Устройство корпусирования для электронных конструктивных элементов

 

Корпусирование для ПАВ-конструктивных элементов с закрывающим структуры конструктивных элементов на подложке колпачком в форме покрытия на подложке, которое в областях структур конструктивных элементов имеет принимающие их выемки. Техническим результатом является экранирование конструктивных элементов от проводящих частиц. 11 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству корпусирования для электронных конструктивных элементов, в частности для работающих на поверхностных акустических волнах - ПАВ - конструктивных элементов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Устройства корпусирования или соответственно корпуса для электронных конструктивных элементов, в частности, также для ПАВ-конструктивных элементов для высокочастотных применений выполнены преимущественно герметично плотными и состоят, например, из металлического колпачка и металлической платы основания или также частично металлизированного держателя для системы конструктивных элементов. В случае ПАВ-конструктивных элементов под системой конструктивных элементов в принципе следует понимать пьезоэлектрическую подложку с размещенными на ней, образующими, например, преобразователи, резонаторы или отражатели металлическими структурами, а также электрическими выводами для этих металлических структур. Металлические структуры являются, как правило, не пассивируемыми алюминиевыми структурами. После встраивания в металлические или металлокерамические корпуса или устройства корпусирования на металлических структурах могут появляться короткие замыкания, которые вызываются электрически проводящими металлическими частицами. Эти частицы могут отделяться от внутренней стороны колпачка или от металлизированных областей держателя системы конструктивных элементов. Далее также пайка или сваривание колпачка и платы основания или держателя системы конструктивных элементов могут быть источником для подобных проводящих металлических частиц, поскольку не могущие полностью быть исключенными брызги пайки или сварки могут приводить к коротким замыканиям на металлических структурах конструктивных элементов. Наконец, также при проволочном контактировании на электрических выводах металлических структур конструктивных элементов могут возникать металлические частицы.

Проблема коротких замыканий за счет проводящих металлических частиц выше поясненного вида может быть исключена, например, за счет того, что или избегают возникновения частиц, удаляют имеющиеся частицы или надежно фиксируют такие частицы в безопасных местах.

На колпачках и металлических платах основания частицы образуются преимущественно при изготовлении колпачков за счет истирания при вальцевании или в инструменте глубокой вытяжки и листовом штампе. Посредством способов интенсивной очистки можно пытаться удерживать, по возможности, низким количество частиц или покрывать до монтажа внутреннюю сторону колпачков, например, полимером, который связывает и фиксирует частицы. Полимерные покрытия, однако, связаны с недостатками в том смысле, что их нанесение на определенные области, например, при угловатых колпачках является сложным с точки зрения технологии, полное покрытие внутренней поверхности является невозможным, так как края для пайки или сварки и области зон воздействия тепла при пайке или сварке должны оставаться свободными и проблемы места за счет относительно толстых слоев, а также выделения газа из полимера оказывают отрицательное воздействие на долговременную работоспособность конструктивных элементов.

Далее металлические покрытия, например из никеля, могут наноситься гальванически или бестоковым путем (химически), чтобы фиксировать частицы в колпачках или на металлических платах основания. Однако и таким образом не может быть реализована полная свобода от частиц.

В случае керамических держателей систем конструктивных элементов прежде всего нельзя полностью избежать отламывания или отделения металлизации на относительно острых кромках, даже если держатель системы конструктивных элементов выполняют в этом смысле оптимальным, например, путем округления кромок или окончания металлизации до кромок.

Далее также и проволочное контактирование согласно современному стандарту не может быть реализовано полностью свободным от истирания.

Пассивирование структур конструктивных элементов на подложке за счет изолирующих достаточно толстых слоев непосредственно на структурах является при высокоточных конструктивных элементах, как правило, невозможным, так как даже за счет очень тонких слоев оказывается неблагоприятное влияние на свойства конструктивных элементов. Например, при ПАВ-конструктивных элементах в форме полосовых фильтров это может приводить к смещению средней частоты или повышению ширины полосы. Компенсация изменения свойств конструктивных элементов за счет согласованных с этой точки зрения структур не всегда возможна, поскольку при современном стандарте нанесение тонких слоев с достаточной воспроизводимостью толщины слоя удается только с трудом.

