DE202016004404U1

DE202016004404U1 - Highly integrated voltage converter

Info

Publication number: DE202016004404U1
Application number: DE202016004404.5U
Authority: DE
Original assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: TWM585466U; WO2018011133A1; CN209561409U; TW201817296A

Abstract

Hochintegrierter Spannungsumsetzer, insbesondere für tragbare elektronische Systeme, mit einer integrierten Schaltung und wenigstens einem passiven elektrischen Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine passive Bauelement innerhalb eines ersten Quaders mit ersten Anschlusskontakten an einer Unterseite angeordnet ist, dass die integrierte Schaltung innerhalb eines zweiten Quaders mit zweiten Anschlusskontakten an seiner Oberseite und dritten Anschlusskontakten an seiner Unterseite angeordnet ist, dass die ersten Anschlusskontakte an der Unterseite des ersten Quaders und die zweiten Anschlusskontakte an der Oberseite des zweiten Quaders passend zueinander ausgebildet sind und dass das wenigstens eine passive Bauelement und die integrierte Schaltung mittels der ersten und der zweiten Anschlusskontakte miteinander verbunden sind.Highly integrated voltage converter, in particular for portable electronic systems, having an integrated circuit and at least one passive electrical component, characterized in that the at least one passive component is arranged within a first cuboid with first connection contacts on a lower side, that the integrated circuit within a second cuboid is arranged with second connection contacts on its upper side and third connection contacts on its underside, that the first connection contacts on the underside of the first cuboid and the second connection contacts on the upper side of the second cuboid are formed to match each other and that the at least one passive component and the integrated circuit are connected to each other by means of the first and the second terminal contacts.

Description

Die Erfindung betrifft einen hochintegrierten Spannungsumsetzer, insbesondere für tragbare elektronische Systeme, mit einer integrierten Schaltung und wenigstens einem passiven elektrischen Bauelement.The invention relates to a highly integrated voltage converter, in particular for portable electronic systems, with an integrated circuit and at least one passive electrical component.

Hochintegrierte Spannungsumsetzer werden auch als DC-DC-Konverter bezeichnet und werden immer dann benötigt, wenn elektrische Energie mit einem anderen Spannungsniveau benötigt wird, als ein Energiespeicher bereitstellt. Anwendungen hierfür finden sich beispielsweise im Bereich portabler elektronischer Geräte. Eine Spannung einer Batterie oder eines Akkumulators kann von der für den Betrieb des elektronischen Geräts benötigten Spannung abweichen. Um für den Spannungsumsetzer möglichst wenig Raumbedarf einplanen zu müssen, werden hochintegrierte Spannungsumsetzer benötigt.Highly integrated voltage converters are also referred to as DC-DC converters and are always needed when electrical energy with a different voltage level is required than an energy storage device provides. Applications for this can be found, for example, in the field of portable electronic devices. A voltage of a battery or a battery may differ from the voltage required for the operation of the electronic device. In order to plan for the voltage converter as little space as possible, highly integrated voltage converter are needed.

Mit der Erfindung soll ein verbesserter hochintegrierter Spannungsumsetzer bereitgestellt werden.With the invention, an improved highly integrated voltage converter is to be provided.

Erfindungsgemäß ist hierzu ein hochintegrierter Spannungsumsetzer, insbesondere für tragbare elektronische Systeme, mit einer integrierten Schaltung und wenigstens einem passiven elektrischen Bauelement vorgesehen, bei dem das wenigstens eine passive Bauelement innerhalb eines ersten Quaders angeordnet ist, der mit ersten Anschlusskontakten an einer Unterseite versehen ist, bei dem die integrierte Schaltung innerhalb eines zweiten Quaders angeordnet ist, der mit zweiten Anschlusskontakten an seiner Oberseite und dritten Anschlusskontakten an seiner Unterseite versehen ist, bei dem die ersten Anschlusskontakte an der Unterseite des ersten Quaders und die zweiten Anschlusskontakte an der Oberseite des zweiten Quaders passend zueinander ausgebildet sind und bei dem das wenigstens eine passive Bauelement und die integrierte Schaltung mittels der ersten und der zweiten Anschlusskontakte miteinander verbunden sind.According to the invention for this purpose a highly integrated voltage converter, in particular for portable electronic systems, provided with an integrated circuit and at least one passive electrical component, wherein the at least one passive component is disposed within a first cuboid, which is provided with first connection contacts on a bottom at in that the integrated circuit is arranged within a second cuboid, which is provided with second connection contacts on its upper side and third connection contacts on its underside, in which the first connection contacts on the underside of the first cuboid and the second connection contacts on the upper side of the second cuboid match each other are formed and in which the at least one passive component and the integrated circuit by means of the first and the second terminal contacts are interconnected.

