DE10351428A1 - Elektrisches Bauelement mit Verkapselung und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Abstract

Zur Verkapselung eines elektrischen Bauelements wird vorgeschlagen, den Bauelementchip auf einer Trägerplatte aufzukleben und ihn elektrisch leitend mit auf der Oberfläche der Trägerplatte vorgesehenen metallischen Anschlußflächen zu verbinden, die wiederum mit metallischen Anschlußkontakten auf der Unterseite der Trägerplatte verbunden sind. Über dem Chip wird eine eine Ausnehmung aufweisende Kappe auf der Trägerplatte so aufgeklebt, daß im Inneren ein Hohlraum verbleibt. Mit Hilfe einer nachträglich verschließbaren Ausgleichsöffnung wird eine sichere Verklebung ohne Verrutschen und ohne Beschädigung der Klebestellen ermöglicht.

Description

• Elektrische Bauelemente, die auf einem Chip aufgebaut sind, benötigen zumeist eine Verkapselung oder ein Gehäuse, um die Chips gegen Umwelteinflüsse zu schützen. Bauelemente, die auf piezoelektrischen Substraten aufgebaut sind, benötigen wegen der piezoelektrischen Eigenschaften des Substratmaterials gesonderte Verkapselungen, bei denen eine Massenbelastung der Chipoberfläche ausgeschlossen ist. Für miniaturisierte Bauelemente auf piezoelektrischen Substraten, beispielsweise SRW-Filtern, für die mobile Kommunikation, werden heute beispielsweise Verkapselungen verwendet, bei denen der Chip in Flip-Chip-Bauweise auf einem Substrat aufgebracht und von der Rückseite her abgedeckt ist. Dabei ist die Oberfläche des Chips mit den Bauelementstrukturen zwischen Substrat und Chip in einem dort vorgesehenen Hohlraum geschützt, während die Abdeckung auf der gegen die Massenbelastung unempfindlichen Rückseite aufliegt.
• Bei SAW-Filtern für geringere Frequenzen von beispielsweise weniger als etwa 100 MHz tritt das Problem auf, daß die Chiplänge mit der geringer werdenden Frequenz und damit der größeren Wellenlänge zunimmt, was die Handhabung der Chips aufgrund des empfindlichen piezoelektrischen Materials erschwert. Hinzu kommt, daß solche Chips eine bestimmte Mindestlänge erfordern, welche die Breite weit überschreitet. Dies ergibt außergewöhnlich langgestreckte Bauelemente, erschwert die Handhabung solcher Chips zusätzlich und macht sie empfindlicher gegen Bruch oder Beschädigung.
• Bekannte Verkapselungen für solche großen und empfindlichen Bauelemente bestehen meist aus einem zweiteiligen Gehäuse, wobei das Bauelement üblicherweise auf einem Leadframe ange ordnet ist. Solche Verkapselungen sind relativ groß und üblicherweise für SMD-Technik wenig geeignet.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bauelement mit Verkapselung anzugeben, welches einfach herzustellen, miniaturisiert und oberflächenmontierbar ist und dennoch einen sicheren Schutz für den Chip gewährleistet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Bauelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Bauelement auf einer Trägerplatte aufzukleben, elektrisch mit dieser zu verbinden und anschließend mit einer Kappe abzudecken, die auf der Trägerplatte aufsitzt. Die Oberseite der Trägerplatte trägt metallische Anschlußflächen, die elektrisch mit Anschlußkontakten auf der Unterseite der Trägerplatte verbunden sind, beispielsweise in Form von sogenannten Castellations. Die Kappe wird auf der Trägerplatte aufgeklebt, wobei unterhalb der Kappe ein geschlossener Hohlraum entsteht, in dem der Chip angeordnet und geschützt ist.
