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WO2006024262A1 - Hochfrequenzmodul mit filterstrukturen und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Hochfrequenzmodul mit filterstrukturen und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2006024262A1
WO2006024262A1 PCT/DE2005/001455 DE2005001455W WO2006024262A1 WO 2006024262 A1 WO2006024262 A1 WO 2006024262A1 DE 2005001455 W DE2005001455 W DE 2005001455W WO 2006024262 A1 WO2006024262 A1 WO 2006024262A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
components
stacked
frequency
cavity resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2005/001455
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Theuss
Michael Weber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of WO2006024262A1 publication Critical patent/WO2006024262A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H10W90/00—
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Definitions

  • the invention relates to a high frequency module with Filterstruk ⁇ structures and methods for its preparation.
  • Such Hochfre ⁇ frequency modules are constructed on a circuit substrate on which a plurality of semiconductor chips are arranged side by side as a multi-chip module (MCM).
  • MCMs require a large area requirement when placing the chips next to each other.
  • a high outlay for assembly must be operated for the filter structures of these MCMs, since these high-frequency filter structures on the active semiconductor chip surface require a cavity or a resonant cavity.
  • This cavity resonator region is spatially arranged above a piezoelectrical surface structure which is described in the patent application EP 04 005 574.1.
  • the object of the invention is to specify a high-frequency module with filter structures, which has at least one module component with piezoelectric surface structure and with a spatially coupled cavity resonator region.
  • This high-frequency module can overcome the above-mentioned disadvantages in the prior art and be installed in a space-saving manner in mobile devices.
  • a high-frequency module with filter structures which has at least one module component with piezoelectric surface structure and with a spatially coupled cavity resonator area.
  • This cavity resonator region surrounds the piezoelectric surface structure.
  • this cavity region is arranged between two module components stacked on top of each other.
  • the module components of this module component stack are electrically connected to one another and to a higher-level circuit carrier via connecting elements.
  • Such a high-frequency module with filter structures has the advantage that the cavity area above the piezoelectric surface structure is used at the same time as a spacer between the module components, thus making it possible to attach connecting elements between the two module components in the edge regions outside the piezoelectric surface structure.
  • the height of the wall region of the cavity resonator region is advantageously adapted to the space requirement of the connecting elements arranged between the module components.
  • Another advantage is that the upper module component manages without additional measures for decoupling the resonance wave from the chip back side, since the coupled cavity between the module components makes it possible to decouple the rear side.
  • high-frequency filters can be used as stacked module components which require less or no buried layers reflecting the resonance wave in their design.
  • the module components preferably have BAW (bulk acoustic wave) and / or SAW (surface acoustic wave) high-frequency filters.
  • BAW bulk acoustic wave
  • SAW surface acoustic wave
  • Such high-frequency filters are used in different combinations or in duplex arrangements in mobile radio systems, preferably in the low gigahertz range, between 1 to 5 GHz.
  • such high-frequency modules are provided for applications in mobile radio systems, such as UMTS (universal mobile telecommunication system), CDMA (code division multiple access), GMS (global system for mobile communication) and / or GPS (global positioning). ning system), which require such filter system.
  • UMTS universal mobile telecommunication system
  • CDMA code division multiple access
  • GMS global system for mobile communication
  • GPS global positioning
  • ning system which require such filter system.
  • the high-frequency module according to the invention can preferably be used for such applications.
  • the solution presented as a spacer uses the cavity resonator area required for such a high-frequency filter or the walls surrounding it.
  • Such walls are preferably made of a photopatternable material which has the required thicknesses of several 10 ⁇ m and is already present on the semiconductor or ceramic substrates of the module components as a surrounding wall structure for the piezoelectric surface area.
  • This wall structure is preferably made of a polymer which can be applied to a plurality of semiconductor chip sites arranged on a wafer by means of a spin-on method. The structuring then takes place simultaneously in a parallel method for many semiconductor or ceramic chips by means of appropriate photolithography.
  • the spatially coupled cavity resonator region has a hardened photoresist structure which is spatially adapted to the piezoelectric surface structure of the module component and forms the spacer between two modular components stacked on one another. This advantageously saves material and assembly time when stacking the module components, which otherwise is required when stacking individual semiconductor chips by preparing and inserting spacer elements.
  • the space-saving, spatially coupled cavity resonator region is arranged in the center of a module component and the edge regions surrounding the center are the Fasteners attached.
  • these connecting elements are each applied to the upper side of the module component arranged below before stacking the next module component to be stacked or, if the planar extent of the module components in the stack decreases in succession, these connecting elements can also be used be mounted after applying the stacked Modulkom ⁇ component.
  • the point in time at which the connection elements are introduced into the individual module components in terms of manufacturing technology also depends on the type of connection elements.
  • connecting elements in the form of through contacts through the semiconductor or ceramic substrates can already be connected to one another during surface mounting of the individual module components.
  • the module components have bonding wires as connecting elements, they are applied from contact surfaces in the edge regions of the module component to edge regions of a higher-level circuit carrier after the respective fixing of one of the module components.
  • the module components have flip-chip contacts as connecting elements, these can likewise be connected to the surface mounting of the module components with corresponding connection structures of module components arranged underneath.
  • the high-frequency module is arranged on a multi-layer circuit carrier.
  • the number of layers and the structure of these layers are designed such that they form at least one ⁇ / 4 line.
  • This embodiment of the invention, in particular the multilayer design of the circuit carrier has the advantage that a filter decoupling is integrated into the circuit carrier with the aid of the ⁇ / 4 line.
  • a stacked module component has a cover plate on its cavity resonator region and covers with its rear side a cavity resonator region of a base module component.
  • This cover plate of the stacked module component preferably has a silicon plate, while the Wand ⁇ areas surrounding the piezoelectric surface area of the stacked module component, if this is also a high-frequency filter, having the above-mentioned polymeric material.
  • double-sided adhesive foils have the advantage that they do not have to be specially structured for the adhesive function in the same way as conventional adhesives. Furthermore, they have the advantage that dosing of an adhesive on corresponding surfaces to be joined can be eliminated. With such a double-sided adhesive adhesive film, the assembly costs of such a high-frequency module can be considerably reduced.
  • the filter structures are aligned with one another in such a way that the filter structures have a common cavity resonator area between the module components.
  • the cover plate for the stacked module component is omitted and on the other hand the stacked module component can have a simplified design since the backside of the stacked module component can resonate completely freely without the filter characteristic on the top side of the module component affect.
  • a method for producing a high-frequency module from module components has the following method steps.
  • a higher-level circuit carrier for the high-frequency module is produced with electrical connection surfaces for stacked module components.