Bei dem erfindungsgemäßen Spannungsumsetzer ist eine modulare Bauweise realisiert, bei der das passive elektrische Bauelement, beispielsweise eine Induktivität, in einem anderen Quader als die integrierte Schaltung angeordnet ist. Dennoch können das passive Bauelement und die integrierte Schaltung mit äußerst geringem Raumbedarf zu dem erfindungsgemäßen Spannungsumsetzer zusammengesetzt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die ersten Anschlusskontakte an der Unterseite des ersten Quaders, der das passive Bauelement enthält, und die zweiten Anschlusskontakte an der Oberseite des zweiten Quaders, der die integrierte Schaltung enthält, passend zueinander ausgebildet sind. Durch einfaches Aufsetzen des ersten Quaders auf den zweiten Quader kommen die beiderseitigen Anschlusskontakte dadurch in elektrischen Kontakt. Die Anschlusskontakte können dann in bekannter Weise miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Löten. Zwischen den beiden Quadern liegt dann aber nur ein verschwindend geringer Abstand vor und der erfindungsgemäße hochintegrierte Spannungsumsetzer kann extrem kompakt aufgebaut werden.In the case of the voltage converter according to the invention, a modular construction is realized in which the passive electrical component, for example an inductor, is arranged in a cuboid other than the integrated circuit. Nevertheless, the passive component and the integrated circuit with extremely small space requirement can be assembled to the voltage converter according to the invention. This is achieved in that the first connection contacts on the underside of the first cuboid, which contains the passive component, and the second connection contacts on the upper side of the second cuboid, which contains the integrated circuit, are adapted to one another. By simply placing the first cuboid on the second cuboid, the mutual connection contacts thereby come into electrical contact. The terminal contacts can then be connected together in a known manner, for example by soldering. But then there is only a negligible distance between the two blocks and the highly integrated voltage converter according to the invention can be constructed extremely compact.

Durch den modularen Aufbau können, je nach vorgesehener Anwendung, beispielsweise unterschiedliche passive Bauelemente mit der integrierten Schaltung verbunden werden. Es kann dadurch ein modularer Baukasten entstehen, aus dem ein hochintegrierter Spannungsumsetzer mit den für die spezielle Anwendung geforderten Eigenschaften zusammengebaut werden kann. Der erste Quader mit dem passiven Bauelement und der zweite Quader mit der integrierten Schaltung können durch einen sogenannten Flip-Chip-Prozess zusammengebracht werden. Bei einem solchen Prozess wird einer der Quader um 180° gedreht und auf den anderen Quader aufgesetzt. Ein solches Verfahren lässt sich automatisiert durchführen, da ja erfindungsgemäß die ersten Anschlusskontakte an der Unterseite des ersten Quaders und die zweiten Anschlusskontakte an der Oberseite des zweiten Quaders passend zueinander ausgebildet sind.Due to the modular design, depending on the intended application, for example, different passive components can be connected to the integrated circuit. It can thereby create a modular kit, from which a highly integrated voltage converter can be assembled with the required properties for the specific application. The first cuboid with the passive component and the second cuboid with the integrated circuit can be brought together by a so-called flip-chip process. In such a process, one of the cuboids is rotated by 180 ° and placed on the other cuboid. Such a method can be carried out automatically since, according to the invention, the first connection contacts on the underside of the first cuboid and the second connection contacts on the upper side of the second cuboid are designed so that they fit each other.

Indem das passive Bauelement und die integrierte Schaltung mittels der ersten Anschlusskontakte an der Unterseite des ersten Quaders und der zweiten Anschlusskontakte an der Oberseite des zweiten Quaders miteinander verbunden werden, sind die Zuleitungen zwischen dem passiven Bauelement und der integrierten Schaltung sehr kurz und bewirken kaum parasitäre Effekte. Der erfindungsgemäße Spannungsumsetzer bietet gegenüber konventionellen Spannungsumsetzern dadurch auch erhebliche Vorteile bezüglich seiner elektrischen Eigenschaften.By connecting the passive component and the integrated circuit to one another by means of the first connection contacts on the underside of the first cuboid and the second connection contacts on the upper side of the second cuboid, the leads between the passive component and the integrated circuit are very short and cause hardly any parasitic effects , The voltage converter according to the invention thereby offers over conventional voltage converters thereby also considerable advantages in terms of its electrical properties.

In Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine passive Bauelement in einen Kunststoff eingebettet, wobei Außenflächen des ersten Quaders mit Ausnahme der ersten Anschlusskontakte durch den Kunststoff gebildet sind.In a further development of the invention, the at least one passive component is embedded in a plastic, wherein outer surfaces of the first cuboid, with the exception of the first connection contacts, are formed by the plastic.

In Weiterbildung der Erfindung ist die integrierte Schaltung in einen Kunststoff eingebettet, wobei Außenflächen des zweiten Quaders mit Ausnahme der zweiten und dritten Anschlusskontakte durch den Kunststoff gebildet sind.In a further development of the invention, the integrated circuit is embedded in a plastic, wherein outer surfaces of the second parallelepiped with the exception of the second and third terminal contacts are formed by the plastic.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Unterseite des ersten Quaders und die Oberseite des zweiten Quaders gleich groß.In a further development of the invention, the underside of the first cuboid and the top of the second cuboid are the same size.

Auf diese Weise wird das automatisierte Verbinden des ersten Quaders und des zweiten Quaders erleichtert, da die exakte Position, in der die ersten Anschlusskontakte an der Unterseite des ersten Quaders und die zweiten Anschlusskontakte an der Oberseite des zweiten Quaders passend zueinander ausgerichtet sind, dann erreicht ist, wenn die Seitenflächen des ersten und des zweiten Quaders zueinander fluchten.In this way, the automated joining of the first cuboid and the second cuboid facilitates, since the exact position in which the first terminal contacts on the underside of the first cuboid and the second terminal contacts on the upper side of the second cuboid are aligned with each other, is reached when the side surfaces of the first and the second cuboid are aligned.

In Weiterbildung der Erfindung liegt eine Höhe des ersten Quaders mit dem wenigstens einen passiven Bauelement zwischen etwa 0,4 mm und etwa 0,8 mm.In a development of the invention, a height of the first cuboid with the at least one passive component is between approximately 0.4 mm and approximately 0.8 mm.

In Weiterbildung der Erfindung liegt eine Höhe des zweiten Quaders mit der integrierten Schaltung zwischen 0,2 mm und 0,8 mm.In a development of the invention, a height of the second parallelepiped with the integrated circuit is between 0.2 mm and 0.8 mm.

In Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine passive Bauelement in Dünnschichttechnik aufgebaut.In a further development of the invention, the at least one passive component is constructed using thin-film technology.

Mittels Dünnschichttechnik lassen sich beispielsweise Spulen und Kondensatoren verwirklichen, wobei lediglich sehr wenig Bauraum für die Realisierung solcher passiven Bauelemente benötigt wird.By means of thin-film technology, for example, coils and capacitors can be realized, whereby only very little space is required for the realization of such passive components.

In Weiterbildung der Erfindung ist das passive Bauelement als Spule ausgebildet.In a further development of the invention, the passive component is designed as a coil.

In Weiterbildung der Erfindung ist das passive Bauelement mittels mehrerer Schichten aufgebaut.In a further development of the invention, the passive component is constructed by means of several layers.

Bei Verwendung einer sogenannten Multilayer-Technik lassen sich die Bauraumanforderungen für passive Bauelemente, beispielsweise Spulen, noch weiter reduzieren.When using a so-called multilayer technology, the space requirements for passive components, such as coils, can be further reduced.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Gesamthöhe der miteinander verbundenen Quader kleiner oder gleich 1 mm.In a further development of the invention, an overall height of the interconnected cuboid is less than or equal to 1 mm.

