DE102009012516B4 - Multi-layer substrate for highly integrated module - Google Patents
Multi-layer substrate for highly integrated module Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009012516B4 DE102009012516B4 DE102009012516A DE102009012516A DE102009012516B4 DE 102009012516 B4 DE102009012516 B4 DE 102009012516B4 DE 102009012516 A DE102009012516 A DE 102009012516A DE 102009012516 A DE102009012516 A DE 102009012516A DE 102009012516 B4 DE102009012516 B4 DE 102009012516B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- layers
- layer substrate
- substrate according
- structured metallization
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
- H05K1/162—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49822—Multilayer substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
- H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/1517—Multilayer substrate
- H01L2924/15172—Fan-out arrangement of the internal vias
- H01L2924/15174—Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3011—Impedance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
- H05K2201/09654—Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
- H05K2201/09672—Superposed layout, i.e. in different planes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
- H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
- H05K3/4629—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4688—Composite multilayer circuits, i.e. comprising insulating layers having different properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Transceivers (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Mehrlagensubstrat (MLS), umfassend
– einen IC-Chip (IC), eine Bezugsmasselage (BML) und einen Balun (BU),
– eine oder mehrere untere Lagen (UL) eines dielektrischen Materials mit Dielektrizitätskonstante εu,
– eine oder mehrere obere Lagen (OL) eines dielektrischen Materials mit Dielektrizitätskonstante εo,
– eine oder mehrere zwischen den unteren und den oberen Lagen angeordnete mittlere Lagen (ML) eines dielektrischen Materials mit Dielektrizitätskonstante εm,
– strukturierte Metallisierungsflächen (SMF), die zwischen oder auf den Lagen (UL, ML, OL) angeordnet sind,
– strukturierte Metallisierungsleitungen (SML), die zwischen oder auf den Lagen (UL, ML, OL) angeordnet sind,
– ein aus mindestens zwei strukturierten Metallisierungsflächen (SMF) und aus mindestens einer dazwischen angeordneten mittleren Lage (ML) gebildetes kapazitives Element (KE),
– ein aus strukturierten Metallisierungsleitungen (SML) gebildetes induktives Element (IE), welches in direktem Kontakt zur oberen Lage (OL) oder unteren Lage (UL) angeordnet ist, wobei
– εm >=...Multi-layer substrate (MLS) comprising
An IC chip (IC), a reference bulk layer (BML) and a balun (BU),
One or more lower layers (UL) of a dielectric material having a dielectric constant ε u ,
One or more upper layers (OL) of a dielectric material having a dielectric constant ε o ,
One or more middle layers (ML) of a dielectric material with dielectric constant ε m arranged between the lower and the upper layers,
Structured metallization areas (SMF) arranged between or on the layers (UL, ML, OL),
Structured metallization lines (SML) arranged between or on the layers (UL, ML, OL),
A capacitive element (KE) formed from at least two structured metallization areas (SMF) and from at least one middle layer (ML) arranged therebetween,
An inductive element (IE) formed of patterned metallization lines (SML) arranged in direct contact with the top layer (OL) or bottom layer (UL), wherein
- ε m > = ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Mehrlagensubstrat zur Aufnahme von Schaltungskomponenten eines hochintegrierten Moduls.The The invention relates to a multi-layer substrate for receiving circuit components a highly integrated module.