  • This GmbHungs ⁇ carrier may be designed in several layers and on its Obersei ⁇ te have the pads for the stacked module components, while on its underside or back ent speaking external contact surfaces are available to the other electrical lines are connected. From the connection surfaces on the upper side of the higher-level circuit carrier, through contacts can lead to the outer contact surfaces on the underside of the circuit carrier.
  • Module components with filter structures are produced temporally and spatially independently of the production of the superordinate circuit carrier, wherein a base module component has at least one inner piezoelectric surface structure and a spatially coupled cavity resonator region.
  • the cavity resonator region can be open at the top and is limited by a wall structure which surrounds the piezoelectric surface structure.
  • the module components are then mounted on the circuit carrier. Stacks by the cavity resonator of the base module component auf ⁇ is covered by the back of a stacked module component. The cavity resonator region of the uppermost module component of the stack is closed by a cover plate.
  • the module components are interconnected with one another and with the circuit carrier by establishing electrical connections via connecting elements immediately after attachment of individual module components or after completion of the entire stack.
  • the circuit carrier with the stacked module components can be introduced into a housing.
  • This housing can be a special module housing in order to shield the high-frequency module from interference fields or it can represent the housing of a mobile radio device.
  • the housing is formed from a plastic compound into which the high-frequency module with its filter structures is embedded on the circuit substrate.
  • One advantage of this method is that it enables a high-frequency module with spatially smaller dimensions than hitherto conventional semiconductor modules to be produced for the high-frequency range between 1 and 5 GHz. Furthermore, the method has the advantage that previously customary components such as spacers or cover plates can be saved for each of the module components, and, finally, this method has the advantage that frequency modules for duplex operation are produced in a confined space with a reduced reject rate can nen ⁇ .
  • An alternative method for producing a high-frequency module from module components comprises the following method steps. First, a similar higher-order circuit carrier for the high-frequency module is produced as in the above-mentioned method with electrical connections for stacked module components. The production of module components with filter structures will remain unchanged.
  • the interconnection of the module components can be carried out in the same way as already described above, in which electrical connections via connecting elements between the module components with one another and with their circuit carriers are produced.
  • the introduction of the stacked module components into a housing can also be carried out as above.
  • This method has the advantage that further components for the production of high-frequency modules can be saved. For example, if only two high-frequency module components are stacked on one another, the rear side of the stacked module components can oscillate freely as long as it is not embedded in a plastic housing composition, and thus the filter characteristics of this stacked module component are not compromised.
  • the decoupling of the rear side can be achieved, for example, in that the rear side of the stacked filter component protrudes from the plastic housing composition.
  • the housing of a mobile radio device is used as the housing, without the radio-frequency module stack being cast in an additional plastic housing compound, this measure is unnecessary.
  • Different methods are used for interconnecting the module components with one another with the circuit carrier, depending on whether the connecting elements are bonding wires, flip-chip contacts or vias through the semiconductor and / or ceramic substrates.
  • Used front-end process polymer used to produce low-cost ei ⁇ nen high-frequency module stack This polymer is used as a wall structure, in particular in the case of BAW filters, in order to produce a cavity wall around the active chip area in the form of a piezo-resonator.
  • the cavity is then covered according to the invention by a further stacked semiconductor component.
  • two or more BAW semiconductor chips having such a cavity wall can be stacked on top of each other, and the stacked semiconductor or ceramic chip is used to create the cavity of the underlying semiconductor or ceramic chip. Only the uppermost cavity via a piezer structure has to be closed off by a simple lid.
  • duplexers can be produced in a simple manner by stacking two semiconductor chips, and thus a significant reduction of the total component area can be achieved.
  • other known types of internal connection possibilities can be used in addition to wire bonding, for example through solder balls or flip-chip related interconnection possibilities. Even through-contacts would mean further progress.
  • mixed technologies may be beneficial. Mixed technologies in this case are called flip-chip technology mixed with solder ball technology and / or wire bond technology.
  • a realization of stacked semiconductor chips or ceramic semiconductor chips by using spacers is possible, which can be applied in front-end processes, for example by spin-coating and structurable by appropriate photoresist technology.
  • Semiconductor housings can be formed from stacked BAW filter chips, wherein the cavity required for the chip function is already produced by the stacking process a) and b) the wire bonding of the stacked chips is immediately enabled, especially a wall structure of the BAW filter type acts as a spacer.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a high-frequency module as a CDMA duplexer according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a high-frequency module of a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through a high-frequency module of a third embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a high frequency module 10 as CDMA (Code Devision Multiple Access) duplexer according to a first embodiment of the invention.
  • the high-frequency module 10 is arranged on a higher-level circuit carrier 7.
  • the high-frequency module 10 consists of a stack with a lower module component 2, which also serves as the base module component, and with an upper module component 3, which has the same structure as the base module component 2.
  • Both the module component 2 and the module component 3 have in their Centers 11 BAW (bulk acoustic wave) filter structures 1 on.
  • These high-frequency filters 1 have a piezoelectric surface structure 4, which is protected by a cavity resonator region 5.
  • Of the Cavity region 5 is surrounded by a wall made of a hardened photoresist structure 9.
  • This photoresist structure of the base module component 2 is covered by the rear side 18 of the stacked module component 3, so that a closed cavity is formed whose wall region 34 of a photoresist structure 9 forms a spacer 19 for the stacked BAW filter structures and the center 11 of the top side 21 surrounds.
  • 12 connecting elements 8 can be arranged in the edge region.
  • contact surfaces 27 are arranged outside the piezoelectric surface structure and are electrically connected to the piezoelectric surface structure 4 via conductor tracks. Bonding wires 14 connect these contact surfaces 27 on the upper side 21 of the BAW high-frequency filter to connection surfaces 23 of the circuit carrier 7. By means of through-contacts 28 through the circuit carrier 7, these connection surfaces 23 communicate with external contact surfaces 29 on the underside 31 of the circuit carrier 7.
  • the upper stacked module component 3 also has, in its edge region 12 outside of the piezoelectric surface structure 4, contact surfaces 27 which are electrically connected to the piezoelectric surface structure 4 via conductor tracks. These contact surfaces 27 are in turn connected via bonding wires 14 as connecting elements. Dungsetti 8 connected to pads 23 of the circuit substrate 7.
  • the two BAW high-frequency filters are coupled to one another via the circuit carrier 7, and their signals are supplied to the outer contact surfaces 29 of the circuit carrier 7 via the through-contacts 28.
  • the high-frequency module is embedded with its cavity resonator region 5 in a plastic housing composition.
  • the two module components 2 and 3 are completely identical.
  • the module components 2 and 3 are mechanically connected to one another and to the circuit carrier 7 as well as to the cover plate 12 by correspondingly cut double-sided adhesive films 32.