Auf diese Weise wird ein äußerst kompakter hochintegrierter Spannungsumsetzer geschaffen, der insbesondere für die Verwendung in tragbaren elektronischen Geräten geeignet ist.In this way, an extremely compact highly integrated voltage converter is provided, which is particularly suitable for use in portable electronic devices.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, in den Zeichnungen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings. Individual features of the different embodiments shown and described in the drawings can be combined with each other in an arbitrary manner, without exceeding the scope of the invention. In the drawings show:

1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen hochintegrierten Spannungsumsetzers von schräg oben, 1 a view of a highly integrated voltage converter according to the invention obliquely from above,

2 eine Ansicht des Spannungsumsetzers der 1 von schräg unten, 2 a view of the voltage converter of 1 from diagonally below,

3 eine Ansicht des ersten Quaders mit der integrierten Schaltung des Spannungsumsetzers der 1 von schräg oben, 3 a view of the first cuboid with the integrated circuit of the voltage converter of 1 from diagonally above,

4 eine Ansicht des ersten Quaders mit dem wenigstens einen passiven Bauelement des Spannungsumsetzers der 1 von unten, 4 a view of the first cuboid with the at least one passive component of the voltage converter of 1 from underneath,

5 eine weitere Ausführungsform eines ersten Quaders eines erfindungsgemäßen Spannungsumsetzers mit einer Spule als passivem Bauelement, wobei der umhüllende Kunststoff weggelassen wurde, 5 a further embodiment of a first cuboid of a voltage converter according to the invention with a coil as a passive component, wherein the encapsulating plastic has been omitted,

6 das Bauelement der 5 von schräg unten, 6 the component of 5 from diagonally below,

7 eine weitere Ausführungsform eines ersten Quaders des Spannungsumsetzers der 1, wobei der umhüllende Kunststoff weggelassen wurde, 7 a further embodiment of a first cuboid of the voltage converter of 1 with the encapsulating plastic omitted,

8 das Bauelement der 7 von schräg unten und 8th the component of 7 from diagonally below and

9 einen ersten Quader gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung von schräg unten. 9 a first cuboid according to a further embodiment of the invention obliquely from below.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen hochintegrierten Spannungsumsetzer 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Spannungsumsetzer 10 besteht aus einem ersten Quader 12 und einem zweiten Quader 14. Die beiden Quader 12, 14 weisen die gleiche Grundfläche auf, so dass die Seitenflächen der Quader miteinander fluchten. An der Unterseite des zweiten Quaders 14 sind Anschlusskontakte 16 zu erkennen, die dazu dienen, den Spannungsumsetzer 10 mit passenden Anschlusskontakten einer Leiterplatte zu verbinden. 1 shows a highly integrated voltage converter according to the invention 10 according to a first embodiment of the invention. The voltage converter 10 consists of a first cuboid 12 and a second parallelepiped 14 , The two cuboids 12 . 14 have the same footprint, so that the side surfaces of the cuboids are aligned. At the bottom of the second cuboid 14 are connection contacts 16 to recognize that serve the voltage converter 10 to connect with matching terminals of a circuit board.

Der erste Quader 12 enthält wenigstens ein passives Bauelement, das in der Darstellung der 1 nicht zu erkennen ist. Der Quader 12 entsteht durch Einbetten des wenigstens einen passiven elektrischen Bauelements in einen Kunststoff. Beispielsweise wird ein Verbundwerkstoff aus Epoxidharz und Glasfasergewebe verwendet, der unter der Bezeichnung FR-4 bekannt ist.The first cuboid 12 contains at least one passive component, which in the representation of 1 can not be seen. The cuboid 12 is created by embedding the at least one passive electrical component in a plastic. For example, a composite of epoxy resin and glass fiber fabric known as FR-4 is used.

Innerhalb des zweiten Quaders 14 ist eine integrierte elektronische Schaltung angeordnet, die elektrisch über in 1 nicht erkennbare Anschlusskontakte auf der Unterseite des ersten Quaders 12 bzw. auf der Oberseite des zweiten Quaders 14 elektrisch mit dem wenigstens einen passiven Bauelement innerhalb des Quaders 12 in Verbindung steht. Die integrierte Schaltung steht elektrisch auch mit den Anschlusskontakten 16 in Verbindung. Die integrierte Schaltung ist in einen Kunststoff eingebettet, beispielsweise FR-4, so dass sich die Form des zweiten Quaders 14 ergibt.Inside the second cuboid 14 is an integrated electronic circuit arranged electrically over in 1 unrecognizable Connection contacts on the underside of the first cuboid 12 or on the top of the second cuboid 14 electrically with the at least one passive component within the cuboid 12 communicates. The integrated circuit is electrically connected to the terminals 16 in connection. The integrated circuit is embedded in a plastic, such as FR-4, so that the shape of the second cuboid 14 results.

2 zeigt den Spannungsumsetzer 10 der 1 in einer Ansicht von unten. Zu erkennen sind die auf der Unterseite des zweiten Quaders 14 angeordneten Anschlusskontakte 16. Insgesamt sind sechs Anschlusskontakte 16 vorgesehen, wobei diese Anzahl lediglich beispielhaft ist. 2 shows the voltage converter 10 of the 1 in a view from below. You can see them on the underside of the second cuboid 14 arranged connection contacts 16 , There are six connection contacts in total 16 provided, this number is merely exemplary.

Auf der Unterseite des zweiten Quaders 14 ist eine weitere Metallfläche 18 mittig angeordnet. Diese Metallfläche 18 ist gegenüber den Anschlusskontakten 16 wesentlich größer und dient zur Ableitung von Wärme von der integrierten Schaltung innerhalb des zweiten Quaders 14. Die Metallfläche 18 wird daher auch als Thermal-Pad bezeichnet. Die Metallfläche 18 kann mit geeigneten Metallflächen auf einer Leiterplatte in Verbindung stehen, um die Wärmeableitung zu verbessern.On the underside of the second cuboid 14 is another metal surface 18 arranged in the middle. This metal surface 18 is opposite the connection contacts 16 much larger and serves to dissipate heat from the integrated circuit within the second cuboid 14 , The metal surface 18 is therefore also known as a thermal pad. The metal surface 18 may be in communication with suitable metal surfaces on a circuit board to improve heat dissipation.

Die Anzahl der Anschlusskontakte 16 und die Größe der Metallfläche 18 hängen von der vorgesehenen Applikation ab. Bei thermisch unkritischen Applikationen kann beispielsweise die Metallfläche 18 entfallen. Der zweite Quader 14, in den die integrierte Schaltung eingebettet ist, kann auch als IC-Gehäuse bezeichnet werden.The number of connection contacts 16 and the size of the metal surface 18 depend on the intended application. In thermally uncritical applications, for example, the metal surface 18 omitted. The second cuboid 14 , in which the integrated circuit is embedded, can also be referred to as an IC package.

Die Darstellung der 3 zeigt den zweiten Quader 14 in einer Ansicht von schräg oben. Es ist zu erkennen, dass auf der Oberseite des zweiten Quaders 14 zwei Anschlusskontakte 20 angeordnet sind. Diese Anschlusskontakte 20 dienen zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit dem ersten Quader 12 und dem innerhalb des ersten Quaders 12 angeordneten wenigstens einen passiven elektrischen Bauelement. Die Anzahl und Größe der Anschlusskontakte 20 hängen wieder von der vorgesehenen Applikation ab. Beispielsweise können auch gegenüber den beiden eingezeichneten Anschlusskontakten 20 weitere Anschlusskontakte vorgesehen sein, um eine mechanische Verbindung mit dem ersten Quader 12 zu verbessern. Solche Anschlusskontakte müssen nicht notwendigerweise elektrisch mit der integrierten Schaltung oder dem passiven Bauelement in Verbindung stehen.The presentation of the 3 shows the second cuboid 14 in a view from diagonally above. It can be seen that on top of the second cuboid 14 two connection contacts 20 are arranged. These connection contacts 20 serve for mechanical and electrical connection with the first cuboid 12 and within the first cuboid 12 arranged at least one passive electrical component. The number and size of the connection contacts 20 depend again on the intended application. For example, with respect to the two marked connection contacts 20 further connection contacts may be provided to provide a mechanical connection with the first cuboid 12 to improve. Such terminals need not necessarily be electrically connected to the integrated circuit or passive device.

Die Darstellung der 4 zeigt den ersten Quader 12 in einer Ansicht von schräg unten. Der erste Quader 12 ist in der Ansicht der 4 mit seiner Unterseite nach oben angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die Unterseite des ersten Quaders 12 zwei Anschlusskontakte 22 aufweist, die in Größe und Anordnung den Anschlusskontakten 20 auf der Oberseite des zweiten Quaders 14 entsprechen, siehe 3. Wird nun der erste Quader 12 in einem sogenannten Flip-Chip-Prozess umgedreht und mit seiner Unterseite auf die Oberseite des zweiten Quaders 14 gesetzt, so liegen dann die ersten Anschlusskontakte 22 auf der Unterseite des ersten Quaders 12 passgenau auf den zweiten Anschlusskontakten 20 auf der Oberseite des zweiten Quaders 14 auf. Nach dem sogenannten Flip-Chip-Prozess, der automatisiert durchgeführt werden kann, werden die Anschlusskontakte 20, 22 miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verlötet. Auch dieser Verbindungsvorgang kann automatisiert erfolgen. Da der erste Quader 12 und der zweite Quader 14 die gleiche Grundfläche haben, kann der erste Quader 12 beim Aufsetzen auf den zweiten Quader 14 in sehr einfacher Weise dadurch ausgerichtet werden, dass die Seitenflächen der beiden Quader 12, 14 jeweils fluchtend zueinander angeordnet werden. Ist dies erreicht, so liegen auch die ersten Anschlusskontakte 22 exakt auf den zweiten Anschlusskontakten 20 auf.The presentation of the 4 shows the first cuboid 12 in a view from diagonally below. The first cuboid 12 is in the view of 4 arranged with its bottom up. It can be seen that the bottom of the first cuboid 12 two connection contacts 22 which has the connection contacts in size and arrangement 20 on the top of the second cuboid 14 match, see 3 , Now becomes the first cuboid 12 turned over in a so-called flip-chip process and with its underside on top of the second cuboid 14 set, then there are the first connection contacts 22 on the underside of the first cuboid 12 exact fit on the second connection contacts 20 on the top of the second cuboid 14 on. After the so-called flip-chip process, which can be carried out automatically, the connection contacts 20 . 22 connected together, for example, soldered together. This connection process can also be automated. Because the first cuboid 12 and the second cuboid 14 may have the same footprint, may be the first cuboid 12 when putting on the second cuboid 14 be aligned in a very simple manner that the side surfaces of the two cuboids 12 . 14 are each arranged in alignment with each other. Once this is achieved, the first connection contacts are also located 22 exactly on the second connection contacts 20 on.

Nach dem Verbinden der ersten Anschlusskontakte 22 mit den zweiten Anschlusskontakten 20 sind die beiden Quader 12, 14 miteinander verbunden und der Spannungsumsetzer 10 der 1 und 2 ist dadurch gebildet. Falls erforderlich, kann eine mechanische Verbindung des ersten Quaders 12 und des zweiten Quaders 14 durch eine wenigstens abschnittsweise zwischen den Quadern 12, 14 angeordnete Klebstoffschicht unterstützt werden.After connecting the first connection contacts 22 with the second connection contacts 20 are the two cuboids 12 . 14 interconnected and the voltage converter 10 of the 1 and 2 is formed by it. If necessary, can be a mechanical connection of the first cuboid 12 and the second cuboid 14 by an at least partially between the blocks 12 . 14 arranged adhesive layer can be supported.

Die Darstellung der 5 zeigt den Spannungsumsetzer 10 der 1 in einer Darstellung, in der sämtliches Kunststoffmaterial der beiden Quader 12, 14 weggelassen wurde. In 5 ist daher eine schematisch dargestellte integrierte Schaltung 24 zu erkennen, die über elektrisch leitfähige Zwischenelemente 26 mit den Anschlusskontakten 16 verbunden ist. Die Zwischenelemente 26 können beispielsweise als sogenannte Vias oder Durchkontaktierungen ausgebildet sein.The presentation of the 5 shows the voltage converter 10 of the 1 in a representation in which all plastic material of the two cuboids 12 . 14 was omitted. In 5 is therefore a schematically illustrated integrated circuit 24 to recognize, via electrically conductive intermediate elements 26 with the connection contacts 16 connected is. The intermediate elements 26 For example, they can be designed as so-called vias or plated-through holes.

Auf der Oberseite der integrierten Schaltung 24 sind Anschlussflächen 28 zu erkennen, die über elektrisch leitfähige Zwischenelemente 30 mit den zweiten Anschlusskontakten 20 verbunden sind. In der Darstellung der 5 sind die zweiten Anschlusskontakte 20 bereits mit den ersten Anschlusskontakten 22 verbunden, und die Anschlusskontakte 20, 22 werden in 5 nicht getrennt dargestellt.On top of the integrated circuit 24 are connection surfaces 28 to recognize, via electrically conductive intermediate elements 30 with the second connection contacts 20 are connected. In the presentation of the 5 are the second connection contacts 20 already with the first connection contacts 22 connected, and the connection contacts 20 . 22 be in 5 not shown separately.

Mit den Anschlusskontakten 22 verbunden ist eine Drahtwindung 32, die eine Spule und somit ein passives elektrisches Bauelement bildet.With the connection contacts 22 connected is a wire turn 32 which forms a coil and thus a passive electrical component.

Die Darstellung der 6 zeigt den Spannungsumsetzer 10 in dem Zustand, in dem er in 5 dargestellt ist, von schräg unten. Zu erkennen ist hier wieder die integrierte Schaltung 24, die Spule 32 und, auf der Unterseite der integrierten Schaltung 24, auch die mittig angeordnete Metallfläche 18, das sogenannten Thermal-Pad. Auch die Metallfläche 18 ist über elektrisch und damit thermisch leitfähige Zwischenelemente 26 mit der integrierten Schaltung 24 verbunden. In der Ansicht der 6 weiter zu erkennen sind auch die dritten Anschlusskontakte 16 und die elektrisch leitfähigen Zwischenelemente 26, die jeden der dritten Anschlusskontakte 16 mit der integrierten Schaltung 24 verbinden.The presentation of the 6 shows the voltage converter 10 in the state in which he is in 5 is shown, from diagonally below. To recognize here is again the integrated circuit 24 , the sink 32 and, on the bottom of the integrated circuit 24 , also the centered metal surface 18 , the so-called thermal pad. Also the metal surface 18 is via electrical and thus thermally conductive intermediate elements 26 with the integrated circuit 24 connected. In the view of 6 to recognize further are also the third connection contacts 16 and the electrically conductive intermediate elements 26 connecting each of the third connectors 16 with the integrated circuit 24 connect.

Die Darstellung der 7 zeigt eine in einen Kunststoffquader 44 eingebettete integrierte Schaltung in einer Ansicht von oben. An seiner Oberseite weist der Quader 44 mit der integrierten Schaltung insgesamt sechs zweite Anschlusskontakte 20 auf. Diese Anschlusskontakte sind wieder, wie bereits anhand der 5 und 6 beschrieben wurde, über elektrisch leitfähige Zwischenelemente mit der integrierten Schaltung innerhalb des Quaders 44 verbunden. Eine Unterseite eines ersten Quaders mit wenigstens einem passiven elektrischen Bauelement weist die gleiche Gestaltung auf wie die in 7 dargestellt Oberseite des Quaders 44. Ein entsprechend gestalteter erster Quader wird dann wieder durch einen Flip-Chip-Prozess um 180° gedreht und mit seiner Unterseite auf die Oberseite des in 7 dargestellten zweiten Quaders 44 aufgesetzt. Die insgesamt sechs ersten Kontakte an der Unterseite des ersten Quaders gelangen dann in Kontakt mit den zweiten Anschlusskontakten 20. Es entsteht dadurch wieder ein erfindungsgemäßer hochintegrierter Spannungsumsetzer, der von außen her nicht von dem integrierten Spannungsumsetzer 10 unterschieden werden kann, wie er in den 1 und 2 dargestellt ist.The presentation of the 7 shows one in a plastic cuboid 44 embedded integrated circuit in a top view. At its top, the cuboid 44 with the integrated circuit a total of six second connection contacts 20 on. These connection contacts are again, as already on the basis of 5 and 6 has been described, via electrically conductive intermediate elements with the integrated circuit within the cuboid 44 connected. An underside of a first cuboid with at least one passive electrical component has the same design as that in FIG 7 shown top of the cuboid 44 , A correspondingly designed first cuboid is then again rotated by a flip-chip process by 180 ° and with its underside on top of the in 7 shown second cuboid 44 placed. The total of six first contacts on the underside of the first cuboid then come into contact with the second connection contacts 20 , This results in an inventive highly integrated voltage converter, which from the outside not from the integrated voltage converter 10 can be distinguished, as he in the 1 and 2 is shown.

Ein solcher Spannungsumsetzer ist, wieder ohne den umhüllenden Kunststoff, in 8 von schräg oben dargestellt. Wie erläutert wurde, ist die integrierte Schaltung 24 wieder mit insgesamt sechs Anschlusskontakten 16 verbunden, von denen in 8 lediglich vier zu erkennen sind. Darüber hinaus ist die integrierte Schaltung 24, wie anhand der 7 erläutert wurde, über elektrisch leitfähige Zwischenelemente mit insgesamt sechs zweiten Anschlusskontakten 20 verbunden.Such a voltage converter is, again without the enveloping plastic, in 8th shown diagonally from above. As has been explained, the integrated circuit 24 again with a total of six connection contacts 16 connected, of which in 8th only four are visible. In addition, the integrated circuit 24 as based on the 7 has been explained, via electrically conductive intermediate elements with a total of six second connection contacts 20 connected.

Mit den zweiten Anschlusskontakten 20 sind insgesamt drei passive elektrische Bauteile 46, 48 und 50 verbunden, die in der Darstellung der 8 lediglich schematisch als Blöcke dargestellt sind. Diese passiven elektrischen Bauelemente 46, 48, 50 können beispielsweise Spulen, Kondensatoren, Widerstände oder dergleichen sein.With the second connection contacts 20 are a total of three passive electrical components 46 . 48 and 50 connected in the representation of the 8th only schematically shown as blocks. These passive electrical components 46 . 48 . 50 may be, for example, coils, capacitors, resistors or the like.

Die Darstellung der 9 zeigt den Spannungsumsetzer 40 der 8 in einer Ansicht von schräg unten. Zu erkennen ist wieder die mittig angeordnete Metallfläche 18, die zum Abführen von Wärme aus der integrierten Schaltung 24 dient. Weiterhin sind die passiven elektrischen Bauelemente 46, 48, 50 zu erkennen, die elektrisch mit der integrierten Schaltung 24 in Verbindung stehen.The presentation of the 9 shows the voltage converter 40 of the 8th in a view from diagonally below. To recognize is again the centrally arranged metal surface 18 , which is used to dissipate heat from the integrated circuit 24 serves. Furthermore, the passive electrical components 46 . 48 . 50 to recognize that electrically with the integrated circuit 24 keep in touch.

Durch die Erfindung werden hochintegrierte Spannungsumsetzer bereitgestellt, die durch ihren modularen Aufbau in sehr einfacher Weise an unterschiedliche Applikationen anpassbar sind. Die integrierten Spannungsumsetzer können eine sehr geringe Bauhöhe aufweisen und beispielsweise liegt eine Höhe der erfindungsgemäßen Spannungsumsetzer 10, 40 noch unter 1 mm. Die Spannungsumsetzer 10, 40 können automatisiert hergestellt und montiert werden und sind auf aufgrund ihres geringen Raumbedarfs in besonderer Weise für die Anwendung in tragbaren elektronischen Geräten geeignet.The invention provides highly integrated voltage converters, which can be adapted to different applications in a very simple manner due to their modular design. The integrated voltage converter can have a very low height and, for example, is a height of the voltage converter according to the invention 10 . 40 still less than 1 mm. The voltage converter 10 . 40 can be manufactured and assembled automatically and, due to their small space requirement, are particularly suitable for use in portable electronic devices.

Claims

Highly integrated voltage converter, in particular for portable electronic systems, having an integrated circuit and at least one passive electrical component, characterized in that the at least one passive component is arranged within a first cuboid with first connection contacts on a lower side, that the integrated circuit within a second cuboid is arranged with second connection contacts on its upper side and third connection contacts on its underside, that the first connection contacts on the underside of the first cuboid and the second connection contacts on the upper side of the second cuboid are formed to match each other and that the at least one passive component and the integrated circuit are connected to each other by means of the first and the second terminal contacts.

Highly integrated voltage converter according to claim 1, characterized in that the at least one passive component is embedded in a plastic, wherein outer surfaces of the first cuboid, with the exception of the first connection contacts are formed by the plastic.

Highly integrated voltage converter according to claim 1 or 2, characterized in that the integrated circuit is embedded in a plastic, wherein outer surfaces of the second parallelepiped with the exception of the second and third terminal contacts are formed by the plastic.

Highly integrated voltage converter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the underside of the first cuboid and the top of the second cuboid are the same size.

Highly integrated voltage converter according to at least one of the preceding claims, characterized in that a height of the first cuboid with the at least one passive component is between about 0.4 mm and about 0.8 mm.

Highly integrated voltage converter according to at least one of the preceding claims, characterized in that a height of the second cuboid with the integrated circuit is between 0.2 mm and 0.8 mm.

Highly integrated voltage converter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one passive component is constructed using thin-film technology.

Highly integrated voltage converter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the passive component is constructed as a coil.

Highly integrated voltage converter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the passive component is constructed by means of several layers.

Highly integrated voltage converter according to at least one of the preceding claims, characterized in that an overall height of the interconnected cuboid is less than or equal to 1 mm.