• Die Trägerplatte umfasst eine mechanisch stabile dielektrische Schicht und ist beispielsweise aus einem ein- oder mehrschichtigen Kunststoffmaterial gefertigt, der vorzugsweise Glasfaser verstärkt ist. Dieses weist zumindest an Ober- und Unterseite Metallisierungen auf, aus denen die Anschlußflächen und Anschlußkontakte und gegebenenfalls weitere Schaltungselemente oder elektrische Leiter ausgebildet sind. Eine mehrschichtige Trägerplatte weist zwischen mehreren dielektrischen Schichten zusätzliche Metallisierungsebenen auf, in denen elektrische Verbindungen zur zusätzlichen Verschaltung angeordnet sind. Darüber hinaus können in diesen zusätzlichen Metallisierungsebenen passive Bauelemente zur elektrischen Anpassung ausgebildet sein, beispielsweise Widerstände, Induktivitäten oder Kapazitäten.
• Möglich ist es jedoch auch, die ein- oder mehrschichtige Trägerplatte aus Keramik auszubilden. Vorteilhaft ist die Trägerplatte in ihrem thermischen Ausdehnungsverhalten an das Material des Chips angepasst.
• Der Chip ist vorzugsweise aus einem kristallinen piezoelektrischen Material ausgebildet und trägt auf der Oberseite Bauelementstrukturen. Solche Bauelementstrukturen sind insbesondere interdigitale Wandler, die zur Erzeugung von oberflächennahen akustischen Wellen geeignet sind. Als weitere Bauelementstrukturen können auf der Oberfläche des Chips Reflektoren angeordnet sein, ebenso wie elektrische Anschlußpads und die Strukturen verbindende Leiterbahnen. Über die Anschlußpads wird der Chip z.B. mit Hilfe von Bonddrähten mit den Anschlußflächen der Trägerplatte leitend verbunden.
• Die elektrische Verbindung der Anschlußflächen auf der Oberseite der Trägerplatte mit den Anschlußkontakten auf der Unterseite der Trägerplatte erfolgt vorzugsweise über innen metallisierte durch die gesamte Dicke der Trägerplatte durchgehende Bohrungen. Diese sind vorzugsweise so angeordnet, daß deren Öffnungen auf der Oberseite der Trägerplatte vom Rand der Kappe abgedeckt, oder ganz oder teilweise außerhalb der Kappe angeordnet sind, so daß in den Hohlraum unter der Kappe keine Bohrungsöffnung münden und dieser dicht abgeschlossen bleibt.
• Alternativ können die Durchbohrungen nachträglich abgedichtet werden. Bei mehrlagigen Trägerplatten mit inneren Verdrahtungsebenen können die Bohrungen in den einzelnen Lagen auch horizontal gegeneinander so versetzt aber elektrisch verbunden sein, so dass hier ebenfalls keine Undichtigkeit unter der Kappe entsteht.
• Bei der Herstellung erfindungsgemäßer Bauelemente wird vorzugsweise im Nutzen gearbeitet. Dazu wird zunächst eine großflächige Trägerplatte vorgesehen, die elektrische Anschlußflächen und Bohrungen für eine Vielzahl von Chips bereitstellt und dementsprechend eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Bauelementbereichen aufweist. An der Grenze zwischen zwei benachbarten Bauelementbereichen sind Trennlinien gedacht, entlang derer die spätere Vereinzelung der einzelnen Bauelemente erfolgt. Die Vereinzelung kann beispielsweise mittels Sägen erfolgen. Vorzugsweise sind die innenmetallisierten Bohrungen entlang der Trennlinien angeordnet und werden daher beim Vereinzeln mittig geteilt. Auf diese Weise gelingt es, eine innenmetallisierte Bohrung zwei Bauelementbereichen gleichzeitig zuzuordnen, so dass daraus nach der Vereinzelung für jeden der beiden Bauelementbereiche eine eigene elektrisch leitende Verbindung zwischen Anschlußfläche und Anschlußkontakt verbleibt.