JP2016510192A - 結合性を低下させた、小型化に適した電気部品 - Google Patents

Abstract

機能構造物と回路素子の間の結合性を低下させた、小型化に適した電気部品を提示する。そのために、部品は、構造物および回路素子と共にチップを含んでおり、このチップは機能構造物と回路素子の間に配置されており、これにより機能構造物と回路素子の間の絶縁性を高めている。【選択図】 図１

Description

本発明は、小さな寸法で製造することができ、しかしそれにもかかわらず回路素子間の結合性が低い電気部品に関する。

音波によって動作し、またはＭＥＭＳコンポーネント（ＭＥＭＳ＝Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えた、例えばＨＦフィルタなどの電気部品は、継続的な小型化傾向の影響を受けている。ますます小さく組み立てられる電気部品で問題となるのは、信号品質を低下させる結合、例えば異なる回路素子の電磁結合である。

影響を受けやすい機能構造物を備えた電気部品において問題となるのは、これらの構造物が、有害な環境影響、例えば雰囲気中の湿気または埃から保護されていなければならないことである。音波によって動作する部品、例えばＳＡＷ部品（ＳＡＷ＝Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ＝表面弾性波）、ＢＡＷ部品（ＢＡＷ＝Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ＝バルク弾性波）、またはＧＢＡＷ部品（ＧＢＡＷ＝Ｇｕｉｄｅｄ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ＝ガイドされたバルク弾性波）は、その内部で音波が妨害されることなく伝播可能な機能構造物を必要とする。したがって、このような部品は通常、その内部に機能構造物が配置されるカプセル化された空洞を必要とする。機能構造物の適合したカプセル化は、一方では部品の製造費を上昇させる。他方でカプセル化は追加的なスペースを必要とし、これが小型化の妨げとなっている。

機能構造物をキャップウエハまたはＴＦＰ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｐａｃｋａｇｅ＝薄膜パッケージ）カバーによって覆うことが知られている。カバーが部品の横方向の寸法をさほど拡大させない機能構造物を備えた電気部品は、ＷＬＰ（ウエハレベルパッケージ）と呼ばれている。

このような部品において問題となるのは、縮小化によって強いられた様々な回路素子の空間的な近さである。多くの小さく組み立てられている電気部品において、例えば誘導素子と機能構造物の間の電磁結合が信号品質を悪化させることは、望ましくはないが、阻止することはできない。とりわけ、モバイル通信機器の受信経路における機能構造物は、縮小により過大な弊害を被っており、よって電磁結合は、さらなる縮小のための最も重大な障害の１つである。

したがって本発明の課題は、結合性を低下させることにより、さらなる小型化に適した電気部品を提示することである。

この課題は、独立請求項による部品によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な形態を提示している。

電気部品は、そのために、機能構造物および回路素子を備えた電気回路を含んでいる。この部品は、さらにチップを含んでいる。このチップは、機能構造物と回路素子の間に配置されている。機能構造物と回路素子の間の絶縁性は、その間にチップが配置されることで高められており、したがって結合性が低下している。

とりわけ、電磁的に影響を受けやすい構造物と、チップのもう一方の面に配置されたインピーダンス素子との絶縁性が改善されている。電気回路という概念は、電気部品のあらゆる種類の電気接続に関し得る。機能構造物は、音波によって動作する機能構造物、例えば電気音響変換器を備えたＳＡＷ構造物、ＢＡＷ構造物、またはＧＢＡＷ構造物であることができる。チップは、機能構造物のための支持チップであることができ、例えば圧電材料を含有することができる。この場合、機能構造物は、チップの圧電材料上に構造化された電極フィンガを含むことができる。このとき機能構造物から見てチップの向こう側に回路素子が配置されている。チップの材料は、機能構造物と回路素子の間の空間的なスペーサとして用いられる。

一実施形態では、機能構造物が、チップとカバーの間に配置されている。

その際、この配置は、チップ上の機能構造物の密閉カプセル化を可能にし、または穴を含みチップに周囲の雰囲気へのアクセスを提供すると同時に、チップを比較的大きな粒子による機械的損傷から保護することができる。

一実施形態では、カバーは、例えばＴＦＰカバー、ウエハレベルパッケージカバー、キャップチップ、プラスチックキャップ、または金属キャップのような薄膜カバーである。

その際、このカバーは、異なる材料、例えば導電体または非導電体および様々なプラスチックまたは金属を含有することができる。とりわけ、カバーは単一のまたは多数の異なる膜から成ることができる。チップ上の機能構造物を保護するために、蒸着された金属膜を備えたプラスチックカバーを設けてもよい。

したがって、一実施形態では、カバーが、１つまたは複数の膜を備えている。カバーは平らな上面を有することができる。

それによって上面を平坦化することができ、これは部品のさらなる加工のために有利である。とりわけ、カバーが平坦化膜を備えることができ、この平坦化膜は、ＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）またはＳｉ₃Ｎ₄（窒化ケイ素）を含有している。

一実施形態では、機能構造物が、ＳＡＷ構造物、ＢＡＷ構造物、ＧＢＡＷ構造物、または別のＭＥＭＳ構造物から選択されている。

あり得るＭＥＭＳ構造物として、例えば、固定電極と可動電極の間、または他の機械的に可動な構造物の間に誘電材料を有するＭＥＭＳコンデンサスイッチ（ＭＥＭＳ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｓｗｉｔｃｈ）が考慮される。

一実施形態では、回路素子が、誘導素子、容量素子、または抵抗素子である。回路素子は、受動回路素子の他に、能動回路素子、例えば半導体スイッチでもあり得る。

回路素子はとりわけ、部品の電気回路のインピーダンス整合のためのインピーダンス素子、またはＥＳＤ保護素子（ＥＳＤ＝Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ＝静電放電）であり得る。

一実施形態では、部品の電気回路は、機能構造物の回路素子との直接的な接続部を含んでおり、つまり機能構造物は、直接的に回路素子に接続されており、その際、両方の素子の間では、回路素子と機能構造物の間の信号線まで含めて、さらなる回路素子が導電的に配置されることはない。

一実施形態では、電気回路が、チップを貫通するビアを含んでいる。機能構造物はビアによって回路素子と接続されている。

このようなビアは、例えば、機能構造物と回路素子の間の直接的な接続を作り出す１つの可能性であり得る。その際、チップがシリコンを含有する場合には、ビアとしてとりわけ、いわゆるＴＳＶ（シリコン貫通電極）を設けることができる。シリコンチップの使用およびシリコンチップの加工は、半導体産業から良く知られており、容易に使いこなすことができる。チップが圧電材料、例えばＬｉＴａＯ₃（タンタル酸リチウム）、ＬｉＮｂＯ₃（ニオブ酸リチウム）、石英、または別の圧電材料を含有する場合、ＴＭＶ（ＴＭＶ＝Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｍａｔｅｒｉａｌ−Ｖｉａ（材料貫通電極））としてのビアの実装が可能である。一実施形態では、部品はこれに加えてさらなる基板を含んでおり、このさらなる基板は、接続部、例えばバンプ接合部を介してチップと繋がっており、かつ部品の接続部と接続されている。

バンプ接合部としては、とりわけ柱状の垂直な接合部、いわゆるピラーを使用することができ、このピラーは、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、ＳｎＡｇ（スズおよび銀を含有する合金）、またはＣｕ（銅）を含有することができる。銅ピラーによるバンプ接合部の利点は、銅の比較的高い導電率と共に、例えばＳｎＡｇピラーに対して改善された機械的安定性である。さらなる基板の上もしくは内部、またはさらなる基板の下面に、さらなる回路素子、例えば能動回路素子または受動回路素子を配置することができる。とりわけ、インピーダンス整合素子、例えば誘導素子、容量素子、または抵抗素子を、この基板の内部、上、または下に配置することができる。

一実施形態では、さらなる基板が、絶縁材料から成る複数の絶縁膜を備えた支持基板である。絶縁膜の間の金属被覆面内にインピーダンス素子が構造化されている。

その際、このさらなる基板は、例えばＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミックス）またはＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス）から成るセラミックス多層基板であることができる。支持基板としての他の積層基板も可能である。

