DE102006060429B4 - Electrical component with leadframe structures - Google Patents
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Abstract
Elektrisches Bauelement
– mit ersten Leadframe-Strukturen (91), die als elektrische Anschlüsse des Bauelements vorgesehen sind,
– mit mindestens einer zweiten Leadframe-Struktur (92, 93), auf der mindestens zwei Chips (21, 22) über ihre Rückseiten nebeneinander befestigt sind,
– wobei die mindestens zwei Chips (21, 22) auf ihrer Oberseite jeweils Anschlussflächen (81) aufweisen, die mittels ersten Bonddrähten (97) mit der ersten Leadframe-Struktur (91) verbunden sind,
– wobei im ersten Chip (22) Halbleiter-Elemente der im Bauelement realisierten Schaltung angeordnet sind,
– wobei im zweiten Chip (21) in passiven Schaltungsblöcken der Schaltung eine Funktion ausgewählt aus einem Sendefilter, einem Empfangsfilter, einer Frequenzweiche und einem Balun realisiert ist, und der zweite Chip frei von Halbleiter-Elementen ist.Electrical component
With first leadframe structures 91, which are provided as electrical connections of the component,
With at least one second leadframe structure (92, 93) on which at least two chips (21, 22) are fastened next to one another via their rear sides,
- wherein the at least two chips (21, 22) each have on their upper side connecting surfaces (81) which are connected to the first leadframe structure (91) by means of first bonding wires (97),
Wherein semiconductor elements of the circuit realized in the component are arranged in the first chip (22),
- Wherein in the second chip (21) in passive circuit blocks of the circuit, a function selected from a transmission filter, a reception filter, a crossover and a balun is realized, and the second chip is free of semiconductor elements.
Description
Aus den Druckschriften
Aus der Druckschrift
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein elektrisches Bauelement anzugeben, das einen hohen Integrationsgrad bei kompakter Ausführung erlaubt.An object to be solved is to provide an electrical component that allows a high degree of integration in a compact design.
Es wird ein elektrisches Bauelement mit ersten Leadframe-Strukturen, die als elektrische Anschlüsse des Bauelements vorgesehen sind, und mindestens einer zweiten Leadframe-Struktur, auf der mindestens zwei Chips befestigt sind, angegeben.An electrical component with first leadframe structures, which are provided as electrical connections of the component, and at least one second leadframe structure, on which at least two chips are mounted, are specified.
Der Vorteil des angegebenen Bauelements liegt darin, die mechanische Trägerfunktion für die mindestens zwei Chips und die elektrische Anschlüsse des Bauelements voneinander zu trennen und für beide Funktionen jeweils eine eigene Leadframe-Struktur zu verwenden. Dadurch kann, verglichen mit einem hochintegrierten Modul mit einem Mehrschichtsubstrat und darauf befestigten Chips, die Bauhöhe reduziert werden. Dabei ist es möglich, in den Chips Funktionsblöcke einer Schaltung zu realisieren und diese Chips auf einer Leadframe-Struktur nebeneinander anzuordnen.The advantage of the specified component is to separate the mechanical carrier function for the at least two chips and the electrical connections of the component from each other and to use a separate leadframe structure for both functions. As a result, compared with a highly integrated module having a multi-layer substrate and chips mounted thereon, the overall height can be reduced. It is possible to realize functional blocks of a circuit in the chips and to arrange these chips next to one another on a leadframe structure.
Im Bauelement ist eine elektrische Schaltung realisiert, die Schaltungsblöcke, d. h. elektrische Schaltkreise mit einer bestimmten Funktion, aufweist. Als ein Schaltungsblock kann z. B. ein Schalter, ein Verstärker, ein Filter, ein Balun, eine Frequenzweiche, ein Richtkoppler, ein Detektor usw. bezeichnet werden. Das jeweilige Filter kann einen Bandpass, einen Tiefpass, einen Hochpass, eine Bandsperre oder deren Kombination umfassen.In the device, an electrical circuit is realized, the circuit blocks, d. H. electrical circuits with a specific function, having. As a circuit block can z. For example, a switch, an amplifier, a filter, a balun, a crossover, a directional coupler, a detector, etc. may be referred to. The respective filter may include a bandpass, a lowpass, a highpass, a bandstop or their combination.
Die Schaltung ist in mindestens zwei Funktionsblöcke aufgeteilt. Jeder Funktionsblock umfasst mindestens einen Schaltungsblock. In jedem Chip ist mindestens ein Funktionsblock realisiert. In mindestens einem der Chips kann auch mindestens ein weiterer Funktionsblock realisiert sein.The circuit is divided into at least two functional blocks. Each functional block comprises at least one circuit block. At least one functional block is implemented in each chip. At least one further functional block can also be realized in at least one of the chips.
Der Vorteil des angegebenen Bauelements liegt darin, dass durch die Anordnung von in den Chips realisierten Funktionsblöcken einer Schaltung nebeneinander, verglichen mit einem hochintegrierten Modul mit einem Mehrschichtsubstrat und darauf befestigten Chips, die Bauhöhe reduziert werden kann.The advantage of the specified component is that the height can be reduced by the arrangement of functional blocks realized in the chips of a circuit side by side compared to a highly integrated module with a multi-layer substrate and chips mounted thereon.