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kappe eine verschließbare Ausgleichsöffnung auf. Diese Öffnung dient dazu, während des Klebevorgangs einen Druckausgleich zwischen dem unter der Kappe eingeschlossenen Hohlraum und der Außenwelt herzustellen. Dieser Druckausgleich verhindert, daß nach dem Aufsetzen der Kappe beim thermischen Aushärten des Klebstoffs z.B. in einem Ofen ein Überdruck unter der Kappe entstehen. Dieser entsteht bei bekannten geschlossenen Kappen durch thermische Ausdehnung, durch Verdampfen von Lösungsmitteln oder anderen leicht flüchtigen Bestandteilen des Klebstoffs oder durch Freisetzen ad- und absorbierter Gase oder niedermolekularer Stoffe aus dem Klebstoff, der Trägerplatte oder der Kappe. Ein solcher Überdruck musste bislang durch einen erhöhten Außendruck im Ofen kompensiert werden. Dabei tritt aber das Problem auf, dass der äußere Überdruck exakt an den inneren Überdruck angepasst gewählt werden muss, so dass die Klebstoffschicht weder nach innen noch nach außen gedrückt wird und es so nicht zu Undichtigkeiten oder einer ungenügenden Befestigung oder einem Verrut schen der Kappe auf dem wie ein Luftpolster wirkenden Überdruck kommt. Eine exakte Anpassung ist aber wegen schwankender Materialzusammensetzung und sich verändernder Partialdrücke praktisch nicht exakt möglich. Alternativ musste eine isotherme Prozessführung (Aufsetzen und Aushärten des Klebstoffs bei der Aushärte Temperatur des Klebstoffs) gewählt werden. Auch diese konnte wegen der anderen Überdruckursachen das Problem auch nicht befriedigend lösen.
• Erfindungsgemäß wird mit der verschließbaren Ausgleichsöffnung auch verhindert, daß sich die unter Überdruck stehenden Gase unter der Kappe einen Weg durch die Klebstoffschicht unter dem Kappenrand bahnen, wobei entweder der Klebstoff verdrängt oder gar ein vom Hohlraum unter der Kappe nach außen führender offener Kanal in der Klebstoffschicht verbleiben würde. Durch die Ausgleichsöffnung in der Kappe ist es also möglich, die Kappe sicher auf der Trägerplatte aufzusetzen, wobei eine saubere Klebeverbindung erhalten wird. Auch Ausgasungen, bedingt durch die Härtung des Klebstoffs und die dabei eingesetzten thermischen Bedingungen können durch die Öffnung abgeleitet werden.
• Nach dem Härten der Klebestelle zwischen Kappe und Trägerplatte wird die Ausgleichsöffnung wieder verschlossen, beispielsweise durch Auftropfen eines Reaktionsharzes. Vorzugsweise wird dazu ein UV-härtendes oder UV-initiiert härtendes Reaktionsharz verwendet. Die Ausgleichsöffnung ist dabei so beschaffen, daß der Tropfen des zum Verschließen verwendeten Reaktionsharzes nicht durch die Ausgleichsöffnung in das Innere unter der Kappe hineintropft. Vorzugsweise ist die Ausgleichsöffnung dazu mit sich nach unten verjüngenden Querschnitt, also trichterförmig ausgebildet.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich die verschließbare oder mit Hilfe von Reaktionsharz wieder verschlossene Ausgleichsöffnung in der Nähe eines äußeren Anschlußkontakts und kennzeichnet so z.B. Pin 1. Um eine bes sere Erkennung dieser Markierung zu ermöglichen und um zusätzlich eine Verfahrenskontrolle darüber zu erhalten, ob die Ausgleichsöffnung vollständig verschlossen ist, wird die Reaktionsharzmasse vorzugsweise mit einem Fluoreszenzfarbstoff versetzt. Durch Anregung und Messung der Fluoreszenz kann leicht der saubere Verschluß der Ausgleichsöffnung überprüft werden.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Klebstoff zum Aufkleben des Chips auf die Trägerplatte akustisch angepaßt. Dies bedeutet, daß die akustische Impedanz des Klebstoffmaterials an den Chip, also an die Impedanz des piezoelektrischen Materials angepaßt ist. Dies kann erreicht werden, indem entweder der E-Modul und/oder die Dichte der Klebstoffmasse ausreichend hoch gewählt werden. Ein akustisch angepaßter Klebstoff weist vorzugsweise eine Dichte zwischen 2000 und 5000 kg/m³ auf. Eine solche Dichte wird beispielsweise mit einem Klebstoff erreicht, der mit einem Füllstoff hoher Dichte von mehr als 4000 kg/m³ gefüllt ist.