Moderne Kommunikationsgeräte umfassen eine Vielzahl an elektrischen und elektronischen Komponenten in Sende- und Empfangsschaltungen. Dazu zählen zum einen aktive Komponenten wie rauscharme Verstärker, Mischer, Oszillatoren, Schaltelemente und Leistungsverstärker. Diese und evtl. weitere aktive Komponenten sind im Allgemeinen in einem oder mehreren Chips integriert, die integrierte Schaltkreise umfassen. In einem sog. Transceiver-IC z. B. können die aktiven Komponenten von Sende- und Empfangsschaltung zusammengefasst sein. Die ferner in modernen Kommunikationsgeräten enthaltenen Hochfrequenzschaltungskomponenten wie Bandpassfilter, Baluns, ohmsche Widerstände, Kondensatoren, Spulen oder Varistoren werden im Allgemeinen als passive Schaltungskomponenten ausgeführt. Schaltungskomponenten wie Antennenschalter, Bandpassfilter (z. B. mit Oberflächenwellen arbeitende Filter), Baluns und Impedanzanpassschaltungen werden häufig in einem sog. Frontend-Modul zusammengefasst. Werden alle Schaltungskomponenten von Sende- und Empfangspfaden eines mobilen Kommunikationsgeräts auf der Oberfläche einer Leiterplatte angeordnet, so beanspruchen diese Komponenten auf der Leiterplatine sehr viel Platz. Dem anhaltenden Trend zur Miniaturisierung von mobilen Kommunikationsgeräten folgt die Forderung nach einem verringerten Platzbedarf der Gesamtheit der Komponenten. Die Miniaturisierung ist nach wie vor die wichtigste Forderung, vor allem aus der Mobilfunkbranche, um Endgeräte noch weiter verkleinern, vor allem aber mit zusätzlichen Funktionen ausstatten zu können. Diesem Trend wird durch einen immer weiter gehenden Integrationsgrad Rechnung getragen. In Modulen auf LTCC-Basis werden beispielsweise aktive Schaltkreise umfassende Chips und passive Hochfrequenzschaltungskomponenten vertikal in Metallisierungsebenen, die durch dielektrische Lagen voneinander getrennt sind, integriert.modern communications equipment include a variety of electrical and electronic components in transmitting and receiving circuits. These include on the one hand active components like low-noise amplifiers, Mixers, oscillators, switching elements and power amplifiers. These and possibly other active components are generally in one or multiple chips incorporating integrated circuits. In a so-called transceiver IC z. For example, the active components be summarized by transmitting and receiving circuit. The further in modern communication devices contained high-frequency circuit components such as bandpass filters, Baluns, ohmic resistances, Capacitors, coils or varistors are generally referred to as passive circuit components executed. circuit components like antenna switches, bandpass filters (eg with surface waves working filters), baluns and impedance matching circuits often summarized in a so-called front-end module. Become all circuit components of transmitting and receiving paths of a mobile communication device on the surface a printed circuit board, so claim these components on the printed circuit board a lot of space. The ongoing trend towards Miniaturization of mobile communication devices follows the demand for a reduced space requirement of the entirety of the components. The Miniaturization is still the most important requirement before everything from the mobile industry, to downsize terminals even further ago but all with additional To equip functions. This trend is due to an ever-increasing degree of integration Taken into account. For example, in modules based on LTCC active circuits comprising chips and passive high frequency circuit components vertically in metallization levels caused by dielectric layers are separated from each other, integrated.
Aus
der Druckschrift
Aus
der Patentschrift
Aus
der Druckschrift
Die
Druckschrift
Aus
der Druckschrift
Ein Problem des Stands der Technik ist, dass das für Schaltungskomponenten zur Verfügung stehende Volumen in mobilen Kommunikationsgeräten durch den andauernden Trend zur Miniaturisierung abnimmt, während die Komplexität von Sende- und Empfangsschaltungen aufgrund zusätzlich zu realisierender Funktionen weiter zunimmt. Es besteht also ein Bedarf an elektrischen Bauteilen, welche trotz einer hohen Zahl an Schaltungskomponenten ein geringes Volumen bzw. einen geringen Platzbedarf – d. h. eine geringe Baubreite und eine geringe Bauhöhe- aufweisen. Es besteht weiterhin ein Bedarf an elektrischen Bauteilen und Substraten, welche für eine Vielzahl an unterschiedlichen integrierten Schaltungskomponenten eine geeignete, vielseitig nutzbare räumliche Umgebung vorsehen.One The problem of the prior art is that for circuit components for disposal standing volumes in mobile communication devices due to the ongoing trend for miniaturization decreases while the complexity of transmitting and receiving circuits due to additional functions to be realized continues to increase. So there is a need for electrical components, which despite a high number of circuit components a low Volume or a small footprint - d. H. a small width and a low overall height exhibit. There is still a need for electrical components and substrates which are for a Variety of different integrated circuit components provide a suitable, versatile spatial environment.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, elektrische Bauteile mit verringertem Platzbedarf bei gleicher oder erhöhter Funktionalität mit einer vielseitig nutzbaren räumlichen Umgebung anzugeben.task The present invention is therefore, electrical components with reduced space requirement for the same or increased functionality with a versatile usable spatial Specify the environment.