DE10220347A1

DE10220347A1 - Arrangement with pyro-protection e.g. for SAW structures, includes resistance element for discharging pyro-charges

Info

Publication number: DE10220347A1
Application number: DE10220347A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pahl
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-11-20

Abstract

An arrangement with pyro-protection in which in a component, metallic mutually separate component structures are arranged on the surface of a pyroelectric substrate. A resistance element (WE) is provided for discharging the pyro-charges, and is arranged in or on the carrier; the component structures join one another or a grounding terminal (AFm). An Independent claim is given for a method of manufacturing an arrangement with pyro-protection.

Description

Piezoelektrische Materialien finden in einer Vielzahl von Bauelementen Verwendung. Oft zeigen diese Materialien zusätzlich einen starken pyroelektrischen Effekt, bei dem bei Temperaturänderungen starke elektrische Ladungen im piezo- und pyroelektrischen Material erzeugt werden können. Dies kann dazu führen, daß auf der Oberfläche eines solchen Material elektrisch stark unterschiedlich geladene Bereiche insbesondere in voneinander getrennten Bauelementstrukturen lokalisiert sind, die wegen den nur geringen Oberflächenleitfähigkeit eine recht beachtliche Halbwertszeit erreichen können. Piezoelectric materials can be found in a variety of Components use. Often these materials show additionally a strong pyroelectric effect, in which Temperature changes strong electrical charges in the piezo and pyroelectric material can be generated. This can cause on the surface of such a material areas with different electrical charges especially in separate component structures are localized because of the small Surface conductivity can reach a quite remarkable half-life.

Bei fertigen Bauelementen, die auf diesen pyroelektrischen Materialien erzeugt sind, beispielsweise bei Oberflächenwellenbauelementen (SAW Bauelementen), führt dies dazu, daß bereits eng benachbarte Bauelementstrukturen (z. B. feine Metallstrukturen) starke unterschiedliche Ladungen aufweisen können. Die Feldstärken können dabei so groß werden, daß es zu Überschlägen in den feinen Metallstrukturen kommt. Letztere können dabei geschädigt werden, was zum Ausfall des Bauelementes führen kann. Diese Gefahr tritt sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb des Bauelementes auf. In the case of finished components based on these pyroelectric Materials are created, for example at Surface wave components (SAW components), this leads to the fact that already closely adjacent component structures (e.g. fine Metal structures) have strong different charges can. The field strengths can be so great that it arcing occurs in the fine metal structures. The latter can be damaged, resulting in the failure of the Component can lead. This danger occurs with both Manufacturing as well as in the operation of the component.

Als weitere negative Folge einer hohen pyroelektrischen Aufladung kann eine sogenannte Domänenumkehr auftreten, die zu einer irreversiblen lokalen Veränderung der Kristalleigenschaften und damit der für das Bauelement genutzten piezoelektrischen Eigenschaften führt. Another negative consequence of a high pyroelectric A so-called domain reversal can occur due to charging an irreversible local change in Crystal properties and thus those used for the component leads to piezoelectric properties.

Da der pyroelektrische Effekt bei den entsprechenden Materialien nicht ausgeschaltet werden kann, muß die Pyroladung von der Substratoberfläche bzw. von den darauf befindlichen Bauelementen in unschädlicher Weise abgeleitet werden. Dazu ist es bei der Herstellung der Bauelemente beispielsweise möglich, intermediär Ableitkontakte auf den Substraten aufzubringen, die nach Fertigstellung des Bauelementes wieder entfernt werden. Weiterhin ist es möglich, elektrisch von einander getrennte Bauelementstrukturen auf der Oberfläche der Substrate mit hochohmigen Leitungen zu verbinden. Because the pyroelectric effect in the corresponding Materials cannot be switched off, the pyrolytic charge of of the substrate surface or of those on it Components are derived in a harmless manner. Is to it in the manufacture of components, for example possible, intermediate discharge contacts on the substrates apply that again after completion of the component be removed. Furthermore, it is possible to electrically from separate component structures on the surface of the Connect substrates with high-resistance cables.

In der US-A-5699026 wird dazu beispielsweise vorgeschlagen, auf einem SAW Bauelement angeordnete Wandler mit Hilfe einer mäanderförmigen metallischen Leiterbahnstruktur hochohmig zu überbrücken. Aus der EP-A-0785620 ist es bekannt, Bauelemente auf pyroelektrischen Substraten durch ganzflächig über oder unter den Bauelementstrukturen aufgebrachte leitfähige Schichten hochohmig kurzzuschließen und so unkontrollierte Pyroentladungen zu vermeiden. Während zusätzliche metallische Strukturen auf der Substratoberfläche wertvolle Chipfläche benötigen und damit beträchtliche zusätzliche Kosten verursachen, erfordern zusätzliche Schichten einen erhöhten Herstellungsaufwand durch zusätzliche Prozesse, insbesondere wenn eine Strukturierung erforderlich ist, die bestimmte Bereiche auf der Oberfläche des Bauelements frei läßt. Speziell bei SAW Bauelementen ist eine Beschichtung im Bereich der Wandler stets mit Rückwirkungen auf die Filtercharakteristik verbunden und bewirkt zusätzliche Prozeßstreuungen, die über die erlaubte Toleranz gehen können und so zusätzlich unbrauchbare Bauelemente erzeugen können. For example, US-A-5699026 proposes transducers arranged on a SAW component with the aid of a meandering metallic conductor track structure with high resistance bridged. From EP-A-0785620 it is known components on pyroelectric substrates by covering the whole area over or conductive applied under the device structures Short-circuit layers with high resistance and thus uncontrolled Avoid pyro-discharges. While additional metallic Structures on the substrate surface valuable chip area need and therefore considerable additional costs cause additional layers require an elevated one Manufacturing costs through additional processes, especially if a structuring is required covering certain areas leaves free on the surface of the component. Especially at SAW components is a coating in the area of the converters always with repercussions on the filter characteristics connected and causes additional process variation, which over the allowed tolerance can go and so additionally useless Can generate components.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung mit Pyroschutz anzugeben, die kostengünstig ist und keine zusätzliche Substratoberfläche benötigt. The object of the present invention is therefore a Specify arrangement with pyro protection, which is inexpensive and no additional substrate surface required.

Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen. This object is achieved with an arrangement according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention, as well as a Methods of making the assembly are others Claims.

Die Erfindung schlägt vor, als Pyroschutz ein Widerstandselement vorzusehen, welches allerdings nicht auf dem pyroelektrischen Substrat bzw. Wafer angeordnet wird, sondern welches in einem Träger vorgesehen wird, auf dem das Bauelement angeordnet ist. Das Widerstandselement wird mit den Bauelementstrukturen elektrisch leitend verbunden und schafft so eine hochohmige Überbrückung zwischen isolierten Bauelementstrukturen bzw. zwischen diesen Bauelementstrukturen und einem Masseanschluß. The invention proposes as a pyro protection To provide resistance element, which, however, not on the pyroelectric substrate or wafer is arranged, but which one is provided in a carrier on which the component is arranged. The resistance element is with the Component structures electrically connected and thus creates one high impedance bridging between isolated Component structures or between these component structures and one Ground connection.

Im Sinne der Erfindung wird unter Träger ein mechanisch ausreichend stabiles Substrat verstanden, welches mit dem Bauelement mechanisch verbunden ist, welches mit dem Bauelement elektrisch kontaktiert wird, und welches äußere elektrische Anschlüsse aufweist, mit deren Hilfe die Anordnung mit einer äußeren Schaltungsumgebung elektrisch leitend verbunden wird. Der Träger kann der Teil eines Gehäuses sein, das die entsprechenden Anschlüsse für das darauf zu befestigende Bauelement aufweist. Der Träger oder das Gehäuse kann beispielsweise aus Keramik, aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material bestehen. Im Sinne der Erfindung kann der Träger auch Teil eines metallischen Gehäuses sein, bei dem jedoch durch entsprechende elektrisch isolierende Leiterbahndurchführungen ein Kurzschluß mit den elektrischen Außenanschlüssen der Anordnung vermieden wird. Der Träger kann im einfachsten Fall auch eine gedruckte Schaltung auf einem keramischen Substrat oder auf einer Kunststoffleiterplatte sein. Der Träger kann ein- oder mehrschichtig sein und weist entsprechende Leiterbahnstrukturen auf einer äußeren, oder bei einer mehrschichtigen Leiterplatte einer inneren Oberfläche zwischen zwei Schichten auf. Die Leiterbahnstrukturen können insgesamt eine Verschaltungsstruktur für das Bauelement bilden. Im einfachsten Fall kann die Verschaltungsstruktur gleichartige Anschlüsse auf der Gehäuseebene miteinander verbinden, beispielsweise unterschiedliche Masseanschlüsse. Der Träger kann jedoch noch weitere aktive oder passive Komponenten enthalten, die beispielsweise ein Anpassungsnetzwerk für das Bauelement selbst darstellen können, beispielsweise ein Anpassungsnetzwerk für ein SAW Bauelement. In the sense of the invention, a mechanical is under carrier understood sufficiently stable substrate, which with the Component is mechanically connected, which with the component is electrically contacted, and what external electrical Has connections, with the help of the arrangement with a external circuit environment is electrically connected. The carrier can be the part of a housing that the appropriate connections for the to be fastened on it Has component. The carrier or the housing can for example made of ceramic, plastic or another electrical insulating material. For the purposes of the invention the carrier can also be part of a metallic housing however, by means of appropriate electrically insulating Conductor bushings a short circuit with the electrical External connections of the arrangement is avoided. The carrier can in simplest case also a printed circuit on one ceramic substrate or on a plastic circuit board his. The carrier can have one or more layers and has corresponding conductor track structures on an outer, or in the case of a multilayer printed circuit board, an inner one Surface between two layers. The conductor track structures can create an interconnection structure for the Form component. In the simplest case, it can Interconnection structure of similar connections with each other on the housing level connect, for example different ground connections. However, the wearer can still have other active or passive Components that include, for example, an adaptation network can represent for the component itself, for example an adaptation network for a SAW component.

Mit der Erfindung wird die im Normalfall ausreichend vorhandene und ungenutzte Oberfläche des Trägers zur Aufnahme des Widerstandelementes genutzt. Es wird daher keine zusätzliche Oberfläche benötigt, die das Bauelement vergrößern oder die Kosten für das Bauelement erhöhen könnten. Die Herstellung des Widerstandselementes kann in einfacher Weise in den Herstellungsprozeß für den Träger integriert werden, so daß auch hier keine zusätzlichen Schritte und damit verbundene Kosten aufgewendet werden müssen. With the invention that is normally sufficient existing and unused surface of the carrier for receiving the Resistance element used. Therefore there will be no additional Requires surface that enlarge the component or that Component costs could increase. The production of the resistance element can be easily in the Manufacturing process for the carrier are integrated, so that too here no additional steps and associated costs have to be spent.