• Ein geeigneter Klebstoff umfaßt beispielsweise eine Polymermatrix, die mit keramischen Partikeln gefüllt ist. Keramische Partikel ausreichender Dichte bestehen beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Verbindungen: Siliziumcarbid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zinksulfid, Zirkonoxid, Bariumsulfat und Wolframoxid. Diese Füllstoffe sind wesentlich preisgünstiger als üblicherweise verwendetes Silber. Zum anderen sind die vorgeschlagenen Füllstoffe dielektrisch und ermöglichen es, ein Klebstoffschicht direkt über stromführenden Leiterbahnen aufzubringen, ohne dass es dabei zu einem Kurzschluss kommt.
• Eine dazugehörige Polymermatrix ist beliebig ausgewählt und umfaßt beispielsweise einen Epoxidformstoff, einen Siloxan-Kautschuk, ein Acrylat, ein Polyurethan oder ein Polyimid.
• Mit einem solchen akustisch angepaßten Klebstoff wird ein guter akustischer Übergang vom Chip in die Klebstoffmasse ermöglicht. Dies führt dazu, daß die Reflexion akustischer Volumenwellen, die unerwünscht im Bauelementchip auftreten bzw. angeregt werden können, an der Chipunterseite verringert ist. Eine Verminderung der Reflexion an der Chipunterseite führt dementsprechend auch dazu, dass weniger reflektierte Wellen den Weg zurück in den akustischen Pfad finden und so Störsignale vermieden werden und eine Verbesserung der Übertragungseigenschaften erreicht wird. Dies ist besonders für Bauelemente oder SAW-Filter vorteilhaft, die für Multimediaanwendungen eingesetzt werden und bei denen unerwünschte Störsignale besonders nachteilige Auswirkungen besitzen.
• Eine weitere Reflexionsverminderung unerwünschter Volumenwellen an der Chipunterseite wird erreicht, wenn die Chipunterseite eine Aufrauhung aufweist. Möglich ist es auch, die Unterseite des Chips dreidimensional zu strukturieren oder mit Einschnitten zu versehen. Diese Einschnitte können mit einer gegebenenfalls gefüllten Reaktionsharzmasse wie beispielsweise dem oben genannten Klebstoff oder einem anderen Kunststoff verschlossen sein.
• Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines Bauelements anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher beschrieben. Die Figuren dienen nur zum besseren Verständnis der Erfindung und sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu angefertigt.
• Es zeigen
• 1a eine großflächige Trägerplatte mit mehreren Bauelementbereichen
• 1b einen Ausschnitt aus 1a mit einem einzelnen Bauelementbereich
• 2 einen Bauelementbereich mit aufgeklebtem und gebondeten Chip
• 3 ein erfindungsgemäßes Bauelement mit Kappe im Querschnitt
• 4 ein erfindungsgemäßes mit Kappe abgedichtetes Bauelement in schematischer Draufsicht.
• 1a zeigt eine großflächige Trägerplatte TP, beispielsweise eine einschichtige Kunststoffplatte aus einem FR4 oder BT-Material. In der Trägerplatte TP sind eine Vielzahl von gleichartigen nebeneinander angeordneten Bauelementbereichen vorgesehen. Auf den Trennlinien TL zwischen den einzelnen Bauelementbereichen befinden sich durchgehende Bohrungen DB, die innen metallisiert sind.
• 1b zeigt ausschnittsweise einen Bauelementbereich BB der Trägerplatte in schematischer Aufrißzeichnung. Jeder dieser Bauelementbereiche BB weist zumindest an einer Grenzlinie zu einem benachbarten zweiten Bauelementbereich eine Mehrzahl von innen metallisierten Bohrungen DB auf. Jede der Bohrungen DB ist pro Bauelementbereich BB mit einer Anschlußfläche AF auf der Oberfläche der Trägerplatte verbunden. Die Bauelementbereiche BB können an mehr als einer Seitenkante die entsprechenden Bohrungen und eine beliebige Anzahl damit verbundener Anschlußflächen AF aufweisen. Auf der Unterseite der Trägerplatte TP sind Anschlußkontakte AK ausgebildet, wobei jeder Anschlußfläche zumindest ein Anschlußkontakt AK zugeordnet ist. Über die innen metallisierte Bohrungen DB ist jede Anschlußfläche AF mit einem Anschlußkontakt AK elektrisch leitend verbunden.