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mehrlagensubstrat nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These The object is achieved by a Multi-layer substrate solved according to claim 1. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Es wird ein Mehrlagensubstrat angegeben, das eine untere Lage eines dielektrischen Materials mit Dielektrizitätskonstante ∊u, eine obere Lage eines dielektrischen Materials mit Dielektrizitätskonstante ∊o und eine zwischen oberer und unterer Lage angeordnete mittlere Lage eines dielektrischen Materials mit Dielektrizitätskonstante ∊m umfasst. Zwischen oder auf den Lagen sind strukturierte Metallisierungsflächen und strukturierte Metallisierungsleitungen angeordnet. Ein kapazitives Element ist aus mindestens zwei strukturierten Metallisierungsflächen und aus mindestens einer dazwischen angeordneten mittleren Lage gebildet. Ein induktives Element ist aus strukturierten Metallisierungsleitungen gebildet. Dieses ist in direktem Kontakt zur oberen Lage oder zur unteren Lage angeordnet. Die Dielektrizitätskonstante ∊m der mittleren Lage ist größer gleich dem 1,5-Fachen der Dielektrizitätskonstante der unteren Lage sowie größer gleich dem 1,5-Fachen der Dielektrizitätskonstante der oberen Lage. Ein Mehrlagensubstrat mit Mischkeramik, deren mittlere Lagen eine höhere Dielektrizitätskonstante aufweisen als obere und untere Lagen, weist folgende Vorteile auf: Durch eine erhöhte Dielektrizitätskonstante steigt die Kapazität eines kapazitiven Elements, wenn die Flächenbelegung im Mehrlagensubstrat und die Lagendicke der dielektrischen Lage konstant bleiben. Dies ist gleichbedeutend mit dem so erreichbaren Effekt, dass sich der laterale Flächenbedarf bei gleich bleibender Kapazität reduziert. Dies ist insbesondere bedeutend, wenn die Reproduzierbarkeit der Lagendicke durch eine Abnahme der Lagendicke verschlechtert würde, was mit dem erfindungsgemäßen Mehrlagensubstrat vermieden wird, da dieses z. B. höhere Kapazitäten ohne Verminderung der Dicke einer Lage ermöglicht. Der laterale Platzbedarf ist also verringert und die Lagendicke muss nicht verringert werden. Die Anordnung von Spulen ausbildenden Streifenleitungen/strukturierten Metallisierungsleitungen in Metallisierungsebenen zwischen dielektrischen Lagen niedriger Dielektrizitätskonstante bewirkt eine verringerte Kopplung zwischen den Metallisierungsleitungen verschiedener Metallisierungsebenen (parasitäre Kapazitäten), wodurch der Gütefaktor des entsprechenden induktiven Elements erhöht und Verluste reduziert sind. Allgemein gilt: Die Erfindung stellt unterschiedlichen Schaltungskomponenten mit unterschiedlichen Anforderungen an ein Mehrlagensubstrat ein solches Substrat zur Verfügung, welches besser – da individueller – an diese Anforderungen angepasst werden kann. Jedes integrierte Schaltungselement verfügt über eine – bezüglich der Dielektrizitätskonstanten oder der Lagendicke – individuell angepasste räumliche Umgebung.A multilayer substrate is specified, which comprises a lower layer of a dielectric material having a dielectric constant ε u , an upper layer of a dielectric material having a dielectric constant ε o, and a middle layer of a dielectric material having a dielectric constant ε m arranged between the upper and lower layers. Between or on the layers, structured metallization surfaces and structured metallization lines are arranged. A capacitive element is formed from at least two structured metallization areas and from at least one middle layer arranged therebetween. An inductive element is formed from structured metallization lines. This is arranged in direct contact with the upper layer or the lower layer. The dielectric constant ε m of the middle layer is greater than or equal to 1.5 times the dielectric constant of the lower layer and greater than or equal to 1.5 times the dielectric constant of the upper layer. A multilayer substrate with mixed ceramic whose middle layers have a higher dielectric constant than upper and lower layers has the following advantages: Increasing the dielectric constant increases the capacitance of a capacitive element if the area occupancy in the multilayer substrate and the layer thickness of the dielectric layer remain constant. This is equivalent to the effect that can be achieved in such a way that the lateral area requirement is reduced while the capacity remains the same. This is particularly significant if the reproducibility of the layer thickness would be degraded by a decrease in the layer thickness, which is avoided with the multilayer substrate according to the invention, since this z. B. allows higher capacities without reducing the thickness of a layer. The lateral space requirement is thus reduced and the layer thickness does not have to be reduced. The provision of coil forming striplines / patterned metallization lines in metallization planes between low dielectric constant dielectric layers results in reduced coupling between the metallization lines of different metallization levels (parasitic capacitances), thereby increasing the Q of the corresponding inductive element and reducing losses. In general, the invention provides different circuit components with different requirements for a multi-layer substrate such a substrate available, which better - because individual - can be adapted to these requirements. Each integrated circuit element has a - with respect to the dielectric constant or the layer thickness - individually adapted spatial environment.
