WO2014135309A1 - Zur miniaturisierung geeignetes elektrisches bauelement mit verringerter verkopplung - Google Patents

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electrical component
cover
circuit
functional structure
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Edgar Schmidhammer
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Epcos Ag
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Definitions

  • the invention relates to electrical components which can be manufactured with small dimensions but nevertheless have low couplings between circuit elements.
  • the encapsulations require ⁇ additional space, which precludes the miniaturization. It is known to cover functional structures by lid wafers or by TFP (Thin-Film Package) covers. Electrical components with func ⁇ dimensional structures, in which the cover, the lateral measurements waste does not increase significantly the components are referred to as WLP (Wafer Level Package).
  • WLP Wafer Level Package
  • An electrical component for this purpose comprises an electrical circuit with a functional structure and a circuit element.
  • the device further comprises a chip.
  • the chip is disposed between the functional structure and the circuit element.
  • the insulation between the func ⁇ dimensional structure and the circuit element is by the arrange- NEN of the chip increases in between and therefore reduces coupling.
  • the term electrical circuit can relate to any type of electrical connection of an electrical component.
  • the functional structure may be an acoustic wave functional structure, e.g. Example, a SAW, BAW or GBAW structure with electroacoustic transducer, be.
  • the chip may be a carrier chip for the functional structure and z. B. comprise a piezoelectric material.
  • the func ⁇ dimensional structure may include structured electrodes finger on the piezo-electric material of the chip. From the functiona ⁇ len structure seen from the other side of the chip, the circuit element is then arranged.
  • the material of the chip serves as a spatial spacer between the functional
  • the functional structure is disposed between the chip and a cover.
  • the assembly may allow for hermetic encapsulation of the functional structure on the chip or may include holes and provide access to the surrounding atmosphere to the chip while protecting it from mechanical damage by larger particles.
  • the cover is a thin-film cover such.
  • the cover can be different materials, eg. As electrical conductors or non-conductors, and various art ⁇ materials or metals include.
  • the cover may in particular consist of a single or of a plurality of different layers. It is also possible to provide a plastic cover with a vapor-deposited metal layer for protecting the functional structure on the chip.
  • the cover has one or more layers. It is possible that the Abde ⁇ ckung has a flat top.
  • the upper side can thus be planarized, which is advantageous for the further processing of the component.
  • the cover may have a planarization layer which in turn comprises S1O 2 (silicon dioxide) or S1 3 N 4 (silicon nitride).
  • the functional structure is selected from a SAW structure, a BAW structure, a GBAW structure, or another MEMS structure.
  • MEMS capacitor switches MEMS capacitor switches
  • a dielectric material between a fixed and a movable electrode or other mechanically movable structures in question.
  • the circuit element is an inductive element, a capacitive element or a resistive element.
  • the circuit element can also be an active circuit element, for. B. a semiconductor switch, be.
  • the electrical circuit of the device includes a direct interconnection of the functional structure with the circuit element, i. H. the functional structure is connected directly to the circuit element, with no further circuit element - with the exception of one
  • Signal line between the circuit element and the func ⁇ nal structure - is arranged electrically conductive between the two elements.
  • the electrical circuit comprises a via through the chip.
  • Such a via can z. B. be a way to make a direct connection between the functional structure and the circuit element.
  • a so-called TSV through-silicon via
  • Silicon includes. The use of silicon chips and the processing of silicon chips is well known and easily manageable in the semiconductor industry. Does the chip comprises a piezoelectric material, for. LiTaO 3 (lithium tantalate), Li bO 3 (lithium niobate), quartz or other piezoelectric material, is the implementation of the
  • the device further comprises a further substrate, which via a connection, for. B. a bump connection, connected to the chip and connected to the interconnection of the device.
  • pillar-shaped vertical connections so-called pillars, which can comprise Ag (silver), Au (gold), SnAg (an alloy with tin and silver) or Cu (copper) can be used as the bump connection.
  • On or in the further substrate or on the underside of the further sub ⁇ strate further circuit elements, for. B. active or passive circuit elements may be arranged.
  • impedance matching elements for. B. inductive, capacitive or resistive elements, in, to be arranged on or below the substrate.
  • the further substrate is a carrier substrate with a plurality of insulating layers of an insulating material. In metallization levels between the insulating layers, impedance elements are structured.
  • the further substrate may be a ceramic Mehrlagensub ⁇ strat, z. B. from HTCC (High-Temperature Co-Fired Ceramics) or LTCC (Low-Temperature Co-Fired Ceramics).
  • Other laminates as carrier substrate are also possible.
  • the interconnection is at least part of an RF circuit.
  • the functional structure of at least a part of a working with acoustic waves filter, z. A TX or RX filter.