Так как - как пояснялось выше - вызывающие короткие замыкания проводящие металлические частицы не могут быть полностью исключены с приемлемыми затратами и прямое пассивирование структур конструктивных элементов является возможным только в исключительных случаях, в основе изобретения лежит задача, в случае электронных конструктивных элементов, в частности, в случае ПАВ-конструктивных элементов, надежно экранировать металлические структуры конструктивных элементов от проводящих металлических частиц так, что электрические - а в случае ПАВ-конструктивных элементах также акустические - свойства не подвергались недопустимому влиянию.

Эта задача решается согласно изобретения тем, что колпачок образован предусмотренным на подложке покрытием, которое в областях структур конструктивных элементов содержит принимающие их выемки.

Дальнейшие формы развития изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение поясняется ниже более подробно с помощью примеров выполнения, представленных на фигурах.

На фиг. 1 в схематическом виде сверху показана часть соответствующего изобретению устройства корпусирования для ПАВ-конструктивного элемента; фиг. 2 - схематический вид сечения конструктивного элемента согласно фигуре 1 и фиг. 3 - в схематическом виде сверху конструктивный элемент согласно фигурам 1 и 2 со специально структурированным для электрического контактирования покрывающим (защитным) слоем.

В случае представленного в схематическом виде сверху на фигуре 1 электронного конструктивного элемента речь идет о ПАВ-конструктивном элементе с пьезоэлектрической подложкой 1, на которой предусмотрены металлические структуры конструктивных элементов 10 и 11, причем, например, речь идет о гребенчатом преобразователе 10, а также отражателях 11. Подобные структуры являются сами по себе известными и поэтому здесь более подробно не поясняются. Далее в определенных областях на пьезоэлектрической подложке 1 могут быть предусмотрены известным образом демпфирующие массы 12 - так называемые поглотители (Besumpfungen). Выше поясненное устройство обозначается здесь в описанном во вводной части смысле как система конструктивных элементов.

Для избежания поясненных в вводной части вредных воздействий электрически проводящих металлических частиц согласно изобретению на подложке конструктивных элементов 1 предусмотрено устройство корпусирования, которое согласно существу изобретения образовано покрытием 13, 14, 15 (смотри по этому поводу также фигуру 2), которое в областях структур конструктивных элементов 10 - 12 содержит принимающие их выемки 16 (смотри фигуру 2). В примере выполнения согласно фигуре 1 держатель 13, хотя и выполнен таким образом, что он находится на внешнем крае подложки 1, однако это не является обязательно необходимым согласно изобретению. Держатель 13 может, например, быть выполнен таким образом, что поглотители 12 лежат также полностью или частично вне держателя 13.

В дальнейшем развитии изобретения это покрытие (13, 14, 15) образовано за счет окружающего структуры конструктивных элементов 10 - 12 держателя 13 на подложке конструктивных элементов 1 и нанесенного на держатель покрывающего слоя 15, причем держатель 13 выполнен предпочтительно в виде замкнутой рамки, так что предпочтительным образом возникает замкнутое герметично плотное устройство корпусирования. Расстояние между покрывающим слоем 15 и структурами 10 и 11 должно быть выбрано таким образом, чтобы на соответствующую назначению функцию конструктивного элемента при использовании ни в какой момент времени не оказывалось влияния. Держатель 13, однако, не обязательно должен иметь форму замкнутой рамки, а может, в частности, иметь также проемы, за счет чего становятся доступными части поверхности подложки.

Согласно дальнейшему развитию изобретения дополнительно к вертикальному имеющему форму рамки держателю 13 могут быть также предусмотрены опоры 14, которые способствуют механическому опиранию покрывающего слоя 15. Покрытие 13, 14, 15 согласно форме выполнения изобретения может быть образовано пленкой, которая содержит на стороне подложки конструктивных элементов 1 покрывающие структуры конструктивных элементов 11, 12, 13 углубления 16. Это может быть реализовано за счет чеканки, глубокой вытяжки или частичного снятия материала предусмотренной для покрытия пленки. Обработанная таким образом пленка тогда может наноситься на подложку конструктивных элементов 1, например, путем приклеивания, сварки или ламинирования.