Die zwischen verschiedenen Metallisierungsebenen angeordneten Schaltungskomponenten sind über Durchkontaktierungen durch die dielektrischen Lagen miteinander verschaltet.The between different metallization levels arranged circuit components are about Vias through the dielectric layers together connected.
Weiterhin ist ein integrierte Schaltungen umfassender Chip – im Folgenden IC-Chip genannt – in oder auf dem Substrat montiert. Er kann mit im Substrat integrierten Schaltungselementen verschaltet sein. Ein solcher Chip kann Schaltungskomponenten einer Transceiverschaltung umfassen. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn er alle Schaltungskomponenten einer Transceiverschaltung umfasst.Farther is an integrated circuits comprehensive chip - below Called IC chip - in or mounted on the substrate. It can be integrated with in the substrate Circuit elements be interconnected. Such a chip can be circuit components of a Transceiver circuit include. In particular, it is preferred if it comprises all the circuit components of a transceiver circuit.
Das Mehrlagensubstrat weist einerseits einen IC-Chip auf, der auf der Oberfläche der obersten oberen Lage angeordnet ist, und andererseits ist ein Balun integriert, der eine Verschaltung aus kapazitiven Elementen, strukturierten Metallisierungsflächen, strukturierten Metallisierungsleitungen und eine Bezugsmasselage umfasst, wobei die Bezugsmasselage auf der obersten oberen Lage angeordnet ist und als Montagefläche des IC-Chips dient. Dabei sind die weiteren Schaltungskomponenten des Baluns vertikal unterhalb der Bezugsmasselage angeordnet. Die Bezugsmasselage ist vorzugsweise mit Masse verschaltet.The Multilayer substrate has on the one hand an IC chip on the surface the uppermost layer is disposed, and on the other hand is a balun integrated, which is an interconnection of capacitive elements, structured metallization, structured metallization lines and a reference ground layer includes, wherein the reference ground layer on the uppermost upper layer is arranged and as a mounting surface of the IC chip is used. Here are the other circuit components of the balun vertically below the reference ground layer. The Reference ground layer is preferably connected to ground.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dielektrizitätskonstanten der unteren und der oberen Lage εu und εo größer gleich 6 und kleiner gleich 10, während die Dielektrizitätskonstante εm der mittleren Lage größer gleich 15 und kleiner gleich 25 ist.In an advantageous embodiment, the dielectric constants of the lower and upper layers ε u and ε o are greater than or equal to 6 and less than 10, while the dielectric constant ε m of the middle layer is greater than or equal to 15 and less than or equal to 25.
