 10 is arranged, are also the connection structures 6th closer to the side faces 12 arranged. The connection structures 6th are in recesses in the cover 4th placed. In this top view are the areas of the electrical component 10 between the connection structures 6th and the side faces 12 of the component 10 free from the cover 4th .

Diese Konstruktion ist vorteilhaft, wenn das elektrische Bauelement 10 montiert und mit einer Formmaterial umformt wird. Da sich die Verbindungsstrukturen 6 in der Nähe der Seitenflächen 12 des Bauelements 10 befinden, sind sie während des Betriebs des Bauelements 10 einer thermischen Belastung ausgesetzt. Die thermische Belastung ist größer als bei 1, da in 1 die Verbindungsstrukturen 6 näher an der Mitte des elektrischen Bauelements 10 angeordnet sind. Durch die Aussparungen in der Abdeckung 4, die sich von den Verbindungsstrukturen 6 bis zu den Seitenflächen 12 erstrecken, kann Formmaterial leichter in den Zwischenraum zwischen dem elektrischen Bauelement 10 und einem Anschlussträger eindringen und so das elektrische Bauelement zusätzlich mechanisch unterstützen.This construction is advantageous when the electrical component 10 is assembled and formed with a molding material. As the connection structures 6th near the side faces 12 of the component 10 are located, they are during the operation of the component 10 exposed to thermal stress. The thermal load is greater than at 1 , because in 1 the connection structures 6th closer to the center of the electrical component 10 are arranged. Through the recesses in the cover 4th that differ from the connection structures 6th up to the side surfaces 12 extend, molding material can more easily into the space between the electrical component 10 and penetrate a connection carrier and thus provide additional mechanical support to the electrical component.

3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bauelements 10, wiederum in einer Querschnittsansicht. Im Prinzip ist es der gleiche Querschnitt wie in 1C. Im Gegensatz zu 1C sind die Verbindungsstrukturen 6 jedoch keine Löthöcker, sondern Säulen oder LGA-Pads, die beispielsweise durch Galvanisieren auf dem metallischen Rahmen 3 hergestellt sind. 3 shows a third embodiment of an electrical component 10 , again in a cross-sectional view. In principle it is the same cross section as in 1C . In contrast to 1C are the connection structures 6th However, no solder bumps, but pillars or LGA pads, which are, for example, electroplated on the metal frame 3 are made.

LGA-Pads sind besonders vorteilhaft, da sie bei der Montage des elektrischen Bauelements 10 eine großflächige Unterstützung bieten. Das Formmaterial, das in den Zwischenraum zwischen dem elektrischen Bauelement und dem Anschlussträger eindringt, wird in diesem Fall nicht unbedingt benötigt.LGA pads are particularly advantageous because they are used during the assembly of the electrical component 10 provide extensive support. The molding material that penetrates into the space between the electrical component and the connection carrier is not absolutely required in this case.

In allen bisher gezeigten Ausführungsbeispielen des elektrischen Bauelements sind die Elektroden interdigitale Elektroden, die SAW-Resonatoren bilden. Dies ist aber nur ein Beispiel und es ist auch möglich, dass die Elektrodenstrukturen zusammen mit der piezoelektrischen Schicht BAW-Resonatoren bilden. In diesem Fall befinden sich die zweiten Elektroden vorzugsweise zwischen der piezoelektrischen Schicht 1a und dem Träger 1b.In all of the exemplary embodiments of the electrical component shown so far, the electrodes are interdigital electrodes that form SAW resonators. However, this is only an example and it is also possible for the electrode structures to form BAW resonators together with the piezoelectric layer. In this case, the second electrodes are preferably located between the piezoelectric layer 1a and the wearer 1b .

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Vorrichtung. Die elektrische Vorrichtung umfasst in diesem Fall das elektrische Bauelement 10 aus 1. Das elektrische Bauelement 10 ist auf einem Anschlussträger 8 montiert, wobei die Oberseite 11 der piezoelektrischen Schicht 1a dem Anschlussträger 8 zugewandt ist. Der Anschlussträger 8 umfasst Anschlussflächen 81 für einen elektrischen Anschluss. Die Anschlussflächen 81 sind beispielsweise aus einem Metall, wie Al oder Au, gefertigt. 4th shows an embodiment of an electrical device. In this case, the electrical device comprises the electrical component 10 out 1 . The electrical component 10 is on a connection carrier 8th mounted, with the top 11 the piezoelectric layer 1a the connection carrier 8th is facing. The connection carrier 8th includes pads 81 for an electrical connection. The connection surfaces 81 are for example made of a metal such as Al or Au.

Die Verbindungsstrukturen 6 sind mit den Anschlussflächen 81 verlötet und so ist das elektrische Bauelement 10 mechanisch und elektrisch mit dem Anschlussträger 8 verbunden. Es ist zu erkennen, dass die Verbindungsstrukturen 6 in Richtung weg von der Oberseite 11 noch über die Abdeckung 4 hinaus ragen. Dadurch entsteht ein Zwischenraum zwischen dem Anschlussträger 8 und der Abdeckung 4. Wenn es kein Formmaterial 7 gäbe, würden die Verbindungsstrukturen 6 die einzige mechanische Unterstützung für das elektrische Bauelement 10 bilden. Im vorliegenden Fall ist jedoch ein Formmaterial 7 auf das elektrische Bauelement 10 aufgebracht. Das Formmaterial 7 umgibt das elektrische Bauelement 10 und dringt auch in den Zwischenraum zwischen der Abdeckung 4 und dem Anschlussträger 8 ein. Das Formmaterial 7 basiert beispielsweise auf Silikon und/oder Epoxid und umfasst wärmeleitende Partikel. Das Formmaterial 7 umschließt die Verbindungsstrukturen 6 und erstreckt sich zusammenhängend vom Anschlussträger 8 bis zur Abdeckung 4. Auf diese Weise bietet das Formmaterial 7 eine zusätzliche mechanische Unterstützung für das elektrische Bauelement 10 auf dem Anschlussträger 8. Die beim Betrieb der elektrischen Vorrichtung auftretende thermische Belastung wird daher nicht nur von den Verbindungsstrukturen 6 getragen. Dadurch wird die Lebensdauer der gesamten elektrischen Vorrichtung erhöht.The connection structures 6th are with the connection surfaces 81 soldered and so is the electrical component 10 mechanically and electrically with the connection carrier 8th connected. It can be seen that the connection structures 6th towards away from the top 11 still about the cover 4th stick out. This creates a space between the connection carrier 8th and the cover 4th . If there is no molding material 7th there would be the connection structures 6th the only mechanical support for the electrical component 10 form. In the present case, however, is a molding material 7th on the electrical component 10 upset. The molding material 7th surrounds the electrical component 10 and also penetrates into the space between the cover 4th and the connection carrier 8th a. The molding material 7th based, for example, on silicone and / or epoxy and comprises heat-conducting particles. The molding material 7th encloses the connection structures 6th and extends continuously from the connection carrier 8th until the cover 4th . In this way, the molding material provides 7th an additional mechanical support for the electrical component 10 on the connection carrier 8th . The thermal load occurring during the operation of the electrical device is therefore not only caused by the connection structures 6th carried. This increases the service life of the entire electrical device.

Bei der vorliegenden Erfindung kann das Formmaterial 7 in den Zwischenraum zwischen dem Anschlussträger 8 und dem elektrischen Bauelement 10 eindringen, da sich die ersten Abschnitte 21a, 22a der ersten und zweiten Elektroden 21, 22, die mit dem aktiven Bereich der Resonatoren überlappen, im Hohlraum 5 befinden und durch die Abdeckung 4 und den metallischen Rahmen 3 vor dem Formmaterial 7 geschützt sind. Die Unterbrechungen im metallischen Rahmen 3 sind so klein, dass das Formmaterial 7 kaum in den Hohlraum 5 eintreten kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Aufbringen des Formmaterials 7 nicht zu einer zusätzlichen Massenbelastung der ersten Abschnitte 21a, 22a der Elektroden 21, 22 führt, die das akustische Verhalten der Resonatoren beeinflussen würde.In the present invention, the molding material 7th in the space between the Connection carrier 8th and the electrical component 10 penetrate as the first sections 21a , 22a the first and second electrodes 21st , 22nd that overlap with the active area of the resonators, in the cavity 5 and through the cover 4th and the metallic frame 3 in front of the molding material 7th are protected. The breaks in the metal frame 3 are so small that the molding material 7th hardly in the cavity 5 can occur. In this way it is ensured that the application of the molding material 7th does not result in an additional mass load on the first sections 21a , 22a of the electrodes 21st , 22nd which would influence the acoustic behavior of the resonators.

5A zeigt eine erste Position in einem Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen. Eine piezoelektrische Schicht 1a auf einem Substratwafer 1b ist bereitgestellt. Auf einer Oberseite 11 der piezoelektrischen Schicht 1a ist eine Vielzahl von Elektrodenstrukturen 2 aufgebracht, die jeweils eine erste Elektrode 21 und eine zweite Elektrode 22 umfassen. Zusätzlich sind auf der Oberseite 11 metallische Rahmen 3 aufgebracht, wobei die metallischen Rahmen 3 die Elektrodenstrukturen 2 umgeben. 5A FIG. 11 shows a first position in a method for manufacturing a plurality of electrical components. A piezoelectric layer 1a on a substrate wafer 1b is provided. On a top 11 the piezoelectric layer 1a is a variety of electrode structures 2 applied, each with a first electrode 21st and a second electrode 22nd include. Additionally are on the top 11 metallic frame 3 applied, the metallic frame 3 the electrode structures 2 surround.

In 5B ist eine zweite Position im Verfahren dargestellt, in der die Dicke der metallischen Rahmen 3 erhöht wird, so dass sie dicker sind als die Finger der Elektroden 21, 22.In 5B a second position in the process is shown in which the thickness of the metallic frame 3 increased so that they are thicker than the fingers of the electrodes 21st , 22nd .

5C zeigt eine dritte Position im Verfahren, bei der eine Abdeckschicht 40 auf der Oberseite 11 der piezoelektrischen Schicht 1a aufgebracht ist. Die Abdeckschicht 40 ist zusammenhängend und ohne Unterbrechungen gebildet. Die Abdeckschicht 40 bildet zusammen mit den metallischen Rahmen 3 und der piezoelektrischen Schicht 1a eine Vielzahl von Hohlräumen 5, in denen sich zumindest Abschnitte der Elektrodenstrukturen 2 befinden. Für jede erste Elektrode 21 ist ein erster Abschnitt 21a in einem Hohlraum 5 angeordnet und von der Abdeckschicht 40 beabstandet. 5C shows a third position in the process in which a cover layer 40 on the top 11 the piezoelectric layer 1a is upset. The cover layer 40 is formed continuously and without interruptions. The cover layer 40 forms together with the metallic frame 3 and the piezoelectric layer 1a a variety of cavities 5 , in which there are at least sections of the electrode structures 2 are located. For every first electrode 21st is a first section 21a in a cavity 5 arranged and from the cover layer 40 spaced.

In 5D ist eine vierte Position des Verfahrens dargestellt, in der Verbindungsstrukturen 6 gebildet sind. Die Verbindungsstrukturen 6 sind beispielsweise durch Strukturierung der Abdeckschicht 40 mit einem fotolithografischen Verfahren gebildet. Bei der Strukturierung werden in der Abdeckschicht 40 Öffnungen in den Bereichen des metallischen Rahmens 3 gebildet. Die Verbindungsstrukturen 6 werden dann in den Bereichen dieser Öffnungen direkt auf die metallischen Rahmen 3 aufgebracht.In 5D a fourth position of the method is shown in the connection structures 6th are formed. The connection structures 6th are for example by structuring the cover layer 40 formed with a photolithographic process. When structuring are in the cover layer 40 Openings in the areas of the metallic frame 3 educated. The connection structures 6th are then in the areas of these openings directly on the metallic frame 3 upset.

In 5E ist eine fünfte Position des Verfahrens dargestellt, wobei der Verbund, der den Substratwafer 1b, die piezoelektrische Schicht 1a, die Abdeckschicht 40, die metallischen Rahmen 3 mit den Verbindungsstrukturen 6 und die Elektrodenstrukturen 2 umfasst, in eine Vielzahl von elektrische Bauelemente 10 unterteilt wird. In 5E sind die Trennebenen als gestrichelte Linien dargestellt. Die Trennebenen erstrecken sich durch die Abdeckschicht 40, die piezoelektrische Schicht 1a und den Substratwafer 1b.In 5E a fifth position of the method is shown, the composite comprising the substrate wafer 1b , the piezoelectric layer 1a , the cover layer 40 who have favourited Metallic Frame 3 with the connection structures 6th and the electrode structures 2 includes, in a variety of electrical components 10 is divided. In 5E the parting lines are shown as dashed lines. The parting lines extend through the cover layer 40 , the piezoelectric layer 1a and the substrate wafer 1b .

Die 6 zeigen eine Position in einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung elektrischer Bauelemente. 6 ist ähnlich zu 5E mit dem Unterschied, dass sich die Trennebenen 6 auch durch die metallischen Rahmen 3 erstrecken. Mit dem Verfahren von 5 können elektrische Bauelemente, wie beispielsweise in 1 dargestellt, hergestellt werden, während mit dem Verfahren von 6 elektrische Bauelemente, wie in 2 dargestellt, hergestellt werden können.The 6th show a position in a second exemplary embodiment of a method for producing electrical components. 6th is similar to 5E with the difference that the parting lines 6th also through the metallic frame 3 extend. With the method of 5 electrical components, such as in 1 illustrated, while using the method of 6th electrical components, as in 2 shown, can be produced.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung sowohl jedes neue Merkmal als auch jede Kombination von Merkmalen, insbesondere auch jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination an sich nicht ausdrücklich in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention described here is not restricted by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses both every new feature and every combination of features, in particular also every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination per se is not expressly specified in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1a1a
piezoelektrische Schichtpiezoelectric layer
1b1b
Träger/SubstratwaferCarrier / substrate wafer
22
ElektrodenstrukturElectrode structure
33
metallischer Rahmenmetallic frame
44th
Abdeckungcover
55
gasgefüllter Hohlraumgas-filled cavity
66th
VerbindungsstrukturConnection structure
77th
FormmaterialMolding material
88th
AnschlussträgerConnection carrier
1010
elektrisches Bauelementelectrical component
1111
Oberseite der piezoelektrischen SchichtTop of the piezoelectric layer
1212
Seitenfläche des elektrischen BauelementsSide surface of the electrical component
2121st
erste Elektrodefirst electrode
21a21a
erster Abschnitt der ersten Elektrodefirst section of the first electrode
2222nd
zweite Elektrodesecond electrode
22a22a
erster Abschnitt der zweiten Elektrodefirst section of the second electrode
3232
Seitenflächen des metallischen RahmensSide surfaces of the metallic frame
4040
AbdeckschichtCover layer
8181
AnschlussflächeConnection surface

Claims (14)

Elektrisches Bauelement (10), umfassend - eine piezoelektrische Schicht (1a), - eine Elektrodenstruktur (2) mit einer ersten Elektrode (21) auf einer Oberseite (11) der piezoelektrischen Schicht (1a), - einen metallischen Rahmen (3) auf der Oberseite (11) der piezoelektrischen Schicht (1a), - eine Abdeckung (4) auf dem metallischen Rahmen (3), wobei - die Elektrodenstruktur (2) zusammen mit der piezoelektrischen Schicht (1a) einen Resonator für akustische Wellen bildet, - ein erster Abschnitt (21a) der ersten Elektrode (21) mit einem aktiven Bereich des Resonators überlappt, - die Abdeckung (4), der metallische Rahmen (3) und die piezoelektrische Schicht (1a) einen gasgefüllten Hohlraum (5) umgeben, - der erste Abschnitt (21a) der ersten Elektrode (21) im Hohlraum (5) angeordnet ist und von der Abdeckung (4) beabstandet ist.An electrical component (10) comprising - a piezoelectric layer (1a), - An electrode structure (2) with a first electrode (21) on an upper side (11) of the piezoelectric layer (1a), - a metallic frame (3) on the top (11) of the piezoelectric layer (1a), - A cover (4) on the metallic frame (3), wherein - the electrode structure (2) together with the piezoelectric layer (1a) forms a resonator for acoustic waves, - A first section (21a) of the first electrode (21) overlaps with an active region of the resonator, - the cover (4), the metallic frame (3) and the piezoelectric layer (1a) surround a gas-filled cavity (5), - The first section (21a) of the first electrode (21) is arranged in the cavity (5) and is spaced apart from the cover (4). Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 1, wobei der metallische Rahmen (3) mit der Elektrodenstruktur (2) elektrisch verbunden ist.Electrical component (10) according to Claim 1 , wherein the metallic frame (3) is electrically connected to the electrode structure (2). Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abdeckung (4) mindestens eines der folgenden Materialien umfasst oder aus mindestens einem der folgenden Materialien besteht: Polymer, Polyimid, Fotolack, SU8, Graphen, Acryl, Epoxy.Electrical component (10) according to Claim 1 or 2 , wherein the cover (4) comprises at least one of the following materials or consists of at least one of the following materials: polymer, polyimide, photoresist, SU8, graphene, acrylic, epoxy. Elektrisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (4) ein Matrixmaterial umfasst, in das Partikel eines wärmeleitenden Materials eingebettet sind, wobei die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden Materials größer ist als die des Matrixmaterials.Electrical component (10) according to one of the preceding claims, wherein the cover (4) comprises a matrix material in which particles of a thermally conductive material are embedded, the thermal conductivity of the thermally conductive material being greater than that of the matrix material. Elektrisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - eine Seitenfläche (32) des metallischen Rahmens (3) und eine Seitenfläche (12) des elektrischen Bauelements (10) bündig miteinander abschließen, - die Seitenfläche (32) des metallischen Rahmens (3) und/oder die Seitenfläche (12) des elektrischen Bauelements (10) Spuren einer physikalischen oder chemischen Materialabtragung aufweisen.Electrical component (10) according to one of the preceding claims, wherein - a side surface (32) of the metallic frame (3) and a side surface (12) of the electrical component (10) terminate flush with one another, - The side surface (32) of the metallic frame (3) and / or the side surface (12) of the electrical component (10) have traces of physical or chemical material removal. Elektrisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das elektrische Bauelement (10) Verbindungsstrukturen (6) auf der Oberseite (11) der piezoelektrischen Schicht (1a) umfasst, die für eine elektrische und mechanische Verbindung des elektrischen Bauelement (10) mit einem externen Anschlussträger eingerichtet sind, - die Verbindungsstrukturen (6) in eine Richtung weg von der piezoelektrischen Schicht (1a) über die Abdeckung (4) hinaus ragen.Electrical component (10) according to one of the preceding claims, wherein - The electrical component (10) comprises connection structures (6) on the top side (11) of the piezoelectric layer (1a), which are set up for an electrical and mechanical connection of the electrical component (10) to an external connection carrier, - The connection structures (6) protrude in a direction away from the piezoelectric layer (1a) beyond the cover (4). Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 6, wobei in einer Draufsicht auf die Oberseite der piezoelektrischen Schicht (1a) mindestens eine Verbindungsstruktur (6) vollständig von der Abdeckung (4) umgeben ist.Electrical component (10) according to Claim 6 wherein in a plan view of the top of the piezoelectric layer (1a) at least one connection structure (6) is completely surrounded by the cover (4). Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei in einer Draufsicht auf die Oberseite (11) der piezoelektrischen Schicht (1a) ein Bereich des elektrischen Bauelements (10) zwischen einer Verbindungsstruktur (6) und einer Seitenfläche (12) des Bauelements (10) frei von der Abdeckung (4) ist.Electrical component (10) according to Claim 6 or 7th wherein in a plan view of the top (11) of the piezoelectric layer (1a) an area of the electrical component (10) between a connection structure (6) and a side surface (12) of the component (10) is free of the cover (4) . Elektrische Vorrichtung, umfassend - ein elektrisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, - einen Anschlussträger (8) mit Anschlussflächen (81), wobei - das elektrische Bauelement (10) auf dem Anschlussträger (8) angeordnet ist, wobei die Oberseite (11) dem Anschlussträger (8) zugewandt ist, - die Verbindungsstrukturen (6) elektrisch und mechanisch mit den Anschlussflächen (81) verbunden sind.Electrical device, comprising - an electrical component (10) according to one of the preceding Claims 6 to 8th - A connection carrier (8) with connection surfaces (81), wherein - the electrical component (10) is arranged on the connection carrier (8), the top side (11) facing the connection carrier (8), - the connection structures (6) are electrically and mechanically connected to the connection surfaces (81). Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend - ein Formmaterial (7), wobei - das elektrische Bauelement (10) in dem Formmaterial (7) eingebettet ist.Electrical device according to Claim 9 , further comprising - a molding material (7), wherein - the electrical component (10) is embedded in the molding material (7). Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei - mindestens eine Verbindungsstruktur (6) zumindest teilweise in das Formmaterial (7) eingebettet ist.Electrical device according to Claim 10 , wherein - at least one connecting structure (6) is at least partially embedded in the molding material (7). Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei - die Abdeckung (4) von dem Anschlussträger (8) durch einen Zwischenraum beabstandet ist, - der Zwischenraum zumindest teilweise mit dem Formmaterial (7) gefüllt ist.Electrical device according to Claim 10 or 11 wherein - the cover (4) is spaced from the connection carrier (8) by an intermediate space, - the intermediate space is at least partially filled with the molding material (7). Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen (10), umfassend die Schritte: A) Bereitstellen einer piezoelektrischen Schicht (1a), B) Bilden einer Vielzahl von Elektrodenstrukturen (2), die jeweils eine erste Elektrode (21) auf einer Oberseite (11) der piezoelektrischen Schicht (1a) umfassen, C) Bilden von metallischen Rahmen (3) auf der Oberseite (11) der piezoelektrischen Schicht (1a), D) Aufbringen einer Abdeckschicht (40) auf die metallischen Rahmen (3), wobei die Abdeckschicht (40), die metallischen Rahmen (3) und die piezoelektrische Schicht (1a) gasgefüllte Hohlräume (5) umgeben, in denen erste Abschnitte (21a) der ersten Elektroden (21) angeordnet sind, wobei die Abdeckschicht (40) von den ersten Abschnitten (21a) der ersten Elektroden (21) beabstandet ist, E) Trennen des Verbundes umfassend die piezoelektrische Schicht (1a), die ersten Elektroden (21), die metallischen Rahmen (3) und die Abdeckschicht (40), in eine Vielzahl von elektrische Bauelemente (10), wobei jedes elektrische Bauelement (10) - einen Abschnitt der piezoelektrischen Schicht (1a), - eine Elektrodenstruktur (2) mit einer ersten Elektrode (21), - einen metallischen Rahmen (3), - ein Abdeckung (4), die ein Abschnitt der Abdeckschicht (40) ist, umfasst, wobei in jedem elektrischen Bauelement (10) - die Elektrodenstruktur (2) zusammen mit der piezoelektrischen Schicht (1a) einen Resonator für akustische Wellen bildet und der erste Abschnitt (21a) der ersten Elektrode (21) mit einem aktiven Bereich des Resonators überlappt.A method for producing a plurality of electrical components (10), comprising the steps: A) providing a piezoelectric layer (1a), B) forming a plurality of electrode structures (2), each of which has a first electrode (21) on a top side (11 ) comprise the piezoelectric layer (1a), C) forming metallic frames (3) on top (11) of the piezoelectric layer (1a), D) applying a covering layer (40) to the metallic frames (3), the covering layer (40), the metallic frames (3 ) and the piezoelectric layer (1a) surround gas-filled cavities (5) in which first sections (21a) of the first electrodes (21) are arranged, the cover layer (40) being separated from the first sections (21a) of the first electrodes (21) is spaced, E) separating the composite comprising the piezoelectric layer (1a), the first electrodes (21), the metallic frame (3) and the cover layer (40), into a plurality of electrical components (10), each electrical component (10) - a section of the piezoelectric layer (1a), - an electrode structure (2) with a first electrode (21), - a metallic frame (3), - a cover (4) covering a section of the cover layer (40) is, comprises, wherein in each electrical component (10) - d The electrode structure (2) together with the piezoelectric layer (1a) forms a resonator for acoustic waves and the first section (21a) of the first electrode (21) overlaps an active region of the resonator. Verfahren nach Anspruch 13, weiter umfassend die Schritte: F) Strukturieren der Abdeckschicht (40) durch Ausbilden von Öffnungen in die Abdeckschicht (40), G) Bilden von Verbindungsstrukturen (6), die für eine elektrische und mechanische Verbindung zu einem externen Anschlussträger eingerichtet sind, in den Bereichen der Öffnungen, wobei - die Verbindungsstrukturen (6) in die Richtung weg von der piezoelektrischen Schicht (1a) über die Abdeckschicht (40) hinaus ragen.Procedure according to Claim 13 , further comprising the steps: F) structuring the cover layer (40) by forming openings in the cover layer (40), G) forming connection structures (6) which are set up for an electrical and mechanical connection to an external connection carrier, in the Areas of the openings, wherein the connection structures (6) protrude in the direction away from the piezoelectric layer (1a) beyond the cover layer (40).
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