こうして、さらなる整合素子またはＥＳＤ保護素子を、さらなる基板の上、内部、または下に配置することができ、これにより、チップの上面の上の機能構造物とチップの下面の下のまさにこれらの整合素子の間の空間的間隔が拡大されている。

一実施形態では、接続部が、ＨＦ回路の少なくとも一部である。したがって機能構造物は、音波によって動作するフィルタ、例えばＴＸフィルタまたはＲＸフィルタの少なくとも一部であり得る。機能構造物が、モバイル通信機器のフロントエンド回路内で接続されるために提供され得るデュプレクサの一部であってもよい。

このような部品により、とりわけ誘導素子と機能構造物としてのフィルタ構造物との電磁結合による特性の悪化は、相殺されているかまたは少なくとも減少しているので、小さく組み立てられ、電気特性が改善されたデュプレクサが可能である。とりわけ、部品内に配置されている誘導素子と、例えば電極膜またはミラー膜としての導電膜を含むＢＡＷ共振面との空間的な隔たりが、部品の横方向の寸法を全体的に大きくすることなく、拡大されている。

以下に、実施例および概略図に基づいて本発明をより詳しく説明する。

本発明の基本的思想を明らかにする電気部品を示す図である。 ビアを備えた電気部品を示す図である。 機能構造物を覆うカバーを備えた電気部品を示す図である。 キャップ状のカバーを備えた部品を示す図である。 金属製のカバーを備えた部品を示す図である。 ビアおよびはんだバンプを備えた部品を示す図である。 カバーがさらなる膜を含む部品を示す図である。 個別のカバーの下の複数の機能構造物を備えた部品を示す図である。 支持基板としてのさらなる基板を備えた部品を示す図である。 共通のカバーの一部としての共通のさらなる膜を備えた、多数の個別に覆われた機能構造物を備えた部品を示す図である。 共通のカバーおよびさらなる基板を備えた部品を示す図である。 チップの下面およびさらなる基板の上面に回路素子を備えた部品を示す図である。 多層基板の内部に配置された回路素子を備えた部品を示す図である。 カバーされた機能構造物と、共通のカバーの一部としての共通のさらなる膜と、共通のカバーの上のさらなるコンポーネントとを備えた部品を示す図である。

図１は、機能構造物ＦＳがチップＣＨの上面に配置されている電気部品ＥＢを示している。チップの下面には、ここではコイル形に形成された誘導素子の形態の回路素子ＳＥが配置されており、かつ電気信号線としての導線Ｚを介してチップＣＨの上面の機能構造物ＦＳと接続されている。間にチップＣＨが配置されていることによる回路素子ＳＥの機能構造物ＦＳからの空間的分離は、空間的間隔を拡大し、それにより機能構造物ＦＳと回路素子ＳＥの間の結合の可能性を低下させている。一般的に、例えば音波によって動作する構造物またはＭＥＭＳ構造物などの機能構造物は、支持基板、例えばチップを必要とする。機能構造物が規定の動作をし得るよう、さらなる回路素子、ここでは回路素子ＳＥが必要である。したがって電気部品ＥＢは、いずれにせよ図１に示された素子を含んでいる。よって、電気部品ＥＢの横方向の寸法は拡大されていない。機能構造物ＦＳと回路素子ＳＥの間にチップＣＨを配置することにより、小さな構造形にもかかわらず結合性は低下している。

図２は部品ＥＢの一実施形態を示しており、この場合、回路素子ＳＥと機能構造物ＦＳがビアＤＫを介して接続されている。ビアＤＫは、導線Ｚの長さが、チップの周りをまわって案内されている図１の導線に比べて短縮されているので、一般的には回路コンポーネントの接続に、より適している。