  • the functional structure is a part of a Duple ⁇ xers, which may be adapted to be connected within a front-end circuit of a mobile communication device. With such a component, a small-scale duplexer having improved electrical properties is possible, since a deterioration of the properties due to electromagnetic coupling, in particular between inductive elements and a filter structure as a functional structure, is eliminated or at least reduced.
  • the cavities ⁇ Liche distance between inductive elements which are arranged in the component, and the BAW resonator, the conductive layers, for. B. as electrode layers or mirror layers is increased, without increasing the lateral dimensions of the device as a whole.
  • FIG. 1 an electrical component that is the fundamental
  • FIG. 2 an electrical component with a
  • FIG. 3 an electrical component with a cover
  • a component with a lid-shaped cover a component with a metallic cover, a component with plated-through holes and solder bumps, a component in which the cover comprises a further layer, a component with a plurality of functional structures under individual covers, one component with another Substrate as Trä ⁇ gersubstrat, a device having a plurality of individual covered functional structures with a common further layer as part of a common ⁇ men cover, a device with a common cover and another substrate, a device with circuit elements on the
  • FIG. 14 a component with covered functional
  • Figure 1 shows an electrical component EB, in which a functional structure FS on the top side of a chip CH at ⁇ sorted.
  • a scarf ⁇ tion element SE here in the form of an inductive element configured in coil form, arranged and connected via a Zulei ⁇ device as electrical signal line Z with the functional structure FS on the top of the chip CH.
  • the spatial separation of the switching element SE of the func tional ⁇ structure FS by the arrangement of the chips CH therebetween increases the spatial distance and thereby reduce the possibility of coupling between the functional structure FS and the circuit element SE.
  • functional structures e.g. B. working with acoustic waves structures or MEMS structures, a carrier substrate, for. B. a chip.
  • circuit ⁇ element SE Further circuit elements, here the circuit ⁇ element SE, are necessary so that the functional structure can work properly.
  • An electrical component EB therefore already includes the elements shown in FIG.
  • the electrical component EB is therefore not enlarged in its lateral dimensions.
  • the arrangement of the chip CH between the functional structure FS and the circuit element SE, the coupling is reduced despite the small size.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the device EB, wherein the circuit element SE and the functional structure FS are connected via a feedthrough DK.
  • a through contact DK is generally better suited for interconnecting the circuit components, since the length of the supply line Z compared to the lead of Figure 1, in which it is guided around the chip is shortened.
  • Figure 3 shows an embodiment of the electrical component EB, in which the functional structure of FS is encapsulated by a Abde ⁇ ckung A and therefore, z. B. hermetic, isolated from the environment.
  • the cover A can provide a cavity in which the functional structure is arranged without touching the walls of the cavity.
  • the functional structure z. B. with acoustically active areas it is usually desired that the acoustic ⁇ energy does not leave the functional structure FS. Not touching the functional structure with the cover A therefore allows a good acoustic isolation of the func ⁇ onal structure FS.
  • the further circuit element here by way of example in the form of a capacitive element with two conductive electrodes and a dielectric material therebetween, is arranged on the lower side of the chip CH.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the device EB, wherein the cover A through a lid, the material a Kunststoffma, z.
  • a polymer may include or is designed as a lid chip.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the component EB in which the cover A is embodied by a lid comprising metal. A lid with metal allows a good electromagnetic shielding especially against electric fields.
  • FIG. 6 shows an embodiment in which plated-through holes DK are guided through the chip CH.
  • the feedthroughs DK are on the underside with bump connections BU connected and interconnected.
  • the electrical component can be connected to a further substrate and interconnected via the bump connections BU.
  • Figure 7 shows an electrical component EB, in which the cover comprises from ⁇ a further layer WS.
  • the further layer WS may in this case a mechanical reinforcement of the first Cover B ⁇ ckungs slaughter on which the further layer is arranged WS realize.
  • the further layer WS can also represent an improvement of the hermetic encapsulation and / or serve as a planarization layer.
  • the further layer WS is a mold layer of a molding material which is applied in a liquid or viscous state to the first layer of the cover and then cured.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which a plurality, for. B. three functional structures are arranged on top of a chip. It is possible that each of the functional structures is covered by its own cover A. However, it is also possible that different functional structures are arranged under a common cover A.
  • a circuit element SE and another, second circuit element SE2, here in the form of coil-shaped inductive elements are arranged on the underside of the chip CH. It is advantageous if the additional circuit elements SE are arranged on the underside of the chip Un ⁇ at such locations over which directly is no functional structure FS.
  • the circuit elements on the bottom side are then arranged "in gap" with respect to the functional structures, so that the electromagnetic coupling between circuit elements on the bottom side and functional structures FS on the top side of the chip is further reduced.