Das Mehrlagensubstrat umfasst vorzugsweise mindestens eine Lage aus LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics, HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) oder Laminat.The Multilayer substrate preferably comprises at least one layer LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics, HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) or laminate.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Mehrlagensubstrat mindestens drei dielektrische Lagen aufweist, die bezüglich ihrer Dielektrizitätskonstanten symmetrisch um die mittlere Lage als Spiegelebene angeordnet sind.Farther it is preferable if the multi-layer substrate at least three dielectric Has layers that respect their dielectric constant symmetrical are arranged around the middle layer as a mirror plane.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Mehrlagensubstrat Durchkontaktierungen durch zumindest eine der Lagen und Metallisierungsleitungen, die Teile der Signalpfade ausbilden. Die Metallisierungsleitungen dienen der Verschaltung von Schaltungskomponenten der Transceiverschaltung mit weiteren – z. B. passiven – Schaltungskomponenten, die in dem Mehrlagensubstrat realisiert sind. Solche Schaltungskomponenten können Impedanzanpassschaltungen, Baluns (sog. „balanced-unbalanced” Konverter; Symmetrier-Anpassschaltungen), Sende- oder Empfangsfilter oder andere Teile einer Frontend-Schaltung sein.In In a further particularly preferred embodiment, the multi-layer substrate comprises vias by at least one of the layers and metallization lines that Form parts of the signal paths. The metallization lines serve the interconnection of circuit components of the transceiver circuit with further - z. B. passive - circuit components, which are realized in the multi-layer substrate. Such circuit components can Impedance matching circuits, Baluns (so-called "balanced-unbalanced" converter; Symmetrizing matching circuits) Transmit or receive filter or other parts of a front-end circuit be.
Insbesondere Ausgestaltungen, in denen eine Sendefilterschaltung mit einem eine Verschaltung aus z. B. passiven Reaktanzelementen umfassenden Sendefilter, die mit einem Sendesignalpfad der Transceiverschaltung verschaltet ist, und eine Empfangsfilterschaltung mit einem mit akustischen Wellen arbeitenden Empfangsfilter mit einem Empfangssignalpfad der Transceiverschaltung verschaltet ist, stellen bevorzugte Ausführungsformen dar.Especially Embodiments in which a transmission filter circuit with a a Interconnection from z. B. passive reactance elements comprising transmission filter, which is connected to a transmission signal path of the transceiver circuit and a receiving filter circuit having acoustic waves operating receive filter with a received signal path of the transceiver circuit is interconnected, represent preferred embodiments.
Sowohl im Sendesignalpfad als auch im Empfangssignalpfad kann ein Balun verschaltet sein. Ein Balun ist ein Schaltungselement, das „balanced” (= symmetrisch) geführte Signale in „unbalanced” (d. h. gegen Masse) geführte Signale konvertiert oder umgekehrt „unbalanced” geführte Signale in „balanced” geführte Signale konvertiert. Ein entsprechender Balun umfasst vorzugsweise eine Verschaltung aus kapazitiven und induktiven Elementen, welche als strukturierte Metallisierungsflächen oder strukturierte Metallisierungsleitungen zwischen oder auf den dielektrischen Lagen ausgebildet sind.A balun can be connected both in the transmission signal path and in the reception signal path. A balun is a circuit element that converts balanced signals into unbalanced signals, or conversely converts unbalanced signals into balanced signals. A corresponding balun preferably comprises an interconnection of capacitive and inductive elements, which are formed as structured metallization areas or structured metallization lines between or on the dielectric layers.
Die Hochfrequenzsignale, mit denen eine Antenne eine Front-End-Schaltung versorgt, sind in der Regel „unbalanced” geführt. Der Vorteil von „balanced” geführten Signalleitungen besteht darin, dass Gleichtaktstörungen effektiv unterdrückt werden, da ein Störsignal, welches beiden „balanced” geführten Signalleitungen aufgeprägt wird, wirkungsvoll durch Differenzbildung wieder eliminiert werden kann. Nämlich dann, wenn eine Störung beiden „balanced” geführten Signalleitungen gleichsam aufgeprägt ist. Dadurch sind das „Signal-to-Noise” Verhältnis und die Empfindlichkeit erhöht und die Störfestigkeit verbessert.The High-frequency signals with which an antenna supplies a front-end circuit, are usually "unbalanced". Of the Advantage of "balanced" guided signal lines is that common-mode noise effectively suppressed be because a jamming signal, which two "balanced" guided signal lines imprinted is effectively eliminated by subtraction again. Namely then, if a fault both "balanced" guided signal lines as it were impressed is. This is the "signal-to-noise" ratio and the sensitivity increases and immunity to interference improved.
Insbesondere die Komponenten von Impedanzanpasselementen können in einem Mehrlagensubstrat integriert werden. So ist es vorteilhaft, wenn die kapazitiven und induktiven Elemente der Verschaltung eines Impedanzelements als strukturierte Metallisierungsflächen oder strukturierte Metallisierungsleitungen zwischen oder auf den Lagen ausgebildet sind.Especially the components of impedance matching elements may be in a multi-layer substrate to get integrated. So it is advantageous if the capacitive and inductive elements of the interconnection of an impedance element as structured metallization surfaces or structured metallization lines between or on the Layers are formed.