Nachstehend werden vorteilhafte Ausgestaltungen des angegebenen Bauelements erläutert.Below, advantageous embodiments of the specified component will be explained.
Unter einem Leadframe versteht man einen Leiterrahmen, der als elektrische Anschlüsse und Chipträger vorgesehene Strukturen, d. h. erste und zweite Leadframe-Strukturen, aufweist. Diese Strukturen werden nach dem Verkapseln des Bauelements vom Rest des Leiterrahmens z. B. durch Sägen getrennt.A leadframe is understood to mean a leadframe which has structures provided as electrical connections and chip carriers, i. H. first and second leadframe structures. These structures are after the encapsulation of the device from the rest of the lead frame z. B. separated by sawing.
Die mindestens eine zweite Leadframe-Struktur besteht in einer Variante aus einer einzigen Leadframe-Struktur. In einer vorteilhaften Variante umfasst die mindestens eine zweite Leadframe-Struktur mindestens zwei zweite separate Leadframe-Strukturen auf. Vorzugsweise sind mindestens zwei zweite Leadframe-Strukturen vorgesehen, die nicht miteinander verbunden sind.The at least one second leadframe structure consists in a variant of a single leadframe structure. In an advantageous variant, the at least one second leadframe structure comprises at least two second separate leadframe structures. Preferably, at least two second leadframe structures are provided which are not interconnected.
Die mindestens eine zweite Leadframe-Struktur weist mindestens eine leitende Fläche auf, auf der die Chips befestigt sind. Die leitende Fläche ist als Träger für den mindestens einen Chip vorgesehen.The at least one second leadframe structure has at least one conductive surface on which the chips are mounted. The conductive surface is provided as a support for the at least one chip.
Die jeweilige zweite Leadframe-Struktur kann mehrere leitende Flächen aufweisen, die beispielsweise mittels eines leitenden Stegs miteinander verbunden sind. Auf jeder leitenden Fläche ist mindestens ein Chip angeordnet. Auf mindestens einer dieser leitenden Flächen können auch mindestens zwei Chips angeordnet sein.The respective second leadframe structure can have a plurality of conductive surfaces, which are connected to one another, for example, by means of a conductive web. At least one chip is arranged on each conductive surface. On at least one of these conductive surfaces and at least two chips can be arranged.
Die jeweilige zweite Leadframe-Struktur weist vorzugsweise mindestens einen an die leitende Fläche angeschlossenen leitenden Steg auf, der sich bis zu der Linie erstreckt, die entlang einer nach außen gewandten Kante mindestens einer der ersten Leadframe-Strukturen verlauft. Diese Linie entspricht auch einer Sägelinie beim Vereinzeln des ursprünglich am Leadframe ausgebildeten Bauelements.The respective second leadframe structure preferably has at least one conductive web connected to the conductive surface, which extends up to the line which runs along an outwardly facing edge of at least one of the first leadframe structures. This line also corresponds to a sawing line when singulating the originally formed on the leadframe component.
Das Bauelement ist vorzugsweise als ein Chip-Bauelement ausgebildet, das zur Oberflächenmontage geeignet ist. Die ersten Leadframe-Strukturen stellen SMD-Kontakte des Bauelements dar. SMD steht für Surface Mounted Design.The component is preferably formed as a chip component, the Surface mounting is suitable. The first leadframe structures represent SMD contacts of the device. SMD stands for Surface Mounted Design.
Die Unterseite des Bauelements ist in einem mittleren Bereich und einen umlaufenden Randbereich aufgeteilt. Mindestens eine leitende Fläche der mindestens einen zweiten Leadframe-Struktur ist im mittleren Bereich und die als elektrische Anschlüsse des Bauelements vorgesehenen ersten Leadframe-Strukturen im Randbereich angeordnet.The underside of the component is divided into a central region and a peripheral edge region. At least one conductive surface of the at least one second leadframe structure is arranged in the middle region and the first leadframe structures provided as electrical connections of the component are arranged in the edge region.
Die Chips umfassen in einer Variante einen ersten Chip und einen zweiten Chip. Die Chips können auch weitere Chips umfassen. In einer vorteilhaften Variante sind mindestens zwei der Chips oder alle Chips des Bauelements auf einer gemeinsamen leitenden Fläche angeordnet.The chips comprise in a variant a first chip and a second chip. The chips may also include additional chips. In an advantageous variant, at least two of the chips or all the chips of the component are arranged on a common conductive surface.
Die leitende Fläche der jeweiligen zweiten Leadframe-Struktur weist in einer Variante eine erste leitende Fläche und eine zweite leitende Fläche auf, die mittels eines leitenden Stegs miteinander verbunden sind. Dies trifft auf mindestens eine der zweiten Leadframe-Strukturen zu.The conductive surface of the respective second leadframe structure has, in a variant, a first conductive surface and a second conductive surface, which are connected to one another by means of a conductive web. This applies to at least one of the second leadframe structures.
Der erste Chip kann auf der ersten leitenden Fläche und der zweite Chip auf der zweiten leitenden Fläche befestigt sein. In einer Variante sind die Chips, die eine erste Chip-Gruppe bilden, auf der ersten leitenden Fläche und die Chips, die eine zweite Chip-Gruppe bilden, auf der zweiten leitenden Fläche angeordnet. Die erste Chip-Gruppe umfasst einen ersten Chip oder mindestens zwei erste Chips. Die zweite Chip-Gruppe umfasst einen zweiten Chip oder mindestens zwei zweite Chips.The first chip may be mounted on the first conductive surface and the second chip may be mounted on the second conductive surface. In one variant, the chips which form a first chip group are arranged on the first conductive surface and the chips which form a second chip group are arranged on the second conductive surface. The first chip group comprises a first chip or at least two first chips. The second chip group comprises a second chip or at least two second chips.
Mindestens zwei der zweiten Leadframe-Strukturen können elektrisch nicht miteinander verbunden sein. Für jede der nicht miteinander verbundenen zweiten Leadframe-Strukturen gilt dann: die Leadframe-Struktur weist mindestens einen an die leitende Fläche angeschlossenen leitenden Steg auf, der sich bis zu einer Linie erstreckt, die eine nach außen gewandte Kante mindestens einer der ersten Leadframe-Strukturen berührt. Durch diesen Steg ist vor dem Vereinzeln des Bauelements eine Verbindung zwischen jeder der zweiten Leadframe-Strukturen und dem gesamten ursprünglichen Leadframe gewährleistet, das nach dem Vereinzeln des Bauelements in erste und zweite Leadframe-Strukturen aufgeteilt wird.At least two of the second leadframe structures may not be electrically connected to each other. For each of the unconnected second leadframe structures, the following applies: the leadframe structure has at least one conductive web connected to the conductive surface, which extends to a line, which forms an outwardly facing edge of at least one of the first leadframe structures touched. By means of this web, a connection between each of the second leadframe structures and the entire original leadframe is ensured before the component is singulated, which is divided into first and second leadframe structures after the component has been singulated.
Die Chips sind mittels ersten Bonddrähten mit den ersten Leadframe-Strukturen verbunden. Die Chips sind mittels zweiten Bonddrähten miteinander verbunden. Diese Chips können auf einer gemeinsamen leitenden Fläche oder auf verschiedenen leitenden Flächen derselben Leadframe-Struktur angeordnet sein. Diese Chips können auch auf leitenden Flächen verschiedener zweiter Leadframe-Strukturen angeordnet sein.The chips are connected to the first leadframe structures by means of first bonding wires. The chips are connected to each other by means of second bonding wires. These chips may be arranged on a common conductive surface or on different conductive surfaces of the same leadframe structure. These chips can also be arranged on conductive surfaces of various second leadframe structures.
Eine direkte Drahtbondverbindung zwischen den Chips hat den Vorteil, dass auf eine aufwendige Verdrahtung mittels des Leadframes verzichtet werden kann. Durch die direkte Verdrahtung per Bonds kann insbesondere auf eine aufwendige Verdrahtung und Signalführung innerhalb eines Mehrlagensubstrats als Chipträger verzichtet werden. Stattdessen wird ein Leadframe als Träger benutzt.A direct Drahtbondverbindung between the chips has the advantage that can be dispensed with an elaborate wiring using the leadframe. The direct wiring via bonds can be dispensed with in particular a complex wiring and signal routing within a multi-layer substrate as a chip carrier. Instead, a leadframe is used as a carrier.
Besonders vorteilhaft sind flache Bonddrähte oder wedge bonds zumindest auf der Seite der Chip-Anschlüsse. In diesem Fall kann die Bauhöhe des Bauelements verringert werden. Es kann mittels Ultraschall oder Thermokompression drahtgebondet werden.Particularly advantageous are flat bonding wires or wedge bonds at least on the side of the chip connections. In this case, the height of the component can be reduced. It can be wire bonded by means of ultrasound or thermocompression.
Die Leadframe-Strukturen stellen vorzugsweise Blechstrukturen, d. h. aus Blech gefertigte leitende Flächen, dar. Das Leadframe kann ein Metall oder eine Metalllegierung enthalten. Das Leadframe kann insbesondere Fe, Ni und/oder Co enthalten.The leadframe structures preferably provide sheet metal structures, i. H. made of sheet metal conductive surfaces, dar. The leadframe may contain a metal or a metal alloy. The leadframe may in particular contain Fe, Ni and / or Co.
Für das Leadframe ist z. B. ein Metallblech geeignet, dessen Stärke ca. 200 Mikrometer beträgt. Die zu den Bonddrähten gewandte Seite des Metallblechs ist vorzugsweise mit einer Ni-Schicht und einer Au-Schicht beschichtet. Die nach außen gewandte Oberfläche der ersten Leadframe-Strukturen kann eine lötbare Beschichtung aufweisen. Die lötbare Beschichtung enthält vorzugsweise Zinn. Sie kann Blei enthalten oder bleifrei sein.For the leadframe is z. B. a metal sheet suitable whose thickness is about 200 microns. The side of the metal sheet facing the bonding wires is preferably coated with a Ni layer and an Au layer. The outwardly facing surface of the first leadframe structures may have a solderable coating. The solderable coating preferably contains tin. It can contain lead or be lead-free.
Die ersten Leadframe-Strukturen können zusätzliche leitende Strukturen aufweisen, die keine elektrische Verbindung zu den Chips haben. Solche Strukturen können beispielsweise vorgesehen sein, um eine möglichst symmetrische Verteilung elektrischer Anschlüsse des Bauelements zu erzielen und somit mechanischen Spannungen vorzubeugen.The first leadframe structures may have additional conductive structures that have no electrical connection to the chips. Such structures may be provided, for example, in order to achieve the most symmetrical distribution of electrical connections of the component and thus to prevent mechanical stresses.
Die Anordnung der Chips, der ersten und zweiten Leadframe-Strukturen ist vorzugsweise durch eine ausgehärtete Vergussmasse mechanisch stabilisiert. Als Vergussmasse sind Kunststoffe, insbesondere Harze wie z. B. Epoxid-Harz oder andere Vergussmaterialien, geeignet.The arrangement of the chips, the first and second leadframe structures is preferably mechanically stabilized by a cured potting compound. As casting compound are plastics, in particular resins such. As epoxy resin or other potting materials suitable.
Die zweiten Leadframe-Strukturen sind vorzugsweise mit der Masse des Bauelements verbunden. Die jeweilige zweite Leadframe-Struktur kann z. B. an die Masse des daran befestigten Chips angeschlossen sein. Die Anbindung an einen Masseanschluss des Bauelements erfolgt dann mittels eines Bonddrahtes. Der Masseanschluss des Bauelements ist dann von mindestens einer der ersten Leadframe-Strukturen gebildet. Die mindestens eine leitende Fläche kann im Prinzip mit mindestens einer der ersten Leadframe-Strukturen mittels eines leitenden Stegs verbunden sein.The second leadframe structures are preferably connected to the ground of the device. The respective second lead frame structure may, for. B. connected to the ground of the chip attached thereto. The connection to a ground terminal of the device then takes place by means of a bonding wire. The ground connection of the component is then formed by at least one of the first leadframe structures. The at least one conductive surface may in principle be at least one be connected to the first leadframe structures by means of a conductive web.
In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform ist im ersten Chip zumindest eine Funktion realisiert, ausgewahlt aus einem Leistungsverstärker, einem rauscharmen Verstärker, einem Schalter, einem Detektor und einem Richtkoppler. Im zweiten Chip ist dabei vorzugsweise zumindest eine Funktion realisiert, ausgewählt aus einem Sendefilter, einem Empfangsfilter, einer Frequenzweiche und einem Balun. Unter einem Balun versteht man einen Übertrager mit einem erdsymmetrischen und einem erdunsymmetrischen elektrischen Tor.In an advantageous embodiment, at least one function is implemented in the first chip, selected from a power amplifier, a low-noise amplifier, a switch, a detector and a directional coupler. In the second chip, preferably at least one function is realized, selected from a transmission filter, a reception filter, a crossover and a balun. A balun is understood to mean a transformer with a ground-symmetrical and a ground-symmetrical electric gate.
Im ersten und zweiten Chip kann beispielsweise ein Multiband-Multimode WLAN Frontend-Modul realisiert sein. Das Frontend-Modul kann z. B. für zwei Frequenzbänder ausgelegt sein, die sich um mindestens eine Oktave unterscheiden. Beispielsweise kann ein erstes Frequenzband bei ca. 2,4 GHz und ein zweites Frequenzband bei ca. 4,9 GHz liegen.In the first and second chip, for example, a multiband multimode WLAN front-end module can be realized. The front-end module can, for. B. be designed for two frequency bands that differ by at least one octave. For example, a first frequency band at about 2.4 GHz and a second frequency band at about 4.9 GHz.
Pro Frequenzband ist ein Sendepfad und ein Empfangspfad vorgesehen. In jedem Sendepfad ist ein eigener Leistungsverstarker, ein eigenes Sendefilter und ggf. ein eigenes Balun angeordnet. In jedem Empfangspfad ist ein eigener rauscharmer Verstärker, ein eigenes Empfangsfilter und ggf. ein eigenes Balun angeordnet.Per frequency band, a transmission path and a reception path is provided. Each transmission path has its own power amplifier, its own transmission filter and possibly its own balun. Each reception path has its own low-noise amplifier, its own receive filter and, if necessary, its own balun.
Der Schalter ist zum Umschalten zwischen dem Sende- und Empfangspfad des jeweiligen Frequenzbands vorgesehen. Für jedes Frequenzband ist in einer Variante ein eigener Schalter vorgesehen.The switch is provided for switching between the transmission and reception paths of the respective frequency band. For each frequency band, a separate switch is provided in one variant.
Die Frequenzweiche ist vorzugsweise ein Diplexer, mit dem es gelingt, Signale von zwei verschiedenen Frequenzbändern voneinander zu trennen. Der Diplexer ist vorzugsweise zwischen einer Antenne und den Schaltern angeordnet.The crossover is preferably a diplexer, with which it is possible to separate signals from two different frequency bands from each other. The diplexer is preferably arranged between an antenna and the switches.
Das Bauelement weist vorzugsweise einen Verstärker-Block auf, in dem die Leistungsverstärker für alle Frequenzbänder nebeneinander angeordnet sind. Das Bauelement weist vorzugsweise einen zweiten Verstärker-Block auf, in dem die rauscharmen Verstärker für alle Frequenzbänder nebeneinander angeordnet sind.The component preferably has an amplifier block in which the power amplifiers for all frequency bands are arranged next to one another. The component preferably has a second amplifier block, in which the low-noise amplifiers for all frequency bands are arranged side by side.
Die elektrische Schaltung, die zumindest teilweise im angegebenen Bauelement realisiert ist, umfasst in einer vorteilhaften Variante eine Transceiver-Schaltung. Die Transceiver-Schaltung umfasst u. a. mindestens einen Mischer, mindestens einen Oszillator, Verstärkerelemente, logische Bausteine und ggf. weitere Schaltkreise, die zur Bearbeitung von Hochfrequenzsignalen und/oder demodulierten Signalen geeignet sind.The electrical circuit, which is at least partially realized in the specified component, comprises in an advantageous variant of a transceiver circuit. The transceiver circuit includes u. a. at least one mixer, at least one oscillator, amplifier elements, logic modules and optionally further circuits which are suitable for processing high-frequency signals and / or demodulated signals.
Das angegebene Bauelement ist in einer Variante mit einer Transceiver-Schaltung leitend verbunden, die als ein integriertes Chip-Bauelement realisiert ist. Die Transceiver-Schaltung kann auch im ersten Chip des Bauelements realisiert sein.The specified component is conductively connected in a variant with a transceiver circuit, which is realized as an integrated chip component. The transceiver circuit can also be realized in the first chip of the device.
Die Befestigung von Chips, die Verstärker und Schalter oder auch weitere Halbleiter-Schaltungselemente wie z. B. Detektoren umfassen, auf einer der zweiten Leadframe-Strukturen ist vorteilhaft, da dabei eine gute thermische Anbindung dieser Chips an einen mit dieser zweiten Leadframe-Struktur verbundenen Wärmeableiter gewährleistet werden kann. Somit kann grundsätzlich die in aktiven Bausteinen des Bauelements erzeugte Verlustwärme abgeführt werden.The attachment of chips, the amplifier and switches or other semiconductor circuit elements such. B. comprise detectors, on one of the second leadframe structures is advantageous because a good thermal connection of these chips can be ensured to a connected to this second leadframe structure heat sink. Thus, in principle, the heat loss generated in active components of the device can be dissipated.
Im angegebenen Bauelement kann durch Unterteilung einer im Bauelement zu realisierenden Schaltung in relativ kleine raumlich voneinander getrennte, mittels Bonddrähten miteinander verbundene und vorzugsweise mittels einer Vergussmasse verkapselte Bausteine eine hohe mechanische Stabilitat gewährleistet werden.In the specified device, a high mechanical stability can be ensured by dividing a circuit to be realized in the component into relatively small spatially separated, interconnected by bonding wires and preferably encapsulated by means of a potting compound blocks.
Die elektrische Schaltung des Bauelements weist mindestens einen Signalpfad auf, in dem die Schaltungsblöcke angeordnet sind. Die Schaltung weist vorzugsweise mindestens zwei Signalpfade auf, wobei in jedem Signalpfad vorzugsweise mindestens zwei hintereinander geschaltete Schaltungsblöcke angeordnet sind.The electrical circuit of the device has at least one signal path in which the circuit blocks are arranged. The circuit preferably has at least two signal paths, wherein in each signal path preferably at least two series-connected circuit blocks are arranged.
Der jeweilige Schaltungsblock kann mit einem anderen Schaltungsblock einen Funktionsblock bilden. Die Schaltungsblöcke können dabei in einem gemeinsamen Signalpfad angeordnet sein. Sie können aber auch in verschiedenen Signalpfaden der elektrischen Schaltung angeordnet sein. Die Signalpfade können jeweils durch einen Sendeempfangspfad, einen Sendepfad oder einen Empfangspfad gebildet sein. Ein Sendeempfangspfad weist einen antennenseitigen Abschnitt, der sowohl für das Senden als auch für das Empfangen verwendet wird, und der sich in einen Sendepfad und einen Empfangspfad verzweigt. Bei mehreren Sendeempfangspfaden ist jeder Sendeempfangspfad einem eigenen Übertragungssystem und Frequenzband zugeordnet.The respective circuit block may form a functional block with another circuit block. The circuit blocks can be arranged in a common signal path. But they can also be arranged in different signal paths of the electrical circuit. The signal paths can each be formed by a transmit-receive path, a transmit path or a receive path. A transmit-receive path has an antenna-side portion that is used for both transmission and reception, and that branches into a transmit path and a receive path. With multiple transmit-receive paths, each transmit-receive path is assigned to its own transmission system and frequency band.
Beispielsweise können zumindest zwei oder alle Leistungsverstärker des Bauelements einen Funktionsblock bilden. Zumindest zwei oder alle rauscharme Verstärker des Bauelements können einen weiteren Funktionsblock bilden. Zumindest zwei oder alle Schalter eines fur eine Multiband Anwendung vorgesehenen Bauelements können einen separaten Funktionsblock bilden oder zusammen mit den rauscharmen Verstärkern in einem gemeinsamen Block realisiert sein. Die rauscharmen Verstärker, die Leistungsverstärker und die Schalter konnen auch einen gemeinsamen Funktionsblock bilden.For example, at least two or all of the power amplifiers of the component can form a functional block. At least two or all of the low-noise amplifiers of the component can form a further functional block. At least two or all switches of a device provided for a multiband application may form a separate functional block or be implemented together with the low-noise amplifiers in a common block. The low-noise amplifiers that Power amplifiers and the switches can also form a common functional block.
In einem Funktionsblock können Schaltungsblöcke realisiert sein, die in verschiedenen Signalpfaden angeordnet sind. Beispielsweise kann ein Funktionsblock einen Schaltungsblock umfassen, der im ersten Signalpfad angeordnet ist, sowie mindestens einen weiteren Schaltungsblock, der im zweiten Signalpfad angeordnet ist. Der erste und zweite Signalpfad kann ein Sendepfad oder ein Empfangspfad sein. In einer vorteilhaften Variante sind in einem Funktionsblock Schaltungsblöcke realisiert, die im jeweiligen Signalpfad gleichartige Funktionen erfullen.In a functional block circuit blocks can be realized, which are arranged in different signal paths. For example, a functional block may comprise a circuit block arranged in the first signal path and at least one further circuit block arranged in the second signal path. The first and second signal paths may be a transmit path or a receive path. In an advantageous variant, circuit blocks are realized in a function block, which fulfill similar functions in the respective signal path.
Die Funktionsblöcke umfassen in einer Variante Schaltungsblöcke, die in ein und demselben Signalpfad angeordnet sind und aufeinander folgen. In einem Funktionsblock können auch mindestens zwei Schaltungsblöcke von jeweils mindestens zwei unabhangigen Signalpfaden, also insgesamt mindestens vier Schaltungsblöcke, integriert sein.The function blocks comprise, in a variant, circuit blocks which are arranged in one and the same signal path and follow one another. In a functional block, at least two circuit blocks of at least two independent signal paths, that is to say a total of at least four circuit blocks, can also be integrated.
Jeder Chip weist mindestens einen Funktionsblock auf. Jeder Funktionsblock weist mindestens einen Schaltungsblock auf. Die Partitionierung der im Bauelement zu realisierenden elektrischen Schaltung in Funktionsblöcke erfolgt in einer vorteilhaften Variante gemäß der Technologie, die zur Realisierung von Schaltungselementen der Schaltung verwendet wird. Es ist vorteilhaft, die in ein und derselben Technologie auszuführenden Schaltungskomponenten in einem gemeinsamen Chip zu realisieren. Beispielsweise ist es vorteilhaft, vorzugsweise alle in ein und derselben Technologie ausgefuhrten Halbleiterkomponenten der Schaltung in einem gemeinsamen Halbleiterchip und zumindest einige der passiven Schaltungselemente dieser Schaltung in mindestens einem Vielschichtsubstrat zu integrieren. Nach diesem Konzept stellen die Chips relativ einfach herzustellende Bausteine dar, die sehr leicht und kostengünstig elektrisch miteinander verbunden und zur Bildung des Bauelements durch eine Vergussmasse gemeinsam verkapselt werden konnen.Each chip has at least one function block. Each functional block has at least one circuit block. The partitioning of the electrical circuit to be realized in the component into functional blocks takes place in an advantageous variant according to the technology used for the realization of circuit elements of the circuit. It is advantageous to realize the circuit components to be executed in one and the same technology in a common chip. For example, it is advantageous to integrate preferably all the semiconductor components of the circuit implemented in one and the same technology in a common semiconductor chip and at least some of the passive circuit elements of this circuit in at least one multilayer substrate. According to this concept, the chips are relatively simple to manufacture components that can be very easily and inexpensively electrically connected together and encapsulated to form the device by a potting compound.
Das Bauelement kann mindestens einen Halbleiterchip aufweisen, der beispielsweise in SiGe-Technologie oder GaAs-Technologie ausgeführt ist. Das Bauelement kann auch mindestens zwei Halbleiterchips aufweisen, die jeweils mindestens einen Funktionsblock der Schaltung umfassen, wobei diese Chips beispielsweise in verschiedenen Halbleiter-Technologien realisiert sind.The device may comprise at least one semiconductor chip, which is embodied for example in SiGe technology or GaAs technology. The component can also have at least two semiconductor chips, each comprising at least one functional block of the circuit, these chips being implemented, for example, in various semiconductor technologies.
Als Grundmaterial für das Vielschichtsubstrat kommen insbesondere Keramik, Laminat und Flüssigkristall-Polymere (auf Englisch Liquid Crystal Polymer oder LCP) in Betracht. Als Keramik ist insbesondere LTCC geeignet. LTCC steht für Low Temperature Cofired Ceramics.As a base material for the multilayer substrate in particular ceramic, laminate and liquid crystal polymers (in English Liquid Crystal Polymer or LCP) into consideration. As a ceramic LTCC is particularly suitable. LTCC stands for Low Temperature Cofired Ceramics.
Möglich ist es beispielsweise, einen ersten Teil der passiven Schaltungselemente in einem ersten Vielschichtsubstrat vorzugsweise aus Keramik und einen zweiten Teil der passiven Schaltungselemente in einem zweiten Vielschichtsubstrat z. B. aus LCP zu realisieren.It is possible, for example, a first part of the passive circuit elements in a first multilayer substrate preferably made of ceramic and a second part of the passive circuit elements in a second multilayer substrate z. B. from LCP to realize.
Die Schaltung kann gemaß den Frequenzbändern partitioniert sein, wobei die den unterschiedlichen Frequenzbändern zugeordneten Funktionsblöcke in voneinander unterschiedlichen Chips realisiert sind.The circuit may be partitioned according to the frequency bands, wherein the different frequency bands associated with function blocks are realized in different chips.
Eine Partitionierung der Schaltung gemäß dem Übertragungsmodus, z. B. Senden oder Empfangen, ist besonders vorteilhaft. Es kann vorteilhaft sein, die in einem Sendepfad angeordneten Schaltungskreise und die in einem Empfangspfad angeordneten Schaltungskreise in separaten Chips zu realisieren, um das Übersprechen zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad zu verringern.Partitioning the circuit according to the transmission mode, e.g. As sending or receiving, is particularly advantageous. It may be advantageous to implement the circuit circuits arranged in a transmission path and the circuit circuits arranged in a reception path in separate chips in order to reduce the crosstalk between the transmission path and the reception path.
Es ist möglich, die Multiband-Schaltung mit einer Anzahl N1 Sendepfaden und einer Anzahl N2 Empfangspfaden derart zu partitionieren, dass in einem ersten Funktionsblock mindestens N1 Schaltungsblöcke der Sendepfade und in einem zweiten Funktionsblock mindestens N2 Schaltungsblöcke der Empfangspfade integriert sind. Beispielsweise können im ersten Funktionsblock mindestens zwei, vorzugsweise alle passiven Schaltungsblöcke der Sendepfade und im zweiten Funktionsblock mindestens zwei, vorzugsweise alle passiven Schaltungsblöcke der Empfangspfade angeordnet sein.It is possible to partition the multiband circuit with a number N1 transmission paths and a number N2 reception paths such that in a first functional block at least N1 circuit blocks of the transmission paths and in a second functional block at least N2 circuit blocks of the reception paths are integrated. For example, at least two, preferably all passive circuit blocks of the transmission paths and in the second functional block at least two, preferably all passive circuit blocks of the reception paths can be arranged in the first function block.
Als passiver Schaltungsblock wird ein Schaltungsblock bezeichnet, der ausschließlich die passiven Schaltungselemente wie z. B. eine Kapazität, eine Induktivität und/oder eine Leitung umfasst. Die passiven Schaltungsblocke der Sendepfade umfassen jeweils zumindest einen Schaltkreis, ausgewählt aus mindestens einem Sendefilter, einem Diplexer, einem Duplexer und einem Balun. Die passiven Schaltungsblöcke der Sendepfade umfassen jeweils zumindest einen Schaltkreis, ausgewählt aus mindestens einem Empfangsfilter, einem Diplexer, einem Duplexer und einem Balun.As a passive circuit block, a circuit block is referred to exclusively the passive circuit elements such. B. comprises a capacitance, an inductance and / or a line. The passive circuit blocks of the transmission paths each comprise at least one circuit selected from at least one transmission filter, a diplexer, a duplexer and a balun. The passive circuit blocks of the transmission paths each comprise at least one circuit selected from at least one reception filter, a diplexer, a duplexer and a balun.
Die passiven Schaltungsblöcke der Sendepfade und der Empfangspfade können in einer weiteren Ausführungsform ein und demselben Funktionsblock angehören.The passive circuit blocks of the transmission paths and the reception paths may in one further embodiment belong to one and the same function block.
Das Bauelement weist vorzugsweise mehrere Funktionsblöcke auf, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Aufteilung der im Bauelement zu realisierenden Schaltung in Funktionsblöcke kann im Prinzip beliebig sein.The component preferably has a plurality of functional blocks which are electrically connected to one another. The distribution of the circuit to be realized in the component in functional blocks can in principle be arbitrary.
Jedem Funktionsblock des jeweiligen Chips ist vorzugsweise ein eigener dreidimensionaler Bereich des Chips zugeteilt, der mit den Bereichen anderer Funktionsblöcke nicht überlappt oder von dieser durch eine Isolierzone getrennt ist. Die Isolierzone ist bis auf Verbindungsleitungen, die die Funktionsblöcke miteinander verbinden, im Wesentlichen frei von leitenden Strukturen, insbesondere von solchen Strukturen, die in der zu realisierenden Schaltung als Schaltungselemente vorgesehen sind. Each functional block of the respective chip is preferably assigned a separate three-dimensional region of the chip which does not overlap with the regions of other functional blocks or is separated from it by an insulating zone. The isolation zone is substantially free of conductive structures, in particular of such structures which are provided in the circuit to be realized as circuit elements except for connecting lines which connect the functional blocks with each other.
Im Folgenden wird das angegebene Bauelement und seine vorteilhaften Ausgestaltungen anhand von schematischen und nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen:In the following, the specified component and its advantageous embodiments will be explained with reference to schematic and not to scale figures. Show it:
In der
Die in den
Die Frontendmodul-Schaltung
Der erste Sendeempfangspfad TR1 wird mittels eines ersten Schalters
Im ersten Sendepfad TX1 ist ein Leistungsverstarker
Im ersten Empfangspfad RX1 ist ein rauscharmer Verstärker
Der Schalter
Durch die gewählte Schaltungstopologie befinden sich die Schalter
Zwischen dem Empfangsfilter
Die Frequenzweiche
Die Verstärker
In
Im Prinzip besteht die Möglichkeit, die Funktionsblöcke
In
Die Verbindungsschicht kann elektrisch isolierend sein. Die Verbindungsschicht kann auch elektrisch leitfähig sein. Sie zeichnet sich vorzugsweise durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus.The connection layer can be electrically insulating. The connection layer may also be electrically conductive. It is preferably characterized by a high thermal conductivity.
Auf der Oberseite der Chips
Das Bauelement gemäß der
Der Leiterrahmen
Die Strukturen
Die Stege
Die ersten Leadframe-Strukturen
Die nach außen gewandten Kanten der ersten Leadframe-Strukturen
Die Anordnung von allen ersten Leadframe-Strukturen
In allen in den Figuren vorgestellten Varianten bis auf die
In der
Die leitende Fläche
In den Varianten gemäß den
Die leitende Fläche
Das Anordnen von Chips auf separaten, nicht miteinander verbundenen oder nur durch einen schmalen Steg aneinander gekoppelten leitenden Flächen hat den Vorteil, dass eine Wärmeübertragung von einem Chip auf den anderen verringert oder im Wesentlichen unterbunden werden kann. Auf diese Weise kann insbesondere ein bezüglich der Temperaturänderungen empfindlicher Funktionsblock des Bauelements wie z. B. der Chip
In
In diesem Beispiel sind zwei Antennen
An die Empfangsantenne
An die Antenne
Die Sendepfade TX1, TX2 weisen erdsymmetrische Eingänge auf. Die Empfangspfade RX1, RX2, RX11, RX21 weisen erdsymmetrische Ausgänge auf. Zur Balancierung der Signalpfade wird jeweils ein Balun
In diesem Fall ist im Bauelement zusatzlich die Transceiver-Schaltung
Ein weiterer Funktionsblock umfasst die in den Sendepfaden angeordneten passiven Schaltungsblöcke: die Sendefilter, die Baluns und den Diplexer
Ein weiterer Funktionsblock umfasst die in den Empfangspfaden angeordneten passiven Schaltungsblocke: die Empfangsfilter
Ein weiterer Funktionsblock umfasst die Schaltungsblöcke mit Halbleiterkomponenten: den Schalter
Der Chip
In einer Variante der in
Das Bauelement ist nicht auf die Schaltungen gemäß den
Anstelle von Schaltern können Duplexer, Diplexer oder deren Kombination verwendet werden. Die Materialangaben stellen keine Einschränkung dar.Instead of switches, duplexers, diplexers or their combination can be used. The material information is not a restriction.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauelementmodule
- 1010
- Frequenzweichecrossover
- 100, 101, 102100, 101, 102
- Diplexerdiplexer
- 111, 112111, 112
- Filter der FrequenzweicheFilter the crossover
- 131, 132131, 132
- Schalterswitch
- 141, 142141, 142
- LNALNA
- 151, 152151, 152
- Empfangsfilterreceive filter
- 153, 154153, 154
- Empfangsfilterreceive filter
- 161161
- Balunbalun
- 171, 172171, 172
- Sendeverstärkertransmission amplifier
- 181, 182181, 182
- Sendefiltertransmission filter
- 191191
- Balunbalun
- 1414
- erster Verstärker-Blockfirst amplifier block
- 1717
- zweiter Verstärker-Blocksecond amplifier block
- 2020
- Frontend-ModulFront-End Module
- 21, 22, 2421, 22, 24
- Chipchip
- 2323
- Verstärker-ChipAmplifier chip
- 25, 26, 2725, 26, 27
- Chipchip
- 3030
- integrierte Transceiever-Schaltungintegrated transceiver circuitry
- 41, 4241, 42
- Antenneantenna
- 8181
- Anschlussflächenpads
- 9090
- Leiterrahmenleadframe
- 9191
- erste Leadframe-Strukturfirst leadframe structure
- 91a91a
- floatende erste Leadframe-Strukturfloating first leadframe structure
- 91b91b
-
an die leitende Fläche
92 angeschlossene erste Leadframe-Strukturto theconductive surface 92 connected first leadframe structure - 9292
- leitende Fläche der zweiten Leadframe-Strukturconductive area of the second leadframe structure
- 9393
- leitender Stegconductive footbridge
- 9696
- Verbindungsschichtlink layer
- 97, 9897, 98
- Bonddrahtbonding wire
- 9999
- Vergussmassepotting compound
- CC
- Trennkapazitätcutting capacity
- RXRX
- Empfangspfadreceive path
- RX1, RX11RX1, RX11
- erster Empfangspfadfirst reception path
- RX2, RX22RX2, RX22
- zweiter Empfangspfadsecond reception path
- TR1TR1
- erster Sendeempfangspfadfirst transceiver path
- TR2TR2
- zweiter Sendeempfangspfadsecond transceiver path
- TXTX
- Sendepfadtransmission path
- TX1TX1
- erster Sendepfadfirst transmission path
- TX2TX2
- zweiter Sendepfadsecond transmission path
Claims (15)
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2006
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Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE |
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