図３は電気部品ＥＢの一実施形態を示しており、この実施形態では機能構造物ＦＳがカバーＡによってカプセル化されており、したがって例えば密閉により周囲から絶縁されている。その際、このカバーＡは空洞を提供することができ、この空洞内には機能構造物が、空洞の壁に接触することなく配置されている。例えば音響活性領域を備えた機能構造物が動作する場合、通常は、音響エネルギーが機能構造物ＦＳから出て行かないことが望ましい。したがって機能構造物がカバーＡと接触しないことは、機能構造物ＦＳの良好な音響絶縁を可能にする。チップＣＨの下面には、ここでは例示的に２つの導電性電極とその間の誘電材料とを備えた容量素子の形態のさらなる回路素子が配置されている。

図４は部品ＥＢの一実施形態を示しており、この実施形態では、カバーＡが、プラスチック材料、例えばポリマーを含有し得るかまたはキャップチップとして形成されたキャップによって実現されている。

図５は、カバーＡが金属を含有するキャップによって実現されている部品ＥＢの一実施形態を示している。金属を含有するキャップは優れた電磁遮蔽を、とりわけ電場に対して可能にする。

図６は、ビアＤＫがチップＣＨを貫通している一実施形態を示している。ビアＤＫは、チップの下面のバンプ接合部ＢＵと繋がっており、かつ接続している。バンプ接合部ＢＵを介し、電気部品はさらなる基板と繋がることができ、かつ接続することができる。

図７は、カバーがさらなる膜ＷＳを含む電気部品ＥＢを示している。その際、このさらなる膜ＷＳは、その上にさらなる膜ＷＳが配置されている第１のカバー膜の機械的な補強を実現することができる。そのうえ、さらなる膜ＷＳは密閉カプセル化を改善することもでき、かつ／または平坦化膜として用いることもできる。さらなる膜ＷＳがモールド材料から成るモールド膜であってもよく、このモールド材料は、流動性または粘性の状態でカバーの第１の膜の上に被着され、続いて硬化される。

図８は、多数の、例えば３つの機能構造物がチップの上面に配置されている一実施形態を示している。機能構造物の各々を、それぞれのカバーＡによって覆うことができる。ただし、様々な機能構造物を共通のカバーＡの下に配置することもできる。チップＣＨの下面には、ここではコイル状の誘導素子の形態の回路素子ＳＥおよびさらなる第２の回路素子ＳＥ２が配置されている。チップの下面のさらなる回路素子ＳＥが、真上に機能構造物ＦＳが存在しない位置に配置されていると有利である。この場合、下面の回路素子は、機能構造物に対して「交互に」配置されており、したがってチップの下面の回路素子と上面の機能構造物ＦＳの間の電磁結合性はさらに低下している。

図９は、機能構造物ＦＳを備えたチップＣＨが、さらなる基板、支持基板ＴＳの上に配置され、かつ支持基板ＴＳと接続されている一実施形態を示している。支持基板ＴＳは、その上面、つまりチップＣＨに面した側に、または下面、つまりチップに面していない側に、さらなる回路素子ＷＳＥを備えることができる。このさらなる回路素子は、容量素子または誘導素子のようなインピーダンス素子であることができる。

図１０は、多数の個別の第１のカバー膜が一緒に、１つのさらなるカバー膜ＷＳによって覆われている部品ＥＢを示している。さらなる膜ＷＳは、部品全体の平らな表面を作り出すために使用することができ、かつ機能構造物の機械的安定性および／または密閉カプセル化もしくは電磁的カプセル化を改善することができる。

図１１は、回路素子ＳＥがチップＣＨの下面ではなく支持基板ＴＳの上面に配置されている部品を示している。チップＣＨの下面に直接的に回路素子ＳＥを備えた実施形態と比べ、機能構造物と回路素子ＳＥの間の空間的間隔がさらに拡大されており、これにより結合性は低下している。

図１２は、回路素子がチップＣＨの下面にも支持基板ＴＳの上面にも配置されている部品ＥＢを示している。同時に、個別の第１のカバー膜が、共通のさらなるカバー膜ＷＳによって覆われている。