  • FIG. 9 shows an embodiment in which the chip CH with functional structures FS is arranged on a further substrate, a carrier substrate TS, and connected to the carrier substrate TS.
  • the carrier substrate TS can further circuit elements WSE on its upper side
  • Chip CH facing side, or on the bottom, ie the side facing away from the chip, have.
  • the further circuit elements may be impedance elements such as capacitive or in ⁇ ductive elements.
  • Figure 10 shows a device EB in which a plurality of individual first cover layers are covered together by another cover layer WS. The others
  • Layer WS can be used to produce a flat surface of the entire device and the mechanical
  • Figure 11 shows a device in which the circuit element SE not on the underside of the chip CH, but on the
  • Top of a carrier substrate TS is arranged.
  • circuit elements SE directly to the bottom of the chip CH spatial distance Zvi ⁇ rule of the functional structure and the circuit element SE is further increased, thereby reducing the coupling.
  • FIG. 12 shows a component EB in which circuit elements are arranged both on the lower side of the chip CH and on the upper side of the carrier substrate TS. At the same individual first cover layers are covered by a ge ⁇ my same additional cover layer WS.
  • Figure 13 shows an electrical component EB, wherein said induct ⁇ tive elements IE and a capacitive element KE in Metalli ⁇ stechniksebenen are arranged a multi-layer substrate as a supporting substrate TS and interconnected with the circuit of the electrical component.
  • connection pads AP are arranged and interconnected with the interconnection of the device, through which the device can be integrated with its interconnection in an external circuit environment.
  • FIG. 14 shows an electrical component EB, in which further components WK are arranged on the further layer WS and optionally connected to circuits of the component.
  • Each further component WK may be an SMD component, a conductor structure, a capacitive or inductive
  • Be circuit element another passive circuit element or an active circuit element.
  • An interconnection with other circuit elements is via a guided over the edge line (as sketched in Figure 1) or via a via, z. B. a TMV, through the further layer WS possible.
  • the electrical component is not limited to one of the embodiments shown. Further embodiments with additional circuit elements, additional layers of the cover and additional substrates or functional

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Abstract

Es wird ein zur Miniaturisierung geeignetes elektrisches Bauelement mit verringerter Kopplung zwischen einer funktionalen Struktur und einem Schaltungselement angegeben. Das Bauelement umfasst dazu neben der Struktur und dem Schaltungselement einen Chip, der zwischen der funktionalen Struktur und dem Schaltungselement angeordnet ist und dadurch die Isolation zwischender funktionalen Struktur und dem Schaltungselement erhöht.

Description

Beschreibung
Zur Miniaturisierung geeignetes elektrisches Bauelement mit verringerter Verkopplung
Die Erfindung betrifft elektrisehe Bauelemente , die mit klei- nen Abmessungen hergestellt werden können aber trotzdem ge- ringe Verkopplungen zwischen Schaltungselementen aufweisen.
Elektrische Bauelemente, z. B. HF-Filter, die mit akustischen Wellen arbeiten oder MEMS-Komponenten (MEMS = Micro-Electro- Mechanical System) aufweisen, unterliegen einem anhaltenden Trend zur Miniaturisierung. Problematisch bei immer kleiner gebauten elektrischen Bauelementen sind Verkopplungen, z. B. elektromagnetische Verkopplungen unterschiedlicher Schaltungselemente, die die Signalqualität verringern.
Problematisch an elektrischen Bauelementen mit empfindlichen funktionalen Strukturen ist, dass diese Strukturen vor schädlichen Umwelteinflüssen, z. B. Feuchtigkeit in der Atmosphäre oder Staub, geschützt sein müssen. Mit akustischen Wellen arbeitende Bauelemente, z. B. SAW-Bauelemente (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle) , BAW-Bauelemente (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) oder GBAW-Bauelemente (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwelle) , benötigen funktionale Strukturen, in denen die akustischen Wellen ungestört ausbreitungsfähig sind. Üblicherweise bedürfen solche Bauelemente deshalb eines abgekapselten Hohlraums, in dem die funktionalen Strukturen angeordnet sind. Die entsprechenden Abkapselungen der funktionalen Strukturen verteuern nun einerseits die Herstellung der Bauelemente. Andererseits benötigen die Abkapselungen zu¬ sätzlichen Platz, was der Miniaturisierung entgegensteht. Es ist bekannt, funktionale Strukturen durch Deckel-Wafer oder durch TFP- (Thin-Film Package = Dünnschicht-Abdeckung) Abdeckungen abzudecken. Elektrische Bauelemente mit funktio¬ nalen Strukturen, bei denen die Abdeckung die lateralen Ab- messungen der Bauelemente nicht wesentlich vergrößert, werden als WLP (Wafer Level Packages) bezeichnet.
Problematisch bei solchen Bauelementen ist die durch die Verkleinerung erzwungene räumliche Nähe verschiedener Schal- tungselemente . So ist es bei vielen klein bauenden elektrischen Bauelementen unerwünscht aber nicht zu verhindern, dass elektromagnetische Verkopplungen, z. B. zwischen induktiven Elementen und funktionalen Strukturen, die Signalqualität verschlechtern. Insbesondere funktionale Strukturen in Emp- fangspfaden mobiler Kommunikationsgeräte leiden übermäßig un¬ ter der Verkleinerung, sodass die elektromagnetische Verkopp- lung eines der wichtigsten Hindernisse für eine weitere Ver¬ kleinerung darstellt. Es ist deshalb eine Aufgabe, ein elektrisches Bauelement an¬ zugeben, das durch eine Verringerung von Verkopplungen zu weiterer Miniaturisierung geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch das Bauelement gemäß dem unabhängi- gen Anspruch gelöst. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
Ein elektrisches Bauelement umfasst dazu eine elektrische Schaltung mit einer funktionalen Struktur und einem Schal- tungselement . Das Bauelement umfasst ferner einen Chip. Der Chip ist zwischen der funktionalen Struktur und dem Schaltungselement angeordnet. Die Isolation zwischen der funktio¬ nalen Struktur und dem Schaltungselement ist durch das Anord- nen des Chips dazwischen erhöht und deshalb eine Verkopplung verringert .
Insbesondere die Isolation zwischen elektromagnetisch emp- findlichen Strukturen und auf der anderen Seite des Chips angeordneten Impedanzelementen ist verbessert. Der Begriff elektrische Schaltung kann jede Art von elektrischer Ver- schaltung eines elektrischen Bauelements betreffen. Die funktionale Struktur kann eine mit akustischen Wellen arbeitende funktionale Struktur, z. B. eine SAW-, BAW- oder GBAW-Struk- tur mit elektroakustischem Wandler, sein. Der Chip kann ein Trägerchip für die funktionale Struktur sein und z. B. ein piezoelektrisches Material umfassen. Dann kann die funktio¬ nale Struktur strukturierte Elektrodenfinger auf dem piezo- elektrischen Material des Chips umfassen. Von der funktiona¬ len Struktur aus gesehen jenseits des Chips ist dann das Schaltungselement angeordnet. Das Material des Chips dient als räumlicher Abstandshalter zwischen der funktionalen
Struktur und dem Schaltungselement.
In einer Ausführungsform ist die funktionale Struktur zwischen dem Chip und einer Abdeckung angeordnet.
Die Anordnung kann dabei eine hermetische Abkapselung der funktionalen Struktur auf dem Chip ermöglichen oder Löcher umfassen und dem Chip Zugang zur umgebenden Atmosphäre gewähren und ihn gleichzeitig vor mechanischer Beschädigung durch größere Partikel schützen. In einer Ausführungsform ist die Abdeckung eine Dünnschicht- Abdeckung wie z. B. eine TFP-Abdeckung, eine Wafer-Level-Pa- ckage-Abdeckung, ein Deckel-Chip, eine Kunststoffkappe oder eine Metallkappe. Die Abdeckung kann dabei unterschiedliche Materialien, z. B. elektrische Leiter oder Nichtleiter, und verschiedene Kunst¬ stoffe oder Metalle umfassen. Die Abdeckung kann insbesondere aus einer einzigen oder aus einer Vielzahl unterschiedlicher Schichten bestehen. Es ist auch möglich, eine Kunststoffabde- ckung mit aufgedampfter Metallschicht zum Schutz der funktionalen Struktur auf dem Chip vorzusehen.
In einer Ausführungsform weist die Abdeckung deshalb eine oder mehrere Schichten auf. Es ist möglich, dass die Abde¬ ckung eine ebene Oberseite aufweist.
Die Oberseite kann somit planarisiert sein, was vorteilhaft für die Weiterverarbeitung des Bauelements ist. Insbesondere kann die Abdeckung eine Planarisierungsschicht, die wiederum S1O2 (Siliziumdioxid) oder S13N4 (Siliziumnitrid) umfasst, aufweisen .
In einer Ausführungsform ist die funktionale Struktur ausge- wählt aus einer SAW-Struktur, einer BAW-Struktur, einer GBAW- Struktur oder einer anderen MEMS-Struktur .
Als eine mögliche MEMS-Struktur kommen z. B. MEMS-Kondensa- torschalter (MEMS capacitor Switches) mit einem dielektri- sehen Material zwischen einer festen und einer beweglichen Elektrode oder anderen mechanisch beweglichen Strukturen in Frage .
In einer Ausführungsform ist das Schaltungselement ein induk- tives Element, ein kapazitives Element oder ein resistives Element. Neben passiven Schaltungselementen kann das Schaltungselement auch ein aktives Schaltungselement, z. B. ein Halbleiterschalter, sein. Das Schaltungselement kann insbesondere ein Impedanzelement zur Impedanzanpassung der elektrischen Schaltung des Bauelements oder ein ESD-Schutzelement (ESD = Electro-Static Di- scharge = elektrostatische Entladung) sein.
In einer Ausführungsform umfasst die elektrische Schaltung des Bauelements eine direkte Verschaltung der funktionalen Struktur mit dem Schaltungselement, d. h. die funktionale Struktur ist unmittelbar an das Schaltungselement angeschlos- sen, wobei kein weiteres Schaltungselement - bis auf eine
Signalleitung zwischen dem Schaltungselement und der funktio¬ nalen Struktur - elektrisch leitend zwischen den beiden Elementen angeordnet ist. In einer Ausführungsform umfasst die elektrische Schaltung eine Durchkontaktierung durch den Chip. Die funktionale
Struktur ist durch die Durchkontaktierung mit dem Schaltungselement verschaltet. Eine solche Durchkontaktierung kann z. B. eine Möglichkeit sein, eine direkte Verschaltung zwischen der funktionalen Struktur und dem Schaltungselement herzustellen. Als Durchkontaktierung kann dabei insbesondere ein so genannter TSV (Through-Silicon-Via) , vorgesehen sein, wenn der Chip
Silizium umfasst. Die Verwendung von Silizium-Chips und die Verarbeitung von Silizium-Chips ist aus der Halbleiter- Industrie wohlbekannt und leicht beherrschbar. Umfasst der Chip ein piezoelektrisches Material, z. B. LiTa03 (Lithium- tantalat) , Li b03 (Lithiumniobat ) , Quarz oder ein anderes piezoelektrisches Material, ist die Implementierung der
Durchkontaktierung als TMV (TMV = Through -Material-Via) möglich. In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement ferner ein weiteres Substrat, das über eine Verschaltung, z. B. eine Bump-Verbindung, mit dem Chip verbunden und mit der Verschaltung des Bauelements verschaltet ist.
Als Bump-Verbindung können insbesondere säulenförmige verti- kale Verbindungen, sog. Pillars, Verwendung finden, die Ag (Silber) , Au (Gold) , SnAg (eine Legierung mit Zinn und Silber) oder Cu (Kupfer) umfassen können. Ein Vorteil von Bump- Verbindungen mit Kupfer-Pillars ist neben der relativ hohen Leitfähigkeit von Kupfer die mechanische Stabilität, die z. B. gegenüber SnAg-Pillars verbessert ist. Auf oder in dem weiteren Substrat oder an der Unterseite des weiteren Sub¬ strats können weitere Schaltungselemente, z. B. aktive oder passive Schaltungselemente, angeordnet sein. Insbesondere ist es möglich, Impedanz-Anpasselemente, z. B. induktive, kapazi- tive oder resistive Elemente, in, auf oder unter dem Substrat anzuordnen .
In einer Ausführungsform ist das weitere Substrat ein Trägersubstrat mit mehreren isolierenden Schichten aus einem iso- lierenden Material. In Metallisierungsebenen zwischen den isolierenden Schichten sind Impedanzelemente strukturiert.
Das weitere Substrat kann dabei ein keramisches Mehrlagensub¬ strat, z. B. aus HTCC (High-Temperature Co-Fired Ceramics) oder LTCC (Low-Temperature Co-Fired Ceramics) sein. Andere Laminate als Trägersubstrat sind ebenfalls möglich.
So ist es möglich, weitere Anpasselemente oder ESD-Schutzele- mente auf, in oder unter dem weiteren Substrat anzuordnen, wodurch der räumliche Abstand zwischen der funktionalen
Struktur auf der Oberseite des Chips und eben diesen Anpass¬ elementen unter der Unterseite des Chips vergrößert ist. In einer Ausführungsform ist die Verschaltung zumindest ein Teil einer HF-Schaltung. So kann die funktionale Struktur zumindest einen Teil eines mit akustischen Wellen arbeitenden Filters, z. B. eines TX- oder RX-Filters, sein. Es ist auch möglich, dass die funktionale Struktur ein Teil eines Duple¬ xers ist, der dafür vorgesehen sein kann, innerhalb einer Frontend-Schaltung eines mobilen Kommunikationsgeräts verschaltet zu werden. Mit einem solchen Bauelement ist ein klein bauender Duplexer mit verbesserten elektrischen Eigenschaften möglich, da eine Verschlechterung der Eigenschaften aufgrund von elektromagnetischer Verkopplung, insbesondere zwischen induktiven Elementen und einer Filterstruktur als funktionaler Struktur, auf- gehoben oder zumindest vermindert ist. Insbesondere die räum¬ liche Distanz zwischen induktiven Elementen, die im Bauelement angeordnet sind, und BAW-Resonatorflächen, die leitende Schichten, z. B. als Elektrodenschichten oder als Spiegelschichten umfassen, ist vergrößert, ohne die lateralen Abmes- sungen des Bauelements insgesamt zu vergrößern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen und schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen: FIG. 1: ein elektrisches Bauelement, das die grundsätzliche
Idee der vorliegenden Erfindung verdeutlicht,
FIG. 2: ein elektrisches Bauelement mit einer
Durchkontaktierung,
FIG. 3: ein elektrisches Bauelement mit einer Abdeckung
über der funktionalen Struktur, ein Bauelement mit einer deckeiförmigen Abdeckung, ein Bauelement mit einer metallischen Abdeckung, ein Bauelement mit Durchkontaktierungen und Löt- Bumps , ein Bauelement, bei dem die Abdeckung eine weitere Schicht umfasst, ein Bauelement mit mehreren funktionalen Strukturen unter individuellen Abdeckungen, ein Bauelement mit einem weiteren Substrat als Trä¬ gersubstrat, ein Bauelement mit einer Vielzahl an individuelle abgedeckten funktionalen Strukturen mit einer gemeinsamen weiteren Schicht als Teil einer gemeinsa¬ men Abdeckung, ein Bauelement mit einer gemeinsamen Abdeckung und einem weiteren Substrat, ein Bauelement mit Schaltungselementen an der
Unterseite des Chips und an der Oberseite eines weiteren Substrats, ein Bauelement mit im Inneren eines Mehrlagensub¬ strats angeordneten Schaltungselementen,
FIG. 14: ein Bauelement mit abgedeckten funktionalen
Strukturen, mit einer gemeinsamen weiteren Schicht als Teil einer gemeinsamen Abdeckung und weiteren Komponenten auf der gemeinsamen Abdeckung.
Figur 1 zeigt ein elektrisches Bauelement EB, bei dem eine funktionale Struktur FS auf der Oberseite eines Chips CH an¬ geordnet ist. Auf der Unterseite des Chips ist ein Schal¬ tungselement SE, hier in der Form eines in Spulenform ausgestalteten induktiven Elements, angeordnet und über eine Zulei¬ tung als elektrische Signalleitung Z mit der funktionalen Struktur FS auf der Oberseite des Chips CH verschaltet. Die räumliche Trennung des Schaltungselements SE von der funktio¬ nalen Struktur FS durch die Anordnung des Chips CH dazwischen vergrößert den räumlichen Abstand und verringert dadurch eine mögliche Verkopplung zwischen der funktionalen Struktur FS und dem Schaltungselement SE . Im Allgemeinen benötigen funktionale Strukturen, z. B. mit akustischen Wellen arbeitende Strukturen oder MEMS-Strukturen, ein Trägersubstrat, z. B. einen Chip. Weitere Schaltungselemente, hier das Schaltungs¬ element SE, sind notwendig, damit die funktionale Struktur ordnungsgemäß arbeiten kann. Ein elektrisches Bauelement EB umfasst deshalb ohnehin die in Figur 1 gezeigten Elemente. Das elektrische Bauelement EB ist deshalb in seinen lateralen Abmessungen nicht vergrößert. Durch die Anordnung des Chips CH zwischen der funktionalen Struktur FS und dem Schaltungs- element SE ist die Verkopplung trotz kleiner Bauform verringert .
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Bauelements EB, wobei das Schaltungselement SE und die funktionale Struktur FS über eine Durchkontaktierung DK verschaltet sind. Eine Durchkon- taktierung DK eignet sich im Allgemeinen besser zur Verschal- tung der Schaltungskomponenten, da die Länge der Zuleitung Z im Vergleich zur Zuleitung der Figur 1, in der sie um den Chip herum geführt ist, verkürzt ist.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des elektrischen Bauelements EB, in der die funktionale Struktur FS durch eine Abde¬ ckung A eingekapselt ist und deshalb, z. B. hermetisch, von der Umgebung isoliert ist. Die Abdeckung A kann dabei einen Hohlraum zur Verfügung stellen, in dem die funktionale Struktur angeordnet ist, ohne die Wände des Hohlraums zu berühren. Arbeitet die funktionale Struktur z. B. mit akustisch aktiven Bereichen, so ist üblicherweise gewünscht, dass die akusti¬ sche Energie die funktionale Struktur FS nicht verlässt. Ein Nichtberühren der funktionalen Struktur mit der Abdeckung A ermöglicht deshalb eine gute akustische Isolation der funkti¬ onalen Struktur FS. Auf der Unterseite des Chips CH ist das weitere Schaltungselement, hier beispielhaft in Form eines kapazitiven Elements mit zwei leitenden Elektroden und einem dielektrischen Material dazwischen, angeordnet.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform des Bauelements EB, bei der die Abdeckung A durch einen Deckel, der ein Kunststoffma terial, z. B. ein Polymer, umfassen kann oder der als Deckel Chip ausgestaltet ist. Figur 5 zeigt eine Ausführungsform des Bauelements EB, bei dem die Abdeckung A durch einen Metall umfassenden Deckel ausgeführt ist. Ein Deckel mit Metall ermöglicht eine gute elektromagnetische Abschirmung insbesondere gegen elektrische Felder .
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der Durchkontaktie- rungen DK durch den Chip CH geführt sind. Die Durchkontaktie- rungen DK sind mit Bump-Verbindungen BU auf der Unterseite des Chips verbunden und verschaltet. Über die Bump-Verbindun- gen BU kann das elektrische Bauelement mit einem weiteren Substrat verbunden und verschaltet werden. Figur 7 zeigt ein elektrisches Bauelement EB, bei dem die Ab¬ deckung eine weitere Schicht WS umfasst. Die weitere Schicht WS kann dabei eine mechanische Verstärkung der ersten Abde¬ ckungsschicht, auf der die weitere Schicht WS angeordnet ist, realisieren. Ferner kann die weitere Schicht WS auch eine Verbesserung der hermetischen Abkapselung darstellen und/oder als Planarisierungsschicht dienen. Es ist auch möglich, dass die weitere Schicht WS eine Mold-Schicht aus einem Mold-Mate- rial ist, das in einem flüssigen oder viskosen Zustand auf die erste Schicht der Abdeckung aufgebracht und anschließend ausgehärtet wird.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Vielzahl, z. B. drei, funktionale Strukturen auf der Oberseite eines Chips angeordnet sind. Es ist möglich, dass jede der funktionalen Strukturen von einer eigenen Abdeckung A bedeckt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass verschiedene funktionale Strukturen unter einer gemeinsamen Abdeckung A angeordnet sind. Auf der Unterseite des Chips CH ist ein Schaltungselement SE und ein weiteres, zweites Schaltungselement SE2, hier in Form von spulenförmigen induktiven Elementen, angeordnet. Es ist vorteilhaft, wenn die weiteren Schaltungselemente SE auf der Un¬ terseite des Chips an solchen Stellen angeordnet sind, über denen sich direkt keine funktionale Struktur FS befindet. Die Schaltungselemente auf der Unterseite sind dann „auf Lücke" bezüglich der funktionalen Strukturen angeordnet, sodass die elektromagnetische Verkopplung zwischen Schaltungselementen auf der Unterseite und funktionalen Strukturen FS auf der Oberseite des Chips weiter verringert ist. Figur 9 zeigt eine Ausführungsform, wobei der Chip CH mit funktionalen Strukturen FS auf einem weiteren Substrat, einem Trägersubstrat TS, angeordnet und mit dem Trägersubstrat TS verschaltet ist. Das Trägersubstrat TS kann weitere Schal- tungselemente WSE auf seiner Oberseite, d. h. auf der dem
Chip CH zugewandten Seite, oder auf der Unterseite, d. h. der dem Chip abgewandten Seite, aufweisen. Die weiteren Schaltungselemente können Impedanzelemente wie kapazitive oder in¬ duktive Elemente sein.
Figur 10 zeigt ein Bauelement EB, bei dem eine Vielzahl von individuellen ersten Abdeckungsschichten zusammen von einer weiteren Abdeckungsschicht WS bedeckt sind. Die weitere
Schicht WS kann zur Herstellung einer ebenen Oberfläche des gesamten Bauelements verwendet werden und die mechanische
Stabilität und/oder die hermetische bzw. elektromagnetische Abkapselung der funktionalen Strukturen verbessern.
Figur 11 zeigt ein Bauelement, bei dem das Schaltungselement SE nicht auf der Unterseite des Chips CH, sondern auf der
Oberseite eines Trägersubstrats TS angeordnet ist. Verglichen mit Ausführungsformen mit Schaltungselementen SE direkt an der Unterseite des Chips CH ist der räumliche Abstand zwi¬ schen der funktionalen Struktur und dem Schaltungselement SE weiter vergrößert und dadurch die Kopplung verringert.
Figur 12 zeigt ein Bauelement EB, bei dem Schaltungselemente sowohl auf der Unterseite des Chips CH als auch an der Oberseite des Trägersubstrats TS angeordnet sind. Gleichzeitig sind individuelle erste Abdeckungsschichten durch eine ge¬ meinsame weitere Abdeckungsschicht WS bedeckt. Figur 13 zeigt ein elektrisches Bauelement EB, bei dem induk¬ tive Elemente IE und ein kapazitives Element KE in Metalli¬ sierungsebenen eines Mehrlagensubstrats als Trägersubstrat TS angeordnet und mit der Schaltung des elektrischen Bauelements verschaltet sind. Auf der Unterseite des Trägersubstrats TS sind Anschlusspads AP angeordnet und mit der Verschaltung des Bauelements verschaltet, über die das Bauelement mit seiner Verschaltung in einer externen Schaltungsumgebung integriert werden kann.
Figur 14 zeigt ein elektrisches Bauelement EB, bei dem auf der weiteren Schicht WS weitere Komponenten WK angeordnet und gegebenenfalls mit Schaltungen des Bauelements verschaltet sind. Jede weitere Komponente WK kann ein SMD-Bauelement , eine Leiterstruktur, ein kapazitives oder induktives
Schaltungselement, ein anderes passives Schaltungselement oder ein aktives Schaltungselement sein. Eine Verschaltung mit übrigen Schaltungselementen ist via eine über den Rand geführte Leitung (wie in Figur 1 skizziert) oder via eine Durchkontaktierung, z. B. eine TMV, durch die weitere Schicht WS möglich.
Das elektrische Bauelement ist nicht auf eine der gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Weitere Ausführungsformen mit zusätzlichen Schaltungselementen, zusätzlichen Schichten der Abdeckung und zusätzlichen Substraten oder funktionalen
Strukturen und Kombinationen derer stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar. Bezugs zeichenliste
A: Abdeckung
AP: Anschlusspad
BU: Bump-Verbindung
CH: Chip
DK: Durchkontaktierung
EB: elektrisches Bauelement
FS : funktionale Struktur
IE : induktives Element
KE : kapazitives Element
SE: Schaltungselement
SE2 : weiteres Schaltungselement
TS : Trägersubstrat
WK: weitere Komponente
WS : weitere (Abdeckungs- ) Schicht
WSE : weiteres Schaltungselement
Z : elektrische Zuleitung

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Bauelement (EB) , umfassend
- eine elektrische Schaltung mit einer funktionalen Struktur (FS) und einem Schaltungselement (SE) ,
- ein Chip (CH) , wobei
- der Chip (CH) zwischen der funktionalen Struktur (FS) und dem Schaltungselement (SE) angeordnet ist und die Isolation zwischen der funktionalen Struktur (FS) und dem
Schaltungselement (SE) erhöht.
2. Elektrisches Bauelement (EB) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die funktionale Struktur (FS) zwischen dem Chip (CH) und einer Abdeckung (A) angeordnet ist.
3. Elektrisches Bauelement (EB) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Abdeckung (A) ausgewählt ist aus: einer
Dünnschicht-Abdeckung, einer WLP-Abdeckung, einem Deckelchip, einer Kunststoffkappe, einer Metallkappe.
4. Elektrisches Bauelement (EB) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Abdeckung (A) eine oder mehrere Schichten und eine ebene Oberseite aufweist.
5. Elektrisches Bauelement (EB) nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die funktionale Struktur (FS) ausgewählt ist aus :
einer SAW-Struktur, einer BAW-Struktur, einer GBAW-Struktur, einer MEMS-Struktur .
6. Elektrisches Bauelement (EB) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Schaltungselement (SE) ausgewählt ist aus: einem induktiven Element, einem kapazitiven Element, einem resistiven Element.
7. Elektrisches Bauelement (EB) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die elektrische Schaltung eine direkte
Verschaltung der funktionalen Struktur (FS) mit dem
Schaltungselement (SE) umfasst.
8. Elektrisches Bauelement (EB) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- die elektrische Schaltung eine Durchkontaktierung (DK) durch den Chip (CH) umfasst und
- die funktionale Struktur (FS) über die Durchkontaktierung (DK) mit dem Schaltungselement (SE) verschaltet ist.
9. Elektrisches Bauelement (EB) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein weiteres Substrat (TS) , das über eine Bumpverbindung (BU) mit dem Chip (CH) verbunden und mit der Verschaltung verschaltet ist.
10. Elektrisches Bauelement (EB) nach dem vorherigen
Anspruch, wobei das weitere Substrat (TS) ein Trägersubstrat mit mehreren isolierenden Schichten aus einem isolierenden Material sowie in Metallisierungsebenen zwischen den
isolierenden Schichten strukturierte Impedanzelemente (IE) umfasst .
11. Elektrisches Bauelement (EB) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verschaltung zumindest einen Teil einer HF-Schaltung ist.
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