Согласно другой форме выполнения изобретения покрытие 13, 14, 15 может быть образовано за счет многослойного комбинированного материала. Для этого прежде всего по всей поверхности может образовываться первая пленка на подложке конструктивных элементов, которая за счет механической обработки, например штамповки или тому подобного прорезания, получает выемки 16. Таким образом возникают вертикальный рамочный держатель 13, а также, при необходимости, опоры 14. Покрывающий слой 15 в форме предварительно структурированной пленки или тонкого стекла может тогда наноситься на держатель 13 и опоры 14, например, путем приклеивания или расплавления.

Согласно дальнейшей форме выполнения изобретения, однако, для держателя 13, покрывающего слоя 15 и, при необходимости, опор 14 применяется структурируемый за счет фототехники материал. Это может быть, например, фотолак или структурируемый за счет УФ-излучения материал. Этот материал тогда освещают таким образом, что после процесса проявления освобождаются только структуры конструктивных элементов 10, 11, 12 и далее также предусмотренные для электрического контактирования этих структур конструктивных элементов площадки (смотри фигуру 3).

Затем на таким образом изготовленный держатель 13 и, при необходимости, опоры 14 наносят покрывающий слой 15, который также состоит из структурируемого за счет фототехники материала выше названного вида. Этот материал может наноситься в форме жесткой пленки, которая при достаточной толщине образующего держатель 13 и, при необходимости, опоры 14 первого слоя вместе с ним образует выемки 16.

Путем фотоструктурирования покрывающего слоя 15 для контактирования структур конструктивных элементов 10 и 11 освобождают области 20, как это схематически представлено в виде сверху согласно фигуре 3. В этих областях 20 таким образом освобождают для контактирования путем термокомпрессии контактные площадки 21.

После изготовления поясненного выше покрытия дальнейшее изготовление конструктивного элемента можно производить известным по себе образом.

Далее для определенных применений является преимуществом, когда над покрытием расположена синтетическая оболочка, которая выполнена предпочтительно из синтетической пленки.

Способ для изготовления подобного устройства корпусирования заключается в том, что заключение снабженной покрытием подложки в оболочку производят путем погружения, спекания, заливки, экструзии или опрессовки с применением синтетических масс на основе реакционных смол или расплавленных термопластов, причем для покрытия и оболочки применяют предпочтительно материалы, которые на основе своих механических свойств, преимущественно своих свойств расширения-усадки, обеспечивают после изготовления устройства корпусирования требуемую выемку.

Изготовление конструктивного элемента согласно изобретению может происходить следующим образом.

После изготовления пластины (Wafer) производят покрытие подложки (кристалла) подходящей синтетической пленкой, которая имеет выемки в области структур конструктивных элементов. После этого следует разделение кристалла на элементы путем распиливания, разламывания или тому подобного.

После этого известным образом производят монтаж кристаллов и изготовление электрических подводов, в то время как кристаллы закрепляют на несущих полосках или частях корпуса и контактируют, например, посредством проводов контактного соединения. Контактирование посредством проводов контактного соединения может также отпадать, если контактные площадки на кристаллах поддерживаются доступными (например, для более позднего "Chip on Board" - монтажа) или если должна использоваться бесконтактная передача сигнала (например, индукция).

После этих операций способа производят снабжение кристалла (полностью или частично) оболочкой обычным способом, таким как погружение, спекание, заливка, экструзия или опрессовка материалами на основе реакционных смол или расплавленных термопластов. Путем покрытия преимущественно синтетической пленкой при этом обеспечивают то, что поверхности кристалла со структурами конструктивных элементов вообще не приходят в контакт с массами оболочки, а с покрытием, по меньшей мере, не длительно.

Если массу оболочки перерабатывают при достаточно малых давлениях, то покрытие вообще не претерпевает деформации или только претерпевает ее незначительно; при этом заключенная внутри газовая подушка между кристаллом и покрытием действует поддерживающе, так как за счет сжатия оказывается противодействие прижиманию покрытия.

При более высоких давлениях переработки прижимание покрытия вплоть до поверхности кристалла больше не может быть исключено. Путем применения подходящих материалов для покрытия и оболочки, а также путем подходящего управления условиями процесса, однако, достигают того, что после отверждения массы оболочки между поверхностью кристалла и покрытием образуется определеннный маленький зазор (предпочтительно в мкм-диапазоне).

Это, в частности, является возможным путем подходящего изменения и комбинации механических свойств примененных материалов (различные свойства линейного расширения или соответственно усадки, вызванные, например, разницами температур и/или химическими реакциями).

Отдельные операции способа при изготовлении ПАВ-конструктивного элемента показаны в следующем примере выполнения: металлизация и структурирование пластины (Wafer), ламинирование пластины УФ-структурируемой пленкой резиста, экспонирование и проявление для освобождения более поздних полостей и, при необходимости, контактных площадок и т. д., ламинирование защитного слоя из такой же пленки резиста на полученном таким образом базовом слое, экспонирование и проявление таким образом, что остается покрытой полость, а, при необходимости, другие места (контактные площадки, линии распила, юстировочные марки) освобождаются, опрессовка наклееного на держатель ("Leadframe") кристалла обычным способом.

При последней операции способа путем давления горячей прессовочной массы (около 100 бар) покрывающую пленку прижимают почти по всей площади к поверхности кристалла. Решающим является то, что согласно изобретению прессовочная масса при охлаждении от температуры прессования усаживается гораздо меньше в направлении к поверхности кристалла, чем покрывающая пленка от нее. В соединении с хорошим прилипанием прессовочной массы к покрывающей пленке над поверхностью кристалла таким образом образуется желаемая полость с высотой в несколько мкм.

Наконец, следует еще указать на то, что в покрывающем слое 15 могут быть предусмотрены далее отверстия 17, через которые могут непосредственно заливаться поглотители 12 вышеназванного и представленного на фигуре 1 типа.

Формула изобретения

1. Устройство корпусирования для работающих на поверхностных акустических волнах конструктивных элементов - конструктивных элементов ПАВ - с закрывающим структуры конструктивных элементов (10, 11, 12) на подложке (1) колпачком (13, 14, 15), причем колпачок (13, 14, 15) образован предусмотренным на подложке (1) покрытием, которое в областях структур конструктивных элементов (10, 11, 12) имеет принимающие их выемки (16), при этом покрытие (13 - 15) образовано вертикальным держателем, окружающим структуры конструктивных элементов (10, 11, 12) на подложке (1), и нанесенным на держатель покрывающим слоем, а в качестве материала для покрытия (13 - 15) используется структурируемый за счет фототехники материал и покрытие структурировано за счет фототехники.

2. Устройство по п.1, в котором держатель выполнен в виде замкнутой рамки.

3. Устройство по одному из пп.1 и 2, в котором дополнительно к держателю в отличных от структур конструктивных элементов областях на подложке предусмотрены опоры.

4. Устройство по одному из пп.1 - 3, в котором в качестве материала для держателя и опор используется структурируемый за счет УФ-излучения материал.

5. Устройство по одному из пп.1 - 4, в котором в качестве материала для держателя и опор используется фотолак.

6. Устройство по одному из пп.1 - 5, в котором в качестве материала для покрывающего слоя используется стекло.

7. Устройство по одному из пп.1 - 5, в котором в качестве материала для покрывающего слоя используется стеклокерамика.

8. Устройство по одному из пп.1 - 7, в котором над покрытием расположена оболочка из синтетического материала.

9. Устройство по п. 8, в котором оболочка выполнена из синтетического материала на основе реакционных смол или термопластов.

10. Устройство по одному из пп.1 - 9, в котором для покрытия и оболочки используются материалы, свойства расширения и усадки которых после изготовления устройства корпусирования обеспечивают выполнение выемки.

11. Устройство по одному из пп.1 - 10, в котором покрытие сформировано таким образом, что оно оставляет свободными предусмотренные на подложке электрические выводы.

12. Устройство по одному из пп.1 - 11, в котором покрытие содержит отверстия для введения акустической демпфирующей массы.

Приоритет по пунктам:
02.05.94 по пп.1 - 7, 11 и 12;
13.09.94 по пп.8, 9, 10.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3