Ein im Sendesignalpfad verschalteter Sendeverstärker ist vorzugsweise auf der Substratoberfläche angeordnet. Auch ein Empfangsverstärker, der im Empfangssignalpfad verschaltet ist, ist bevorzugt auf der Substratoberfläche angeordnet. Der Chip, in dem der Sendeverstärker oder der Empfangsverstärker integriert ist oder allgemeiner, jeder Chip, der integrierte aktive Schaltungskomponenten oder passive Schaltungskomponenten wie SAW-Filter oder BAW-Filter umfasst, ist auf der oberen Lage angeordnet und verschaltet. Insbesondere aktive Hochfrequenzschaltungskomponenten umfassende Chips sind vorzugsweise oberhalb einer auf der oberen Lage angeordneten strukturierten Metallisierungsfläche angeordnet und – z. B. mit strukturierten Metallisierungsleitungen oder Durchkontaktierungen – verschaltet. Die Verschaltung kann dabei in Wire-Bond-Technologie oder in Flip-Chip-Technologie ausgeführt sein. Möglich sind auch Ausgestaltungen, in denen einige Chips in Wire-Bond-Technologie verschaltet und andere Chips in Flip-Chip-Technologie verschaltet sind. Auch in SMD (SMD = surface mounted device) Technik montierte Chips können eingesetzt werden.One in the transmission signal path interconnected transmission amplifier is preferably on the substrate surface arranged. Also a receive amplifier, in the receive signal path is connected, is preferably arranged on the substrate surface. The chip in which the transmission amplifier or the receiving amplifier is more integrated or more general, each chip, the integrated active Circuit components or passive circuit components such as SAW filters or BAW filter is arranged on the upper layer and connected. In particular, high frequency active circuit components Comprehensive chips are preferably above one on the top Position arranged structured metallization arranged and Z. B. with structured Metallisierungsleitungen or vias - interconnected. The interconnection can be embodied in wire-bond technology or in flip-chip technology. Possible are also embodiments in which some chips in wire-bond technology interconnected and other chips interconnected in flip-chip technology are. Also mounted in SMD (SMD = surface mounted device) technology Chips can be used.
Großflächig auf einer der Substratoberflächen angeordneten Metallisierungsflächen können zur HF-Abschirmung dienen. Dazu sind sie vorzugsweise mit Masse verschaltet. Solche großflächigen Metallisierungsebenen dienen insbesondere zum Schutz von Schaltungskomponenten vor den störenden elektromagnetischen Emissionen aktiver Schaltungskomponenten in einem Chip, d. h. vor unerwünschten Hochfrequenzsignalen. Dazu sind sie z. B. auf der Oberseite der obersten der oberen Lagen entsprechend unterhalb des Chips angeordnet. Die großflächigen Metallisierungsebenen können lokalisierte nicht leitende Bereiche auf der Oberfläche des Mehrlagensubstrats umschließen, welche beispielsweise Durchkontaktierungen umfassen und über welche die Chips mit internen Signalleitungselementen verschaltet sein können.Large area on one of the substrate surfaces arranged metallization can to HF shielding serve. For this purpose, they are preferably connected to ground. Such large-scale metallization levels serve in particular for the protection of circuit components from the disturbing electromagnetic emissions of active circuit components in a chip, d. H. against unwanted Radio frequency signals. These are z. B. on top of the arranged uppermost of the upper layers corresponding below the chip. The large-scale metallization levels can located non-conductive areas on the surface of the multi-layer substrate enclose, which comprise, for example, plated-through holes and via which the chips be interconnected with internal signal line elements can.
Dadurch ist eine hohe Isolation zwischen den aktiven Hochfrequenzkomponenten, z. B. in einem Transceiverchip und den integrierten passiven Elementen im Mehrlagensubstrat gewährleistet.Thereby is a high isolation between the active high frequency components, z. In a transceiver chip and the integrated passive elements ensured in multi-layer substrate.