• Innerhalb des von den Trennlinien TL begrenzten Bauelementbereichs ist der Chipbereich CB angeordnet, der zur Aufnahme des Bauelementfunktion tragenden Chips vorgesehen ist. Vorzugsweise besteht der Chipbereich CB aus einem zwar von An schlußflächen, üblicherweise aber nicht von sonstigen Metallisierungen freien Oberflächenbereich. Z.B. können im Chipbereich metallische Verbindungsleitungen vorgesehen sein. In einer Ausgestaltung der Erfindung können die Öffnungen der Bohrungen DB vor dem Aufkleben des Chips mit einer dünnen Kunststoffschicht verschlossen werden, beispielsweise durch Auflaminieren einer Kunststoffolie auf die Oberseite der Trägerplatte TP. In einem Strukturierungsschritt wird die Kunststoffolie (in der Figur nicht dargestellt) strukturiert, um zumindest die Anschlußflächen AF freizulegen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Kunststoffolie so strukturiert, daß ausschließlich die Durchbrechungen von der Kunststoffolie bedeckt bzw. verschlossen sind. Dies verhindert, dass der Kappenkleber in die Bohrungen läuft.
• 2: Im nächsten Schritt wird in jedem Bauelementbereich auf dem Chipbereich CB ein Chip CH aufgeklebt. Dies kann mit Hilfe eines als Chipkleber CK ausgebildeten Reaktionsharzes erfolgen. Der Chipkleber CK ist vorzugsweise akustisch angepasst und kann eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die beispielsweise durch einen geeignet gewählten Füllstoff erzeugt werden kann. Damit gelingt eine sichere Ableitung statischer Ladung aus dem Chip, die insbesondere bei pyroelektrischen Chips auftreten kann. Der Chipkleber CK ist vorzugsweise thermisch härtend. Der Chipkleber CK kann auch ein UV-initiiert thermisch härtender Klebstoff sein, der nach UV-Initiierung schnell eine Vorhärtung erreicht, so daß der im Chipbereich CB aufgesetzte Chip nach einer gegebenenfalls durchzuführenden Justierung schnell und sicher fixiert werden kann. Die vollständige Härtung kann in einem späteren thermischen Schritt erfolgen, ohne daß dann dabei ein Verrutschen des Chips CH zu befürchten ist. Der Auftrag des Chipklebers CK kann auf der Trägerplatte TP, auf dem Chip CH oder auf beiden zu verbindenden Oberflächen erfolgen. Der Auftrag des Chipkleber erfolgt dazu vorzugsweise durch Dispensen oder Stempeln. Wird der Chipkleber CK auf der Trägerplatte TP aufgebracht, so kann dies beispielsweise auch mittels Siebdruck verfahren für sämtliche Bauelementbereiche der Trägerplatte TP gleichzeitig erfolgen.
• 2 zeigt in einer ausschnittsweise dargestellten Aufrißzeichnung einen aufgeklebten Chip CH. Die Bauelementstrukturen des Chips CH weisen nach oben, wo auch die Anschlußpads BP des Chips CH angeordnet sind. Anschließend werden die Anschlußpads des Chips über Bonddrähte BD mit den Anschlußflächen AF auf der Oberfläche der Trägerplatte verbunden.
• Im nächsten Schritt wird die Kappe KP aufgesetzt. Die Kappe besteht aus einem vorzugsweise spritzgegossenen Teil aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff, der gegebenenfalls mit einem partikelförmigen Füllstoff gefüllt oder mit einem faserförmigen Material, z.B. mit Glasfasern verstärkt ist. Ein gut geeignetes und auch mit Füllstoff verarbeitbares Material ist z.B. PPS. Die Kappe weist im Inneren eine Ausnehmung auf, die zur Aufnahme des Chips inklusive seiner zur Kontaktierung verwendeten Bonddrähte BD dienen kann. Die Materialstärke der Kappe KP ist so gewählt, daß sie im fürs Bauelement vorgesehenen Temperaturbereich über die gesamte Länge und Breite des Chips eine ausreichende Sicherheit gegen Verformung bereitstellt und somit einen sicheren Schutz des Chips bzw. seiner empfindlichen Bauelementstrukturen gegen äußere Einflüsse gewährleistet.
• Zum Aufkleben der Kappe KP wird ebenfalls ein Klebstoff verwendet, welcher mit dem Chipkleber CK identisch sein kann. Während für den Chipkleber CK jedoch die akustische Anpassung an die Impedanz des Chips CH vorteilhaft ist, ist dies für den Kappenkleber KK nicht erforderlich. Auch hierzu kann wieder ein Reaktionsharz dienen, welches auf eine oder beide der zu verklebenden Oberflächen, also auf den unteren Rand der Kappe KP bzw. deren Projektion auf die Oberfläche der Trägerplatte TP aufgetragen und vorzugsweise thermisch gehärtet wird. Auch hier wird der Klebstoff gegebenenfalls mit UV-Strahlung aktiviert, anschließend die Kappe KP aufgesetzt, gegebenenfalls justiert und dann gegebenenfalls für eine geringe Wartezeit vorläufig fixiert. Die thermische Härtung der Klebestelle KK der Kappe KP kann in einem späteren Schritt thermisch erfolgen, vorzugsweise zusammen mit der Aushärtung des Chipklebers.
• 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Detail, welches die Verklebung mit der Kappe KP verbessert. In der Oberseite der Kappe KP ist eine durch die gesamte Kappe reichende Öffnung – die Ausgleichsöffnung AO – angeordnet, die vorteilhaft einen sich nach innen verjüngenden Querschnitt aufweist. Während des Aufsetzens der zu verklebenden Teile und der vollständigen Aushärtung der beiden Klebestellen CK und KK unter Chip bzw. Kappenrand, bei der gegebenenfalls Ausgasungen aus dem Klebstoff erfolgen können, kann durch die Ausgleichsöffnung AO ein Druckausgleich stattfinden, so daß es nicht zu einem Wegdrücken von Klebstoff unter dem Kappenrand oder gar zu einem Verrutschen der Kappe KP kommen kann. Nach der vollständigen Aushärtung wird die Öffnung AO wieder verschlossen, vorzugsweise durch Einbringen eines Tropfens einer vorzugsweise UV härtenden Reaktionsharzmasse in die Öffnung. Die 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Bauelement nach dem Aufkleben der Kappe und vor dem Verschließen der Ausgleichsöffnung AO.
• Nach dem Aufkleben der Kappe KP, insbesondere nach dem Aushärten des dazu verwendeten Klebstoffs KK und dem Verschließen der Ausgleichsöffnung AO werden die Bauelemente vereinzelt. Dazu wird entlang der Trennlinien TL durch die Trägerplatte TP geschnitten oder gesägt, so daß pro innen metallisierter Bohrung DB bei jedem Bauelement beiderseits der Trennlinie TL je eine sogenannte Castellation CA entsteht, die im fertigen Bauelement die elektrische Verbindung zwischen Anschlussfläche AF auf der Oberseite und Anschlusskontakt AK auf der Unterseite der Trägerplatte gewährleistet.
• 4 zeigt das fertige vereinzelte Bauelement in perspektivischer Darstellung. Erfindungsgemäße Bauelemente sind insbesondere große Bauelemente mit Chiplängen von beispielsweise 6 bis 10 mm. Gut zu erkennen sind die durch den Schnitt entlang der Trennlinien TL freigelegten Castellations CA. Der Umfang der Kappe KP ist etwas geringer gewählt als der nach der Schnittführung verbleibende Bauelementbereich, so daß während des Vereinzelns der Bauelemente die Kappe KP durch das Schneidwerkzeug nicht beschädigt wird. Das Vereinzeln kann beispielsweise durch Sägen erfolgen, wobei vorzugsweise das Substrat zur Vermeidung unnötiger Erhitzungen gekühlt wird, beispielsweise mit Wasser.
• Das fertige Bauelement zeichnet sich durch sein dichtes Gehäuse aus, ist mittels SMD-Technik verarbeitbar und weist dazu SMD-fähige Außenkontakte AK auf. Der die Bauelementstrukturen tragende Chip CH ist sicher auf der Trägerpalette TP verklebt und dadurch gegen Bruch geschützt. Bei Verwendung eines geeigneten Chipklebers CK mit ausreichend hoher Dichte gelingt eine gute akustische Anpassung an den Chip und damit die reflexionsarme Ausgestaltung der Chipunterseite. Dies führt beim Betrieb des Bauelements zur verminderten Rückseitenreflexionen und damit zur verbesserten Unterdrückung von Störsignalen. Bevorzugte Anwendung erfindungsgemäßer Bauelemente finden sich daher bei allen Multimediaanwendungen, die eine rauscharme und verzerrungsfreie Signalübertragung erfordern.
• Obwohl die Erfindung nur anhand weniger Beispiele dargestellt werden konnte, ist sie nicht auf diese begrenzt. Variationsmöglichkeiten ergeben sich insbesondere bezüglich des Bauelementtyps, welcher nicht auf Filter oder Chips aus piezoelektrischem Material beschränkt ist. Weitere Variationen ergeben sich in Materialauswahl und Formgebung von Kappe KP und Trägerplatte TP. Nicht dargestellt wurden beispielsweise mehrschichtige Trägerplatten, die dann auch eine entsprechend variierte Form von Kontaktierung zwischen Anschlußflächen und Anschlußkontakten ermöglichen und keine Castellations erfordern.

Claims (17)

1. Elektrisches Bauelement – mit einer Trägerplatte (TP), die auf ihrer Oberseite metallische Anschlußflächen (AF) und auf ihrer Unterseite Anschlußkontakte (AK) aufweist, die elektrisch leitend mit den Anschlußflächen verbunden sind – mit einem piezoelektrisches Material umfassenden Chip (CH), in dem oder auf dem elektrisch leitende Bauelementstrukturen angeordnet sind, – wobei der Chip auf der Oberseite der Trägerplatte aufgeklebt ist, – wobei die Bauelementstrukturen des Chips mit den metallischen Anschlußflächen auf der Oberseite der Trägerplatte elektrisch leitend verbunden sind, – mit einer Kappe (KP), die unter Ausbildung eines den Chip enthaltenden, geschlossenen Hohlraums direkt auf der Trägerplatte aufsitzt.
2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem Trägerplatte (TP) und Kappe (KP) jeweils aus einem Kunststoffmaterial ausbildet sind.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, – bei dem der Chip (CH) ein piezoelektrischer Kristall ist, – bei dem die Bauelementstrukturen auf der Oberseite des Chips angeordnet, zur Erzeugung akustischer Oberflächenwellen ausgebildet und – bei dem die Bauelementstrukturen über Bonddrähte (BD) mit den Anschlußflächen (AF) verbunden sind.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem geradlinig durch die Trägerplatte (TP) geführte, an ihrer Innenwand metallisierte Bohrungen (DB) vorgesehen sind, über die die Anschlußflächen (AF) mit den Anschlußkontakten (AK) elektrisch verbunden sind, wobei die Bohrungen außerhalb des unter der Kappe (KP) eingeschlossenen Hohlraums angeordnet sind.
5. Bauelement nach Anspruch 4, – bei dem die Grundfläche der Trägerplatte (TP) die Außenwand der auf ihr sitzenden Kappe (KP) überragt, – bei dem die Bohrungen (DB) zum Teil von der Kappe überdeckt sind, – bei dem der Außenrand der Trägerplatte die Bohrungen schneidet und diese daher am Außenrand geöffnet sind.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in der Oberseite der Kappe (KP) eine verschließbare oder nachträglich mit einem gehärteten Harz verschlossene Öffnung (AO) vorgesehen ist.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Chip (CH) auf seiner zur Oberseite der Trägerplatte (TP) hin weisenden Unterseite eine Aufrauhung, eine dreidimensionale Strukturierung oder bis zu einem Teil seiner Dicke reichende Einschnitte aufweist.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Chip (CH) mit einem akustisch angepassten Klebstoff (CK) aufgeklebt ist, der eine Dichte zwischen 2000 und 5000 kg/m3 aufweist.
9. Bauelement nach Anspruch 8, bei dem der Chip (CH) mit einem Klebstoff (CK) aufgeklebt ist, der ein Reaktionsharz umfasst, das mit einem Füllstoff einer Dichte von mehr als 4000 kg/m3 gefüllt ist.
10. Bauelement nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Klebstoff (CK) eine mit Partikeln gefüllte Polymermatrix umfaßt, bei dem die Partikel ausgewählt sind aus Siliziumcarbid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zinksulfid, ZrO₂, BaSO₄ und WO₃ und bei dem die Polymermatrix ausgewählt ist aus Epoxidformstoff, Siloxan-Kautschuk, Acrylat, Polyurethan oder Polyimid.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem die Öffnung (AO) im Bereich einer Ecke der Kappe (KP) über einem endständigen Anschlußkotakt (AK) angeordnet ist und bei dem das Material, mit dem die Öffnung verschlossen ist, gegenüber der Kappe optisch oder im UV unterscheidbar ist.
12. Verfahren zur Verkapselung eines elektrischen Bauelements, mit den Schritten – Vorbereiten einer großflächigen Trägerplatte (TP) mit elektrisch leitenden Anschlußflächen (AF) auf der Oberseite und Kontaktflächen (KF) auf der Unterseite und mit an der Innenwand metallisierten Bohrungen (DB) so, daß eine Vielzahl von Bauelementbereichen (BB) erhalten wird – Aufkleben jeweils eines Bauelementstrukturen aufweisenden Chips (CH) pro Bauelementbereich auf die Oberseite der Trägerplatte – Herstellen von Bonddrahtverbindungen (BD) zwischen den Bauelementstrukturen und den Anschlußflächen – Aufsetzen und Verkleben je einer Kappe (KP) pro Bauelementbereich auf der Trägerplatte über dem Chip so, dass der Chip in einem geschlossenen Hohlraum angeordnet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Trägerplatte (TP) nach dem Aufsetzen und Verkleben der Kappen (KP) entlang von Trennlinien (TL) zwischen den einzelnen Bauelementbereichen (BB) aufgetrennt und in einzelne Bauelemente vereinzelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Bohrungen (DB) entlang der späteren Trennlinien (TL) erzeugt werden, bei dem jede Bohrung zwei Bauelementbereichen (BB) zugeordnet wird und Anschlußflächen (AF) innerhalb dieser Bauelementbe reiche mit den dazugehörigen Anschlußkontakten (AK) elektrisch leitend verbindet bei dem bei der Auftrennung die Bohrungen so geteilt werden, daß die elektrisch leitende Verbindung (CA) zwischen den Anschlußflächen und den dazugehörigen Anschlußkontakten innerhalb eines jeden Bauelementbereichs erhalten bleibt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das Verkleben der Kappe (KP) auf der Trägerplatte (TP) mit einem Kleber (KK) erfolgt, dessen Aushärtung zumindest einen thermischen Schritt umfaßt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem in der Kappe (KP) zum Druckausgleich während des Verklebens eine Öffnung (AO) vergleichsweise geringen Durchmessers vorgesehen wird, bei dem die Öffnung nach dem Aushärten der Klebestellen von Kappe (KP) und Chip (CH) mit einem Tropfen eines Reaktionsharzes verschlossen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem zum Verschließen der Öffnung (AO) ein mittels Licht- oder im UV härtendes Reaktionsharz verwendet wird, bei dem die Härtung des Reaktionsharzes durch ganzflächige Bestrahlung der Trägerplatte oder durch lokale Bestrahlung mit einem Laser oder einem Lichtleiter erfolgt.