  • the housing 24 can consist of a housing construction which can be anklinkbaren ren to the circuit substrate 7 or be constructed from a Kunststoffge ⁇ housing composition 33, which embeds the components of the high-frequency filter.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a high frequency module 20 of a second embodiment of the invention. Components with the same functions as in FIG. 1 are identified by the same reference symbols and are not discussed separately.
  • the difference between the second embodiment 20 and the first embodiment 10 in FIG. 1 is that the stacked module component 3 with its filter structure 1 is arranged on its upper side 22 on the upper side 21 of the base module component 2 that is on a cavity 5.
  • the two stacked module components 2 and 3 share the cavity 5 over the piezoelectric structure of the base component 2.
  • this embodiment of the invention has the advantage that the rear side 18 of the stacked module component 2 is not mechanically connected to the rigid circuit carrier 7, but is arranged freely in the housing 24. If the housing is constructed from a rubber-elastic plastic housing composition 33, then the reflection layers within the semiconductor or ceramic substrate 26 of the stacked module component 3 can be dispensed with, since the rear side 18 of the stacked module component 3 is mechanically decoupled.
  • Another difference of the high-frequency module 20 according to the second embodiment of the invention is that a part of the connecting elements 8 by flip-chip contacts 15 of Stacked module component 2 is realized. This reduces the number of required bond wires 14, which in this embodiment of the invention only provide the connection of the base module component 2 to the connection surfaces 23 of the circuit carrier 7.
  • the semiconductor or ceramic substrate 26 of the stacked module component 3 has a surface extension smaller than the planar extent of the base module component 2. This ensures that the bonding wires 14 are connected as connecting elements 8
  • the connection surfaces 23 of the circuit substrate 7 need only be bonded after the assembly of the stacked module component 3 in the edge region 12 of the base module component 2.
  • the surface mounting of the stacked base module component 2 simultaneously improves the reliability of this high-frequency filter module, since fewer production steps and in particular fewer bond connections 14 are required.
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through a high-frequency module 30 according to a third embodiment of the invention.
  • Components having the same functions as in FIG. 1 are identified by the same reference numerals and will not be discussed separately.
  • This high-frequency module has a more compact construction than the embodiments shown in FIGS. 1 and 2.
  • This compact design is made possible by connecting elements 8, which are in the form of through contacts 13 through the semiconductor or ceramic Micro substrate 26 of the base module component 3 can be realized.
  • These vias 13 can be achieved by laser ablation from the back side 25 of the base module component 2 or by etching vias, the walls of which are then coated with electrically conductive materials, or filled by electrically conductive material to vias 13.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzmodul (10) mit Filterstrukturen (1) und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Hochfrequenzmodul (10) mit Filterstruktur (1) weist mindestens eine Modulkomponente (2) mit piezoelektrischer Oberflächenstruktur (4) auf. An diese piezoelektrische Oberflächenstruktur (4) ist räumlich ein Hohlraumresonatorbereich (5) angekoppelt, der gewährleistet, dass die piezoelektrischen Elemente der Oberflächenstruktur frei schwingen können. So ist dieser Hohlraumresonatorbereich (5) zwischen zwei aufeinander gestapelten Modulkomponenten (2, 3) angeordnet und die Modulkomponenten (2, 3) stehen elektrisch untereinander und mit einem übergeordneten Schaltungsträger (7) in Verbindung.

Description

Beschreibung
Hochfrequenzmodul mit Filterstrukturen und Verfahren zu des¬ sen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzmodul mit Filterstruk¬ turen und Verfahren zu dessen Herstellung. Derartige Hochfre¬ quenzmodule werden auf einem Schaltungsträger aufgebaut, auf dem mehrere Halbleiterchips nebeneinander als Multichip-Modul (MCM) angeordnet sind. Derartige MCMs benötigen einen hohen Flächenbedarf bei der Platzierung der Chips nebeneinander. Außerdem muss für die Filterstrukturen dieser MCMs ein hoher Aufwand beim Zusammenbau betrieben werden, da diese Hochfre¬ quenzfilterstrukturen über der aktiven Halbleiterchipfläche einen Hohlraum bzw. einen Resonanzhohlraum erfordern. Dieser Hohlraumresonatorbereich ist räumlich über einer piezoelekt¬ rischen Oberflächenstruktur, die in der Patentanmeldung EP 04 005 574.1 beschrieben wird, angeordnet.
Bei derartigen Hochfrequenzfilterstrukturen werden oft auf¬ wändige Halbleiterfertigungsprozesse eingesetzt, um dafür zu sorgen, dass die Resonanzwelle von der Halbleiter- oder Kera¬ mikrückseite entkoppelt ist. Im Prinzip soll die Hochfre¬ quenzschwingung, verursacht durch die piezoelektrische Ober- flächenstruktur, nicht die Rückseite des Halbleiterchips er¬ reichen, zumal die starre Chipbefestigung die Filtereigen¬ schaften negativ beeinflussen könnte. Aus diesem Grund werden unterhalb des Piezoresonators, der auf der aktiven Oberfläche des Halbleiter- oder Keramiksubstrats angeordnet ist, Reflek- tionsschichten in dem Halbleiter- oder Keramiksubstrat ange¬ ordnet, an welchen die Resonanzwellen reflektiert werden, o- der aber es werden Hohlräume unterhalb des Piezoresonators bereitgestellt, was in jedem Fall einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung derartiger Frequenzfilterstrukturen erfor¬ dert. Ein weiteres Problem ergibt sich für das Koppeln von nebeneinander als MCMs angeordneten Hochfrequenzfiltern auf einem Schaltungsträger, insbesondere bei der Anpassung von Eingangs- und Ausgangsimpedanzen der Hochfrequenzfilter sowie der Leitungs- und Kopplungsimpedanzen zwischen den Hochfre¬ quenzfiltern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hochfrequenzmodul mit FiI- terstrukturen anzugeben, das mindestens eine Modulkomponente mit piezoelektrischer Oberflächenstruktur und mit einem räum¬ lich angekoppelten Hohlraumresonatorbereich aufweist. Dieses Hochfrequenzmodul kann die oben erwähnten Nachteile im Stand der Technik überwinden und platzsparend in Mobilfunkgeräten eingebaut werden.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen An¬ sprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Hochfrequenzmodul mit Filterstruktu¬ ren geschaffen, das mindestens eine Modulkomponente mit pie¬ zoelektrischer Oberflächenstruktur und mit einem räumlich an¬ gekoppelten Hohlraumresonatorbereich aufweist. Dieser Hohl- raumresonatorbereich umgibt die piezoelektrische Oberflächen¬ struktur. Im erfindungsgemäßen Hochfrequenzmodul ist dieser Hohlraumbereich zwischen zwei aufeinander gestapelten Modul¬ komponenten angeordnet. Die Modulkomponenten dieses Modulkom¬ ponentenstapels stehen untereinander und mit einem übergeord- neten Schaltungsträger über Verbindungselemente elektrisch in Verbindung. Ein derartiges Hochfrequenzmodul mit Filterstrukturen hat den Vorteil, dass der Hohlraumbereich über der piezoelektrischen Oberflächenstruktur gleichzeitig als Abstandshalter zwischen den Modulkomponenten genutzt wird und somit ein Anbringen von Verbindungselementen zwischen den beiden Modulkomponenten in den Randbereichen außerhalb der piezoelektrischen Oberflä¬ chenstruktur ermöglicht wird. Dazu ist die Höhe des Wandbe¬ reichs des Hohlraumresonatorbereichs in vorteilhafter Weise auf den Raumbedarf der zwischen den Modulkomponenten angeord- neten Verbindungselemente angepasst. Ein weiterer Vorteil be¬ steht darin, dass die obere Modulkomponente ohne zusätzliche Maßnahmen zur Entkopplung der Resonanzwelle von der Chiprück¬ seite auskommt, da der angekoppelte Hohlraum zwischen den Mo¬ dulkomponenten diese Entkopplung der Rückseite ermöglicht. Somit können als gestapelte Modulkomponenten Hochfrequenzfil¬ ter eingesetzt werden, die in ihrem Aufbau weniger oder gar keine die Resonanzwelle reflektierenden vergrabenen Schichten benötigen.
Vorzugsweise weisen die Modulkomponenten BAW- (bulk acoustic wave)- und/oder SAW-(surface acoustic wave) -Hochfrequenzfil¬ ter auf. Derartige Hochfrequenzfilter werden in unterschied¬ lichen Kombinationen oder auch in Duplex-Anordnungen in Mo¬ bilfunksystemen, vorzugsweise im niedrigen Gigahertzbereich, zwischen 1 bis 5 GHz eingesetzt. Insbesondere sind derartige Hochfrequenzmodule für Anwendungen in Mobilfunksystemen vor¬ gesehen, wie UMTS- (universal mobile telecommunication Sys¬ tem) , CDMA (code division multiple access), GMS (global sys- tem for mobile communication) und/oder GPS (global positio- ning System) vorgesehen, die derartige Filtersystem benöti¬ gen. Für Mobilfunkgeräte müssen derartige Filtersysteme insbeson¬ dere bei Duplex-Ausführungen auf engstem Raum untergebracht werden. Somit kann das erfindungsgemäße Hochfrequenzmodul für derartige Anwendungen bevorzugt eingesetzt werden. Dazu nutzt die vorgestellte Lösung als Abstandshalter den für derartige Hochfrequenzfilter erforderlichen Hohlraumresonatorbereich bzw. die diesen umgebenden Wände aus. Derartige Wände sind vorzugsweise aus einem photostrukturierbaren Material herge¬ stellt, das die erforderlichen Dicken von mehreren 10 μm auf- weist und bereits auf den Halbleiter- oder Keramiksubstraten der Modulkomponenten als umgebende Wandstruktur für den pie¬ zoelektrischen Oberflächenbereich vorhanden ist.
Diese Wandstruktur ist vorzugsweise aus einem Polymer, das für mehrere auf einem Wafer angeordnete Halbleiterchippositi¬ onen mittels eines AufSchleuderverfahrens aufgebracht werden kann. Die Strukturierung erfolgt dann auch in einem Parallel¬ verfahren für viele Halbleiter- oder Keramikchips gleichzei¬ tig durch entsprechende Photolithographie. Somit weist in ei- ner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der räumlich angekoppelte Hohlraumresonatorbereich eine ausgehärtete Pho¬ tolackstruktur auf, die räumlich an die piezoelektrische O- berflächenstruktur der Modulkomponente angepasst ist und den Abstandshalter zwischen zwei aufeinander gestapelten Modul- komponenten bildet. Damit wird vorteilhafterweise beim Sta¬ peln der Modulkomponenten Material und Montagezeit einge¬ spart, die sonst beim Stapeln von einzelnen Halbleiterchips durch Vorbereiten und Einbringen von Abstandshalteelementen aufzuwenden ist.
Der abstandshaltende, räumlich angekoppelte Hohlraumresona¬ torbereich ist im Zentrum einer Modulkomponente angeordnet und auf den das Zentrum umgebenden Randbereichen sind die Verbindungselemente angebracht. Je nach Größe der zu stapeln¬ den Modulkomponenten werden diese Verbindungselemente jeweils vor dem Stapeln der nächsten zu stapelnden Modulkomponente auf die Oberseite der darunter angeordneten Modulkomponente aufgebracht oder, wenn die flächige Erstreckung der Modulkom¬ ponenten im Stapel nacheinander abnimmt, können diese Verbin¬ dungselemente auch nach Aufbringen der gestapelten Modulkom¬ ponente montiert werden. Dabei hängt der Zeitpunkt, bei dem fertigungstechnisch die Verbindungselemente zu den einzelnen Modulkomponenten eingebracht werden, auch von der Art der Verbindungselemente ab.
So können Verbindungselemente in Form von Durchkontakten durch die Halbleiter- oder Keramiksubstrate bereits bei der Oberflächenmontage der einzelnen Modulkomponenten übereinan¬ der miteinander verbunden werden. Weisen hingegen die Modul¬ komponenten als Verbindungselemente Bonddrähte auf, so werden diese von Kontaktflächen in den Randbereichen der Modulkompo¬ nente zu Randbereichen eines übergeordneten Schaltungsträgers nach dem jeweiligen Fixieren einer der Modulkomponenten auf¬ gebracht. Weisen in einer bevorzugten Ausführungsform der Er¬ findung die Modulkomponenten als Verbindungselemente Flip¬ chip-Kontakte auf, so können diese ebenfalls mit der Oberflä¬ chenmontage der Modulkomponenten mit entsprechenden Verbin- dungsstrukturen von darunter angeordneten Modulkomponenten verbunden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Verbindungselemente gesonderte Lotkugeln vorgese- hen, die allein der dreidimensionalen Verdrahtung des Fre¬ quenzmoduls dienen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hochfrequenzmodul auf einem mehrlagigen Schaltungs¬ träger angeordnet. Die Anzahl der Lagen und die Struktur die¬ ser Lagen sind derart gestaltet, dass sie mindestens eine λ/4-Leitung bilden. Diese Ausführungsform der Erfindung ins¬ besondere die mehrlagige Ausbildung des Schaltungsträgers ha¬ ben den Vorteil, dass mit Hilfe der λ/4-Leitung eine Filter¬ entkopplung in den Schaltungsträger integriert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine gestapelte Modulkomponente eine Abdeckplatte auf ihrem Hohlraumresonatorbereich auf und deckt mit ihrer Rück¬ seite einen Hohlraumresonatorbereich einer Basismodulkompo¬ nente ab. Diese Abdeckplatte der gestapelten Modulkomponente weist vorzugsweise eine Siliciumplatte auf, während die Wand¬ bereiche, die den piezoelektrischen Oberflächenbereich der gestapelten Modulkomponente umgeben, wenn diese ebenfalls ein Hochfrequenzfilter ist, den bereits oben erwähnten polymeren Werkstoff aufweisen.
Zum Aufeinanderstapeln sowohl der Abdeckplatte als auch der Modulkomponenten untereinander können doppelseitig klebende Folien eingesetzt werden. Derartige doppelseitig klebende Fo¬ lien haben den Vorteil, dass sie für die Klebefunktion nicht speziell wie herkömmliche Klebstoffe strukturiert werden müs¬ sen. Ferner haben sie den Vorteil, dass ein Dosieren eines Klebstoffs auf entsprechenden zu verbindenden Flächen entfal¬ len kann. Mit einer derartigen doppelseitig klebenden Kleb¬ stofffolie können die Zusammenbaukosten eines derartigen Hochfrequenzmoduls erheblich vermindert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die aktiven Oberseiten von zwei Modulkomponenten mit ih- ren Filterstrukturen derart aufeinander ausgerichtet, dass die Filterstrukturen einen gemeinsamen Hohlraumresonatorbe¬ reich zwischen den Modulkomponenten aufweisen. In diesem Fall entfällt einerseits die Abdeckplatte für die gestapelte Mo- dulkomponente und andererseits kann die gestapelte Modulkom¬ ponente einen vereinfachten Aufbau aufweisen, da die Rücksei¬ te der gestapelten Modulkomponente völlig frei mitschwingen kann, ohne die Filtercharakteristik auf der Oberseite der Mo¬ dulkomponente zu beeinträchtigen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenzmoduls aus Modulkomponenten weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein übergeordneter Schaltungsträger für das Hochfrequenzmodul mit elektrischen Anschlussflächen für gestapelte Modulkomponenten hergestellt. Dieser Schaltungs¬ träger kann mehrlagig ausgeführt sein und auf seiner Obersei¬ te die Anschlussflächen für die gestapelten Modulkomponenten aufweisen, während auf seiner Unterseite oder Rückseite ent¬ sprechende Außenkontaktflachen vorhanden sind, an die weitere elektrische Leitungen anschließbar sind. Von den Anschluss¬ flächen auf der Oberseite des übergeordneten Schaltungsträ¬ gers können Durchkontakte zu den Außenkontaktflachen auf der Unterseite des Schaltungsträgers führen.
Zeitlich und räumlich unabhängig von dem Herstellen des über¬ geordneten Schaltungsträgers werden Modulkomponenten mit Fil¬ terstrukturen hergestellt, wobei eine Basismodulkomponente mindestens eine innere piezoelektrische Oberflächenstruktur und einen räumlich angekoppelten Hohlraumresonatorbereich aufweist. Dabei kann der Hohlraumresonatorbereich nach oben offen sein und ist von einer Wandstruktur, welche die piezo¬ elektrische Oberflächenstruktur umgeben, begrenzt. Anschlie¬ ßend werden die Modulkomponenten auf dem Schaltungsträger ge- stapelt, indem der Hohlraumresonator der Basismodulkomponente von der Rückseite einer gestapelten Modulkomponente aufge¬ deckt wird. Der Hohlraumresonatorbereich der obersten Modul¬ komponente des Stapels wird von einer Abdeckplatte abge- schlössen.
Je nach flächiger Erstreckung der Modulkomponenten erfolgt ein Zusammenschalten der Modulkomponenten untereinander und mit dem Schaltungsträger durch Herstellen von elektrischen Verbindungen über Verbindungselemente unmittelbar nach An¬ bringen einzelner Modulkomponenten oder nach Fertigstellung des gesamten Stapels. Abschließend kann der Schaltungsträger mit den gestapelten Modulkomponenten in ein Gehäuse einge¬ bracht werden. Dieses Gehäuse kann ein spezielles Modulgehäu- se sein, um das Hochfrequenzmodul von Störfeldern abzuschir¬ men oder es kann das Gehäuse eines Mobilfunkgeräts darstel¬ len.
In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird das Ge- häuse aus einer Kunststoffmasse gebildet, in die das Hochfre¬ quenzmodul mit seinen Filterstrukturen auf dem Schaltungsträ¬ ger eingebettet wird.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass dadurch ein Hochfre- quenzmodul mit räumlich geringeren Abmessungen als bisher üb¬ liche Halbleitermodule für den Hochfrequenzbereich zwischen 1 und 5 GHz hergestellt werden kann. Weiter hat das Verfahren den Vorteil, dass bisher übliche Komponenten wie Abstandshal¬ ter oder Deckplatten für jedes der Modulkomponenten einge- spart werden kann, und schließlich hat dieses Verfahren den Vorteil, dass auf engstem Raum bei verminderter Ausschussrate Frequenzmodule für den Duplex-Betrieb hergestellt werden kön¬ nen. Ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Hochfre¬ quenzmoduls aus Modulkomponenten weist die nachfolgenden Ver¬ fahrensschritte auf. Zunächst wird ein gleichartiger überge- ordneter Schaltungsträger für das Hochfrequenzmodul wie in dem oben erwähnten Verfahren mit elektrischen Anschlüssen für gestapelte Modulkomponenten hergestellt. Das Herstellen von Modulkomponenten mit Filterstrukturen wird unverändert beibe¬ halten. Beim Stapeln und Zusammenbau werden jedoch jeweils zwei Modulkomponenten auf dem Schaltungsträger aufgebracht, indem der Hohlraumresonatorbereich einer Basismodulkomponente von der aktiven Oberseite einer gestapelten Modulkomponente abgedeckt wird und der dazwischen angeordnete Hohlraumresona¬ torbereich von beiden Modulkomponenten gemeinsam genutzt wird.
Das Zusammenschalten der Modulkomponenten kann auf gleiche Weise, wie bereits oben geschildert, durchgeführt werden, in¬ dem elektrische Verbindungen über Verbindungselemente zwi- sehen den Modulkomponenten untereinander und deren Schal¬ tungsträgern hergestellt werden. Auch das Einbringen der ge¬ stapelten Modulkomponenten in ein Gehäuse kann wie oben durchgeführt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass weitere Komponenten für die Herstellung von Hochfrequenzmodu- len eingespart werden können. Beispielsweise wenn lediglich zwei Hochfrequenzmodulkomponenten aufeinander gestapelt wer¬ den, kann die Rückseite der gestapelten Modulkomponenten, so¬ lange sie nicht in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet ist, völlig frei schwingen, und somit wird die Filtercharak- teristik dieser gestapelten Modulkomponente nicht beeinträch¬ tigt. Die Entkoppelung der Rückseite kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Rückseite der gestapelten Filter¬ komponente aus der Kunststoffgehäusemasse herausragt. Wird jedoch als Gehäuse das Gehäuse eines Mobilfunkgerätes verwen- det, ohne dass der Hochfrequenzmodulstapel in einer zusätzli¬ chen Kunststoffgehäusemasse vergossen wird, so erübrigt sich diese Maßnahme. Für die Zusammenschaltung der Modulkomponen- ten untereinander mit dem Schaltungsträger werden unter¬ schiedliche Verfahren angewendet, je nach dem ob es sich bei den Verbindungselementen um Bonddrähte, Flipchip-Kontakte o- der um Durchkontakte durch die Halbleiter- und/oder Keramik¬ substrate handelt.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Lösung zur Realisierung von Abstandshaltern ein im sog.
Frontendprozess aufgebrachtes Polymer nutzt, um preiswert ei¬ nen Hochfrequenzmodulstapel herzustellen. Dieses Polymer wird als Wandstruktur insbesondere bei BAW-Filtern verwendet, um eine Hohlraumwand um die aktive Chipfläche in Form eines Pie- zoresonators zu erzeugen. Der Hohlraum wird dann erfindungs¬ gemäß durch ein weiteres gestapeltes Halbleiterbauteil abge¬ deckt. Somit könne zwei oder mehrere BAW-Halbleiterchips mit einer solchen Hohlraumwand übereinander gestapelt werden und man nutzt den gestapelten Halbleiter- oder Keramikchip dazu, um den Hohlraum des darunter liegenden Halbleiter- oder Kera¬ mikchips zu erzeugen. Lediglich der oberste Hohlraum über ei¬ ner piezer-Struktur muss durch einen einfachen Deckel abge¬ schlossen werden. So können auf einfache Weise durch Stapeln von zwei Halbleiterchips sog. Duplexer hergestellt werden und damit eine signifikante Verkleinerung der gesamten Bauteil¬ fläche erreicht werden. Zum Stapeln bzw. zum Herstellen von Verbindungen der Modul¬ komponenten untereinander und zu einem übergeordneten Schal¬ tungsträger können neben einem Drahtbonden auch andere be¬ kannte Arten der internen Verbindungsmöglichkeiten benutzt werden, beispielsweise durch Lotkugeln oder Flipchip¬ verwandte Zwischenverbindungsmöglichkeiten. Selbst Durchkon- taktierungen würden einen weiteren Fortschritt bedeuten. Au¬ ßerdem können gemischte Technologien von Vorteil sein. Ge¬ mischte Technologien heißt in diesem Fall Flipchip- Technologie gemischt mit Lotkugel-Technik und/oder mit Draht¬ bond-Technik.
Zusammenfassend ergeben sich die folgenden Vorteile:
1. Eine Realisierung gestapelter Halbleiterchips oder auch keramischer Halbleiterchips durch Verwendung von Abstandshaltern ist möglich, die in Frontendprozessen beispielsweise durch Aufschleudern aufgebracht werden können und durch entsprechende Photolacktechnik strukturierbar sind.
2. Es können Halbleitergehäuse aus gestapelten BAW- Filterchips gebildet werden, wobei durch den Stapel- prozess a) bereits der zur Chipfunktion notwendige Hohlraum erzeugt wird und b) sofort das Drahtbonden der gestapelten Chips er¬ möglicht wird, zumal eine Wandstruktur des BAW- Filtertyps als Abstandshalter fungiert.
3. kann durch den Stapelprozess eines Halbleiterchips mit Hohlraum auf einem Halbleiterchip mit Hohlraum¬ wand unter Umständen das Design des BAW- Piezoresonators vereinfacht werden, da zumindest für den gestapelten Halbleiterchip die Frontendprozesse einer Erzeugung von reflektierenden vergrabenen Schichten entfallen können.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hoch- frequenzmodul als CDMA-Duplexer gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hoch¬ frequenzmodul einer zweiten Ausführungsform der Er- findung;
Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hoch¬ frequenzmodul einer dritten Ausführungsform der Er¬ findung.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hoch¬ frequenzmodul 10 als CDMA- (code devision multiple access)- Duplexer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Hochfrequenzmodul 10 ist auf einem übergeordneten Schal- tungsträger 7 angeordnet. Das Hochfrequenzmodul 10 besteht aus einem Stapel mit einer unteren Modulkomponente 2, die auch als Basismodulkomponente dient, und mit einer oberen Mo¬ dulkomponente 3, welche den gleichen Aufbau aufweist wie die Basismodulkomponente 2. Sowohl die Modulkomponente 2 als auch die Modulkomponente 3 weisen in ihren Zentren 11 BAW- (bulk acoustic wave) -Filterstrukturen 1 auf. Diese Hochfrequenzfil¬ ter 1 besitzen eine piezoelektrisch Oberflächenstruktur 4, die von einem Hohlraumresonatorbereich 5 geschützt wird. Der Hohlraumbereich 5 wird von einer Wand aus einer gehärteten Photolackstruktur 9 umgeben.
Diese Photolackstruktur der Basismodulkomponente 2 wird durch die Rückseite 18 der gestapelten Modulkomponente 3 abgedeckt, so dass sich ein geschlossener Hohlraum ausbildet, dessen Wandbereich 34 aus einer Photolackstruktur 9 einen Abstand¬ halter 19 für die gestapelten BAW-Filterstrukturen bildet und das Zentrum 11 der Oberseite 21 umgibt. Somit können im Rand- bereich 12 Verbindungselemente 8 angeordnet werden.
An den Randbereichen 12 der Oberseite 21 der Basismodulkompo¬ nente 2 sind außerhalb der piezoelektrischen Oberflächen¬ struktur Kontaktflächen 27 angeordnet, die über Leiterbahnen elektrisch mit der piezoelektrischen Oberflächenstruktur 4 in Verbindung stehen. Über Bonddrähte 14 sind diese Kontaktflä¬ chen 27 auf der Oberseite 21 der BAW-Hochfrequenzfilter mit Anschlussflächen 23 des Schaltungsträgers 7 verbunden. Über Durchkontakte 28 durch den Schaltungsträger 7 hindurch stehen diese Anschlussflächen 23 mit Außenkontaktflachen 29 auf der Unterseite 31 des Schaltungsträgers 7 in Verbindung.
Während der Hohlraumresonatorbereich 5 der Basismodulkompo¬ nente 2 von der Rückseite 18 der gestapelten oberen Modulkom- ponente 3 abgedeckt wird, ist der Hohlraumbereich 6 der ge¬ stapelten Modulkomponente 3 von einer Abdeckplatte 17 aus Si- licium abgedeckt und geschützt. Auch die obere gestapelte Mo¬ dulkomponente 3 weist in ihrem Randbereich 12 außerhalb der piezoelektrischen Oberflächenstruktur 4 Kontaktflächen 27 auf, die über Leiterbahnen mit der piezoelektrischen Oberflä¬ chenstruktur 4 elektrisch in Verbindung stehen. Diese Kon¬ taktflächen 27 sind ihrerseits über Bonddrähte 14 als Verbin- dungselemente 8 mit Anschlussflächen 23 des Schaltungsträgers 7 verbunden.
Über den Schaltungsträger 7 werden die beiden BAW-Hochfre- quenzfilter miteinander gekoppelt und ihre Signale werden zu den Außenkontaktflachen 29 des Schaltungsträgers 7 über die Durchkontakte 28 geliefert. Zum Schutz der Bonddrähte 14 ist das Hochfrequenzmodul mit seinem Hohlraumresonatorbereich 5 in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet. In der Figur 1 sind die beiden Modulkomponenten 2 und 3 vollkommen iden¬ tisch. Jedoch kann für die obere Modulkomponente auf sonst übliche vergrabende Reflektionsschichten bzw. aus Metall ver¬ zichtet werden, die für die Basismodulkomponente erforderlich sind, um die piezoelektrische Hochfrequenzfilterstruktur auf der Oberseite der Basismodulkomponente 2 von der stoffschlüs¬ sigen Bindung der Rückseite 18 der Basismodulkomponente 2 mit dem relativ starren Schaltungsträger 7 zu entkoppeln, und um Rückwirkungen der starren Befestigung der Basismodulkomponen¬ te 2 auf dem Schaltungsträger 7 auf die Charakteristik des BAW-Filters der Basismodulkomponente 2 zu vermindern. Auf diesen Entkoppelungsaufwand kann wegen der Stapelung der Mo¬ dulkomponente 3 auf dem Hohlraum 5 der Basismodulkomponente 2 verzichtet werden, insbesondere dann, wenn die gestapelte Mo¬ dulkomponente 3 dünn geschliffen ist.
Die Modulkomponenten 2 und 3 werden untereinander und mit dem Schaltungsträger 7 sowie mit der Abdeckplatte 12 durch ent¬ sprechend zugeschnittene doppelseitig klebende Folien 32 mit¬ einander mechanisch verbunden. Je nach Anwendungsfall kann das Gehäuse 24 aus einer an den Schaltungsträger 7 anklinkba- ren Gehäusekonstruktion bestehen oder aus einer Kunststoffge¬ häusemasse 33 aufgebaut sein, welche die Komponenten des Hochfrequenzfilters einbettet. Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hoch¬ frequenzmodul 20 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Figur 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erör¬ tert.
Der Unterschied der zweiten Ausführungsform 20 gegenüber der ersten Ausführungsform 10 in Figur 1 besteht darin, dass die gestapelte Modulkomponente 3 mit ihrer Filterstruktur 1 auf ihrer Oberseite 22 auf der einen Hohlraumresonator 5 aufwei¬ senden Oberseite 21 der Basismodulkomponente 2 angeordnet ist. Somit nutzen die beiden gestapelten Modulkomponenten 2 und 3 gemeinsam den Hohlraum 5 über der piezoelektrischen Struktur der Basiskomponente 2 aus. Das hat den Vorteil, dass dieses Hochfrequenzmodul eine geringere Raumhöhe aufweisen kann, wobei auf die Abdeckplatte, wie sie noch in der ersten Ausführungsform der Erfindung mit Figur 1 gezeigt wird, verzichtet werden kann.
Des Weiteren hat diese Ausführungsform der Erfindung den Vor¬ teil, dass die Rückseite 18 der gestapelten Modulkomponente 2 nicht mit dem starren Schaltungsträger 7 mechanisch verbunden ist, sondern frei im Gehäuse 24 angeordnet ist. Wird das Ge- häuse aus einer gummielastischen Kunststoffgehäusemasse 33 aufgebaut, so kann auf die Reflektionsschichten innerhalb des Halbleiter- oder Keramiksubstrats 26 der gestapelten Modul¬ komponente 3 verzichtet werden, da die Rückseite 18 der ge¬ stapelten Modulkomponente 3 mechanisch entkoppelt ist.
Ein weiterer Unterschied des Hochfrequenzmoduls 20 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass ein Teil der Verbindungselemente 8 durch Flipchip-Kontakte 15 der gestapelten Modulkomponente 2 realisiert wird. Damit vermin¬ dert sich die Anzahl der erforderlichen Bonddrähte 14, die in dieser Ausführungsform der Erfindung lediglich die Verbindung der Basismodulkomponente 2 zu den Anschlussflächen 23 des Schaltungsträgers 7 bereitstellen.
Weiterhin wurde für diese zweite Ausführungsform der Erfin¬ dung das Halbleiter- oder Keramiksubstrat 26 der gestapelten Modulkomponente 3 in seiner flächigen Erstreckung kleiner ausgeführt als die flächige Erstreckung der Basismodulkompo¬ nente 2. Damit wird erreicht, dass die Bonddrähte 14 als Ver¬ bindungselemente 8 zu den Anschlussflächen 23 des Schaltungs¬ substrats 7 erst nach der Montage der gestapelten Modulkompo¬ nente 3 im Randbereich 12 der Basismodulkomponente 2 gebondet werden müssen. Durch die Oberflächenmontage der gestapelten Basismodulkomponente 2 wird gleichzeitig die Zuverlässigkeit dieses Hochfrequenzfiltermoduls verbessert, da weniger Ferti¬ gungsschritte und insbesondere weniger Bondverbindungen 14 erforderlich werden.
Eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit zeigt die drit¬ te Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3.
Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Hoch- frequenzmodul 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der Er¬ findung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Figur 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Dieses Hochfrequenzmodul ist kompakter aufgebaut als die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen. Diese kompakte Bauweise wird ermöglicht durch Verbindungselemente 8, die als Durchkontakte 13 durch das Halbleiter- oder Kera- miksubstrat 26 der Basismodulkomponente 3 realisiert werden. Diese Durchkontakte 13 können durch Laserablation von der Rückseite 25 der Basismodulkomponente 2 oder durch Ätzen von Durchgangsöffnungen erreicht werden, deren Wände dann mit e- lektrisch leitenden Materialien beschichtet werden, oder von elektrisch leitendem Material zu Durchkontakten 13 aufgefüllt werden.
Mit Hilfe dieser Durchkontakte 13 durch das Halbleiter- oder Keramiksubstrat 26 der Basismodulkomponente können sämtliche raumgreifenden und empfindlichen Verbindungselemente 8 in Form von Bonddrähten 14, wie sie in Figur 1 und Figur 2 ge¬ zeigt werden, durch Lotkugeln 16 ersetzt werden. Somit wird mit der dritten Ausführungsform der Erfindung eine weiterge- hende Raumersparnis und Flächenreduzierung für Hochfrequenz¬ filter in gestapelter Modulbauweise erreicht. Zu dieser Raum¬ ersparnis trägt auch das Einführen der Lotkugeln 16 bei, die auf der Unterseite 25 des Basishalbleiterbauteils 2 für eine Oberflächenmontage des gestapelten Hochfrequenzmoduls 30 auf dem Schaltungsträger 7 angeordnet sind. Ferner wird mit die¬ sem Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzmoduls 30 gezeigt, dass der Hohlraumresonatorbereich in mehrere Hohlräume 35 und 36 gegliedert sein kann.

Claims

Patentansprüche
1. Hochfrequenzmodul mit Filterstrukturen (1), das mindes¬ tens eine Modulkomponente (2) mit piezoelektrischer O- berflächenstruktur (4) und mit einem räumlich angekop¬ pelten Hohlraumresonatorbereich (5) aufweist, wobei min¬ destens ein Hohlraumresonatorbereich (5) zwischen zwei aufeinander gestapelten Modulkomponenten (2, 3) angeord¬ net ist und die Modulkomponenten (2, 3) elektrisch un- tereinander und mit einem übergeordneten Schaltungsträ¬ ger (7) über Verbindungselemente (8) elektrisch in Ver¬ bindung stehen.
2. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Modulkomponenten (2, 3) BAW- und/oder SAWHochfre- quenzfilter aufweisen.
3. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1 Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Modulkomponenten (2, 3) Hochfrequenzfilter auf Halb¬ leiter- oder Keramiksubstraten (26) aufweisen.
4. Hochfrequenzmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der räumlich angekoppelte Hohlraumresonatorbereich (5) eine ausgehärtete Photolackstruktur (9) aufweist, die räumlich an die piezoelektrische Oberflächenstruktur (4) der Modulkomponente (2) angepasst ist und einen Abstand¬ halter (19) zwischen zwei aufeinander gestapelten Modul¬ komponenten (2, 3) bildet.
5. Hochfrequenzmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der abstandshaltende räumlich angekoppelte Hohlraumreso- natorbereich (5) im Zentrum (11) einer Modulkomponente (2) angeordnet ist und auf den das Zentrum umgebenden Randbereichen (12) die Verbindungselemente (8) angeord¬ net sind.
6. Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Modulkomponenten (2, 3) als Verbindungselemente (8) Durchkontakte (13) aufweisen.
7. Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Modulkomponenten (2, 3) als Verbindungselemente (8) Bonddrähte (14) und/oder Flipchip-Kontakte (15) aufwei¬ sen.
8. Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Modulkomponenten (2, 3) als Verbindungselemente (8) Lotkugeln (16) aufweisen.
9. Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Hochfrequenzmodul (10) auf einem mehrlagigen Schal¬ tungsträger (7) angeordnet ist, dessen Lagen mindestens eine λ/4-Leitung aufweisen.
10. Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , das s 0
eine gestapelte Modulkomponente (3) eine Abdeckplatte (17) auf ihrem Hohlraumresonatorbereich (6) aufweist und mit ihrer Rückseite (18) einen Hohlraumresonatorbereich (5) einer Basismodulkomponente (2) abdeckt.
11. Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass eine gestapelte Modulkomponente (3) mit ihrer eine Fil¬ terstruktur (1) aufweisenden Oberseite (22), auf der ei- ne Filterstruktur (1) und einen Hohlraumresonatorbereich (5) aufweisenden Oberseite (21) einer Basismodulkompo¬ nente (2) angeordnet ist, wobei das Hochfrequenzmodul (20) einen gemeinsamen Hohlraumresonatorbereich (5) bei¬ der Modulkomponenten (2, 3) aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenzmoduls aus Modulkomponenten (2, 3), das folgende Verfahrenschritte aufweist:
Herstellen eines übergeordneten Schaltungsträgers (7) für das Hochfrequenzmodul (10) mit elektrischen
Anschlussflächen (23) für gestapelte Modulkomponen¬ ten (2, 3);
Herstellen von Modulkomponenten (2, 3) mit Filter¬ strukturen (1), wobei eine Basismodulkomponente (2) mindestens eine piezoelektrische Oberflächenstruk¬ tur (4) und einen räumlich angekoppelten Hohlraum¬ resonatorbereich (5, 6) aufweisen;
Stapeln der Modulkomponenten (2, 3) auf dem Schal¬ tungsträger (7), indem der Hohlraumresonatorbereich (5) der Basismodulkomponente (2) von der Rückseite
(18) einer gestapelten Modulkomponente (3) bedeckt wird und der Hohlraumresonatorbereich (6) der o- bersten Modulkomponente (3) des Stapels von einer Abdeckplatte (17) bedeckt wird;
Zusammenschalten der Modulkomponenten (2, 3) unter¬ einander und mit dem Schaltungsträger (7) durch Herstellen von elektrischen Verbindungen über Ver¬ bindungselemente (8);
Einbringen der gestapelten Modulkomponenten (2, 3) in ein Gehäuse (24) .
13. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenzmoduls (20) aus Modulkomponenten (2, 3), das folgende Verfahren¬ schritte aufweist:
Herstellen eines übergeordneten Schaltungsträgers (7) für das Hochfrequenzmodul (20) mit elektrischen Anschlussflächen (23) für gestapelte Modulkomponen¬ ten (2, 3);
Herstellen von Modulkomponenten (2, 3) mit Filter¬ strukturen (1), wobei die Modulkomponenten (2, 3) mindestens eine piezoelektrische Oberflächenstruk- tur (4) und einen räumlich angekoppelten Hohlraum¬ resonatorbereich (5) aufweisen;
Stapeln von jeweils zwei Modulkomponenten (2, 3) auf dem Schaltungsträger (7), indem der Hohlraumre¬ sonatorbereich (5) einer Basismodulkomponente (2) von der aktiven Oberseite (22) einer gestapelten
Modulkomponente (3) bedeckt wird und der dazwischen angeordnete Hohlraumresonatorbereich (5) von beiden Modulkomponenten (2, 3) gemeinsam genutzt wird; Zusammenschalten der Modulkomponenten (2, 3) unter- einander und mit dem Schaltungsträger (7) durch
Herstellen von elektrischen Verbindungen über Ver¬ bindungselemente (8); Einbringen der gestapelten Modulkomponenten in ein Gehäuse (24) .
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