Als Balun kommt insbesondere ein sog. Marchand-Balun in Frage, der miteinander gekoppelte strukturierte Metallisierungsleitungen und kapazitive Elemente umfasst. Durch die Verschaltung von kapazitiven Elementen in einem Balun können Streifenleiter des Baluns – sog. strip lines – verkürzt ausgeführt werden.When Balun comes in particular a so-called Marchand balun in question, the one with each other coupled structured metallization lines and capacitive elements includes. Through the interconnection of capacitive elements in one Balun can Strip conductor of the balun - so-called. strip lines - shortened.
Entsprechend den Ausführungsbeispielen der Erfindung ausgeführte Mehrlagensubstrate finden insbesondere in mobilen Kommunikationsgeräten Verwendung. Die Mehrlagensubstrate umfassen dann einen Antennenschalter, der mit einem Sendesignalpfad und einem Empfangssignalpfad des mobilen Kommunikationsgeräts verschaltet ist.Corresponding the embodiments of the Invention executed Multilayer substrates are used in particular in mobile communication devices. The multi-layer substrates then comprise an antenna switch which with a transmission signal path and a reception signal path of the mobile communication device is interconnected.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein Mehrlagensubstrat einen Duplexer umfasst, der mit dem Sende- und dem Empfangssignalpfad verschaltet ist.Especially it is advantageous if a multilayer substrate comprises a duplexer, which is connected to the transmission and the received signal path.
Im Folgenden wird das Mehrlagensubstrat anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:in the Next, the multi-layer substrate will be described based on embodiments and associated schematic Figures closer explained. It shows:
Das
Mehrlagensubstrat in
In
Ein erfindungsgemäßes Mehrlagensubstrat ist nicht auf eine der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Kombinationen derer und Variationen, welche z. B. noch weitere induktive oder kapazitive Elemente, die als Metallisierungen zwischen den dielektrischen Lagen ausgeführt sein können, umfassen, stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar.A multi-layer substrate according to the invention is not limited to one of the described embodiments. Combinations of these and variations, which z. B. further inductive or capacitive elements that may be embodied as metallizations between the dielectric layers comprise, represent embodiments of the invention as well.
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
-
- AS:AS:
- Antennenschalterantenna switch
- BML:BML:
- BezugsmasselageGround for the position
- BU:BU:
- Balunbalun
- DK:DK:
- Durchkontaktierungvia
- DU:YOU:
- DuplexerchipDuplexerchip
- EFS:EFS:
- EmpfangsfilterschaltungReceive filter circuit
- ESP:ESP:
- EmpfangssignalpfadReceive signal path
- EV:EV:
- Empfangsverstärkerreceiver amplifier
- FES:FES:
- Frontend-SchaltungFront-end circuit
- IAE:IAE:
- Impedanzanpasselementimpedance matching
- IC:IC:
- IC-ChipIC chip
- IE:IE:
- Induktives ElementInductive element
- KE:KE:
- Kapazitives ElementCapacitive element
- Kon:Kon:
- Kontaktierungselementcontacting
- L:L:
- Lagelocation
- ML:ML:
- Mittlere LageMiddle location
- MLS:MLS:
- MehrlagensubstratMultilayer substrate
- OL:OIL:
- Obere LageUpper location
- OO:OO:
- obere Oberseiteupper top
- SE:SE:
- Spiegelebenemirror plane
- SFS:SFS:
- SendefilterschaltungTransmission filter circuit
- SMF:SMF:
- Strukturierte MetallisierungsflächeStructured metallization surface
- SML:SML:
- Strukturierte MetallisierungsleitungStructured metallization line
- SO:SO:
- Substratoberflächesubstrate surface
- SP:SP:
- Signalpfadsignal path
- SSP:SSP:
- SendesignalpfadTransmission signal path
- SV:SV:
- Sendeverstärkertransmission amplifier
- TCS:TCS:
- Transceiver-SchaltungTransceiver circuit
- UL:UL:
- Untere LageLower position
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102009012516A DE102009012516B4 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Multi-layer substrate for highly integrated module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102009012516A DE102009012516B4 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Multi-layer substrate for highly integrated module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102009012516A1 DE102009012516A1 (en) | 2010-09-23 |
| DE102009012516B4 true DE102009012516B4 (en) | 2011-02-10 |