図１３は、誘導素子ＩＥおよび容量素子ＫＥが、支持基板ＴＳとしての多層基板の金属被覆面内に配置されており、かつ電気部品の回路と接続されている電気部品ＥＢを示している。支持基板ＴＳの下面には端子パッドＡＰが配置されており、かつ部品の接続部と接続されており、この端子パッドを介し、この部品をその接続部により、外部の周辺回路に組み込むことができる。

図１４は、さらなる膜ＷＳの上にさらなるコンポーネントＷＫが配置されており、かつ場合によっては部品の回路と接続されている電気部品ＥＢを示している。各々のさらなるコンポーネントＷＫは、ＳＭＤ部品、導体構造物、容量式もしくは誘導式の回路素子、別の受動回路素子、または能動回路素子であることができる。残りの回路素子との接続は、周縁上を案内された導線（図１に描かれたような）を介して、またはさらなる膜ＷＳを貫通するビア、例えばＴＭＶを介して可能である。

電気部品は、示された実施形態の１つに限定されない。追加的な回路素子、カバーの追加的な膜、および追加的な基板または機能構造物、ならびにそれらの組合せを備えたさらなる実施形態も、本発明による実施例である。

Ａ カバー
ＡＰ 端子パッド
ＢＵ バンプ接合部
ＣＨ チップ
ＤＫ ビア
ＥＢ 電気部品
ＦＳ 機能構造物
ＩＥ 誘導素子
ＫＥ 容量素子
ＳＥ 回路素子
ＳＥ２ さらなる回路素子
ＴＳ 支持基板
ＷＫ さらなるコンポーネント
ＷＳ さらなる（カバー）膜
ＷＳＥ さらなる回路素子
Ｚ 電気導線

Claims (11)

1. 機能構造物（ＦＳ）および回路素子（ＳＥ）を備えた電気回路と、
   チップ（ＣＨ）と、を含み、
   前記チップ（ＣＨ）が、前記機能構造物（ＦＳ）と前記回路素子（ＳＥ）の間に配置されており、かつ前記機能構造物（ＦＳ）と前記回路素子（ＳＥ）の間の絶縁性を高めている、電気部品（ＥＢ）。
2. 前記機能構造物（ＦＳ）が、前記チップ（ＣＨ）とカバー（Ａ）の間に配置されている、請求項１に記載の電気部品（ＥＢ）。
3. 前記カバー（Ａ）が、薄膜カバー、ＷＬＰカバー、キャップチップ、プラスチックキャップ、金属キャップから選択されている、請求項２に記載の電気部品（ＥＢ）。
4. 前記カバー（Ａ）が、１つまたは複数の膜および平らな上面を有する、請求項３に記載の電気部品（ＥＢ）。
5. 前記機能構造物（ＦＳ）が、ＳＡＷ構造物、ＢＡＷ構造物、ＧＢＡＷ構造物、ＭＥＭＳ構造物から選択されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気部品（ＥＢ）。
6. 前記回路素子（ＳＥ）が、誘導素子、容量素子、抵抗素子から選択されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気部品（ＥＢ）。
7. 前記電気回路が、前記機能構造物（ＦＳ）と前記回路素子（ＳＥ）の直接的な接続部を含んでいる、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気部品（ＥＢ）。
8. 前記電気回路が、前記チップ（ＣＨ）を貫通するビア（ＤＫ）を含んでおり、かつ
   前記機能構造物（ＦＳ）が、前記ビア（ＤＫ）を介して前記回路素子（ＳＥ）と接続されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の電気部品（ＥＢ）。
9. さらに、バンプ接合部（ＢＵ）を介して前記チップ（ＣＨ）と繋がっており、かつ接続部と接続されている、さらなる基板（ＴＳ）を含んでいる、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気部品（ＥＢ）。
10. 前記さらなる基板（ＴＳ）が、絶縁材料から成る複数の絶縁膜を備えた支持基板および前記絶縁膜の間の金属被覆面内で構造化されたインピーダンス素子（ＩＥ）を含んでいる、請求項９に記載の電気部品（ＥＢ）。
11. 前記接続部が、ＨＦ回路の少なくとも一部である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気部品（ＥＢ）。

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