Wegen des im Vergleich zur Chipoberfläche reichlich vorhandenen Platzes auf dem Träger bereitet auch die Realisierung von Widerstandselementen mit beliebig einstellbaren Widerständen keinerlei Probleme. Erforderlich sind insbesondere Widerstände von mehr als 10² Ohm, die auf der Oberfläche des pyroelektrischen Substrates ausgebildet erhebliche Fläche beanspruchen würden. Es ist auch leicht möglich, das Widerstandselement bis zu etwa 10⁷ Ohm einzustellen. Because of the abundant space on the carrier compared to the chip surface, the implementation of resistance elements with resistors that can be set as desired does not pose any problems. In particular, resistances of more than 10 ² ohms are required, which would take up a considerable area when formed on the surface of the pyroelectric substrate. It is also easily possible to set the resistance element up to about 10 ⁷ ohms.

Die einfachste Möglichkeit, das Widerstandselement auf dem Träger aufzubringen, ist eine hochohmige Überbrückung zweier auf dem Träger vorgesehener Kontaktflächen, die zur elektrischen Kontaktierung des Bauelementes bzw. zur elektrisch leitenden Verbindung mit den Bauelementstrukturen dienen. Das Widerstandselement kann durch Aufbringen eines elektrisch schwach leitenden bzw. eines hochohmigen Materials erfolgen. Besteht der Träger beispielsweise aus Keramik, so können parallel zur Herstellung von siebgedruckten Strukturen für die Leiterbahnen der Schaltungsstruktur Strukturen aus Widerstandspasten aufgebracht werden. Diese können dann gemeinsam mit oder getrennt von den Leitpasten gesintert bzw. eingebrannt werden. Ist der Träger aus Kunststoff oder Teil eines Kunststoffgehäuses, so bieten sich als Widerstandsmaterialien elektrisch leitende Kunststoffe bzw. solche Kunststoffe enthaltenden Pasten an. Eine solche Paste kann einen Kunststoff umfassen, der elektrisch intrinsisch leitend ist. Die Paste kann daneben aber auch einen elektrisch isolierenden Kunststoff und elektrisch leitfähige Partikel enthalten, wobei die Leitfähigkeit beispielsweise durch den Anteil der leitfähigen Partikel eingestellt werden kann. Wird das Widerstandselement flächig aufgetragen, so kann der Widerstand auch durch die Schichtdicke des flächigen Widerstandselementes oder durch die Breite eines als hochohmige Leiterbahn ausgebildeten Widerstandselementes eingestellt werden. The easiest way to put the resistance element on the Applying carriers is a high-resistance bridging of two provided on the carrier contact surfaces, which for electrical contacting of the component or for electrical serve conductive connection with the component structures. The Resistor element can be made by applying an electrical weakly conductive or a high-resistance material. If the carrier is made of ceramic, for example, parallel to the production of screen printed structures for the Circuit traces of the circuit structure Resistance pastes are applied. These can then be shared sintered with or separately from the conductive pastes or be branded. Is the carrier made of plastic or part of one Plastic housing, so offer themselves as resistance materials electrically conductive plastics or such plastics containing pastes. Such a paste can be a plastic comprise, which is electrically intrinsically conductive. The paste can also be an electrically insulating one Contain plastic and electrically conductive particles, the Conductivity, for example, by the proportion of the conductive Particle can be adjusted. Will the resistance element applied across the surface, the resistance can also be Layer thickness of the flat resistance element or through the width of a high-impedance conductor track Resistance element can be set.

Das Widerstandselement kann auch auf der Oberfläche einer Teilschicht eines mehrschichtig ausgebildeten Trägers aufgebracht sein, so daß es möglich ist, das Widerstandselement im Inneren des mehrschichtigen Trägers zu integrieren. Ist der Träger beispielsweise eine gedruckte Schaltung auf einer mehrlagigen Leiterplatte, so kann das Widerstandselement im Inneren der Leiterplatte angeordnet sein. Möglich ist es auch, das Widerstandselement außen am Träger anzubringen und beispielsweise äußere elektrische Anschlüsse der Anordnung miteinander zu verbinden. The resistance element can also be on the surface of a Partial layer of a multi-layered carrier be applied so that it is possible to the resistance element in Integrate inside the multi-layer substrate. Is the Carrier, for example, a printed circuit on a multilayer printed circuit board, so the resistance element in Be arranged inside the circuit board. It is possible also to attach the resistance element on the outside of the carrier and for example external electrical connections of the arrangement connect with each other.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Widerstandselement als hochohmige Schicht auszubilden, die als Zwischenschicht zwischen zwei Leiterbahnebenen in den mehrschichtigen Träger angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine hochohmige Überbrückung zwischen den beiden Leiterbahnebenen bzw. zwischen den in den beiden Leiterbahnebenen verlaufenden elektrischen Leitungen hergestellt werden. Die Zwischenschichten können dabei ganzflächige Schichten eines mehrschichtigen Trägers darstellen. Möglich ist es auch, einzelne strukturierte Schichtbereiche in einem mehrschichtigen Träger als hochohmige Schichten zur Ausbildung eines Widerstandselementes zu verwenden. Another possibility is that Resistive element form as a high-resistance layer, which as Intermediate layer between two interconnect levels in the multilayer Carrier is arranged. This way a high impedance Bridging between the two interconnect levels or between those running in the two conductor track levels electrical cables are manufactured. The intermediate layers can cover entire layers of a multilayer Represent carrier. It is also possible to single structured layer areas in a multilayer carrier as high-resistance layers to form a Resistance element to use.

Ist der Träger ein konventionelles Gehäuse, bei dem das Bauelement mit Hilfe von Bonddrähten mit den entsprechenden Kontaktflächen auf dem Träger verbunden wird, so ist eine vorteilhafte Anordnung des Widerstandselementes zwischen diesen Kontaktflächen. Dabei kann die hochohmige Schicht z. B. auch nach dem Herstellen der Bondverbindungen durch Drähte aufgebracht werden, indem die gehäuseseitigen Kontaktstellen der Bondverbindungen mit einem geeigneten Material überzogen bzw. vergossen werden. Wird das Bauelement in Flip-Chip-Montagetechnik auf den Träger aufgebracht, wobei direkte Lötverbindungen zwischen Bauelementstrukturen bzw. zwischen lötfähigen Metallisierungen auf der Bauelementoberfläche und der Trägeroberfläche hergestellt werden, so ist das Widerstandselementes vorteilhaft zwischen den Kontaktflächen für die Lotkugeln bzw. Bumps angeordnet. Is the carrier a conventional housing, in which the Component with the help of bond wires with the corresponding Contact areas on the carrier is connected, so is advantageous arrangement of the resistance element between them Contact surfaces. The high-resistance layer can, for. Belly after making the bond connections by wires be applied by the housing-side contact points of the Bond connections covered with a suitable material or be shed. If the component in Flip chip assembly technology applied to the carrier, being direct Solder connections between component structures or between solderable Metallizations on the component surface and the Carrier surface are produced, so it is Resistance element advantageously between the contact surfaces for the Solder balls or bumps arranged.

In keinem Fall ist für die Anordnung des Widerstandselementes ein zusätzlicher Platz auf der Oberfläche des Trägers erforderlich. Da übliche Pasten mit sehr hohen Schichtwiderständen verfügbar sind, können die erforderlichen Widerstände von 10² bis ca. 10⁷Ohm beispielsweise als Struktur in Gestalt des kleinsten noch druckbaren Quadrats aufgebracht werden. Es sind also keine ausgedehnten Linien- oder mäanderförmigen Gebilde zur Herstellung eines Widerstandselementes mit ausreichendem Widerstandswert erforderlich. Die abzuleitenden Ströme entsprechen der erzeugten Pyroladung und werden von derartigen Widerstandselementen problemlos und ohne Schädigung des Bauelementes oder des Widerstandselementes bewältigt. In no case is an additional space on the surface of the carrier required for the arrangement of the resistance element. Since conventional pastes with very high sheet resistances are available, the required resistances of 10 ² to approx. 10 ⁷ ohms can be applied, for example, as a structure in the form of the smallest square that can still be printed. There is therefore no need for extensive linear or meandering structures to produce a resistance element with a sufficient resistance value. The currents to be discharged correspond to the pyrolytic charge generated and are handled by such resistance elements without problems and without damaging the component or the resistance element.

Je nach Anzahl der unterschiedlichen auf dem Bauelement elektrisch von einander getrennten Bauelementstrukturen kann eine höhere Anzahl von Widerstandselementen erforderlich sein, um die Pyroladungen von allen Bauelementstrukturen unschädlich abzuleiten. Depending on the number of different ones on the component A component structure can be electrically separated from one another higher number of resistance elements may be required to the pyrite charges of all component structures are harmless derive.

Das Aufbringen der Widerstandselemente kann durch geeignete Verfahren erfolgen, die zum Aufbringen der oft hochviskosen leitfähigen Massen üblicherweise verwendet sind. Vorteilhaft können Verfahren, wie Stempeln, Drucken oder Dispensen verwendet werden. Das hochohmige Material kann dazu als Feststoffemulsion, als Lösung, als viskoses Gemisch reaktiver Komponenten oder auch als Schmelze vorliegen. The resistance elements can be applied by suitable means Procedures are used to apply the often highly viscous conductive masses are commonly used. Advantageous can use methods such as stamping, printing or dispensing be used. The high-resistance material can be used as Solid emulsion, as a solution, as a viscous mixture more reactive Components or as a melt.

Darüber hinaus ist es selbstverständlich möglich, das Widerstandselement mit Hilfe von Dünnschichtverfahren auf dem Träger aufzubringen. Dies bietet sich verteilhaft dann an, wenn im Herstellungsprozeß des Trägers bereits ein anderes Dünnschichtverfahren zum Einsatz gelangt. Dann ist es in einfacher Weise möglich, dieses mit der Herstellung eines Widerstandselementes in Dünnschichttechnologie zu verbinden. Bei der Verwendung von Dünnschichtverfahren können selbststrukturierende Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise das Aufbringen über Schattenmasken. Möglich ist es auch, hochohmiges Material zur Erzeugung von als Widerstandselement geeigneten hochohmigen Schichten zunächst großflächig aufzubringen und anschließend zu strukturieren, um ein Widerstandselement der gewünschten Fläche und damit des gewünschten Flächenwiderstandes am gewünschten Ort zu schaffen. In addition, it is of course possible that Resistance element using thin film methods on the Apply carrier. This is best distributed if another in the manufacturing process of the carrier Thin-film process is used. Then it's in easily possible to do this with the production of a To connect resistance element in thin-film technology. at the use of thin film processes self-structuring processes are used, for example the Apply over shadow masks. It is also possible to use high-impedance Material for the production of suitable as a resistance element to apply high-resistance layers over a large area and then structure to a resistance element of the desired area and thus the desired To create surface resistance at the desired location.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen schematischen und nicht maßstabsgetreuen Figuren näher erläutert. The invention is described below with reference to Embodiments and the associated schematic and not scale figures explained in more detail.

Fig. 1 zeigt ein pyroelektrisches Substrat, welches in Flip- Chip-Bauweise mit einem Träger verbunden ist. Fig. 1 shows a pyroelectric substrate which is connected to a carrier in a flip-chip design.

Fig. 2 zeigt ein pyroelektrisches Substrat, welches auf einem Träger gebondet ist. Fig. 2 shows a pyroelectric substrate, which is bonded to a carrier.

Fig. 3 zeigt einen Träger mit erfindungsgemäßen Widerstandselementen in der Draufsicht. Fig. 3 shows a carrier according to the invention with resistive elements in the plan view.

Fig. 4 zeigt einen Träger mit einem Widerstandselement im Querschnitt. Fig. 4 shows a carrier with a resistance element in cross section.

Fig. 5 zeigt einen Träger mit einem anderen Widerstandselement im schematischen Querschnitt. Fig. 5 shows a carrier with another resistive element in schematic cross section.

Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauelement, das in einem Gehäuse angeordnet ist. Fig. 6 shows an inventive device which is arranged in a housing.

Fig. 7 zeigt einen Träger mit unterschiedlichen Anordnungen erfindungsgemäßer Widerstandselemente in der Draufsicht. Fig. 7 shows a carrier according to the invention with different arrangements of resistance elements in plan view.

Fig. 1 zeigt ein auf einem Träger TR angeordnetes Bauelement. Dieses umfaßt ein Substrat S aus einem pyroelelektrischen Material, auf dem Bauelementstrukturen BS angeordnet sind, die mit Kontaktflächen KF elektrisch verbunden sind. Das Substrat ist in Flip-Chip-Bauweise auf einen Träger TR aufgebracht. Hier sind Kontaktflächen auf dem Substrat S direkt mit Anschlußflächen AF auf dem Träger verbunden, beispielsweise wie dargestellt durch Bumpverbindungen BP. Die Flip-Chip-Technik hat den Vorteil, daß die Bauelementstrukturen zwischen dem Substrat und dem Träger angeordnet und so mechanisch geschützt sind. Je nach Konstruktion der Bumps oder der direkten Lotverbindungen ist ein lichter Abstand zwischen dem Substrat S und dem Träger TR gewährleistet, so daß bei der Flip-Chip-Technik auch empfindliche Bauelementstrukturen ohne mechanischen Streß frei aber dennoch geschützt im Bauelement auf dem Träger angeordnet sind. Der Träger umfaßt erfindungsgemäß ein oder mehrere Widerstandselemente, mit denen unterschiedliche Anschlußflächen AF und damit unterschiedliche Kontaktflächen KF und die damit verbundenen Bauelementstrukturen untereinander oder mit einem Masseanschluß verbunden sind. Die Widerstandselemente können auf einer Oberfläche des Trägers angeordnet oder in den Träger integriert sein. Fig. 1 shows a arranged on a carrier device TR. This comprises a substrate S made of a pyroelectrical material, on which component structures BS are arranged, which are electrically connected to contact surfaces KF. The substrate is applied to a carrier TR in a flip-chip design. Here, contact areas on the substrate S are connected directly to connection areas AF on the carrier, for example as shown by bump connections BP. The flip-chip technology has the advantage that the component structures are arranged between the substrate and the carrier and are thus mechanically protected. Depending on the construction of the bumps or the direct solder connections, a clear spacing between the substrate S and the carrier TR is ensured, so that in the flip-chip technology even sensitive component structures without mechanical stress are arranged freely but nevertheless protected in the component on the carrier. According to the invention, the carrier comprises one or more resistance elements with which different connection surfaces AF and thus different contact surfaces KF and the component structures connected to them are connected to one another or to a ground connection. The resistance elements can be arranged on a surface of the carrier or integrated into the carrier.

Der Träger ist, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, insbesondere mehrlagig, beispielsweise 2-lagig ausgeführt. Die mehrlagige Ausführung erlaubt es, zwischen den beiden Lagen des Trägers TR eine zusätzliche Metallisierungsebene anzuordnen, in der Verschaltungsstrukturen VS realisiert sind. Diese Verschaltungsstrukturen können notwendige elektrische Verbindungen zwischen den Anschlußflächen AF herstellen, wobei die zusätzliche Ebene es erleichtert, kreuzungsfreie Verbindungen zu schaffen. Die Verschaltungsstruktur VS ist über Durchkontaktierungen DK mit den Anschlußflächen AF, sowie auf der Unterseite des Trägers IR mit lötfähigen Metallisierungen LM verbunden, mit der die gesamte aus Träger und Substrat bestehende Anordnung mit einer externen Schaltungsumgebung, beispielsweise einer Leiterplatte verbunden werden kann. As shown in FIGS. 1 and 2, the carrier is in particular multi-layer, for example two-layered. The multilayer design allows an additional metallization level to be arranged between the two layers of the carrier TR, in which interconnection structures VS are implemented. These interconnection structures can establish the necessary electrical connections between the connection areas AF, the additional level making it easier to create crossover-free connections. The interconnection structure VS is connected via plated-through holes DK to the pads AF, and on the underside of the carrier IR with solderable metallizations LM, with which the entire arrangement consisting of carrier and substrate can be connected to an external circuit environment, for example a printed circuit board.

Fig. 2 zeigt im schematischen Querschnitt ein Bauelement, bei dem das Substrat S nur mechanisch auf dem Träger TR befestigt, beispielsweise aufgeklebt ist. Auf dem Träger befinden sich elektrische Anschlußflächen AF, die mit den Kontaktflächen KF auf dem Bauelement elektrisch leitend verbunden sind, beispielsweise durch Bonddrähte BD. Die Anschlußflächen verbinden das Bauelement mit einer im Träger TR angeordneten Schaltungsstruktur, die erfindungsgemäß Widerstandselemente umfaßt, mit denen unterschiedliche Anschlußflächen AF und damit unterschiedliche Kontaktflächen KF und die damit verbundenen Bauelementstrukturen untereinander oder mit einem Masseanschluß verbunden sind. Fig. 2 shows in schematic cross-section of a component, in which the substrate S secured mechanically on the carrier TR, for example, glued on. There are electrical connection areas AF on the carrier, which are electrically conductively connected to the contact areas KF on the component, for example by means of bonding wires BD. The connection surfaces connect the component to a circuit structure arranged in the carrier TR, which according to the invention comprises resistance elements with which different connection surfaces AF and thus different contact surfaces KF and the connected component structures are connected to one another or to a ground connection.

Fig. 3A zeigt eine Draufsicht auf einen Träger, bei der die erfindungsgemäßen Widerstandselemente WE auf der Oberfläche des Trägers TR aufgebracht sind. Diese stellen hochohmige Verbindungen zwischen den Anschlußflächen AF dar. In der Figur sind beispielsweise sechs Anschlußflächen vorgesehen, wobei je 3 durch Widerstandselemente WE miteinander verbunden sind. Werden beispielsweise die beiden mittleren Anschlußflächen AF_m mit Masseanschlüssen verbunden, so wird dadurch eine hochohmige Anbindung der benachbarten Anschlußflächen AF mit dem Masseanschluß hergestellt, die eine sichere Ableitung pyroelektrischer Ladungen über die Masseanbindung erlaubt. Fig. 3A shows a top view of a carrier in the resistive elements of the invention WE are applied to the surface of the support TR. These represent high-impedance connections between the connection areas AF. In the figure, for example, six connection areas are provided, 3 each being connected to one another by resistance elements WE. If, for example, the two middle connection areas AF _{m are} connected to ground connections, a high-resistance connection of the adjacent connection areas AF to the ground connection is thereby established, which allows safe discharge of pyroelectric charges via the ground connection.

Fig. 3B zeigt beispielhaft eine mögliche alternative Anordnung erfindungsgemäßer Widerstandselemente. Auf dem in der Draufsicht dargestellten Träger TR sind hier andere Anschlußflächen AF über die Widerstandselemente WE miteinander verbunden. Fig. 3B shows an example of a possible alternative arrangement according to the invention resistance elements. On the carrier TR shown in the top view, other connection surfaces AF are connected to one another here via the resistance elements WE.

Neben der Anordnung auf der inneren oder äußeren Oberfläche des Trägers TR können die Widerstandselemente WE auch auf der Oberfläche einer inneren oder unteren Einzellage eines mehrlagigen Trägers TR angeordnet sein. Die Widerstandselemente WE befinden sich dann auf der selben Ebene wie die Verschaltungsstruktur WS und verbinden auf dieser Ebene die mit den entsprechenden Anschlußflächen und den dazugehörigen Kontaktflächen verbundenen Metallisierungen. In addition to the arrangement on the inner or outer surface of the carrier TR, the resistance elements WE can also on the Surface of an inner or lower individual layer of a multilayer carrier TR may be arranged. The resistance elements WE are then on the same level as that Interconnection structure WS and connect the with the corresponding pads and the associated Contact areas associated metallizations.

In den Fig. 3a, 3b und 4 dargestellte Widerstandselemente können in Dick- oder Dünnschichttechnik ausgeführt sein und insbesondere in einem mit der Herstellung des Trägers TR kompatiblen Verfahren aufgebracht sein. Die Widerstandselemente WE können rein anorganisch sein und können so den Sinterprozeß für einen rein keramischen mehrschichtigen Träger überstehen. Ist kein Sinterprozeß zum Herstellen des Trägers erforderlich, oder ist der Träger beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, oder umfaßt der Träger ein Kunststoffmaterial, so kann das Widerstandselement WE auch organische Bestandteile umfassen und ist beispielsweise ein leitfähiger Kunststoff, der beispielsweise intrinsisch leitend, mit leitfähigen Partikeln gefüllt und beispielsweise ein Leitkleber ist. In FIGS. 3a, 3b and 4 shown resistance elements may be constructed and applied in particular in a format compatible with the manufacture of the carrier TR method in thick or thin film technology. The resistance elements WE can be purely inorganic and can thus survive the sintering process for a purely ceramic multilayer carrier. If no sintering process is required to produce the carrier, or if the carrier is made, for example, of a plastic material, or if the carrier comprises a plastic material, then the resistance element WE can also comprise organic components and is, for example, a conductive plastic that is, for example, intrinsically conductive with conductive particles filled and is for example a conductive adhesive.

Fig. 7 zeigt ein mittels Bonddrähten auf einem Träger TR gebondetes Bauelementsubstrat S. Auf der rechten Seite ist dargestellt, daß die zum Bonden in der Regel nicht nutzbare Zone über den Durchkontaktierungen DK auf den Anschlußflächen für das Aufbringen eines Widerstandelements WE2 genutzt werden kann. Auf der linken Seite ist dargestellt, wie der trägerseitige Auslauf (Wedge) der Bonddrähte zur Platzierung eines Widerstandelements WE1 genutzt werden kann. Dazu wird im erstgenannten Fall vor oder nach dem Drahtbonden, im zweiten Fall nach dem Drahtbonden ein geeignetes viskoses oder pastöses Material durch Dispensen, Sprühen oder Drucken aufgebracht und Trocknen, Abkühlen oder Aushärten verfestigt. FIG. 7 shows a component substrate S bonded to a carrier TR by means of bonding wires. On the right-hand side it is shown that the zone which can generally not be used for bonding can be used above the plated-through holes DK on the connection areas for the application of a resistance element WE2. On the left side it is shown how the wedge of the bond wires on the carrier side can be used to place a resistance element WE1. For this purpose, a suitable viscous or pasty material is applied by dispensing, spraying or printing in the first case before or after wire bonding, in the second case after wire bonding, and drying, cooling or hardening is solidified.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines Widerstandselementes WE anhand eines schematischen Querschnitts durch einen Träger TR. In dieser Ausführung ist das Widerstandselement WE als ganzflächige hochohmige Schicht direkt unter den Anschlußflächen AF vorgesehen. Auf diese Weise ist bereits eine hochohmige Verbindung der Anschlußflächen AF über das Widerstandselement WE möglich. Fig. 5 shows a further possibility for the preparation of a resistive element WE reference to a schematic cross section through a carrier TR. In this embodiment, the resistance element WE is provided as a full-area, high-resistance layer directly under the connection areas AF. In this way, a high-resistance connection of the connection pads AF via the resistance element WE is already possible.

Da jedoch üblicherweise die Abstände der Anschlußflächen AF unterschiedlich sind und groß gegenüber der Schichtdicke des Widerstandselements WE, ist es vorteilhaft, die hochohmige Verbindung nicht in der Fläche, bzw. parallel zur Fläche auszuführen, sondern vertikal zur hochohmigen Schicht. Die hochohmige Verbindung wird dann zwischen einer Anschlußfläche AF und einer Leiterbahn LB unterhalb des schichtförmigen Widerstandselements gewährleistet. Die Leiterbahn steht dabei nicht in Kontakt mit der Verschaltungsstruktur VS und dient lediglich dazu, zwei Widerstandselemente bzw. zwei hochohmige Verbindungen durch die Schicht des Widerstandselementes hindurch elektrisch leitend zu verbinden und es auf diese Weise zu ermöglichen, pyroelektrisch erzeugte Ladungen aus dem Substrat abzuleiten. Mit oder ohne "kurzschließende" Leiterbahn LB können auch mit ganzflächigem Widerstandselement WE in bekannter Weise mehrschichtige Träger TR verwendet werden, die zusätzliche Verschaltungsebenen mit Verschaltungsstrukturen VS aufweisen. Möglich ist es natürlich auch, die erforderlichen Verschaltungsstrukturen auf der Oberfläche des Trägers und in diesem Fall auf der Oberfläche des Widerstandselementes WE auszuführen. Ohne die genannte Leiterbahn LB sind in einfacher Weise Durchkontaktierungen durch die ganzflächige Schicht des Widerstandselementes WE und durch den Träger TR oder Teilschichten des Trägers TR möglich. However, since the distances between the pads AF are different and large compared to the layer thickness of the Resistance elements WE, it is advantageous to use the high-resistance Connection not in the surface or parallel to the surface but vertically to the high-resistance layer. The high-impedance connection is then between a pad AF and a conductor track LB below the layered Resistance elements guaranteed. The track is there not in contact with the connection structure VS and serves only to two resistance elements or two high-resistance Connections through the layer of the resistance element through to connect it electrically and in this way to enable pyroelectrically generated charges from the Derive substrate. With or without a "short-circuiting" conductor track LB can also be used with the entire resistance element WE in known multilayer carrier TR are used, the additional interconnection levels with interconnection structures VS have. Of course it is also possible that required interconnection structures on the surface of the carrier and in this case on the surface of the Execute resistance element WE. Without the mentioned trace LB are in simple vias through the entire surface Layer of the resistance element WE and through the carrier TR or partial layers of the carrier TR possible.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Bauelement mit seinem Substrat S in einem Gehäuse angeordnet ist. Dessen Bodenplatte stellt den erfindungsgemäßen Träger TR dar, in den die Widerstandselemente WE integriert sind. Neben dem Träger TR kann das Gehäuse wie dargestellt eine rahmenartig um das Bauelement herumgeführte Stützstruktur R aufweisen, die zum Abstützen einer Abdeckung dient. Träger TR und Stützstruktur R können integriert auf der Oberfläche des Trägers erzeugt werden. Möglich ist es auch, die Abdeckstruktur AD und die Stützstruktur R als vorgefertigte Struktur auf den Träger TR aufzusetzen. Dementsprechend kann das Widerstandselement auch in die Stützstruktur R integriert sein, insbesondere wenn diese wie der Träger TR selbst mehrschichtig ausgeführt ist. Das Widerstandselement kann auch auf der Abdeckung AD angeordnet sein. In diesem Fall sind durch die Stützstruktur R geführte elektrische Anschlußleitungen für das Widerstandselement WE vorgesehen, die wiederum mit den Anschlußflächen AF auf dem Träger TR und damit mit den Bauelementstrukturen auf dem Substrat in Verbindung stehen. Fig. 6 shows a further embodiment of the invention, wherein the component is arranged with its substrate S in a housing. Its base plate represents the carrier TR according to the invention, in which the resistance elements WE are integrated. In addition to the carrier TR, the housing can, as shown, have a support structure R which is guided around the component and serves to support a cover. Carrier TR and support structure R can be produced integrated on the surface of the carrier. It is also possible to place the cover structure AD and the support structure R on the carrier TR as a prefabricated structure. Accordingly, the resistance element can also be integrated into the support structure R, in particular if, like the carrier TR itself, it is of multi-layer design. The resistance element can also be arranged on the cover AD. In this case, electrical connection lines for the resistance element WE are provided through the support structure R, which in turn are connected to the connection areas AF on the carrier TR and thus to the component structures on the substrate.

Der Übersichtlichkeit halber wurde die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsbeispiele dargestellt, ist aber nicht auf die konkreten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere bezüglich des Aufbaues des Trägers, der Anordnung der Anschlußflächen und der Anordnung des Widerstandselementes WE sind weitere erfindungsgemäße Variationen möglich. For the sake of clarity, the invention was only based on less embodiments shown, but is not on the specific embodiments are limited. In particular regarding the structure of the carrier, the arrangement of the Pads and the arrangement of the resistance element WE further variations according to the invention are possible.

Bevorzugte Anwendung findet die Erfindung bei SAW Bauelementen, die besonders anfällig für pyroelektrische Ladungen sind und bei denen ein unkontrollierter Überschlag leicht zu Störungen der besonders feinen Bauelementstrukturen führen kann. Die Erfindung ist jedoch auch bei allen anderen Bauelementen einsetzbar, die pyroelektrische Substrate, insbesondere Lithiumtantalat und Lithiumniobat verwenden. Beispielsweise ist die Erfindung auch für Sensoren, die auf solchen Substraten aufgebaut sind geeignet. The invention finds preferred application at SAW Components that are particularly susceptible to pyroelectric charges and where an uncontrolled rollover easily increases Faults in the particularly fine component structures can result. However, the invention is also applicable to all other components usable, the pyroelectric substrates, in particular Use lithium tantalate and lithium niobate. For example the invention is also for sensors based on such Substrates built up are suitable.

Claims

1. Arrangement with pyro protection:

- In a component on the surface of a pyroelectric substrate (S) separate metal component structures (BS) are arranged

- The component is arranged on a carrier (TR)

a resistance element (WE) is provided for discharging pyrolytic charges,

characterized by

- That the resistance element is arranged in or on the carrier and connects component structures with one another or with a ground connection (Af _m ).

2. Arrangement according to claim 1, in which the carrier (TR) is multi-layered and at the the resistance element (WE) inside the carrier is integrated.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, in which the resistance element (WE) two or more Contact surfaces (KF) on the carrier (TR) connects high resistance, the electrically conductive with the component structures (BS) are connected.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, in which the resistance element (WE) is a high-resistance material comprises, on a surface of the carrier (TR) as a layer or layer area is arranged.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, where the resistance element (WE) has a high resistance Material layer of the carrier (TR) comprises the intermediate layer is arranged between two contacts with the Component structures (BS) are electrically connected.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, where the resistance element (WE) is intrinsically comprises electrically conductive plastic.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 5, in which the resistance element (WE) one with electrical conductive particles filled plastic.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 5, in which the carrier (TR) comprises a ceramic and in which the Resistor element (WE) a burned-in, conductive Paste containing particles and ceramic components.

9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, in the carrier (TR) part of a housing or a Component encapsulation (R, AD) and additional external contacts (LM) for connection to an external external environment.

10. Method for producing an arrangement with pyro protection,

1. in which on a carrier (TR) electrical connection areas (AF), an interconnection structure (VS) connected to these connection areas and an integrated resistance element (WE) is generated

- In which a component with a pyroelectric substrate (S) is arranged on the carrier

- When the component structures (BS) of the component are electrically contacted with the connection surfaces, an electrically conductive, high-resistance connection of component structures to one another or to a ground connection being created via the resistance element.

11. The method according to claim 10, in which the resistance element (WE) in the form of a high-resistance Layer on the carrier (TR) or on a partial layer of the Carrier is generated.

12. The method according to claim 10 or 11, in which the resistance element (WE) in the form of a high-resistance paste or highly viscous mass on the carrier (TR) or on a partial layer of the carrier by printing, Stamping or dispensing is applied.

13. The method according to any one of claims 11 or 12, in which the high-resistance layer is applied over a large area and is then structured.

14. The method according to any one of claims 9 to 12, in which a ceramic carrier (TR) is used, in which the resistance element (WE) in the form of a ceramic Parts containing paste applied and then is branded.

15. The method according to claim 14, in which the paste on a partial layer of the multilayer trained carrier (TR) is applied, in which the sublayers of the carrier subsequently are joined and sintered.