Family
ID=42628665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102009012516A Expired - Fee Related DE102009012516B4 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Multi-layer substrate for highly integrated module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102009012516B4 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113507779A (en) * | 2021-07-26 | 2021-10-15 | 苏州汉天下电子有限公司 | Packaging substrate for duplexer and duplexer |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020009577A1 (en) * | 2000-05-31 | 2002-01-24 | Tdk Corporation | Electronic parts |
| DE10053205A1 (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-08 | Epcos Ag | Combined front end circuit for wireless transmission systems has filters for transmission system with mixed FDD/TDD operation, filters for a system with pure FDD or pure TDD operation |
| DE10228328A1 (en) * | 2002-06-25 | 2004-01-22 | Epcos Ag | Electronic component with a multilayer substrate and manufacturing process |
| US7167688B2 (en) * | 2003-07-30 | 2007-01-23 | Chi Mei Communication Systems, Inc. | RF transceiver module formed in multi-layered ceramic |
| DE102006059137B3 (en) * | 2006-12-14 | 2008-07-31 | Siemens Ag | Array antenna for magnetic resonance applications |
-
2009
- 2009-03-10 DE DE102009012516A patent/DE102009012516B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020009577A1 (en) * | 2000-05-31 | 2002-01-24 | Tdk Corporation | Electronic parts |
| DE10053205A1 (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-08 | Epcos Ag | Combined front end circuit for wireless transmission systems has filters for transmission system with mixed FDD/TDD operation, filters for a system with pure FDD or pure TDD operation |
| DE10228328A1 (en) * | 2002-06-25 | 2004-01-22 | Epcos Ag | Electronic component with a multilayer substrate and manufacturing process |
| US7167688B2 (en) * | 2003-07-30 | 2007-01-23 | Chi Mei Communication Systems, Inc. | RF transceiver module formed in multi-layered ceramic |
| DE102006059137B3 (en) * | 2006-12-14 | 2008-07-31 | Siemens Ag | Array antenna for magnetic resonance applications |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113507779A (en) * | 2021-07-26 | 2021-10-15 | 苏州汉天下电子有限公司 | Packaging substrate for duplexer and duplexer |
| CN113507779B (en) * | 2021-07-26 | 2024-10-01 | 苏州汉天下电子有限公司 | Packaging substrate for duplexer and duplexer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102009012516A1 (en) | 2010-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102006033709B4 (en) | Electric module | |
| DE102005046452B4 (en) | Multiband circuit | |
| DE60202401T2 (en) | Input circuit for transceiver | |
| DE112012001397B4 (en) | RF module | |
| DE112006001884B4 (en) | Electrical component | |
| DE10248493A1 (en) | Branch filter and communication device | |
| WO2006002720A1 (en) | Duplexer | |
| WO2010040752A1 (en) | Impedance adjustment circuit for adjusting planar antennas | |
| DE102008052222B4 (en) | Antenna duplexer with high GPS suppression | |
| WO2004001963A1 (en) | Electronic component comprising a multilayer substrate and corresponding method of production | |
| WO2007016909A1 (en) | Electrical component | |
| DE10321247B4 (en) | Low-loss transmission module | |
| DE102006017072A1 (en) | Filter and duplexer | |
| DE202020106896U1 (en) | Radio frequency module and communication device | |
| DE202021101905U1 (en) | Radio frequency module and communication device | |
| DE102004032928B4 (en) | RF module with improved integration | |
| DE102009012516B4 (en) | Multi-layer substrate for highly integrated module | |
| DE202021101940U1 (en) | Radio frequency module and communication device | |
| DE112021004240T5 (en) | Radio frequency module and communication device | |
| DE102006024230B4 (en) | Electrical component | |
| DE112021002738T5 (en) | high frequency module | |
| DE202020106897U1 (en) | Radio frequency module and communication device | |
| DE102006031342B4 (en) | Electrical circuit and component with the circuit | |
| DE102010036059B4 (en) | Electrical component for sending and receiving WiMAX signals | |
| WO2012022599A1 (en) | Duplexer with balun |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110619 |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SNAPTRACK, INC., SAN DIEGO, US Free format text: FORMER OWNER: EPCOS AG, 81669 MUENCHEN, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |